JP2996023B2

JP2996023B2 - 四輪操舵装置付き四輪駆動車の駆動力配分装置

Info

Publication number: JP2996023B2
Application number: JP4253831A
Authority: JP
Inventors: 芳明松尾
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1992-08-28
Filing date: 1992-08-28
Publication date: 1999-12-27
Anticipated expiration: 2014-12-27
Also published as: JPH0672173A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、四輪操舵装置（４Ｗ
Ｓ）を備えた四輪駆動車における前後輪への駆動力の配
分を制御する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】周知のように四輪自動車の旋回は、走行
中のタイヤに横すべり角が生じ、それに応じたコーナリ
ングフォースが発生することによって行われるが、前輪
と後輪とに発生するコーナリングフォースの大きさによ
って、車両の旋回運動の状況は違ったものとなる。また
一方、タイヤの摩擦力すなわち駆動力と横力とのベクト
ル和はほぼ一定であるから、タイヤに与える駆動力によ
って横力に変化が生じる。したがって前輪と後輪とに与
える駆動力を適宜に制御すれば、それぞれの車輪で生じ
るコーナリングフォースを変えてステア特性を制御でき
るので、最近では、四輪駆動車の前後輪への駆動力の配
分を、実ヨーレートが目標ヨーレートに追従するよう制
御することが行われており、また本出願人は、このよう
な所謂ヨーレート追従制御を、四輪駆動トランスファに
おける駆動力分配制御用のクラッチ圧を制御することに
よって行う装置を既に出願している。

【０００３】すなわち四輪駆動車の前後輪に対する駆動
力の配分を制御するクラッチの締結力は、基本的には、
前後輪の回転数差が大きくなるに従って増大させて駆動
性能を確保するが、前述したように、前後輪に与える駆
動力に応じてステア特性も変化する。そこで本出願人の
出願にかかる装置では、目標ヨーレートと実ヨーレート
との偏差に基づく係数によって、前後輪の回転数差に基
づくクラッチの締結力を補正し、駆動性能と併せて安定
性を確保している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで車両のステア
特性は、前述したように、前後輪に生じるコーナリング
フォースによって異なるから、前輪の操舵および車速な
どの走行状態に応じて後輪を操舵する四輪操舵装置を備
えた車両では、その四輪操舵の状況によってもステア特
性が異なることになる。例えば、低車速時には、前輪と
は反対方向に後輪を操舵する逆相操舵を行って旋回性を
確保し、また高車速時には、前輪と同方向に後輪を操舵
する同相操舵を行って安定性を確保しており、したがっ
て車速に応じてステア特性が異なることになる。

【０００５】しかるに従来、前述した四輪駆動装置によ
る前後輪への駆動力の配分制御と、四輪操舵装置による
後輪の制御とを特には関連づけて制御していないので、
必ずしも満足できる旋回特性とはならない場合があっ
た。具体的には、ヨーレートが比較的大きくなるよう前
後輪への駆動力の配分制御を行っている四輪駆動車にお
いて、前述した一般的な四輪操舵の制御を行った場合、
低車速での旋回加速時のヨーレートが大きくなりすぎる
おそれがあり、また反対にヨーレートが比較的小さくな
るように前後輪への駆動力の配分制御を行う四輪駆動車
では、高車速での旋回加速時の旋回性が悪くなるおそれ
があった。

【０００６】この発明は、上記の事情を背景としてなさ
れたもので、四輪操舵装置付きの四輪駆動車における旋
回性および安定性を向上させることのできる駆動力配分
装置を提供することを目的とするものである。

【０００７】

【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の転舵に
応じて後輪２を転舵する四輪操舵装置３と、前後輪１，
２の回転数差および目標ヨーレートと実ヨーレートとの
偏差に基づいて決定された締結力で係合させられて前後
輪への駆動力の配分を変えるクラッチ４とを備えた四輪
操舵装置付き四輪駆動車の駆動力配分装置において、前
記四輪操舵装置３による四輪操舵の状況を検出する四輪
操舵制御検出手段５と、ヨーを増大させる方向に四輪操
舵されていることが四輪操舵制御検出手段５によって検
出された場合には、前記クラッチの締結力を、前輪への
駆動力配分が増大するようにヨーレートの偏差に応じて
補正し、かつヨーを抑制する方向に四輪操舵されている
ことが四輪操舵制御検出手段によって検出された場合に
は、前記クラッチの締結力を、後輪への駆動力配分が増
大するようにヨーレートの偏差に応じて補正する締結力
演算手段６とを備えていることを特徴とするものであ
る。

