JP4668563B2

JP4668563B2 - 車両の駆動力配分制御装置

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Publication number: JP4668563B2
Application number: JP2004228431A
Authority: JP
Inventors: 裕一郎塚崎; 勝小暮
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2004-08-04
Filing date: 2004-08-04
Publication date: 2011-04-13
Anticipated expiration: 2024-08-04
Also published as: JP2006044464A

Description

本発明は、駆動輪に作用する力に基づいて駆動力配分比を制御する車両の駆動力配分制御装置に関する。

従来より、駆動輪に実際に作用する力に応じて駆動力配分比を制御する技術として、例えば特許文献１には、各種センサによって各輪の前後力Ｆｘ、横力Ｆｙ及び上下力Ｆｚをそれぞれ検出し、前後力Ｆｘと横力Ｆｙとの合力を上下力Ｆｚで割り算することによって各輪の実際の摩擦力利用率を取得し、その摩擦力利用率が全輪間で互いに一致するように各輪のブレーキ圧を制御する技術が開示されている。
特許第３１３２１９０号公報

しかしながら、上述の技術は、駆動力の効率的な使用を優先的に考慮した技術であり、安定性や応答性等が十分に考慮されているとは言い難い。従って、特に、旋回時に各輪の車輪摩擦力使用率を限界近くにまで制御すると、外輪のタイヤグリップを大きく使用する制御となり、例えば、路面摩擦係数の急変等の外乱に対して安定性に欠ける等の欠点がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、タイヤグリップの効率的な活用を行いつつ、安定性や応答性に優れた駆動力配分制御を実現することができる車両の駆動力配分制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、可変設定される駆動力配分比で駆動力を一方の駆動軸と他方の駆動軸とに伝達する駆動力配分手段と、駆動輪に作用する力を検出する力検出手段と、前後輪それぞれに実際に生じることが推定され得るコーナリングパワを、コーナリングフォースの横すべり角に対する変化量が線形となる線形項と、少なくとも上記駆動輪に作用する力の検出値と上記各駆動軸に配分される上記駆動力とを用いた非線形項とで表現した場合の、上記非線形項を最小とする上記各駆動軸への駆動力配分比を演算し、当該駆動力配分比を上記駆動力配分手段の駆動力配分比として設定する駆動力配分比設定手段とを備え、上記駆動力配分比設定手段は、右輪駆動軸と左輪駆動軸への駆動力配分比を設定することを特徴とする。

本発明の車両の駆動力配分制御装置によれば、タイヤグリップの効率的な活用を行いつつ、安定性や応答性に優れた駆動力配分制御を実現することができる。

以下、図面を参照して本発明の形態を説明する。図面は本発明の第１の形態に係わり、図１は駆動力配分制御装置の概略構成図、図２は前輪終減速装置の概略構成を示すスケルトン図、図３は４輪車の等価的な２輪車モデルを示す説明図、図４は車両運動モデルの状態運動方程式を機能的に示す説明図である。

図１において、符号１は自動車等の車両を示す。本形態において、車両１は前輪駆動車であり、この車両１のエンジン２による駆動力は、トルクコンバータ３、変速装置４を経て、トランスミッション出力軸４ａに伝達される。さらに、トランスミッション出力軸４ａに伝達された駆動力は、リダクションギヤ列５を介して、ドライブ軸（フロントドライブ軸）９に伝達され、前輪終減速装置１０に入力されるよう構成されている。また、前輪終減速装置１０に入力された駆動力は、駆動軸としての前輪左右アクスル軸１１ｆｌ，１１ｆｒを経て駆動輪としての左右前輪１２ｆｌ，１２ｆｒに伝達される。

ここで、前輪終減速装置１０は、左右前輪１２ｆｌ，１２ｆｒに伝達する駆動力の配分比を可変に制御可能な構成となっている。

具体的に説明すると、例えば、図２に示すように、前輪終減速装置１０は、差動機構部２０と、歯車機構部２１と、クラッチ機構部２２とを有して構成されている。

差動機構部２０は、例えば、ベベルギヤ式の差動機構部（ディファレンシャル装置）で構成され、当該差動機構部２０のディファレンシャルケース２５には、フロントドライブ軸９のドライブピニオン９ａに噛合するファイナルギヤ２６が周設されている。また、ディファレンシャルケース２５内には、一対のディファレンシャルピニオン２７が回動自在に軸支されており、これらに噛合する左右のサイドギヤ２８ｌ，２８ｒに、左右のアクスル軸１１ｆｌ，１１ｆｒが連結されている。

