JP4955482B2 - 四輪駆動車の駆動力配分制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジントルクを前輪と後輪に配分する駆動系に設けられたトルク配分クラッチにより、前輪と後輪に伝達されるトルク配分比が制御される四輪駆動車の駆動力配分制御装置に関する。

従来、前輪と後輪との回転速度差に基づいてクラッチ締結力を求めるとともに、目標ヨーレートと実ヨーレートとの偏差に基づいて補正係数を求め、クラッチ締結力と補正係数とを乗算することによって求められる補正後のクラッチ締結力に基づいて、トルク配分クラッチを制御する技術が知られている（特許文献１参照）。
特開平５−２７８４９０号公報

しかしながら、例えば滑りやすい路面における転舵発進では、前後輪の回転速度差だけでなく、目標ヨーレートと実ヨーレートとの偏差も変動する。従って、従来の技術では、ベースとなる補正前のクラッチ締結力と、補正係数とがともに変動するため、従動輪の制御がハンチングする可能性があるという問題があった。

本発明による四輪駆動車の駆動力配分制御装置は、エンジントルクを前輪と後輪とに配分するトルク配分クラッチを備えた四輪駆動車の駆動力配分制御装置において、エンジントルクに基づいて、トルク配分クラッチの基準締結トルクを求め、求めた基準締結トルクを、車両の目標ヨーレートと実ヨーレートとの偏差に基づいて補正し、補正後のトルクに基づいて、トルク配分クラッチを制御することを特徴とする。補正後のトルクは、基準締結トルクに、ヨーレート偏差に基づいて求めた補正係数を乗算することによって求める。また、ヨーレート偏差が正の第１の所定値以上、または、負の第２の所定値以下であれば、補正後のトルクに基づいてトルク配分クラッチを制御し、ヨーレート偏差が第２の所定値より大きく、かつ、第１の所定値より小さければ、基準締結トルクおよび前後輪回転数差対応トルクのうちの大きい方のトルクに基づいて、トルク配分クラッチを制御する。

本発明による四輪駆動車の駆動力配分制御装置によれば、エンジントルクに基づいて、トルク配分クラッチの基準締結トルクを求めるので、滑りやすい路面等の発進時に前後輪の回転速度差が変化する場合でも、トルク配分クラッチの基準となるトルクは変化しないので、従動輪の制御のハンチングを抑制することができる。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。

図１は、一実施の形態における四輪駆動車の駆動力配分制御装置を示す全体システム図である。この駆動力配分制御装置が適用される四輪駆動車は、左右の前輪４，５へはエンジン１の駆動力が自動変速機２およびフロントディファレンシャル９を介して直接伝達され、左右の後輪６，７へは、プロペラシャフト１０、トルク配分クラッチ３、リアディファレンシャル１５および後輪ドライブシャフト８を介してエンジン駆動力が伝達される前輪駆動ベースの四輪駆動車である。

この前輪駆動ベースの四輪駆動車では、トルク配分クラッチ３のクラッチ締結力を増大すると、後輪のトルク配分比が増大する。例えば、トルク配分クラッチ３が解放状態であれば、前輪：後輪＝１００：０のトルク配分比となり、トルク配分クラッチ３がエンジントルクの１／２トルク以上にて締結されていれば、前輪：後輪＝５０：５０の等トルク配分比となる。すなわち、前輪４，５と後輪６，７に伝達されるトルク配分比が前輪：後輪＝１００〜５０：０〜５０（前輪４，５と後輪６，７の合計は常に１００とする）の範囲になるように、トルク配分クラッチ３の締結トルクが制御される。

ＶＤＣコントローラ１１、エンジンコントローラ１２、および、４ＷＤコントローラ１３は、それぞれ相互に接続されており、ＣＡＮ通信により、様々な情報をやり取りすることができる。

車輪速センサ２４〜２７はそれぞれ、各輪４〜７の車輪速に応じた車輪速信号をＶＤＣコントローラ１１に出力する。舵角センサ１８は、ハンドル舵角に応じた舵角信号をＶＤＣコントローラ１１に出力する。

ＶＤＣコントローラ１１は、車輪速センサ２４〜２７から入力される車輪速信号に基づいて、各車輪４〜７の車輪速を算出するとともに、舵角センサ１８から入力される舵角信号に基づいて、ハンドル舵角を算出する。

