(57)【要約】第１及第２アクスルを有する車両の制御システムは、第１と第２アクスルとの間でトルクを分配するためのカップリング装置と、車両発進から所定の車両速度までカップング装置の作動を制御するトラクションコントローラとを含む。トラクションコントローラは、低トラクション作動状態を示す少なくとも一つの車両走行パラメータによる第１車両作動状態においてカップリング装置を連結させ、さらに、実車両ヨー比率と所定の目標車両ヨー比率との差による低トラクション作動状態中の第２車両作動状態においてカプリング装置の連結を制御するように構成される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１と第２アクスルとの間でトルクを分配するためのカップリング装置と、
車両発進から所定の車両速度までカップリング装置の作動を制御し、低トラクション作動状態を示す少なくとも一つの車両走行パラメータによる第１車両作動状態においてカップリング装置を連結し、さらに、実車両ヨー比率と所定の目標車両ヨー比率との差による低トラクション作動状態中の第２車両作動状態においてカプリング装置を連結させるべく制御するように構成されるトラクションコントローラと、
を備えたことを特徴とする第１及び第２アクスルを有する制御システム。
【請求項２】
トラクションコントローラは、実車両ヨー比率と、所定の目標車両ヨー比率との差による低トラクション作動状態中のカップリング装置の連結を調節するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の制御システム。
【請求項３】
トラクションコントローラ６４は、変更された標準カップリング作動トルク信号に基いた所望のカップリング作動トルク信号によりカップリング装置を連結させるように構成されることを特徴とする請求項１に記載の制御システム。
【請求項４】
所望のカップリング作動トルク信号は、標準カップリング作動トルク信号に変更子を乗じたものに等しく、変更子には、分子に、所定の最大ヨー比率差と、デッドバンドに実車両ヨー比率と所定の目標車両ヨー比率との差を乗算したものとの差分を含み、また、変更子には、分母に、所定の最大ヨー比率差を含むことを特徴とする請求項３に記載の制御システム。
【請求項５】
第１車両作動状態においては、実車両ヨー比率は、所定の目標車両ヨー比率より小さいかあるいは実質的に等しく、また、第２車両作動状態においては、実車両ヨー比率は、所定の目標車両ヨー比率より大きいことを特徴とする請求項１に記載の制御システム。
【請求項６】
さらに、所定の車両速度でまたは所定の車両速度を越えた時にカップリング装置の連結を制御するスタビリティコントローラ６６を含むことを特徴とする請求項１に記載の制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、２００６年２月１５日に出願された米国仮特許出願番号６０／７７３４９３を優先権主張としており、本願明細書に参考文献として盛り込まれる。
【０００２】
本発明は、車両スタビリティを向上させる車両制御システムに関するものである。
【背景技術】
【０００３】
車両スタビリティ制御システムは、自動車産業において使用が増大しており、多くの車両に標準装備されている。市場における車両スタビリティ制御システムの大半は、制動に基づくものである。制動に基づくスタビリティ制御システムには、車両ヨー力を修正するために個々の車輪に制動力を作動させるアンチロック制動システム（ＡＢＳ）ハードウェアが使用される。制動に基づくシステムが多くの状況下で容認されているものの、それは、車両の前後方向の性能、特に、車両加速中における車両の前後方向のスタビリティを悪化させる傾向にある。
【発明の開示】
【発明の概要】
【０００４】
第１及第２アクスルを有する車両の制御システムは、第１と第２アクスルとの間でトルクを分配するためのカップリング装置と、車両発進から所定の車両速度までカップング装置の作動を制御するトラクションコントローラとを含む。トラクションコントローラは、低トラクション作動状態を示す少なくとも一つの車両走行パラメータによる第１車両作動状態においてカップリング装置を連結し、さらに、実車両ヨー比率と所定の目標車両ヨー比率との差による低トラクション作動状態中の第２車両作動状態においてカプリング装置の連結を制御するように構成される。
【０００５】
