JP4901701B2 - Power transmission device for four-wheel drive vehicles - Google Patents
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Description
この発明は4輪駆動車の動力伝達装置に関し、特に、旋回中にタイヤのグリップ力が飽和した場合等においても制御遅れなくアンダーステアを軽減させることができる4輪駆動車の動力伝達装置に関するものである。 The present invention relates to a power transmission device for a four-wheel drive vehicle, and more particularly to a power transmission device for a four-wheel drive vehicle that can reduce understeer without delay in control even when a tire grip force is saturated during turning. is there.
従来の一般的な4輪駆動車の動力伝達装置としては、FF車(フロントエンジン・フロントドライブ方式)をベースとし、エンジンからの動力が自動変速機を介して前輪に出力されると共に、同エンジンの動力の一部が動力伝達クラッチを介して後輪側に分配されるように構成されている。 As a conventional power transmission device for a general four-wheel drive vehicle, a FF vehicle (front engine / front drive system) is used as a base, and power from the engine is output to the front wheels via an automatic transmission. A part of the motive power is distributed to the rear wheel side via the power transmission clutch.
この場合、後輪への動力伝達量は、回転速度差対応クラッチトルクTΔNと、ヨーレートフィードバック対応クラッチトルクTyとの和(TΔN+Ty)によって算出された動力伝達クラッチの係合力を制御することで調整される。上記回転速度差対応クラッチトルクTΔNは車輪速センサにより検出された前輪回転数Nfと後輪回転数Nrとを、それぞれの左右の車輪の平均回転数(Nf=(Nfl+Nfr)/2、Nr=(Nrl+Nrr)/2)として算出し、前輪回転数Nfと後輪回転数Nrの偏差に対して、横加速度に応じて設定される定数K1を乗じることによって演算される。また、ヨーレートフィードバック対応クラッチトルクTyは車速と舵角から演算された目標ヨーレートとヨーレートセンサにより検出された実ヨーレートとの差であるヨーレート偏差がゼロに近づくように設定される。このように前後輪の動力配分を変化させ、車両の走行状態に応じた車両挙動を実現しようとする技術が従来から提案されている。(例えば、特許文献1を参照) In this case, the power transmission amount to the rear wheels is controlled by controlling the engagement force of the power transmission clutch calculated by the sum (TΔN + Ty) of the clutch torque TΔN corresponding to the rotational speed difference and the clutch torque Ty corresponding to the yaw rate feedback. Adjusted. The clutch torque TΔN corresponding to the rotational speed difference is obtained by calculating the front wheel rotational speed Nf and the rear wheel rotational speed Nr detected by the wheel speed sensor as the average rotational speed (Nf = (Nfl + Nfr) / 2, Nr = (Nrl + Nrr) / 2), and is calculated by multiplying the deviation between the front wheel speed Nf and the rear wheel speed Nr by a constant K1 set according to the lateral acceleration. The yaw rate feedback-compatible clutch torque Ty is set such that the yaw rate deviation, which is the difference between the target yaw rate calculated from the vehicle speed and the steering angle, and the actual yaw rate detected by the yaw rate sensor approaches zero. As described above, a technique for changing the power distribution of the front and rear wheels to realize the vehicle behavior according to the traveling state of the vehicle has been proposed. (For example, see Patent Document 1)
ところで、このような動力伝達装置を備えた4輪駆動車においては、旋回中に路面状況が変化することにより路面摩擦係数μが急激に減少し、前輪タイヤのグリップが飽和した場合等においては、動力伝達クラッチの係合トルクを直ちに最大化(動力伝達クラッチ直結)して、スリップしている前輪の駆動力を後輪に最大限に配分することにより、前輪タイヤのグリップの飽和を緩和し、4輪のグリップを出来る限り有効に利用(4輪のタイヤ負担を均一化)することによって車両に発生するアンダーステア(自動車が一定のハンドル角で旋回しているとき、速度が上昇するに従いクルマが外側にふくらんでいく特性)を抑制することが望ましい。 By the way, in the four-wheel drive vehicle equipped with such a power transmission device, when the road surface condition changes during turning, the road surface friction coefficient μ decreases rapidly, and the grip of the front wheel tire is saturated. Immediately maximize the engagement torque of the power transmission clutch (directly connected to the power transmission clutch), and distribute the driving force of the slipping front wheels to the rear wheels to alleviate the saturation of the grip on the front tires, Understeer generated in the vehicle by using the four-wheel grip as effectively as possible (equalizing the tire load on the four wheels) (when the car is turning at a certain steering wheel angle, the car moves outward as the speed increases) It is desirable to suppress the swelling characteristics).
しかしながら、上記に示した従来の動力伝達装置では、上記回転速度差対応クラッチトルクTΔNと上記ヨーレートフィードバック対応クラッチトルクTyにおいて、それぞれ以下に説明するような問題があった。 However, the conventional power transmission apparatus described above has the following problems in the clutch torque TΔN corresponding to the rotational speed difference and the clutch torque Ty corresponding to the yaw rate feedback.
[回転速度差対応クラッチトルクTΔNの問題]
回転速度差対応クラッチトルクTΔNは、前輪回転数Nfと後輪回転数Nrの偏差に対して、横加速度に応じて設定される定数K1を乗じることよって算出されるため、例えば旋回中に路面状況が変化することにより路面摩擦係数μが減少し、前輪タイヤのグリップが飽和したとしても、前輪に発生している駆動力が比較的小さい(スロットル開度が比較的小さい)場合には、前輪タイヤの空転は小さくなり、前輪回転数Nfと後輪回転数Nrの偏差は小さくなるので、図2に示すように、これにほぼ比例関係にある回転速度差対応クラッチトルクTΔNも小さくなり、動力伝達クラッチの係合トルクを最大化(動力伝達クラッチ直結)することができない。
[Problem of clutch torque TΔN corresponding to rotational speed difference]
The clutch torque TΔN corresponding to the rotational speed difference is calculated by multiplying the deviation between the front wheel rotational speed Nf and the rear wheel rotational speed Nr by a constant K1 set according to the lateral acceleration. Even if the friction coefficient μ decreases and the grip of the front tire is saturated, if the driving force generated on the front wheels is relatively small (the throttle opening is relatively small), the front tire As shown in FIG. 2, the rotational speed difference corresponding clutch torque TΔN, which is substantially proportional to this, is also reduced, so that the idling of the wheel is reduced and the deviation between the front wheel speed Nf and the rear wheel speed Nr is reduced. The clutch engagement torque cannot be maximized (direct transmission of the power transmission clutch).
