JPH04146819A - 駆動力制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、前輪および後輪の少な（とも一方の、左右
の車輪に駆動力（駆動トルク）を伝達する各駆動軸にそ
れぞれ介装されたクラッチ装置を備えた駆動力制御装置
に関する。

（従来の技術） 自動車の運動性能向上や悪路走破性を向上するために、
従来、４輪駆動車が知られている。従来の４輪駆動車は
、例えば、第１Ｏ図に示すように、エンジンＥからの駆
動力を、油圧湿式多板クラッチＣＬ１．ＣＬ２により前
後輪にトルク配分している。そして、クラッチＣＬＩ、
ＣＬ２から前輪および後輪への駆動力は、差動ギアＤＩ
、Ｄ２を介して各左右の車輪に伝達され、これらの差動
ギアＤＩ、Ｄ２により左右輪の回転速度差を吸収してい
る。

この従来の４輪駆動車は、例えば、前後輪の回転速度差
、ヨーレート、横加速度等に応じ、前後輪への駆動力配
分を決定し、種々の走行状態に適合する運動性能を実現
しようとしている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、従来の４輪駆動車においては、前後輪の
駆動力配分だけでは、実現可能な走行領域が充分満足で
きる程度にまで拡大されてはいない。特に、旋回時のス
テアリングレスポンスや操縦安定性の点では充分とは言
えなかった。

本発明はこのような問題を解決するためになされたもの
で、特に、左右輪の駆動力比を積極的に最適値に制御し
て、ステアリングのレスポンスの向上や操縦安定性の向
上を図った駆動力制御装置を提供することを目的とする
。

（課題を解決するだめの手段） 上述の目的を達成するために本発明によれば、左右の車
輪に駆動力を伝達する各駆動軸にそれぞれ介装されたク
ラッチ装置と、ステアリング装置の操舵角を検出する舵
角センサと、車速を検出する車速センサと、舵角センサ
が検出する舵角と車速センサが検出する車速とに基つい
て車両に発生する横加速度を予測すると共に、予測した
横加速度に応じて各車輪の荷重を予測し、このように予
測した各輪の荷重量に応じて前記各クラッチ装置の伝達
駆動力をそれぞれ制御する制御手段とを備えてなること
を特徴とする駆動力制御装置が提供される。

好ましくは、前記制御手段は、前記予測した各車輪の荷
重に応し、前記各クラッチ装置の伝達駆動力を直接制御
することもできるし、各車輪に駆動力を検出するトルク
センサを設け、前記予測した各車輪の荷重に応して左右
の車輪の駆動力比を演算し、前記トルクセンサが検出す
る各駆動力が、演算した駆動力比に合致するように前記
各クラッチ装置の伝達駆動力をフィードパ・シフ制御す
ることもできる。

更に、前記各車輪の駆動軸にブレーキ装置を含んで構成
し、前記制御手段は、前記予測した各車輪の荷重に応じ
前記各ブレーキ装置の制動力を制御することにより、減
速時の車両運動性能をより一層向上させることができる
。

（作用） 左右の車輪に駆動力を伝達する各駆動軸にそれぞれ介装
されたクラッチ装置は、これを断接ないしはスリップ量
を制御することにより、左右の車輪に伝達される駆動力
比を任意に制御することができる。そして、制御手段が
舵角と車速とに基づいて演算した横加速度に応じて各車
輪の荷重量を予測し、このように予測した各輪の荷重量
に応じて前記各クラッチ装置の伝達駆動力を制御するこ
とにより、左右輪の駆動力比が最適値に制御される。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第１図は、本発明の第１の実施例として、４輪独立駆動
車の例を示し、この第１の実施例の車両には、差動装置
を備えておらず、左右の前輪ＦＬ。

ＦＲおよび左右の後輪ＲＬ、ＲＲはそれぞれクラッチ１
０〜１３を介してエンジンＥに連結されている。

よす詳細には、エンジンＥの駆動力は、エンジン出力軸
に固設されるギア１５、このギア１５に噛合し、プロペ
ラシャフト１６に固設されたギア１６ａ、およびプロペ
ラシャフト１６を介して前後のアクスルシャフト１８．
１９に伝達される。

前輪側のアクスルシャフト１８にはその左輪ＦＬ側にク
ラッチ１０が、右輪ＦＲ側にクラッチ１１が配設され、
前輪側のアクスルシャフト１８に伝達されたエンジンＥ
からの駆動力は、このクラッチ１０および１１を介し、
各クラッチの断接状態、或いはスリップ状態により決定
される左右輪の伝速駆動力比に応じて配分された駆動力
が各輪ＦＬ。

