四轮驱动车的控制装置制造方法
四轮驱动车的控制装置制造方法
【专利摘要】本发明提供四轮驱动车的控制装置，可最大限度地发挥行驶阻力的降低效果，并能预防由驱动力分配机构的切换延迟引起的控制性降低，且不存在驱动系统旋转同步中的冲击及动作延迟，能稳定外界干扰下的车辆运行。当前方行驶道路存在弯道时，将行驶于弯道时的转弯外轮侧车轮离合器束缚的同时将转弯内轮侧车轮离合器开放，而如果不存在弯道，则预计在前方行驶过程中车辆将受到预定的外界干扰时，将左右车轮离合器同时束缚。计算出车辆的目标横摆力矩，并在前轴的左右轮平均车轮速度超过后轴的转弯外轮车轮速度的情况下，在将目标横摆力矩附加于车辆时，将后轴的转弯外轮侧车轮离合器束缚，并基于目标横摆力矩而控制动力分配装置离合器的束缚力。
【专利说明】四轮驱动车的控制装置【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于利用摄像机系统、导航系统获得的前方信息而将引擎等驱动源所产生的驱动力进行适当分配的四轮驱动车的控制装置。
【背景技术】
[0002]一直以来，关于车辆已有各种四轮驱动车的控制装置被提出而得到应用，例如，在日本特开2000-280776号公报(以下称为专利文献I)中公开了如下技术:一种四轮驱动车的控制装置，具有:动力传递切换机构，将无论在二轮驱动时还是四轮驱动时均为驱动轮的后轮驱动系统与在二轮驱动时作为从动轮的前轮驱动系统之间进行切断或者连接；以及自激差速器(Free Running Differential),在预定部位上对前轮驱动系统进行切断或连接，其中，两机构被控制均不包含同步装置，同时，控制这些两机构的控制器单元将两机构控制为，处于四轮驱动时使后轮驱动系统与前轮驱动系统相连的同时使前轮驱动系统在预定部位连接，且处于在点火开关开启之后最初达到四轮驱动状态之前的时段中的二轮驱动时，使后轮驱动系统与前轮驱动系统断开的同时使前轮驱动系统在预定部位断开，且处于在达到一次四轮驱动状态之后点火开关被关闭之前的时段中的二轮驱动时，使后轮驱动系统与前轮驱动系统断开的同时使前轮驱动系统在预定部位连接。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本特开2000-280776号公报
[0006]通常，对于四轮驱动车而言，如果为了降低行驶阻力而想停止二轮驱动时的不必要的驱动轴旋转，则存在行驶过程中切换为四轮驱动时的旋转同步的问题。上述专利文献I所公开的四轮驱动车的控制装置技术就是用于解决这种二轮驱动模式与四轮驱动模式切换时的问题。然而，上述专利文献I所公开的四轮驱动车的控制装置技术中存在着即使在行驶过程中为了降低四轮驱动车的行驶阻力而回到二轮驱动模式也不能停止不必要的驱动轴旋转，从而有损于行驶阻力降低效果的问题。并且，即使是采用某种旋转同步功能的情况下，也需要在切换为四轮驱动模式、其差速锁或者驱动力分配控制中不能忽视的时间，从而出现动作延迟的问题。
【发明内容】
[0007]本发明是鉴于上述情况而提出的，其目的在于提供一种可最大限度地发挥行驶阻力的降低效果，并能够预防由驱动力分配机构的切换延迟引起的控制性降低，且不存在驱动系统旋转同步时的令人不适的冲击及动作延迟，并能够稳定外界干扰下的车辆运行的四轮驱动车的控制装置。
[0008]根据本发明一种形态的四轮驱动车的控制装置，在前轴和后轴中的某一个的主驱动轴与另一个的副驱动轴之间设置可变更自如地进行所述主驱动轴与所述副驱动轴之间的驱动力分配的驱动力分配模块，而在所述副驱动轴上代替左右轮之间的差动机构而设置分别向左车轮侧和右车轮侧续断自如地传递驱动力的离合器模块，其中，包括:前方行驶状态推测模块，辨识车辆的前方行驶道路，并推测车辆的前方行驶状态；离合器控制模块，至少基于用所述前方行驶状态推测模块进行推测的车辆的前方行驶状态而控制所述副驱动轴左右的所述离合器模块的续断；驱动力分配控制模块，基于车辆的驾驶状态而将附加于车辆上的横摆力矩作为目标横摆力矩计算出来，并基于该目标横摆力矩而控制所述驱动力分配模块。
[0009]如果按照根据本发明的四轮驱动车的控制装置，则能够最大限度地发挥行驶阻力的降低效果，并能够预防由驱动力分配机构的切换延迟引起的控制性降低，且不存在驱动系统旋转同步时的令人不适的冲击及动作延迟，并能稳定外界干扰下的车辆运行。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为表示根据本发明一个实施方式的车辆的概略构成的说明图。
[0011]图2为根据本发明一个实施方式的控制单元的功能模块图。
[0012]图3为根据本发明一个实施方式的四轮驱动控制的流程图。
[0013]图4为根据本发明一个实施方式的各离合器的动作说明图，图4的(a)为所有离合器开放状态的说明图，图4的(b)表示前方行驶道路为左转弯道的情形的一例，图4的(c)为将横摆力矩附加到车 辆时的离合器控制状态说明图。
[0014]符号说明:
[0015]1:引擎2:自动变速装置
