JP4973415B2 - 車両の駆動力配分制御装置 - Google Patents
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Description
(i)前輪用駆動力配分デフと後輪用駆動力配分デフの両方がそれぞれ配分比を自在に設定可能な状態、
(ii)前輪用駆動力配分デフのみが、配分比を自在に設定可能な状態、
(iii)後輪用駆動力配分デフのみが、配分比を自在に設定可能な状態、
(iv)前輪用駆動力配分デフと後輪用駆動力配分デフの両方が固定の配分比にて駆動力配分する場合
のそれぞれに於いて、発生可能な最大の加速度に相当する(加速度は、車両の総駆動力(駆動装置から各輪に分配される駆動力の総和)に対応するので、最大発生可能加速度は、上記の(i)〜(iv)の場合の各々に於ける車両の発生可能な総駆動力の最大値を与える。)。即ち、最大発生可能加速度決定手段は、そのときの車両の旋回状態に於いて、上記の(i)〜(iv)の場合のそれぞれの“最大発生可能加速度”を決定する手段である。実施の形態に於いては、“最大発生可能加速度”は、車両の全車輪のタイヤグリップ力が各々の限界値を超えない状態で発生可能な加速度、即ち、所謂、「限界加速度」であってよく、従って、全車輪のタイヤグリップ力が各々の限界値を超えない状態に於ける車両の総駆動力の最大値が確定されることとなる。“最大発生可能加速度”は、後述の実施形態の欄に於いてより詳細に説明される如く、典型的には、車両の旋回方向を表す旋回状態量(横加速度、ヨーレート、舵角等)と車両の走行路面の路面摩擦係数とに基づいて、或いは、これらのパラメータと車両の車速とに基づいて決定することが可能である(後述の如く、最大発生可能加速度の決定に必要なパラメータは、センタデフの前後輪の駆動力配分比の態様によって異なる。)。
図1(A)は、本発明の駆動力配分制御装置の好ましい実施形態が搭載される四輪自動車を模式的に示している。同図に於いて、左右前輪12FL、12FRと、左右後輪12RL、12RRを有する車両10には、通常の態様にて、運転者によるアクセルペダル14の踏込みに応じて全輪に駆動力を発生する駆動装置16と、左右前輪を操舵するステアリング装置30が搭載される。駆動装置16に於いて、図示の例では、エンジン18からの駆動トルク或いは回転駆動力は、トランスミッション(変速機)20を経て、センタデフ(又はトランスファ)22へ伝達され、更に、前輪側デフ24及び後輪側デフ26を介して、前輪12FL、12FR及び後輪12RL、12RRへそれぞれ伝達される(エンジン18に代えて電動機が用いられる電気式、或いは、エンジンと電動機との双方を有するハイブリッド式の駆動装置であってもよい。)。また、ステアリング装置30は、運転者によって回転されるステアリングホイール32の回転を、ステアリングギア機構34を介して、タイロッド36L、Rへ伝達し、前輪12FL、FRを転舵する。なお、簡単のため図示していないが、車両10には、通常の車両と同様に各輪に制動力を発生する制動系装置が設けられる。
前輪:後輪=4:6
であったとすると、前輪側回転速>後輪側回転速が成立するときには、前後輪の駆動力配分比は、
前輪:後輪=3:7
となり、前輪側回転速<後輪側回転速が成立するときには、
前輪:後輪=5:5
となる。(上記の配分比の値は、一つの例であって、これらに限定されるものではない。)
(1)センタデフが前後輪の駆動力を可変配分比にて分配する駆動力可変配分デフである場合には、車両の現在の総駆動力と、センタデフの前後輪の駆動力配分比kと前輪用及び後輪用駆動力配分デフの各々の左右輪の駆動力配分比kf、krとにより、
(2)センタデフが速度拘束方式の駆動力配分装置である場合には、車両の各輪の駆動力は、車両の現在の総駆動力と、速度拘束方式の駆動力配分装置の前後回転軸の回転速の拘束率crと、前輪用及び後輪用駆動力配分デフの左右輪の駆動力配分比kf、krとにより、
