JP2020099119A - 車両の駆動システム - Google Patents

Abstract

【課題】スリップ発生時に、車両が偏向することなく、要求される駆動力または制動力を発生できる車両の駆動システムを提供する。【解決手段】トルク発生機構Ｂｆと、トルク発生機構Ｂｆからトルクが伝達されかつ左右輪４３ｆｒ，４３ｆｌが相対回転できるように連結された差動機構７ｆ，８ｆと、その差動機構７ｆ，８ｆの差動を制限する差動制限機構２６ｆと、左右輪４３ｆｒ，４３ｆｌの舵角を自動的に制御できる操舵機構４４と、差動制限機構２６ｆによる左右輪４３ｆｒ，４３ｆｌの相対回転数を所定のデータに基づいて制御する第１コントローラ５６と、操舵機構４４による左右輪４３ｆｒ，４３ｆｌの舵角を上記所定のデータとは異なる他のデータに基づいて制御する第２コントローラ６２とを備えている。【選択図】図２

Description

この発明は、トルク発生機構により発生されたトルクを左右輪に分割して伝達するように構成された車両の駆動システムに関するものである。

特許文献１には、駆動力源としてのモータやブレーキアクチュエータにより発生させたトルクを、差動機構を介して左右輪に伝達するように構成された車両の制御装置が記載されている。この差動機構は、左右輪に伝達するトルクの分割率を制御することができるように構成されている。そして、特許文献１に記載された車両の制御装置は、運転者によるブレーキ操作量に基づく目標減速度や、運転者のステアリング操作量に基づく目標ヨーレートなどに応じて、モータやブレーキアクチュエータにより発生させる制動トルクおよび左右輪に分割するトルクの割合を求めるように構成されている。

特開２０１７−１１８６７３号公報

特許文献１に記載された車両の制御装置は、差動機構によるトルクの分割率を変更することにより、一方の駆動輪に伝達されるトルクを低減し、他方の駆動輪に伝達されるトルクを増大させることができるため、例えば、制動時に左右輪のいずれか一方がスリップした場合に、そのスリップが生じた駆動輪に伝達されるトルクが低下するようにトルクの分割率を変更することによりスリップを解消することができる。一方、そのように差動機構によるトルクの分割率を変更した場合には、車両の左右で発生する制動力の大きさが異なって、車両が偏向する可能性がある。また、そのような車両の偏向を抑制するためには、モータやブレーキアクチュエータで発生させる制動トルクを低減させるとともに、左右輪に伝達されるトルクの分割率が同一になるように制御することになり、車両に要求される減速度を達成することができなくなる可能性がある。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、スリップ発生時に、車両が偏向することなく、要求される駆動力または制動力を発生できる車両の駆動システムを提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、この発明は、駆動トルクまたは制動トルクを発生するトルク発生機構と、前記トルク発生機構のトルクを右駆動輪と左駆動輪とに分割して伝達するとともに、前記右駆動輪と前記左駆動輪とが相対回転できるように連結された差動機構と、前記右駆動輪と前記左駆動輪との相対回転を制限する差動制限機構と、前記右駆動輪と前記左駆動輪、または前記右駆動輪と前記左駆動輪とは異なる一対の車輪である操舵輪の舵角を、運転者による操舵装置の操作量に対する前記操舵輪の舵角を自動的に制御できる操舵機構とを備えた車両の駆動システムにおいて、前記差動制限機構による前記右駆動輪と前記左駆動輪との相対回転数を所定の一群の入力データに基づいて所定回転数以内に制御する第１コントローラと、前記操舵機構による前記操舵輪の舵角を前記一群の入力データとは異なる他の一群の入力データに基づいて制御する第２コントローラとを備えていることを特徴とするものである。

この発明では、前記右駆動輪と前記左駆動輪とのいずれか一方がスリップした場合に、前記第１コントローラは、前記右駆動輪と前記左駆動輪との相対回転数を前記所定回転数以内に制御するとともに、前記第２コントローラは、前記第１コントローラによって前記右駆動輪と前記左駆動輪との相対回転数を前記所定回転数以内に制御したことによる前記車両の偏向を抑制するように前記操舵機構によって前記操舵装置の操作量に対する前記操舵輪の舵角を変更するように構成されていてよい。

この発明では、前記第２コントローラは、前記右駆動輪と前記左駆動輪とのいずれか一方がスリップした場合に、前記運転者による操舵装置の操作量に応じたヨーレートが発生するように、前記操舵輪の舵角を変更するように構成されていてよい。

この発明では、前記差動機構は、前記トルク発生機構からトルクが伝達される第１入力要素と、前記右駆動輪に連結された第１出力要素と、第１反力要素とを有する第１遊星歯車機構と、前記トルク発生機構からトルクが伝達される第２入力要素と、前記左駆動輪に連結された第２出力要素と、第２反力要素とを有する第２遊星歯車機構と、前記第１反力要素のトルクの向きを反転させて、前記第２反力要素に伝達する反転機構とにより構成され、前記差動制限機構は、前記第１反力要素と前記第２反力要素とのいずれか一方の反力トルクを増大させ、かつ前記第１反力要素と前記第２反力要素との他方の反力トルクを減少させる差動用モータとにより構成され、前記第１コントローラは、前記右駆動輪と前記左駆動輪とのいずれか一方がスリップした場合に、前記トルク発生機構の出力トルクを維持しつつ、前記右駆動輪と前記左駆動輪との相対回転数が前記所定回転数以内となるように、前記差動用モータの出力トルクを制御してよい。

