JP3286000B2 - 車両の差動制限装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両に備えられて、パ
ワーユニットからの入力トルクを左右の駆動輪に伝達す
る差動装置の差動動作を制限する差動制限装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、車両には、旋回時における左右
の車輪の回転速度差を吸収するために、エンジンと変速
機とでなるパワーユニットからのトルクを差動装置を介
して左右の駆動輪に伝達するように構成されるが、この
場合、一方の駆動輪が例えばぬかるみのように摩擦係数
の極端に低い路面に入り込んだときに、トルクがこの駆
動輪側にばかり伝達されて該駆動輪がスリップすること
により、当該車両が走行不能となったり車体姿勢が悪化
したりすることがある。そこで、このような事態を防止
するため、この種の差動装置には、いずれかの駆動輪の
スリップ率もしくは左右の駆動輪の回転速度差が所定値
を超えたときに差動動作を制限する差動制限装置が設け
られるのが通例である。

【０００３】そして、例えば特開昭５９−１１９２２号
公報によれば、差動動作を制限する際のスリップ率を任
意に設定可能とし、旋回時には、この差動制限スリップ
率を高く設定して差動動作を十分に許容することによ
り、過度な差動制限による所謂ブレーキング現象を防止
して、良好な旋回走行性を確保し、また、雪道等のスリ
ップし易い路面の走行時には、差動制限スリップ率を低
く設定して差動動作を制限することにより、所要の牽引
力が得られるようにした差動制限装置が開示されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
に、差動制限装置の制御は、通常の旋回時には、内、外
輪の回転速度差を吸収させるために差動制限を阻止する
（差動動作を許容する）と共に、この回転速度差が所定
の限度を超えたときには、差動動作を制限するように行
われるが、これを図８を用いて説明すると、左駆動輪の
回転速度をＮＬ、右駆動輪の回転速度をＮＲとし、これ
らの差をΔＮ（＝ＮＬ−ＮＲ）としたときに、ΔＮの＋
側（右旋回時）及び−側（左旋回時）にΔＮ＝０を基準
として所定幅の不感帯をそれぞれ設け、これらの不感帯
を超えて回転速度差ΔＮが大きくなったときに、その差
ΔＮに応じて差動制限力を発生させるようにすることに
なるのである。

【０００５】しかし、このようにした場合、次のような
不具合の発生が考えられる。

【０００６】つまり、今、例えば右旋回中において、内
側の車輪である右側の駆動輪がスリップして、その回転
速度ＮＲが左側の駆動輪の回転速度ＮＬより大きくな
り、その差ΔＮが例えば図８に矢印ｘで示す値となった
とき、この値は−側の不感帯に属するので、右駆動輪の
スリップにも拘わらず差動制限力が発生されないことに
なる。そのため、走行が不能となったり、車体が不安定
に挙動する事態が考えられるのである。

【０００７】そこで、本発明は、上記のように左右の駆
動輪の回転速度差が所定値以上となったときに差動制限
力を発生させるようになっている差動制限装置におい
て、特に旋回方向内側の駆動輪がスリップしたときの良
好な旋回走行性を確保することを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る車両の差動制限装置は、次のように構
成したことを特徴とする。

【０００９】すなわち、本願の請求項１に係る発明（以
下、本発明という）は、パワーユニットからの入力トル
クを左右の駆動輪に分割して伝達する差動装置に、その
差動動作を制限する差動制限手段が設けられた車両にお
いて、該車両の旋回方向を検出する旋回方向検出手段
と、旋回時における舵角を検出する舵角検出手段と、左
右の駆動輪の回転速度をそれぞれ検出する車輪速検出手
段と、上記旋回方向検出手段によって検出される旋回方
向に対して外側の駆動輪の回転速度が内側の駆動輪の回
転速度よりも大きいときは、その回転速度差が所定値以
下の範囲で上記差動制限手段による差動制限力の発生を
抑制すると共に、旋回方向に対して内側の駆動輪の回転
速度が外側の駆動輪の回転速度よりも大きくなったとき
には、上記差動制限力を抑制することなく発生させ、か
つそのときの差動制限力を舵角が大きいほど大きな値に
設定する制御手段とを設けたことを特徴とする。

【００１０】

【００１１】

【作用】上記の構成によれば、通常の旋回時において、
左右の駆動輪の回転速度差が特に大きくない範囲におい
ては、例えば不感帯の設定により、これらの駆動輪に対
する差動制限力の発生が抑制され（差動動作が許容され
或は差動制限が緩和され）るので、ブレーキング現象を
生じることなく円滑に旋回することが可能となると共
に、回転速度差が上記所定範囲を超えれば、差動動作が
制限されることにより、例えば、高速旋回時や急旋回時
等における良好な走行安定性が確保されることになる。

