JP5256130B2

JP5256130B2 - ４輪駆動車のタイヤ力制御装置

Info

Publication number: JP5256130B2
Application number: JP2009146637A
Authority: JP
Inventors: 毅米田
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2009-06-19
Filing date: 2009-06-19
Publication date: 2013-08-07
Anticipated expiration: 2029-06-19
Also published as: JP2011001003A

Description

本発明は、前後軸間の駆動力配分を可変制御する前後駆動力配分制御と各輪毎の制動力制御を行う制動力制御でもって各輪のタイヤ力を制御する４輪駆動車のタイヤ力制御装置に関する。

近年、車両においては、各輪のタイヤ力を独立に制御することでタイヤ限界付近における車両安定性と限界性能（トラクション性能等）を向上する技術が開発されている。

例えば、特開２００８−２４７０６６号公報（以下、特許文献１）では、各輪毎に、舵角制御装置、制動力制御装置、駆動力制御装置、サスペンション制御装置が各々独立して設けられた車両において、各輪に作用するタイヤ力をタイヤ力センサで検出すると共に路面摩擦係数と各輪の接地荷重とに基づいて各輪毎に最大タイヤ力（＝摩擦円限界値）を算出する。そして、前後左右全４輪のうち検出したタイヤ力が最大タイヤ力を超える（＝飽和する）車輪が１輪である場合は、飽和タイヤについて不足する分の横力を算出して左右で対となる一方のタイヤの横力を増大させる。また、前２輪又は後２輪のどちらか一方が飽する場合は、この一方の車輪の前後力を減少させて他方の２輪に付加して車両の不安定化を抑制する技術が開示されている。

特開２００８−２４７０６６号公報

しかしながら、上述の特許文献１に開示される技術は必ずしも全４輪のタイヤ力を最大限活用した制御とは言い難く課題が残る。例えば、上述の特許文献１に開示される技術では前２輪が飽和した場合、前２輪の前後力を減少補正する一方、後２輪の前後力を増加補正するが、それでも飽和する車輪が存在する場合は補正を禁止してしまう。全４輪のタイヤ力の総和が全４輪の摩擦円限界値の総和の範囲内にある場合、すなわち、何れかの車輪が飽和した場合であっても残りの飽和していない車輪でもって飽和した車輪の飽和量（＝オーバータイヤ力）を吸収できる場合、車両の走行環境等によっては残りの１輪でもって吸収させた方が好ましい時もある。しかし、上記特許文献１に開示される技術においては、例え、飽和していない残りの車輪でもって吸収できる場合でも、依然として飽和している車輪が存在する場合にはタイヤ力の補正を禁止してしまうため、全４輪のタイヤ力を最大限活用しているとは言い難い。

また、摩擦円限界値は各輪毎に異なる接地荷重に依存するため各輪毎に異なる大きさを有し、故に摩擦円限界値に対するタイヤ力の飽和量も各輪毎に異なってくる。そこで、上記特許文献１に開示される技術を、駆動源からの駆動力を前後軸に配分するトランスファクラッチ（＝前後駆動力配分制御手段）を備えた４輪駆動車に適用し、飽和した前２輪の前後力の減少補正、および飽和していない後２輪の前後力の増加補正（前２輪の前後力の減少補正量と等しい量）をトランスファクラッチの締結トルクの制御によって実行したとする。トランスファクラッチは前後軸間のトルク移動しかできず、各輪毎の制御はできないため、トランスファクラッチによるトルク移動によって前２輪それぞれが減少される前後力はトルク移動量の１／２となる。したがって、異なる飽和量を有する前２輪の飽和を解消しようとする場合、より飽和量の大きい一方の前輪に合わせてトルク移動量を設定することになる。このことは飽和量の小さい他方の前輪の前後力を過剰に減少させることに繋がるため、各輪のタイヤ力を最大限活用できなくなってしまう。さらに、移動される後２輪に関しても同様なことが当てはまり、トルク移動前は後２輪共に飽和していなくてもトルク移動後に後輪が飽和してしまうことがある。したがって、上記特許文献１に開示される技術をトランスファクラッチを有する４輪駆動車に適用する場合、改良の余地が残る。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、前後駆動力配分制御手段および制動力制御手段を適切に制御することで前後左右全４輪のタイヤ力を最大限活用し、タイヤ限界付近における車両の限界性能を向上させる４輪駆動車のタイヤ力制御装置を提供することを目的としている。

本発明は、前後軸間の駆動力配分を可変制御自在な前後駆動力配分制御手段と、各輪毎の制動力制御を行う制動力制御手段と、各輪に発生するタイヤ力を算出するタイヤ力算出手段と、各輪のタイヤ力の摩擦円限界値を算出する摩擦円限界値算出手段と、各輪の上記タイヤ力と各輪の上記摩擦円限界値とに基づいて、前後左右全４輪の上記タイヤ力の総和が全４輪の上記摩擦円限界値の総和より小さいことを判定する第１の判定手段と、各輪の上記タイヤ力と各輪の上記摩擦円限界値とに基づいて、前２輪の上記タイヤ力の総和が前２輪の上記摩擦円限界値の総和を超えることを判定する第２の判定手段と、上記第１の判定手段および上記第２の判定手段の結果に応じて、上記前後駆動力制御手段および／または上記制動力制御手段に対して指令信号を出力する指令手段とを備え、上記指令手段は、上記第１の判定手段および上記第２の判定手段が共に成立した場合、前２輪の上記摩擦円限界値の総和に対する前２輪の上記タイヤ力の総和のオーバー力を第１のオーバータイヤ力として、前輪側から後輪側に上記第１のオーバータイヤ力を流すよう上記前後駆動力配分制御手段に対して指令信号を出力すると共に、上記前後駆動力配分制御手段に対して指令信号を出力した場合であっても各輪の上記タイヤ力のうち上記摩擦円限界値を超える車輪が存在する場合は、その車輪の上記タイヤ力が上記摩擦円限界値の範囲内に収まるよう、制動力制御手段に対して指令信号を出力することを特徴としている。