この発明によれば、右駆動輪と左駆動輪とが相対回転できるように差動機構が設けられ、差動制限機構は、その差動機構による右駆動輪と左駆動輪との相対回転を制限できるように構成されている。また、操舵輪の舵角を制御する操舵機構が設けられている。そして、第１コントローラは、差動制限機構による右駆動輪と左駆動輪との相対回転数を所定の一群の入力データに基づいて所定回転以内に制御し、第２コントローラは、操舵輪の舵角を上記所定の一群の入力データとは異なる他の一群の入力データに基づいて制御するように構成されている。すなわち、右駆動輪と左駆動輪との相対回転数の制御と、操舵輪の舵角の制御とが独立して実行される。したがって、操舵輪の舵角を第２コントローラによって制御することができるため、いずれかの車輪がスリップしたとしても、そのスリップが生じた車輪と、その車輪と対となる車輪との相対回転数を所定回転数以内に第１コントローラによって制御しても、それに伴う車両の偏向を第２コントローラによって抑制できる。その結果、スリップが生じた場合に、駆動トルクや制動トルクを低下させることなく、スリップを解消させることができ、またそのスリップを解消させることに伴って車両が偏向することを抑制できる。

この発明で対象とすることができる車両に設けられた駆動装置の一例を説明するための模式図である。 この発明の実施形態における車両の駆動システムを説明するための模式図である。 操舵機構の構成例を説明するための模式図である。 第１ＥＣＵにより実行される制御例の一例を説明するためのフローチャートである。 制動力を発生させながら旋回走行している間に右車輪がスリップした場合における実差回転数と、操舵量に応じた理論差回転数との変化、および差回転数偏差の変化を説明するためのタイムチャートである。 差回転数偏差に対する差動用モータのトルクの補正量を求めるマップの一例を示す図である。 第２ＥＣＵにより実行される制御例の一例を説明するためのフローチャートである。 目標ヨーレートと実際のヨーレートとの差に基づいて舵角の補正量を求めるためのマップの一例を示す図である。 駆動装置の他の例を説明するための模式図である。 図９に示す駆動装置のうち一方のクラッチ機構のみを備えた例を説明するための模式図である。 駆動装置の更に他の例を説明するための模式図である。

この発明で対象とすることのできる車両は、駆動トルクまたは制動トルクを発生させるトルク発生機構と、左右輪が差動可能に連結されるとともに、トルク発生機構により発生されたトルクを左右輪に分割して伝達する差動機構と、左右輪の差動回転を制限する差動制限装置とにより構成された駆動装置を備えた車両であって、図１には、その駆動装置の一例を示している。

図１に示す駆動装置１は、駆動力源としての駆動用モータ２を備えている。この駆動用モータ２は、従来知られているハイブリッド車両や電気自動車の駆動力源として設けられたモータと同様に発電機能を有するモータであって、例えば、永久磁石式の同期モータによって構成することができる。すなわち、駆動用モータ２は、車両の推進力を発生するための駆動力源として機能することや、車両の減速力を発生するためのブレーキとして機能することができ、この発明の実施形態における「トルク発生機構」に相当するものである。

駆動用モータ２の出力軸３は、車幅方向に延出していて、その出力軸３に磁性体で形成されたドライブギヤ４が取り付けられている。また、出力軸３と平行に伝達軸５が配置され、その伝達軸５の中央部に、ドライブギヤ４に噛み合うドリブンギヤ６が取り付けられている。

伝達軸５の一方の端部にシングルピニオン型の遊星歯車機構（以下、第１遊星歯車機構と記す）７が連結され、他方の端部に、第１遊星歯車機構７と同様に構成されたシングルピニオン型の遊星歯車機構（以下、第２遊星歯車機構と記す）８が連結されている。

第１遊星歯車機構７は、伝達軸５に連結された第１サンギヤ９と、その第１サンギヤ９と同心円上に配置されかつ内歯が形成された第１リングギヤ１０と、第１サンギヤ９および第１リングギヤ１０に噛み合い、かつ第１サンギヤ９の回転方向に所定の間隔を空けて配置された複数の第１プラネタリギヤ１１と、複数の第１プラネタリギヤ１１を自転および公転可能に保持する第１キャリヤ１２とにより構成されている。この第１キャリヤ１２には、図示しない一方のドライブシャフトが取り付けられる。すなわち、第１キャリヤ１２が出力要素として機能する。

同様に、第２遊星歯車機構８は、伝達軸５に連結された第２サンギヤ１３と、その第２サンギヤ１３と同心円上に配置されかつ内歯が形成された第２リングギヤ１４と、第２サンギヤ１３および第２リングギヤ１４に噛み合い、かつ第２サンギヤ１３の回転方向に所定の間隔を空けて配置された複数の第２プラネタリギヤ１５と、複数の第２プラネタリギヤ１５を自転および公転可能に保持する第２キャリヤ１６とにより構成されている。この第２キャリヤ１６には、図示しない他方のドライブシャフトが取り付けられる。すなわち、第２キャリヤ１６が出力要素として機能する。なお、第１サンギヤ９と第２サンギヤ１３との歯数、第１リングギヤ１０と第２リングギヤ１４との歯数は、それぞれ同一に形成されている。

