JP3612194B2

JP3612194B2 - Road surface friction coefficient detector

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Publication number: JP3612194B2
Application number: JP31080797A
Authority: JP
Inventors: 穣樋渡
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1997-11-12
Filing date: 1997-11-12
Publication date: 2005-01-19
Anticipated expiration: 2017-08-26
Also published as: JPH1164128A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、走行状態に応じて適切に路面摩擦係数を推定することのできる路面摩擦係数検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、車両においてはトラクション制御，制動力制御，あるいはトルク配分制御等についての様々な技術が実現され、またその制御についても多くの提案がなされている。
【０００３】
ところで、上記各技術では、その制御に路面摩擦係数（以下、「路面μ」と称す）を用いるものも多く、その制御を確実に実行するためには、正確な路面μを検出する必要がある。
【０００４】
この路面μを検出するための技術においては、本出願人も、例えば特開平８−２２７４号公報に、適応制御理論を用いて舵角，車速，ヨーレート等から路面μ推定値を算出する技術を提案している。
【０００５】
上記特開平８−２２７４号公報に記載の先行技術によれば、車両のヨー運動あるいは横運動をモデル化し、実車のヨー運動あるいは横運動との比較によって、時々刻々のタイヤ特性を推定することで路面μを推定することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、適応制御理論を応用した上記路面μ推定方法は、路面μが現在の推定値よりも高いのか低いのかに基づく積分動作で行われ、積分動作の初期値が不適切であると、適切な路面μ推定結果を得るまでの時間が長くなるという新たな問題を生じた。また、適応制御理論を応用した路面μ推定方法は、ハンドル操作に対するヨー応答の振動的な入力を必要とするため、直進無操舵時等の走行条件によっては十分な路面μ推定が行えないという課題を生じた。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、走行条件に応じて簡単な処理で的確に、かつ優れた応答性で路面摩擦係数の推定を行うことができる路面摩擦係数検出装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため請求項１記載の本発明による路面摩擦係数検出装置は、舵角、車速、実ヨーレートにより車両の横運動の運動方程式に基づき、前後輪のコーナリングパワを非線形域に拡張して推定し、高い路面摩擦係数の値での前後輪の等価コーナリングパワに対する上記推定した前後輪のコーナリングパワの比を基に実際の路面摩擦係数が現在設定されている路面摩擦係数よりもどの程度高いのか低いのかを演算することで路面摩擦係数を設定する路面摩擦係数検出装置において、車両の特定の入力手段からの入力に応じて路面摩擦係数推定の基となる初期値としての上記現在設定されている路面摩擦係数の値を変更可能な初期値設定手段を備え、上記車両の特定の入力手段は、制動時における制動力を制御して車輪のロック状態発生を防止するアンチロックブレーキ制御装置と、制動力を所定の選択した車輪に加えて車両の走行姿勢を適切に保つ制動力制御装置と、車輪のスリップを防止するトラクション制御装置の少なくとも一つであり、上記初期値設定手段は、上記入力手段からの入力があった場合であって、且つ、低摩擦係数領域、高摩擦係数領域及びこれらの中間領域のうち、上記低摩擦係数領域に属して予め設定されている低路面摩擦係数値よりも上記初期値が高いとき、当該初期値を上記低路面摩擦係数値に変更することを特徴とする。
【００１０】
また、請求項２記載の本発明による路面摩擦係数検出装置は、舵角、車速、実ヨーレートにより車両の横運動の運動方程式に基づき、前後輪のコーナリングパワを非線形域に拡張して推定し、高い路面摩擦係数の値での前後輪の等価コーナリングパワに対する上記推定した前後輪のコーナリングパワの比を基に実際の路面摩擦係数が現在設定されている路面摩擦係数よりもどの程度高いのか低いのかを演算することで路面摩擦係数を設定する路面摩擦係数検出装置において、車両の特定の入力手段からの入力に応じて路面摩擦係数推定の基となる初期値としての上記現在設定されている路面摩擦係数の値を変更可能な初期値設定手段を備え、上記車両の特定の入力手段は、車体速度に対して、いずれかの車輪の車輪速が所定値を超えることを検出するものであり、上記初期値設定手段は、上記入力手段からの入力があった場合であって、且つ、低摩擦係数領域、高摩擦係数領域及びこれらの中間領域のうち、上記低摩擦係数領域に属して予め設定されている低路面摩擦係数値よりも上記初期値が高いとき、当該初期値を上記低路面摩擦係数値に変更することを特徴とする。
【００１１】
さらに、請求項３記載の本発明による路面摩擦係数検出装置は、舵角、車速、実ヨーレートにより車両の横運動の運動方程式に基づき、前後輪のコーナリングパワを非線形域に拡張して推定し、高い路面摩擦係数の値での前後輪の等価コーナリングパワに対する上記推定した前後輪のコーナリングパワの比を基に実際の路面摩擦係数が現在設定されている路面摩擦係数よりもどの程度高いのか低いのかを演算することで路面摩擦係数を設定する路面摩擦係数検出装置において、車両の特定の入力手段からの入力に応じて路面摩擦係数推定の基となる初期値としての上記現在設定されている路面摩擦係数の値を変更可能な初期値設定手段を備え、上記車両の特定の入力手段は、前後輪の回転数比が所定値を超えることを検出するものであり、上記初期値設定手段は、上記入力手段からの入力があった場合であって、且つ、低摩擦係数領域、高摩擦係数領域及びこれらの中間領域のうち、上記低摩擦係数領域に属して予め設定されている低路面摩擦係数値よりも上記初期値が高いとき、当該初期値を上記低路面摩擦係数値に変更することを特徴とする。
【００１２】
さらに、請求項４記載の本発明による路面摩擦係数検出装置は、舵角、車速、実ヨーレートにより車両の横運動の運動方程式に基づき、前後輪のコーナリングパワを非線形域に拡張して推定し、高い路面摩擦係数の値での前後輪の等価コーナリングパワに対する上記推定した前後輪のコーナリングパワの比を基に実際の路面摩擦係数が現在設定されている路面摩擦係数よりもどの程度高いのか低いのかを演算することで路面摩擦係数を設定する路面摩擦係数検出装置において、車両の特定の入力手段からの入力に応じて路面摩擦係数推定の基となる初期値としての上記現在設定されている路面摩擦係数の値を変更可能な初期値設定手段を備え、上記車両の特定の入力手段は、ワイパ装置が作動したことを検出するものであり、上記初期値設定手段は、上記入力手段からの入力があった場合であって、且つ、低摩擦係数領域、高摩擦係数領域及びこれらの中間領域のうち、上記低摩擦係数領域に属して予め設定されている低路面摩擦係数値よりも上記初期値が高いとき、当該初期値を上記低路面摩擦係数値に変更することを特徴とする。
【００１３】
さらに、請求項５記載の本発明による路面摩擦係数検出装置は、舵角、車速、実ヨーレートにより車両の横運動の運動方程式に基づき、前後輪のコーナリングパワを非線形域に拡張して推定し、高い路面摩擦係数の値での前後輪の等価コーナリングパワに対する上記推定した前後輪のコーナリングパワの比を基に実際の路面摩擦係数が現在設定されている路面摩擦係数よりもどの程度高いのか低いのかを演算することで路面摩擦係数を設定する路面摩擦係数検出装置において、車両の特定の入力手段からの入力に応じて路面摩擦係数推定の基となる初期値としての上記現在設定されている路面摩擦係数の値を変更可能な初期値設定手段を備え、上記車両の特定の入力手段は、変速制御装置のパワーパターン選択による信号或いは１レンジ選択による信号の入力を検出するものであり、上記初期値設定手段は、上記入力手段からの入力があった場合であって、且つ、低摩擦係数領域、高摩擦係数領域及びこれらの中間領域のうち、上記低摩擦係数領域に属して予め設定されている低路面摩擦係数値よりも上記初期値が高いとき、当該初期値を上記低路面摩擦係数値に変更することを特徴とする。
【００１４】
さらに、請求項６記載の本発明による路面摩擦係数検出装置は、舵角、車速、実ヨーレートにより車両の横運動の運動方程式に基づき、前後輪のコーナリングパワを非線形域に拡張して推定し、高い路面摩擦係数の値での前後輪の等価コーナリングパワに対する上記推定した前後輪のコーナリングパワの比を基に実際の路面摩擦係数が現在設定されている路面摩擦係数よりもどの程度高いのか低いのかを演算することで路面摩擦係数を設定する路面摩擦係数検出装置において、車両の特定の入力手段からの入力に応じて路面摩擦係数推定の基となる初期値としての上記現在設定されている路面摩擦係数の値を変更可能な初期値設定手段を備え、上記車両の特定の入力手段は、車両の長時間停止後の始動時を検出するものであり、上記初期値設定手段は、上記入力手段からの入力があった場合に、上記初期値を、低摩擦係数領域、高摩擦係数領域及びこれらの中間領域のうち、上記中間領域に属する一定値に変更することを特徴とする。
【００１５】
さらに、請求項７記載の本発明による路面摩擦係数検出装置は、請求項１，２，３，４，５，６，のいずれか一つに記載の路面摩擦係数検出装置において、上記車両の特定の入力手段は、外気温が予め定めた設定値以下となったことを検出するものであり、上記初期値設定手段は、上記入力手段からの入力があった場合であって、且つ、低摩擦係数領域、高摩擦係数領域及びこれらの中間領域のうち、上記低摩擦係数領域に属して予め設定されている低路面摩擦係数値よりも上記初期値が高いとき、当該初期値を上記低路面摩擦係数値に変更することを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１〜図５は本発明の実施の形態を示し、図１は動力配分制御装置を適用した４輪駆動車の全体の概略構成を示す説明図、図２は車両の横運動の２輪モデルを示す説明図、図３は路面μとトランスファ締結トルクの関係の例を示す説明図、図４は動力配分制御のフローチャート、図５は路面μ演算・設定ルーチンのフローチャートである。尚、本発明の実施の形態の車両は、複合プラネタリギヤ式のセンターディファレンシャル装置および自動変速装置を有する４輪駆動車を例に説明する。
【００１８】
図１において、符号１は車両前部に配置されたエンジンを示し、このエンジン１による駆動力は、上記エンジン１後方の自動変速装置（トルクコンバータ等も含んで図示）２からトランスミッション出力軸２ａを経てセンターディファレンシャル装置３に伝達され、このセンターディファレンシャル装置３から、リヤドライブ軸４、プロペラシャフト５、ドライブピニオン軸部６を介して後輪終減速装置７に入力される一方、トランスファドライブギヤ８、トランスファドリブンギヤ９、ドライブピニオン軸部となっているフロントドライブ軸１０を介して前輪終減速装置１１に入力されるように構成されている。ここで、上記自動変速装置２、センターディファレンシャル装置３および前輪終減速装置１１等は、一体にケース１２内に設けられている。
【００１９】
上記後輪終減速装置７に入力された駆動力は、後輪左ドライブ軸１３ｒｌを経て左後輪１４ｒｌに、後輪右ドライブ軸１３ｒｒを経て右後輪１４ｒｒに伝達される一方、上記前輪終減速装置１１に入力された駆動力は、前輪左ドライブ軸１３ｆｌを経て左前輪１４ｆｌに、前輪右ドライブ軸１３ｆｒを経て右前輪１４ｆｒに伝達されるようになっている。
【００２０】
上記センターディファレンシャル装置３は、入力側の上記トランスミッション出力軸２ａに大径の第１のサンギヤ１５が形成されており、この第１のサンギヤ１５が小径の第１のピニオン１６と噛合して第１の歯車列が形成されている。
【００２１】
また、後輪への出力を行う上記リヤドライブ軸４には、小径の第２のサンギヤ１７が形成されており、この第２のサンギヤ１７が大径の第２のピニオン１８と噛合して第２の歯車列が形成されている。
【００２２】
上記第１のピニオン１６と上記第２のピニオン１８はピニオン部材１９に一体に形成されており、複数（例えば３個）の上記ピニオン部材１９が、キャリア２０に設けた固定軸に回転自在に軸支されている。
【００２３】
上記キャリア２０の前端には、上記トランスファドライブギヤ８が連結され、前輪への出力が行われるようになっている。
【００２４】