本発明による４輪駆動車のタイヤ力制御装置によれば、全４輪のタイヤ力の総和が全４輪の摩擦円限界値の総和より小さい場合、すなわち何れかの車輪が飽和した場合であっても残りの飽和していない車輪でもって飽和した車輪のオーバータイヤ力を吸収できる場合は、前後駆動力配分制御手段および制動力制御手段を適切に制御することで各輪のタイヤ力を最大限活用でき、タイヤ限界付近における車両の安定性を維持しつつ限界性能を向上させることが可能となる。

本発明の実施の一形態に係る車両全体の概略構成を示す説明図である。本発明の実施の一形態に係る制御ユニットの機能ブロック図である。本発明の実施の一形態に係るメイン制御プログラムのフローチャートである。本発明の実施の一形態に係る各輪オーバータイヤ力演算ルーチンのフローチャートである。本発明の実施の一形態に係る付加ヨーモーメント演算ルーチンのフローチャートである。本発明の実施の一形態に係るオーバータイヤ力調整制御ルーチンのフローチャートである。本発明の実施の一形態に係る車速、アクセル開度に応じた目標差動制限トルクのマップの説明図である。本発明の実施の一形態に係るエンジン回転数とスロットル開度により設定されるエンジントルクの一例を示す説明図である。本発明の実施の一形態に係る横加速度飽和係数の説明図である。本発明の実施の一形態に係る車速感応ゲインの特性マップの説明図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１において、符号１は車両前部に配置されたエンジンを示し、このエンジン１による駆動力は、エンジン１後方の自動変速装置（トルクコンバータ等も含んで図示）２からトランスミッション出力軸２ａを経てトランスファ３に伝達される。

更に、このトランスファ３に伝達された駆動力は、リヤドライブ軸４、プロペラシャフト５、ドライブピニオン軸部６を介して後輪終減速装置７に入力される一方、リダクションドライブギヤ８、リダクションドリブンギヤ９、ドライブピニオン軸部となっているフロントドライブ軸１０を介して前輪終減速装置１１に入力される。ここで、自動変速装置２、トランスファ３および前輪終減速装置１１等は、一体にケース１２内に設けられている。

また、後輪終減速装置７に入力された駆動力は、後輪左ドライブ軸１３rlを経て左後輪１４rlに、後輪右ドライブ軸１３rrを経て右後輪１４rrに伝達される。前輪終減速装置１１に入力された駆動力は、前輪左ドライブ軸１３flを経て左前輪１４flに、前輪右ドライブ軸１３frを経て右前輪１４frに伝達される。

トランスファ３は、リダクションドライブギヤ８側に設けたドライブプレート１５ａとリヤドライブ軸４側に設けたドリブンプレート１５ｂとを交互に重ねて構成したトルク伝達容量可変型クラッチとしての湿式多板クラッチ（トランスファクラッチ）１５と、このトランスファクラッチ１５の締結力（差動制限トルク）を可変自在に付与するトランスファピストン１６とにより構成されている。従って、本車両は、トランスファピストン１６による押圧力を制御し、トランスファクラッチ１５の差動制限トルクを制御することで、トルク配分比が前輪と後輪で、例えば１００：０から５０：５０の間で可変できるフロントエンジン・フロントドライブ車ベース（ＦＦベース）の４輪駆動車となっている。

トランスファピストン１６の押圧力は、複数のソレノイドバルブ等を擁した油圧回路で構成するトランスファクラッチ駆動部３１ａで与えられる。このトランスファクラッチ駆動部３１ａを駆動させる制御信号（トランスファクラッチトルクＴtrf）は、前後駆動力配分制御部３１から出力される。

前後駆動力配分制御部３１は、例えば、図７に示すような、予め設定しておいた、車速、アクセル開度に応じた目標差動制限トルクのマップを基に目標差動制限トルクを設定し、この目標差動制限トルクを基にトランスファクラッチトルクＴtrfを算出してトランスファクラッチ駆動部３１ａに出力して制御する。そして、後述する制御ユニット３０からは、トランスファクラッチトルクＴtrfの補正量ΔＴtrfが入力される。すなわち、トランスファクラッチトルクトルクＴtrfは、大きく設定されるほど、後輪へのトルク移動量が大きくなり、＋の符号の補正量ΔＴtrfが入力されると後輪へのトルク移動量が大きくなるように補正され、逆に、−の符号の補正量ΔＴtrfが入力されると後輪へのトルク移動量が小さくなるように補正される。この前後駆動力配分制御部３１は、前後駆動力配分制御手段として設けられている。尚、前後駆動力配分制御部３１から出力される最終的なトランスファクラッチトルクＴtrfは、制御ユニット３０に対しても出力される。

一方、符号３２ａは車両のブレーキ駆動部を示し、このブレーキ駆動部３２ａには、ドライバにより操作されるブレーキペダルと接続されたマスターシリンダ（図示せず）が接続されている。そして、ドライバがブレーキペダルを操作するとマスターシリンダにより、ブレーキ駆動部３２ａを通じて、４輪１４fl，１４fr，１４rl，１４rrの各ホイールシリンダ（左前輪ホイールシリンダ１７fl，右前輪ホイールシリンダ１７fr，左後輪ホイールシリンダ１７rl，右後輪ホイールシリンダ１７rr）にブレーキ圧が導入され、これにより４輪にブレーキがかかって制動される。

ブレーキ駆動部３２ａは、加圧源、減圧弁、増圧弁等を備えたハイドロリックユニットで、上述のドライバによるブレーキ操作以外にも、後述するブレーキ制御部３２からの信号に応じて、各ホイールシリンダ１７fl，１７fr，１７rl，１７rrに対して、それぞれ独立にブレーキ圧を導入自在に構成されている。ブレーキ制御部３２に対する各輪に対するブレーキ力の信号は、後述する制御ユニット３０から入力される。ブレーキ駆動部３２ａは、制御ユニット３０からブレーキ力の信号が入力されると、ブレーキ液圧に所定に換算してブレーキ駆動部３２ａに出力する。このブレーキ制御部３２は、制動力制御手段として設けられている。

