(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前後輪の一方をエンジンで駆動される駆動輪、他方を従動輪とし、左右の従動輪間に、電動モータの出力トルクを旋回外輪側の従動輪に増速トルク、旋回内輪側の従動輪に減速トルクとして伝達して旋回をアシストする電動式駆動装置を設けて成る車両に搭載する路面状態の検出装置において、
電動モータの駆動時の従動輪の速度変化を検出する第１の手段と、
電動モータの出力トルクを検出する第２の手段と、
第１の手段で検出された従動輪の速度変化と第２の手段で検出された電動モータの出力トルクとに基づいて路面の摩擦係数を求める第３の手段とを備えると共に、
旋回アシスト不要時に左右の従動輪の一方に増速トルク、他方に減速トルクを伝達するように電動モータを一時的に駆動し、この駆動時に第１の手段で検出された従動輪の速度変化と第２の手段で検出された電動モータの出力トルクとに基づいて路面の摩擦係数を求めることを特徴とする路面状態の検出装置。
【請求項２】
前記第１の手段は、従動輪の速度変化を左右の従動輪の回転速度差の変化として検出するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の路面状態の検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に搭載する路面状態の検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、前後輪の一方をエンジンで駆動される駆動輪、他方を従動輪とする車両に搭載する路面状態の検出装置として、特開平８−３００９６４号公報により、駆動輪と従動輪との回転速度差から駆動輪のスリップ率を求め、このスリップ率と駆動輪の駆動トルクとの相関関係に基づいて路面の摩擦係数を求めるものが知られている。
【０００３】
ここで、駆動輪の駆動トルクは、エンジンの出力トルクと変速機のその時点で確立されている変速段のギア比とで決定されるが、エンジンの出力トルクは、エンジン回転速度、吸気負圧、燃焼噴射量等複数のパラメータを用いて演算により検出する必要があって誤差を生じ易く、駆動輪の駆動トルクの検出精度を確保することは困難である。従って、路面の摩擦係数の検出精度の向上を図ることが困難になっている。
【０００４】
ところで、最近は、特開平９−７９３４７号公報や特開平９−７９３４８号公報に見られるように、左右の従動輪間に、電動モータの出力トルクを旋回外輪側の従動輪に増速トルク、旋回内輪側の従動輪に減速トルクとして伝達して旋回をアシストする電動式駆動装置を設けて成る車両が開発されている。また、この電動式駆動装置は、電動モータの出力トルクを左右の従動輪に同方向の駆動トルクとして伝達して発進をアシストする発進アシスト機能も発揮できるように構成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
電動モータの出力トルクはモータ電流から正確に検出できる。そして、上記の如き電動式駆動装置を搭載した車両では、電動モータの出力トルクから従動輪に伝達されるトルクも正確に求めることができる。
【０００６】
