JP2795019B2 - 車両用差動制限制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、外部からクラッチ締結
力を付与し、所定の制御条件に従って差動制限制御を行
う車両用差動制限制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、車両用差動制限制御装置として
は、例えば、特開昭６２−１６３４２６号公報に記載の
ものが知られている。

【０００３】上記従来公報には、アクセルオンで、車速
が所定値以下で、かつ、駆動輪がスピン状態である時、
クラッチ締結力を高めることで、低摩擦係数路での発進
性を向上させる制御技術が示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の車両用差動制限制御装置にあっては、制御条件とし
て直進か旋回かの条件を含まないものである為、直進発
進時には、図９に示すように、強めの差動制限力が付与
されることで駆動輪スピンが抑えられ、かつ、左右駆動
輪の輪荷重が等荷重であり、エンジン駆動力が等配分と
なることで所期の発進性向上が確保されるものの、低摩
擦係数路での交差点発進等のように、旋回状態での発進
時には、差動制限力が高くなり過ぎて強オーバステアと
なり旋回安定性が損なわれる恐れがある。

【０００５】即ち、旋回時には車両重心移動により旋回
外輪側の輪荷重が旋回内輪側の輪荷重に比べて大とな
り、旋回外輪駆動トルクと旋回内輪駆動トルクに差が生
じ、図１０に示すように、このトルク差Ｚが車両重心回
りのオーバステア方向ヨーモーメントとなる。このオー
バステア方向ヨーモーメントは、輪荷重移動が大きくて
旋回内輪が空転し易い小旋回半径での旋回発進時である
ほど大きくなる。

【０００６】本発明は、上記のような問題に着目してな
されたもので、外部からクラッチ締結力を付与し、所定
の制御条件に従って差動制限制御を行う車両用差動制限
制御装置において、低摩擦係数路直進発進時の発進性を
確保すると共に、低摩擦係数路旋回発進時の発進性と安
定性の両立を図ることを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明の車両用差動制限制御装置では、車速が所定値以
下で、かつ、駆動輪がスピン状態である時、直進中であ
れば高めるクラッチ締結力のレベルを最大とし、旋回中
であれば旋回半径が小さくなるほど高めるクラッチ締結
力のレベルを低く抑える制御を行なう手段とした。

【０００８】即ち、図１のクレーム対応図に示すよう
に、左右の駆動輪間に設けられ、差動制限力となるクラ
ッチ締結力が外部からの指令で制御される差動制限クラ
ッチａと、車速を検出する車速検出手段ｃと、駆動輪ス
ピンを検出する駆動輪スピン検出手段ｄと、旋回状態を
検出する旋回状態検出手段ｅと、車速が所定値以下で、
かつ、駆動輪がスピン状態である時、旋回状態でなけれ
ば高めるクラッチ締結力のレベルを最大とし、旋回中で
あれば旋回半径が小さくなるほど高めるクラッチ締結力
のレベルを低く抑える指令を前記差動制限クラッチａに
対し出力するクラッチ締結力制御手段ｆとを備えている
ことを特徴とする。

【０００９】

【作用】低摩擦係数路直進発進時で、車速検出手段ｃに
より車速が所定値以下であることが検出され、かつ、駆
動輪スピン検出手段ｄにより駆動輪がスピン状態である
と検出された時は、クラッチ締結力制御手段ｆにおい
て、高めるクラッチ締結力のレベルを最大とする指令が
差動制限クラッチａに対し出力される。

【００１０】従って、低摩擦係数路直進発進時には、左
右駆動輪間の差動制限力が強められ、駆動輪スピンが抑
えられることで発進性が高まる。

【００１１】低摩擦係数路旋回発進時で、車速検出手段
ｃにより車速が所定値以下であることが検出され、か
つ、駆動輪スピン検出手段ｄにより駆動輪がスピン状態
であると検出された時は、クラッチ締結力制御手段ｆに
おいて、旋回半径が小さくなるほど高めるクラッチ締結
力のレベルを低く抑える指令が差動制限クラッチａに対
し出力される。

