JP5261330B2 - トランスファ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＡＷＤ（総輪駆動）の自動車において前後輪に駆動力を配分するトランスファを制御するトランスファ制御装置に関し、特に車両挙動の安定化及び燃費性能の向上を両立したものに関する。

ＡＷＤ車両は、駆動力を前輪側と後輪側とに配分するトランスファを備えている。トランスファは、一般に前後輪の回転数差を吸収する差動機構であるセンターディファレンシャルを備えている。このようなセンターディファレンシャルには、前後輪側出力部間を拘束して差動を制限するトランスファクラッチが設けられる。

ＡＷＤ車両のトランスファ制御に関する従来技術として、例えば特許文献１には、減速時にタイヤのスリップ率と制動減速度との相対関係から路面摩擦係数を判別し、低μ判定時にトランスファクラッチの締結力を増加することが記載されている。
また、特許文献２には、タイヤのニューマチックトレール変化に起因するセルフアライニングトルクの非線形性を利用して、サイドフォースに対するセルフアライニングトルクの変化に基づいて各車輪のグリップ度を推定し、このグリップ度に基づいて前後駆動力配分を制御することが記載されている。
また、タイヤの滑り出しによらず路面の摩擦係数を推定する技術として、特許文献３には、車体に作用する横加速度及び前後加速度のそれぞれに基づいて路面μを推定し、いずれか大きい方の路面μを用いてスリップ制御を行うことが記載されている。

特開２００６−１３７２６６号公報 特開２００５−１１２００８号公報 特開平５−１７００８７号公報

タイヤの滑り出し（スリップによる特性の非線形化）を検出することによって路面の摩擦係数を推定する手法においては、タイヤがグリップ力をほぼ使い切るようなクリティカルな条件でなければ精度よく摩擦係数を推定することができず、摩擦係数を推定できない間は前回の推定値を保持せざるを得ないため、ＡＷＤトランスファ制御のような連続作動する機能においてその間の路面状況の変化に対応することができない。
また、上述した従来技術では、ハンドルを切り込んだ状態で発進する転舵発進時に路面μを推定できないため、低μ路でトランスファトルクを十分付与しなかった結果、十分なトラクション性能が得られなかったり、高μ路でトランスファトルクを過度に付与した結果、前後輪の差回転を吸収できずタイトコーナブレーキング現象が発生するといった問題が懸念される。
さらに、ハンドル角に対するセルフアライニングトルクの特性変化に基づいて路面μを推定する技術の場合、停車時から低速域においては、タイヤの据え切りトルクがあるため、路面μを適切に推定することができない。
一方、車体に作用する加速度に基づいて路面の摩擦係数を推定する手法においては、タイヤのグリップに余裕がある状態では摩擦係数が実際よりも低く推定され、この摩擦係数に応じてトランスファ制御を行うと、過剰な差動制限制御による燃費悪化が懸念される。
上述した問題に鑑み、本発明の課題は、車両挙動の安定化及び燃費性能の向上を両立したトランスファ制御装置を提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により、上述した課題を解決する。
請求項１の発明は、走行用動力源が発生した駆動力を前輪側及び後輪側に配分するとともに、前輪側出力部と後輪側出力部との差動を制限するトランスファクラッチを有するトランスファを制御するトランスファ制御装置であって、タイヤのスリップを検出することにより第１の路面摩擦係数推定値を算出する第１の摩擦係数推定手段と、現在発生しているタイヤ力に基づいて第２の路面摩擦係数推定値を算出する第２の摩擦係数推定手段と、前記第１の路面摩擦係数推定値と前記第２の路面摩擦係数推定値との差分に基づいてグリップ余裕推定値を算出するグリップ余裕推定手段と、前記グリップ余裕推定値の変化に応じて前記トランスファクラッチの締結力を変化させるトランスファクラッチ制御手段とを備えることを特徴とするトランスファ制御装置である。

請求項２の発明は、前記駆動力、転舵輪の舵角及び車速に基づいて第３の路面摩擦係数推定値を算出する第３の摩擦係数推定手段が設けられ、前記グリップ余裕推定手段は、前記第１の路面摩擦係数推定値の算出が不可能である場合に、前記第３の路面摩擦係数推定値と前記第２の路面摩擦係数推定値との差分に基づいて前記グリップ余裕推定値を算出することを特徴とする請求項１に記載のトランスファ制御装置である。
請求項３の発明は、前記トランスファクラッチ制御手段は、前記グリップ余裕推定値の低下に応じて前記トランスファクラッチの締結力を増加させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のトランスファ制御装置である。
請求項４の発明は、前記トランスファは前後輪の駆動トルク配分比を連続的に可変するトルク配分可変機構を備え、前記グリップ余裕推定値の低下に応じて前記駆動トルク配分比を車両の前後軸重配分に近づけることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のトランスファ制御装置である。
請求項５の発明は、前記トランスファクラッチ制御手段は、前記前輪側出力部と前記後輪側出力部との回転数差が所定の閾値以上となったときに前記回転数差に応じて前記トランスファクラッチの締結力を増加させるスリップ制御を実行するとともに、前記グリップ余裕推定値の低下に応じて前記閾値を小さくしかつ前記トランスファクラッチの締結力の増加率を大きくすることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のトランスファ制御装置である。

