車両のヨーモーメント制御装置
【課題】 オーバーステア状態を解消すべく旋回内輪に配分する駆動力を増加させたときに、逆にオーバーステア状態が助長されるの事態を防止する。
【解決手段】 旋回方向判定手段が車両の旋回方向を判定すると(ステップS32)、旋回内輪スリップ率算出手段が旋回内輪のスリップ率Rslを算出し(ステップS33)、そのスリップ率Rslが閾値を超えると、駆動力配分量保持手段(ステップS35)が駆動力配分装置の駆動力配分量を前記スリップ率Rslが閾値Rrefを超えたときの値に保持する。これにより、旋回中に生じたオーバーステア状態を解消すべく旋回内輪に配分する駆動力を増加させても、旋回内輪に作用する荷重がタイヤの摩擦円を超えるのを未然に防止することで、旋回内輪がスリップしてグリップが失われのを回避し、オーバーステア状態が助長されないようにして車両挙動の安定化を図ることができる。
【解決手段】 旋回方向判定手段が車両の旋回方向を判定すると(ステップS32)、旋回内輪スリップ率算出手段が旋回内輪のスリップ率Rslを算出し(ステップS33)、そのスリップ率Rslが閾値を超えると、駆動力配分量保持手段(ステップS35)が駆動力配分装置の駆動力配分量を前記スリップ率Rslが閾値Rrefを超えたときの値に保持する。これにより、旋回中に生じたオーバーステア状態を解消すべく旋回内輪に配分する駆動力を増加させても、旋回内輪に作用する荷重がタイヤの摩擦円を超えるのを未然に防止することで、旋回内輪がスリップしてグリップが失われのを回避し、オーバーステア状態が助長されないようにして車両挙動の安定化を図ることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、駆動源からの駆動力を左右の駆動輪に配分する駆動力配分量を車両の横方向挙動の状態量に基づいて制御する駆動力配分装置を備えた車両のヨーモーメント制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
車両の左右の駆動輪に異なる大きさの駆動力を配分することで、タイヤと路面との間に発生する駆動力あるいは制動力を左右不均衡な状態にし、これにより車両のヨーモーメントを制御するものにおいて、左右の駆動輪に発生させる駆動力差の目標値を、車速および操舵角から算出した規範ヨーレートとヨーレートセンサで検出した車両に実際に発生している実ヨーレートとの偏差に基づいて算出することで、旋回時における車両の横方向挙動の安定化を図るものが、下記特許文献1により公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平9−86378号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上記従来のものは、タイヤの摩擦円を考慮せずに駆動力配分量を変更しているため、車両に必ずしも適切なヨーモーメントを発生させられない可能性があった。特に、加速旋回中に生じたオーバーステア状態を解消すべく旋回内輪に配分する駆動力を増加させると、旋回内輪に作用する荷重が摩擦円を超える場合があり、このような場合に旋回内輪がスリップしてグリップが失われると、オーバーステア状態を解消するために旋回内輪に配分する駆動力を増加させたにも関わらず、逆にオーバーステア状態が助長される可能性がある。
【0005】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、オーバーステア状態を解消すべく旋回内輪に配分する駆動力を増加させたときに、逆にオーバーステア状態が助長されるの事態を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するために、請求項1に記載された発明によれば、駆動源からの駆動力を左右の駆動輪に配分する駆動力配分量を車両の横方向挙動の状態量に基づいて制御する駆動力配分装置を備えた車両のヨーモーメント制御装置において、車両の旋回方向を判定する旋回方向判定手段と、前記旋回方向判定手段で判定した車両の旋回方向に基づいて旋回内輪を判定するとともに、前記旋回内輪のスリップ率を算出する旋回内輪スリップ率算出手段と、前記旋回内輪スリップ率算出手段で算出した前記旋回内輪のスリップ率が閾値を超えたときに、前記駆動力配分量を前記スリップ率が閾値を超えたときの値に保持する駆動力配分量保持手段とを備えることを特徴とする車両のヨーモーメント制御装置が提案される。
【0007】
尚、実施の形態のリヤディファレンシャルギヤDrは本発明の駆動力配分装置に対応し、実施の形態のエンジンEは本発明の駆動源に対応し、実施の形態の第8ヨーモーメントm8は本発明の駆動力配分量に対応し、実施の形態のステップS32の機能を実現する手段は本発明の旋回方向判定手段に対応し、実施の形態のステップS33の機能を実現する手段は本発明の旋回内輪スリップ率算出手段に対応し、実施の形態のステップS35の機能を実現する手段は本発明の駆動力配分量保持手段に対応し、実施の形態の左右の後輪WRL,WRRは本発明の駆動輪に対応する。
【発明の効果】
【0008】
請求項1の構成によれば、駆動源からの駆動力を左右の駆動輪に配分する駆動力配分量を車両の横方向挙動の状態量に基づいて制御する際に、旋回方向判定手段が車両の旋回方向を判定すると、旋回内輪スリップ率算出手段が旋回内輪のスリップ率を算出し、そのスリップ率が閾値を超えると、駆動力配分量保持手段が駆動力配分装置の駆動力配分量を前記スリップ率が閾値を超えたときの値に保持する。これにより、旋回中に生じたオーバーステア状態を解消すべく旋回内輪に配分する駆動力を増加させても、旋回内輪に作用する荷重がタイヤの摩擦円を超えるのを未然に防止することで、旋回内輪がスリップしてグリップが失われのを回避し、オーバーステア状態が助長されないようにして車両挙動の安定化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】フロントエンジン・リヤドライブ車両の駆動力伝達系を示す図。(第1の実施の形態)
【図2】リヤディファレンシャルギヤのスケルトン図。(第1の実施の形態)
【図3】左旋回時におけるリヤディファレンシャルギヤの作用を示す図。(第1の実施の形態)
【図4】右旋回時におけるリヤディファレンシャルギヤの作用を示す図。(第1の実施の形態)
【図5】差動制限時におけるリヤディファレンシャルギヤの作用を示す図。(第1の実施の形態)
【図6】DIFF電子制御ユニットおよびVSA電子制御ユニットの構成を示すブロック図。(第1の実施の形態)
【図7】操舵角速度応動制御部の構成を示すブロック図。(第1の実施の形態)
【図8】内外輪スリップフィードバック制御部の機能を説明するフローチャート。(第1の実施の形態)
【図9】内輪スリップフィードバック制御部の機能を説明するフローチャート。(第1の実施の形態)
【図10】協調制御部の機能を説明するフローチャート。(第1の実施の形態)
【図11】協調制御部の機能を説明するタイムチャート。(第1の実施の形態)
【図12】四輪駆動車両の駆動力伝達系を示す図。(第2の実施の形態)
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、図1〜図11に基づいて本発明の第1の実施の形態を説明する。
【0011】
図1に示すように、フロントエンジン・リヤドライブの車両は、従動輪である左右の前輪WFL,WFRと、駆動輪である左右の後輪WRL,WRRとを備える。車体前部に縦置きに搭載したエンジンEの後端にオートマチックトランスミッションATが接続されており、オートマチックトランスミッションATがプロペラシャフトPSを介してリヤディファレンシャルギヤDrに接続される。リヤディファレンシャルギヤDrから左右に延びる左車軸ARLおよび右車軸ARRに、それぞれ左後輪WRLおよび右後輪WRRが接続される。
【0012】
左右の前輪WFL,WFRおよび左右の後輪WRL,WRRに設けられた4個のブレーキキャリパBFL,BFR;BRL,BRRは、運転者によるブレーキペダルの踏込み操作により作動して制動力を発生する以外に、横滑り防止装置(Vehicle Stability Assist )VSAからの指令により自動的に作動して四輪の制動力を個別に制御する。
【0013】
リヤディファレンシャルギヤDrはエンジンEから入力される駆動力を左後輪WRLおよび右後輪WRRに任意の比率で配分することで、車両のヨーモーメントを制御することができ、横滑り防止装置VSAは、左車輪WFL,WRLの制動力および右車輪WFR,WRRの制動力を異ならせることで、車両のヨーモーメントを制御することができる。
