JP2010164080A - 車両用駆動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】差動装置の複雑化、大型化及び重量増加を回避することを可能とし、車両の旋回特性を的確に制御することを可能とした車両用駆動制御装置を提供する。
【解決手段】リアＬＳＤ１６は、ドライブ側のトルクバイアスレシオをコースト側のトルクバイアスレシオよりも大きく設定している。車両の旋回走行状態に応じて、左右車輪１７，１８の旋回内輪に伝達される駆動力を減少させるようにブレーキ装置１９，２０を制御し、リアＬＳＤ１６により左右車輪１７，１８の旋回外輪に伝達される駆動力をドライブ側のトルクバイアスレシオに応じて増大させるように電子制御カップリング１３を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の旋回走行状態に応じて車両の左右車輪間のトルク移動を制御する車両用駆動制御装置に関する。

従来、例えば車両の左右車輪間に機械式ＬＳＤ（リミッテッドスリップデフ）を配置し、車両の前後及び左右の車輪のブレーキ力を独立に制御することで車両の左右駆動力を制御する駆動制御装置がある（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

この種の駆動制御装置の他の一例としては、例えば車両の旋回中におけるコースト時にあっては差動制限効果をキャンセルできるように、機械式ＬＳＤ内にワンウェイクラッチを配置した構造の駆動制御装置がある（例えば、特許文献３参照）。

この種の駆動制御装置の更に他の一例としては、例えば車両の旋回中において旋回内輪にブレーキ力を加えることで、デファレンシャル装置のデフ作用により旋回外輪に旋回方向とは反対方向のトルクを発生させ、車両の回頭方向のヨーモーメントを発生させる駆動制御装置がある（例えば、非特許文献１参照）。

特開２００６−１８８２０４号公報 特開平７−１７９１６７号公報 特開平１１−３４８５９５号公報

SAE Technical Paper Series 2008-01-0596

上記特許文献１及び２に記載された従来の駆動制御装置の機械式ＬＳＤにおいては、左右車輪間のトルク移動は、高速で回転している一方の車輪から低速で回転している他方の車輪へだけに限られる。車両の旋回中においては、旋回外輪の回転速度が旋回内輪の回転速度よりも速いので、旋回外輪側から旋回内輪側へしかトルク移動が行われない。このため、車両をコーナーに沿って曲げていく旋回方向のヨーモーメントが得られないばかりでなく、旋回方向とは反対方向のヨーモーメントが発生してしまうこととなる。その結果、車両の走行性能を十分に高めることができなくなるという問題点があった。

また、上記特許文献３に記載された従来の駆動制御装置は、機械式ＬＳＤ内にワンウェイクラッチを配置した構造となっているため、機械式ＬＳＤの軸方向への大型化、構造の複雑化や重量の増加は避けられなくなる。機械式ＬＳＤの軸方向への大型化、構造の複雑化及び重量増加は、車両に搭載するうえで大きな制約となっていた。

一方、上記非特許文献１に記載された従来の駆動制御装置では、旋回内輪にブレーキ力を加えることでヨーモーメント発生制御を行うと、旋回外輪の駆動方向回転にトルクバイアスレシオ（ＴＢＲ）に比例したブレーキを掛けてしまうこととなるので、車両に有効なヨーモーメントが得られなくなる。また、この従来の駆動制御装置は、例えば片輪が浮き上がったような状態で走行する場合、不整地あるいは低μ路面を走行する場合等には、その片輪にブレーキ力を付加しても、接地側の片輪には、ブレーキ力のみしか伝わらないので、車両に有効なヨーモーメントが得られなくなる。

従って、本発明は、上記従来の課題を解消すべくなされたものであり、その具体的な目的は、差動装置の複雑化、大型化及び重量増加を回避することを可能とし、車両の旋回特性を的確に制御することを可能とした車両用駆動制御装置を提供することにある。

［１］上記目的を達成するため、本発明は、車両の駆動源から発生する駆動力を伝達する動力伝達経路の左右車輪間に配置され、前記駆動源からの駆動力に応じて前記左右車輪間に差動制限力を発生する差動制限機構付きの差動装置と、前記左右車輪にブレーキ力を個別に付与可能に設置されたブレーキ装置と、前記ブレーキ装置を制御する制御部とを備え、前記差動装置は、ドライブ側のトルクバイアスレシオがコースト側のトルクバイアスレシオよりも大きく設定された構成を有していることを特徴とする車両用駆動制御装置にある。
［２］上記［１］記載の発明にあって、前記制御部は、前記車両の旋回走行状態がコースト状態にある場合に、前記左右車輪のうち旋回内輪に伝達される駆動力を減少させるように前記ブレーキ装置を制御し、前記差動装置により旋回外輪に伝達される駆動力を前記旋回内輪の駆動力が減少した分に応じて増大させるように制御することを特徴としている。
［３］上記［１］記載の発明にあって、前記制御部は、前記車両の旋回走行状態がドライブ状態にある場合に、前記左右車輪のうち回転速度が大きい側の車輪に駆動力を減少させるように前記ブレーキ装置を制御し、前記差動装置により、回転速度が小さい側の車輪にトルクバイアスレシオにより増幅された駆動トルクを伝達させるように制御することを特徴としている。
［４］上記［１］記載の発明にあって、前記差動装置の差動制限機構は、左右前輪間に連結されたフロントデファレンシャル及び左右後輪間に連結されたリアデファレンシャルの少なくとも一方に設けられたことを特徴としている。
［５］上記［１］〜［４］のいずれかに記載の発明にあって、前記差動装置は、カムを用いたトルク感応型の差動制限機構を備えたことを特徴としている。
［６］上記［５］記載の発明にあって、前記差動装置は、前記駆動源からの駆動力が入力されるケージと、前記ケージの内部に軸方向摺動可能に設けられた複数のカムフォロワと、前記複数のカムフォロワの両側端部に噛み合わされ、前記左右車輪の一方の車軸と一体回転する第１のフェースカム及び前記左右車輪の他方の車軸と一体回転する第２のフェースカムとを備え、前記複数のカムフォロワの両側端部のそれぞれは、ドライブ側カム端面とコースト側カム端面とを有し、前記コースト側カム端面の傾斜角が、前記ドライブ側カム端面の傾斜角よりも大きく設定されたことを特徴としている。
［７］上記［１］記載の発明にあって、前記動力伝達経路に配置され、前記制御部の駆動力配分制御に従い駆動力配分を行う駆動力配分装置を備え、前記駆動力配分装置の前輪側からの回転数を後輪側からの回転数よりも常時速く回転させる構成を有していることを特徴としている。
［８］上記［７］記載の発明にあって、前記駆動力配分装置は前記駆動源の駆動力を前記後輪側に伝達するプロペラシャフト上に配置され、前記駆動力配分装置の前記後輪側からの回転速度が前記前輪側からの回転速度よりも減速するように前記前輪側のギヤ比と前記後輪側のギヤ比とを設定したことを特徴としている。
［９］上記［７］記載の発明にあって、前記駆動力配分装置は後輪の車軸上に配置され、前記後輪側のトータルギヤ比が前記前輪側よりも増速するギヤ比となるように左右前輪間に連結されたフロントデファレンシャルから左右後輪間に連結されたリアデファレンシャルまでの動力伝達系のトータルギヤ比を設定したことを特徴としている。

