JP-2026076748-A - 車両の差動制限制御装置

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Abstract

【課題】旋回時における姿勢変化の遅れなどの制御の遅れを可及的に抑制することのできる差動制限制御装置を提供する。【解決手段】コントローラは、路面情報検出手段（ステップＳ３～５）によって検出された路面情報に基づいて、差動回転を制限する第２の制限量を求める制限量算出部（ステップＳ６）と、第１の制限量（ステップＳ２）と第２の制限量とのうちの小さい制限量を選択する制限量選択部（ステップＳ７）と、制限量選択部によって選択された前記小さい制限量を前記差動制限機構に対する差動制限指令値として出力する出力部（ステップＳ８）とを備えている。【選択図】図４

Inventors

嶋田隆

Assignees

トヨタ自動車株式会社

Dates

Publication Date: 20260512
Application Date: 20241024

Claims (1)

車両における左右の車輪同士の差動回転もしくは前後の車輪の差動回転を生じさせる差動機構と、前記差動機構による前記差動回転を制限しかつ前記差動回転の制限量を変化させることのできる差動制限機構とを備え、車速と駆動要求量と操舵角度とのいずれかを含む走行操作量に基づいて第１の制限量を求める、車両の差動制限制御装置であって、前記車両が走行する前方の路面情報を検出する路面情報検出手段と、前記制限量を制御するコントローラとを有し、前記コントローラは、前記路面情報検出手段によって検出された前記路面情報に基づいて、前記差動回転を制限する第２の制限量を求める制限量算出部と、前記第１の制限量と前記第２の制限量とのうちの小さい制限量を選択する制限量選択部と、前記制限量選択部によって選択された前記小さい制限量を前記差動制限機構に対する差動制限指令値として出力する出力部とを備えていることを特徴とする車両の差動制限制御装置。