[ヨーレートフィードバック対応クラッチトルクTyの問題]
また上記と同じ条件の時、ヨーレートフィードバック対応クラッチトルクTyは、目標ヨーレートと実ヨーレートの偏差がゼロになるように後輪への分配トルクを決定しているため、上記のような運転状態で前輪タイヤのグリップ力が飽和した場合には、アンダーステアが発生し、目標ヨーレートに対して実ヨーレートが小さくなり、ヨーレート偏差が大きくなるので、実ヨーレートを大きくするべく、ヨーレートフィードバック対応クラッチトルクTyが増大することとなる。
[Problem of clutch torque Ty with yaw rate feedback]
Also, under the same conditions as above, the clutch torque Ty corresponding to the yaw rate feedback determines the distribution torque to the rear wheels so that the deviation between the target yaw rate and the actual yaw rate becomes zero. When the tire grip force is saturated, understeer occurs, the actual yaw rate decreases with respect to the target yaw rate, and the yaw rate deviation increases, so the clutch torque Ty corresponding to the yaw rate feedback increases to increase the actual yaw rate. It will be.
しかし、実ヨーレートは、前輪タイヤのグリップが飽和し、それに伴う車両の挙動をヨーレートセンサが検出することにより、情報として得ることができるので、車両挙動の変化に対して実ヨーレートの変化には応答遅れが発生してしまう。
すなわち、図6に示すように、滑りにくい路面から滑りやすい路面に変化し、前輪タイヤのグリップが飽和した直後は、実ヨーレートの変化には一点鎖線に示すように応答遅れが発生しており、目標ヨーレートと実際のヨーレートの偏差が直ちには大きくならないため、ヨーレートフィードバック対応クラッチトルクTyの増大には応答遅れが発生する。
However, the actual yaw rate can be obtained as information when the front wheel tire grip is saturated and the yaw rate sensor detects the resulting vehicle behavior, so it responds to changes in the actual yaw rate. There will be a delay.
That is, as shown in FIG. 6, immediately after the grip of the front wheel tire is saturated, a response delay occurs in the change of the actual yaw rate as shown by a one-dot chain line, as shown in FIG. Since the deviation between the target yaw rate and the actual yaw rate does not increase immediately, a response delay occurs when the yaw rate feedback-compatible clutch torque Ty increases.
したがって、上記特許文献1に示した従来の動力伝達装置では、前輪回転数Nfと後輪回転数Nrの偏差が小さい運転状態、例えば前輪に発生している駆動力が比較的小さい(スロットル開度が比較的小さい)状態において、旋回中に路面摩擦係数μが減少し、前輪タイヤのグリップが飽和した場合には、ヨーレートフィードバック対応クラッチトルクTyの増大に応答遅れが発生し、動力伝達クラッチの係合トルク(TΔN+Ty)を直ちに最大化(動力伝達クラッチ直結)することができないため、制御遅れにより十分にアンダーステアを軽減できないという問題があった。
Therefore, in the conventional power transmission device shown in
本発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、前輪タイヤと路面間において発生する路面反力トルクの飽和を検出した場合には、前輪タイヤのグリップ力が飽和していると判断し、直ちに前後輪の他方に伝達される動力を最大限に増大することにより、前輪タイヤのグリップ力の飽和を緩和(4輪のタイヤ負担を均一化)し、4輪のグリップを有効に利用することにより、アンダーステアを軽減することのできる4輪駆動車の動力伝達装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems. When the saturation of the road surface reaction torque generated between the front tire and the road surface is detected, the grip force of the front wheel tire is saturated. By maximizing the power transmitted to the other of the front and rear wheels immediately, the saturation of the grip force of the front wheel tire is alleviated (equal load on the tires of the four wheels), and the grip of the four wheels is effective It is an object of the present invention to provide a power transmission device for a four-wheel drive vehicle that can reduce understeer.
この発明に係わる4輪駆動車の動力伝達装置は、前後輪の一方に常時動力が伝達され、動力伝達機構を介して上記動力を前後輪の他方に伝達する4輪駆動車の動力伝達装置において、上記伝達機構を制御して上記前後輪の他方に伝達される動力を調整する動力伝達制御手段と、操舵輪が操舵されることにより生じる路面反力状態が飽和しているかどうかを判定する路面反力状態判定手段とを備え、上記路面反力状態判定手段は、モータ加速度とモータ電流と操舵トルクとにより路面反力トルクTaを演算する路面反力トルク演算手段と、操舵角θと車速Vから規範路面反力トルクToを演算する規範路面反力トルク演算手段と、上記路面反力トルクTaと規範路面反力トルクToとから路面反力トルク偏差ΔTを演算する路面反力トルク偏差演算部と、上記路面反力トルク偏差ΔTと、車両および車速Vに応じて設定される所定偏差量αとを比較して、路面反力トルク偏差ΔTが所定偏差量α以上を示す場合には、路面反力状態が飽和していると判断する路面反力状態判定部とからなり、
上記路面反力状態判定手段によって路面反力状態が飽和していると判定された時は、上記動力伝達制御手段により上記前後輪の他方に伝達される動力を、上記伝達機構により伝達可能な上限動力と前回演算時に上記前後輪の他方に伝達されていた動力との偏差に応じて増大させるようにしたものである。
A power transmission device for a four-wheel drive vehicle according to the present invention is a power transmission device for a four-wheel drive vehicle in which power is constantly transmitted to one of the front and rear wheels and the power is transmitted to the other of the front and rear wheels via a power transmission mechanism. A power transmission control means for adjusting the power transmitted to the other of the front and rear wheels by controlling the transmission mechanism, and a road surface for determining whether or not a road surface reaction force state caused by steering the steering wheel is saturated Reaction force state determination means, the road surface reaction force state determination means, road surface reaction force torque calculation means for calculating road surface reaction force torque Ta by motor acceleration, motor current and steering torque, steering angle θ and vehicle speed V A road surface reaction force torque calculating means for calculating a road surface reaction force torque To from the road surface reaction force torque Ta and the road surface reaction force torque To. And above When the road surface reaction torque deviation ΔT is greater than the predetermined deviation amount α by comparing the road surface reaction torque deviation ΔT with the predetermined deviation amount α set according to the vehicle and the vehicle speed V, the road surface reaction force state And a road surface reaction force state determination unit that determines that is saturated,
When the road surface reaction force state is determined to be saturated by the road surface reaction force state determination unit, the upper limit at which the power transmitted to the other of the front and rear wheels by the power transmission control unit can be transmitted by the transmission mechanism. The power is increased in accordance with the deviation between the power and the power transmitted to the other of the front and rear wheels at the previous calculation.