本発明によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）タイヤのスリップに基づいて算出される第１の路面摩擦係数推定値と現在発生しているタイヤ力に基づいて算出される第２の路面摩擦係数推定値との差分に基づいてグリップ余裕推定値を算出し、その変化に応じてトランスファクラッチの締結力を変化させることによって、例えば高μ路面を通常走行するようにグリップ余裕が大きい場合には燃費を重視した制御を行い、低μ路面やスポーツ走行のようにグリップ余裕が小さい場合には車両挙動の安定化を重視した制御を行うことができる。
（２）例えば車速が低い、舵角が一定で変化がない、転舵があっても舵角が小さい等の理由によって、第１の路面摩擦係数推定値の算出が不可能である場合に、駆動力、転舵輪の舵角及び車速に基づいて算出される第３の路面摩擦係数推定値と第２の路面摩擦係数推定値との差分に基づいてグリップ余裕推定値を算出することによって、発進時を含む低速域では駆動力と舵角に応じた車体加速度予測値を加味した第３の路面摩擦係数推定値に基づいてタイヤのグリップ余裕を適切に推定し、トラスファクラッチの締結力を適切に設定して発進時のトラクション不足やタイトコーナブレーキング現象の発生を防止できる。
ここで、第３の路面摩擦係数推定値として、例えば、舵角から求められる推定横加速度に基づいて算出されるとともに、車速に応じた下限値が設定される推定路面μ、駆動力（スロットル開度）から求められる推定前後加速度に基づく推定路面μ、及び、第２の路面摩擦係数推定値のベクトル和を用いることができる。
このように舵角から求められる推定路面μの下限値を車速に応じて制限することによって、グリップ余裕推定値が過度に低く見積もられることを防止し、トランスファクラッチの締結力が不必要に増加されることによる燃費悪化を防止できる。
また、舵角から求められる推定路面μの車速に応じた下限値の制限は、例えば、所定の車速までは車速の増加に応じて下限値が増加し、それ以上の車速においては下限値が一定値となる構成とすることができる。このような構成とすることによって、発進時のトラクション不足を防止しつつ高速走行時におけるトランスファクラッチ締結力の不必要な増加を抑制できる。
（３）グリップ余裕推定値の低下に応じて前記トランスファクラッチの締結力を増加させることによって、グリップ余裕が小さい場合に車両の安定性を向上することができる。一方、グリップ余裕が大きい場合にはトランスファクラッチの締結力を最低限のプリロードトルクまで低下させてフリクションを低減し、燃費性能を向上できる。
（４）グリップ余裕推定値の低下に応じて駆動トルク配分比を車両の前後軸重配分に近づけることによって、グリップ余裕が小さい場合に車両の安定性を向上することができる。
（５）前後輪側出力部間の回転数差が所定の閾値以上となったときに回転数差に応じてトランスファクラッチの締結力を増加させるスリップ制御を実行するとともに、グリップ余裕推定値の低下に応じて閾値を小さくしかつトランスファクラッチの締結力の増加率を大きくすることによって、グリップ余裕が小さい場合にスリップ制御の介入を早めかつその制御ゲインも強めることによって、タイヤのスリップをより確実に防止できる。

本発明を適用したトランスファ制御装置の実施例１によって制御されるトランスファを含む車両パワートレーンの構成を示す図である。 実施例１のトランスファ制御装置の構成を示す図である。 実施例１のトランスファ制御装置における路面μ推定値Ｈ及び路面μ推定値Ｌの推移の一例を示す図である。 実施例１のトランスファ制御装置におけるグリップ余裕推定値と前後駆動力配分との相関を示す図である。 実施例１のトランスファ制御装置における前後輪の差回転とスリップ制御用トランスファトルクとの相関を示す図である。 実施例１のトランスファ制御装置におけるグリップ余裕推定値とトランスファクラッチのプリロードトルクとの相関を示す図である。 実施例１のトランスファ制御装置におけるトランスファトルク制御を示すフローチャートである。 本発明を適用したトランスファ制御装置の実施例２におけるトランスファトルク制御を示すフローチャートである。 実施例２のトランスファ制御装置におけるハンドル角に基づいた路面μ推定値の下限値の一例を示す図である。 実施例２のトランスファ制御装置における路面μ推定値Ｈ、路面μ推定値Ｌ、ハンドル角、スロットル開度、及び、アクセル開度の推移の一例を示す図である。