また、歯車機構部２１は、前輪右アクスル軸１１ｆｒに固設する第１，第２の歯車３０，３１と、前輪左アクスル軸１１ｆｌに固設する第３，第４の歯車３２，３３と、これらにそれぞれ噛合する第５〜第８の歯車３４〜３７とを有して構成されている。本形態において、第２の歯車３１は第１の歯車３０よりも大径の歯車で構成され、その歯数ｚ２は、第１の歯車３０の歯数ｚ１よりも大きく設定されている。また、第３の歯車３２は、第１の歯車３０と同径の歯車（歯数ｚ３＝ｚ１）で構成され、第４の歯車３３は、第２の歯車３１と同径の歯車（歯数ｚ４＝ｚ２）で構成されている。また、第５〜第８の歯車３４〜３７は、アクスル軸１１ｆｌ，１１ｆｒと平行な同一回転軸心上に配列されている。第５の歯車３４は、第１の歯車３０との噛合によって第１の歯車列を構成するもので、その歯数ｚ５は、第１の歯車列のギヤ比（ｚ５／ｚ１）を例えば”１．０”とするよう設定されている。また、第６の歯車３５は、第２の歯車３１との噛合によって第２の歯車列を構成するもので、その歯数ｚ６は、第２の歯車列のギヤ比（ｚ６／ｚ２）を例えば”０．９”とするよう設定されている。また、第７の歯車３６は、第３の歯車３２との噛合によって第３の歯車列を構成するもので、その歯数ｚ７は、第３の歯車列のギヤ比（ｚ７／ｚ３）を例えば”１．０”とするよう設定されている。また、第８の歯車３７は、第４の歯車３３との間に第４の歯車列を構成するもので、その歯数ｚ８は、第４の歯車列のギヤ比（ｚ８／ｚ４）を例えば”０．９”とするよう設定されている。

クラッチ機構部２２は、第５の歯車３４と第８の歯車３７との間を接離自在に締結する第１の油圧多板クラッチ３８と、第６の歯車３５と第７の歯車３６との間を接離自在に締結する第２の油圧多板クラッチ３９とを有して構成されている。各油圧多板クラッチ３８，３９の油圧室（図示せず）には油圧駆動制御部５１（図１参照）が接続されており、油圧駆動制御部５１から供給される油圧によって、第１の油圧多板クラッチ３８が締結すると左アクスル軸１１ｆｌに駆動力が多く配分され、一方、第２の油圧多板クラッチ３９が締結すると右アクスル軸１１ｆｒに駆動力が多く配分される。

ここで、各油圧多板クラッチ３８，３９を締結させるための油圧値は、駆動力配分比設定手段としての駆動力配分比設定部５０（後述する）で設定される左右前輪１２ｆｌ，１２ｆｒの駆動力配分比に応じて油圧駆動制御部５１で演算される値であり、この油圧値の大小によってトルク配分量（駆動力の配分量）が可変される。すなわち、油圧駆動制御部５１は、前輪終減速装置１０とともに駆動力配分手段としての機能を実現する。なお、この種の終減速装置の構成については、例えば、特開平１１−２６３１４０号公報に詳述されている、本形態で説明した構成に限定されるものではない。

図１に示すように、駆動力配分比設定部５０には、駆動輪（左右前輪１２ｆｌ，１２ｆｒ）に作用する力を検出する力検出手段としての力検出センサ１４ｆｌ，１４ｆｒと、路面摩擦係数推定部５３と、前後駆動力演算部５４とが接続されている。

本形態において、力検出センサ１４ｆｌ，１４ｆｒは、左右前輪１２ｆｌ，１２ｆｒのアクスルハウジング１３ｆｌ，１３ｆｒに埋設されており、少なくとも、各輪１２ｆｌ，１２ｆｒにそれぞれ作用する横方向の力（前輪横力Ｆfl_y，Ｆfr_y）及び上下方向の力（前輪上下力Ｆfl_z，Ｆfr_z）を、アクスルハウジング１３ｆｌ，１３ｆｒに生じる変位量に基づいて検出する。

路面摩擦係数推定部５３は、例えばＡＢＳ制御ユニットで構成され、路面摩擦係数μ（以下、路面μともいう）を、例えば、本出願人が特開平８−２２７４号公報で提案した推定方法で演算する。この路面摩擦係数推定部５３は、舵角センサ６０、車速センサ６１、ヨーレートセンサ６２から入力される前輪舵角δf、車速Ｖ、実ヨーレート（ｄφ／ｄｔ）を用い、車両の横運動の運動方程式に基づき前後輪のコーナリングパワを非線形域に拡張して推定し、高μ路（μ＝１．０）での前後輪の等価コーナリングパワに対する推定した前後輪のコーナリングパワの比から路面μを推定する。なお、路面μの推定方法は、もちろん、他の方法、例えば本出願人の特開２０００−７１９６８号公報で開示する方法等で求めても良い。

