JP2864835B2 - 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、外部から差動制限力を
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、ブレーキ操作やエンジンブレーキ
等により車両減速度が発生する旋回制動時、減速度合に
応じて差動制限力を強めることでタックイン現象を防止
するフェイルセーフ技術を採用した車両用差動制限制御
装置としては、例えば、特開昭６２−１８３３０号公報
に記載のものが知られている。

【０００３】また、差動制限クラッチを有する車両用差
動制限制御装置やトランスファクラッチを有する四輪駆
動車の駆動力配分制御装置において、センサ異常等によ
るフェイル時、クラッチ締結力の減少や保持により車両
挙動の急変を防止するフェイルセーフ技術を採用した装
置としては、例えば、特開昭６２−２５３５２７号公報
に記載のものが知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のフェイルセーフ技術にあっては、電子コントローラ
内の中央演算処理装置（以下、ＣＰＵと略称する。）か
らの指令により実行するものであり、ＣＰＵが正常であ
ることを前提とする技術である為、ＣＰＵ暴走や供給電
源停止によるＣＰＵ停止に対してフェイルセーフを達成
することができない。例えば、前者の従来装置で、減速
度発生に基づき差動制限力が付与されているタックイン
防止制御中にＣＰＵフェイルが発生した場合、差動制限
力が急に零となり、差動制限力によるアンダーステア方
向のモーメントが急に減少し、タックインの発生を許す
というように、車両挙動が急変する可能性がある。

【０００５】ここで、タックイン現象とは、車両減速度
による荷重移動とタイヤ接地特性のため、図１０に示す
ように、前後コーナリングフォースＦｆ，Ｆｒがそれ以
前の釣り合い状態から前輪側のコーナリングフォースＦ
ｆが大きくなる状態に急変し、車両を旋回中心方向へ向
けようとするヨー軸回りのモーメントψを発生する現象
をいう。そこで、減速時に差動制限力を大きくして制動
力Ｂo ，Ｂi を高めると、外輪側制動力Ｂo と内輪側制
動力Ｂi の差Ｚが大きくなり、前記モーメントψを打ち
消す方向のモーメントＭが発生し、タックイン現象が防
止できる。

【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、外部から差動制限力を付与し、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、中央演算処理装置の暴走や停止時に車両
挙動の急変防止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、中央演算処理装
置の暴走や停止を検出する異常検出回路により異常が検
出された時、差動制限コントローラからの指令により左
右駆動輪の制動力を低減する手段とした。即ち、図１の
クレーム対応図に示すように、中央演算処理装置ａを有
し、所定の制御条件に従って差動制限力を付与する制御
を行なう差動制限コントローラｂと、前記差動制限コン
トローラｂからの指令により左右駆動輪の差動を制限す
る差動制限手段ｃと、信号指令により左右駆動輪の制動
力を低減する制動力低減手段ｄと、前記差動制限コント
ローラｂに設けられ、中央演算処理装置ａの暴走や停止
を検出する異常検出回路ｅと、前記異常検出回路ｅによ
り異常が検出された時、前記制動力低減手段ｄに対し左
右駆動輪の制動力を低減する前記信号指令を送るフェイ
ルセーフ手段ｆとを備えていることを特徴とする。

【０００８】即ち、図１のクレーム対応図に示すよう
に、中央演算処理装置ａを有し、所定の制御条件に従っ
て差動制限力を付与する制御を行なう差動制限コントロ
ーラｂと、前記差動制限コントローラｂからの指令によ
り左右駆動輪の差動を制限する差動制限手段ｃと、信号
指令により制動力を低減する制動力低減手段ｄと、前記
差動制限コントローラｂに設けられ、中央演算処理装置
ａの暴走や停止を検出する異常検出回路ｅと、前記異常
検出回路ｅにより異常が検出された時、前記制動力低減
手段ｄに対し制動力を低減する前記信号指令を送るフェ
イルセーフ手段ｆとを備えていることを特徴とする。

【０００９】

【作用】差動制限コントローラｂの正常時には、差動制
限コントローラｂにおいて、所定の制御条件に従って差
動制限力を付与する指令が出力され、差動制限手段ｃの
作動により左右駆動輪の差動が制限される。従って、差
動制限制御系の正常状態では、左右駆動輪間に差動制限
力が付与されている。