【0014】
車両には、リヤディファレンシャルギヤDrを制御するDIFF電子制御ユニットUaと、横滑り防止装置VSAを制御するVSA電子制御ユニットUbとが設けられており、それらの電子制御ユニットUa,UbはCANで相互に接続される。
【0015】
図2に示すように、リヤディファレンシャルギヤDrには、オートマチックトランスミッションATから延びるプロペラシャフトPSに設けた駆動ベベルギヤギヤ2に噛み合う従動ベベルギヤ3から駆動力が伝達される差動機構Dが一体に設けられる。差動機構Dはダブルピニオン式の遊星歯車機構よりなり、前記従動ベベルギヤ3と一体に形成されたリングギヤ4と、このリングギヤ4の内部に同軸に配設されたサンギヤ5と、前記リングギヤ4に噛み合うアウタプラネタリギヤ6および前記サンギヤ5に噛み合うインナプラネタリギヤ7を、それらが相互に噛み合う状態で支持するプラネタリキャリヤ8とから構成される。差動機構Dは、そのリングギヤ4が入力要素として機能するとともに、一方の出力要素として機能するサンギヤ5が右出力軸9Rおよび右車軸ARRを介して右後輪WRRに接続され、また他方の出力要素として機能するプラネタリキャリヤ8が左出力軸9Lおよび左車軸ARLを介して左後輪WRLに接続される。
【0016】
左右の後輪WRL,WRR間で駆動力を配分するリヤディファレンシャルギヤDrは遊星歯車機構よりなり、そのキャリヤ部材11が右出力軸9Rの外周に回転自在に支持されるとともに、円周方向に90°間隔で配置された4本のピニオン軸12の各々に、第1ピニオン13、第2ピニオン14および第3ピニオン15を一体に形成した3連ピニオン部材16が回転自在に支持される。
【0017】
右出力軸9Rの外周に回転自在に支持されて前記第1ピニオン13に噛み合う第1サンギヤ17は、差動機構Dのプラネタリキャリヤ8に連結される。また右出力軸9Rの外周に固定された第2サンギヤ18は前記第2ピニオン14に噛み合う。更に、右出力軸9Rの外周に回転自在に支持された第3サンギヤ19は前記第3ピニオン15に噛み合う。
【0018】
実施の形態における第1ピニオン13、第2ピニオン14、第3ピニオン15、第1サンギヤ17、第2サンギヤ18および第3サンギヤ19の歯数は以下のとおりである。
【0019】
第1ピニオン13の歯数 Zb=16
第2ピニオン14の歯数 Zd=16
第3ピニオン15の歯数 Zf=32
第1サンギヤ17の歯数 Za=30
第2サンギヤ18の歯数 Zc=26
第3サンギヤ19の歯数 Ze=28
第3サンギヤ19は右出力軸9Rの外周に嵌合するスリーブ21および右クラッチCRを介してリヤディファレンシャルギヤDrのハウジング20に結合可能であり、右クラッチCRの締結によってキャリヤ部材11の回転数が増速される。またキャリヤ部材11は左クラッチCLを介してハウジング20に結合可能であり、左クラッチCLの締結によってキャリヤ部材11の回転数が減速される。
【0020】
またリヤディファレンシャルギヤDrのキャリヤ部材11と第3サンギヤ19のスリーブ21との間に差動制限クラッチCDが配置される。差動制限クラッチCDを締結してキャリヤ部材11と第3サンギヤ19とを相対回転不能に一体化すると、遊星歯車機構よりなるリヤディファレンシャルギヤDrがロックされる。
【0021】
上記構成のリヤディファレンシャルギヤDrにより、図3に示すように、例えば車両の左旋回時に左クラッチCLを締結すると、キャリヤ部材11がハウジング20に結合されて回転を停止する。このとき、右後輪WRRと一体の右出力軸9Rと、左後輪WRLと一体の左出力軸9L(即ち、差動機構Dのプラネタリキャリヤ8)とは、第2サンギヤ18、第2ピニオン14、第1ピニオン13および第1サンギヤ17を介して連結されているため、右後輪WRRの回転数NRは左前後WRLの回転数NLに対して次式の関係で増速される。
【0022】
NR/NL=(Zd/Zc)×(Za/Zb)
=1.154 …(1)
上述のようにして右後輪WRRの回転数NRが左後輪WRLの回転数NLに対して増速されると、図3に斜線を施した矢印で示したように、旋回内輪である左後輪WRLの駆動力の一部を旋回外輪である右後輪WRRに伝達し、車両の左旋回をアシストして旋回性能を高めることができる。
【0023】
尚、キャリヤ部材11を左クラッチCLにより停止させる代わりに、左クラッチCLの締結力を適宜調整してキャリヤ部材11の回転数を減速すれば、その減速に応じて右後輪WRRの回転数NRを左後輪WRLの回転数NLに対して増速し、旋回内輪である左後輪WRLから旋回外輪である右後輪WRRに任意の駆動力を伝達することができる。
【0024】
一方、図4に示すように、例えば車両の右旋回時に右クラッチCRを締結すると、スリーブ21がハウジング20に結合されて回転を停止する。その結果、スリーブ21に第3サンギヤ19を介して接続された第3ピニオン15が公転および自転し、右出力軸9Rの回転数に対してキャリヤ部材11の回転数が増速され、左後輪WRLの回転数NLは右後輪WRRの回転数NRに対して次式の関係で増速される。
【0025】
NL/NR={1−(Ze/Zf)×(Zb/Za)}
÷{1−(Ze/Zf)×(Zd/Zc)}
=1.156 …(2)
上述のようにして左後輪WRLの回転数NLが右後輪WRRの回転数NRに対して増速されると、図4に斜線を施した矢印で示したように、旋回内輪である右後輪WRRの駆動力の一部を旋回外輪である左後輪WRLに伝達することができる。この場合にも、スリーブ21を右クラッチCRにより停止させる代わりに、右クラッチCRの締結力を適宜調整してスリーブ21の回転数を減速すれば、その減速に応じて左後輪WRLの回転数NLを右後輪WRRの回転数NRに対して増速し、旋回内輪である右後輪WRRから旋回外輪である左後輪WRLに任意の駆動力を伝達することができる。
【0026】
(1)式および(2)式を比較すると明らかなように、第1ピニオン13、第2ピニオン14、第3ピニオン15、第1サンギヤ17、第2サンギヤ18および第3サンギヤ19の歯数を前述の如く設定したことにより、左後輪WRLから右後輪WRRへの増速率(約1.154)と、右後輪WRRから左後輪WRLへの増速率(約1.156)とを略等しくすることができる。
【0027】
また車両が高速で直進走行を行う場合には差動機構Dの機能を制限し、実質的に左右の車輪を一体に回転させることが望ましい。この場合、図5に示すように、差動制限クラッチCDを締結すると、リヤディファレンシャルギヤDrのキャリヤ部材11および第3サンギヤ19が一体に結合されて遊星歯車機構がロック状態になり、第1サンギヤ17に接続された左車軸ARLと、第2サンギヤ18に接続された右車軸ARRとが相対回転不能に一体化され、差動制限機能が発揮される。
【0028】
図2に示す差動制限クラッチCLを開放しての直進走行状態でも、図5に示す差動制限クラッチCLを締結しての直進走行状態でも、左右の後輪WRL,WRRには同じ駆動力が配分されるが、車両の進路がふらついたときに、差動制限クラッチCLを開放していると差動機構Dが機能して左右の後輪WRL,WRRの回転数が変化してしまうが、差動制限クラッチCLを締結していると左右の後輪WRL,WRRの回転数が同一に維持されるため、車両の直進安定性が高められる。
【0029】
尚、左クラッチCLおよび右クラッチCRをそれぞれ所定のスリップ率で締結しても、左車軸ARLおよび右車軸ARRを相対回転不能に一体化して差動制限機能を発揮させることができるが、左クラッチCLおよび右クラッチCRをそれぞれ所定のスリップ率で精度良く締結する制御は困難であり、制御の応答性も低下する問題がある。
【0030】
それに対して、本実施の形態では差動制限クラッチCDを締結するだけで差動制限機能を発揮させることができるので、制御が容易になるとともに制御の応答性が向上する。
【0031】
次に、リヤディファレンシャルギヤDrおよび横滑り防止装置VSAの制御系の構成を説明する。
【0032】
図6に示すように、車輪速、操舵角、横加速度、ヨーレート、エンジントルク、エンジン回転数、シフトポジション等が入力されるDIFF電子制御ユニットUaは、運転者入力フィードフォワード制御部M1と、操舵角速度応動制御部M2と、内外輪スリップフィードバック制御部M3と、内輪スリップフィードバック制御部M4と、車体スリップ角フィードバック制御部M5と、駆動ヨーモーメント演算部M6とを備える。またVSA要求値が入力されるVSA電子制御ユニットUbは、VSA要求ヨーモーメント演算部M7と、制動ヨーモーメント演算部M8とを備える。DIFF電子制御ユニットUaの運転者入力フィードフォワード制御部M1および操舵角速度応動制御部M2はフィードフォワード制御部M9を構成し、DIFF電子制御ユニットUaの内外輪スリップフィードバック制御部M3、内輪スリップフィードバック制御部M4および車体スリップ角フィードバック制御部M5はフィードバック制御部M10を構成し、DIFF電子制御ユニットUaの駆動ヨーモーメント演算部M6およびVSA電子制御ユニットUbの制動ヨーモーメント演算部M8は協調制御部M11を構成する。DIFF電子制御ユニットUaの駆動ヨーモーメント演算部M6にはリヤディファレンシャルギヤDrが接続され、VSA電子制御ユニットUb制動ヨーモーメント演算部M8には横滑り防止装置VSAが接続される。