また、車両には、エンジン１に係る様々な制御を実行するエンジン制御部３３が設けられており、このエンジン制御部３３は、過剰な駆動力を低減させる駆動力制御手段としての機能を有し、後述の制御ユニット３０から出力ダウンの指示とその値とが入力される。

また、車両には、自動変速装置２に係る様々な制御を実行するトランスミッション制御部３４が設けられており、制御ユニット３０に、主変速ギヤ比ｉ、トルクコンバータのタービン回転数Ｎｔを入力する。

更に、車両には、車輪速センサ２１fl，２１fr，２１rl，２１rr、ハンドル角センサ２２、スロットル開度センサ２３、エンジン回転数センサ２４、ヨーレートセンサ２５、横加速度センサ２６、路面μ推定装置２７等のセンサ類その他が設けられており、各車輪１４fl，１４fr，１４rl，１４rrの車輪速ωfl，ωfr，ωrl，ωrr、ハンドル角θＨ、スロットル開度θth、エンジン回転数Ｎｅ、ヨーレートγ、横加速度（ｄ^２ｙ／ｄｔ^２）、路面摩擦係数μが制御ユニット３０に入力される。

制御ユニット３０は、図２に示すように、オーバータイヤ力演算部３０ａと調整制御部３０ｂとにより主要に構成されている。

そして、上述の各入力信号を基に、オーバータイヤ力演算部３０ａは、ドライバ要求に基づいて各輪１４fl，１４fr，１４rl，１４rrに発生するタイヤ力Ｆ_fl_FF、Ｆ_fr_FF、Ｆ_rl_FF、Ｆ_rr_FFを算出し、各輪の摩擦円限界値μ_Fzfl、μ_Fzfr、μ_Fzrl、μ_Fzrrを算出し、各輪のタイヤ力Ｆ_fl_FF、Ｆ_fr_FF、Ｆ_rl_FF、Ｆ_rr_FFと各輪の摩擦円限界値μ_Fzfl、μ_Fzfr、μ_Fzrl、μ_Fzrrとに基づいて各輪毎に摩擦円限界値を超えるタイヤ力をオーバータイヤ力ΔＦ_fl_FF、ΔＦ_fr_FF、ΔＦ_rl_FF、ΔＦ_rr_FFとして算出し、これら各輪のオーバータイヤ力ΔＦ_fl_FF、ΔＦ_fr_FF、ΔＦ_rl_FF、ΔＦ_rr_FFの総和をオーバータイヤ力Ｆoverとして算出する。

また、調整制御部３０ｂは、オーバータイヤ力Ｆoverと予め設定しておいた閾値（本実施の形態では「０」）とを比較してエンジン制御部３３による出力ダウンの制御を判定する。また、前２輪のオーバータイヤ力ΔＦ_fl_FF、ΔＦ_fr_FFの総和と予め設定しておいた閾値（本実施の形態では「０」）とを比較し、また、後２輪のオーバータイヤ力ΔＦ_rl_FF、ΔＦ_rr_FFの総和と予め設定しておいた閾値（本実施の形態では「０」）とを比較して、この比較結果に応じて、前後駆動力配分制御部３１による前後駆動力配分制御と、ブレーキ制御部３２による制動力制御とを選択的に実行するようになっている。

このように、オーバータイヤ力演算部３０ａは、タイヤ力算出手段、摩擦円限界値算出手段としての機能を有し、調整制御部３０ｂは、指令手段としての機能を有し、第１の判定手段、第２の判定手段、第３の判定手段の機能を備えて構成されている。

次に、制御ユニット３０で実行される制御プログラムを、図３〜図６のフローチャートで説明する。
図３のフローチャートは、制御ユニット３０で実行されるメイン制御プログラムを示し、まず、ステップ（以下、「Ｓ」と略称）１０１で、必要なパラメータ、すなわち、各車輪１４fl，１４fr，１４rl，１４rrの車輪速ωfl，ωfr，ωrl，ωrr、ハンドル角θＨ、スロットル開度θth、エンジン回転数Ｎｅ、ヨーレートγ、横加速度（ｄ^２ｙ／ｄｔ^２）、路面摩擦係数μ、主変速ギヤ比ｉ、トルクコンバータのタービン回転数Ｎｔ、トランスファクラッチトルクＴtrfを読み込む。

次に、Ｓ１０２に進み、オーバータイヤ力演算部３０ａは、後述する図４の各輪オーバータイヤ力演算ルーチンに従って、各輪のオーバータイヤ力ΔＦ_fl_FF、ΔＦ_fr_FF、ΔＦ_rl_FF、ΔＦ_rr_FFを演算する。

次いで、Ｓ１０３に進み、オーバータイヤ力演算部３０ａは、各輪のオーバータイヤ力ΔＦ_fl_FF、ΔＦ_fr_FF、ΔＦ_rl_FF、ΔＦ_rr_FFの総和を演算してオーバータイヤ力Ｆoverを求める（Ｆover＝ΔＦ_fl_FF＋ΔＦ_fr_FF＋ΔＦ_rl_FF＋ΔＦ_rr_FF）。

そして、Ｓ１０４に進み、調整制御部３０ｂは、後述する図６のオーバータイヤ力調整制御ルーチンに従って、オーバータイヤ力調整制御を実行してプログラムを抜ける。

次いで、上述のＳ１０２の各輪のオーバータイヤ力ΔＦ_fl_FF、ΔＦ_fr_FF、ΔＦ_rl_FF、ΔＦ_rr_FFの演算を図４のフローチャートで説明する。

まず、Ｓ２０１で、エンジントルクＴegを演算する。これは、例えば、予めエンジン特性により設定しておいたマップ（例えば、図８に示すエンジン回転数Ｎｅとスロットル開度θthにより設定されるマップ）を参照して設定する。

