JPH0655949A - 四輪駆動車の駆動力配分装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 車速に応じたステア特性を設定した車両の運
動性能を向上させる。 【構成】 前輪１と後輪２とに対する駆動力の配分を変
えることのできる四輪駆動車の駆動力配分装置におい
て、車速を検出する車速検出手段３と、検出された車速
に応じてスタビリティファクタを設定するスタビリティ
ファクタ設定手段４と、設定されたスタビリティファク
タを含む複数のパラメータに基づいて目標ヨーレートを
算出する目標ヨーレート演算手段５と、実ヨーレートを
検出するヨーレート検出手段６と、実ヨーレートが目標
ヨーレートに一致するよう前輪１と後輪２とに対する駆
動力の配分を制御する駆動力配分制御手段７とを備えて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は前後輪への駆動力の分
配率を変えることのできる四輪駆動車に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】車両の前後輪に与える駆動力に応じてヨ
ーイングモーメントが大きく変化することは、周知のと
おりであり、そこで最近では、四輪駆動車の前後輪に対
する駆動力の配分を、前後輪の回転数差のみならず、ヨ
ーイング状態にも基づいて制御することにより、駆動性
能や旋回性あるいは安定性を向上させる駆動力配分装置
が提案されるようになってきている。

【０００３】その一例が、特開平３−３１０３０号公報
に記載されている。この公報に記載された装置では、車
輪スリップ検出値が目標値となるよう第１クラッチ締結
力を決めるとともに、ヨーイング状態が目標値に一致す
るよう第２クラッチ締結力を決め、さらにこれらのクラ
ッチ締結力の和を求め、その値に基づいてクラッチの締
結力を制御している。またヨーレートの目標値は、車速
およびスタビリティファクタならびにホイールベース、
舵角に基づいて求めている。したがってこの従来の装置
によれば、例えばエンジンから後輪に与えている駆動力
の一部を前輪に配分する構成の四輪駆動車において、旋
回時に後輪がスリップして後輪の横力が失われ、それに
伴ってステア特性がスピン傾向になった場合、スリップ
状態を検出することによる第１クラッチ締結力に、ヨー
イングが大きくなったことによる第２クラッチ締結力が
付加され、その和としてのクラッチ締結力が達成される
から、前輪側への駆動力配分が増大して、後輪のスリッ
プが抑制され、またスピン傾向が是正される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】四輪駆動車における前
後輪に対する駆動力の配分を、実ヨーレートが目標ヨー
レートに追従するよう制御する場合、上述したようにス
タビリティファクタを含むパラメータに基づいて目標ヨ
ーレートを定めているから、駆動力の配分にスタビリテ
ィファクタすなわちステア特性が反映されることにな
る。このスタビリティファクタは、車体重量、ホイール
ベース、車輪で生じるコーナリングパワーなどの車両の
諸元に基づいて定まる値であり、したがって従来一般に
は、一定値として扱われてきた。

【０００５】しかしながら本発明者の知見によれば、実
際のスタビリティファクタは、車両の走行中に常時、一
定値にはなっていず、車速に応じて僅かながら変化して
いる。したがって上述した従来の装置におけるように、
スタビリティファクタを一定値として目標ヨーレートを
定め、実ヨーレートがこれに追従するよう駆動力の配分
制御を行ったのでは、所定の車速の状態の下での実際の
スタビリティファクタが設定値からずれていた場合、特
に実車のスタビリティファクタが目標ヨーレートを計算
するスタビリティファクタより大きくなった場合には、
目標ヨーレートが小さくなって安定性（アンダーステア
の傾向）が増すが、実ヨーレートとの比較によってオー
バーステア傾向であると判断され、その結果、前後輪の
差動を制限して前輪側に駆動力を、より多く配分するよ
う制御することになるから、低速での旋回時にタイトコ
ーナーブレーキング現象が生じて、失速感が生じたり燃
費が悪化したりするおそれがあった。

【０００６】さらに低速時にはヨーレートの応答ゲイン
を高くして旋回性を良くすることが一般には望まれ、高
速時にはこれとは反対に安定性を高める必要があるが、
スタビリティファクタを一定値に設定している従来の装
置では、このような相反する要求を共に満たすことがで
きず、車両運動性能が必ずしも充分ではないなどの問題
があった。