本発明は、この点に着目し、路面の摩擦係数を正確に求められるようにした路面状態の検出装置を提供することを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく、本発明は、前後輪の一方をエンジンで駆動される駆動輪、他方を従動輪とし、左右の従動輪間に、電動モータの出力トルクを旋回外輪側の従動輪に増速トルク、旋回内輪側の従動輪に減速トルクとして伝達して旋回をアシストする電動式駆動装置を設けて成る車両に搭載する路面状態の検出装置において、電動モータの駆動時の従動輪の速度変化を検出する第１の手段と、電動モータの出力トルクを検出する第２の手段と、第１の手段で検出された従動輪の速度変化と第２の手段で検出された電動モータの出力トルクとに基づいて路面の摩擦係数を求める第３の手段とを備えると共に、旋回アシスト不要時に左右の従動輪の一方に増速トルク、他方に減速トルクを伝達するように電動モータを一時的に駆動し、この駆動時に第１の手段で検出された従動輪の速度変化と第２の手段で検出された電動モータの出力トルクとに基づいて路面の摩擦係数を求めることを特徴とする。
【０００９】
電動モータの駆動当初は、慣性により車両の速度や進行方向に変化は生じない。従って、電動モータの駆動によって生じた従動輪の速度変化は従動輪のスリップ率を表すパラメータとなる。ここで、従動輪に伝達されるトルク、即ち、電動モータの出力トルクを一定とした場合、路面の摩擦係数が小さい程従動輪のスリップ率が大きくなる。従って、従動輪の速度変化と電動モータの出力トルクとから路面の摩擦係数を求めることができる。そして、電動モータの出力トルクはモータ電流から正確に検出できるから、路面の摩擦係数の検出精度も向上する。
【００１０】
ところで、車両の加速運転中の電動モータの駆動で発生する従動輪の速度変化にはスリップに起因する変化分と加速による変化分とが含まれ、従動輪の速度変化とスリップ率とが正確に対応しなくなる。ここで、旋回アシスト用の電動式駆動装置では、電動モータの駆動により左右一方の従動輪に増速トルク、他の従動輪に減速トルクが伝達されるため、加速運転中の電動モータの駆動で発生する一方の従動輪の速度変化には増速トルクによるスリップに起因する変化分と加速による変化分とが含まれ、他方の従動輪の速度変化には減速トルクによるスリップに起因する変化分と加速による変化分とが含まれることになる。そして、左右の従動輪の回転速度差を取ると、一方の従動輪の速度の加速による変化分が他方の従動輪の速度の加速による変化分で相殺され、回転速度差は一方の従動輪の増速トルクによるスリップ分と他方の従動輪の減速トルクによるスリップ分とを加算した値で変化することになる。かくて、左右の従動輪の回転速度差の変化はスリップ率に正確に対応する。従って、従動輪の速度変化として左右の従動輪の回転速度差の変化を検出することにより路面の摩擦係数の検出精度を一層向上することができる。
【００１１】
また、旋回アシスト用の電動式駆動装置では、電動モータを駆動しても、左右一方の従動輪に伝達される増速トルクと他方の従動輪に伝達される減速トルクとのバランスにより、従動輪全体として駆動力や制動力は作用せず、電動モータを一時的に駆動する限り走行中の車両の挙動に影響は及ばない。従って、旋回アシスト不要時に電動モータを一時的に駆動して、路面の摩擦係数を随時検出することができる。
【００１２】
尚、後記する実施形態において、上記第１の手段に相当するのは後輪速センサ１４Ｌ，１４Ｒとコントローラ１０であり、上記第２の手段に相当するのは電流計１７Ｌ，１７Ｒ，１７とコントローラ１０であり、上記第３の手段に相当するのはコントローラ１０である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、エンジン１により変速機２を介して左右の前輪３Ｌ，３Ｒを駆動する前輪駆動車両を示しており、従動輪たる左右の後輪４Ｌ，４Ｒを電動式駆動装置５により駆動し得るようにしている。
【００１４】
