JPH01269619A - 自動車のエンジンから駆動輪に加えられるトルクを制御する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、運転者が車輪のスピンに気付く前に車輪のス
ピン（ｓｐｌｎｎｌｎｇ）を制御するため自動車のエン
ジンから駆動輪に加えられるトルクを制御する方法及び
装置に関する。

［従来の技術］ 自動車の車輪タイヤは自動車と路面との間に力を伝える
。車輪の回転方向に作用する力は牽引力（乃至ブレーキ
力）を提供し、回転方向の横方向に作用する力は操舵力
を提供する。

完全な牽引状態、即ち回転方向の横方向の力が零である
とき、牽引力はタイヤと路面とによって決まる上限値へ
と増加し得る。この限界以上に牽引力を増加させようと
しても、そのような試みは成功しない。その替わりに、
過剰の力は伝達ライン（車輪、車輪軸、差動装置、副軸
、ギアトランスミッション、クラッチ及びエンジン）の
回転体に加速を引起すトルクとなって車輪のスピンが生
じる。このように、牽引限界以上に牽引力を増加させよ
うとする試みは何ら好適な結果をもたらさず、車輪のス
ピンと有効牽引力の減少を引起すばかりである。

従って、現今の牽引力制御システムは、車輪のスピン又
はスリップが検出されたらモータへの燃料供給を減らす
ことによってエンジンから伝えられるトルクを減少させ
るという概念に基づいている。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明の目的は、非常に簡単な仕方で且つ自動車中の既
存部品を使って牽引力を自動制御する方法及び装置を提
供することである。

［課題を解決するための手段］ 本発明の方法は、車輪のスピンの検出を契機として、 （Ｊ　エンジンから駆動輪を切るため普通の自動車クラ
ッチが直ちに且つ完全に切られ、（ｂ）　クラッチが切
られた状態でエンジンのから回りを防ぐためエンジンへ
の燃料導入が制御され、 （ｃ）　　非スリップ状態が略得られたら直ぐにクラッ
チが次第に且つ均一に再入される という自動制御サイクルが行われ、前回のサイクルが完
了する以前に場合によっては次回の同様のサイクルが引
起され、当該摩擦状況のもとでできるだけ高い平均トル
クを維持するようクラッチの伝えるトルクが連続的に制
御されることを特徴としている。好ましくは、クラッチ
の切及び再入が、油圧又は空気圧等の流体圧で制御され
るアクチュエータによって行なわれ、他方、エンジンへ
の燃料導入は導入サーボモータによって制御される。

本発明の装置は、車輪のスピンを検出するセンサと前記
スピンが検出されたときにエンジンからの伝達トルクを
減らす装置とを備えた、運転者が車輪のスピンに気付く
前に車輪のスピンを制御するため自動車のエンジンから
駆動輪に加えられるトルクを制御する装置において、ト
ルクを減らす装置が、 （ａ）　自動車の普通のクラッチを操作するアクチュエ
ータへの圧力流体の供給を制御するプロポーショナル弁
と、 （ｂ）　エンジン燃料導入サーボモータとを制御する電
子制御ユニットから成ることを特徴とする。

本発明の装置によって得られる利点は、簡単な制御装置
によって通常のクラッチが伝達ラインでのトルク制御に
おいて非常に速く反応できるという点である。伝達ライ
ンの回転体（ｒｏｔａｔｌｎｇ　ｍａｓｓ）は主にエン
ジン中にあってトランスミッションや駆動輪中ではない
ので、駆動輪は路面によるブレーキ抵抗のみで非常に急
速に非スリップ状態へとスローダウンする。

［作　　　用］ 自動車駆動輪の牽引力を制御するため、車輪スリップが
検出されると直ちに駆動輪は自動的にエンジンから切ら
れ、非スリップ状態が略得られるやいなや次第に再入さ
れる。から回りを防ぐため、切った後のエンジンへの燃
料供給は減らされる。駆動輪の切及び再入はクラッチア
クチュエータを介し通常のクラッチにより行われる。電
子制御ユニット１４が、流体圧プロポーショナル弁を介
したクラッチアクチュエータと、エンジンの燃料導入サ
ーボモータとを制御する。

［実　施　例］ 以下、本発明の実施例を添付図面を参照しつつ説明する
。

第３図は、車輪に作用する力を、車輪回転方向に作用す
る力と回転方向の横方向に作用する力とに分けて示した
図であり、αは所謂横スリップ角、即ち車輪と路面との
接触域の中心において測定された速度ベクトルと車輪回
転方向との間の角度であり、第４図及び第５図は、車輪
スリップＳを関数として車輪の回転方向の力と回転方向
の横方向の力との典型的な関係を示した図であり、横ス
リップ角αはパラメータとして働く。