エンジンコントローラ１２は、アクセル開度センサ２１から入力されるアクセル開度信号、および、エンジン回転数センサ２２から入力されるエンジン回転数信号に基づいて、エンジントルクを求める。アクセル開度およびエンジン回転数に基づいて、エンジントルクを求める方法としては、既知の方法を用いることができる。

ヨーレートセンサ１６は、車両のヨーレートを検出して、各コントローラ１１〜１３に出力する。前後加速度センサ１７は、車両の前後方向の加速度を検出して、各コントローラ１１〜１３に出力する。

４ＷＤスイッチ１４は、２ＷＤおよび４ＷＤを切り替えるためのスイッチであり、ドライバによって操作される。

４ＷＤコントローラ１３は、４ＷＤスイッチ１４から入力される信号、ＶＤＣコントローラ１１から入力される信号、エンジンコントローラ１２から入力される信号、ヨーレートセンサ１６から入力される信号、および、前後加速度センサ１７から入力される信号に基づいて、トルク配分クラッチ３のクラッチ締結力を求め、求めたクラッチ締結力に応じたクラッチ制御信号をトルク配分クラッチ３に出力する。このクラッチ制御信号に基づいて、トルク配分クラッチ３のクラッチ制御が行われる。

図２は、４ＷＤコントローラ１３によって行われる処理内容を示すフローチャートである。車両の起動後、４ＷＤスイッチ１４から入力される信号が４ＷＤモードであることを示す信号であれば、４ＷＤコントローラ１３は、ステップＳ１０の処理を開始する。

ステップＳ１０では、ＶＤＣコントローラ１１を介して、ハンドル舵角を読み込んで、ステップＳ２０に進む。ステップＳ２０では、ステップＳ１０で読み込んだハンドル舵角に基づいて、既知の方法により、車両の目標ヨーレートを算出する。車両の目標ヨーレートを算出すると、ステップＳ３０に進む。

ステップＳ３０では、ヨーレートセンサ１６によって検出される車両の実ヨーレートを読み込んで、ステップＳ４０に進む。ステップＳ４０では、ステップＳ２０で算出した目標ヨーレートと、ステップＳ３０で読み込んだ実ヨーレートとの偏差であるヨーレート偏差を算出する。ヨーレート偏差を算出すると。ステップＳ５０に進む。

なお、以下の説明では、左転舵、右転舵に関係なく、車両がアンダーステア状態の時にヨーレート偏差をプラスの値として算出し、車両がオーバーステア状態の時にヨーレート偏差をマイナスの値として算出するものとする。つまり、転舵時には、目標ヨーレートから実ヨーレートを減算することによって、ヨーレート偏差を算出する。

ステップＳ５０では、ステップＳ４０で算出したヨーレート偏差が所定のしきい値Th1以上であるか否かを判定する。所定のしきい値Th1（Th1＞０）は、車両がアンダーステア状態であるか否かを判定するためのしきい値であり、実験等を行うことによって予め適切な値を設定しておく。ヨーレート偏差が所定のしきい値Th1以上であると判定すると、ステップＳ６０に進む。

ステップＳ６０では、車両がアンダーステア状態であると判断して、車両がアンダーステア状態であることを示すフラグF_underを１にセットして、ステップＳ７０に進む。ステップＳ７０では、補正制御作動フラグFcを１にセットして、ステップＳ１４０に進む。

なお、厳密には、ヨーレート偏差が０より大きく所定のしきい値Th1未満の場合も、アンダーステア状態と言えるが、本明細書では、ヨーレート偏差が所定のしきい値Th1以上の場合に、車両がアンダーステア状態であると定義して、フラグF_underを１にセットする。

一方、ステップＳ５０において、ヨーレート偏差が所定のしきい値Th1未満であると判定すると、ステップＳ８０に進む。ステップＳ８０では、車両がアンダーステア状態であることを示すフラグF_underを０にセットして、ステップＳ９０に進む。