この発明に係る4輪駆動車の動力伝達装置によれば、操舵輪車輪と路面の接触状態が飽和領域にあると判定された時は、上記前後輪の他方に伝達される動力を伝達機構により伝達可能な上限動力にするようにしたので、例えば旋回中に路面状態が滑りにくい路面から滑りやすい路面に変化し、タイヤのグリップ力が飽和した場合において、車輪回転速度やヨーレートなどの車両状態に拘らず、電子制御カップリングの係合トルクを増大させることにより前輪側の駆動力を最大限に後輪に配分し、タイヤのグリップ力の飽和を緩和(4輪のタイヤ負担を均一化)し、4輪のグリップを有効に利用することにより、従来例のような制御遅れなくアンダーステアを軽減させることができる。 According to the power transmission device for a four-wheel drive vehicle of the present invention, when it is determined that the contact state between the steered wheels and the road surface is in the saturation region, the power transmitted to the other of the front and rear wheels is transmitted by the transmission mechanism. Since the maximum power that can be transmitted is set, for example, when the road surface condition changes from a slippery road surface to a slippery road surface during turning, and the tire grip force is saturated, the vehicle state such as wheel rotation speed and yaw rate is changed. Regardless, by increasing the engagement torque of the electronically controlled coupling, the driving force on the front wheel side is distributed to the rear wheels as much as possible, and the saturation of the tire grip force is alleviated (the tire load on the four wheels is made uniform). By effectively using the four-wheel grip, understeer can be reduced without control delay as in the conventional example.
実施の形態1.
次に、本発明の実施例について以下図面を参照しながら説明する。図1乃至図9はこの発明の実施の形態1について説明するものである。
図1は本発明が適用される車両制御の全体構成図を示している。図において、前輪側の左右輪4間にはフロントディファレンシャル1(以下フロントデフと称する)が設けられ、フロントデフ1に固定されたリングギア2には図示しないエンジンの動力が変速機を介して入力される。フロントデフ1はドライブシャフト3を介して左右の前輪4に接続され、上記リングギア2に入力されたエンジンの動力をトランスミッションを介して、差動を許容しながら左右の前輪4に伝達するものである。
Next, embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 9 explain a first embodiment of the present invention.
FIG. 1 shows an overall configuration diagram of vehicle control to which the present invention is applied. In the figure, a front differential 1 (hereinafter referred to as a front differential) is provided between the left and right wheels 4 on the front wheel side, and engine power (not shown) is input to the
また、フロントデフ1のリングギア2にはフロントプロペラシャフト5の前端に固定されたピ二オンギア6が噛合し、フロントプロペラシャフト5は車両後方に向けて延長され、その後端は電子制御カップリング7を介してリアプロペラシャフト8の前端に接続されている。リアプロペラシャフト8の後端に固定されたピ二オンギア9はリアディファレンシャル10(以下、リアデフと称する)のリングギア11に噛合し、リアデフ10にはドライブシャフト12を介して左右の後輪13が接続されている。
A
電動パワーステアリング装置30は、周知のように、運転者がハンドル32を操作したときの上記操舵トルクに応じてモータ31流れるモータ電流Iを決定し、アシストトルクを発生させるものである。動力伝達機構7は例えば電子制御カップリングからなり、内蔵された図示しない電磁クラッチの係合状態(電子制御カップリングの係合トルク)に応じて、フロントプロペラシャフト5からリアプロペラシャフト8を介して後輪13側に分配される動力を調整するようになっている。電子制御カップリング7を介して後輪13側に分配される動力はリアデフ10に入力され、このリアデフ10により差動を許容されながら左右の後輪13に伝達される。
As is well known, the electric
上記電子制御カップリング7の電磁クラッチの係合状態(電子制御カップリングの係合トルク)を制御するための装置として、動力伝達制御手段14が設けられている。この動力伝達制御手段14は、回転速度差対応クラッチトルク演算手段(前後差回転拘束トルク演算部)19とヨーレートフィードバック対応クラッチトルク演算手段20とからなり、これらは、図示しない中央演算処理装置(CPU)とメモリー(ROM、RAM)ならびに入出力用インターフェースを主体に構成されている。また、この動力伝達制御手段14には、横加速度センサ15、操舵角センサ16、ヨーレートセンサ17、各車輪に設けた車輪速度センサ18a〜18dなどの各センサからの信号が入力される。
A power transmission control means 14 is provided as a device for controlling the engagement state (engagement torque of the electronic control coupling) of the electromagnetic clutch of the electronic control coupling 7. This power transmission control means 14 comprises a rotational speed difference corresponding clutch torque calculating means (front / rear differential rotation restraint torque calculating section) 19 and a yaw rate feedback corresponding clutch torque calculating
これらの入力されるパラメータに基づいて前後差回転拘束トルク演算部19では、前輪回転数と後輪回転数の偏差に応じて回転速度差対応クラッチトルクTΔNが求められ、ヨーレートフィードバック対応クラッチトルク演算部20では、ヨーレート偏差に応じてヨーレートフィードバック対応クラッチトルクTyが算出される。これらから電子制御カップリング係合トルクTecc(=TΔN+Ty)が演算される。
一方、上記動力伝達制御手段14には、前輪のタイヤグリップが飽和しているかどうかを判定する路面反力状態判定手段21が接続されており、上記路面反力状態判定手段21により路面反力状態が飽和していると判断された場合は、上記電子制御カップリング係合トルクTeccの前回演算値Tecc(前回値)に対して臨時増分トルクTupを加算することにより、上記電子制御カップリング係合トルクTeccを増大する。
Based on these input parameters, the front-rear differential rotation
On the other hand, the power transmission control means 14 is connected to a road surface reaction force state determination means 21 that determines whether or not the tire grip of the front wheels is saturated. Is determined to be saturated, the electronic control coupling engagement is performed by adding the temporary incremental torque Tup to the previous calculated value Tecc (previous value) of the electronic control coupling engagement torque Tecc. Increase torque Tecc.