[0016]3:动力分配装置(transfer)4:后驱动轴
[0017]5:传动轴(propeller shaft)6:驱动小齿轮轴部
[0018]7:后轮最终减速装置8:减速驱动齿轮
[0019]9:减速从动齿轮10:前驱动轴
[0020]11:前轮最终减速装置13fl、13fr、13rl、13rr:驱动轴
[0021]14fl、14fr、14rl、14rr:车轮
[0022]15:动力分配装置离合器(驱动力分配模块)
[0023]171、17r:车轮离合器(离合器模块)
[0024]21fl、21fr、21rl、21rr:车轮速度传感器
[0025]22:方向盘角度传感器23:横摆角速度传感器(yaw ratesensor)
[0026]24:引擎转数传感器25:吸入空气量传感器
[0027]26:传动控制部27:前方环境辨识装置(前方行驶状态推测模块)
[0028]30:控制单元30a:车速计算部
[0029]30b:目标横摆角速度计算部30c:横摆角速度偏差计算部
[0030]30d:目标横摆力矩计算部30e:转弯外轮驱动力计算部
[0031]30f:引擎扭矩计算部30g:传动输出扭矩计算部
[0032]30h:动力分配装置离合器束缚力计算部301:离合器束缚判定部
[0033]30 j:离合器控制部(离合器控制模块，驱动力分配控制模块)[0034]31trc:动力分配装置离合器驱动部
[0035]31wcl、31wcr:车轮离合器驱动部
【具体实施方式】
[0036]以下，根据【专利附图】
【附图说明】本发明的实施方式。
[0037]在图1中，符号I表示配置于车辆前部的引擎，由该引擎I产生的驱动力从引擎I后方的自动变速装置(连扭矩转换器等也一并包含而图示)2经过传动输出轴2a传递至动力分配装置3。
[0038]而且，传递至该动力分配装置3的驱动力一方面通过后驱动轴4、传动轴5、驱动小齿轮轴部6而输入到后轮最终减速装置7，另一方面通过减速驱动齿轮8、减速从动齿轮9、作为驱动小齿轮轴部的前驱动轴10而输入到前轮最终减速装置11。其中，自动变速装置
2、动力分配装置3、以及前轮最终减速装置11等一体地设置于箱体12内。
[0039]并且，构成为输入到后轮最终减速装置7的驱动力既能自如地通过后轮左驱动轴13rl而传递至左后轮14rl，而且还可以自如地通过后轮右驱动轴13rr传递至右后轮14rr。
[0040]输入到前轮最终减速装置11的驱动力通过前轮左驱动轴13fl传递至左前轮14fl，并通过前轮右驱动轴13fr传递至右前轮14fr。
[0041] 动力分配装置3由作为通过将设置于减速驱动齿轮8侧的驱动盘15a和设置于后驱动轴4侧的从动盘15b进行交互层叠而构成的驱动力分配模块的属于一种扭矩传递容量可变型离合器的湿式多片离合器(动力分配装置离合器)15、以及变更自如地提供该动力分配装置离合器15的束缚力(后轴驱动扭矩)的动力分配装置活塞16所构成。因此，本车辆中通过控制动力分配装置活塞16所引起的挤压力而控制动力分配装置离合器15的束缚力，从而构成前轮(主驱动轴)与后轮(副驱动轴)的扭矩分配比可在100:0~50:50之间(只是一例)变化的基于前轮引擎?前轮驱动车(基于FF)的四轮驱动车。
[0042]动力分配装置活塞16的挤压力是通过由具有多个电磁阀等的油压电路所构成的动力分配装置离合器驱动部31trc提供的。用于驱动该动力分配装置离合器驱动部31trc的控制信号(动力分配装置离合器束缚力Pt)是由后述的控制单元30输出的。
[0043]而且，后轮最终减速装置7没有配备差动机构，后轮左驱动轴13rl上夹设有作为可续断自由地传递驱动力的离合器模块的左轮离合器171的同时，后轮右驱动轴13rr上夹设有作为可续断自由地传递驱动力的离合器模块的右轮离合器17r。这些左轮离合器171和右轮离合器17r构成为在需要续断各自的驱动轴13rl、13rr之间时，采用公知的转数的同步而执行。这些左轮离合器171、右轮离合器17r分别通过由具有多个电磁阀等的油压电路所构成的左轮离合器驱动部31wcl、右轮离合器驱动部31wcr予以驱动。并且，用于驱动这些左轮离合器驱动部31wcl、右轮离合器驱动部31wcr的控制信号由后述的控制单元30输出。
[0044]接着，对控制单元30进行说明。
[0045]控制单元30上连接着各车轮14f 1、14fr、14rl、14rr的车轮速度传感器(左前轮车轮速度传感器21fl、右前轮车轮速度传感器21fr、左后轮车轮速度传感器21rl、右后轮车轮速度传感器21rr)、方向盘角度传感器22、横摆角速度传感器23、引擎转数传感器24、吸入空气量传感器25、用于执行自动变速装置2的变速控制等的传动控制部26，并作为车辆的驾驶状态，接收各车轮的车轮速度(左前轮车轮速度《f1、右前轮车轮速度《fr、左后轮车轮速度《rl、右后轮车轮速度《rr)、方向盘角度0 H、横摆角速度Y、引擎转数《EG、吸入空气量mair、传动齿轮比GTM等各种信号。
