(57)【要約】【課題】車両のステア特性を好適にし得る制御システムを低コストで実現する。【解決手段】ステアリングホイールの舵角ＳＡ、後輪の内輪における速度Ｖおよび車両のホイールベースＷＢから車両の回転半径Ｒが算出される。後輪の内輪における速度Ｖおよび回転半径Ｒから車両の公転速度ωｒが算出される。後輪の外輪における速度Ｖ＋ΔＶと後輪の内輪における速度Ｖとの間の速度差ΔＶおよび車両のトレッドｔｒから車両の自転速度ωｓが算出される。公転速度ωｒと自転速度ωｓとの差を小さくするように車両が制御される。【選択図】図３
2010215061.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングホイールを操舵することにより、前輪と後輪とのうちの前輪のみが操舵される車両の制御装置であって、
前記ステアリングホイールの舵角、前記後輪の内輪における速度および前記車両のホイールベースから前記車両の回転半径を算出するための手段と、
前記後輪の内輪における速度および前記回転半径から前記車両の公転速度を算出するための手段と、
前記後輪の外輪における速度と前記後輪の内輪における速度との間の速度差および前記車両のトレッドから前記車両の自転速度を算出するための手段と、
前記公転速度と前記自転速度との差を小さくするように前記車両を制御するための手段とを備える、車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の制御装置に関し、特に、車両のステア特性がニュートラルステアに近づくように制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、アンダーステアもしくはオーバーステアを解消するために、前後輪間もしくは左右輪間の駆動力の配分を制御する種々の技術が提案されている。
【０００３】
特開２００７−２３９８１９号公報は、操舵角および車速に基づいて目標ヨーレイトを算出し、ヨーレイトセンサにより検出された実ヨーレイトと目標ヨーレイトとの差に基づいて判断されるステア特性に応じて電子制御ＬＳＤ（Limited Slop Differential）を制御する技術を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２３９８１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特開２００７−２３９８１９号公報に記載の技術では、実ヨーレイトを検出するためのヨーレイトセンサなどの特別なセンサが必要とされる。そのため、車両のコストを削減するためにはさらなる改善の余地があった。
【０００６】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、車両のコストを削減することができる車両の制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
ある局面に係る車両の制御装置は、ステアリングホイールを操舵することにより、前輪と後輪とのうちの前輪のみが操舵される車両の制御装置である。制御装置は、ステアリングホイールの舵角、後輪の内輪における速度および車両のホイールベースおよびから車両の回転半径を算出するための手段と、後輪の内輪における速度および回転半径から車両の公転速度を算出するための手段と、後輪の外輪における速度と後輪の内輪における速度との間の速度差および車両のトレッドから車両の自転速度を算出するための手段と、公転速度と自転速度との差を小さくするように車両を制御するための手段とを備える。
【０００８】
この構成によれば、車両の公転速度と自転速度との差を小さくするように車両が制御される。これにより、車両のステア特性をニュートラルステアに近づけることができる。公転速度は、後輪の内輪における速度および回転半径から算出される。車両の回転半径は、ヨーレイトを用いずに、ステアリングホイールの舵角、後輪の内輪における速度および車両のホイールベースおよびから算出される。また、自転速度は、ヨーレイトセンサを用いて検出せずに、後輪の外輪における速度と後輪の内輪における速度との間の速度差および車両のトレッドから算出される。これにより、ヨーレイトセンサなどの特別なセンサを用いずに、車両のステア特性を好適にし得る制御システムを実現することができる。その結果、車両のコストを削減することができる車両の制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】車両を示す概略構成図である。
【図２】ＥＣＵの機能ブロック図である。
【図３】ニュートラルステアを示す図である。
【図４】オーバーステアを示す図である。
【図５】アンダーステアを示す図である。
【図６】ニュートラルステアであると判断される領域を示す図である。