また、上記キャリア２０には、前方から上記トランスミッション出力軸２ａが回転自在に挿入される一方、後方からは上記リヤドライブ軸４が回転自在に挿入されて、空間中央に上記第１のサンギヤ１５と上記第２のサンギヤ１７を格納する。そして、上記複数のピニオン部材１９の上記各第１のピニオン１６が上記第１のサンギヤ１５に、上記各第２のピニオン１８が上記第２のサンギヤ１７に、共に噛合されている。
【００２５】
こうして、入力側の上記第１のサンギヤ１５に対し、上記第１，第２のピニオン１６，１８および上記第２のサンギヤ１７を介して一方の出力側に、上記第１，第２のピニオン１６，１８の上記キャリア２０を介して他方の出力側に噛み合い構成され、リングギヤの無い複合プラネタリギヤを成している。
【００２６】
そしてかかる複合プラネタリギヤ式センターディファレンシャル装置３は、上記第１，第２のサンギヤ１５，１７、および、これらサンギヤ１５，１７の周囲に複数個配置される上記第１，第２のピニオン１６，１８の歯数を適切に設定することで差動機能を有する。
【００２７】
また、上記第１，第２のピニオン１６，１８と上記第１，第２のサンギヤ１５，１７との噛み合いピッチ半径を適切に設定することで、基準トルク配分を所望の配分（例えば、後輪偏重にした不等トルク配分）にすることができるようになっているのである。
【００２８】
さらに、上記センターディファレンシャル装置３は、上記第１，第２のサンギヤ１５，１７と上記第１，第２のピニオン１６，１８とを例えばはすば歯車にし、上記第１の歯車列と上記第２の歯車列のねじれ角を異にしてスラスト荷重を相殺させることなくスラスト荷重を残留させ上記ピニオン部材１９の両端で発生する摩擦トルクを、上記第１，第２のピニオン１６，１８と上記キャリア２０に設けた固定軸の表面に噛み合いによる分離、接線荷重の合成力が作用し、摩擦トルクが生じるように設定して、入力トルクに比例した差動制限トルクを得られるようにすることで、このセンターディファレンシャル装置３自体によっても差動制限機能が得られるようになっている。
【００２９】
上記センターディファレンシャル装置３の２つの出力部材、すなわち上記キャリア２０と上記第２のサンギヤ１７との間には、動力配分制御装置９０により制御される可変容量伝達クラッチとしての油圧多板クラッチ（トランスファクラッチ）２１が形成されている。
【００３０】
上記トランスファクラッチ２１は、上記第２のサンギヤ１７と一体のリヤドライブ軸４側に複数のドリブンプレート２１ａが設けられ、上記キャリア２０側に複数のドライブプレート２１ｂが交互に重ねて設けられている。そして、上記ケース１２側に配設されたピストン，押圧プレート等により、上記動力配分制御装置９０で制御される油圧装置と連結された油圧室（以上、トランスファクラッチ２１の押圧部品関連図示せず）の油圧で押圧され動作させられるようになっている。
【００３１】
このため、上記トランスファクラッチ２１が開放された状態では、上記センターディファレンシャル装置３によるトルク配分がそのまま出力されるが、上記トランスファクラッチ２１が完全に圧着するとトルク配分が停止され、前後直結状態となる。
【００３２】
上記トランスファクラッチ２１の圧着力（締結トルク）は、上記動力配分制御装置９０で制御され、例えば基準トルク配分が後輪偏重の、前後３５：６５とすると、前後３５：６５から前後直結状態で得られるトルク配分比、例えば５０：５０の間でトルク配分制御（動力配分制御）されるようになっている。
【００３３】
符号２５は車両のブレーキ駆動部を示し、このブレーキ駆動部２５には、ドライバにより操作されるブレーキペダル２６と接続されたマスターシリンダ２７が接続されており、ドライバが上記ブレーキペダル２６を操作すると上記マスターシリンダ２７により、上記ブレーキ駆動部２５を通じて、４輪１４ｆｌ，１４ｆｒ，１４ｒｌ，１４ｒｒの各ホイールシリンダ（左前輪ホイールシリンダ２８ｆｌ，右前輪ホイールシリンダ２８ｆｒ，左後輪ホイールシリンダ２８ｒｌ，右後輪ホイールシリンダ２８ｒｒ）にブレーキ圧が導入され、これにより４輪にブレーキがかかって制動されるように構成されている。
【００３４】
上記ブレーキ駆動部２５は、加圧源、減圧弁、増圧弁等を備えたハイドロリックユニットで、入力信号に応じて、上記各ホイールシリンダ２８ｆｌ，２８ｆｒ，２８ｒｌ，２８ｒｒに対して、それぞれ独立にブレーキ圧を導入自在に形成されている。
【００３５】
上記各車輪１４ｆｌ，１４ｆｒ，１４ｒｌ，１４ｒｒは、それぞれの車輪速度が車輪速度センサ（左前輪速度センサ２９ｆｌ，右前輪速度センサ２９ｆｒ，左後輪速度センサ２９ｒｌ，右後輪速度センサ２９ｒｒ）により検出されるようになっており、これら車輪速度の信号は、トラクション制御装置５０、アンチロックブレーキ制御装置６０、制動力制御装置７０、スリップ検出装置８０、動力配分制御装置９０に入力されるようになっている。
【００３６】
また、車両には、ハンドル角を検出するハンドル角センサ３０とヨーレートを検出するヨーレートセンサ３１が設けられ、これらセンサ３０，３１からの信号は、上記制動力制御装置７０と上記動力配分制御装置９０に入力されるようになっている。
【００３７】
さらに、車両のブレーキスイッチ３２は上記アンチロックブレーキ制御装置６０と接続され、ワイパースイッチ３３は上記動力配分制御装置９０と接続されている。
【００３８】
また、車両の外気温は、外気温センサ３４により検出されて低外気温判定部３５で低外気温（例えば、０℃以下）か否か判定され、上記動力配分制御装置９０に入力されるようになっている。
【００３９】
さらに、イグニッションスイッチ３６が通電された際に、車両の始動が長期停止後の始動か否か判定する初回始動判定部３７が上記動力配分制御装置９０と接続されている。
【００４０】
上記トラクション制御装置５０は、上記車輪速度センサ２９ｆｌ，２９ｆｒ，２９ｒｌ，２９ｒｒからの信号を基に各車輪のスリップ率を検出し、このスリップ率が設定値以上になった際に、上記ブレーキ駆動部２５とエンジン制御装置１００に所定の制御信号を出力して制動またはエンジン１のトルクダウンを行うようになっており、このトラクション制御装置５０の作動信号は上記動力配分制御装置９０に対しても出力されるようになっている。
【００４１】
上記アンチロックブレーキ制御装置６０は、上記車輪速度センサ２９ｆｌ，２９ｆｒ，２９ｒｌ，２９ｒｒからの信号と上記ブレーキスイッチ３２からの信号に基づいて各車輪の速度、加減速度および疑似的演算車体速度（ブレーキペダル２６が踏まれており、かつ車輪速度の減速度が所定値以上の場合は急ブレーキと判断し、その時点の車輪速度を初速として設定し、それ以降は所定の減速度で減速させて演算した値）などを演算し、疑似的演算車体速度と車輪速度との比較、車輪の加減速の大きさなどから判断してアンチロックブレーキ作動の際に増圧、保持、減圧の３つの油圧モードを選択し、選択された所定のブレーキ制御信号を上記ブレーキ駆動部２５に出力するようになっている。また、上記アンチロックブレーキ制御装置６０の作動信号は、トランスミッション制御装置１１０、上記動力配分制御装置９０に対しても出力されるようになっている。
【００４２】
そして、上記トランスミッション制御装置１１０は、上記アンチロックブレーキ制御装置６０からアンチロックブレーキ作動の信号が入力されると、変速段を例えば３速に固定し、エンジンブレーキの影響をなくすようにクラッチ制御するようになっている。
【００４３】
また、上記トランスミッション制御装置１１０の変速制御は、通常の経済走行に適したノーマルパターンと登坂時、加速時、山岳走行に適したパワーパターン（ノーマルパターンに比較して低速ギヤでの走行領域が広いパターン）の２種類の走行パターンを自動的に、またはスイッチで任意に選択し、この選択したシフトパターンに従って行われるようになっており、現在どちらのシフトパターンが選択されているかを示す信号は上記動力配分制御装置９０に対しても出力されるようになっている。
【００４４】
さらに、上記トランスミッション制御装置１１０で、主に低μ路における牽引、走破性、脱出性を高めるための１レンジが選択されているか否かの信号も上記動力配分制御装置９０に対して出力されるようになっている。
【００４５】
上記制動力制御装置７０は、上記車輪速度センサ２９ｆｌ，２９ｆｒ，２９ｒｌ，２９ｒｒ，ハンドル角センサ３０，ヨーレートセンサ３１からの信号、車両諸元を基に目標ヨーレートの微分値、低μ路走行の予測ヨーレートの微分値および両微分値の偏差を算出し、また実ヨーレートと目標ヨーレートとの偏差を算出し、これらの値に基づいて、車両のアンダーステア傾向、あるいは、オーバーステア傾向を修正する目標制動力を算出し、車両のアンダーステア傾向を修正するためには旋回方向内側後輪を、オーバーステア傾向を修正するためには旋回方向外側前輪を制動力を加える制動輪として選択し、上記ブレーキ駆動部２５に制御信号を出力して上記選択車輪に目標制動力を付加して制動力制御するようになっている。この制動力制御装置７０の作動信号は上記動力配分制御装置９０に対しても出力されるようになっている。
【００４６】
上記スリップ検出装置８０は、上記車輪速度センサ２９ｆｌ，２９ｆｒ，２９ｒｌ，２９ｒｒからの信号に基づき車輪のスリップの状態を検出して上記動力配分制御装置９０に対して出力するようになっている。
【００４７】
具体的には、前輪車輪速度の左右平均と後輪車輪速度の左右平均の回転数比が予め設定しておいたしきい値を超えるか否かでスリップ状態か否か判定する。
【００４８】
尚、前後輪の回転数比を演算するために４輪の車輪速度から演算するのではなく、メータ速とミッション速とから演算するようにしても良い。
【００４９】
また、基準となる速度（車体の速度や、４輪の平均速度）を設定し、この基準車速に対して、いずれかの車輪速度が予め設定しておいたしきい値を超えた際にスリップ状態を判定するようにしてもよい。
【００５０】
上記スリップ検出装置８０は、上記トラクション制御装置５０に兼用されるものであっても良い。
【００５１】
このように、上記トラクション制御装置５０、アンチロックブレーキ制御装置６０、制動力制御装置７０は、車両のスリップ走行状態と低い路面摩擦係数の走行路での走行状態の少なくとも一方の場合に所定に作動する車両の挙動を制御する車両挙動制御手段になっている。
【００５２】
上記動力配分制御装置９０は、路面摩擦係数検出装置としての路面μ検出部９０ａ，トランスファ締結トルク設定部９０ｂ，トランスファクラッチ制御部９０ｃから主に形成されている。上記動力配分制御装置９０は、上記車輪速度センサ２９ｆｌ，２９ｆｒ，２９ｒｌ，２９ｒｒ，ハンドル角センサ３０，ヨーレートセンサ３１からの信号、および、上記初回始動判定部３７、ワイパースイッチ３３、低外気温判定部３５、トラクション制御装置５０、アンチロックブレーキ制御装置６０、制動力制御装置７０、スリップ検出装置８０、トランスミッション制御装置１１０からの作動信号が入力されるようになっている。
【００５３】
そして、路面μを演算し、この演算した路面μを基に予め設定しておいた路面摩擦係数と駆動力配分（トランスファ締結トルク）の関係を参照して、上記トランスファクラッチ２１の締結トルクを設定し、上記トランスファクラッチ２１を制御するようになっている。
【００５４】
ここで、上記動力配分制御装置９０での路面μの演算について説明する。路面μは、例えば、本出願人が、特開平８−２２７４号公報で開示した方法により、車速Ｖ、ハンドル角θＨ、ヨーレートγを用いて車両の横運動の運動方程式に基づき、前後輪のコーナリングパワを非線形域に拡張して推定し、高μ路での前後輪の等価コーナリングパワに対する上記推定した前後輪のコーナリングパワの比を基に路面状況に応じた路面摩擦係数μを推定（路面μ推定値Ｅ）するようになっている。
【００５５】
路面摩擦係数μの推定方法は、車両の運動方程式に基づくヨーレート応答と実際のヨーレートを比較し、タイヤの等価コーナリングパワを未知パラメータとしてその値をオンラインで推定する。具体的には、以下の適応制御理論によるパラメータ調整則で算出される。
【００５６】
図２の車両運動モデルを用いて、車両の横運動の運動方程式を立てる。横方向の並進運動の運動方程式は、前後輪のコーナリングフォースＣｆ，Ｃｒ、車体質量Ｍ、横加速度Ｇｙにより以下のようになる。
２・Ｃｆ＋２・Ｃｒ＝Ｍ・Ｇｙ …（１）
一方、重心回りの回転の運動方程式は、重心から前後輪軸までの距離Ｌｆ，Ｌｒ、車体のヨーイング慣性モーメントＩｚ、ヨー角加速度ｄγ／ｄｔにより以下のようになる。
２・Ｃｆ・Ｌｆ−２・Ｃｒ・Ｌｒ＝Ｉｚ・（ｄγ／ｄｔ） …（２）
車速Ｖと重心点の横方向への並進速度（横すべり速度）Ｖｙを用いると、横加速度Ｇｙは、次式で表される。
Ｇｙ＝（ｄＶｙ／ｄｔ）＋Ｖ・γ …（３）
コーナリングフォースはタイヤの横すべり角に対し１次遅れに近い応答をするが、この遅れを無視すると、前後輪のコーナリングパワＫｆ，Ｋｒ、前後輪の横すべり角αｆ，αｒにより以下となる。
Ｃｆ＝Ｋｆ・αｆ …（４）
Ｃｒ＝Ｋｒ・αｒ …（５）
コーナリングパワの中でロールやサスペンションの影響を考慮するものとして等価コーナリングパワを用いると、横すべり角αｆ，αｒは、前輪舵角δｆ、後輪舵角δｒ、ステアリングギヤ比ｎにより以下のように簡略化できる。

