JP4233794B2 - 四輪駆動車の駆動力配分制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動力源の駆動力を前輪と後輪の一方の主駆動輪と、他方の従駆動輪とに分配する四輪駆動車の駆動力配分制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、エンジンと前輪と後輪との一方の主駆動輪へ動力を伝達する経路の途中に、締結状態で前輪と後輪との他方の従駆動輪へ動力を伝達する締結手段が設けられ、この締結手段の締結状態を制御して従駆動輪への駆動力配分を制御するようにした四輪駆動車の駆動力配分制御装置が知られている。
【０００３】
この従来の四輪駆動車の駆動力配分制御装置は、前輪の車輪速度の平均値と、後輪の車輪速度の平均値の差を求め、この差が大きいほど締結手段の締結力を大きくして従駆動輪への駆動力配分比を高め、逆に、差が小さいほど締結手段の締結力を小さくして従駆動輪への駆動力配分比を低くする構成となっていた。
したがって、主駆動輪にトルクスリップが生じたときには、従駆動輪への駆動力配分比を大きくして、主駆動輪のトルクスリップを低減しつつ、走破性および車両姿勢安定性を高めることができた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような従来技術にあっては、前輪と後輪とでそれぞれ車輪速度平均値を求め、両者の差に基づいて従駆動輪への駆動力配分比（締結手段の締結力）を決定していたため、例えば、左右で路面摩擦係数（以下、摩擦係数をμという）が異なるスプリットμ路を走行したときに、低μ路側の主駆動輪の左右の一方がスリップして他方はスリップしていない場合に、スリップ輪の車輪速度の上昇に比べて、制御の基準となる左右の平均車輪速度は、上昇が遅くなるとともに、その上昇量も少なくなる。
このため、前輪の平均車輪速度と後輪の平均車輪速度との差で決定される従駆動輪への駆動力配分比（締結手段の締結力）は、主駆動輪のスリップを抑えて安定して走行するのに最適な値よりも小さな値となる。
その結果、主駆動輪の空転が収まり難くなるとともに、発進性や車両姿勢の安定性の向上を図ることが難しくなる。
【０００５】
さらに、このように主駆動輪の左右の一方のみにスリップが発生することで上述のような問題が生じることは、上述のようなスプリットμ路に限られず、例えば、旋回時において旋回内輪の輪荷重小さくなったときに生じることもある。
【０００６】
本発明は、このような従来問題に着目して成されたもので、主駆動輪の左右の一方にスリップが生じたときでも、従駆動輪に対する駆動力配分比の適正化を図ることを可能とし、これにより、主駆動輪の早期スリップ収束、発進性、加速性、安定性の向上などを達成可能とすることを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため請求項１に記載の発明は、車輪に対して推力を与える際に常時駆動源から駆動力が伝達される主駆動輪と、駆動力伝達手段により少なくとも主駆動輪に伝達されるトルクよりも小さなトルクを伝達する状態が形成可能であるとともに、駆動力伝達手段の作動に基づいて伝達される駆動力を変更可能な従駆動輪と、前記主駆動輪の左右の車輪加速度差によって前記主駆動輪の左右のスピン状態差を検出する左右スピン状態差検出手段と、各輪の車輪速度を検出する車輪速度検出手段を含む入力手段からの信号に基づいて駆動力伝達手段に対する制御量を算出し、この制御量と前記検出した左右スピン状態差とに基づき制御出力信号を形成して従駆動輪への駆動力伝達配分を制御する駆動力配分制御手段とを備えたことを特徴とする手段とした。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載した四輪駆動車の駆動力配分制御装置において、前記駆動力配分制御手段は、前記左右スピン状態差に基づいて左右差ゲインを決定し、この左右差ゲインを前記制御量に掛けて前記制御出力信号を決定するようにしたことを特徴とする手段とした。
さらに、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載した四輪駆動車の駆動力配分制御装置において、前記駆動力配分制御手段は、前記制御量を前輪の車輪速度平均値と後輪の車輪速度平均値との差に基づいて決定するようにしたことを特徴とする手段とした。
また、請求項４に記載の発明は、請求項２に記載した四輪駆動車の駆動力配分制御装置において、前記駆動力配分制御手段は、前記制御量を駆動源の出力トルクに基づいて決定するようにしたことを特徴とする手段とした。
また、請求項５に記載の発明は、請求項２に記載した四輪駆動車の駆動力配分制御装置において、前記駆動力配分制御手段は、前記制御量として前輪の車輪速度平均値と後輪の車輪速度平均値との差に基づいて決定した第１制御量と、駆動源の出力トルクに基づいて決定した第２制御量との大きい方の値を用いるようにしたことを特徴とする手段とした。
【００１０】
【発明の作用および効果】
左右で路面μが異なるスプリットμ路における発進あるいはは加速時や、旋回時などにおいて、主駆動輪の左右の一方の輪が他方の輪よりもスリップした場合には、本発明にあっては、左右スピン状態差検出手段が、この主駆動輪の左右のスピン状態差を検出し、駆動力配分制御手段は、検出した左右スピン状態差に基づいて駆動力伝達手段へ出力する制御出力信号を決定する。
