JP5299368B2 - 車両の左右輪駆動力配分制御装置 - Google Patents
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Description
この提案技術は、左右非主駆動輪への駆動力配分制御に際し、小横加速度領域では横加速度が大きいほど(小さいほど)、左右非主駆動輪間に大きな駆動力差が付くようにし(小さな駆動力差しか付かないようにし)、大横加速度領域では横加速度が大きいほど(小さいほど)、左右非主駆動輪に小さな駆動力差しか付かないようにする(大きな駆動力差が付くようにする)というものである。
大横加速度領域では横加速度の増大につれ旋回内輪の制駆動力が減少されて、コーナリングフォースを予定通りに確保することができる。
小横加速度領域で横加速度が未だ小さな旋回初期においては、左右非主駆動輪の駆動力が僅かしか違わないこととなる。
このため、旋回初期において横加速度など車両旋回挙動の立ち上がりが鈍くなり、初期旋回応答が悪いという問題を生ずる。
車両の目標とする旋回挙動に対応する左右駆動力差の目標値が実現されるよう上記左右駆動輪の駆動力を制御する左右輪駆動力制御手段と、
上記旋回挙動の初期を検出する旋回初期検知手段と、
該手段により旋回初期であることが検知される間、上記左右駆動力差の目標値を増大させる旋回初期左右駆動力差増大手段とを設け、
上記旋回初期左右駆動力差増大手段は、上記左右駆動力差の目標値にゲインを乗じて左右駆動力差の目標値を増大させるものであり、
上記ゲインは、上記旋回初期の車両旋回挙動域で車両旋回挙動が小さいほど大きくなるものであることを特徴とするものである。
上記旋回挙動が始まった当初の旋回初期である間、上記左右駆動力差の目標値を増大させるため、
旋回挙動の立ち上がりが鈍くなることがなくなり、初期旋回応答が悪いという前記の問題を解消することができる。
また、上記の通り左右駆動力差の目標値を増大させるに当たり、左右駆動力差の目標値にゲインを乗じて左右駆動力差の目標値を増大させ、このゲインを上記旋回初期の車両旋回挙動域で車両旋回挙動が小さいほど大きなものとするため、旋回挙動を早期に立ち上がらせることができることとなり、初期旋回応答の向上を更に確実なものにすることができる。
<実施例の構成>
図1は、本発明の一実施例になる左右輪駆動力配分制御装置を具えた四輪駆動車両の車輪駆動系を車両上方から見て、四輪駆動制御システムと共に示す概略平面図である。
図中、1L,1Rはそれぞれ、主駆動輪としての左右前輪を示し、2L,2Rはそれぞれ、副駆動輪としての左右後輪を示す。
なお、本明細書中において「駆動力」と称するは、パワーに非ず、「トルク値」を意味するものとする。
入力側ハイポイドギヤ6aは、ディファレンシャルギヤ装置4aの入力回転メンバであるディファレンシャルギヤケースと共に回転するようこれに結合する。
出力側ハイポイドギヤ6bにはプロペラシャフト7の前端を結合し、このプロペラシャフト7を左右後輪駆動力配分ユニット8に向け後方へ延在させる。
そのため左右後輪駆動力配分ユニット8は、左右後輪2L,2Rのアクスルシャフト9L,9R間において、これらシャフト9L,9Rの軸線方向に延在するセンターシャフト10を具える。
左右後輪駆動力配分ユニット8は更に、センターシャフト10および左後輪アクスルシャフト9L間にあって、これらシャフト10,9L間を結合制御するための左後輪側クラッチ(左副駆動輪側摩擦要素)11Lと、
センターシャフト10および右後輪アクスルシャフト9R間にあって、これらシャフト10,9R間を結合制御するための右後輪側クラッチ(右副駆動輪側摩擦要素)11Rとを具える。
本実施例においては、左右前輪1L,1Rに対してセンターシャフト10が増速回転されるように、トランスファー6および終減速機12のトータルギヤ比を設定する。
上記センターシャフト10の増速回転を行わせない場合、左右後輪2L,2Rのうち、旋回走行中に外輪となる後輪2L(または2R)の回転速度がセンターシャフト10の回転速度よりも高速となる。