該電動式駆動装置５は、図２に示す如く、左右１対の電動モータ６Ｌ，６Ｒと、左右１対の差動装置７Ｌ，７Ｒとを備えている。各差動装置７Ｌ，７Ｒは、サンギア７ａと、リングギア７ｂと、該両ギア７ａ，７ｂに噛合するプラネタリピニオン７ｃを担持するキャリア７ｄとを有する遊星歯車式差動装置で構成されている。そして、各差動装置７Ｌ，７Ｒのサンギア７ａに各電動モータ６Ｌ，６Ｒを各減速ギア列８Ｌ，８Ｒを介して連結すると共に、各差動装置７Ｌ，７Ｒのキャリア７ｄを各後輪４Ｌ，４Ｒに連結している。また、両差動装置７Ｌ，７Ｒのリングギア７ｂ，７ｂ同士を連結して、リングギア７ｂの回転をブレーキ手段９で拘束し得るようにしている。
【００１５】
ブレーキ手段９は、リングギア７ｂにスプライン係合させた可動ドグ９ａと、電動式駆動装置５のケーシング５ａに固定した固定ドグ９ｂとを有するドグクラッチで構成されており、可動ドグ９ａをソレノイド９ｃにより進退させて固定ドグ９ｂに係脱させ、リングギア７ｂの拘束とその解除とを行わせる。
【００１６】
各電動モータ６Ｌ，６Ｒは、コントローラ１０により制御される各モータドライバ１１Ｌ，１１Ｒを介してバッテリ１２からの電力を供給され、また、ソレノイド９ｃへの通電もコントローラ１０により制御される。コントローラ１０には、左右の各前輪３Ｌ，３Ｒの回転速度を検出する前輪速センサ１３Ｌ，１３Ｒと、左右の各後輪４Ｌ，４Ｒの回転速度を検出する後輪速センサ１４Ｌ，１４Ｒと、舵角センサ１５と、ヨーレートセンサ１６とからの信号が入力されており、滑り易い路面での発進時に前輪３Ｌ，３Ｒがスリップして前輪３Ｌ，３Ｒと後輪４Ｌ，４Ｒの回転速度差が所定値以上になったとき発進アシスト制御を行い、車両の旋回時にヨーレートセンサ１４で検出される実ヨーレートが車速（後輪速度）と舵角とで決定される目標ヨーレートに達していないとき旋回アシスト制御を行う。
【００１７】
発進アシスト制御では、ソレノイド９ｃに通電してブレーキ手段９によりリングギア７ｂの回転を拘束すると共に、両電動モータ６Ｌ，６Ｒを同方向に駆動する。これによれば、各差動装置７Ｌ，７Ｒのサンギア７ａが各減速ギア列８Ｌ，８Ｒを介して回転され、リングギア７ｂを反力受けとして各差動装置７Ｌ，７Ｒのプラネタリピニオン７ｃが自転しつつ公転して、各差動装置７Ｌ，７Ｒのキャリア７ｄが回転し、各電動モータ６Ｌ，６Ｒの出力トルクが各後輪４Ｌ，４Ｒに同方向の駆動トルクとして伝達されて、従動輪たる後輪４Ｌ，４Ｒの駆動により発進がアシストされる。
【００１８】
発進後車速が所定速度に上昇すると、ソレノイド９ｃへの通電を停止してブレーキ手段９によるリングギア７ｂの拘束を解除すると共に、電動モータ６Ｌ，６Ｒの駆動を停止する。これによれば、各後輪４Ｌ，４Ｒの回転による各差動装置７Ｌ，７Ｒのキャリア７ｄの回転でリングギア７ｄが空転して、後輪４Ｌ，４Ｒ側からの逆駆動力がサンギア７ａに伝達されなくなり、減速ギア列８Ｌ，８Ｌ及び電動モータ６Ｌ，６Ｒの回転が停止される。
【００１９】
旋回アシスト制御では、ドグクラッチ９をオフしたまま左右の電動モータ６Ｌ，６Ｒのうち外輪側の電動モータを正転方向に駆動すると共に内輪側の電動モータを逆転方向に駆動する。例えば、右旋回時には、左側の電動モータ６Ｌを正転方向に駆動すると共に右側の電動モータ６Ｒを逆転方向に駆動する。これによれば、左側の差動装置７Ｌのサンギア７ａが正転されてそのキャリア７ｄがリングギア７ｂに対し正転方向に駆動されると共に、右側の差動装置７Ｒのサンギア７ａが逆転されてそのキャリア７ｄがリングギア７ｂに対し逆転方向に駆動される。