駆動輪は、駆動力を与えずに回転する又はブレーキ力を
与える車輪よりも常に高い回転速度を有する。車輪スリ
ップＳはトルク伝達時の車輪の回転速度Ｎｂとトルクが
伝達されない場合の当該車輪の持つ速度Ｎｕとの間の相
対差として定義される。即ち、 八Ｕ 第４図は、車輪スリップが増加するにつれてどのように
車輪の回転方向の力が初期増加するか（特に直進駆動（
α−０）の場合）、そして減るかを示している。

第５図は主に車輪スリップがスピンに発展した時の横力
の激減を示している。

横力が伝達されるとき、スピンでのトルクが減るから牽
引力を伝達する車輪の能力は減少する。更に又、車輪の
スピンが起きるとき、横力を伝達する能力は激減する。

スピンしている車輪は牽引能力が減少しているのみなら
ず、横力（従って、操舵能力）もなくなっている。

前輪駆動の自動車の場合、高い牽引力による車輪のスピ
ンは、後輪が依然として横力を有しているので方向安定
性を保ちながら（自動車がそれ自身の軸線を中心に回転
しない）全般に自動車を真直ぐ前方に進めることになる
。後輪駆動の自動車の場合、駆動輪のスピンによって操
舵能力が大いに減少はするが、前輪が依然として操舵力
を有しているから前輪駆動の場合程の激減ではない。そ
の代わり、自動車は方向安定性を失う。即ち、牽引力を
急速に減らしたり自動車の補償的な操舵を行わない限り
、自動車が垂直軸線を中心に回転し始める。

スピンが実際に起きるまでは車輪のスピン傾向を検出す
ることはむずかしいので、スピンした車輪をできるだけ
速く非スピン状態に戻して再び力を伝達し得るようにす
ることが非常に重要である。この要件に見合うシステム
は、自動車の牽引能力を増加させるだけでなく、（もっ
と重要なことだカリ自動車の操舵能力の中断が起きても
それを最小で済ますというように操舵能力を保持するこ
とにより安全性を増加させる。

従って、有効な牽引力制御システムは次の２つの基本特
性を有するべきである。

（ａ）　車輪のスピンが検出されたとき自動車の伝達ラ
インを介して伝達される牽引トルクをできるだけ速く減
少させる能力。

＋ｂ）　　回転質量はできるだけ小さいべきである。

そうならば、スピンしている車輪はできるだけ速く非ス
ピン速度にスローダウンされる。

これらの特性を有するシステムは、エンジンから伝達さ
れるトルクを切る急速操作可能のクラッチを伝達ライン
の各駆動輪に密接させて配し、車輪のスローダウン時に
路面からの摩擦力を助ける制御ブレーキを車輪に備える
ことによって得ることが可能ではある。

しかしながら斯かるシステムは多数の追加部品を必要と
するものであるる。他方、本発明によれば通常の自動車
クラッチを使うことにより本質的に簡単なシステムが提
供される。簡単な制御装置によりこのクラッチに伝達ラ
インのトルク制御に関し急速操作性を持たせることがで
き、それと同時に、回転体も略増加しない。何故なら伝
達ラインの回転体の大部分はエンジン内にあって、トラ
ンスミッションや駆動輪にあるのではないからである。

駆動輪とトランスミッションとによって構成される慣性
体は駆動輪に対し非常に小さいので、特にブレーキ装置
がなくても（即ち、路面からのブレーキトルクのみで）
非常に急速に非スリップ状態にスローダウンする。

前輪３．４が牽引力を伝えない４輪１，２．３．４をを
する自動車を概略的に示した第１図において、自動車の
通常のクラッチ５によりどのようにして牽引力制御を行
ない得るかが示されている。

自動車の伝達ラインは、エンジンＢ１上記したクラッチ
５、トランスミッション７、及び差動装置ＩＯを介して
トルクを駆動輪１．２に伝える駆動軸８．９から成る。

両側動輪１，２は駆動輪の速度を連続的に計測する従来
の速度センサ１１が備えられている。速度センサ１２も
非駆動の前輪３．４の一部若しくは両方に備えられてい
る。速度センサ１１，１２からの信号が中央の電子制御
ユニット１４に送られる。