したがって、従駆動輪に対して左右スピン状態差に対応した駆動力配分を行うことができ、駆動力配分の適正化を図ることができ、これにより、主駆動輪の早期スリップ収束、発進性、加速性、安定性の向上などを達成可能となる。
【００１１】
上記左右スピン状態差は、請求項１に記載の発明のように、左右の車輪加速度差から求めることができる。請求項１に記載の発明のように、左右の車輪加速度差により求める場合、路面μに対する感度を高めることができる。
【００１２】
また、駆動力配分制御手段が、検出した左右スピン状態差に基づいて駆動力伝達手段へ出力する制御出力信号を決定するのにあたり、請求項２に記載の発明では、駆動力配分制御手段は、左右スピン状態差に応じた左右差ゲインを決定し、この左右差ゲインを制御量に掛けて制御出力信号を決定する。よって、左右スピン状態差を制御出力信号に容易に反映させることができる。
【００１３】
なお、制御量としては、請求項３に記載の発明のように、従来と同様に、前輪の車輪速度平均値と、後輪の車輪速度平均値との差に基づいて決定してもよい。この場合、前後で車輪速度差が実際に生じたのに対応して制御量を決定することから、フィードバック制御的に最適の制御量を求めることができる。さらに、この制御量に左右スピン状態差に応じた左右差ゲインを掛けることにより、いっそう適正な駆動力配分を決定することができる。
また、制御量として請求項４に記載の発明のように、駆動源の出力トルクに基づいて決定してもよい。この場合、出力が主駆動輪に伝達される前に制御量を決定することから、フィードフォワード制御的に制御量を決定して、主駆動輪にスリップが生じる前に未然に従駆動輪に対する駆動力配分の適正化を図ることができる。さらに、この制御量に左右スピン状態差に応じた左右差ゲインを掛けることにより、いっそう適正な駆動力配分を決定することができる。
また、請求項５に記載の発明のように、制御量として、請求項３に記載の発明のように前後の平均車輪速度差に基づいて決定した第１制御量と、請求項４に記載の発明のように駆動源の出力トルクに基づいて決定した第２制御量との大きい方の値を用いることにより、請求項３に記載の発明のようにフィードバック制御的な効果とフィードフォワード的な効果との両立を図って、駆動力配分の適正化を図ることができるとともに、これに左右スピン状態差を反映させることにより、いっそうの駆動力配分の適正化を図ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態の四輪駆動車の駆動力配分制御装置について説明する。
（実施の形態１）
図１は実施の形態１の四輪駆動車の駆動力配分制御装置の全体システム図である。
この実施の形態１を適用した車両は、前輪を主駆動輪とし後輪を従駆動輪とした前輪駆動ベースの四輪駆動車であって、エンジン１の駆動力が、トルクコンバータを有した自動変速機２を介してトランスファ３に伝達され、さらに、このトランスファ３において前側プロペラシャフト４と後側プロペラシャフト５とに振り分けられる。
さらに、前側プロペラシャフト４に伝達された駆動力は、前側ディファレンシャル６を介して前輪ＷＦＬ，ＷＦＲに常時伝達されるのに対して、後側プロペラシャフト５に伝達された駆動力は、駆動力伝達手段としてのクラッチ装置７とさらに後側ディファレンシャル８を介して後輪ＷＲＬ，ＷＲＲに伝達される。
したがって、クラッチ装置７を完全に解放させた状態では、前輪ＷＦＬ，ＷＦＲと後輪ＷＲＬ，ＷＲＲとの駆動力配分比は、１００：０となり、一方、クラッチ装置７を完全に締結させた状態では、前輪ＷＦＬ，ＷＦＲと後輪ＷＲＬ，ＷＲＲとの駆動力配分比は、５０：５０となる。
したがって、クラッチ装置７の締結状態を変更することにより、前輪ＷＦＬ，ＷＦＲと後輪ＷＲＬ，ＷＲＲとの駆動力配分を、１００：０〜５０：５０の範囲で任意に変更することができる。
【００１５】
このクラッチ装置７の締結状態は、駆動力配分制御手段としてのコントローラ１０から出力される制御出力電流Ｉの大きさに応じて変更される。
このコントローラ１０は、各車輪ＷＦＬ，ＷＦＲ，ＷＲＬ，ＷＲＲの車輪速度Ｖｗを検出する車輪速度センサ１１に接続されている。また、必要に応じて車両の前後加速度を検出する前後加速度センサ１２や車両の横方向加速度を検出する横加速度センサ１３を接続してもよい。
なお、これらのセンサ１１，１２，１３は、制動時に車輪がロックするのを防止するＡＢＳ制御装置に設けられたものと兼用することができる。
【００１６】
次に、コントローラ１０における駆動力配分制御について図２のフローチャートにより説明する。
最初のステップ２０１では、前後車輪速度差ΔＶを求める。この前後車輪速度差ΔＶは、前輪の左右車輪速度平均値から後輪の左右車輪速度平均値を差し引いて求めるもので、具体的には、
ΔＶ＝｛（ＶｗＦＲ＋ＶｗＦＬ）／２｝−｛（ＶｗＲＲ＋ＶｗＲＬ）／２｝
により求める。
【００１７】
次のステップ２０２では、左右差ゲインＫＤＦを算出する。
本実施の形態では、この左右差ゲインＫＤＦは、図３に示すように、あらかじめ設定されている前輪の左右車輪速度の差、すなわち、｜ＶｗＦＲ−ＶｗＦＬ｜に対応したＫＤＦ特性マップに基づいて算出するようにしており、この特性は、図示のように、前輪の左右車輪速度差が所定値Ｖ０１以下では、ＫＤＦ＝１．０とし、一方、左右車輪速度差が所定値Ｖ０２以上では、ＫＤＦ＝２．０とし、これら所定値Ｖ０１，Ｖ０２の間では、左右車輪速度差の値に応じて１．０から２．０の範囲で比例的に上昇する特性としている。
【００１８】
