JP2008223835A - 差動制限機構付き差動装置における電動モータの初期停止位置設定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 差動制限機構付き差動装置の摩擦多板クラッチを作動させる電動モータの初期停止位置を適切に設定する。
【解決手段】 差動制限機構付き差動装置の制御装置は、内燃機関の始動後に所定時間間隔で、前回の初期停止位置であるａ点から電動モータを第１の所定モータ回転角だけｂ点まで逆転させた後に、電動モータを正転させて摩擦多板クラッチをｃ点において完全に係合させ、続いて電動モータを第２の所定モータ回転角だけ逆転させたｄ点を、新たな初期停止位置として設定する。これにより、内燃機関の始動後の温度変化による摩擦多板クラッチの部品の伸縮や摩擦多板クラッチの摩擦材の摩耗を考慮した適切な初期停止位置を得ることができる。初期停止位置の設定は、摩擦多板クラッチが係合してもステアリングホイールに伝達される操舵トルクが変動して運転者に不快感を与えないように、車両の停止時か、あるいは車両の特定の走行状態でのみ行われる。
【選択図】 図１１

Description

本発明は、内燃機関の出力を左右の駆動輪へ駆動力として分配する差動機構と；前記差動機構の差動動作を制限する差動制限機構としての摩擦多板クラッチと；第１カムプレートおよび第２カムプレートと、これらカムプレートの各々に相対向するように形成されたカム溝に収納されるボールとを備え、電動モータの回転力を直線方向の押力に変換して摩擦多板クラッチを係合させるボールカム機構と；電動モータの実モータ回転角を検出する回転角センサと；電動モータへ目標モータ回転角を指示するとともに、電動モータの実モータ回転角が目標モータ回転角に一致するように制御する制御装置とを備える差動制限機構付き差動装置における電動モータの初期停止位置設定方法に関する。

かかる差動制限機構付き差動装置は、下記特許文献１により公知である。
特開２００５−２４９０８０号公報

ところで、この種の差動制限機構付き差動装置において、差動制限トルクを精度良く制御するためには、摩擦多板クラッチのクリアランス、つまり摩擦多板クラッチを係合させる電動モータの初期停止位置を精密に管理することが重要であるが、前記クリアランスは摩擦多板クラッチを構成する部品の温度変化に伴う伸縮により変動するため、電動モータの適正な初期停止位置も変動することになる。

従って、電動モータの初期停止位置を一定位置に設定すると、前記クリアランスが増加したときに摩擦多板クラッチが係合するまでの電動モータの回転角が増加して応答性が低下したり、前記クリアランスが減少したときに摩擦多板クラッチが係合状態になって意図せぬ差動制限トルクが発生したりする問題がある。

そこで、摩擦多板クラッチの温度変化を補償するように電動モータの初期停止位置を制御することで前記クリアランスを一定に管理することが考えられる。しかしながら、電動モータの初期停止位置は摩擦多板クラッチの係合位置を基準として管理されるため、例えば所定時間間隔で電動モータの初期停止位置の設定を実行する場合には、その実行時に車両が走行中でかつ旋回中であると、初期停止位置の設定のために摩擦多板クラッチが係合した瞬間に操舵トルクが変動してしまい、運転者に不快感を与える可能性がある。従って、電動モータの初期停止位置の設定を実行するタイミングを、ステアリングホイールに伝わる操舵トルクが変動しないように適切に設定する必要がある。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、差動制限機構付き差動装置の摩擦多板クラッチを作動させる電動モータの初期停止位置を適切に設定することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、内燃機関の出力を左右の駆動輪へ駆動力として配分する差動機構と；前記差動機構の差動動作を制限する差動制限機構としての摩擦多板クラッチと；第１カムプレートおよび第２カムプレートと、これらカムプレートの各々に相対向するように形成されたカム溝に収納されるボールとを備え、電動モータの回転力を直線方向の押力に変換して摩擦多板クラッチを係合させるボールカム機構と；電動モータの実モータ回転角を検出する回転角センサと；電動モータへ目標モータ回転角を指示するとともに、電動モータの実モータ回転角が目標モータ回転角に一致するように制御する制御装置とを備える差動制限機構付き差動装置において、前記制御装置は、差動機構に差動制限力を付与しないときの電動モータの停止位置である初期停止位置に実モータ回転角を合わせるときの目標モータ回転角として、内燃機関の始動時の電動モータの初期停止位置に対応した目標モータ回転角を固定値として常時記憶するとともに、電動モータを前記押力が増加する方向に駆動して摩擦多板クラッチが係合する実モータ回転角を検出し、この検出した実モータ回転角から電動モータの初期停止位置に対応する目標モータ回転角を定める電動モータの初期停止位置設定機能を備え、内燃機関の始動後に前記初期停止位置設定機能により、電動モータの初期停止位置に対応する新たな目標モータ回転角を設定し、これ以後は前記新たな目標モータ回転角を電動モータの実モータ回転角を初期停止位置に合わせるときの目標モータ回転角として使用することを特徴とする、差動制限機構付き差動装置における電動モータの初期停止位置設定方法が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記初期停止位置設定機能による電動モータの初期停止位置に対応する新たな目標モータ回転角の設定を、車両の停止時に実行することを特徴とする、差動制限機構付き差動装置における電動モータの初期停止位置設定方法が提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、前記初期停止位置設定機能による電動モータの初期停止位置に対応する新たな目標モータ回転角の設定を、車両の走行時に実行するときは、
(1) ステアリング操舵角が所定値以下
(2) 右駆動輪および左駆動輪の回転数差が所定値以下
(3) 駆動輪に生じる駆動力が所定値以下
の三つの条件が全て満たされるときであることを特徴とする、差動制限機構付き差動装置における電動モータの初期停止位置設定方法が提案される。

