JP5090669B2 - ４輪駆動車の挙動安定化制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、４輪駆動車の挙動安定化制御方法に関し、特に、前輪と後輪との間の駆動力配分比を変化させる上での挙動安定化制御方法に関するものである。

旋回時に駆動力あるいは制動力（前後力）が増大すると、タイヤのコーナリングフォース（横力）の飽和点が低下する。そのため、旋回中に急激な加減速を行うと、横グリップ力が低下するためタイヤが横滑りし易くなり、運転者の意図しない車両挙動を呈することが知られている。

このような旋回時の車両挙動の不整を抑制する技術として、旋回加速時の横加速度の増大に応じて後輪へのトルク配分比を増やすと共に外輪へのトルク配分比を増やすことにより、旋回加速時の各タイヤの負荷を均等にする技術が知られている（特許文献１を参照されたい）。
特開２００６−５６４３４号公報

しかるに、特許文献１に記載の技術によると、タイヤの摩擦円理論による横力負担率が飽和しない領域においては、４輪への駆動力配分比を制御することによって車両挙動を安定化させる向きのヨーイングモーメントを車両に発生させることが可能であるが、特に後輪の横力負担率が飽和すると陥るスピン現象をこの技術で回避することはできない。

本発明は、このような従来技術の不都合を改善すべく案出されたものであり、その主な目的は、後輪横力の飽和点に近い領域での操縦安定性の低下を抑制することのできる４輪駆動車の挙動安定化制御方法を提供することにある。

このような課題を解決するために本発明は、後軸の左右輪へ配分する駆動力を制御する左右駆動力配分比制御部と、前軸および後軸へ配分する駆動力を制御する前後駆動力配分比制御部と、各輪の制動力を配分して車両の挙動安定化制御を行う制動力配分比制御手段とを有し、車体スリップ角を算出し、前記制動力配分比制御中に該車体スリップ角の値が所定値以上となったときには、左右駆動力配分比制御部の機能を停止し、且つ前後駆動力配分比制御部は、前軸への駆動力配分量を車体スリップ角の値に応じて変化させるとともに、前記車体スリップ角が所定値以上の領域でも制動力配分比制御は継続して実行することを特徴とする４輪駆動車の挙動安定化制御方法を提供することとした（請求項１）。特に、更に操舵反力制御を実行するようにすると良い（請求項２）。

このような本発明によれば、車両挙動の不安定さの度合いを車体スリップ角の大きさで判断し、ある限度を超えて車両挙動が不安定になった際には、左右輪への駆動力配分比制御を停止すると共に後車軸へ配分する駆動力を低下させ、最終的には前輪駆動車化するので、後輪の横力負担限度が高まってスピン状態に陥ることを抑制し得ると同時に、車両がスピンした際の車両挙動の立て直しをアクセルコントロールにより行えるようになる。また、各輪の制動力を自動制御して車両挙動を安定化する制動力配分比制御と組み合わせた場合にも、その制御効果が阻害されることがない。即ち本発明により、旋回時の挙動安定性並びに旋回性能をより一層高める上に多大な効果を奏することができる。

以下に添付の図面を参照して本発明について詳細に説明する。

図１は、本発明が適用される自動車の全体構成を示している。この自動車１は、各一対の前輪２ａ・２ｂおよび後輪３ａ・３ｂを備えており、これら４つの車輪２ａ・２ｂ・３ａ・３ｂが、車体の前側に配置されたエンジン４によって駆動される。エンジン４の駆動力を各車輪２ａ・２ｂ・３ａ・３ｂに伝達する動力伝達システムは、エンジン４の出力がトランスミッション５を介して伝達されるフロントデファレンシャル装置６と、このフロントデファレンシャル装置６からの出力がプロペラシャフト７を介して伝達される増速装置８と、増速装置８からの出力が伝達されるリヤデファレンシャル装置９とを備えている。