ＦＲに伝達される。前輪の各車輪ＦＬ、ＦＲの伝達トル
クは、各輪毎に取り付けられた駆動力センサ４１，４２
により検出され、この検出値は電子制御装置（ＥＣＵ）
４０に供給される。なお、駆動力センサとしては、種々
のものが適用できるが、例えば、歪ゲージ式や磁歪式の
ものを使用してもよい。

後輪側のアクスルシャフト１９も同様に、左輪ＲＬ側に
クラッチ１２が、右輪ＲＲ側にクラッチ１３が配設され
、後輪側のアクスルシャフト１９に伝達されたエンジン
Ｅからの駆動力は、このクラッチ１２および１３を介し
、各クラッチの断接状態、あるいはスリップ状態により
決定される左右輪の伝達駆動力比に応じて各輪ＲＬ、Ｒ
Ｒに伝達される。後輪の各車輪ＲＬ、ＲＲの伝達トルク
は、各輪毎に取り付けられた駆動力センサ４３゜４４に
より検出され、この検出値は電子制御装置４０に供給さ
れる。

なお、各クラッチ１０〜１３を断接ないしはスリップさ
せて回転数比を制御することにより、左右輪ないしは４
輪の駆動力比を制御することもできる。各輪の回転数は
、各輪毎に取り付けられた車輪速センサ４６〜４９によ
り検出され、検出値は電子制御装置４０に供給される。

上述したクラッチ１０〜１３は、電磁式のものや電磁粉
体クラッチでもよいが、本実施例では湿式多板油圧クラ
ッチが適用され、これらのクラッチは油圧制御装置２０
から供給される高圧の油圧により摩擦係合して駆動トル
クを伝達する。なお、油圧制御装置２０は、いずれも図
示しないが、エンジンＥの駆動により油圧を発生させる
油圧ポンプ、電子制御装置４０からの制御信号により各
クラッチへの作動油圧の給排を制御する制御バルブ等を
備えている。

電子制御装置４０には、上述したセンサの他に各種セン
サ、例えば、エンジンＥの駆動力を検出するトルクセン
サ、車体に発生するヨーレートを検出するヨーレートセ
ンサ５１、同じく前後加速度を検出する前後Ｇセンサ５
２、横加速度を検出する横Ｇセンサ５３、ステアリング
の操舵角を検出するステアリング角度センサ５５、ブレ
ーキの踏み込みを検出するブレーキセンサ５６、エンジ
ンＥの吸気通路に配設されたスロットル弁の弁開度を検
出するアクセル開度センサ５７等が接続され、これらの
センサの検出信号が電子制御装置４゜に供給される。

電子制御装置４０は、駆動力制御プログラムを実行して
クラッチの作動量等を演算する中央演算装置（ＣＰＵ）
、前述の制御プログラムや種々の定数値、演算結果等を
記憶する記憶装置（ＲＯＭ。

ＲＡＭ等）、前述の各種センサからの検出値を入力して
、フィルタリング、信号増幅、Ａ／Ｄ変換等の入力処理
や、演算結果に基づいて制御信号を出力する入出力装置
（Ｉ１０インターフェイス）等から構成されている。

次に、第２Ａ図および第２Ｂ図を参照して、電子制御装
置４０により実行される横加速度見込み制御手順につい
て説明する。なお、電子制御装置４０は、ステアリング
角度センサ５５の入力信号を常に監視しており、ステア
リング角の絶対値が所定値を越えると第２Ａ図および第
２Ｂ図に示す横加速度見込み制御の実行を開始し、制御
が完了するまで繰り返しこのルーチンを実行する。

この横加速度見込み制御が実行されると、先ず、電子制
御装置４０は、車輪速センサ４６〜４９から各車輪速信
号を読み込み（ステップ５ＩＯ）、これらの値を平均し
て車速ｖＷを演算する（ステップ５１２）。次に、ステ
アリング角度センサ５５からステアリング角信号を読み
込み（ステップ５１４）、上述のようにして求めた車速
Ｖｗとステアリング角δＳから、次式（ＡＩ）に基づき
車体に発生する横加速度Ｇｙを予測・演算する（ステッ
プ５１６）。

