JPH07502228A - 車輪速の変動に応答可能な牽引制御システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称 車輪速の変動に応答可能な牽引制御システム技術分野 この発明は、駆動輪に駆動力が伝達されている間中、車輪のスリップを制限する 車両用牽引制御システムの技術分野に関する。

発明の背景 牽引制御システムは、三つの主要な構成要素、すなわち、センサと、制御手段と 、アクチュエータとを有している。センサは、車両の運転状態に関する１または それ以上の情報、例えば車体の速度および加速度、車輪の速度および加速度、エ ンジンの速度およびトルク、スロットル弁の開度、並びに操舵角等の情報を制御 手段に供給する。制御手段は、検出された情報を処理して、車輪のスリップの存 在を決定するとともに、アクチュエータを制御する命令信号を出力して車輪のス リップを制限する。アクチュエータは次のような動作、例えば個々の駆動輪の制 動、駆動輪間の差動の制限、エンジン出力の制限および駆動輪の追加を達成する ための１またはそれ以上の手段を有している。

大部分の牽引制御システムの制御手段は、マイクロプロセッサを有している。

マイクロプロセッサは、検出された情報を種々の推論法に基づいて評価するプロ グラムを実行して、車輪のスリップの存在を決定する。これらのシステムのある ものは、検出された多数の運転状態を評価して、車輪のスリップを駆動輪の他の 動作と区別することを助ける。これらのシステムの他のものは、駆動輪の望まし い動作の妨害を避けるために車輪のスリップに関して大きな許容値を示す。前者 のシステムは非常に高価であり、後者のシステムは車輪のスリップを排除するこ とに関して少なくとも部分的に効果的でない。

Ａｕｄｉ　ＡＧの欧州特許第２５２３８４号には、車輪のスリップの発生が車両 の駆動列の検出可能な振動を伴うという発見が開示されている。その振動は、振 動数が１０〜１５Ｈｚの範囲であり、駆動列の機械的な振動とスリップしている 駆動輪の回転速度の変動との両者として検出可能である。Ａｕｄｉ　ＡＧの欧州 特許にはこの発見を牽引制御システムに取り入れることに関するいくつかの総括 的な示唆が含まれているが、これらの示唆は商業的には大きく看過されていたよ うに思われる。

例えば、Ａｕｄｉ　ＡＧの欧州特許には、車輪のスリップを排除するために、車 輪のスリップの特徴的な振動の検出に応答して車両を制動してもよ（、エンジン の出力を減少させてもよく、あるいはこれらの応答の両者を用いてもよいことが 示唆されている。さらに、特徴的な振動に関して個々の駆動輪を監視してもよく 、操舵角のような車両の他の運転状態を検出して車両の別の運転状態に対する有 用な応答によりよ（調和させるようにしてもよいことが示唆されている。

車輪のスリップを示す駆動列の振動に関してはどのような処置もなされていない が、日産自動車株式会社の米国特許第４７９０４０４号および富士重工業株式会 社の米国特許第４８８４６５０号には、１個以上のアクチュエータを用いて車輪 のスリップを制限するようにした牽引制御システムの一例が開示されている。

事実、これら両者の牽引制御システムにおいては、差動の制限およびエンジン出 力の減少のために別々のアクチュエータが採用されている。この二つのシステム では、車両の別々の運転状態を区別して、１またはそれ以上のアクチュエータで 車輪のスリップに応答している。

その水準の技術は、車輪のスリップに関連する運転状態の関数としてよりもむし ろ車速の関数として差動を制限する牽引制御システムの例を含む。これは、Ｓｔ ｅｙｅｒ−Ｄａｉｍｌｅｒ−Ｐｕｃｈ　ＡＧの米国特許第４９７９９３１号に示 されている。この米国特許には、車両が静止している時に差動に対して最大の抵 抗を示し、車速か静止状態から所定の速度まで増大すると抵抗が最小値に減少す るすように制御された差動歯車装置が開示されている。

