(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンで前輪を駆動する前輪駆動車両の左右の後輪間に設ける旋回アシスト装置であって、
車両の旋回時に、電動モータの出力トルクを旋回外輪側の後輪に増速方向のトルク、旋回内輪側の後輪に減速方向のトルクとして伝達して、左右の後輪により旋回方向のヨーモーメントを発生させるものにおいて、
ステアリングの操舵角と車速とから目標ヨーレートを算出する手段と、
車両の実際のヨーレートを検出する手段と、
前輪の駆動力を検出する手段と、
車両の横方向加速度を検出する手段と、
目標ヨーレートと実際のヨーレートとを比較し、目標ヨーレートと実際のヨーレートとの偏差が所定値以下になるまでは、該偏差に応じて電動モータの出力トルクをフィードバック制御し、該偏差が所定値以下になったときは、前輪の駆動トルクと車両の横方向加速度とに基づいて電動モータの出力トルクをオープンループ制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする車両用旋回アシスト装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンで前輪を駆動する前輪駆動車両の左右の後輪間に設ける旋回アシスト装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、前輪駆動車両において、左右の前輪間に駆動力配分装置を配置し、車両の旋回持に、旋回外輪側の前輪の駆動トルクを増加して旋回をアシストするものが知られている。然し、このものではエンジン駆動力が無い時のアンダステアは解消できない。
【０００３】
そこで、本願出願人は、先に、前輪駆動車両の左右の後輪間に設ける旋回アシスト装置として、車両の旋回時に、電動モータの出力トルクを旋回外輪側の後輪に増速方向のトルク、旋回内輪側の後輪に減速方向のトルクとして伝達して、左右の後輪により旋回方向のヨーモーメントを発生させ、車両の旋回をアシストして、エンジン駆動力が無い場合のアンダーステアを解消し得るようにしたものを提案した（特開平９−７９３４７号公報、特開平９−７９３４８号公報参照）。
【０００４】
そして、このものでは、車両の実際のヨーレートを検出する手段を設け、ステアリングの操舵角と車速とから算出される目標ヨーレートと実際のヨーレートとの偏差に応じて電動モータの出力トルクをフィードバック制御し、実際のヨーレートが目標ヨーレートに一致するように旋回をアシストしている。
【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を変化させても車両のヨーレートは直ちには変化せず、電動モータの出力トルクの変化に対するヨーレートの変化に応答遅れを生ずる。そして、実ヨーレートと目標ヨーレートとの偏差が小さい場合、上記従来例の如きフィードバック制御を行うと、応答遅れに起因して実ヨーレートが目標ヨーレートに対しハンチングし易くなり、違和感を生ずる。また、前輪駆動車両では、ヨーレートに前輪の駆動力の影響が及び易く、駆動力の変化が外乱要因となって制御の安定性が損われるといった問題もある。
【０００６】
本発明は、以上の点に鑑み、ハンチングを防止して違和感を解消すると共に、制御の安定性も確保し得るようにした旋回アシスト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、エンジンで前輪を駆動する前輪駆動車両の左右の後輪間に設ける旋回アシスト装置であって、車両の旋回時に、電動モータの出力トルクを旋回外輪側の後輪に増速方向のトルク、旋回内輪側の後輪に減速方向のトルクとして伝達して、左右の後輪により旋回方向のヨーモーメントを発生させるものにおいて、ステアリングの操舵角と車速とから目標ヨーレートを算出する手段と、車両の実際のヨーレートを検出する手段と、前輪の駆動力を検出する手段と、車両の横方向加速度を検出する手段と、目標ヨーレートと実際のヨーレートとを比較し、目標ヨーレートと実際のヨーレートとの偏差が所定値以下になるまでは、該偏差に応じて電動モータの出力トルクをフィードバック制御し、該偏差が所定値以下になったときは、前輪の駆動トルクと車両の横方向加速度とに基づいて電動モータの出力トルクをオープンループ制御する制御手段と、を備えている。
【０００８】
本発明によれば、フィードバック制御を行うのは目標ヨーレートと実際のヨーレートとの偏差が大きい領域であり、フィードバック制御のゲインを大きくして、ヨーレートを目標ヨーレートに近い値に迅速に変化させることができる。また、目標ヨーレートと実際のヨーレートとの偏差が小さな領域では、オープンループ制御が行なわれるため、フィードバック制御を行う場合に問題になる応答遅れによるハンチングを生じず、違和感が解消される。そして、オープンループ制御の制御パラメータには前輪の駆動力が含まれるから、この駆動力の変化によるヨーレートへの影響は駆動力の変化による電動モータの出力トルク、即ち、ヨーモーメントの変化で補償され、制御の安定性が確保される。