次に、上記路面反力状態判定手段21の詳細を図3により説明する。図において、路面反力トルク演算手段26は、モータ加速度センサ23、モータ電流センサ24、操舵トルクセンサ25に接続され、上記モータ加速度センサ23の出力であるモータ加速度と、上記モータ電流センサ24の出力であるモータ電流と、上記操舵トルクセンサ25の出力である操舵トルクが入力され、後ほど詳細に説明する方法で路面反力トルクTaを演算する。
Next, details of the road surface reaction force state determination means 21 will be described with reference to FIG. In the figure, a road surface reaction force torque calculation means 26 is connected to a
規範路面反力トルク演算部27は、操舵角センサ16の出力である操舵角θと車速センサ22の出力である車速Vから規範路面反力トルクTo(=ka・θ)を演算する。路面反力トルク偏差演算部28は、上記路面反力トルクTaと規範路面反力トルクToとから路面反力トルク偏差ΔTを演算する。
更に、路面反力状態判定部29は、上記路面反力トルク偏差ΔTと、車両および車速Vに応じて設定される所定偏差量αとを比較して、路面反力トルク偏差ΔTが所定偏差量α以上を示す場合には、路面反力状態が飽和し、車両挙動が不安定(タイヤのグリップが飽和状態)であると判断すると、飽和判定フラグを1にセットし出力するものである。
The reference road surface reaction force
Further, the road surface reaction force
続いて、路面反力トルク演算手段26の動作をその演算方式と共に説明する。
電動パワーステアリング機構の運動方程式は、下記の式で表される。
J・dωs/dt=Thdl+Tmtr-Tfric-Ta
上式において、dωs/dtは、上記電動パワーステアリング機構を駆動するモータ31に取り付けられた上記モータ加速度センサ23によって検出されるステアリング軸回転加速度、Jは、上記パワーステアリング機構に応じて予め設定されるステアリング慣性モーメントである。
Subsequently, the operation of the road surface reaction force torque calculation means 26 will be described together with the calculation method.
The equation of motion of the electric power steering mechanism is expressed by the following equation.
J ・ dωs / dt = Thdl + Tmtr-Tfric-Ta
In the above equation, dωs / dt is a steering shaft rotational acceleration detected by the
更に、Tmtrは電動パワーステアリングを駆動するモータ31に取り付けられた上記モータ電流センサ24によって検出された上記モータ電流Iに対してトルク定数K2を乗じることよって算出されるモータ出力トルク(アシストトルク)、Thdlは電動パワーステアリングに取り付けられた上記操舵トルクセンサ25によって検出された上記操舵トルク、Tfricは上記電動パワーステアリング機構によって予め設定されるステアリング機構内の摩擦トルクである。したがって、操舵トルク、モータ出力トルク、ステアリング軸回転加速度、ステアリング機構内の摩擦トルクの各値より、上式の路面反力トルクTaを求めることができる。なお、上記路面反力トルクTaは上記に限らず、例えば周知の路面反力トルクセンサにより直接、検出してもよい。
Further, Tmtr is a motor output torque (assist torque) calculated by multiplying the motor current I detected by the motor
次に路面反力状態判定手段29の判定方法について説明する。
車両が受ける路面反力トルクTaは、車両が安定状態(タイヤがグリップ状態)にある場合は、操舵角θに対してほぼ比例関係にあるが、車両が安定限界に近づいた場合(タイヤのグリップが飽和状態に近づいた場合)には、路面反力トルクTaは低下して、操舵角θに対する比例関係を保持できなくなる。したがって、この特性を利用して路面反力状態を検出することができる。
Next, a determination method of the road surface reaction force
The road surface reaction force torque Ta received by the vehicle is approximately proportional to the steering angle θ when the vehicle is in a stable state (the tire is in a grip state), but when the vehicle approaches the stability limit (the tire grip When the vehicle approaches a saturated state), the road surface reaction torque Ta decreases, and the proportional relationship with respect to the steering angle θ cannot be maintained. Therefore, the road surface reaction force state can be detected using this characteristic.
上記規範路面反力トルク演算部27は、図4に示す操舵反力トルクのゲインkaを設定する制御マップに従い、すなわち、車速Vに応じて予め設定された操舵角θについての操舵反力トルクのゲインkaに対して、操舵角θを乗じることにより、規範路面反力トルクTo(=ka・θ)を演算する。また、上記ゲインKaは車両の実走試験において車速Vに応じて操舵角と路面反力トルクの関係を計測することにより実験的に求めることができる。
The reference road surface reaction
図5は路面状態に応じた実際の路面反力トルクTa1、Ta2の操舵角θに対する特性を示す説明図である。横軸は操舵角θ、縦軸は路面反力トルクTaに対応しており、一点鎖線は規範路面反力トルクTo、実線はドライアスファルト路面に対する実際の路面反力トルクTa1、破線は滑りやすい路面に対する実際の路面反力トルクTa2を示している。滑りやすい路面に対する実路面反力トルクTa2の特性曲線(破線参照)は、滑りにくいドライアスファルト路面に対する実際の路面反力トルクTa1の特性曲線(実線参照)よりも小さい操舵角θで低下し始めるが、さらに操舵角θの小さい領域では、特性曲線Ta1と同様に、規範路面反力トルクToに従う線形性が保持されている。 FIG. 5 is an explanatory diagram showing characteristics of the actual road surface reaction torques Ta1 and Ta2 with respect to the steering angle θ according to the road surface condition. The horizontal axis corresponds to the steering angle θ, the vertical axis corresponds to the road surface reaction torque Ta, the alternate long and short dash line to the reference road surface reaction torque To, the solid line to the actual road surface reaction torque Ta1 against the dry asphalt road surface, and the broken line to the slippery road surface The actual road reaction torque Ta2 is shown. The characteristic curve of the actual road reaction torque Ta2 on the slippery road surface (see broken line) begins to decrease at a steering angle θ smaller than the actual road reaction torque Ta1 characteristic curve on the dry asphalt road surface (see solid line) that is difficult to slip. Further, in a region where the steering angle θ is small, linearity according to the reference road surface reaction torque Tor is maintained as in the characteristic curve Ta1.
