JP4396660B2 - 車両の旋回挙動制御装置 - Google Patents
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Description
例えば、以下の特許文献1には、車両のヨーレイトに基づいて、車両の左輪と右輪との間で駆動力差を調整することで、車両にヨーモーメントを生じさせ、車両の旋回挙動を制御する技術が開示されている。
特に、特許文献1の技術により、定速または加速中の車両に生じたオーバーステアを解消するために旋回内輪を対する駆動力を増大させると、旋回内輪のグリップ容量を超えて駆動力が増大する場合がある。そして、この場合、旋回内輪はスリップし、車両全体としての直進性が非常に弱くなるので、オーバーステアを解消するために左右輪間の駆動力差を制御したにもかかわらず、むしろオーバーステアが助長されるという事態を招くという課題もある。
請求項3記載の本発明の車両の旋回挙動制御装置は、請求項1または2記載の内容において、該車両の前後加速度を検知する前後加速度検知手段を備え、該限界ヨーモーメント演算手段は、該車両が加速中でありかつ該前後加速度検知手段により検知された前後加速度が大きいほど該旋回内輪側の該限界駆動力調整量を小さくすることを特徴としている。
また、横加速度を検出し、検出した横加速度が大きいほど旋回内輪側の限界駆動力調整量を小さくすることで、過度の駆動力により旋回内輪がスリップすることを防ぎ、車両に発生するオーバーステアを抑制することができる。(請求項2)
また、前後加速度を検出し、車両が加速中でありかつ前後加速度が大きいほど旋回内輪側の限界駆動力調整量を小さくすることで、過度の駆動力により旋回内輪がスリップすることを防ぎ、車両に発生するオーバーステアを抑制することができる。(請求項3)
また、前後加速度を検出し、車両が減速中でありかつ前後加速度の絶対値が大きいほど旋回内輪側の限界駆動力調整量を大きくすることで、必要以上に限界ヨーモーメントを小さくすることを防ぎ、車両に発生するオーバーステアを十分に抑制することができる。(請求項4)
また、基本駆動制動力を推定し、これと左右駆動力調整量の和がグリップ容量を超えないように限界駆動力調整量を設定することで、旋回内輪がスリップすることを過不足なく防ぎ、車両に発生するオーバーステアを十分に抑制することができる。(請求項5)
また、この車両1には、フロントディファレンシャル(以下、フロントデフ)6,車軸7L,7R,前左右輪8L,8Rが設けられ、センターデフ5の出力は、フロントデフ6および車軸7L,7Rを介して前左右輪8L,8Rにそれぞれ伝達されるようになっている。
センターデフ5は、デファレンシャルピニオン5A,5Bと、これらのデファレンシャルピニオン5A,5Bと噛合するサイドギヤ5C,5Dとから構成され、デファレンシャルピニオン5A,5Bから入力された駆動力は、一方のサイドギヤ5Cを介して前輪8へ伝達されるとともに、他方のサイドギヤ5Dを介しプロペラシャフト10などを経て後輪14へ伝達されるようになっている。また、このセンターデフ5によって前輪8と後輪14との間の差動が許容されることによって、車両1の回頭性が妨げられないようになっている。
この前後輪間差動制限機構19は、湿式油圧多板クラッチ機構によって構成され、駆動系油圧ユニット(図示略)から入力された油圧に応じて、前輪8および後輪14との間での差動制限の度合を調整することができるようになっており、前輪8および後輪14に対して伝達される駆動力の配分を適宜変更できるようになっている。なお、駆動系油圧ユニットから前後輪間差動制限機構19に入力される油圧は、センターデフコントローラ32によって制御されるようになっているが、この点については後述する。