(3)センタデフがトルク感応方式の駆動力配分装置である場合、各輪の駆動力は、車両の現在の総駆動力と、前輪用及び後輪用駆動力配分デフの左右輪の駆動力配分比kf、krとにより、
それぞれ、与えられる(センタデフがトルク感応方式デフの場合に、センタデフに対する制御指令が与えられないのは、上記の如く、その駆動力配分比が前後の車輪速の大小関係により、受動的に決定されるためである。)。なお、以下、デフが駆動力の可変配分を実行する状態を、デフの“作動状態”と言い、デフが駆動力の可変配分を実行しない状態を、デフの“非作動状態”と言うこととする(デフが非作動という場合には、デフは、固定配分比にて駆動力配分を実行する状態を意味する。)。
本実施形態の駆動力配分制御装置に於ける制御は、概して述べれば、所謂、限界性能を最大化する駆動力配分制御、即ち、或る旋回状態に在る車両に於いて、或る総駆動力を与えたときに、全ての駆動輪がスリップすることなく、タイヤグリップ力が保持した状態で、加速度をできるだけ増大できるよう駆動装置16から各車輪へ伝達される駆動力(又は駆動トルク)の配分を制御するものである。
(i)前輪側デフと後輪側デフの両方を作動
(ii)前輪側デフのみ作動
(iii)後輪側デフのみ作動
(iv)前輪側デフと後輪側デフの両方を非作動
とした場合の各々についての最大発生可能加速度αfr、αf、αr、αoff(作動状態のデフの配分比を自在に変更して発生可能な加速度のうちの最大値)及び/又はそのときの総駆動力Dt_fr、Dt_f、Dt_r、Dt_offを決定する(これらの値の決定方法は、後述される。)。
eti=(Di2+Fi2)1/2/μi・Wi・g …(1)
(ここに於いて、Diは、各輪の前後力(駆動力)、Fiは、各輪の横力、Wiは、各輪の垂直荷重、gは、重力加速度を示す。図2(A)参照。)
により定義される値である。各デフへ制御指令として与えられる配分比又は拘束率は、各輪のタイヤ負荷率etiが、全輪について、
eti≦1.0 …(2)
を満たすように設定される。Di、Fi、Wiは、それぞれ、後に詳細に述べる要領にて計算されてよい。また、各輪の前後力(駆動力)Diと各輪の横力Fiとが与えられると、そのときの加速度αは、
α=(ΣDi−(FFL+FFR)βf−(FRL+FRR)βr)/M …(1a)
(ここで、βf、βrは、前輪及び後輪のスリップ角であり、Mは、車両重量である。)
により与えられる。最大発生可能加速度は、可変の駆動力配分比を変更可能な範囲で変更したときに、条件(2)が満たす状態に於いて発生される加速度の最大値である。このとき、通常、少なくとも一つの車輪は、
eti=1.0 …(2a)
を満たし、特に、前後左右の駆動力配分比が自在に設定可能な場合には、全輪が、条件(2a)を満たすこととなる。総駆動力は、Dt=ΣDiであるので、式(1a)は、
α=(Dt−(FFL+FFR)βf−(FRL+FRR)βr)/M …(1b)
と表される。このときの、最大発生可能加速度を、以下「限界加速度α」と称し、そのときの総駆動力Dtを限界総駆動力と称する。
上記の如く、本発明の駆動力配分制御では、基本的には、現在の車両の走行状態に於ける横加速度Yg、路面摩擦係数μi、車速Vs、(要求)総駆動力Dtに対して、全輪のタイヤ負荷率etiが条件(2)を満たす駆動力配分を与える前後輪の各々の左右配分比及び/又はセンタデフの回転拘束率の組合せが決定される。この点に関し、横加速度Yg、路面摩擦係数μ、車速Vs、(要求)総駆動力Dt等の走行条件から、全輪のタイヤ負荷率etiが条件(2)を満たす駆動力配分を与える駆動力配分比及び/又はセンタデフの回転拘束率の組合せを解析的に直接的に算出することは困難である。そこで、実際の配分比及び拘束率の組合せの決定処理に於いては、或る任意の車両の走行に於いて横加速度Yg、路面摩擦係数μ、車速Vs及び(要求)総駆動力Dtを組合せてなる走行条件について、配分比及び拘束率の組合せを設定可能範囲で種々変更しながら、全輪のタイヤ負荷率etiを算出し、その算出結果に於いて、条件(2)を満たす配分比及び拘束率の組合せの一つが決定される。なお、実際の車両に於いて、かかる手法により配分比及び拘束率の組合せを決定する場合には、演算時間を要するため、好適には、予め想定される走行条件の下での演算により決定された配分比及び拘束率の組合せを与えるマップが準備され、車両の走行中には、横加速度Yg、路面摩擦係数μ、車速Vs及び(要求)総駆動力Dtを入力パラメータとして、マップの中から適切な組合せが選択されるようになっていてよい(もし電子制御装置の演算速度が間に合えば、即時の走行条件に対応した配分比と拘束率の組合せが即時的に演算により決定されてよい。)