[0046]而且，控制单元30上连接着作为前方行驶状态推测模块的前方环境辨识装置27，用于对前方行驶道路的弯曲信息和前方行驶道路的种类为高速公路、行驶于隧道出口、经过桥梁、与卡车并行、前方为急坡、白线的干扰、路面粗糙、存在水坑等可能对行驶车辆造成外界干扰的前方行驶状态信息进行检测并接收。
[0047]具体而言，前方环境辨识装置27由公知的导航系统、立体摄像系统(未图示)等构成。
[0048]而且，尤其是基于根据导航系统获得的地图信息和通过导航系统设定的地图上的引导路线信息而检测出前方行驶道路的弯曲信息、前方行驶道路的道路种类信息、隧道出口行驶、经过桥梁、前方急坡等。
[0049]并且，立体摄像系统中例如可以具有使用固体摄像元件的一组(左右的)摄像机，可将各摄像机以预定的基线长度分别安装于车室内的车顶前方，以便从不同视点对车外的对象进行立体拍摄。而且，立体摄像系统中具有用于对通过立体摄像机拍摄的图像进行高速处理的图像处理引擎，并基于该图像处理引擎的输出结果和本车辆的行驶信息(本车车速V等行驶信息)而进行辨识处理。
[0050]在该立体摄像系统中，图像处理例如可按下述进行。
[0051]首先，针对由立体摄像机拍摄的本车辆行进方向上的一组立体图像对，由对应位置的偏移量求出距离信息，并生成距离图像。而且，基于此数据而进行公知的分组处理，与已存储的三维道路形状数据、侧壁数据、立体物数据等帧(窗口)进行比较而抽出白线数据、沿着道路设置的护栏、路边石等侧壁数据的同时，将立体物分为车辆(卡车等大型车辆、其他普通车辆)、横过马路者、其他立体物等种类而抽出。
[0052]这些数据将本车辆作为原点，并计算出以本车辆的前后方向为Z轴而宽度方向为X轴的坐标系下的数据，并将白线数据、沿着道路设置的护栏、路边石等侧壁数据以及立体物种类、从本车辆计起的距离、速度(距离的时间微分值+本车速V)、加速度(速度的时间微分值)、中心位置、两端位置等作为立体物信息抽取出来。此时，尤其关于道路形状，例如可将连接左白线与右白线之间的中央部分的曲线(或者直线)推测为本车的前方行驶道路。通过这一求出本车前方行驶道路形状的过程，也可以得到基于导航系统而获得的前方行驶道路形状(前方行驶道路的弯曲信息)。
[0053]并且，本 申请人:可以如日本特开2002-148356号公报所公开的那样基于画面的边缘强度(亮度微分值)、车道可靠度、白线与路面之间的亮度比等而检测出白线混乱、路面粗糙、水坑存在等。而且，本 申请人:利用如日本特开2009-177309号公报所公开的方法也可以实现上述隧道出口行驶的推测。另外，在上述说明中，基于来自立体摄像机的图像信息而对本车的前方行驶道路形状进行辨识，然而另外也适用于基于来自单目摄像机、彩色摄像机的图像信息而进行辨识的车辆驾驶支持装置，而且，将毫米波雷达、车辆间通信等其他辨识传感器组合于这种摄像机也当然是适用的。
[0054]在前方行驶道路上存在弯道的情况下，控制单元30对行驶于弯道时的转弯外轮侧的车轮离合器进行束缚的同时开放转弯内轮侧的车轮离合器，另一方面，在前方行驶道路上不存在弯道的情况下，在向前行驶中推测为受到对车辆的预定外界干扰时，将左轮离合器171和右轮离合器17r同时束缚。并且，控制单元30将用于抑制车辆的转向不足倾向的横摆力矩作为目标横摆力矩Mzt而计算出来，且在前轴的左右轮的平均车轮速度((cofl+ cofr)/ 2)超过后轴的转弯外轮的车轮速度的情况下，在对车辆附加所述目标横摆力矩Mzt时，束缚后轴的转弯外轮侧的车轮离合器，并基于目标横摆力矩Mzt而控制动力分配装置离合器15的束缚力。
[0055]为此，如图2所示，控制单元30主要由车速计算部30a、目标横摆角速度计算部30b、横摆角速度偏差计算部30c、目标横摆力矩计算部30d、转弯外轮驱动力计算部30e、引擎扭矩计算部30f、传动输出扭矩计算部30g、动力分配装置离合器束缚力计算部30h、离合器束缚判定部301、离合器控制部30j所构成。
[0056]车速计算部30a从各车轮的车轮速度传感器21fl、21fr、21rl、21rr接收各车轮的车轮速度wf1、Cd fr> corl、corr。而且,例如可以通过计算这些车辆的车轮速度《fl、cofr、corl、《rr的平均值而计算出车速V,并向目标横摆角速度计算部30b输出。
[0057]目标横摆角速度计算部30b从方向盘角度传感器22接收方向盘角度0H，并从车速计算部30a接收车速V。并且，例如可以通过下式(I)计算目标横摆角速度Y t并向横摆角速度偏差计算部30c输出。
[0058]y t = (I / (I + A ? V 2)) ? (V / I ) ? ( 0 H / n)...(I)
[0059]在此，A为稳定 系数，I为车轮轴距(wheelbase), n为转向齿轮比。
[0060]横摆角速度偏差计算部30c从横摆角速度传感器23接收横摆角速度Y，并从目标横摆角速度计算部30b接收目标横摆角速度Y t。并且，通过下式(2)计算横摆角速度偏差A Y并向目标横摆力矩计算部30d输出。
[0061]Ay = y — y t ? ? ? (2)