次に、Ｓ２０２に進み、トランスミッション出力トルクＴｔを、以下の（１）式により演算する。
Ｔｔ＝Ｔeg・ｔ・ｉ …（１）
ここで、ｔはトルクコンバータのトルク比であり、予め設定されている、トルクコンバータの回転速度比ｅ（＝Ｎｔ／Ｎｅ）とトルクコンバータのトルク比とのマップを参照することにより求められる。

次に、Ｓ２０３に進み、例えば、以下の（２）式により、総駆動力Ｆｘを演算する。
Ｆｘ＝Ｔｔ・η・ｉｆ／Ｒｔ …（２）
ここで、ηは駆動系伝達効率、ｉｆはファイナルギヤ比、Ｒｔはタイヤ半径である。

次いで、Ｓ２０４に進み、以下の（３）式により前輪接地荷重Ｆzfを演算し、以下の（４）式により後輪接地荷重Ｆzrを演算する。
Ｆzf＝Ｗｆ−（（ｍ・（ｄ^２ｘ／ｄｔ^２）・ｈ）／Ｌ） …（３）
Ｆzr＝Ｗ−Ｆzf …（４）
ここで、Ｗｆは前輪静荷重、ｍは車両質量、（ｄ^２ｘ／ｄｔ^２）は前後加速度（＝Ｆｘ／ｍ）、ｈは重心高さ、Ｌはホイールベース、Ｗは車両重量（＝ｍ・Ｇ；Ｇは重力加速度）である。

次に、Ｓ２０５に進み、以下の（５）式により左輪荷重比率ＷR_lを演算する。
ＷR_l＝０．５−（（ｄ^２ｙ／ｄｔ^２）／Ｇ）・（ｈ／Ｌtred） …（５）
ここで、Ｌtredは前輪と後輪のトレッド平均値である。

次いで、Ｓ２０６に進み、以下の（６）、（７）、（８）、（９）式により、それぞれ左前輪接地荷重Ｆzf_l、右前輪接地荷重Ｆzf_r、左後輪接地荷重Ｆzr_l、右後輪接地荷重Ｆzr_rを演算する。
Ｆzf_l＝Ｆzf・ＷR_l …（６）
Ｆzf_r＝Ｆzf・（１−ＷR_l） …（７）
Ｆzr_l＝Ｆzr・ＷR_l …（８）
Ｆzr_r＝Ｆzr・（１−ＷR_l） …（９）

次に、Ｓ２０７に進み、例えば、後述する手順に従って、左前輪前後力Ｆxf_l、右前輪前後力Ｆxf_r、左後輪前後力Ｆxr_l、右後輪前後力Ｆxr_rを演算する。

以下、左前輪前後力Ｆxf_l、右前輪前後力Ｆxf_r、左後輪前後力Ｆxr_l、右後輪前後力Ｆxr_rを演算する手順の一例を説明する。

まず、前輪前後力Ｆxf、後輪前後力Ｆxrを以下の（１０）、（１１）式で演算する。Ｆxf＝（Ｔｔ−Ｔtrf）・η・ｉｆ／Ｒｔ …（１０）
Ｆxr＝Ｆｘ−Ｆxf …（１１）

以上の前輪前後力Ｆxf、及び、後輪前後力Ｆxrを用いて、以下、（１２）〜（１５）式により、左前輪前後力Ｆxf_l、右前輪前後力Ｆxf_r、左後輪前後力Ｆxr_l、右後輪前後力Ｆxr_rを演算する。
Ｆxf_l＝Ｆxf／２ …（１２）
Ｆxf_r＝Ｆxf_l …（１３）
Ｆxr_l＝Ｆxr／２ …（１４）
Ｆxr_r＝Ｆxr_l …（１５）

次いで、Ｓ２０８に進み、後述する手順に従って（図５に示すフローチャートに従って）付加ヨーモーメントＭｚθを演算し、この付加ヨーモーメントＭｚθを基に、以下の（１６）式により要求前輪横力Ｆyf_FFを演算し、以下の（１７）式により要求後輪横力Ｆyr_FFを演算する。これら要求前輪横力Ｆyf_FF、要求後輪横力Ｆyr_FFを基に、（１８）〜（２１）式により、左前輪要求横力Ｆyf_l_FF、右前輪要求横力Ｆyf_r_FF、左後輪要求横力Ｆyr_l_FF、右後輪要求横力Ｆyr_r_FFを演算する。

Ｆyf_FF＝Ｍｚθ／Ｌ …（１６）
Ｆyr_FF＝（−Ｉｚ・（ｄγ／ｄｔ）
＋ｍ・（ｄ^２ｙ／ｄｔ^２）・Ｌｆ）／Ｌ …（１７）
ここで、Ｉｚは車両のヨー慣性モーメント、Ｌｆは前軸−重心間距離である。

Ｆyf_l_FF＝Ｆyf_FF・ＷR_l …（１８）
Ｆyf_r_FF＝Ｆyf_FF・（１−ＷR_l） …（１９）
Ｆyr_l_FF＝Ｆyr_FF・ＷR_l …（２０）
Ｆyr_r_FF＝Ｆyr_FF・（１−ＷR_l） …（２１）

また、付加ヨーモーメントＭｚθは、図５に示すように、まず、ステップ（以下、「Ｓ」と略称）３０１で車速Ｖを演算し（例えば、Ｖ＝（ωfl＋ωfr＋ωrl＋ωrr）／４）、Ｓ３０２に進み、以下の（２２）式により、横加速度／ハンドル角ゲインＧyを演算する。
Ｇy＝（１／（１＋Ａ・Ｖ^２））・（Ｖ^２／Ｌ）・（１／ｎ） …（２２）
ここで、Ａはスタビリティファクタ、ｎはステアリングギヤ比である。