【０００７】この発明は上記の事情を背景としてなされ
たもので、安定したステア特性や車両運動性能を得るこ
とのできる四輪駆動車の駆動力配分装置を提供すること
を目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成するために、図１に示す構成としたことを特徴と
するものである。すなわちこの発明は、前輪１と後輪２
とに対する駆動力の配分を変えることのできる四輪駆動
車の駆動力配分装置において、車速を検出する車速検出
手段３と、検出された車速に応じてスタビリティファク
タを設定するスタビリティファクタ設定手段４と、設定
されたスタビリティファクタを含む複数のパラメータに
基づいて目標ヨーレートを算出する目標ヨーレート演算
手段５と、実ヨーレートを検出するヨーレート検出手段
６と、実ヨーレートが目標ヨーレートに一致するよう前
輪１と後輪２とに対する駆動力の配分を制御する駆動力
配分制御手段７とを備えていることを特徴とするもので
ある。

【０００９】

【作用】この発明の装置においては、前後輪に対する駆
動力の配分は、直接的には、実ヨーレートが目標ヨーレ
ートに一致するよう駆動力配分制御手段７によって制御
される。その目標ヨーレートは、スタビリティファクタ
を含む複数のパラメータに基づいて目標ヨーレート演算
手段５によって算出されるが、そのスタビリティファク
タは、車速検出手段３によって検出された車速に応じて
スタビリティファクタ設定手段４によって設定される。
したがって車速が増大した場合、その車速に適したステ
ア特性が設定されることになるので、ステア特性が安定
し、またスタビリティファクタを予め大きくしたり、そ
れに伴って前輪側への駆動力の配分を行う頻度が高くな
るなどのことがないので、車両の運動性能の低下が防止
される。

【００１０】

【実施例】つぎにこの発明を実施例に基づいて説明す
る。図２はこの発明の一実施例を示す模式図であって、
制御対象である四輪駆動トランスファ１０は、エンジン
１１に連結した自動変速機１２の出力側に設けられてい
る。このトランスファ１０は遊星歯車式のセンターディ
ファレンシャル１３によって駆動力を後輪側と前輪側と
に分配するものであって、自動変速機１２の出力軸であ
る駆動軸１４がキャリヤ１５に連結されており、またリ
ングギヤ１６が出力軸１７を介してリヤプロペラシャフ
ト１８に連結されている。これに対してサンギヤ１９
は、ドライブスプロケット２０に連結され、これに巻き
掛けたチェーン２１およびドリブンスプロケット２２を
介してフロントプロペラシャフト２３に駆動力を伝達す
るようになっている。またキャリヤ１５とサンギヤ１９
との間に差動制限クラッチ２４が設けられており、その
係合油圧を高くすることにより、すなわちトルク容量を
大きくすることにより前輪側への駆動力の分配率を大き
くするようになっている。

【００１１】上記の差動制限クラッチ２４に対する油圧
を制御するための装置として、リニアソレノイドバルブ
を主体とする油圧制御装置２５と四輪駆動用電子制御装
置（４ＷＤ−ＥＣＵ）２６とが設けられている。この電
子制御装置２６は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）とメモ
リー（ＲＯＭ，ＲＡＭ）ならびに入出力インターフェー
スを主体として構成されており、この電子制御装置２６
には操舵角センサー２７、ヨーレートセンサー２８、各
車輪ごとに設けた車輪速度センサー２９、横加速度（横
Ｇ）センサー３０、前後加速度（前後Ｇ）センサー３１
などの各センサーからの信号が入力されている。またこ
の電子制御装置２６には、後に述べるヨーレート偏差に
基づく補正係数のマップや、車速に応じたスタビリティ
ファクタのマップ、前後輪の回転数差に応じた差動制限
クラッチの係合油圧のマップが予め入力されて記憶され
ている。そして電子制御装置２６は、入力される各種の
パラメータのうち、前後輪の回転数差に応じた係合油圧
をマップから求めるとともに、その係合油圧となるよう
差動制限クラッチ２４の油圧をフィードバック制御し、
また検出された車速に応じたスタビリティファクタをマ
ップから求めるとともに、そのスタビリティファクタお
よび舵角などに基づいて目標ヨーレートを算出し、かつ
検出される実ヨーレートが目標ヨーレートに一致するよ
う差動制限クラッチ２４の油圧を制御するようになって
いる。