【０００８】

【作用】この発明で対象とする四輪駆動車では、前輪１
を転舵した場合、四輪操舵装置３によって後輪２が転舵
される。この後輪２の転舵の方向は、前輪１の舵角や車
速などの車両の状態に応じて異なり、ヨーを増大する方
向およびヨーを抑制する方向のいずれの場合も有り得
る。また前後輪１，２への駆動力の配分を制御するクラ
ッチ４の締結力は、前後輪１，２の回転数差および目標
ヨーレートと実ヨーレートとの差に基づいて求められ
る。さらにこのクラッチ４の締結力は、四輪操舵に基づ
く旋回性を補正するようにヨーレート偏差に応じて補正
され、具体的には、ヨーを増大させる方向に四輪操舵さ
れている場合には高められ、その結果、駆動力配分は、
アンダーステア特性を強めるような駆動力配分となる。
またヨーを抑制する方向に四輪操舵されている場合に
は、クラッチ４の締結力が低下され、その結果、アンダ
ーステア特性を弱め、もしくはオーバーステア特性とな
るよう駆動力配分が行われる。

【０００９】

【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模式的に示すブロック
図であり、ここに示す四輪駆動車は、エンジン２０に連
結してある変速機２１の出力軸が、駆動力の分配率を変
えることのできる四輪駆動装置２２を介して後輪２３と
前輪２４とに連結されている。この四輪駆動装置２２
は、従来一般に採用されているものを使用することがで
き、例えば、ディファレンシャルギヤもしくはプラネタ
リギヤを介して前後輪の差動回転を許容しかつトルクを
配分し、またその差動作用を多板クラッチで制限してト
ルクの分配率を無段階あるいは有段階に変化させる構成
の装置を使用できる。

【００１０】前後輪に対するトルクの分配率を変える制
御は、直接的には前述した差動制限クラッチを係合させ
る油圧を制御することにより実行でき、そのための制御
装置として四輪駆動用電子制御装置（４ＷＤ−ＥＣＵ）
（以下、四駆用制御装置と略記する）２５が設けられて
いる。これは、中央演算処理装置（ＣＰＵ）や記憶装置
（ＲＡＭ、ＲＯＭ）ならびに入出力インターフェース
（それぞれ図示せず）を主体にするものであって、入力
されたデータに基づいて演算を行い、その結果に従って
差動制限クラッチの油圧を変えるようになっている。な
お、差動制限クラッチの油圧を変える手段としては、リ
ニアソレノイドバルブやデューティソレノイドバルブ等
の広く一般に知られた油圧制御機器や油圧回路を採用で
きる。また四駆用制御装置２５には、制御のためのデー
タとして、車速、前後加速度、横加速度、前後輪の回転
数等の信号、ストップ信号、各種センサーのフェール信
号などが入力されている。

【００１１】また図２に示す四輪駆動車は、前輪２４も
しくは車両の走行状態に応じて後輪２３を操舵する四輪
操舵装置を備えており、これは、前輪操舵機構２６から
ピックアップされた舵角δとヨーレートセンサー２７で
検出された実ヨーレートγと車速などのその他のデータ
とに基づいて演算を行う四輪操舵電子制御装置（４ＷＳ
−ＥＣＵ）（以下、四輪操舵制御装置と略記する）２８
と、この四輪操舵制御装置２８によって制御される後輪
操舵機構２９とを主体に構成されている。四輪操舵制御
装置２８は、前述した四駆用制御装置２５と同様に、中
央演算処理装置（ＣＰＵ）や記憶装置（ＲＡＭ、ＲＯ
Ｍ）ならびに入出力インターフェース（それぞれ図示せ
ず）を主体とするものであり、その演算結果に基づいて
後輪２３を、ヨーを増大させる方向すなわち前輪２４と
は逆相に操舵し、あるいはヨーを抑制する方向すなわち
前輪２４と同相に操舵するよう構成されている。なお、
この後輪操舵機構２９としては、後輪用のステアリング
リンケージを駆動して後輪２３に舵角を与える構成のも
の、あるいはサスペンションバーを動かして後輪２３に
舵角を与えるものなどを採用することができる。

