(57)【要約】      （修正有）【課題】複数の後輪の舵角の制御を容易にし、複数の後輪間でのトルクの分配の制御を容易にする。トラクション、操作性、および安定性の制御を容易。【解決手段】車両の操舵可能な複数の後輪を動作させる方法は、操舵可能な複数の後輪のうちの少なくとも１つについて、後輪舵角を検出するステップと、第１の車両状態を検出するステップとを含んでいる。この方法は、後輪舵角および第１の車両状態に少なくとも部分的に基づいて、重み付け後舵角値を決定するステップと、重み付け後舵角値に応じて操舵可能な複数の後輪を制御するステップとを更に含む。【選択図】図８
2014166844.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の操舵可能な複数の後輪へのトルクの分配を制御する方法であって、
前記操舵可能な複数の後輪のうちの少なくとも１つについて、後輪舵角を検出するステップと、
前記操舵可能な複数の後輪の操舵を容易にするように構成された第１のコントローラから、前記操舵可能な複数の後輪におけるトルクの分配を容易にするように構成された第２のコントローラに、前記後輪舵角を伝送するステップと、
第１の車両状態を検出するステップと、
前記第２のコントローラにおいて、
前記後輪舵角および前記第１の車両状態に少なくとも部分的に基づいて、重み付け後舵角値を決定することと、前記重み付け後舵角値に応じて前記操舵可能な複数の後輪を制御することと、を実行するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
第２の車両状態を検出するステップと、
前記第２のコントローラにおいて、前記第２の車両状態に応じて前記操舵可能な複数の後輪を制御するステップと、
を更に含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の車両状態を検出するステップは、前記車両の速度を検出することを含んでおり、前記第２の車両状態を検出するステップは、横加速度を検出することを含んでいる請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の車両状態を検出するステップは、前記車両の速度を検出することを含んでおり、
前記方法は、
前記車両の旋回方向を割り出すステップと、
前記旋回方向に少なくとも部分的に基づいて、内輪および外輪を判断するステップと、
前記車両の速度に少なくとも部分的に基づいて、内輪倍率係数を決定するステップと、
前記車両の速度に少なくとも部分的に基づいて、外輪倍率係数を決定するステップと、
を更に含んでおり、
前記重み付け後舵角値を決定することは、前記内輪倍率係数および前記外輪倍率係数にも少なくとも部分的に基づく請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記重み付け後舵角値に少なくとも部分的に基づいて第１の倍率係数を決定するステップと、
前記第１の倍率係数に少なくとも部分的に更に基づいて、前記第１のコントローラの第１の制御権限を決定するステップと、
前記第１の倍率係数に少なくとも部分的に更に基づいて、前記第２のコントローラの第２の制御権限を決定するステップと、
前記第１の制御権限および前記第２の制御権限に応じて前記操舵可能な複数の後輪を制御するステップと、
を更に含む請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記重み付け後舵角値が大きくなるときに、前記第１の制御権限を増大させ、前記第２の制御権限を縮小させるステップを更に含む請求項５に記載の方法。
【請求項７】
第２の車両状態を検出するステップと、
前記第２の車両状態に少なくとも部分的に基づいて、第２の倍率係数を計算するステップと、
前記第２の倍率係数に少なくとも部分的に基づいて、前記第１のコントローラの前記第１の制御権限を決定するステップと、
前記第２の倍率係数に少なくとも部分的に基づいて、前記第２のコントローラの前記第２の制御権限を決定するステップと、
を更に含む請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記第２の車両状態が増大するときに、前記第１の制御権限を縮小させ、前記第２の制御権限を増大させるステップを更に含む請求項７に記載の方法。
【請求項９】
車両の操舵可能な複数の後輪へのトルクの分配を制御する方法であって、
前記操舵可能な複数の後輪のうちの少なくとも１つについて、後輪舵角を検出するステップと、
第１の車両状態を検出するステップと、
前記後輪舵角および前記第１の車両状態に少なくとも部分的に基づいて、重み付け後舵角値を決定するステップと、
前記操舵可能な複数の後輪の操舵を容易にするように構成された第１のコントローラの第１の制御権限を、前記重み付け後舵角値に少なくとも部分的に基づいて、決定するステップと、
前記操舵可能な複数の後輪におけるトルクの分配を容易にするように構成された第２のコントローラの第２の制御権限を、前記重み付け後舵角値に少なくとも部分的に基づいて、決定するステップと、
前記重み付け後舵角値の変化に応じて前記第１の制御権限および前記第２の制御権限の各々を変化させるステップと、
前記第１の制御権限および前記第２の制御権限に応じて前記操舵可能な複数の後輪の操舵およびトルクの分配を制御するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１０】
第２の車両状態を検出するステップと、
前記第２の車両状態に少なくとも部分的に更に基づいて、前記第１の制御権限を決定するステップと、
前記第２の車両状態に少なくとも部分的に更に基づいて、前記第２の制御権限を決定するステップと、
