JPH04238748A - 路面摩擦係数検出装置とこれを用いたエンジントルク制御装置及び車両の変速制御装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両の走行路面の摩擦
係数を検出する装置及び該摩擦係数を用いてエンジント
ルクや自動変速機の変速制御を行う装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】アクセルペダルの操作量　（踏込み量）
　を検出し、該操作量に応じてエンジンの吸気系に介装
されたスロットル弁をアクチュエータによって駆動制御
するものがあり、特に、車輪のスリップを検出したとき
にはエンジントルクを減じ、その後徐々に増大させる積
分制御を行うことによりスリップを抑制しつつ駆動力を
最適なレベルに保持するトラクション制御を行うものが
ある　（特開昭平１−２１８９３２号公報等参照）　。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来のトラクション制御装置においては、車輪のスリッ
プ発生時に路面状況に関係なく一律な割合でトルクを減
じる方式であるため、車輪　（タイヤ）　と走行路面間
の摩擦係数の相違によって良好なトラクション制御を行
えない場合があった。

【０００４】本発明はこのような従来の問題点に鑑みな
されたもので、走行路面の摩擦係数を走行中に間接的に
検出できる路面摩擦係数検出装置を提供すると共に、該
路面摩擦係数検出装置を用いて路面摩擦係数に基づく良
好なトラクション制御が行えるエンジントルク制御装置
と、同じく路面摩擦係数検出装置を用いて路面摩擦係数
に基づく良好な変速制御を行う変速制御装置を提供する
ことを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このため、本発明に係る
路面摩擦係数検出装置は、図１に示すように下記のＡ〜
Ｃの手段を含んで構成される。 （Ａ）　車両の駆動輪の軸トルクを検出する軸トルク検
出手段 （Ｂ）　車両搭載エンジンのトルクを検出するエンジン
トルク検出手段 （Ｃ）　エンジントルクの単調変化中に前記軸トルクが
減少した時に、該減少直前の軸トルクの検出値と車両の
諸元に基づいて走行路面の摩擦係数を演算する摩擦係数
演算手段 また、本発明に係るエンジントルク制御装置は、図２に
示すように下記のＥ〜Ｆの手段を含んで構成される。

【０００６】（Ｅ）　前記本発明に係る路面摩擦係数検
出装置Ｄにより検出された走行路面の摩擦係数又はこれ
に関連する値に基づいてエンジンの目標トルクを設定す
るトラクション制御用目標トルク設定手段 （Ｆ）　該設定された目標トルクに近づけるように前記
スロットル弁を開度制御するトラクション制御手段また
、前記トラクション制御用目標トルク設定手段Ｅは、目
標トルクを走行路面摩擦係数の検出直後に設定された初
期値に対して時間経過と共に変化するように設定する構
成としてもよく、その場合に、目標トルクの時間経過に
応じた変化割合を、検出された走行路面の摩擦係数又は
これに関連する値に基づいて設定する構成としてもよい
。

【０００７】また、本発明に係る変速制御装置は、図３
に示すように車両搭載エンジンに連結された自動変速機
Ｇを前記本発明に係る路面摩擦係数検出装置Ｄにより検
出された走行路面の摩擦係数又はこれに関連する値に基
づいて変速制御する構成とする。

【０００８】

【作用】エンジントルクが増加又は一定のときに駆動輪
がスリップしていないときは軸トルクの減少はないが、
駆動輪がスリップすると軸トルクは減少する。したがっ
て、上記条件で軸トルクの減少を検出したときには駆動
輪がスリップしたことを検出でき、その直前で最大とな
る軸トルクの値は駆動輪と路面との間に生じる最大摩擦
力に駆動輪の輪径を乗算した値に等しく、かつ、前記最
大摩擦力は車両の諸元　（重量）　と路面の摩擦係数と
によって求められるから、最大軸トルクが分かっている
ので逆算により路面の摩擦係数を求めることができる。

【０００９】また、例えばエンジントルクの単調増加中
に駆動輪のスリップを生じる時は、エンジントルクが大
き過ぎることによりスリップを生じている場合であるか
ら、目標トルクを最初減少させた後徐々に増大させ、該
目標トルクにエンジントルクを近づけるようにスロット
ル弁開度を制御することによってトラクション制御を行
うが、その場合の目標トルクの初期値及びその後の増大
割合が、前記本発明に係る路面摩擦係数検出装置により
検出された走行路面の摩擦係数又はこれに関連する値に
基づいて設定されるので、路面状況に応じた最適なエン
ジントルクに制御され、トラクション制御性能を高める
ことができる。