次に、Ｓ３０３に進み、横加速度／ハンドル角ゲインＧyとハンドル角θHを乗算した値（Ｇy・θH）と、横加速度（ｄ^２ｙ／ｄｔ^２）とに応じて予め設定されたマップを参照し、横加速度飽和係数Ｋμを演算する。この横加速度飽和係数Ｋμを求めるマップは、図９（ａ）に示すように、横加速度／ハンドル角ゲインＧyとハンドル角θHを乗算した値（Ｇy・θH）と、横加速度（ｄ^２ｙ／ｄｔ^２）とに応じて予め設定され、ハンドル角θHが所定値以上において、横加速度（ｄ^２ｙ／ｄｔ^２）が大きくなる程、小さな値に設定される。これは、Ｇy・θHが大きいとき高μ路であるほど横加速度（ｄ^２ｙ／ｄｔ^２）が大きくなるが、低μ路では横加速度（ｄ^２ｙ／ｄｔ^２）が発生し難くなることを表現するものである。これにより、後述する基準横加速度（ｄ^２ｙr／ｄｔ^２）の値は、図９（ｂ）に示すように、Ｇy・θHが大きいとき横加速度（ｄ^２ｙ／ｄｔ^２）が大きく高μ路であると思われる場合は低い値に設定され、付加ヨーモーメントＭｚθに対する修正量が小さくなるようになっている。

次いで、Ｓ３０４に進み、以下の（２３）式により、横加速度偏差感応ゲインＫyを演算する。
Ｋy＝Ｋθ／Ｇy …（２３）
ここで、Ｋθは、舵角感応ゲインであり、以下の（２４）式により演算される。
Ｋθ＝（Ｌf・Ｋf）／ｎ …（２４）
Ｋfは前軸の等価コーナリングパワーである。

すなわち、上述の（２３）式により、横加速度偏差感応ゲインＫyは、設定の目安（最大値）として、極低μ路にて舵がまったく効かない状態（γ＝０，（ｄ^２ｙ／ｄｔ^２）＝０）で、付加ヨーモーメントＭｚθ（定常値）が０となる場合が考慮される。

次に、Ｓ３０５に進み、以下の（２５）式により基準横加速度（ｄ^２ｙr／ｄｔ^２）を演算する。
（ｄ^２ｙr／ｄｔ^２）＝Ｋμ・Ｇy・（１／（１＋Ｔy・ｓ））・θH …（２５）
ここで、ｓは微分演算子、Ｔyは横加速度の１次遅れ時定数であり、この１次遅れ時定数Ｔyは、後軸の等価コーナリングパワーをＫrとして、例えば以下の（２６）式により算出される。
Ｔy＝Ｉz／（Ｌ・Ｋr） …（２６）

次いで、Ｓ３０６に進み、以下の（２７）式により横加速度偏差（ｄ^２ｙe／ｄｔ^２）を演算する。
（ｄ^２ｙe／ｄｔ^２）＝（ｄ^２ｙ／ｄｔ^２）−（ｄ^２ｙr／ｄｔ^２） …（２７）

次に、Ｓ３０７に進み、以下の（２８）式によりヨーレート／ハンドル角ゲインＧγを演算する。
Ｇγ＝（１／（１＋Ａ・Ｖ^２））・（Ｖ／Ｌ）・（１／ｎ） …（２８）

次いで、Ｓ３０８に進み、以下の（２９）式により、例えば、グリップ走行（（ｄ^２ｙe／ｄｔ^２）＝０）時に付加ヨーモーメントＭｚθ（定常値）が０となる場合を考えて、ヨーレート感応ゲインＫγを演算する。
Ｋγ＝Ｋθ／Ｇγ …（２９）

次に、Ｓ３０９に進み、予め設定しておいたマップにより車速感応ゲインＫvを演算する。このマップは、例えば図１０に示すように、低速域での不要な付加ヨーモーメントＭｚθを避けるために設定されている。尚、図１０において、Ｖc1は、例えば４０km/hである。

そして、Ｓ３１０に進み、以下の（３０）式により付加ヨーモーメントＭｚθを演算する。
Ｍｚθ＝Ｋv・（−Ｋγ・γ＋Ｋy・（ｄ^２ｙe／ｄｔ^２）＋Ｋθ・θH） …（３０）

すなわち、この（３０）式に示すように、−Ｋγ・γの項がヨーレートγに感応したヨーモーメント、Ｋθ・θHの項がハンドル角θHに感応したヨーモーメント、Ｋy・（ｄ^２ｙe／ｄｔ^２）の項がヨーモーメントの修正値となっている。このため、高μ路で横加速度（ｄ^２ｙ／ｄｔ^２）が大きな運転をした場合には、付加ヨーモーメントＭｚθも大きな値となり、運動性能が向上する。一方、低μ路での走行では、付加ヨーモーメントＭｚθは、上述の修正値が作用して付加ヨーモーメントＭｚθを低減するため回頭性が大きくなることがなく、安定した走行性能が得られるようになっている。

次に、Ｓ２０９に進み、以下の（３１）〜（３４）式により、左前輪摩擦円限界値μ_Fzfl、右前輪摩擦円限界値μ_Fzfr、左後輪摩擦円限界値μ_Fzrl、右後輪摩擦円限界値μ_Fzrrを演算する。
μ_Fzfl＝μ・Ｆzf_l …（３１）
μ_Fzfr＝μ・Ｆzf_r …（３２）
μ_Fzrl＝μ・Ｆzr_l …（３３）
μ_Fzrr＝μ・Ｆzr_r …（３４）