前後駆動力演算部５４は、例えばエンジン制御ユニットで構成され、前後駆動力（ドライバ要求駆動力）Ｆxとして例えばエンジン駆動力Ｆeを演算する。すなわち、前後駆動力演算部５４には、エンジン回転数センサ６３、タービン回転数センサ６４、スロットル開度センサ６５からエンジン回転数Ｎe、タービン回転数Ｎ1、スロットル開度θthが入力されるとともに、例えばトランスミッション制御ユニット６６から現在のミッションギヤ比ｒgが入力され、これらに基づいてエンジン駆動力Ｆeが（１）式により演算される。
Ｆe＝（Ｔt・ｒf）／Ｒw …（１）
ここで、ｒfはファイナルギヤ比であり、Ｒwはタイヤ有効半径である。また、Ｔtはミッションギヤ後のトルクであり、エンジントルクをＴe、トルクコンバータのトルコン比をｔconv、動力伝達効率をηとすると、（２）式で求められる。
Ｔt＝Ｔe・ｒg・ｔconv・η …（２）
この際、エンジントルクＴeは、エンジン回転数Ｎeとスロットル開度θthに基づいて予め設定されたマップから求められ、トルコン比ｔconvは、トルクコンバータの変速比ｒv（＝Ｎt／Ｎe）を基に予め設定されたマップから求められる。

ところで、図３の車両運動モデルにおいて、車両横方向の並進運動に関する運動方程式は、前後輪のコーナリングフォース（１輪）をＦf，Ｆr、車体質量をＭ、横加速度を（ｄ²ｙ／ｄｔ²）として、
Ｍ・（ｄ²ｙ／ｄｔ²）＝２・Ｆf＋２・Ｆr …（３）
で与えられる。

一方、重心点まわりの回転運動に関する運動方程式は、重心から前後輪軸までの距離をｌf，ｌr、車体のヨーイング慣性モーメントをＩz、ヨー角加速度を（ｄ²φ／ｄｔ²）として、
Ｉz・（ｄ²φ／ｄｔ²）＝２・Ｆf・ｌf−２・Ｆr・ｌr …（４）
で示される。

また、車体すべり角をβ、車体すべり角速度を（ｄβ／ｄｔ）とすると、横加速度（ｄ²ｙ／ｄｔ²）は、
（ｄ²ｙ／ｄｔ²）＝Ｖ・（（ｄβ／ｄｔ）＋（ｄφ／ｄｔ）） …（５）
で表される。

前後輪の平均コーナリングフォースＦf_y，Ｆr_yは、前後輪の等価コーナリングパワをＫf，Ｋr、前後輪の横すべり角をβf，βrとすると、
Ｆf_y＝Ｋf・βf−（Ｋf²・βf²）／（４・Ｆf_yMAX） …（６）
Ｆr_y＝Ｋr・βr−（Ｋr²・βr²）／（４・Ｆr_yMAX） …（７）
で表される。

このとき、実際の前後輪コーナリングパワＫf_a，Ｋr_aは次式で表される。
Ｋf_a＝（∂Ｆf_y／∂βf）＝Ｋf−（Ｋf²・｜βf｜）／（２・Ｆf_yMAX） …（８）
Ｋr_a＝（∂Ｆr_y／∂βr）＝Ｋr−（Ｋr²・｜βr｜）／（２・Ｆr_yMAX） …（９）
ここで、前後輪の平均前後力をＦf_x，Ｆr_x、前後輪の平均上下力をＦf_z，Ｆr_zとすると、
Ｆf_yMAX＝（μ²・Ｆf_z²−Ｆf_x²）^1/2 …（１０）
Ｆr_yMAX＝（μ²・Ｆr_z²−Ｆr_x²）^1/2 …（１１）
また、前後輪の横すべり角βf，βrは、前輪舵角をδfとして以下のように簡略化できる。
βf＝β＋ｌf・（ｄφ／ｄｔ）／Ｖ−δf …（１２）
βr＝β＋ｌr・（ｄφ／ｄｔ）／Ｖ …（１３）
以上の運動方程式をまとめると、以下のように、舵角δfを入力として車体すべり角β、ヨーレート（ｄφ／ｄｔ）を求める状態運動方程式が得られる。

ａ11＝２・（ｋf_a＋ｋr_a）／（Ｍ・Ｖ） …（１５）
ａ12＝１＋２・（ｌf・ｋf_a−ｌr・ｋr_a）／（Ｍ・Ｖ²） …（１６）
ａ21＝２・（ｌf・ｋf_a−ｌr・ｋr_a）／（Ｉz・Ｖ） …（１７）
ａ22＝２・（ｌf²・ｋf_a−ｌr²・ｋr_a）／（Ｉz・Ｖ） …（１８）
ｂ1＝２・ｋf_a／（Ｍ・Ｖ） …（１９）
ｂ2＝２・ｌf・ｋf_a／Ｉz …（２０）
なお、これらの関係を図４において機能的に表す。