本発明は、車両挙動の安定化及び燃費性能の向上を両立したトランスファ制御装置を提供する課題を、タイヤのスリップに基づいて求められる路面μ推定値Ｈと車体に作用する加速度に基づいて求められる路面μ推定値Ｌとの差分から算出されるグリップ余裕推定値Ｇの低下に応じてトランスファクラッチの締結力を増加させることによって解決した。

以下、本発明を適用したトランスファ制御装置の実施例１について説明する。
実施例１のトランスファ制御装置は、例えば４輪のＡＷＤ乗用車等の自動車に設けられ、駆動力を前後に配分するＡＷＤトランスファの前後輪側出力部間を拘束するトランスファクラッチの締結力を制御するものである。
図１に示すように、車両のパワートレーンは、エンジン１０、トルクコンバータ２０、変速機構部３０、ＡＷＤトランスファ４０、フロントディファレンシャル５０、リアディファレンシャル６０等を備えて構成されている。

エンジン１０は、車両の走行用動力源であって、例えばガソリンエンジン等の内燃機関である。
トルクコンバータ２０は、エンジン１０の出力を変速機構部３０に伝達する流体継ぎ手であって、入力側と出力側とを直結するロックアップクラッチを備えている。
変速機構部３０は、例えば、一対の可変プーリ及びチェーン、ベルト等からなるバリエータを有する無段変速機（ＣＶＴ）や複数列のプラネタリギアセットを有するステップＡＴ等であって、トルクコンバータ２０から入力されるエンジン１０の出力の増減速を行うものである。

ＡＷＤトランスファ４０は、変速機構部３０から入力される駆動力を、フロントディファレンシャル５０及びリアディファレンシャル６０に配分して伝達するものである。
ＡＷＤトランスファ４０は、センターディファレンシャル４１、トランスファクラッチ４２等を備えて構成されている。
センターディファレンシャル４１は、例えば、複合プラネタリギアセットを有して構成され、トルク配分比が例えば約４：６程度となるようにフロントディファレンシャル５０及びリアディファレンシャル６０へトルク配分を行うものである。また、センターディファレンシャル４１は、例えば旋回時の前後輪軌跡差等に起因するフロントディファレンシャル５０及びリアディファレンシャル６０の差回転を吸収する差動機構としても機能する。
トランスファクラッチ４２は、センターディファレンシャル４１の前後輪側出力部間の差動を拘束する差動制限手段である。トランスファクラッチ４２は、例えば、油圧又は電磁力によって駆動される湿式多板クラッチを備え、その締結力（クラッチ圧着力）は後述するトランスファ制御装置１００によって制御されている。

フロントディファレンシャル５０は、ＡＷＤトランスファ４０から伝達される前輪側駆動力を、最終減速するとともに右前輪５１及び左前輪５２に伝達するものである。また、フロントディファレンシャル５０は、右前輪５１と左前輪５２との差回転を吸収する差動機構として機能する。

リアディファレンシャル６０は、ＡＷＤトランスファ４０から伝達される後輪側駆動力を、最終減速するとともに右後輪６１及び左後輪６２に伝達するものである。また、リアディファレンシャル６０は、右後輪６１と左後輪６２との差回転を吸収する差動機構として機能する。

また、図２に示すように、車両は、エンジン制御ユニット７１、トランスミッション制御ユニット７２、車速センサ７３、舵角センサ７４、ラック推力演算手段７５、前後Ｇセンサ７６、横Ｇセンサ７７、ヨーレートセンサ７８等を備え、これらは例えばＣＡＮ通信システム等の車載ＬＡＮを介して、後述するトランスファ制御装置１００と通信可能となっている。

エンジン制御ユニット７１は、エンジン１０及びその補機類を統括的に制御するものである。
トランスミッション制御ユニット７２は、変速機構部３０及びトルクコンバータ２０のロックアップクラッチ等を制御するものである。

車速センサ７３は、各車輪を支持するハブベアリングハウジングに設けられ、車輪が固定されるハブの回転に応じた車速パルス信号を発信するものである。
舵角センサ７４は、図示しないステアリングホイール（ハンドル）の回転を車幅方向の往復運動に変換し、タイロッドを介して左右前輪のハブベアリングハウジングへ伝達するステアリング機構に設けられている。舵角センサ７４は、ステアリングホイールに連結された回転軸であるステアリングシャフトの角度位置を検出するエンコーダを備えている。
ラック推力演算手段７５は、ステアリングギアボックスのラックがタイロッドを押し引きするラック推力を演算するものである。ラック推力の演算は、例えば、電動パワーステアリング装置のアシスト力を操舵系のフリクション等を考慮して補正することによって求められる。このラック推力は、旋回時等における左右前輪５１，５２のセルフアライニングトルクと釣り合うようになっている。

前後Ｇセンサ７６は、車体に作用する前後方向の加速度を検出するものである。
横Ｇセンサ７７は、車体に作用する車幅方向の加速度を検出するものである。
ヨーレートセンサ７８は、車体の鉛直軸回りの回転角速度を検出するものである。

