JP3046108B2 - 差動制限装置付き車両の舵力制御方法 - Google Patents

差動制限装置付き車両の舵力制御方法

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  • Control Of Driving Devices And Active Controlling Of Vehicle (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は差動制限装置付き車両の
舵力制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】前後輪へのトルク配分を変更可能なトラ
ンスファと、左右駆動輪への差動制限力を変更可能な差
動制限装置を備えた４輪駆動車において、車両の前後加
速度を検出する前後加速度検出手段と、車両の横向き加
速度を検出する横加速度検出手段と、前記前後加速度検
出手段による前後加速度検出値と横加速度検出手段によ
る横加速度検出値に基づいて車両の走行状態判別手段
と、この走行状態判別手段の判別結果に基づき前記トラ
ンスファによるトルク配分量および前記差動制限装置に
よる差動制限力を最適制御する駆動力制御手段とを備え
た４輪駆動車の駆動力配分制御装置は既に開発され、特
開平１−９５９３９号公報にて公開されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】センタデフ装置やリヤ
デフ装置と同様に、フロントデフ装置でも旋回走行時の
横加速度に応じて差動制限装置を作動させると、旋回性
能を犠牲にすることなくトラクション性能を向上させる
ことができるのは広く知られている。しかし、実際には
差動制限装置の作動によって左右輪の駆動力に差が生じ
ると、サスペンションのマスオフセット即ちキングピン
軸と車輪の中心とが離れていることにより操舵力或は保
舵力が大きく変化し乗員の操舵フィーリングを悪化させ
るだけに止まらず極端な場合にはハンドルを思うように
操作できなくなるといった課題を有する。
【０００４】係合力が比較的小さいビスカスカップリン
グを用いたフロントデフ装置は車両単体（乗員がしっか
りハンドル操作を行った場合）の性能と乗員の操舵フィ
ーリングの双方で妥協した結果であるが、本発明は高価
なビスカスカップリングを用いることなしに上記の課題
に対処することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、駆動輪である
左右前輪間の差動装置に差動制限トルクを制御し得る差
動制限装置を備えると共に操舵トルクに応じて操舵方向
への操舵補助力を与える動力操舵装置を備えた車両にお
いて、車体前後方向加速度，車体横方向加速度および車
速から差動制限装置をロックさせたときの内外輪間のト
ルク移動の量と向きを求め、該トルク移動が外輪から内
輪に向うときは差動制限装置を作動させず、上記内外輪
間のトルク移動が内輪から外輪に向うときは上記車体横
方向加速度から前軸の内外輪荷重配分を求め、該前軸の
内外輪荷重配分と変速機ギヤ位置，エンジン回転数およ
びスロットル開度から求めた前軸駆動トルクとから内外
輪トルク配分が上記内外輪荷重配分とほぼ等しくなるよ
うな差動制限トルクを求め、該差動制限トルクに応じて
差動制限装置を作動させると共に、上記差動制限トルク
とタイヤのマスオフセット，タイヤ径およびステアリン
グギヤ比等の車体諸元とから操舵補助力の補正量を求
め、該補正量にて操舵補助力の補正を行うことを特徴と
するものである。
【０００６】
【作用】上記により駆動輪である前輪の左右駆動力配分
を左右荷重配分と一致するように差動制限を行いトラク
ション性能および操安性を最大限発揮させると共に、差
動制限による舵力変化を補正することができる。
【０００７】
【実施例】以下本考案の実施例を付図を参照して説明す
る。
【０００８】図２において、１はエンジン，変速機等に
よるパワユニット、１ａは該パワユニット１の出力軸で
あり、該出力軸１ａは公知の油圧で作動するオンオフ式
差動制限装置２付きのフロントデフ装置３を介して左前
輪４および右前輪５を駆動するようになっている。６，
７は後輪である。
【０００９】８はステアリングホイールで、該ステアリ
ングホイール８から前輪４，５に至る公知の前輪操舵機
構にはステアリングシャフトの操舵トルクを検出する捩
りトルクセンサ９と、該捩りトルクセンサ９が検出した
