JP2008232215A - Differential device with differential limiting mechanism - Google Patents
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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、摩擦多板クラッチに係合力を付与するアクチュエータと、アクチュエータを駆動する駆動源と、駆動源に駆動指令を出力する制御装置とを備える差動制限機構付き差動装置に関する。 The present invention relates to a differential mechanism that distributes the output of an internal combustion engine as a driving force to left and right drive wheels, a friction multi-plate clutch as a differential limiting mechanism that limits the differential operation of the differential mechanism, and a friction multi-plate The present invention relates to a differential device with a differential limiting mechanism that includes an actuator that applies an engagement force to a clutch, a drive source that drives the actuator, and a control device that outputs a drive command to the drive source.
差動制限機構付き差動装置は、左右の駆動輪の一方が空転した場合でも、差動装置の差動動作を制限することで左右の駆動輪の他方にも駆動力を伝達できるため、悪路や雪路で車両がスタックした場合の脱出性能を向上させることができる。この種の差動制限機構付き差動装置として、油圧でアクチュエータを作動させて差動制限力を発生させるもの(下記特許文献1参照)や、電動モータでアクチュエータを作動させて差動制限力を発生させるもの(下記特許文献2参照)が提案されている。
ところで、車両の旋回走行中は車体に作用する遠心力の影響で旋回外側駆動輪の接地荷重が増加して旋回内側駆動輪の接地荷重が減少する傾向があり、特に車両が加速しながら旋回する場合には、接地荷重が減少する旋回内側駆動輪の路面に対するスリップ(空転)が大きくなり、車両の走行軌跡が外側に膨らむ場合がある。 By the way, when the vehicle is turning, the ground load on the outer driving wheel tends to increase due to the centrifugal force acting on the vehicle body, and the ground load on the inner driving wheel tends to decrease. In particular, the vehicle turns while accelerating. In this case, slip (idling) of the turning inner drive wheel with reduced grounding load with respect to the road surface may increase, and the traveling locus of the vehicle may swell outward.
このような場合に差動装置が差動制限機構を備えていれば、「内側駆動輪速度>外側駆動輪速度」の状態になった時点で差動制限機構を作動させることで、旋回内側駆動輪の空転を抑制して旋回外側駆動輪に駆動力を伝達し、旋回を補助する方向のヨーモーメントを発生させて車両の走行軌跡が外側に膨らむのを防止することができる。 In such a case, if the differential device has a differential limiting mechanism, the differential limiting mechanism is activated when the state of “inner driving wheel speed> outer driving wheel speed” is reached, so that the turning inner drive It is possible to prevent the running trajectory of the vehicle from bulging outward by suppressing the idling of the wheel and transmitting the driving force to the turning outer driving wheel and generating a yaw moment in a direction assisting the turning.
しかしながら、車輪速センサで検出した車輪速度の移動平均処理を行うための演算に伴う「内側駆動輪速度>外側駆動輪速度」状態の検出遅れや、「内側駆動輪速度>外側駆動輪速度」状態が検出された後のアクチュエータの作動遅れに伴う差動制限力の発生遅れにより、車両の走行軌跡が外側に膨らむのを確実に防止できない可能性がある。 However, the detection delay of the “inner driving wheel speed> outer driving wheel speed” state or the “inner driving wheel speed> outer driving wheel speed” state accompanying the calculation for performing the moving average processing of the wheel speed detected by the wheel speed sensor There is a possibility that the traveling locus of the vehicle cannot be reliably prevented from bulging outward due to the delay in the generation of the differential limiting force due to the actuation delay of the actuator after the detection of.
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、車両の旋回時に差動機構に差動制限力を遅滞なく発生させて車両挙動の乱れを抑制することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to suppress a disturbance in vehicle behavior by generating a differential limiting force in a differential mechanism without delay when the vehicle turns.