以上が基本的な運動方程式である。
【００５７】
そこで上記運動方程式を状態変数表現で示し、パラメータ調整則を設定して適応制御理論を展開することで種々のパラメータが推定される。次に、推定されたパラメータから実車のコーナリングパワを求める。実車のパラメータとしては、車体質量やヨーイング慣性モーメント等があるが、これらは一定と仮定し、タイヤのコーナリングパワのみが変化するものとする。タイヤのコーナリングパワが変化する要因としては、すべり角に対する横力の非線形性、路面摩擦係数μの影響、荷重移動の影響等がある。ヨーレートγの変化により推定される（ヨーレートγの変化により同定される）パラメータａ、前輪舵角δｆにより推定される（ハンドル角入力によって同定が進む）パラメータｂにより、前後輪のコーナリングパワＫｆ，Ｋｒを求めると、例えば以下のようになる。
Ｋｆ＝（ｂ・Ｉｚ・ｎ）／（２・Ｌｆ） …（８）
Ｋｒ＝（ａ・Ｉｚ＋Ｌｆ・Ｋｆ）／Ｌｒ …（９）
従って、上述の式により、車速Ｖ、舵角δｆ、ヨーレートγで演算して非線形域の前後輪のコーナリングパワＫｆ，Ｋｒが推定される。そして推定された前後輪のコーナリングパワＫｆ，Ｋｒは、例えば前後輪毎に高μ路のものと比較することで、路面摩擦係数μが算出され、路面摩擦係数μに基づいて非線形域の路面摩擦係数μ推定値が高い精度で設定される。
【００５８】
すなわち、前輪側と後輪側の基準等価コーナリングパワ（高μ路での等価コーナリングパワ）を、それぞれＫｆ０，Ｋｒ０とすると、前輪側と後輪側の路面μ推定値Ｅｆ，Ｅｒは、
Ｅｆ＝Ｋｆ／Ｋｆ０ …（１０）
Ｅｒ＝Ｋｒ／Ｋｒ０ …（１１）
そして、前輪側と後輪側の路面μ推定値Ｅｆ，Ｅｒの平均値を最終的な路面μ推定値Ｅとする。
Ｅ＝（Ｅｆ＋Ｅｒ）／２ …（１２）
上述の適応制御理論を応用した路面μ推定方法では、推定した路面μ（現在の推定値）で制御を行って、その結果、どの程度、実際の路面μがずれているのか演算され、上記現在の推定値に演算したずれ量がプラスされて、すなわち現在の推定値よりも高いのか低いのかに基づく積分動作で行われて正確な値が求められるようになっている。
【００５９】
また、上記ワイパースイッチ３３のＯＮ信号（ワイパー作動）、低外気温判定部３５の低外気温判定信号、トラクション制御装置５０の作動信号、アンチロックブレーキ制御装置６０の作動信号、制動力制御装置７０の作動信号、スリップ検出装置８０のスリップ検出信号、トランスミッション制御装置１１０のパワーパターン選択による信号あるいは１レンジ選択による信号が上記動力配分制御装置９０に入力されると、上記路面μ推定方法で設定値を超える路面μが演算されている場合、路面μが低μ寄り（例えば圧雪相当の０．３）に強制的に初期設定され、この低μ寄りの値から再び路面μが演算されるようになっている。
【００６０】
上述の路面μ推定方法は、路面μが現在の推定値よりも高いのか低いのかに基づく積分動作で行われるため、路面μが変動した際に初めの路面μ推定値（初期値）が実際の路面μと大きく異なっていると、適切な路面μ推定結果を得るまでの時間が長くなってしまう。このため、車両のスリップ走行状態と低い路面摩擦係数の走行路での走行状態の少なくとも一方の場合に発生する上記各信号が入力された際は、低μ寄りの値、すなわち実際の路面μに近い値から路面μを演算することで応答性の向上が図られている。
【００６１】
また、初回始動判定部３７から車両の始動が長期停止後の始動を示す判定信号が上記動力配分制御装置９０に入力された際は、路面μが高μ領域と低μ領域の中間の領域の値（例えば、μ＝０．５）に強制的に初期設定され、この中間の値から路面μが演算されるようになっている。
【００６２】
ここで長期停止後の始動の長期とは、例えば、車両出荷時又はディーラー等でのユニットを交換するのに要する程度の期間である。通常のエンジン再始動時等では、バックアップ電源により前回推定したコーナリングパワに基づき路面μが推定されるようになっている。すなわち初期設定として中間の領域の値を設定する。
【００６３】
このように、車両の始動が長期停止後の始動は路面μが高μ領域と低μ領域の中間の領域の値に強制的に初期設定されるので、例え高μ路、あるいは低μ路における長期停止後の始動であっても制御の応答性が悪化することはない。
【００６４】
また、上述の路面μ推定方法は、他の各装置の作動信号により路面μが推定されるため、直進無操舵時等の走行条件でも上記各作動信号の入力があれば路面μが推定されるようになっているのである。
【００６５】
次に、上記動力配分制御装置９０に予め設定しておいた路面摩擦係数と駆動力配分の関係について説明する。路面摩擦係数と駆動力配分（トランスファ締結トルク）の関係は図３に示すような様々なテーブルマップで設定されており、高μ路になるほど上記トランスファクラッチ２１のトランスファ締結トルクが小さくリヤよりのセンターディファレンシャル装置３でのトルク配分の特性を生かしたＦＲ車的なシャープな特性にして操縦性を向上するようになっている。（直結４ＷＤ車のような過度なアンダステアを防止するようになっている。）
一方、低μ路になるほど上記トランスファクラッチ２１のトランスファ締結トルクが大きく、雪道等のすべり易い路面での走行安定性を確保できるようになっている。
【００６６】
ここで、図３（ａ）に示す路面μとトランスファ締結トルクの関係は、路面μの全領域にわたり、路面μの増加に対してトランスファ締結トルクを複数の減少関数で定めたものである。
【００６７】
図３（ｂ）に示す路面μとトランスファ締結トルクの関係は、明らかに低μ路と判断できる範囲では上記トランスファクラッチ２１を拘束よりの一定値（固定値）に設定し、明らかに高μ路と判断できる範囲では上記トランスファクラッチ２１を拘束解除よりの固定値に設定し、低μ路と高μ路の間に中間のμ領域を設けて、この範囲は低μ領域の拘束よりの固定値と高μ領域の拘束解除よりの固定値の中間的な拘束力を固定値で設定し、走行状態等により生じるμ推定値の変動や、μ推定精度による誤差等を吸収する。
【００６８】
図３（ｃ）に示す路面μとトランスファ締結トルクの関係は、路面μの全領域にわたり、路面μの増加に対してトランスファ締結トルクが一定に減少するように定めたものである。
【００６９】
図３（ｄ）に示す路面μとトランスファ締結トルクの関係は、明らかに低μ路と判断できる範囲では上記トランスファクラッチ２１を拘束よりの固定値に設定し、明らかに高μ路と判断できる範囲では上記トランスファクラッチ２１を拘束解除よりの固定値に設定し、これら間の領域では路面μの増加に対してトランスファ締結トルクが一定に減少するように定めたものである。
【００７０】
図３（ｅ）に示す路面μとトランスファ締結トルクの関係は、２次関数または高次関数で特性を予め設定して、低μ路と高μ路での制御効果を向上させたものである。
【００７１】
図３（ｆ）に示す路面μとトランスファ締結トルクの関係は、２次関数または高次関数のマップをベースに明らかに低μ路と判断できる範囲では上記トランスファクラッチ２１を拘束よりの固定値に設定し、明らかに高μ路と判断できる範囲では上記トランスファクラッチ２１を拘束解除よりの固定値に設定したものである。
【００７２】
上述の各路面μとトランスファ締結トルクの関係は車両に応じて最適なものが設定されており、特に線形領域を設定した場合には走行試験等に基づいてのチューニングがしやすくなり、制御性の向上を容易に行える。また、低μ又は高μ領域において締結力が略直結又はフリー状態と見なせる場合は線形として、この領域でのチューニングの利便性をはかることもできる。さらに他の特性のものであって良いことはいうまでもない。
【００７３】
次いで、上記動力配分制御装置９０での制御を、図４に示すフローチャートで説明する。この制御プログラムは、例えば、車両が走行中、所定時間毎に実行され、プログラムがスタートすると、ステップ（以下Ｓと略称）１０１で、路面μの演算・設定が行われる。
【００７４】
この路面μ演算・設定のルーチンを図５のフローチャートに示す。まず、Ｓ２０１で初回始動判定部３７からの入力信号が参照され、車両の始動が長期停止後の始動か否か判定され、車両の始動が長期停止後の始動ならばＳ２０２に進み路面μを高μ領域と低μ領域の中間の領域の値、０．５に設定し（μ＝０．５）、ルーチンを抜ける。
【００７５】
一方、上記Ｓ２０１で車両の始動が長期停止後の始動以外ならばＳ２０３に進み、その他各信号の読込みが行われる。
【００７６】
そして、Ｓ２０４に進み、車速Ｖ、舵角δｆ、ヨーレートγに基づき前述の（８）式〜（１２）式に従って路面μ推定値Ｅを演算する。
【００７７】
次いで、Ｓ２０５に進み、トリガ信号、すなわち車両のスリップ走行状態と低い路面摩擦係数の走行路での走行状態の少なくとも一方の場合に発生する各信号（ワイパースイッチ３３のＯＮ信号（ワイパー作動）、低外気温判定部３５の低外気温判定信号、トラクション制御装置５０の作動信号、アンチロックブレーキ制御装置６０の作動信号、制動力制御装置７０の作動信号、スリップ検出装置８０のスリップ検出信号、トランスミッション制御装置１１０のパワーパターン選択による信号あるいは１レンジ選択による信号）が入力されたか否か判定され、いずれの信号も入力されていない場合はＳ２０６に進み上記各装置の少なくとも一つでも作動中の際にセットされるフラグＦｓをクリアし（Ｆｓ←０）、Ｓ２０７に進んで路面μに上記Ｓ２０４で演算した路面μ推定値Ｅを設定（μ＝Ｅ）してルーチンを抜ける。
【００７８】
一方、上記Ｓ２０５でトリガ信号のいずれか一つでも入力されている場合は、Ｓ２０８に進む。このＳ２０８では、上記Ｓ２０４で演算した路面μ推定値Ｅが既に低μ寄りの値、すなわち０．３以下（Ｅ≦０．３）か、あるいは０．３を超えた値（Ｅ＞０．３）か判定され、既に低μ寄りの値の場合はＳ２０７に進んで路面μに上記Ｓ２０４で演算した路面μ推定値Ｅを設定（μ＝Ｅ）してルーチンを抜ける。
【００７９】
上記Ｓ２０８で０．３を超えた値（Ｅ＞０．３）と判定されるとＳ２０９に進み上記フラグＦｓが参照され、フラグＦｓがセットされている場合（Ｆｓ＝１の場合）は初回のプログラム実行ではなく、例え路面μが０．３を超えた値であっても、これは演算の結果による正確な値と判定してＳ２０７に進み路面μに上記Ｓ２０４で演算した路面μ推定値Ｅを設定（μ＝Ｅ）してルーチンを抜ける。
【００８０】
上記Ｓ２０９でフラグＦｓがクリアされている場合（Ｆｓ＝０の場合）は初回のプログラム実行であり、Ｓ２１０に進んでフラグＦｓをセット（Ｆｓ←１）した後、Ｓ２１１に進んで路面μに低μ寄りの値、すなわち０．３を設定（μ＝０．３）してルーチンを抜ける。
【００８１】
すなわち、車両の始動が長期停止後の始動ならば路面μが高μ領域と低μ領域の中間の領域の値に強制的に初期設定され、例え高μ路、あるいは低μ路における長期停止後の始動であっても制御の応答性が悪化することが防止できるようになっている。
【００８２】
また、車両のスリップ走行状態と低い路面摩擦係数の走行路での走行状態の少なくとも一方の場合に発生する上記各信号が入力された際は、低μ寄りの値、すなわち実際の路面μに近い値から路面μを演算することで応答性の向上が図られている。
【００８３】
このようにしてＳ１０１で路面μの演算・設定が行われた後、Ｓ１０２に進むと、上記設定された路面μに基づき予め設定しておいた路面μとトランスファ締結トルクの関係を参照してトランスファクラッチ２１の締結トルクが設定され、Ｓ１０３で上記トランスファクラッチ２１が制御されるようになっている。
【００８４】
このように本発明の実施の形態によれば、予め設定しておいた路面μとトランスファ締結トルクの関係を参照してトランスファクラッチ２１の締結トルクが設定されるので、前後輪のトルク配分を走行条件に応じて簡単な処理で的確に、かつ優れた応答性で行うことができ、操縦安定性、旋回性、安定性等を向上することができる。
【００８５】
具体的には、予め設定しておいた路面μとトランスファ締結トルクの関係は路面μの値が大きくなるほど後輪側の駆動力配分が大きくなる傾向の特性で形成され、路面μの値が大きい路面での走行では、ＦＲ方式の車両のようなシャープな運動特性として操縦性を向上する。一方、路面μの値が小さい路面での走行では安定性の向上を図る。
【００８６】
また、車両に応じて最適な路面μとトランスファ締結トルクの関係を予め設定しておくことが可能で、路面μの所定範囲（例えば高μ、低μ領域）で駆動力配分が一定値になる特性で形成することもできる。
【００８７】
さらに、車両に応じて路面μとトランスファ締結トルクの関係を路面μの高次関数の特性で形成して制御を精度良く的確に行えるようにしても良い。
【００８８】
また、路面μは、舵角、車速、実ヨーレートにより車両の横運動の運動方程式に基づき、前後輪のコーナリングパワを非線形域に拡張して推定し、高μ路での前後輪の等価コーナリングパワに対する上記推定した前後輪のコーナリングパワの比を基に路面状況に応じた路面μを設定するため、舵角、車速、実ヨーレートにより路面μを正確に精度良く設定することができる。
【００８９】
さらに、路面μは、車両のスリップ走行状態と低μ路における走行状態の少なくとも一方の場合に所定に作動する他の装置が作動した際に、路面μ推定演算の基となる初期値として予め設定しておいた低μよりの値を設定するので、上記初期値が実際の値と近い値に設定されて、正確な路面μを得るまでの時間が短くなり応答性が大きく向上するとともに正確な制御が行える。また、他の装置が作動した際に初期値が与えられるため、直進無操舵時等の走行条件でも上記各作動信号の入力があれば路面μが推定される。
【００９０】
さらに、車両の始動が長期停止後の始動は路面μが高μ領域と低μ領域の中間の領域の値に強制的に初期設定されるので、例え高μ路、あるいは低μ路における長期停止後の始動であっても制御の応答性が悪化することはない。
【００９１】
尚、本発明の実施の形態の車両では、複合プラネタリギヤ式のセンターディファレンシャル装置および自動変速装置を有する４輪駆動車を例に説明しているが、これに限るものではない。
【００９２】
また、ワイパースイッチ３３、外気温センサ３４と低外気温判定部３５、トラクション制御装置５０、アンチロックブレーキ制御装置６０、制動力制御装置７０、スリップ検出装置８０、トランスミッション制御装置１１０を例示したがこれら全てを利用するものでなくても良い。
【００９３】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、路面μは、車両のスリップ走行状態と低μ路における走行状態の少なくとも一方の場合に所定に作動する他の装置が作動した際に、路面μ推定演算の基となる初期値として予め設定しておいた低μよりの値を設定するので、上記初期値が実際の値と近い値に設定されて、正確な路面μを得るまでの時間が短くなり応答性が大きく向上するとともに正確な制御が行える。また、他の装置が作動した際に初期値が与えられるため、直進無操舵時等の走行条件でも上記各作動信号の入力があれば路面μが推定される。
【００９４】
さらに、車両の始動が長期停止後の始動は路面μが高μ領域と低μ領域の中間の領域の値に強制的に初期設定されるので、例え高μ路、あるいは低μ路における長期停止後の始動であっても制御の応答性が悪化することはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】動力配分制御装置を適用した４輪駆動車の全体の概略構成を示す説明図
【図２】車両の横運動の２輪モデルを示す説明図
【図３】路面μとトランスファ締結トルクの関係の例を示す説明図
【図４】動力配分制御のフローチャート
【図５】路面μ演算・設定ルーチンのフローチャート
【符号の説明】
３０ハンドル角センサ
３１ヨーレートセンサ
３２ブレーキスイッチ
３３ワイパースイッチ
３４外気温センサ
３５低外気温判定部
３６イグニッションスイッチ
３７初回始動判定部
５０トラクション制御装置
６０アンチロックブレーキ制御装置
７０制動力制御装置
８０スリップ検出装置
９０ａ路面μ検出部
１１０トランスミッション制御装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a road surface friction coefficient detecting device capable of appropriately estimating a road surface friction coefficient according to a traveling state.
[0002]
[Prior art]
In recent years, various technologies for traction control, braking force control, torque distribution control, and the like have been realized in vehicles, and many proposals have been made for the control.
[0003]
By the way, in each of the above technologies, many use a road surface friction coefficient (hereinafter referred to as “road surface μ”) for the control, and in order to execute the control with certainty, it is necessary to detect the accurate road surface μ. .
[0004]
In the technology for detecting the road surface μ, the present applicant also discloses a technology for calculating the estimated value of the road surface μ from the rudder angle, the vehicle speed, the yaw rate and the like using, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-2274 using adaptive control theory. is suggesting.
[0005]
According to the prior art described in JP-A-8-2274, the yaw motion or lateral motion of the vehicle is modeled, and the tire characteristics are estimated every moment by comparing with the yaw motion or lateral motion of the actual vehicle. The road surface μ can be estimated.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-mentioned road surface μ estimation method applying adaptive control theory is performed by an integral operation based on whether the road surface μ is higher or lower than the current estimated value, and if the initial value of the integral operation is inappropriate, an appropriate A new problem arises that the time until the road surface μ estimation result is obtained becomes longer. In addition, the road surface μ estimation method applying adaptive control theory requires vibration input of the yaw response to the steering wheel operation, so that there is a problem that sufficient road surface μ estimation cannot be performed depending on traveling conditions such as when the vehicle is not traveling straight ahead. Produced.