【0033】
次に、フィードフォワード制御部M9の運転者入力フィードフォワード制御部M1の機能を説明する。運転者入力フィードフォワード制御部M1は、リヤディファレンシャルギヤDrに発生させる基本となるヨーモーメントを、運転者に操作入力である操舵角に基づいて算出するものである。前記操舵角は車両の横方向運動の状態量でないため、運転者入力フィードフォワード制御部Mによる制御はフィードフォワード制御となる。
【0034】
車両の旋回性能を高めるための運転者入力フィードフォワード制御部M1は、先ずエンジン回転数と、吸気負圧(もしくは吸気流量)と、シフトポジションとに基づいてリヤディファレンシャルギヤDrに入力される駆動トルクを推定する。そして、例えば四輪の車輪速の平均値として算出した車速と、運転者のステアリング操作により発生した操舵角とに基づいて規範横加速度を算出し、この規範横加速度と実際に車両に発生している実横加速度との偏差に基づいて、前記推定駆動トルクを駆動輪である左右の後輪WRL,WRRに配分する比率を決定するとともに、その推定駆動トルクの配分比率をリヤディファレンシャルギヤDrにより発生させる第1ヨーモーメントm1に変換して第1加算手段A12に出力する。
【0035】
次に、フィードフォワード制御部M9の操舵角速度応動制御部M2の機能を説明する。図7に示すように、操舵角速度応動制御部M2は、横加速度センサSaで検出した車両の横加速度YGを時間微分して横加速度変化率YG′を算出する横加速度変化率算出手段31と、操舵角センサSbで検出した運転者のステアリング操作による操舵角θを時間微分して操舵角速度θ′を算出する操舵角速度算出手段32とを備える。
【0036】
重み付け手段33は横加速度変化率YG′に重み付け係数α(0≦α<0.5)を乗算して補正横加速度変化率αYG′を算出し、重み付け手段34は操舵角速度θ′に重み付け係数(1−α)を乗算して補正操舵角速度(1−α)θ′を算出する。補正横加速度変化率αYG′および補正操舵角速度(1−α)θ′は加算手段35において加算された後、ゲイン乗算手段36でゲインkを乗算された値が、リヤディファレンシャルギヤDrにより発生させる第2ヨーモーメントm2として第1加算手段M12(図6参照)に出力される。第1加算手段M12は第1、第2ヨーモーメントm1,m2の加算値である第3ヨーモーメントm3を減算手段M13(図6参照)に出力する。
【0037】
仮に、操舵角速度応動制御部M2が左右の後輪WRL,WRRに操舵角速度θ′に比例した駆動力差を発生させるだけだと、車速が増加したためにヨー応答の安定性が低下したり、車両の横滑りによりタイヤおよび路面間のグリップが非線形領域に入ったりしたために、車両が本来持つ復元ヨーモーメントが変化したような場合に、この復元ヨーモーメントに対して駆動力配分制御によるヨーモーメント(第1ヨーモーメントm1)が大きくなり過ぎ、過制御により車両が不安定になる領域が発生する可能性がある。
【0038】
しかしながら、本実施の形態によれば、操舵角速度応動制御部M2が算出する第2ヨーモーメントm2が、操舵角速度θ′だけでなく、横加速度変化率YG′を考慮して決定されるので、操舵角θよりも立ち上がりの変化が大きい操舵角速度θ′によりヨー運動の制御初期の応答性を確保しながら、車両の実際のヨー運動の状態を表す状態量である横加速度変化率YG′により、車両の横方向の運動性能の変化をフィードバックして駆動力配分制御に反映させ、これにより駆動力配分制御が過制御に陥るのを効果的に防止することができる。
【0039】
しかも、重み付け係数αの大きさを調整することで、操舵角速度θ′および横加速度変化率YG′の寄与率を任意に調整して運転者の好みの特性に設定することができる。具体的には、重み付け係数αの値が0に近づくほど、運転者のステアリング操作に対する車両の横方向の運動の応答性が向上する。
【0040】
本制御の効果は、雪上での車両の走破性を高める場合に最も有効に発揮される。車両は雪上において容易にスピンモードに入り、スピンにより車両のヨーレートは急激に増加する。従って、ヨーレートに基づいて本制御を実行すると、ヨーレートの急増により過制御に陥る可能性がある。一方、雪上で車両がスピンしても、横加速度はヨーレートほど急激に増加することはないため、横加速度に基づいて本制御を行うことで過制御に陥るのを未然に防止することができる。
【0041】
次に、フィードバック制御部M10の内外輪スリップフィードバック制御部M3の機能を、図8のフローチャートに基づいて説明する。
【0042】
先ず、ステップS11でステアリングホイールが操作されて車両が旋回しているとき、ステップS12で例えば操舵角の方向に基づいて車両の旋回方向を判定する。尚、操舵角に代えて、横加速度やヨーレートに基づいて車両の旋回方向を判定しても良い。ステップS13で車両が加速状態にあれば、ステップS14で左右の後輪WRL,WRRのうちの旋回外輪の車輪速を車輪速センサにより読み込み、ステップS15で旋回外輪の車輪速を車体速と比較して旋回外輪のスリップ率を算出する。車体速は、例えば四輪の車輪速の平均値として算出することができる。続くステップS16で旋回外輪のスリップ率が急増しないように、そのスリップ率に応じた旋回外輪の駆動力低減量(第4ヨーモーメントm4)を算出し、ステップS17で減算手段M13において第4ヨーモーメントm4を減算することで第3ヨーモーメントm3を補正する。
【0043】
一方、前記ステップS13で車両が減速状態にあれば.ステップS18で左右の後輪WRL,WRRのうちの旋回内輪の車輪速を車輪速センサにより読み込み、ステップS19で旋回内輪の車輪速を前記車体速と比較して旋回内輪のスリップ率を算出する。続くステップS20で旋回内輪のスリップ率が急減しないように、そのスリップ率に応じた旋回内輪の駆動力増加量(第4ヨーモーメントm4)を算出し、ステップS21で減算手段M13において第4ヨーモーメントm4を減算することで第3ヨーモーメントm3を補正する。
【0044】
即ち、車両の加速旋回中には、早く旋回したいという運転者の意思を反映して、フィードフォワード制御部M9が旋回外輪に配分する駆動力を増加させるため、旋回外輪のスリップ率が急増してグリップが失われ、車両挙動が不安定になってスピン状態に陥る虞がある。しかしながら、旋回外輪のスリップ率に基づいて旋回外輪への駆動力配分量が減少するように補正するので、旋回外輪のスリップを確実に判定して旋回外輪に配分される駆動力を減少させ、車両挙動が乱れるのを防止することができる。
【0045】
一方、車両の減速旋回中には、内外輪の駆動力が共に減少するため、もともと駆動力の配分量が少ない旋回内輪のスリップ率が急減し、車両挙動が不安定になってスピン状態に陥る虞がある。しかしながら、旋回内輪のスリップ率に基づいて旋回内輪への駆動力配分量が増加するように補正するので、旋回内輪のスリップを確実に判定して旋回内輪に配分される駆動力を増加させ、車両挙動が乱れるのを防止することができる。
【0046】
以上のように、旋回加速時には旋回外輪のスリップ率に基づいて該旋回外輪に配分される駆動力を減少させ、旋回減速時には旋回内輪のスリップ率に基づいて該旋回内輪に配分される駆動力を増加させるので、旋回加速時および旋回減速時の両方における車両挙動の安定を確保した上で、左右の後輪WRL,WRRへの駆動力配分を的確に行うことができる。しかも車両の状態量である駆動輪のスリップ率を直接フィードバック信号として用いるので、従来の規範モデルに基くフィードバック制御に比べて、誤介入の可能性が少なく、かつロバスト性や制御応答性に優れたものとなる。
【0047】
次に、フィードバック制御部M10の内輪スリップフィードバック制御部M4の機能を、図9のフローチャートに基づいて説明する。
【0048】