また請求項４に記載された発明によれば、請求項１〜請求項３の何れか１項の構成に加えて、前記初期停止位置設定機能による電動モータの初期停止位置に対応する新たな目標モータ回転角の設定を、内燃機関の始動後に所定時間が経過する毎に実行することを特徴とする、差動制限機構付き差動装置における電動モータの初期停止位置設定方法が提案される。

また請求項５に記載された発明によれば、請求項１〜請求項４の何れか１項の構成に加えて、前記初期停止位置設定機能は、電動モータを前記押力が減少する方向に第１の所定モータ回転角だけ駆動した後に前記押力が増加する方向に駆動し、目標モータ回転角に実モータ回転角が追従しなくなるときの実モータ回転角を摩擦多板クラッチが係合する実モータ回転角として検出し、この検出した実モータ回転角から前記押力が減少する方向に第２の所定モータ回転角だけ駆動したときの実モータ回転角を電動モータの初期停止位置に対応するモータ回転角として定めることを特徴とする、差動制限機構付き差動装置における電動モータの初期停止位置設定方法が提案される。

尚、実施の形態の電子制御ユニットＵは本発明の制御装置に対応する。

請求項１の構成によれば、内燃機関の始動後に電動モータを押力が増加する方向に駆動して摩擦多板クラッチが係合する実モータ回転角を検出し、この検出した実モータ回転角から電動モータの初期停止位置に対応する新たな目標モータ回転角を設定し、これ以後は前記新たな目標モータ回転角を電動モータの実モータ回転角を初期停止位置に合わせるときの目標モータ回転角として使用するので、内燃機関の始動後に電動モータの初期停止位置を逐次更新し、差動機構の温度変化による部品の伸縮や摩擦多板クラッチの摩擦材の摩耗を考慮した適切な電動モータの初期停止位置を得ることができる。

また請求項２の構成によれば、初期停止位置設定機能による新たな目標モータ回転角の設定を車両の停止時に実行するので、その設定時に摩擦多板クラッチが係合しても操舵トルクが変動することがなく、運転者に不快感を与えるのを防止することができる。

また請求項３の構成によれば、初期停止位置設定機能による目標モータ回転角の設定を車両の走行時に実行するときは、(1) ステアリング操舵角が所定値以下、(2) 右駆動輪および左駆動輪の回転数差が所定値以下、(3) 駆動輪に生じる駆動力が所定値以下、の三つの条件が全て満たされるときに限られるので、その設定時に摩擦多板クラッチが係合しても操舵トルクが変動するのを最小限に抑え、運転者に不快感を与えるのを防止することができる。

また請求項４の構成によれば、初期停止位置設定機能による新たな目標モータ回転角の設定を内燃機関の始動後に所定時間が経過する毎に実行するので、内燃機関の始動後の経過時間に応じて変化する温度による部品の伸縮を考慮し、より適切な電動モータの初期停止位置を得ることができる。

また請求項５の構成によれば、初期停止位置設定機能は、電動モータを押力が減少する方向に第１の所定モータ回転角だけ駆動した後に押力が増加する方向に駆動し、目標モータ回転角に実モータ回転角が追従しなくなるときの実モータ回転角を摩擦多板クラッチが係合する実モータ回転角として検出し、この検出した実モータ回転角から押力が減少する方向に第２の所定モータ回転角だけ駆動したときの実モータ回転角を電動モータの初期停止位置に対応するモータ回転角として定めるので、初期停止位置の設定を開始する時点で既に摩擦多板クラッチが係合しているような場合でも、電動モータを押力が減少する方向に前記第１の所定モータ回転角だけ駆動することで、摩擦多板クラッチの係合を一度確実に解除してから初期停止位置の設定を開始することができ、電動モータの初期停止位置の設定精度を確保することができる。

以下、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。

図１〜図１２は本発明の実施の形態を示すもので、図１は自動車用内燃機関の後面図、図２は差動機構およびアクチュエータの拡大断面図、図３は差動機構の構造を示す図２の３部拡大図、図４はアクチュエータの構造を示す図３の４部拡大図、図５は摩擦多板クラッチの構造を示す図３の５部拡大図、図６は図３の６−６線断面図、図７は図３の７−７線断面図、図８は図４の８−８線断面図、図９は電動モータの制御系のブロック図、図１０は実施の形態の作用を説明するフローチャート、図１１は初期停止位置制御時の電動モータの回転角の説明図、図１２は電動モータの初期停止位置制御の作用説明図である。