操舵トルクに応じた操舵補助力を付与する電動モータ１
０とからなる公知の電動パワステアリング装置が設けら
れている。
【００１０】１１は上記差動制限装置２に対する差動制
限トルク制御と上記電動パワステアリング装置の電動モ
ータ１０に対し操舵補助力の補正制御を行う制御回路
で、該制御回路１１は、車体前後ｇセンサ１２が検出し
た車体前後方向加速度（以後車体加速ｇと称す）と車速
センサ１３が検出した車速と車体横ｇセンサ１４が検出
した車体横方向加速度（以後車体横ｇと称す）とから上
記差動制限装置２をロックさせたときの内外輪間のトル
ク移動の差と向きを演算にて求め、該トルク移動が外輪
から内輪に向うときは差動制限制限装置２を差動させ
ず、上記内外輪間のトルク移動が内輪から外輪に向うと
きは上記車体横ｇセンサ１４が検出した車体横ｇから前
軸の内外輪荷重配分を演算にて求め、該演算にて求めた
前軸の内外輪荷重配分と、ギヤ位置センサ１５が検出し
た変速機ギヤ位置，E/G 回転数センサ１６が検出したE/
G 回転数およびスロットル開度センサ１７が検出したス
ロットル開度から演算にて求めた前輪駆動トルクとから
内外輪トルク配分が上記内外輪荷重配分とほぼ等しくな
るような差動制限トルクを演算にて求め該差動制限トル
クに対する上記差動制限装置２を制御する油圧コントロ
ーラ１８への指令信号を発すると共に、上記差動制限ト
ルクとタイヤのマスオフセット，タイヤ径およびステア
リングギヤ比等の車体諸元とから操舵補助力の補正量を
演算にて求め上記電動パワステアリング装置の電動モー
タ１０を制御する舵力補正コントローラ１９への指令を
発するよう構成されている。
【００１１】図１は上記制御回路１１の制御態様の詳細
を示すフローチャートで、先ずＳ1ステップで旋回時に
おいて駆動トルクが小さい場合のトルク移動量と駆動ト
ルクが大きい場合のトルク移動量との比較から差動制限
装置２をロックしたときのトルク移動の量と向きとを演
算にて求める。
【００１２】駆動トルクが小さい旋回時には、旋回外輪
の回転速度が内輪より大きいため、差動制限を行うと回
転速度が大きかった外輪は制動，回転速度が小さかった
内輪は駆動となり、差動制限による旋回モーメントは旋
回方向とは逆になる。
【００１３】即ちドライビング（ブレーキング）ステイ
フネスをＫx ，スリップ率をＳ（駆動時は負となる）と
したときタイヤで発生する駆動力ＸはＸ＝−Ｋx ・Ｓに
て表わされる。路面速度をＶr ，タイヤ径をｒ，タイヤ
回転速度をωとしスリップ率Ｓとして簡略式Ｓ＝Ｖr ／
ｒω−１を用い、ヨーレイトをγ，旋回半径をρ，トレ
ッドをｄ，車速をＶとすると、差動制限を行わないとき
の外輪および内輪の駆動力Ｘo ，Ｘi はそれぞれ次式で
表わされる。
【００１４】
【数１】
【００１５】
【数２】
【００１６】従って駆動トルクがあまり大きくならない
旋回時に上記差動制限装置２をロックすると図３（Ａ）
に示すように外輪の駆動力Ｘo は制動側に働き、内輪の
駆動力Ｘi は駆動側に働くので次式に示す大きさを有し
外輪側から内輪側に向かうトルク移動Ｔ1 が生じる。
【００１７】
【数３】
【００１８】次に駆動トルクが大きく且つ車体横ｇが大
きい領域では旋回内輪は接地荷重が減少しているためス
リップ率が上昇し、内輪の駆動力Ｘi が減少し且つ内輪
の駆動力の減少につれて外輪の駆動力Ｘo も減少するの
に対し、差動制限を行うと外輪の駆動力Ｘo は内輪の駆
動力Ｘi が減少した後も駆動力を出し得るので、差動制
限により車両旋回時の駆動力が確保できる。
【００１９】即ち、駆動トルクが大きい場合には内外前
輪には該内外前輪の接地荷重に応じ数式４，５に示すよ
うな駆動力Ｘo ，Ｘi が発生する。
【００２０】
【数４】
【００２１】
【数５】
【００２２】従って駆動力が大きく且つ車体横ｇが大き
い旋回時に上記差動制限装置２をロックすると、図３
（Ｂ）に示すように前外輪の駆動力Ｘo は前内輪の駆動
力Ｘiより大となるので次式に示す大きさを有し内輪側
から外輪側に向かうトルク移動Ｔ2 が生じる。
【００２３】
【数６】
【００２４】ここで車両のロール軸が地面上にあるする
と内外前輪間の荷重移動△Ｗ＝ＷfoーＷfiは次式で表わ
される。
【００２５】
【数７】
【００２６】又前軸荷重Ｗfo＋Ｗfiはホイールベースを
ｌ，重心と後軸間の距離をｌr とすると次式にて表わす
ことができる。
【００２７】
【数８】
【００２８】従って数式７および８を数式６に代入する