【００１２】図３は実ヨーレートを目標ヨーレートに一
致させるように差動制限クラッチ２４の油圧を制御する
制御ルーチンを示している。すなわち図３において、ス
テップ１では操舵角から求めた実舵角δ、各車輪の速度
ｖ、ヨーレートγ、前後Ｇx、ならびに横Ｇy を読み込
み、ついでステップ２で車輪速度ｖから車体速度（車
速）Ｖを推定し、かつ各車輪の回転数Ｎを求める。また
ステップ３では、前輪回転数Ｎ_F と後輪回転数Ｎ_R と
を、それぞれの左右の車輪の平均回転数（Ｎ_F ＝（Ｎ_FL
＋Ｎ_FR）／２，Ｎ_R ＝（Ｎ_RL＋Ｎ_RR）／２）として求め
る。得られた前後輪の回転数Ｎ_F ，Ｎ_R から、前後輪の
回転数差の絶対値ΔＮ_FRを求める（ステップ４）。つぎ
にステップ５で目標ヨーレートγ₀ を求める。これは車
速Ｖに応じた係数Ｋ_1(v)と舵角δとによって求める。そ
の係数Ｋ_1(v)は、車速Ｖ、ホイールベースＬならびにス
タビリティファクタＫ_h を使用して演算する。

【００１３】図４はこの目標ヨーレートγ₀ を求めるた
めのサブルーチンを示しており、先ず、ステップ１０に
おいて車速Ｖが第１の基準車速Ｖ0 以下か否かを判断
し、その判断結果が“イエス”であれば、ステップ１１
においてスタビリティファクタＫh としてＫ_h0の値を採
用する。またステップ１０の判断結果が“ノー”であれ
ば、ステップ１２において車速Ｖが第２の基準車速Ｖ1
以上か否かを判断し、その判断結果が“ノー”の場合、
すなわち車速Ｖが第１の基準車速Ｖ0 と第２の基準車速
Ｖ1 との間にある場合には、ステップ１３に進んでスタ
ビリティファクタＫ_h としてＫ_h1の値を採用する。さら
にステップ１２の判断結果が“イエス”であれば、ステ
ップ１４に進んでスタビリティファクタＫ_h としてＫ_h2
の値を採用する。

【００１４】これらのスタビリティファクタＫ_h の値の
選択は、各値を車速Ｖに対応して定めたマップを予め用
意しておき、ヨーもしくは舵角δが発生したときの車速
に応じた値をそのマップから選び出すことによって行う
ことができる。なお、いわゆる低速時のＫ_h0は、具体的
には、タイトコーナーブレーキング現象を防ぐための値
であって、車両の諸元から決まるスタビリティファクタ
に一致する値とし、またいわゆる中速時のＫ_h1は、操縦
安定性を重視するために、前記の値Ｋ_h0より若干大きい
値とし、さらにいわゆる高速時のＫ_h2は、高速安定性を
向上させるために、より大きい値とすることができる。

【００１５】以上のようにしてスタビリティファクタＫ
h の値を定めた後、 γ₀ ＝Ｖ・δ／｛Ｌ（１＋Ｋh ・Ｖ² ）｝ の式で目標ヨーレートを演算する（ステップ１５）。な
お、操舵角δH を使用する場合は、ステアリングギヤ比
をＮとして、δ＝δH ／Ｎとなる。また前記係数Ｋ_1(V)
は、加速度や路面の摩擦係数μなどに応じて補正しても
よい。

【００１６】図３のフローチャートにおいて、前述しよ
うにして求められた目標ヨーレートγ₀ と実ヨーレート
γとに基づいてそれらの偏差Δγ（＝γ（γ₀ −γ））
をステップ６で演算する。ここで偏差Δγとして、目標
ヨーレートγ₀ と実ヨーレートγとの差と、実ヨーレー
トγとの積を採っているのは、次の理由による。すなわ
ちヨーレートは方向性のあるパラメータであるうえに、
偏差Δγもアンダーステア傾向とオーバーステア傾向と
を正（＋）、負（−）の符号で表わすことになるから、
上述のように積を採れば、左旋回時および右旋回時のい
ずれであっても、アンダーステア傾向のときは正の値に
なり、また反対にオーバーステア傾向のときには負の値
になる。