伝達ラインの構成要素は従来型のものである。

エンジンはキャブレーク型でもインジェクション型でも
よい。クラッチは、「太陽ギア」装置を有する通常の摩
擦円板クラッチでよい。しかしながら、「太陽ギア」を
中央配置のクラッチアクチュエータに代えたほうが好ま
しい。何故なら、こうすることによりより急速な且つよ
り正確なりラッチ機能が与えらるからである。図をわか
りやすくするため、クラッチアクチュエータ１５は中央
には示していない。ギアトランスミッション７は４速又
は５速の通常の手動ギアシフトトランスミッションでよ
い。

クラッチアクチュエータ１５としては流体圧差動型のも
のが示されている。圧力流体が電動モータ又はエンジン
６によって駆動されプロポーショナル弁（ｐｒｏｐｏｒ
ｔｉｏｎａｌ　ｖａｌｖｅ）１８に充分な入口圧力を提
供する流体圧ポンプ１６によって供給される。プロポー
ショナル弁１８は、アクチュエータ１５への流体流量と
は無関係に弁１８から出口への流体圧を制御ユニット１
４からの入口信号に略比例させて提供する。従って、ク
ラッチアクチュエータ１５を、ひいてはクラッチ５によ
りエンジンｌからギアトランスミッション７へ伝えられ
るトルクを制御することが可能となる。

エンジン６への燃料の導入又は供給は加速ペダル２０に
よって直接制御されるのではなく、制御ユニット１４と
燃料導入サーボモータ２１によって間接的に行なわれ。

サーボモータ２１としては位置指示器及び制御ループを
有する直流モータやステップモータを使用し得る。

エンジン速度は速度センサ２２によって計測される。

全ての速度センサ１１，１２．２２から及び加速ペダル
２０から信号を受けることに加えて、電子制御ユニット
１４は燃料導入サーボモータ２１及びクラッチ５を弁１
８並びに車輪のスピンが生じたことを運転者に警告する
指示器２３に制御信号を発する。

車輪のスピンが検出されない通常の運転状況では、燃料
供給は加速ペダル位置に直接関連し、クラッチ５は完全
に人である。自動車が完全停止から出発する時のクラッ
チ５の入及びシフト時の切及び再入は従来通りクラッチ
ペダルにより手動で行なわれる。しかしながら、流体圧
により入切するようにした本発明のクラッチでは、シス
テムは略部品の追加なしに電子制御ユニット１４により
クラッチの通常の大切をも自動操作で行なうことが可能
である。

過剰トルクにより車輪のスピンが起きているときの運転
で、次のことが起きる。

駆動輪の一方又は両方で計測された速度と非駆動輪で計
測された速度との差が自動車速度と燃料供給の関数であ
る所定値を越えた場合、次のような自動牽引力制御サイ
クルが引起される。

（１）流体圧アクチュエータ１５によるクラッチの即座
且つ完全な切。

（２同時に、エンジンへの燃料供給が燃料導入サーボモ
ータ２１により減らされてエンジンのから回りが防がれ
る。しかしながら、エンジンの回転速度は牽引力制御を
始める直前に計測された値よりも低くなるべきではない
。

（３）駆動輪が再び非駆動輪の速度に近い速度（どの位
近いかは自動車の速度及び加速ペダルの位置によって左
右される）となったとき、アクチュエータ１５の圧力を
制御することによりクラッチは次餉に且つ均一に再入さ
れ、それによりエンジンからのトルクは再び駆動輪に伝
えられる。切の間、エンジン速度は再入される車輪が正
のトルク（牽引力）を受ける値に保持されている。クラ
ッチの再入時に同時にエンジンへの燃料供給も増加させ
ることができる。クラッチの再入はスピンが起きた後に
非常に早くに、通常は運転者が車輪のスピンに気付かな
いうちに始まる。

１回のサイクルで全牽引力に至る場合もある。

スリップ又はスピンが再び起きると、クラッチは再び完
全に切られて上記した牽引力制御サイクルが繰返される
。

しかしながら、スピンの原因である少ない路面摩擦が存
続し続けるのが大抵の場合である。

すると、クラッチが再人中に何時でも車輪は加速し始め
てスピン状態に達ることがあり得、その場合には更に制
御サイクルが引起される。このようなにスピンが繰返す
場合、非常の多数の連続したサイクルが起き、当該道路
摩擦のもとての最大平均トルクを伝えるスリップ状態で
実際上働く。各車輪スピンの持続期間は非常に短かいの
で自動車の制御を失うようなことはない。