Ｇｙ＝−ＫＩ　Ｘ　（δｓ　ｘＶｗ”）　／Ｌ　　・・
・・・・（ＡＩ）ここに、Ｌはホイールベース、Ｋ、は
定数である。

次に、上述のようにして演算した横加速度Ｇｙから左右
輪の荷重移動量Δｗｙを、次式（Ａ２）から予測・演算
する（ステップ５１８）。

ΔＷｙ　＝Ｋｔ　ｘ　（ＭｘＨ／ｄ）ｘＧｙ　−−−−
−・（Ａ２）ここに、ｄはトレッド、Ｍは車重、Ｈは重
心高さ、Ｋ、は定数である。

そして、トルクセンサ５０が検出するエンジンＥの駆動
トルクＴ８の正負からエンジンＥが駆動状態にあるか制
動状態にあるかを判別し、判別結果と上述のようにして
求めた荷重移動量Δｗｙから各輪の荷重に比例した駆動
力配分比αを演算する（ステップ５２０）。

駆動力の分配比αの演算が終わると、電子制御装置４０
は前後Ｇセンサ５２からの前後加速度信号を読み込み（
ステップ５２２）、この前後加速度から前後荷重移動量
を演算して前後輪への駆動力配分比βを演算しくステッ
プ５２４）、この配分比βから前後輪の駆動力Ｔｙ、Ｔ
ｍ及び前後の各左右輪の目標駆動力ＴＦＬＩ　ＴＦＬ　
ＴＲＬＩ　ＴＲＩをそれぞれ次式（Ａ３）〜（Ａ８）に
より演算する（ステップ８２６）。

Ｔｒ”β×ＴＥ　　　　　　　　　　・・・・・・（Ａ
３）Ｔｍ＝（＋−β）ＸＴＥ　　　　　　・・・・・・
（Ａ４）ＴＦＬ＝α×Ｔ、　　　　　　　　　　　・・
・・・・（Ａ５）Ｔｒｉ＝（１−α）　　Ｘ　ＴＦ　　
　　　　　　−−（Ａ６）ＴＲＬ＝αＸＴ、　　　　　
　　　　　　　　・・・・・・（Ａ７）Ｔ□＝（１−α
）ｘ”ｒｉ　　　　　　　　・・・・・・（Ａ８）電子
制御装置４０は、この様に演算した各輪の目標駆動力に
基づき、各輪の駆動力センサ４１〜４４からの駆動力信
号を監視しながら、油圧制御装置２０に制御信号を出力
して各クラッチ１０〜１３の作動油圧を調整し、各輪の
駆動力を目標駆動力にフィードバック制御する（ステッ
プ８２８）。

このフィードバック制御方法には種々のものがあり、い
ずれの方法を採用するかは特に限定されるものでない。

なお、上述の実施例では、ステアリング角が所定値範囲
を越えたとき、第２Ａ図および第２Ｂ図の横加速度見込
み制御を開始するようにしたが、この横加速度見込み制
御の開始条件は、ステアリング角と車速により判別する
ようにしてもよい。

第３図は、ステアリング角と車速とにより車両の直進領
域、すなわち、上述の横加速度見込み制御を実行しない
領域を規定するマツプを示すもので、図中斜線で示す領
域で車両が走行しているとき、直進していると判定し、
この斜線領域を外れると、横加速度見込み制御を開始す
るのである。

第２Ａ図および第２Ｂ図に示す実施例では、演算した荷
重移動量から各輪の目標駆動力を求め、各輪の駆動力を
この目標駆動力に合致するように各クラッチ１０〜１３
の係合力ないしはスリップ量をフィードバック制御した
が、第２Ｂ図の各ステップを第４図に示すステップに代
えて、荷重移動量から左右輪のクラッチの油圧指令値を
直接演算しくステップ３２０ａ）、演算した指令値に基
づき、各油圧を直接制御するようにしてもよい（ステッ
プ５２２ａ）。すなわち、ステップ５２２ａでは油圧制
御装置２０の各バルブ指令値をオープンループ制御する
のである。

このような制御は、第２Ａ図および第２Ｂ図に示す制御
方法より制御精度が多少劣ることも考えられるが、各輪
の駆動力センサが不要となり、構成が簡略化することが
できる。

なお、左右輪の駆動力比（第２Ｂ図のステップ５２０）
やバルブ指令値（第４図のステップ５２０ａ）は、演算
した横加速度や荷重移動量に応じて前述の記憶装置から
マツプ値として読み出すようにしてもよい。