【００１０】

【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。一実施例
のシステム構成を示す図４において、車両に搭載された
エンジン１の吸気通路２には、ステップモータ等のアク
チュエータ３によって駆動されるスロットル弁４が介装
されている。

【００１１】そして、通常はコントロールユニット５が
、通常はアクセルセンサ６により検出される図示しない
アクセルペダルの操作量　（踏込量）等に応じてエンジ
ン１の目標トルクが設定され、エンジントルクを該目標
トルクに近づけるべくコントロールユニット５からアク
チュエータ３に開度制御信号が出力され、該信号により
アクチュエータ３を介してスロットル弁４の開度が制御
されるが、駆動輪　，本実施例では後輪７の軸トルクを
検出する軸トルク検出手段としてのトルクセンサ８から
の信号に基づき後輪７のスリップ発生時には路面の摩擦
係数μを検出し、該摩擦係数μに応じて後述するトラク
ション制御が行われる。

【００１２】また、エンジン１の出力軸にはトルクコン
バータ付自動変速機９が連結されており、該自動変速機
９にはギア比を検出するギア比センサ１０が装着され、
該ギア比センサ１０からの信号も前記コントロールユニ
ット５に入力される。そして、コントロールユニット５
により自動変速機９の変速制御及びロックアップ制御も
同様にして摩擦係数μに基づいて行われる。

【００１３】以下に、前記コントロールユニット５によ
る摩擦係数μの検出と、該検出値に基づくエンジントル
ク制御及び自動変速機９の変速制御，　ロックアップ制
御を図５，図８〜図１０に示したフローチャートに従っ
て説明する。エンジントルク制御を示す図５において、
ステップ　（図ではＳと記す。以下同様）　１では、ア
クセルペダルの操作量を含む運転条件に応じて第１の目
標トルクＴ１　を設定する。ステップ２では、トルクセ
ンサ８により検出される後輪７の軸トルクＴＲＱがＡ／
Ｄ変換される。

【００１４】ステップ３では、エンジントルクＴｅ　が
演算される。これは、別ルーチンで求められる基本燃料
噴射量ＴＰ　　（＝Ｋ・Ｑ／Ｎ；Ｋは定数，Ｑは吸入空
気流量，Ｎはエンジン回転数）　に比例する値として求
められる。このステップ３の機能がエンジントルク検出
手段に相当する。ステップ４では、前記エンジントルク
Ｔｅ　が減少中であるか否かを判定する。

【００１５】ステップ４の判定がＮＯであるとき、つま
りエンジントルクＴｅ　が単調増加であるときは、ステ
ップ５へ進み軸トルクＴＱＲが減少したか否かを判定す
る。ステップ５の判定がＹＥＳであるとき、つまりエン
ジントルクＴｅ　が単調増加中に軸トルクＴＲＱが減少
した場合は、ステップ６へ進んで、この状態が初回か否
かを判定する。

【００１６】ステップ６で初回と判定された場合は、後
輪７にスリップを生じた結果として軸トルクＴｅ　が減
少したものと判断し、前回の軸トルクの検出値ＴＲＱ−
１が現在の走行路面の摩擦係数μに対して発生しうる最
大軸トルクであるから、ステップ７において次式により
μを逆算する。このステップ７の機能が摩擦係数演算手
段に相当する。

【００１７】μ＝４・ＴＲＱ−１／　（Ｒ・Ｗ・ｇ）　
但し、Ｒは後輪７の半径，Ｗは車重，ｇは重力加速度と
する。次いでステップ８へ進み、後述するようにトラク
ション制御用の目標トルクを初期値から漸増させる増大
割合Δμを設定する。これは、図６に示すようにステッ
プ６で求めたμの値か、又は該μに関連する値として車
両の走行加速度αや前記軸トルクＴＲＱ−１に対して予
め設定されたマップからの検索等により設定する。尚、
Δμは、前記各値が大きい時ほど大きく設定されている
。

【００１８】ステップ９では、ステップ７で求められた
摩擦係数μに対して、トラクション制御用の第２の目標
トルクＴ２　を次式により設定する。 Ｔ２　＝Ｋｓ　・μ・Ｒ・Ｗ・ｇ／　（４・ｉ）　但し
、Ｋｓ　はトルク過剰率であり、発生しうる最大軸トル
クに対して後輪７のスリップ率を最適に保持するように
エンジントルクを出力すべく、１より小の適度な値に設
定されている。また、ｉ＝最終ギア比×　（自動変速機
のギア比）　×　（トルクコンバータのトルク比）　で
ある。