を更に含む請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１の車両状態を検出するステップは、前記車両の速度を検出することを含んでおり、前記第２の車両状態を検出するステップは、横加速度を検出することを含んでいる請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１の車両状態を検出するステップは、前記車両の速度を検出することを含んでおり、
前記方法は、
前記車両の旋回方向を割り出すステップと、
前記旋回方向に少なくとも部分的に基づいて、内輪および外輪を判断するステップと、
前記車両の速度に少なくとも部分的に基づいて、内輪倍率係数を決定するステップと、
前記車両の速度に少なくとも部分的に基づいて、外輪倍率係数を決定するステップと、
を更に含んでおり、
前記重み付け後舵角値を決定するステップは、前記内輪倍率係数および前記外輪倍率係数に少なくとも部分的に更に基づく請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記重み付け後舵角値が大きくなるときに、前記第１の制御権限を増大させ、前記第２の制御権限を縮小させるステップを更に含む請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第２の車両状態が増大するときに、前記第１の制御権限を縮小させ、前記第２の制御権限を増大させるステップを更に含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
車両の操舵可能な複数の後輪へのトルクの分配を制御する方法であって、
前記操舵可能な複数の後輪の操舵を容易にするように構成された第１のコントローラの第１の制御権限を決定するステップと、
前記操舵可能な複数の後輪におけるトルクの分配を容易にするように構成された第２のコントローラの第２の制御権限を決定するステップと、
前記第１の制御権限および前記第２の制御権限の各々を同時かつ互いに反比例するように変化させるステップと、
前記第１の制御権限および前記第２の制御権限に応じて前記操舵可能な複数の後輪の操舵およびトルクの分配を制御するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１６】
前記操舵可能な複数の後輪のうちの少なくとも１つについて、後輪舵角を検出するステップと、
第１の車両状態を検出するステップと、
前記後輪舵角および前記第１の車両状態に少なくとも部分的に基づいて、重み付け後舵角値を決定するステップと、
前記重み付け後舵角値に少なくとも部分的に基づいて、第１の倍率係数を決定するステップと、
前記第１の倍率係数に応じて前記第１の制御権限および前記第２の制御権限を変化させるステップと、
を更に含む請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
第２の車両状態を検出するステップと、
前記第２の車両状態に少なくとも部分的に基づいて、第２の倍率係数を計算するステップと、
前記第２の倍率係数に応じて前記第１の制御権限および前記第２の制御権限を変化させるステップと、
を更に含む請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１の車両状態を検出するステップは、前記車両の速度を検出することを含んでおり、前記第２の車両状態を検出するステップは、横加速度を検出することを含んでいる請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１の車両状態を検出するステップは、前記車両の速度を検出することを含んでおり、前記第２の車両状態を検出するステップは、後輪タイヤのグリップの余裕の指標、後輪タイヤの飽和レベル、および表面の摩擦係数のうちの少なくとも１つを検出することを含んでいる請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１の倍率係数が大きくなるときに、前記第１の制御権限を増大させ、前記第２の制御権限を縮小させ、前記第２の倍率係数が大きくなるときに、前記第１の制御権限を縮小させ、前記第２の制御権限を増大させることを更に含む請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、四輪操舵車両、詳しくは、四輪操舵コントローラおよび全輪駆動コントローラを備える車両に関する。四輪操舵コントローラは、複数の後輪の舵角の制御を容易にし、全輪駆動コントローラは、複数の後輪間でのトルクの分配の制御を容易にする。
【背景技術】
【０００２】
従来の四輪操舵車両は、操舵可能な前輪および操舵可能な後輪を備えている。操舵可能な後輪は駆動され、操舵可能な後輪へ提供されるトルクは、トラクション、操作性、および安定性の制御を容易にするように変化することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
２つの後輪が同時に操舵および駆動される場合、道路に対するトラクションおよび安定性を失いやすくなり、不安定な制御／または制御の喪失を引き起こしやすくなる可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一実施形態によれば、車両の操舵可能な複数の後輪へのトルクの分配を制御する方法は、操舵可能な複数の後輪のうちの少なくとも１つについて後輪舵角を検出するステップと、後輪舵角を第１のコントローラから第２のコントローラへと伝送するステップとを含む。第１のコントローラは、操舵可能な複数の後輪の操舵を容易にするように構成され、第２のコントローラは、操舵可能な複数の後輪におけるトルクの分配を容易にするように構成されている。本方法は、第１の車両状態を検出するステップと、第２のコントローラにおいて、後輪舵角および第１の車両状態に少なくとも部分的に基づいて重み付け後舵角値を決定することと、重み付け後舵角値に応じて操舵可能な複数の後輪を制御することとを実行するステップと、を更に含む。