本発明は、例えば左右車輪にブレーキ力を独立に制御することにより旋回内輪が浮き上がるような場合は、接地側の旋回外輪に差動装置のトルクバイアスレシオに比例した駆動力を確保することで十分な駆動力及び車両安定性を得ることが可能になる。合わせて、車両の旋回時においてプッシングアンダーを避けることができるようになる。

本発明の代表的な実施の形態である駆動制御装置を備えた四輪駆動車の動力伝達系を概略的に示す全体構成図である。 （ａ）は、車両が減速するコースト時における差動制限機構の状態を説明するための部分展開図であり、（ｂ）は、車両が加速するドライブ時における差動制限機構の状態を説明するための部分展開図である。 （ａ）はアクセルオフ操作が行われる旋回開始時の四輪駆動制御を説明する図であり、（ｂ）は左右後輪ブレーキ制御後の四輪駆動制御を説明する図である。 （ａ）はアクセルオン操作が行われる旋回開始時の四輪駆動を説明する図であり、（ｂ）は旋回開始後に電子制御カップリングにより後輪へのトルク配分を増大させた四輪駆動を説明する図、（ｃ）は旋回内輪のトラクション制御後の四輪駆動を説明する図である。 （ａ）及び（ｂ）は本発明の第２の実施の形態である車両の動力伝達系を概略的に示す全体構成図である。 本発明の第３の実施の形態である駆動制御装置を備えた四輪駆動車の動力伝達系を概略的に示す全体構成図である。

以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて具体的に説明する。

［第１の実施の形態］
図１は駆動制御装置を備えた四輪駆動車の動力伝達系を示している。同図に示す四輪駆動車は、エンジン駆動力で前輪を直接駆動するＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）車をベースとしている。ＦＦタイプの四輪駆動車の構成部分は、従来のものと基本的な構成において変わるところはない。従って、ＦＦタイプの四輪駆動車の基本構成は、図示例に限定されるものではない。

（駆動力伝達装置の構成）
図１において、符号１は、ＦＦベースの四輪駆動車における横置き配置されたエンジン（駆動源）を示している。このエンジン１にはトランスミッション２が連結されている。トランスミッション２の出力ギヤ２ａには、左右一対の前輪車軸４，５間に配された前輪側差動装置であるフロントデファレンシャル（フロントデフ）３のリングギヤ３ａが噛合されている。フロントデフ３のサイドギヤ３ｂは左右の前輪車軸４，５を介して左右前輪６，７と連結されている。左右前輪６，７のそれぞれにはブレーキ装置８，９が設けられている。それらのブレーキ装置８，９は個別に制動可能とされている。エンジン１からの駆動力はフロントデフ３を介して左右前輪６，７に伝達される。

フロントデフ３のフロントデフケース３ｃにはリングギヤ３ｄが接続されている。リングギヤ３ｄにはトランスファ１０のピニオンギヤ１０ａが噛合されている。フロントプロペラシャフト１１の前端はトランスファ１０の伝動軸１０ｂに連結されている。フロントプロペラシャフト１１の後端にはリアプロペラシャフト１２が連結されている。

リアプロペラシャフト１２には回転数（トルク）制御可能な電子制御カップリング（駆動力配分装置）１３が設けられている。リアプロペラシャフト１２の後端に設けられたピニオンギヤ１２ａは、左右一対の後輪車軸１４，１５間に配されたリアＬＳＤ１６のリングギヤ１６ａと噛合されている。リアＬＳＤ１６にはトルク感応型のリミテッドスリップデフ（ＬＳＤ）が装備されている。リアＬＳＤ１６は左右の後輪車軸１４，１５を介して左右後輪１７，１８と連結されている。左右後輪１７，１８のそれぞれにはブレーキ装置１９，２０が備えられており、それらのブレーキ装置１９，２０は個別に制動可能とされている。

エンジン１からトランスファ１０に伝達された駆動力はフロントプロペラシャフト１１及びリアプロペラシャフト１２を介して電子制御カップリング１３へと伝達される。電子制御カップリング１３がトルク伝達可能に連結されると、エンジン１の駆動力はリアプロペラシャフト１２を介してリアＬＳＤ１６に伝達されるとともに、左右の後輪車軸１４，１５を介して左右後輪１７，１８へ伝達される。

電子制御カップリング１３は、トルク伝達クラッチである多板式の摩擦クラッチ１３ａの締結力を調整することでフロントプロペラシャフト１１からリアＬＳＤ１６へ伝達される駆動力を制御する。電子制御カップリング１３によりトルク伝達が行われる場合は、左右前輪６，７及び左右後輪１７，１８により四輪駆動状態で走行する。一方、電子制御カップリング１３によりトルク遮断状態となっている場合は、左右後輪１７，１８へのトルク伝達は行われることなく、左右前輪６，７へのトルク伝達により二輪駆動状態で走行する。この第１の実施の形態によると、電子制御カップリング１３は更に、リアＬＳＤ１６に配分される駆動力を調整して、アンダーステア及びオーバーステアを抑制するように制御する。