したがって、操舵角θの小さい領域においては、路面状態によらず、車両に応じて設定される規範路面反力トルクToの操舵角θに対するゲイン(図5内の傾きka)を使用することができる。路面反力トルク偏差演算部28は、上記規範路面反力トルクToと上記路面反力トルク演算手段26によって演算された実際の路面反力トルクTaとの偏差の絶対値を路面反力トルク偏差ΔTとして演算する。
Therefore, in a region where the steering angle θ is small, the gain (inclination ka in FIG. 5) with respect to the steering angle θ of the reference road surface reaction torque Tor set according to the vehicle can be used regardless of the road surface condition. . The road surface reaction torque
路面反力状態判定部29は、上記路面反力トルク偏差ΔTと、車両および車速Vに応じて設定される所定偏差量αとを比較して、路面反力トルク偏差ΔTが所定偏差量α以上を示す場合には、路面反力状態が飽和し、車両挙動が不安定(タイヤのグリップが飽和状態)であると判断すると、飽和判定フラグを1にセットし出力する。
また、上記所定偏差量αは車両の実走試験において車速Vを変化させた場合の車両挙動と上記所定偏差量αの相関関係から実験的に決定することができる。
The road surface reaction force
The predetermined deviation amount α can be experimentally determined from the correlation between the vehicle behavior and the predetermined deviation amount α when the vehicle speed V is changed in the actual running test of the vehicle.
このように、実際に車両に発生している路面反力トルクTaと、操舵角θに対する規範路面反力トルクToを演算し、実際の路面反力トルクTaと規範路面反力トルクToを比較することにより、路面反力状態の飽和(タイヤのグリップ力の飽和)またはその予兆を検出することができる。 Thus, the road surface reaction force torque Ta actually generated in the vehicle and the reference road surface reaction force torque To with respect to the steering angle θ are calculated, and the actual road surface reaction force torque Ta and the reference road surface reaction force torque To are compared. Thus, saturation of the road surface reaction force state (saturation of the grip force of the tire) or its sign can be detected.
上記4輪駆動車の駆動伝達装置の動作を図7のタイムチャートに基づいて説明する。
33は時刻により変化する操舵角θを表し、34は上記操舵角と路面状態によって決定される路面反力トルクTaを表す。35は路面反力トルクが飽和状態にあることを示す飽和判定フラグを表し、36は電子制御カップリングの係合トルクを表す。
操舵中における路面反力トルク34は、領域Aのような滑らない路面であれば破線で示すような路面反力となるべきところだが、地点Cにおいて前輪タイヤのグリップが飽和する、滑りやすい路面である領域Bに入るので、線形性が保持されずに実線で示すように飽和してしまう。そして、路面反力状態判定手段21によって路面反力が飽和状態(前輪タイヤのグリップが飽和)にあると判定されると、飽和判定フラグ35が1にセットされる。
The operation of the drive transmission device for the four-wheel drive vehicle will be described with reference to the time chart of FIG.
The road surface
車両が滑らない路面である領域Aである場合には、飽和判定フラグ35が0であり、従来例通りに、前後差回転拘束トルク演算部19で算出される回転速度差対応クラッチトルクTΔNと、ヨーレートフィードバック対応クラッチトルク演算部20で算出されるヨーレートフィードバック対応クラッチトルクTyから電子制御カップリング係合トルクTecc (=TΔN +Ty)を設定されるが、車両が滑りやすい路面である領域Bに入り、飽和判定フラグ35が1にセットされると、電子制御カップリングの係合トルクTeccに対して、上記電子制御カップリングにより伝達可能な上限トルクとして予め設定された最大伝達トルクTeccmaxと前回演算時の電子制御カップリング係合トルク(Tecc(前回値))との差に応じて図11に示すようなマップによって設定された臨時増分トルクTupを加算してTecc=Tecc(前回値)+Tupと設定されるので、臨時増大トルクTupの大きさに応じて、図7(a)の実線に示すように、電子制御カップリングの係合トルクTeccは増大し、最終的には最大伝達トルクTeccmaxに到達する。
When the vehicle is in a region A that is a road surface on which the vehicle does not slip, the
一方で、従来例通りに、常に前後差回転拘束トルク演算部19で算出される回転速度差対応クラッチトルクTΔNと、ヨーレートフィードバック対応クラッチトルク演算部20で算出されるヨーレートフィードバック対応クラッチトルクTyから電子制御カップリング係合トルクTecc=TΔN +Tyを設定した場合では、回転速度差対応クラッチトルクTΔNは、前輪回転数Nfと後輪回転数Nrの偏差に対して、横加速度に応じて設定される定数K1を乗じることよって算出されるため、地点Cにおいて、前輪タイヤのグリップが飽和したとしても、前輪に発生している駆動力が比較的小さい(スロットル開度が比較的小さい)場合には、前輪タイヤの空転は小さくなり、前輪回転数Nfと後輪回転数Nrの偏差は小さくなるので、回転速度差対応クラッチトルクTΔNも小さくなり、最大伝達トルクにまで増大することはない。
On the other hand, as in the conventional example, electronically from the clutch torque TΔN corresponding to the rotational speed difference calculated by the front-rear differential rotation restraint
また、ヨーレートフィードバック対応クラッチトルクTyは、目標ヨーレートと実ヨーレートの偏差がゼロになるように後輪への分配トルクを決定しており、地点Cでは、前輪タイヤのグリップが飽和し、アンダーステアが発生し始めるため、目標ヨーレートに対して実ヨーレートが小さくなり、ヨーレート偏差が大きくなるので、ヨーレートフィードバック対応クラッチトルクTyが増大する。
しかし、実ヨーレートは、前輪タイヤのグリップが飽和し、それに伴う車両の挙動をヨーレートセンサが検出することにより、情報として得ることができるので、車両挙動の変化に対して実ヨーレートの変化には応答遅れが発生するので、ヨーレートフィードバック対応クラッチトルクTyの増大にも応答遅れが発生することは前述したとおりである。
The yaw rate feedback clutch torque Ty determines the distribution torque to the rear wheels so that the deviation between the target yaw rate and the actual yaw rate is zero. At point C, the grip of the front tire is saturated and understeer occurs. Therefore, since the actual yaw rate becomes smaller than the target yaw rate and the yaw rate deviation becomes larger, the clutch torque Ty corresponding to the yaw rate feedback increases.