ここで、（１４）式において、ａ11の項は車体すべり角の収束性に寄与することが知られており、この項が線形的に変化する程、車両の安定性が向上するとともに、応答性がドライバのフィーリングに沿ったものとなる。左前輪前後力をＦfl_x、右前輪前後力をＦfr_x、左後輪前後力をＦrl_x、右後輪前後力をＦrr_x、左前輪上下力をＦfl_z、右前輪上下力をＦfr_z、左後輪上下力をＦrl_z、右後輪上下力をＦrr_zとし、（１５）式に示すａ11の項を（８）〜（１１）式を用いて、各輪のコーナリングパワｋfl_a，ｋfr_a，ｋrl_a，ｋrr_aで展開すると、
ａ11＝（ｋfl_a＋ｋfr_a＋ｋrl_a＋ｋrr_a）／（Ｍ・Ｖ）
＝（１／（Ｍ・Ｖ））・［２・（Ｋf＋Ｋr）
−（１／２）・〔Ｋf²／（μfl²・Ｆfl_z²−Ｆfl_x²）^1/2
＋Ｋf²／（μfr²・Ｆfr_z²−Ｆfr_x²）^1/2〕・｜βf｜
−（１／２）・〔Ｋr²／（μrl²・Ｆrl_z²−Ｆrl_x²）^1/2
＋（Ｋr²／（μrr²・Ｆrr_z²−Ｆrr_x²）^1/2）・｜βr｜］ …（２１）
ここで、前後輪横すべり角βf，βrが十分小さいとき、Ｋf・｜βf｜＝｜Ｆfl_y｜＝｜Ｆfr_y｜（但し、Ｆfl_yは左前輪横力、Ｆfr_yは右前輪横力）、Ｋr・｜βr｜＝｜Ｆrl_y｜＝｜Ｆrr_y｜（但し、Ｆrl_yは左後輪横力、Ｆrr_yは右後輪横力）であると近似し、これらで（２１）式を変形すると、
ａ11＝１／（Ｍ・Ｖ））・［２・（Ｋf＋Ｋr）
−（１／２）・〔Ｋf・｜Ｆfl_y｜／（μfl²・Ｆfl_z²−Ｆfl_x²）^1/2
＋Ｋf・｜Ｆfr_y｜／（μfr²・Ｆfr_z²−Ｆfr_x²）^1/2〕
−（１／２）・〔Ｋr・｜Ｆrl_y｜／（μrl²・Ｆrl_z²−Ｆrl_x²）^1/2
＋Ｋr・｜Ｆrr_y｜／（μrr²・Ｆrr_z²−Ｆrr_x²）^1/2〕］ …（２２）
となる。

ここで、前後駆動力配分比をａ（但し、０≦ａ≦１）、右左前輪駆動力配分比をｂ（但し、０≦ｂ≦１）、右左後輪駆動力配分比をｃ（但し、０≦ｃ≦１）とし、各輪１２ｆｌ，１２ｆｒ，１２ｒｌ，１２ｒｒの駆動力をＦfl_x，Ｆfr_x，Ｆrl_x，Ｆrr_xをドライバ要求駆動力Ｆxで表すと、
Ｆfl_x＝ａ・ｂ・Ｆx …（２３）
Ｆfr_x＝ａ・（１−ｂ）・Ｆx …（２４）
Ｆrl_x＝（１−ａ）・ｃ・Ｆx …（２５）
Ｆrl_x＝（１−ａ）・（１−ｃ）・Ｆx …（２６）
となり、これらを（２２）式に代入すると、
ａ11＝（１／（Ｍ・Ｖ））・［２・（Ｋf＋Ｋr）
−（１／２）・〔Ｋf・｜Ｆfl_y｜／（μfl²・Ｆfl_z²−ａ²・ｂ²・Ｆx²）^1/2
＋Ｋf・｜Ｆfr_y｜／（μfr²・Ｆfr_z²−ａ²・（１−ｂ）²・Ｆx²）^1/2〕
−（１／２）・〔Ｋr・｜Ｆrl_y｜／（μrl²・Ｆrl_z²−（１−ａ）²・ｃ²・Ｆx²）^1/2
＋Ｋr・｜Ｆrr_y｜／（μrr²・Ｆrr_z²−（１−ａ）²（１−ｃ）²・Ｆx²）^1/2〕］ …（２７）
となる。（２７）式において［］内の要素は前後輪のコーナリングパワＫf_a，Ｋr_aからなり、
２・Ｆf_x＝ａ・Ｆx …（２８）
２・Ｆr_x＝（１−ａ）・Ｆx …（２９）
として、（２７）式から前後輪コーナリングパワＫf_a，Ｋr_aの要素をそれぞれ抽出すると、
Ｋf_a
＝Ｋf−（Ｋf・｜Ｆfl_y｜）／（４・（μfl²・Ｆfl_z²−ａ²・ｂ²・Ｆx²）^1/2）
−（Ｋf・｜Ｆfr_y｜）／（４・（μfr²・Ｆfr_z²−ａ²・（１−ｂ）²・Ｆx²）^1/2）
＝Ｋf−（Ｋf・｜Ｆfl_y｜）／（４・（μfl²・Ｆfl_z²−４・ｂ²・Ｆf_x²）^1/2）
−（Ｋf・｜Ｆfr_y｜）／（４・（μfr²・Ｆfr_z²−４・（１−ｂ）²・Ｆf_x²）^1/2） …（３０）
Ｋr_a
＝Ｋr−（Ｋr・｜Ｆrl_y｜）／（４・（μrl²・Ｆrl_z²−（１−ａ）²・ｃ²・Ｆx²）^1/2）
−（Ｋr・｜Ｆrr_y｜）／（４・（μrr²・Ｆrr_z²−（１−ａ）²・（１−ｃ）²・Ｆx²）^1/2）
＝Ｋr−（Ｋr・｜Ｆrl_y｜）／（４・（μrl²・Ｆrl_z²−４・ｃ²・Ｆr_x²）^1/2）
−（Ｋr・｜Ｆrr_y｜）／（４・（μrr²・Ｆrr_z²−４・（１−ｃ）²・Ｆ_x²）^1/2） …（３１）
となる。

