JP2005162097A - 4輪駆動車の動力伝達装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 電子制御カップリング8によりリアデフ9側に分配される動力を制御し、リアデフ9に装備したトルク感応型差動制限機構9cによる差動制限力を調整する。差動制限力に応じて車両に旋回を促進する方向又は旋回を抑制する方向のヨーモーメントを発生させ、これにより車両のアンダーステアやオーバーステアを抑制する。
【選択図】 図1
Description
よって、車両の旋回特性の制御を目的とした制動力制御装置やトラクション制御装置等が不要となるため、これらの装置を装備することによる車両重量の増加や製造コストの高騰が未然に防止される。
従って、車両の旋回状態、例えば現在の車両がアンダーステア状態かオーバーステア状態かに応じて動力伝達制御手段により動力伝達機構が制御されるため、現在の車両の旋回状態に対して適切な方向のヨーモーメントを発生可能となる。
従って、車両の運転状態又は走行状態の少なくとも一方に基づいて目標動力伝達量が設定されるため、車両の運転状態や走行状態を反映した動力伝達機構の制御が可能となる。
従って、実ヨーレートと車両の運転状態から求めた目標ヨーレートとに基づいて目標動力伝達量が設定されるため、車両の運転状態を反映した動力伝達機構の制御が可能となる。
従って、旋回を促進するヨーモーメントを発生するために必要な値として境界動力伝達量が設定されていることから、車両に旋回を促進するヨーモーメントや旋回を抑制するヨーモーメントを確実に発生でき、動力伝達機構を的確に制御可能となる。
従って、車両の旋回状態及び境界動力伝達量に加えて、車両の運転状態又は走行状態の少なくとも一方に基づいて設定された目標動力伝達量に応じて動力伝達機構が制御されるため、車両の運転状態や走行状態を反映した動力伝達機構の制御が可能となる。
従って、車両の旋回状態、目標動力伝達量、及び境界動力伝達量に加えて、動力伝達機構により伝達可能な最大動力伝達量に応じて動力伝達機構が制御されるため、最大動力伝達量を越えた不適切な動力伝達機構の制御が未然に防止される。
従って、動力源からの動力が前後輪の一方に伝達されると共に、その動力源の動力が動力伝達機構により分配されて差動装置へ伝達され、簡素な構成により単一の動力源で前後輪を駆動する動力伝達装置が実現される。
従って、前後輪の一方の回転速度が前後輪の他方の回転速度よりも小さいときには、動力伝達機構を介して前後輪の他方へ動力を伝達できず、一方、設定される差動装置への動力伝達量よりも動力源の出力動力が小さいときには、動力伝達量に相当する動力を差動装置に伝達することができず、差動装置へ伝達される動力に伴う差動制限が適正に行われずに車両に適切なヨーモーメントを与えることができない。このような状況では差動装置への動力伝達が禁止されるため、これらの不具合を未然に防止可能となる。
従って、動力源からの動力が前後輪の一方に伝達されると共に、その動力源とは異なる第2の動力源からの動力が差動装置へ伝達され、簡素な構成により異なる動力源で前後輪を駆動する動力伝達装置が実現される。
請求項2の発明の4輪駆動車の動力伝達装置によれば、請求項1に加えて、車両の旋回状態に対して適切な方向のヨーモーメントを発生させて、車両の旋回特性を一層的確に制御することができる。
請求項4及び5の発明の4輪駆動車の動力伝達装置によれば、請求項2に加えて、前後輪の他方の旋回外輪に作用する駆動力を増減させて車両に適切なヨーモーメントを発生でき、車両の旋回特性を一層的確に制御することができる。
請求項8の発明の4輪駆動車の動力伝達装置によれば、請求項5に加えて、境界動力伝達量に基づいて車両に適切なヨーモーメントを確実に発生でき、車両の旋回特性を一層的確に制御することができる。
請求項10の発明の4輪駆動車の動力伝達装置によれば、請求項9に加えて、最大動力伝達量を越えた不適切な動力伝達機構の制御を未然に防止でき、車両の旋回特性を一層的確に制御することができる。
請求項12の発明の4輪駆動車の動力伝達装置によれば、請求項11に加えて、前後輪の他方に動力を伝達不能なときに動力伝達を禁止し、不適切な状況で動力伝達したときの不具合を未然に防止することができる。