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、摩擦多板クラッチに係合力を付与するアクチュエータと、アクチュエータを駆動する駆動源と、駆動源に駆動指令を出力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、旋回走行時において、左右の駆動輪の回転速度差と、左右の駆動輪の回転加速度差とから、旋回内側駆動輪の回転速度が旋回外側駆動輪の回転速度を上回るまでの時間を予想し、この予想時間が所定値以下になった時点で駆動源に駆動指令を出力することを特徴とする差動制限機構付き差動装置が提案される。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a differential mechanism that distributes the output of the internal combustion engine as a driving force to the left and right drive wheels, and the differential operation of the differential mechanism are limited. Differential limiting mechanism comprising: a friction multi-plate clutch as a differential limiting mechanism; an actuator that applies an engagement force to the friction multi-plate clutch; a drive source that drives the actuator; and a control device that outputs a drive command to the drive source In the mechanism-equipped differential device, the control device determines the rotational speed of the turning inner drive wheel from the difference between the rotational speeds of the left and right drive wheels and the rotational acceleration difference of the left and right drive wheels during turning. A differential device with a differential limiting mechanism is proposed, in which a time until the rotation speed is exceeded is predicted, and a drive command is output to the drive source when the predicted time becomes a predetermined value or less.
尚、実施の形態の電動モータ79は本発明の駆動源に対応し、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し、実施の形態の交差予想時間Tcは本発明の予想時間に対応する。
The
請求項1の構成によれば、差動機構の差動動作を制限する摩擦多板クラッチの係合力を制御する制御装置が、旋回走行時において、旋回内・外側駆動輪の回転速度差および回転加速度差から旋回内側駆動輪の回転速度が旋回外側駆動輪の回転速度を上回るまでの時間を予想し、この予想時間が所定値以下になった時点でアクチュエータの駆動源に駆動指令を出力するので、実際に旋回内側駆動輪の回転速度が旋回外側駆動輪の回転速度を上回った時点でアクチュエータの駆動源に駆動指令を出力する場合に比べて、摩擦多板クラッチを早期に係合させることができる。これにより、旋回走行時に旋回内側駆動輪の接地荷重が減少して空転傾向になる前に差動機構の差動動作を制限し、旋回外側駆動輪に駆動力を伝達して車両の走行軌跡が外側に膨らむのを防止することができる。 According to the first aspect of the present invention, the control device for controlling the engagement force of the friction multi-plate clutch that restricts the differential operation of the differential mechanism is configured so that the rotational speed difference and the rotation of the inner and outer driving wheels during turning are determined. Since the time until the rotational speed of the inner driving wheel exceeds the rotational speed of the outer driving wheel from the difference in acceleration is predicted, a drive command is output to the actuator drive source when this predicted time falls below a predetermined value. Compared with the case where the drive command is output to the drive source of the actuator when the rotational speed of the turning inner drive wheel actually exceeds the rotation speed of the turning outer drive wheel, the friction multi-plate clutch can be engaged earlier. it can. As a result, the differential operation of the differential mechanism is limited before the ground load on the turning inner drive wheel decreases and tends to run idle during turning, and the driving force is transmitted to the turning outer drive wheel to It is possible to prevent swelling outward.
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。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1〜図13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は電子制御ユニットの処理内容を説明するフローチャート、図11は駆動輪の回転速度の移動平均の説明図、図12は旋回時の駆動力配分の作用を説明するタイムチャート(従来例)、図13は旋回時の駆動力配分の作用を説明するタイムチャート(実施の形態)である。
1 to 13 show an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a rear view of an internal combustion engine for an automobile, FIG. 2 is an enlarged sectional view of a differential mechanism and an actuator, and FIG. 2 is an enlarged view of
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。
As shown in FIG. 1, an internal combustion engine E mounted horizontally on the front body of a front engine / front drive automobile has a transmission T integrally coupled to a left side surface thereof, and a difference between the rear surface of the transmission T and the rear surface thereof. A moving mechanism D is provided. A half shaft 11 (intermediate shaft) extends rightward from a differential mechanism D arranged to be shifted leftward from the vehicle body center line, and a right axle that drives a right drive wheel (not shown) to the
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。
As is clear from FIG. 2, the
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。
The differential mechanism D housed in the
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。 Next, the structure of the differential mechanism D will be described with reference to FIGS. 3 and 5 to 7.