（３０）、（３１）式からも明らかなように、前後駆動力配分比ａ＝１の前輪駆動車においては、前輪コーナリングパワＫf_aの非線形項を最小とする前輪駆動力配分比を設定することで、（１４）式中ａ11の非線形項を最小とすることができる。

この点を考慮し、駆動力配分比設定部５０では、線形項と非線形項とで表現される前輪コーナリングパワＫf_aの非線形項、すなわち、（３０）式の
非線形項＝
（Ｋf・｜Ｆfl_y｜）／（４・（μfl²・Ｆfl_z²−４・ｂ²・Ｆf_x²）^1/2）
＋（Ｋf・｜Ｆfr_y｜）／（４・（μfr²・Ｆfr_z²−４・（１−ｂ）²・Ｆf_x²）^1/2） …（３２）
を最小とする駆動力配分比ｂを演算し、これを、駆動力２・Ｆf_x（ａ・Ｆx）を前輪終減速装置１０から前輪の左右アクスル軸１１ｆｌ，１１ｆｒに伝達する際の配分比の制御値として設定する。

具体的には、駆動力配分比設定部５０は、力検出センサ１４ｆｌで検出される前輪横力Ｆfl_y及び前輪上下力Ｆfl_zを（３２）式中のＦfl_y及びＦfl_zに代入するとともに、力検出センサ１４ｆｒで検出される前輪横力Ｆfr_y及び前輪上下力Ｆfr_zを（３２）式中のＦfr_y及びＦfr_zに代入する。また、各輪に作用する路面μが等しいと仮定して路面摩擦係数推定部５３で推定される路面μを（３２）式中のμfl，μfrに代入するとともに、前後駆動力演算部５４で演算される駆動力Ｆxを（３２）式中のＦf_x（＝Ｆx／２）に代入する。

そして、駆動力配分比設定部５０は、（３２）式中のｂに、例えば、ｂ＝０．０，０．１，…，０．９，１．０を順次代入することで、前輪コーナリングパワＫf_aの非線形項を最小とする駆動力配分比ｂを求める。

このような形態によれば、車輪に実際に生じることが推定されるコーナリングパワの非線形項を最小とする駆動力配分比を設定することにより、タイヤグリップの効率的な活用を行いつつ、外乱に対する安定性に優れた駆動力配分比を設定することができる。

また、車輪に発生するコーナリングパワの変化を駆動力配分制御によって線形変化に近づけるので、応答性を向上することができ、タイヤが非線形領域に近づいても通常の領域での感覚に近いイメージで操縦できる。

また、コーナリングパワの推定に力検出センサから直接的に求められる駆動輪の横力及び上下力を用いるので、実際の車両挙動に応じた精度の良い駆動力配分制御を実現することができる。

次に、図５は本発明の第２の形態に係わり、図５は駆動力配分制御装置の概略構成図である。ここで、本形態では、駆動力配分比設定部５０で、左右後輪間の駆動力配分比ｃを設定する場合について説明する。なお、上述の第１の形態と同様の構成については、同符号を付して説明を省略する。

図５に示すように、本形態において、エンジン２による駆動力は、トルクコンバータ３、変速装置４を経て、トランスミッション出力軸４ａに伝達される。さらに、トランスミッション出力軸４ａに伝達された駆動力は、プロペラシャフト１６を介してドライブピニオン軸１７に伝達され、後輪終減速装置１８に入力されるよう構成されている。また、後輪終減速装置１８に入力された駆動力は、駆動軸としての後輪左右アクスル軸１１ｒｌ，１１ｒｒを経て駆動輪としての左右後輪１２ｒｌ．１２ｒｒに伝達される。

ここで、後輪終減速装置１８は、左右後輪１２ｒｌ，１２ｒｒに伝達する駆動力の配分比を可変に制御可能な構成となっている。具体的には、後輪終減速装置１８は、例えば、上述の第１の形態の図２に示した前輪終減速装置１０と略同様の構成となっている。この場合、後輪終減速装置１８では、ドライブピニオン軸１７が図２に示したフロントドライブ軸９に相当し、後輪左右アクスル軸１１ｒｌ，１１ｒｒが図２に示した前輪左右アクスル軸１１ｆｌ，１１ｆｒに相当する。