【０００９】
【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間には旋回アシスト装置５が設けられている。
【００１０】
旋回アシスト装置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を夫々減速ギア列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、また、両差動装置７Ｌ，７Ｒのリングギア７ｂ，７ｂ同士を連結している。
【００１１】
このものにおいて、左側の電動モータ６Ｌを正転、右側の電動モータ６Ｒを逆転させると、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、左側の差動装置７Ｌのキャリア７ｄ、即ち、左後輪４Ｌに左側の電動モータ６Ｌの出力トルクがリングギア７ｂに対する増速方向のトルクとして伝達され、右側の差動装置７Ｒのキャリア７ｄ、即ち、右後輪４Ｒに右側の電動モータ６Ｒの出力トルクがリングギア７ｂに対する減速方向のトルクとして伝達され、左右の後輪４Ｌ，４Ｒにより右旋回方向へのヨーモーメントが発生する。同様に、左側の電動モータ６Ｌを逆転、右側の電動モータ６Ｒを正転させると、左後輪４Ｌに左側の電動モータ６Ｌの出力トルクが減速方向のトルクとして伝達され、右後輪４Ｒに右側の電動モータ６Ｒの出力トルクが増速方向のトルクとして伝達され、左右の後輪４Ｌ，４Ｒにより左旋回方向へのヨーモーメントが発生する。
【００１２】
各電動モータ６Ｌ，６Ｒには、バッテリ９から各モータドライバ１０Ｌ，１０Ｒを介して給電されるようになっており、各モータドライバ１０Ｌ，１０Ｒを車載コンピュータから成るコントローラ１１により制御して、各電動モータ６Ｌ，６Ｒの正逆転及び出力トルクを制御する。
【００１３】
コントローラ１１には、左右の後輪４Ｌ，４Ｒの回転速度を検出する車輪速センサ１２Ｌ，１２Ｒと、ステアリングの操舵角を検出する舵角センサ１３と、エンジン１の回転速度Ｎｅとスロットル開度θｔｈとを検出するエンジンセンサ１４と、変速機２の現時点の確立変速段に応じた信号を発生する変速段信号発生器１５と、車両の実際のヨーレートを検出するヨーレートセンサ１６と、車両の横方向加速度を検出する横Ｇセンサ１７とからの信号が入力されており、これら信号に基づいて車両の旋回時に旋回アシスト制御を行う。
【００１４】
旋回アシスト制御の詳細は図３に示す通りであり、先ず、Ｓ１のステップで操舵角と後輪４Ｌ，４Ｒの回転速度から求められる車速とに基づいて目標ヨーレートを算出し、次に、Ｓ２のステップで目標ヨーレートとヨーレートセンサ１６で検出された実際のヨーレートとの偏差△Ｙを算出する。尚、ヨーレートセンサ１６を設けずに、左右の後輪４Ｌ，４Ｒの回転速度差と車速、または、横方向加速度（横Ｇ）と車速より実際のヨーレートを演算で間接的に検出することも可能である。
【００１５】
次に、Ｓ３のステップで偏差△Ｙが所定値△ＹＳ以下であるか否かを判別し、△Ｙ＞△ＹＳであれば、Ｓ４のステップで△Ｙに所定のフィードバック係数を乗算して電動モータ６Ｌ，６Ｒの出力トルクを算出し、次いでＳ５のステップに進み、モータドライバ１０Ｌ，１０Ｒを介して電動モータ６Ｌ，６Ｒを外輪側モータが算出されたトルクで正転、内輪側モータが算出されたトルクで逆転されるように駆動する。従って、偏差△Ｙが大きな領域では、電動モータ６Ｌ，６Ｒの出力トルクが偏差△Ｙに応じてフィードバック制御されることになり、左右の後輪４Ｌ，４Ｒにより付与される旋回方向へのヨーモーメントでヨーレートが目標ヨーレートに近付く。
【００１６】
△Ｙ≦△ＹＳになると、Ｓ６のステップに進んで前輪３Ｌ，３Ｒの駆動力を算出する。この算出処理では、エンジンセンサ１５で検出されたエンジンの回転速度Ｎｅとスロットル開度θｔｈとからマップ検策等でエンジン１の出力トルクを割出し、この出力トルクと確立変速段のギア比とから前輪３Ｌ，３Ｒの駆動力を求める。尚、アクセルペダルの踏み込み量から判別される運転者の意図と現在の運転状態とに基づいてスロットル開度と燃料噴射量と変速段とを電子的に制御する、所謂ＤＰＲシステムを搭載した車両では、エンジンで駆動される車輪の駆動輪の駆動力の目標値がＤＰＲ用の制御ユニットで演算されて、駆動力が目標値になるようにエンジン及び変速機が制御されるため、この制御ユニットからコントローラ１０に駆動力の目標値を表すデータを送信し、この目標値を前輪３Ｌ，３Ｒの駆動力として算定しても良い。
【００１７】
駆動力を算出すると、次に、Ｓ７のステップで前輪３Ｌ，３Ｒの駆動力と横Ｇとに応じた電動モータ６Ｌ，６Ｒの出力トルクをマップ検索する。ここで、車両には、図４に示す如く、前輪３Ｌ，３Ｒの駆動力による操舵角方向の推進力Ｆ１と、横Ｇ分の横力Ｆ２とが作用し、推進力Ｆ１と横力Ｆ２とのベクトル和Ｆ３が車両に働く力となる。そして、偏差△Ｙが小さな領域では、Ｆ３を旋回円ａの接線方向の成分Ｆ３ａと遠心方向の成分Ｆ３ｂとに分けたときのＦ３ｂに相当するヨーモーメントがヨーレートを目標ヨーレートに一致させるのに必要な不足ヨーモーメントと実質的に一致する。そこで、Ｆ３ｂに相当するヨーモーメントに応じた電動モータ６Ｌ，６Ｒの出力トルクを前輪駆動力と横Ｇとをパラメータとするマップデータとして記憶させておき、このマップから電動モータ６Ｌ，６Ｒの出力トルクを検索する。