トランスファ制御装置１００は、路面μ推定値Ｈ演算部１０１、路面μ推定値Ｌ演算部１０２、グリップ余裕演算部１０３、前後駆動力配分制御演算部１０４、スリップ制御演算部１０５、プリロードトルク演算部１０６、トランスファトルク演算部１０７、トランスファクラッチ制御装置１０８等を備えて構成されている。

路面μ推定値Ｈ演算部１０１は、タイヤのスリップを検出することによって路面の摩擦係数を推定し、路面μ推定値Ｈ（μ_Ｈ）を演算するものである。路面μ推定値Ｈ演算部１０１は、旋回時にタイヤのグリップ限界が近付くと、摩擦円限界には到達していなくてもニューマチックトレールが変化してサイドフォースとセルフアライニングトルクとの線形性が損なわれることを利用して、路面μ推定値Ｈ（μ_Ｈ）を演算する。
具体的には、路面μ推定値Ｈ演算部１０１は、車両の車速、舵角、ヨーレート等から車両モデルを用いて逐次演算される基準ラック推力を、ラック推力演算手段７５が演算する実際のラック推力が所定値以上下回った場合の車体横加速度等から路面μ推定値Ｈ（μ_Ｈ）を演算する。
このような路面摩擦係数推定方法については、例えば特開２００８−１６８８７７号公報において本願の出願人が詳細に提示している。

路面μ推定値Ｈ演算部１０１は、上述した原理上、タイヤがある程度グリップ限界（摩擦円限界）に近づかなければ精度よく摩擦係数を推定することが困難である。路面μ推定値Ｈ演算部１０１は、タイヤのグリップに余裕があり精度よく摩擦係数を推定できない場合には、所定の定数（例えば１）を路面μ推定値Ｈ（μ_Ｈ）として出力する。
路面μ推定値Ｈ演算部１０１は、本発明にいう第１の摩擦係数推定手段として機能する。

路面μ推定値Ｌ演算部１０２は、現在タイヤが発生している前後力及び横力（本明細書等において「タイヤ力」と総称する）に基づいて路面の摩擦係数を推定し、路面μ推定値Ｌを演算するものである。
具体的には、路面μ推定値Ｌ演算部１０２は、以下の式１を用いて路面μ推定値Ｌ（μ_Ｌ）を演算する。

Ａｘ：前後Ｇセンサ７６の出力値[(m/s²)]
Ａｙ：横Ｇセンサ７７の出力値[(m/s²)]
ｇ ：重力加速度［9.8(m/s²)］

路面μ推定値Ｌ演算部１０２は、本発明にいう第２の摩擦係数推定手段として機能する。

グリップ余裕演算部１０３は、以下の式２を用いて、タイヤがどの程度のグリップ余力（タイヤ力余力）を残しているかを示す指標であるグリップ余裕推定値Ｇを算出する。

Ｇ＝μ_Ｈ−μ_Ｌ ・・・（式２）

図３は、路面μ推定値Ｈ、路面μ推定値Ｌの推移の一例を示すグラフである。路面μ推定値Ｈ（μ_Ｈ）は、路面μが最大限どの程度あるのかを示していると考えられる。一方、路面μ推定値Ｌ（μ_Ｌ）は、路面μが最低限どの程度あるのかを示していると考えられ、実際の路面μは路面μ推定値Ｈ（μ_Ｈ）と路面μ推定値Ｌ（μ_Ｌ）との間に存在する。そして、低μ路面走行時やスポーツ走行時のようにタイヤがグリップ力限界に近い状態で使用された場合には、路面μ推定値Ｈ（μ_Ｈ）と路面μ推定値Ｌ（μ_Ｌ）とが接近するため、これらの差分に基づいて、タイヤのグリップ余裕を表現することができる。

前後駆動力配分制御演算部１０４は、ＡＷＤトランスファ４０における前後の駆動力配分用のトランスファクラッチ４２の伝達トルク（トランスファトルク）を算出するものである。
前後駆動力配分制御演算部１０４は、図４に示すように、グリップ余裕推定値Ｇに応じて、前後駆動力配分Ｄｔが連続的に変化するようにトランスファトルクを設定する。
前後駆動力配分制御演算部１０４は、グリップ余裕推定値Ｇが所定値以上である場合には、駆動力配分用トランスファトルクを実質的にゼロとして、前後駆動力配分Ｄｔをセンターディファレンシャル４１のトルク配分Ｄｄ（例えば前：後＝４：６）と実質的に一致させる。
一方、グリップ余裕推定値Ｇが実質的にゼロ（タイヤグリップ限界）である場合には、トランスファクラッチ４２を実質的に直結状態とし、前後駆動力配分Ｄｔを車両の前後重量配分（例えば前：後＝６：４）と実質的に一致させる。
駆動力配分用トランスファトルクＴｄは、以下の式３によって算出される。