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。
The differential mechanism D housed in the
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。
The outer periphery of the
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。
A clutch outer 40 is integrally formed on the inner periphery of the
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。
The outer peripheral portion of the
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。
Inside the
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。
A plurality (six in the embodiment) of through
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。
The third
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。
In this way, the
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。
Next, the structure of the actuator A that engages the
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。
A
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。
On the
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。
A
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、規範ヨーレート演算部91と、減算手段92と、LSD(差動制限)作動判断部93と、差動制限トルクマップ94と、トルク/モータ回転角変換部95と、駆動トルク推定演算部96と、駆動トルク正負判定部97と、駆動輪速度状態判定部98とを備える。
As shown in FIG. 9, the electronic control unit U that controls the operation of the
規範ヨーレート演算部91には車速および操舵角が入力され、減算手段92にはヨーレートが入力され、LSD作動判断部93はブレーキ作動信号、車速およびヨーレートが入力され、駆動トルク推定演算部96にはエンジン回転数、吸気負圧、トランスミッションのメインシャフト回転数およびトランスミッションのシフトポジションが入力され、駆動輪速度状態判定部98には各車輪速が入力される。
The vehicle speed and the steering angle are input to the reference yaw
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。 Next, the operation of the embodiment of the present invention having the above configuration will be described.
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。 The differential mechanism D exhibits a differential limiting function in addition to the normal differential function, and the differential limiting torque generated by the differential limiting function is generated by the operation of the actuator A.
先ず、差動機構Dの通常の差動機能について説明する。 First, the normal differential function of the differential mechanism D will be described.
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。
When the driving force of the internal combustion engine E is input to the
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。
For example, when the vehicle is in a left turn state, the
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。 Next, the differential limiting function generated by the operation of the actuator A will be described.
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。
When the
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。
The
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。
When a leftward pressing force is applied to the first
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。
Since the distance L1 between the
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。
When the
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。
As described above, the pressing force of the frictional multi-plate clutch 52 generated by the actuator A can be axially moved to the outer periphery of the
次に、差動機構DのアクチュエータAの電動モータ79の制御について説明する。
Next, control of the
図9のブロック図において、規範ヨーレート演算部91は車速および操舵角に基づいて車両に発生させるべき目標ヨーレートとなる規範ヨーレートを算出し、減算手段92において規範ヨーレートから実際のヨーレートを減算してヨーレート偏差を算出する。
In the block diagram of FIG. 9, the reference yaw
駆動トルク推定演算部96は、エンジン回転数、吸気負圧、トランスミッションのメインシャフト回転数およびトランスミッションのシフトポジションに基づいて駆動輪に伝達されるトータルの駆動トルクを算出し、駆動トルク正負判定部97は、前記駆動トルクの符号が正(エンジンブレーキ状態ではない)であるか否かを判定する。そして駆動トルクの符号が正であるとき、駆動輪速度状態判定部98は各車輪速に基づいて、旋回内側駆動輪の回転速度が旋回外側駆動輪の回転速度を上回るまでの推定時間が所定値以下になったか否かを判定する。
The drive torque
以下、図10のフローチャートに基づいて、駆動輪速度状態判定部98の作用を詳細に説明する。このルーチンは10msecを周期として実行される。
Hereinafter, based on the flowchart of FIG. 10, the operation of the drive wheel speed
先ずステップS1で左駆動輪の最新の回転速度WLおよび右駆動輪の最新の回転速度WRを読み込み、ステップS2で左右の駆動輪の最新の回転速度WL,WRの期間Td(例えば、駆動系の共振周期に相当する80msec)における移動平均を算出し、左駆動輪の平均回転速度をVLとし、右駆動輪の平均回転速度をVRとする。このように、センサで検出した生データである回転速度WL,WRを、駆動系の共振周期である80msecに亘って移動平均処理することで、左右の駆動輪の平均回転速度VL,VRは各8個のサンプルを含むことになり、生データである回転速度WL,WRの変動を平均して精度を高めることができる(図11参照)。 First, in step S1, the latest rotation speed WL of the left drive wheel and the latest rotation speed WR of the right drive wheel are read, and in step S2, the latest rotation speeds WL and WR of the left and right drive wheels Td (for example, the drive system) The moving average at 80 msec) corresponding to the resonance period is calculated, the average rotational speed of the left driving wheel is VL, and the average rotational speed of the right driving wheel is VR. Thus, the average rotational speeds VL and VR of the left and right drive wheels are obtained by subjecting the rotational speeds WL and WR, which are the raw data detected by the sensor, to moving average processing over the drive system resonance period of 80 msec. 8 samples are included, and fluctuations in the rotational speeds WL and WR, which are raw data, can be averaged to improve accuracy (see FIG. 11).