ここで、後輪終減速装置１８において、各油圧多板クラッチ３８，３９を締結させるための油圧値は、駆動力配分比設定部５０で設定される左右後輪１２ｒｌ，１２ｒｒの駆動力配分比に応じて油圧駆動制御部５１で演算される値であり、この油圧値の大小によって駆動力の配分量が変化される。すなわち、油圧駆動制御部５１は、後輪終減速装置１８とともに駆動力配分手段としての機能を実現する。

図示のように、駆動力配分比設定部５０には、駆動輪（左右後輪１２ｒｌ，１２ｒｒ）に作用する力を検出する力検出手段としての力検出センサ１４ｒｌ，１４ｒｒが接続されている。本形態において、力検出センサ１４ｒｌ，１４ｒｒは、左右後輪１２ｒｌ，１２ｒｒのアクスルハウジング１３ｒｌ，１３ｒｒに埋設されており、少なくとも、各輪１２ｒｌ，１２ｒｒにそれぞれ作用する横方向の力（前輪横力Ｆrl_y，Ｆrr_y）及び上下方向の力（前輪上下力Ｆrl_z，Ｆrr_z）を、アクスルハウジング１３ｒｌ，１３ｒｒに生じる変位量に基づいて検出する。

上述の第１の形態で示した（３０）、（３１）式からも明らかなように、前後駆動力配分比ａ＝０の後輪駆動車においては、後輪コーナリングパワＫr_aの非線形項を最小とする後輪駆動力配分比を設定することで（１４）式中ａ11の非線形項を最小とすることができる。

この点を考慮し、駆動力配分比設定部５０では、線形項と非線形項とで表現される後輪コーナリングパワＫr_aの非線形項、すなわち、（３１）式の
非線形項＝
（Ｋr・｜Ｆrl_y｜）／（４・（μrl²・Ｆrl_z²−４・ｃ²・Ｆr_x²）^1/2）
＋（Ｋf・｜Ｆrr_y｜）／（４・（μrr²・Ｆrr_z²−４・（１−ｃ）²・Ｆr_x²）^1/2） …（３３）
を最小とする駆動力配分比ｃを演算し、これを、駆動力２・Ｆf_x（＝（１−ａ）・Ｆx）を後輪終減速装置１８から後輪の左右アクスル軸１１ｒｌ，１１ｒｒに伝達する際の配分比の制御値として設定する。

具体的には、駆動力配分比設定部５０は、力検出センサ１４ｒｌで検出される前輪横力Ｆrl_y及び前輪上下力Ｆrl_zを（３３）式中のＦrl_y及びＦrl_zに代入するとともに、力検出センサ１４ｒｒで検出される前輪横力Ｆrr_y及び前輪上下力Ｆrr_zを（３３）式中のＦrr_y及びＦrr_zに代入する。また、各輪に作用する路面μが等しいと仮定して路面摩擦係数推定部５３で推定される路面μを（３３）式中のμrl，μrrに代入するとともに、前後駆動力演算部５４で演算される駆動力Ｆxを（３３）式中のＦf_x（＝Ｆx／２）に代入する。

そして、駆動力配分比設定部５０は、（３３）式中のｃに、例えば、ｃ＝０．０，０．１，０．２，…，０．９，１．０を順次代入することで、前輪コーナリングパワＫr_aの非線形項を最小とする駆動力配分比ｃを求める。

このような形態によれば、後輪の駆動力配分制御について、も上述の第１の形態と略同様の効果を奏することができる。

次に、図６は本発明の第３の形態に係わり、図６は駆動力配分制御装置の概略構成図である。なお、本形態では、駆動力配分比設定部５０で前後輪間の駆動力配分比ａを設定する場合について説明する。なお、上述の第１，第２の形態と同様の構成については、同符号を付して説明を省略する。

図６に示すように、本形態において、エンジン２による駆動力は、トルクコンバータ３、変速装置４を経て、トランスミッション出力軸４ａからセンターディファレンシャル装置１９に伝達される。さらに、センターディファレンシャル装置１９に伝達された駆動力は、リヤドライブ軸１５、プロペラシャフト１６、ドライブピニオン軸１７を介して後輪終減速装置１８に入力される一方、フロントドライブ軸９を介して前輪終減速装置１０に伝達されるよう構成されている。

ここで、センターディファレンシャル装置１９は、駆動軸としてのフロントドライブ軸９及びリヤドライブ軸１５に伝達する駆動力の配分比を可変に制御可能な構成となっている。具体的には、センターディファレンシャル装置１９は、例えば、上述の第１の形態の図２に示した前輪終減速装置１０と略同様の構成となっている。この場合、センターディファレンシャル装置１９では、トランスミッション出力軸４ａが図２に示したフロントドライブ軸９に相当し、フロントドライブ軸９が図２に示した前輪右アクスル軸１１ｆｒに相当し、リヤドライブ軸１５が図２に示した前輪左アクスル軸１１ｆｌに相当する。