次に、ステップ２０３では、前後回転数差制御量ＴΔＶを、ＴΔＶ＝ｋ×ΔＶにより算出する（ｋは定数である）。この前後回転数差制御量ＴΔＶは、請求項３〜５の制御量（請求項５の第１制御量）に相当するもので、前後車輪速度差ΔＶに応じたクラッチ装置７の締結力に対応しており、かつ、後輪ＷＲＬ，ＷＲＲに配分する駆動力に相当する。
【００１９】
さらに、次のステップ２０４では、エンジン１の出力トルクに応じた後輪ＷＲＬ，ＷＲＲへの適正な駆動力配分量である駆動トルク配分制御量ＴＥＮＧを、ＴＥＮＧ＝ＴＲＱＤ×（ＷＲ／Ｗ）
により求める。なお、ＴＲＱＤは、自動変速機２に設けられたトルクコンバータの出力軸トルクであり、エンジン回転数から求めることができる。また、後輪を主駆動輪として前輪へ駆動力配分を行う場合、前輪の輪荷重に基づいてＷＦ／Ｗを乗じる。また、駆動トルク配分制御量ＴＥＮＧは、請求項３〜５の制御量（請求項５の第２制御量）に相当するものである。
【００２０】
次のステップ２０５では、クラッチ装置７から後輪ＷＲＬ，ＷＲＲに向けて伝達する最適のトルクに相当する制御トルク計算値Ｔ＿ＥＴＳを求める。この制御トルク計算値Ｔ＿ＥＴＳは、ステップ２０３で求めた前後回転差制御量ＴΔＶとステップ２０４で求めた駆動トルク配分制御量ＴＥＮＧとの大きい方の値に、左右差ゲインＫＤＦを掛けて得る。
【００２１】
次のステップ２０６では、制御トルク計算値Ｔ＿ＥＴＳに基づいてあらかじめ設定された電流−トルク変換特性に基づいて制御出力電流Ｉを求める。
そして、次のステップ２０７において、この制御出力電流Ｉをクラッチ装置に向けて出力する処理を行い、次のステップ２０８において、本制御流れの制御周期である１０ｍｓｅｃが経過したか否か判断し、１０ｍｓｅｃが経過したら、ステップ２０１に戻る。
【００２２】
次に、図４のタイムチャートに基づいて実施の形態１の作動例について説明する。なお、この作動例は、図５に示すように、車両の左輪ＷＦＬ，ＷＲＬ側が低μ路、右輪ＷＦＲ，ＷＲＲ側が高μ路となったスプリットμ路において、停車状態から発進した時に、左前輪ＷＦＬが空転したときの作動例である。
すなわち、図４は、左前輪ＷＦＬの車輪速度ＶｗＦＬが、車体速度Ｖに略等しい残りの３輪の車輪速度ＶｗＦＲ，ＶｗＲＬ，ＶｗＲＲよりも一時的に空転し、これが収まるまでの変化を表している。
この図４の作動例を順に追って説明すると、同図（ａ）に示すように、ｔ１の時点から左前輪の空転が始まってその車輪速度ＶｗＦＬのみが他の３輪の車輪速度よりも高まっている。
この空転に対応して、図２のステップ２０１では、前後車輪速度差ΔＶが正の値として生じるもので、この前後車輪速度差ΔＶは、図３（ｃ）のような変化となる。
このように前後車輪速度差ΔＶが生じることから、図２のステップ２０２では、１．０よりも高い値の左右差ゲインＫＤＦが形成されるもので、この左右差ゲインＫＤＦは、図３（ｂ）のように生じる。
したがって、上述の前後車輪速度差ΔＶに基づいて図２のステップ２０３で求めた前後回転数差制御量ＴΔＶに左右差ゲインＫＤＦを掛けた値は、図３（ｄ）のような変化となる。なお、この図３（ｄ）に示すのは、前後の車輪速度差ΔＶに基づいて決定された最適の制御量で、請求項５に記載の発明の第１制御量に左右差ゲインＫＤＦを乗じた値である。
【００２３】
一方、この発進操作に伴うエンジン１の出力状態に応じて図２のステップ２０４では、駆動トルク配分量ＴＥＮＧを演算しており、この駆動トルク配分量ＴＥＮＧに左右差ゲインＫＤＦを掛けた値は、図３（ｅ）のように生じるもので、この値は、エンジン１の駆動状態に対応することから、実際に空転が始まる直前に立ち上がることもある。なお、この図３（ｅ）に示すのは、エンジン出力トルクに基づいて決定された最適の制御量で、請求項５に記載の発明の第２制御量に左右差ゲインＫＤＦを乗じた値である。
【００２４】
そこで、図２のステップ２０５で得られた制御トルク計算値Ｔ＿ＥＴＳは、図３（ｆ）に示すようになる。
【００２５】
したがって、コントローラ１０は、この制御トルク計算値Ｔ＿ＥＴＳに基づいた制御出力電流Ｉを出力するもので、この実施の形態１にあっては、従来の制御出力電流Ｉの形成の元となる前後車輪速度差ΔＶの変化に比べて、ｔ１の直後から、エンジン１のトルク上昇に応じてフィードフォワード制御的に高い値の制御出力電流Ｉが形成され、これにより早期に高い配分比で後輪ＷＲＬ，ＷＲＲへ駆動力配分が成されて、左前輪ＷＦＬの空転が早期に収束方向に向かい、その後、左右差制御ゲインＫＤＦが上昇するのに応じて、前後車輪速度差ΔＶに定数ｋを乗じたフィードバック制御的な第１制御量にさらに左右差ゲインＫＤＦを乗じて得られた高い値の制御出力電流Ｉが形成され、これによっても高い配分比で後輪ＷＲＬ，ＷＲＲへ駆動力配分が成されることになり、左前輪ＷＦＬの空転が早期に収束方向に向かう。
その結果、左前輪ＷＦＬの空転が短期間に収束する。
【００２６】
このように実施の形態１の四輪駆動車の駆動力配分制御装置にあっては、主駆動輪である前輪ＷＦＬ，ＷＦＲの片輪のみにホイールスピンが発生しても、このホイールスピン量に適切に対応した左右差ゲインＫＤＦを形成してクラッチ装置７において適切な締結トルクを発生させて、従駆動輪である後輪ＷＲＬ，ＷＲＲに駆動力を伝達して、発進性および車両姿勢安定性を向上させることができる。また、このように主駆動輪である前輪ＷＦＬ，ＷＦＲの片輪のみのホイールスピン量に対応して左右差ゲインＫＤＦを形成して、クラッチ装置７において適切な締結トルクを発生させることにより、旋回時および旋回加速時において、旋回内輪にホイールスピンが発生した場合にも、従駆動輪である後輪ＷＲＬ，ＷＲＲに適切な駆動力配分を行って、車両姿勢安定性を向上させることができる。