次に、後輪14側の駆動系について説明すると、この後輪14には左右輪14L,14R間の差動を許容するリアデフ12が設けられ、また、このリアデフ12には、左右輪14L,14Rに伝達される駆動力の差を適宜変更することができる左右輪駆動力制御機構15が設けられている。
リアデフ12におけるケース12Aの外周にはプロペラシャフト10の後端のピニオンギア10Aと噛合するクラウンギア16が設けられ、また、このケース12Aの内側には遊星歯車機構12Bがそなえられている。そして、この遊星歯車機構12Bにより、左右の後輪14L,14Rの差動が許容されるようになっている。したがって、エンジン2からプロペラシャフト10,ピニオンギア10A等を通じてクラウンギア16へ入力された駆動力は、遊星歯車機構12Bによって左側の後輪14Lと右側の後輪14Rとの差動を許容しながら両輪14L,14Rに伝達されるようになっている。
このうち、変速機構15Aは、左右輪のうちの一方の車輪(ここでは左後輪14L)の回転速度を増速させたり減速させたりして駆動力伝達機構15Bに出力するものである。
これとは逆に、左後輪14Lに伝達される駆動力が増大されると左後輪14Lが増速し、右後輪14Rに伝達される駆動力が減じられるとともに右後輪14Rが減速するようになっている。これにより、車両1に右回り(反時計回り)のヨーモーメントを生じさせ、オーバーステアを抑制することができるようになっている。なお、ヨーモーメントの正負は、正が反時計回り方向(即ち、左旋回方向)を示し、負が時計回り方向(即ち、右旋回方向)を示す。
さらに、この車両1には、ブレーキ装置コントローラ33が備えられている。このブレーキ装置コントローラ33は、電子制御ユニットであって、各輪8L,8R,14L,14Rに設けられた4つのブレーキ装置21L,21R,22L,22Rのそれぞれに対して油圧を示す信号を制動系油圧ユニット(図示略)に対して送信し、この信号を受けた制動系油圧ユニットが各ブレーキ装置21L,21R,22L,22Rに入力される油圧を適宜制御するようになっている。
そして、上述のようにリアデフコントローラ31,センターデフコントローラ32およびブレーキ装置コントローラ33は、それぞれ、ECU40からの制御に基づいて作動するようになっている。
これらのうち、舵角センサは、ドライバによって操作されるステアリングホイール(図示略)の角度を検出するものである。
また、前後Gセンサは、車両1に生じる前後方向の加速度を検出するものであり、また、横Gセンサは、車両1に生じる横方向の加速度を検出するものである。
また、この車両1にはECU40が搭載されている。このECU40は、いずれも図示しないインタフェイス,メモリ,CPU等がそなえられた電子制御ユニットであって、車輪速センサ,舵角センサ,前後Gセンサ,横Gセンサおよびヨーレイトセンサによる測定結果を読み込むことができるようになっている。
また、このECU40のメモリには、駆動力差マップ(図示略)や、左右輪駆動力調整部47および制動力調整部49によって用いられるヨー運動制御マップ50も記録されている。
このうち、グリップ容量推定部44は、前後Gセンサによって測定された前後加速度GXと、横Gセンサによって測定された横加速度GYとに基づいて、旋回内輪が路面に対して伝達できる駆動力の容量である内輪グリップ容量GRinおよび旋回外輪が路面に伝達できる駆動力の容量である外輪グリップ容量GRoutを推定するものである。なお、本実施形態においては、車両1が前進している場合の加速方向の前後加速度を正、減速方向の前後加速度を負とするとともに、左旋回中に車両1に生じる横加速度を正、右旋回中に生じる横加速度を負とする。
YMAYC-MAX-R≦YMADD≦YMAYC-MAX-L・・・(1)
また、この目標ヨーモーメント設定部46は、要求ヨーモーメントYMADDが正の限界ヨーモーメントYMAYC-MAX-Lよりも大きい場合(即ち、下式(2)の条件を満たす場合)には、この要求ヨーモーメントYMADDを正の限界ヨーモーメントYMAYC-MAX-Lでクリップしたものを目標ヨーモーメントYMAYCとして設定するものである。