Ｔ_ｄ＝Ｔ_ｉ・（Ｄ_ｔ−Ｄ_ｄ） ・・・（式３）
Ｔ_ｄ：駆動力配分用トランスファトルク
Ｔ_ｉ：センターディファレンシャル４１の入力トルク
Ｄ_ｔ：前後駆動力配分
Ｄ_ｄ：センターディファレンシャル４１のトルク配分

スリップ制御演算部１０５は、前後輪間に所定の閾値以上の差回転（回転数差）が生じた場合に、上述したトランスファトルクに加算されるスリップ制御トルクＴｓを算出するものである。
図５は、前後輪の差回転ΔＶとスリップ制御トルクＴｓとの相関を示すグラフである。図５において、横軸は差回転ΔＶを示し、右側では前輪が後輪よりも速い状態（前輪スリップが発生）、左側では後輪が前輪よりも速い状態（後輪スリップが発生）を示している。旋回時の前後輪の軌跡差を考慮して、スリップ制御の介入が開始される差回転ΔＶの閾値の絶対値は、前輪スリップ側が後輪スリップ側よりも大きく設定されている。差回転ΔＶが閾値を超えた領域では、スリップ制御トルクＴｓは差回転ΔＶの絶対値の増加に応じてリニアに増加する。また、グリップ余裕推定値Ｇが小さい場合には、基本特性に対して閾値の絶対値を小さくしてスリップ制御の介入を速くし、さらに差回転ΔＶの絶対値の増加に対するスリップ制御トルクＴｓの増加率を大きくしている。また、車速が高い場合には、スリップ率が同等であっても差回転ΔＶが大きくなる傾向にあることから、基本特性に対して閾値の絶対値を大きくし、さらに差回転ΔＶの絶対値の増加に対するスリップ制御トルクＴｓの増加率を小さくしている。
ここで、差回転ΔＶは、以下の式４によって算出される。

ΔＶ＝Ｖ_ｆｒ＋Ｖ_ｆｌ−Ｖ_ｒｒ−Ｖ_ｒｌ ・・（式４）
Ｖ_ｆｒ：右前輪５１の車輪速
Ｖ_ｆｌ：左前輪５２の車輪速
Ｖ_ｒｒ：右後輪６１の車輪速
Ｖ_ｒｌ：左後輪６２の車輪速

プリロードトルク演算部１０６は、車両が受ける外乱等に対して車体挙動の安定性を確保するため、常時付与されるトランスファトルクであるプリロードトルクＴｐを算出するものである。
図６は、グリップ余裕推定値ＧとプリロードトルクＴｐとの相関を示すグラフである。
プリロードトルクＴｐは、グリップ余裕推定値Ｇの増加に応じてリニアに減少するように設定される。また、プリロードトルクＴｐは、高速時には基本特性よりも全領域にわたって大きく設定され、グリップ余裕推定値Ｇの変化に対する変化率も大きく設定されている。

トランスファトルク演算部１０７は、以下の式５を用いて、トランスファトルク制御の制御値である最終トランスファトルクＴｓｕｍを算出するものである。

Ｔ_ｓｕｍ＝Ｔ_ｄ＋Ｔ_ｓ＋Ｔ_ｐ ・・・（式５）
Ｔ_ｓｕｍ：最終トランスファトルク
Ｔ_ｄ：駆動力配分用トランスファトルク
Ｔ_ｓ：スリップ制御用トランスファトルク
Ｔ_ｐ：プリロードトルク

トランスファクラッチ制御装置１０８は、トランスファトルク演算部１０７が算出した最終トランスファトルクＴ_ｓｕｍに基づいて、トランスファクラッチ４２を制御するものである。

以下、上述した実施例１におけるトランスファトルクの制御について、図７のステップ毎に順を追って説明する。
＜ステップＳ０１：各種センサ値を入力＞
路面μ推定値Ｈ演算部１０１及び路面μ推定値Ｌ演算部１０２は、路面μ推定値Ｈ及び路面μ推定値Ｌの演算に必要な各種センサ値を取得する。
その後、ステップＳ０２に進む。
＜ステップＳ０２：路面μ推定値Ｈを演算＞
路面μ推定値Ｈ演算部１０１は、路面μ推定値Ｈ（μ_Ｈ）を演算する。
その後、ステップＳ０３に進む。
＜ステップＳ０３：路面μ推定値Ｌを演算＞
路面μ推定値Ｌ演算部１０２は、路面μ推定値Ｌ（μ_Ｌ）を演算する。
その後、ステップＳ０４に進む。
＜ステップＳ０４：グリップ余裕推定値Ｇを演算＞
グリップ余裕演算部１０３は、グリップ余裕推定値Ｇを算出する。
その後、ステップＳ０５に進む。
＜ステップＳ０５：前後駆動力配分制御値を算出＞
前後駆動力配分制御演算部１０４は、駆動力配分用トランスファトルクＴ_ｄを算出する。
その後、ステップＳ０６に進む。
＜ステップＳ０６：スリップ制御値を算出＞
スリップ制御演算部１０５は、スリップ制御トルクＴ_ｓを算出する。
その後、ステップＳ０７に進む。
＜ステップＳ０７：プリロードトルク値を算出＞
プリロードトルク演算部１０６は、プリロードトルクＴ_ｐを算出する。
その後、ステップＳ０８に進む。
＜ステップＳ０８：トランスファトルク値を演算＞
トランスファトルク演算部１０７は、最終トランスファトルクＴ_ｓｕｍを算出する。
その後、ステップＳ０９に進む。
＜ステップＳ０９：トランスファクラッチ制御装置１０８は、最終トランスファトルクＴ_ｓｕｍに基づいて、トランスファクラッチ４２を制御する。
その後、一連の処理を終了（リターン）する。