（差動制限機構の構成）
リアＬＳＤ１６は、リアプロペラシャフト１２から電子制御カップリング１３を介して入力されるトルクに応じて差動制限力を発生させ、左右後輪１７，１８間の差動制限を行うトルク感応型機械式の差動制限機構を備えている。この第１の実施の形態によれば、トルク感応型機械式の差動制限機構としては、カムを用いたトルク感応型のカム式差動制限機構を使用しているが、これに限定されるものではない。差動制限機構の他の一例としては、例えばヘリカルギヤ式、多板式、トルセン式などの構造を用いることができる。

図２（ａ）は、車両が減速するコースト時の差動制限機構の状態を示しており、図２（ｂ）は、車両が加速するドライブ時の差動制限機構の状態を示している。これらの図において、リアＬＳＤ１６は、左右の後輪車軸１４，１５のそれぞれに連結された円盤形状の第１及び第２のフェースカム１６ｂ，１６ｃと、これらのフェースカム１６ｂ，１６ｃ間に噛合される軸線方向に細長い六角台錐形状をなす複数のカムフォロワ１６ｄ，…，１６ｄとを有している。カムフォロワ１６ｄは、リアＬＳＤ１６の図示しないケージの内周面に軸線方向摺動可能にスプライン嵌合されている。フェースカム１６ｂのコースト側カム面１６ｅ及びドライブ側カム面１６ｇは、相対回転方向に対して非対称な円環状のジグザグ面に連続形成されている。一方のフェースカム１６ｃのコースト側カム面１６ｆ及びドライブ側カム面１６ｈにあっても、フェースカム１６ｂと同様の外郭形態を有している。

フェースカム１６ｂ，１６ｃのコースト側カム面１６ｅ，１６ｆは、図２（ａ）に示すように、軸線とは直交する垂線に対して傾斜角θ２をもって傾斜している。一方、フェースカム１６ｂ，１６ｃのドライブ側カム面１６ｇ，１６ｈは、図２（ｂ）に示すように、コースト側カム面１６ｅ，１６ｆの傾斜角θ２よりも小さい傾斜角θ１で傾斜している（コースト側カム面１６ｅ，１６ｆの傾斜角θ２＞ドライブ側カム面１６ｇ，１６ｈの傾斜角θ１）。これにより、カムフォロワ１６ｄのドライブ側カム端面１６ｍ，１６ｎ及びコースト側カム端面１６ｊ，１６ｋは、コースト側カム端面１６ｊ，１６ｋの傾斜角θ２＞ドライブ側カム端面１６ｍ，１６ｎの傾斜角θ１の関係を有している。

コーストトルクを発生するコースト時には、図２（ａ）に示すように、左右後輪１７，１８によりエンジン側が駆動されるので、左右の後輪車軸１４，１５が矢印Ｘ方向に回転される。各フェースカム１６ｂ，１６ｃのコースト側カム面１６ｅ，１６ｆによりカムフォロワ１６ｄのコースト側カム端面１６ｊ，１６ｋが接触して押され、カムフォロワ１６ｄのケージを介してリアＬＳＤ１６のリングギヤ１６ａに回転トルクを伝達する。このとき、コースト側のトルクバイアスレシオ（ＴＢＲ）は、各フェースカム１６ｂ，１６ｃのコースト側カム面１６ｅ，１６ｆの傾斜角θ２によって決定されることになる。

一方、ドライブトルクを発生するドライブ時においては、図２（ｂ）に示すように、エンジン側からリアＬＳＤ１６のリングギヤ１６ａを介してケージからカムフォロワ１６ｄに回転トルクが伝達され、矢印Ｙ方向にカムフォロワ１６ｄが移動する。カムフォロワ１６ｄのドライブ側カム端面１６ｍ，１６ｎが各フェースカム１６ｂ，１６ｃのドライブ側カム面１６ｇ，１６ｈに接触して押され、左右の後輪車軸１４，１５に回転トルクが伝達される。このとき、ドライブ側のＴＢＲは、各フェースカム１６ｂ，１６ｃのドライブ側カム面１６ｇ,１６ｈの傾斜角θ１によって決定されることになる。

コースト側ＴＢＲ、ドライブ側ＴＢＲ、及び駆動トルクＴの関係は、次式により表すことができる。
ＴＢＲ ∝ μ・（Ｔ／ｔａｎθ）……（１）
ここで、μはフェースカム１６ｂ，１６ｃとカムフォロワ１６ｄの接触部摩擦係数である。

上記式（１）からも明らかなように、この第１の実施の形態にあっては、カムフォロワ１６ｄのドライブ側カム端面１６ｍ，１６ｎの傾斜角θ１をコースト側カム端面１６ｊ，１６ｋの傾斜角θ２よりも小さく設定することで、ドライブ側ＴＢＲはコースト側ＴＢＲよりも大きく設定されている（ドライブ側ＴＢＲ＞コースト側ＴＢＲ）。リアＬＳＤ１６はドライブ側ＴＢＲ＞コースト側ＴＢＲの関係に設定されているため、例えば左右後輪１７，１８が接地したアクセルオフのコースト状態における旋回においては、左右後輪１７，１８の旋回内輪にブレーキ制御を行うことで旋回内輪に伝達される駆動力を減少させると、リアＬＳＤ１６のデファレンシャル機能により旋回内輪のブレーキ力に応じた駆動トルクが旋回外輪に増幅される。このとき、左右後輪１７，１８の回転速度を抑える役割のコースト側ＴＢＲは小さく抑えられるので、旋回外輪のトルク増幅を大きく妨害しない。

アクセルオンのドライブ状態における旋回においては、左右後輪１７，１８の旋回内輪の接地荷重が減少し、その回転数が上昇するので、旋回内輪の回転速度が旋回外輪よりも大きくなる。この場合は、旋回内輪にブレーキ制御を行い、旋回内輪に伝達される駆動力を減少させると、リアＬＳＤ１６の差動制限機能により、ドライブ側ＴＢＲに応じて旋回外輪の駆動トルクが増幅されることになる。これにより、アクセルオフのコースト状態、あるいはアクセルオンのドライブ状態において左右後輪１７，１８の旋回外輪に十分な駆動トルクを伝達することができるようになり、車両の旋回挙動を安定化させることができるようになる。

（駆動制御ユニットの構成）
図１において、符号３０は、車両室内に設けられた駆動制御ユニット（ＥＣＵ）であり、ＥＣＵ３０の機能をブロック化して示している。図示例によれば、ＥＣＵ３０は、駆動力配分制御部３１、アンチロックブレーキ制御部（ＡＢＳ）３２、制動力制御部（ＥＳＣ）３３、及びヨーレート制御部３４などにより主に構成されている。このＥＣＵ３０は、図示しない入出力装置と、制御プログラム、制御マップ、車両緒元としてのリアトレッドＴｒ等が格納された記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ等）と、中央処理装置（ＣＰＵ）とを備えている。