【０００５】
別の実施形態によれば、車両の操舵可能な複数の後輪へのトルクの分配を制御する方法は、操舵可能な複数の後輪のうちの少なくとも１つについて後輪舵角を検出するステップと、第１の車両状態を検出するステップとを含む。更に本方法は、後輪舵角および前記第１の車両状態に少なくとも部分的に基づいて、重み付け後舵角値を決定するステップと、重み付け後舵角値に少なくとも部分的に基づいて、第１のコントローラの第１の制御権限を決定するステップとを含む。第１のコントローラは、操舵可能な複数の後輪の操舵を容易にするように構成されている。更に本方法は、重み付け後舵角値に少なくとも部分的に基づいて、第２のコントローラの第２の制御権限を決定するステップを更に含む。第２のコントローラは、操舵可能な複数の後輪におけるトルクの分配を容易にするように構成されている。更に本方法は、重み付け後舵角値の変化に応じて第１の制御権限および前記第２の制御権限の各々を変化させるステップと、第１の制御権限および第２の制御権限に応じて操舵可能な複数の後輪の操舵およびトルクの分配を制御するステップとを含む。
【０００６】
更に別の実施形態によれば、車両の操舵可能な複数の後輪へのトルクの分配を制御する方法は、第１のコントローラの第１の制御権限を決定するステップと、第２のコントローラの第２の制御権限を決定するステップとを含む。前記第１のコントローラは、操舵可能な複数の後輪の操舵を容易にするように構成され、第２のコントローラは、操舵可能な複数の後輪におけるトルクの分配を容易にするように構成されている。更に本方法は、第１の制御権限および前記第２の制御権限の各々を同時かつ互いに反比例するように変化させるステップと、第１の制御権限および第２の制御権限に応じて操舵可能な複数の後輪の操舵およびトルクの分配を制御するステップとを含む。
【０００７】
種々の実施形態は、以下の説明、添付の特許請求の範囲、および添付の図面に関して、よりよく理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】一実施形態による車両を示す右前方からの斜視図。
【図２】図１の車両の駆動系を示す概略図であり、後輪が逆相（実線）および同相（破線）に操舵されて示されている図。
【図３】四輪操舵（４ＷＳ）コントローラおよび全輪駆動（ＡＷＤ）コントローラならびに図１の車両のいくつかの他の構成要素のブロック図。
【図４】外輪速度に基づく倍率係数と車両の速度との間の関係を示す典型的なグラフの図。
【図５】内輪速度に基づく倍率係数と車両の速度との間の関係を示す典型的なグラフの図。
【図６】４ＷＳに基づく倍率係数と重み付け後舵角値との間の関係を示す典型的なグラフの図。
【図７】横加速度に基づく倍率係数と横加速度との間の関係を示す典型的なグラフの図。
【図８】図３の４ＷＳコントローラおよびＡＷＤコントローラによって実行される一実施形態による制御ルーチンを示すフロー図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下で、いくつかの実施形態を、図１〜図８の図に関連して詳しく説明する。図において、類似の番号は、すべての図において同じまたは対応する構成要素を指し示している。一実施形態による車両２０は、図１に示されるような自動車を含むことができ、あるいは例えばレクリエーショナルビークルまたはユーティリティビークルなどのさまざまな他の適切な車両の任意のいずれかを含むことができる。図１に示されるように、車両２０は、車枠２６に対して回転可能に支持された前輪２２および後輪２４を備えることができる。車両２０の前輪２２および後輪２４は、車両２０が四輪操舵（４ＷＳ）車両（例えば、全輪操舵（ＡＷＳ）車両）を含むように操舵可能な車輪を含むことができる。
【００１０】
図１に示されるとおり、車両２０は、車両２０を操縦すべく前後輪２２、２４の操舵を容易にすることができるハンドル２８を備えることができる。前後輪２２、２４を、ハンドル２８の操作に応答した前後輪２２、２４の操舵を容易にする前後それぞれの操舵アセンブリに組み合わせることができる。一実施形態においては、前輪の操舵アセンブリは、ハンドル２８に機械的に連結されたラックアンドピニオン機構を備えることができる。そのような実施形態においては、ハンドル２８を時計方向または反時計方向に回転させることによってラックアンドピニオン機構を機械的に動かし、前輪２２を右方向および左方向にそれぞれ操舵することができる。
【００１１】
図２に示されるように、前輪２２の操舵時に、後輪２４を前輪２２と同相に操舵する（例えば、破線で示されているように前輪２２と同じ方向に操舵する）ことができ、あるいは前輪２２と逆相に操舵する（例えば、実線で示されているように前輪２２と反対の方向に操舵する）ことができる。後輪２４を前輪２２と逆相に操舵すると、車両２０は、前輪２２だけの操舵によって可能になるよりも更に小さい旋回半径で旋回することができる。後輪２４を前輪２２と同相に操舵すると、車両２０の不安定および／またはトラクションの喪失を生じにくくすることができ、前輪２２だけの操舵の場合と比べて被るヨーを小さくすることができる。
【００１２】
一実施形態においては、前輪２２と同相または逆相での後輪２４の操舵は、車両２０の速度に依存する。例えば、車両２０が低速（例えば、約３０ＫＰＨ未満）で走行しているとき、後輪２４を前輪２２と逆相に操舵することができる。車両２０が約３０ＫＰＨ超などの高速で走行しているとき、後輪２４を前輪２２と同相に操舵することができる。
【００１３】
