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JP2746001B2 - 四輪駆動車の駆動力配分装置 - Google Patents

四輪駆動車の駆動力配分装置

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JP2746001B2
JP2746001B2 JP25382792A JP25382792A JP2746001B2 JP 2746001 B2 JP2746001 B2 JP 2746001B2 JP 25382792 A JP25382792 A JP 25382792A JP 25382792 A JP25382792 A JP 25382792A JP 2746001 B2 JP2746001 B2 JP 2746001B2
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JP
Japan
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yaw rate
driving force
vehicle speed
target yaw
vehicle
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JP25382792A
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JPH0672169A (ja
Inventor
芳明 松尾
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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  • Arrangement And Driving Of Transmission Devices (AREA)

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し、特に駆動
力の分配率を変える駆動力配分手段を制御するための装
置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】四輪駆動車における前輪と後輪とに与え
る駆動力を走行中に適宜に変えることができれば、前輪
と後輪とのコーナリングフォースが変化するので、ステ
ア特性をアンダーステア傾向あるいはオーバーステア傾
向のいずれにも制御できる。そこで最近では、四輪駆動
車のトランスファに、前後輪への駆動力の分配率を変え
るクラッチを内蔵し、前後輪の回転数差に応じてクラッ
チの締結力を制御して駆動性能を向上させることに加
え、旋回状態に応じて駆動力の配分を制御してステア特
性を変えることにより、旋回性や安定性を向上させるよ
うになってきている。その例が、特開昭61−2296
16号公報や特開昭62−99213号公報あるいは特
開昭63−151523号公報などに記載されている。
これらの公報に記載された発明においては、車速や舵角
などの走行状態から目標ヨーレートを定め、実ヨーレー
トが目標ヨーレートに一致するように前後輪への駆動力
の配分を制御し、あるいは横すべり角が所定の範囲内に
入るように前後輪への駆動力の配分を制御している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】四輪駆動車の旋回性お
よび安定性を共に良好にするためには、上述した従来の
装置におけるように、目標とする走行状態(例えば目標
ヨーレート)を定め、実際の走行状態(例えば実ヨーレ
ート)がその目標とする走行状態に一致するように駆動
力の配分を制御することになるが、いわゆるヨーレート
追従制御を行う場合には、以下のような問題があった。
【0004】すなわち目標ヨーレートは、舵角と車速と
に基づいて求めることができるので、目標ヨーレートを
設定するにあたっては、舵角と同じ応答性を示す。これ
に対して実ヨーレートは前輪を操舵することによって車
両が回頭し始め、それに伴う車両の挙動をヨーレートセ
ンサーが検出することにより、情報として得ることがで
きるのであって、舵角に対して二次遅れとなる。そのた
め実ヨーレートを目標ヨーレートに一致させるように駆
動力の配分を制御するとしても、旋回過渡時には、目標
ヨーレートと実ヨーレートとの偏差(ずれ)が大きくな
ってしまう。このような偏差は、目標ヨーレートに対し
て実ヨーレートが小さくなる偏差であるため、車両の旋
回過渡時にはアンダーステア(ドリフトアウト)傾向と
なっていると判断され、その結果、四輪駆動装置による
駆動力の配分は、後輪への駆動力の配分を多くしてオー
バーステア(スピン)傾向に制御することになってしま
い、そのために旋回性(回頭性)が過剰になって車両の
安定性が低下することがある。
【0005】この発明は上記の事情を背景としてなされ
たもので、旋回過渡時の目標ヨーレートと実ヨーレート
との偏差を有効に利用して、低車速時の旋回性および高
車速時の安定性を共に良好にすることのできる四輪駆
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。
【0006】
【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駆動力配
分手段3を備えた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4と、舵角を検出する
舵角検出手段5と、検出された車速と舵角とに基づいて
目標ヨーレートを演算する目標ヨーレート演算手段6
と、所定の時定数により目標ヨーレートの一次遅れの補
正を行う補正手段7と、前記時定数を車速の増大に伴っ
て大きい値に設定する時定数設定手段8と、実ヨーレー
トを検出するヨーレート検出手段9と、検出された実ヨ
ーレートが前記補正された目標ヨーレートに一致するよ
う前記駆動力配分手段3を制御する制御手段10とを備
えていることを特徴とするものである。
【0007】
【作用】この発明の装置においては、駆動力配分手段3
を制御することにより、前輪1と後輪2とに対する駆動
力の分配率が変えられるが、前後輪1,2に対する駆動
力配分を変更すると、ステア特性も変化するので、駆動
力配分手段3は、実ヨーレートが目標ヨーレートに一致
するように制御される。その実ヨーレートは、ヨーレー
ト検出手段9によって検出され、これに対して目標ヨー