さらに、この目標ヨーモーメント設定部46は、要求ヨーモーメントYMADDが負の限界ヨーモーメントYMAYC-MAX-Rよりも小さい場合(即ち、下式(3)の条件を満たす場合)には、この要求ヨーモーメントYMADDを負の限界ヨーモーメントYMAYC-MAX-Rでクリップしたものを目標ヨーモーメントYMAYCとして設定するようになっている。
なお、この目標ヨーモーメント設定部46による目標ヨーモーメントYMAYCの設定制御を「リミット制御」という。
ヨー運動制御マップ50は、図2に示すように、要求モーメントYMADDが縦軸に規定されるとともに、Gセンサによって測定される横加速度GYが横軸に規定されている。
±LL1,LR1: GX=−2a[G]
±LL2,LR2: GX=−a[G]
±LL3,LR3: GX=−0[G]
±LL4,LR4: GX=+a[G]
±LL5,LR5: GX=+2a[G]
また、このヨー運動制御マップ50は、左旋回促進領域50LUS,左旋回抑制領域50LOS,右旋回抑制領域50ROSおよび右旋回促進領域50RUSという4つの領域から成っている。なお、以下、カッコ書きにて示す正負(>0または<0)は、車両1に生じるヨーモーメントの方向を示している。
左旋回抑制領域50LOSは、左旋回中にオーバーステアが発生した車両1に対して時計回りの要求ヨーモーメントYMADD(<0)を生じさせるべく、時計回りの目標ヨーモーメントYMAYC(<0)および時計回りの不足モーメントYMASC(<0)を設定する際に用いられる領域である。
右旋回促進領域50RUSは、右旋回中にアンダーステアが発生した車両1に対して時計回りの要求ヨーモーメントYMADD(<0)を生じさせるべく、時計回りの目標ヨーモーメントYMAYC(<0)および時計回りの不足モーメントYMASC(<0)を設定する際に用いられる領域である。
左右輪駆動力調整部47は、目標ヨーモーメント設定部46によって設定された目標ヨーモーメントYMAYCを生じさせるように、左右輪駆動力制御機構15を制御するものである。
より具体的には、要求ヨーモーメントYMADDが反時計回りの限界ヨーモーメントYMAYC-MAX-L(>0)よりも大きい場合(即ち、下式(4)が成立する場合)において、要求ヨーモーメントYMADDのうち限界ヨーモーメントYMAYC-MAX-Lよりも大きい分を反時計回りの制動モーメントYMASC(>0)として設定するようになっている。
他方、要求ヨーモーメントYMADDが時計回りの限界ヨーモーメントYMAYC-MAX-R(<0)よりも小さい場合(即ち、下式(5)が成立する場合)、要求ヨーモーメントYMADDのうち限界ヨーモーメントYMAYC-MAX-Rよりも小さい分を時計回りの制動モーメントYMASC(<0)として設定するようになっている。
なお、本実施形態において、制動ヨーモーメント演算部48は、上述の処理、即ち、式(5)および(6)に基づき制動ヨーモーメントYMASCを演算する処理と同等の処理を、ヨー運動制御マップ50を用いて行なうことができるようになっている。
この点をもう少し詳しく説明すると、このヨー運動制御マップ50においては、図2中直線LL1〜LL5、LR1〜LR5で示すように、グリップ容量推定部44により限界ヨーモーメントYMAYC-MAXが設定されている。そして、要求ヨーモーメントYMADDのうち、限界ヨーモーメントYMAYC-MAX(即ち、直線LL1〜LL5、LR1〜LR5)を超えた分が制動ヨーモーメントYMASCに相当するのである。