本発明は、第５図に示すように、各輪のブレーキ装置２
２〜２５を個別に制御可能に構成し、前述した横加速度
見込み制御における各輪の駆動力制御に加え、予測した
各車輪の荷重に応じて、制動時の各輪の制動力比を設定
し、設定した制動力比に応じて各ブレーキ装置の液圧を
制御するようにしてもよい。このように構成すれば、減
速時のステアリングの応答性が更に向上し、走行限界が
向上して車両運転性能が著しく向上することになる。な
お、第５図には、電子制御装置４０やセンサ類は省略さ
れているが、第１図の対応する構成要素には同じ符号が
付されており、駆動力制御方法や制動力制御方法は上述
した実施例の説明から容易に推考できるので、その詳細
な説明は省略する。

第６図は、第１図に示す４輪駆動車のプロペラシャフト
１６にセンタデフ２８を介装して構成したものであり、
この場合、前後輪への駆動力の配分は、センタデフ２８
により行われ、前後輪のクラッチ装置によりこれを行う
必要がない。第１図に示す４輪独立駆動軍においては、
旋回時の差動、すなわち各輪の回転速度差を吸収しなが
ら最適なトルク配分を実現するには、−輪を直結にして
残りの車輪をスリップ制御させる必要があり、制御が複
雑になる虞もあるが、センタデフ２８を介装することに
より、電子制御装置４０による前後輪の駆動力の配分を
考える必要がなくなり、駆動力配分の制御がそれだけ容
易になるという利点がある。この場合、センタデフ２８
には、所謂ビスカスカップリング（Ｖ　ＣＵ）等の差動
制限装置を備え、この差動制限装置により差動制限を加
えることも有効である。

第７図は、本発明の別の実施態様を示し、前輪側にのみ
クラッチ装置１０．１１を介装し、後輪側は、差動装置
３０と作動制限装置３２を介してエンジンＥに連結され
る構成のものである。より具体的には、後輪からエンジ
ンＥの駆動力の伝達は、プロペラシャフト１６から作動
装置３０を介して左右のアクスルシャフト１９ａ、１９
ｂに伝達され、各輪ＲＬ、ＲＲを駆動する。作動制限装
置３２は左右のアクスルシャフト１９ａ、ｉＱｂ間に介
装されるもので、その作動は電子制御される。

第１図に示す構成の４輪独立駆動車においては、各輪の
駆動力を独立して制御する必要のない通常走行の場合で
あっても、ステアリング角が所定値以上に操舵されると
クラッチ装置の作動制御が開始され、クラッチの断接や
スリップ量制御を必ず行わなければならない。

一方、第７図の構成のものにあっては、通常走行では前
輪側のクラッチ１０．１１および差動制限装置３２をオ
フ状態にし、後輪駆動のみで走行し、必要時に前輪側の
クラッチ１０．１１の駆動力配分制御（例えば、前述し
た横加速度見込み制御）を行うと共に、後輪側の差動制
限装置３２を作動せて差動制限制御を行うことができる
。すなわち、第７図の構成の場合には、後輪側に差動装
置３０を備えているので、操舵時であっても必ずしもク
ラッチによる駆動力配分制御を行う必要がないことにな
る。

なお、第７図に示す差動制限装置３２は、種々の公知の
ものを適用することができる。また、前後輪のどちらに
クラッチ装置を介装するかは、特に限定されるものでな
く、後輪側のアクスルシャフトにクラッチ装置を介装し
、前輪側に差動装置と差動制限装置とを配設するように
してもよい。

第８図は、センタデフ（Ｃ／Ｄ）を有する従来の４輪駆
動車と、本発明の４輪独立駆動車とについてシュミレー
ションによる特性計算を行い、１８０゜旋回コースを加
速旋回中に、エンジンブレーキによって減速を行ったと
きの、実舵角の時間変化を比較したものである。なお、
計算条件としては、第９図に示すように、アプローチ距
離Ｌａが１５ｍ１初期速度３０ｋｍ／ｈ、加速度（Ｇｘ
）を０．２Ｇ、減速度を−１，５Ｇ、路面μを１．０と
し、第９図のＸ−Ｙ地点間が加速、Ｙ地点以降が減速状
態にあるものとして計算をおこなった。

従来のセンタデフ付４輪駆動車では、加速時にはアンダ
ステア（ＵＳ）傾向が強く、減速時にはオーバステア（
Ｏ８）傾向が強い特性であるため、減速の際に大きくス
テアリングを切り戻す必要がある。一方、本発明の横加
速度見込み制御の場合には、加減速の影響を受けに（（
、中立ステアリング（ＮＳ）に近い特性を有している。

横加速度見込み制御の場合には、ステアリング操作によ
って直接左右輪のトルク配分を行い、ヨーモーメントを
発生するため、修正操舵が有効に作用゛し、ステアリン
グ操作量が小さくて済むものと考えられる。