【００１２】従って、例えば、小旋回半径による低摩擦
係数路旋回発進時には、低いレベルの差動制限力が与え
られることで、旋回外輪駆動トルクと旋回内輪駆動トル
クの差が小さく抑えられることになり、このトルク差に
よる車両重心回りのオーバステア方向ヨーモーメントも
小さく抑えられ、安定性が確保される。また、例えば、
大旋回半径による低摩擦係数路旋回発進時には、高いレ
ベルの差動制限力が与えられることで発進性が確保され
る。このように旋回発進時には、小旋回半径側での安定
性重視と大旋回半径側での発進性重視というように、旋
回半径の大きさにより発進性と安定性をうまく両立させ
た発進性能が発揮される。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１４】尚、この実施例を述べるにあたって、外部
油圧により作動する多板摩擦クラッチ機構を備えた自動
車用差動制限装置を例にとる。

【００１５】（第１実施例）まず、構成について説明す
る。

【００１６】第１実施例装置は図２〜図４に示すよう
に、差動装置１０、多板摩擦クラッチ機構（差動制限ク
ラッチに相当）１１、油圧発生装置１２、差動制限コン
トローラ１３、入力センサ１４を備えている。

【００１７】差動装置１０は、左右輪に回転速度差が生
じるような走行状態において、この回転速度差に応じて
左右輪に速度差をもたせるという差動機能と、エンジン
駆動力を左右の駆動輪に等配分に分配伝達する駆動力配
分機能をもつ装置である。

【００１８】この差動装置１０は、スタッドボルト１５
により車体に取り付けられるハウジング１６内に納めら
れているもので、リングギヤ１７、ディファレンシャル
ケース１８、ピニオンメートシャフト１９、デフピニオ
ン２０、サイドギヤ２１，２１’を備えている。

【００１９】前記ディファレンシャルケース１８は、ハ
ウジング１６に対しテーパーローラベアリング２２，２
２’により回転自在に支持されている。

【００２０】前記リングギヤ１７は、ディファレンシャ
ルケース１８に固定されていて、プロペラシャフト２３
に設けられたドライブピニオン２４と噛み合い、このド
ライブピニオン２４から回転駆動力が入力される。

【００２１】前記サイドギヤ２１，２１’には、駆動出
力軸である左輪側ドライブシャフト２５と右輪側ドライ
ブシャフト２６がそれぞれに設けられている。

【００２２】多板摩擦クラッチ機構１１は、前記差動装
置１０の駆動入力部と駆動出力部との間に設けられ、外
部油圧によるクラッチ締結力により差動制限力を付与す
る機構である。

【００２３】この多板摩擦クラッチ機構１１は、ハウジ
ング１６及びディファレンシャルケース１８内に納めら
れているもので、多板摩擦クラッチ２７，２７’、プレ
ッシャリング２８，２８’、リアクションプレート２
９、２９’、スラスト軸受３０，３０’、スペーサ３
１，３１’、プッシュロッド３２、油圧ピストン３３、
油室３４、油圧ポート３５を備えている。

【００２４】前記多板摩擦クラッチ２７，２７’は、デ
ィファレンシャルケース１８に回転方向固定されたフリ
クションプレート２７ａ，２７’ａと、サイドギヤ２
１，２１’に回転方向固定されたフリクションディスク
２７ｂ，２７’ｂとによって構成され、軸方向の両端面
にはプレッシャリング２８，２８’とリアクションプレ
ート２９，２９’とが配置されている。

【００２５】前記プレッシャリング２８，２８’は、ク
ラッチ締結力を受ける部材として前記ピニオンメートシ
ャフト１９に嵌合状態で設けられたもので、その嵌合部
は、図３に示すように、断面方形のシャフト端部１９ａ
に対し角溝２８ａ，２８’ａによって嵌合させ、従来の
トルク比例式差動制限機構のように、回転差によるスラ
ストが発生しない構造としている。

【００２６】前記油圧ピストン３３は、油圧ポート３５
への油圧供給により軸方向（図面右方向）へ移動し、両
多板摩擦クラッチ２７，２７’を油圧レベルに応じて締
結させるもので、一方の多板摩擦クラッチ２７は、締結
力がプッシュロッド３２→スペーサ３１→スラスト軸受
３０→リアクションプレート２９へと伝達され、プレッ
シャリング２８を反力受けとして締結され、他方の多板
摩擦クラッチ２７’は、ハウジング１６からの締結反力
が締結力となって締結される。