【００１７】このようにして求めたヨーレートの偏差Δ
γに基づいて、前後輪の回転速度差ΔＮ_FRによる差動制
限クラッチ圧Ｐ_CDを補正することにより、ステア特性を
加味した差動制限クラッチ圧Ｐ_CDの制御を行う。

【００１８】すなわち図２に示すトランスファ１０を備
えた車両は、後輪駆動をベースにした四輪駆動車であっ
て、差動制限を強めることによって前輪側への駆動力の
分配率が増大するから、アンダーステア傾向にある場合
には、後輪側への駆動力の分配率を高くしてオーバース
テア側に補正する必要があり、また反対にオーバーステ
ア傾向にある場合には、前輪側への駆動力の分配率を高
くしてアンダーステア傾向にする必要がある。そこで前
記偏差Δγに応じた補正係数Ｋ_2(Δγ）は、図５に示す
マップに基づいて、Δγがプラス方向に大きい場合に
は、“１”より小さい値に設定し、またマイナス方向に
大きい場合には“１”より大きい値に設定する。

【００１９】一方、前後輪の回転数差ΔＮ_FRに基づく差
動制限クラッチ２４の係合油圧Ｐ（ΔNFR ）は、直線走
行等の通常状態では図６のマップに示すように、回転数
差ΔＮ_RFの増大に従って高くするが、旋回時の実ヨーレ
ートと目標ヨーレートとの間に偏差が生じた場合には、
その係合油圧Ｐ（ΔNFR ）に前記補正係数Ｋ_2(Δγ）を
掛けて補正し（ステップ７）、その値を実際の係合油圧
Ｐ_CDとして差動制限クラッチ２４に供給する。この実際
の係合油圧Ｐ_CDと前後輪の回転数差ΔＮ_FRとの関係を、
偏差Δγをパラメータとして表せば、図７のとおりであ
る。

【００２０】すなわちヨーレートの偏差Δγが“０”の
状態での係合油圧Ｐ_CDは、前後輪の回転数差ΔＮ_FRに基
づくものであるが、前後輪の回転数差に加えてステア特
性としてオーバーステア傾向が生じていれば、“１”よ
り大きい値の補正係数Ｋ_{2(Δ γ）}が、前後輪の回転数差
ΔＮ_FRによる係合油圧Ｐ（ΔNFR ）に掛け合わせられる
から、実際に設定すべき係合油圧Ｐ_CDは、より高い圧力
になる。したがって図２に示す四輪駆動車では、前輪へ
の駆動力の分配率が高くなって、前後輪の回転数差ΔＮ
_FRが抑制されることに加え、オーバーステア傾向が抑制
され、その結果、安定したステア特性が得られる。ま
た、前後輪の回転数差に加えてアンダーステア傾向が生
じていれば、補正係数Ｋ_2(Δγ）が“１”より小さい値
になり、これが前後輪の回転数差に基づく係合油圧Ｐ
（ΔNFR ）に掛け合わされるから、実際に設定すべき係
合油圧Ｐ_CDは、より低い圧力になる。したがって旋回時
には、前後輪の回転数差ΔＮ_FRによって差動制限クラッ
チの係合油圧Ｐ_CDを高くすべき、との判断がなされて
も、これをヨーレートの偏差に基づいて補正して低圧に
するから、図２に示す四輪駆動車では、後輪への駆動力
の分配率が高めになり、その結果、アンダーステア傾向
が抑えられて安定したステア特性が得られる。

【００２１】以上のようにして設定される係合油圧Ｐ_CD
は、実ヨーレートγが目標ヨーレートγ₀ に一致するよ
う前後輪への駆動力を配分するためのものであるが、目
標ヨーレートγ₀ は前述したように車速Ｖに応じて設定
されるスタビリティファクタＫ_h を含む複数のパラメー
タに基づいて定められるから、結局、係合油圧Ｐ_CDもス
タビリティファクタＫ_h と併せて車速Ｖに応じて定めら
れる。すなわち上述した例では、低車速時には、スタビ
リティファクタＫ_h が小さい値となって、目標ヨーレー
トγ₀ が相対的に大きくなるから、車両のステア特性を
オーバーステア特性側に制御することになる。したがっ
て前記補正係数Ｋ_2(Δγ) が小さくなるために、係合油
圧Ｐ_CDは低い圧力になり、その結果、後輪に対して、よ
り多くの駆動力が配分される。換言すれば前後輪の差動
制限が緩和されるから、タイトコーナーを低速で旋回す
る場合においてもブレーキング現象が生じない。また低
速時での旋回性が良くなって、車両の取り回しが楽にな
り、あるいは車両の運動性能が良好になる。