この状態で旋回方向外輪となる後輪2L(または2R)側におけるクラッチ11L(または11R)を締結するとき、当該後輪の高い回転速度が、低速回転しているセンターシャフト10に引き摺られ、センターシャフト10の回転速度まで低下されることとなる。
このことは、センターシャフト10から旋回方向外側の後輪2L(または2R)へ駆動力を伝達することができないことを意味し、結果として狙い通りの駆動力配分制御が不可能になり、四輪駆動制御にとって不都合を生ずる。
かかるセンターシャフト10の増速回転により、後述する駆動力配分制御を狙い通りに遂行し得る。
この増速分だけクラッチ11L,11Rがスリップするようこれらクラッチ11L,11Rを締結力制御しつつ、左右後輪2L,2Rを駆動する。
かくて車両は、左右前輪1L,1Rの駆動、および、左右後輪2L,2Rの駆動により、四輪駆動走行が可能である。
上記の四輪駆動車両においては更に、車両の発進性能や加速性能を向上させるために、左後輪側クラッチ11Lおよび右後輪側クラッチ11Rの合計締結力制御を介して前後輪駆動力配分制御を行い得るようになすほか、
車両の旋回性能を向上させたり、車両の実挙動(実ヨーレートなど)が車両の運転状態や走行条件に応じた目標通りのものとなるようにする挙動制御を行うために、左後輪側クラッチ11Lおよび右後輪側クラッチ11Rの締結力制御を介して左右輪駆動力配分制御を行い得るようになす。
左後輪側クラッチ11Lおよび右後輪側クラッチ11Rはそれぞれ、供給電流に応じて締結力を決定される電磁式とし、これらクラッチ11L,11Rの締結力がそれぞれ、四輪駆動(4WD)コントローラ21で後述のごとくに求めた左右後輪2L,2Rの目標駆動力TcL,TcRに対応した締結力となるよう当該クラッチ11L,11Rへの供給電流を電子制御することで、上記の前後輪駆動力配分制御および左右輪駆動力配分制御を行うものとする。
車輪1L,1R,2L,2Rの車輪速Vwを個々に検出する車輪速センサ群22からの信号と、
アクセルペダル踏み込み量であるアクセル開度APOを検出するアクセル開度センサ23からの信号と、
ステアリングホイール操舵角θを検出する操舵角センサ24からの信号と、
変速機出力回転数Noを検出する変速機出力回転センサ25からの信号と、
エンジン回転数Neを検出するエンジン回転センサ26からの信号と、
車両の重心を通る鉛直軸線周りにおけるヨーレートφを検出するヨーレートセンサ27からの信号と、
車両の前後加速度Gxを検出する前後加速度センサ28からの信号と、
車両の横加速度Gyを検出する横加速度センサ29からの信号とをそれぞれ入力する。
左右後輪2L,2Rの駆動力がこれら目標駆動力TcL,TcRに一致するよう、左後輪側クラッチ11Lおよび右後輪側クラッチ11Rの締結力(電流)を電子制御するものとする。
四輪駆動コントローラ21が実行する前後輪駆動力配分制御および左右輪駆動力配分制御、つまり左後輪目標駆動力TcLおよび右後輪目標駆動力TcRの決定要領を、以下に説明する。
かように前処理した信号のうち、エンジン回転数Neおよびアクセル開度APOを用いて、エンジントルク推定部36でエンジントルクTeを推定し、
またエンジン回転数Neおよび変速機出力回転数Noを用いて、変速機ギヤ比演算部37で変速機ギヤ比γを演算する。
先ずエンジントルクTeおよび変速機ギヤ比γからディファレンシャルギヤ装置4aへの入力トルクTiを演算する。
次いで、車輪速センサ群22からの信号(車輪速Vw)を基に左右前輪平均速および左右後輪平均速をそれぞれ求め、両者の比較により推定した左右前輪1L,1Rの駆動スリップ程度や、前後加速度Gxや、アクセル開度APOに応じ、上記入力トルクTiのうちのどの程度を左右後輪2L,2Rに向かわせるべきかを決定して、これら後輪への合計駆動力rTcLRとする。
エンジントルクTeと、変速機ギヤ比γとから、車両に発生している前後加速度Gxを推定し、操舵角θおよび車輪速Vw(車速)から車両に発生している横加速度Gyを推定し、これら推定した前後加速度Gxおよび横加速度Gyの組み合わせから判る車両のアンダーステア傾向(目標旋回挙動に対し実旋回挙動が不足する状態)を解消するのに必要な左右後輪駆動力差を、その定常制御演算値chΔTcLRとして定める。