[0007]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a road surface friction coefficient detection device capable of estimating a road surface friction coefficient accurately and with excellent responsiveness by simple processing according to traveling conditions. With the goal.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a road surface friction coefficient detecting device according to the present invention described in claim 1 extends the cornering power of the front and rear wheels to a non-linear region based on the equation of motion of the lateral movement of the vehicle based on the steering angle, the vehicle speed, and the actual yaw rate. Based on the ratio of the estimated cornering power of the front and rear wheels to the equivalent cornering power of the front and rear wheels at a high road surface friction coefficient valueBy calculating how much the actual road friction coefficient is higher or lower than the currently set road friction coefficientIn the road surface friction coefficient detecting device for setting the road surface friction coefficient, an initial value as a basis for estimating the road surface friction coefficient in accordance with an input from a specific input means of the vehicle.The currently set road friction coefficient can be changed.With initial value setting means,The specific input means of the vehicle includes an anti-lock brake control device that controls a braking force during braking to prevent a wheel lock state from occurring, and an appropriate driving posture of the vehicle in addition to a predetermined selected wheel. At least one of a braking force control device and a traction control device for preventing wheel slip, and the initial value setting means is a case where there is an input from the input means and a low friction coefficient. When the initial value is higher than the preset low road surface friction coefficient value belonging to the low friction coefficient region among the region, the high friction coefficient region, and the intermediate region thereof, the initial value is set as the low road surface friction coefficient. It is characterized by changing to a numerical value.
[0010]
The road surface friction coefficient detecting device according to the present invention as defined in claim 2Based on the equation of motion of lateral movement of the vehicle based on the steering angle, vehicle speed, and actual yaw rate, the cornering power of the front and rear wheels is extended to a non-linear range, and the above estimation for the equivalent cornering power of the front and rear wheels at a high road surface friction coefficient value is performed. In the road surface friction coefficient detection device that sets the road surface friction coefficient by calculating how much the actual road surface friction coefficient is higher or lower than the currently set road surface friction coefficient based on the ratio of the cornering power of the front and rear wheels An initial value setting means capable of changing the value of the currently set road surface friction coefficient as an initial value based on estimation of the road surface friction coefficient in response to an input from a specific input means of the vehicle, The specific input means is for detecting that the wheel speed of any of the wheels exceeds a predetermined value with respect to the vehicle body speed, and the initial value setting means is the input means. Of the low friction coefficient region, the high friction coefficient region, and the intermediate region thereof, the low road surface friction coefficient value that is set in advance and belongs to the low friction coefficient region. When the initial value is high, the initial value is changed to the low road surface friction coefficient value.
[0011]
Furthermore, a road surface friction coefficient detecting device according to the present invention as defined in claim 3 is provided.Based on the equation of motion of lateral movement of the vehicle based on the steering angle, vehicle speed, and actual yaw rate, the cornering power of the front and rear wheels is extended to a non-linear range, and the above estimation for the equivalent cornering power of the front and rear wheels at a high road surface friction coefficient value is performed. In the road surface friction coefficient detection device that sets the road surface friction coefficient by calculating how much the actual road surface friction coefficient is higher or lower than the currently set road surface friction coefficient based on the ratio of the cornering power of the front and rear wheels An initial value setting means capable of changing the value of the currently set road surface friction coefficient as an initial value based on estimation of the road surface friction coefficient in response to an input from a specific input means of the vehicle, The specific input means detects that the front-rear wheel rotational speed ratio exceeds a predetermined value, and the initial value setting means is a case where there is an input from the input means. And when the initial value is higher than a preset low road surface friction coefficient value belonging to the low friction coefficient region among the low friction coefficient region, the high friction coefficient region, and an intermediate region thereof, the initial value The value is changed to the low road surface friction coefficient value.
[0012]
Furthermore, the road surface friction coefficient detecting device according to the present invention as set forth in claim 4 comprises:Based on the equation of motion of lateral movement of the vehicle based on the steering angle, vehicle speed, and actual yaw rate, the cornering power of the front and rear wheels is extended to a non-linear range, and the above estimation for the equivalent cornering power of the front and rear wheels at a high road surface friction coefficient value is performed. In the road surface friction coefficient detection device that sets the road surface friction coefficient by calculating how much the actual road surface friction coefficient is higher or lower than the currently set road surface friction coefficient based on the ratio of the cornering power of the front and rear wheels An initial value setting means capable of changing the value of the currently set road surface friction coefficient as an initial value based on estimation of the road surface friction coefficient in response to an input from a specific input means of the vehicle, The specific input means is for detecting that the wiper device is activated, and the initial value setting means is a case where there is an input from the input means, and Among the friction coefficient region, the high friction coefficient region, and the intermediate region thereof, when the initial value is higher than a preset low road surface friction coefficient value belonging to the low friction coefficient region, the initial value is set to the low road surface The friction coefficient value is changed.
[0013]
Furthermore, the road surface friction coefficient detecting device according to the present invention described in claim 5 is:Estimated by extending the cornering power of the front and rear wheels to a non-linear range based on the equation of motion of the lateral movement of the vehicle based on the steering angle, vehicle speed, and actual yaw rate, and the above estimation for the equivalent cornering power of the front and rear wheels at a high road surface friction coefficient value In the road friction coefficient detection device that sets the road friction coefficient by calculating how much the actual road friction coefficient is higher or lower than the currently set road friction coefficient based on the ratio of the cornering power of the front and rear wheels An initial value setting means capable of changing the value of the currently set road friction coefficient as an initial value as a basis for estimating the road friction coefficient in response to an input from a specific input means of the vehicle, The specific input means detects an input of a signal by selecting a power pattern of the shift control device or a signal by selecting one range, and the initial value setting means includes: When there is an input from the input means, and the low friction coefficient region is set in advance as belonging to the low friction coefficient region among the low friction coefficient region, the high friction coefficient region, and the intermediate region thereof. When the initial value is higher than a numerical value, the initial value is changed to the low road surface friction coefficient value.
[0014]
Furthermore, the road surface friction coefficient detecting device according to the present invention described in claim 6 is:Estimated by extending the cornering power of the front and rear wheels to a non-linear range based on the equation of motion of the lateral movement of the vehicle based on the steering angle, vehicle speed, and actual yaw rate, and the above estimation for the equivalent cornering power of the front and rear wheels at a high road surface friction coefficient value In the road friction coefficient detection device that sets the road friction coefficient by calculating how much the actual road friction coefficient is higher or lower than the currently set road friction coefficient based on the ratio of the cornering power of the front and rear wheels An initial value setting means capable of changing the value of the currently set road friction coefficient as an initial value as a basis for estimating the road friction coefficient in response to an input from a specific input means of the vehicle, The specific input means is for detecting when the vehicle starts for a long time, and the initial value setting means is configured to detect the initial value when there is an input from the input means. , Low coefficient of friction region, the high friction coefficient area and among these intermediate regions, and changing to a constant value belonging to the intermediate region.
[0015]
Furthermore, the road surface friction coefficient detection device according to the present invention described in claim 7 is the road surface friction coefficient detection device according to any one of

