JP2760865B2 - 四輪駆動車のトラクション制御装置 - Google Patents

四輪駆動車のトラクション制御装置

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JP2760865B2 JP1263731A JP26373189A JP2760865B2 JP 2760865 B2 JP2760865 B2 JP 2760865B2 JP 1263731 A JP1263731 A JP 1263731A JP 26373189 A JP26373189 A JP 26373189A JP 2760865 B2 JP2760865 B2 JP 2760865B2
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    • B60W2520/00Input parameters relating to overall vehicle dynamics
    • B60W2520/12Lateral speed
    • B60W2520/125Lateral acceleration

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、前後輪の駆動力配分が可変に制御されるト
ルクスプリット四輪駆動車のトラクション制御装置に関
する。
(従来の技術) まず、四輪駆動車の前後輪駆動力配分制御装置として
は、例えば、特開昭63-141831号公報に記載されている
装置が知られていて、この従来装置では、後輪駆動ベー
スの四輪駆動車で、前後輪回転速度差が大きくなるに従
って前輪への伝達駆動力を増大して駆動力配分を4輪駆
動側にすると共に横加速度が大きくなるに従って駆動輪
スリップの発生に対する前輪への伝達駆動力の増大割合
を減少するようにしている。
また、トラクション制御装置としては、下記に列挙す
るような装置が知られている。
特開昭61-268529号公報;全ての車輪速及び擬似車
速のうち最低値をセレクトロー手段で選び、この最低値
を基準としてホイールスピンを防止するように駆動力低
減制御を行なう。
特開昭61-285130号公報;全ての車輪速の平均値を
基準とし、ホイールスピンを防止するように駆動力低減
制御を行なう。
特開昭61-285131号公報;全ての車輪速のうち最低
値をセレクトロー手段で選び、この最低値を基準として
ホイールスピンを防止するように駆動力低減制御を行な
う。
さらに、駆動力配分制御装置とトラクション制御装置
とが同時に搭載された車両としては、特開昭63-170219
号公報(特願昭62-2786号)に記載された装置が知られ
ていて、この従来出典には、トラクション制御を実行す
る前に駆動系クラッチ手段をロックし、直結4WD状態と
する技術が示されている。
(発明が解決しようとする課題) そこで、上記四輪駆動車の前後輪駆動力配分制御装置
とトラクション制御装置とを単純に組合わせただけで同
時に車両に搭載した場合、トラクション制御装置が全て
の車輪のどれか1つを基準として(,)または4輪
全ての平均車輪速を基準として()ホイールスピンを
検出し、トラクション低減制御を行なう装置となってい
る為、前後輪駆動力配分により施回中の前後輪間の回転
速度差の発生を施回状態に応じて許容しながら車両のヨ
ー運動をコントロールする際、駆動輪スリップの発生に
よりホイールスピンを抑制するトラクション制御が行な
われてしまい、前後輪駆動力配分による車両のヨー運動
コントロールができず、所謂、両制御装置間に制御干渉
が生じる。
一方、前後輪駆動力配分制御装置のみでは、車両のヨ
ーモーメント、即ち、姿勢角はコトントロールできる
が、4輪トータルの駆動力が過大となり4輪共に路面グ
リップ力が低下した場合には、施回軌跡が外へ膨らんで
しまう。
また、従来の駆動力配分制御装置とトラクション制御
装置とが同時に搭載された車両では、トラクション制御
を実行する前に駆動系クラッチ手段をロックし、直結4W
D状態とする為、トラクション制御が行なわれている時
には駆動力配分制御による車両のヨーコントロールが行
なわれず、駆動力制御装置を搭載した意義が失われてし
まう。さらに、トラクション制御には、直結4WD状態と
される為、4輪共に同じスリップ状態となり、セレクト
ロー制御を導入してトラクション制御を行なう装置
(,)の意義が失われ、これらの装置を搭載してい
ても平均車輪速による上記の装置と同様になってしま
う。