[0062]目标横摆力矩计算部30d从方向盘角度传感器22接收方向盘角度0H，并从横摆角速度偏差计算部30c接收横摆角速度偏差A Y。并且，例如可以通过下式(3)或(4)设定目标横摆力矩Mzt并向转弯外轮驱动力计算部30e输出。
[0063]? I A y I > e，且在横摆角速度偏差A y与方向盘角度0 H符号相反的情况下:
[0064]M zt = G MZ ? A y --? (3)
[0065]?除了上述情况以外的其他情况:M zt = 0…(4)
[0066]在此，e为通过预实验、计算等而设定的工作阀值，GMZ为通过预实验、计算等而设定的横摆力矩增量。即，当作为目标的车辆举动与实际车辆举动的偏差较大(I AY I >e)且车辆举动有转向不足倾向时，根据上式(3)计算出附加于车辆的目标横摆力矩Mzt，而其以外的情况则是将附加于车辆的目标横摆力矩Mzt当成O。正如这样，在本实施方式中，由车速计算部30a、目标横摆角速度计算部30b、横摆角速度偏差计算部30c、目标横摆力矩计算部30d构成目标横摆力矩计算模块。
[0067]转弯外轮驱动力计算部30e从目标横摆力矩计算部30d接收目标横摆力矩Mzt。并且，例如通过下式(5)计算转弯外轮驱动力Fd并向动力分配装置离合器束缚力计算部30h输出。
[0068]Fd = 2 ? I M zt I / w…(5)[0069]其中，w为后轴轮距。
[0070]引擎扭矩计算部30f从引擎转数传感器24接收引擎转数《 EG,并从吸入空气量传感器25接收吸入空气量mair。而且，例如参照预先设定的映射图(引擎特性的映射图)而设定引擎扭矩TEG，并向传动输出扭矩计算部30g输出。
[0071]传动输出扭矩计算部30g从传动控制部26接收传动齿轮比GTM，并从引擎扭矩计算部30f接收引擎扭矩TEG。而且，例如通过下式(6)计算传动输出扭矩TTM，并向动力分配装置离合器束缚力计算部30h输出。
[0072]
【权利要求】
1.一种四轮驱动车的控制装置，在前轴和后轴中的某一个的主驱动轴与另一个的副驱动轴之间设置变更自如地进行所述主驱动轴与所述副驱动轴之间的驱动力分配的驱动力分配模块，而在所述副驱动轴上代替左右轮之间的差动机构而设置分别向左车轮侧和右车轮侧续断自如地传递驱动力的左右的离合器模块，其特征在于，包括: 前方行驶状态推测模块，辨识车辆的前方行驶道路，并推测车辆的前方行驶状态； 离合器控制模块，至少基于用所述前方行驶状态推测模块进行推测的车辆的前方行驶状态而控制所述副驱动轴左右的所述离合器模块的续断； 驱动力分配控制模块，基于车辆的驾驶状态而将附加于车辆上的横摆力矩作为目标横摆力矩计算出来，并基于该目标横摆力矩而控制所述驱动力分配模块。
2.如权利要求1所述的四轮驱动车的控制装置，其特征在于，当利用所述前方行驶状态推测模块进行辨识的前方行驶道路上存在弯道时，所述离合器控制模块将行驶于所述弯道时的转弯外轮侧的离合器模块予以束缚的同时，将转弯内轮侧的离合器模块予以开放。
3.如权利要求1或2所述的四轮驱动车的控制装置，其特征在于，当利用所述前方行驶状态推测模块进行辨识的前方行驶道路上不存在弯道时，若预计在前方行驶过程中车辆将受到预定的外界干扰，则所述离合器控制模块将所述左右的所述离合器模块同时予以束缚。
4.如权利要求1或2中的任意一项所述的四轮驱动车的控制装置，其特征在于，所述驱动力分配控制模块在所述主驱动轴的左右轮平均车轮速度超过所述副驱动轴的转弯外轮的车轮速度时，基于所述目标横摆力矩而控制所述驱动力分配模块，而所述离合器控制模块将所述副驱动轴的转弯外轮侧的离合器模块予以束缚。
5.如权利要求1或2中的任意一种所述的四轮驱动车的控制装置，其特征在于，利用所述驱动力分配控制模块，对于基于所述目标横摆力矩而设定的所述驱动力分配模块的控制量，响应于所述副驱动轴的转弯外轮的目标驱动扭矩与传动输出扭矩中的较小者而进行设定。
6.如权利要求1或2中的任意一项所述的四轮驱动车的控制装置，其特征在于，所述驱动力分配控制模块在所述主驱动轴的左右轮平均车轮速度不超过所述副驱动轴的转弯外轮的车轮速度时，将借助所述驱动力分配模块分配的所述副驱动轴的驱动力设为零。
7.如权利要求1或2中的任意一项所述的四轮驱动车的控制装置，其特征在于，所述目标横摆力矩为用于抑制车辆的转向不足趋势的横摆力矩。
8.如权利要求1或2中的任意一项所述的四轮驱动车的控制装置，其特征在于，用于续断自如地传递所述驱动力的离合器模块为车轮离合器。
9.如权利要求1或2中的任意一项所述的四轮驱动车的控制装置，其特征在于，所述主驱动轴为车辆的前轴，而所述副驱动轴为车辆的后轴。
【文档编号】B60W30/18GK103661388SQ201310421516
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年9月16日 优先权日:2012年9月21日
【发明者】松野浩二, 江副志郎, 小山哉, 田村悠一郎, 寺泽武, 渡边明博 申请人:富士重工业株式会社