ＥＣＵ３０には、駆動制御に必要な種々のパラメータを得るために各種の検出信号が入力される。図示例に限定されるものではないが、ＥＣＵ３０の入力側には、図１に示すように、車両の旋回によるヨーモーメントを検出するヨーモーメントセンサ３５、車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサ３６、左右前輪６，７及び左右後輪１７，１８の車輪速を検出する車輪速センサ３７、ステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角センサ３８、アクセルペダルの踏込み量を検出するアクセル開度センサ（ＡＣＣ）３９、及びエンジン１の回転数を検出するエンジン回転数センサ４０、及び前後・左右Ｇセンサ４１等の各種のセンサが電気的に接続されている。これらのヨーモーメントセンサ３５、ヨーレートセンサ３６、車輪速センサ３７、操舵角センサ３８、アクセル開度センサ３９、エンジン回転数センサ４０、及び前後・左右Ｇセンサ４１からの検出信号に基づいて、駆動力配分制御部３１、アンチロックブレーキ制御部３２、制動力制御部３３、及びヨーレート制御部３４などの制御部が機能する。

ＥＣＵ３０の出力側には、駆動制御に必要な各種の装置が電気的に接続される。図示例に限定されるものではないが、ＥＣＵ３０の出力側には、図１に示すように、電子制御カップリング１３及びブレーキ装置８，９，１９，２０が電気的に接続されている。

ＥＣＵ３０は、例えばヨーモーメントセンサ３５、ヨーレートセンサ３６及び操舵角センサ３８からの検出信号に基づいて車両の走行状態を演算する。左右後輪１７，１８が接地した状態にあってアクセルオフのコースト状態、あるいはアクセルオンのドライブ状態における車両の旋回中において、例えば車両がアンダーステア挙動を示した場合は、ＥＣＵ３０は、ヨーモーメントセンサ３５により検出されたヨーモーメント、ヨーレートセンサ３６により検出されたヨーレート、及び操舵角センサ３８により検出された操舵角などの各種情報により、左右後輪１７，１８の旋回内輪側のブレーキ装置１９，２０に付与するブレーキ力を演算する。この演算結果に基づいて、ＥＣＵ３０は、左右後輪１７，１８の旋回内輪側のブレーキ装置１９，２０を作動させることで、左右後輪１７，１８の旋回内輪にブレーキ力を付加する制御を行う。

ＥＣＵ３０は更に、リアＬＳＤ１６の回転数を電子制御カップリング１３により増大制御することで、リアＬＳＤ１６に連結された左右の後輪車軸１４，１５間に相対的な回転力を付与して左右後輪１７，１８間の差動（駆動力差）を制御する。ＥＣＵ３０は、例えば車輪速センサ３７からの車輪速信号に基づき左右前輪６，７及び左右後輪１７，１８の車輪速を演算するとともに、左右前輪６，７及び左右後輪１７，１８の回転速度差を演算し、この回転速度差に基づき電子制御カップリング１３への指令トルクを演算する。この演算結果に基づいて、電子制御カップリング１３の摩擦クラッチ１３ａの締結力を制御するように動作させ、左右前輪６，７及び左右後輪１７，１８への駆動力を制御するように配分させることができる。

上記構成によれば、左右後輪１７，１８が接地した状態にあってアクセルオフのコースト状態における左旋回においては、左後輪１７（旋回内輪）にブレーキ制御を行うことにより左後輪１７に伝達される駆動力を減少させ、リアＬＳＤ１６のデファレンシャル機能により左後輪１７のブレーキ力に応じた駆動トルクを右後輪１８に増幅させることができ、またコースト側ＴＢＲも小さいので、右後輪１８への駆動トルク増幅への影響も小さい。また、アクセルオンのドライブ状態における左旋回においては、リアＬＳＤ１６の差動制限機能により、ドライブ側ＴＢＲに応じて右後輪１８の駆動トルクを増幅させることができる。これにより、車両に左回りのヨーモーメントを作用させ、アンダーステアを抑制することができる。

これとは逆に、車両の右旋回時において右後輪１８にブレーキ力が付加されると、電子制御カップリング１３の配分制御及び／又はリアＬＳＤ１６の差動制限機能によりドライブ側ＴＢＲに応じて左後輪１７に伝達される駆動力が増大される。これにより、車両に右回りのヨーモーメントを作用させ、アンダーステアを抑制することができる。

（駆動制御）
ところで、車両の旋回走行状態によっては、前輪側の回転速度が後輪側の回転速度よりも遅くなる場合がある。このような場合は、電子制御カップリング１３の前輪側（入力側）の回転速度が後輪側（出力側）の回転速度よりも遅くなり、トルク移動を行うことはできなくなるので、車両の旋回時における旋回内輪にブレーキ力を付加しても、旋回外輪側の駆動トルクを増大することはできない。車両の旋回時においてリアＬＳＤ１６に拘束力を与え、旋回内輪にブレーキ力を付加することで、旋回外輪側への駆動トルクを増大させるには、前輪側の回転速度を後輪側の回転速度よりも速くすることが肝要である。

この第１の実施の形態に係る駆動制御装置は、電子制御カップリング１３の前輪側を後輪側よりも増速側に設定する増速機能を有している。この増速機能を有する装置の一例としては、特に限定されるものではないが、例えば電子制御カップリング１３の前輪側からの回転速度、即ちフロントプロペラシャフト１１の回転速度が後輪側からの回転速度、即ちリアプロペラシャフト１２のピニオンギヤ１２ａの回転速度よりも速くなるように、ピニオンギヤ１２ａ及びリアデフ１６のリングギヤ１６ａのギヤ比を３％減速側に変更するか、あるいはフロントデフ３のリングギヤ３ｄ及びトランスファ１０のピニオンギヤ１０ａのギヤ比を３％増速側に変更する。これにより、車両の旋回時において、フロントデフ３のギヤ機構のギヤ比に応じて電子制御カップリング１３の前輪側から後輪側へ駆動力が伝達され、左右後輪１７，１８の旋回外輪を増速することができるようになり、更に安定したリア制御が可能となる。