また、第１リングギヤ１０および第２リングギヤ１４には外歯が形成されており、それらの第１リングギヤ１０と第２リングギヤ１４とは、一方のリングギヤ１０（１４）のトルクの向きを反転させて他方のリングギヤ１４（１０）に伝達するように構成された反転機構１７によって連結されている。

この反転機構１７は、出力軸３と平行に配置された第１回転軸１８と第２回転軸１９とを備えている。第１回転軸１８の一方の端部には、第１リングギヤ１０の外歯に噛み合う第１ピニオンギヤ２０が取り付けられ、他方の端部には、第２ピニオンギヤ２１が取り付けられている。また、第２回転軸１９の一方の端部には、第２リングギヤ１４の外歯に噛み合い、かつ第１ピニオンギヤ２０と同一の歯数に形成された第３ピニオンギヤ２２が取り付けられ、他方の端部には、第２ピニオンギヤ２１と同一の歯数が形成されかつ第２ピニオンギヤ２１に噛み合う第４ピニオンギヤ２３が取り付けられている。なお、第１リングギヤ１０に形成された外歯と、第２リングギヤ１４に形成された外歯とは同一の歯数に形成されている。

さらに、第１リングギヤ１０の外歯には、出力軸３に相対回転可能に嵌合した第１ブレーキ用ギヤ２４が噛み合い、第２リングギヤ１４の外歯には、出力軸３に相対回転可能に嵌合した第２ブレーキ用ギヤ２５がその外歯に噛み合っている。これらの第１ブレーキ用ギヤ２４と第２ブレーキ用ギヤ２５とは、ドライブギヤ４を挟んで両側に配置され、かつ第１リングギヤ１０に形成された外歯や、第２リングギヤ１４に形成された外歯に噛み合いつつ軸線方向に移動できるように出力軸３に嵌合している。

上記の第２ブレーキ用ギヤ２５にトルクを伝達するための差動用モータ２６が設けられている。この差動用モータ２６の出力軸２７が、駆動用モータ２の出力軸３と平行となるように設けられており、その先端部に、出力ギヤ２８が取り付けられている。また、差動用モータ２６の出力軸２７と第２回転軸１９との間に、カウンタシャフト２９が平行に配置されており、そのカウンタシャフト２９の一方の端部に、出力ギヤ２８に噛み合うとともに出力ギヤ２８よりも大径に形成されたドリブンギヤ３０が取り付けられ、他方の端部に、第２ブレーキ用ギヤ２５に噛み合うとともに、第２ブレーキ用ギヤ２５よりも小径に形成されたドライブギヤ３１が取り付けられている。すなわち、差動用モータ２６の出力トルクが二段階に増幅されて第２ブレーキ用ギヤ２５に伝達されるように構成されている。

上述した駆動装置１は、駆動用モータ２のトルクが、伝達軸５の部分で第１遊星歯車機構７側と第２遊星歯車機構８側とに分割されて、左右の駆動輪に伝達される。また、そのトルクの分割率は、第１リングギヤ１０の反力トルクと第２リングギヤ１４の反力トルクとの大きさに応じて変化する。具体的には、差動用モータ２６を停止させている場合には、第１リングギヤ１０に作用するトルクと第２リングギヤ１４に作用するトルクとは同一であることから、第１リングギヤ１０のトルクと第２リングギヤ１４のトルクとが対抗して作用し、トルクの分割率が５０％となる。それに対して、例えば、第２リングギヤ１４の反力トルクが増大するように差動用モータ２６からトルクを出力すると、反転機構１７を介して第１リングギヤ１０の反力トルクが減少するように差動用モータ２６からトルクが伝達される。その結果、第２遊星歯車機構８側に分割されるトルクが、第１遊星歯車機構７側に分割されるトルクよりも大きくなる。つまり、差動用モータ２６のトルクを制御することにより左右輪に伝達するトルクを制御することができる。

また、車両が旋回走行するなどにより左右輪の回転数に差が生じた場合には、差動用モータ２６が回転することにより、その差動回転を吸収することができる。言い換えると、差動用モータ２６の回転数が「０」となるように、差動用モータ２６の回転数をフィードバックしてトルクを制御することにより、左右輪が相対回転することを抑制できる。すなわち、差動用モータ２６および反転機構１７によって、この発明の実施形態における「差動制限機構」が構成されている。

さらに、駆動装置１は、ブレーキ機構Ｂにより発生された制動トルクを、左右の駆動輪に分割して伝達できるように構成されている。具体的には、第１ブレーキ用ギヤ２４におけるドライブギヤ４に対向した側面に第１コイル３２が設けられ、同様に第２ブレーキ用ギヤ２５におけるドライブギヤ４に対向した側面に第２コイル３３が設けられている。また、ケースＣの内面に対向する第１ブレーキ用ギヤ２４の側面には環状に形成された第１端子３４が取り付けられており、その第１端子３４と第１コイル３２とを接続する導線３５が第１ブレーキ用ギヤ２４の内部を通って設けられている。同様に、ケースＣの内面に対向する第２ブレーキ用ギヤ２５の側面には環状に形成された第２端子３６が取り付けられており、その第２端子３６と第２コイル３３とを接続する導線３７が第２ブレーキ用ギヤ２５の内部を通って設けられている。そして、第１端子３４に接触する第１ブラシ３８がケースＣの内面に設けられ、第２端子３６に接触する第２ブラシ３９がケースＣの内面に設けられている。これらのブラシ３８，３９は、比較的薄い金属材料によって構成され、第１端子３４や第２端子３６が軸線方向に移動した場合であっても接触した状態を維持できるように弾性変形して第１端子３４や第２端子３６に接触している。