図1(A)に例示されている如き車両に於いて四輪の駆動力が自在に調節可能である場合、式(1)から理解される如く、タイヤ負荷率etiは、或る横加速度Yg、路面摩擦係数μ、車速Vs、(要求)総駆動力Dtの走行条件下に於いて、前後輪駆動力配分比k、前輪駆動力の左右駆動力配分比kf、後輪駆動力の左右配分比krを用いて、各輪の駆動力Di、接地荷重Wi、横力Fiを算定することにより決定される。この点に関し、センタデフが速度拘束式又はトルク感応式デフである場合については、センタデフの駆動力配分比が、前後輪の車輪速差(前後推進軸の回転速差)により決定されるので、各輪の車輪速を算出されてから出なければ確定されず、従って、タイヤ負荷率etiの算出に必要な各輪駆動力Diの値が、車輪速を決定してからでなければ確定できない。そこで、その場合には、端的に述べれば、タイヤ負荷率etiの算出に於いて、センタデフの駆動力配分比kを仮値(典型的には、デフが駆動力の可変配分作動を実行しないときの配分比の値)に設定して、各輪の駆動力Di、接地荷重Wi、横力Fiを算出し、しかる後に、車輪速を決定してから、決定された車輪速に基づいて、各輪の駆動力Diが再計算される。
まず、各輪の前後力Diは、前輪側、後輪側及びセンタデフの駆動力の配分比をkf、kr、kとしたとき、総駆動力Dtを用いて、下記の式により表される。(ここで、kは、後輪への駆動力の配分割合、kfは、両前輪に割り当てられた駆動力の右前輪への駆動力の配分割合、krは、両後輪に割り当てられた駆動力の右後輪への駆動力の配分割合に定義されている。)
DFL=Dt・(1−k)・(1−kf) …(3)
DFR=Dt・(1−k)・kf
DRL=Dt・k・(1−kr)
DFR=Dt・k・kr
WFL=(1/2)M・lf/l−(1/2)Δx−Δyf …(4)
WFR=(1/2)M・lf/l−(1/2)Δx+Δyf
WRL=(1/2)M・lr/l+(1/2)Δx−Δyr
WFR=(1/2)M・lr/l+(1/2)Δx+Δyr
ここで、Mは、車両重量、lf、lrは、それぞれ、前後輪軸から車両の重心までの距離であり、lは、前後輪の車軸間距離(ホイールベース)である。上記に於いて、車両の加速による前輪軸から後輪軸への方向の荷重移動量Δxは、
Δx=H・((DFL+DFR)cosδ+DRL+DRR/(l・g) …(5a)
により与えられる。また、前輪の横方向の左側から右側への荷重移動量Δyfは、遠心力による荷重移動と、前輪の駆動力の車両の横方向成分の荷重移動とを考慮して、
Δyf=H・((M・Rf・Yg(cosδ+βf・sinδ)+(DFL+DFR)sinδ)/(Tr・g) …(5b)
により与えられ、後輪の横方向の左側から右側への荷重移動量は、遠心力による荷重移動を考慮して、
Δyr=H・M・Rr・Yg/(Tr・g) …(5c)
により与えられる。ここで、Hは、重心高、Rf、Rgは、それぞれ、前後輪に於けるロール剛性配分、Trは、トレッド長である。そして、Ygは、横加速度、δは、前輪舵角、βf、βrは、前輪及び後輪のスリップ角である(図2(B)参照)。なお、スリップ角βf、βrは、微小であるので、
cosβf=cosβr=1; sinβf=βf; sinβr=βr
とする近似を用いている(以下、上記の近似を用いるときには、表式に於いて、「〜」を用いる。)。
(M・lf/l−Δx)・Yg …(6a)