発明の要約 この発明では、車両の駆動列を監視することにより車輪のスリップに伴う周知の 振動に対する対策が講じられている。駆動輪間の差動は、振動の継続時間の関数 として制限され、エンジンの出力は振動の継続時間とその閾値との間の差の関数 として減少させられる。

差動に対する制限は、振動の継続時間の増大に応じて増大させるのが好ましいが 、制限は車速のある範囲においては車速の増大に応じて減少させられる。同様に 、エンジン出力の減少量を制限するための継続時間の閾値は、車速の増大に応じ て減少させられる。事実、差動の制限が最小に限定されているときの車速は、好 ましくは継続時間の閾値も最小であるときの車速と一致する。

かくて、車両が低速であるときには、車輪のスリップの検出に対する初期応答は 、車輪のスリップの継続時間の増大に応じて増大する差動に対する制限である。

差動に対する制限は、エンジンのトルクの大部分をスリップしていない駆動輪に 伝達することによって車輪のスリップに抵抗する。それにより、駆動輪から出力 される全トルクが増大する。そして、このことは、立ち往生し、さもなければ有 効な牽引によって低速に制限された車両を加速することを助ける。しかしながら 、もし差動の制限が最大に増大するまでスリップが継続するならば、エンジンの 出力は車輪のスリップのそれ以上の継続時間の関数として減少する。換言すれば 、もし差動制限が車輪のスリップの停止に効果的でないならば、駆動輪に伝達さ れる全トルクを減少させて、駆動輪どうしの牽引をよりよく調和させる。

高速時には、牽引状態が低下した車両をそれ以上加速する理由がほとんどない。

事実、車輪のスリップを発生させるような牽引面においてさらに高速にすること は明らかに安全でなく、差動に対する制限は車両の安定性に影響する偏揺れモー メント（ｙａｗ　ｍｏｍｅｎ　ｔ　ｓ）を発生させる。したがって、差動制限は 、車速か増大しているときには車輪のスリップに対する応答として速やかに実行 される。しかしながら、車輪のスリップはどのような速度のときでも望ましいこ とではなく、高速時においては、車輪のスリップに対する初期応答として差動制 限の代わりにエンジン出力の減少が行われる。

駆動列は、二つの駆動輪の回転速度を示す信号をそれぞれ発生する車輪速センサ によって監視するのが望ましい。各信号は、結合されて駆動輪の平均回転速度を 示す一つの信号になる。平均化された信号の一部は、車輪のスリップに伴う駆動 輪の回転速度の変動に対応する所定範囲の振動数に制限されたフィルター通過信 号として伝達される。フィルター通過信号の大きさは、車輪のスリップの存在を 決定するための閾値と比較される。車速は、望ましくは車速の増大に伴って閾値 を減少させるために用いられる。

図面 図１は、この発明にしたがって配置された牽引制御システムの概略図である。

図２は、牽引制御システムの電子制御装置の詳細な構造を示すブロック図である 。

図３は、電子牽引制御システムによって用いられる制御ロジックの詳細を示すブ ロック図である。

図４は、車輪のスリップを検出するための車速と閾値との関係を示すグラフであ る。

図５は、車速に応じた差動制限量を調整するための車速と乗数との関係を示すグ ラフである。

図６は、エンジン出力の減少に応じた車輪のスリップに応答する遅れを調整する ための車速と継続時間の閾値との関係を示すグラフである。

詳細な説明 この発明の一実施例が６つの図によって示されている。図１には、エンジン１２ 、駆動後輪１４．１６および前輪１８．２０を有する後輪駆動車１０が概略的に 描かれている。駆動軸２２は、エンジン１２を差動制限可変の差動歯車装置２４ に接続する。一対の車軸２６．２８は、通常の方法により駆動後輪１４．１６を 差動歯車装置２４を介して互いに連結する。

