JP4058260B2 - 車両用差動装置のアクティブ制御システム - Google Patents
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Description
【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axおよび横方向加速度ay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ayrefとともに、車両の進行方向加速度axを表す信号を、センサS3から受ける。基準値ayref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ax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ax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、axとayref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ax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ax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ay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ayref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erray(=ayref-ay)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)
- 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(ax)、横方向加速度(ay)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(ax)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。 - 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。 - 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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