フロントデファレンシャル装置６は、トランスミッション５の出力を左右のフロントドライブシャフト１０ａ・１０ｂに分配して伝達する機能を有しており、これにより、各フロントドライブシャフト１０ａ・１０ｂの軸端に結合された左右の前輪２ａ・２ｂが駆動される。

増速装置８は、オイルポンプ機構、プラネタリギヤ機構、直結クラッチ機構、および増速クラッチ機構を備えており、プロペラシャフト７を介して伝達されるフロントデファレンシャル装置６からリヤデファレンシャル装置９へ伝達される駆動力の度合いを無段階に変化させることができるようになっている。

リヤデファレンシャル装置９は、プラネタリギヤ機構および電磁式の多板クラッチ機構を有しており、増速装置８からの駆動力を左右のリヤドライブシャフト１１ａ・１１ｂに分配して伝達する機能を有しており、これにより、各リヤドライブシャフト１１ａ・１１ｂの軸端に結合された左右の後輪３ａ・３ｂが駆動される。

自動車１は、車両挙動安定化制御を行うべく、各車輪２ａ・２ｂ・３ａ・３ｂに設けられて液圧が個々に制御されるブレーキ装置１２ａ・１２ｂ・１３ａ・１３ｂと、ステアリングホイール１４に加わる運転者の操舵力を倍力して左右の前輪２ａ・２ｂに伝える電動パワーステアリング装置１５をも備えている。

増速装置８の直結クラッチ機構、増速クラッチ機構並びにリヤデファレンシャル装置９の電磁式多板クラッチ機構は、各車輪２ａ・２ｂ・３ａ・３ｂに付設された車輪速センサ１６ａ〜１６ｄと、車体の適所に設けられたヨーレイトセンサ１７及び横加速度センサ１８との出力に基づいて、電子制御ユニット１９からの制御信号によってその結合度合いが可変制御され、これにより、フロント、リヤ両ドライブシャフト１０ａ・１０ｂ・１１ａ・１１ｂへの駆動力配分比が、その時の運転状態に応じて連続的に可変制御される。また各車輪２ａ・２ｂ・３ａ・３ｂの制動力および前輪舵角も、車輪速センサ１６ａ〜１６ｄの出力から求めた減速度およびステアリングシャフトに付設された舵角センサ２０の出力に基づいて、車両挙動の不整を抑制するように可変制御される。

電子制御ユニット１９は、マイクロコンピュータ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、周辺回路、入出力インタフェース、及び各種ドライバ等から構成されており、舵角センサ２０、横加速度センサ１８、ヨーレイトセンサ１７、及び車輪速センサ１６ａ〜１６ｄの信号を入力し、増速装置８、リヤデファレンシャル装置９、ブレーキ装置１２ａ・１２ｂ・１３ａ・１３ｂ、及びパワーステアリング装置１５への制御信号が、電動機、電磁弁および電磁クラッチを駆動する駆動ユニット２１へ出力される。

次に本発明による車両挙動安定化制御について説明する。

舵角センサ２０、横加速度センサ１８、ヨーレイトセンサ１７、及び車輪速センサ１６ａ〜１６ｄの出力から、ステアリング操舵角θ、横加速度ＹＧ、ヨーレイトγ、及び車速Ｖを検出し、これらのデータを取り込む（ステップ１）。そしてこれらのデータから車両の運動状態量を推定し（ステップ２）、その時の舵角θおよび平均車速Ｖに対応した規範車両応答モデルを算出する（ステップ３）。

次いで、実際の車両挙動がこの規範車両応答モデルを実現するように、ステアリング操舵角θについては、望ましい車輪の向き（転舵角）を実現させるために、或いは路面反力に拮抗させる補助操舵力を発生させるためにパワーステアリング装置１５の電動モータを制御する制御目標値を、駆動力配分比制御に関しては、増速装置８およびリヤデファレンシャル装置９に設けられた各電磁クラッチの結合度に関わる制御目標値を、そして制動力配分比制御に関しては、各車輪に設けられたブレーキ装置１２ａ・１２ｂ・１３ａ・１３ｂの液圧を制御する電磁弁の開度に関わる制御目標値を、それぞれ算出する（ステップ４・５・６）。