差動制限は、公知の方法、例えば圧力制御弁３０の形態をなすアクチュエータに よる油圧制動で制御されている。同様に、エンジンの出力は、モータ３４の形態 をなすアクチュエータによってスロットル弁３２を調節するという公知の方法で 制御されている。この発明の牽引制御システム（ｔｒａｃＨｏｎ　ｃｏｎｔｒｏ ｌｌ　ｓｙｓｔｅｍ）において用いるのに好適な差動制限可変の差動歯車装置、 スロットル弁および各アクチュエータは、前述の米国特許第４８８４６５０号に おいて用いられているような周知のものであり、その特許はこの発明の開示を助 けるために参照として取り入れられている。

後輪の車輪速センサ３６．３８および前輪の車輪速センサ４０，４２を含む通常 の速度センサは、車輪１４．１６，１８．２０の回転速度を示す速度信号４４． ４６，４８．５０をそれぞれ出力する。各速度信号４４．４６．４８．５０は、 電子制御装置５２に入力される。電子制御装置は車輪のスリップを検知し、圧力 制御弁３０とスロットル弁操作用のモータ３４とに命令信号５４．５６を出力す る。

電子制御装置５２のより詳細な構成が図２に示されている。速度センサ３６゜３ ８．４０．４２から出力される速度信号４４．４６，４８．５０は、デジタル変 換器５８．６０．６２．６４によってアナログ信号からデジタル信号にそれぞれ 変換されて、コンピュータの入力ポートロ６に入力される。コンピュータのバス ６８は、入力ポートロ６を中央処理装置ｆ　（ＣＰＵ）７０、リードオンリーメ モリ（ＲＯＭ）７２、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）７４、バックアップラ ンダムアクセスメモリ７６および出力ポードア８を含むコンピュータの他の通常 の構成要素に接続する。ドライバー８０．８２は、出力ポードア８から出力され るデジタル信号を、圧力制御弁３０とスロットル弁操作用モータ３４とをそれぞ れ駆動することができる命令信号５４．５６に変換する。

電子制御装置の入力ポートロ６と出力ポードア８との間において速度信号を処理 するための制御ロジックが図３のブロック図に示されている。駆動後輪１４゜１ ６の回転速度を示すデジタル化された速度信号８４．８６は、速度平均化手段８ ８によって結合されて、二つの駆動輪の平均回転速度を示す信号として出力され る。有限インパルスリスポンスフィルタのようなデジタル信号処理技術にしたが って構成されたバンドパスフィルタ９０は、平均速度信号のうちの１０〜１５Ｈ ｚの周波数帯内に入っている一部だけを伝達する。この周波数帯は、車輪のスリ ップを伴う車輪速の変動に関連する周波数帯として公知である。伝達された周波 数帯は、実効値（ＲＭＳ）検出器９２の形態をなすレベル検出器に入力される。

ＲＭＳ検出器９２は、バンドパスフィルタ９０によって伝達された車輪の速度変 動周波数の振幅に比例した信号を出力する。ＲＭＳ信号は、車輪のスリップを検 出するためのコンパレータ９４の一方の入力になっている。

コンパレータ９４の他方の入力は車速に関する情報である。駆動後輪からの速度 信号８４．８６と同様に、デジタル化された速度信号９６．９８は、速度平均化 手段１００によって結合されて、二つの前輪の回転速度の平均値を示す信号とし て出力される。車速演算手段１０２は、二つの前輪の平均化された速度信号を実 際の車速に変換する。この実際の車速は、制御ロジック内のいくつかの機能を実 行する際に使用される。

例えば、車速信号は閾値セット手段１０４に入力される。闇値セット手段は、車 速の所定の範囲では車速の関数として二つの所定の値の間で変化する閾値を出力 する。図４は、車速がＳｌとＳ２との間（例えば、２０Ｋｍ／ｈと６０Ｋｍ／ｈ との間）の範囲であるとき、Ｘ、とＸ２の間で変化する閾値の例を示すグラフで ある。閾値信号は、コンパレータ９４の他方の入力であり、車速が増大するとき には車輪のスリップに伴う車輪の速度変動のＲＭＳ信号が減少するという発見を 反映している。