以下、本発明をFF車ベースの電子制御式オンディマンド4輪駆動車の動力伝達装置に具体化した第1実施形態を説明する。
図1は本実施形態の4輪駆動車の動力伝達装置を示す全体構成図である。横置き配置されたエンジン1(動力源)には自動変速機2が接続され、自動変速機2の出力ギア2aにはフロントディファレンシャル3(以下、フロントデフという)のリングギア3aが噛合している。フロントデフ3のサイドギア3bはそれぞれドライブシャフト4を介して左右の前輪5aと接続され、エンジン1からの動力がフロントデフ3を介して前輪5aに伝達される。フロントデフ3のデフケース3cにはパワーテイクオフ・ユニット6(以下、PTUという)のリングギア6aが接続され、リングギア6aにはフロントプロペラシャフト71の前端に設けられたピニオンギア7aが噛合している。尚、自動変速機2、フロントデフ3、PTU6は共通のケーシング内に組み付けられている。
Yrs=St×Vb/(1+A×Vb2)/L……(1)
ここに、Aは車両のスタビリティファクタ、Lはホイールベースであり、得られた基準ヨーレートYrsは現在の車体速Vb及び操舵角Stを前提とした理想的なヨーレートを意味する。
ΔWx=W×Gx×hg/L ……(2)
ここに、Wは車両重量、hgは重心高、Lはホイールベースであり、これらは上記車両緒元Svとして予め設定されたものである。
ΔWyr=W×Gy×{hs/(1+Kf/Kr−W×hs/Kr)+Lf×hr/L}/Tr …(3)
ここに、Trは後輪トレッド、hsは重心高−重心位置のロール高、Kfは前輪ロール剛性、Krは後輪ロール剛性、Lfは前輪車軸と重心との距離、hrは後輪ロールセンタ高であり、これらは上記車両緒元Svとして予め設定されたものである。
Wri=(Wr×9.8+ΔWx)/2−ΔWyr ……(4)
ここに、Wrは後輪の静止分担荷重である。
一方、上記路面μ推定部34で推定された路面摩擦係数Myu、内輪荷重演算部35で算出された後内輪荷重Wri、車両定数として設定されたLSD特性Lsdは最小トルク演算部36に入力され、最小トルク演算部36はこれらの情報に基づいて最小トルクTc(所定値、境界動力伝達量)を算出する。上記のようにリアデフ9にはトルク感応型差動制限機構9cにより入力トルクに応じた差動制限力が作用し、差動制限力に応じて旋回内輪側である後内輪のスリップにより車両の旋回モーメントが変化するが、当該最小トルクTcは、後内輪をスリップさせるために要する最小限の入力トルクとして算出される。
従って、最大トルクTmaxが最小トルクTc未満(Tmax<Tc)のときに、旋回中の車両がアンダーステア状態(Yr<Yrs)であれば、車両のヨーモーメントを修正不能と見なして後輪出力トルクToutを0に制限する。
Vf=(Vfl+Vfr)/2 ……(5)
Vr=(Vrl+Vrr)/2 ……(6)
2)後輪出力トルクToutがエンジントルクTeを越えるとき(Tout>Te)。
3)ブレーキが操作中であるとき(Bk=オン)。
4)パーキングブレーキが操作中であるとき(Pbk=オン)。
5)ABSが作動中であるとき(Abs=オン)。
上記条件3)のブレーキ、条件4)のパーキングブレーキ、条件5)のABSは共にリアデフ9へのトルク入力に対して外乱として作用して適切な制御が望めないため、当該制御を中止している。
加えて、出力制限部39では、予め設定した条件1)〜5)に基づいてリアデフ9へのトルク入力を禁止し、例えば前後輪5a,5bの回転差或いはエンジントルクTeの不足に起因して後輪5b側へ適正な動力を分配することが不能な場合には制御を中止しているため、このような不適切な状況で動力伝達したときの不具合を未然に防止することができる。
次に、本発明をFF車に後輪駆動用のモータを付加したハイブリッド式4輪駆動車の動力伝達装置に具体化した第2実施形態を説明する。本実施形態の4輪駆動車は第1実施形態と同一構成の箇所が多いため、構成が共通する個所は同一部材番号を付して説明を省略し、相違点を重点的に説明する。
5a 前輪
5b 後輪
8 電子制御カップリング(動力伝達機構)
9 リアデフ(差動装置)
11 4WD用ECU(動力伝達制御手段)
14 ヨーレートセンサ(旋回状態検出手段)
51 モータ(第2の動力源)
Yr ヨーレート(実ヨーレート)
Yrs 基準ヨーレート(目標ヨーレート)