制動力調整部49は、制動ヨーモーメント演算部48によって設定された制動ヨーモーメントYMASCを生じさせるべく、車両1の各車輪8L,8R,14L,14Rの制動力を個別に制御する指令をブレーキ装置コントローラ33に送信するものである。なお、この制動ヨーモーメントYMASCと各車輪8L,8R,14L,14Rの制動力との関係は、ECU40のメモリ内に記録されている。
まず、要求ヨーモーメント算出部42により要求ヨーモーメントYMADDが算出され(図中符号S11)、その後、目標ヨーモーメント設定部46により、要求ヨーモーメントYMADDのうち、左右輪駆動力制御機構15が負担すべきヨーモーメント(目標ヨーモーメント)YMAYCが求められる(図中符号S12)。他方、要求ヨーモーメントYMADDのうち、目標ヨーモーメントYMAYCでは負担できない分、即ち、制動ヨーモーメントYMASCが、制動ヨーモーメント演算部48により求められる(図中符号S13)。
図6のフローチャート中、まず、ステップS21において、ECU40が、前後Gセンサから前後方向加速度GXを、横Gセンサから横方向加速度GYを、舵角センサから舵角δSWを、車速センサから車速vBを、そして、ヨーレイトセンサからヨーレイトγRをそれぞれ読み込む。
その後、要求ヨーモーメント算出部42が、目標ヨーレイトγTと、ヨーレイトセンサによって検出された実ヨーレイトγRに基づいて、要求ヨーモーメントYMADDを算出する(ステップS23)。
そして、限界駆動力演算部45が、旋回内輪および旋回外輪の駆動力または制動力がそれぞれ内輪グリップ容量GRinおよび外輪グリップ容量GRoutの範囲内に収まる限界の左右駆動力調整量(限界駆動力調整量)TMAXを求める(ステップS25)。
その後、制動力調整部49が、車両1の各車輪8L,8R,14L,14Rの制動力を個別に制御する指令をブレーキ装置コントローラ33に送信し、制動ヨーモーメント演算部48によって設定された制動ヨーモーメントYMASCを生じさせる(ステップS30)。
図4に示すように、左旋回している車両1における、旋回内輪(左後輪)14Lのグリップ容量(即ち、内輪グリップ容量GRin)は摩擦円FCinで模擬式的に表すことが可能であり、また、旋回外輪(右後輪)14Rのグリップ容量(即ち、外輪グリップ容量GRout)は、摩擦円FCoutで模擬的に表すことができる。また、旋回内輪14Lに入力される駆動力および制動力は、それぞれ、矢印Fin-Dおよび矢印Fin-Bで表すことができ、旋回外輪14Rに入力される駆動力および制動力は、それぞれ、矢印Fout-Dおよび矢印Fout-Bで表すことができる。
つまり、上述の背景技術の欄で例示したような従来技術では、この図4に示す摩擦円FCin,FCoutを考慮していないため、適切にヨーモーメントを発生させることができない場合が生じる。
具体的には、図5のように左旋回をしながら加速している車両1がオーバーステア状態にあり、時計回りの要求ヨーモーメントYMADD(<0)を生じさせる場合、左右駆動力調整量は、左後輪14Lに正の駆動力を加えるとともに右後輪14Rに負の駆動力を加えるものとなる。つまり、限界駆動力調整量TMAX(<0)は、旋回内輪14Lおよび旋回外輪14Rにおける、タイヤと路面との接地点での前後力として、それぞれ、矢印−FMAX(>0)および矢印FMAX(<0)で表すことができる。なお、ここで、駆動力Fの正負“−F”および“F”は、それぞれ、“前方向への駆動力”および“後方向への駆動力”を示し、他方、カッコ内の正負“(>0)”および“(<0)”は、それぞれ、車両1に生じるヨーモーメントが“反時計回り方向”および“時計回り方向”であることを示す。
0<GY1<GY2<GY3・・・(6)
また、この左旋回中の車両1にアンダーステアが生じているものとし、さらに、このアンダーステアを抑制すべく、要求ヨーモーメント算出部42により算出された、反時計方向の要求ヨーモーメントYMADD(>0)がYMADD-Lである(YMADD=YMADD-L)ものとする。