ステップＳ９０では、ステップＳ４０で算出したヨーレート偏差が所定のしきい値Th2以下であるか否かを判定する。所定のしきい値Th2（Th2＜０）は、車両がオーバーステア状態であるか否かを判定するためのしきい値であり、実験等を行うことによって予め適切な値を設定しておく。ヨーレート偏差が所定のしきい値Th2以下であると判定すると、ステップＳ１００に進む。

ステップＳ１００では、車両がオーバーステア状態であると判断して、車両がオーバーステア状態であることを示すフラグF_overを１にセットして、ステップＳ１１０に進む。ステップＳ１１０では、補正制御作動フラグFcを１にセットして、ステップＳ１４０に進む。

なお、厳密には、ヨーレート偏差が所定のしきい値Th2より大きく、０未満の場合も、オーバーステア状態と言えるが、本明細書では、ヨーレート偏差が所定のしきい値Th2以下の場合に、車両がオーバーステア状態であると定義して、フラグF_overを１にセットする。

一方、ステップＳ９０において、ヨーレート偏差が所定のしきい値Th2より大きいと判断すると、ステップＳ１２０に進む。ステップＳ１２０では、車両がオーバーステア状態であることを示すフラグF_overを０にセットして、ステップＳ１３０に進む。この場合、ヨーレート偏差が所定のしきい値Th2（Th2＜０）より大きく、かつ、所定のしきい値Th1（Th1＞０）より小さいため、車両挙動は正常な状態である。従って、ステップＳ１３０では、補正制御作動フラグFcを０にセットして、ステップＳ１４０に進む。

ステップＳ１４０では、補正制御作動フラグFcが１にセットされているか否かを判定する。補正制御作動フラグFcが１にセットされていると判定すると、ステップＳ１５０に進む。

ステップＳ１５０では、トルク配分クラッチ３の基準締結力Ｔ１を求める。基準締結力Ｔ１の算出方法を以下で説明する。

まず、エンジンコントローラ１２で求められるエンジントルクに基づいて、既知の方法により、トランスファー出力トルクＴoutを求める。続いて、求めた出力トルクＴoutに、（リヤ荷重／車両総重量）を乗算することにより、トランスファー出力トルクＴoutを前後輪の輪荷重配分比と同じ配分比により配分したときのリアトルク配分である基本配分トルクＴengを求める。最後に、基本配分トルクＴengに、前後加速度感応ゲインＫＧを掛け合わせることにより、基準締結トルクＴ１を求める。基本配分トルクＴengに、前後加速度感応ゲインＫＧを掛け合わせることにより、登坂走行時等において、リア荷重増加分を増したリアトルク配分である動的荷重配分トルクＴ１が求められる。

ここで、前後加速度感応ゲインＫＧは、前後加速度センサ１７によって検出される前後加速度に応じた値であり、前後加速度が大きいほど大きい値となる。例えば、前後加速度と前後加速度感応ゲインＫＧとの関係を定めたデータを予め用意しておき、前後加速度センサ１７によって検出される前後加速度に基づいて、上述したデータを参照することにより、前後加速度感応ゲインＫＧを求める。

ステップＳ１５０ではさらに、求めた基準締結トルクＴ１を所定のリミット値Ｔlim1で制限する処理を行う。すなわち、基準締結トルクＴ１が所定のリミット値Ｔlim1より大きければ、基準締結トルクＴ１の値を所定のリミット値Ｔlim1に置き換える処理を行う。なお、所定のリミット値Ｔlim1は、演算エラーを防ぐためのしきい値である。ステップＳ１５０の処理を行うと、ステップＳ１６０に進む。

ステップＳ１６０では、車両がアンダーステア状態であることを示すフラグF_underが１であるか否かを判定する。フラグF_underが１であると判定するとステップＳ１７０に進み、０であると判定するとステップＳ１８０に進む。

ステップＳ１７０では、ステップＳ１５０で求めた基準締結トルクＴ１に、アンダーステア補正ゲインＧunder（以下、単に補正ゲインＧunderと呼ぶ）を乗算することによって、補正後のトルクＴ２を求める。

図３は、ヨーレート偏差と補正ゲインＧunderとの関係を示す図である。図３に示すように、ヨーレート偏差が所定のしきい値Th1以下の場合には、補正ゲインＧunderは1.0であり、ヨーレート偏差が所定のしきい値Th1より大きくなるほど、補正ゲインＧunderの値も大きくなる。ここでは、図３に示すようなヨーレート偏差と補正ゲインＧunderとの関係を定めたデータを予め用意しておき、ステップＳ４０で求めたヨーレート偏差に基づいて、上述したデータを参照することにより、補正ゲインＧunderを求める。