【００２７】
（他の実施の形態）
以下に、他の実施の形態について説明する。
これら他の実施の形態は、実施の形態１におけるステップ２０２の左右差ゲインＫＤＦの算出方法が異なるのみであるので、この相違点のみについて説明する。
【００２８】
図６は請求項１に記載の発明に対応した実施の形態２における左右差ゲインＫＤＦの算出方法を示すもので、この場合、左右ゲイン差ＫＤＦを、主駆動輪である前輪の車輪加速度ΔＶｗＦＲ，ＦＬの差に基づいて形成している。この実施の形態２では、左右の路面摩擦係数差に対する感度を高くすることができる。
【００２９】
図７は実施の形態３における左右差ゲインＫＤＦの算出方法を示すもので、この場合、左右ゲイン差ＫＤＦを、車両に発生している横方向加速度ＹＧに基づいて形成している。
この実施の形態３では、左右前輪における輪荷重の差に対応した後輪ＷＲＬ，ＷＲＲへの駆動力配分を適切に設定することができる。
ちなみに、この横方向加速度ＹＧは、図１に示す横加速度センサ１３により検出する他に、車輪速度Ｖｗに基づいて演算することもできる。
この場合、ＹＧ＝（４π２／９．８０７）×ｒ×Ｖ２
により求めることができる。
この演算式においてｒは、旋回半径であり、この旋回半径ｒは、
ｒ＝（トレッド×Ｖｗ内輪）／（Ｖｗ外輪−Ｖｗ内輪）
により求めることができる。
【００３０】
以上、本発明の実施の形態を図面により詳述してきたが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計の変更などがあっても本発明に含まれる。
例えば、実施の形態では、主駆動輪を前輪としたが、主駆動輪を後輪とした車両にも適用できる。
また、実施の形態では、駆動力伝達手段として、主駆動輪への駆動伝達経路から取り出した駆動力を従駆動輪へ向けて伝達するクラッチ装置７を示したが、これに限られず、例えば、主駆動輪と従駆動輪とは別個の駆動源を用い、それぞれ独立して駆動力を伝達するようにしてもよい。すなわち、主駆動輪は主駆動手段により駆動させ、従駆動輪は従駆動手段により駆動させるようにしても良い。したがって、駆動力伝達手段としては、実施の形態で示したクラッチ装置に限らず、このような別個の駆動源を有した構成では、従駆動手段およびこの従駆動手段から従駆動輪に駆動力を伝達する手段とする。あるいは、この従駆動手段と従駆動輪との動力伝達経路の途中にクラッチ装置を設け、このクラッチ装置を駆動力伝達手段とすることもできる。
【００３１】
また、実施の形態では、駆動源としてエンジンを示したが、これに限られず、モータなど他の駆動源を用いてもよい。
また、実施の形態では、制御量を形成するにあたり、前後の平均速度差に基づく制御量（ＴΔＶ）と、エンジントルクに基づく制御量（ＴＥＮＧ）との２つの制御量を形成するものを示したが、いずれか一方のみを形成するようにしてもよいし、また、エンジントルクに基づく制御量は、アクセル開度など他の入力により決定するようにしてもよい。
また、実施の形態では、前輪ＷＦＬ，ＷＦＲと後輪ＷＲＬ，ＷＲＲとの駆動力配分を、１００：０〜５０：５０の範囲で実行するものを示したが、この駆動力配分比はこれに限定されず、これよりも狭い範囲で配分するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施の形態１の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。
【図２】実施の形態１の四輪駆動車の駆動力配分制御装置における駆動力配分制御の流れを示すフローチャートである。
【図３】実施の形態１の四輪駆動車の駆動力配分制御装置における左右差ゲイン特性図である。
【図４】実施の形態１の四輪駆動車の駆動力配分制御装置における作動例を示すタイムチャートである。
【図５】実施の形態１の四輪駆動車の駆動力配分制御装置における作動例の説明図である。
【図６】実施の形態２の四輪駆動車の駆動力配分制御装置における左右差ゲイン特性図である。
【図７】実施の形態３の四輪駆動車の駆動力配分制御装置における左右差ゲイン特性図である。
【符号の説明】
１ エンジン
２ 自動変速機
３ トランスファ
４ 前側プロペラシャフト
５ 後側プロペラシャフト
６ 前側ディファレンシャル
７ クラッチ装置
８ 後側ディファレンシャル
１０ コントローラ
１１ 車輪速度センサ
【発明の属する技術分野】
本発明は、動力源の駆動力を前輪と後輪の一方の主駆動輪と、他方の従駆動輪とに分配する四輪駆動車の駆動力配分制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、エンジンと前輪と後輪との一方の主駆動輪へ動力を伝達する経路の途中に、締結状態で前輪と後輪との他方の従駆動輪へ動力を伝達する締結手段が設けられ、この締結手段の締結状態を制御して従駆動輪への駆動力配分を制御するようにした四輪駆動車の駆動力配分制御装置が知られている。
【０００３】
この従来の四輪駆動車の駆動力配分制御装置は、前輪の車輪速度の平均値と、後輪の車輪速度の平均値の差を求め、この差が大きいほど締結手段の締結力を大きくして従駆動輪への駆動力配分比を高め、逆に、差が小さいほど締結手段の締結力を小さくして従駆動輪への駆動力配分比を低くする構成となっていた。