先ず、ステップS31でステアリングホイールが操作されて車両が旋回しているとき、ステップS32で例えば操舵角の方向に基づいて車両の旋回方向を判定する。尚、操舵角に代えて、横加速度やヨーレートに基づいて車両の旋回方向を判定しても良い。続くステップS33で旋回内輪の車輪速を車体速と比較して旋回内輪のスリップ率Rslを算出する。車体速は、例えば四輪の車輪速の平均値として算出することができる。続くステップS34で旋回内輪のスリップ率Rslをスリップ率閾値Rrefと比較し、スリップ率Rslがスリップ率閾値Rref以上であれば、ステップS35で旋回内輪の駆動力配分量を、スリップ率Rslがスリップ率閾値Rref以上になった時点での駆動力配分量(つまり第5ヨーモーメントm5)にホールドする。
【0049】
内輪スリップフィードバック制御部M4が出力する第5ヨーモーメントm5は、第2加算手段M14において前記第4ヨーモーメントm4に加算された後、減算手段M13において前記第3ヨーモーメントm3から減算される。
【0050】
以上のように、旋回中に生じたオーバーステア状態を解消すべく旋回内輪に配分する駆動力を増加させたために該旋回内輪に作用する荷重がタイヤの摩擦円を超えてしまうと、旋回内輪がスリップしてグリップが失われてしまい、オーバーステア状態を解消するために旋回内輪に配分する駆動力を増加させたにも関わらず、逆にオーバーステア状態が助長される可能性がある。しかしながら、本実施の形態によれば、旋回内輪のスリップ率Rslが閾値Rrefを超えると、旋回内輪への駆動力配分量を前記スリップ率Rslが閾値Rrefを超えたときの値に保持するので、旋回内輪がスリップしてグリップが失われのを回避し、オーバーステア状態が助長されないようにして車両挙動の安定化を図ることができる。
【0051】
尚、内外輪スリップフィードバック制御部M3は旋回加速時および旋回減速時に限って作動するが、内輪スリップフィードバック制御部M4は旋回中であれば加速および減速時を問わずに作動する点で異なっている。
【0052】
次に、フィードバック制御部M10の車体スリップ角フィードバック制御部M5の機能を説明する。
【0053】
先ず、ヨーレートセンサで検出したヨーレートγと横加速度センサで検出した横加速度GYと、四輪の車速から算出した車速Vとを用い、車体のスリップ角βをβ=γ−(GY/V)により算出し、このスリップ角βが所定の閾値よりも大きいときに、スリップ角βにゲインを乗算した値に基づいて旋回外輪の駆動力低減量(第6ヨーモーメントm6)が算出される。この第6ヨーモーメントm6は第2加算手段M14において第4、第5ヨーモーメントm4,m5に加算されて第7ヨーモーメントm7が算出され、更に減算手段M13において第3ヨーモーメントm3から第7ヨーモーメントm7が減算されて駆動ヨーモーメントm8が算出される。
【0054】
このように、車体のスリップ角βが所定の閾値よりも大きいときには、車両が不安定な状態にあると判定して旋回外輪の駆動力配分量を低減するので、旋回外輪のスリップを抑制して車両の安定性を確保することができる。
【0055】
次に、図10および図11に基づいてVSA電子制御ユニットUbおよび協調制御部M11の機能を説明する。
【0056】
先ず、ステップS41で、前述したように、フィードフォワード制御部M9で算出した第3ヨーモーメントm3からフィードバック制御部M10で算出した第7ヨーモーメントm7を減算した値である駆動ヨーモーメントm8を算出する。続くステップS42でVSA電子制御ユニットUbのVSA要求ヨーモーメント演算部M7が、規範ヨーレートと実ヨーレートとの偏差に基づいて算出したVSA要求値から、横滑り防止装置VSAが左右の車輪の制動力差により発生すべき制動ヨーモーメントm9を算出する。
【0057】
続くステップS43で、協調制御部M11の駆動ヨーモーメント演算部M6が、リヤディファレンシャルギヤDrが発生可能な最大駆動ヨーモーメントm10と、前記駆動ヨーモーメントm8とを比較する。最大駆動ヨーモーメントm10は、リヤディファレンシャルギヤDrが発生可能な左右の後輪WRL,WRRの最大トルク差をδTとすると、
m10=δT[kgfm]×トレッド[m]÷(2×タイヤ半径[m])
により算出される。
【0058】
駆動ヨーモーメント演算部M6は、駆動ヨーモーメントm8が最大駆動ヨーモーメントm10以下の場合には、ステップS44でその駆動ヨーモーメントm8を指令値としてリヤディファレンシャルギヤDrに駆動ヨーモーメントを発生させ、ステップS45で制動ヨーモーメント演算部M8は制動ヨーモーメントm9を指令値として横滑り防止装置VSAに制動ヨーモーメントを発生させる。
【0059】
一方、駆動ヨーモーメントm8が最大駆動ヨーモーメントm10を超えている場合には、ステップS46でその最大駆動ヨーモーメントm10を指令値としてリヤディファレンシャルギヤDrに駆動ヨーモーメントを発生させる。そしてステップS47でリヤディファレンシャルギヤDrでは発生しきれなかったヨーモーメント不足分m11(=駆動ヨーモーメントm8−最大駆動ヨーモーメントm10)を算出し、ステップS48でヨーモーメント不足分m11を前記制動ヨーモーメントm9に加算した値を指令値として横滑り防止装置VSAに制動ヨーモーメントを発生させる。
【0060】
以上のように、駆動ヨーモーメントm8がリヤディファレンシャルギヤDrで発生可能な最大駆動ヨーモーメントm10以下の場合には、協調制御部M11がリヤディファレンシャルギヤDrに駆動ヨーモーメントm8を発生させるので、車両減速度を発生する横滑り防止装置VSAの作動を最小限に抑えて運転者の違和感を小さくすることができ、しかもフィードバック制御部M10で車両の横方向の運動状態を考慮して算出した駆動ヨーモーメントm8は立ち上がりが早いため、利き出しが滑らかであるだけでなく制御応答性が高められる。
【0061】
一方、駆動ヨーモーメントm8が最大駆動ヨーモーメントm10を超えている場合には、協調制御部M11がリヤディファレンシャルギヤDrに最大駆動ヨーモーメントm10を発生させるとともに、駆動ヨーモーメントm8に対する最大駆動ヨーモーメントm10の不足分であるヨーモーメント不足分m11を横滑り防止装置VSAに発生させるので、リヤディファレンシャルギヤDrでは賄いきれない駆動モーメントm8を横滑り防止装置VSAで補って車両を充分に安定化することができる。
【0062】
次に、図12に基づいて本発明の第2の実施の形態を説明する。
【0063】
第1の実施の形態の車両はフロントエンジン・リヤドライブの車両であるが、第2の実施の形態の車両はフロントエンジン・リヤドライブの車両をベースとする四輪駆動車両であり、後輪WRL,WRRが主駆動輪となり、前輪WFL,WFRが副駆動輪となる。
【0064】
即ち、トランスファーTがトランスファークラッチCを介してフロントディファレンシャルギヤDfに接続されており、フロントディファレンシャルギヤDfから左右に延びる左車軸AFLおよび右車軸AFRに、それぞれ左前輪WFLおよび右前輪WFRが接続される。従ってトランスファークラッチCを締結することで車両を四輪駆動状態とし、トランスファークラッチCを締結解除することで車両を後輪駆動状態とすることができる。
【0065】
第2の実施の形態のその他の構成および作用は、上述した第1の実施の形態と同じである。第1の実施の形態では駆動輪である後輪WRL,WRRが本発明の駆動輪に対応し、従動輪である前輪WFL,WFRが本発明の従動輪に対応しているが、第2の実施の形態では主駆動輪である後輪WRL,WRRが本発明の駆動輪に対応し、副駆動輪である前輪WFL,WFRが本発明の従動輪に対応している。
【0066】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【0067】
例えば、実施の形態では前輪WFL,WFRを従動輪として後輪WRL,WRRを駆動輪としているが、その関係を入れ換えても良い。その場合、リヤディファレンシャルギヤDrではなく、フロントディファレンシャルギヤDfが本発明の駆動力配分装置を構成することになる。
【符号の説明】
【0068】
Dr リヤディファレンシャルギヤ(駆動力配分装置)
E エンジン(駆動源)
m8 第8ヨーモーメント(駆動力配分量)
S32 旋回方向判定手段
S33 旋回内輪スリップ率算出手段
S35 駆動力配分量保持手段
WRL 左後輪(駆動輪)
WRR 右後輪(駆動輪)
【技術分野】
【0001】
本発明は、駆動源からの駆動力を左右の駆動輪に配分する駆動力配分量を車両の横方向挙動の状態量に基づいて制御する駆動力配分装置を備えた車両のヨーモーメント制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