続くステップS3で左右の駆動輪の平均回転速度VL,VRの今回値VL(n),VR(n)と前回値VL(n−1),VR(n−1)との差分に処理周期10msecの周波数NF(100Hz)を乗算することで、左右の駆動輪の回転加速度AL,ARを算出する。
In the subsequent step S3, the
AL={VL(n)−VL(n−1)}×NF
AR={VR(n)−VR(n−1)}×NF
続くステップS4で実ヨーレートと規範ヨーレートとを比較し、実ヨーレート<規範ヨーレートの関係が成立していれば、すなわち車両がアンダーステアの状態にあり、旋回中の車両の走行軌跡が外側に膨らむ虞がある場合には、ステップS5で交差予想時間Tcを次式により算出する。
AL = {VL (n) −VL (n−1)} × NF
AR = {VR (n) −VR (n−1)} × NF
In subsequent step S4, the actual yaw rate is compared with the reference yaw rate, and if the relationship of actual yaw rate <reference yaw rate is established, that is, the vehicle is in an understeer state, and the traveling locus of the vehicle during turning may swell outward. If there is, the expected intersection time Tc is calculated by the following equation in step S5.
Tc=(VR−VL)/(AL−AR)
一般に、車両の旋回中には、移動距離の大きい旋回外側駆動輪の回転速度が、移動距離の小さい旋回内側駆動輪の回転速度よりも大きくなるが、旋回による遠心力で車体が旋回方向外側に傾くと、旋回内側駆動輪が路面から浮き上がって空転状態になり易いため、旋回内側駆動輪の回転速度が旋回外側駆動輪の回転速度よりも大きくなる逆転現象が発生する。このときの旋回内側駆動輪の回転速度のラインと旋回外側駆動輪の回転速度のラインとが交わることを「交差」と定義する(図12参照)。
Tc = (VR−VL) / (AL−AR)
In general, during the turning of the vehicle, the rotational speed of the outer driving wheel with the larger moving distance is higher than the rotational speed of the inner driving wheel with the smaller moving distance. If the vehicle is tilted, the turning inner drive wheel is likely to be lifted off the road surface to be in an idling state, so that a reverse phenomenon occurs in which the rotation speed of the turning inner drive wheel is higher than the rotation speed of the turning outer drive wheel. The intersection of the rotational speed line of the turning inner drive wheel and the rotational speed line of the turning outer drive wheel at this time is defined as “intersection” (see FIG. 12).
上記交差予想時間Tcを定義する式、Tc=(VR−VL)/(AL−AR)は、現在の旋回外側駆動輪および旋回内側駆動輪の回転加速度AL,ARが維持されたと仮定したときの、旋回外側駆動輪および旋回内側駆動輪の平均回転速度VL,VRの差がゼロになるまでの時間を表している。 The equation for defining the expected intersection time Tc, Tc = (VR−VL) / (AL−AR), is based on the assumption that the rotational accelerations AL and AR of the current turning outer drive wheel and the turning inner drive wheel are maintained. Represents the time until the difference between the average rotational speeds VL and VR of the turning outer drive wheel and the turning inner drive wheel becomes zero.