一方、ステップＳ１８０では、ステップＳ１５０で求めた基準締結トルクＴ１に、オーバーステア補正ゲインＧover（以下、単に補正ゲインＧoverと呼ぶ）を乗算することによって、補正後のトルクＴ２を求める。

図４は、ヨーレート偏差と補正ゲインＧoverとの関係を示す図である。図４に示すように、ヨーレート偏差が所定のしきい値Th2以上の場合には、補正ゲインＧoverは1.0であり、ヨーレート偏差が所定のしきい値Th2より小さくなるほど、補正ゲインＧoverの値も小さくなる。ここでは、図４に示すようなヨーレート偏差と補正ゲインＧoverとの関係を定めたデータを予め用意しておき、ステップＳ４０で求めたヨーレート偏差に基づいて、上述したデータを参照することにより、補正ゲインＧoverを求める。

ステップＳ１７０またはステップＳ１８０の処理を終了すると、ステップＳ１９０に進む。ステップＳ１９０では、求めた補正後のトルクＴ２を所定のリミット値Ｔlim2で制限する処理を行う。すなわち、補正後のトルクＴ２が所定のリミット値Ｔlim2より大きければ、補正後のトルクＴ２の値を所定のリミット値Ｔlim2に置き換える。

図５は、リミット値Ｔlim2と車速との関係を示す図である。車速が大きくなると、自動変速機２の変速比が小さくなり、自動変速機２の変速比が小さくなるのに応じて、リミット値Ｔlim2の値も小さくなるように設定されている。

４ＷＤコントローラ１３は、リミット処理後のトルクＴ２に応じたクラッチ制御信号をトルク配分クラッチ３に出力する。これにより、トルク配分クラッチ３には、目標トルクＴ２に応じたクラッチ力が発生して、前後輪の駆動力配分が制御される。

一方、ステップＳ１４０において、補正制御作動フラグFcが１にセットされていないと判定すると、ステップＳ２００に進む。ステップＳ２００では、トルク配分クラッチ３の目標トルクＴ３を求める。目標トルクＴ３の算出方法を以下で説明する。

まず、各車輪速センサ２４〜２７からの出力に基づいて求められる各車輪の速度に基づいて、前後輪の速度差ΔＶwを求める。具体的には、右前輪の速度ＶwFRおよび左前輪の速度ＶwFLの平均速度から、右後輪の速度ＶwRRおよび左後輪の速度ＶwRLの平均速度を減算することによって、前後輪の速度差ΔＶwを求める。この前後輪の速度差ΔＶwにゲインＫＤを乗算することにより、前後輪の速度差ΔＶwに応じた前後輪回転数差対応トルクＴΔＶを求める。なお、ゲインＫＤは、例えば、車速および前輪の左右輪速差に基づいて決定する。

また、エンジンコントローラ１２から出力されるエンジントルクに基づいて、基準締結トルクＴ１を求める。基準締結トルクＴ１を求める処理は、ステップＳ１５０における処理と同一であるため、ここでは詳しい説明を省略する。

続いて、前後輪回転数差対応トルクＴΔＶと、基準締結トルクＴ１とを比較して、値が大きい方を選択し、選択したトルクを所定のリミット値Ｔlim1で制限することにより、目標トルクＴ３を求める。

ステップＳ２００に続くステップＳ２１０では、目標トルクＴ３に応じたクラッチ制御信号をトルク配分クラッチ３に出力する。これにより、トルク配分クラッチ３には、目標トルクＴ３に応じたクラッチ力が発生して、前後輪の駆動力配分が制御される。

一実施の形態における四輪駆動車の駆動力配分制御装置によれば、エンジントルクを前輪と後輪とに配分するトルク配分クラッチ３を備えた四輪駆動車の駆動力配分制御装置において、エンジントルクに基づいて、トルク配分クラッチの基準締結トルクＴ１を求め、求めた基準締結トルクＴ１を、車両の目標ヨーレートと実ヨーレートとの偏差に基づいて補正し、補正後のトルクＴ２に基づいて、トルク配分クラッチ３を制御する。補正前のベーストルクＴ１をエンジントルクに基づいて求めるので、滑りやすい路面等の発進時に前後輪の回転速度差が変化する場合でも、基準となるトルクＴ１は変化しない。これにより、従動輪へ配分されるトルクの変動が抑制され、従動輪の制御のハンチングを抑制することができる。

