JP2004511380A - トルクバイアスシステム - Google Patents

Abstract

好ましい実施形態のトルクバイアスシステムは、トルクバイアス装置と制御ユニットとを有する。トルクバイアスシステムは、好ましくは、第１の回転速度の第１の車輪と、第２の回転速度の第２の車輪と、トルク出力を持つエンジンとを有する車両に取り付けられて使用される。好ましい実施形態の制御ユニットは、第１の回転速度と第２の回転速度との差に基づいて誤差値を計算し、忘却係数を用いて、誤差値の比例項と積分項とに基づいて制御信号を導出するする。好ましい実施形態の制御ユニットは、制御信号をトルクバイアス装置に送る。

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は、広くはトルクバイアスシステムの分野に係り、より具体的には、第１の車輪及び第２の車輪を有する車両のためのトルクバイアスシステムの分野に関する。
【０００２】
【背景技術】
従来の車両で、全輪駆動が可能なものがある。これらの車両では、大きなトラクションが必要なときに燃費を高めるために２個の車輪を駆動し、トラクションが小さいときには道路のトラクション及び安定性を高めるために全ての車輪を駆動する。トルクバイアス装置は、従来、トラクションを低下させたときに、トルク出力を、第１の車輪から遠いエンジンから第２の車輪に向けて伝達するために使用されてきた。
【０００３】
トラクションを低下させたときには、車両の車輪の一つが、他の車輪よりもはるかに高速で回転していることがよくある。トルクバイアス装置は、従来、第１の車輪と第２の車輪の回転速度の違いに基づいて制御されていた。より具体的には、トルクバイアス装置は、従来、この回転速度の差の比例項と積分項を含む数式に基づいて制御されていた。
【０００４】
制御の比例項により、トルクバイアス装置が、車両の現在の状態を理解できる。極めて単純に、第１の車輪と第２の車輪の回転数の差が大きい場合に、トルクバイアス装置が作動する。一旦トルクバイアス装置が作動すると、車両は、４輪全てを駆動し、回転速度の差はゼロに近づくことができる。回転速度の差がゼロに近づくとき、比例項はゼロに近づき、積分項がない場合、トルクバイアス装置は不作動になる。しかし、車両は、さらにトラクションを下げた状態を続けているかもしれない。従って、トルクバイアス装置は、過去の状態を「記憶」する必要がある。これは、従来、積分項によって行なっていた。
【０００５】
積分項によって、トルクバイアス装置は、車両の過去の状態を理解することができる。従来、比例項も積分項も共に回転速度の差の絶対値を使用するので、積分項は正の値であり、この値は、低減したトラクションの状況と車両の現状との間の時間経過にかかわらず、トルクバイアス装置の制御に対して常に影響を与える。従って、トルクバイアスシステムの分野で、過去の状況を「記憶」する要求と、トルクバイアス装置に対して害になる影響を避けるために最終的には過去の状況を「忘れる」要求とをバランスさせるトルクバイアスシステムを提供することが必要である。
【０００６】
【好ましい実施形態】
以下の本発明の好ましい実施形態の説明は、この実施形態に限定する意図はなく、トルクバイアスシステムの技術分野における専門家が、本発明の実施形態を製造し使用することができるようにするためのものである。
【０００７】
図１に示すように、好ましい実施形態のトルクバイアスシステム１０は、トルクバイアス装置１２と制御ユニット１４とを有する。トルクバイアスシステム１０は、好ましくは、車両１６内に設置して使用する。この車両１６は、第１の回転速度の第１の車輪１８と、第２の回転速度の第２の車輪２０と、トルクを出力するエンジン２２とを有する。より好ましくは、トルクバイアスシステム１０は、全輪駆動（ＡＷＤ）車両内に設置して使用する。かかる車両は、例えばトラックやいわゆるスポーツユーティリティビークルであって、前輪としての第１の車輪１８を２個と、後輪としての第２の車輪２０を２個有し、長手方向に取り付けられたエンジンを有する。このような配置により、トルクバイアス装置１２は、「トランスアクスルタイプ」のトルクバイアス装置として、低減された牽引状態のときに、トルク出力を、後輪から離れる方向に、前輪に向けて伝達する。
【０００８】
しかし、トルクバイアスシステム１０は、いかなる適当な環境にも、設置して使用することもできる。例えば、トルクバイアス装置１２は、逆に取り付けたエンジンを有するミニバンやセダン等のＡＷＤ車両内に設置して使用することもできる。この配置では、トルクバイアス装置は、低減された牽引状態のときに、トルク出力を、前輪から離れる方向に、後輪に向けて伝達する。他の例として、２個の前輪のうち、左の車輪として第１の車輪１８を有し、右の車輪として第２の車輪２０を有するような二輪駆動車両内に、トルクバイアス装置を設置して使用することもできる。このような配置により、トルクバイアス装置１２は、「フロントアクスルタイプ」のトルクバイアス装置として、低減された牽引状態のときに、トルク出力を、一方の前輪から離れる方向に、他方の前輪に向けて伝達する。
【０００９】
好ましい実施形態のトルクバイアス装置１２は、従来の電気的に作動する多板クラッチであって、例えば、ボルグワォーナ（ＢｏｒｇＷａｒｎｅｒ）社から「トルクオンデマンド」の商品名で販売されているようなものである。しかし、トルクバイアス装置１２は他の適当な装置でもよく、例えば、液圧または粘性で作動される多板クラッチ又は、多板を有しないギア、ドッグ又は円錐タイプのクラッチであってもよい。トルクバイアス装置１２の具体的選択は、車両１６及びエンジン２２のトルク出力の大きさ及び配置を含む数個との要素に基づいて変わりうる。
【００１０】
好ましい実施形態の制御ユニット１４は、第１の車輪１８及び第２の車輪２０へのトルク出力をいつどれだけバイアスするかを決定し、この決定に基づいて、トルクバイアス装置１２を制御する機能を有する。第１の機能、即ち、トルク出力をいつどれだけバイアスするかの決定は、二つのステップで達成される。第１のステップでは、制御ユニット１４は、第１の車輪１８の第１の回転速度と第２の車輪２０の第２の回転速度との差に基づいて、誤差値を計算する。第２のステップでは、制御ユニット１４は、誤差値の比例項と積分項とに基づいて、忘却係数（ｆｏｒｇｅｔｔｉｎｇ ｆａｃｔｏｒ）を用いて制御信号を導き出す。
【００１１】
第１のステップ即ち誤差値の計算は、好ましくは、第１の回転速度と第２の回転速度のデータを受け取り、一方の値から他方の値を引くことによって達成される。データは、好ましくは、何らかの適当な形式によって、又何らかの適当な手段によって、例えば通信ケーブルによって、送信され、受信される。差の値は、好ましくは正の値に修正される。好ましい実施形態では、制御ユニット１４で受信されるデータは、前車軸の回転速度（前左の車輪と前右の車輪の平均）と後車軸の回転速度（後左の車輪と後右の車輪の平均）を含む。他の実施形態では、制御ユニット１４で受信されるデータは、第１の車輪１８の回転速度と第２の車輪２０の回転速度に基づく何らかの適当な情報を含んでもよい。
【００１２】
第２のステップ、即ち誤差の値の比例項と積分項とに基づいて制御信号を導出するステップは、忘却係数を利用することを含んでいる。忘却係数は、最近の複数の誤差の値を「記憶」する要求と、それらを最終的に「忘却」してトルクバイアス装置に対して害になる影響を避ける要求とをバランスさせる機能を有する。好ましい実施形態の忘却係数は、次の二つの式に示すように、制御信号の積分項に、時間に基づく指数を含む。