別の実施形態においては、後輪２４の操舵を車両２０の速度に応じて選択的に無効にすることができる。例えば、車両２０が約３０ＫＰＨ超などの比較的高い速度で走行しているとき、車両２０が二輪操舵車両として働くように後輪２４の操舵を無効にすることができる。
【００１４】
後輪２４の舵角（例えば、後舵角）の全体としての大きさは、後輪２４が前輪２２に対して同相または逆相のどちらで操舵されるかに依存することができる。例えば、後輪２４が前輪２２と逆相に操舵される場合には、後舵角の大きさが前輪２２の全体としての舵角（例えば、前舵角）の大きさと実質的に同様になるように、前後輪２２、２４を同時に操舵することができる。後輪２４が前輪２２と同相に操舵される場合には、後舵角の大きさが前舵角の大きさよりも実質的に小さくなるように、後輪２４を前輪２２ほどには操舵しなくてもよい。
【００１５】
図３に示されるとおり、車両２０は、後輪２４を操舵するための電子操舵アクチュエータ３０の動作を容易にする４ＷＳコントローラ３２を備えることができる。電子操舵アクチュエータ３０の各々は、後輪２４のうちの１つにそれぞれ関連づけてよく、動力による後輪２４の個別の操舵を容易にすることができる。ハンドル２８が車両２０を操縦すべく回転させられるとき、４ＷＳコントローラ３２は、（例えば、低速における後輪の逆相での操舵によって）車両の機動性を向上させ、（例えば、高速における後輪の同相での操舵によって）車両の旋回安定性を向上させ、横滑りの抑制に寄与し、さらには／あるいは（例えば、ヨー共振周波数および減衰特性の向上を通じて）車両の過渡の操舵応答特性を向上させるやり方で、後輪２４の操舵を制御するように電子操舵アクチュエータ３０を動作させることができる。後輪２４の特定の舵角は、ハンドル２８の位置、ならびにスロットル位置、車速、ヨーレート、または適切な後舵角の選択にとって有効でありうる他の状態など、種々の車両の状態に依存することができる。一実施形態においては、各々の電子操舵アクチュエータ３０を別個独立に動作させることができ、後輪２４の各々の舵角を、後輪２４に効果的なアッカーマン角度をもたらすように個別に選択することができる。あるいは、後輪２４を、１つ以上のアクチュエータによって一緒に操舵することができる。
【００１６】
４ＷＳコントローラ３２を、ドライブバイワイヤの構成または種々の適切な選択肢としての構成のうちの任意のいずれかにて、電子操舵アクチュエータ３０に電気的に接続することができる。４ＷＳコントローラ３２は、エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）、駆動系制御モジュール（ＰＣＭ）、エンジン制御モジュール（ＥＣＭ）、または種々の他の適切な選択肢としての車両コントローラの任意のいずれかを備えることができることを、理解できるであろう。
【００１７】
一実施形態においては、電子操舵アクチュエータ３０は、直線式のサーボモータを備えることができる。直線式のサーボモータの各々は、それぞれの後輪２４のステアリングナックルに連結された可動のプランジャを備えることができる。可動のプランジャは、それぞれのステアリングナックルをキングピン軸を中心にして枢動させて後輪２４の操舵を容易にするために、選択的かつ個別に動作できる。電子操舵アクチュエータ３０は、後輪の操舵の電子制御を容易にする種々の適切な代案の構成のうちの任意のいずれかを備えることができることを、理解できるであろう。また、前後輪の操舵アセンブリは、車両の車輪の機械式または電気式での操舵を容易にする種々の適切な代案の構成のうちの任意のいずれかにて構成できることを、理解できるであろう。
【００１８】
図３に示されるように、種々の制御システムおよび制御部品の間の通信を容易にするコントロールエリアネットワーク（ＣＡＮ）バス３３に４ＷＳコントローラ３２を接続することができる。４ＷＳコントローラ３２は、適切な後舵角の選択を容易にするために、種々の適切なデータソースからの車両のデータをデータソースから間接的（例えば、ＣＡＮバス３３を介する）または直接的に収集することができる。例えば、ハンドル位置検出器３５をＣＡＮバス３３に接続し、ＣＡＮバス３３を介して４ＷＳコントローラ３２へとハンドル位置データをもたらすことができる。一実施形態においては、ハンドル位置検出器３５は、ハンドル２８に組み合わせられた（例えば、ステアリングコラムに取り付けられた）ポテンショメータを備えることができる。ハンドル２８が動かされるとき、ポテンショメータの抵抗が変化し、ハンドル２８の位置を知らせる。別の実施形態においては、ハンドル位置検出器３５は、エンコーダを備えることができる。他の実施形態においては、ハンドル位置検出器３５は、ハンドル２８の位置の検出を容易にする種々の適切な代案の電気または電気機械装置のうちの任意のいずれかであってよい。
【００１９】
再び図３を参照すると、左前輪速度センサ３４、右前輪速度センサ３６、左後輪速度センサ３８、および右後輪速度センサ４０をＣＡＮバス３３に接続することができる。４ＷＳコントローラ３２は、各々の車輪の速度センサ３４、３６、３８、４０から車輪の速度データを収集し、この速度データを処理して車両２０の全体としての速度を割り出すことができる。一実施形態においては、各々の車輪の速度センサ３４、３６、３８、４０は、それぞれの前後輪２２、２４に隣接して配置され、車輪から直接的または間接的に速度データを集めるように構成されたホール効果式のセンサを備えることができる。他の実施形態においては、車輪の速度センサ３４、３６、３８、４０は、例えば前輪または後輪の車軸（例えば、図２）、トランスミッション、トランスファアセンブリ、および／またはエンジンに組み合わせられ、速度データを間接的に取得することができるセンサなど、種々の適切な速度センサ機構のうちの任意のいずれかであってよい。以上に加え、あるいは以上に代えて、４ＷＳコントローラ３２は、速度計、ＧＰＳ出力、ＣＡＮバス３３からの他のデータ、または種々の他の適切な車速検出機構の任意のいずれかから車両の速度を割り出すことができることを、理解できるであろう。