図１に示すように、フロントエンジン・フロントドライブの自動車の車体前部に横置きに搭載された内燃機関Ｅは、その左側面に変速機Ｔが一体に結合され、変速機Ｔの後面に差動機構Ｄが設けられる。車体中心線から左方向にずれて配置された差動機構Ｄから右方向にハーフシャフト１１（インターミディエイトシャフト）が延びており、ハーフシャフト１１に右駆動輪（図示せず）を駆動する右車軸１２が接続され、また差動機構Ｄから左方向に延びる左車軸１３を介して左駆動輪（図示せず）が駆動される。ハーフシャフト１１の右端はエンジンブロック２２に固定したステー１０に支持される。

図２を併せて参照すると明らかなように、差動機構Ｄを収納するハウジング１４は、変速機Ｔのケーシングと一体に形成されたハウジング本体１５と、ハウジング本体１５の左端開口部を覆うように複数本のボルト１６…で固定されたカバープレート１７とを備える。差動機構Ｄの右側に離間して取り付けられたアクチュエータＡは、差動機構Ｄのハウジング本体１５の右端開口部に嵌合するアクチュエータケース１８と、アクチュエータケース１８の右端開口部を覆うように複数本のボルト１９…で固定されたアクチュエータカバー２０とを備えており、アクチュエータケース１８を貫通する複数本のボルト２１…でエンジンブロック２２に固定される。差動機構ＤおよびアクチュエータＡは差動装置を構成する。

ハウジング１４の内部に収納された差動機構Ｄは、ハウジング本体１５にローラベアリング２３で支持された右側の第１ケース２４と、カバープレート１７にローラベアリング２５で支持された左側の第２ケース２６とを複数本のボルト２７…で結合したディファレンシャルケース２８を備えており、第１ケース２４の外周に変速機Ｔにより駆動されるアクスルドライブギヤ２９が複数本のボルト３０で固定される。

次に、図３および図５〜図７を参照して差動機構Ｄの構造を説明する。

ハウジング１４内に収納される差動機構Ｄは、十字状に交差するように一体化された４本のピニオンシャフト３１…を備える。円形断面を有するピニオンシャフト３１…は端部に面取３１ａ…が形成されており、その面取３１ａ…が第１ケース２４の内周面に形成された４本の支持溝２４ａ…に嵌合する。４本のピニオンシャフト３１…には４個のピニオン３２…が回転自在に支持される。ピニオン３２…と第１ケース２４の内周面との間にスペーサ３３…が配置されており、これらのスペーサ３３…によってピニオン３２…の径方向の位置が規制される。

第１ケース２４の内部に挿入されたハーフシャフト１１の外周は、右側のサイドギヤ３４Ｒにスプライン結合されてスナップリング３５で抜け止めされる。また第２ケース２６を貫通して第１ケース２４の内部に挿入された左車軸１３の右端は、クラッチインナー３７にスプライン結合されてスナップリング３８で抜け止めされる。クラッチインナー３７の右側面に左側のサイドギヤ３４Ｌが一体に形成される。左右のサイドギヤ３４Ｌ，３４Ｒは４個のピニオン３２…に噛み合っている。

クラッチインナー３７の外周に対向するように第１ケース２４の内周にクラッチアウター４０が一体に形成されており、クラッチアウター４０の内周面に複数枚（実施の形態では５枚）のクラッチプレート４１…の外周部がスプライン嵌合するとともに、クラッチインナー３７の外周面に複数枚（実施の形態では６枚）のクラッチディスク４２…の内周部がスプライン嵌合する。クラッチディスク４２…の両面に貼り付けた摩擦材４３…がクラッチプレート４１…に接触するように、クラッチプレート４１…およびクラッチディスク４２…は交互に配置される。

クラッチアウター４０の内周面にプレッシャプレート４４の外周部がスプライン嵌合し、このプレッシャプレート４４の左側面は最右端に位置するクラッチディスク４２の右側面に当接可能に対向する。プレッシャプレート４４の右側面に対向する第１ケース２４の内面に、径方向に延びる複数個（実施の形態では４個）の梃子レバー収納凹部２４ｂが形成されており、各々の梃子レバー収納凹部２４ｂの径方向外端に梃子レバー４５の径方向外端の支点４５ａが揺動自在に係合する。

アクチュエータケース１８の内部において、ハーフシャフト１１の外周にニードルベアリング４６（図１参照）を介して第１中空軸４７が相対回転自在かつ軸方向移動自在に嵌合する。第１ケース２４の内部において、第１中空軸４７の左端に第２中空軸４８の右端が相対回転不能に凹凸係合し、更に第２中空軸４８の左端に第３中空軸４９の右端が相対回転不能に凹凸係合する。第２中空軸４８の左端側に第１ケース２４の内周面に沿うように拡径した拡径部４８ａが形成されており、第３中空軸４９の直径は拡径部４８ａの最大直径に一致している。

