JP4058260B2 - 車両用差動装置のアクティブ制御システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の差動装置のアクティブ制御システムに関する。
【０００２】
さらに詳しくは、本発明は、車両の２つの車輪に連結される２つの出力軸(ハーフシャフト)にトルクを伝達する入力軸と、２つのハーフシャフト間でのトルク分配を修正すべく、対応するアクチュエータ装置により制御される選択的な連結(カップリング)手段と、を備えた差動装置に対する制御システムに関する。
【０００３】
【従来の技術】
このタイプの差動装置は、例えば、欧州特許出願第92121621.4号明細書および同第94120782.1号明細書において説明されている。
【０００４】
【発明の開示】
本発明の目的は、そのような差動装置を制御するシステムを提供することである。本発明のシステムにより、車両の安定性を高め、カーブにおける内輪と外輪における負荷分配を最大限に制御することができる。
【０００５】
本発明の上記および他の目的は、請求項１に記載した特徴を備えた制御システムにより達成される。
【０００６】
本発明のさらに別の特徴および利点は、以下に記載する実施形態の説明により明らかとなるであろう。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を、単なる例示として、添付の図面を参照して以下に詳細に説明する。
【０００８】
図１は、上述の先行技術文献で説明されているタイプの車両用差動装置Ｄを示している。
【０００９】
差動装置Ｄは、入力軸Ｍを備える。入力軸Ｍは、エンジン(不図示)からのトルクを２つの出力軸(ハーフシャフト)ＡＳ１、ＡＳ２に伝達する。各出力軸ＡＳ１、ＡＳ２は、車両の各駆動輪(不図示)に連結されている。
【００１０】
それ自体は知られた方法で、差動装置Ｄは、対応するアクチュエータデバイスにより選択的に制御可能な複数の摩擦クラッチを備えている。摩擦クラッチは、図１には示していないが、図２において、Ｃ１およびＣ２で図示している。また、アクチュエータデバイスも、図１には示していないが、図２において、Ａ１およびＡ２で図示している。これらのアクチュエータデバイスは、例えば、流体圧シリンダであって、図１および図２に示した電気-流体圧ユニットＥＨＵによって制御される。
【００１１】
電気-流体圧ユニットＥＨＵは、図１および図２に示した制御システム１によって制御される。
【００１２】
この制御システム１は、例えば、電子ユニットＥＣＵで構成することができる。電子ユニットＥＣＵは複数の入力部を備えていて、各入力部は、それぞれ、対応する量から推定される値を示す入力信号を受ける。これらの入力信号は、車内に配置した適切なセンサから電子ユニットＥＣＵに与えられる。また、車内に配置され、それ自体は知られた配線やコミュニケーションネットワークによって電子ユニットＥＣＵに接続された他の電子制御ユニットから、入力信号が与えられてもよい。以下、本明細書において、電子ユニットＥＣＵに与えられる信号は、対応するセンサまたはトランスデューサから与えられるものとする。
【００１３】
図２を参照すると、センサＳ１〜Ｓ５からの信号は、制御システム１の電子ユニットＥＣＵに与えられる。
【００１４】
センサＳ１およびＳ２は、操舵角δ(ステアリングホイールの回転角)および車両速度Ｖを示す信号を電子ユニットＥＣＵに送る。
【００１５】
センサＳ３およびＳ５は、車両の進行方向加速度ａ_ｘおよび横方向加速度ａ_ｙを示す信号を電子ユニットＥＣＵに送る。
【００１６】
センサＳ４は、ヨーレート(yaw rate)Ψを示す信号を電子ユニットＥＣＵに送る。センサＳ４は、いわゆるジャイロスコープまたはジャイロメータと呼ばれる。
【００１７】
図２に概略的に示した実施形態においては、電子ユニットＥＣＵは、２つのメインプロセッサブロックＢ１およびＢ２を含む。ブロックＢ１は、センサＳ１〜Ｓ３に接続され、ブロックＢ２は、センサＳ４、Ｓ５に接続されている。
【００１８】
メインプロセッサブロックＢ１およびＢ２について、可能な構成を図３および図６を参照してさらに詳細に説明する。
【００１９】
以下の説明で明らかになるように、プロセッサブロックＢ１およびＢ２は、それぞれヨートルク制御信号ΔＴyolおよびΔＴyclを発生するよう構成されている。これらの信号は、加算器ＳＭに加えられ、フィルタＺＣを通り、出力制御信号ΔＴｙが駆動回路ＤＣに与えられる。駆動回路ＤＣは、電気-流体圧ユニットＥＨＵを介して、差動装置ＤのアクチュエータＡ１およびＡ２を制御する。
【００２０】