However, the actual yaw rate can be obtained as information when the front wheel tire grip is saturated and the yaw rate sensor detects the resulting vehicle behavior, so it responds to changes in the actual yaw rate. As described above, since a delay occurs, a response delay also occurs when the yaw rate feedback-compatible clutch torque Ty increases.
よって、回転速度差対応クラッチトルクTΔNとヨーレートフィードバック対応クラッチトルクTyとの和より演算される電子制御カップリング係合トルク(Tecc= TΔN +Ty)の挙動は図7(b)で示す破線のようになり、前述した(c)Tecc=Tecc(前回値)+Tupの挙動を表した図7(a)で示す実線に対して応答遅れが発生する。
なお、飽和判定フラグ35が1にセットされている場合には、電子制御カップリングの係合トルクTeccを、最大伝達トルクTeccmax(Tecc=Teccmax)に設定してもよい。
Therefore, the behavior of the electronically controlled coupling engagement torque (Tecc = TΔN + Ty) calculated from the sum of the clutch torque TΔN corresponding to the rotational speed difference and the clutch torque Ty corresponding to the yaw rate feedback is as shown by the broken line in FIG. Thus, a response delay occurs with respect to the solid line shown in FIG. 7A representing the behavior of (c) Tecc = Tecc (previous value) + Tup described above.
If the
従って、旋回中に路面状況が滑りにくい路面から滑りやすい路面に変化し、タイヤのグリップが飽和した場合には、電子制御カップリングの係合トルクをTecc=Tecc(前回値)+Tupとし、電子制御カップリングの係合トルクを増大することにより、従来例のように常に電子制御カップリングの係合トルクをTecc=TΔN+Tyとする場合よりも早期に電子制御カップリングの係合トルクTeccを最大伝達トルクにまで増大することができ、前輪の駆動力を後輪に最大限に配分して前輪タイヤのグリップ飽和を緩和(4輪のタイヤ負担を均一化)し、4輪のグリップを有効に利用できるので、図8に示すように従来例よりも、電子制御カップリングの係合トルクTeccが最大化するタイミングが速くなり、アンダーステアを軽減することができる。 Therefore, if the road surface condition changes from a slippery road surface to a slippery road surface during turning, and the tire grip is saturated, the engagement torque of the electronically controlled coupling is set to Tecc = Tecc (previous value) + Tup. By increasing the engagement torque of the control coupling, the engagement torque Tecc of the electronic control coupling is set earlier than when the engagement torque of the electronic control coupling is always set to Tecc = TΔN + Ty as in the conventional example. The maximum transmission torque can be increased and the driving force of the front wheels is distributed to the rear wheels as much as possible to alleviate the grip saturation of the front wheel tires (equalize the tire load on the four wheels), and the four wheel grips are effective. Therefore, as shown in FIG. 8, the timing at which the engagement torque Tecc of the electronically controlled coupling is maximized is faster than in the conventional example, and understeer can be reduced.
以下では本発明の第1の実施例に係る4輪駆動車の動力伝達装置の動作について、図9のフローチャートを用いて説明する。まず、S101において操舵角、ヨーレート、各車輪の車輪速度、車速および横加速度を読み込む。次にS102では、回転速度差対応クラッチトルク設定手段19において、回転速差対応クラッチトルクTΔNを演算する。この回転速差対応クラッチトルクTΔNの演算では、車輪速センサ18a〜18dにより検出された前輪回転数Nfと後輪回転数Nrとをそれぞれの左右の車輪の平均回転数(Nf=(Nfl+Nfr)/2、Nr=(Nrl+Nrr)/2)として算出し、前輪回転数Nfと後輪回転数Nrの偏差に対して、横加速度センサより検出された横加速度Ygに応じて設定される定数K1を乗じることよって回転速差対応クラッチトルクTΔNを演算している。(次式参照)
TΔN = K1・(Nf-Nr)
但し、K1=A/Yg (A:定数)
The operation of the power transmission device for a four-wheel drive vehicle according to the first embodiment of the present invention will be described below with reference to the flowchart of FIG. First, in S101, the steering angle, yaw rate, wheel speed of each wheel, vehicle speed, and lateral acceleration are read. Next, in S102, the rotational speed difference corresponding clutch torque setting means 19 calculates the rotational speed difference corresponding clutch torque TΔN. In the calculation of the clutch torque TΔN corresponding to the rotational speed difference, the front wheel rotational speed Nf and the rear wheel rotational speed Nr detected by the
TΔN = K1 ・ (Nf-Nr)
However, K1 = A / Yg (A: constant)
次にS103では、ヨーレートフィードバック対応クラッチトルク演算手段20において、ヨーレートフィードバックトルクを演算する。このヨーレートフィードバックトルクTyの演算では、操舵角θと車速Vによって下式によって定められた車体の目標ヨーレートγ’とヨーレートセンサによって検出された実際のヨーレートγとからヨーレート偏差を算出し、このヨーレート偏差が0に近づくようにヨーレートフィードバックトルクTyを演算している。具体的には、図10のマップに示すように、ヨーレート偏差γ’−γが0付近では不感帯としてヨーレートフィードバックトルクTyが0に設定され、ヨーレート偏差の絶対値が所定値以上の領域では、ヨーレート偏差の絶対値の増加に比例してヨーレートフィードバックトルクTyを増加方向に設定している。
γ’=θ・V/(1+A・V2)/L
ここで、V:車速、 θ:操舵角、 A:車両のスタビリティファクタ、
L:車両のホイールベースである。
Next, in S103, the yaw rate feedback corresponding clutch torque calculating means 20 calculates the yaw rate feedback torque. In the calculation of the yaw rate feedback torque Ty, the yaw rate deviation is calculated from the target yaw rate γ ′ of the vehicle body determined by the following equation based on the steering angle θ and the vehicle speed V and the actual yaw rate γ detected by the yaw rate sensor. Yaw rate feedback torque Ty is calculated so that becomes close to zero. Specifically, as shown in the map of FIG. 10, when the yaw rate deviation γ′−γ is near 0, the yaw rate feedback torque Ty is set to 0 as a dead zone, and in the region where the absolute value of the yaw rate deviation is a predetermined value or more, the yaw rate The yaw rate feedback torque Ty is set to increase in proportion to the increase in the absolute value of the deviation.