第２中空軸４８の拡径部４８ａに複数個（実施の形態では６個）の貫通孔４８ｂが形成されており、第１ケース２４の内面から突出する４個の延出部２４ｃ…が貫通孔４８ｂを緩く貫通して拡径部４８ａの内側に突出する。各々の延出部２４ｃの先端は摩擦ワッシャ５０を介して右側のサイドギヤ３４Ｒの背面に当接する。尚、左側のサイドギヤ３４Ｌの背面、つまりクラッチインナー３７の左側面は、摩擦ワッシャ５１を介して第２ケース２６の内面に当接する。

第３中空軸４９には、その左端側に開口するＵ字状の切欠４９ａ…が９０°間隔で４個形成されている。これらの切欠４９ａ…によって４本のピニオンシャフト３１…と、その外周に嵌合するスペーサ３３…との干渉を回避しながら、第３中空軸４９は軸方向に移動することができる。そして第３中空軸４９の左端に、梃子レバー４５の径方向内端に設けられた力点４５ｂを押圧する押圧部４９ｂが形成される。そして梃子レバー４５の中間部に、プレッシャプレート４４の右側面に当接する作用点４５ｃが設けられる。

このようにして、クラッチインナー３７、クラッチアウター４０、クラッチプレート４１…、クラッチディスク４２…、プレッシャプレート４４および梃子レバー４５…により、左車軸１３をディファレンシャルケース２８に締結するための摩擦多板クラッチ５２が構成される。

次に、図２、図４および図８に基づいて、第１〜第３中空軸４７，４８，４９を介して摩擦多板クラッチ５２を係合させるアクチュエータＡの構造を説明する。

アクチュエータケース１８およびアクチュエータカバー２０の内部に延びる第１中空軸４７の右端にフランジ部材６１が摺動自在に嵌合しており、第１中空軸４７にクリップ６２で係止したスプリングシート６３とフランジ部材６１の背面との間にコイルスプリング６４が圧縮状態で配置される。

フランジ部材６１およびアクチュエータカバー２０の内壁面２０ａ間のハーフシャフト１１上に、第１カムプレート６７および第２カムプレート６８がそれぞれニードルベアリング６９，７０を介して回転自在、かつ軸方向移動自在に支持される。第１カムプレート６７はスラストベアリング８５を介してフランジ部材６１に当接し、第２カムプレート６８はスラストベアリング８６を介してアクチュエータカバー２０の内壁面２０ａに当接する。第１、第２カムプレート６７，６８の対向面に傾斜したカム溝６７ａ…，６８ａ…が形成されており、相対向するカム溝６７ａ…，６８ａ…にそれぞれボール７１…が収納される。第１、第２カムプレート６７，６８およびボール７１…はボールカム機構７２を構成する。

アクチュエータケース１８に、第１軸７３がボールベアリング７４およびニードルベアリング７５を介して支持され、また第２軸７６がボールベアリング７７，７８を介して支持される。アクチュエータケース１８に支持した電動モータ７９の出力軸７９ａに直列に接続された第１軸７３に設けられた第１ギヤ８０が、第２軸７６に設けられた第２、第３ギヤ８１，８２のうちの第２ギヤ８１に噛合する。また第１、第２カムプレート６７，６８の外周にそれぞれ第４、第５ギヤ８３，８４が形成されており、第４ギヤ８３が第２軸７６の第２ギヤ８１に噛合するとともに、第５ギヤ８４が第２軸７６の第３ギヤ８２に噛合する。第２ギヤ８１および第４ギヤ８３間のギヤ比と、第３ギヤ８２および第５ギヤ８４間のギヤ比は僅かに異なっている。

図９に示すように、アクチュエータＡの電動モータ７９の作動を制御する電子制御ユニットＵは、ＬＳＤ（差動制限）制御部９１と、モータ制御部９２とを備える。例えばアンチロックブレーキ装置の電子制御ユニットから車輪速信号が入力されたＬＳＤ制御部９１は、車両の加減速、旋回方向、ヨーレート等に基づいて差動機構Ｄに発生させるべき目標差動トルクを算出し、この目標差動トルクを電動モータ７９の目標モータ回転角に変換する。ＬＳＤ制御部９１が出力する電動モータ７９の目標モータ回転角と、レゾルバよりなる回転角センサ６５（図４参照）で検出した電動モータ７９の実モータ回転角との偏差が入力されるモータ制御部９２は、その偏差がゼロに収束するように、モータドライバー９３を介して電動モータ７９の実モータ回転角をフィードバック制御する。