【００１２】そして四駆用制御装置２５と四輪操舵制御
装置２８とがデータ通信可能に接続されており、四輪操
舵制御装置２８から四駆用制御装置２５に、四輪操舵の
状況すなわち後輪２３の同相操舵および逆相操舵の別
や、実ヨーレートγおよび舵角δが送信されている。

【００１３】四輪操舵制御装置２８は、舵角δや実ヨー
レートγなどの入力されるデータに基づいて後輪２３の
操舵を制御し、これに対して四駆用制御装置２５は、実
ヨーレートγや車速Ｖ、舵角δ等の入力データに基づい
て、前後輪の回転数差や目標ヨーレートと実ヨーレート
との偏差を求め、またこれらの差に応じた差動制限クラ
ッチのクラッチ油圧を制御し、さらにその制御の基礎デ
ータとなる目標ヨーレートを求める。以下に、この四駆
用制御装置２５による制御ルーチンの一例を説明する。

【００１４】図３は前後輪への駆動力の分配率を定める
差動制限クラッチのクラッチ油圧Ｐ_CDを制御するための
フローチャートであり、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_RR）／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を演算する。この目標ヨーレートγ₀は、車速Ｖ
と前輪２４の舵角δf とに基づいて求められ、その演算
式の一例を示せば、 γ₀＝Ｋ1(v)・δf であり、またこの係数Ｋ1(v)はＫ1(v)＝Ｖ／［Ｌ（１＋Ｋh ）Ｖ²］である。ここでＬはホイールベース、Ｋh はスタビリテ
ィファクターである。

【００１５】つぎにステップ６で目標ヨーレートγ₀と
実ヨーレートγとの偏差Δγ（＝γ（γ₀−γ））を演
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。

【００１６】そして前後輪への駆動力の配分を変える差
動制限クラッチの係合油圧Ｐ_CDを、前後輪の回転数差Δ
Ｎ_FRに基づく値と、目標ヨーレートγ₀と実ヨーレート
γとの偏差Δγに基づく値とを乗算することによって求
める。これらの値もしくはその値を求める制御ゲイン
は、四輪操舵の状況に応じて異なっており、以下、前後
輪の回転数差ΔＮ_FRに基づく値と、目標ヨーレートγ₀
と実ヨーレートγとの偏差Δγに基づく値との各々につ
いて説明する。

【００１７】四輪操舵制御装置２８は、前輪２４が操舵
された際に下記の式に基づいて後輪２３の舵角δr を設
定する。

【００１８】δr ＝Ｒ1(V)・δf ＋Ｒ2(V)・γ ここでＲ1(V)は舵角比例係数であり、一例として図４の
マップに示す値が採用される。またδf は前輪の実舵角
である。さらにＲ2(V)はヨーレートフィードバック係数
であり、一例として図５のマップに示す値が採用され
る。そしてγは実ヨーレートである。これらの係数Ｒ1
(V)，Ｒ2(V)が図４および図５に示す値であることによ
り、低車速時の後輪舵角δr の値は負になり、いわゆる
逆相操舵となる。また高車速時には、後輪舵角δr の値
が正となって同相操舵となる。