【专利摘要】本发明提供四轮驱动车的控制装置，可最大限度地发挥行驶阻力的降低效果，并能预防由驱动力分配机构的切换延迟引起的控制性降低，且不存在驱动系统旋转同步中的冲击及动作延迟，能稳定外界干扰下的车辆运行。当前方行驶道路存在弯道时，将行驶于弯道时的转弯外轮侧车轮离合器束缚的同时将转弯内轮侧车轮离合器开放，而如果不存在弯道，则预计在前方行驶过程中车辆将受到预定的外界干扰时，将左右车轮离合器同时束缚。计算出车辆的目标横摆力矩，并在前轴的左右轮平均车轮速度超过后轴的转弯外轮车轮速度的情况下，在将目标横摆力矩附加于车辆时，将后轴的转弯外轮侧车轮离合器束缚，并基于目标横摆力矩而控制动力分配装置离合器的束缚力。
【专利说明】四轮驱动车的控制装置【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于利用摄像机系统、导航系统获得的前方信息而将引擎等驱动源所产生的驱动力进行适当分配的四轮驱动车的控制装置。
【背景技术】
[0002]一直以来，关于车辆已有各种四轮驱动车的控制装置被提出而得到应用，例如，在日本特开2000-280776号公报(以下称为专利文献I)中公开了如下技术:一种四轮驱动车的控制装置，具有:动力传递切换机构，将无论在二轮驱动时还是四轮驱动时均为驱动轮的后轮驱动系统与在二轮驱动时作为从动轮的前轮驱动系统之间进行切断或者连接；以及自激差速器(Free Running Differential),在预定部位上对前轮驱动系统进行切断或连接，其中，两机构被控制均不包含同步装置，同时，控制这些两机构的控制器单元将两机构控制为，处于四轮驱动时使后轮驱动系统与前轮驱动系统相连的同时使前轮驱动系统在预定部位连接，且处于在点火开关开启之后最初达到四轮驱动状态之前的时段中的二轮驱动时，使后轮驱动系统与前轮驱动系统断开的同时使前轮驱动系统在预定部位断开，且处于在达到一次四轮驱动状态之后点火开关被关闭之前的时段中的二轮驱动时，使后轮驱动系统与前轮驱动系统断开的同时使前轮驱动系统在预定部位连接。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本特开2000-280776号公报
[0006]通常，对于四轮驱动车而言，如果为了降低行驶阻力而想停止二轮驱动时的不必要的驱动轴旋转，则存在行驶过程中切换为四轮驱动时的旋转同步的问题。上述专利文献I所公开的四轮驱动车的控制装置技术就是用于解决这种二轮驱动模式与四轮驱动模式切换时的问题。然而，上述专利文献I所公开的四轮驱动车的控制装置技术中存在着即使在行驶过程中为了降低四轮驱动车的行驶阻力而回到二轮驱动模式也不能停止不必要的驱动轴旋转，从而有损于行驶阻力降低效果的问题。并且，即使是采用某种旋转同步功能的情况下，也需要在切换为四轮驱动模式、其差速锁或者驱动力分配控制中不能忽视的时间，从而出现动作延迟的问题。
【发明内容】
[0007]本发明是鉴于上述情况而提出的，其目的在于提供一种可最大限度地发挥行驶阻力的降低效果，并能够预防由驱动力分配机构的切换延迟引起的控制性降低，且不存在驱动系统旋转同步时的令人不适的冲击及动作延迟，并能够稳定外界干扰下的车辆运行的四轮驱动车的控制装置。
[0008]根据本发明一种形态的四轮驱动车的控制装置，在前轴和后轴中的某一个的主驱动轴与另一个的副驱动轴之间设置可变更自如地进行所述主驱动轴与所述副驱动轴之间的驱动力分配的驱动力分配模块，而在所述副驱动轴上代替左右轮之间的差动机构而设置分别向左车轮侧和右车轮侧续断自如地传递驱动力的离合器模块，其中，包括:前方行驶状态推测模块，辨识车辆的前方行驶道路，并推测车辆的前方行驶状态；离合器控制模块，至少基于用所述前方行驶状态推测模块进行推测的车辆的前方行驶状态而控制所述副驱动轴左右的所述离合器模块的续断；驱动力分配控制模块，基于车辆的驾驶状态而将附加于车辆上的横摆力矩作为目标横摆力矩计算出来，并基于该目标横摆力矩而控制所述驱动力分配模块。
[0009]如果按照根据本发明的四轮驱动车的控制装置，则能够最大限度地发挥行驶阻力的降低效果，并能够预防由驱动力分配机构的切换延迟引起的控制性降低，且不存在驱动系统旋转同步时的令人不适的冲击及动作延迟，并能稳定外界干扰下的车辆运行。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为表示根据本发明一个实施方式的车辆的概略构成的说明图。
[0011]图2为根据本发明一个实施方式的控制单元的功能模块图。
[0012]图3为根据本发明一个实施方式的四轮驱动控制的流程图。
[0013]图4为根据本发明一个实施方式的各离合器的动作说明图，图4的(a)为所有离合器开放状态的说明图，图4的(b)表示前方行驶道路为左转弯道的情形的一例，图4的(c)为将横摆力矩附加到车 辆时的离合器控制状态说明图。
[0014]符号说明:
[0015]1:引擎2:自动变速装置
[0016]3:动力分配装置(transfer)4:后驱动轴
[0017]5:传动轴(propeller shaft)6:驱动小齿轮轴部