上述したように構成されたブレーキ機構Ｂは、第１コイル３２や第２コイル３３に通電する電流に応じた電磁力がドライブギヤ４に作用し、その電磁力によって第１ブレーキ用ギヤ２４や第２ブレーキ用ギヤ２５がドライブギヤ４と接触する。第１ブレーキ用ギヤ２４や第２ブレーキ用ギヤ２５は、上述したように左右輪の回転数差を吸収する際に回転するものであって、その回転数は極低回転数となる。したがって、第１ブレーキ用ギヤ２４や第２ブレーキ用ギヤ２５とドライブギヤ４とを接触させることにより、ドライブギヤ４に制動トルクが生じ、その制動トルクが左右輪に伝達される。

さらに、駆動装置１には、車両の電源をオフした場合であっても、第２ブレーキ用ギヤ２５とドライブギヤ４との接触圧を維持できるようにパーキングロック機構Ｐが設けられている。このパーキングロック機構Ｐは、第２ブレーキ用ギヤ２５に対向したケースＣの壁面に取り付けられたパーキングロックモータ４０と、そのパーキングロックモータ４０により軸線方向に移動させられて第２ブレーキ用ギヤ２５を押圧する環状の押圧プレート４１とにより構成されている。具体的には、パーキングロックモータ４０の出力軸４２にネジが形成され、押圧プレート４１の中空部に、出力軸４２のネジに噛み合うネジが形成され、さらに、押圧プレート４１の外周面は、ケースＣにスプライン係合している。それらのネジの圧力角は、パーキングロックモータ４０を駆動した場合に、押圧プレート４１が軸線方向に移動でき、それとは反対に押圧プレート４１を軸線方向に押圧した場合に、出力軸４２の回転方向にトルクが作用し難いように構成されている。したがって、第２ブレーキ用ギヤ２５とドライブギヤ４とが所定の接触圧となるように、押圧プレート４１によって第２ブレーキ用ギヤ２５を押圧した後に、パーキングロックモータ４０への通電を停止しても、第２ブレーキ用ギヤ２５とドライブギヤ４との接触圧が維持される。

図２には、上記のように構成された駆動装置１を、車両Ｖｅの前方および後方にそれぞれ設けたシステム構成の一例を模式的に示している。なお、図２には、電気的な接続関係を破線で示している。また、以下の説明では、車両Ｖｅの前方に設けられた各部材の名称に「フロント」を加えて記載し、参照符号に「ｆ」を加えて記載し、車両Ｖｅの後方に設けられた各部材の名称に「リヤ」を加えて記載し、参照符号に「ｒ」を加えて記載する。

図２に示す例では、前輪４３ｆｌ，４３ｆｒが転舵するように構成されており、その転舵角を制御する操舵機構４４が車幅方向における中央部に設けられている。この操舵機構４４は、運転者によるステアリング操作に基づいて前輪４３ｆｌ，４３ｆｒの転舵角を制御するとともに、必要に応じてステアリング操作とは独立して前輪４３ｆｌ，４３ｆｒの転舵角を制御できるように構成されている。その操舵機構の一例を図３に示してある。

図３に示す操舵機構４４は、ステアリングホイール４５に連結されたアッパーステアリングシャフト４６に、ＶＧＲＳ（variable gear ratio steering）４７を介して、ロアステアリングシャフト４８が連結されている。このＶＧＲＳ４７は、従来知られたものと同様に構成されている。具体的には、アッパーステアリングシャフト４６に連結されたキャリヤと、そのキャリヤによって自転および公転可能に保持されたピニオンギヤに噛み合い、かつＶＧＲＳモータに連結されたサンギヤと、ロアステアリングシャフトに連結されたリングギヤとにより構成されている。したがって、ＶＧＲＳ４７の回転角を制御することにより、アッパーステアリングシャフト４６の回転角と、ロアステアリングシャフト４８の回転角との比を無段階に変更することができる。

上記のロアステアリングシャフト４８の下端部には、ピニオンギヤ４９が取り付けられ、そのピニオンギヤ４９と、外周面にギヤ歯が形成されたラックバー５０とが噛み合っている。したがって、ロアステアリングシャフト４８の回転角に応じて、ラックバー５０が軸線方向に移動させられるように構成されている。そのラックバー５０にタイロッドやナックルアームを介して前輪４３ｆｌ，４３ｆｒが連結されている。

また、そのロアステアリングシャフト４８にアシストトルクを加えることができるＥＰＳ（electronic power steering）モータ５１が設けられている。なお、アッパーステアリングシャフト４６には、ステアリングホイール４５の操舵角を検出するための舵角センサ５２と、ステアリングホイール４５の操舵トルクを検出するための操舵トルクセンサ５３とが設けられている。

また、図２に示す例では、フロント駆動用モータ２ｆおよびフロント差動用モータ２６ｆならびにフロントブレーキ機構Ｂｆに、従来知られたハイブリッド車両や電気自動車に搭載された蓄電装置と同様に構成されたバッテリーやキャパシタなどの高電圧の蓄電装置５４が電気的に接続されている。この蓄電装置５４と各モータ２ｆ，２６ｆまたは各コイル３２ｆ、３３ｆとの間には、直流電流と交流電流とを切替えるとともに、各モータ２ｆ、２６ｆまたは各コイル３２ｆ、３３ｆに供給される電流値やその周波数を制御することができるフロントインバータ５５ｆが設けられている。