claims

1, 2, 3, 4, 5, 6,The specific input means of the vehicle is to detect that the outside air temperature is equal to or lower than a predetermined set value, and the initial value setting means is a case where there is an input from the input means, And, when the initial value is higher than the low road surface friction coefficient value set in advance in the low friction coefficient region among the low friction coefficient region, the high friction coefficient region, and the intermediate region thereof, the initial value is It changes to the said low road surface friction coefficient value, It is characterized by the above-mentioned.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 5 show an embodiment of the present invention, FIG. 1 is an explanatory diagram showing an overall schematic structure of a four-wheel drive vehicle to which a power distribution control device is applied, and FIG. 2 is a two-wheel model of lateral movement of a vehicle. FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of the relationship between the road surface μ and the transfer fastening torque, FIG. 4 is a flowchart of power distribution control, and FIG. 5 is a flowchart of a road surface μ calculation / setting routine. The vehicle according to the embodiment of the present invention will be described by taking a four-wheel drive vehicle having a composite planetary gear type center differential device and an automatic transmission as an example.
[0018]
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an engine disposed in the front part of the vehicle, and the driving force by the engine 1 is transmitted from an automatic transmission device (including a torque converter) 2 behind the engine 1 to a transmission output shaft 2a. Is transmitted to the center differential device 3 and input from the center differential device 3 to the rear wheel final reduction device 7 via the rear drive shaft 4, the propeller shaft 5 and the drive pinion shaft portion 6, while the transfer drive gear 8 It is configured to be input to the front wheel final reduction gear 11 via the transfer driven gear 9 and the front drive shaft 10 which is a drive pinion shaft portion. Here, the automatic transmission 2, the center differential device 3, the front wheel final reduction gear 11, and the like are integrally provided in the case 12.
[0019]
The driving force input to the rear wheel final reduction gear 7 is transmitted to the left rear wheel 14rl via the rear wheel left drive shaft 13rl and to the right rear wheel 14rr via the rear wheel right drive shaft 13rr, while the front wheel end deceleration is transmitted. The driving force input to the reduction gear 11 is transmitted to the left front wheel 14fl via the front wheel left drive shaft 13fl and to the right front wheel 14fr via the front wheel right drive shaft 13fr.
[0020]
In the center differential device 3, a first sun gear 15 having a large diameter is formed on the transmission output shaft 2a on the input side, and the first sun gear 15 meshes with a first pinion 16 having a small diameter to form a first The gear train is formed.
[0021]
The rear drive shaft 4 that outputs to the rear wheels is formed with a second sun gear 17 having a small diameter, and the second sun gear 17 meshes with a second pinion 18 having a large diameter. Two gear trains are formed.
[0022]
The first pinion 16 and the second pinion 18 are formed integrally with a pinion member 19, and a plurality (for example, three) of the pinion members 19 are rotatably mounted on a fixed shaft provided on a carrier 20. It is supported.
[0023]
The transfer drive gear 8 is connected to the front end of the carrier 20 so as to output to the front wheels.
[0024]
The transmission output shaft 2a is rotatably inserted into the carrier 20 from the front, while the rear drive shaft 4 is rotatably inserted from the rear, and the first sun gear 15 and the center of the space are inserted. The second sun gear 17 is stored. The first pinions 16 of the plurality of pinion members 19 are meshed with the first sun gear 15, and the second pinions 18 are meshed with the second sun gear 17.
[0025]
Thus, with respect to the first sun gear 15 on the input side, the first and second pinions 16 are provided on one output side via the first and

second pinions

16 and 18 and the second sun gear 17. , 18 are engaged with the other output side via the carrier 20 to form a composite planetary gear without a ring gear.
[0026]
The composite planetary gear type center differential device 3 includes the first and second sun gears 15 and 17 and a plurality of the first and

second pinions

16 and 18 arranged around the sun gears 15 and 17. It has a differential function by setting the number of teeth appropriately.
[0027]
Further, by appropriately setting the meshing pitch radii between the first and

second pinions

16 and 18 and the first and second sun gears 15 and 17, the reference torque distribution can be set to a desired distribution (for example, rear wheels). Unequal torque distribution with an unbalanced weight).
[0028]
Further, the center differential device 3 uses, for example, helical gears for the first and second sun gears 15 and 17 and the first and

second pinions

16 and 18, and the first gear train and the first gear train. Friction torque generated at both ends of the pinion member 19 by causing the thrust load to remain without canceling the thrust load by making the torsion angles of the two gear trains different from each other, and the first and