ことにより上記内輪側から外輪側に向うトルク移動Ｔ2
は次式にて表わされる。
【００２９】
【数９】
【００３０】上記において差動制限装置２をロックした
ときに数式３で表わされるＴ1 と数式９で表わされるＴ
2 の和のトルクが移動すると仮定すれば内輪側から外輪
側に移動する移動トルクＴは次式で表わされる。
【００３１】
【数１０】
【００３２】上記数式１０にて表わされる移動トルクＴ
がゼロ又は負の場合即ち外輪側から内輪側にトルク移動
が生ずる場合にはＳ２ステップに示すように差動制限ト
ルクＴLSD をゼロとする。該Ｓ2 ステップで得られた差
動制限トルクＴLSD ＝０の情報はＳ３ステップに示すよ
うに差動制限装置２を制御する前記油圧コントローラ１
８に入力されると共に、Ｓ８ステップに示すように電動
パワステアリング装置の電動モータ１０による操舵補助
力の補正量の演算を行う舵力補正用コントローラ１９に
入力されるが、油圧コントローラ１８および舵力補正量
コントローラ１９は差動制限トルクＴLSD がゼロのため
いずれも出力を発せず、差動制限装置２は作動せず電動
モータ１０による操舵補助力の補正は行われない。
【００３３】上記数式１０にて表わされる移動トルクＴ
が正即ち内輪側から外輪側にトルク移動が生ずる場合に
はＳ４ステップに示すようにＳ１ステップにおいて数式
１０にて求めた内外前輪間の荷重移動△Ｗと前輪荷重Ｗ
f とから該前軸荷重に対する荷重移動量比△Ｗ／Ｗf を
求める。
【００３４】次にＳ５ステップにてギヤ位置センサ１５
が検出した変速機ギヤ位置、Ｅ／Ｇ回転数センサ１６が
検出したＥ／Ｇ回転数およびスロットル開度センサ１７
が検出したスロットル開度から前軸駆動トルクを演算に
て求める。即ちＥ／Ｇ回転数とスロットル開度のマップ
データよりＥ／Ｇ出力トルクＴE を求め、該Ｅ／Ｇ出力
トルクＴE にファイナルギヤを含む変速比Ｇr および前
後トルク配分比αc を乗算して前軸駆動トルクＴf を求
める。
【００３５】 即ち ＴE ＝ｆ（Ｅ／Ｇ回転数，スロットル開度） Ｔf ＝αc ・Ｔe ・Ｇr 次にＳ６ステップにて、上記Ｓ５ステップで求めた前軸
駆動トルクＴf に対する差動制限トルクＴLSD の比ＴLS
D ／Ｔf を上記Ｓ４ステップで求めた荷重移動量比△Ｗ
／Ｗf に等しくなるよう差動制限トルクＴLSD を数式１
１に示すような演算により求め、該差動制限トルクＴLS
D を油圧コントローラ１８に入力して差動制限装置を作
動させる。
【００３６】
【数１１】
【００３７】但しＴLSD ≦Ｔとする。
【００３８】次にＳ７ステップにて上記Ｓ６ステップで
求めた差動制限トルクＴLSD による舵力の増加を相殺す
る舵力補正量ＴS を演算により求める。
【００３９】即ち図４に示すような左旋回時に外輪６に
働く駆動力をＦo ，内輪４に働く駆動力をＦi ，前輪駆
動トルクをＴf ，差動制限トルクをＴLSD ，タイヤ径を
ｒとすると上記内外輪に働く駆動力Ｆo ，Ｆi はそれぞ
れ次式にて表わされる。
【００４０】
【数１２】
【００４１】ここで図４に示すようにマスオフセット即
ちホイールセンタとキングピン軸との距離をｌm とする
と左右のキングピン軸まわりのＴo ，Ｔi はそれぞれ次
式にて表わされる。
【００４２】
【数１３】
【００４３】従ってステアリングギヤ比をｎとすれば、
操舵補助力の補正量即ち舵の巻き込みトルクＴS は次式
にて表わされる。
【００４４】
【数１４】
【００４５】次にＳ８ステップにて上記操舵補助力の補
正量ＴS は操舵補助力を与えるパワステアリング装置の
電動モータ１０を制御する舵力補正用コントローラ１９
に入力され差動制限による舵の巻き込みトルクを相殺す
るので、差動制限トルクＴLSD が与えられたことによる
舵力の変化は発生せず運転者に違和感を与えることを防
止できる。
【００４６】尚上記実施例では前輪駆動車に適用した例
を述べたが４輪駆動車にも適用し得ることは言うまでも
なく、又動力操舵装置として実施例の電動式以外に油圧
式又は油圧式に補助電動モータを併用したもの等任意の
ものを用いてもよいことは勿論である。
【００４７】
【発明の効果】上記のように本発明によれば、差動制限
装置および動力操舵装置を備えた車両において、車体前
後方向加速度，車体横方向加速度および車速から差動制
限装置をロックさせたときの内外輪間のトルク移動の量
と向きを求め、該トルク移動が外輪から内輪に向うとき
は差動制限装置を作動させず、上記トルク移動が内輪か