そして、目標ヨーモーメント設定部46は、要求ヨーモーメントYMADD-Lのうち、ゼロからこの特性線LL5に至る分(図7中、YMAYC-L1,YMAYC-L2,YMAYC-L3参照)を目標ヨーモーメントYMAYCとし、また、制動ヨーモーメント演算部48は、要求ヨーモーメントYMADD-Lのうち、特性線LL5を超えた分(図7中、YMASC-L1,YMASC-L2,YMASC-L3参照)を制動ヨーモーメントYMASCとするのである。
この場合、車両1の前後方向加速度GXが+2aであるため、限界ヨーモーメント演算部43により、限界ヨーモーメントYMAYC-MAX-Rが特性線LR5としてヨー運動制御マップ50に設定される。
換言すれば、車両1の左右輪14L,14Rとの間での駆動力調整により車両1に対して十分なヨーモーメントを発生させることができる場合には、各輪8L,8R,14L,14Rに対する制動力制御は実行されない。したがって、ブレーキ装置21L,21R,22L,22Rから発する熱を抑制することができる。また、ブレーキ装置21L,21R,22L,22Rの作動頻度を低減することで、ブレーキ装置21L,21R,22L,22Rに対する負荷を軽減するとともに、ブレーキパッドなどの消耗品の寿命を長くすることで、消耗品交換に要する手間やコストを省くこともできる。
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は係る実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
上述の実施形態においては、フロントデフ6は、エンジン2から入力された駆動力の大きさに応じて、左右輪8R,8Lの差動を機械的に制限する駆動力感応式のディファレンシャルギアが適用されている場合について説明したが、このような構成に限定するものではない。
また、上述の実施形態においては、車両1が4輪駆動車である場合を例にとって説明したが、特に4輪駆動車に限定するものではなく、前輪駆動車であってもよいし、後輪駆動車であってもよい。
例えば、前輪側あるいは後輪側の左右輪にそれぞれ設けられた電気モータの駆動力をそれぞれ独立して調整するようにしてもよい。なお、この場合、電気モータのほかに、エンジンなどの他の駆動源はあってもよいし、なくてもよい。
また、上述の実施形態においては、限界駆動力演算部45が、前後Gセンサによって測定された前後加速度GXと、車両1の重量、前後駆動力配分、前後ブレーキ力配分に基づいて、基本駆動制動力Tin-BASEおよびTout-BASEを得ているが、このような構成のみに限定するものではない。
また、上述の実施形態においては、原則的に、車両1が左旋回中である場合を例にとって説明したため、左後輪14Lが旋回内輪であり、右後輪14Rが旋回外輪となっているものとして説明したが、車両1が右旋回中である場合には、左後輪14Lが旋回外輪となり、右後輪14Rが旋回内輪となることはいうまでもない。
8L,8R,14L,14R 車輪
15 左右輪駆動力制御機構
41 目標ヨーレイト算出部(目標ヨーレイト算出手段)
42 要求ヨーモーメント算出部(要求ヨーモーメント算出手段)
43 限界ヨーモーメント演算部(限界ヨーモーメント演算手段)
44 グリップ容量推定部(グリップ容量推定手段)
45 限界駆動力演算部(限界駆動力演算手段)
46 目標ヨーモーメント設定部(目標ヨーモーメント設定手段)
47 左右輪駆動力調整部(左右輪駆動力調整手段)
48 制動ヨーモーメント演算部(制動ヨーモーメント演算手段)
49 制動力調整部(制動力調整手段)
YMADD 要求ヨーモーメント
YMAYC-MAX 限界ヨーモーメント
YMAYC 目標ヨーモーメント
YMASC 制動ヨーモーメント
Gin 内輪グリップ容量
Gout 外輪グリップ容量
TMAX 限界駆動力調整量
Claims (5)