【図７】オーバーステアであると判断される領域を示す図である。
【図８】アンダーステアであると判断される領域を示す図である。
【図９】ＥＣＵが実行するプログラムの制御構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００１１】
図１に示すように、本実施の形態における車両１００は、エンジン２００と、トルクコンバータ３００と、トランスミッション４００と、トランスファ５００と、フロントデファレンシャル６００と、前輪７００と、プロペラシャフト８００と、電子制御カップリング９００と、リアデファレンシャル１０００と、後輪１１００と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２０００から構成される。
【００１２】
エンジン２００の出力トルクは、トルクコンバータ３００、トランスミッション４００、フロントデファレンシャル６００、ドライブシャフト６０２、トランスファ５００、プロペラシャフト８００、電子制御カップリング９００、リアデファレンシャル１０００、ドライブシャフト１００２からなる駆動系（ドライブライン）を介して車輪に伝達される。なお、エンジン２００の代わりに駆動源としてモータを用いてもよい。
【００１３】
本実施の形態では、前輪７００を主駆動輪とし、後輪１１００を副駆動輪とするＦＦベースの４輪駆動車について説明するが、特にこれに限定されるものではない。たとえば、後輪を主駆動輪とし、前輪を副駆動輪とするＦＲベースの４輪駆動車であってもよい。
【００１４】
トランスミッション４００は、たとえば、プラネタリギヤユニットからなるオートマチックトランスミッションである。なお、ＣＶＴ（Continuously Variable Transmission）を用いるようにしてもよい。また、マニュアルトランスミッションを用いるようにしてもよい。
【００１５】
トランスミッション４００から出力されたトルクは、トランスファ５００により前輪７００および後輪１１００へ分配される。前輪７００および後輪１１００のうち、前輪７００のみが、ステアリングホイール７０２をドライバが操舵することにより操舵される。
【００１６】
フロントデファレンシャル６００は、ドライブシャフト６０２を介して前輪７００に接続される。トランスミッション４００には、フロントデファレンシャル６００のケースを介してトランスファ５００が接続される。トランスファ５００には、エンジン２００のトルクを後輪１１００側に伝達するプロペラシャフト８００が設けられる。プロペラシャフト８００の後輪１１００側の端部は、電子制御カップリング９００の入力側に接続される。電子制御カップリング９００の出力側には、リアデファレンシャル１０００が接続される。リアデファレンシャル１０００は、ドライブシャフト１００２を介して後輪１１００に接続される。
【００１７】
エンジン２００で発生するトルクは、トランスミッション４００、フロントデファレンシャル６００およびドライブシャフト６０２を介して前輪７００に伝達される。また、エンジン２００で発生するトルクは、トランスミッション４００、フロントデファレンシャル６００、トランスファ５００、プロペラシャフト８００および電子制御カップリング９００を介してリアデファレンシャル１０００に伝達される。リアデファレンシャル１０００に伝達されたトルクは、ドライブシャフト１００２を介して後輪１１００に伝達される。
【００１８】
電子制御カップリング９００は、プロペラシャフト８００から伝達されるトルクを入力として、リアデファレンシャル１０００に出力するトルクの伝達量を調整する。電子制御カップリング９００は、たとえば、多板クラッチ等から構成され、指令電流に基づいて、クラッチの圧着力が制御される。すなわち、電子制御カップリング９００は、クラッチの解放状態から直結状態までの間で制御されることにより、トランスミッション４００と後輪１１００との間におけるトルクの伝達量を制御する。これにより、前輪７００と後輪１１００との駆動力の配分が制御される。
【００１９】
なお、電子制御カップリング９００をトランスファ５００に設けるようにしてもよい。また、電子制御カップリング９００の代わりに、電子制御ＬＳＤをセンターデファレンシャルとして設けるようにしてもよい。
【００２０】
さらに、フロントデファレンシャル６００および／もしくはリアデファレンシャル１０００に電子制御ＬＳＤを用いて、左右輪間の駆動力の配分を制御するようにしてもよい。
【００２１】
電子制御カップリング９００は、ＥＣＵ２０００により制御される。ＥＣＵ２０００には、右後輪車輪速センサ２１００、左後輪車輪速センサ２１０２および舵角センサ２２００が電気的に接続される。
【００２２】
右後輪車輪速センサ２１００は、右の後輪１１００の回転速度を検出する。検出された回転速度に、後輪１１００の円周を乗じることにより、右の後輪１１００における速度（車速）が算出される。