【００１０】この正常状態の途中で中央演算処理装置ａ
の暴走や停止が発生した場合、この中央演算処理装置ａ
の暴走や停止を検出する異常検出回路ｅにより異常が検
出され、フェイルセーフ手段ｆにおいて、制動力低減手
段ｄに対し制動力を低減する信号指令が送られる。従っ
て、一方の差動制限側で異常により差動制限力が急に零
となるのに代え、他方の制動側で左右駆動輪への制動力
が低減される。これにより、左右駆動輪への制動力が減
少した分、左右駆動輪の横力が増大し、差動制限力が急
に零となることによる車両挙動変化が抑えられる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１２】まず、構成について説明する。

【００１３】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差動
制限制御システムと急制動時や低μ路制動時等に車輪の
制動ロックを抑えるアンチスキッドブレーキシステム
（制動力低減手段に相当）とが共に搭載された後輪駆動
車への適用例に基づいて説明する。

【００１４】に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】まず、構成について説明する。

【００１６】実施例装置は図２〜図４に示すように、差
動制限制御システムとして、差動装置１０、多板摩擦ク
ラッチ機構（差動制限手段に相当）１１、差動制限油圧
アクチュエータ１２、差動制限コントローラ１３、入力
センサ１４を備え、アンチスキッドブレーキシステムと
して、ＡＢＳコントローラ６０、ブレーキ液圧制御アク
チュエータ６１、後輪ホイールシリンダ６２，６３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、図２に示すように、
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からの締結力と
なって締結される。

【００２７】差動制限油圧アクチュエータ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
プや制御バルブ等を備え、制御圧油路５１により油圧ポ
ート３５に連結されている。

【００２８】差動制限コントローラユニット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１
３１、ＲＡＭ（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；中央演算処理
装置）１３４、クロック回路１３５、出力回路１３６、
異常検出回路１３７，フェイルセーフ回路１３９（フェ
イルセーフ手段に相当）を備えている。

【００２９】入力センサ１４としては、車速センサ１４
１と他のセンサ・スイッチ類１４２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からの入力信号（ｖ）等をＣＰＵ１３４にて演算処理
できるデジタル信号に変換する回路である。

【００３１】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、１４２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。

【００３２】前記ＲＯＭ１３３は、読み出し専用のメモ
リであって、ＣＰＵ１３４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。

【００３３】前記ＣＰＵ１３４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
ある。

【００３４】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ある。

【００３５】前記出力回路１３６は、ＣＰＵ１３４から
の演算結果信号に基づいて、差動制限油圧アクチュエー
タのソレノイドバルブ等に対し差動制限制御信号を出力
する回路である。

【００３６】前記異常検出回路１３７は、ＣＰＵ１３４
の暴走による異常や供給電源落ちによるＣＰＵ１３７の
停止を検出する回路で、ＣＰＵ１３４の電圧レベルを監
視し、電圧レベルが一気に零ボルトにダウンするような
場合、異常検出信号をフェイルセーフ回路１３８に出力
する。

【００３７】前記フェイルセーフ回路１３８は、異常検
出回路１３７から異常検出信号が入力された場合、ＡＢ
Ｓコントローラ６０に対しＡＢＳ減圧しきい値を通常の
第１減圧しきい値より高い第２減圧しきい値に変更する
指令が出力される。この第２減圧しきい値への変更指令
により、車輪ロックの許容幅を小さくし、少しでも車輪
ロック気味になるとブレーキ液圧を減圧するＡＢＳ制御
となり、通常のＡＢＳ制御に比べて制動力が低減され
る。尚、異常検出回路１３７及びフェイルセーフ回路１
３８は、ＣＰＵ１３４等への供給電源とは別の電源を持
つ。

【００３８】前記ＡＢＳコントローラ６０は、各車輪速
センサからの信号に基づいて制動時に各輪の減速スリッ
プ量を監視し、減速スリップ量がＡＢＳ減圧しきい値を
超えた場合、ブレーキ液圧の減圧を行なう指令をブレー
キ液圧制御アクチュエータ６１に出力する等、ブレーキ
液圧を増圧・保持・減圧の３モードにより制御すること
で制動ロックを抑えられる。

【００３９】次に、作用について説明する。

【００４０】（イ）差動制限制御作動 図６は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。

【００４１】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が入力され
る。

【００４２】ステップ２０１では、前記ステップ２００
で入力された車速Ｖの時間微分値である車速微分値Ｖ’
が演算される。

【００４３】ステップ２０２では、前記２０１で演算さ
れた車速微分値Ｖ’と、予めコントロールユニット１３
のＲＯＭ１３３に記憶させてある車速微分値Ｖ’と差動
制限力Ｆ（指令値）との関係を示すマップ（図５）か
ら、車速微分値Ｖ’に応じた差動制限力Ｆ（指令値）が
テーブルルックアップにより検索される。

