JP6039967B2 - 車両のタックイン抑制制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の旋回走行時に発生するタックインを抑制する車両のタックイン抑制制御装置に関する。

一般に、自動車等の車両においては、横加速度が高い運転状態でアクセルをオフすると、前輪側のコーナリングフォースが増大して急激にオーバーステアとなるタックイン現象が発生する場合がある。

このため、特許文献１には、左右輪間の差動を制限することで左右輪間でトルクの授受を行なうトルク移動機構を備え、車両の基準横加速度とエンジンブレーキ操作量とに基づいてタックインが生じると予測したときには、トルク移動機構を制御して旋回内輪側のトルクを増大させ、旋回性能を損なうことなくタックインを適正に抑制する技術が提案されている。

特開平７−１０８８４２号公報

しかしながら、特許文献１の技術は、遊星歯車機構によるセンタディファレンシャルを介して前輪側と後輪側とに駆動力を配分し、リヤデファレンシャルにトルク移動機構を備える車両を対象としている。このため、後輪側へ伝達される駆動力をなくすことはできず、旋回走行時のアクセルオフによるエンジンブレーキ時に後輪にも制動力が発生して後輪の横力が小さくなるばかりでなく、旋回性能を考慮して内輪側のトルクを増大させるため、内輪側の横力が不足し、タックインの抑制が不十分となる虞がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、旋回走行のエンジンブレーキ時に後輪側の制動力を弱めると共に内輪差に対する許容度を小さくして後輪の横力を高め、タックインを効果的に抑制することのできる車両のタックイン抑制制御装置を提供することを目的としている。

本発明による車両のタックイン抑制制御装置は、前輪側と後輪側とに駆動力を配分するセンタークラッチと、後輪終減速装置と左右のリヤドライブ軸との間に介装される左右のリヤクラッチとを有する車両の旋回走行時にタックインの発生を抑制するタックイン抑制制御装置であって、前記センタークラッチが締結された全輪駆動モードでの旋回走行時に、アクセル開度の変化量に基づいてタックインが発生する状況を判定してタックインの発生を抑制するタックイン抑制モードへの切り換えを指示するタックイン抑制モード判定部と、 前記タックイン抑制モードへの切り換えを指示されたとき、前記センタークラッチの締結トルクを低減させ、後輪側への駆動力を減少させるセンタークラッチ制御部と、前記タックイン抑制モードへの切り換えを指示されたとき、前記左右のリヤクラッチの締結トルクを増加させ、左右後輪の内輪差に対する許容度を小さくするリヤクラッチ制御部とを備えるものである。

本発明によれば、旋回走行のエンジンブレーキ時に後輪側の制動力を弱めると共に内輪差に対する許容度を小さくして後輪の横力を高め、タックインを効果的に抑制することができる。

車両のパワートレイン系の構成図 ＦＷＤモードのクラッチ締結状態を示す説明図 ＡＷＤモードのクラッチ締結状態を示す説明図 タックイン抑制モードのクラッチ締結状態を示す説明図 タイヤの前後力と横力との関係を示す説明図 タックイン抑制制御ルーチンのフローチャート センタークラッチ締結トルクの低減量を示す特性図 リヤクラッチ締結トルクの増加量を示す特性図 センタークラッチ締結トルクの減少を示す説明図 リヤクラッチ締結トルクの増加を示す説明図

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
先ず、車両のパワートレイン系について説明する。図１において、符号１は車両前部に配置されるエンジンを示し、本実施の形態においては、エンジン１の駆動力が前輪を主駆動輪として前輪と後輪とに可変配分されるフロントエンジン・フロントドライブ車ベース（ＦＦベース）の全輪駆動（AWD；all-wheel drive）車に適用される。