車両の左右の駆動輪に異なる大きさの駆動力を配分することで、タイヤと路面との間に発生する駆動力あるいは制動力を左右不均衡な状態にし、これにより車両のヨーモーメントを制御するものにおいて、左右の駆動輪に発生させる駆動力差の目標値を、車速および操舵角から算出した規範ヨーレートとヨーレートセンサで検出した車両に実際に発生している実ヨーレートとの偏差に基づいて算出することで、旋回時における車両の横方向挙動の安定化を図るものが、下記特許文献1により公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平9−86378号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上記従来のものは、タイヤの摩擦円を考慮せずに駆動力配分量を変更しているため、車両に必ずしも適切なヨーモーメントを発生させられない可能性があった。特に、加速旋回中に生じたオーバーステア状態を解消すべく旋回内輪に配分する駆動力を増加させると、旋回内輪に作用する荷重が摩擦円を超える場合があり、このような場合に旋回内輪がスリップしてグリップが失われると、オーバーステア状態を解消するために旋回内輪に配分する駆動力を増加させたにも関わらず、逆にオーバーステア状態が助長される可能性がある。
【0005】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、オーバーステア状態を解消すべく旋回内輪に配分する駆動力を増加させたときに、逆にオーバーステア状態が助長されるの事態を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するために、請求項1に記載された発明によれば、駆動源からの駆動力を左右の駆動輪に配分する駆動力配分量を車両の横方向挙動の状態量に基づいて制御する駆動力配分装置を備えた車両のヨーモーメント制御装置において、車両の旋回方向を判定する旋回方向判定手段と、前記旋回方向判定手段で判定した車両の旋回方向に基づいて旋回内輪を判定するとともに、前記旋回内輪のスリップ率を算出する旋回内輪スリップ率算出手段と、前記旋回内輪スリップ率算出手段で算出した前記旋回内輪のスリップ率が閾値を超えたときに、前記駆動力配分量を前記スリップ率が閾値を超えたときの値に保持する駆動力配分量保持手段とを備えることを特徴とする車両のヨーモーメント制御装置が提案される。
【0007】
尚、実施の形態のリヤディファレンシャルギヤDrは本発明の駆動力配分装置に対応し、実施の形態のエンジンEは本発明の駆動源に対応し、実施の形態の第8ヨーモーメントm8は本発明の駆動力配分量に対応し、実施の形態のステップS32の機能を実現する手段は本発明の旋回方向判定手段に対応し、実施の形態のステップS33の機能を実現する手段は本発明の旋回内輪スリップ率算出手段に対応し、実施の形態のステップS35の機能を実現する手段は本発明の駆動力配分量保持手段に対応し、実施の形態の左右の後輪WRL,WRRは本発明の駆動輪に対応する。
【発明の効果】
【0008】
請求項1の構成によれば、駆動源からの駆動力を左右の駆動輪に配分する駆動力配分量を車両の横方向挙動の状態量に基づいて制御する際に、旋回方向判定手段が車両の旋回方向を判定すると、旋回内輪スリップ率算出手段が旋回内輪のスリップ率を算出し、そのスリップ率が閾値を超えると、駆動力配分量保持手段が駆動力配分装置の駆動力配分量を前記スリップ率が閾値を超えたときの値に保持する。これにより、旋回中に生じたオーバーステア状態を解消すべく旋回内輪に配分する駆動力を増加させても、旋回内輪に作用する荷重がタイヤの摩擦円を超えるのを未然に防止することで、旋回内輪がスリップしてグリップが失われのを回避し、オーバーステア状態が助長されないようにして車両挙動の安定化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】フロントエンジン・リヤドライブ車両の駆動力伝達系を示す図。(第1の実施の形態)
【図2】リヤディファレンシャルギヤのスケルトン図。(第1の実施の形態)
【図3】左旋回時におけるリヤディファレンシャルギヤの作用を示す図。(第1の実施の形態)
【図4】右旋回時におけるリヤディファレンシャルギヤの作用を示す図。(第1の実施の形態)
【図5】差動制限時におけるリヤディファレンシャルギヤの作用を示す図。(第1の実施の形態)
【図6】DIFF電子制御ユニットおよびVSA電子制御ユニットの構成を示すブロック図。(第1の実施の形態)
【図7】操舵角速度応動制御部の構成を示すブロック図。(第1の実施の形態)
【図8】内外輪スリップフィードバック制御部の機能を説明するフローチャート。(第1の実施の形態)
【図9】内輪スリップフィードバック制御部の機能を説明するフローチャート。(第1の実施の形態)
【図10】協調制御部の機能を説明するフローチャート。(第1の実施の形態)
【図11】協調制御部の機能を説明するタイムチャート。(第1の実施の形態)
【図12】四輪駆動車両の駆動力伝達系を示す図。(第2の実施の形態)
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、図1〜図11に基づいて本発明の第1の実施の形態を説明する。
【0011】
図1に示すように、フロントエンジン・リヤドライブの車両は、従動輪である左右の前輪WFL,WFRと、駆動輪である左右の後輪WRL,WRRとを備える。車体前部に縦置きに搭載したエンジンEの後端にオートマチックトランスミッションATが接続されており、オートマチックトランスミッションATがプロペラシャフトPSを介してリヤディファレンシャルギヤDrに接続される。リヤディファレンシャルギヤDrから左右に延びる左車軸ARLおよび右車軸ARRに、それぞれ左後輪WRLおよび右後輪WRRが接続される。
【0012】
左右の前輪WFL,WFRおよび左右の後輪WRL,WRRに設けられた4個のブレーキキャリパBFL,BFR;BRL,BRRは、運転者によるブレーキペダルの踏込み操作により作動して制動力を発生する以外に、横滑り防止装置(Vehicle Stability Assist )VSAからの指令により自動的に作動して四輪の制動力を個別に制御する。
【0013】
リヤディファレンシャルギヤDrはエンジンEから入力される駆動力を左後輪WRLおよび右後輪WRRに任意の比率で配分することで、車両のヨーモーメントを制御することができ、横滑り防止装置VSAは、左車輪WFL,WRLの制動力および右車輪WFR,WRRの制動力を異ならせることで、車両のヨーモーメントを制御することができる。
【0014】
車両には、リヤディファレンシャルギヤDrを制御するDIFF電子制御ユニットUaと、横滑り防止装置VSAを制御するVSA電子制御ユニットUbとが設けられており、それらの電子制御ユニットUa,UbはCANで相互に接続される。
【0015】
図2に示すように、リヤディファレンシャルギヤDrには、オートマチックトランスミッションATから延びるプロペラシャフトPSに設けた駆動ベベルギヤギヤ2に噛み合う従動ベベルギヤ3から駆動力が伝達される差動機構Dが一体に設けられる。差動機構Dはダブルピニオン式の遊星歯車機構よりなり、前記従動ベベルギヤ3と一体に形成されたリングギヤ4と、このリングギヤ4の内部に同軸に配設されたサンギヤ5と、前記リングギヤ4に噛み合うアウタプラネタリギヤ6および前記サンギヤ5に噛み合うインナプラネタリギヤ7を、それらが相互に噛み合う状態で支持するプラネタリキャリヤ8とから構成される。差動機構Dは、そのリングギヤ4が入力要素として機能するとともに、一方の出力要素として機能するサンギヤ5が右出力軸9Rおよび右車軸ARRを介して右後輪WRRに接続され、また他方の出力要素として機能するプラネタリキャリヤ8が左出力軸9Lおよび左車軸ARLを介して左後輪WRLに接続される。
【0016】
左右の後輪WRL,WRR間で駆動力を配分するリヤディファレンシャルギヤDrは遊星歯車機構よりなり、そのキャリヤ部材11が右出力軸9Rの外周に回転自在に支持されるとともに、円周方向に90°間隔で配置された4本のピニオン軸12の各々に、第1ピニオン13、第2ピニオン14および第3ピニオン15を一体に形成した3連ピニオン部材16が回転自在に支持される。
【0017】
右出力軸9Rの外周に回転自在に支持されて前記第1ピニオン13に噛み合う第1サンギヤ17は、差動機構Dのプラネタリキャリヤ8に連結される。また右出力軸9Rの外周に固定された第2サンギヤ18は前記第2ピニオン14に噛み合う。更に、右出力軸9Rの外周に回転自在に支持された第3サンギヤ19は前記第3ピニオン15に噛み合う。
【0018】