図３を参照すると、ブロックＢ１は、予め定めたヨーレートの基準値Ψrefを記憶したメモリＭ１を備える。基準値Ψrefは、操舵角δおよび車両速度Ｖのその瞬間の値に基いて照会される。メモリＭ１内においては、図４に３次元グラフに示したように、ヨーレートの基準値Ψrefがテーブル化されている。メモリＭ１は、処理部Ｆ１に接続されている。処理部Ｆ１もまた、操舵角δおよび車両速度Ｖを示す信号を受ける。処理部Ｆ１は、車両の挙動について予め決められた数学的モデルに基いて、およびΨrefの値の関数として、ヨートルクを制御する第１信号ΔＴy1を発生するよう構成されている。
【００２１】
ブロックＢ１は、さらに第２の処理部Ｆ２を備える。処理部Ｆ２は、横方向加速度の基準値ａ_ｙｒｅｆとともに、車両の進行方向加速度ａ_ｘを表す信号を、センサＳ３から受ける。基準値ａ_ｙｒｅｆは、掛算器Ｐからの出力として処理部Ｆ２に与えられる。処理部Ｆ２の入力部は、車両速度Ｖおよびヨーレートの基準値Ψrefを示す信号を受ける。
【００２２】
別例として、車両の進行方向加速度ａ_ｘを表す信号は、車両速度Ｖを示すセンサＳ２からの信号を微分することで取得してもよい。
【００２３】
処理部Ｆ２は、車両の進行方向加速度ａ_ｘの関数として予め定められたところにより、第２のヨートルク制御信号ΔＴy2を発生するよう構成されている。信号ΔＴy2は、例えば、ａ_ｘとａ_ｙｒｅｆとの積に比例している。
【００２４】
信号ΔＴy1およびΔＴy2は、加算器ＳＭ１の入力部へと送られる。したがって、加算器ＳＭ１の出力として、加算信号ΔＴyolが得られる。
【００２５】
上述のプロセッサブロックＢ１は、車両に作用するヨートルクについて、開ループ制御を行なう。これに対して、以下の説明から分かるように、プロセッサブロックＢ２は、閉ループ制御を行なう。
【００２６】
さらにブロックＢ１を参照すると、メモリＭ１は、ヨートルク基準値Ψrefを、操舵角δおよび車両速度Ｖの関数としてではなく、車両タイヤおよび路面間の摩擦係数μの値の関数として、記憶することができる。摩擦係数μは、図２、図３、図５に示した推定器(estimator device)ＥＳＴによって計算される。図５を参照すると、推定器ＥＳＴは処理部Ｆ３を備える。処理部Ｆ３は、操舵角δ、ヨーレートΨ、車輪速度ωｉ、および進行方向加速度ａ_ｘに基いて、摩擦係数μの値を計算(あるいは推定)する。
【００２７】
メモリＭ１内の基準値Ψrefは、アンダーステア・インデクス(understeer index)ＵＳで表されるさらに別のパラメータ値の関数として記憶することもできる。アンダーステア・インデクスＵＳは、ユーザーが所望し図２および図３にＩで示したセッティング装置により設定したアンダーステア・グラジエント(understeer
gradient)を考慮して、処理部Ｆ４によって計算される。
【００２８】
処理部Ｆ４は、連続的な学習過程において、複数の入力信号から推定される値に基き、ユーザーのドライビング“スタイル”を認識するように構成することもできる。
【００２９】
図２および図３には、別のセッテイング装置Ｉ2を示している。セッテイング装置Ｉ2により、ユーザーは、処理部Ｆ２が進行方向加速度ａ_ｘの関数として信号ΔＴy1を発生する際の規則(law)を変更することができる。
【００３０】
図２および図６を参照すると、プロセッサブロックＢ２は、ヨーレートΨおよび横方向加速度ａ_ｙを示す信号を受け取る。さらに、ブロックＢ２は、ブロックＢ１から、横方向加速度の基準値ａ_ｙｒｅｆおよびヨーレートの基準値Ψrefを受け取る。
【００３１】
ブロックＢ２内では、２つの加算器ＳＭ２およびＳＭ３が２つの出力エラー信号errΨ(=Ψref-Ψ)およびerrａ_ｙ(=ａ_ｙｒｅｆ-ａ_ｙ)を発生し、それぞれを制御ブロックＦ５およびＦ６に送る。これにより、例えば比例・積分・微分タイプの制御(proportional-integral-differential type of control)等を行なう所定の伝達関数がそれぞれ実行される。
【００３２】
制御ブロックＦ５およびＦ６からの出力は加算ユニットＳＭ４に送られる。加算ユニットＳＭ４からの出力が制御信号ΔＴyclである。
【００３３】
上述のシステムにより、車両がカーブを走行する際に、曲率中心を向く内輪から外輪に向かって増大するトルクを伝達し、車両安定性およびトルク分配に関して最大限の制御が可能となる。
【００３４】
さらにこのシステムでは、アンダーステアの挙動を実現でき、その場合に、アンダーステア効果の度合いをユーザーが決定できる
【００３５】