但し、以下の三つの条件の何れかを満たす場合には、交差予想時間Tcを算出せずに終了する。
・既に交差判定がセット済みの場合(処理負荷の軽減のため)
・AL,ARの少なくとも一方が負の場合(非加速中と判断されるため)
・AL=ARの場合(除算の分母が0になって演算エラーとなるのを回避するため)
続くステップS6で、
Ts+Td/2≧Tc
が成立したとき、ステップS7で差動制限動作を開始する条件の一つである交差判定をセットする。尚、上式において、Tsは電動モータ79に作動指令を出力してから実際にアクチュエータAの作動が開始するまでの遅れ時間である。またTd/2は移動平均処理を行う周期Tdの半分である。その理由は、図11において、時刻tに算出された移動平均(つまり平均回転速度VL,VR)は、時刻tよりもTd/2前の回転速度を表すと考えられるからである。
However, if any of the following three conditions is satisfied, the process ends without calculating the expected intersection time Tc.
・ When intersection determination has already been set (to reduce processing load)
・ When at least one of AL and AR is negative (because it is determined that acceleration is not in progress)
-When AL = AR (to avoid an operation error due to the denominator of division being 0)
In the following step S6,
Ts + Td / 2 ≧ Tc
Is established, an intersection determination which is one of the conditions for starting the differential limiting operation is set in step S7. In the above equation, Ts is a delay time from when the operation command is output to the
尚、前記ステップS4で実ヨーレートと規範ヨーレートとを比較し、実ヨーレート<規範ヨーレートの関係が成立しなければ、ステップS8で交差判定をクリアする。 In step S4, the actual yaw rate is compared with the standard yaw rate. If the relationship of actual yaw rate <standard yaw rate is not established, the intersection determination is cleared in step S8.
図9のブロック図に戻り、LSD作動判断部93は、
・車速が所定値(30km/h〜40km/h)以上
・車両が旋回中
・ブレーキがOFF
・駆動トルクの符号が正(エンジンブレーキ状態でない)
・交差判定をセット済み
の五つの条件が成立したときに差動制限動作を実行する判断をする。
Returning to the block diagram of FIG. 9, the LSD
・ Vehicle speed is more than specified value (30km / h ~ 40km / h) ・ Vehicle is turning ・ Brake is OFF
・ Sign of drive torque is positive (not in engine brake state)
-When the five conditions for which the intersection determination has been set are satisfied, a determination is made to execute the differential limiting operation.
上記「車速が所定値以上」の条件は、低車速時に差動制限動作を実行するとトルクステア現象が発生し易いからである。また上記「車両が旋回中」の条件は実ヨーレートが所定値以上であることで判断されるものであり、左右の車輪が摩擦係数の異なる路面(いわゆるスプリットμ路)等にある場合おいて左右の車輪に回転速度差が発生する現象を、旋回内側駆動輪が路面から浮き上がる現象から除外するためである。また上記「ブレーキOFF」の条件は、車両が加速状態にあってもブレーキペダルが踏まれた場合には差動制限動作を行わないというもので、差動制限動作と制動動作が干渉して車両挙動を乱すのを防止するためである。 The condition “the vehicle speed is equal to or higher than the predetermined value” is because a torque steer phenomenon is likely to occur when the differential limiting operation is executed at a low vehicle speed. The condition “the vehicle is turning” is determined by the actual yaw rate being equal to or greater than a predetermined value. When the left and right wheels are on road surfaces with different friction coefficients (so-called split μ roads), the left and right This is to exclude the phenomenon in which a difference in rotational speed occurs in the wheel from the phenomenon in which the turning inner drive wheel is lifted off the road surface. The condition of “brake off” is that the differential limiting operation is not performed when the brake pedal is depressed even when the vehicle is in an acceleration state. This is to prevent disturbing the behavior.