同様に、リヤ駆動用モータ２ｒおよびリヤ差動用モータ２６ｒならびにリヤブレーキ機構Ｂｒに、上記の蓄電装置５４が電気的に接続されている。この蓄電装置５４と各モータ２ｒ、２６ｒまたは各コイル３２ｒ、３３ｒとの間には、直流電流と交流電流とを切替えるとともに、各モータ２ｒ、２６ｒまたは各コイル３２ｒ、３３ｒに供給される電流値やその周波数を制御することができるリヤインバータ５５ｒが設けられている。

上記のフロントインバータ５５ｆとリヤインバータ５５ｒとには、フロント駆動用モータ２ｆ、フロントブレーキ機構Ｂｆ、フロント差動用モータ２６ｆ、リヤ駆動用モータ２ｒ、リヤブレーキ機構Ｂｒ、リヤ差動用モータ２６ｒを制御するための第１電子制御装置（以下、第１ＥＣＵと記す）５６が設けられている。この第１ＥＣＵ５６は、従来知られている車両に搭載された電子制御装置と同様にマイクロコンピュータを主体として構成されている。

この第１ＥＣＵ５６には、アクセルペダルの操作量、ブレーキペダルの操作量、ステアリングホイールの操舵角や操舵トルクなどの運転者により操作される装置の操作量を検出するセンサからの信号、車速、各車輪の車輪速、車両の前後加速度、ヨーレートなどの車両の走行状態を検出するセンサからの信号、蓄電装置の充電残量や温度などの車両の状態を検出するセンサからの信号などが入力され、その入力される信号、および予め記憶されている演算式またはマップなどに基づいて、フロントインバータ５５ｆやリヤインバータ５５ｒに制御信号を出力するように構成されている。図２には、便宜上、一つのセンサ５７が第１ＥＣＵ５６に接続されている状態を示している。

なお、第１ＥＣＵ５６を作動させるためや、第１インバータ５５ｆに搭載されている図示しないトランジスタを制御するための電力を供給するために、第１補機バッテリ５８が設けられている。この第１補機バッテリ５８は、蓄電装置５４よりも低電圧である。

また、フロントパーキングロック機構Ｐｆおよびリヤパーキングロック機構Ｐｒは、押圧プレート４１ｆ（４１ｒ）と第２ブレーキ用ギヤ２５ｆ（２５ｒ）との接触圧を制御することにより、ブレーキ機構Ｂｆ（Ｂｒ）のバックアップとしても機能するため、上記第１ＥＣＵ５６と第１補機バッテリ５８との電気系統にフェールが生じた場合、または蓄電装置５４とフロントインバータ５５ｆあるいはリヤインバータ５５ｒとの電気系統にフェールが生じた場合などにも、各パーキングロック機構Ｐｆ，Ｐｒを制御することができるように、第１ＥＣＵ５６とは別に他の電子制御装置（以下、バックアップＥＣＵと記す）５９が設けられている。このバックアップＥＣＵ５９も第１ＥＣＵ５６と同様にマイクロコンピュータを主体として構成されている。

このバックアップＥＣＵ５９には、ブレーキペダルの操作量、各ブレーキ機構に通電されている電流値、車輪速などの信号が入力され、それらの入力された信号と、バックアップＥＣＵ５９に予め記憶されているマップや演算式などに基づいて各パーキングロック機構Ｐｆ，Ｐｒに信号を出力するように構成されている。そして、バックアップＥＣＵ５９を作動させるためや、各パーキングロック機構Ｐｆ，Ｐｒを制御するための電力を供給するために、第２補機バッテリ６０が設けられている。図２には、便宜上、一つのセンサ６１がバックアップＥＣＵ５９に接続されている状態を示している。なお、第１ＥＣＵ５８からの信号をバックアップＥＣＵ５９が受けることができ、第１ＥＣＵ５８がフェールした場合などには、バックアップＥＣＵ５９が作動することを許可するように構成することができる。

さらに、図２に示す例では、操舵機構４４を制御するための第２ＥＣＵ６２が設けられている。この第２ＥＣＵ６２は、操舵機構４４に設けられたＥＰＳモータ５１やＶＧＲＳモータ４７を制御するためのコントローラであって、ステアリング操作角、ステアリングの操舵トルク、ヨーレートなどの信号が入力され、その入力された信号と、第２ＥＣＵ６２に予め記憶されているマップや演算式などに基づいて、ＥＰＳモータ５１やＶＧＲＳモータ４７に制御信号を出力するように構成されている。図２には、便宜上、一つのセンサ６３が第２ＥＣＵ６２に接続されている状態を示している。

図４には、第１ＥＣＵ５６による左前輪４３ｆｌと右前輪４３ｆｒとのトルクの制御例を説明するためのフローチャートを示している。なお、左後輪４３ｒｌと右後輪４３ｒｒとも同様に制御できる。図４に示す例では、まず、車両Ｖｅの種々の情報を読み込む（ステップＳ１）。このステップＳ１における車両Ｖｅの情報には、車速、各車輪の車輪速、ステアリングホイールの操舵角が少なくとも含まれる。