次いで、Ｓ２１０に進み、以下の（３５）〜（３８）式により、左前輪タイヤ力Ｆ_fl_FF、右前輪タイヤ力Ｆ_fr_FF、左後輪タイヤ力Ｆ_rl_FF、右後輪タイヤ力Ｆ_rr_FFを演算する。
Ｆ_fl_FF＝（Ｆxf_l^２＋Ｆyf_l_FF^２）^１／２ …（３５）
Ｆ_fr_FF＝（Ｆxf_r^２＋Ｆyf_r_FF^２）^１／２ …（３６）
Ｆ_rl_FF＝（Ｆxr_l^２＋Ｆyr_l_FF^２）^１／２ …（３７）
Ｆ_rr_FF＝（Ｆxr_r^２＋Ｆyr_r_FF^２）^１／２ …（３８）

次に、Ｓ２１１に進み、以下の（３９）〜（４２）式により、左前輪オーバータイヤ力ΔＦ_fl_FF、右前輪オーバータイヤ力ΔＦ_fr_FF、左後輪オーバータイヤ力ΔＦ_rl_FF、右後輪オーバータイヤ力ΔＦ_rr_FFを演算してルーチンを抜ける。
ΔＦ_fl_FF＝Ｆ_fl_FF−μ_Fzfl …（３９）
ΔＦ_fr_FF＝Ｆ_fr_FF−μ_Fzfr …（４０）
ΔＦ_rl_FF＝Ｆ_rl_FF−μ_Fzrl …（４１）
ΔＦ_rr_FF＝Ｆ_rr_FF−μ_Fzrr …（４２）

次いで、上述のＳ１０３のオーバータイヤ力調整制御について、図６のフローチャートで説明する。

まず、Ｓ４０１では、Ｓ１０３で算出した４輪全てのオーバータイヤ力の総和であるオーバータイヤ力Ｆoverが０を超える状態か否か判定される。この判定の結果、オーバータイヤ力Ｆoverが０を超える場合は、Ｓ４０２に進み、エンジン制御部３３によるトラクション制御によるトルクダウン量として、オーバータイヤ力Ｆoverに相当するエンジントルクＴoverを以下の（４３）式により算出する。
Ｔover＝Ｆover・Ｒｔ／ｔ／ｉ／η／ｉｆ …（４３）
次いで、Ｓ４０３に進んで、上述のＳ４０２で算出したエンジントルクＴoverをトルクダウンした後の各輪のオーバータイヤ力を、以下の（４４）〜（４７）式により推定し、この推定した各輪のオーバータイヤ力を各輪のオーバータイヤ力ΔＦ_fl_FF、ΔＦ_fr_FF、ΔＦ_rl_FF、ΔＦ_rr_FFとして設定して、Ｓ４０４へと進む。
ΔＦ_fl_FF←Ｆ_fl_FF−Ｆover／４ …（４４）
ΔＦ_fr_FF←Ｆ_fr_FF−Ｆover／４ …（４５）
ΔＦ_rl_FF←Ｆ_rl_FF−Ｆover／４ …（４６）
ΔＦ_rr_FF←Ｆ_rr_FF−Ｆover／４ …（４７）

Ｓ４０１で、オーバータイヤ力Ｆoverが０以下と判定され、或いは、上述のＳ４０３で、各輪のオーバータイヤ力ΔＦ_fl_FF、ΔＦ_fr_FF、ΔＦ_rl_FF、ΔＦ_rr_FFを再度設定してＳ４０４に進むと、オーバータイヤ力が飽和した車輪が存在するかしないか判定される。すなわち、ΔＦ_fl_FF＞０、或いは、ΔＦ_fr_FF＞０、或いは、ΔＦ_rl_FF＞０、或いは、ΔＦ_rr_FF＞０が成立しているか否か判定される。

このＳ４０４の判定の結果、オーバータイヤ力が飽和する車輪が存在しないと判定された場合（ΔＦ_fl_FF≦０、且つ、ΔＦ_fr_FF≦０、且つ、ΔＦ_rl_FF≦０、且つ、ΔＦ_rr_FF≦０の場合）は、そのままルーチンを抜ける。逆に、オーバータイヤ力が飽和する車輪が存在すると判定された場合は、Ｓ４０５へと進む。

Ｓ４０５では、まず、前２輪のオーバータイヤ力の総和（ΔＦ_fl_FF＋ΔＦ_fr_FF）が０を超えるか否か判定される。この判定の結果、前２輪のオーバータイヤ力の総和（ΔＦ_fl_FF＋ΔＦ_fr_FF）が０を超える場合は、Ｓ４０６に進み、前後駆動力配分制御部３１による前後駆動力配分制御によって駆動力を前輪側から後輪側に移動させるべく、以下の（４８）式により、トランスファクラッチの補正量ΔＴtrfを算出する。
ΔＴtrf＝Ｇtrf・（ΔＦ_fl_FF＋ΔＦ_fr_FF） …（４８）
ここで、Ｇtrfはゲインである。

その後、Ｓ４０７に進み、トランスファクラッチトルク補正後の各輪のオーバータイヤ力を、以下の（４９）〜（５２）式により推定し、この推定した各輪のオーバータイヤ力を各輪のオーバータイヤ力ΔＦ_fl_FF、ΔＦ_fr_FF、ΔＦ_rl_FF、ΔＦ_rr_FFとして設定して、Ｓ４０８へと進む。
ΔＦ_fl_FF←Ｆ_fl_FF−（ΔＦ_fl_FF＋ΔＦ_fr_FF）／２ …（４９）
ΔＦ_fr_FF←Ｆ_fr_FF−（ΔＦ_fl_FF＋ΔＦ_fr_FF）／２ …（５０）
ΔＦ_rl_FF←Ｆ_rl_FF＋（ΔＦ_fl_FF＋ΔＦ_fr_FF）／２ …（５１）
ΔＦ_rr_FF←Ｆ_rr_FF＋（ΔＦ_fl_FF＋ΔＦ_fr_FF）／２ …（５２）