次いで、横加速度ＹＧ、ヨーレイトγ、及び平均車速Ｖの値から、車体スリップ角βを算出し、車体スリップ角βに関わる値が所定値以上か否かを判別し（ステップ７）、車体スリップ角βに関わる値が所定値以下の場合（ステップ７：否定）は、上述した規範車両応答モデルに応じた車両挙動が実現されるように、通常の転舵角制御、操舵反力制御、駆動力配分比制御、並びに制動力配分比制御、などの公知の挙動安定化制御に即して各アクチュエータ（電動モータ、電磁クラッチ、電磁弁）を制御する。

他方、上述の通常の挙動安定化制御が追従できないほどに車両挙動が急激に変化すると、車体スリップ角βに関わる値が所定値以上となる（ステップ７：肯定）。このような場合は、後輪３ａ・３ｂの横すべり量が過大である、即ちスピン傾向大と判断できるので、左右輪への駆動力配分比可変制御を停止して（ステップ８）左右輪の回転速度差はデファレンシャル装置６・９の作用に委ねると同時に、フロントドライブシャフト１０ａ・１０ｂ側への駆動力配分率目標値を車体スリップ角βに基づいて算出する（ステップ９）。そしてこの目標値によって前後軸への駆動力配分比可変制御を実行する（ステップ１０）。

ここでフロントドライブシャフト１０ａ・１０ｂ側の駆動力配分率は、車体スリップ角βの増大に応じて高くなるように設定してあり、最終的には１００パーセント、つまりフロントドライブシャフト１０ａ・１０ｂのみが駆動されるようになっている。これにより、スピン時の立て直しにアクセルオンが有効な前輪駆動車の特性となり、前輪２ａ・２ｂの方向性が高まると共に後輪３ａ・３ｂの横グリップ力が増大してスピン傾向が抑制されるので、車両の方向性を立て直すために通常の車両では必要とされるカウンタステアの量が低減されるか、或いは不要となる。

以上の本発明による車両挙動安定化制御によると、駆動力の制御目標値を変更するだけなので、転舵角制御、操舵反力制御、あるいは制動力制御による他の挙動安定化制御が損なわれることはない。

本発明が適用された４輪駆動車の制御システムの概略構成図である。 本発明の制御フロー図である。

符号の説明

２ａ・２ｂ 前輪
３ａ・３ｂ 後輪
８ 造側装置
９ リヤデファレンシャル装置
１０ａ・１０ｂ フロントドライブシャフト
１１ａ・１１ｂ リヤドライブシャフト
１２ａ・１２ｂ・１３ａ・１３ｂ ブレーキ装置
１５ パワーステアリング装置
１６ａ〜１６ｄ 車速センサ
１７ ヨーレイトセンサ
１８ 横加速度センサ
１９ 電子制御ユニット
２１ 駆動ユニット

Claims (2)

1. 後軸の左右輪へ配分する駆動力を制御する左右駆動力配分比制御部と、前軸および後軸へ配分する駆動力を制御する前後駆動力配分比制御部と、各輪の制動力を配分して車両の挙動安定化制御を行う制動力配分比制御手段とを有し、
   車体スリップ角を算出し、前記制動力配分比制御中に該車体スリップ角の値が所定値以上となったときには、前記左右駆動力配分比制御部の機能を停止し、且つ前記前後駆動力配分比制御部は、前記前軸への駆動力配分量を前記スリップ角の値に応じて変化させるとともに、前記車体スリップ角が所定値以上の領域でも制動力配分比制御は継続して実行することを特徴とする４輪駆動車の挙動安定化制御方法。
2. 更に操舵反力制御を実行することを特徴とする、請求項１に記載の４輪駆動車の挙動安定化制御方法。

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