ついで、各車輪４３ｆｌ，４３ｆｒの理論車輪速Ｖｗ＿ｔｈを算出する（ステップＳ２）。このステップＳ２は、車輪４３ｆｌ，４３ｆｒと路面との間の許容される範囲でのスリップ率を考慮して、車体速および旋回半径から求められる。

ステップＳ２についで、ステップＳ２で算出された左前輪４３ｆｌと右前輪４３ｆｒとの理論車輪速の差（以下、理論差回転数と記す）ΔＶｗ＿ｔｈと、実際に車輪速センサで検出された左前輪４３ｆｌと右前輪４３ｆｒとの車輪速の差（以下、実差回転数と記す）ΔＶｗ＿ａｃｔとの差（以下、差回転数偏差）ΔＶｗ＿ｄｉｆｆを算出する（ステップＳ３）。

図５には、制動しつつ、右旋回した後に、左旋回し、更にその後に右旋回するようにステアリングホイールを操作した場合における理論差回転数ΔＶｗ＿ｔｈと実差回転数ΔＶｗ＿ａｃｔとの変化、およびその際における差回転数偏差ΔＶｗ＿ｄｉｆｆの変化を示している。

図５（ａ）には、縦軸に左車輪速から右車輪速を減算した車輪速差を示している。図５（ａ）に示す例では、右旋回しているｔ１時点までの間は、特にスリップが生じていない、より具体的には、車輪と路面との摺動が許容値以内であることにより、理論差回転数ΔＶｗ＿ｔｈと実差回転数ΔＶｗ＿ａｃｔとがほぼ同一の値となっていて、差回転数偏差ΔＶｗ＿ｄｉｆｆが比較的小さい。一方、左旋回している最中であるｔ２時点で右前輪４３ｆｒがスリップしたことにより右前輪ｆｒがロック（回転数が０）し、その結果、実差回転数ΔＶｗ＿ａｃｔが正の値に大きく変動している。それに対して、理論差回転数ΔＶｗ＿ｔｈは、負の値を維持している。そのため、図５（ｂ）に示すように理論差回転数ΔＶｗ＿ｔｈから実差回転数ΔＶｗ＿ａｃｔを減算した差回転数偏差ΔＶｗ＿ｄｉｆｆが負側に大きく変動している。

そして、ｔ３時点から次第に右前輪４３ｆｒのスリップが解消されることにより、実差回転数ΔＶｗ＿ａｃｔが減少し、またステアリングホイール４５が右旋回方向に操作されて理論差回転数ΔＶｗ＿ｔｈが正側に大きくなることにより、ｔ４時点で差回転数偏差ΔＶｗ＿ｄｉｆｆが０になっている。

上記のようにステップＳ３で算出された差回転数偏差ΔＶｗ＿ｄｉｆｆに基づいて差動用モータ２６ｆのトルク、すなわち差動回転を制限するためのトルクＴ＿ｒｅｓを算出して（ステップＳ４）。このルーチンを一旦終了する。このステップＳ４は、遊星歯車機構７ｆ，８ｆのギヤ比などに基づいて逐次演算して求めることができ、また図６に示すマップに基づいて求めてもよい。この図６に示すマップは、差回転数偏差ΔＶｗ＿ｄｉｆｆの絶対値が大きいほど、二次関数的に差動用モータ２６ｆのトルクＴ＿ｒｅｓが増大するように構成されている。

つぎに、第２ＥＣＵ６２による操舵制御について説明する。図７は、その制御例を説明するためのフローチャートであり、まず、ステアリング操作量および車速に基づいて定められる目標ヨーレートＹ＿ｔｇｔを算出する（ステップＳ１１）。このステップＳ１１は、従来知られている目標ヨーレートの算出方法と同様に算出することができる。ついで、目標ヨーレートＹ＿ｔｇｔと実際のヨーレートＹ＿ａｃｔとの差ΔＹを求めて（ステップＳ１２）、その差ΔＹに基づいて舵角の補正量Δａｎｇｌｅを算出する（ステップＳ１３）。このステップＳ１３は、差ΔＹが大きいほど、舵角の補正量Δａｎｇｌｅが増大するように定められたマップなどに基づいて求めることができ、そのマップの一例を図８に示してある。図８に示すマップは、横軸にヨーレートの差ΔＹを採り、縦軸に補正量Δａｎｇｌｅを採ってあり、実線は、高車速時における差ΔＹと補正量Δａｎｇｌｅとの関係を示し、破線は、低車速時における差ΔＹと補正量Δａｎｇｌｅとの関係を示している。つまり、低車速ほど、ヨーレートの差ΔＹに対する舵角の補正量Δａｎｇｌｅが大きくなるように定められている。そして、ステップＳ１３で算出された補正量Δａｎｇｌｅを、現在の舵角の制御量ａｎｇｌｅ＿ａｃｔに加算して（ステップＳ１４）、このルーチンを一旦終了する。