コンパレータ９４は、ＲＭＳ信号の大きさが閾値より大きいか小さいかを区別す る二つの異なる状態を有する二値信号を出力する。例えば、コンパレータ９４は 、ＲＭＳ信号が閾値信号と等しいか大きいときには正の値を出力し、ＲＭＳ信号 が闇値信号より小さいときには０を出力する。閾値を変化させることは、車速か 増大している範囲で減少する最小閾値に対してＲＭＳ信号が同等以上であること を要求することにより、車輪のスリップが実際に発生しているときにだけコンパ レータ９４から正の信号が出力されるように制限することに役立つ。

コンパレータ９４から出力される二値信号は、積分器１０６に入力される。積分 器は、積分動作を実行して、所定時間にわたってコンパレータから出力される正 の出力の平均継続時間を示す信号を出力する。積分信号は、所定時間間隔におけ る車輪のスリップの平均継続時間に伴って大きさが変化する。そして、この積分 信号は、車速関数乗算器１０８ともう一つのコンパレータ１１０とに入力される 。車速関数乗算器１０８は、積分信号にＯとＫとの間の大きさの係数を掛けるこ とを実行する。図５に示すように、乗算係数は、車速か８３と８４との間（例え ば、５０Ｋｍ／ｈと６０Ｋｍ／ｈとの間）の制限された速度範囲内では、Ｋから Ｏまで減少する。

ドライバー８０は、車速関数乗算器１０８の出力を圧力制御弁３０の制御動作の ための命令信号に変換する。低速時、例えば車速がＳ３より低速である低速時に は、差動に対する制限が所定時間間隔における車輪のスリップの平均継続時間の 関数として増大する。しかしながら、車速か８３と８４との間の速度である時に は、差動に対する制限が車速関数の係数を掛けることによって制限されるのであ り、その係数は上記の車速範囲内ではＫからＯまで減少する。車速か８４を越え ると、差動に対してはどのような制限もなされない。

コンパレータ１１０に対する一方の入力は、積分器１０６から出力される積分信 号である。コンパレータ１１０に対する他方の入力は、閾値セット手段１１２か ら供給されるのであり、閾値セット手段は継続時間の最小値を出力する。図６は 閾値セット手段１１２から出力される継続時間の閾値を示しており、継続時間の 閾値は、図５に示す乗算係数が減少するときの車速Ｓ３〜Ｓ４と同一の範囲内で は時間Ｔと０との間で変化する。継続時間の閾値Ｔは、車速がＳ３より低速であ る時に差動制限を最大に増大させるのに必要な最小継続時間と一致している。し かしながら、車速がＳ４と同等以上である時には、継続時間の閾値は０に減少す る。

コンパレータ１１０からの出力は、積分器１０６の出力値が閾値セット手段１１ ２から出力される継続時間の閾値より大きいか小さいかを区別する二つの状態を 有する二値信号である。コンパレータ１１０から出力される二値信号は積分器１ １４に入力される。積分器は、所定の時間にわたってコンパレータから出力され る正の出力信号の平均値を示す信号を出力する。車速か８４を越えている時には 、積分器１１４の出力値は積分器１０６の出力値と一致している。しかしながら 、積分器１１４の出力値は、車速の関数としてそれ以上影響を受けることがなく 、ドライバー８２によりスロットル弁操作用モータの制御動作のための命令信号 に変換される。

車速か低速（Ｓｓより低速）である時、差動制限が最大になるまでは、車輪のス リップの検出に応答してエンジンの出力が自動的に減少することが継続時間の高 い閾値によって防止される。車速か高速（Ｓ４より高速）である時には、差動制 限が行われることはなく、エンジンの出力は車輪のスリップの継続時間の関数と して直ちに減少させられる。車速か低速と高速（Ｓｓと３４）との間であるとき には、車輪のスリップに対する初期応答として差動制限に代わりエンジンの出力 減少が行われる。