second pinions

16 and 18 and the carrier By setting the frictional torque to be generated by the combined force of separation and tangential load acting on the surface of the fixed shaft provided at 20, so that the differential limiting torque proportional to the input torque can be obtained, The center differential device 3 itself can also provide a differential limiting function.
[0029]
A hydraulic multi-plate clutch (transfer clutch) serving as a variable capacity transmission clutch controlled by a power distribution control device 90 is provided between two output members of the center differential device 3, that is, between the carrier 20 and the second sun gear 17. ) 21 is formed.
[0030]
The transfer clutch 21 is provided with a plurality of driven plates 21a on the side of the rear drive shaft 4 integral with the second sun gear 17, and a plurality of drive plates 21b on the carrier 20 side. A hydraulic chamber connected to the hydraulic device controlled by the power distribution control device 90 by means of a piston, a pressing plate, and the like disposed on the case 12 side (not shown related to the pressing parts of the transfer clutch 21). It can be operated by being pressed by hydraulic pressure.
[0031]
For this reason, when the transfer clutch 21 is released, the torque distribution by the center differential device 3 is output as it is, but when the transfer clutch 21 is completely crimped, the torque distribution is stopped and the front / rear direct connection state is established.
[0032]
The pressure-bonding force (fastening torque) of the transfer clutch 21 is controlled by the power distribution control device 90. For example, when the reference torque distribution is the rear wheel weighting 35:65, the front-rear direct connection state is obtained from the front-rear 35:65. Torque distribution control (power distribution control) is performed within a torque distribution ratio of, for example, 50:50.
[0033]
Reference numeral 25 denotes a brake drive unit of the vehicle. A master cylinder 27 connected to a brake pedal 26 operated by a driver is connected to the brake drive unit 25. When the driver operates the brake pedal 26, The master cylinder 27 causes each wheel cylinder of the four wheels 14fl, 14fr, 14rl, 14rr (the left front wheel cylinder 28fl, the right front wheel cylinder 28fr, the left rear wheel cylinder 28rl, the right rear wheel cylinder) through the brake drive unit 25. 28rr), the brake pressure is introduced, whereby the four wheels are braked and braked.
[0034]
The brake drive unit 25 is a hydraulic unit having a pressurizing source, a pressure reducing valve, a pressure increasing valve, etc., and brakes are independently applied to the wheel cylinders 28fl, 28fr, 28rl, 28rr in response to an input signal. The pressure can be introduced freely.
[0035]
The wheel speeds of the wheels 14fl, 14fr, 14rl, 14rr are detected by wheel speed sensors (a left front wheel speed sensor 29fl, a right front wheel speed sensor 29fr, a left rear wheel speed sensor 29rl, a right rear wheel speed sensor 29rr). These wheel speed signals are input to the traction control device 50, the antilock brake control device 60, the braking force control device 70, the slip detection device 80, and the power distribution control device 90. Yes.
[0036]
Further, the vehicle is provided with a handle angle sensor 30 for detecting a handle angle and a yaw rate sensor 31 for detecting a yaw rate. Signals from these

sensors

30 and 31 are transmitted from the braking force control device 70 and the power distribution control device 90. To be input.
[0037]
Further, the vehicle brake switch 32 is connected to the anti-lock brake control device 60, and the wiper switch 33 is connected to the power distribution control device 90.
[0038]
Further, the outside air temperature of the vehicle is detected by the outside air temperature sensor 34, and it is determined by the low outside air temperature determination unit 35 whether or not it is a low outside air temperature (for example, 0 ° C. or less), and is input to the power distribution control device 90. It has become.
[0039]
Further, when the ignition switch 36 is energized, an initial start determination unit 37 that determines whether the start of the vehicle is a start after a long-term stop is connected to the power distribution control device 90.
[0040]
The traction control device 50 detects the slip ratio of each wheel based on signals from the wheel speed sensors 29fl, 29fr, 29rl, 29rr, and when the slip ratio exceeds a set value, the brake drive unit 25 and a predetermined control signal is output to the engine control device 100 to perform braking or torque reduction of the engine 1, and an operation signal of the traction control device 50 is also output to the power distribution control device 90. It has come to be.
[0041]
The anti-lock brake control device 60 detects the speed of each wheel, acceleration / deceleration, and pseudo operation vehicle body speed (brake pedal) based on the signals from the wheel speed sensors 29fl, 29fr, 29rl, 29rr and the signal from the brake switch 32. 26 is stepped on, and if the wheel speed deceleration is greater than or equal to a predetermined value, it is determined that the brake is suddenly applied, the wheel speed at that time is set as the initial speed, and thereafter, the vehicle is decelerated at the predetermined deceleration. Value) etc., and the three hydraulic modes of pressure increase, hold, and pressure decrease when the antilock brake is activated, judging from the comparison of the pseudo vehicle speed and wheel speed, the acceleration and deceleration of the wheel, etc. The selected predetermined brake control signal is output to the brake drive unit 25. The operation signal of the anti-lock brake control device 60 is also output to the transmission control device 110 and the power distribution control device 90.
[0042]
When the anti-lock brake operation signal is input from the anti-lock brake control device 60, the transmission control device 110 fixes the gear position to, for example, the third speed and performs clutch control so as to eliminate the influence of the engine brake. It is like that.
[0043]
The transmission control of the transmission control device 110 includes a normal pattern suitable for normal economic driving and a power pattern suitable for mountain driving during climbing, acceleration, and a wider driving range in a low-speed gear than the normal pattern. 2 types of driving patterns are automatically or arbitrarily selected with a switch, and are performed in accordance with the selected shift pattern. The signal indicating which shift pattern is currently selected is described above. The power is also output to the power distribution control device 90.
[0044]
Further, the transmission control device 110 also outputs to the power distribution control device 90 a signal indicating whether or not one range has been selected mainly for improving traction, running performance, and escape performance on low μ roads. It is like that.
[0045]
The braking force control device 70 predicts the differential value of the target yaw rate and low μ road travel based on the wheel speed sensors 29fl, 29fr, 29rl, 29rr, signals from the steering wheel angle sensor 30, the yaw rate sensor 31, and vehicle specifications. Calculates the deviation between the yaw rate differential value and both differential values, calculates the deviation between the actual yaw rate and the target yaw rate, and based on these values, the target braking force that corrects the vehicle's understeer tendency or oversteer tendency In order to correct the understeer tendency of the vehicle, the inner rear wheel in the turning direction is selected as the braking wheel for applying the braking force, and the outer front wheel in the turning direction is selected as the braking wheel to apply the braking force. A control signal is output to the target wheel to apply a target braking force to the selected wheel to control the braking force. The operation signal of the braking force control device 70 is also output to the power distribution control device 90.
[0046]
The slip detection device 80 detects a slip state of the wheel based on signals from the wheel speed sensors 29fl, 29fr, 29rl, 29rr and outputs the detected state to the power distribution control device 90.
[0047]
Specifically, it is determined whether or not the vehicle is in the slip state based on whether or not the rotation speed ratio between the left-right average of the front wheel speed and the left-right average of the rear wheel speed exceeds a preset threshold value.
[0048]
In addition, in order to calculate the rotation speed ratio of the front and rear wheels, it may be calculated from the meter speed and the mission speed instead of calculating from the wheel speeds of the four wheels.
[0049]
In addition, a reference speed (vehicle speed and average speed of four wheels) is set, and when any wheel speed exceeds a preset threshold with respect to this reference vehicle speed, the slip state is reached. May be determined.
[0050]
The slip detection device 80 may also be used as the traction control device 50.
[0051]
Thus, the traction control device 50, the antilock brake control device 60, and the braking force control device 70 operate in a predetermined manner in at least one of a slip traveling state of the vehicle and a traveling state on a traveling road having a low road surface friction coefficient. Vehicle behavior control means for controlling the behavior of the vehicle to be operated.
[0052]
The power distribution control device 90 is mainly formed of a road surface μ detection unit 90a, a transfer engagement torque setting unit 90b, and a transfer clutch control unit 90c as a road surface friction coefficient detection device. The power distribution control device 90 includes signals from the wheel speed sensors 29fl, 29fr, 29rl, 29rr, the handle angle sensor 30, the yaw rate sensor 31, the initial start determination unit 37, the wiper switch 33, and a low outside air temperature determination unit. 35, operation signals from the traction control device 50, the anti-lock brake control device 60, the braking force control device 70, the slip detection device 80, and the transmission control device 110 are input.
[0053]
Then, the road surface μ is calculated, and the engagement torque of the transfer clutch 21 is set with reference to the relationship between the road surface friction coefficient and the driving force distribution (transfer engagement torque) set in advance based on the calculated road surface μ. The transfer clutch 21 is controlled.
[0054]
Here, calculation of the road surface μ in the power distribution control device 90 will be described. The road surface μ is calculated by, for example, the cornering of the front and rear wheels based on the equation of motion of the lateral movement of the vehicle using the vehicle speed V, the steering wheel angle θH, and the yaw rate γ by the method disclosed by the present applicant in Japanese Patent Laid-Open No. 8-2274. Estimate the road friction coefficient μ according to the road surface condition based on the ratio of the estimated front and rear wheel cornering power to the equivalent front and rear wheel cornering power on a high μ road. Estimated value E).
[0055]
The method for estimating the road surface friction coefficient μ compares the yaw rate response based on the equation of motion of the vehicle with the actual yaw rate, and estimates the value online using the tire equivalent cornering power as an unknown parameter. Specifically, it is calculated by a parameter adjustment rule based on the following adaptive control theory.
[0056]
Using the vehicle motion model of FIG. 2, a motion equation of the lateral motion of the vehicle is established. The equation of motion of the translational movement in the lateral direction is as follows according to the cornering forces Cf and Cr of the front and rear wheels, the vehicle body mass M, and the lateral acceleration Gy.
2 · Cf + 2 · Cr = M · Gy (1)
On the other hand, the equation of motion of rotation around the center of gravity is as follows according to the distances Lf and Lr from the center of gravity to the front and rear wheel axes, the yawing inertia moment Iz of the vehicle body, and the yaw angular acceleration dγ / dt.
2 · Cf · Lf−2 · Cr · Lr = Iz · (dγ / dt) (2)
When the vehicle speed V and the translational speed (side slip speed) Vy in the lateral direction of the center of gravity are used, the lateral acceleration Gy is expressed by the following equation.
Gy = (dVy / dt) + V · γ (3)
The cornering force responds close to the first-order lag with respect to the side slip angle of the tire. If this lag is ignored, the cornering powers Kf and Kr of the front and rear wheels and the side slip angles αf and αr of the front and rear wheels are as follows.
Cf = Kf · αf (4)
Cr = Kr · αr (5)
When the equivalent cornering power is used in consideration of the influence of rolls and suspensions in the cornering power, the side slip angles αf and αr are simplified as follows depending on the front wheel steering angle δf, the rear wheel steering angle δr, and the steering gear ratio n. Can be