具体的には、エンジン１の駆動力は、エンジン１後方の自動変速装置（トルクコンバータ等も含む）２からトランスミッション出力軸２ａを経て、トランスファ３に伝達される。更に、トランスファ３に伝達された駆動力は、リヤドライブ軸４、プロペラシャフト５、ドライブピニオン軸部６を介して、ベベルギヤ機構等からなる後輪終減速装置７に入力される一方、リダクションドライブギヤ８、リダクションドリブンギヤ９、ドライブピニオン軸部となっているフロントドライブ軸１０を介して前輪終減速装置１１に入力される。前輪終減速装置１１に入力された駆動力は、前輪左ドライブ軸１３ＦＬを経て左前輪１４ＦＬに伝達され、前輪右ドライブ軸１３ＦＲを経て右前輪１４ＦＲに伝達される。

尚、自動変速装置２、トランスファ３および前輪終減速装置１１等は、一体にケース１２内に設けられている。

トランスファ３は、リダクションドライブギヤ８側に設けたドライブプレート２０ａとリヤドライブ軸４側に設けたドリブンプレート２０ｂとを交互に重ねて構成したトルク伝達容量可変型クラッチとしての湿式多板クラッチ（センタークラッチ）２０を主として構成されている。センタークラッチ２０には、センタークラッチ２０の締結力を可変自在に付与するクラッチピストン２０ｃが備えられ、このクラッチピストン２０ｃによる押圧力を制御することにより、センタークラッチ２０の締結力を可変して後輪終減速装置７へ入力される駆動力を制御し、前輪と後輪とのトルク配分比を可変することができる。

後輪終減速装置７に入力された駆動力は、左側のリヤクラッチ２１ＲＬを介して後輪左ドライブ軸１３ＲＬから左後輪１４ＲＬに伝達され、また、右側のリヤクラッチ２１ＲＲを介して後輪右ドライブ軸１３ＲＲから右後輪１４ＲＲに伝達される。左右のリヤクラッチ２１ＲＬ，２１ＲＲは、センタークラッチ２０と同様のトルク伝達容量可変型クラッチである。

具体的には、左側のリヤクラッチ２１ＲＬは、後輪終減速装置７側に設けたドライブプレート２１ＲＬａと、後輪左ドライブ軸１３ＲＬ側に設けたドリブンプレート２１ＲＬｂと、クラッチ締結力を付与するクラッチピストン２１ＲＬｃとを備えている。右側のリヤクラッチ２１ＲＬは、後輪終減速装置７側に設けたドライブプレート２１ＲＲａと、後輪右ドライブ軸１３ＲＲ側に設けたドリブンプレート２１ＲＲｂと、クラッチ締結力を付与するクラッチピストン２１ＲＲｃとを備えている。これらのリヤクラッチ２１ＲＬ，２１ＲＲは、クラッチピストン２１ＲＬｃ，２１ＲＲｃによる押圧力が個別に制御され、左右輪に伝達される駆動力が差動制限される。

次に、車両のパワートレインを制御する電子制御系について説明する。このパワートレインの電子制御系は、ＣＡＮ（Controller Area Network）等の通信バス１００に接続される複数の制御ユニットによって構成され、これらの複数の制御ユニットを介した協調制御により、エンジン１及び自動変速装置２が制御される。複数の制御ユニットは、それぞれマイクロコンピュータを中心として構成され、エンジン１を制御するエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）５０、自動変速装置２を制御するトランスミッション制御ユニット（ＴＣＵ）６０、車両挙動を制御するビークルダイナミクス制御（VDC;Vehicle Dynamics Control）ユニット７０によって代表される。

これらの制御ユニット５０，６０，７０は、通信バス１００によって形成される車内ネットワークを介して各種演算値等の制御情報や各種センサによって検出した制御パラメータ情報を相互に交換し、エンジン制御、駆動力制御を含む変速機制御、車両挙動制御等を実行する。各制御ユニット５０，６０，７０に入力される信号としては、例えば、以下に示すようなセンサ信号がある。

ＥＣＵ５０に入力されるセンサ信号としては、エンジン回転数を検出するクランク角センサ５１、ドライバのアクセル操作（アクセルペダルの踏み込み量：アクセル開度）を検出するアクセルセンサ５２等からの信号がある。また、ＴＣＵ６０には、自動変速装置２のセレクト操作部における各レンジ、例えば、パーキング（Ｐ）レンジ、リバース（Ｒ）レンジ、ニュートラル（Ｎ）レンジ、ドライブ（Ｄ）レンジ、マニュアル（Ｍ）レンジ等を検出するインヒビタスイッチ６１、トランスミッション出力軸２ａの回転数を検出するトランスミッション出力軸回転センサ６２等の信号が入力される。