本発明の実施形態では、前後方向への動作中に車両横方向の力を向上するためにカップリング装置を使用したアクティブスタビリティ制御方法を含む。本発明の他の実施形態では、スタビリティを向上させたトラクション制御を備えた制御システムを含む。スタビリティを向上させたトラクション制御は、オンスロットルでＴ字交差点への車両進入の状況下で評価された。その実験データでは、トラクション制御作動モードにおいて十分なスタビリティの改善が示されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明を限定することを意図しない図を参照すると、図１は、横向きに配置されたエンジン２２を含む全輪駆動車両ドライブトレイン構造２０の一例を概略的に示している。エンジン２２は、フロントアクスルすなわちトランスアクスル２６を介して一対の前輪２４ａ、２４ｂに、また、リヤアクスル３０を介して一対の後輪２８ａ、２８ｂに連結される。フロントアクスル２６は、エンジン２２によって主に直接駆動される。リヤアクスル３０は、駆動力伝達ユニット（ＰＴＵ）及びセンターカップリング装置すなわちカプラー３２を経由して間接的に駆動される。リヤアクスル３０は、フロントトランスアクスル２６に１本あるいはそれ以上のドライブまたはプロペラシャフトを介して機械的に連結される。選択的電子制御式リミテッドスリップディファレンシャル（ＥＬＳＤ）は、リヤプロペラシャフトのトルクを後輪２８ａ、２８ｂに伝達するために使用される。さらに、図１に示されたドライブトレイン構造は、通常、要求に応じてトルクをリヤアクスル３０に伝達させる前輪駆動構造であるが、本発明は、それに限定されることを意図せず、通常の後輪駆動構造を含んでもよい。
【０００７】
電子制御式センターカプラーとしてのセンターカプラー３２は、商品名「ＨＴＣ−１」（登録商標）にてイートンコーポレーションで製造され、それは、図２に示されており、プロペラシャフトに連結され、トルクをフロントアクスル２６からリヤアクスル３０に伝達するのに適している。図２に例示されるロッキングセンターカプラー３２は、車両のリヤアクスル駆動モジュールの統合された要素として配置された電子制御式全輪駆動カプラーである。センターカプラー３２は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）からの入力信号に応答して、動力を車両のプロペラシャフトからリヤ駆動モジュールのハイポイドピニオンギヤにスムーズに及び迅速に伝達する。
【０００８】
図２を参照すると、動力伝達は、車両のプロペラシャフトが付設されるカップリングシャフト４２と、ハイポイドピニオンギヤ４４との間に配置されたアクティブ制御式湿式多板クラッチ４０によって供給される。クラッチ噛み合いは、車両のプロペラシャフトとハイポイドピニオンギヤ４４との間の滑りを制限し、その際、トルクは、プロペラシャフトからハイポイドピニオンギヤ４４に、クラッチトルクより小さいまたは等しい大きさで伝達される。ジェロータ式車載油圧オイルポンプ４６は、カプリングシャフト４２が回転する時、クラッチピストン４８を作動させるために油圧を供給する。固定された油圧マニホールド５０は、ポンプ４６がオイルをオイルパンから両方のピストン４８に直通する通路に流出させるために吸引するオイル注入口５２と、少なくとも一つのソレノイド作動式圧力調整バルブ５４とを含む。バルブ５４の非作動時には、オイルはバルブを通じて自由に流れ、オイルパンに戻り、その結果、クラッチ作動ピストン４８への油圧はほとんどあるいは全くない。バルブ５４の作動時には、オイルの流れは、作動ピストン４８に対して油圧を発生させるバルブにより制限され、その結果、油圧に比例したレベルによりクラッチ４０が噛み合うようになる。さらなる、センターカプラー３２の構造及び作動の詳細事項は、本発明の譲受人によって所有され、本願明細書の参考文献として盛り込まれた係属中の米国出願番号１１／１６７４７４に記載されている。
【０００９】
ロッキングセンターカプラー３２は、（本発明の要点のような）駆動系トルク制御式車両力学作用と、また多くの電流制動式車両力学インターベンションシステムとの両方に要求される高速のカプリングトルクの伝達及び遮断を供給する。この作動を援助するために、センターカプラー３２は、略５０ミリ秒よりも短い時間で連結及び非連結を行う。この作動モードの場合、フロントアクスル車輪速度がリヤアクスル車輪速度よりも大きい時及び正のエンジントルクが駆動系に伝達される時（例えば、エンジンがスロットル状態）に、トルクがフロントトランスアクスル２６からリヤアクスル３０に伝達される。
【００１０】