レートは、車速検出手段4で検出された車速および舵角
検出手段5で検出された舵角に基づいて目標ヨーレート
演算手段6によって演算して求めた値を、補正手段7に
よって補正した値が使用される。この補正は、時定数設
定手段8で設定された時定数を使用した一次遅れ補正で
あって、その時定数としては、車速に応じた値であって
高車速ほど値が大きくなる時定数が採用される。したが
って旋回過渡時の補正された目標ヨーレートは、車速が
低車速であれば、相対的に大きい値に設定され、その結
果、実ヨーレートとの偏差が大きくなって前後輪に対す
る駆動力は、駆動力配分手段3を制御してオーバーステ
ア傾向となるように配分されるので、旋回性が良好にな
る。また旋回過渡時の補正された目標ヨーレートは、高
車速であれば、相対的に小さい値に設定されるので、実
ヨーレートとの偏差が小さくなって前後輪に対する駆動
力は、駆動力配分手段3を制御してアンダーステア傾向
となるよう配分され、その結果、高車速時の安定性が向
上する。
【0008】
【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20は、エンジン
21に連結した自動変速機22の出力側に設けられてい
る。このトランスファ20は遊星歯車式のセンターディ
ファレンシャル23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22の出力軸であ
る駆動軸24がキャリヤ25に連結されており、またリ
ングギヤ26が出力軸27を介してリヤプロペラシャフ
ト28に連結されている。これに対してサンギヤ29
は、ドライブスプロケット30に連結され、これに巻き
掛けたチェーン31およびドリブンスプロケット32を
介してフロントプロペラシャフト33に駆動力を伝達す
るようになっている。またキャリヤ25とサンギヤ29
との間に差動制限クラッチ34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。したがって差動制限クラッチ
34が駆動力配分手段となっている。
【0009】上記の差動制限クラッチ34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35と四輪駆動用電子制御装
置(4WD−ECU)36とが設けられている。この電
子制御装置36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36
には操舵角センサー37、ヨーレートセンサー38、各
車輪ごとに設けた車輪速度センサー39、横加速度(横
G)センサー40、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。そして
電子制御装置36は、これらの入力されるパラメータに
基づいて、旋回時の目標ヨーレートを求めるとともにそ
の目標ヨーレートと実ヨーレートとの偏差が小さくなる
よう差動制限クラッチ34に対する油圧を制御するよう
になっている。
【0010】図3は目標ヨーレートとなるように差動制
限クラッチ34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NF と後輪回転数NR とを、それぞれの左右の車輪
の平均回転数(NF =(NFL+NFR)/2,NR =(N
RL+NRR)/2)として求める。得られた前後輪の回転
数NF ,NR から、前後輪の回転数差の絶対値ΔNFR
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K1(v)
舵角δとによって求める。その係数K1(v)は、従来一般
には、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Kh とから、K1(v)=V/{L(1+Kh ・V
2)}の式で演算する。なお、この係数K1(v)は、加速
度や路面の摩擦係数μなどに応じて補正した係数であっ
てもよい。
【0011】前述したように実ヨーレートγが舵角δに
対して二次遅れの要素であるのに対して目標ヨーレート
γ0 が舵角δと同じ応答を示すので、ステップ6では、
ステップ5で演算された目標ヨーレートγ0 に、車速V
に応じて定めた時定数Tにより一次遅れの補正(γ0
(1+Ts),s:ラプラス演算子)を施す。図4はこ
の時定数Tを選択するためのサブルーチンを示してお
り、ここに示す例は、スラローム走行やカウンタステア
を避けて車速に応じた時定数Tを選択するためのもので
ある。すなわちステップ10において、所定のサイクル
でピックアップされている舵角のうち前回ピックアップ
された舵角δn-1 と今回ピックアップされた舵角δn
の積が正の値か否かを判断する。その値が正の値であれ
ば、舵を切り込んでいることになり、また反対に負の値
であれば左右に繰り返し転舵していることになる。した
がってステップ10の判断結果が“イエス”であれば、
ステップ11に進んで舵角δと発生しているヨーγとの
積が、正の値であるか否かを判断する。その値が正の値
であれば、ヨーと同方向に転舵していることになり、ま
た反対に負の値であれば、ヨーと反対方向に転舵し、カ
ウンタステアの状態と判断されるので、ステップ11の
判断結果が“イエス”であれば、ステップ12に進んで
車速に応じた時定数T1(V)を採用する。またステップ1
0あるいはステップ11の判断結果が“ノー”の場合に
は、ステップ13に進んで、目標ヨーレートの一次遅れ
の補正値が実ヨーレートγに一致する時定数T0 を選択
する。
【0012】図5は車速に応じた時定数T1(V)の例を示
す線図であって、実際の制御の際には、これをマップと
して記憶しておき、検出した車速Vに対応する時定数を
選択すればよい。
【0013】この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7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。
【0014】そしてヨーレートの偏差Δγに基づいて、
前記前後輪の回転速度差ΔNFRによる差動制限クラッチ
圧PCD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PCDの制御を行う。
【0015】すなわち図2に示すトランスファ20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、ドリフトアウト傾向にある場合