したがって、主駆動輪にトルクスリップが生じたときには、従駆動輪への駆動力配分比を大きくして、主駆動輪のトルクスリップを低減しつつ、走破性および車両姿勢安定性を高めることができた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような従来技術にあっては、前輪と後輪とでそれぞれ車輪速度平均値を求め、両者の差に基づいて従駆動輪への駆動力配分比（締結手段の締結力）を決定していたため、例えば、左右で路面摩擦係数（以下、摩擦係数をμという）が異なるスプリットμ路を走行したときに、低μ路側の主駆動輪の左右の一方がスリップして他方はスリップしていない場合に、スリップ輪の車輪速度の上昇に比べて、制御の基準となる左右の平均車輪速度は、上昇が遅くなるとともに、その上昇量も少なくなる。
このため、前輪の平均車輪速度と後輪の平均車輪速度との差で決定される従駆動輪への駆動力配分比（締結手段の締結力）は、主駆動輪のスリップを抑えて安定して走行するのに最適な値よりも小さな値となる。
その結果、主駆動輪の空転が収まり難くなるとともに、発進性や車両姿勢の安定性の向上を図ることが難しくなる。
【０００５】
さらに、このように主駆動輪の左右の一方のみにスリップが発生することで上述のような問題が生じることは、上述のようなスプリットμ路に限られず、例えば、旋回時において旋回内輪の輪荷重小さくなったときに生じることもある。
【０００６】
本発明は、このような従来問題に着目して成されたもので、主駆動輪の左右の一方にスリップが生じたときでも、従駆動輪に対する駆動力配分比の適正化を図ることを可能とし、これにより、主駆動輪の早期スリップ収束、発進性、加速性、安定性の向上などを達成可能とすることを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため請求項１に記載の発明は、車輪に対して推力を与える際に常時駆動源から駆動力が伝達される主駆動輪と、駆動力伝達手段により少なくとも主駆動輪に伝達されるトルクよりも小さなトルクを伝達する状態が形成可能であるとともに、駆動力伝達手段の作動に基づいて伝達される駆動力を変更可能な従駆動輪と、前記主駆動輪の左右の車輪加速度差によって前記主駆動輪の左右のスピン状態差を検出する左右スピン状態差検出手段と、各輪の車輪速度を検出する車輪速度検出手段を含む入力手段からの信号に基づいて駆動力伝達手段に対する制御量を算出し、この制御量と前記検出した左右スピン状態差とに基づき制御出力信号を形成して従駆動輪への駆動力伝達配分を制御する駆動力配分制御手段とを備えたことを特徴とする手段とした。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載した四輪駆動車の駆動力配分制御装置において、前記駆動力配分制御手段は、前記左右スピン状態差に基づいて左右差ゲインを決定し、この左右差ゲインを前記制御量に掛けて前記制御出力信号を決定するようにしたことを特徴とする手段とした。
さらに、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載した四輪駆動車の駆動力配分制御装置において、前記駆動力配分制御手段は、前記制御量を前輪の車輪速度平均値と後輪の車輪速度平均値との差に基づいて決定するようにしたことを特徴とする手段とした。
また、請求項４に記載の発明は、請求項２に記載した四輪駆動車の駆動力配分制御装置において、前記駆動力配分制御手段は、前記制御量を駆動源の出力トルクに基づいて決定するようにしたことを特徴とする手段とした。
また、請求項５に記載の発明は、請求項２に記載した四輪駆動車の駆動力配分制御装置において、前記駆動力配分制御手段は、前記制御量として前輪の車輪速度平均値と後輪の車輪速度平均値との差に基づいて決定した第１制御量と、駆動源の出力トルクに基づいて決定した第２制御量との大きい方の値を用いるようにしたことを特徴とする手段とした。
【００１０】
【発明の作用および効果】
左右で路面μが異なるスプリットμ路における発進あるいはは加速時や、旋回時などにおいて、主駆動輪の左右の一方の輪が他方の輪よりもスリップした場合には、本発明にあっては、左右スピン状態差検出手段が、この主駆動輪の左右のスピン状態差を検出し、駆動力配分制御手段は、検出した左右スピン状態差に基づいて駆動力伝達手段へ出力する制御出力信号を決定する。
したがって、従駆動輪に対して左右スピン状態差に対応した駆動力配分を行うことができ、駆動力配分の適正化を図ることができ、これにより、主駆動輪の早期スリップ収束、発進性、加速性、安定性の向上などを達成可能となる。
【００１１】
上記左右スピン状態差は、請求項１に記載の発明のように、左右の車輪加速度差から求めることができる。請求項１に記載の発明のように、左右の車輪加速度差により求める場合、路面μに対する感度を高めることができる。
【００１２】
また、駆動力配分制御手段が、検出した左右スピン状態差に基づいて駆動力伝達手段へ出力する制御出力信号を決定するのにあたり、請求項２に記載の発明では、駆動力配分制御手段は、左右スピン状態差に応じた左右差ゲインを決定し、この左右差ゲインを制御量に掛けて制御出力信号を決定する。よって、左右スピン状態差を制御出力信号に容易に反映させることができる。
【００１３】
なお、制御量としては、請求項３に記載の発明のように、従来と同様に、前輪の車輪速度平均値と、後輪の車輪速度平均値との差に基づいて決定してもよい。この場合、前後で車輪速度差が実際に生じたのに対応して制御量を決定することから、フィードバック制御的に最適の制御量を求めることができる。さらに、この制御量に左右スピン状態差に応じた左右差ゲインを掛けることにより、いっそう適正な駆動力配分を決定することができる。