この場合、左側の差動装置７Ｌのリングギア７ｂには逆転方向の反力が作用し、右側の差動装置７Ｒのリングギア７ｂには正転方向の反力が作用するが、両リングギア７ｂ，７ｂは互に連結されているため、両反力は打消される。従って、リングギア７ｂの回転速度を基準にして、左側の差動装置７Ｌのキャリア７ｄ、即ち、左後輪４Ｌが増速方向に駆動され、右側の差動装置７Ｒのキャリア７ｄ、即ち、右後輪４Ｒが減速方向に駆動される。結局、外輪たる左後輪４Ｌに左側の電動モータ６Ｌの出力トルクが増速トルクとして伝達され、内輪たる右後輪４Ｒに右側の電動モータ６Ｒの出力トルクが減速トルクとして伝達されることになり、右旋回方向へのヨーモメントが発生して旋回がアシストされる。
【００２０】
ところで、旋回アシスト制御で左右の電動モータ６Ｌ，６Ｒを互に反対方向に駆動しても、駆動当初は慣性により車両の向きは変化せず、定速走行中は各後輪４Ｌ，４Ｒが路面に対しスリップしない限り各後輪４Ｌ，４Ｒの回転速度は変化しない。従って、電動モータ６Ｌ，６Ｒの駆動によって生ずる各後輪４Ｌ，４Ｒの速度変化は、各後輪４Ｌ，４Ｒのスリップに起因することになる。
【００２１】
尚、加速運転中の後輪速度の変化量には、スリップによる変化分と加速による変化分とが含まれ、後輪速度の変化とスリップ率とは正確に対応しなくなる。然し、左右の後輪４Ｌ，４Ｒのうち増速トルクが伝達される後輪の速度と、減速トルクが伝達される後輪の速度との差を取ると、左右の後輪４Ｌ，４Ｒの加速による速度変化分が相殺され、両後輪４Ｌ，４Ｒの回転速度差の変化にはスリップによる変化分のみが残る。従って、左右の後輪４Ｌ，４Ｒの回転速度差の変化と両後輪４Ｌ，４Ｒのスリップ率とは正確に対応する。図３は、左右の電動モータ６Ｌ，６Ｒを互に反対方向に駆動したときの左右の後輪４Ｌ，４Ｒの回転速度差の変化を示しており、後輪４Ｌ，４Ｒのスリップ率が大きいときは回転速度差の変化が同図ａ線の如く急になり、スリップ率が小さいときは回転速度の変化が同図ｂ線の如く緩やかになる。
【００２２】
また、両後輪４Ｌ，４Ｒのスリップ率と両後輪４Ｌ，４Ｒに伝達されるトルクとの相関関係は、路面の摩擦係数（以下、路面μと記す）が低い場合には図４のａ線のようになり、路面μが高い場合には図４のｂ線のようになる。従って、両後輪４Ｌ，４Ｒのスリップ率と両後輪４Ｌ，４Ｒに伝達されるトルクとの相関関係に基づいて路面μを求めることができる。
【００２３】
ここで、各後輪４Ｌ，４Ｒに伝達されるトルクは、各電動モータ６Ｌ，６Ｒの出力トルクと、各電動モータ６Ｌ，６Ｒと各後輪４Ｌ，４Ｒとの間の伝達機構のギア比とから求めることができる。そして、伝達機構のギア比は各減速ギア列８Ｌ，８Ｒと各差動装置７Ｌ，７Ｒとのギア比により一義的に決定されるから、各電動モータ６Ｌ，６Ｒの出力トルクは各後輪４Ｌ，４Ｒに伝達されるトルクを表わすパラメータとなる。各電動モータ６Ｌ，６Ｒの出力トルクは各電動モータ６Ｌ，６Ｒのモータ電流から正確に知ることができる。そこで、本実施形態では、各電動モータ６Ｌ，６Ｒのモータ電流を検出する各電流計１７Ｌ，１７Ｒを設け、各電流計１７Ｌ，１７Ｒからの信号をコントローラ１０に入力して、旋回アシスト制御に際し、路面μの検出処理を実行するようにしている。
【００２４】
この検出処理の詳細は図５に示す通りであり、先ず、各後輪４Ｌ，４Ｒの回転速度と、各電動モータ６Ｌ，６Ｒのモータ電流とを読み込み（Ｓ１）、電動モータ６Ｌ，６Ｒの駆動開始から所定時間ｔ（図３参照）内における左右の後輪４Ｌ，４Ｒの回転速度差の変化量に基づいて後輪４Ｌ，４Ｒのスリップ率をテーブル検索等で算出すると共に（Ｓ２）、モータ電流から求められる左右の電動モータ６Ｌ，６Ｒの合計出力トルクを左右一方の後輪に伝達される増速トルクと他方の後輪に伝達される減速トルクの絶対値との和を表すパラメータとして算出する（Ｓ３）。