ら外輪に向うときは、上記車体横方向加速度から求めた
前軸の内外輪荷重配分と、変速機ギヤ位置，エンジン回
転数およびスロットル開度から求めた前軸駆動トルクと
から内外輪トルク配分が上記内外輪荷重配分とほぼ等し
くなるような差動制限トルクを求め、該差動制限トルク
に応じて差動制限装置を作動させると共に、上記差動制
限トルクとタイヤのマスオフセット，タイヤ径およびス
テアリングギヤ比等の車体諸元とから操舵補助力の補正
量を求め、該補正量にて操舵補助力の補正を行うように
したことにより、旋回時のトラクション性能を向上させ
ると共に、差動制限装置の作動による舵力変化を押える
ことができたもので、実用上多大なる効果をもたらし得
るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における制御態様の一例を示すフローチ
ャートである。
【図２】本発明の一実施例を示す平面説明図である。
【図３】旋回時において内外輪に働く駆動力の方向を示
す説明図で、（Ａ）は駆動トルクが小なるときを示し、
（Ｂ）は駆動トルクが大なるときを示すものである。
【図４】旋回時において内外輪の駆動力と操舵補助力と
の関係を求めるための説明図で、（Ａ）は平面図であり
（Ｂ）は立面図である。
【符号の説明】
１ パワユニット ２ 差動制限装置 ３ フロントデフ装置 ４ 左前輪 ５ 右前輪 ６ 左後輪 ７ 右後輪 ８ ステアリングホイール ９ 捩りトルクセンサ １０ 電動モータ １１ 制御回路 １２ 車体前後ｇセンサ １３ 車速センサ １４ 車体横ｇセンサ １５ ギヤ位置センサ １６ Ｅ／Ｇ回転数センサ １７ スロットル開度センサ １８ 油圧コントローラ １９ 舵力補正コントローラ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｂ６２Ｄ 109:00 111:00 119:00 125:00 127:00 137:00 (56)参考文献 特開 昭64−85874（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−113652（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−95939（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−229616（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−113562（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−286834（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−72829（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B62D 6/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 駆動輪である左右前輪間の差動装置に差
    動制限トルクを制御し得る差動制限装置を備えると共に
    操舵トルクに応じて操舵方向への操舵補助力を与える動
    力操舵装置を備えた車両において、車体前後方向加速
    度，車体横方向加速度および車速から差動制限装置をロ
    ックさせたときの内外輪間のトルク移動の量と向きを求
    め、該トルク移動が外輪から内輪に向うときは差動制限
    装置を作動させず、上記内外輪間のトルク移動が内輪か
    ら外輪に向うときは上記車体横方向加速度から前軸の内
    外輪荷重配分を求め、該前軸の内外輪荷重配分と変速機
    ギヤ位置，エンジン回転数およびスロットル開度から求
    めた前軸駆動トルクとから内外輪トルク配分が上記内外
    輪荷重配分とほぼ等しくなるような差動制限トルクを求
    め、該差動制限トルクに応じて差動制限装置を作動させ
    ると共に、上記差動制限トルクとタイヤのマスオフセッ
    ト，タイヤ径およびステアリングギヤ比等の車体諸元と
    から操舵補助力の補正量を求め、該補正量にて操舵補助
    力の補正を行うことを特徴とする差動制限装置付き車両
    の舵力制御方法。
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