次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用について説明する。

差動機構Ｄは通常の差動機能に加えて差動制限機能を発揮するもので、その差動制限機能により発生する差動制限トルクはアクチュエータＡの作動により発生する。

先ず、差動機構Ｄの通常の差動機能について説明する。

内燃機関Ｅの駆動力が変速機Ｔを介して差動機構Ｄのアクスルドライブギヤ２９に入力されると、アクスルドライブギヤ２９にボルト３０…で結合されたディファレンシャルケース２８が回転する。車両が直進状態にあるとき、４個のピニオン３２…はピニオンシャフト３１…に対して回転せず、ピニオン３２…に噛み合う左側のサイドギヤ３４Ｌと一体の左車軸１３と、ピニオン３２…に噛み合う右側のサイドギヤ３４Ｒと一体のハーフシャフト１１とは同速で回転し、左右の駆動輪に駆動力が均等に配分される。

例えば、車両が左旋回状態にあるとき、左側の駆動輪に連なる左車軸１３が減速されて右側の駆動輪に連なるハーフシャフト１１が増速されるため、左右のサイドギヤ３４Ｌ，３４Ｒに差回転が発生するが、その差回転は左右のサイドギヤ３４Ｌ，３４Ｒに噛み合うピニオン３２…の回転により吸収される。同様に、車両が右旋回状態にあるとき、左側の駆動輪に連なる左車軸１３が増速されて右側の駆動輪に連なるハーフシャフト１１が減速されるため、左右のサイドギヤ３４Ｌ，３４Ｒに差回転が発生するが、その差回転は左右のサイドギヤ３４Ｌ，３４Ｒに噛み合うピニオン３２…の回転により吸収される。

次に、アクチュエータＡの作動により発生する差動制限機能について説明する。

アクチュエータＡの電動モータ７９を駆動すると、その出力軸７９ａに結合した第１軸７３の第１ギヤ８０の回転が第２ギヤ８１に伝達されて第２軸７６が回転する。第２軸７６が回転すると、第２ギヤ８１および第４ギヤ８３を介して第１カムプレート６７が回転し、かつ第３ギヤ８２および第５ギヤ８４を介して第２カムプレート６８が回転するが、第２ギヤ８１および第４ギヤ８３間のギヤ比と、第３ギヤ８２および第５ギヤ８４間のギヤ比とが僅かに異なっているため、ボールカム機構７２の第１、第２カムプレート６７，６８が相対回転する。その結果、第１、第２カムプレート６７，６８のカム溝６７ａ…，６８ａ…の相対位置が、図８（Ａ）の状態から図８（Ｂ）の状態に変化し、ボール７１…によって第１、第２カムプレート６７，６８が相互に離反する方向に駆動される。

ボールカム機構７２により発生する右向きの荷重を受けた第２カムプレート６８は、アクチュエータカバー２０によって右方向への移動を阻止される。従って、ボールカム機構７２により発生する左向きの荷重、つまり摩擦多板クラッチ５２を係合させる押力を受けた第１カムプレート６７は左方向に移動し、スラストベアリング８５およびフランジ部材６１を介して第１中空軸４７を左方向に押圧する。

アクチュエータＡによって第１中空軸４７に左向きの押力が作用すると、第１中空軸４７に結合された第２中空軸４８および第３中空軸４９が左方向に移動し、第３中空軸４９の左端に設けた押圧部４９ｂ…が４個の梃子レバー４５…の力点４５ｂ…を押圧する。その結果、各梃子レバー４５は支点４５ａを中心に揺動し、その作用点４５ｃがプレッシャプレート４４を左方向に押圧することで、クラッチプレート４１…およびクラッチディスク４２…が相互に密着し、クラッチインナー３７およびクラッチアウター４０が一体に結合される。

梃子レバー４５の支点４５ａおよび力点４５ｂ間の距離Ｌ１は、支点４５ａおよび作用点４５ｃ間の距離Ｌ２よりも大きく設定されているため、梃子レバー４５に入力される押力Ｆ１をＬ１／Ｌ２倍に倍力した押力Ｆ２でプレッシャプレート４４を押圧することができ、これによりアクチュエータＡの電動モータ７９を小型化しても摩擦多板クラッチ５２に充分な押力を加えることができる。

このようにして摩擦多板クラッチ５２が係合すると、クラッチインナー３７と一体の左車軸１３がディファレンシャルケース２８と一体化されることで、左車軸１３とハーフシャフト１１とが、つまり左車軸１３と右車軸１２とが相対回転不能に一体化され、差動機構Ｄの差動機能が制限されてぬかるみ等の軟弱地からの脱出を可能にしたり、高速直線走行時の安定性を高めたりすることができる。このとき、電動モータ７９を駆動する電流を制御してアクチュエータＡが発生する押力を変化させ、摩擦多板クラッチ５２に所定のスリップを発生させることで、差動機構Ｄに任意の大きさの差動制限トルクを発揮させることができる。

以上のように、アクチュエータＡが発生した摩擦多板クラッチ５２の押力を、内燃機関Ｅの駆動力が伝達されるハーフシャフト１１を介さずに、そのハーフシャフト１１の外周に軸方向移動可能かつ相対回転可能に配置された第１〜第３中空軸４７，４８，４９を介して伝達するので、内燃機関Ｅの駆動力を伝達することでハーフシャフト１１のスプライン結合部に作用する摩擦力でアクチュエータＡが発生する押力が減じられることがなくなり、摩擦多板クラッチ５２を安定良く係合させることが可能になる。