後輪駆動車１０の後輪１４．１６間の差動制限に基づいてこの発明を説明したが 、前輪駆動車の前輪間、または４輪駆動車の前輪と後輪との間においても差動制 限を制御することができる。同様に、回転速度の代わりに駆動列の機械的振動を 監視することにより、車輪のスリップを検出することができる。

補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の８）平成６年６月１７日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．エンジンを駆動輪に連結する駆動列を有する自動車の駆動輪によって車輪の スリップを制御する方法であって、 スリップする駆動輪によって引き起こされる駆動列の明確な振動を監視する工程 と、 明確な振動の継続時間を測定する工程と、駆動輪間の差動を測定された振動の継 続時間の関数として制限する工程と、駆動列へのエンジンの出力を測定された振 動の継続時間と継続時間の閾値との間の差の関数として減少させる工程とを含む 車輪のスリップ制御方法。 ２．さらに車速を測定する工程を含む請求項１の方法。 ３．ある車速範囲においては、差動制限が測定された車速とともに変化する請求 項２の方法。 ４．継続時間の閾値が、上記車速範囲では測定された車速とともに変化する請求 項３の方法。 ５．差動制限が、上記車速範囲では車速の増大とともに減少する請求項４の方法 。 ６．継続時間の閾値が、上記車速範囲では車速の増大とともに減少する請求項５ の方法。 ７．差動制限が最小であるときには上記車速範囲内の車速が、継続時間の閾値が 最小であるときの車速と一致している請求項６の方法。 ８．継続時間の閾値の最大値が差動制限を最大に増大させるのに要求される車輪 のスリップの継続時間と一致している請求項６の方法。 ９．上記駆動列を監視する工程が、駆動輪の回転速度をそれぞれ示す第１および 第２の信号を出力する工程と、第１および第２の信号を結合して駆動輪の平均回 転速度を示す第３の信号にする工程と、第３の信号の一部を駆動輪の速度変動の 所定の周波数範囲に制限された第４の信号として伝達する工程とを含む請求項１ の方法。 １０．上記駆動列を監視する工程が、第４の信号である駆動輪の速度変動の大き さに比例した第５の信号を出力する工程と、第５の信号の大きさを閾値と比較す る工程と、閾値より大きいことを示す第１の状態と閾値より小さいことを示す第 ２の状態とを有する第６の信号を出力する工程とを含む請求項９の方法。 １１．上記駆動列を監視する工程が、車速の増大とともに閾値の大きさを減少さ せる工程を含む請求項１０の方法。 １２．明確な振動の継続時間を測定する工程が、第６の信号の第１の状態の継続 時間に比例した第７の信号を出力することを含む請求項１０の方法。 １３．上記差動を制限する工程が、第７の信号を二つの駆動軸間の差動に対する 所定の制限に相当する第１の命令信号に変換することを含む請求項１２の方法。 １４．上記エンジンの出力を減少させる工程が、第７の信号の一部をエンジンの 出力の所定の減少に相当する第２の命令信号に変換することを含む請求項１３の 方法。 １５．エンジンを駆動輪に連結する駆動列を有する自動車の駆動輪によって車輪 のスリップを制御する牽引制御システムであって、スリップしている駆動輪によ って上記駆動列に引き起こされる明確な振動を検出する少なくとも一つのセンサ と、 明確な振動の継続時間を測定し、第１の命令信号を測定された振動の継続時間の 関数として出力し、第２の命令信号を測定された振動の継続時間と継続時間の閾 値との間の差の関数として出力する制御手段と、駆動輪間の差動を制限するため の第１の命令信号に応答可能な第１のアクチュェータと、 駆動輪へのエンジンの出力を減少させるための第２の命令信号に応答可能な第２ のアクチュエータとを備えた牽引制御システム。 １６．車速を測定するためのセンサを含む請求項１５の牽引制御システム。 １７．