ここで、センターディファレンシャル装置１９において、各油圧多板クラッチ３８，３９を締結させるための油圧値は、駆動力配分比設定部５０で設定される前後輪の駆動力配分比に応じて油圧駆動制御部５１で演算される値であり、この油圧値の大小によって駆動力の配分量が変化される。すなわち、油圧駆動制御部５１は、センターディファレンシャル装置１９とともに駆動力配分手段としての機能を実現する。

図示のように、駆動力配分比設定部５０には、駆動輪（左右前輪１２ｆｌ，１２ｆｒ及び左右後輪１２ｒｌ，１２ｒｒ）に作用する力を検出する力検出手段としての力検出センサ１４ｆｌ，１４ｆｒ，１４ｒｌ，１４ｒｒが接続されている。

本形態では、駆動力配分比ｂ＝ｃ＝１／２と仮定して（３０）式及び（３１）式の非線形項を最小とする前後輪の駆動力配分比ａを求める。すなわち、線形項と非線形項とで表現される４輪コーナリングパワＫｆr_a（＝Ｋf_a＋Ｋr_a）の非線形項は、
前輪平均横力をＦf_y（＝（Ｆfl_y＋Ｆfr_y）／２）、
後輪平均横力をＦr_y（＝（Ｆrl_y＋Ｆrr_y）／２）、
前輪平均上下力をＦf_z（＝（Ｆfl_z＋Ｆfr_z）／２）、
後輪平均上下力をＦr_z（＝（Ｆrl_z＋Ｆrr_z）／２）とすると、
非線形項
＝（Ｋf・｜Ｆfl_y｜）／（４・（μfl²・Ｆfl_z²−ａ²・Ｆx²／４）^1/2）
＋（Ｋf・｜Ｆfr_y｜）／（４・（μfr²・Ｆfr_z²−ａ²・Ｆx²／４）^1/2）
＋（Ｋr・｜Ｆrl_y｜）／（４・（μrl²・Ｆrl_z²−（１−ａ）²・Ｆx²／４）^1/2）
＋（Ｋr・｜Ｆrr_y｜）／（４・（μrr²・Ｆrr_z²−（１−ａ）²・Ｆx²／４）^1/2）

≒Ｋf・｜Ｆf_y｜／（２・（μf²・Ｆf_z²−ａ²・Ｆx²／４）^1/2）
＋Ｋr・｜Ｆr_y｜／（２・（μr²・Ｆr_z²−（１−ａ）²・Ｆx²／４）^1/2） …（３４）

但し、Ｆfl_y≒Ｆfr_y≒Ｆf_y、Ｆrl_y≒Ｆrr_y≒Ｆr_y
Ｆfl_z≒Ｆfr_z≒Ｆf_z、Ｆrl_z≒Ｆrr_z≒Ｆr_z
と表すことができる。駆動力配分比設定部５０では、上述の第１，第２の形態と略同様の処理によって、この（３４）式を最小とする駆動力配分比ａを演算し、これを、駆動力Ｆxをセンターディファレンシャル装置１９からフロントドライブ軸９とリヤドライブ軸１５に伝達する際の配分比の制御値として設定する。

さらに、駆動力配分比設定部５０では、設定した駆動力配分比ａに基づく前輪駆動力Ｆf_x及び後輪駆動力Ｆr_xをそれぞれ用いて、前輪の左右駆動力配分比ｂ及び後輪の左右駆動力配分比ｃを設定することが可能である。具体的には、第１の形態及び第２の形態では配分比を１又は０に設定していたが、これらの値を算出設定された値として前輪コーナリングパワKf_a又は後輪コーナリングパワKr_aの非線形項を最小する駆動力配分比を算出することで行われる。

このような形態によれば、前後輪への駆動力配分制御を含む４輪全ての駆動力配分制御についても、上述の第１の形態と略同様の効果を奏することができる。なお、駆動力配分を決定する際に用いる非線形項には、タイヤの横力Ｆfl_y、Ｆfr_y、Ｆrl_y、Ｆrr_yの値を用いずに、以下のように、（１２）（１３）式から求められる前後輪のタイヤ滑り角βf、βrを使った式を用いてもよい。

非線形項＝（Ｋf²・｜βf｜）／（４・（μfl²・Ｆfl_z²−４・ｂ²・Ｆf_x²）^1/2）
＋（Ｋf²・｜βf｜）／（４・（μfr²・Ｆfr_z²−４・（１−ｂ）²・Ｆf_x²）^1/2） …（３２’）
非線形項＝（Ｋr²・｜βr｜）／（４・（μrl²・Ｆrl_z²−４・ｃ²・Ｆr_x²）^1/2）
＋（Ｋr²・｜βr｜）／（４・（μrr²・Ｆrr_z²−４・（１−ｃ）²・Ｆr_x²）^1/2） …（３３’）
非線形項＝Ｋf²・｜βf｜／（２・（μf²・Ｆf_z²−ａ²・Ｆx²／４）^1/2）
＋Ｋr²・｜βr｜／（２・（μr²・Ｆr_z²−（１−ａ）²・Ｆx²／４）^1/2） …（３４’）
なお、コーナリングパワを線形項と非線形項で示す各式、及び、その変形や近似等は、上述の各形態で示したものに限定されるものではないことは勿論である。