【００１９】また、ステップ４の判定がＹＥＳ，ステッ
プ５の判定がＮＯ，ステップ６の判定がＮＯのいずれか
の場合、つまり後輪７にスリップを生じた直後以外のと
きはステップ１０へ進み、前記ステップ７で設定された
増大割合Δμをμに加算した値でμを更新した後ステッ
プ９へ進んで前述の演算式により第２の目標トルクＴ２
　を設定更新する。

【００２０】尚、ステップ９の機能がトラクション制御
用目標トルク設定手段に相当する。次にステップ１１で
は、ステップ１で求めたアクセル操作量に対する第１の
目標トルクＴ１　と、前記ステップ９で求めたトラクシ
ョン制御用の第２の目標トルクＴ２　との大小を比較判
定し、Ｔ１　≦Ｔ２　の時はステップ１２へ進んでＴ１
　を選択しＴ１　＞Ｔ２　のときはステップ１３へ進ん
でＴ２　を選択して夫々出力すべき目標トルクＴとして
セットする。

【００２１】ステップ１４では、前記目標トルクＴに応
じたスロットル弁開度となるように、アクチュエータ３
に駆動信号を出力する。このようにすれば、走行路面の
摩擦係数μを的確に検出できると共に、該検出された摩
擦係数μ又はこれに関連する値　（α，ＴＲＱ−１等）
　に応じてトラクション制御の制御量を設定できるため
、路面状況のに対応して最適なトラクション制御性能が
得られる。図７は、本実施例によるトラクション制御時
の各種状態量の変化を示したものである。

【００２２】尚、本実施例ではスロットル弁を１個のみ
備えたエンジンについて示したが、アクセル操作に機械
的に連動するメインスロットル弁と、アクチュエータで
開度制御されるサブスロットル弁とを備え、常時はサブ
スロットル弁を全開とし、車輪のスリップ発生時にサブ
スロットル弁を閉じるように制御するトラクション制御
も一般的であり、このものにも本願発明を適用できるこ
とは勿論である。その場合は、前記同様にして求められ
たトラクション制御用の目標トルクに対応するサブスロ
ットル弁の制御開度と、メインスロットル弁の検出開度
とを比較し、前者の方が小であるときにサブスロットル
弁を絞り制御する構成とすればよい。

【００２３】次に、前記摩擦係数μの検出値に基づく自
動変速機の変速制御及びロックアップ制御を、図８〜図
１０に示したフローチャートに従って説明する。図８は
変速制御の一例を示し、ステップ２１では、前記図５の
ステップ１〜ステップ７で求めたのと同様にして路面の
摩擦係数μを検出する。ステップ２２では、前記検出さ
れたμと第１の基準値μ０　とを比較し、μ≧μ０　の
ときにはステップ２３へ進んで通常モードの第１の変速
パターンによる変速制御を行うがμ＜μ０　のときには
ステップ２４へ進む。

【００２４】ステップ２４では、μを第２の基準値μ１
　　（＜μ０　）　と比較し、μ≧μ１　であるときに
は、ステップ２５へ進み、μ０　とμ１　との間の通常
より小さい摩擦係数であるμに応じた第２の変速パター
ン　（例えばスノーモード用）　を使用した変速制御を
行う。該第２の変速パターンは前記第１の変速パターン
に比較して、高速側ギア比にセットされる運転領域が拡
大して設定されている。

【００２５】ステップ２４でμ＜μ１　と判定されたと
きには、ステップ２６へ進み極めて小さい摩擦係数μに
応じた第３の変速パターン　（例えばアイスモード）　
を使用した変速制御を行う。該第３の変速パターンは第
２のパターンより更に高速側ギア比にセットされる運転
領域が拡大して設定されている。このようにすれば、摩
擦係数μが小さいときほど高速側のギア比に制御される
運転領域が拡大して軸トルクを減少させることにより後
輪７のスリップを抑制でき変速制御によるトラクション
性能を向上できる。

【００２６】図９は別の変速制御の例を示す。ステップ
３１，３２で前記ステップ２１，２２と同様にして路面
の摩擦係数μの検出，第１の基準値μ０　との比較を行
い、μ＜μ０　のときには、ステップ３３へ進みμに応
じたギア比係数Ｇを、マップより検索する。ここで、ギ
ア比係数Ｇはμが大きい値であるほど大きな値　（最大
１）　となるように設定されている。