車両走行中、センターカプラー３２は周期的に連結すなわち結合され、トルクをフロントアクスル２６からリヤアクスル３０へ伝達する。この作動は、車両トラクションを維持するために行われる。車両トラクション制御のため、センターカプラー３２が連結される範囲は、車両スロットル位置及び前輪スリップの程度に基いているが（例えば、より大きいスリップの時にはより大きい範囲で連結する）、これらに、制限されない。しかしながら、Ｔ字交差点（直角に交差する２つの道路間の交差点）への進入中、または重いスロットル下でのエンジン駆動時の急激な旋回中のセンターカプラー３２の作動は、車両のオーバーステア動作を強要されるか、または車両の後輪に大きなスリップアングルを導く。図３は、センターカプラーを備えた車両の力学の一例及びセンターカプラーの非連結及び連結時における車両ヨー制御の効果を示したものである。
【００１１】
本発明の実施の形態によると、センターカプラーの連結制御のための制御システム５８及び方法は、トラクションが持続される間、車両のスタビリティを維持するために提供される。本発明の制御システム５８及び方法は、所望のヨー比率と実車両ヨー比率との差に基いてセンターカプラーの連結を調節する。センターカプラーの連結を積極的に制御して
それに応じたセンターカプラーにより伝達されたトルク量が、望ましくない車両ヨー動作を導く車両のオーバーステア動作を軽減する。本発明は、発進及び加速中に駆動系動力及びヨースタビリティの両方を保持するためにセンターカプラーを制御する。
【００１２】
図４に示されるように、制御システムは、例えば、車両走行パラメータ情報を含む一つあるいはそれ以上のマップを記憶させるメモリー装置を有するマイクロプロセッサベースの電子制御ユニット（ＥＣＵ）のような制御ユニット６０、及び限定はしないがヨーレートセンサー、車輪速度センサー、横加速度センサー及び／または操舵角センサーのような少なくとも一つの車両センサー６２を含む。制御ユニットは、装置の連結及び非連結を制御するためにセンターカプラー３２及びＥＬＳＤ３４に入力信号を供給する。ＥＬＳＤ３４の制御方法は、本発明の譲受人によって所有され、本願明細書に参考文献として盛り込まれた同じく係属中の米国特許出願の名称「電子制御式リミテッドスリップディファレンシャルに使用したスタビリティ性向上トランクション及びヨー制御」に開示されている。
【００１３】
図５に示された本発明の実施の形態では、制御ユニット６０は、車両発進から所定の車両速度までセンターカプラーの作動を制御するトラクションコントローラ６４を含む。トラクションコントローラ６４は、低トラクション作動状態を示す、例えば車輪速度のような、少なくとも一つの車両走行パラメータによる第１車両作動状態においてカップリング装置を連結させ、さらに、実車両ヨー比率と所定または所望の目標車両ヨー比率との差による低トラクション作動状態中の第２車両作動状態においてカプリング装置を連結させるべく制御するように構成される。電子制御式ユニット６０は、また、所定の車両速度、または所定の車両速度を超えた際のカップリング装置の連結制御のためのスタビリティコントローラ６６を含んでも良い。トラクションコントローラ６４及びスタビリティコントローラ６６は、制御ユニット６０と通信可能に備えられたハードウェア、制御ユニット６０内一体に形成されたハードウェア、あるいは制御ユニット６０またはその他の車両コントローラの非ハードウェア要素（例えば、ソフトウェア）にて形成されてもよい。
【００１４】
車両走行中、実ヨー比率は、周期的にまたは連続的に所望のヨー比率と比較される。実ヨー比率は、ヨーレートセンサーを使用して計測されてもよく、あるいは従来から周知である様々な車両センサーから受け入れられる車両走行パラメータ情報に基いて計算されてもよい。所望のヨー比率は、制御システムのマップに記憶されるか、あるいは様々な車両センサーから受け入れられる車両走行パラメータ情報に基いて計算されてもよい。
【００１５】
車両スタビリティ及びトラクションを維持するために要求されるセンターカプラーロッキングトルクは、次の方程式に従って決定されるであろう。
【数１】
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ここで、τｄｅｓは所望のセンターカプラーロッキングトルク、τｎｏｍは標準センターカプラーロッキングトルク、Δｒｍａｘは所定の最大ヨー比率差、ｒは実ヨー比率、また、ｒｄｅｓは所定または所望の目標ヨー比率、さらに、ｄｅａｄｂａｎｄ（デッドバンド）は、Δｒｔｈｒｅｓｈｏｌｄを許容差とするヨー比率のスレッショルド関数である。次に、制御ユニット６０は、所望のロッキングトルク値を制御のためセンターカプラー３２に通信される入力信号に変換する。車両走行中、車両が過度のオーバステア（例えば、