The above is the basic equation of motion.
[0057]
Therefore, the above equation of motion is expressed in a state variable expression, and various parameters are estimated by setting parameter adjustment rules and developing adaptive control theory. Next, the cornering power of the actual vehicle is obtained from the estimated parameters. The actual vehicle parameters include the vehicle body mass and yawing moment of inertia. These are assumed to be constant, and only the tire cornering power changes. Factors that change the cornering power of the tire include the nonlinearity of the lateral force with respect to the slip angle, the influence of the road surface friction coefficient μ, and the influence of load movement. The front and rear wheel cornering powers Kf and Kr are estimated by a parameter a (identified by a change in yaw rate γ) estimated by a change in yaw rate γ and a parameter b estimated by a front wheel steering angle δf (identification proceeds by steering wheel angle input). For example, it is as follows.
Kf = (b · Iz · n) / (2 · Lf) (8)
Kr = (a · Iz + Lf · Kf) / Lr (9)
Accordingly, the cornering powers Kf and Kr of the front and rear wheels in the non-linear region are estimated by the calculation using the vehicle speed V, the steering angle δf, and the yaw rate γ according to the above formula. The estimated front and rear wheel cornering powers Kf and Kr are compared with, for example, those of a high μ road for each front and rear wheel to calculate a road surface friction coefficient μ. Based on the road surface friction coefficient μ, the road surface friction in a non-linear region is calculated. The coefficient μ estimated value is set with high accuracy.
[0058]
That is, assuming that the reference equivalent cornering power on the front wheel side and the rear wheel side (equivalent cornering power on the high μ road) is Kf0 and Kr0, the road surface μ estimated values Ef and Er on the front wheel side and the rear wheel side are:
Ef = Kf / Kf0 (10)
Er = Kr / Kr0 (11)
Then, an average value of the road surface μ estimated values Ef and Er on the front wheel side and the rear wheel side is set as a final road surface μ estimated value E.
E = (Ef + Er) / 2 (12)
In the road surface μ estimation method applying the above-described adaptive control theory, control is performed with the estimated road surface μ (current estimated value), and as a result, how much the actual road surface μ is deviated is calculated. The calculated deviation amount is added to the estimated value, that is, an accurate value is obtained by an integration operation based on whether it is higher or lower than the current estimated value.
[0059]
Further, the ON signal (wiper operation) of the wiper switch 33, the low outside air temperature determination signal of the low outside air temperature determination unit 35, the operation signal of the traction control device 50, the operation signal of the antilock brake control device 60, and the braking force control device 70. , The slip detection signal of the slip detection device 80, the signal by the power control selection of the transmission control device 110 or the signal by the selection of one range is input to the power distribution control device 90, the set value by the road surface μ estimation method When the road surface μ exceeding is calculated, the road surface μ is forced to be initially set close to low μ (for example, 0.3 corresponding to pressure snow), and the road surface μ is calculated again from the value close to low μ. It has become.
[0060]
Since the road surface μ estimation method described above is performed by an integration operation based on whether the road surface μ is higher or lower than the current estimated value, when the road surface μ fluctuates, the initial road surface μ estimated value (initial value) is the actual value. If it differs greatly from the road surface μ, it takes a long time to obtain an appropriate road surface μ estimation result. For this reason, when the above signals generated in at least one of the slip traveling state of the vehicle and the traveling state on the traveling road having a low road surface friction coefficient are input, the value close to low μ, that is, the actual road surface μ The responsiveness is improved by calculating the road surface μ from a close value.
[0061]
When the determination signal indicating the start of the vehicle after a long-term stop is input from the initial start determination unit 37 to the power distribution control device 90, the road surface μ is an intermediate region between the high μ region and the low μ region. A value (for example, μ = 0.5) is forcibly initialized and the road surface μ is calculated from this intermediate value.
[0062]
Here, the long-term start after the long-term stop is, for example, a period required to replace the unit at the time of vehicle shipment or at a dealer. When the engine is restarted normally, the road surface μ is estimated based on the cornering power previously estimated by the backup power source. That is, the intermediate area value is set as an initial setting.
[0063]
As described above, since the road surface μ is forcibly initialized to a value in an intermediate region between the high μ region and the low μ region when starting the vehicle after a long-term stop, for example, on a high μ road or a low μ road. Control responsiveness does not deteriorate even after starting for a long time.
[0064]
Further, in the above-described road surface μ estimation method, the road surface μ is estimated from the operation signals of other devices, and therefore the road surface μ is estimated if the operation signals are input even under traveling conditions such as when the vehicle is not traveling straight ahead. It is like that.
[0065]
Next, the relationship between the road surface friction coefficient preset in the power distribution control device 90 and the driving force distribution will be described. The relationship between the road surface friction coefficient and the driving force distribution (transfer fastening torque) is set in various table maps as shown in FIG. 3, and the transfer fastening torque of the transfer clutch 21 becomes smaller as the road becomes higher, and the center from the rear becomes smaller. The sharpness characteristic of an FR vehicle utilizing the characteristic of torque distribution in the differential device 3 is improved to improve the maneuverability. (It is designed to prevent excessive understeering such as a directly connected 4WD vehicle.)
On the other hand, the transfer fastening torque of the transfer clutch 21 increases as the road becomes lower, so that it is possible to ensure running stability on a road surface that is slippery, such as a snowy road.
[0066]
Here, the relationship between the road surface μ and the transfer fastening torque shown in FIG. 3A is that the transfer fastening torque is determined by a plurality of decreasing functions with respect to an increase in the road surface μ over the entire area of the road surface μ.
[0067]
The relationship between the road surface μ and the transfer fastening torque shown in FIG. 3B is set so that the transfer clutch 21 is set to a fixed value (fixed value) from the restraint within a range where it can be clearly determined that the road is low μ, and clearly the high μ road. In the range where it can be determined that the transfer clutch 21 is set to a fixed value from the constraint release, an intermediate μ region is provided between the low μ road and the high μ road, and this range is a fixed value from the constraint in the low μ region. And a fixed restraining force between fixed values obtained by releasing the restraint in the high μ region and a fixed value are set as a fixed value, and fluctuations in the μ estimated value caused by the running state, errors due to the μ estimation accuracy, and the like are absorbed.
[0068]
The relationship between the road surface μ and the transfer fastening torque shown in FIG. 3C is determined so that the transfer fastening torque decreases constantly with an increase in the road surface μ over the entire area of the road surface μ.
[0069]
The relationship between the road surface μ and the transfer fastening torque shown in FIG. 3 (d) is a range in which the transfer clutch 21 is set to a fixed value from the restraint in a range where it can be clearly determined as a low μ road, and is clearly determined as a high μ road. Then, the transfer clutch 21 is set to a fixed value from the release of restraint, and in the region between these, it is determined that the transfer fastening torque is constantly reduced as the road surface μ increases.
[0070]
The relationship between the road surface μ and the transfer fastening torque shown in FIG. 3 (e) is obtained by improving the control effect on the low μ road and the high μ road by presetting the characteristics with a quadratic function or a high-order function. .
[0071]
The relationship between the road surface μ and the transfer fastening torque shown in FIG. 3 (f) is such that the transfer clutch 21 is fixed to a fixed value within a range that can be clearly determined as a low μ road based on a quadratic or high-order function map. The transfer clutch 21 is set to a fixed value after the restriction is released within a range that can be clearly determined as a high μ road.
[0072]
The optimum relationship between each road surface μ and the transfer fastening torque is set according to the vehicle. Especially when a linear region is set, tuning based on a driving test or the like is easy, and controllability is improved. Improvements can be made easily. Further, when the fastening force can be regarded as a substantially direct connection or a free state in the low μ or high μ region, it can be linear and the convenience of tuning in this region can be achieved. Needless to say, it may have other characteristics.
[0073]
Next, the control in the power distribution control device 90 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. This control program is executed, for example, every predetermined time while the vehicle is running. When the program is started, the road surface μ is calculated and set in step (hereinafter abbreviated as S) 101.
[0074]
The road surface μ calculation / setting routine is shown in the flowchart of FIG. First, in S201, an input signal from the initial start determination unit 37 is referred to, and it is determined whether the start of the vehicle is a start after a long-term stop. If the start of the vehicle is a start after a long-term stop, the process proceeds to S202 and the road surface μ is increased. Set the value of the intermediate region between the μ region and the low μ region to 0.5 (μ = 0.5) and exit the routine.
[0075]
On the other hand, if the vehicle is not started after the long-term stop in S201, the process proceeds to S203, and other signals are read.
[0076]
Then, the process proceeds to S204, and the road surface μ estimated value E is calculated according to the above-described equations (8) to (12) based on the vehicle speed V, the steering angle δf, and the yaw rate γ.
[0077]
Next, the process proceeds to S205, in which trigger signals, that is, signals generated in the case of at least one of the slip traveling state of the vehicle and the traveling state on the traveling road having a low road surface friction coefficient (ON signal (wiper operation) of the wiper switch 33), low Low outside air temperature determination signal from outside air temperature determination unit 35, operation signal from traction control device 50, operation signal from antilock brake control device 60, operation signal from braking force control device 70, slip detection signal from slip detection device 80, transmission control It is determined whether or not a signal based on the power pattern selection of the device 110 or a signal based on the selection of one range is input. If no signal is input, the process proceeds to S206 and at least one of the above devices is in operation. Clear the set flag Fs (Fs ← 0), proceed to S207 and go up to the road surface μ Setting the calculated road surface mu estimated value E at S204 (mu = E) to the routine exits.
[0078]
On the other hand, if any one of the trigger signals is input in S205, the process proceeds to S208. In S208, the road surface μ estimated value E calculated in S204 is already a value close to low μ, that is, 0.3 or less (E ≦ 0.3), or a value exceeding 0.3 (E> 0.3). If the value is already close to low μ, the process proceeds to S207, and the road surface μ estimated value E calculated in S204 is set to the road surface μ (μ = E), and the routine is exited.
[0079]
If it is determined in S208 that the value exceeds 0.3 (E> 0.3), the process proceeds to S209, where the flag Fs is referred to and the flag Fs is set (if Fs = 1), the first time. Instead of executing the program, even if the road surface μ is a value exceeding 0.3, it is determined that this is an accurate value based on the calculation result, and the process proceeds to S207, where the road surface μ estimated value E calculated in S204 is calculated. Is set (μ = E) to exit the routine.
[0080]
When the flag Fs is cleared in S209 (when Fs = 0), the program is executed for the first time. After proceeding to S210 and setting the flag Fs (Fs ← 1), the process proceeds to S211 and is reduced to the road surface μ. A value close to μ, that is, 0.3 is set (μ = 0.3), and the routine is exited.
[0081]
That is, if the vehicle is started after a long-term stop, the road surface μ is forcibly initialized to a value in the middle of the high and low μ regions, for example after a long-term stop on the high or low μ road. Thus, it is possible to prevent the control responsiveness from deteriorating even during the starting of the engine.
[0082]
In addition, when each of the signals generated in at least one of the slip traveling state of the vehicle and the traveling state on the traveling road having a low road surface friction coefficient is input, the value is close to a low μ, that is, close to the actual road surface μ. The responsiveness is improved by calculating the road surface μ from the value.
[0083]
After the calculation and setting of the road surface μ is performed in S101 in this way, when the process proceeds to S102, the transfer is performed with reference to the relationship between the road surface μ set in advance based on the set road surface μ and the transfer fastening torque. The fastening torque of the clutch 21 is set, and the transfer clutch 21 is controlled in S103.
[0084]
As described above, according to the embodiment of the present invention, the fastening torque of the transfer clutch 21 is set with reference to a predetermined relationship between the road surface μ and the transfer fastening torque. Depending on conditions, it can be performed accurately and with excellent responsiveness by simple processing, and steering stability, turning performance, stability, and the like can be improved.
[0085]
Specifically, the relationship between the road surface μ and the transfer fastening torque set in advance is formed with the characteristic that the driving force distribution on the rear wheel side increases as the value of the road surface μ increases, and the value of the road surface μ increases. In traveling on the road surface, the maneuverability is improved as a sharp motion characteristic like the FR type vehicle. On the other hand, stability is improved when traveling on a road surface having a small road surface μ value.
[0086]
Further, the optimum relationship between the road surface μ and the transfer fastening torque can be set in advance according to the vehicle, and the driving force distribution becomes a constant value within a predetermined range (for example, high μ and low μ regions) of the road surface μ. It can also be formed with properties.
[0087]
Furthermore, the relationship between the road surface μ and the transfer fastening torque may be formed by a high-order function characteristic of the road surface μ according to the vehicle so that the control can be performed accurately and accurately.
[0088]
The road surface μ is estimated by extending the cornering power of the front and rear wheels into a non-linear region based on the equation of motion of the lateral movement of the vehicle based on the rudder angle, vehicle speed, and actual yaw rate, and equivalent cornering power of the front and rear wheels on a high μ road. Since the road surface μ corresponding to the road surface condition is set on the basis of the estimated ratio of the front and rear cornering power to the road surface, the road surface μ can be set accurately and accurately based on the steering angle, vehicle speed, and actual yaw rate.
[0089]
Furthermore, the road surface μ is set in advance as an initial value that is used as a basis for the road surface μ estimation calculation when another device that operates in a predetermined manner in at least one of a slip traveling state of the vehicle and a traveling state on a low μ road is activated. Since the initial value is set to a value close to the actual value, the time required to obtain an accurate road surface μ is shortened and the responsiveness is greatly improved and accurate. Control is possible. In addition, since an initial value is given when another device is operated, the road surface μ can be estimated if the operation signals are input even under traveling conditions such as when the vehicle is not traveling straight.
[0090]
Furthermore, since the road surface μ is forcibly initialized to a value in the middle of the high μ region and the low μ region after starting the vehicle for a long time, the long-term stop on the high μ road or the low μ road, for example. Control responsiveness will not be deteriorated even at a later start.
[0091]
In the vehicle according to the embodiment of the present invention, a four-wheel drive vehicle having a complex planetary gear type center differential device and an automatic transmission is described as an example. However, the present invention is not limited to this.
[0092]
Further, the wiper switch 33, the outside air temperature sensor 34 and the low outside air temperature determination unit 35, the traction control device 50, the antilock brake control device 60, the braking force control device 70, the slip detection device 80, and the transmission control device 110 are illustrated. It does not have to use everything.
[0093]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the road surface μ is estimated when the other device that operates in a predetermined manner in at least one of the slip traveling state of the vehicle and the traveling state on the low μ road is activated. Since the initial value that is the basis of the calculation is set to a value lower than the preset value of μ, the initial value is set to a value close to the actual value, and the time required to obtain an accurate road surface μ is short. Therefore, responsiveness is greatly improved and accurate control can be performed. In addition, since an initial value is given when another device is operated, the road surface μ can be estimated if the operation signals are input even under traveling conditions such as when the vehicle is not traveling straight.
[0094]
Furthermore, since the road surface μ is forcibly initialized to a value in the middle of the high μ region and the low μ region after starting the vehicle for a long time, the long-term stop on the high μ road or the low μ road, for example. Control responsiveness will not be deteriorated even at a later start.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an overall schematic configuration of a four-wheel drive vehicle to which a power distribution control device is applied.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a two-wheel model of lateral movement of a vehicle
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of the relationship between road surface μ and transfer fastening torque.
FIG. 4 is a flowchart of power distribution control.
FIG. 5 is a flowchart of a road surface μ calculation / setting routine.
[Explanation of symbols]
30 Handle angle sensor
31 Yaw rate sensor
32 Brake switch
33 Wiper switch
34 Outside air temperature sensor
35 Low outside temperature judgment part
36 Ignition switch
37 Initial start determination unit
50 Traction control device
60 Anti-lock brake control device
70 Braking force control device
80 Slip detector
90a Road surface μ detector
110 Transmission control device