【００２０】
再び図３を参照すると、４ＷＳコントローラ３２がＣＡＮバス３３を介して４ＷＳコントローラ３２へとヨーレートデータを提供できるようにヨーレートセンサ４２をＣＡＮバス３３に接続することができる。一実施形態においては、ヨーレートセンサ４２は、垂直軸を中心とする角速度を測定するジャイロスコープセンサ（例えば、圧電式またはマイクロ機械式）を備えることができるが、他の実施形態においては、車両のヨーレートの検出を容易にする種々の他の適切な機構のうちの任意のいずれかを備えることができる。
【００２１】
車両の種々の適切な個々の状態のいずれかまたはそれらの組み合わせに従って後輪の舵角を制御できることは理解できるであろう。一実施形態においては、後輪操舵システムの過渡応答をヨー共振周波数および懸架システムの減衰特性に応じて変化させるように４ＷＳコントローラ３２を構成することができる。
【００２２】
図２に示されるように、車両２０は、前後のドライブシャフト５０、５２に作用可能に連結されたトランスミッション４８を含む駆動系４６を備えることができる。前後の各々のドライブシャフト５０、５２を前後のそれぞれの差動装置５４、５６に連結することができる。前後の差動装置５４、５６および前後輪２２、２４を前後の各組の車軸５８、６０によって一体に接続することができる。エンジン（図１に示されている６２）は、トランスミッション４８に接続されるとともに、前輪２２のうちの少なくとも１つおよび／または後輪２４のうちの少なくとも１つの駆動を容易にするためにトランスミッション４８に動力を提供することができる。トランスミッション４８は、種々の速度での車両２０の動作を容易にするために、複数のギアのうちの１つにて動作可能であってよい。
【００２３】
トラクション、操作性、および／または安定性を向上させるべく前後輪２２、２４の間でトルクを選択的に分配するように前後の差動装置５４、５６を構成することができる。例えば、前輪２２または後輪２４のいずれかが滑る場合に、滑っている車輪へのトルクを減らし、滑っていない車輪へと分配し直すことができる。一実施形態においては、前後の差動装置５４、５６は、差動制限式の差動装置を備えることができる。そのような実施形態においては、前後の各々の差動装置５４、５６は、前後の車軸５８、６０の各々に組み合わせることができる電磁クラッチを備えることができる。電磁クラッチを選択的かつ別個独立に動作させ、前後輪２２、２４の間のトルクの分配を変化させることができる。種々の他の適切な代案の可変式の差動装置のうちの任意のいずれかを設けることができることを、理解できるであろう。
【００２４】
図３に示されるように、車両２０は、前後の各々の差動装置５４、５６に接続されており前後輪２２、２４の間のトルクの分配を容易にすべく前後の差動装置５４、５６の動作を制御するように構成された全輪駆動（ＡＷＤ）コントローラ６８を備えることができる。例えば、車両２０が道路に対するトラクションを失い始め、さらには／あるいは横滑りを被り始める場合に、ＡＷＤコントローラ６８は、トラクションの喪失を軽減し、さらには／あるいは横方向の不安定を軽減するように、前輪２２および／または後輪２４の間のトルクの分配を変化させることができる。ＡＷＤコントローラ６８は、エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）、駆動系制御モジュール（ＰＣＭ）、エンジン制御モジュール（ＥＣＭ）、または種々の他の適切な選択肢としての車両コントローラの任意のいずれかを備えることができる。ＡＷＤコントローラ６８は、（例えば、ハンドル位置検出器３５からの）舵角の入力、スロットル位置の入力、車速、および／または車両の加速度などといった種々の車両の状態のいずれかに応答して前後輪２２、２４の間にトルクを分配することができる。
【００２５】
図３に示されるとおり、ＡＷＤコントローラ６８をＣＡＮバス３３に接続することができる。車両２０の動作時に、４ＷＳコントローラ３２およびＡＷＤコントローラ６８は、４ＷＳコントローラ３２およびＡＷＤコントローラ６８による後輪２４の制御を協調させるために、ＣＡＮバス３３を介して互いに通信することができる。例えば、車両２０の旋回時に、４ＷＳコントローラ３２およびＡＷＤコントローラ６８は、旋回の全体にわたって車両２０を効率的に動作させるように適切な量の後舵角およびトルクを提供することができる。このやり方で４ＷＳコントローラ３２およびＡＷＤコントローラ６８の動作を協調させることによって、車両２０の全体としての安定性および性能を向上させることが可能である。
【００２６】
車両２０の動作時に、４ＷＳコントローラ３２およびＡＷＤコントローラ６８のうちの一方は、後輪２４の動作を効果的に制御するために他方よりも大きい権限（例えば、制御権限）を有することができる。一方のコントローラが他方のコントローラに対して上回る権限は、どちらのコントローラが（例えば、後輪の横方向および縦方向の力の相互作用に鑑みて）車両２０の動作を向上させるためにより効果的であるかによって、決定される。例えば、車両２０の後輪の力、横応答特性、および性能が、トルクの分配を通じてより良好に制御される場合（例えば、車両２０が高速で旋回している場合や、他の非線形または限界付近の動作の際）、後輪２４を動作させるためにＡＷＤコントローラ６８に４ＷＳコントローラ３２を上回る制御権限を与えることができる。反対に、車両２０の後輪の力、横応答特性、および性能が、後輪の操舵を通じてより効果的に制御される場合（例えば、車両２０がタイヤの動作の線形範囲内で旋回している場合や、スロットルが絞られており、あるいはスロットルが閉じられている状況）、後輪２４を動作させるために４ＷＳコントローラ３２にＡＷＤコントローラ６８を上回る制御権限を与えることができる。