従ってステップS11は、本発明における左右輪駆動力制御手段に相当する。
なお定常制御演算部33aで定常制御演算値chΔTcLRを求めるに際し、前後加速度Gxの検出値ではなく推定値、また横加速度Gyの検出値ではなく推定値を用いる理由は、定常制御演算部33aがフィードフォワード制御系であって、結果値である検出値よりも、推定値の方が制御の実態にマッチしているためである。
操舵角θが0近辺でない(車輪転舵状態である)間は、操舵角θが大きいほど、また高車速であるほど、横加速度Gyが大きくなって車両のアンダーステア傾向が強くなることから、左右後輪駆動力差定常制御演算値chΔTcLRは大きくなり、
更に前後加速度Gxが大きいほど、車両のアンダーステア傾向が強くなることから、左右後輪駆動力差定常制御演算値chΔTcLRは大きくなる。
従ってステップS12は、本発明における旋回初期検知手段に相当する。
従ってステップS13は、本発明における旋回初期左右駆動力差増大手段に相当する。
また後輪駆動力差決定ゲインGainは図4(a)に実線で例示するごとく、旋回中(Gy≧Gys)において1未満であるが、横加速度Gyが大きいほど小さくなるBとする。
操舵角θおよび車輪速Vw(車速)から、運転者が希望している目標ヨーレートtφを演算し、該目標ヨーレートtφの変化速度が高いほど、高い旋回応答を希望していることから、これに対応して左右後輪駆動力差過渡制御分dΔTcLRを大きく設定する。
また、逆のオーバーステア傾向であるときは、後輪を駆動する四輪駆動走行そのものが車両の挙動を不安定にすることから、この挙動不安定を排除するために、後輪への駆動力配分を行わないようにするのがよい。
目標ヨーレート演算部34aは、操舵角θと、横加速度Gyと、車輪速Vwを基に求めた車速VSPとから、運転者が希望している目標ヨーレートtφを演算する。
ヨーレート偏差演算部34bは、この目標ヨーレートtφと、検出した実ヨーレートφとの間におけるヨーレート偏差Δφ(=φ−tφ)を演算する。
この判定結果を基に後輪合計駆動力rTcLR用のフィードバック制御係数K1(0または1)、および後輪駆動力差rΔTcLR用のフィードバック制御係数K2(0または1)をそれぞれ決定する。
フィードバック制御係数K2は、後輪駆動力差rΔTcLRに乗じて補正後の最終的な後輪駆動力差ΔTcLRを求めるのに用いる。
フィードバック制御係数K1=0は、補正後の最終的な後輪合計駆動力TcLRを0となし、フィードバック制御係数K2=0は、補正後の最終的な後輪駆動力差ΔTcLRも0となして、車両を二輪(前輪)駆動走行させることを意味し、これにより、当該オーバーステア状態で四輪駆動走行が継続されることによる挙動不安定の弊害を排除することができる。
フィードバック制御係数K1=1は、補正後の最終的な後輪合計駆動力TcLRをTcLR=rTcLRとなし、フィードバック制御係数K2=0は、補正後の最終的な後輪駆動力差ΔTcLRを0となして、車両を四輪駆動走行させるも左右後輪間に駆動力差を設定しないことを意味する。
よって、当該アンダーステア状態(φ<tφ)で前記した要求を実現することができ、四輪駆動走行による優れた走破性を享受しつつ、左右後輪間に駆動力差が設定されることによる弊害を排除することができる。
フィードバック制御係数K1=1は、補正後の最終的な後輪合計駆動力TcLRをTcLR=rTcLRとなし、フィードバック制御係数K2=1は、補正後の最終的な後輪駆動力差ΔTcLRをΔTcLR=rΔTcLRとなして、車両を四輪駆動走行させると共に、左右後輪間に駆動力差を設定することを意味する。
ステップS12においては、前記のフィードバック制御により補正した最終的な左右後輪駆動力差ΔTcLRを読み込む。
ステップS15においては、後輪合計駆動力左右均等配分量TcLR/2に後輪駆動力差左右均等配分量ΔTcLR/2を加算して、旋回方向外側後輪の目標駆動力TcOUT(=TcLR/2+ΔTcLR/2)を求める。