上記した牽引力制御作業は電子制御ユニットにより自動
的に、運転者が何ら介在することなしに行なわれる。第
２図において制御サイクルが、クラッチの位置と駆動輪
の速度と駆動輪のトルクによって示されている。路面の
摩擦状態が点ａで減少したら、伝達ラインでの余分のト
ルクが回転体を加速し、従って、駆動輪の速度が増加す
る。点すにおいて、車輪スリップは車輪スピンに発展す
る。すると牽引力制御サイクルが引起される。クラッチ
は切られ、駆動輪の速度は路面からの抵抗により減らさ
れる。駆動輪の速度が非駆動輪の速度に対して一定速度
に　　４減ったら（点Ｃで示す）、エンジンはクラッチ
により次第に再入される。駆動輪のトルク曲線は、点ａ
でスピンが起きた直後にトルクがどのように減るかを示
している。車輪速度が増えるにつれて、トルクは減少す
る。牽引力制御が点すで始められると、クラッチは切ら
れてトルクは零に減らされる。エンジンの次第の再入は
点Ｃで始まるが、路面摩擦が充分ならばトルクは次第に
増加してクラッチが完全に再入する。急な一連の期間に
いくつものサイクルが起き得る。

第２図では、クラッチが完全に再入となる前に車輪が再
びスピン状態に加速され、従って前のサイクルが完了す
る前に次の制御サイクルが引起される様子が示されてい
る。

［発明の効果］ 以上から明らかなように、本発明によれば、非常に簡便
に且つ部品の追加を招くことなく自動車の牽引力を自動
制御できるという優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の装置を有する自動車の概略を示す図、
第２図は本発明による制御中の時間を関数としたトルク
伝達と駆動輪速度の典型を示す図、第３図は車輪に作用
する力を、車輪回転方向に作用する力と回転方向の横方
向に作用する力とに分けて示した図、第４図及び第５図
は、車輪スリップＳを関数として車輪の回転方向の力と
回転方向の横方向の力との典型的な関係を示した図であ
る。 図中、５はクラッチ、６はエンジン、７はトランスミッ
タ、ｌｌ、１２．２２は速度センサ、１４は電子制御ユ
ニット、１５はクラッチアクチュエータ、１Ｂは流体圧
ポンプ、１８はプロポーショナル弁、２１は燃料導入タ
ーボモータを示す。 図面の浄書（内容に変更なし） Ｆ々・２ 手続補正帯（方式） ％式％ １、事件の表示 昭和６３年特許願第９３３０３号 ２、発明の名称 自動車のエンジンから駆動輪に加えられるトルクを制御
する方法及び装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 ノルウェー国　コンクスペル　エフ−３６００キルケガ
ードスヴエイエン　（番地なし）東京都千代田区内神田
三丁目５番３号 ５、補正の対象 図　　　面 ６、補正の内容 （１〕第１図、第３図、第４図、第５図を別紙の通り浄
書する。（内容に変更なし） （り第２図は添付図面の通り補正する。 ７、添付書類の目録

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）運転者が車輪のスピンに気付く前に車輪のスピンを
   制御するため自動車のエンジンから駆動輪に加えられる
   トルクを制御する方法において、 車輪のスピンの検出を契機として、 （ａ）エンジンから駆動輪を切るため普通の自動車クラ
   ッチが直ちに且つ完全に切られ、（ｂ）クラッチが切ら
   れた状態でエンジンのから回りを防ぐためエンジンへの
   燃料導入が制御され、 （ｃ）非スリップ状態が略得られたら直ぐにクラッチが
   次第に且つ均一に再入される という自動制御サイクルが行われ、前回のサイクルが完
   了する以前に場合によっては次回の同様のサイクルが引
   起され、当該摩擦状況のもとでできるだけ高い平均トル
   クを維持するようクラッチの伝えるトルクが連続的に制
   御されることを特徴とする自動車のエンジンから駆動輪
   に加えられるトルクを制御する方法。 ２）クラッチの切及び再入が、流体圧制御のアクチュエ
   ータによって行なわれる請求項１）に記載の自動車のエ
   ンジンから駆動輪に加えられるトルクを制御する方法。 ３）エンジンへの燃料導入が導入サーボモータによって
   行なわれる請求項１）又は２）に記載の自動車のエンジ
   ンから駆動輪に加えられるトルクを制御する方法。 ４）車輪のスピンを検出するセンサと前記スピンが検出
   されたときにエンジンからの伝達トルクを減らす装置と
   を備えた、運転者が車輪のスピンに気付く前に車輪のス
   ピンを制御するため自動車のエンジンから駆動輪に加え
   られるトルクを制御する装置において、 トルクを減らす装置が、 （ａ）自動車の普通のクラッチを操作するアクチュエー
   タへの圧力流体の供給を制御するプロポーショナル弁と
   、 （ｂ）エンジン燃料導入サーボモータとを制御する電子
   制御ユニットから成ることを特徴とする自動車のエンジ
   ンから駆動輪に加えられるトルクを制御する装置。