上述のシュミレーション結果は、前後のトルク配分比は
荷重比例として得られたものであるが、前後配分比を５
０：５０に固定してもその影響は殆どない。すなわち、
旋回時においては、本来前後トルク配分の影響は、左右
トルク配分のそれに比べて小さいこと、また、左右の荷
重移動に比べて前４゜ 後の荷重移動は小さく、加減速による配分比の変化が小
さいことによると考えられる。この結果からも明白なよ
うに、センタデフ（Ｃ／Ｄ）を有する従来の４輪駆動車
における、前後のトルク配分の制御よりも、本発明の駆
動力制御装置を備える車両の、左右のトルク配分の制御
の方が有効であることを示している。

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明の駆動力制御装置によれば
、予測した横加速度に応じて各車輪の荷重を予測し、こ
のように予測した各輪の荷重量に応じて左右輪の駆動力
比を積極的に制御するので、旋回時のタイヤの空転が防
止され、走行限界が向上し、ステアリングのレスポンス
の向上や操縦安定性の向上を図ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の駆動力制御装置の概略構成を示すブ
ロック図、第２Ａ図および第２Ｂ図は、第１図の電子制
御装置４０により実行される横加速度見込み制御の制御
手順を示すフローチャート、第３図は、ステアリング角
と車速とにより区画され、車両の直進領域を示すグラフ
、第４図は、第２Ｂ図の変形例を示し、予測された荷重
移動量に応じクラッチ装置を直接制御する制御手順を示
すフローチャート、第５図は、各輪にクラッチ装置と個
別制御可能なブレーキ装置とを配設した構成の、本発明
に係る駆動力制御装置の変形例を示すブロック図、第６
図は、前後輪の駆動力配分を、センタデフにより行う構
成の、本発明に係る駆動力制御装置の変形例を示すブロ
ック図、第７図は、前輪側にのみクラッチ装置を配設し
、前輪の左右輪の駆動力配分を制御する、本発明に係る
駆動力制御装置の変形例を示すブロック図、第８図は、
従来のセンタデフ付４輪駆動車と本発明の４輪独立駆動
車との運動性能を比較した、１８０°旋回挙動を示し、
実舵角の時間変化のグラフ、第９図は、第８図の１８０
°旋回走行コースを示すグラフ、第１０図は、従来の４
輪駆動車の構成を示すブロック図である。 １１〜１３・・・クラッチ、１８・・・前輪側アクスル
シャフト、１９・・・後輪側アクスルシャフト、２０・
・・油圧制御装置、２８〜２５・・・ブレーキ装置、２
８゜３０・・・差動装置、３２・・・差動制限装置、４
０・・・電子制御装置（ＥＣＵ）　、４１〜４４・・・
車輪速センサ、４７〜４９・・・駆動力センサ、５０・
・・トルクセンサ、５１・・・ヨーレートセンサ、５２
・・・前後Ｇセンサ、５３・・・横Ｇセンサ、５５・・
・ステアリング角度センサ。 出願人　　三菱自動車工業株式会社 代理人　　弁理士　　長　門　侃　二

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）左右の車輪に駆動力を伝達する各駆動軸にそれぞ
   れ介装されたクラッチ装置と、ステアリング装置の操舵
   角を検出する舵角センサと、車速を検出する車速センサ
   と、舵角センサが検出する舵角と車速センサが検出する
   車速とに基づいて車両に発生する横加速度を予測すると
   共に、予測した横加速度に応じて各車輪の荷重を予測し
   、このように予測した各輪の荷重量に応じて前記各クラ
   ッチ装置の伝達駆動力をそれぞれ制御する制御手段とを
   備えてなることを特徴とする駆動力制御装置。
2. （２）各車輪に駆動力を検出するトルクセンサを設け、
   前記制御手段は、前記予測した各車輪の荷重に応じて左
   右の車輪の駆動力比を演算し、前記トルクセンサが検出
   する各駆動力が、演算した駆動力比に合致するように前
   記各クラッチ装置の伝達駆動力をフィードバック制御す
   ることを特徴とする請求項１の駆動力制御装置。
3. （３）前記制御手段は、前記予測した各車輪の荷重に応
   じ、前記各クラッチ装置の伝達駆動力を直接制御するこ
   とを特徴とする請求項１の駆動力制御装置。
4. （４）前記各車輪の駆動軸にブレーキ装置を含んでなり
   、前記制御手段は、前記予測した各車輪の荷重に応じ前
   記各ブレーキ装置の制動力を制御することを特徴とする
   請求項１ないし３のいずれかに記載の駆動力制御装置。