図３参照）になった際、センターカプラーロッキングトルクは、車両オーバステアの程度に比例して軽減される。
【００１６】
図１に示されるドライブトレイン構造の一例に採用された制御システムの性能を模擬するため、センターカプラー及びＥＬＳＤを備えた完全な車両モデルが、「Ｃａｒ  Ｓｉｍ」ソフトウェアを使用して作成された。旋回走行の模擬実験が、最初に車両ヨー力におけるセンターカプラー３２及びＥＬＳＤ３４の連結効果を確認するために実行された。図６及び図７のグラフは、低摩擦面（例えば、摩擦係数μ＝０．２）におけるオンスロットル状態での旋回走行の性能比較を示す。図６を参照すると、オンスロットル状態での旋回走行中にセンターカプラー３２を結合すると、より小さいアンダーステアを生じさせる。対照的に、リヤアクスルＥＬＳＤを結合すると、低摩擦面での車両動力の効果はほとんどあるいは全くない。
【００１７】
図８及び図９のグラフは、本発明のセンターカプラーを採用したテスト車両を使用した低摩擦面（例えば、摩擦係数μ＝０．２）におけるオンスロットル状態での旋回走行の性能比較を示す。図８を参照すると、オンスロットル状態で旋回走行中にセンターカプラー３２を連結すると、また、センターカプラーの非連結状態での模擬走行と比較してより小さいアンダーステアを生じさせた。
【００１８】
図１０及び図１１のグラフは、スタビリティを向上させるトランクション制御が採用されていないテスト車両と本発明の制御システムを採用したテスト車両とを使用したオンスロットル状態でのＴ字交差点への車両進入時の性能比較を示す。図１０を参照すると、本発明の実施形態に係るスタビリティ性向上トランクション制御（ＳＥ  ＴＣ）を使用した車両進入中の積極的なセンターカプラーの連結制御は、積極的にセンターカプラーが制御されない同様の走行と比較して十分なアンダーステアを生じない。図１０及び図１１を参照することによって、スタビリティを向上させるトランクション制御を採用しない車両は、アンダーステアにおいて、より大きな後退を示していることが理解できる。スタビリティ制御及び非スタビリティ制御の両モードの走行において、所定量のトルクが、センターカプラー３２によってフロントアクスル２６からリヤアクスル３０に伝達される。本発明と異なったＡＢＳベースのスタビリティ制御システムは、車両エネルギーを浪費し、それにより、車両性能及び効果が減退し、本発明の制御システム及び方法では、車両トラクションが維持される間車両スタビリティが持続される。
【００１９】
本発明は、前述の明細書に最も詳細に記載され、本発明の様々な変更及び改善は、明細書を読み理解した当業者であれば明白になるであろうと確信する。全ての変更及び改善は添付したクレームの範囲内にある限りは、本発明に含まれるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、全輪駆動の車両ドライブトレイン構造の一例を示す概略図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に係る制御システムが使用される電子制御式カプリング装置の一例を示す。
【図３】図３は、電子制御式センターカップリング装置を採用した車両の一例となる動力と、電子制御式センターカップリング装置の非連結及び連結時の車両ヨー制御の効果とを示すものである。
【図４】図４は、本発明の実施形態に係る制御システムの略図である。
【図５】図５は、図４の制御システムに使用するための本発明の実施形態に係る電子制御ユニットの略図である。
【図６】図６は、センターカプラーが採用された車両の低摩擦面におけるオンスロットル状態での旋回走行の性能比較を示すグラフである。
【図７】図７は、図６と同様である。
【図８】図８は、センターカプラーが採用された車両を使用した低摩擦面におけるオンスロットル状態での旋回走行の性能比較を示すグラフである。
【図９】図９は、図８と同様である。
【図１０】図１０は、本発明の実施形態に係る制御システムを採用した車両を使用したオンスロットル状態でのＴ字交差点への車両進入時の性能比較を示すグラフである。
【図１１】図１１は、図１０と同様である。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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