Ｓ４０８では、オーバータイヤ力が飽和している（０を超えている）車輪（前輪、後輪ともに）を選択し、オーバータイヤ力が飽和している車輪に対するブレーキ制御部３２によって付加する制動力を、そのタイヤのオーバータイヤ力に設定する。

そして、Ｓ４０９に進んで、各該当する制御部（エンジン制御部３３、前後駆動力配分制御部３１、ブレーキ制御部３２）に対し、それぞれ制御量とともに作動信号を出力してルーチンを抜ける。

一方、上述のＳ４０５の判定の結果、前２輪のオーバータイヤ力の総和（ΔＦ_fl_FF＋ΔＦ_fr_FF）が０以下と判定された場合は、Ｓ４１０に進み、後２輪のオーバータイヤ力の総和（ΔＦ_rl_FF＋ΔＦ_rr_FF）が０を超えるか否か判定される。この判定の結果、後２輪のオーバータイヤ力の総和（ΔＦ_rl_FF＋ΔＦ_rr_FF）が０を超える場合は、Ｓ４１１に進み、前後駆動力配分制御部３１による前後駆動力配分制御によって駆動力を後輪側から前輪側に移動させるべく、以下の（５３）式により、トランスファクラッチの補正量ΔＴtrfを算出する。
ΔＴtrf＝−Ｇtrf・（ΔＦ_rl_FF＋ΔＦ_rr_FF） …（５３）
ここで、Ｇtrfはゲインである。

その後、Ｓ４１２に進み、トランスファクラッチトルク補正後の各輪のオーバータイヤ力を、以下の（５４）〜（５７）式により推定し、この推定した各輪のオーバータイヤ力を各輪のオーバータイヤ力ΔＦ_fl_FF、ΔＦ_fr_FF、ΔＦ_rl_FF、ΔＦ_rr_FFとして設定して、Ｓ４０８へと進む。
ΔＦ_fl_FF←Ｆ_fl_FF＋（ΔＦ_rl_FF＋ΔＦ_rr_FF）／２ …（５４）
ΔＦ_fr_FF←Ｆ_fr_FF＋（ΔＦ_rl_FF＋ΔＦ_rr_FF）／２ …（５５）
ΔＦ_rl_FF←Ｆ_rl_FF−（ΔＦ_rl_FF＋ΔＦ_rr_FF）／２ …（５６）
ΔＦ_rr_FF←Ｆ_rr_FF−（ΔＦ_rl_FF＋ΔＦ_rr_FF）／２ …（５７）

また、上述のＳ４１０の判定の結果、後２輪のオーバータイヤ力の総和（ΔＦ_rl_FF＋ΔＦ_rr_FF）が０以下と判定された場合は、そのままＳ４０８に進む。

尚、本実施の形態では、Ｓ４０３、Ｓ４０７、Ｓ４１２での各輪のオーバータイヤ力の予想設定は、前後輪の駆動力配分比が５０：５０で行われ、左右輪間の差動制限がない場合を仮定して算出しているが、これらのシステムの影響が有る場合は、その影響を考慮して各輪のオーバータイヤ力の変化を予想するようにしても良い。また、本実施の形態では、作動する制御部を選択し、最後にこれら制御部を作動させるようになっているが、作動する制御部を決定した際に、その制御部を作動させるようにしても良い。

このように本発明の実施の形態によれば、全４輪のうち何れかの車輪が飽和した場合であっても残りの飽和していない車輪でもって飽和した車輪の飽和量を吸収できる場合はタイヤ力の補正を禁止せず、前後駆動力配分制御部３１およびブレーキ制御部３２を適切に制御する。それにより全４輪のタイヤ力を最大限活動した制御が可能となり、タイヤ限界付近におけるトラクション性能を向上させることができる。

また、残りの飽和していない車輪でもってその飽和量を吸収できない場合は、エンジン制御部３３でもって、吸収できない分だけトルクダウンして４輪トータルのタイヤ力を摩擦円限界値の総和内に収める。そして、その後に上述の前後駆動力配分制御および制動力制御を実行することからあらゆる状況においても常に４輪のタイヤ力を十分活用することが可能となる。

これらのことを１輪飽和時、２輪飽和時および３輪飽和時をそれぞれ例にとり説明する。なお、前提として全４輪のタイヤ力の総和は全４輪の摩擦円限界値の総和内に収まっているものとし、仮に収まっていない場合は収めるようエンジン制御部３３でもってトルクダウンを実行するものとする。

まず１輪（左前輪）が飽和した場合、対向する右前輪で左前輪の飽和量を吸収できれば左前輪に対してその飽和量だけブレーキ制御を実行するだけで良い。一方、右前輪でその飽和量を吸収できない場合は、前後駆動力配分制御部３１でもって右前輪で吸収できない分だけ後２輪に流すようにする。この結果、前２輪トータルでは左前輪の飽和量を吸収できることになるが、左前輪は依然として飽和している場合があるため、左前輪に対して飽和量だけブレーキ制御する。一方、前２輪で吸収できない飽和量が後２輪に流されることになるが、それにより後２輪が飽和することがあるため、飽和した後輪に対してその飽和量だけブレーキ制御する。

次に２輪（前２輪）が飽和した場合、前後駆動力配分制御部３１でもって前２輪トータルの飽和量だけ後２輪に流すようにする。この結果、前２輪トータルでは飽和量を吸収できることになるが、個々の前輪は必ずしも飽和が解消されるわけではないため、依然として飽和している前輪に対してはその飽和量だけブレーキ制御する。一方、前２輪トータルの飽和量が後２輪に流されることで、後２輪が飽和することがあるため、飽和した後輪に対してその飽和量だけブレーキ制御する。