ところで、摩擦多板クラッチ５２の係合応答性をできるだけ高めるには、差動機構Ｄに差動制限力を付与しないときの電動モータ７９の停止位置である初期停止位置を、クラッチプレート４１…およびクラッチディスク４２…が接触しない範囲で両者間のクリアランスができるだけ小さくなるように設定することが望ましい。但し、クリアランスは差動機構Ｄの温度変化に伴う部品の熱膨張により変動し、またクリアランスは摩擦多板クラッチ５２の使用に伴ってクラッチディスク４２…に貼り付けた摩擦材４３…が摩耗するのに応じて変動するため、電動モータ７９の初期停止位置を一律に設定するだけではクリアランスを小さくすることは困難である。この問題を解消するための電動モータ７９の初期停止位置の設定手法を以下に説明する。

先ず、図１０のフローチャートに基づいて、電動モータ７９の初期停止位置（以下、ゼロ点とも言う）の設定手法を説明する。尚、このルーチンはシステムの通電中に１ｍｓｅｃ周期で実行される。

ステップＳ１で今回イグニッションスイッチがＯＮでなく、内燃機関Ｅの始動前の状態であるとき、電動モータ７９のゼロ点の設定は行わない。前記ステップＳ１で今回イグニッションスイッチがＯＮしており、かつステップＳ２で前回イグニッションスイッチがＯＦＦしているとき、つまり今回内燃機関Ｅが始動したとき、ステップＳ３で電子制御ユニットＵの不揮発メモリに予め記憶されているゼロ点（固定値）に基づいて電動モータ７９のゼロ点を設定する。具体的には、摩擦多板クラッチ５２を係合解除する方向に電動モータ７９を駆動し、ボールカム機構７２のボール７１がカム溝６７ａ，６７ｂの端部に突き当たって目標モータ回転角が実モータ回転角に追従しなくなる位置まで戻してから、不揮発メモリに予め記憶されているゼロ点まで摩擦多板クラッチ５２を係合させる方向に電動モータ７９を駆動する。このときのゼロ点は、個々の差動機構Ｄに固有の値として工場での組立時やメンテナンス時に記憶されるもので、差動機構Ｄの温度により摩擦多板クラッチ５２のクリアランスが最も小さくなっている状態でも、その摩擦多板クラッチ５２が係合しない位置に余裕を持って設定される。そして続くステップＳ８で後述する経過時間カウンタを０にリセットする。

前記ステップＳ２で前回イグニッションスイッチがＯＦＦでないとき、つまり内燃機関Ｅの始動後には、ステップＳ４で前記経過時間カウンタのカウント値が所定時間（実施の形態では１０ｍｉｎ）と比較さる。経過時間が所定時間である１０ｍｉｎ以上になっていれば、ステップＳ５で車両の走行中にゼロ点の設定を行うか否かを判定する。

走行中にゼロ点の設定を行うのは、以下の(1) 、(2) 、(3) の三つの条件が全て成立したときである。
(1) ステアリング操舵角が所定値以下
(2) 右駆動輪および左駆動輪の回転数差が所定値以下
(3) 駆動輪に生じる駆動力が所定値以下
上記(1) のステアリング操舵角の所定値は、例えば±５°である。この所定値は、車輪のスリップアングルから発生するサイドフォースを、運転者がステアリング反力として感じない範囲に設定される。

上記(2) の右駆動輪および左駆動輪の回転数差の所定値は、例えば５ｒｐｍである。ステアリング操舵角が小さくても、片輪氷結路のようなスプリットμ路では、左右一方の車輪がスリップすることで左右輪の回転数差が発生し、このような状態で差動制限トルクが発生すると、運転者は操舵トルクの変動として感じる場合がある。よって前記所定値は、運転者が操舵トルクの変動を感じない範囲に設定される。

上記(3) の駆動輪に生じる駆動力の所定値は、タイヤが路面を蹴る力、つまりタイヤのトルクをタイヤの半径で除した値に換算して、例えば３００Ｎである。駆動輪に生じる駆動力が大きい状態で差動制限トルクが発生すると、操舵トルクを含む車両挙動に変化が生じ易いので、前記所定値は運転者が車両挙動の変化を感じない範囲（具体的にはタイヤの転がり抵抗に相当する駆動力）に設定される。尚、駆動輪に生じる駆動トルクは、エンジン回転数、吸気負圧、可変動弁機構の作動状態に基づいて内燃機関Ｅの出力マップから検索したエンジントルクに、ギヤポジション情報やブレーキ情報を考慮して算出することができる。