【００１９】図６は四輪操舵の状況に応じて、前後輪の
回転数差ΔＮ_FRに基づく圧力値Ｐ(ΔNFR)を設定するた
めのサブルーチンを示しており、ステップ１０で四輪操
舵の状況を四輪操舵制御装置２８から四駆用制御装置２
５が受信した後、その四輪操舵の状況が、ステップ１１
において判断され、後輪舵角δr がヨーを抑制する方向
になっていれば、ステップ１２に進んで所定の圧力値Ｐ
1(ΔNFR)を選択する。また反対に、後輪舵角δr がヨー
を増大させる方向になっていてステップ１１の判断結果
が“ノー”となれば、ステップ１３に進んで、ステップ
１２で採用される圧力値Ｐ1(ΔNFR)よりゲインの大きい
圧力値Ｐ2(ΔNFR)を選択する。これらの圧力値は、基本
的には前後輪の回転数差の増大に伴って増大する関数関
係にあるものであり、その一例をマップで示せば、図７
のとおりである。したがってステップ１２もしくはステ
ップ１３の制御は、図７のマップを予め記憶させてお
き、ステップ１１の判断結果に基づいてそのマップから
所定の圧力値を選択することとすればよい。

【００２０】なお、四輪操舵の制御状況に応じた圧力値
は、直接演算して求めることもでき、その一例を示せ
ば、Ｐ (ΔNFR)＝Ｋ3[sign (γ) ・δr]・Ｐ0(ΔNFR) として求めてもよい。ここでＫ3[sign (γ) ・δr]は、
補正係数であって、sign(γ) はヨーレートの符号であ
り、またＰ0(ΔNFR)は所定の基準となる圧力値である。

【００２１】また図８は四輪操舵の状況に応じて、ヨー
レート偏差Δγに基づく圧力補正係数Ｋ2(Δγ）を設定
するためのサブルーチンを示しており、ステップ２０で
四輪操舵の状況を四輪操舵制御装置２８から四駆用制御
装置２５が受信した後、その四輪操舵の状況が、ステッ
プ２１において判断され、後輪舵角δr がヨーを抑制す
る方向になっていれば、ステップ２２に進んで所定の圧
力補正係数Ｋa(Δγ）を選択する。また反対に、後輪舵
角δr がヨーを増大させる方向になっていてステップ２
１の判断結果が“ノー”となれば、ステップ２３に進ん
で、ステップ２２で採用される圧力補正係数Ｋa(Δγ）
よりゲインの大きい圧力補正係数Ｋb(Δγ）を選択す
る。これらの圧力補正係数は、基本的にはヨーレート偏
差Δγが負（−）となるアンダーステア傾向（ドリフト
アウト傾向）の場合に“１”より小さい値に設定され、
またヨーレート偏差Δγが正（＋）となるオーバーステ
ア傾向（スピン傾向）の場合に“１”より大きい値に設
定される係数であり、その一例を示せば図９のとおりヨ
ーレート偏差Δγに応じて変化する係数である。したが
ってステップ２２もしくはステップ２３の制御は、図９
のマップを予め記憶させておき、ステップ２１の判断結
果に基づいてそのマップから所定の圧力補正係数を選択
することとすればよい。

【００２２】なお、四輪操舵の制御状況に応じた圧力補
正係数は、直接演算して求めることもでき、その一例を
示せば、Ｋ（Δγ）＝Ｋ3[sign (γ) ・δr]・Ｋ0(Δγ）として求めてもよい。ここでＫ3[sign (γ) ・δr]は、
補正係数であって、sign(γ) はヨーレートの符号であ
り、またＫ0(Δγ）は所定の基準となる圧力補正係数で
ある。

【００２３】以上のようにして求められた圧力値Ｐ（Δ
NFR)および圧力補正係数Ｋ2(Δγ）が図３のステップ７
において乗算されて差動制限クラッチの係合油圧Ｐ_CDが
求められる。ここで掛け合わさせれる圧力値Ｐ（ΔNFR)
および圧力補正係数Ｋ2(Δγ）は、ヨーを増大させるよ
うに四輪操舵されている場合には大きい値に設定される
から、差動制限クラッチの係合油圧Ｐ_CDはヨーを増大さ
せるように四輪操舵されている状態で高い圧力になり、
その結果、前後輪への駆動力配分の仕方としては、アン
ダーステア傾向となるよう駆動力を配分することにな
る。またヨーを抑制するように四輪操舵されている場合
は、これとは反対に、係合油圧Ｐ_CDが低くなって、アン
ダーステア傾向を弱め、もしくはオーバーステア傾向と
なるよう前後輪に対して駆動力が配分される。