[0018]7:后轮最终减速装置8:减速驱动齿轮
[0019]9:减速从动齿轮10:前驱动轴
[0020]11:前轮最终减速装置13fl、13fr、13rl、13rr:驱动轴
[0021]14fl、14fr、14rl、14rr:车轮
[0022]15:动力分配装置离合器(驱动力分配模块)
[0023]171、17r:车轮离合器(离合器模块)
[0024]21fl、21fr、21rl、21rr:车轮速度传感器
[0025]22:方向盘角度传感器23:横摆角速度传感器(yaw ratesensor)
[0026]24:引擎转数传感器25:吸入空气量传感器
[0027]26:传动控制部27:前方环境辨识装置(前方行驶状态推测模块)
[0028]30:控制单元30a:车速计算部
[0029]30b:目标横摆角速度计算部30c:横摆角速度偏差计算部
[0030]30d:目标横摆力矩计算部30e:转弯外轮驱动力计算部
[0031]30f:引擎扭矩计算部30g:传动输出扭矩计算部
[0032]30h:动力分配装置离合器束缚力计算部301:离合器束缚判定部
[0033]30 j:离合器控制部(离合器控制模块，驱动力分配控制模块)[0034]31trc:动力分配装置离合器驱动部
[0035]31wcl、31wcr:车轮离合器驱动部
【具体实施方式】
[0036]以下，根据【专利附图】
【附图说明】本发明的实施方式。
[0037]在图1中，符号I表示配置于车辆前部的引擎，由该引擎I产生的驱动力从引擎I后方的自动变速装置(连扭矩转换器等也一并包含而图示)2经过传动输出轴2a传递至动力分配装置3。
[0038]而且，传递至该动力分配装置3的驱动力一方面通过后驱动轴4、传动轴5、驱动小齿轮轴部6而输入到后轮最终减速装置7，另一方面通过减速驱动齿轮8、减速从动齿轮9、作为驱动小齿轮轴部的前驱动轴10而输入到前轮最终减速装置11。其中，自动变速装置
2、动力分配装置3、以及前轮最终减速装置11等一体地设置于箱体12内。
[0039]并且，构成为输入到后轮最终减速装置7的驱动力既能自如地通过后轮左驱动轴13rl而传递至左后轮14rl，而且还可以自如地通过后轮右驱动轴13rr传递至右后轮14rr。
[0040]输入到前轮最终减速装置11的驱动力通过前轮左驱动轴13fl传递至左前轮14fl，并通过前轮右驱动轴13fr传递至右前轮14fr。
[0041] 动力分配装置3由作为通过将设置于减速驱动齿轮8侧的驱动盘15a和设置于后驱动轴4侧的从动盘15b进行交互层叠而构成的驱动力分配模块的属于一种扭矩传递容量可变型离合器的湿式多片离合器(动力分配装置离合器)15、以及变更自如地提供该动力分配装置离合器15的束缚力(后轴驱动扭矩)的动力分配装置活塞16所构成。因此，本车辆中通过控制动力分配装置活塞16所引起的挤压力而控制动力分配装置离合器15的束缚力，从而构成前轮(主驱动轴)与后轮(副驱动轴)的扭矩分配比可在100:0~50:50之间(只是一例)变化的基于前轮引擎?前轮驱动车(基于FF)的四轮驱动车。
[0042]动力分配装置活塞16的挤压力是通过由具有多个电磁阀等的油压电路所构成的动力分配装置离合器驱动部31trc提供的。用于驱动该动力分配装置离合器驱动部31trc的控制信号(动力分配装置离合器束缚力Pt)是由后述的控制单元30输出的。
[0043]而且，后轮最终减速装置7没有配备差动机构，后轮左驱动轴13rl上夹设有作为可续断自由地传递驱动力的离合器模块的左轮离合器171的同时，后轮右驱动轴13rr上夹设有作为可续断自由地传递驱动力的离合器模块的右轮离合器17r。这些左轮离合器171和右轮离合器17r构成为在需要续断各自的驱动轴13rl、13rr之间时，采用公知的转数的同步而执行。这些左轮离合器171、右轮离合器17r分别通过由具有多个电磁阀等的油压电路所构成的左轮离合器驱动部31wcl、右轮离合器驱动部31wcr予以驱动。并且，用于驱动这些左轮离合器驱动部31wcl、右轮离合器驱动部31wcr的控制信号由后述的控制单元30输出。
[0044]接着，对控制单元30进行说明。
[0045]控制单元30上连接着各车轮14f 1、14fr、14rl、14rr的车轮速度传感器(左前轮车轮速度传感器21fl、右前轮车轮速度传感器21fr、左后轮车轮速度传感器21rl、右后轮车轮速度传感器21rr)、方向盘角度传感器22、横摆角速度传感器23、引擎转数传感器24、吸入空气量传感器25、用于执行自动变速装置2的变速控制等的传动控制部26，并作为车辆的驾驶状态，接收各车轮的车轮速度(左前轮车轮速度《f1、右前轮车轮速度《fr、左后轮车轮速度《rl、右后轮车轮速度《rr)、方向盘角度0 H、横摆角速度Y、引擎转数《EG、吸入空气量mair、传动齿轮比GTM等各种信号。
[0046]而且，控制单元30上连接着作为前方行驶状态推测模块的前方环境辨识装置27，用于对前方行驶道路的弯曲信息和前方行驶道路的种类为高速公路、行驶于隧道出口、经过桥梁、与卡车并行、前方为急坡、白线的干扰、路面粗糙、存在水坑等可能对行驶车辆造成外界干扰的前方行驶状态信息进行检测并接收。