【００２７】油圧発生装置１２は、クラッチ締結力とな
る油圧を発生する外部装置で、油圧ポンプ４０、ポンプ
モータ４１、ポンプ圧油路４２、ドレーン油路４３、制
御圧油路４４、バルブソレノイド４５、電磁比例減圧バ
ルブ４６を備え、制御圧油路が油圧ポート３５に連結さ
れている。

【００２８】差動制限コントローラ１３は、車載のマイ
クロコンピュータを用いたもので、入力回路１３１、Ｒ
ＡＭ（ランダム．アクセス．メモリ）１３２、ＲＯＭ
（リード．オンリー．メモリ）１３３、ＣＰＵ（セント
ラル．プロセシング．ユニット）１３４、クロック回路
１３５、出力回路１３６を備えている。

【００２９】入力センサ１４としては、車速を検出する
車速センサ１４１（車速検出手段に相当）と、ハンドル
操舵角を検出する操舵角センサ１４２（旋回状態検出手
段に相当）と、アクセル開度センサ１４３が設けられて
いる。

【００３０】前記入力回路１３１は、前記入力センサ１
４からの信号をＣＰＵ１３４にて演算処理できるデジタ
ル信号に変換する回路で、前記ＲＡＭ１３２は、書き込
み読み出しのできるメモリであり、各センサ１４１，１
４２，１４３からの入力信号の書き込みやＣＰＵ１３４
での演算途中における情報の書き込みが行われる。前記
ＲＯＭ１３３は、読み出し専用のメモリであって、ＣＰ
Ｕ１３４での演算処理に必要な情報が予め記憶されてい
て必要に応じてＣＰＵ１３４から読み出される。前記Ｃ
ＰＵ１３４は、入力された各種の情報を定められた処理
条件に従って演算処理を行う装置で、前記クロック回路
１３５は、ＣＰＵ１３４での演算処理時間を設定する回
路で、前記出力回路１３６は、ＣＰＵ１３４からの演算
結果信号に基づいて、アクチュエータであるバルブソレ
ノイド４５に対し制御信号（ｉ）を出力する回路であ
る。

【００３１】次に、作用について説明する。

【００３２】（イ）差動制限制御作動 図５は第１実施例装置の差動制限コントローラ１３で行
なわれる差動制限制御作動の流れを示すフローチャート
で、以下、各ステップについて説明する（クラッチ締結
力制御手段に相当）。

【００３３】ステップ２００では、車速センサ１４１か
らの車速信号（ｖ）により求められた車速Ｖと、操舵角
センサ１４２からの操舵角信号（θ）により求められた
操舵角θと、アクセル開度センサ１４３からのアクセル
開度信号（Ａ）により求められたアクセル開度Ａが入力
される。

【００３４】ステップ２０１では、アクセル開度Ａによ
りアクセル踏み込み操作時かどうかが判断される。

【００３５】ステップ２０２では、車速Ｖが設定車速Ｖ
₁ 以下かどうかが判断される。

【００３６】ステップ２０３では、入力された車速Ｖの
時間微分値である車速微分値Ｖ’が演算されると共に、
車速微分値Ｖ’が設定値Ｖ₁'以上かどうかが判断される
（駆動輪スピン検出手段に相当）。

【００３７】そして、ステップ２０１，２０２，２０３
の判断ステップで、１つでも満足しない時には、ステッ
プ２０４へ進み、制御電流値ｉ^* としてｉ^* ＝０の信号
が出力される。

【００３８】一方、ステップ２０１，２０２，２０３の
判断ステップの全ての条件を同時に満足する時は、ステ
ップ２０５へ進み、操舵角θがθ＝０（直進）かどうか
が判断され、θ＝０の時には、ステップ２０６へ進み、
制御電流値ｉ^* としてｉ^* ＝５の信号が出力される。

【００３９】また、ステップ２０５で操舵角θがθ≠０
でありＮＯと判断された時には、ステップ２０７へ進
み、操舵角θがθ＜θ₁ かどうかが判断される。

【００４０】そして、ステップ２０７の判断でθ＜θ₁
であり、小さな操舵角にて大半径旋回する時には、ステ
ップ２０８へ進み、制御電流値ｉ^* としてｉ^* ＝３の信
号が出力され、ステップ２０７の判断でθ≧θ₁ であ
り、大きな操舵角にて小半径旋回する時には、ステップ
２０９へ進み、制御電流値ｉ^* としてｉ^* ＝１の信号が
出力される。