【００１３】
ここに、ｕ_ｋ及びｕ（ｔ）は制御信号であり、ｋ_ｐは比例項定数であり、ｘ_ｅ，ｋ及びｘ_ｅは誤差値であり、ｋ_ｉは積分項定数であり、λは忘却係数である。好ましい実施形態ではλは約０．９である。しかし、他の実施形態では、λは０．０から１．０の間の何らかの適当な値であってよい。
【００１４】
好ましい実施形態では、制御ユニット１４は、車両１６の具体的状態に基づいて「定数」ｋ_ｐ、ｋ_ｉ及びλを変化させる。より具体的には、制御ユニット１４は、従前のエンジンスロットルセンサによって検出された広く開かれたエンジンスロットルを検出に基づいて、ｋ_ｐ、ｋ_ｉ及びλを増大させ、回転速度の差の重要性を更に強めるようにする。他の実施形態では、制御ユニット１４は、「定数」ｋ_ｐ、ｋ_ｉ及びλのうちの一つ又は二つ以上を一定に保持してもよく、又は、これらの「定数」のうちの一つ又は二つ以上を他の適当な係数に基づいて変化させてもよい。
【００１５】
制御ユニット１４の第２の機能、即ちトルクバイアス装置１２の制御は、好ましくは、制御信号をトルクバイアス装置１２に送ることによって達成される。制御信号は、好ましくは、何らかの適当な形式によって、又何らかの適当な手段によって、例えば通信ケーブルによって、送信され、受信される。
【００１６】
トルクバイアスシステムの技術分野における専門家は誰でも、ここに記載された詳細な説明から、又、図面や請求の範囲の記載に基づいて、請求項に規定される本発明の範囲から逸脱することなしに、ここに記載された好ましい実施形態に改良や変更を加えることができると認識されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】
好ましい実施形態のトルクバイアスシステムの模式図であって、車両に適用した場合を示す。