【００２４】すなわち四輪駆動装置２２による前後輪へ
の駆動力の配分は、前後輪の回転数差および目標ヨーレ
ートと実ヨーレートとの偏差のみならず、四輪操舵装置
による操舵状況をも加味して行われ、四輪操舵装置によ
るヨーの増大および減少を抑制するように駆動力が前後
輪に配分されるので、アンダーステア特性が過度に強く
なったり、また反対に過度に弱くなったりすることが防
止される。換言すれば、安定性および旋回性が共に良好
になる。

【００２５】なお、上述した実施例のうち前後輪の回転
数差に基づく圧力値のマップおよびヨーレート偏差に基
づく圧力補正係数のマップとし、四輪操舵の状況に応じ
て二種類の値を選択することのできるマップをそれぞれ
示したが、これらのマップは、四輪操舵の状況に合わせ
た更に多種類の値を選択することのできるマップとして
もよい。また上記の実施例では、前後輪の回転数差に基
づく圧力値とヨーレート偏差に基づく圧力補正係数との
両方を、四輪操舵の状況に応じて変えることとしたが、
この発明では、これらの圧力値と圧力補正係数とのいず
れか一方のみを四輪操舵の状況に応じて変えて、四輪駆
動装置のクラッチの係合油圧を制御することとしてもよ
い。また、上記の実施例では、前後輪への駆動力の配分
を、差動歯車機構による差動作用をクラッチによって制
限することにより変える構成を例に採って説明したが、
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、クラッチ締結力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ればよい。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
四輪操舵装置によってヨーが増大するように操舵されて
いる場合には、アンダーステア傾向になるよう前後輪に
対して駆動力が配分され、また反対にヨーを抑制するよ
うに四輪操舵装置によって操舵されている場合には、オ
ーバーステア傾向になるように前後輪に対して駆動力が
配分されるから、例えば低車速時に逆相操舵が行われて
も、過度にオーバーステア傾向となることがなく、また
高車速時に同相操舵が行われても、過度にアンダーステ
ア傾向となることが防止される。したがってこの発明に
よれば、四輪操舵の状況を加味した駆動力の配分制御が
可能になって、安定性および旋回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】後輪舵角を求めるための舵角比例係数のマップ
である。

【図５】後輪舵角を求めるためのヨーレートフィードバ
ック係数のマップである。

【図６】四輪操舵の状況に応じて前後輪の回転数差に基
づく圧力値を選択するサブルーチンを示すフローチャー
トである。

【図７】前後輪の回転数差に基づく圧力値を定めたマッ
プである。

【図８】四輪操舵の状況に応じてヨーレート偏差に基づ
く圧力補正係数を選択するサブルーチンを示すフローチ
ャートである。

【図９】ヨーレート偏差に基づく圧力補正係数を定めた
マップである。

【符号の説明】

１前輪２後輪３四輪操舵装置４クラッチ５四輪操舵制御検出手段６締結力演算手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B60K 17/348 B62D 6/00 B62D 101:00 B62D 113:00 B62D 137:00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】前輪の転舵に応じて後輪を転舵する四輪
操舵装置と、前後輪の回転数差および目標ヨーレートと
実ヨーレートとの偏差に基づいて決定された締結力で係
合させられて前後輪への駆動力の配分を変えるクラッチ
とを備えた四輪操舵装置付き四輪駆動車の駆動力配分装
置において、前記四輪操舵装置による四輪操舵の状況を検出する四輪
操舵制御検出手段と、ヨーを増大させる方向に四輪操舵
されていることが四輪操舵制御検出手段によって検出さ
れた場合には、前記クラッチの締結力を、前輪への駆動
力配分が増大するようにヨーレートの偏差に応じて補正
し、かつヨーを抑制する方向に四輪操舵されていること
が四輪操舵制御検出手段によって検出された場合には、
前記クラッチの締結力を、後輪への駆動力配分が増大す
るようにヨーレートの偏差に応じて補正する締結力演算
手段とを備えていることを特徴とする四輪操舵装置付き
四輪駆動車の駆動力配分装置。