第１の命令信号が、ある車速範囲では速度の増大とともに減少する請求項 １６の牽引制御システム。 １８．継続時間の閾値が、上記車速範囲では車速の増大とともに減少する請求項 １７の牽引制御システム。 １９．第１の命令信号が最小であるときの車速が、継続時間の閾値が最小である ときの車速と一致している請求項１８の牽引制御システム。 ２０．継続時間の閾値の最大値が、上記第１の命令信号を最大に増大させること が要求される両輪のスリップによって引き起こされる振動の継続時間と一致して いる請求項１８の牽引制御システム。 ２１．上記少なくとも一つのセンサが、差動歯車装置によって相互に連結された 二つの駆動軸の回転速度をそれぞれ監視し、かつ二つの駆動軸の回転速度を示す 信号をそれぞれ出力する第１の速度センサと第２の速度センサとを含む請求項１ ５の牽引制御システム。 ２２．上記制御手段が、第１および第２のセンサから出力される信号を結合して 一つの平均化された信号にし、かつ平均化された信号の一部を、駆動輪の速度変 動の所定範囲の周波数に制限されたフィルター通過信号として伝達する請求項２ １の牽引制御システム。 ２３，車速を測定するためのセンサを含む請求項２２の牽引制御システム。 ２４．上記制御手段が、フィルター通過信号の大きさを車速とともに変化する閾 値と比較し、かつフィルター通過信号の大きさが閾値より大きいか小さいかを区 別する信号を出力する請求項２３の牽引制御システム。 ２５．閾値が、ある車速範囲では車速とともに減少する請求項２４の牽引制御シ ステム。 ２６．エンジンを駆動輪に連結する駆動列を有する自動車の駆動輪によって車輪 のスリップを検出するシステムであって、スリップしている駆動輪によって上記 駆動列に引き起こされる明確な振動を検出し、かつ駆動輪の速度変動の所定範囲 の周波数に制限された検出信号を伝達するセンサと、 車輪のスリップの存在を決定するために、検出信号の大きさを閾値と比較するコ ンパレータと、 閾値の大きさを車速とともに変化させる閾値セット手段とを備えたシステム。 ２７．上記コンパレータの閾値が車速とともに減少する請求項２６のシステム。 ２８．上記コンパレータが、検出信号の大きさが閾値より大きいか小さいかを区 別する比較信号を出力する請求項２７のシステム。 ２９．閾値より大きい比較信号の継続時間に比例したタイミング信号を出力する タイマを備えた請求項２８のシステム。 ３０．車速を検出する別のセンサを含む請求項２７のシステム。 ３１．駆動源と別々の駆動輪をそれぞれ駆動するために駆動源に作用的に連結さ れた少なくとも二つの駆動軸とを有する自動車の駆動輪によって車輪のスリップ を検出するシステムあって、 二つの駆動軸のうちの第１の駆動軸の回転速度を監視し、かつ第１の駆動軸の回 転速度を示す信号を出力する第１の速度センサと、二つの駆動軸のうちの第２の 駆動軸の回転速度を監視し、かつ第２の駆動軸の回転速度を示す信号を出力する 第２の速度センサと、上記第１および第２の信号を結合して二つの駆動軸の平均 回転速度を示す第３の信号にする速度平均化手段と、 第３の信号の一部を駆動軸の速度変動の所定範囲の周波数に制限された第４の信 号として伝達するフィルタと、 第４の信号である駆動軸の速度変動の大きさに比例した第５の信号を出力するレ ベル検出手段と、 第５の信号の大きさを閾値と比較し、かつ第５の信号の大きさが閾値より大きい か小さいかを区別する第６の信号を出力するコンパレータとを備えたシステム３ ２．上記コンパレータの閾値が車速とともに減少する請求項３１のシステム。 ３３．第６の信号が、閾値より大きいことを示す第１の状態と閾値より小さいこ とを示す第２の状態とを有する請求項３２のシステム。 ３４．第６の信号の第１の状態の継続時間に比例した第７の信号を出力するタイ マを備えた請求項３３のシステム。 ３５．上記タイマが、第１の状態の継続時間の変動する平均を所定の時間間隔に わたって概算する積分器である請求項３４のシステム。