により与えられ、これと、駆動力の旋回半径方向成分(DFL+DFR)・sinβf〜(DFL+DFR)・βfと横力の旋回半径方向成分(FFL+FFR)・cosβf〜(FFL+FFR)との釣り合いの式
(M・lf/l−Δx)・Yg=(DFL+DFR)・βf+(FFL+FFR)
から、前輪横力和として、
Ff=(FFL+FFR)=(M・lf/l−Δx)・Yg−(DFL+DFR)・βf …(6b)
を得る。同様に、後輪についても、その横力和として、
Fr=(FRL+FRR)=(M・lr/l+Δx)・Yg−(DRL+DRR)・βr …(6c)
が得られる。
(DRR−DRL+(DFR−DFL)cosδ)(Tr/2)+(DFR+DFL)sinδ・lf …(6d)
と表される。このヨーモーメントと、前輪から後輪への車軸に垂直方向の横力移動量ΔFによるヨーモーメントΔF・lとが釣り合うと考えると、横力移動量ΔFは、
ΔF={(DRR−DRL+(DFR−DFL)cosδ)(Tr/2)+(DFR+DFL)sinδ・lf}/l …(6e)
と表すことができる。従って、ヨーモーメントの釣り合いの条件から得られる前後輪の各々の横力の移動量ΔFf、ΔFrは、それぞれ、
ΔFf=ΔF・cosδ …(6f)
ΔFr=ΔF
とすることができる。ΔFfにcosδが乗じられているのは、前輪の横力は、車軸に垂直方向から舵角δだけ傾いているからである。かくして、式(6b)、(6c)の横力の表式に於いて、式(6f)の移動量分を減算又は加算して、式(6)の大括弧内の表式が得られることとなる。
βf=(FFL+FFR)/2kpf …(7a)
βr=(FRL+FRR)/2kpr …(7b)
により与えられる。また、前輪舵角δは、
δ=βf−βc+(lf・γ)/Vs …(7c)
(ここでβcは、車両重心のスリップ角、γは、ヨーレートである。)
により表され、重心のスリップ角βcは、βr−(lr・γ)/Vsであり、ヨーレートγは、γ=Yg/Vsなので、結局、舵角は、
δ=βf−βr+l・Yg/Vs2 …(7d)
と表される。従って、接地荷重Wi、横力Fiの値は、式(6)、(7a)、(7b)、(7d)の連立方程式をスリップ角βf、βr及び舵角δについて解くことにより得ることができる。具体的な演算は、任意の手法の数値演算(収束演算)により行われてよく、実際に連立方程式を数値的に解く場合には、スリップ角βf、βrと舵角δについて値を得た後に、その結果を式(4)及び(6)に代入して、接地荷重Wi、横力Fiが得られる。
既に触れた通り、センタデフの駆動力配分比kがデフの前後推進軸から前輪又は後輪へ伝達される回転速に依存して決定される場合、各輪の駆動力又はセンタデフの駆動力配分比を算定するためには、前後推進軸の回転速又は各輪車輪速を決定する必要がある。その場合に具体的に各輪駆動力値又は駆動力配分比を確定するためには、デフが作動していないとき(前後輪の回転拘束をしていないとき)又は所定の配分比にて前後輪に駆動力配分を実行している場合の前輪及び後輪の回転速Vwf、Vwr(ただし、車輪速の単位に変換した値)が参照される。そこで、まず、かかる前後輪駆動力配分が所定の配分比にて実行されている場合の前輪及び後輪の回転速Vwf、Vwrの算定方法について説明する。
Vwf=(VwFL+VwFR)/2 …(8a)
Vwr=(VwRL+VwRR)/2 …(8b)
により表される。各輪に於いて、スリップ率Siは、車輪速Vwiと各輪の回転面に沿った移動速度(回転方向の移動速度)Vf、Vr(簡単のため、前輪及び後輪の車軸の中点の移動速度で代用する。)を用いて表すと、
(前輪)Si=(Vwi−Vf)/Vf; (後輪)Si=(Vwi−Vr)/Vr …(9)
となるので、Vwiは、
(前輪)
Vwi=(Si+1)Vf …(9a)
(後輪)
Vwi=(Si+1)Vr …(9b)
と表すことができる。
Vf=Vsfcosβf〜Vsf
Vr=Vsrcosβr〜Vsr
と表される(図4参照)。各輪の移動速度ベクトルVsf、Vsrが、それぞれ、各車軸中点の旋回半径Rf、Rrとヨーレートγ(=Yg/Vs)を用いて、