更に、ＶＤＣユニット７０には、各車輪１４ＦＬ，１４ＦＲ，１４ＲＬ，１４ＲＲの車輪速を検出する車輪速センサ１５ＦＬ，１５ＦＲ，１５ＲＬ，１５ＲＲ、操舵角を検出する舵角センサ７１、車両の横加速度を検出する横加速度センサ７２、車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサ７３等からの信号が入力される。

ここで、本実施の形態における車両は、センタークラッチ２０を介して前輪と後輪とのトルク配分比を可変することができ、前後輪のトルク配分比が１００：０のＦＷＤモード（前輪駆動モード）と５０：５０のＡＷＤモード（全輪駆動モード）との駆動力モードを切り換えることができる。更に、ＡＷＤモードでの旋回走行時に、タックインが発生する状況を判断した場合には、センタークラッチ２０及び左右のリヤクラッチ２１ＲＬ，２１ＲＲの作動状態を制御してタックイン抑制モードに切り換え、タックインの発生を抑制する。

具体的には、各駆動力モード（ＦＷＤモード、ＡＷＤモード、タックイン抑制モード）の切り換えは、複数のソレノイドバルブ等を擁した油圧回路で構成されるクラッチ駆動部６５を介して行われる。クラッチ駆動部６５は、ＴＣＵ６０からの指令により、各クラッチのクラッチピストン２０ｃ，２１ＲＬｃ，２１ＲＲｃに供給する油圧を制御してセンタークラッチ２０及び左右のリヤクラッチ２１ＲＬ，２１ＲＲの締結状態を可変し、ＦＷＤモード、ＡＷＤモード、タックイン抑制モードを切換える。

ＦＷＤモードは、図２に示すように、センタークラッチ２０及びリヤクラッチ２１ＲＬ，２１ＲＲを全て開放し、プロペラシャフト５〜後輪終減速装置７間のパワートレイン要素を分離させる。このＦＷＤモードは、フリクションロス及び内部循環トルクを低減した省燃費走行を可能とするモードである。

また、ＡＷＤモードは、図３に示すように、センタークラッチ２０及びリヤクラッチ２１ＲＬ，２１ＲＲを全て作動（締結）させる。このＡＷＤモードは、ベクタリング効果を含めた４輪の駆動力を制御し、安定した走行を可能とするモードである。

一方、タックイン抑制モードは、図４に示すように、センタークラッチ２０の締結力を弱める（ほぼ開放する）と共に、リヤクラッチ２１ＲＬ，２１ＲＲを締結力が増加する方向に制御する。このタックイン抑制モードは、タックインが発生しそうな状況を察知した場合に切り換えられ、タックインの発生を抑制する。

これらのモードを切り換えるセンタークラッチ２０及びリヤクラッチ２１ＲＬ，２１ＲＲの制御は、車両の走行状態やドライバの運転操作に基づいて実施される。以下では、本発明の要旨であるタックイン抑制モード時の制御を主として説明する。タックイン抑制モードに係るＴＣＵ６０の機能構成としては、図１中に示すように、タックイン抑制モード判定部６０ａ、センタークラッチ制御部６０ｂ、リヤクラッチ制御部６０ｃによって代表される機能部が備えられている。

タックイン抑制モード判定部６０ａは、アクセル開度変化に基づいてタックインが発生しそうな状況を判定し、タックイン抑制モードへの切り換えを指示する。本実施の形態においては、アクセルセンサ５２で検出したアクセル開度ＡＣＣのアクセル戻し方向のアクセル開度変化量ΔＡＣＣを基本として判定し、アクセル開度変化量ΔＡＣＣが予め設定した閾値Ｈｃを超えたとき、センタークラッチ制御部６０ｂ、リヤクラッチ制御部６０ｃに、タックイン抑制モードへの切り換えを指示する。