[0047]具体而言，前方环境辨识装置27由公知的导航系统、立体摄像系统(未图示)等构成。
[0048]而且，尤其是基于根据导航系统获得的地图信息和通过导航系统设定的地图上的引导路线信息而检测出前方行驶道路的弯曲信息、前方行驶道路的道路种类信息、隧道出口行驶、经过桥梁、前方急坡等。
[0049]并且，立体摄像系统中例如可以具有使用固体摄像元件的一组(左右的)摄像机，可将各摄像机以预定的基线长度分别安装于车室内的车顶前方，以便从不同视点对车外的对象进行立体拍摄。而且，立体摄像系统中具有用于对通过立体摄像机拍摄的图像进行高速处理的图像处理引擎，并基于该图像处理引擎的输出结果和本车辆的行驶信息(本车车速V等行驶信息)而进行辨识处理。
[0050]在该立体摄像系统中，图像处理例如可按下述进行。
[0051]首先，针对由立体摄像机拍摄的本车辆行进方向上的一组立体图像对，由对应位置的偏移量求出距离信息，并生成距离图像。而且，基于此数据而进行公知的分组处理，与已存储的三维道路形状数据、侧壁数据、立体物数据等帧(窗口)进行比较而抽出白线数据、沿着道路设置的护栏、路边石等侧壁数据的同时，将立体物分为车辆(卡车等大型车辆、其他普通车辆)、横过马路者、其他立体物等种类而抽出。
[0052]这些数据将本车辆作为原点，并计算出以本车辆的前后方向为Z轴而宽度方向为X轴的坐标系下的数据，并将白线数据、沿着道路设置的护栏、路边石等侧壁数据以及立体物种类、从本车辆计起的距离、速度(距离的时间微分值+本车速V)、加速度(速度的时间微分值)、中心位置、两端位置等作为立体物信息抽取出来。此时，尤其关于道路形状，例如可将连接左白线与右白线之间的中央部分的曲线(或者直线)推测为本车的前方行驶道路。通过这一求出本车前方行驶道路形状的过程，也可以得到基于导航系统而获得的前方行驶道路形状(前方行驶道路的弯曲信息)。
[0053]并且，本 申请人:可以如日本特开2002-148356号公报所公开的那样基于画面的边缘强度(亮度微分值)、车道可靠度、白线与路面之间的亮度比等而检测出白线混乱、路面粗糙、水坑存在等。而且，本 申请人:利用如日本特开2009-177309号公报所公开的方法也可以实现上述隧道出口行驶的推测。另外，在上述说明中，基于来自立体摄像机的图像信息而对本车的前方行驶道路形状进行辨识，然而另外也适用于基于来自单目摄像机、彩色摄像机的图像信息而进行辨识的车辆驾驶支持装置，而且，将毫米波雷达、车辆间通信等其他辨识传感器组合于这种摄像机也当然是适用的。
[0054]在前方行驶道路上存在弯道的情况下，控制单元30对行驶于弯道时的转弯外轮侧的车轮离合器进行束缚的同时开放转弯内轮侧的车轮离合器，另一方面，在前方行驶道路上不存在弯道的情况下，在向前行驶中推测为受到对车辆的预定外界干扰时，将左轮离合器171和右轮离合器17r同时束缚。并且，控制单元30将用于抑制车辆的转向不足倾向的横摆力矩作为目标横摆力矩Mzt而计算出来，且在前轴的左右轮的平均车轮速度((cofl+ cofr)/ 2)超过后轴的转弯外轮的车轮速度的情况下，在对车辆附加所述目标横摆力矩Mzt时，束缚后轴的转弯外轮侧的车轮离合器，并基于目标横摆力矩Mzt而控制动力分配装置离合器15的束缚力。
[0055]为此，如图2所示，控制单元30主要由车速计算部30a、目标横摆角速度计算部30b、横摆角速度偏差计算部30c、目标横摆力矩计算部30d、转弯外轮驱动力计算部30e、引擎扭矩计算部30f、传动输出扭矩计算部30g、动力分配装置离合器束缚力计算部30h、离合器束缚判定部301、离合器控制部30j所构成。
[0056]车速计算部30a从各车轮的车轮速度传感器21fl、21fr、21rl、21rr接收各车轮的车轮速度wf1、Cd fr> corl、corr。而且,例如可以通过计算这些车辆的车轮速度《fl、cofr、corl、《rr的平均值而计算出车速V,并向目标横摆角速度计算部30b输出。
[0057]目标横摆角速度计算部30b从方向盘角度传感器22接收方向盘角度0H，并从车速计算部30a接收车速V。并且，例如可以通过下式(I)计算目标横摆角速度Y t并向横摆角速度偏差计算部30c输出。
[0058]y t = (I / (I + A ? V 2)) ? (V / I ) ? ( 0 H / n)...(I)
[0059]在此，A为稳定 系数，I为车轮轴距(wheelbase), n为转向齿轮比。
[0060]横摆角速度偏差计算部30c从横摆角速度传感器23接收横摆角速度Y，并从目标横摆角速度计算部30b接收目标横摆角速度Y t。并且，通过下式(2)计算横摆角速度偏差A Y并向目标横摆力矩计算部30d输出。
[0061]Ay = y — y t ? ? ? (2)