以上をまとめると、トルクスプリット式四輪駆動車の
クラッチ制御は、施回軌跡相当の前後輪回転速度差を許
容する、即ち、高横加速度施回時には後輪の駆動トルク
を増し、後輪を積極的に駆動スリップさせる等の制御を
行なって車両のヨー運動をコントロールするものであ
る。
この様に、ヨーをコントロールする為に、場合によっ
ては積極的に駆動スリップをさせるようにしているにも
かかわらず、後輪のスリップ状態を捕えてエンジン出力
を低下させる等のトラクション制御を行なうと、本来の
前後輪駆動力配分制御によるヨーコントロールが不可能
になる。
本発明は、上述のような問題に着目してなされたもの
で、駆動力配分制御装置とトラクション制御装置とが同
時に搭載された四輪駆動車のトラクション制御装置にお
いて、前後輪駆動力配分制御による車両のヨーコントロ
ールを確保しながら、同時に、車輪横力が減少する急加
速旋回時や低摩擦係数路旋回時等での4輪ドリフトアウ
トによる旋回軌跡の膨らみをトラクション制御により抑
制することを課題とする。
(課題を解決するための手段) 上記課題を解決するため本発明の四輪駆動車のトラク
ション制御装置では、第1図のクレーム対応図に示すよ
うに、前後輪の一方へのエンジン直結駆動系に対し前後
輪の他方への駆動系の途中に設けられた可変駆動力配分
クラッチaと、 前記可変駆動力配分クラッチaに、旋回状態信号と前
後輪回転速度差信号を基に、前後輪回転速度差が大きく
なるに従って伝達トルクを増大すると共に旋回状態が急
旋回状態を示すほど前後輪回転速度差に対する伝達トル
クの増大割合を減少する特性により決定した値のクラッ
チ締結力を与える制御を行なう前後輪駆動力配分制御手
段bと、 前記可変駆動力配分クラッチaの締結によりトルクが
伝達されるクラッチ締結駆動輪のスリップ値を検出する
締結駆動輪スリップ値検出手段cと、 前記締結駆動輪スリップ値がスリップしきい値よりも
大きい場合、締結駆動輪スリップ値をスリップしきい値
以下に抑えるように路面伝達駆動力を低減するトラクシ
ョン制御手段dと、 を備えている事を特徴とする。
(作用) 旋回走行時には、前後輪駆動力配分制御手段bにおい
て、旋回状態信号と前後輪回転速度差信号を基に、前後
輪回転速度差が大きくなるに従って伝達トルクを増大す
ると共に旋回状態が急旋回状態を示すほど前後輪回転速
度差に対する伝達トルクの増大割合を減少する特性によ
り決定した値のクラッチ締結力を可変駆動力配分クラッ
チaに与える制御が行なわれる。
一方、締結駆動輪スリップ値検出手段cにおいて、可
変駆動力配分クラッチaの締結によりトルクが伝達され
るクラッチ締結駆動輪のスリップ値が検出され、トラク
ション制御手段dにおいて、検出された締結駆動輪スリ
ップ値がスリップしきい値よりも大きい場合、締結駆動
輪スリップ値をスリップしきい値以下に抑えるように路
面伝達駆動力を低減するトラクション制御が行なわれ
る。
従って、旋回走行時において、エンジン直結駆動輪に
駆動スリップが発生しても、クラッチ締結駆動輪にホイ
ールスピンの発生がない限りトラクション制御は行なわ
れなく、前後輪駆動力配分制御により車両のヨーコント
ロール性はそのまま確保される。
一方、急加速旋回時や低摩擦係数路旋回時等で、クラ
ッチ締結駆動輪にホイールスピンが発生した場合には、
トラクション制御により路面に伝達される駆動力を減少
する制御が行なわれ、車輪横力を増大させることで、4
輪ドリフトアウトによる旋回軌跡の膨らみの発生が抑制
される。
(実施例) 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
まず、構成を説明する。
第2図は実施例の四輪駆動車のトラクション制御装置
を示す全体システム図で、適用車両のパワートレーン
は、エンジン1、トランスミッション2、リヤプロペラ
シャフト3、リヤディファレンシャル4、左右のリヤド
ライブシャフト5,6、左右の後輪7,8、湿式多板クラッチ
9(可変駆動力配分クラッチ)、フロントプロペラシャ
フト10、フロントディファレンシャル11、左右のフロン
トドライブシャフト12,13、左右の前輪14,15を備えてい
る。
そして、後輪7,8へは路面伝達駆動力が直接伝達され
るが、前輪14,15へは湿式多板クラッチ9を介して伝達
される。即ち、前後輪への駆動力配分は湿式多板クラッ
チ9の締結力を油圧によって制御することで、零油圧に
よる前輪:後輪=0:100(後輪駆動)から最大油圧によ
る前輪:後輪=50:50(リジッド4WD状態)まで無段階に