尚、以上のアクセル開度変化量ΔＡＣＣによるタックイン抑制モードへの切り換え判定は、横加速度センサ７２からの信号に基づいて車両が旋回走行中であると判定したときに実施するようにしても良い。また、アクセル開度変化量ΔＡＣＣによる条件に対して、アクセル開度変化速度を判定条件として加えるようにしても良い。

センタークラッチ制御部６０ｂは、タックイン抑制モード判定部６０ａからのタックイン抑制モードへの切り換え指示を受けて、タックイン抑制モードへ切り換える直前の運転状態に応じて設定されるセンタークラッチ２０の締結トルクに対する低減量を設定する。そして、クラッチ駆動部６５を介してセンタークラッチ２０の締結トルクを低減させ、後軸側へのトルク伝達を減少させる。

センタークラッチ２０の締結トルクに対する低減量は、車両の横加速度と車速（４輪の車輪速の平均値）とに基づいて設定し、センタークラッチ２０による前後軸間のトルク伝達を分断する方向に制御することで後輪の制動力を０に近づけ、後輪の横力をより多く使えるようにする。換言すれば、エンジンブレーキによる制動力を主として前輪のみに発生させ、後輪の横力余裕度を上げることで、タックインを抑制する。

図５は、スリップアングル毎のタイヤの前後力（横軸）と横力（縦軸）との関係を示し、スリップアングルが大きくなるほど、前後力の変化に対して横力の変化が大きくなることを示している。図５からわかるように、旋回走行時にセンタークラッチ２０の締結力を弱めて後輪のタイヤ前後力を小さくすることにより、後輪の横力余裕度を増大させてタックインを抑制することが可能となる。

同時に、リヤクラッチ制御部６０ｃは、タックイン抑制モードへの切り換え指示を受けて、リヤクラッチ２１ＲＬ，２１ＲＲのタックイン抑制モードへの切り換え直前の締結トルクに対する増加量を設定する。本実施の形態においては、左右のリヤクラッチ２１ＲＬ，２１ＲＲに対して同じ増加量を設定し、クラッチ駆動部６５を介して、センタークラッチ２０による前後軸間のトルク伝達を弱めると同時に、左右のリヤクラッチ２１ＲＬ，２１ＲＲの締結トルクを増加させ、後輪左右の軌跡ベースの内輪差を許容し難くする（内輪差に対する許容度を小さくする）。

すなわち、タックイン抑制モード判定部６０ａでタックインが発生しそうな状況を判定したとき、センタークラッチ制御部６０ｂでセンタークラッチ２０の締結トルクを減少させて後輪の前後力を減少させ、後輪の横力余裕度をアップさせる。同時に、リヤクラッチ制御部６０ｃでリヤクラッチ２１ＲＬ，２１ＲＲの締結トルクを増加させて後輪左右の軌跡ベースの内輪差を許容し難くする。

これにより、前後軸間のトルク伝達を分断する方向に制御して後輪の横力余裕度をアップさせると共に、後輪左右の内輪差に対する許容度を小さくして旋回方向と逆方向のヨーモーメントを発生させることができる。その結果、旋回時の巻き込みを打ち消して、タックインを効果的に抑制することができる。

以上のタックイン抑制モードに係る処理は、具体的には、図６のフローチャートに示すプログラム処理によって実現される。以下、図６のフローチャートに示すタックイン抑制制御ルーチンについて説明する。

このタックイン抑制制御ルーチンでは、先ず最初のステップＳ１において、アクセルセンサ５２で検出したアクセル開度ＡＣＣのアクセル戻し方向のアクセル開度変化量ΔＡＣＣが閾値Ｈｃ（例えば、アクセル全開１００％に対して，通常の乾燥路走行で６０〜７０％のアクセル戻し量）を超えているか否かを調べる。その結果、ΔＡＣＣ≦Ｈｃの場合には本ルーチンを抜け、ΔＡＣＣ＞Ｈｃの場合、タックイン抑制モードへ切り換えるべく、ステップＳ１からステップＳ２以降の処理へ進む。ステップＳ２以降の処理では、ステップＳ２，Ｓ３で、センタークラッチ２０の締結トルクに対する低減量ΔＴＣ、リヤクラッチ２１ＲＬ，２１ＲＲの締結トルクに対する増加量ΔＴＲを、それぞれ設定する。