- 左右輪の駆動力を調整することで車両の旋回挙動を制御する左右輪駆動力制御機構を有する車両の旋回挙動制御装置であって、
該左右輪駆動力制御機構に要求されるヨーモーメントである要求ヨーモーメントを算出する要求ヨーモーメント算出手段と、
旋回外輪および旋回内輪の駆動力調整により発生可能なヨーモーメントの限界である限界ヨーモーメントを演算する限界ヨーモーメント演算手段と、
該要求ヨーモーメントが該限界ヨーモーメントを超えない場合には該要求ヨーモーメントをそのまま目標ヨーモーメントとして設定するとともに、該要求ヨーモーメントが該限界ヨーモーメントを超えた場合には該要求ヨーモーメントを該限界ヨーモーメントでクリップして該目標ヨーモーメントとする目標ヨーモーメント設定手段と、
該目標ヨーモーメントを生じさせるように該左右輪駆動力制御機構を制御する左右輪駆動力調整手段とをそなえ、
該限界ヨーモーメント演算手段は、
該旋回内輪が路面に対して伝達できる駆動力または制動力の容量である内輪グリップ容量および該旋回外輪が路面に伝達できる駆動力または制動力の容量である外輪グリップ容量を推定するグリップ容量推定手段と、
該旋回内輪および該旋回外輪の駆動力または制動力がそれぞれ該内輪グリップ容量および該外輪グリップ容量の範囲内に収まる限界の左右駆動力調整量を限界駆動力調整量とする限界駆動力演算手段とを有し、
該限界ヨーモーメント演算手段は、該限界駆動力調整量で該旋回内輪および該旋回外輪の駆動力を調整したならば該車両に生じると推定されるヨーモーメントを該限界ヨーモーメントとし、
さらに、該車両の旋回挙動制御装置は、
該要求ヨーモーメントのうち該限界ヨーモーメントを超えた分を制動ヨーモーメントとして設定する制動ヨーモーメント演算手段と、
該制動ヨーモーメント演算手段によって設定された該制動ヨーモーメントを生じさせるように該車両の各車輪の制動力を制御する制動力調整手段とをそなえる
ことを特徴とする、車両の旋回挙動制御装置。 - 該車両の横加速度を検知する横加速度検知手段を備え、
該限界ヨーモーメント演算手段は、該横加速度検知手段により検知された横加速度が大きいほど該旋回内輪側の該限界駆動力調整量を小さくする
ことを特徴とする、請求項1記載の車両の旋回挙動制御装置。 - 該車両の前後加速度を検知する前後加速度検知手段を備え、
該限界ヨーモーメント演算手段は、該車両が加速中でありかつ該前後加速度検知手段により検知された前後加速度が大きいほど該旋回内輪側の限界駆動力調整量を小さくする
ことを特徴とする、請求項1または2記載の車両の旋回挙動制御装置。 - 該車両の前後加速度を検知する前後加速度検知手段を備え、
該限界ヨーモーメント演算手段は、該車両が減速中でありかつ該前後加速度検知手段により検知された前後加速度の絶対値が大きいほど該旋回内輪側の限界駆動力調整量を大きくする
ことを特徴とする、請求項1〜3のうちいずれか1項記載の車両の旋回挙動制御装置。 - 該限界駆動力演算手段は、左右輪駆動力調整を行わなかった場合に左輪および右輪に加わる駆動力または制動力である基本駆動制動力を該車両の加減速状態に基づいて推定し、
該旋回内輪の該基本駆動制動力と該左右駆動力調整量の和が該内輪グリップ容量を制動
側に超えずかつ該旋回外輪の該基本駆動制動力と該左右駆動力調整量の和が該外輪グリップ容量を駆動側に超えないような該左右駆動力調整量を旋回促進側の限界駆動力調整量とし、
該旋回内輪の該基本駆動制動力と該左右駆動力調整量の和が該内輪グリップ容量を駆動側に超えずかつ該旋回外輪の該基本駆動制動力と該左右駆動力調整量の和が該外輪グリップ容量を制動側に超えないような該左右駆動力調整量を旋回抑制側の限界駆動力調整量とする
ことを特徴とする、請求項1〜4のうちいずれか1項記載の車両の旋回挙動制御装置。
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