【００４４】尚、図５に示すマップには、車速微分値
Ｖ’が中減速域にあるＶo'までは、その値Ｖ’が大きく
なるほど大きな差動制限力Ｆを与え、それより高い減速
域では、その値Ｖ’が大きくなるほど小さな差動制限力
Ｆを与え、所定の高減速域以上になると一定の差動制限
力Ｆを与えるように設定されている。

【００４５】ステップ２０３では、前記ステップ２０２
で得られた差動制限力Ｆに応じた差動制限制御信号が出
力される。

【００４６】（ロ）ＣＰＵ異常時のフェイルセーフ作用 図７は実施例装置のＡＢＳコントローラ６０で行なわれ
るＣＰＵ異常時のフェイルセーフ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。

【００４７】ステップ３００では、フェイルセーフ回路
１３８からの出力信号が正常時を示す信号かどうかが判
断される。

【００４８】ステップ３００でＹＥＳと判断された時
は、ステップ３０１へ進み、正常時のＡＢＳ制御で用い
る第１減圧しきい値に設定される。

【００４９】ステップ３００でＮＯと判断された時は、
ステップ３０２へ進み、異常時のＡＢＳ制御で用いる第
２減圧しきい値に設定される。

【００５０】ステップ３０３では、ステップ３０１で設
定された第１減圧しきい値あるいはステップ３０２で設
定された第２減圧しきい値に基づきＡＢＳ後輪ブレーキ
液圧制御が行なわれる。

【００５１】（ハ）ＣＰＵ正常時の差動制限制御作用 通常制動による旋回時等であって、車速微分値Ｖ’が中
減速域のＶo'までの時には、差動制限力制御として、図
５のマップに示すように、車速微分値Ｖ’の大きさに応
じて差動制限力Ｆを強める制御が行なわれる。

【００５２】従って、差動制限力Ｆにより旋回内輪側の
制動トルクが増大し旋回外輪側の制動トルクが減少する
ことで生じるトルク差によりアンダーステア方向のモー
メントが車両重心回りに発生することになり、緩減速旋
回時に車両減速度による荷重移動とタイヤ接地特性に基
づいて発生するタックイン方向のモーメントが差動制限
力Ｆによるアンダーステア方向のモーメントで打ち消さ
れ、タックイン現象が有効に防止される。

【００５３】急制動による旋回時等であって、車速微分
値Ｖ’が中減速域のＶo'を超える急減速域の時には、差
動制限力制御として、図５のマップに示すように、車速
微分値Ｖ’の大きさに応じて差動制限力Ｆを弱める制御
が行なわれる。

【００５４】従って、差動制限力Ｆにより旋回内輪側の
制動トルクが増大し旋回外輪側の制動トルクが減少する
ことで生じるトルク差により発生するアンダーステア方
向のモーメントが減少し、急減速旋回時にタックイン防
止を超える過大なアンダーステア方向のモーメントが残
ってしまうことによる強アンダーステアが防止される。
この結果、車両の回頭性が向上し、狙った旋回ラインに
近いラインに沿う旋回走行が可能となる。

【００５５】（ニ）ＣＰＵ異常時 上記のように車両減速度に応じて差動制限制御が行なわ
れている途中でＣＰＵ１３４の暴走や供給電源落ちによ
るＣＰＵ１３４の停止が発生した場合、図７のフローチ
ャートで、ステップ３００→ステップ３０２→ステップ
３０３へと進む流れとなり、アンチスキッドブレーキシ
シテムにおいて第２減圧しきい値によりＡＢＳ後輪ブレ
ーキ液圧制御が行なわれる。

【００５６】従って、両制御システムのうち一方の差動
制限制御システム側でＣＰＵ１３４の異常により差動制
限力が急に零となるのに代え、他方のアンチスキッドブ
レーキ制御システム側で左右駆動輪へのブレーキ液圧が
低下し、左右駆動輪の制動力が低減される。つまり、Ａ
ＢＳコントローラ６０において、第１減圧しきい値が選
択されている時には、図８に示すように、後輪速が少し
ロック傾向にあっても第１減速しきい値以下になること
がなく、ＡＢＳ作動が行なわれることなく、後輪ブレー
キ液圧は減圧されないまま保持される。しかし、ＡＢＳ
コントローラ６０において、第２減圧しきい値が選択さ
れている時には、図９に示すように、後輪速が少しロッ
ク傾向になるだけで第２減圧しきい値以下となり、ＡＢ
Ｓ作動により第２減圧しきい値以下となる毎に後輪ブレ
ーキ液圧が減圧されることになり、トータルとしての後
輪ブレーキ液圧は第１減圧しきい値が選択されている時
に比べ低減されることになる。