以上説明した実施例１によれば、タイヤのスリップに基づいて算出される路面μ推定値Ｈと車体加速度に基づいて算出される路面μ推定値Ｌとの差分であるグリップ余裕推定値Ｇを算出し、その変化に応じてトランスファクラッチ４２の締結力を変化させることによって、例えば高μ路面を通常走行するようにグリップ余裕が大きい場合にはトランスファトルクを最低限のプリロードトルクまで小さくしてフリクションを低減し、燃費を重視した制御を行うことができる。一方、低μ路面走行やスポーツ走行のようにグリップ余裕が小さい場合には、トランスファトルクを大きくして車両挙動の安定化を重視した制御を行うことができる。
また、差回転ΔＶが所定の閾値以上となったときに差回転ΔＶに応じてトランスファトルクを増加させるスリップ制御を実行するとともに、グリップ余裕推定値の低下に応じて閾値を小さくしかつトランスファトルクの増加率を大きくすることによって、グリップ余裕が小さい場合にスリップ制御の介入を早めかつそのゲインも強めることによって、タイヤのスリップをより確実に防止できる。

次に、本発明を適用したトランスファ制御装置の実施例２について説明する。なお、以下説明する実施例２において、上述した実施例１と実質的に共通する箇所については同じ符号を付して説明を省略し、主に相違点について説明する。
実施例２のトランスファ制御装置は、低車速等により路面μ推定値Ｈ演算部１０１が路面μ推定値Ｈを算出できない場合に、路面μ推定値Ｈ演算部１０１が以下説明する追加設定値（本発明にいう第３の路面摩擦係数推定値）を算出し、これを路面μ推定値Ｈに代用してグリップ余裕推定値Ｇを算出する。

図８に示すように、実施例２におけるトランスファトルクの制御は、実施例１のステップＳ０３とステップＳ０４との間に以下説明するステップＳ０３１、Ｓ０３２が設けられる。

＜ステップＳ０３１：路面μ推定値Ｈ非設定判断＞
ステップＳ０３１は、ステップＳ０３の終了後に開始される。
車両が所定値以下の低速、所定期間内の舵角が一定、所定期間内の最大舵角が所定値以下の微小舵角等の理由によって、路面μ推定値Ｈ演算部１０１がタイヤのスリップに基づく路面μ推定値Ｈを設定できない場合には、以下説明するステップＳ０３２に進む。
一方、路面μ推定値Ｈ演算部１０１がタイヤのスリップに基づく路面μ推定値Ｈを設定可能な場合は、ステップＳ０３２をスキップし、実施例１と同様のステップＳ０４に進む。

＜ステップＳ０３２：路面μ推定値Ｈを追加演算＞
路面μ推定値Ｈ演算部１０１は、以下説明する各数式を用いて、路面μ推定値Ｈの追加設定値を算出する。
路面μ推定値Ｈ（μ_Ｈ）の追加設定値μ_Ｈ＿ｐは、以下の式６によって表される。追加設定値μ_Ｈ＿ｐは、路面μ推定値Ｌに対して、ハンドル角及びスロットル開度を加味して求められる車両の予想加速度であって、その状態でタイヤにスリップが生じれば路面μ推定値Ｈとして設定されるべき値といえる。
追加設定値μ_Ｈ＿ｐは、路面μ推定値Ｌ（μ_Ｌ）、スロットル開度から推定される路面μ推定値（スロットル感応値）μ_Ｔ、及び、ハンドル角から推定される路面μ推定値（ハンドル角感応値）μ_Ｓのベクトル和として表わされる。また、このハンドル角から推定される路面μ推定値（ハンドル角感応値）μ_ｓのうち、ハンドル角から求められる推定横加速度に基づく項には、車速に応じた下限値μ_ｖが設定されている。この下限値μ_ｖについては、後に詳しく説明する。