更に、本実施の各形態では、ＦＦ車（Front engine-Front drive）、ＦＲ（Front engine-Rear drive）車、４輪駆動車を例に、左右駆動輪への駆動力配分する例で説明したが、これらに限定されるものではなく、４輪にモータを備え、各モータを制御することで駆動力を得る４輪独立モータ車両においても、左右輪のモータ駆動力、更には４輪のモータ駆動力を本発明により算出される駆動力配分に基づいて制御することで適用することができる。この場合においては、各輪に対する駆動力を算出及び制御するユニットが車両駆動力配分制御手段に該当する。

本発明の第１の形態に係わり、駆動力配分制御装置の概略構成図同上、前輪終減速装置の概略構成を示すスケルトン図同上、４輪車の等価的な２輪車モデルを示す説明図同上、車両運動モデルの状態運動方程式を機能的に示す説明図本発明の第２の形態に係わり、駆動力配分制御装置の概略構成図本発明の第３の形態に係わり、駆動力配分制御装置の概略構成図

符号の説明

９ … フロントドライブ軸（駆動軸）
１０ … 前輪終減速装置（駆動力配分手段）
１１ｆｌ … 前輪左アクスル軸（駆動軸）
１１ｆｒ … 前輪右アクスル軸（駆動軸）
１１ｒｌ … 後輪左アクスル軸（駆動軸）
１１ｒｒ … 後輪右アクスル軸（駆動軸）
１２ｆｌ … 左前輪（駆動輪）
１２ｆｒ … 右前輪（駆動輪）
１２ｒｌ … 左後輪（駆動輪）
１２ｒｒ … 右後輪（駆動輪）
１４ｆｌ … 力検出センサ（力検出手段）
１４ｆｒ … 力検出センサ（力検出手段）
１４ｒｌ … 力検出センサ（力検出手段）
１４ｒｒ … 力検出センサ（力検出手段）
１５ … リヤドライブ軸（駆動軸）
１８ … 後輪終減速装置（駆動力配分手段）
１９ … センターディファレンシャル装置（駆動力配分手段）
５０ … 駆動力配分比設定部（駆動力配分比設定手段）
５１ … 油圧駆動制御部（駆動力配分手段）
代理人弁理士伊藤進

Claims

可変設定される駆動力配分比で駆動力を一方の駆動軸と他方の駆動軸とに伝達する駆動力配分手段と、
駆動輪に作用する力を検出する力検出手段と、
前後輪それぞれに実際に生じることが推定され得るコーナリングパワを、コーナリングフォースの横すべり角に対する変化量が線形となる線形項と、少なくとも上記駆動輪に作用する力の検出値と上記各駆動軸に配分される上記駆動力とを用いた非線形項とで表現した場合の、上記非線形項を最小とする上記各駆動軸への駆動力配分比を演算し、当該駆動力配分比を上記駆動力配分手段の駆動力配分比として設定する駆動力配分比設定手段とを備え、
上記駆動力配分比設定手段は、右輪駆動軸と左輪駆動軸への駆動力配分比を設定することを特徴とする車両の駆動力配分制御装置。
上記駆動力配分比設定手段は、前輪駆動軸と後輪駆動軸への駆動力配分比を設定し、該駆動力配分に基づき、前輪側又は後輪側の少なくとも一方の側の右輪駆動軸と左輪駆動軸への駆動力配分比を設定することを特徴とする請求項１記載の車両の駆動力配分制御装置。
上記駆動力配分比設定手段は、前輪駆動軸への駆動力に基づき、前輪側の右輪駆動軸と左輪駆動軸への駆動力配分比を設定することを特徴とする請求項１記載の車両の駆動力配分制御装置。
上記駆動力配分比設定手段は、後輪駆動軸への駆動力に基づき、後輪側の右輪駆動軸と左輪駆動軸への駆動力配分比を設定することを特徴とする請求項１記載の車両の駆動力配分制御装置。
駆動輪に作用する力を検出する力検出手段と、
前後輪それぞれに実際に生じることが推定され得るコーナリングパワを、コーナリングフォースの横すべり角に対する変化量が線形となる線形項と、少なくとも上記駆動輪に作用する力の検出値と上記各駆動輪が発生する上記駆動力とを用いた非線形項とで表現した場合の、上記非線形項を最小とする上記各駆動輪における駆動力配分比を演算し、当該駆動力配分比となるよう右輪と左輪の駆動力を制御することを特徴とする車両の駆動力配分制御装置。