また、制御量として請求項４に記載の発明のように、駆動源の出力トルクに基づいて決定してもよい。この場合、出力が主駆動輪に伝達される前に制御量を決定することから、フィードフォワード制御的に制御量を決定して、主駆動輪にスリップが生じる前に未然に従駆動輪に対する駆動力配分の適正化を図ることができる。さらに、この制御量に左右スピン状態差に応じた左右差ゲインを掛けることにより、いっそう適正な駆動力配分を決定することができる。
また、請求項５に記載の発明のように、制御量として、請求項３に記載の発明のように前後の平均車輪速度差に基づいて決定した第１制御量と、請求項４に記載の発明のように駆動源の出力トルクに基づいて決定した第２制御量との大きい方の値を用いることにより、請求項３に記載の発明のようにフィードバック制御的な効果とフィードフォワード的な効果との両立を図って、駆動力配分の適正化を図ることができるとともに、これに左右スピン状態差を反映させることにより、いっそうの駆動力配分の適正化を図ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態の四輪駆動車の駆動力配分制御装置について説明する。
（実施の形態１）
図１は実施の形態１の四輪駆動車の駆動力配分制御装置の全体システム図である。
この実施の形態１を適用した車両は、前輪を主駆動輪とし後輪を従駆動輪とした前輪駆動ベースの四輪駆動車であって、エンジン１の駆動力が、トルクコンバータを有した自動変速機２を介してトランスファ３に伝達され、さらに、このトランスファ３において前側プロペラシャフト４と後側プロペラシャフト５とに振り分けられる。
さらに、前側プロペラシャフト４に伝達された駆動力は、前側ディファレンシャル６を介して前輪ＷＦＬ，ＷＦＲに常時伝達されるのに対して、後側プロペラシャフト５に伝達された駆動力は、駆動力伝達手段としてのクラッチ装置７とさらに後側ディファレンシャル８を介して後輪ＷＲＬ，ＷＲＲに伝達される。
したがって、クラッチ装置７を完全に解放させた状態では、前輪ＷＦＬ，ＷＦＲと後輪ＷＲＬ，ＷＲＲとの駆動力配分比は、１００：０となり、一方、クラッチ装置７を完全に締結させた状態では、前輪ＷＦＬ，ＷＦＲと後輪ＷＲＬ，ＷＲＲとの駆動力配分比は、５０：５０となる。
したがって、クラッチ装置７の締結状態を変更することにより、前輪ＷＦＬ，ＷＦＲと後輪ＷＲＬ，ＷＲＲとの駆動力配分を、１００：０〜５０：５０の範囲で任意に変更することができる。
【００１５】
このクラッチ装置７の締結状態は、駆動力配分制御手段としてのコントローラ１０から出力される制御出力電流Ｉの大きさに応じて変更される。
このコントローラ１０は、各車輪ＷＦＬ，ＷＦＲ，ＷＲＬ，ＷＲＲの車輪速度Ｖｗを検出する車輪速度センサ１１に接続されている。また、必要に応じて車両の前後加速度を検出する前後加速度センサ１２や車両の横方向加速度を検出する横加速度センサ１３を接続してもよい。
なお、これらのセンサ１１，１２，１３は、制動時に車輪がロックするのを防止するＡＢＳ制御装置に設けられたものと兼用することができる。
【００１６】
次に、コントローラ１０における駆動力配分制御について図２のフローチャートにより説明する。
最初のステップ２０１では、前後車輪速度差ΔＶを求める。この前後車輪速度差ΔＶは、前輪の左右車輪速度平均値から後輪の左右車輪速度平均値を差し引いて求めるもので、具体的には、
ΔＶ＝｛（ＶｗＦＲ＋ＶｗＦＬ）／２｝−｛（ＶｗＲＲ＋ＶｗＲＬ）／２｝
により求める。
【００１７】
次のステップ２０２では、左右差ゲインＫＤＦを算出する。
本実施の形態では、この左右差ゲインＫＤＦは、図３に示すように、あらかじめ設定されている前輪の左右車輪速度の差、すなわち、｜ＶｗＦＲ−ＶｗＦＬ｜に対応したＫＤＦ特性マップに基づいて算出するようにしており、この特性は、図示のように、前輪の左右車輪速度差が所定値Ｖ０１以下では、ＫＤＦ＝１．０とし、一方、左右車輪速度差が所定値Ｖ０２以上では、ＫＤＦ＝２．０とし、これら所定値Ｖ０１，Ｖ０２の間では、左右車輪速度差の値に応じて１．０から２．０の範囲で比例的に上昇する特性としている。
【００１８】
次に、ステップ２０３では、前後回転数差制御量ＴΔＶを、ＴΔＶ＝ｋ×ΔＶにより算出する（ｋは定数である）。この前後回転数差制御量ＴΔＶは、請求項３〜５の制御量（請求項５の第１制御量）に相当するもので、前後車輪速度差ΔＶに応じたクラッチ装置７の締結力に対応しており、かつ、後輪ＷＲＬ，ＷＲＲに配分する駆動力に相当する。
【００１９】
さらに、次のステップ２０４では、エンジン１の出力トルクに応じた後輪ＷＲＬ，ＷＲＲへの適正な駆動力配分量である駆動トルク配分制御量ＴＥＮＧを、ＴＥＮＧ＝ＴＲＱＤ×（ＷＲ／Ｗ）
により求める。なお、ＴＲＱＤは、自動変速機２に設けられたトルクコンバータの出力軸トルクであり、エンジン回転数から求めることができる。また、後輪を主駆動輪として前輪へ駆動力配分を行う場合、前輪の輪荷重に基づいてＷＦ／Ｗを乗じる。また、駆動トルク配分制御量ＴＥＮＧは、請求項３〜５の制御量（請求項５の第２制御量）に相当するものである。
【００２０】