【００２７】ステップ３４では、現在のギア比ｉを入力
し、ステップ３５で変速すべき目標のギア比ｉ０　をｉ
０　＝ｉ×Ｇとして求め　（Ｇ＝１の場合は現状維持）
　、ステップ３６で該ギア比ｉ０　に変速制御する。こ
の場合も摩擦係数μが小さい程、高速側のギア比にセッ
トされる運転領域が拡大して拡大して軸トルクを減少さ
せることにより後輪７のスリップを抑制でき変速制御に
よるトラクション性能を向上できる。

【００２８】図１０はロックアップ制御ルーチンを示す
。 ステップ４１では、現在ロックアップ制御が行われてい
るか否かを判定する。行われていない場合は現状に維持
されるが、行われている場合はステップ４２へ進み、前
記同様にして摩擦係数μを検出した後、ステップ４３へ
進んでμを基準値μｘ　と比較する。ここで、μｘ　は
ロックアップ制御がされてトルクコンバータによるエン
ジントルク変動の吸収機能が失われても操縦性に悪影響
がでない摩擦係数の最大値として設定されている。

【００２９】したがって、前記ステップ４３の判定でμ
≧μｘ　の場合はロックアップ制御を継続するが、μ＜
μｘ　であると判定された場合はステップ４４へ進んで
ロックアップ制御を停止する。これにより、安定した操
縦性を確保しつつロックアップ制御を行うことができる
。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、駆
動輪の軸トルクの変化を検出しつつ走行路面の摩擦係数
を検出することができ、該摩擦係数又はこれに関連する
値を用いて目標トルクを設定しつつエンジントルク制御
により良好なトラクション制御を行うことができ、また
、目標トルクを摩擦係数検出後の経過時間に応じて変化
させ、該変化割合も摩擦係数かこれに関連する値を用い
て設定することでトラクション制御性能をより高めるこ
とができる。

【００３１】また、同様に検出された摩擦係数又はこれ
に関連する値を用いて変速制御　（ロックアップ制御を
含む）　を行うことによってもトラクション性能を可及
的に高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明の構成を示すブロック図。

【図２】第２の発明の構成を示すブロック図。

【図３】第３の発明の構成を示すブロック図。

【図４】本発明の一実施例を示すシステム図。

【図５】同上実施例のエンジントルク制御を示すフロー
チャート。

【図６】同上実施例の摩擦係数の増大割合設定のための
各種マップ。

【図７】同上実施例の各種状態量の変化を示すグラフ。

【図８】同上実施例の変速制御の一例を示すフローチャ
ート。

【図９】同上実施例の変速制御の別の例を示すフローチ
ャート。

【図１０】同上実施例のロックアップ制御の一例を示す
フローチャート。

【符号の説明】

１　　　　エンジン ２　　　　吸気通路 ３　　　　アクチュエータ ４　　　　スロットル弁 ５　　　　コントロールユニット ６　　　　アクセルセンサ ７　　　　後輪 ８　　　　トルクセンサ ９　　　　自動変速機

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両の駆動輪の軸トルクを検出する軸トル
   ク検出手段と、車両搭載エンジンのトルクを検出するエ
   ンジントルク検出手段と、エンジントルクの非減少時に
   前記軸トルクが減少した時に、該減少直前の軸トルクの
   検出値と車両の諸元に基づいて走行路面の摩擦係数を演
   算する摩擦係数演算手段と、を含んで構成したことを特
   徴とする路面摩擦係数検出装置。
2. 【請求項２】エンジンの吸気系にアクセル操作と非連動
   で開度制御されるスロットル弁を備え、該スロットル弁
   によりエンジントルクを制御するエンジントルク制御装
   置において、請求項１に記載された路面摩擦係数検出装
   置により検出された走行路面の摩擦係数又はこれに関連
   する値に基づいてエンジンの目標トルクを設定するトラ
   クション制御用目標トルク設定手段と、該設定された目
   標トルクに近づけるように前記スロットル弁を開度制御
   するトラクション制御手段と、を含んで構成したことを
   特徴とするエンジントルク制御装置。
3. 【請求項３】前記トラクション制御用目標トルク設定手
   段は、目標トルクを走行路面摩擦係数の検出直後に設定
   された初期値に対して時間経過と共に変化するように設
   定してなる請求項２に記載のエンジントルク制御装置。
4. 【請求項４】前記目標トルクの時間経過に応じた変化割
   合を、検出された走行路面の摩擦係数又はこれに関連す
   る値に基づいて設定してなる請求項３に記載のエンジン
   トルク制御装置。
5. 【請求項５】車両搭載エンジンに連結された自動変速機
   を、請求項１に記載された路面摩擦係数検出装置により
   検出された走行路面の摩擦係数又はこれに関連する値に
   基づいて変速制御してなる自動変速機の変速制御装置。