センタークラッチ２０の締結トルクの低減量ΔＴＣは、横加速度センサ７２で検出した横加速度Ｇｙ（絶対値）と、車輪速センサ１５ＦＬ，１５ＦＲ，１５ＲＬ，１５ＲＲでそれぞれ検出した４輪の車輪速を平均して得られる車速Ｖとに基づいて設定される。横加速度Ｇｙと車速Ｖとをパラメータとする締結トルクの低減量ΔＴＣは、例えば、図７に示すような特性に設定され、このような特性のマップを参照する等してセンタークラッチ２０の締結トルクの低減量ΔＴＣが設定される。

図７に示す例では、横加速度Ｇｙが大きく車速Ｖが高くなるほど、つまり高速で曲率半径の小さい走行路を走行するような状況になるほど、センタークラッチ２０を開放状態に近づけ（例えば、締結トルク略０〜５Ｎｍ程度)、後輪の前後力を減少させて横力余裕度を上昇させる。逆に、横加速度Ｇｙが小さく車速Ｖが低くなるほど、つまり低速で曲率半径の大きい走行路を走行するような状況では、タックインの影響が小さいため、センタークラッチ２０の締結トルクを、タックイン抑制モードに切り換えない場合の締結トルクから若干弱める程度とする。

また、リヤクラッチ２１ＲＬ，２１ＲＲの締結トルクの増加量ΔＴＲは、同様に、横加速度センサ７２で検出した横加速度Ｇｙの絶対値と、車輪速センサ１５ＦＬ，１５ＦＲ，１５ＲＬ，１５ＲＲでそれぞれ検出した４輪の車輪速の平均値（車速）Ｖとに基づいて設定する。図８は、横加速度Ｇｙと車速Ｖとをパラメータとする締結トルクの増加量ΔＴＲの特性例を示しており、このような特性のマップを参照する等してリヤクラッチ２１ＲＬ，２１ＲＲの締結トルクの増加量ΔＴＲが設定される。

図８に示す例では、横加速度Ｇｙが大きく４輪車輪速平均値Ｖが高くなるほど、つまり高速で曲率半径の小さい走行路を走行するような状況になるほど、リヤクラッチ２１ＲＬ，２１ＲＲの締結トルクを増加させて左右後輪の内輪差を許容し難くして旋回時の巻き込みを打ち消すヨーモーメントを大きくする。逆に、横加速度Ｇｙが小さく４輪車輪速平均値Ｖが低くなるほど、つまり低速で曲率半径の大きい走行路を走行するような状況では、タックインの影響が小さいため、左右のリヤクラッチ２１ＲＬ，２１ＲＲの締結トルクの増加量を小さくして、左右後輪の内輪差を許容する方向に維持する。

その後、ステップＳ４へ進み、センタークラッチ２０の締結トルクを、通常の運転状態（ＡＷＤモード）に応じた締結トルクＴＣから低減量ΔＴＣだけ減少させると共に、左右のリヤクラッチ２１ＲＬ，２１ＲＲの締結トルクを、それぞれ運転状態に応じた締結トルクＴＲＬ，ＴＲＲから増加量ΔＴＲだけ増加させることで、タックイン抑制モードに切り換える。

タックイン抑制モードに切り換える前の通常の運転状態におけるセンタークラッチ２０の締結トルクは、例えば、図９に示すように、アクセル開度ＡＣＣ（又は前後加速度でも良い）と横加速度Ｇｙとをパラメータとして設定される。図９の例では、同じアクセル開度ＡＣＣに対しては、横加速度Ｇｙが大きくなるほど、締結トルクＴＣが大きくなる特性に設定されている。

また、タックイン抑制モードに切り換える前の通常の運転状態におけるリヤクラッチ２１ＲＬ，２１ＲＲの締結トルクも、同様にアクセル開度ＡＣＣ（又は前後加速度）と横加速度Ｇｙとをパラメータとして設定される。図１０に示すように、リヤクラッチ２１ＲＬ，２１ＲＲの締結トルクは、センタークラッチ２０の締結トルクＴＣから定まる締結トルクＴＲに対して、外輪側の締結トルクＴＲoを所定量だけ大きくすると共に、内輪側の締結トルクＴＲiを所定量だけ小さくし、差動制限トルクを発生させる。