【００２５】
次に、後輪４Ｌ，４Ｒのスリップ率と合計出力トルクとに基づいてマップ検索により路面μを算出する（Ｓ４）。そして、路面μが低いときは、図示しないが、表示器を作動させてドライバーに注意を促す等の低μ路用の制御を行う。
【００２６】
ところで、旋回アシスト制御では、左右一方の後輪に伝達される増速トルクと他方の後輪に伝達される減速トルクとのバランスにより両後輪４Ｌ，４Ｒ全体としては駆動力や制動力が作用せず、直進中等の旋回アシスト不要時に一時的に左右の電動モータ６Ｌ，６Ｒを互に反対方向に駆動して一時的な旋回アシスト制御を行っても、車両の挙動に影響は及ばない。そこで、旋回アシスト不要時に一時的な旋回アシスト制御を実行し、路面μを随時検出できるようにしている。
【００２７】
尚、走行中、ソレノイド９ｃに通電してブレーキ手段９によりリングギア７ｂの回転を拘束し、この状態で左右の電動モータ６Ｌ，６Ｒを同方向に駆動した場合、即ち、発進アシスト制御を行った場合、モータ駆動当初は慣性により車速が変化しないため、電動モータ６Ｌ，６Ｒの駆動によって生ずる後輪４Ｌ，４Ｒの速度変化は後輪４Ｌ，４Ｒのスリップに起因することになる。従って、走行中に発進アシスト制御を行い、そのときの後輪４Ｌ，４Ｒの速度変化と電動モータ６Ｌ，６Ｒの出力トルクとに基づいて路面μを求めることもできる。然し、発進アシスト制御では両後輪４Ｌ，４Ｒに駆動力が作用するため、一時的な発進アシスト制御であっても車両が後輪側から押されることになり、ドライバーに違和感を与える。また、走行中にリングギア７ｂの回転を拘束すると、各電動モータ６Ｌ，６Ｒが各後輪４Ｌ，４Ｒからの逆駆動トルクで高速回転され、電動モータ６Ｌ，６Ｒとして安価なＤＣブラシモータを用いた場合、ブラシの耐久性が悪くなる。旋回アシスト制御ではかかる不具合は生じないから、旋回アシスト制御の実行で路面μを検出することが望ましい。
【００２８】
図６は電動式駆動装置５の第２実施形態を示している。この電動式駆動装置５は、上記第１実施形態と同様のコントローラ１０で制御されるモータドライバ１１を介してバッテリ１２からの電力を供給される１個の電動モータ６と、電動モータ６に連結されるデフケース７０に傘歯車から成る左右１対のサイドギア７１，７２と両サイドギア７１，７２に噛合するピニオン７３とを軸支して成る傘歯車式の差動装置７と、差動装置７の左右一方のサイドギア、例えば、左側のサイドギア７１を左後輪４Ｌに連結する第１ギア列１８と、右側のサイドギア７２と右後輪４Ｒとの間に介設した第２と第３の２つのギア列１９，２０とを備えている。第２ギア列１９は第１ギア列１８とギア比が等しくなっており、第３ギア列２０は、中間にアイドルギア２０ａを備え、そのギア比は第１ギア列１８とは方向が反対で絶対値が等しくなっている。
【００２９】
第２ギア列１９と第３ギア列２０とは、コントローラ１０により制御されるソレノイド２１ａで切換動作される切換機構２１により選択的に確立されるようになっている。第２ギア列１９を確立すると、電動モータ６の出力トルクが左右の後輪４Ｌ，４Ｒに同方向の駆動トルクとして等分に伝達される。また、第３ギア列２０を確立すると、電動モータ６を正転した場合、電動モータ６の出力トルクが左後輪４Ｌに増速トルク、右後輪４Ｒに減速トルクとして等分に伝達され、電動モータ６を逆転した場合、電動モータ６の出力トルクが左後輪４Ｌに減速トルク、右後輪４Ｒに減速トルクとして等分に伝達される。そして、発進アシスト制御に際し、第２ギア列１９を確立した状態で電動モータ６を駆動し、旋回アシスト制御に際し、第３ギア列２０を確立した状態で旋回方向に対応する方向、即ち、右旋回時に正転方向、左旋回時に逆転方向に電動モータ６を駆動する。