また、一実施の形態における四輪駆動車の駆動力配分制御装置によれば、車両の前輪および後輪の速度差に基づいて、前後輪回転数差対応トルクＴΔＶを求め、ヨーレート偏差が正の第１の所定値Th1以上、または、負の第２の所定値Th2以下であれば、補正後のトルクＴ１に基づいて、トルク配分クラッチ３を制御し、ヨーレート偏差が第２の所定値Th2より大きく、かつ、第１の所定値Th1より小さければ、基準締結トルクＴ１および前後輪回転数差対応トルクＴΔＶのうちの大きい方のトルクに基づいて、トルク配分クラッチ３を制御する。これにより、ヨーレート偏差が正の第１の所定値Th1以上、または、負の第２の所定値Th2以下の場合には、エンジントルクに基づいて、ベーストルクＴ１を求めるので、前後輪の回転数差が変動するような状況下でも、従動輪の制御のハンチングを抑制することができる。また、ヨーレート偏差が第２の所定値Th2より大きく、かつ、第１の所定値Th1より小さい場合には、基準締結トルクＴ１および前後輪回転数差対応トルクＴΔＶのうちの大きい方のトルクに基づいて、トルク配分クラッチ３を制御するので、例えば、路面のμ（摩擦係数）が変化して、前後輪の回転数差が変動しても、車両挙動に応じたクラッチ締結力を得ることができ、車両の挙動を安定させることができる。このとき、ヨーレート偏差があっても目標トルクＴ３をヨーレート偏差に基づいて補正することがないので、ヨーレート偏差の変動による従動輪の制御のハンチングを抑制することができる。

さらに、一実施の形態における四輪駆動車の駆動力配分制御装置によれば、ヨーレート偏差が第１の所定値Th1以上であれば、基準締結トルクＴ１を大きくする補正を行い、ヨーレート偏差が第２の所定値Th2以下であれば、基準締結トルクＴ１を小さくする補正を行う。これにより、ドライバのステアリング操作に対して、車両挙動の安定性を向上させることができる。

本発明は、上述した一実施の形態に限定されることはない。例えば、上述した説明では、トルク配分クラッチ３のクラッチ締結力を増大すると、後輪のトルク配分比が増大する前輪駆動ベースの四輪駆動車に適用した例を挙げたが、トルク配分クラッチ３のクラッチ締結力を増大すると、前輪のトルク配分比が増大する後輪駆動ベースの四輪駆動車に適用することもできる。後輪駆動ベースの四輪駆動車に適用する場合、ヨーレート偏差が第１の所定値Th1以上であれば、基準締結トルクＴ１を小さくする補正を行い、ヨーレート偏差が第２の所定値Th2以下であれば、基準締結トルクＴ１を大きくする補正を行うようにすればよい。

特許請求の範囲の構成要素と一実施の形態の構成要素との対応関係は次の通りである。すなわち、４ＷＤコントローラ１３が基準締結トルク演算手段、目標ヨーレート演算手段、ヨーレート偏差演算手段、トルク補正手段、クラッチ制御手段、補正係数演算手段、および、前後輪回転数差対応トルク演算手段を、ヨーレートセンサ１６がヨーレート検出手段を、車輪速センサ２４〜２７および４ＷＤコントローラ１３が前後輪速度差検出手段をそれぞれ構成する。なお、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、各構成要素は上記構成に限定されるものではない。例えば、自動変速機２は、有段変速機であっても無段変速機であってもよく、また、自動変速機ではなく、手動変速機であってもよい。

一実施の形態における四輪駆動車の駆動力配分制御装置を示す全体システム図 ４ＷＤコントローラによって行われる処理内容を示すフローチャート ヨーレート偏差と補正ゲインＧunderとの関係を示す図 ヨーレート偏差と補正ゲインＧoverとの関係を示す図 リミット値Ｔlim2と車速との関係を示す図