以上のようにしてLSD作動判断部93が差動制限動作の実行を判断すると、差動制限トルクマップ94でヨーレート偏差(規範ヨーレートに対する実ヨーレートの偏差)からアクチュエータAの作動により発生さるべき差動制限トルクを検索し、トルク/モータ回転角変換部95が前記差動制限トルクを電動モータ79の回転角に変換して該電動モータ79を駆動することで、前記差動制限トルクを発生させる。
When the LSD
その結果、車両の旋回中に遠心力により旋回内側駆動輪が浮き上がり気味になって旋回外側駆動輪に駆動トルクが伝達され難くなり、車両の走行軌跡が外側に膨らみそうになった場合に、差動制限動作により旋回外側駆動輪に駆動トルクを伝達して旋回方向内向きのヨーモーメントを発生させ、車両の走行軌跡が外側に膨らむのを防止して車両挙動を安定させることができる。 As a result, when the vehicle is turning, the turning inner driving wheel is lifted by the centrifugal force, making it difficult for the driving torque to be transmitted to the turning outer driving wheel. The drive torque is transmitted to the turning outer drive wheel by the movement restricting operation to generate a yaw moment inward in the turning direction, and the vehicle trajectory can be prevented from expanding outward to stabilize the vehicle behavior.
このとき、旋回内側駆動輪の平均回転速度が旋回外側駆動輪の平均回転速度を上回った(交差した)ときに差動制限動作を開始するのではなく、前記交差が発生する時点を予想し、その予想した交差に先立って差動制限動作を開始することで、差動制限動作の開始に遅れが発生するのを防止して車両挙動を一層安定させることができる。 At this time, instead of starting the differential limiting operation when the average rotation speed of the turning inner drive wheel exceeds (intersects) the average rotation speed of the turning outer drive wheel, the time when the intersection occurs is predicted, By starting the differential limiting operation prior to the predicted intersection, it is possible to prevent a delay from occurring in the start of the differential limiting operation and further stabilize the vehicle behavior.
図12のタイムチャートは従来例に対応するもので、時刻t1以前の車両の定常旋回中には、旋回外側駆動輪の回転速度が旋回内側駆動輪の回転速度を上回っている。このとき旋回内側駆動輪の駆動トルクが旋回外側駆動輪の駆動トルクを僅かに上回っているのは、摩擦多板クラッチ52のプリセットトルクの影響である。時刻t1に定常旋回から加速旋回に移行すると、遠心力の影響で旋回内側駆動輪が路面から浮き上がり気味になり、時刻t2に旋回内側駆動輪の回転速度が旋回外側駆動輪の回転速度を上回る「交差」が発生すると、アクチュエータAの電動モータ79に駆動指令を出力して差動制限動作を実行する。しかしながら、電動モータ79に駆動指令を出力してから電動モータ79の実回転角が変化するまでには応答遅れがあるため、旋回外側駆動輪の駆動トルクが立ち上がるのが遅れ、時刻t2から時刻t3まで旋回内側駆動輪の回転速度が旋回外側駆動輪の回転速度を上回った状態が継続し、車両の走行軌跡が外側に膨らんでしまう問題がある。
The time chart of FIG. 12 corresponds to the conventional example, and during the steady turning of the vehicle before time t1, the rotational speed of the turning outer drive wheel exceeds the rotation speed of the turning inner drive wheel. At this time, the driving torque of the turning inner drive wheel slightly exceeds the driving torque of the turning outer drive wheel is due to the influence of the preset torque of the
図13のタイムチャートは実施の形態に対応するもので、時刻t2に旋回内側駆動輪の回転速度が旋回外側駆動輪の回転速度を上回る「交差」が実際に発生する以前の時刻t2′に、「交差」が発生することを予想してアクチュエータAの電動モータ79に駆動指令を出力して差動制限動作を実行する。その結果、電動モータ79に応答遅れがあっても、交差予想時間Tcで予想した「交差」に所定時間(Ts+Td/2)だけ先立ってアクチュエータAの電動モータ79に駆動指令を出力することができるので、電動モータ79に駆動指令を出力してから電動モータ79の実回転角が変化するまでの応答遅れを補償して旋回外側駆動輪の駆動トルクを速やかに立ち上げ、車両の走行軌跡が外側に膨らむのを確実に防止して車両挙動を安定させることができる。尚、図13における細線は、図12で説明した従来例の特性を示すものである。
The time chart of FIG. 13 corresponds to the embodiment, and at time t2 ′ before a “crossing” in which the rotational speed of the turning inner drive wheel exceeds the rotational speed of the turning outer drive wheel actually occurs at time t2. In anticipation of the occurrence of “crossing”, a drive command is output to the
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。 As mentioned above, although embodiment of this invention was explained in full detail, this invention can perform a various design change in the range which does not deviate from the summary.