図３を参照すると、アクセルペダルの踏み込み解除によって車両が減速しながら旋回するコースト時における四輪駆動の一例が示されている。図３（ａ）は旋回開始時の四輪駆動を示しており、図３（ｂ）は左右後輪ブレーキ制御後の四輪駆動を示している。

図３（ａ）において、車両が横Ｇで左旋回しながら前進を開始する時は、左右前輪６，７には、前輪横滑り角βｆｌに応じてコーナーリングフォース（横力）Ｙｆｌ、Ｙｆｒが発生するので、車両には車両重心位置Ｇｃ周りの前輪ヨーモーメントＭｙｆが作用する。一方、左右後輪１７，１８には、後輪横滑り角βｒｌに応じてコーナーリングフォースＹｒｌ、Ｙｒｒが発生するので、車両重心位置Ｇｃ周りに車両を直進させようとする後輪ヨーモーメント（旋回方向とは逆方向のヨーモーメント）Ｍｙｒが作用する。

車両の左旋回開始後において、例えば車両がアンダーステア挙動を示した場合は、図３（ｂ）に示すように、ＥＣＵ３０の指令に基づいてブレーキ装置１９により左後輪１７（旋回内輪）にブレーキ力を付加して旋回内輪に伝達される駆動力を減少させることで、旋回内輪を減速させる。一方、ＥＣＵ３０の指令に基づき電子制御カップリング１３からリアＬＳＤ１６へ伝達される駆動力を増大させるとともに、リアＬＳＤ１６のドライブ側ＴＢＲに応じて右後輪１８（旋回外輪）に伝達される駆動力を増大させることで、旋回外輪を増速させる。

これにより、ブレーキ力によりブレーキヨーモーメントＭｙｂを発生させるとともに、前輪ヨーモーメントＭｙｆ及び左右前輪６，７のコーナーリングフォースＹｆｌ、Ｙｆｒを減少させることなく、左右後輪１７，１８のコーナーリングフォースＹｒｌ、Ｙｒｒ及び後輪ヨーモーメントＭｙｒを減少させることができる。アクセルペダルの踏み込みを解除する旋回時においては、左右後輪１７，１８の旋回外輪に対して電子制御カップリング１３を介してエンジン１からの駆動力又は制動力を分配することで、車両の回頭側に有効な左回りのヨーモーメントを的確に発生させることができるとともに、アンダーステアを抑制することができる。その結果、全体として十分な駆動トルクを得ることができるようになり、車両の旋回安定性及び操縦性を向上させることができる。

図４はアクセルペダルの踏み込みによって車両が加速する旋回時における四輪駆動の一例を示している。図４（ａ）は旋回開始時の四輪駆動を、図４（ｂ）は旋回開始後に電子制御カップリングにより後輪へのトルク配分を増大させた四輪駆動を、図４（ｃ）は旋回内輪のトラクション制御後の四輪駆動をそれぞれ示している。

図４（ａ）において、車両が横Ｇで左旋回加速しながら前進を開始する時は、左右前輪６，７にはコーナーリングフォースＹｆｌ、Ｙｆｒが発生するので、車両には車両重心位置Ｇｃ周りの前輪ヨーモーメントＭｙｆが作用する。一方、左右後輪１７，１８にはコーナーリングフォースＹｒｌ、Ｙｒｒが発生するので、車両重心位置Ｇｃ周りに車両を直進させようとする後輪ヨーモーメントＭｙｒが作用する。

車両のアンダーステア挙動を改善したい場合は、図４（ｂ）に示すように、ＥＣＵ３０の指令に基づき電子制御カップリング１３からリアＬＳＤ１６を介して左右後輪１７，１８側へ伝達される駆動力Ｆｒｌ，Ｆｒｒを増大させるとともに、左右前輪６，７側に伝達される駆動力Ｆｆｌ，Ｆｆｒを減少させることで、車両の回頭側に有効な左回りのヨーモーメントが作用する。

このような場合は、ＥＣＵ３０の指令に基づいてブレーキ装置１９により左後輪１７（旋回内輪）にブレーキ制御を行い、旋回内輪に伝達される駆動力Ｆｒｌを減少させることで、旋回内輪を減速させることができる。一方、リアＬＳＤ１６の差動制限機能により、右後輪１８（旋回外輪）の駆動力Ｆｒｒに加えて、リアＬＳＤ１６のドライブ側ＴＢＲに応じて右後輪１８（旋回外輪）に伝達される駆動力Ｆｒｒを増大させることで、旋回外輪を増速させることができる。これにより、アクセルペダルの踏み込みによって車両が加速する旋回時においては、左右後輪１７，１８に対して常にエンジン１からの駆動力分配とブレーキ制御とを連動して行うことで、全体として十分な駆動トルクを得ることができるようになり、車両の回頭側に有効なヨーモーメントの発生が可能となる。

車両が横Ｇで左旋回加速しながら前進を開始した後、例えば左後輪１７（旋回内輪）が浮き上がったような状態で走行する場合、不整地あるいは低μ路面を走行する場合等には、左右後輪１７，１８の駆動トルクが抜けてしまう。このような場合は、ＥＣＵ３０の指令に基づいてブレーキ装置１９により左後輪１７（旋回内輪）にブレーキ力を付加することで旋回内輪のトルク抜けを防止し、図４（ｃ）に示すように、電子制御カップリング１３からリアＬＳＤ１６へ伝達される駆動力を旋回内輪に付加したブレーキ力ＢＫのドライブＴＢＲ倍に増幅して右後輪１８（旋回外輪）へ伝達することができる。これにより、全体として十分な駆動トルクを得ることができるようになり、車両の操縦安定性及びトラクション性能を確保することができる。

なお、車両の旋回中において、例えば車両がオーバーステア挙動を示した場合は、左右後輪１７，１８の旋回外輪にブレーキ制御を行うことで駆動力配分を減少させ、リアＬＳＤ１６の差動制限機能によりドライブ側ＴＢＲに応じて左右後輪１７，１８の旋回内輪に対する駆動力配分を増大させることで、オーバーステアを抑制することができることは勿論である。