Vsf=Rf・γ; Vsr=Rf・γ
であるので、結局、各輪の回転方向の移動速度Vf、Vrは、
Vf=Rf・γcosβf〜Rf・γ …(10a)
Vr=Rr・γcosβr〜Rr・γ …(10b)
と表される。なお、旋回半径Rf、Rrは、図4を参照して、それぞれ、
Rf=(R2+lf2−2lf・R・sinβc)1/2
〜(R2+lf2−2lf・R・βc)1/2 …(10c)
Rf=(R2+lr2+2lr・R・sinβc)1/2
〜(R2+lr2+2lr・R・βc)1/2 …(10d)
により与えられる(上記の式は、旋回中心Oから車両の中心軸線に対して下ろした垂線を用いて、ピタゴラスの定理により得られる。)。なお、Rは、重心の旋回半径であり、R=Vs2/Ygにより与えられ、βcは、重心のスリップ角である。
Si=Di/Ki …(11)
により与えられる。なお、ドライビングスティフネスKiは、各輪の接地荷重Wiに比例し、
Ki=κWi …(11a)
と与えられる量である。κは比例係数であり、実験的に又は理論的に予め与えられる。かくして、式(9a)〜(11a)により、式(8a)、(8b)の前輪及び後輪の回転速Vwf、Vwrが各輪の駆動力Diとその他の走行条件により表されることとなる。そして、かかる前輪及び後輪の回転速Vwf、Vwrが算定可能となると、それらの値からセンタデフによる駆動力配分比又は各輪の駆動力の値が確定される。なお、センタデフによる駆動力配分比又は各輪の駆動力の値は、以下に説明される如く、デフの形式によって算定方法が異なる。
センタデフが速度拘束方式デフである場合、既に触れたように、前後輪への推進軸の回転の拘束の程度を調節することにより、前後輪の推進軸へ伝達される駆動力が調節される。前後輪への推進軸の回転の拘束の程度は、拘束率crにより設定され、かかるcrは、前後輪への推進軸の回転を非拘束にした場合(非作動時)の前輪及び後輪の回転速Vwf、Vwrと、前後輪への推進軸の回転を拘束した場合(作動時)の前輪及び後輪の回転速Vcwf、Vcwrとを、下記の式により関連付ける量である。
cr=1−dW’/dW …(12)
ここで、
dW’=|Vcwr−Vcwf|
dW=|Vwr−Vwf|
として与えられる回転速差の絶対値である。従って、拘束率crを与え、且つ、デフの作動時及び非作動時の前輪及び後輪の回転速の和(又は平均値)が等しい、即ち、
Vcwr+Vcwf=Vwr+Vwf …(13)
とすると、デフの作動時の前輪及び後輪の回転速は、結局、
Vcwf=Vwf−(cr/2)(Vwf−Vwr) …(14a)
Vcwr=Vwr+(cr/2)(Vwf−Vwr) …(14b)
により与えられる。なお、特に、cr=1のとき(直結状態)は、
Vcwf=Vcwr=(Vwr+Vwf)/2 …(14c)
となる。
DFL・kf=DFR・(1−kf) …(15a)
DRL・kr=DRR・(1−kr) …(15b)
の関係にあることから、式(9)、(11)、(11a)の関係式より、各輪垂直荷重Wi(式(4))と移動速度Vf、Vr(式(10a、b))とを用いて
kf・WFL(VwFL−Vf)=(1−kf)・WFR(VwFR−Vf) …(16a)
kr・WRL(VwRL−Vr)=(1−kr)・WRR(VwRR−Vr) …(16b)
が成立する。この条件と、左右輪の車輪速の平均値が推進軸の回転速に一致する、即ち、
VwFL+VwFR=2Vcwf …(16c)
VwRL+VwRR=2Vcwr …(16d)
との条件から、各輪の車輪速Vwiが算定される。しかる後、算定された車輪速Vwiを式(9)に代入し、速度拘束式デフの作動時の各輪スリップ率Sciが算定され、更に、式(11)の関係、即ち、
Dci=Ki・Sci …(17)
より、各輪スリップ率SciとドライビングスティフネスKiとの積によって、速度拘束式デフの作動時の各輪駆動力Dciが表される。なお、添え字cは、デフの回転拘束が作動しているときの量であることを示している。
Dci=Di …(18)