μ_{H_P}：μ_Hの追加設定値
μ_T：スロットル感応値
μ_ｓ：ハンドル角感応値

また、追加設定値μ_Ｈ＿ｐは、以下の式７によっても表される。

上述したスロットル感応値μ_Ｔは、以下の式８によって求められる。

Ｔ_ａ：実エンジントルク
Ａ_ｅ：スロットル開度
Ａ_ａ：アクセル開度（スロットル開度の定常的なもの）
Ｇ_ｃ：トルクコンバータのトルク比
Ｇ_ｔ：トランスミッションの変速比
Ｇ_ｆ：最終減速比
Ｒ_ｔ：タイヤ径
ｍ：車両質量

上述したハンドル角感応値μ_ｓは、以下の式９によって求められる。

図９は、車速と下限値μ_ｖとの相関の一例を示すグラフである。図９に示すように、実施例２の場合には、下限値μ_vは、停車状態から所定の車速に達するまでは車速に比例して増加し、所定の車速以上では一定値となっている。

横加速度ゲインは、以下の式１０によって求められる。

Ａ：スタビリティファクタ
Ｖ：所定車速（≠０の低速値）
ｌ：ホイールベース
ｎ：ステアリングギヤ比

上述した各数式から、路面μ推定値Ｈ（μ_Ｈ）の追加設定値μ_Ｈ＿ｐは、以下の式１１によって表される。

そして、路面μ推定値Ｈ（μ_Ｈ）の追加設定値μ_Ｈ＿ｐの演算が終了すると、ステップＳ０４に進み、それ以降の処理を実施例１と同様に行う。

図１０は、実施例２における路面μ推定値Ｈ、路面μ推定値Ｌ、ハンドル角、スロットル開度及びアクセル開度の推移を示す図である。
図１０において、アクセル開度とスロットル開度とが過渡状態（踏み始め）において一致しないのは、アクセル開度の微分値に基づくスロットルの早開き制御を行っているためである。
図１０に示すように、ハンドル角及びスロットル開度（エンジントルク）に基づいて算出される路面μ推定値Ｈの追加設定値は、上述した実施例１の手法によっては路面μ推定値Ｈの算出ができない場合に設定される。このような場合、実施例１においては、路面μ推定値Ｈが定数（例えば１）に設定される結果、グリップ余裕推定値Ｇが大きく見積もられ、その結果トランスファトルクが低く設定されて、発進時等におけるトラクション性能が不足する場合がある。
これに対し、定数を低く設定した場合には、グリップ力推定値Ｇが低く見積もられ、その結果トランスファトルクが大きく設定されて、転舵発進時等にタイトコーナブレーキング現象が発生する場合がある。

これに対し、実施例２においては、上述した実施例１の効果と同様の効果のほか、以下説明する効果を得ることができる。
ハンドル角から予想される横加速度（その瞬間にタイヤの滑り出しが検出された場合には路面μ推定値Ｈとして設定されるであろう値）に応じて、タイヤのグリップ余裕推定値Ｇを大きく見積もることによって、転舵発進時のプリロードトルクを減少補正し、タイトコーナブレーキング現象を回避することができる。
また、スロットル開度の過渡値に応じて予想前後加速度（その瞬間にタイヤの滑り出しが検出された場合には路面μ推定値Ｈとして設定されるであろう値）を低く設定し、タイヤのグリップ余裕推定値Ｇを小さく見積もることによって、発進時のプリロードトルクを増加補正し、アクセルを急に踏込んだ際のトラクション性能を高め、スリップを防止することができる。このような制御は、トランスファクラッチのスリップ制御における応答遅れ補償にもなる。
さらに、図９に示すように、ハンドル角感応値μ_ｓのうち推定横加速度に基づく項の下限値μ_ｖを設定したことによって、例えばハンドル角が小さい場合に路面μ推定値が過度に低く見積もられる結果、グリップ余裕推定値Ｇが小さくなってトランスファトルクが不必要に大きく設定され、その結果燃費が悪化することを防止できる。
また、この下限値μ_ｖが、停車状態から所定速度以下の領域において、車速の増加に応じて増加するように設定されることによって、高速域での燃費を悪化させることなく発進時のトラクション不足を解消することができる。