Description

本発明は、車両の左右の車輪や前後の車輪の差動回転を制限する制御装置に関するものであり、特に電子制御によって差動制限を行う装置に関するものである。車両の左右ならびに前後の車輪は、車両が旋回する場合に互いに異なる回転数で回転する必要がある。そのために、二輪駆動車であれば、左右の駆動輪の間に差動機構（デファレンシャルギヤ）を配置しており、また四輪駆動車にあっては、前後の車輪の間にセンターデフを介在させている。しかしながら、差動機構に連結されているいずれかの車輪が脱輪したりスリップしたりすると、いわゆるトルク抜けが生じて、車両の走行に異常を来す。そのため、従来、車輪同士の間で回転数差やトルク差が生じた場合に、差動機構による差動機能を制限することが行われている。差動制限の方式として機械式（回転感応式）や、トルセン式もしくはヘリカル式が知られており、より高度な制御を行う方式として電子制御式が知られている。特許文献１には、電子制御式の差動制限装置が記載されており、その差動制限装置は、制御モードとして、例えば路面μに応じた複数のモードを用意しておき、それらの制御モードのうちから、所定の制御モードを運転者が選択し、その選択された制御モードに従って自動的に差動制限が行われるように構成されている。特開２００２－０８７１０２号公報本発明の実施形態における車両の本発明に関係する部分を記載した模式図である。コントローラの機能的構成を示すブロック図である。走行操作量に基づいて第１の制限量を求めるためのマップの一例を示す図である。本発明の実施形態で実行される制御の一例を説明するためのフローチャートである。つぎに、本発明の実施の形態を添付の図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態は本発明を実施する場合の一例に過ぎないのであって、本発明を限定するものではない。図１は、本発明の実施形態における車両１のうち、本発明に関係する部分を記載した模式図であり、ここに示す車両１は、いわゆる前方エンジン後輪駆動車（ＦＲ車）であって、左右の後輪２Ｒ，２Ｌが駆動輪とされ、左右の前輪３Ｒ，３Ｌが操舵輪となっている。エンジンやモータなどからなる駆動力源４は、車両１の前方側に後向きに搭載され、その出力軸（例えばプロペラシャフト）５が、終減速機であるリヤデファレンシャルギヤ（以下、リヤデフと記す。）６に連結されている。リヤデフ６は、基本的には、従来知られているものと同様のリヤデフであってよく、一対のサイドギヤの間に、デフケースによって保持されたピニオンを配置し、そのデフケースに一体化させてあるリングギヤからトルクを入力し、ピニオンがサイドギヤの中心軸線を中心に公転することによりサイドギヤにトルクを伝達し、かつピニオンが自転することにより左右のサイドギヤを差動回転させる。したがって、このリヤデフ６が本発明の実施形態における差動機構に相当している。リヤデフ６は、差動制限クラッチ７を備えている。差動制限クラッチ７は、上記のサイドギヤとデフケースとの間、あるいはサイドギヤ同士の間など、所定の二部材の間に設けられていて、摩擦力によってトルクを伝達するクラッチである。したがって、そのトルクが差動制限トルクであって、その差動制限トルクに応じたトルクが左右のサイドギヤの間、言い換えれば、左右の後輪２Ｒ，２Ｌの間で伝達される。また、差動制限クラッチ７は、電気的に制御される図示しないアクチュエータを備えており、そのアクチュエータによって動作して、差動制限トルクを適宜に設定するように構成されている。車両１は、加減速操作を行うアクセルペダル８を備えている。アクセルペダル８の踏み込み量（踏み込み角度）が駆動要求量に相当し、その踏み込み量であるアクセル開度に応じて、吸入空気量や燃料噴射量あるいは駆動電力などが制御されて駆動力源４の出力が大小に変化する。なお、アクセル開度は、図示しないセンサによって検出される。また、車両１は、従来の車両と同様に、ステアリングホイール９を含むステアリング機構１０を備え、ステアリングホイール９を回転させることにより前輪３Ｒ，３Ｌを左右に転舵させるように構成されている。ステアリングホイール９を回転させた角度が操舵角度であり、舵角センサ１１によって操舵角度が検出される。さらに、車両１は、車両１の前方を撮像するカメラ１２を備えている。カメラ１２は、運転支援を行うための情報を取得するためのいわゆる先進安全系カメラであり、平滑もしくは凹凸あるいは泥濘などの路面状態や、道路の湾曲や傾斜などの路面情報を検出する。したがって、カメラ１２が、本発明の実施形態における路面情報検出手段に相当する。上述した差動制限クラッチ７を動作させてリヤデフ６による差動機能を制限する差動制限制御を行うコントローラ１３が設けられている。コントローラ１３は、演算素子（ＣＰＵ）や記憶素子（ＲＡＭ，ＲＯＭ）ならびに各種インターフェースなどからなるマイクロコンピュータを主体にして構成された電子制御装置であって、入力されたデータや予め記憶しているデータを使用して、予め設定されているプログラムに従って演算を行い、その演算の結果を制御指令信号として出力するように構成されている。入力されるデータは、車速ｖ、アクセル開度ＡCC、操舵角度θ、カメラ１２からの画像データなどである。また、予め記憶しているデータは、例えば、車速ｖやアクセル開度ＡCCならびに操舵角度θなどの走行操作量に応じて差動制限量を定めたマップや、カメラ１２で検出した路面情報に応じて差動制限量を定めたマップなどである。