γ '= θ · V / (1 + A · V 2 ) / L
Where V: vehicle speed, θ: steering angle, A: vehicle stability factor,
L: The wheel base of the vehicle.
S104では、上記路面反力状態判定手段21によって前輪タイヤの路面反力トルクが飽和しているかどうかを判定し、前輪タイヤの路面反力トルクが飽和していないと判定された場合は、飽和判定フラグを0にセットし、前輪タイヤの路面反力トルクが飽和していると判定された場合は、飽和判定フラグを1にセットし、S105へ進む。S105では、飽和判定フラグが1であるか否かを判定する。フラグが1であればS107へ進み、フラグが0であればS106へ進む。 In S104, it is determined whether the road surface reaction force torque of the front wheel tire is saturated by the road surface reaction force state determination means 21, and if it is determined that the road surface reaction force torque of the front wheel tire is not saturated, a saturation determination is made. If the flag is set to 0 and it is determined that the road surface reaction torque of the front tire is saturated, the saturation determination flag is set to 1 and the process proceeds to S105. In S105, it is determined whether or not the saturation determination flag is 1. If the flag is 1, the process proceeds to S107, and if the flag is 0, the process proceeds to S106.
S106では、前輪グリップは飽和していないと判断されたので、従来例のように動力伝達量を制御する電子制御カップリングの係合トルクTeccを回転速差対応クラッチトルクTΔNおよびヨーレートフィードバック対応クラッチトルクTyの和として設定する。(Tecc= TΔN+Ty) In S106, since it was determined that the front wheel grip was not saturated, the engagement torque Tecc of the electronically controlled coupling that controls the power transmission amount as in the conventional example was changed to the clutch torque TΔN corresponding to the rotational speed difference and the clutch torque corresponding to the yaw rate feedback. Set as the sum of Ty. (Tecc = TΔN + Ty)
次にS107では、前輪グリップが飽和していると判断されたので、電子制御カップリングの係合トルクTeccを増大させるための臨時増分トルクTupを演算する。この臨時増分トルクTupは図11に示すマップのように、電子制御カップリングによって伝達可能な上限トルクとして予め設定されている最大伝達トルクTeccmaxと前回演算時の電子制御カップリングの係合トルク(Tecc(前回値))との偏差に応じて設定される。ここでは、TeccmaxとTecc(前回値)との偏差が大きいときには臨時増分トルクTupが大きくなり、TeccmaxとTecc(前回値)との偏差が小さくなるにつれて臨時増分トルクTupも小さくなるように設定されている。 Next, in S107, since it is determined that the front wheel grip is saturated, a temporary incremental torque Tup for increasing the engagement torque Tecc of the electronically controlled coupling is calculated. As shown in the map of FIG. 11, the temporary incremental torque Tup is a maximum transmission torque Teccmax that is preset as an upper limit torque that can be transmitted by the electronic control coupling, and an engagement torque (Tecc of the electronic control coupling at the previous calculation). (Previous value)) is set according to the deviation. Here, the temporary incremental torque Tup increases when the deviation between Teccmax and Tecc (previous value) is large, and the temporary incremental torque Tup decreases as the deviation between Teccmax and Tecc (previous value) decreases. Yes.
次にS108では、前回演算時の電子制御カップリング係合トルク(Tecc(前回値))対して上記臨時増分トルクTupを加算することにより、飽和判定時電子制御カップリング係合トルクTeccupを演算する。(Teccup=Tecc(前回値)+Tup)
従って、臨時増量時電子制御カップリング係合トルクTeccupは、臨時増分トルクTupの大きさに応じて増大する。
次にS109では、S108で演算した臨時増量時電子制御カップリング係合トルクTeccupと最大伝達トルクTeccmaxのうち、小さい方の値を電子制御カップリング係合トルクTeccとして設定することにより、電子制御カップリング係合トルクTeccは最大伝達トルクTeccmaxとなるまで増大する。
Next, in S108, the electronic control coupling engagement torque Teccup at the time of saturation determination is calculated by adding the temporary incremental torque Tup to the electronic control coupling engagement torque (Tecc (previous value)) at the previous calculation. . (Teccup = Tecc (previous value) + Tup)
Accordingly, the temporary increase electronic control coupling engagement torque Teccup increases in accordance with the magnitude of the temporary incremental torque Tup.
Next, in S109, the electronic control cup is set by setting the smaller value of the electronic control coupling engagement torque Teccup and the maximum transmission torque Teccmax during the temporary increase calculated in S108 as the electronic control coupling engagement torque Tecc. The ring engagement torque Tecc increases until the maximum transmission torque Teccmax is reached.
このように、Teccが増大される際には、TeccmaxとTecc(前回値)との偏差に応じて、上記で図11に示したように、偏差が大きいときには臨時増分トルクTupが大きくなり、偏差が小さくなるにつれて臨時増分トルクTupが小さくなるようにしたので、前輪グリップの飽和を検出した際、偏差の大きい初期段階では、応答性を損なわずに電子制御カップリングの係合トルクTeccを増大させつつ、電子制御カップリングの係合トルクTeccが最大伝達トルクTeccmax(電子制御カップリングが直結状態)に近づき偏差が小さくなるにつれて電子制御カップリングの係合トルクTeccを緩やかに増大させることができるので、電子制御カップリングの係合トルクTeccが最大伝達トルクTeccmax(電子制御カップリングが直結状態)に到達する場合には、その際に発生するショックを和らげることができる。 Thus, when Tecc is increased, the temporary incremental torque Tup increases when the deviation is large, as shown in FIG. 11, according to the deviation between Teccmax and Tecc (previous value). Since the temporary incremental torque Tup is reduced as the torque becomes smaller, when the saturation of the front wheel grip is detected, the engagement torque Tecc of the electronically controlled coupling is increased without losing responsiveness at the initial stage where the deviation is large. However, since the engagement torque Tecc of the electronic control coupling approaches the maximum transmission torque Teccmax (the electronic control coupling is in the direct connection state) and the deviation becomes smaller, the engagement torque Tecc of the electronic control coupling can be gradually increased. If the engagement torque Tecc of the electronically controlled coupling reaches the maximum transmission torque Teccmax (the electronically controlled coupling is in the direct connection state), the shock generated at that time is It can Rageru.