（第１の実施の形態の効果）
以上のように構成された第１の実施の形態に係る駆動制御装置によると、次の様々な効果が得られる。
（１）一般に、差動制限力を持たないデファレンシャル装置（コンベンショナルデフ）の場合は、路面摩擦係数が異なる低μ路面側に左右後輪１７，１８の一方の車輪が接地し、車輪のトラクション（車輪のグリップ力）が減少すると、他方の車輪の駆動力（トルク）も低下してしまうので、車両の左右駆動力が十分に得られなくなる。これに対して、上記第１の実施の形態に係る車両用駆動制御装置にあっては、車両の旋回中において、左右後輪１７，１８のうちトラクション側の片輪にブレーキ力を付加するとともに、左右後輪１７，１８の高μ路面側に接地された他方の車輪にリアＬＳＤ１６のドライブ側ＴＢＲに比例して駆動方向の駆動力を増大する構成となっているので、ドライブ側ＴＢＲに比例したトルクが、高μ路面側に接地された車輪に増幅され、有効な車両推進力が得られる。
（２）コーナーリング中及びコーナーアウト時において大きな横Ｇを掛けて走行し、旋回内輪側の接地荷重が大きく減少するような場合は、旋回内輪側の接地荷重抜けによる駆動力不足、コーナーリングフォースＹｆｌ、Ｙｆｒの急激な立ち上がりによるタックイン減少を回避することができる。これにより、旋回外輪側に十分な駆動トルクを伝達することができるとともに、車両の挙動を安定化させることができる。
（３）車両の旋回中において、左右前輪６，７のコーナーリングフォースＹｆｌ、Ｙｆｒを減少させることなく、左右後輪１７，１８の旋回内輪側のブレーキ制御により旋回方向のヨーモーメントＭｙｆを発生することができるとともに、左右後輪１７，１８のコーナーリングフォースＹｒｌ、Ｙｒｒを減少することができるようになり、総合的に強い旋回方向のヨーモーメントＭｙｆが効果的に得られる。
（４）左右前輪６，７側に駆動力Ｆｆｌ，Ｆｆｒが付加されている場合は、左右前輪６，７の駆動力Ｆｆｌ，Ｆｆｒにより左右前輪６，７のコーナーリングフォースＹｆｌ、Ｙｆｒが低下するが、左右後輪１７，１８への駆動力配分を増大させることで、左右前輪６，７のコーナーリングフォースＹｆｌ、Ｙｆｒを回復させ、左右後輪１７，１８のブレーキ制御を行うことにより、車両の走行安定性や旋回操縦性などを向上させることができるようになる。
（５）既存のリアＬＳＤ１６の設計変更を伴わずに、電子制御カップリング１３の前輪軸側を増速側に設定する増速機能により左右後輪１７，１８のブレーキ制御を有効に作用させ、左右後輪１７，１８の旋回外輪への駆動力を左右後輪１７，１８の旋回内輪よりも大きくすることができる。
（６）ブレーキ装置は車両に備えられた従来のブレーキシステムを使用してもよいが、応答性を考慮すると、一対のブレーキアームによりリムを挟んで制動するキャリパーブレーキやブレーキ付与装置を従来のブレーキシステムとは別に独立して設けることができる。

［第２の実施の形態］
図５（ａ）及び図５（ｂ）は、本発明の第２の実施の形態である車両の動力伝達系を示している。なお、これらの図において上記第１の実施の形態と実質的に同じ部材には同一の部材名と符号を付している。従って、これらの部材に関する詳細な説明は省略する。

これらの図において上記第１の実施の形態と大きく異なるところは、上記第１の実施の形態ではリアプロペラシャフト１２にトルク伝達クラッチを配置した構成であったものを、この第２の実施の形態にあっては、トルク伝達クラッチをリアＬＳＤ１６と左右後輪１７，１８との間に配置した点にある。

（駆動力伝達装置の構成）
図５（ａ）に示す動力伝達系は、リアＬＳＤ１６のアウタケーシング１６ｒとインナケーシング１６ｓとの間に摩擦クラッチ１３ａを設けている。図５（ｂ）に示す動力伝達系は、左右の後輪車軸１４，１５上に摩擦クラッチ１３ａを設けている。図示例では、ＥＣＵ３０の出力側に電気的に接続された電動モータ２１及びオイルポンプ２６により摩擦クラッチ１３ａを断続操作している。なお、トルク伝達クラッチの配置位置は、後輪側への動力伝達経路に配置可能であれば、特に限定されるものではない。

図示例による駆動制御装置は、トルク伝達クラッチである摩擦クラッチ１３ａと、摩擦クラッチ１３ａを断続操作する回転駆動装置である電動モータ２１及びオイルポンプ２６とからなる駆動力配分装置を備えている。駆動力配分装置の摩擦クラッチを押圧する装置は特に限定されるものではない。その押圧装置としては、例えば油圧アクチュエータ、あるいは電磁石等を使用することができる。

前輪側を後輪側よりも増速側に設定する増速装置としては、例えばリアプロペラシャフト１２のピニオンギヤ１２ａのギヤ比とリアＬＳＤ１６のリングギヤ１６ａのギヤ比とが、左右前輪６，７の回転速度を左右後輪１７，１８の回転速度よりも増速させるギヤ比となる設定としている。増速装置の他の一例としては、例えばトランスファ１０のピニオンギヤ１０ａのギヤ比とリアＬＳＤ１６のリングギヤ１６ａのギヤ比とが、左右前輪６，７の回転速度を左右後輪１７，１８の回転速度よりも増速させるギヤ比となる設定とすることができる。

（駆動制御）
車両の旋回中において、ＥＣＵ３０は、例えば車輪速センサ３７からの車輪速信号に基づき左右前輪６，７及び左右後輪１７，１８の回転速度差を演算し、電動モータ２１への通電量を演算する。この演算結果に基づき電動モータ２１を通電制御することにより摩擦クラッチ１３ａの締結力を制御し、リアＬＳＤ１６の左右駆動力を配分制御する。車両の回頭側に有効なヨーモーメントを発生させたい車両の旋回時においては、特に限定されるものではないが、例えばリアＬＳＤ１６のリングギヤ１６ａのギヤ比を約３％程度増速させる設定とする。この構成により、例えば前輪側の回転速度が後輪側の回転速度よりも遅くなる場合があっても、左右後輪１７，１８の旋回外輪を増速することができるようになり、安定したリア制御が可能となる。