コントローラ１３は、上述したデータを使用して演算を行い、その演算の結果としての差動制限指令値を出力する。その制御を行うための機能的構成を図２にブロック図で示してある。コントローラ１３は制限量算出部１３ａを備えている。ここで、制限量は、前述した走行操作量に基づく第１の制限量と、車両１の前方の路面情報に基づく第２の制限量とである。第１の制限量は、従来の差動制限制御によるのと同様にして求めてよく、例えば図３に示すマップから算出することができる。図３は、操舵角度θに対応する左右加速度（左右Ｇ）と、アクセル開度ＡCCに対応する前後加速度（前後Ｇ）とによって差動制限量を定めたマップである。制限量算出部１３ａは、入力された操舵角度θならびにアクセル開度ＡCCと、マップとから第１の制限量を算出する。また、第２の制限量は、例えば、路面情報に対応させて第２の制限量を定めたマップから算出される。コントローラ１３は、制限量選択部１３ｂを備えている。制限量算出部１３ａは、上記の第１の制限量と第２の制限量とのうちの小さい方の制限量を選択する機能的手段である。そして、選択された小さい方の制限量を差動制限指令値として出力する出力部１３ｃがコントローラ１３に設けられている。この差動制限指令値に基づいて前記差動制限クラッチ７が制御され、差動制限指令値に応じた差動制限トルクが設定される。上記のコントローラ１３による制御の一例を図４に示すフローチャートに基づいて説明する。図４に示すルーチンは、車両１が走行している場合に所定の短時間毎にコントローラ１３によって繰り返し実行される。先ず、ステップＳ１で上述した走行操作量を取得する。走行操作量は、ここで説明している実施形態では、車速ｖならびにアクセル開度ＡCCおよび操舵角度θである。取得した走行操作量に基づいて第１の制限量を算出する（ステップＳ２）。これらステップＳ１およびステップＳ２は、車両１の現在の走行状態に基づく制御である。一方、ステップＳ１およびステップＳ２と並行して、前述したカメラ１２で得られた画像情報を取得する（ステップＳ３）。ついで、路面もしくは道路の状態を認識する（ステップＳ４）。その認識に基づいて走行路を判定する（ステップＳ５）。走行路の判定は、車両１の前方が直進路であることの判定、直進路である場合の路面状態の判定、旋回路の判定を含む。なお、路面状態の判定は、路面μの高低、凹凸の有無、傾斜など、車両１が現時点から所定時間後に走行する路面の状態の判定である。ついで、走行路の判定結果に基づいて、第２の制限量が算出される（ステップＳ６）。路面情報に基づいた判定の結果が直線路であれば、車速ｖやアクセル開度ＡCCなどの走行操作量に基づく差動制限を行うことになる。また、路面状態が路面μの大きい平滑路の場合には、路面状態に基づく差動制限の必要はない。したがって、この場合は、上記のステップＳ１およびステップＳ２で得られる第１の制限量と同じ大きさの第２の制限量が算出される。これとは反対に路面状態が凹凸のある状態であれば、バンプ・リバウンドによる車輪のスリップもしくは空転を回避もしくは抑制するために、ある程度の差動制限を行う。その制限量は、一定値もしくは凹凸の状態に応じた値として予め記憶させておき、これを読み出して第２の制限量とする。さらに、旋回路であることの判定があった場合、旋回路では差動制限が可及的に小さいことが好ましいので、旋回初期の姿勢安定を確保できる程度の小さい制限量を予め記憶しておき、これを読み出して第２の制限量とする。第２の制限量は、上記のように、走行路の判定内容によって異ならせることができる。また、差動制限を行うことによる車両の挙動は、運転者の走行意図に即したものとすることが好ましい場合もある。運転者の走行意図は、例えば、スポーツ走行が判定されること、ドライブモードスイッチにより選択されている走行モード、あるいはアクセル開度などによって把握できる。このような走行意図に即した車両の挙動を達成するためには、差動制限を運転者の走行意図に応じて異ならせることが好ましい。したがって、ステップＳ６での第２の制限量の算出は、運転者の走行意図を反映して行ってもよい。例えば、スポーツ走行やドライブモードスイッチで選択される走行モードならびにアクセル開度などに応じた第２の制限量を予め用意しておき、あるいは補正係数を用意しておき、それらの予め用意したデータによって第２の制限値を求めることとしてもよい。このステップＳ６および前述したステップＳ２の制御が本発明の実施形態における制限量算出部１３ａで実行される制御に相当する。ついで、上記の第１の制限量と第２の制限量とのうち小さい方の制限量を選択する（ステップＳ７）。いわゆるミニマムセレクト（Ｍinセレクト）を行う。そして、選択した制限量を、フィードフォワード制御による差動制限指令値として出力し（ステップＳ８）、図４に示すルーチンを一旦終了する。したがって、図４に示す制御を行う本発明の実施形態における制御装置は、走行することが予測されている道路の状態に基づいた小さい差動制限を行うから、凹凸箇所や旋回箇所に到った場合、差動制限はその路面状態に応じたものとなっているので、制御の遅れを生じることなく、車両の挙動を適切に制御することが可能になる。なお、本発明は上述した実施形態に限定されないのであって、本発明の主旨を外れない範囲で適宜に変更して実施することができる。例えば、差動機構は、左右の車輪の差動回転を行わせるための機構に限らず、前後輪の差動回転を行わせる機構であってもよい。また、差動制限機構は、差動制限量を電気的に制御できる機構であればよいのであり、摩擦クラッチに限られない。