変更させることが可能である。
前記湿式多板クラッチ9の締結力を制御する前後輪駆
動力配分制御装置は、電子制御系として、左前輪速セン
サ20、右前輪速センサ21、左後輪速センサ22、右後輪速
センサ23、第1横加速度センサ24、第2横加速センサ2
5、ETS(電制トルクスプリットシステム)コントローラ
26を備え、油圧制御系として、オイルポンプ27、ソレノ
イド制御弁28、制御圧油路29を備えている。
そして、ETSコントローラ26では、各センサ20〜25か
らの信号を入力し、前後輪回転速度差ΔN(駆動輪スリ
ップ情報)と横加速度YG(旋回状態情報)とに基づく湿
式多板クラッチ9の締結力制御により、前後輪回転速度
差ΔNが大きくなるに従って前輪14,15への伝達トルクT
fを増大すると共に横加速度YGが大きくなるに従って前
後輪回転速度差ΔNに対する前輪側伝達トルクTfのゲイ
ンK(増大割合)を減少する前後輪駆動力配分制御が行
なわれる。
次に、路面伝達駆動力の低減により車輪のホイールス
ピンを抑制するトラクション制御装置は、入力情報を得
る手段として、共用される左前輪速センサ20及び右前輪
速センサ21と前後加速度センサ30とを備え、演算処理手
段としてTCSコントローラ31を備え、制御アクチュエー
タとして、エンジン1の吸気通路に設けられる第2スロ
ットルバルブ34を開閉駆動させるステップモータ32を備
えている。
尚、エンジン1の吸気通路に設けられるタンデム配置
による第1,第2スロットルバルブ33,34のうち第1スロ
ットルバルブ33は、アクセルペダルに連動して機械的に
開閉駆動される。
前記TCSコントローラ31では、クラッチ締結駆動輪で
ある前輪14,15の前輪スリップ率SFがスリップしきい値S
Oを超えた時、第2スロットルバルブ34の閉鎖駆動指令
を出力することでエンジン駆動力低減制御が行なわれ
る。
次に、作用を説明する。
(イ)前後輪駆動力配分制御 第3図は所定の制御周期によりETSコントローラ26で
行なわれる前後輪駆動力配分制御作動の流れを示すフロ
ーチャートであり、以下、各ステップの作動を順に説明
する。
ステップ40では、左前輪速VWFL,右前輪速VWFR,左後
輪速VWRL,右後輪速VWRR,第1横加速度YG1,第2横加
速度YG2が入力される。
ステップ41では、上記左前輪速VWFLと右前輪速VWFR
の平均値により前輪速VWFが演算され、上記左後輪速V
WRLと右後輪速VWRRとの平均値により後輪速VWRが演算さ
れ、第1横加速度YG1と第2横加速度YG2との平均値によ
り横加速度YGが演算される。
ステップ42では、上記前輪速VWFと後輪速VWRにより前
後輪回転速度差ΔN(=VWR‐VWF;但し、Δ≧0)が演
算される。
ステップ43では、前後輪回転速度差ΔNに対する前輪
側伝達トルクTfのゲインKが横加速度YGの逆数に基づい
て下記の式で演算される。
K=α/YG(但し、K=≦β) であり、特性図としてあらわすと、第4図のような特性
を示す。
ステップ44では、ゲインKと前後輪回転速度差ΔNと
によって前輪側伝達トルクTf{=K・f(ΔN)}が演
算される。
尚、特性図としてあらわすと、第5図のような特性を
示す。
ステップ45では、前期ステップ44で求められた前輪側
伝達トルクTfが、予め与えられたTf−i特性テーブルに
よりソレノイド駆動電流iに変換される。
ステップ46では、ソレノイド制御弁28ヘディザー電流
i*(例えば、i±0.1A 100Hz)が出力される。
以上のように湿式多板クラッチ9の締結力が制御され
ることにより、高摩擦係数路での加速旋回時等のよう
に、横加速度YGの発生が大きい場合には、第5図の1点
鎖線特性に示すように、前後輪回転速度差ΔNの増加に
対して前輪側伝達トルクTfの増加割合が小さく、前後輪
駆動力配分制御としては、後輪7,8側に多く路面伝達駆
動力が配分され、後輪7,8の駆動スリップ許容により横
力を減少させることでヨー軸回りのオーバモーメントが
抑制される。
また、低摩擦係数路での旋回走行時等のように、横加
速度YGの発生が小さい場合には、第5図の点線特性に示
すように、前後輪回転速度差ΔNの増加に対して前輪側
伝達トルクTfの増加割合が大きく、前後輪駆動力配分制
御としては、前輪14,15側に多く路面伝達駆動力が配分
され、後輪7,8の駆動スリップ抑制により横力を増大さ
せることでヨー軸回りのアンダーモーメントが抑制され
る。
即ち、車両の旋回時のステア特性をニュートラルステ
アの理想的な車両挙動が得られるようにヨー軸回りのモ