上述した車両Ｖｅの駆動システムは、いずれかの車輪４３ｆｌ，４３ｆｒ，４３ｒｌ，４３ｒｒがスリップした場合には、第１ＥＣＵ５６によってスリップが生じた車輪（例えば、右前輪４３ｆｒ）と、その車輪と対になる他方の車輪（例えば、左前輪４３ｆｌ）との差回転数が、ステアリング操作量で定められる車両Ｖｅの目標旋回半径に応じた差回転数となるように、差動用モータ２６の回転数が制御される。つまり、左右輪の相対回転数が所定回転数以内となるように差動用モータ２６によって制御される。そのように差動用モータ２６を制御する場合、スリップが生じた車輪のトルクが減じられるように、差動用モータ２６のトルクが制御される。すなわち、駆動トルクが過大となってスリップが生じた場合には、スリップが生じた車輪の駆動トルクが減じられ、他方の車輪の駆動トルクが増大させられる。また、制動トルクが過大となってスリップが生じた場合には、スリップが生じた車輪の制動トルクが減じられ、他方の車輪の制動トルクが増大させられる。したがって、上記のように差動用モータ２６のトルクを制御した場合には、対となる車輪に伝達される駆動トルクの合計、または制動トルクの合計は同一である。言い換えると、要求される駆動トルクや制動トルクを充足する。

一方、上記のように制御した場合には、スリップが生じていない方の車輪のトルクが増大することにより、左右輪のトルク差が大きくなり、その結果、車両Ｖｅが偏向する可能性がある。そのため、この発明の実施形態における駆動システムは、第２ＥＣＵ６２が、第１ＥＣＵ５６とは独立して舵角を制御するように構成されている。具体的には、ステアリングホイール４５の操舵角に基づく車両Ｖｅの目標ヨーレートＹ＿ｔｇｔと実際のヨーレートＹ＿ａｃｔとの差ΔＹから、車輪の舵角の補正量Δａｎｇｌｅを求め、その補正量Δａｎｇｌｅに応じてＥＰＳモータ５１やＶＧＲＳモータ４７を制御する。

上述したように左右輪の差回転数の制御と、車輪の舵角の制御とを独立して実行するように駆動システムを構成している。言い換えると、第１ＥＣＵ５６は、左右輪の差回転数などの所定の一群の入力データに基づいて左右輪の差回転数を制御するのに対して、第２ＥＣＵ６２は、ヨーレートなどの上記所定の一群の入力データとは異なる他の一群の入力データに基づいて車輪の舵角を制御するように構成されている。そのため、いずれかの車輪がスリップしたとしても、そのスリップが生じた車輪と、その車輪と対となる車輪とのトルクの合計値を低下させることなく、すなわち、駆動トルクや制動トルクを低下させることなく、車両Ｖｅが偏向することを抑制して走行することができる。

なお、この発明の実施形態における駆動装置は、図１に示す構成に限らず、図９ないし図１１に示すように構成されたものであってもよい。図９に示す例は、駆動または制動用のトルク発生機構６４と、トルク発生機構６４のトルクを左右の駆動輪に伝達するデファレンシャルギヤユニット６５とにより構成されている。このトルク発生機構６４は、上記の駆動用モータと同様に構成されたモータや、電磁ブレーキあるいは摩擦ブレーキなどであってよい。そのトルク発生機構６４で発生するトルクが伝達される出力軸６６に、出力ギヤ６７が取り付けられている。

また、デファレンシャルギヤユニット６５は、従来知られているリミテッドスリップデフ（ＬＳＤ）と称されるものと同様に構成されている。具体的には、上記の出力ギヤ６７に噛み合うリングギヤ６８に一体化されたハウジング６９と、ハウジング６９の回転方向に所定の間隔を空けてハウジング６９の内部に設けられた複数の傘歯車７０と、その傘歯車７０に噛み合うとともに一方のドライブシャフト７１にトルク伝達可能に連結されたドリブン側の傘歯車７２と、ハウジング６９に設けられた傘歯車７０に噛み合うとともに他方のドライブシャフト７３にトルク伝達可能に連結されたドリブン側の傘歯車７４と、ハウジング６９の内部に設けられるとともに、ハウジング６９と一方のドライブシャフト７１との伝達トルク容量を変更可能な摩擦式の第１クラッチ機構ＣＬ１と、ハウジング６９の内部に設けられるとともに、ハウジング６９と他方のドライブシャフト７３との伝達トルク容量を変更可能な摩擦式の第２クラッチ機構ＣＬ２とによりデファレンシャルギヤユニット６５が構成されている。なお、第１クラッチ機構ＣＬ１や第２クラッチ機構ＣＬ２の伝達トルク容量を制御するトルク発生機構７５が、ハウジング６９と傘歯車７０とに連結されたシャフト７６に取り付けられている。

上記のように構成された駆動装置も、図１に示す構成と同様に、一方の車輪がスリップした場合には、第１クラッチ機構ＣＬ１と第２クラッチ機構ＣＬ２との少なくともいずれか一方を係合させることにより、差動が制限されるため、図１に示す構成と同様の作用・効果を奏することができる。

なお、上述した第１クラッチ機構ＣＬ１や第２クラッチ機構ＣＬ２は、図１０に示すようにハウジング６９の外部に設けられていてもよく、またいずれか一方のみであってもよい。

また、図１１に示す駆動装置は、車体に取り付けられるハウジング７７の内部に出力ギヤからトルクが伝達されるドリブンギヤ７８が回転可能に設けられ、また双方のドライブシャフト７１，７３がドリブンギヤ７８と相対回転可能にハウジング７７に保持されている。そして、そのドリブンギヤ７８と一方のドライブシャフト７１との伝達トルク容量を変更可能な摩擦式の第３クラッチ機構ＣＬ３と、ドリブンギヤ７８と他方のドライブシャフト７３との伝達トルク容量を変更可能な摩擦式の第４クラッチ機構ＣＬ４と、それらのクラッチ機構ＣＬ３，ＣＬ４の伝達トルク容量を制御するトルク発生機構７９とがハウジング７７の内部に設けられている。