【００４１】（ロ）低μ路直進発進時 低μ路直進発進時で、アクセル条件と車速条件と駆動輪
スピン条件とを同時に満足する時には、図５のフローチ
ャートで、ステップ２００→ステップ２０１→ステップ
２０２→ステップ２０３→ステップ２０５→ステップ２
０６へと進み、制御電流値ｉ^* としてｉ^* ＝５の信号が
出力され、最大のクラッチ締結力を付与するように制御
される。

【００４２】従って、低μ路直進発進時には、左右駆動
輪間の差動制限力が強められ、駆動輪スピンが抑えられ
ることで発進性が高まる。

【００４３】（ハ）低μ路旋回発進時 低μ路旋回発進時で、アクセル条件と車速条件と駆動輪
スピン条件とを同時に満足する時には、図５のフローチ
ャートで、ステップ２００→ステップ２０１→ステップ
２０２→ステップ２０３→ステップ２０５→ステップ２
０７へと進み、操舵角θがθ＜θ₁ で小さな操舵角にて
大半径旋回する時には、ステップ２０８へ進み、制御電
流値ｉ^* としてｉ^* ＝３の信号が出力され、操舵角がθ
≧θ₁ で大きな操舵角にて小半径旋回する時には、ステ
ップ２０９へ進み、制御電流値ｉ^* としてｉ^* ＝１の信
号が出力される（図６）。

【００４４】従って、例えば、小旋回半径による低μ路
旋回発進時には、低いレベルの差動制限力が与えられる
ことで、図７に示すように、旋回外輪駆動トルクと旋回
内輪駆動トルクの差Ｚが小さく抑えられることになり、
このトルク差による車両重心回りのオーバステア方向ヨ
ーモーメントも小さく抑えられ、安定性が確保される。
また、例えば、大旋回半径による低μ路旋回発進時に
は、高いレベルの差動制限力が与えられることで発進性
が確保される。このように旋回発進時には、小旋回半径
側での安定性重視と大旋回半径側での発進性重視という
ように、旋回半径の大きさにより発進性と安定性をうま
く両立させた発進性能が発揮される。

【００４５】次に、効果を説明する。

【００４６】（１）第１実施例装置にあっては、アクセ
ルオンで、車速Ｖが設定車速Ｖ₁ 以下で、かつ、駆動輪
がスピン状態（Ｖ’≧Ｖ₁'）である時、直進中であれば
高めるクラッチ締結力のレベルを制御電流値ｉ^* ＝５の
最大とし、旋回中であれば旋回半径相当値である操舵角
θが設定操舵角θ₁ より大きくか小さいか判断され、θ
≧θ₁ を満足する小旋回側でクラッチ締結力のレベルを
低く抑える制御を行なう装置とした為、低μ路直進発進
時の発進性を確保すると共に、低μ旋回発進時の発進性
と安定性の両立を図ることができる。

【００４７】（２）旋回半径に対応するクラッチ締結力
を与えるのに、操舵角θと設定操舵角θ₁ の大小を比較
し、この比較に基づいて制御電流値ｉ^* としてｉ^* ＝３
またはｉ^* ＝１の２段階の信号を出力するようにした
為、段階的な制御電流値ｉ^* を与える簡単な制御にて上
記（１）の効果を得ることができる。

【００４８】（第２実施例）次に、図８に示す第２実施
例について説明する。

【００４９】この第２実施例は、第１実施例が旋回半径
相当値である操舵角θに対して段階的に制御電流値ｉ^*
を与える例であるのに対し、操舵角θに対して無段階に
制御電流値ｉ^* を与えるようにした例である。

【００５０】尚、第２実施例の構成は、図４に示す第１
実施例装置と変わるところはなく、図示ならびに説明を
省略する。

【００５１】図８は第２実施例装置の差動制限コントロ
ーラ１３で行なわれる差動制限制御作動の流れを示すフ
ローチャートで、以下、各ステップについて説明する
（クラッチ締結力制御手段に相当）。

【００５２】ステップ２００〜ステップ２０６は図５の
ステップ２００〜ステップ２０６と同様であるので説明
を省略する。

【００５３】ステップ２０５で操舵角θがθ≠０であり
ＮＯと判断された時には、ステップ２１０へ進み、操舵
角θに応じた制御電流値ｉ^* が決められる。尚、この制
御電流値ｉ^* は、ステップ２１０の枠内の制御電流値特
性に示すように、操舵角θが大きくて小旋回半径を示す
ほど小さな値に設定されることになる。