実施の形態における第1ピニオン13、第2ピニオン14、第3ピニオン15、第1サンギヤ17、第2サンギヤ18および第3サンギヤ19の歯数は以下のとおりである。
【0019】
第1ピニオン13の歯数 Zb=16
第2ピニオン14の歯数 Zd=16
第3ピニオン15の歯数 Zf=32
第1サンギヤ17の歯数 Za=30
第2サンギヤ18の歯数 Zc=26
第3サンギヤ19の歯数 Ze=28
第3サンギヤ19は右出力軸9Rの外周に嵌合するスリーブ21および右クラッチCRを介してリヤディファレンシャルギヤDrのハウジング20に結合可能であり、右クラッチCRの締結によってキャリヤ部材11の回転数が増速される。またキャリヤ部材11は左クラッチCLを介してハウジング20に結合可能であり、左クラッチCLの締結によってキャリヤ部材11の回転数が減速される。
【0020】
またリヤディファレンシャルギヤDrのキャリヤ部材11と第3サンギヤ19のスリーブ21との間に差動制限クラッチCDが配置される。差動制限クラッチCDを締結してキャリヤ部材11と第3サンギヤ19とを相対回転不能に一体化すると、遊星歯車機構よりなるリヤディファレンシャルギヤDrがロックされる。
【0021】
上記構成のリヤディファレンシャルギヤDrにより、図3に示すように、例えば車両の左旋回時に左クラッチCLを締結すると、キャリヤ部材11がハウジング20に結合されて回転を停止する。このとき、右後輪WRRと一体の右出力軸9Rと、左後輪WRLと一体の左出力軸9L(即ち、差動機構Dのプラネタリキャリヤ8)とは、第2サンギヤ18、第2ピニオン14、第1ピニオン13および第1サンギヤ17を介して連結されているため、右後輪WRRの回転数NRは左前後WRLの回転数NLに対して次式の関係で増速される。
【0022】
NR/NL=(Zd/Zc)×(Za/Zb)
=1.154 …(1)
上述のようにして右後輪WRRの回転数NRが左後輪WRLの回転数NLに対して増速されると、図3に斜線を施した矢印で示したように、旋回内輪である左後輪WRLの駆動力の一部を旋回外輪である右後輪WRRに伝達し、車両の左旋回をアシストして旋回性能を高めることができる。
【0023】
尚、キャリヤ部材11を左クラッチCLにより停止させる代わりに、左クラッチCLの締結力を適宜調整してキャリヤ部材11の回転数を減速すれば、その減速に応じて右後輪WRRの回転数NRを左後輪WRLの回転数NLに対して増速し、旋回内輪である左後輪WRLから旋回外輪である右後輪WRRに任意の駆動力を伝達することができる。
【0024】
一方、図4に示すように、例えば車両の右旋回時に右クラッチCRを締結すると、スリーブ21がハウジング20に結合されて回転を停止する。その結果、スリーブ21に第3サンギヤ19を介して接続された第3ピニオン15が公転および自転し、右出力軸9Rの回転数に対してキャリヤ部材11の回転数が増速され、左後輪WRLの回転数NLは右後輪WRRの回転数NRに対して次式の関係で増速される。
【0025】
NL/NR={1−(Ze/Zf)×(Zb/Za)}
÷{1−(Ze/Zf)×(Zd/Zc)}
=1.156 …(2)
上述のようにして左後輪WRLの回転数NLが右後輪WRRの回転数NRに対して増速されると、図4に斜線を施した矢印で示したように、旋回内輪である右後輪WRRの駆動力の一部を旋回外輪である左後輪WRLに伝達することができる。この場合にも、スリーブ21を右クラッチCRにより停止させる代わりに、右クラッチCRの締結力を適宜調整してスリーブ21の回転数を減速すれば、その減速に応じて左後輪WRLの回転数NLを右後輪WRRの回転数NRに対して増速し、旋回内輪である右後輪WRRから旋回外輪である左後輪WRLに任意の駆動力を伝達することができる。
【0026】
(1)式および(2)式を比較すると明らかなように、第1ピニオン13、第2ピニオン14、第3ピニオン15、第1サンギヤ17、第2サンギヤ18および第3サンギヤ19の歯数を前述の如く設定したことにより、左後輪WRLから右後輪WRRへの増速率(約1.154)と、右後輪WRRから左後輪WRLへの増速率(約1.156)とを略等しくすることができる。
【0027】
また車両が高速で直進走行を行う場合には差動機構Dの機能を制限し、実質的に左右の車輪を一体に回転させることが望ましい。この場合、図5に示すように、差動制限クラッチCDを締結すると、リヤディファレンシャルギヤDrのキャリヤ部材11および第3サンギヤ19が一体に結合されて遊星歯車機構がロック状態になり、第1サンギヤ17に接続された左車軸ARLと、第2サンギヤ18に接続された右車軸ARRとが相対回転不能に一体化され、差動制限機能が発揮される。
【0028】
図2に示す差動制限クラッチCLを開放しての直進走行状態でも、図5に示す差動制限クラッチCLを締結しての直進走行状態でも、左右の後輪WRL,WRRには同じ駆動力が配分されるが、車両の進路がふらついたときに、差動制限クラッチCLを開放していると差動機構Dが機能して左右の後輪WRL,WRRの回転数が変化してしまうが、差動制限クラッチCLを締結していると左右の後輪WRL,WRRの回転数が同一に維持されるため、車両の直進安定性が高められる。
【0029】
尚、左クラッチCLおよび右クラッチCRをそれぞれ所定のスリップ率で締結しても、左車軸ARLおよび右車軸ARRを相対回転不能に一体化して差動制限機能を発揮させることができるが、左クラッチCLおよび右クラッチCRをそれぞれ所定のスリップ率で精度良く締結する制御は困難であり、制御の応答性も低下する問題がある。
【0030】
それに対して、本実施の形態では差動制限クラッチCDを締結するだけで差動制限機能を発揮させることができるので、制御が容易になるとともに制御の応答性が向上する。
【0031】
次に、リヤディファレンシャルギヤDrおよび横滑り防止装置VSAの制御系の構成を説明する。
【0032】
図6に示すように、車輪速、操舵角、横加速度、ヨーレート、エンジントルク、エンジン回転数、シフトポジション等が入力されるDIFF電子制御ユニットUaは、運転者入力フィードフォワード制御部M1と、操舵角速度応動制御部M2と、内外輪スリップフィードバック制御部M3と、内輪スリップフィードバック制御部M4と、車体スリップ角フィードバック制御部M5と、駆動ヨーモーメント演算部M6とを備える。またVSA要求値が入力されるVSA電子制御ユニットUbは、VSA要求ヨーモーメント演算部M7と、制動ヨーモーメント演算部M8とを備える。DIFF電子制御ユニットUaの運転者入力フィードフォワード制御部M1および操舵角速度応動制御部M2はフィードフォワード制御部M9を構成し、DIFF電子制御ユニットUaの内外輪スリップフィードバック制御部M3、内輪スリップフィードバック制御部M4および車体スリップ角フィードバック制御部M5はフィードバック制御部M10を構成し、DIFF電子制御ユニットUaの駆動ヨーモーメント演算部M6およびVSA電子制御ユニットUbの制動ヨーモーメント演算部M8は協調制御部M11を構成する。DIFF電子制御ユニットUaの駆動ヨーモーメント演算部M6にはリヤディファレンシャルギヤDrが接続され、VSA電子制御ユニットUb制動ヨーモーメント演算部M8には横滑り防止装置VSAが接続される。
【0033】
次に、フィードフォワード制御部M9の運転者入力フィードフォワード制御部M1の機能を説明する。運転者入力フィードフォワード制御部M1は、リヤディファレンシャルギヤDrに発生させる基本となるヨーモーメントを、運転者に操作入力である操舵角に基づいて算出するものである。前記操舵角は車両の横方向運動の状態量でないため、運転者入力フィードフォワード制御部Mによる制御はフィードフォワード制御となる。
【0034】
車両の旋回性能を高めるための運転者入力フィードフォワード制御部M1は、先ずエンジン回転数と、吸気負圧(もしくは吸気流量)と、シフトポジションとに基づいてリヤディファレンシャルギヤDrに入力される駆動トルクを推定する。そして、例えば四輪の車輪速の平均値として算出した車速と、運転者のステアリング操作により発生した操舵角とに基づいて規範横加速度を算出し、この規範横加速度と実際に車両に発生している実横加速度との偏差に基づいて、前記推定駆動トルクを駆動輪である左右の後輪WRL,WRRに配分する比率を決定するとともに、その推定駆動トルクの配分比率をリヤディファレンシャルギヤDrにより発生させる第1ヨーモーメントm1に変換して第1加算手段A12に出力する。
【0035】
次に、フィードフォワード制御部M9の操舵角速度応動制御部M2の機能を説明する。図7に示すように、操舵角速度応動制御部M2は、横加速度センサSaで検出した車両の横加速度YGを時間微分して横加速度変化率YG′を算出する横加速度変化率算出手段31と、操舵角センサSbで検出した運転者のステアリング操作による操舵角θを時間微分して操舵角速度θ′を算出する操舵角速度算出手段32とを備える。