【００２３】
左後輪車輪速センサ２１０２は、左の後輪１１００の車輪速を検出する。検出された回転速度に、後輪１１００の円周を乗じることにより、左の後輪１１００における速度（車速）が算出される。
【００２４】
舵角センサ２２００は、ステアリングホイール７０２の舵角ＳＡおよび操舵方向を検出する。これらのセンサの検出結果を表わす信号は、ＥＣＵ２０００に送信される。
【００２５】
図２を参照して、ＥＣＵ２０００の機能についてさらに説明する。なお、以下に説明する機能はソフトウェアにより実現するようにしてもよく、ハードウェアにより実現するようにしてもよい。
【００２６】
ＥＣＵ２０００は、回転半径算出部２０１０と、公転速度算出部２０２０と、自転速度算出部２０３０と、制御部２０４０とを含む。
【００２７】
回転半径算出部２０１０は、ステアリングホイール７０２の舵角ＳＡ、後輪１１００の内輪における速度Ｖおよび車両のホイールベースＷＢから車両の回転半径Ｒを算出する。
【００２８】
回転半径Ｒは、下記の式１により算出される。
Ｒ＝（１＋Ｋ０×Ｖ2）×ＷＢ／（ＳＡ／ＧＲ）…（１）
式１において、「Ｋ０」は定数である。「ＧＲ」は、操舵装置でのギヤ比（たとえばラックとピニオンのギヤ比）である。ホイールベースＷＢ、定数Ｋ０およびギヤ比ＧＲは、予めＲＯＭ（Read Only Memory）などに記憶される。
【００２９】
公転速度算出部２０２０は、後輪１１００の内輪における速度Ｖおよび回転半径Ｒから車両の公転速度ωｒを算出する。
【００３０】
公転速度ωｒは、下記の式２により算出される。
ωｒ＝Ｖ／Ｒ…（２）
自転速度算出部２０３０は、後輪１１００の外輪における速度Ｖ＋ΔＶと後輪１１００の内輪における速度Ｖとの間の速度差ΔＶおよび車両のトレッドｔｒから車両の自転速度ωｓを算出する。
【００３１】
自転速度ωｓは、下記の式３により算出される。
ωｓ＝ΔＶ／ｔｒ…（３）
トレッドｔｒは、予めＲＯＭなどに記憶される。
【００３２】
公転速度ωｒおよび自転速度ωｓは、車両のステア特性を判断するために用いられる。たとえば、図３に示すように、公転速度ωｒと自転速度ωｓとが等しい場合、ステア特性がニュートラルステアであるといえる。
【００３３】
図４に示すように、自転速度ωｓが公転速度ωｒよりも大きい場合、ステア特性がオーバーステアであるといえる。
【００３４】
図５に示すように、公転速度ωｒが自転速度ωｓよりも大きい場合、ステア特性がアンダーステアであるといえる。
【００３５】
このような原理に基づき、本実施の形態においては、公転速度ωｒと自転速度ωｓとが図６において斜線で示す領域内にある場合、ステア特性がニュートラルであると判断される。
【００３６】
公転速度ωｒと自転速度ωｓとが図７において斜線で示す領域内にある場合、ステア特性がオーバーステアであると判断される。
【００３７】
公転速度ωｒと自転速度ωｓとが図８において斜線で示す領域内にある場合、ステア特性がアンダーステアであると判断される。
【００３８】
図２に戻って、制御部２０４０は、公転速度ωｒと自転速度ωｓとの差を小さくするように車両を制御する。たとえば、前輪７００と後輪１１００との駆動力の配分を変化することによって公転速度ωｒと自転速度ωｓとの差が小さくなるように、電子制御カップリング９００が制御される。その他、エンジン２００の出力トルクを制御したり、電子制御式のＬＳＤにより、前輪７００もしくは後輪１１００の左右輪間の駆動力配分を制御したりすることによって、公転速度ωｒと自転速度ωｓとの差が小さくなるように車両を制御してもよい。
【００３９】
ステア特性がニュートラルステアである場合、制御量ＧＡＩＮは零である。ステア特性がオーバーステアである場合、制御量ＧＡＩＮは、下記の式４と定数Ｋ１とを用いて算出される。
【００４０】
ＧＡＩＮ＝Ｋ１×（ωｓ−ωｒ）…（４）
ステア特性がアンダーステアである場合、制御量ＧＡＩＮは、下記の式５と定数Ｋ２とを用いて算出される。
【００４１】
ＧＡＩＮ＝Ｋ２×（ωｓ−ωｒ）…（５）
なお、制御量ＧＡＩＮはこれらに限らない。
【００４２】
図９を参照して、ＥＣＵ２０００が実行されるプログラムの制御構造について説明する。
【００４３】
ステップ（以下、ステップをＳと略す）１００にて、ＥＣＵ２０００は、ステアリングホイール７０２の舵角ＳＡ、後輪１１００の内輪における速度Ｖおよび車両のホイールベースＷＢから車両の回転半径Ｒを算出する。
【００４４】
Ｓ１０２にて、ＥＣＵ２０００は、後輪１１００の内輪における速度Ｖおよび回転半径Ｒから車両の公転速度ωｒを算出する。
【００４５】
Ｓ１０４にて、ＥＣＵ２０００は、後輪１１００の外輪における速度Ｖ＋ΔＶと後輪の内輪における速度Ｖとの間の速度差ΔＶおよび車両のトレッドｔｒから車両の自転速度ωｓを算出する。
【００４６】