【００５４】ステップ２１１では、ステップ２１０で決
められた操舵角θに応じた制御電流値ｉ^* が出力され
る。

【００５５】従って、低μ路旋回発進時の作用について
は、制御電流値ｉ^* が無段階的に与えられ、低μ旋回発
進時の発進性と安定性の両立が第１実施例装置より精度
良く図られるものの、基本的には第１実施例装置と変わ
ることがない。

【００５６】以上、実施例を図面により説明してきた
が、具体的な構成は実施例に限られるものではなく、本
発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加等があ
っても本発明に含まれる。

【００５７】例えば、実施例では、アクセル操作検出手
段として、アクセル開度センサを用いる例を示したが、
アクセル操作時にＯＮ信号を出力するアクセルスイッチ
を用いても良い。

【００５８】実施例では、駆動輪スピン検出手段とし
て、駆動輪速である車速Ｖを微分した車速微分値Ｖ’を
用いる例を示したが、従動輪速センサ及び駆動輪速セン
サからの信号により加速スリップ量やスリップ比を求め
て駆動輪スリップを検出するようにしても良い。

【００５９】実施例では、旋回状態検出手段として操舵
角センサを用いる例を示したが、横加速度センサやヨー
レイトセンサや操舵輪の車輪速差等を用いても良いし、
これらのセンサ信号に基づき旋回半径を演算により求め
るようにしても良い。

【００６０】実施例では、差動制限クラッチとして、油
圧により締結される多板摩擦クラッチを用いる例を示し
たが、電磁クラッチ等を用いても良い。

【００６１】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明にあっ
ては、外部からクラッチ締結力を付与し、所定の制御条
件に従って差動制限制御を行う車両用差動制限制御装置
において、車速が所定値以下で、かつ、駆動輪がスピン
状態である時、直進中であれば高めるクラッチ締結力の
レベルを最大とし、旋回中であれば旋回半径が小さくな
るほど高めるクラッチ締結力のレベルを低く抑える制御
を行なうクラッチ締結力制御手段を設けた為、低摩擦係
数路直進発進時の発進性を確保すると共に、低摩擦係数
路旋回発進時の発進性と安定性の両立を図ることができ
るという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の車両用差動制限制御装置を示すクレー
ム対応図である。

【図２】本発明第１実施例装置の差動制限クラッチを内
蔵した差動装置を示す断面図である。

【図３】図２のＺ方向矢視図である。

【図４】本発明第１実施例装置の電子制御系ならびに油
圧制御系を示す図である。

【図５】本発明第１実施例装置の差動制限コントローラ
で行なわれる差動制限制御作動の流れを示すフローチャ
ートである。

【図６】本発明第１実施例装置の差動制限コントローラ
での低μ路旋回発進時の制御電流値特性図である。

【図７】本発明第１実施例装置が搭載された車両での低
μ路旋回発進時の旋回発進作用を示す説明図である。

【図８】本発明第２実施例装置の差動制限コントローラ
で行なわれる差動制限制御作動の流れを示すフローチャ
ートである。

【図９】従来装置での低μ路直進発進時の発進作用説明
図である。

【図１０】従来装置での低μ路旋回発進時の発進作用説
明図である。

【符号の説明】

ａ 差動制限クラッチ ｂ アクセル操作検出手段 ｃ 車速検出手段 ｄ 駆動輪スピン検出手段 ｅ 旋回状態検出手段 ｆ クラッチ締結力制御手段

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 左右の駆動輪間に設けられ、差動制限力
   となるクラッチ締結力が外部からの指令で制御される差
   動制限クラッチと、 車速を検出する車速検出手段と、 駆動輪スピンを検出する駆動輪スピン検出手段と、 旋回状態を検出する旋回状態検出手段と、 車速が所定値以下で、かつ、駆動輪がスピン状態である
   時、旋回状態でなければ高めるクラッチ締結力のレベル
   を最大とし、旋回状態であれば旋回半径が小さくなるほ
   ど高めるクラッチ締結力のレベルを低く抑える指令を前
   記差動制限クラッチに対し出力するクラッチ締結力制御
   手段と、 を備えていることを特徴とする車両用差動制限制御装
   置。