次のステップ２０５では、クラッチ装置７から後輪ＷＲＬ，ＷＲＲに向けて伝達する最適のトルクに相当する制御トルク計算値Ｔ＿ＥＴＳを求める。この制御トルク計算値Ｔ＿ＥＴＳは、ステップ２０３で求めた前後回転差制御量ＴΔＶとステップ２０４で求めた駆動トルク配分制御量ＴＥＮＧとの大きい方の値に、左右差ゲインＫＤＦを掛けて得る。
【００２１】
次のステップ２０６では、制御トルク計算値Ｔ＿ＥＴＳに基づいてあらかじめ設定された電流−トルク変換特性に基づいて制御出力電流Ｉを求める。
そして、次のステップ２０７において、この制御出力電流Ｉをクラッチ装置に向けて出力する処理を行い、次のステップ２０８において、本制御流れの制御周期である１０ｍｓｅｃが経過したか否か判断し、１０ｍｓｅｃが経過したら、ステップ２０１に戻る。
【００２２】
次に、図４のタイムチャートに基づいて実施の形態１の作動例について説明する。なお、この作動例は、図５に示すように、車両の左輪ＷＦＬ，ＷＲＬ側が低μ路、右輪ＷＦＲ，ＷＲＲ側が高μ路となったスプリットμ路において、停車状態から発進した時に、左前輪ＷＦＬが空転したときの作動例である。
すなわち、図４は、左前輪ＷＦＬの車輪速度ＶｗＦＬが、車体速度Ｖに略等しい残りの３輪の車輪速度ＶｗＦＲ，ＶｗＲＬ，ＶｗＲＲよりも一時的に空転し、これが収まるまでの変化を表している。
この図４の作動例を順に追って説明すると、同図（ａ）に示すように、ｔ１の時点から左前輪の空転が始まってその車輪速度ＶｗＦＬのみが他の３輪の車輪速度よりも高まっている。
この空転に対応して、図２のステップ２０１では、前後車輪速度差ΔＶが正の値として生じるもので、この前後車輪速度差ΔＶは、図３（ｃ）のような変化となる。
このように前後車輪速度差ΔＶが生じることから、図２のステップ２０２では、１．０よりも高い値の左右差ゲインＫＤＦが形成されるもので、この左右差ゲインＫＤＦは、図３（ｂ）のように生じる。
したがって、上述の前後車輪速度差ΔＶに基づいて図２のステップ２０３で求めた前後回転数差制御量ＴΔＶに左右差ゲインＫＤＦを掛けた値は、図３（ｄ）のような変化となる。なお、この図３（ｄ）に示すのは、前後の車輪速度差ΔＶに基づいて決定された最適の制御量で、請求項５に記載の発明の第１制御量に左右差ゲインＫＤＦを乗じた値である。
【００２３】
一方、この発進操作に伴うエンジン１の出力状態に応じて図２のステップ２０４では、駆動トルク配分量ＴＥＮＧを演算しており、この駆動トルク配分量ＴＥＮＧに左右差ゲインＫＤＦを掛けた値は、図３（ｅ）のように生じるもので、この値は、エンジン１の駆動状態に対応することから、実際に空転が始まる直前に立ち上がることもある。なお、この図３（ｅ）に示すのは、エンジン出力トルクに基づいて決定された最適の制御量で、請求項５に記載の発明の第２制御量に左右差ゲインＫＤＦを乗じた値である。
【００２４】
そこで、図２のステップ２０５で得られた制御トルク計算値Ｔ＿ＥＴＳは、図３（ｆ）に示すようになる。
【００２５】
したがって、コントローラ１０は、この制御トルク計算値Ｔ＿ＥＴＳに基づいた制御出力電流Ｉを出力するもので、この実施の形態１にあっては、従来の制御出力電流Ｉの形成の元となる前後車輪速度差ΔＶの変化に比べて、ｔ１の直後から、エンジン１のトルク上昇に応じてフィードフォワード制御的に高い値の制御出力電流Ｉが形成され、これにより早期に高い配分比で後輪ＷＲＬ，ＷＲＲへ駆動力配分が成されて、左前輪ＷＦＬの空転が早期に収束方向に向かい、その後、左右差制御ゲインＫＤＦが上昇するのに応じて、前後車輪速度差ΔＶに定数ｋを乗じたフィードバック制御的な第１制御量にさらに左右差ゲインＫＤＦを乗じて得られた高い値の制御出力電流Ｉが形成され、これによっても高い配分比で後輪ＷＲＬ，ＷＲＲへ駆動力配分が成されることになり、左前輪ＷＦＬの空転が早期に収束方向に向かう。
その結果、左前輪ＷＦＬの空転が短期間に収束する。
【００２６】
このように実施の形態１の四輪駆動車の駆動力配分制御装置にあっては、主駆動輪である前輪ＷＦＬ，ＷＦＲの片輪のみにホイールスピンが発生しても、このホイールスピン量に適切に対応した左右差ゲインＫＤＦを形成してクラッチ装置７において適切な締結トルクを発生させて、従駆動輪である後輪ＷＲＬ，ＷＲＲに駆動力を伝達して、発進性および車両姿勢安定性を向上させることができる。また、このように主駆動輪である前輪ＷＦＬ，ＷＦＲの片輪のみのホイールスピン量に対応して左右差ゲインＫＤＦを形成して、クラッチ装置７において適切な締結トルクを発生させることにより、旋回時および旋回加速時において、旋回内輪にホイールスピンが発生した場合にも、従駆動輪である後輪ＷＲＬ，ＷＲＲに適切な駆動力配分を行って、車両姿勢安定性を向上させることができる。
【００２７】
（他の実施の形態）
以下に、他の実施の形態について説明する。
これら他の実施の形態は、実施の形態１におけるステップ２０２の左右差ゲインＫＤＦの算出方法が異なるのみであるので、この相違点のみについて説明する。
【００２８】
図６は請求項１に記載の発明に対応した実施の形態２における左右差ゲインＫＤＦの算出方法を示すもので、この場合、左右ゲイン差ＫＤＦを、主駆動輪である前輪の車輪加速度ΔＶｗＦＲ，ＦＬの差に基づいて形成している。この実施の形態２では、左右の路面摩擦係数差に対する感度を高くすることができる。
【００２９】
図７は実施の形態３における左右差ゲインＫＤＦの算出方法を示すもので、この場合、左右ゲイン差ＫＤＦを、車両に発生している横方向加速度ＹＧに基づいて形成している。
この実施の形態３では、左右前輪における輪荷重の差に対応した後輪ＷＲＬ，ＷＲＲへの駆動力配分を適切に設定することができる。