本発明は、非限定的で純粋な例示として説明した実施形態に関して、特許請求の範囲の記載により特定される本発明の範囲から逸脱することなく、幅広い変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の制御システムに係る車両用差動装置の説明図である。
【図２】 本発明の制御システムのブロック図である。
【図３】 図２の制御システムの第１部分の構成の一例を示すブロック図である。
【図４】 ステアリングホイールの回転角および車両速度の関数としてのヨーレートの例示的値を示す３次元ダイアグラムである。
【図５】 図２および図３のシステムの一部のブロック図である。
【図６】 図２の制御システムの第２部分のブロック図である。
【符号の説明】
１ 制御システム
Ｄ 差動装置
Ｍ 入力軸
ＡＳ１、ＡＳ２ 出力軸
ＥＨＵ 電気-流体圧ユニット
ＥＣＵ 電子ユニット

Claims (8)

1. 車両の２つの車輪に連結される２つの出力軸(ＡＳ１、ＡＳ２)にトルクを伝達する入力軸(Ｍ)と、２つの出力軸間でのトルク分配を修正すべく対応するアクチュエータ(Ａ１、Ａ２)により選択的に制御されるカップリング手段(Ｃ１、Ｃ２)と、を備えた車両用差動装置(Ｄ)に対するアクティヴ制御システムであって、
   車両に関し、操舵角(δ)、車両速度(Ｖ)、ヨーレート(Ψ)、進行方向加速度(ａ_ｘ)、横方向加速度(ａ_ｙ)を示す信号を発生する信号発生手段(Ｓ１〜Ｓ５)と、
   操舵角(δ)および車両速度(Ｖ)の関数として基準ヨーレート値(Ψref)を決定するとともに、
   ヨートルクを制御する第１信号(ΔＴy1)を、車両の挙動について予め決められた数学的モデルに基いて、および基準ヨーレート値(Ψref)の関数として、発生する、第１制御手段(Ｍ１、Ｆ１)と、
   ヨートルクを制御する第２信号(ΔＴy2)を、進行方向加速度(ａ_ｘ)の予め定めた関数として、発生する、第２制御手段(Ｆ２)と、
   上記アクチュエータ(Ａ１、Ａ２)を操作する電気信号を、上記第１および第２の制御信号(ΔＴy1、ΔＴy2)の和 ( ΔＴ yol) の関数として、発生する制御回路手段(ＤＣ)と、を備えたことを特徴とする、制御システム。
2. 上記ヨーレート ( Ψ ) とその基準値 ( Ψ ref) との差 (err Ψ ) 、および上記横方向加速度 ( ａ _ｙ ) とその基準値 ( ａ _ｙｒｅｆ ) との差 (err ａ _ｙ ) に対する予め定めた関数として、ヨートルクを制御する第３の制御信号 ( ΔＴ ycl) を発生する第３制御手段 ( Ｂ２ ) をさらに含み、
   上記制御回路手段 ( ＤＣ ) は、上記アクチュエータ ( Ａ１、Ａ２ ) を操作する電気信号を、上記第１〜第３の制御信号 ( ΔＴ y1 、ΔＴ y2 、ΔＴ ycl) の和 ( ΔＴ y) の関数として発生する、請求項１記載の制御システム。
3. 上記横方向加速度の基準値 ( ａ _ｙｒｅｆ ) は、本質的に、車両速度 ( Ｖ ) とヨーレートの基準値 ( Ψ ref) との積として決定される、請求項２記載の制御システム。
4. 上記第２のヨートルク制御信号 ( ΔＴ y2) は、実質的に、進行方向加速度 ( ａ _ｘ ) と横方向加速度の基準値 ( ａ _ｙｒｅｆ ) との積を示している、請求項２記載の制御システム。
5. タイヤと路面間の摩擦係数 ( μ ) を推定する推定器 ( ＥＳＴ ) をさらに備え、前記第１制御手段 ( Ｍ１ ) は、ヨーレートの基準値 ( Ψ ref) を前記推定された摩擦係数 ( μ ) の関数としても決定する、請求項１〜４のいずれか１つに記載の制御システム。
6. 上記推定器 ( ＥＳＴ ) は、操舵角 ( δ ) 、ヨーレート ( Ψ ) 、進行方向加速度 ( ａ _ｘ ) 、車輪速度 ( ωｉ ) に基いて、摩擦係数 ( μ ) を推定する、請求項５記載の制御システム。
7. 上記第１制御手段 ( Ｍ１、Ｆ１ ) は、所望のアンダーステア・グラジエントを選択的に示す信号を発生するセッテイング手段 ( Ｉ１ ) に連結されており、
   第１制御手段 ( Ｍ１ ) は、ヨーレートの基準値 ( Ψ ref) を、当該アンダーステア・グラジエントの関数としても決定する、請求項１〜６のいずれか１つに記載の制御システム。
8. 上記第２制御手段 ( Ｆ２ ) は、第２のセッテイング手段 ( Ｉ２ ) に連結されており、
   当該第２のセッテイング手段 ( Ｉ２ ) は、第２制御手段 ( Ｆ２ ) に、第２ヨートルク制御信号 ( ΔＴ y2) を進行方向加速度 ( ａ _ｘ ) に関係付ける修正関数を与える、請求項１〜７のいずれか１つに記載の制御システム。

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