従って、本発明の実施例によれば、車輪回転速やヨーレートなどの車両状態に関わらず、前輪の路面反力トルクが飽和していると判定された場合には、電子制御カップリングの係合トルクを最大伝達トルクTeccmaxとなるまで増大させ、駆動力を後輪側へ最大限に配分することにより、前輪グリップの飽和状態を緩和(4輪のタイヤ負担を均一化)し、4輪のタイヤグリップを有効に利用することにより従来例のような制御遅れなくアンダーステアを軽減させることができる。 Therefore, according to the embodiment of the present invention, when it is determined that the road surface reaction torque of the front wheels is saturated regardless of the vehicle state such as the wheel rotation speed and the yaw rate, the electronic control coupling is engaged. By increasing the torque to the maximum transmission torque Teccmax and allocating the driving force to the rear wheel to the maximum, the saturation state of the front wheel grip is alleviated (equal load on the four wheels), and the four wheel tires By utilizing the grip effectively, understeer can be reduced without control delay as in the conventional example.
また、前輪の路面反力トルクが飽和していると判定された場合には、応答性を損なわずに電子制御カップリングの係合トルクを増大させつつ、電子制御カップリングの係合トルクが最大伝達トルク(電子制御カップリングが直結状態)に到達する際のショックを和らげることができるので、ドライバビリティーの悪化を防止しつつ、従来例のような制御遅れなくアンダーステアを軽減させることができる。 When it is determined that the road surface reaction torque of the front wheel is saturated, the engagement torque of the electronic control coupling is maximized while increasing the engagement torque of the electronic control coupling without impairing the responsiveness. Since the shock at the time of reaching the transmission torque (the electronic control coupling is directly connected) can be reduced, understeer can be reduced without control delay as in the conventional example while preventing the drivability from deteriorating.
1 フロントデフ、 2 フロントリングギア、 3 ドライブシャフト、
4 前輪、 5 フロントプロペラシャフト、 6 フロントピ二オンギア、
7 電子制御カップリング、 8 リアドライブシャフト、
9 リアピ二オンギア、 10 リアデフ、 11 リアリングギア、
12 リアドライブシャフト、 13 リアタイヤ、 14 動力伝達制御手段、
19 前後差回転拘束トルク演算部、 20ヨーレートフィードバック対応クラッチトルク演算部、 21 路面反力状態判定手段、 30電動パワーステアリング装置、
31 電動パワーステアリングモータ、 32 ハンドル。
1 front differential, 2 front ring gear, 3 drive shaft,
4 front wheel, 5 front propeller shaft, 6 front pinion gear,
7 Electronically controlled coupling, 8 Rear drive shaft,
9 Rear pinion gear, 10 Rear differential, 11 Rear ring gear,
12 rear drive shaft, 13 rear tire, 14 power transmission control means,
19 front-rear differential rotation restraint torque calculation unit, 20 yaw rate feedback-compatible clutch torque calculation unit, 21 road surface reaction force state determination means, 30 electric power steering device,
31 Electric power steering motor, 32 Handle.
Claims (5)
上記路面反力状態判定手段によって路面反力状態が飽和していると判定された時は、上記動力伝達制御手段により上記前後輪の他方に伝達される動力を、上記伝達機構により伝達可能な上限動力と前回演算時に上記前後輪の他方に伝達されていた動力との偏差に応じて増大させるようにしたことを特徴とする4輪駆動車の動力伝達装置。 In a power transmission device for a four-wheel drive vehicle in which power is constantly transmitted to one of the front and rear wheels, and the power is transmitted to the other of the front and rear wheels via a power transmission mechanism, the transmission mechanism is controlled to the other of the front and rear wheels. Power transmission control means for adjusting the power to be transmitted, and road surface reaction force state determination means for determining whether or not a road surface reaction force state caused by steering the steering wheel is saturated, the road surface reaction force state The judging means includes road surface reaction force torque calculating means for calculating road surface reaction force torque Ta based on motor acceleration, motor current and steering torque, and reference road surface reaction force for calculating reference road surface reaction force torque To from steering angle θ and vehicle speed V. Torque calculation means, a road surface reaction force torque deviation calculating section for calculating a road surface reaction force torque deviation ΔT from the road surface reaction force torque Ta and the reference road surface reaction force torque To, the road surface reaction force torque deviation ΔT, the vehicle and the vehicle speed According to V If the road surface reaction force torque deviation ΔT is greater than or equal to the predetermined deviation amount α, the road surface reaction force state determination is made to determine that the road surface reaction force state is saturated. And consists of
When the road surface reaction force state is determined to be saturated by the road surface reaction force state determination unit, the upper limit at which the power transmitted to the other of the front and rear wheels by the power transmission control unit can be transmitted by the transmission mechanism. A power transmission device for a four-wheel drive vehicle, characterized in that the power is increased in accordance with a deviation between the power and the power transmitted to the other of the front and rear wheels at the previous calculation.
TΔN = K1・(Nf−Nr)
但し、K1=A/Yg(A:定数) The clutch torque TΔN corresponding to the rotational speed difference is a constant set according to the lateral acceleration Yg detected by the lateral acceleration sensor with respect to the deviation between the front wheel rotational speed Nf and the rear wheel rotational speed Nr detected by the wheel speed sensor. 3. The power transmission device for a four-wheel drive vehicle according to claim 2, wherein the calculation is performed according to the following equation by multiplying by K1.
TΔN = K1 ・ (Nf−Nr)
However, K1 = A / Yg (A: constant)
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