[0062]目标横摆力矩计算部30d从方向盘角度传感器22接收方向盘角度0H，并从横摆角速度偏差计算部30c接收横摆角速度偏差A Y。并且，例如可以通过下式(3)或(4)设定目标横摆力矩Mzt并向转弯外轮驱动力计算部30e输出。
[0063]? I A y I > e，且在横摆角速度偏差A y与方向盘角度0 H符号相反的情况下:
[0064]M zt = G MZ ? A y --? (3)
[0065]?除了上述情况以外的其他情况:M zt = 0…(4)
[0066]在此，e为通过预实验、计算等而设定的工作阀值，GMZ为通过预实验、计算等而设定的横摆力矩增量。即，当作为目标的车辆举动与实际车辆举动的偏差较大(I AY I >e)且车辆举动有转向不足倾向时，根据上式(3)计算出附加于车辆的目标横摆力矩Mzt，而其以外的情况则是将附加于车辆的目标横摆力矩Mzt当成O。正如这样，在本实施方式中，由车速计算部30a、目标横摆角速度计算部30b、横摆角速度偏差计算部30c、目标横摆力矩计算部30d构成目标横摆力矩计算模块。
[0067]转弯外轮驱动力计算部30e从目标横摆力矩计算部30d接收目标横摆力矩Mzt。并且，例如通过下式(5)计算转弯外轮驱动力Fd并向动力分配装置离合器束缚力计算部30h输出。
[0068]Fd = 2 ? I M zt I / w…(5)[0069]其中，w为后轴轮距。
[0070]引擎扭矩计算部30f从引擎转数传感器24接收引擎转数《 EG,并从吸入空气量传感器25接收吸入空气量mair。而且，例如参照预先设定的映射图(引擎特性的映射图)而设定引擎扭矩TEG，并向传动输出扭矩计算部30g输出。
[0071]传动输出扭矩计算部30g从传动控制部26接收传动齿轮比GTM，并从引擎扭矩计算部30f接收引擎扭矩TEG。而且，例如通过下式(6)计算传动输出扭矩TTM，并向动力分配装置离合器束缚力计算部30h输出。
[0072]
【权利要求】
1.一种四轮驱动车的控制装置，在前轴和后轴中的某一个的主驱动轴与另一个的副驱动轴之间设置变更自如地进行所述主驱动轴与所述副驱动轴之间的驱动力分配的驱动力分配模块，而在所述副驱动轴上代替左右轮之间的差动机构而设置分别向左车轮侧和右车轮侧续断自如地传递驱动力的左右的离合器模块，其特征在于，包括: 前方行驶状态推测模块，辨识车辆的前方行驶道路，并推测车辆的前方行驶状态； 离合器控制模块，至少基于用所述前方行驶状态推测模块进行推测的车辆的前方行驶状态而控制所述副驱动轴左右的所述离合器模块的续断； 驱动力分配控制模块，基于车辆的驾驶状态而将附加于车辆上的横摆力矩作为目标横摆力矩计算出来，并基于该目标横摆力矩而控制所述驱动力分配模块。
2.如权利要求1所述的四轮驱动车的控制装置，其特征在于，当利用所述前方行驶状态推测模块进行辨识的前方行驶道路上存在弯道时，所述离合器控制模块将行驶于所述弯道时的转弯外轮侧的离合器模块予以束缚的同时，将转弯内轮侧的离合器模块予以开放。
3.如权利要求1或2所述的四轮驱动车的控制装置，其特征在于，当利用所述前方行驶状态推测模块进行辨识的前方行驶道路上不存在弯道时，若预计在前方行驶过程中车辆将受到预定的外界干扰，则所述离合器控制模块将所述左右的所述离合器模块同时予以束缚。
4.如权利要求1或2中的任意一项所述的四轮驱动车的控制装置，其特征在于，所述驱动力分配控制模块在所述主驱动轴的左右轮平均车轮速度超过所述副驱动轴的转弯外轮的车轮速度时，基于所述目标横摆力矩而控制所述驱动力分配模块，而所述离合器控制模块将所述副驱动轴的转弯外轮侧的离合器模块予以束缚。
5.如权利要求1或2中的任意一种所述的四轮驱动车的控制装置，其特征在于，利用所述驱动力分配控制模块，对于基于所述目标横摆力矩而设定的所述驱动力分配模块的控制量，响应于所述副驱动轴的转弯外轮的目标驱动扭矩与传动输出扭矩中的较小者而进行设定。
6.如权利要求1或2中的任意一项所述的四轮驱动车的控制装置，其特征在于，所述驱动力分配控制模块在所述主驱动轴的左右轮平均车轮速度不超过所述副驱动轴的转弯外轮的车轮速度时，将借助所述驱动力分配模块分配的所述副驱动轴的驱动力设为零。
7.如权利要求1或2中的任意一项所述的四轮驱动车的控制装置，其特征在于，所述目标横摆力矩为用于抑制车辆的转向不足趋势的横摆力矩。
8.如权利要求1或2中的任意一项所述的四轮驱动车的控制装置，其特征在于，用于续断自如地传递所述驱动力的离合器模块为车轮离合器。
9.如权利要求1或2中的任意一项所述的四轮驱动车的控制装置，其特征在于，所述主驱动轴为车辆的前轴，而所述副驱动轴为车辆的后轴。
【文档编号】B60W30/18GK103661388SQ201310421516
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年9月16日 优先权日:2012年9月21日
【发明者】松野浩二, 江副志郎, 小山哉, 田村悠一郎, 寺泽武, 渡边明博 申请人:富士重工业株式会社
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