【0036】
重み付け手段33は横加速度変化率YG′に重み付け係数α(0≦α<0.5)を乗算して補正横加速度変化率αYG′を算出し、重み付け手段34は操舵角速度θ′に重み付け係数(1−α)を乗算して補正操舵角速度(1−α)θ′を算出する。補正横加速度変化率αYG′および補正操舵角速度(1−α)θ′は加算手段35において加算された後、ゲイン乗算手段36でゲインkを乗算された値が、リヤディファレンシャルギヤDrにより発生させる第2ヨーモーメントm2として第1加算手段M12(図6参照)に出力される。第1加算手段M12は第1、第2ヨーモーメントm1,m2の加算値である第3ヨーモーメントm3を減算手段M13(図6参照)に出力する。
【0037】
仮に、操舵角速度応動制御部M2が左右の後輪WRL,WRRに操舵角速度θ′に比例した駆動力差を発生させるだけだと、車速が増加したためにヨー応答の安定性が低下したり、車両の横滑りによりタイヤおよび路面間のグリップが非線形領域に入ったりしたために、車両が本来持つ復元ヨーモーメントが変化したような場合に、この復元ヨーモーメントに対して駆動力配分制御によるヨーモーメント(第1ヨーモーメントm1)が大きくなり過ぎ、過制御により車両が不安定になる領域が発生する可能性がある。
【0038】
しかしながら、本実施の形態によれば、操舵角速度応動制御部M2が算出する第2ヨーモーメントm2が、操舵角速度θ′だけでなく、横加速度変化率YG′を考慮して決定されるので、操舵角θよりも立ち上がりの変化が大きい操舵角速度θ′によりヨー運動の制御初期の応答性を確保しながら、車両の実際のヨー運動の状態を表す状態量である横加速度変化率YG′により、車両の横方向の運動性能の変化をフィードバックして駆動力配分制御に反映させ、これにより駆動力配分制御が過制御に陥るのを効果的に防止することができる。
【0039】
しかも、重み付け係数αの大きさを調整することで、操舵角速度θ′および横加速度変化率YG′の寄与率を任意に調整して運転者の好みの特性に設定することができる。具体的には、重み付け係数αの値が0に近づくほど、運転者のステアリング操作に対する車両の横方向の運動の応答性が向上する。
【0040】
本制御の効果は、雪上での車両の走破性を高める場合に最も有効に発揮される。車両は雪上において容易にスピンモードに入り、スピンにより車両のヨーレートは急激に増加する。従って、ヨーレートに基づいて本制御を実行すると、ヨーレートの急増により過制御に陥る可能性がある。一方、雪上で車両がスピンしても、横加速度はヨーレートほど急激に増加することはないため、横加速度に基づいて本制御を行うことで過制御に陥るのを未然に防止することができる。
【0041】
次に、フィードバック制御部M10の内外輪スリップフィードバック制御部M3の機能を、図8のフローチャートに基づいて説明する。
【0042】
先ず、ステップS11でステアリングホイールが操作されて車両が旋回しているとき、ステップS12で例えば操舵角の方向に基づいて車両の旋回方向を判定する。尚、操舵角に代えて、横加速度やヨーレートに基づいて車両の旋回方向を判定しても良い。ステップS13で車両が加速状態にあれば、ステップS14で左右の後輪WRL,WRRのうちの旋回外輪の車輪速を車輪速センサにより読み込み、ステップS15で旋回外輪の車輪速を車体速と比較して旋回外輪のスリップ率を算出する。車体速は、例えば四輪の車輪速の平均値として算出することができる。続くステップS16で旋回外輪のスリップ率が急増しないように、そのスリップ率に応じた旋回外輪の駆動力低減量(第4ヨーモーメントm4)を算出し、ステップS17で減算手段M13において第4ヨーモーメントm4を減算することで第3ヨーモーメントm3を補正する。
【0043】
一方、前記ステップS13で車両が減速状態にあれば.ステップS18で左右の後輪WRL,WRRのうちの旋回内輪の車輪速を車輪速センサにより読み込み、ステップS19で旋回内輪の車輪速を前記車体速と比較して旋回内輪のスリップ率を算出する。続くステップS20で旋回内輪のスリップ率が急減しないように、そのスリップ率に応じた旋回内輪の駆動力増加量(第4ヨーモーメントm4)を算出し、ステップS21で減算手段M13において第4ヨーモーメントm4を減算することで第3ヨーモーメントm3を補正する。
【0044】
即ち、車両の加速旋回中には、早く旋回したいという運転者の意思を反映して、フィードフォワード制御部M9が旋回外輪に配分する駆動力を増加させるため、旋回外輪のスリップ率が急増してグリップが失われ、車両挙動が不安定になってスピン状態に陥る虞がある。しかしながら、旋回外輪のスリップ率に基づいて旋回外輪への駆動力配分量が減少するように補正するので、旋回外輪のスリップを確実に判定して旋回外輪に配分される駆動力を減少させ、車両挙動が乱れるのを防止することができる。
【0045】
一方、車両の減速旋回中には、内外輪の駆動力が共に減少するため、もともと駆動力の配分量が少ない旋回内輪のスリップ率が急減し、車両挙動が不安定になってスピン状態に陥る虞がある。しかしながら、旋回内輪のスリップ率に基づいて旋回内輪への駆動力配分量が増加するように補正するので、旋回内輪のスリップを確実に判定して旋回内輪に配分される駆動力を増加させ、車両挙動が乱れるのを防止することができる。
【0046】
以上のように、旋回加速時には旋回外輪のスリップ率に基づいて該旋回外輪に配分される駆動力を減少させ、旋回減速時には旋回内輪のスリップ率に基づいて該旋回内輪に配分される駆動力を増加させるので、旋回加速時および旋回減速時の両方における車両挙動の安定を確保した上で、左右の後輪WRL,WRRへの駆動力配分を的確に行うことができる。しかも車両の状態量である駆動輪のスリップ率を直接フィードバック信号として用いるので、従来の規範モデルに基くフィードバック制御に比べて、誤介入の可能性が少なく、かつロバスト性や制御応答性に優れたものとなる。
【0047】
次に、フィードバック制御部M10の内輪スリップフィードバック制御部M4の機能を、図9のフローチャートに基づいて説明する。
【0048】
先ず、ステップS31でステアリングホイールが操作されて車両が旋回しているとき、ステップS32で例えば操舵角の方向に基づいて車両の旋回方向を判定する。尚、操舵角に代えて、横加速度やヨーレートに基づいて車両の旋回方向を判定しても良い。続くステップS33で旋回内輪の車輪速を車体速と比較して旋回内輪のスリップ率Rslを算出する。車体速は、例えば四輪の車輪速の平均値として算出することができる。続くステップS34で旋回内輪のスリップ率Rslをスリップ率閾値Rrefと比較し、スリップ率Rslがスリップ率閾値Rref以上であれば、ステップS35で旋回内輪の駆動力配分量を、スリップ率Rslがスリップ率閾値Rref以上になった時点での駆動力配分量(つまり第5ヨーモーメントm5)にホールドする。
【0049】
内輪スリップフィードバック制御部M4が出力する第5ヨーモーメントm5は、第2加算手段M14において前記第4ヨーモーメントm4に加算された後、減算手段M13において前記第3ヨーモーメントm3から減算される。
【0050】
以上のように、旋回中に生じたオーバーステア状態を解消すべく旋回内輪に配分する駆動力を増加させたために該旋回内輪に作用する荷重がタイヤの摩擦円を超えてしまうと、旋回内輪がスリップしてグリップが失われてしまい、オーバーステア状態を解消するために旋回内輪に配分する駆動力を増加させたにも関わらず、逆にオーバーステア状態が助長される可能性がある。しかしながら、本実施の形態によれば、旋回内輪のスリップ率Rslが閾値Rrefを超えると、旋回内輪への駆動力配分量を前記スリップ率Rslが閾値Rrefを超えたときの値に保持するので、旋回内輪がスリップしてグリップが失われのを回避し、オーバーステア状態が助長されないようにして車両挙動の安定化を図ることができる。
【0051】
尚、内外輪スリップフィードバック制御部M3は旋回加速時および旋回減速時に限って作動するが、内輪スリップフィードバック制御部M4は旋回中であれば加速および減速時を問わずに作動する点で異なっている。
【0052】
次に、フィードバック制御部M10の車体スリップ角フィードバック制御部M5の機能を説明する。
【0053】