（第２の実施の形態の効果）
上記第２の実施の形態に係る駆動制御装置では、電磁クラッチ１３ａをリアＬＳＤ１６と左右の後輪１７，１８との間に配置した構成を備えたことにより、上記第１の実施の形態の効果に加えて、次の効果が得られる。
（１）リアＬＳＤ１６の複雑化、大型化及び重量増加を伴わずに、リアＬＳＤ１６の駆動力を左右配分制御することができるようになり、簡単な構成で車両の回頭側に有効なヨーモーメントが得られる。

［第３の実施の形態］
図６は、本発明の第３の実施の形態に係る駆動制御装置を備えた四輪駆動車の動力伝達系を示している。同図に示す四輪駆動車は、ＦＲ（フロントエンジン・リヤドライブ）車をベースとしている。なお、同図において上記第１の実施の形態と実質的に同じ部材には同一の部材名と符号を付している。従って、これらの部材に関する詳細な説明は省略する。また、ＦＲタイプの四輪駆動車の構成部分は、従来のものと基本的な構成において変わるところはない。従って、ＦＲタイプの四輪駆動車の基本構成は、図示例に限定されるものではない。

（駆動力伝達装置の構成）
エンジン１にはトランスミッション２が連結されている。トランスミッション２の出力駆動軸２ｂには、トランスファ１０内に設けられた電子制御カップリング１３の入力軸が連結されている。トランスファ１０の伝動軸１０ｂはトランスミッション２の出力駆動軸２ｂに直結されている。電子制御カップリング１３の出力軸にはスプロケット１３ｂが連結されており、入力軸及び出力軸間は図示を省略した摩擦クラッチでトルク伝達制御されるように構成されている。電子制御カップリング１３のスプロケット１３ｂとトランスファ１０のスプロケット１０ｃとにはチェーン２２が掛け回されている。トランスファ１０の伝動軸１０ｂはフロントプロペラシャフト１１を介してドライブピニオンシャフト２３に連結されている。ドライブピニオンシャフト２３のピニオンギヤ２３ａはフロントデフ３のリングギヤ３ａに噛合されている。エンジン１からの駆動力は、電子制御カップリング１３の摩擦クラッチ１３ａの締結制御により、トランスミッション２、電子制御カップリング１３のスプロケット１３ｂ、チェーン２２、トランスファ１０のスプロケット１０ｃ、伝動軸１０ｂ、フロントプロペラシャフト１１、ドライブピニオンシャフト２３、ドライブピニオンギヤ２３のピニオンギヤ２３ａ、フロントデフ３を介して左右前輪６，７に伝達される。

電子制御カップリング１３の出力軸の後端には、リアプロペラシャフト１２を介してドライブピニオンシャフト２４が連結されている。ドライブピニオンシャフト２４のピニオンギヤ２４ａは、デフキャリヤ２５に回転自在に支持されたリアＬＳＤ１６のリングギヤ１６ａと噛合されている。リアＬＳＤ１６には、上記第１の実施の形態と同様に、カムを用いたトルク感応型のカム式差動制限機構が装備されている。前輪側を後輪側よりも増速側に設定する増速装置としては、例えばドライブピニオンシャフト２４のピニオンギヤ２４ａのギヤ比とリアＬＳＤ１６のリングギヤ１６ａのギヤ比とが、左右前輪６，７の回転速度を左右後輪１７，１８の回転速度よりも増速させるギヤ比となる設定とすることができる。

エンジン１からの駆動力は、電子制御カップリング１３の摩擦クラッチ１３ａの締結制御により、トランスミッション２、リアプロペラシャフト１２、ドライブピニオンシャフト２４、ドライブピニオンシャフト２４のピニオンギヤ２４ａを介してリアＬＳＤ１６へと伝達され、リアＬＳＤ１６から左右の後輪車軸１４，１５を介して左右後輪１７，１８へ伝達される。電子制御カップリング１３の締結制御により二輪駆動及び四輪駆動を行うことができる。

（駆動制御）
ＥＣＵ３０は、例えば車両の旋回時において車両がアンダーステア挙動を示した場合は、ヨーモーメント、ヨーレート、車輪速及び操舵角などの各種情報により、左右後輪１７，１８の旋回内輪側のブレーキ装置１９，２０を作動させ、電子制御カップリング１３の摩擦クラッチ１３ａの締結力を制御するように動作させる。エンジン１から電子制御カップリング１３を介して左右後輪１７，１８の旋回外輪に伝達される駆動力は、リアＬＳＤ１６のドライブ側ＴＢＲに比例して増大制御するように配分され、左右後輪１７，１８の旋回内輪に伝達される駆動力が減少される。

この第３の実施の形態にあっても、車両の旋回時において車両がアンダーステア挙動を示した場合は、ＥＣＵ３０の指令に基づき左右後輪１７，１８の旋回内輪にブレーキ力を付加して旋回内輪に伝達される駆動力が減少し、リアＬＳＤ１６の差動制限機能によりドライブ側ＴＢＲに応じて左右後輪１７，１８の旋回外輪が増速する構成となっているので、車両に旋回方向のヨーモーメントを適切に作用させ、アンダーステアを抑制することができる。なお、左右後輪１７，１８の旋回外輪にブレーキ制御を行うことで駆動力配分を減少させると、リアＬＳＤ１６の差動制限機能によりドライブ側ＴＢＲに応じて左右後輪１７，１８の旋回内輪に対する駆動力配分を増大させ、オーバーステアを抑制することができる。

（第３の実施の形態の効果）
この第３の実施の形態に係るＦＲタイプの四輪駆動車にあっても、上記第１の実施の形態と同様の効果が得られる。

以上の説明からも明らかなように、上記各図示例では、ＦＦ車ベースあるいはＦＲ車ベースの４輪駆動車における左右後輪１７，１８間の差動制限力を制御する構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、例えばＦＦ車の４輪駆動車における左右前輪６，７間の差動制限力を制御する構成、ＦＲ車ベースの４輪駆動車における左右前輪６，７間の差動制限力を制御する構成に適用することができる。また、上記図示例では、ＦＲ車ベースの４輪駆動車における左右後輪１７，１８の左右駆動力配分を行う構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばＦＦ車の４輪駆動車における左右前輪６，７の左右駆動力配分を行う構成、ＦＦ車における左右前輪６，７の左右駆動力配分を行う構成などに適用できることは勿論であり、本発明の初期の目的を十分に達成することができる。従って、本発明は、上記各実施の形態及び変形例に限定されるものではなく、各請求項に記載した範囲内で様々に設計変更が可能である。