例えば、差動機構DおよびアクチュエータAの構造は実施の形態に限定されるものではなく、任意の構造のものを採用することができる。 For example, the structures of the differential mechanism D and the actuator A are not limited to those in the embodiment, and any structures can be adopted.
52 摩擦多板クラッチ
79 電動モータ(駆動源)
A アクチュエータ
D 差動機構
E 内燃機関
Tc 交差予想時間(予想時間)
U 電子制御ユニット(制御装置)
52 Friction multi-plate clutch 79 Electric motor (drive source)
A Actuator D Differential mechanism E Internal combustion engine Tc Estimated crossing time (expected time)
U Electronic control unit (control device)
Claims (1)
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、
摩擦多板クラッチ(52)に係合力を付与するアクチュエータ(A)と、
アクチュエータ(A)を駆動する駆動源(79)と、
駆動源(79)に駆動指令を出力する制御装置(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、旋回走行時において、左右の駆動輪の回転速度差と、左右の駆動輪の回転加速度差とから、旋回内側駆動輪の回転速度が旋回外側駆動輪の回転速度を上回るまでの時間(Tc)を予想し、この予想時間(Tc)が所定値以下になった時点で駆動源(79)に駆動指令を出力することを特徴とする差動制限機構付き差動装置。 A differential mechanism (D) for distributing the output of the internal combustion engine (E) to the left and right drive wheels as a drive force;
A friction multi-plate clutch (52) as a differential limiting mechanism for limiting the differential operation of the differential mechanism (D);
An actuator (A) for applying an engagement force to the friction multi-plate clutch (52);
A drive source (79) for driving the actuator (A);
A control device (U) for outputting a drive command to the drive source (79);
In a differential device with a differential limiting mechanism comprising:
The control device (U) determines the rotation speed of the turning inner drive wheel from the rotation speed difference of the left and right drive wheels and the rotation acceleration difference of the left and right drive wheels during rotation. A differential device with a differential limiting mechanism, characterized by predicting a time (Tc) until the time is exceeded and outputting a drive command to the drive source (79) when the predicted time (Tc) becomes a predetermined value or less. .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2007070499A JP2008232215A (en) | 2007-03-19 | 2007-03-19 | Differential device with differential limiting mechanism |
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JP2008232215A true JP2008232215A (en) | 2008-10-02 |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2010281361A (en) * | 2009-06-03 | 2010-12-16 | Honda Motor Co Ltd | Differential gear with differential limiting mechanism |
CN101975262A (en) * | 2010-10-25 | 2011-02-16 | 张维国 | Power difference-adjusting differential |
CN114896828A (en) * | 2022-07-14 | 2022-08-12 | 合肥磐石智能科技股份有限公司 | Traveling crane electronic differential algorithm and demonstration device based on large-curvature fixed track |
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2007
- 2007-03-19 JP JP2007070499A patent/JP2008232215A/en active Pending
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