ーメントがコントロールされる。
(ロ)トラクション制御 第6図は所定の制御周期によりTCSコントローラ31で
行なわれるトラクション制御作動の流れを示すフローチ
ャートであり、以下、各ステップの作動を順に説明す
る。
ステップ50では、左前輪速VWFL,右前輪速VWFR,前後
加速度XGが読み込まれる。
ステップ51では、上記左前輪速VWFLと右前輪速VWFR
の平均値により前輪速VWFが演算され、前後加速度XG
積分演算処理により車体速V(車両の対地速度)が求め
られる。
ステップ52では、前輪速VWFと車体速Vとに基づいて
下記の式により前輪スリップ率SFが求められる。
ステップ53では、ステップ52に求められた前輪スリッ
プ率SFがスリップ率しきい値SO以上であるかどうかが判
断される。
そして、SF≧SOの時にはステップ54へ進み、前回のス
テップ数STEP(OLD)から10を減じた値(但し、STEP(OLD)
−10≧0)をモータ32のステップ数STEPにセットしてス
テップモータ32を10段階逆転するように指令する。
また、SF<SOの時にはステップ5%へ進み、前回のス
テップ数STEP(OLD)に10を加えた値(但し、STEP(OLD)
10<MAX)をモータ32のステップ数STEPにセットしてス
テップモータ32を10段階正転するように指令する。
ステップ56では、ステップ54またはステップ55でセッ
トされたモータステップ数STEPが得られるモータ駆動指
令をステップモータ32に出力する。
以上のように第2スロットルバルブ34の閉駆動による
エンジン駆動力の低減制御は、前輪スリップ率SFがスリ
ップ率しきい値SO以上である時に行なわれるようにした
為、下記に述べるような作用を示す。
旋回走行時において、エンジン直結駆動輪である後輪
7,8に駆動スリップが発生しても、クラッチ締結駆動輪
である前輪14,15にホイールスピンの発生がない限りト
ラクション制御は行なわれなく、上記前後輪駆動力配分
制御による車両のヨーコントロールはそのまま確保され
る。
しかしながら、急加速旋回時や低摩擦係数路旋回時等
で、駆動力配分としてはほぼ前後輪等配分に制御されて
いるにもかかわらず、クラッチ締結駆動輪である前輪1
4,15にホイールスピンが発生した場合には、トラクショ
ン制御によりエンジン駆動力を減少する制御が行ない車
輪横力を増大させることで、4輪ドリフトアウトによる
旋回軌跡の膨らみの発生が抑制される。
即ち、前後輪共に過大なエンジン駆動力が与えられた
状態であり、そのまま放置した場合には、車輪横力が減
少して4輪ドリフトアウトによる旋回軌跡の膨らみが発
生することを、前輪14,15にホイールスピン発生により
予測している。
この結果、4輪ドリフトアウトの発生が予測されるま
では前後輪駆動力配分制御による車両のヨーコントロー
ルが妨げられることはなく、車輪横力が減少する急加速
旋回時や低摩擦係数路旋回時等での4輪ドリフトアウト
による旋回軌跡の膨らみ発生がトラクション制御により
有効に防止される。
以上、実施例を図面に基づいて説明してきたが、具体
的な構成及び制御内容はこの実施例に限られるものでは
ない。
例えば、実施例ではETSコントローラとTCSコントロー
ラとを独立して設けた例を示したが、両者をコントロー
ルユニットとしてまとめたものであっても良い。
また、実施例では、後輪駆動ベースの車両に前後輪駆
動力配分制御装置を適用した例を示したが、前輪駆動ベ
ースの車両に前後輪駆動力配分制御装置を適用しても良
い。
また、実施例では、前後輪駆動力配分装置として、外
部からの制御油圧により伝達トルクを変更できる多板摩
擦クラッチを用いた例を示したが、外部制御により伝達
トルクが変更可能なクラッチであれば、例えば、制御型
ビスカスクラッチや制御型オリフィスクラッチや電磁ク
ラッチ等を用いても良い。
また、実施例ではトラクション制御装置として、タン
デムスロットルバルブの第2スロットルバルブ開閉制御
による例を示したが、エンジンのフューエルカット制御
や点火時期制御やシングルスロットルバルブ開閉制御や
電子制御トランスミッションによりギヤ比を高めにする
制御やブレーキ制御等、他の制御手段やこれらのものを
複数組合わせた手段により制御を行なうものであっても
良い。
また、実施例では、トラクション制御において、前輪
速を左右前輪の平均速により求める例を示したが、トラ
クション制御優先で、車両の旋回軌跡が膨らまない安定
サイドの制御を行なう場合には、左右前輪のうちセレク
トハイを行ない、早い方の速度を前輪速とすることによ