となるときの駆動力Di、垂直荷重Wi、横力Fiを用いてタイヤ負荷率が決定されてよい。なお、条件(18)が成立するよう駆動力Dci、垂直荷重Wi、横力Fiの演算を繰り返す過程に於いて、スリップ角βf、βr等の値は、再計算されるが、式(13)、(14a〜c)に於いて参照されるデフの非作動時の前後輪回転速Vwf、Vwrは、再計算をせずにデフの非作動時の駆動力配分比kの値を用いて得られたものが常に用いられることは注意されるべきである。
センタデフがトルク感応方式の場合には、既に触れたように、駆動力配分比は、
前輪側及び後輪側の推進軸の回転速Vwf、Vwrの大小関係によって、例えば、
(a)Vwf=Vwrのとき 前輪:後輪=4:6
(b)Vwf>Vwrのとき 前輪:後輪=3:7
(c)Vwf<Vwrのとき 前輪:後輪=5:5
の如く決定される。従って、具体的に演算する際には、まず、(a)が成立しているものとして、所与の走行条件下で、各輪駆動力Di、垂直荷重Wi、横力Fiを演算して、式(8a、b)の前輪側及び後輪側の推進軸の回転速Vwf、Vwrを算出し、その大小関係が判定され、センタデフの駆動力配分比が上記の(a)〜(c)から選択される。そして、再度、選択されたセンタデフの駆動力配分比を用いて、各輪駆動力Di、垂直荷重Wi、横力Fiを演算し、タイヤ負荷率etiが算出される。[稀に、走行条件によって、再度、演算を実行して式(8a、b)の前輪側及び後輪側の推進軸の回転速Vwf、Vwrが逆転する場合が生ずるが、その場合は、センタデフの駆動力配分比として、(a)を選択して、タイヤ負荷率etiが演算されることとする。]
かくして、上記に説明された演算によれば、所与の走行条件(路面摩擦係数μ、横加速度Yg、車速Vs、総駆動力Dt)に於いて、駆動力配分比kf、kr、k若しくは拘束率cr(速度拘束式センタデフの場合)の組み合わせ又は駆動力配分比kf、krの組み合わせ(トルク感応式センタデフの場合)を与えると、各輪のタイヤ負荷率が算定される。かかるタイヤ負荷率は、既に述べた如く、実際の車両の駆動力配分制御に於いては、全輪について、条件(2)を満たす必要がある。そこで、本発明に於いては、走行条件を入力パラメータとして、駆動力配分比の組合せ(以下、単に、「駆動力配分比の組合せ」という場合、駆動力配分比kf、krと拘束率crの組み合わせをさす場合も含むものとする。)を種々変更しながら、条件(2)を満たすタイヤ負荷率を与える駆動力配分比の組合せが決定される。
eti=1.0 …(2a)
となるとき、一つの駆動力配分比kf、kr、k(又はcr)の組み合わせに収束することが見出された。かくして、条件(2)を与える駆動力配分比は、車両の走行に於いて想定される路面摩擦係数μ、横加速度Yg、車速Vs及び総駆動力Dtの範囲全域に於いて、駆動力配分比kf、kr、k(又はcr)のそれらの可変範囲全域についてタイヤ負荷率etiを算出して、全輪のタイヤ負荷率etiが1.0以下となる駆動力配分比kf、kr、k(又はcr)の範囲を求め、その結果得られた駆動力配分比の範囲内から適当な値(例えば、範囲の中心値)を選択することにより決定することができる。また、或る路面摩擦係数μ、横加速度Yg、車速Vsの条件に於ける限界加速度(最大発生可能加速度)と総駆動力Dtは、条件(2a)が成立するときの式(1a)又は(1b)により与えられる。
δ=βf−βr+l・Yg/Vs2
の関係にて、運転者により制御される舵角δと一対一の関係にあるので、運転者が操舵角を変更して前輪舵角を変更すると、横加速度に反映され、これにより、車両は、所望の方向に加速されることとなる。
上記の処理は、前輪側又は後輪側のデフの双方の駆動力配分比が可変のものとして説明されているが、前輪側又は後輪側デフのいずれか又は両方が非作動状態とされる場合の駆動力配分比の組合せのマップの調製と限界加速度αij(ij=fr,f,r,off 以下同様。)又は限界総駆動力Dt_ijの決定は、上記の図7の処理に於いて、非作動とされるデフの配分比をベース設定(kr=0.5及び/又はkf=0.5)に固定した状態で、各算出値を演算することにより為される。この場合、