Claims

Based on the equation of motion of lateral movement of the vehicle based on the steering angle, vehicle speed, and actual yaw rate, the cornering power of the front and rear wheels is extended to a non-linear range, and the above estimation for the equivalent cornering power of the front and rear wheels at a high road surface friction coefficient value is performed. In the road surface friction coefficient detection device that sets the road surface friction coefficient by calculating how much the actual road surface friction coefficient is higher or lower than the currently set road surface friction coefficient based on the ratio of the cornering power of the front and rear wheels ,
An initial value setting means capable of changing the value of the currently set road surface friction coefficient as an initial value based on estimation of the road surface friction coefficient in accordance with an input from a specific input means of the vehicle;
The vehicle specific input means includes an anti-lock brake control device that controls a braking force at the time of braking to prevent a locked state of the wheel, and an appropriate driving posture of the vehicle in addition to a predetermined selected wheel. At least one of a braking force control device for maintaining the wheel and a traction control device for preventing wheel slip,
The initial value setting means is set in advance when there is an input from the input means, and belongs to the low friction coefficient area among the low friction coefficient area, the high friction coefficient area, and an intermediate area thereof. When the initial value is higher than the low road surface friction coefficient value, the initial value is changed to the low road surface friction coefficient value.

Based on the equation of motion of lateral movement of the vehicle based on the steering angle, vehicle speed, and actual yaw rate, the cornering power of the front and rear wheels is extended to a non-linear range, and the above estimation for the equivalent cornering power of the front and rear wheels at a high road surface friction coefficient value is performed. In the road surface friction coefficient detection device that sets the road surface friction coefficient by calculating how much the actual road surface friction coefficient is higher or lower than the currently set road surface friction coefficient based on the ratio of the cornering power of the front and rear wheels ,
An initial value setting means capable of changing the value of the currently set road surface friction coefficient as an initial value based on estimation of the road surface friction coefficient in accordance with an input from a specific input means of the vehicle;
The specific input means of the vehicle detects that the wheel speed of any wheel exceeds a predetermined value with respect to the vehicle body speed,
The initial value setting means is preset when there is an input from the input means and belongs to the low friction coefficient area among the low friction coefficient area, the high friction coefficient area, and an intermediate area thereof. When the initial value is higher than the low road surface friction coefficient value, the initial value is changed to the low road surface friction coefficient value.

Based on the equation of motion of lateral movement of the vehicle based on the steering angle, vehicle speed, and actual yaw rate, the cornering power of the front and rear wheels is extended to a non-linear range, and the above estimation for the equivalent cornering power of the front and rear wheels at a high road surface friction coefficient value is performed. In the road surface friction coefficient detection device that sets the road surface friction coefficient by calculating how much the actual road surface friction coefficient is higher or lower than the currently set road surface friction coefficient based on the ratio of the cornering power of the front and rear wheels ,
An initial value setting means capable of changing the value of the currently set road surface friction coefficient as an initial value based on estimation of the road surface friction coefficient in accordance with an input from a specific input means of the vehicle;
The specific input means of the vehicle is to detect that the rotation speed ratio of the front and rear wheels exceeds a predetermined value,
The initial value setting means is preset when there is an input from the input means and belongs to the low friction coefficient area among the low friction coefficient area, the high friction coefficient area, and an intermediate area thereof. When the initial value is higher than the low road surface friction coefficient value, the initial value is changed to the low road surface friction coefficient value.

Based on the equation of motion of lateral movement of the vehicle based on the steering angle, vehicle speed, and actual yaw rate, the cornering power of the front and rear wheels is extended to a non-linear range, and the above estimation for the equivalent cornering power of the front and rear wheels at a high road surface friction coefficient value is performed. In the road surface friction coefficient detection device that sets the road surface friction coefficient by calculating how much the actual road surface friction coefficient is higher or lower than the currently set road surface friction coefficient based on the ratio of the cornering power of the front and rear wheels ,
An initial value setting means capable of changing the value of the currently set road surface friction coefficient as an initial value based on estimation of the road surface friction coefficient in accordance with an input from a specific input means of the vehicle;
The specific input means of the vehicle is to detect that the wiper device is activated,
The initial value setting means is preset when there is an input from the input means and belongs to the low friction coefficient area among the low friction coefficient area, the high friction coefficient area, and an intermediate area thereof. When the initial value is higher than the low road surface friction coefficient value, the initial value is changed to the low road surface friction coefficient value.

Based on the equation of motion of lateral movement of the vehicle based on the steering angle, vehicle speed, and actual yaw rate, the cornering power of the front and rear wheels is extended to a non-linear range, and the above estimation for the equivalent cornering power of the front and rear wheels at a high road surface friction coefficient value is performed. In the road surface friction coefficient detection device that sets the road surface friction coefficient by calculating how much the actual road surface friction coefficient is higher or lower than the currently set road surface friction coefficient based on the ratio of the cornering power of the front and rear wheels ,
An initial value setting means capable of changing the value of the currently set road surface friction coefficient as an initial value based on estimation of the road surface friction coefficient in accordance with an input from a specific input means of the vehicle;
The specific input means of the vehicle detects an input of a signal by selecting a power pattern of the shift control device or a signal by selecting one range,
The initial value setting means is preset when there is an input from the input means and belongs to the low friction coefficient area among the low friction coefficient area, the high friction coefficient area, and an intermediate area thereof. When the initial value is higher than the low road surface friction coefficient value, the initial value is changed to the low road surface friction coefficient value.

Based on the equation of motion of lateral movement of the vehicle based on the steering angle, vehicle speed, and actual yaw rate, the cornering power of the front and rear wheels is extended to a non-linear range, and the above estimation for the equivalent cornering power of the front and rear wheels at a high road surface friction coefficient value is performed. In the road surface friction coefficient detection device that sets the road surface friction coefficient by calculating how much the actual road surface friction coefficient is higher or lower than the currently set road surface friction coefficient based on the ratio of the cornering power of the front and rear wheels ,
An initial value setting means capable of changing the value of the currently set road surface friction coefficient as an initial value based on estimation of the road surface friction coefficient in accordance with an input from a specific input means of the vehicle;
The specific input means of the vehicle is to detect the start time after a long time stop of the vehicle,
The initial value setting means changes the initial value to a constant value belonging to the intermediate area among the low friction coefficient area, the high friction coefficient area, and an intermediate area thereof when there is an input from the input means. A road surface friction coefficient detecting device.

The specific input means of the vehicle is to detect that the outside air temperature is equal to or lower than a predetermined set value,
The initial value setting means is set in advance when there is an input from the input means, and belongs to the low friction coefficient area among the low friction coefficient area, the high friction coefficient area, and an intermediate area thereof. The initial value is changed to the low road surface friction coefficient value when the initial value is higher than the low road surface friction coefficient value. 7. The low road surface friction coefficient value according to claim 1, wherein the initial value is changed to the low road surface friction coefficient value. Road friction coefficient detection device.