【００１８】
次にＳ５のステップに進み、電動モータ６Ｌ，６Ｒを外輪側モータが検出されたトルクで正転、内輪側モータが検索されたトルクで逆転されるように駆動する。従って、偏差△Ｙが小さな領域では、電動モータ６Ｌ，６Ｒの出力トルクが前輪駆動力と横Ｇとに基づいてオープンループ制御されることになり、左右の後輪４Ｌ，４Ｒによって付与されるヨーモーメントで不足ヨーモーメントが補われ、ヨーレートは目標ヨーレートに速やかに安定する。そして、フィードバック制御を行う場合と異なり応答遅れによるハンチングは発生せず、違和感が解消される。
【００１９】
また、オープンループ制御のパラメータとして前輪３Ｌ，３Ｒの駆動力が含まれるため、前輪３Ｌ，３Ｒの駆動力が変化すると、これに応じて電動モータ６Ｌ，６Ｒの出力トルクも変化する。従って前輪３Ｌ，３Ｒの駆動力の変化によるヨーレートへの影響が左右の後輪４Ｌ，４Ｒによって付与されるヨーモーメントの変化で補償され、前輪３Ｌ，３Ｒの駆動力が変化してもヨーレートは目標ヨーレートに安定して維持される。
【００２０】
図５は旋回アシスト装置５の第２実施形態を示している。この旋回アシスト装置５は、上記第１実施形態と同様のコントローラ１１で制御されるモータドライバ１０を介してバッテリ９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を右後輪４Ｒに連結する第２ギア列１９とを備えている。第２ギア列１９は、中間にアイドルギア１９ａ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。
【００２１】
これによれば、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伝達されて、右旋回方向のヨーモーメントが付与され、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伝達されて、左旋回方向のヨーモーメントが付与される。
【００２２】
図６は旋回アシスト装置５を電動モータ６のみで構成した第３実施形態を示しており、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を連結している。これによれば、コントローラ１１により制御されるモータドライバ１０を介してバッテリ９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方向のヨーモーメントが付与され、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方向のヨーモーメントが付与される。
【００２３】
第２実施形態及び第３実施形態のものにおいても、図４に示した旋回アシスト制御と同様の処理により、目標ヨーレートと実際のヨーレートとの偏差△Ｙが所定値△ＹＳ以下になるまでは△Ｙに応じて電動モータ６の出力トルクをフィードバック制御し、△Ｙが△ＹＳ以下になったとき前輪駆動力と横Ｇとに基づいて電動モータ６の出力トルクをオープンループ制御することで、ヨーレートを速やかに目標ヨーレートに近付け、且つ、目標ヨーレートに安定して維持できる。
【００２４】
【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、ヨーレートを速やかに目標ヨーレートに近づけ、且つ、目標ヨーレートに近い領域でのハンチングも防止でき、更に、前輪駆動力の変化によっても目標ヨーレートに安定して維持でき、旋回性能及びドライビングフィーリングを向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明装置を搭載した車両の駆動系を示す概略線図
【図２】  本発明装置の第１実施形態を示すスケルトン図
【図３】  旋回アシスト制御のプログラムを示すフロー図
【図４】  車両に働く力を示す図
【図５】  本発明装置の第２実施形態を示すスケルトン図
【図６】  本発明装置の第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
４Ｌ，４Ｒ  後輪                  ５    旋回アシスト装置
６Ｌ，６Ｒ，６    電動モータ          １１    コントローラ（制御手段）
１３    舵角センサ          １４    エンジンセンサ
１５    変速段信号発生器    １６    ヨーレートセンサ
１７    横Ｇ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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