【００２７】
４ＷＳコントローラ３２およびＡＷＤコントローラ６８の制御権限を、同時に変化させることができ、互いに反比例させることができる。例えば、ＡＷＤコントローラ６８の制御権限が高められる場合に、ＡＷＤコントローラ６８が後輪２４に対してより大きな制御を行えることが可能になるために、４ＷＳコントローラ３２の制御権限を減らすことができる。このやり方で４ＷＳコントローラ３２およびＡＷＤコントローラ６８のそれぞれの制御権限を変化させることによって、４ＷＳコントローラ３２およびＡＷＤコントローラ６８の協調動作を保証でき、一部の伝統的な構成においてみられるような後輪２４の制御の競合を、回避することができる。
【００２８】
例えば、伝統的な車両の４ＷＳシステムは、後輪の操舵を制御し、ＡＷＤシステムと併せて実施されている。各々のシステムは互いに別個独立に設計および制御され、４ＷＳシステムおよびＡＷＤシステムの並列動作は考慮されていない。一方のシステムだけが（後輪へのトルクの分配または後輪の操舵の促進のいずれかに）有効である場合、他方のシステムは休止状態を保つことができる。しかしながら、４ＷＳシステムおよびＡＷＤシステムが同時に作動する場合、各々のシステムが後輪について完全な制御を行使しようと試みる可能性がある（すなわち、非協調の制御権限）。車両の旋回時に、ＡＷＳシステムは、後輪の操舵を考慮せずに、（例えば、タイヤの縦方向および横方向の力の相互作用、タイヤの全体としての力の飽和、および／または利用可能な旋回力の減少に起因して）後輪の特定の角度に対して不適切な量のトルクを後輪に加えてしまうかもしれない。そのようなトルクの量により、後輪が道路に対するトラクションを失う結果となり、車両の全体としての応答、安定性、および性能に悪影響が及ぶ可能性がある。これは、４ＷＳシステムおよびＡＷＤシステムがどちらもフィードフォワード制御システムである場合に、とくに問題となりうる。対照的に、この実施形態においては、４ＷＳコントローラ３２およびＡＷＤコントローラ６８は、車両２０の全体としての安定性および動作性能を向上させ、矛盾の機会を減らすように、それぞれの制御権限を協調させることができる。
【００２９】
一実施形態においては、４ＷＳコントローラ３２およびＡＷＤコントローラ６８の制御権限は、少なくとも部分的に、重み付け後舵角値δｒｔに依存することができる。重み付け後舵角値δｒｔは、下記の式に基づくことができる。
【数１】
2014166844.tif 000003
【００３０】
δｒｏおよびδｒｉは、それぞれ外側および内側後舵角であり、ＫｖｏおよびＫｖｉは、それぞれ外輪および内輪速度に基づく倍率係数である。最初に後輪２４の各々を（旋回の方向に応じて）内輪または外輪のどちらかとして特定することによって重み付け後舵角値δｒｔを計算することができる。例えば、左旋回においては、左の車輪が内輪であることができ、右旋回においては、右の車輪が内輪である。旋回の方向は、横加速度センサ７０（図３）、ハンドル位置検出器３５、ＣＡＮバス３３、または種々の適切な代案のデータソースのいずれかから割り出すことができる。一実施形態においては、横加速度センサ７０は加速度計を備えることができるが、他の実施形態においては、横加速度センサ７０は、車両の横加速度の検出を容易にする種々の他の適切な構成のうちの任意のいずれかを備えることができる。ひとたび外側および内側後輪が特定されると、ＡＷＤコントローラ６８は、外輪および内輪速度に基づく倍率係数ＫｖｏおよびＫｖｉを決定することができる。
【００３１】
外輪速度に基づく倍率係数Ｋｖｏは、内輪速度に基づく倍率係数Ｋｖｉよりも大きくてよく、結果として、外側後舵角が重み付け後舵角値δｒｔに対してより大きな影響を持つことができる。外輪および内輪速度に基づく倍率係数Ｋｖｏ、Ｋｖｉは、少なくとも部分的に、車両の速度に依存することができる。車両の速度が増すとき、各々の速度に基づく倍率係数Ｋｖｏ、Ｋｖｉを増やすことができる。一実施形態においては、外輪速度に基づく倍率係数Ｋｖｏは、車両の速度が第１の閾値速度値を下回る場合に第１の値に保たれ、車両の速度が第２の閾値速度値を上回る場合に第２の値に保たれる。内輪速度に基づく倍率係数Ｋｖｉは、車両の速度が第１の閾値速度値を下回る場合に第３の値に保たれ、車両の速度が第２の閾値速度値を上回る場合に第４の値に保られる。第１の値は、第３の値よりも大きくてよく、第２の値は、第４の値よりも大きくてよい。別の実施形態においては、速度に基づく倍率係数Ｋｖｏ、Ｋｖｉを、外側および内側のそれぞれの速度に基づく倍率係数マップに従って、決定することができる。一実施形態による外輪および内輪速度に基づく倍率マップのグラフは、それぞれ図４および図５に示されている。これらの例において、車両２０の速度が約０〜３０キロメートル毎時（ＫＭ／Ｈ）の間にあるとき、外輪速度に基づく倍率係数Ｋｖｏを約０．６に保つことができ、内輪速度に基づく倍率係数Ｋｖｉを約０．３に保つことができる。速度が約３０から約５５キロメートル毎時へと高まるとき、外輪速度に基づく倍率係数Ｋｖｏが約０．６から約１，０へと増加することができ、内輪速度に基づく倍率係数Ｋｖｉが約０．３から約０．７へと増加することができる。速度が約５５キロメートル毎時を上回るとき、外輪速度に基づく倍率係数Ｋｖｏを約１．０に保つことができ、内輪速度に基づく倍率係数Ｋｖｉを約０．７に保つことができる。したがって、重み付け後舵角値δｒｔの計算において、車両２０の速度に応じて、外側後舵角δｒｏに約６０％〜約１００％の間の重みを与えることができ、内側後舵角δｒｉに約３０％〜約７０％の間の重みを与えることができる。速度に基づく倍率係数マップについて、種々の適切なマップの選択肢のうちの任意のいずれかを用意できることを、理解できるであろう。
【００３２】