先ず、ヨーレートセンサで検出したヨーレートγと横加速度センサで検出した横加速度GYと、四輪の車速から算出した車速Vとを用い、車体のスリップ角βをβ=γ−(GY/V)により算出し、このスリップ角βが所定の閾値よりも大きいときに、スリップ角βにゲインを乗算した値に基づいて旋回外輪の駆動力低減量(第6ヨーモーメントm6)が算出される。この第6ヨーモーメントm6は第2加算手段M14において第4、第5ヨーモーメントm4,m5に加算されて第7ヨーモーメントm7が算出され、更に減算手段M13において第3ヨーモーメントm3から第7ヨーモーメントm7が減算されて駆動ヨーモーメントm8が算出される。
【0054】
このように、車体のスリップ角βが所定の閾値よりも大きいときには、車両が不安定な状態にあると判定して旋回外輪の駆動力配分量を低減するので、旋回外輪のスリップを抑制して車両の安定性を確保することができる。
【0055】
次に、図10および図11に基づいてVSA電子制御ユニットUbおよび協調制御部M11の機能を説明する。
【0056】
先ず、ステップS41で、前述したように、フィードフォワード制御部M9で算出した第3ヨーモーメントm3からフィードバック制御部M10で算出した第7ヨーモーメントm7を減算した値である駆動ヨーモーメントm8を算出する。続くステップS42でVSA電子制御ユニットUbのVSA要求ヨーモーメント演算部M7が、規範ヨーレートと実ヨーレートとの偏差に基づいて算出したVSA要求値から、横滑り防止装置VSAが左右の車輪の制動力差により発生すべき制動ヨーモーメントm9を算出する。
【0057】
続くステップS43で、協調制御部M11の駆動ヨーモーメント演算部M6が、リヤディファレンシャルギヤDrが発生可能な最大駆動ヨーモーメントm10と、前記駆動ヨーモーメントm8とを比較する。最大駆動ヨーモーメントm10は、リヤディファレンシャルギヤDrが発生可能な左右の後輪WRL,WRRの最大トルク差をδTとすると、
m10=δT[kgfm]×トレッド[m]÷(2×タイヤ半径[m])
により算出される。
【0058】
駆動ヨーモーメント演算部M6は、駆動ヨーモーメントm8が最大駆動ヨーモーメントm10以下の場合には、ステップS44でその駆動ヨーモーメントm8を指令値としてリヤディファレンシャルギヤDrに駆動ヨーモーメントを発生させ、ステップS45で制動ヨーモーメント演算部M8は制動ヨーモーメントm9を指令値として横滑り防止装置VSAに制動ヨーモーメントを発生させる。
【0059】
一方、駆動ヨーモーメントm8が最大駆動ヨーモーメントm10を超えている場合には、ステップS46でその最大駆動ヨーモーメントm10を指令値としてリヤディファレンシャルギヤDrに駆動ヨーモーメントを発生させる。そしてステップS47でリヤディファレンシャルギヤDrでは発生しきれなかったヨーモーメント不足分m11(=駆動ヨーモーメントm8−最大駆動ヨーモーメントm10)を算出し、ステップS48でヨーモーメント不足分m11を前記制動ヨーモーメントm9に加算した値を指令値として横滑り防止装置VSAに制動ヨーモーメントを発生させる。
【0060】
以上のように、駆動ヨーモーメントm8がリヤディファレンシャルギヤDrで発生可能な最大駆動ヨーモーメントm10以下の場合には、協調制御部M11がリヤディファレンシャルギヤDrに駆動ヨーモーメントm8を発生させるので、車両減速度を発生する横滑り防止装置VSAの作動を最小限に抑えて運転者の違和感を小さくすることができ、しかもフィードバック制御部M10で車両の横方向の運動状態を考慮して算出した駆動ヨーモーメントm8は立ち上がりが早いため、利き出しが滑らかであるだけでなく制御応答性が高められる。
【0061】
一方、駆動ヨーモーメントm8が最大駆動ヨーモーメントm10を超えている場合には、協調制御部M11がリヤディファレンシャルギヤDrに最大駆動ヨーモーメントm10を発生させるとともに、駆動ヨーモーメントm8に対する最大駆動ヨーモーメントm10の不足分であるヨーモーメント不足分m11を横滑り防止装置VSAに発生させるので、リヤディファレンシャルギヤDrでは賄いきれない駆動モーメントm8を横滑り防止装置VSAで補って車両を充分に安定化することができる。
【0062】
次に、図12に基づいて本発明の第2の実施の形態を説明する。
【0063】
第1の実施の形態の車両はフロントエンジン・リヤドライブの車両であるが、第2の実施の形態の車両はフロントエンジン・リヤドライブの車両をベースとする四輪駆動車両であり、後輪WRL,WRRが主駆動輪となり、前輪WFL,WFRが副駆動輪となる。
【0064】
即ち、トランスファーTがトランスファークラッチCを介してフロントディファレンシャルギヤDfに接続されており、フロントディファレンシャルギヤDfから左右に延びる左車軸AFLおよび右車軸AFRに、それぞれ左前輪WFLおよび右前輪WFRが接続される。従ってトランスファークラッチCを締結することで車両を四輪駆動状態とし、トランスファークラッチCを締結解除することで車両を後輪駆動状態とすることができる。
【0065】
第2の実施の形態のその他の構成および作用は、上述した第1の実施の形態と同じである。第1の実施の形態では駆動輪である後輪WRL,WRRが本発明の駆動輪に対応し、従動輪である前輪WFL,WFRが本発明の従動輪に対応しているが、第2の実施の形態では主駆動輪である後輪WRL,WRRが本発明の駆動輪に対応し、副駆動輪である前輪WFL,WFRが本発明の従動輪に対応している。
【0066】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【0067】
例えば、実施の形態では前輪WFL,WFRを従動輪として後輪WRL,WRRを駆動輪としているが、その関係を入れ換えても良い。その場合、リヤディファレンシャルギヤDrではなく、フロントディファレンシャルギヤDfが本発明の駆動力配分装置を構成することになる。
【符号の説明】
【0068】
Dr リヤディファレンシャルギヤ(駆動力配分装置)
E エンジン(駆動源)
m8 第8ヨーモーメント(駆動力配分量)
S32 旋回方向判定手段
S33 旋回内輪スリップ率算出手段
S35 駆動力配分量保持手段
WRL 左後輪(駆動輪)
WRR 右後輪(駆動輪)
【特許請求の範囲】
【請求項1】
駆動源(E)からの駆動力を左右の駆動輪(WRL,WRR)に配分する駆動力配分量(m8)を車両の横方向挙動の状態量に基づいて制御する駆動力配分装置(Dr)を備えた車両のヨーモーメント制御装置において、
車両の旋回方向を判定する旋回方向判定手段(S32)と、
前記旋回方向判定手段(S32)で判定した車両の旋回方向に基づいて旋回内輪を判定するとともに、前記旋回内輪のスリップ率を算出する旋回内輪スリップ率算出手段(S33)と、
前記旋回内輪スリップ率算出手段(S33)で算出した前記旋回内輪のスリップ率が閾値を超えたときに、前記駆動力配分量(m8)を前記スリップ率が閾値を超えたときの値に保持する駆動力配分量保持手段(S35)と、
を備えることを特徴とする車両のヨーモーメント制御装置。
【請求項1】
駆動源(E)からの駆動力を左右の駆動輪(WRL,WRR)に配分する駆動力配分量(m8)を車両の横方向挙動の状態量に基づいて制御する駆動力配分装置(Dr)を備えた車両のヨーモーメント制御装置において、
車両の旋回方向を判定する旋回方向判定手段(S32)と、
前記旋回方向判定手段(S32)で判定した車両の旋回方向に基づいて旋回内輪を判定するとともに、前記旋回内輪のスリップ率を算出する旋回内輪スリップ率算出手段(S33)と、
前記旋回内輪スリップ率算出手段(S33)で算出した前記旋回内輪のスリップ率が閾値を超えたときに、前記駆動力配分量(m8)を前記スリップ率が閾値を超えたときの値に保持する駆動力配分量保持手段(S35)と、
を備えることを特徴とする車両のヨーモーメント制御装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【公開番号】特開2011−163518(P2011−163518A)
【公開日】平成23年8月25日(2011.8.25)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−29740(P2010−29740)
【出願日】平成22年2月15日(2010.2.15)
【出願人】(000005326)本田技研工業株式会社 (23,863)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成23年8月25日(2011.8.25)
【国際特許分類】
【出願日】平成22年2月15日(2010.2.15)
【出願人】(000005326)本田技研工業株式会社 (23,863)
【Fターム(参考)】
[ Back to top ]