には、後輪側への駆動力の分配率を高くしてオーバース
テア傾向に補正する必要があり、また反対にスピン傾向
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K2(Δγ)は、図6に示すよう
に、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。
【0016】一方、前後輪の回転数差ΔNFRに基づく差
動制限クラッチ34の係合油圧P(ΔNFR )は、直線走
行等の通常状態では図7に示すように、回転数差ΔNFR
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K2(Δγ)を掛けて補
正し(ステップ8)、その値を実際の係合油圧PCDとし
て差動制限クラッチ34に供給する。この実際の係合油
圧PCDと前後輪の回転数差ΔNFRとの関係を、偏差Δγ
をパラメータとして表せば、図8のとおりである。
【0017】ここで上述した目標ヨーレートγ0 の一次
遅れの補正を行った場合の実ヨーレートγとの関係を説
明する。図9の(A)は旋回時の舵角δの時間ごとの変
化を示す線図であり、定常旋回の場合には舵角δはほぼ
一定値に維持される。その場合の車速Vをほぼ一定とす
れば、一次遅れの補正をしていない目標ヨーレートγ0
は図9の(B)に破線で示すように舵角δの変化を示す
線と同様な線で表される。これに対して実ヨーレートγ
は、図9の(B)に実線で示すように、二次遅れの曲線
で表され、旋回過渡時に両者の間に比較的大きい偏差が
生じ、所定の遅れ時間を経た後に両者はほぼ一致する。
この目標ヨーレートγ0 に、時定数がT0 の一次遅れの
補正を施せば、図9の(C)に示すように、旋回過渡時
においても目標ヨーレートγ0 と実ヨーレートγとがほ
ぼ一致する。したがってステア特性が特に変化すること
はない。
【0018】他方、車速に応じて変化する時定数を使っ
て目標ヨーレートγ0 の一次遅れの補正を行った場合、
図5に示すように、低車速ほど時定数が小さいから、低
車速時の補正された目標ヨーレートγ0 は実ヨーレート
γより大きい値を示し、したがってヨーレート偏差Δγ
が正の値となってアンダーステア(ドリフトアウト)傾
向と判断され、その結果、差動制限クラッチの係合油圧
CDが低い圧力に制御され、車両のステア特性はオーバ
ーステア側に制御される。すなわち低車速時の旋回性
(回頭性)が良好になる。また高車速時には、時定数の
値が大きくなるので、補正された目標ヨーレートγ0
実ヨーレートγとの偏差Δγが小さくなり、したがって
低車速時とは反対に差動制限クラッチの係合油圧PCD
高められて前輪への駆動力の配分が多くなるため、車両
としてのステア特性はアンダーステア側に制御される。
すなわち高車速時の安定性が良好になる。
【0019】なお、上記の実施例では、前後輪への駆動
力の配分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配分
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、クラッチなどの駆動力
配分手段によって前後輪への駆動力の配分率を変えるよ
う構成してあればよい。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
ることに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。
【0020】
【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、車速と舵角とに基づいて求められる目標ヨー
レートに、車速に応じた時定数を使用して一次遅れの補
正を施し、その補正された目標ヨーレートに実ヨーレー
トが一致するよう、前後輪に対する駆動力の配分を変え
る駆動力配分手段を制御するから、旋回過渡時の目標ヨ
ーレートと実ヨーレートとの偏差を低車速時には相対的
に大きくし、かつ高車速時には相対的に小さくでき、そ
の結果、低車速時にはオーバーステア傾向に制御して旋
回性を良好にし、また高車速時にはアンダーステア傾向
に制御して車輌安定性を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】目標ヨーレートに一時遅れの補正を施す際の時
定数を選択するためのフローチャートである。
【図5】車速に応じた時定数のマップの一例を示す図で
ある。
【図6】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7】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8】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。
【図9】(A)は定常旋回時の舵角の時間的変化を示す
線図、(B)は一時遅れの補正をしていない目標ヨーレ
ートと実ヨーレートとの旋回過渡時の時間的変化を示す
線図、(C)は一時遅れの補正をした目標ヨーレートと
実ヨーレートとの旋回過渡時の時間的変化を示す線図で
ある。
【符号の説明】
1 前輪 2 後輪3 駆動力配分手段 4 車速検出手段 5 舵角検出手段 6 目標ヨーレート演算手段 7 補正手段 8 時定数設定手段 9 ヨーレート検出手段10 制御手段

Claims (1)

    (57)【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
    えることのできる駆動力配分手段を備えた四輪駆動車の
    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、舵角を検出する舵角検
    出手段と、検出された車速と舵角とに基づいて目標ヨー
    レートを演算する目標ヨーレート演算手段と、所定の時
    定数により目標ヨーレートの一次遅れの補正を行う補正
    手段と、前記時定数を車速の増大に伴って大きい値に設
    定する時定数設定手段と、実ヨーレートを検出するヨー
    レート検出手段と、検出された実ヨーレートが前記補正
    された目標ヨーレートに一致するよう前記駆動力配分手
    段を制御する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。
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