本発明は、例えば農業機械、建設土木機械、運搬機械等の作業用車両、バギー車及び自動車などの各種の車両における駆動制御装置に効果的に使用することができる。

１ エンジン
２ トランスミッション
２ａ 出力ギヤ
２ｂ 出力駆動軸
３ フロントデフ
３ａ，３ｄ，１６ａ リングギヤ
３ｂ サイドギヤ
３ｃ フロントデフケース
４，５ 前輪車軸
６，７ 前輪
８，９，１９，２０ ブレーキ装置
１０ トランスファ
１０ａ，１２ａ，２３ａ，２４ａ ピニオンギヤ
１０ｂ 伝動軸
１０ｃ，１３ｂ スプロケット
１１ フロントプロペラシャフト
１２ リアプロペラシャフト
１３ 電子制御カップリング
１３ａ 摩擦クラッチ
１４，１５ 後輪車軸
１６ リアＬＳＤ
１６ｂ，１６ｃ フェースカム
１６ｄ カムフォロワ
１６ｅ，１６ｆ フェースカムコースト側カム面
１６ｇ，１６ｈ フェースカムドライブ側カム面
１６ｊ，１６ｋ カムフォロワコースト側カム端面
１６ｍ，１６ｎ カムフォロワドライブ側カム端面
１６ｒ アウタケーシング
１６ｓ インナケーシング
１７，１８ 後輪
２１ 電動モータ
２２ チェーン
２３，２４ ドライブピニオンシャフト
２５ デフキャリヤ
２６ オイルポンプ
３０ ＥＣＵ
３１ 駆動力配分制御部
３２ アンチロックブレーキ制御部
３３ 制動力制御部
３４ ヨーレート制御部
３５ ヨーモーメントセンサ
３６ ヨーレートセンサ
３７ 車輪速センサ
３８ 操舵角センサ
３９ アクセル開度センサ
４０ エンジン回転数センサ
４１ 前後・左右Ｇセンサ
Ｆｆｌ，Ｆｆｒ 前輪駆動力
Ｆｒｌ，Ｆｒｒ 後輪駆動力
Ｇｃ 車両重心位置
Ｍｙｂ ブレーキヨーモーメント
Ｍｙｆ 前輪ヨーモーメント
Ｍｙｒ 後輪ヨーモーメント
Ｙｆｌ，Ｙｆｒ 前輪コーナーリングフォース
Ｙｒｌ，Ｙｒｒ 後輪コーナーリングフォース
βｆｌ 前輪横滑り角
βｒｌ 後輪横滑り角
θ１，θ２ 傾斜角

Claims (9)

1. 車両の駆動源から発生する駆動力を伝達する動力伝達経路の左右車輪間に配置され、前記駆動源からの駆動力に応じて前記左右車輪間に差動制限力を発生する差動制限機構付きの差動装置と、
   前記左右車輪にブレーキ力を個別に付与可能に設置されたブレーキ装置と、
   前記ブレーキ装置を制御する制御部とを備え、
   前記差動装置は、ドライブ側のトルクバイアスレシオがコースト側のトルクバイアスレシオよりも大きく設定された構成を有していることを特徴とする車両用駆動制御装置。
2. 前記制御部は、前記車両の旋回走行状態がコースト状態にある場合に、前記左右車輪のうち旋回内輪に伝達される駆動力を減少させるように前記ブレーキ装置を制御し、前記差動装置により旋回外輪に伝達される駆動力を前記旋回内輪の駆動力が減少した分に応じて増大させるように制御することを特徴とする請求項１記載の車両用駆動制御装置。
3. 前記制御部は、前記車両の旋回走行状態がドライブ状態にある場合に、前記左右車輪のうち回転速度が大きい側の車輪に駆動力を減少させるように前記ブレーキ装置を制御し、前記差動装置により、回転速度が小さい側の車輪にトルクバイアスレシオにより増幅された駆動トルクを伝達させるように制御することを特徴とする請求項１記載の車両用駆動制御装置。
4. 前記差動装置の差動制限機構は、左右前輪間に連結されたフロントデファレンシャル及び左右後輪間に連結されたリアデファレンシャルの少なくとも一方に設けられたことを特徴とする請求項１記載の車両用駆動制御装置。
5. 前記差動装置は、カムを用いたトルク感応型の差動制限機構を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の車両用駆動制御装置。
6. 前記差動装置は、前記駆動源からの駆動力が入力されるケージと、前記ケージの内部に軸方向摺動可能に設けられた複数のカムフォロワと、前記複数のカムフォロワの両側端部に噛み合わされ、前記左右車輪の一方の車軸と一体回転する第１のフェースカム及び前記左右車輪の他方の車軸と一体回転する第２のフェースカムとを備え、
   前記複数のカムフォロワの両側端部のそれぞれは、ドライブ側カム端面とコースト側カム端面とを有し、前記コースト側カム端面の傾斜角が、前記ドライブ側カム端面の傾斜角よりも大きく設定されたことを特徴とする請求項５記載の車両用駆動制御装置。
7. 前記動力伝達経路に配置され、前記制御部の駆動力配分制御に従い駆動力配分を行う駆動力配分装置を備え、
   前記駆動力配分装置の前輪側からの回転数を後輪側からの回転数よりも常時速く回転させる構成を有していることを特徴とする請求項１記載の車両用駆動制御装置。
8. 前記駆動力配分装置は前記駆動源の駆動力を前記後輪側に伝達するプロペラシャフト上に配置され、
   前記駆動力配分装置の前記後輪側からの回転速度が前記前輪側からの回転速度よりも減速するように前記前輪側のギヤ比と前記後輪側のギヤ比とを設定したことを特徴とする請求項７記載の車両用駆動制御装置。
9. 前記駆動力配分装置は後輪の車軸上に配置され、
   前記後輪側のトータルギヤ比が前記前輪側よりも増速するギヤ比となるように左右前輪間に連結されたフロントデファレンシャルから左右後輪間に連結されたリアデファレンシャルまでの動力伝達系のトータルギヤ比を設定したことを特徴とする請求項７記載の車両用駆動制御装置。

Images