ちなみに、この横方向加速度ＹＧは、図１に示す横加速度センサ１３により検出する他に、車輪速度Ｖｗに基づいて演算することもできる。
この場合、ＹＧ＝（４π２／９．８０７）×ｒ×Ｖ２
により求めることができる。
この演算式においてｒは、旋回半径であり、この旋回半径ｒは、
ｒ＝（トレッド×Ｖｗ内輪）／（Ｖｗ外輪−Ｖｗ内輪）
により求めることができる。
【００３０】
以上、本発明の実施の形態を図面により詳述してきたが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計の変更などがあっても本発明に含まれる。
例えば、実施の形態では、主駆動輪を前輪としたが、主駆動輪を後輪とした車両にも適用できる。
また、実施の形態では、駆動力伝達手段として、主駆動輪への駆動伝達経路から取り出した駆動力を従駆動輪へ向けて伝達するクラッチ装置７を示したが、これに限られず、例えば、主駆動輪と従駆動輪とは別個の駆動源を用い、それぞれ独立して駆動力を伝達するようにしてもよい。すなわち、主駆動輪は主駆動手段により駆動させ、従駆動輪は従駆動手段により駆動させるようにしても良い。したがって、駆動力伝達手段としては、実施の形態で示したクラッチ装置に限らず、このような別個の駆動源を有した構成では、従駆動手段およびこの従駆動手段から従駆動輪に駆動力を伝達する手段とする。あるいは、この従駆動手段と従駆動輪との動力伝達経路の途中にクラッチ装置を設け、このクラッチ装置を駆動力伝達手段とすることもできる。
【００３１】
また、実施の形態では、駆動源としてエンジンを示したが、これに限られず、モータなど他の駆動源を用いてもよい。
また、実施の形態では、制御量を形成するにあたり、前後の平均速度差に基づく制御量（ＴΔＶ）と、エンジントルクに基づく制御量（ＴＥＮＧ）との２つの制御量を形成するものを示したが、いずれか一方のみを形成するようにしてもよいし、また、エンジントルクに基づく制御量は、アクセル開度など他の入力により決定するようにしてもよい。
また、実施の形態では、前輪ＷＦＬ，ＷＦＲと後輪ＷＲＬ，ＷＲＲとの駆動力配分を、１００：０〜５０：５０の範囲で実行するものを示したが、この駆動力配分比はこれに限定されず、これよりも狭い範囲で配分するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施の形態１の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。
【図２】実施の形態１の四輪駆動車の駆動力配分制御装置における駆動力配分制御の流れを示すフローチャートである。
【図３】実施の形態１の四輪駆動車の駆動力配分制御装置における左右差ゲイン特性図である。
【図４】実施の形態１の四輪駆動車の駆動力配分制御装置における作動例を示すタイムチャートである。
【図５】実施の形態１の四輪駆動車の駆動力配分制御装置における作動例の説明図である。
【図６】実施の形態２の四輪駆動車の駆動力配分制御装置における左右差ゲイン特性図である。
【図７】実施の形態３の四輪駆動車の駆動力配分制御装置における左右差ゲイン特性図である。
【符号の説明】
１ エンジン
２ 自動変速機
３ トランスファ
４ 前側プロペラシャフト
５ 後側プロペラシャフト
６ 前側ディファレンシャル
７ クラッチ装置
８ 後側ディファレンシャル
１０ コントローラ
１１ 車輪速度センサ
Claims (5)
- 車輪に対して推力を与える際に常時駆動源から駆動力が伝達される主駆動輪と、
駆動力伝達手段により少なくとも主駆動輪に伝達されるトルクよりも小さなトルクを伝達する状態が形成可能であるとともに、駆動力伝達手段の作動に基づいて伝達される駆動力を変更可能な従駆動輪と、
前記主駆動輪の左右の車輪加速度差によって前記主駆動輪の左右のスピン状態差を検出する左右スピン状態差検出手段と、
各輪の車輪速度を検出する車輪速度検出手段を含む入力手段からの信号に基づいて駆動力伝達手段に対する制御量を算出し、この制御量と前記検出した左右スピン状態差とに基づき制御出力信号を形成して従駆動輪への駆動力伝達配分を制御する駆動力配分制御手段と
を備えたことを特徴とする四輪駆動車の駆動力配分制御装置。 - 請求項１に記載した四輪駆動車の駆動力配分制御装置において、
前記駆動力配分制御手段は、前記左右スピン状態差に基づいて左右差ゲインを決定し、この左右差ゲインを前記制御量に掛けて前記制御出力信号を決定するようにしたこと
を特徴とする四輪駆動車の駆動力配分制御装置。 - 請求項２に記載した四輪駆動車の駆動力配分制御装置において、
前記駆動力配分制御手段は、前記制御量を前輪の車輪速度平均値と後輪の車輪速度平均値との差に基づいて決定するようにしたこと
を特徴とする四輪駆動車の駆動力配分制御装置。 - 請求項２に記載した四輪駆動車の駆動力配分制御装置において、
前記駆動力配分制御手段は、前記制御量を駆動源の出力トルクに基づいて決定するようにしたこと
を特徴とする四輪駆動車の駆動力配分制御装置。 - 請求項２に記載した四輪駆動車の駆動力配分制御装置において、
前記駆動力配分制御手段は、前記制御量として前輪の車輪速度平均値と後輪の車輪速度平均値との差に基づいて決定した第１制御量と、駆動源の出力トルクに基づいて決定した第２制御量との大きい方の値を用いるようにしたこと
を特徴とする四輪駆動車の駆動力配分制御装置。
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