（変形例）
本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
（１）車両のパワートレーン及びトランスファ制御装置の構成は上述した実施例のものに限定されず、適宜変更することができる。例えば、センターディファレンシャルは実施例のようなプラネタリギア式のものに限らず、例えばべベルギア式等の他の方式のものであってもよい。また、センターディファレンシャルを設けずに、前後輪のいずれか一方の駆動系を直結にするとともに、他方への動力伝達をトランスファクラッチによって行う構成としてもよい。
（２）第１及び第２の摩擦係数推定手段で用いる摩擦係数推定手法は、実施例のものに限らず適宜変更することができる。
例えば、第１の摩擦係数推定手段は、特開２００８−１１４６６３号公報において本願の出願人が提示しているように、車両の運動状態に基づいて第１のタイヤ横力を推定するとともに、予め設定したタイヤモデルに基づいて第２のタイヤ横力を推定し、これらの偏差を最小にする路面摩擦係数と車体すべり各の値を最適化計算によって同時に推定するようにしてもよい。
また、特開２０００−７１９６８号公報において本願の出願人が提示しているように、高μ路面及び低μ路面にそれぞれ対応する車両運動モデルと車両の運転状態とを用いてそれぞれ車体すべり角を演算し、各車体すべり角間の関係により路面摩擦係数を推定するようにしてもよい。
また、タイヤ力に基づいて第２の路面摩擦係数推定値を求める手法として、例えばタイヤの前後力及び横力を直接センサによって検出する構成としてもよい。また、前後方向の加速度を車速の推移に基づいて演算して求めてもよい。さらに、ナビゲーションシステム等を用いて車両の運動軌跡を求め、この運動軌跡に基づいてタイヤ力を推定してもよい。
（３）実施例において、走行用動力源は例えばガソリンエンジンであるが、本発明はこれに限らず、走行用動力源は例えばディーゼルエンジン等の他種の内燃機関、電動モータ、電動モータ及び内燃機関を組み合わせたハイブリッドシステム等であってもよい。また、変速機構部も実施例のようなオートマティックトランスミッションには限定されず、手動変速機やＤＣＴであってもよい。
（４）ハンドル角に基づく路面μ推定値の下限値は、上述した実施例２のような設定に限らず、適宜変更することができる。例えば、下限値が車速に応じて段階的に変化するようにしたり、車速に応じて曲線状に変化するようにしてもよい。

１０ エンジン ２０ トルクコンバータ
３０ 変速機構部 ４０ ＡＷＤトランスファ
４１ センターディファレンシャル ４２ トランスファクラッチ
５０ フロントディファレンシャル ５１ 右前輪
５２ 左前輪 ６０ リアディファレンシャル
６１ 右後輪 ６２ 左後輪
７１ エンジン制御ユニット ７２ トランスミッション制御ユニット
７３ 車速センサ ７４ 舵角センサ
７５ ラック推力演算手段 ７６ 前後Ｇセンサ
７７ 横Ｇセンサ ７８ ヨーレートセンサ
１００ トランスファ制御装置 １０１ 路面μ推定値Ｈ演算部
１０２ 路面μ推定値Ｌ演算部 １０３ グリップ余裕演算部
１０４ 前後駆動力配分制御演算部 １０５ スリップ制御演算部
１０６ プリロードトルク演算部 １０７ トランスファトルク演算部
１０８ トランスファクラッチ制御装置

Claims (5)

1. 走行用動力源が発生した駆動力を前輪側及び後輪側に配分するとともに、前輪側出力部と後輪側出力部との差動を制限するトランスファクラッチを有するトランスファを制御するトランスファ制御装置であって、
   タイヤのスリップを検出することにより第１の路面摩擦係数推定値を算出する第１の摩擦係数推定手段と、
   現在発生しているタイヤ力に基づいて第２の路面摩擦係数推定値を算出する第２の摩擦係数推定手段と、
   前記第１の路面摩擦係数推定値と前記第２の路面摩擦係数推定値との差分に基づいてグリップ余裕推定値を算出するグリップ余裕推定手段と、
   前記グリップ余裕推定値の変化に応じて前記トランスファクラッチの締結力を変化させるトランスファクラッチ制御手段と
   を備えることを特徴とするトランスファ制御装置。
2. 前記駆動力、転舵輪の舵角及び車速に基づいて第３の路面摩擦係数推定値を算出する第３の摩擦係数推定手段が設けられ、
   前記グリップ余裕推定手段は、前記第１の路面摩擦係数推定値の算出が不可能である場合に、前記第３の路面摩擦係数推定値と前記第２の路面摩擦係数推定値との差分に基づいて前記グリップ余裕推定値を算出すること
   を特徴とする請求項１に記載のトランスファ制御装置。
3. 前記トランスファクラッチ制御手段は、前記グリップ余裕推定値の低下に応じて前記トランスファクラッチの締結力を増加させること
   を特徴とする請求項１又は請求項２に記載のトランスファ制御装置。
4. 前記トランスファは前後輪の駆動トルク配分比を連続的に可変するトルク配分可変機構を備え、
   前記グリップ余裕推定値の低下に応じて前記駆動トルク配分比を車両の前後軸重配分に近づけること
   を特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のトランスファ制御装置。
5. 前記トランスファクラッチ制御手段は、前記前輪側出力部と前記後輪側出力部との回転数差が所定の閾値以上となったときに前記回転数差に応じて前記トランスファクラッチの締結力を増加させるスリップ制御を実行するとともに、前記グリップ余裕推定値の低下に応じて前記閾値を小さくしかつ前記トランスファクラッチの締結力の増加率を大きくすること
   を特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のトランスファ制御装置。

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