【００５７】これにより、ＣＰＵ１３４の異常時には、
左右駆動輪への制動力が減少した分、左右駆動輪の横力
が増大し、差動制限力が急に零となることによるタック
イン方向の車両挙動変化が抑えられる。

【００５８】次に、効果を説明する。

【００５９】（１）ＣＰＵ１３４の暴走や停止を検出す
る異常検出回路１３７により異常が検出された時、差動
制限コントローラ１３からＡＢＳコントローラ６０への
指令によりＡＢＳ制御での減圧しきい値を高く設定し、
駆動輪制動力を低減するフェイルセーフ回路１３８を設
けた為、ＣＰＵ１３４の暴走や停止時に車両挙動の急変
防止を図ることができる。

【００６０】（２）差動制限制御として車両減速度に応
じて差動制限力を付与するタックイン防止制御とし、差
動制限力の付与と駆動輪への制動力付与とが互いにリン
クしている為、旋回時に制動操作により発生しようとす
るタックインを防止できると共に、このタックイン防止
制御中にＣＰＵ１３４の暴走や停止が発生した時にタッ
クイン方向の車両挙動の急変防止を図ることができる。

【００６１】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。

【００６２】例えば、実施例では、差動制限制御として
車両減速度に応じて差動制限力を付与するタックイン防
止制御とする例を示したが、具体的な制御内容は実施例
に限られるものではない。

【００６３】実施例では、差動制限手段として制御油圧
により締結される多板摩擦クラッチ機構とする例を示し
たが、同様に、外部からの制御でクラッチ締結力を制御
できる電磁クラッチ等としても良い。

【００６４】実施例では、制動力低減手段として、アン
チスキッドブレーキシステムを用いる例を示したが、通
常のブレーキシステムのブレーキ液圧路の途中に例え
ば、特開昭６１−２８２１５６、同６１−２８２１５５
等に用いられたような、スプリットポイントを調整でき
る減圧バルブ等を設けるような手段としても良い。

【００６５】実施例では、ＣＰＵの異常検出回路とフェ
イルセーフ回路を独立して設け、また、これらの回路を
別電源により作動させる例を示したが、例えば、差動制
限コントローラと同じ電源を用い、ＣＰＵ正常時に所定
の電圧レベルを確保しておいて、ＣＰＵ異常時に急に電
圧レベルが零になることを利用し、この零電圧自体を制
動力低減手段への指令信号とするような異常検出＆フェ
イルセーフ回路とするような例としても良い。

【００６６】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明にあっ
ては、外部から差動制限力を付与し、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、中央演算処理装置の暴走や停止を検出する異常検
出回路により異常が検出された時、差動制限コントロー
ラからの指令により左右駆動輪の制動力を低減するフェ
イルセーフ手段を設けた為、中央演算処理装置の暴走や
停止時に車両挙動の急変防止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】本発明実施例装置の差動制限機構を内蔵した差
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】本発明実施例装置のコントロールユニットに予
め記憶させてある車速微分値と差動制限力との関係を示
すマップである。

【図６】本発明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７】本発明実施例装置のＡＢＳコントローラで行な
われるＣＰＵ異常時のフェイルセーフ制御作動の流れを
示すフローチャートである。

【図８】ＡＢＳコントローラで第１減圧しきい値が選択
されている時のブレーキ制御状態を示すタイムチャート
である。

【図９】ＡＢＳコントローラで第２減圧しきい値が選択
されている時のブレーキ制御状態を示すタイムチャート
である。

【図１０】タックイン現象を説明する説明図である。

【符号の説明】

ａ 中央演算処理装置 ｂ 差動制限コントローラ ｃ 差動制限手段 ｄ 制動力低減手段 ｅ 異常検出回路 ｆ フェイルセーフ手段

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中央演算処理装置を有し、所定の制御条
   件に従って差動制限力を付与する制御を行なう差動制限
   コントローラと、 前記差動制限コントローラからの指令により左右駆動輪
   の差動を制限する差動制限手段と、 信号指令により左右駆動輪の制動力を低減する制動力低
   減手段と、 前記差動制限コントローラに設けられ、中央演算処理装
   置の暴走や停止を検出する異常検出回路と、 前記異常検出回路により異常が検出された時、前記制動
   力低減手段に対し左右駆動輪の制動力を低減する前記信
   号指令を送るフェイルセーフ手段と、 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。