符号の説明

１ エンジン
２ 自動変速機
３ トルク配分クラッチ
１１ ＶＤＣコントローラ
１２ エンジンコントローラ
１３ ４ＷＤコントローラ
１６ ヨーレートセンサ
１７ 前後加速度センサ
１８ 舵角センサ
２４〜２７ 車輪速センサ

Claims (3)

1. エンジントルクを前輪と後輪とに配分するトルク配分クラッチを備えた四輪駆動車の駆動力配分制御装置において、
   エンジントルクに基づいて、前記トルク配分クラッチの基準締結トルクを求める基準締結トルク演算手段と、
   車両のヨーレートを検出するヨーレート検出手段と、
   車両の目標ヨーレートを演算する目標ヨーレート演算手段と、
   前記目標ヨーレート演算手段によって演算される目標ヨーレートと、前記ヨーレート検出手段によって検出されるヨーレートとの偏差を求めるヨーレート偏差演算手段と、
   前記基準締結トルク演算手段によって求められた基準締結トルクを、前記ヨーレート偏差演算手段によって演算されるヨーレート偏差に基づいて補正するトルク補正手段と、
   前記トルク補正手段によって補正されたトルクに基づいて、前記トルク配分クラッチを制御するクラッチ制御手段と、
   前記ヨーレート偏差演算手段によって演算されるヨーレート偏差に基づいて、補正係数を求める補正係数演算手段と、
   車両の前輪および後輪の回転速度差（以下、前後輪の速度差と呼ぶ）を検出する前後輪速度差検出手段と、
   前記前後輪速度差検出手段によって検出される前後輪の速度差に基づいて、前記トルク配分クラッチの目標トルクとなる前後輪回転数差対応トルクを求める前後輪回転数差対応トルク演算手段とを備え、
   前記トルク補正手段は、前記基準締結トルク演算手段によって求められた基準締結トルクに、前記補正係数演算手段によって演算される補正係数を乗算することによって、補正後のトルクを求め、
   前記ヨーレート偏差演算手段は、前記実ヨーレートが前記目標ヨーレートに満たない場合に、前記ヨーレート偏差をプラスの値として演算するものであって、
   前記クラッチ制御手段は、前記ヨーレート偏差演算手段によって演算されるヨーレート偏差が正の第１の所定値以上、または、負の第２の所定値以下であれば、前記トルク補正手段によって補正されたトルクに基づいて、前記トルク配分クラッチを制御し、前記ヨーレート偏差演算手段によって演算されるヨーレート偏差が前記第２の所定値より大きく、かつ、前記第１の所定値より小さければ、前記基準締結トルク演算手段によって演算される基準締結トルクおよび前記前後輪回転数差対応トルク演算手段によって演算される前後輪回転数差対応トルクのうちの大きい方のトルクに基づいて、前記トルク配分クラッチを制御することを特徴とする四輪駆動車の駆動力配分制御装置。
2. 請求項１に記載の四輪駆動車の駆動力配分制御装置において、
   前記トルク配分クラッチのクラッチ締結力が増大すると、後輪のトルク配分比が増大する前輪駆動ベースの四輪駆動車に適用される場合、前記トルク補正手段は、前記ヨーレート偏差が前記第１の所定値以上であれば、前記基準締結トルク演算手段によって求められた基準締結トルクを大きくする補正を行い、前記ヨーレート偏差が前記第２の所定値以下であれば、前記基準締結トルク演算手段によって求められた基準締結トルクを小さくする補正を行うことを特徴とする四輪駆動車の駆動力配分制御装置。
3. 請求項１に記載の四輪駆動車の駆動力配分制御装置において、
   前記トルク配分クラッチのクラッチ締結力が増大すると、前輪のトルク配分比が増大する後輪駆動ベースの四輪駆動車に適用される場合、前記トルク補正手段は、前記ヨーレート偏差が前記第１の所定値以上であれば、前記基準締結トルク演算手段によって求められた基準締結トルクを小さくする補正を行い、前記ヨーレート偏差が前記第２の所定値以下であれば、前記基準締結トルク演算手段によって求められた基準締結トルクを大きくする補正を行うことを特徴とする四輪駆動車の駆動力配分制御装置。