４ＷＳに基づく倍率係数を重み付け後舵角値δｒｔから決定することができ、４ＷＳに基づく倍率係数は、約０〜約１の間の範囲にあってよい。４ＷＳに基づく倍率係数は、４ＷＳコントローラ３２およびＡＷＤコントローラ６８の制御権限に影響を及ぼすことができる。例えば、４ＷＳに基づく倍率係数が約０である場合、４ＷＳコントローラ３２は最小の制御権限を有することができ、ＡＷＤコントローラ６８は最大の制御権限を有することができる。４ＷＳに基づく倍率係数が約１である場合、４ＷＳコントローラ３２は最大の制御権限を有することができ、ＡＷＤコントローラ６８は最小の制御権限を有することができる。一実施形態においては、４ＷＳに基づく倍率係数を、重み付け後舵角マップに従って決定することができる。４ＷＳに基づく倍率係数を、重み付け後舵角値δｒｔが大きくなるにつれて増やすことができる。一実施形態による重み付け後舵角マップのグラフは、図６に示されている。そのような例において、重み付け後舵角値δｒｔが小さく、不感帯領域にあるとき、４ＷＳに基づく倍率係数は約０であってよい。ひとたび重み付け後舵角値δｒｔが不感帯領域を過ぎて増加すると、４ＷＳに基づく倍率係数を、約１の値に達するまで線形に増加させることができる。いくつかの実施形態において、４ＷＳに基づく倍率係数が約１であるときに４ＷＳコントローラ３２はすべての制御権限を有することができる一方で、他の実施形態においては、ＡＷＤコントローラ６８は依然として或る程度の制御権限を有することができることを、理解できるであろう。
【００３３】
したがって、車両の速度および後輪２４の舵角は、制御権限が４ＷＳコントローラ３２とＡＷＤコントローラ６８との間にどのように分配されるのかに影響を及ぼす。後舵角および／または車両２０の速度が比較的小さい場合には、比較的高いタイヤのグリップおよび駆動トルクの利用可能性が原因で、車両２０の横安定性および性能を、トルクの分配によってより良好に制御することができる。したがって、ＡＷＤコントローラ６８により大きな制御権限をもたらすように、４ＷＳに基づく倍率係数を低い値（例えば、約０）に設定することができる。車両２０の後舵角および／または速度が大きくなると、トルクの分配の制御は、横安定性および性能をもたらすうえで後輪２４の操舵ほど有効ではなくなる可能性がある。したがって、ＡＷＤコントローラ６８の制御権限を減らし、４ＷＳコントローラ３２の制御権限を増やすために、４ＷＳに基づく倍率係数を大きくすることができる。図６に示されている不感帯領域を、取るに足らない舵角および速度によって４ＷＳコントローラ３２およびＡＷＤコントローラ６８の制御権限が左右されることを防止するように選択できることを、理解できるであろう。
【００３４】
ひとたび４ＷＳに基づく倍率係数が決定されると、横加速度に基づく倍率係数を、車両の現在の横加速度から決定することができる。横加速度に基づく倍率係数は、約０〜１の間の範囲であってよく、（例えば、４ＷＳに基づく倍率係数から）すでに決定された４ＷＳに基づく倍率係数からの４ＷＳコントローラ３２の制御権限に影響を及ぼすことができる。一実施形態においては、横加速度に基づく倍率係数を、横加速度に基づく倍率係数マップに従って決定することができる。一実施形態による横加速度に基づく倍率係数マップのグラフは図７に示されている。そのような例では、車両２０の横加速度が比較的小さい（例えば、タイヤが線形範囲で機能している）場合、横加速度に基づく倍率係数は、約１であってよい。横加速度に基づく倍率係数は、車両２０の横加速度が臨界値Ｘに達するまでは約１のままであってよい。臨界値Ｘは、車両２０の効果的な安定性および性能を提供するために４ＷＳコントローラ３２よりもＡＷＤコントローラ６８の方が適する場合の車両２０の任意の特定の横加速度であってよい。ひとたび横加速度が臨界値Ｘに達すると、横加速度に基づく倍率係数は、約ゼロへと減少するまで線形または非線形に減少する。このやり方で横加速度に基づく倍率係数を減少させることで、４ＷＳに基づく倍率係数を減らし、結果として４ＷＳコントローラ３２の制御権限を減らすことができ、したがってより大きな制御権限をＡＷＤコントローラ６８へ提供できる。
【００３５】
４ＷＳコントローラ３２の制御権限も車両２０の横加速度によって影響されるよう、４ＷＳに基づく倍率係数に、横加速度に基づく倍率係数を適用することができる。四輪操舵が横安定性および性能の制御に適切である場合の横加速度の値においては、４ＷＳコントローラ３２の制御権限を、当初の計算のとおりに維持することができる（例えば、横加速度に基づく倍率係数が約１であってよい）。しかしながら、ひとたび横加速度が増加して、四輪操舵が最も効果的である点（例えば、臨界値Ｘ）を超えると、４ＷＳコントローラ３２の制御権限を横加速度の増加につれて次第に減少させる（例えば、横加速度に基づく倍率係数を増やす）ことで、したがってＡＷＤコントローラ６８に対してより大きな制御権限を許可することができる。
【００３６】
４ＷＳに基づく倍率係数および横加速度に基づく倍率係数を組み合わせることによって４ＷＳコントローラ３２およびＡＷＤコントローラ６８の制御権限を決定することで、後舵角、車両の速度、および横加速度に応答して、伝統的な構成よりも効果的に、後輪２４の適切な制御を提供できることは理解できるであろう。また、制御権限の決定は、上記に加え、あるいは上記に代えて、例えば後輪タイヤのグリップの余裕の指標、後輪タイヤの飽和レベル（例えば、車両の総加速度に基づく）、および表面の摩擦係数などの種々の車両の動作状態に頼ることができることも、理解できるであろう。
【００３７】