eti≦1.0 …(2)
を満たす最大の総駆動力を与えたときに、全輪について条件(2a)が成立しないが、図6のステップ160の判定がノーとなり、ステップ190に到達した時点で、その前のサイクルの総駆動力が限界総駆動力として決定され、その値と駆動力配分比の組合せから、式(1a)又は(1b)から限界加速度が算出される。図8は、上記に説明された演算手法により得られる、種々の旋回状態及び路面摩擦状態に於ける前輪側又は後輪側のデフを選択的に作動又は非作動状態にした場合の限界加速度又は限界総駆動力の大きさを示したものである(図6のステップ190に於いて、限界加速度又は限界総駆動力を記憶したものをプロットしたものである。)。同図に於いては、それぞれ、(A)前輪側デフと後輪側デフの両方を作動したときの限界加速度αfr、(B)前輪側デフのみ作動したときの限界加速度αf、(C)後輪側デフのみ作動したときの限界加速度αr、(D)前輪側デフと後輪側デフの両方を非作動としたときの限界加速度αoffが示されている。図示の如く、いずれの場合も、限界加速度は、車両の旋回状態量と路面摩擦係数(又は更に車速)を与えることにより、一意に決定される。又、既に述べた如く、各限界加速度に対しては、限界総駆動力Dt_fr、Dt_f、Dt_r、Dt_offが、それぞれ、一意に決定されるので、車両の旋回状態量と路面摩擦係数を与えることにより、限界総駆動力も同様に決定される。なお、車輪舵角、スリップ角が小さいとされる場合、限界加速度と限界総駆動力の関係は、
αij=Dt_ij/M …(1c)
により与えられても良い。
限界加速度決定手段50eでは、現在の車両の旋回状態量(横加速度Yg)と路面摩擦係数μ(又は更に車速Vs)から、上記の如く算出されるαfr、αf、αr、αoff又はこれに対応する総駆動力Dt_fr、Dt_f、Dt_r、Dt_offが決定される。この点に関し、既に述べた如く、上記の演算は、演算処理時間を要する一方、限界加速度又は限界総駆動力は、現在の車両の走行条件により一意に導出されるので、前記の走行条件をパラメータとする限界加速度又は限界総駆動力のマップが準備され、即時に入力されたパラメータから値が得られるようになっていてよい。即時に演算する場合には、図6のステップ170(総駆動力毎の駆動力配分制御に用いる配分比の決定)が省略される。
デフ作動決定部では、限界加速度決定部にて決定された限界加速度αijに対応する限界総駆動力Dt_ijと、現在の要求総駆動力Dtとが比較され、前輪側又は後輪側デフを作動しなくても、条件(2)を満たした状態(全輪のタイヤグリップ力が維持される状態)で、要求駆動力Dtの発生が許される場合には、デフが非作動とされる。具体的には、各デフは、以下の如く作動・非作動が決定される。
(a)Dt_off>Dtのとき−前輪側及び後輪側デフを非作動
(b)Dt_f>Dt_r>Dt>Dt_offのとき−後輪側デフのみ作動
(c)Dt_r>Dt_f>Dt>Dt_offのとき−前輪側デフのみ作動
(d)Dt_r>Dt>Dt_fのとき−後輪側デフのみ作動
(e)Dt_f>Dt>Dt_rのとき−前輪側デフのみ作動
(f)Dt>Dt_f且つDt>Dt_rのとき−前輪側及び後輪側デフを作動
例えば、図8を再度参照して、図中、黒点Xは、(a)が成立するため、前輪側及び後輪側デフが非作動と設定される。また、星点Yは、(f)が成立するため、前輪側及び後輪側デフが作動と設定される。また、白点Zは、(b)が成立するため、後輪側デフのみが作動される。なお、上記(a)〜(f)の判定は、現在の総駆動力を加速度に変換した値と、限界加速度との比較でも同様に為される。ただし、現在の総駆動力を加速度に正確に変換するためには、予め準備された駆動力配分比の組合せのマップから現在の車両の走行状態に適合した駆動力配分比の組合せを選択するなどの時間を要するので、上記の近似式(1c)が使用されてよい。
12FL、FR、RL、RR…車輪
14…アクセルペダル
16…駆動装置
18…エンジン