り、早期にホイールスピンによる前輪横力減少を抑制す
るようにしても良い。一方、前後輪駆動力配分制御優先
で、ヨーコントロール性を十分に生かすには、左右前輪
のうちセレクトローを行ない、遅い方の速度を前輪速と
することにより、例えば、旋回中に、前外輪のトラクシ
ョンを有効に生かすようにしても良い。
また、実施例では、前輪スリップ率SFの検出を前輪速
と車体速により得る例を示したが、以下に述べるよう
に、クラッチ締結力の関数として推定しても良い。
前輪側伝達トルクTf,輪荷重Wf,タイヤ静荷重半径r,
タイヤ制駆動剛性係数kとすると、前輪スリップ率S
Fは、 となり、タイヤ駆動力Qf,タイヤ−路面間摩擦係数μf
とすると、前輪側伝達トルクTfは、 Tf=Qf・r=μf・Wf・r …(2) となる。
よって、(1),(2)式から、 となる。
そして、タイヤ制駆動剛性係数kは、タイヤ−路面間
摩擦係数μfやタイヤのスリップ角により変わる。そこ
で、kを横加速度YGと前後輪回転速度差ΔNの関数とし
て、 k=f(YG,ΔN)=20+YG−A*ΔN で求められ、クラッチ締結力の関数として前輪スリップ
率SFを推定することができる。
(発明の効果) 以上説明してきたように、本発明の四輪駆動車のトラ
クション制御装置にあっては、前後輪の一方へのエンジ
ン直結駆動系に対し前後輪の他方への駆動系の途中に設
けられた可変駆動力配分クラッチと、可変駆動力配分ク
ラッチに、旋回状態信号と前後輪回転速度差信号を基
に、前後輪回転速度差が大きくなるに従って伝達トルク
を増大すると共に旋回状態が急旋回状態を示すほど前後
輪回転速度差に対する伝達トルクの増大割合を減少する
特性により決定した値のクラッチ締結力を与える制御を
行なう前後輪駆動力配分制御手段と、可変駆動力配分ク
ラッチの締結によりトルクが伝達されるクラッチ締結駆
動輪のスリップ値を検出する締結駆動輪スリップ値検出
手段と、締結駆動輪スリップ値がスリップしきい値より
も大きい場合、締結駆動輪スリップ値をスリップしきい
値以下に抑えるように路面伝達駆動力を低減するトラク
ション制御手段と、を備えているため、前後輪駆動力配
分制御による車両のヨーコントロールを確保しながら、
同時に、車輪横力が減少する急加速旋回時や低摩擦係数
路旋回時等での4輪ドリフトアウトによる旋回軌跡の膨
らみをトラクション制御により抑制することが出来ると
いう効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の四輪駆動車のトラクション制御装置を
示すクレーム対応図、第2図は実施例のトラクション制
御装置が適用された四輪駆動車の全体システム図、第3
図は実施例装置のETSコントローラでの前後輪駆動力配
分制御作動の流れを示すフローチャート、第4図はETS
コントローラに設定されている横加速度に対するゲイン
特性図、第5図はETSコントローラでの前後輪回転速度
差に対する前輪側への伝達トルク特性図、第6図は実施
例装置のTCSコントローラでのトラクション制御作動の
流れを示すフローチャートである。 a……可変駆動力配分クラッチ b……前後輪駆動力配分制御手段 c……締結駆動輪スリップ値検出手段 d……トラクション制御手段

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】前後輪の一方へのエンジン直結駆動系に対
    し前後輪の他方への駆動系の途中に設けられた可変駆動
    力配分クラッチと、 前記可変駆動力配分クラッチに、旋回状態信号と前後輪
    回転速度差信号を基に、前後輪回転速度差が大きくなる
    に従って伝達トルクを増大すると共に旋回状態が急旋回
    状態を示すほど前後輪回転速度差に対する伝達トルクの
    増大割合を減少する特性により決定した値のクラッチ締
    結力を与える制御を行なう前後輪駆動力配分制御手段
    と、 前記可変駆動力配分クラッチの締結によりトルクが伝達
    されるクラッチ締結駆動輪のスリップ値を検出する締結
    駆動輪スリップ値検出手段と、 前記締結駆動輪スリップ値がスリップしきい値よりも大
    きい場合、締結駆動輪スリップ値をスリップしきい値以
    下に抑えるように路面伝達駆動力を低減するトラクショ
    ン制御手段と、 を備えている事を特徴とする四輪駆動車のトラクション
    制御装置。
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