一実施形態においては、ＡＷＤコントローラ６８は、改良トルクバイアス比値に従って４ＷＳコントローラ３２およびＡＷＤコントローラ６８の制御権限を制御することができる。標準トルクバイアス比値を計算することによって改良トルクバイアス比値を最初に決定することができる。標準トルクバイアス比値は、車両２０の二輪操舵特性に従った（例えば、後輪操舵とは無関係な）後輪の間のトルクの分配の制御変数であってよい。いくつかの伝統的な二輪操舵車両においては、標準トルクバイアス比値は、後輪（非操舵輪）間のトルクの分配の制御を担当する制御変数である。しかしながら、本実施形態においては、ひとたび標準トルクバイアス比値が決定されると、４ＷＳに基づく倍率係数および横加速度に基づく倍率係数を標準トルクバイアス比値に適用することによって、改良トルクバイアス比値を決定することができる。次いで、ＡＷＤコントローラ６８は、効果的な安定性および全体としての車両の性能を容易にするように４ＷＳコントローラ３２およびＡＷＤコントローラ６８の制御権限を適切に変化させる改良トルクバイアス比値に従って、後輪間でのトルクの分配を制御することができる。例えば、４ＷＳに基づく倍率係数および横加速度に基づく倍率係数が大きくなるとき、ＡＷＤコントローラ６８は、自身の制御権限を減らし、４ＷＳコントローラ３２の制御権限を増やすように、改良トルクバイアス比値に基づいて後輪２４の制御を調節することができる。
【００３８】
そのような実施形態においては、４ＷＳコントローラ３２は、（例えば、ＣＡＮバス３３を介して）ＡＷＤコントローラ６８へ後舵角データを送信することができる。ＡＷＤコントローラ６８は、（例えば、車輪の速度センサ３４、３６、３８、４０から）車輪の速度データを取得でき、重み付け後舵角値δｒｔおよび４ＷＳに基づく倍率係数を計算することができる。更に、ＡＷＤコントローラ６８は、横加速度データを取得することができ、横加速度に基づく倍率係数を計算することができる。次いで、ＡＷＤコントローラ６８は、標準トルクバイアス比値を計算でき、標準トルクバイアス比値、４ＷＳに基づく倍率係数、および横加速度に基づく倍率係数から改良トルクバイアス比値を計算でき、それに応じて後輪２４を制御することができる。いくつかの実施形態においては、ＡＷＤコントローラ６８は、急激な状態変化を取り除くために改良トルクバイアス比を計算する前に、低域通過フィルタを介して４ＷＳに基づく倍率係数および横加速度に基づく倍率係数を提供することができる。以上に加え、あるいは以上に代えて、４ＷＳコントローラ３２は改良トルクバイアス比値の計算に貢献するように構成できることが理解できるであろう。
【００３９】
ＡＷＤコントローラ６８によって実行される制御ルーチンの一実施形態は図８に大まかに示されている。始動時（１００）に、ＡＷＤコントローラ６８は、車両の旋回方向を判断（１０５）し、内側および外側の後輪の舵角（例えば、検出による後輪舵角）を検出（１１０）し、車両の速度を検出（１１５）することができる。次いで、ＡＷＤコントローラ６８は、車両の速度および外輪速度に基づく倍率係数マップに基づいて、外輪速度に基づく倍率係数Ｋｖｏを決定（１２０）でき、車両の速度および内輪速度に基づく倍率係数マップに基づいて、内輪速度に基づく倍率係数Ｋｖｉを決定（１２５）できる。検出された内側および外側後舵角、外輪速度に基づく倍率係数Ｋｖｏ、および内輪速度に基づく倍率係数Ｋｖｉに基づいて、重み付け後舵角値δｒｔを決定（１３０）することができる。重み付け後舵角値δｒｔおよび４ＷＳに基づく倍率係数マップに基づいて４ＷＳに基づく倍率係数を決定（１３５）することができる。横加速度を検出（１４０）し、そして、検出された横加速度および横加速度に基づく倍率係数マップに基づいて横加速度に基づく倍率係数を決定（１４５）することができる。４ＷＳに基づく倍率係数および横加速度に基づく倍率係数を組み合わせ（１５０）、低域通過フィルタ処理（１５５）することができる。標準トルクバイアス比を決定（１６０）し、そして、標準トルクバイアス比およびフィルタ処理された４ＷＳに基づく倍率係数と横加速度に基づく倍率係数との組み合わせから改良トルクバイアス比値を決定することができる。次いで、ＡＷＤコントローラ６８は、改良トルクバイアス比値に従って後輪２４を動作させることができる。ＡＷＤコントローラ６８および／または４ＷＳコントローラ３２は、制御ルーチンの特定の工程を、例えば交互または互いに並列など任意の順序で実行できることは理解できるであろう。
【００４０】
実施形態および実施例の以上の説明は、例示および説明を目的として提示されている。それらは、すべてを述べ尽くすものでも、上述した形態への限定を意味するものでもない。多数の変更が、以上の教示に照らして可能である。そのような変更のうちのいくつかは、説明済みであり、他の変更は、当業者であれば理解できるであろう。実施形態を、種々の実施形態の例示として選択して説明した。当然ながら、技術的範囲は、本明細書に記載した実施例または実施形態に限られず、当業者であれば、いくつかある任意の応用および均等な装置にて使用可能である。むしろ、技術的範囲は、添付の特許請求の範囲によって定められる。また、特許請求の範囲および／または明細書に記載のあらゆる方法について、その方法がフロー図に関連付けて説明されているか否かにかかわらず、方法の実行において行なわれる各段階の順序（明示されていても、明示されていなくても）は、とくに指定されず、あるいは文脈から必須でない限りは、必ずしも提示のとおりの順序で実行される必要はなく、別の順序で実行されても、あるいは並列に実行されてもよいことを意味している。
【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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【外国語明細書】
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【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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