次に３輪（右後輪のみが非飽和）が飽和した場合、前後前後駆動力配分制御部３１でもって前２輪トータルの飽和量だけ後２輪に流すようにする。この結果、前２輪トータルでは飽和量を吸収できることになるが、個々の前輪は必ずしも飽和が解消されるわけではないため、依然として飽和している前輪に対してはその飽和量だけブレーキ制御する。一方、前２輪トータルの飽和量が後２輪に流されることで、既に飽和している左後輪の飽和量はさらに大きくなるが、左後輪に対してその飽和量だけブレーキ制御することで飽和を解消しつつ、飽和していない右後輪で吸収するようにする。

以上の通り、本発明の実施の形態によれば全４輪のタイヤ力を最大限活動した制御が可能となり、タイヤ限界付近におけるトラクション性能を向上させることができる。

１エンジン
２自動変速装置
３トランスファ
１４fl、１４fr、１４rl、１４rr 車輪
１５トランスファクラッチ
１７fl、１７fr、１７rl、１７rr ホイールシリンダ
３０制御ユニット
３０ａオーバータイヤ力演算部（タイヤ力算出手段、摩擦円限界値算出手段）
３０ｂ調整制御部（第１の判定手段、第２の判定手段、第３の判定手段、指令手段）
３１前後駆動力配分制御部（前後駆動力配分制御手段）
３２ブレーキ制御部（制動力制御手段）
３３エンジン制御部（駆動力制御手段）
３４トランスミッション制御部

Claims

前後軸間の駆動力配分を可変制御自在な前後駆動力配分制御手段と、
各輪毎の制動力制御を行う制動力制御手段と、
各輪に発生するタイヤ力を算出するタイヤ力算出手段と、
各輪のタイヤ力の摩擦円限界値を算出する摩擦円限界値算出手段と、
各輪の上記タイヤ力と各輪の上記摩擦円限界値とに基づいて、前後左右全４輪の上記タイヤ力の総和が全４輪の上記摩擦円限界値の総和より小さいことを判定する第１の判定手段と、
各輪の上記タイヤ力と各輪の上記摩擦円限界値とに基づいて、前２輪の上記タイヤ力の総和が前２輪の上記摩擦円限界値の総和を超えることを判定する第２の判定手段と、
上記第１の判定手段および上記第２の判定手段の結果に応じて、上記前後駆動力制御手段および／または上記制動力制御手段に対して指令信号を出力する指令手段と、
を備え、
上記指令手段は、上記第１の判定手段および上記第２の判定手段が共に成立した場合、前２輪の上記摩擦円限界値の総和に対する前２輪の上記タイヤ力の総和のオーバー力を第１のオーバータイヤ力として、前輪側から後輪側に上記第１のオーバータイヤ力を流すよう上記前後駆動力配分制御手段に対して指令信号を出力すると共に、上記前後駆動力配分制御手段に対して指令信号を出力した場合であっても各輪の上記タイヤ力のうち上記摩擦円限界値を超える車輪が存在する場合は、その車輪の上記タイヤ力が上記摩擦円限界値の範囲内に収まるよう、制動力制御手段に対して指令信号を出力することを特徴とする４輪駆動車のタイヤ力制御装置。
前後軸間の駆動力配分を可変制御自在な前後駆動力配分制御手段と、
各輪毎の制動力制御を行う制動力制御手段と、
各輪に発生するタイヤ力を算出するタイヤ力算出手段と、
各輪のタイヤ力の摩擦円限界値を算出する摩擦円限界値算出手段と、
各輪の上記タイヤ力と各輪の上記摩擦円限界値とに基づいて、前後左右全４輪の上記タイヤ力の総和が全４輪の上記摩擦円限界値の総和より小さいことを判定する第１の判定手段と、
各輪の上記タイヤ力と各輪の上記摩擦円限界値とに基づいて、後２輪の上記タイヤ力の総和が後２輪の上記摩擦円限界値の総和を超えることを判定する第３の判定手段と、
上記第１の判定手段および上記第３の判定手段の結果に応じて、上記前後駆動力制御手段および／または上記制動力制御手段に対して指令信号を出力する指令手段と、
を備え、
上記指令手段は、上記第１の判定手段および上記第３の判定手段が共に成立した場合、後２輪の上記摩擦円限界値の総和に対する後２輪の上記タイヤ力の総和のオーバー力を第２のオーバータイヤ力として、後輪側から前輪側に上記第２のオーバータイヤ力を流すよう上記前後駆動力配分制御手段に対して指令信号を出力すると共に、上記前後駆動力配分制御手段に対して指令信号を出力した場合であっても各輪の上記タイヤ力のうち上記摩擦円限界値を超える車輪が存在する場合は、その車輪の上記タイヤ力が上記摩擦円限界値の範囲内に収まるよう、制動力制御手段に対して指令信号を出力することを特徴とする４輪駆動車のタイヤ力制御装置。
駆動源の駆動力を低減する駆動力制御手段を更に備え、
上記指令手段は、上記第１の判定手段による判定が成立しない場合、全４輪の上記摩擦円限界値の総和に対する全４輪の上記タイヤ力の総和のオーバー力を第３のオーバータイヤ力として、該第３のオーバータイヤ力だけ駆動力を低減するよう上記駆動力制御手段に対して指令信号を出力すると共に、その後、上記第２の判定手段の結果に基づき上記前後駆動力配分制御手段および上記制動力制御手段に対して指令信号を出力することを特徴とする請求項１記載の４輪駆動車のタイヤ力制御装置。
駆動源の駆動力を低減する駆動力制御手段を更に備え、
上記指令手段は、上記第１の判定手段による判定が成立しない場合、全４輪の上記摩擦円限界値の総和に対する全４輪の上記タイヤ力の総和のオーバー力を第３のオーバータイヤ力として、該第３のオーバータイヤ力だけ駆動力を低減するよう上記駆動力制御手段に対して指令信号を出力すると共に、その後、上記第３の判定手段の結果に基づき上記前後駆動力配分制御手段および上記制動力制御手段に対して指令信号を出力することを特徴とする請求項２記載の４輪駆動車のタイヤ力制御装置。