前記ステップＳ５で(1) 、(2) 、(3) の何れかの条件が成立しない場合には、ステップＳ６で車両の停止中にゼロ点の設定を行うか否かを判定する。

停止中にゼロ点の設定を行う条件は、以下の(1) 、(2) 、(3) の三つの条件が全て成立したときである。
(1) 車速がゼロ（または微小な所定値以下）
(2) ギヤポジションがＮポジションあるいはＰポジション（オートマチックトランスミッションの場合）
(3) ブレーキ作動中（ブレーキスイッチがＯＮ）
しかして、前記ステップＳ５で走行中にゼロ点の設定を行うべきと判定された場合と、前記ステップＳ６で停止中にゼロ点の設定を行うべきと判定された場合とには、ステップＳ７で電動モータ７９のゼロ点の設定を実行する。具体的には、電動モータ７９を摩擦多板クラッチ５２を係合解除する方向に前回のゼロ点から第１の所定モータ回転角（実施の形態では３００°）だけ駆動した後に、電動モータ７９を摩擦多板クラッチ５２を係合させる方向に駆動する。

この電動モータ７９の駆動によりボールカム機構７２の第１、第２カムプレート６７，６８は相互に離反するように移動し、摩擦多板クラッチ５２のクラッチプレート４１…およびクラッチディスク４２…が係合して密着する方向に圧縮される。そしてクラッチプレート４１…およびクラッチディスク４２…がそれ以上圧縮できない限界位置に達すると実モータ回転角が目標モータ回転角に追従できなくなり、両者の偏差が次第に増加する。そして前記偏差が所定の閾値（例えば、６０ｄｅｇ）を越えると摩擦多板クラッチ５２が完全に係合したと判断し、その位置で電動モータ７９を停止させる。

続いて電動モータ７９を摩擦多板クラッチ５２を係合解除する方向に、第２の所定モータ回転角（実施の形態では２５５°）だけ回転させ、その位置を新たなゼロ点とする。そしてステップＳ８で経過時間カウンタを０にリセットする。

差動機構Ｄの温度変化に伴う部品の伸縮により、摩擦多板クラッチ５２が係合するときの実モータ回転角が変化する。前記第１の所定モータ回転角は、前記実モータ回転角の変化幅の最大値として設定されるもので、現在のゼロ点で既に摩擦多板クラッチ５２が係合してしまっている場合の対策である。

また前記第２の所定モータ回転角は、実験的に設定されるものである。即ち、第２カムプレート６８とアクチュエータカバー２０の内壁面２０ａとの間に実験用のロードセルを仮に配置しておき、摩擦多版クラッチ５２が完全に係合する位置から電動モータ７９を逆回転させてロードセルにより検出される荷重を監視し、その荷重がゼロになったときの電動モータ７９の逆回転角を前記第２の所定モータ回転角とする。

上述した図１０のフローチャートのルーチンの実行後に差動制限制御に移行するが、内燃機関Ｅの始動後の差動制限力を付与しないときの電動モータ７９の位置（実モータ回転角）を初期停止位置（ゼロ点）に対応した目標モータ回転角に合わせる動作は、この差動制限制御の中で行われる。

図１０のフローチャートに基づいて説明した作用を、図１１および図１２に基づいて再度説明する。

図１１のａ点を前回のゼロ点としたとき、摩擦多板クラッチ５２のクリアランスは、図１２（Ａ）に示すように過大であるとする。この状態から電動モータ７９を第１の所定モータ回転角だけ逆転させて図１１のｂ点で停止させた後、電動モータ７９正転させて摩擦多板クラッチ５２を図１１のｃ点で完全に係合させると、摩擦多板クラッチ５２のクリアランスは、図１２（Ｂ）に示すようにゼロになる。続いて電動モータ７９を第２の所定モータ回転角だけ再び逆転させて図１１のｄ点、つまり今回の新しいゼロ点で停止させると、そのときの摩擦多板クラッチ５２のクリアランスは図１２（Ｃ）に示すように最適の大きさに設定される。

以上のように、内燃機関Ｅの始動後に所定の時間が経過する毎にゼロ点の再設定が行われるので、差動機構Ｄの温度が変化して摩擦多板クラッチ５２のクリアランスが変動しても、それじ応じて常に最適のゼロ点を設定することができ、摩擦多板クラッチ５２の引きずりを防止しながら、必要最小限のクリアランスを確保して摩擦多板クラッチ５２の係合応答性を高めることができる。しかも摩擦多板クラッチ５２の摩擦材４３…が摩耗してクリアランスが変動した場合にも、それに応じて常に最適のゼロ点を設定することができる。

またゼロ点の再設定を行う際に摩擦多板クラッチ５２を一旦係合させる必要があるが、それを車両の停止中に行うことで、摩擦多板クラッチ５２の係合に伴い操舵トルクが変動して運転者に不快感を与えるのを防止することができる。また車両の走行中のゼロ点の再設定は、ステアリング操舵角が所定値以下であり、右駆動輪および左駆動輪の回転数差が所定値以下であり、かつ駆動輪に生じる駆動力が所定値以下の状態に限って行われるので、摩擦多板クラッチ５２が係合しても操舵トルクの変動を最小限に抑え、運転者の不快感を解消することができる。