アクセル開度の変化量ΔＡＣＣが閾値Ｈｃを超えてタックイン抑制モードに入るとき、センタークラッチ２０は、そのときのアクセル開度と横加速度とによって定まる締結トルクから低減量ΔＴＣだけ減少させた締結トルクとなるように制御される。このとき、アクセルが戻されてアクセル開度が小さくなっていることからセンタークラッチ２０の締結トルクも小さくなり、図９中に示すように、更に低減量ΔＴＣだけセンタークラッチ２０の締結トルクが減少させられるため、後輪側への駆動力配分はゼロに近くなり、制動力を前輪のみに発生させて後輪の横力余裕度を上げることができる。また、このとき、リヤクラッチ２１ＲＬ，２１ＲＲの締結トルクは、図１０中に示すように、それぞれ増加量ΔＴＲだけ大きくされる。このリヤクラッチ２１ＲＬ，２１ＲＲの締結トルクの増大により、左右の内輪差に対する許容度を低下させて旋回方向と逆方向のヨーモーメントを発生させることができ、旋回時の巻き込みを打ち消すことが可能となる。

このように本実施の形態においては、タックインが発生しそうな場合に、センタークラッチ２０の締結トルクの減少による後輪側の横力余裕度のアップと、リヤクラッチ２１ＲＬ，２１ＲＲの締結トルクの増加による旋回時の巻き込みを打ち消す方向の付加ヨーモーメントとの相乗効果により、旋回走行時のタックインを極めて効果的に抑制することができる。

１ エンジン
２ 自動変速装置
３ トランスファ
７ 後輪終減速装置
２０ センタークラッチ
２１ＲＬ，２１ＲＲ リヤクラッチ
６０ トランスミッション制御ユニット
６０ａ タックイン抑制モード判定部
６０ｂ センタークラッチ制御部
６０ｃ リヤクラッチ制御部
ΔＡＣＣ アクセル開度変化量
Ｇｙ 横加速度
Ｈｃ 閾値
ΔＴＣ センタークラッチの締結トルクの低減量
ΔＴＲ リヤクラッチの締結トルクの増加量

Claims (4)

1. 前輪側と後輪側とに駆動力を配分するセンタークラッチと、後輪終減速装置と左右のリヤドライブ軸との間に介装される左右のリヤクラッチとを有する車両の旋回走行時にタックインの発生を抑制するタックイン抑制制御装置であって、
   前記センタークラッチが締結された全輪駆動モードでの旋回走行時に、アクセル開度の変化量に基づいてタックインが発生する状況を判定してタックインの発生を抑制するタックイン抑制モードへの切り換えを指示するタックイン抑制モード判定部と、
   前記タックイン抑制モードへの切り換えを指示されたとき、前記センタークラッチの締結トルクを低減させ、後輪側への駆動力を減少させるセンタークラッチ制御部と、
   前記タックイン抑制モードへの切り換えを指示されたとき、前記左右のリヤクラッチの締結トルクを増加させ、左右後輪の内輪差に対する許容度を小さくするリヤクラッチ制御部と
   を備えることを特徴とする車両のタックイン抑制制御装置。
2. 前記タックイン抑制モード判定部は、前記アクセル開度の変化量が閾値を超えたとき、タックインが発生する状況と判定してタックイン抑制モードへの切り換えを指示することを特徴とする請求項１記載の車両のタックイン抑制制御装置。
3. 前記センタークラッチ制御部は、車両の横加速度と車速とに基づいて前記センタークラッチの締結トルクの低減量を設定することを特徴とする請求項１又は２記載の車両のタックイン抑制制御装置。
4. 前記リヤクラッチ制御部は、車両の横加速度と車速とに基づいて前記左右のリヤクラッチの締結トルクの増加量を設定することを特徴とする請求項３記載の車両のタックイン抑制制御装置。

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