【００３０】
旋回アシスト制御は、実ヨーレートが目標ヨーレートに達しない旋回アシスト必要時に実行するだけでなく、旋回アシスト不要時にも一時的に実行する。そして、旋回アシスト制御に際し、左右の後輪４Ｌ，４Ｒの回転速度差の変化から求められる後輪４Ｌ，４Ｒのスリップ率と電流計１７で検出されるモータ電流から求められる電動モータ６の出力トルクとに基づいて上記と同様に路面μを検出する。
【００３１】
また、旋回アシスト制御のみを行う場合は、図７に示す第３実施形態の如く、電動式駆動装置５を電動モータ６のみで構成し、左右の後輪４Ｌ，４Ｒの一方、例えば、左後輪４Ｌに電動モータ６のステータ６ａ、右後輪４Ｒに電動モータのロータ６ｂを連結しても良い。これによれば、コントローラ１０により制御されるモータドライバ１１を介してバッテリ１２からの電流をロータコイル６ｃに通電すると、通電方向がロータ６ｂをステータ６ａに対し正転する方向である場合、右後輪４Ｒに増速トルク、左後輪４Ｌに減速トルクが伝達されて左旋回がアシストされ、通電方向がロータ６ｂをステータ６ａに対し逆転する方向である場合、右後輪４Ｒに減速トルク、左後輪４Ｌに増速トルクが伝達されて右旋回がアシストされる。
【００３２】
このものでも、旋回アシスト制御の実行時に、左右の後輪４Ｌ，４Ｒの回転速度差の変化から求められる後輪４Ｌ，４Ｒのスリップ率と電流計１７で検出されるモータ電流から求められる電動モータ６の出力トルクとに基づいて上記と同様に路面μを検出できる。
【００３３】
以上、前輪駆動車両の従動輪たる左右の後輪４Ｌ，４Ｒ間に電動式駆動装置５を設けた実施形態について説明したが、後輪駆動車両の従動輪たる左右の前輪間に電動式駆動装置を搭載する場合にも同様に本発明を適用できる。
【００３４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、左右の従動輪間に設ける電動式駆動装置の電動モータの出力トルクと従動輪の速度変化とから路面の摩擦係数を精度良く検出できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明装置を搭載する車両の駆動系を示す概略線図
【図２】  電動式駆動装置の第１実施形態を示すスケルトン図
【図３】  旋回アシスト制御時の左右の従動輪の回転速度差の変化を示すグラフ
【図４】  従動輪のスリップ率と従動輪に伝達されるトルクとの相関関係を示すグラフ
【図５】  路面の摩擦係数の検出処理を示すフロー図
【図６】  電動式駆動装置の第２実施形態を示すスケルトン図
【図７】  電動式駆動装置の第３実施形態を示すスケルトン図
【符号の説明】
１  エンジン                    ３Ｌ，３Ｒ  前輪（駆動輪）
４Ｌ，４Ｒ  後輪（従動輪）                      ５  電動式駆動装置
６Ｌ，６Ｒ，６  電動モータ                        １０  コントローラ
１４Ｌ，１４Ｒ  後輪速センサ      １７Ｌ，１７Ｒ，１７  電流計
【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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