Ｓ１０６にて、ＥＣＵ２０００は、ステア特性がニュートラルステアであるか否かを判断する。ステア特性がニュートラルステアであると（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、処理はＳ１１０に移される。もしそうでないと（Ｓ１０６にてＮＯ）、処理はＳ１０８に移される。
【００４７】
Ｓ１０８にて、ＥＣＵ２０００は、ステア特性がオーバーステアであるか否かを判断する。ステア特性がオーバーステアであると（Ｓ１０８にてＹＥＳ）、処理はＳ１１２に移される。もしそうでないと（Ｓ１０８にてＮＯ）、処理はＳ１１４に移される。
【００４８】
Ｓ１１０にて、ＥＣＵ２０００は、電子制御カップリング９００の制御量ＧＡＩＮを零に設定する。
【００４９】
Ｓ１１２にて、ＥＣＵ２０００は、自転速度ωｓと公転速度ωｒとの差に定数Ｋ１を乗じることにより、電子制御カップリング９００の制御量ＧＡＩＮを算出する。すなわち、自転速度ωｓと公転速度ωｒとの差に応じた制御量ＧＡＩＮが算出される。
【００５０】
Ｓ１１４にて、ＥＣＵ２０００は、自転速度ωｓと公転速度ωｒとの差に定数Ｋ２を乗じることにより、電子制御カップリング９００の制御量ＧＡＩＮを算出する。すなわち、自転速度ωｓと公転速度ωｒとの差に応じた制御量ＧＡＩＮが算出される。
【００５１】
Ｓ１１６にて、ＥＣＵ２０００は、算出された制御量ＧＡＩＮを用いて、公転速度ωｒと自転速度ωｓとの差が小さくなるように、電子制御カップリング９００を制御する。
【００５２】
以上のような構造およびフローチャートに基づく、電子制御カップリング９００の制御態様について説明する。
【００５３】
車両の旋回時に、ステアリングホイール７０２の舵角ＳＡ、後輪１１００の内輪における速度Ｖおよび車両のホイールベースＷＢから車両の回転半径Ｒが算出される（Ｓ１００）。また、後輪１１００の内輪における速度Ｖおよび回転半径Ｒから車両の公転速度ωｒが算出される（Ｓ１０２）。したがって、回転半径Ｒならびに公転速度ωｒは、ヨーレイトを用いずに算出される。
【００５４】
さらに、自転速度ωｓは、ヨーレイトセンサを用いて検出せずに、後輪１１００の外輪における速度Ｖ＋ΔＶと後輪の内輪における速度Ｖとの間の速度差ΔＶおよび車両のトレッドｔｒから算出される（Ｓ１０４）。
【００５５】
これにより、ヨーレイトセンサなどの特別なセンサを用いずに、車両のステア特性を判断するのに用いることができる公転速度ωｒならびに自転速度ωｓを算出することができる。
【００５６】
ステア特性がニュートラルステアであると（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、電子制御カップリング９００の制御量ＧＡＩＮが零に設定される（Ｓ１１０）。
【００５７】
ステア特性がオーバーステアであると（Ｓ１０８にてＹＥＳ）、自転速度ωｓと公転速度ωｒとの差に定数Ｋ１を乗じることにより、電子制御カップリング９００の制御量ＧＡＩＮが算出される（Ｓ１１２）。
【００５８】
ステア特性がアンダーステアであると（Ｓ１０８にてＮＯ）、自転速度ωｓと公転速度ωｒとの差に定数Ｋ２を乗じることにより、電子制御カップリング９００の制御量ＧＡＩＮが算出される（Ｓ１１４）。
【００５９】
ステア特性がオーバーステアもしくはアンダーステアである場合は、ステア特性をニュートラルステアに近づけるような前後車輪間の駆動力配分を実現すべく、算出された制御量ＧＡＩＮを用いて、公転速度ωｒと自転速度ωｓとの差が小さくなるように、電子制御カップリング９００が制御される（Ｓ１１６）。
【００６０】
これにより、ヨーレイトセンサなどの特別なセンサを用いずに、車両のステア特性を好適なニュートラルステアに近づけることができる制御システムを実現することができる。
【００６１】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６２】
１００  車両、２００  エンジン、３００  トルクコンバータ、４００  トランスミッション、５００  トランスファ、６００  フロントデファレンシャル、６０２  ドライブシャフト、７００  前輪、７０２  ステアリングホイール、８００  プロペラシャフト、９００  電子制御カップリング、１０００  リアデファレンシャル、１００２  ドライブシャフト、１１００  後輪、２０００  ＥＣＵ、２０１０  回転半径算出部、２０２０  公転速度算出部、２０３０  自転速度算出部、２０４０  制御部、２１００  右後輪車輪速センサ、２１０２  左後輪車輪速センサ、２２００  舵角センサ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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