尚、前記ステップＳ７におけるゼロ点の再設定中に、前記ステップＳ５あるいは前記ステップＳ６の条件が外れた場合には、その時点でゼロ点の再設定は中止される。

以上、本発明の実施の形態を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、実施の形態では回転角センサ６５を電動モータ７９の出力軸７９ａに設けているが、電動モータ７９の出力軸７９ａからボールカム機構７２のへの動力伝達経路の任意の位置に配置することができる。

自動車用内燃機関の後面図 差動機構およびアクチュエータの拡大断面図 差動機構の構造を示す図２の３部拡大図 アクチュエータの構造を示す図３の４部拡大図 摩擦多板クラッチの構造を示す図３の５部拡大図 図３の６−６線断面図 図３の７−７線断面図 図４の８−８線断面図 電動モータの制御系のブロック図 実施の形態の作用を説明するフローチャート 初期停止位置制御時の電動モータの回転角の説明図 電動モータの初期停止位置制御の作用説明図

符号の説明

５２ 摩擦多板クラッチ
６５ 回転角センサ
６７ 第１カムプレート
６７ａ カム溝
６８ 第２カムプレート
６７ｂ カム溝
７１ ボール
７２ ボールカム機構
７９ 電動モータ
Ｄ 差動機構
Ｅ 内燃機関
Ｕ 電子制御ユニット（制御装置）

Claims (5)

1. 内燃機関（Ｅ）の出力を左右の駆動輪へ駆動力として分配する差動機構（Ｄ）と；
   前記差動機構（Ｄ）の差動動作を制限する差動制限機構としての摩擦多板クラッチ（５２）と；
   第１カムプレート（６７）および第２カムプレート（６８）と、これらカムプレート（６７，６８）の各々に相対向するように形成されたカム溝（６７ａ，６７ｂ）に収納されるボール（７１）とを備え、電動モータ（７９）の回転力を直線方向の押力に変換して摩擦多板クラッチ（５２）を係合させるボールカム機構（７２）と；
   電動モータ（７９）の実モータ回転角を検出する回転角センサ（６５）と；
   電動モータ（７９）へ目標モータ回転角を指示するとともに、電動モータ（７９）の実モータ回転角が目標モータ回転角に一致するように制御する制御装置（Ｕ）と；
   を備える差動制限機構付き差動装置において、
   前記制御装置（Ｕ）は、差動機構（Ｄ）に差動制限力を付与しないときの電動モータ（７９）の停止位置である初期停止位置に実モータ回転角を合わせるときの目標モータ回転角として、内燃機関（Ｅ）の始動時の電動モータ（７９）の初期停止位置に対応した目標モータ回転角を固定値として常時記憶するとともに、電動モータ（７９）を前記押力が増加する方向に駆動して摩擦多板クラッチ（５２）が係合する実モータ回転角を検出し、この検出した実モータ回転角から電動モータ（７９）の初期停止位置に対応する目標モータ回転角を定める電動モータ（７９）の初期停止位置設定機能を備え、内燃機関（Ｅ）の始動後に前記初期停止位置設定機能により、電動モータ（７９）の初期停止位置に対応する新たな目標モータ回転角を設定し、これ以後は前記新たな目標モータ回転角を電動モータ（７９）の実モータ回転角を初期停止位置に合わせるときの目標モータ回転角として使用することを特徴とする、差動制限機構付き差動装置における電動モータの初期停止位置設定方法。
2. 前記初期停止位置設定機能による電動モータ（７９）の初期停止位置に対応する新たな目標モータ回転角の設定を、車両の停止時に実行することを特徴とする、請求項１に記載の差動制限機構付き差動装置における電動モータの初期停止位置設定方法。
3. 前記初期停止位置設定機能による電動モータ（７９）の初期停止位置に対応する新たな目標モータ回転角の設定を、車両の走行時に実行するときは、
   (1) ステアリング操舵角が所定値以下
   (2) 右駆動輪および左駆動輪の回転数差が所定値以下
   (3) 駆動輪に生じる駆動力が所定値以下
   の三つの条件が全て満たされるときであることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の差動制限機構付き差動装置における電動モータの初期停止位置設定方法。
4. 前記初期停止位置設定機能による電動モータ（７９）の初期停止位置に対応する新たな目標モータ回転角の設定を、内燃機関（Ｅ）の始動後に所定時間が経過する毎に実行することを特徴とする、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の差動制限機構付き差動装置における電動モータの初期停止位置設定方法。
5. 前記初期停止位置設定機能は、電動モータ（７９）を前記押力が減少する方向に第１の所定モータ回転角だけ駆動した後に前記押力が増加する方向に駆動し、目標モータ回転角に実モータ回転角が追従しなくなるときの実モータ回転角を摩擦多板クラッチ（５２）が係合する実モータ回転角として検出し、この検出した実モータ回転角から前記押力が減少する方向に第２の所定モータ回転角だけ駆動したときの実モータ回転角を電動モータ（７９）の初期停止位置に対応するモータ回転角として定めることを特徴とする、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の差動制限機構付き差動装置における電動モータの初期停止位置設定方法。

Images