Claims (16)

1. 第１の回転速度を持つ第１の車輪と第２の回転速度を持つ第２の車輪を備えた車両のトルクバイアス装置を制御する方法であって、
   前記第１の回転速度と第２の回転速度との差に基づいて誤差値を計算する工程と、
   前記誤差値の比例項と積分項とに基づいて制御信号を導出する工程と、
   前記制御信号を前記トルクバイアス装置に送る工程と、
   を有し、
   前記導出する工程は忘却係数を用いる工程を含むトルクバイアス装置の制御方法。
2. 前記導出する工程は、前記積分項に前記忘却係数を用いる工程を含む請求項１記載のトルクバイアス装置の制御方法。
3. 前記忘却係数は時間に基づく指数を含む請求項２記載のトルクバイアス装置の制御方法。
4. 前記導出する工程は次の式を用いる工程を含み、この式において、ｕ（ｔ）は、時間ｔにおける制御信号であり、ｋ_ｐは比例項定数であり、ｘ_ｅは誤差値であり、ｋ_ｉは積分項定数であり、λは忘却係数である請求項３記載のトルクバイアス装置の制御方法。
   

   
5. 車両の状況に基づいて前記ｋ_ｐ、ｋ_ｉ及びλのパラメータのうちの少なくとも一つを変化させる工程を更に有する請求項４記載のトルクバイアス装置の制御方法。
6. 前記変化させる工程は、広く開かれたエンジンスロットルの状態に基づいて前記ｋ_ｐ、ｋ_ｉ及びλのパラメータのうちの少なくとも一つを増大させる工程を有する請求項５記載のトルクバイアス装置の制御方法。
7. 前記第１の回転速度及び第２の回転速度についてのデータを受信する工程を更に有する請求項１記載のトルクバイアス装置の制御方法。
8. 第１の回転速度を持つ第１の車輪と第２の回転速度を持つ第２の車輪を備えた車両用のトルクバイアスシステムであって、
   トルクバイアス装置と、
   前記第１の回転速度と第２の回転速度との差に基づいて誤差値を計算して、前記誤差値の比例項と積分項とに基づいて制御信号を導出し、前記制御信号を前記トルクバイアス装置に送るように構成された制御ユニットと、
   を有し、
   前記制御ユニットは忘却係数を用いて前記制御信号を導出するものであるトルクバイアスシステム。
9. 前記制御ユニットは、前記積分項に前記忘却係数を用いて前記制御信号を導出するように構成されている請求項８記載の車両用トルクバイアスシステム。
10. 前記忘却係数は時間に基づく指数を含む請求項９記載の車両用トルクバイアスシステム。
11. 前記制御ユニットは次の式によって前記制御信号を導出するように構成され、この式において、ｕ（ｔ）は、時間ｔにおける制御信号であり、ｋ_ｐは比例項定数であり、ｘ_ｅは誤差値であり、ｋ_ｉは積分項定数であり、λは忘却係数である請求項１０記載の車両用トルクバイアスシステム。
    

    
12. 前記制御ユニットは、広く開かれたエンジンスロットルの状態に基づいて、前記ｋ_ｐ、ｋ_ｉ及びλのパラメータのうちの少なくとも一つを増大させるように構成されている請求項１１記載の車両用トルクバイアスシステム。
13. 前記制御ユニットは、車両の状況に基づいて、前記ｋ_ｐ、ｋ_ｉ及びλのパラメータのうちの少なくとも一つを増大させるように構成されている請求項１２記載の車両用トルクバイアスシステム。
14. 前記トルクバイアス装置は、前記第１の車輪または第２の車輪に向けて選択的にトルクをバイアスさせるように構成されている請求項８記載の車両用トルクバイアスシステム。
15. 前記第１の車輪は前記車両の前端部に位置し、前記第２の車輪は前記車両の後端部に位置している請求項１４記載の車両用トルクバイアスシステム。
16. 前記制御ユニットは、前記第１の回転速度と第２の回転速度のデータを受信するように構成されている請求項８記載の車両用トルクバイアスシステム。