【００２２】またいわゆる中速時には、スタビリティフ
ァクタＫ_h として幾分大きい値が採用されることによ
り、係合油圧Ｐ_CDは低速時よりも若干高くなり、その結
果、オーバーステア傾向が抑えられ、あるいはアンダー
ステア特性が強められる。したがって中速時の不安定要
因が少なくなるため、操縦安定性が増す。

【００２３】さらにいわゆる高速走行時には、スタビリ
ティファクタＫ_h として、より大きい値が採用されるこ
とにより、係合油圧Ｐ_cdが高圧になり、その結果、アン
ダーステア傾向が強くなって安定性が一段と増すことに
なる。

【００２４】なお、上記の実施例では、前後輪への駆動
力の分配を遊星歯車式のトランスファによって行い、か
つその差動制限をクラッチによって行って駆動力の分配
率を変えるよう構成したが、この発明は上記の実施例に
限定されるものではなく、要は、クラッチ係合圧に応じ
て前後輪への駆動力の分配率を変えるよう構成してあば
れよい。また目標ヨーレートと実ヨーレートとの比較
は、その両者の差およびその差に実ヨーレートの値を掛
けることによって行わずに、両者の比を取ることよって
行ってもよく、要は両者の相違を定量的に把握できるよ
うに比較するものであればよい。さらに上記の実施例で
は、スタビリティファクタをマップに基づいて三種類に
変える例を示したが、この発明では、スタビリティファ
クタを車速の関数として設定しておき、車速に応じたス
タビリティファクタをその関数に基づいて直接演算して
求めてもよい。

【００２５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなようにこの発明
によれば、車速に応じてスタビリティファクタを求める
とともに、そのスタビリティファクタに基づいて目標ヨ
ーレートを求め、その目標ヨーレートに実ヨーレートが
一致するよう前後輪への駆動力の配分を制御するから、
車速に応じてステア特性を設定でき、したがってこの発
明によれば、低速時のタイトコーナーブレーキング現象
を防止して燃費の向上を図り、また高速走行時の安定性
を増すなど、車両の運動性能を従来になく向上させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の構成を原理的に示すブロック図であ
る。

【図２】この発明の一実施例を模式的に示すブロック図
である。

【図３】差動制限クラッチの係合油圧の制御ルーチンを
示すフローチャートである。

【図４】車速に応じたスタビリティファクタの選択およ
び目標ヨーレートの設定のためのサブルーチンを示すフ
ーチャートである。

【図５】目標ヨーレートと実ヨーレートとの偏差と油圧
の補正係数との関係を示す線図である。

【図６】前後輪の回転数差と差動制限クラッチの係合油
圧との関係を示す線図である。

【図７】目標ヨーレートと実ヨーレートとの偏差が生じ
た場合の前後輪の回転数差と差動制限クラッチの実際の
係合油圧との関係を示す線図である。

【符号の説明】

１ 前輪 ２ 後輪 ３ クラッチ ４ スタビリティファクタ設定手段 ５ 目標ヨーレート演算手段 ６ ヨーレート検出手段 ７ 駆動力配分制御手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 前輪と後輪とに対する駆動力の配分を変
   えることのできる四輪駆動車の駆動力配分装置におい
   て、 車速を検出する車速検出手段と、検出された車速に応じ
   てスタビリティファクタを設定するスタビリティファク
   タ設定手段と、設定されたスタビリティファクタを含む
   複数のパラメータに基づいて目標ヨーレートを算出する
   目標ヨーレート演算手段と、実ヨーレートを検出するヨ
   ーレート検出手段と、実ヨーレートが目標ヨーレートに
   一致するよう前輪と後輪とに対する駆動力の配分を制御
   する駆動力配分制御手段とを備えていることを特徴とす
   る四輪駆動車の駆動力配分装置。