この図１１に示す駆動装置１は、図９に示す構成と異なり、いずれか一方のクラッチ機構ＣＬ３（ＣＬ４）の伝達トルク容量を低下させることにより、差動が許容されるように構成されている。言い換えると、第３クラッチ機構ＣＬ３と第４クラッチ機構ＣＬ４との双方を係合することにより差動が制限されるように構成されている。したがって、一方の車輪がスリップした場合には、第３クラッチ機構ＣＬ３と第４クラッチ機構ＣＬ４との双方を係合することにより、図１に示す構成と同様の作用・効果を奏することができる。

なお、この発明の実施形態における車両は、図２に示す四輪駆動車に限らず、前輪４３ｆｌ，４３ｆｒまたは後輪４３ｒｌ，４３ｒｒのいずれか一方を駆動輪とした二輪駆動車であってもよい。また、二輪駆動車の場合には、例えば、後輪４３ｒｌ，４３ｒｒの相対回転数を所定回転数以内に制限する差動制限機構を設け、前輪４３ｆｌ，４３ｆｒに操舵機構４４を設けていてもよい。すなわち、駆動輪と操舵輪とが異なる車輪となっていてもよい。また、操舵機構４４は、ステアリング４５と操舵輪４３ｆｌ，４３ｆｒとが機械的に連結された構成に限らない。

１…駆動装置、 ２…駆動用モータ、 ７，８…遊星歯車機構、 １７…反転機構、 ２６…差動用モータ、 ４０…パーキングロックモータ、 ４１…押圧プレート、 ４３…駆動輪、 ４４…操舵機構、 ４５…ステアリングホイール、 ４７…ＶＧＲＳモータ、 ５２…舵角センサ、 ５３…操舵トルクセンサ、 ５４…蓄電装置、 ５６，５９，６２…電子制御装置（ＥＣＵ）、 ６４，７５，７９…トルク発生機構、 ６５…デファレンシャルギヤユニット、 Ｂ…ブレーキ機構、 ＣＬ１，ＣＬ２，ＣＬ３，ＣＬ４…クラッチ機構、 Ｐ…パーキングロック機構、 Ｖｅ…車両。

Claims (4)

1. 駆動トルクまたは制動トルクを発生するトルク発生機構と、前記トルク発生機構のトルクを右駆動輪と左駆動輪とに分割して伝達するとともに、前記右駆動輪と前記左駆動輪とが相対回転できるように連結された差動機構と、前記右駆動輪と前記左駆動輪との相対回転を制限する差動制限機構と、前記右駆動輪と前記左駆動輪、または前記右駆動輪と前記左駆動輪とは異なる一対の車輪である操舵輪の舵角を、運転者による操舵装置の操作量に対する前記操舵輪の舵角を自動的に制御できる操舵機構とを備えた車両の駆動システムにおいて、
   前記差動制限機構による前記右駆動輪と前記左駆動輪との相対回転数を所定の一群の入力データに基づいて所定回転数以内に制御する第１コントローラと、前記操舵機構による前記操舵輪の舵角を前記一群の入力データとは異なる他の一群の入力データに基づいて制御する第２コントローラとを備えている
   ことを特徴とする車両の駆動システム。
   
2. 請求項１に記載の車両の駆動システムにおいて、
   前記右駆動輪と前記左駆動輪とのいずれか一方がスリップした場合に、前記第１コントローラは、前記右駆動輪と前記左駆動輪との相対回転数を前記所定回転数以内に制御するとともに、前記第２コントローラは、前記第１コントローラによって前記右駆動輪と前記左駆動輪との相対回転数を前記所定回転数以内に制御したことによる前記車両の偏向を抑制するように前記操舵機構によって前記操舵装置の操作量に対する前記操舵輪の舵角を変更するように構成されている
   ことを特徴とする車両の駆動システム。
   
3. 請求項２に記載の車両の駆動システムにおいて、
   前記第２コントローラは、前記右駆動輪と前記左駆動輪とのいずれか一方がスリップした場合に、前記運転者による操舵装置の操作量に応じたヨーレートが発生するように、前記操舵輪の舵角を変更するように構成されている
   ことを特徴とする車両の駆動システム。
   
4. 請求項１ないし３のいずれか一項に記載の車両の駆動システムにおいて、
   前記差動機構は、前記トルク発生機構からトルクが伝達される第１入力要素と、前記右駆動輪に連結された第１出力要素と、第１反力要素とを有する第１遊星歯車機構と、前記トルク発生機構からトルクが伝達される第２入力要素と、前記左駆動輪に連結された第２出力要素と、第２反力要素とを有する第２遊星歯車機構と、前記第１反力要素のトルクの向きを反転させて、前記第２反力要素に伝達する反転機構とにより構成され、
   前記差動制限機構は、前記第１反力要素と前記第２反力要素とのいずれか一方の反力トルクを増大させ、かつ前記第１反力要素と前記第２反力要素との他方の反力トルクを減少させる差動用モータとにより構成され、
   前記第１コントローラは、前記右駆動輪と前記左駆動輪とのいずれか一方がスリップした場合に、前記トルク発生機構の出力トルクを維持しつつ、前記右駆動輪と前記左駆動輪との相対回転数が前記所定回転数以内となるように、前記差動用モータの出力トルクを制御する
   ことを特徴とする車両の駆動システム。

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