Tc 最小トルク(所定値、境界動力伝達量)
Ttgt 目標トルク(目標動力伝達量)
Tmax 最大トルク(最大動力伝達量)
Claims (13)
- 前後輪の一方に常時動力が伝達される車両の上記前後輪の他方に動力を伝達する動力伝達機構と、
上記動力伝達機構を制御して上記前後輪の他方に伝達される動力を調整する動力伝達制御手段と、
上記前後輪の他方の左右輪間に配設され、上記動力伝達機構から上記前後輪の他方へ伝達された動力を該左右輪へ分配する差動装置と
を備えた4輪駆動車の動力伝達装置において、
上記差動装置が、入力される動力に応じて左右輪間に差動制限力を発生するトルク感応型差動制限機能付差動装置であり、
上記動力伝達制御手段は、上記車両の運転状態に応じて上記動力伝達機構から上記差動装置へ伝達される動力を制御することを特徴とする4輪駆動車の動力伝達装置。 - 上記動力伝達制御手段は、上記車両の旋回状態を検出する旋回状態検出手段を有し、該旋回状態検出手段により検出された旋回状態に応じて上記動力伝達機構を制御することを特徴とする請求項1記載の4輪駆動車の動力伝達装置。
- 上記動力伝達制御手段は、上記車両に旋回を促進する方向のヨーモーメントを発生させるときには上記差動装置へ伝達される動力を減少させ、上記車両に旋回を抑制する方向のヨーモーメントを発生させるときには上記差動装置へ伝達される動力を増大させることを特徴とする請求項2記載の4輪駆動車の動力伝達装置。
- 上記動力伝達制御手段は、上記車両に旋回を促進する方向のヨーモーメントを発生させるときには上記差動装置へ伝達される動力を増大させ、上記車両に旋回を抑制する方向のヨーモーメントを発生させるときには上記差動装置へ伝達される動力を減少させることを特徴とする請求項2記載の4輪駆動車の動力伝達装置。
- 上記動力伝達制御手段は、上記車両に旋回を促進する方向のヨーモーメントを発生させるときには上記差動装置へ伝達される動力を所定値以上に設定し、上記車両に旋回を抑制する方向のヨーモーメントを発生させるときには上記差動装置へ伝達される動力を上記所定値未満に設定することを特徴とする請求項2記載の4輪駆動車の動力伝達装置。
- 上記動力伝達制御手段は、上記車両の運転状態又は走行状態の少なくとも一方に基づき設定される目標動力伝達量に応じて上記動力伝達機構を制御することを特徴とする請求項2乃至5の何れかに記載の4輪駆動車の動力伝達装置。
- 上記動力伝達制御手段は、上記車両の実ヨーレートと上記車両の運転状態に基づき設定される目標ヨーレートとに基づき上記目標動力伝達量を設定することを特徴とする請求項6記載の4輪駆動車の動力伝達装置。
- 上記所定値は、上記車両の旋回時に上記差動制限力により旋回を促進するヨーモーメントを発生するために必要な上記差動装置への境界動力伝達量であることを特徴とする請求項5記載の4輪駆動車の動力伝達装置。
- 上記動力伝達制御手段は、上記車両の運転状態又は走行状態の少なくとも一方に応じて目標動力伝達量を設定し、上記車両の旋回状態、上記目標動力伝達量、及び上記境界動力伝達量に応じて上記動力伝達機構を制御することを特徴とする請求項8記載の4輪駆動車の動力伝達装置。
- 上記動力伝達制御手段は、上記車両の旋回状態、上記目標動力伝達量、上記境界動力伝達量、及び上記動力伝達機構により伝達可能な最大動力伝達量に応じて上記動力伝達機構を制御することを特徴とする請求項9記載の4輪駆動車の動力伝達装置。
- 上記動力伝達機構は、上記前後輪の一方へ伝達される動力の動力源からの動力を分配して上記差動装置へ伝達することを特徴とする請求項1乃至10の何れかに記載の4輪駆動車の動力伝達装置。
- 上記動力伝達制御手段は、上記前後輪の一方の回転速度が前後輪の他方の回転速度よりも小さいとき、又は上記動力源の出力動力が設定される上記差動装置への動力伝達量よりも小さいときには、上記差動装置への動力伝達を禁止することを特徴とする請求項11記載の4輪駆動車の動力伝達装置。
- 上記動力伝達機構は、上記前後輪の一方へ伝達される動力の動力源とは異なる第2の動力源からの動力を上記差動装置へ伝達することを特徴とする請求項1乃至10の何れかに記載の4輪駆動車の動力伝達装置。
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