ステップS16においては、後輪合計駆動力左右均等配分量TcLR/2から後輪駆動力差左右均等配分量ΔTcLR/2を減算して、旋回方向内側後輪の目標駆動力TcIN(=TcLR/2−ΔTcLR/2)を求める。
先ずステップS21において、操舵角θやヨーレートφに基づき、車両の旋回走行が左旋回か、右旋回かを判定する。
逆に右旋回であれば、ステップS23において、旋回方向外側輪となる左後輪の目標駆動力TcLに上記の外輪側目標駆動力TcOUTをセットすると共に、旋回方向内側輪となる右後輪の目標駆動力TcRに上記の内輪側目標駆動力TcINをセットする。
上述した本実施例になる四輪駆動車両の左右輪(左右後輪)駆動力配分制御によれば、以下のような効果が得られる。
図2における定常制御演算部33aが図3の制御プログラムを実行して、運転者が定常的に要求する車両旋回挙動のための左右後輪駆動力差定常制御分cΔTcLRを求めるに際し、
当該車両旋回挙動のための基本的な左右後輪駆動力差定常制御演算値chΔTcLR(ステップS11)をそのまま左右後輪駆動力差定常制御分cΔTcLRとせず、
ステップS12で旋回初期(横加速度Gy<Gys)と判定する間は、ステップS13において基本的な左右後輪駆動力差定常制御演算値chΔTcLRと、図4(a)に実線で例示する後輪駆動力差決定ゲインGain=A(≧1)との乗算により、最終的な左右後輪駆動力差定常制御分cΔTcLRを求める。
その分だけ旋回挙動(ヨーレートφ)の立ち上がりを速やかなものとなし得て、初期旋回応答を向上させることができる。
同じ旋回初期(Gy<Gys)でも早いときほど、後輪駆動力差ΔTcLRの増大割合が大きくて、旋回挙動(ヨーレートφ)を早期に立ち上がらせることができることとなり、初期旋回応答の向上を更に確実なものにすることができる。
なお上記実施例では、旋回初期の判定に際し、横加速度Gyが旋回初期判定値Gys未満である間をもって旋回初期と判定することとしたが、横加速度Gyに限らず、他の旋回挙動が旋回初期判定値未満であるか否かにより旋回初期判定を行ってもよい。
2L,2R 左右後輪(左右副駆動輪)
3 エンジン
4 変速機(トランスアクスル)
5L,5R 左右前輪アクスルシャフト
6 トランスファー
7 プロペラシャフト
8 左右後輪駆動力配分ユニット
9L,9R 左右後輪アクスルシャフト
10 センターシャフト
11L 左後輪側クラッチ(左副駆動輪側クラッチ)
11R 右後輪側クラッチ(右副駆動輪側クラッチ)
12 終減速機
21 四輪駆動コントローラ
22 車輪速センサ
23 アクセル開度センサ
24 操舵角センサ
25 変速機出力回転センサ
26 エンジン回転センサ
27 ヨーレートセンサ
28 前後加速度センサ
29 横加速度センサ
31 入力信号処理部
32 後輪合計駆動力演算部
33 左右後輪駆動力差演算部
34 フィードバック制御部
35 左右後輪目標駆動力演算部
Claims (2)
- 車輪駆動力を左右駆動輪へ制御下に分配出力する車両の左右輪駆動力配分制御装置において、
車両の目標とする旋回挙動に対応する左右駆動力差の目標値が実現されるよう前記左右駆動輪の駆動力を制御する左右輪駆動力制御手段と、
前記旋回挙動の初期を検出する旋回初期検知手段と、
該手段により旋回初期であることが検知される間、前記左右駆動力差の目標値を増大させる旋回初期左右駆動力差増大手段とを具備し、
前記旋回初期左右駆動力差増大手段は、前記左右駆動力差の目標値にゲインを乗じて左右駆動力差の目標値を増大させるものであり、
前記ゲインは、前記旋回初期の車両旋回挙動域で車両旋回挙動が小さいほど大きくなるものであることを特徴とする車両の左右輪駆動力配分制御装置。 - 請求項1に記載された車両の左右輪駆動力配分制御装置において、
前記旋回初期検知手段は、車両旋回挙動が設定値未満である間をもって旋回初期と判定するものであることを特徴とする車両の左右輪駆動力配分制御装置。
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