20…変速機
22…センタデフ
24…前輪側デフ
26…後輪側デフ
30…操舵装置
32…ステアリングホイール
32…操舵角センサ
40FL、FR、RL、RR…車輪速センサ
50…電子制御装置
Claims (9)
- 前左右輪の駆動力を可変配分比にて分配する前輪用駆動力配分デフと、後左右輪の駆動力を可変配分比にて分配する後輪用駆動力配分デフとを備えた四輪駆動車両の駆動輪の駆動力の配分制御を行う車両の駆動力配分制御装置であって、
前記車両の旋回中に前記前輪用駆動力配分デフ及び前記後輪用駆動力配分デフの両方及びいずれか一方のみによる駆動力の可変配分の実行時及び非実行時の各々に於ける前記車両の旋回方向に発生可能な前記車両の最大発生可能加速度を決定する最大発生可能加速度決定手段と、
前記車両の現在の総駆動力に基づいて与えられる前記車両の加速度と前記最大発生可能加速度との比較、又は、前記車両の現在の総駆動力と前記最大発生可能加速度を与える前記車両の総駆動力との比較を行った結果に基づいて、前記前輪用駆動力配分デフ及び前記後輪用駆動力配分デフの各々の作動による駆動力の可変配分の実行及び非実行を決定するデフ作動決定手段と
を含むことを特徴とする装置。 - 請求項1の装置であって、前記デフ作動決定手段が、前記車両の現在の総駆動力に基づいて与えられる前記車両の加速度が前記前輪用駆動力配分デフのみによる駆動力の可変配分の実行時に於いて発生可能な前記車両の最大発生可能加速度より小さいときには、前記後輪用駆動力配分デフによる駆動力の可変配分を非実行とすることを特徴とする装置。
- 請求項1又は2の装置であって、前記デフ作動決定手段が、前記車両の現在の総駆動力に基づいて与えられる前記車両の加速度が前記後輪用駆動力配分デフのみによる駆動力の可変配分の実行時に於いて発生可能な前記車両の最大発生可能加速度より小さいときには、前記前輪用駆動力配分デフによる駆動力の可変配分を非実行とすることを特徴とする装置。
- 請求項1の装置であって、前記車両の旋回方向を表す旋回状態量を決定する手段と、前記車両の走行路面の路面摩擦係数を決定する手段とを含み、前記最大発生可能加速度決定手段が、前記目標旋回状態量と前記路面摩擦係数とに基づいて前記最大発生可能加速度の各々を決定することを特徴とする装置。
- 請求項1の装置であって、前記車両の旋回方向を表す旋回状態量を決定する手段と、前記車両の走行路面の路面摩擦係数を決定する手段と、前記車両の車速を決定する手段とを含み、前記最大発生可能加速度決定手段が、前記目標旋回状態量と前記路面摩擦係数と前記車速とに基づいて前記最大発生可能加速度の各々を決定することを特徴とする装置。
- 請求項1の装置であって、前記最大発生可能加速度が前記車両の全車輪のタイヤグリップ力が各々の限界値を超えない状態で発生可能な加速度であることを特徴とする装置。
- 請求項1の装置であって、前記車両の前後輪の駆動力の配分を行うセンタデフが前記車両の前後輪の駆動力を可変配分比にて分配する駆動力可変配分デフであり、前記車両の各輪の駆動力が、前記車両の現在の総駆動力と、前記センタデフの前後輪の駆動力配分比と前記前輪用及び後輪用駆動力配分デフの各々の左右輪の駆動力配分比とにより与えられることを特徴とする装置。
- 請求項1の装置であって、前記車両の前後輪の駆動力の配分を行うセンタデフが速度拘束方式の駆動力配分装置であり、前記車両の各輪の駆動力が、前記車両の現在の総駆動力と、前記速度拘束方式の駆動力配分装置の前後回転軸の回転速の拘束率と、前記前輪用及び後輪用駆動力配分デフの左右輪の駆動力配分比とにより与えられることを特徴とする装置。
- 請求項1の装置であって、前記車両の前後輪の駆動力の配分を行うセンタデフがトルク感応方式の駆動力配分装置であり、前記車両の各輪の駆動力が、前記車両の現在の総駆動力と、前記前輪用及び後輪用駆動力配分デフの左右輪の駆動力配分比とにより与えられることを特徴とする装置。
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