【００１２】一方、旋回中に、回転速度が小さい方の内
側の駆動輪がスリップして外側の駆動輪の回転速度より
も大きくなったとき、すなわち旋回方向に対して逆方向
の回転速度差が生じたときには、上記のような差動制限
力の抑制が阻止されることにより、所要の差動制限力が
直ちに発生されることになる。したがって、当該車両の
走行に必要な牽引力及び良好な車体姿勢が確保されるこ
とになる。

【００１３】なお、旋回方向の外側の駆動輪がスリップ
したときには、回転速度差が旋回方向に対応する方向で
増大するだけであるから、本来の特性に従って差動制限
力が発生されることになり、所要の走行性が確保され
る。

【００１４】そして、特に本発明によれば、スリップに
よって内側の駆動輪の回転速度が外側の駆動輪の回転速
度よりも大きくなって直ちに差動制限力を発生させる場
合に、そのときの舵角が大きいほど、この差動制限力が
大きな値に設定されるので、スリップによって走行性が
悪化したり車体姿勢が悪化したりする程度に応じて差動
制限力が発生することになる。つまり、必要以上に差動
制限することによるブレーキング現象の発生を回避しな
がら、スリップによる走行性や車体姿勢の悪化が効果的
に防止されるのである。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。

【００１６】図１に示すように、この実施例に係る車両
はフロントエンジン・リヤドライブ車であって、車体前
部にエンジン１とトランスミッション２とでなるパワー
ユニット３が配置されていると共に、このパワーユニッ
ト３から出力されるトルクがプロペラシャフト４を介し
て車体後部に配置された差動装置５に入力され、さらに
該差動装置５で分割されて、左右のドライブシャフト
６，７を介して左右の後輪８，９に伝達されるようにな
っている。そして、上記差動装置５には、後述するよう
に、その差動動作を制限する差動制限機能が備えられて
いると共に、この差動制限機能を当該車両の運転状態に
応じて制御する差動制御用コントロールユニット１０が
備えられている。

【００１７】このコントロールユニット１０には、上記
左右の後輪８，９の回転速度をそれぞれ検出する車輪速
センサ１１，１２からの信号Ａ，Ｂと、ハンドル１３の
舵角を検出する舵角センサ１４からの信号Ｃとが入力さ
れるようになっている。ここで、この舵角センサ１４
は、ハンドル舵角の大きさだけでなく、その操舵方向、
即ち旋回方向をも検出することができるものとされてい
る。

【００１８】そして、差動制御用コントロールユニット
１０は、上記各入力信号Ａ，Ｂ，Ｃに基づいて差動装置
５における差動制限力を設定し、その設定した差動制限
力が得られるように該差動装置５に制御信号Ｄを出力す
るようになっている。

【００１９】次に、図２により差動装置５の構成を説明
する。

【００２０】この差動装置５は、プロペラシャフト４の
後端部に設けられた小径の第１傘歯車２１と、後輪用の
ドライブシャフト６，７の軸線上に配置されて上記第１
傘歯車２１に噛合された第２傘歯車２２とでなる終減速
機２３を介して、図１に示すパワーユニット３の出力ト
ルクにより駆動されるデフケース２４を有し、このデフ
ケース２４内に、ダブルピニオン型遊星歯車機構２５
と、該遊星歯車機構２５を挟んでその両側に配置された
パイロットクラッチ２６及びメインクラッチ２７と、カ
ム機構２８とが配設されている。

【００２１】上記遊星歯車機構２５は、上記ドライブシ
ャフト６，７の軸線上に配置されたサンギヤ２５ａと、
ピニオンキャリヤ２５ｂに回転自在に支持されて上記サ
ンギヤ２５ａに噛合された第１ピニオンギヤ２５ｃと、
同じくピニオンキャリヤ２５ｂに回転自在に支持されて
上記第１ピニオンギヤ２５ｃに噛合された第２ピニオン
ギヤ２５ｄと、上記デフケース２４の内周面に固設され
て上記第２ピニオンギヤ２５ｄに噛合されたリングギヤ
２５ｅとで構成されている。

【００２２】そして、上記サンギヤ２５ａが左後輪用の
ドライブシャフト６に連結され、また、上記ピニオンキ
ャリヤ２５ｂが右後輪用のドライブシャフト７に連結さ
れている。これにより、図１に示す左右の後輪８，９に
作用している負荷が等しいときは、デフケース２４から
リングギヤ２５ｅに入力される回転が上記両ドライブシ
ャフト６，７を介して左右の後輪８，９に均等に伝達さ
れ、また、旋回中において左右の後輪８，９に作用して
いる負荷が等しくないときには、負荷の小さい外側の後
輪が負荷の大きい内側の後輪よりも高速で回転するよう
になっている。

【００２３】ここで、上記ピニオンキャリヤ２５ｂは軸
方向に一定範囲で移動可能に支持されている。

【００２４】また、上記パイロットクラッチ２６は、上
記デフケース２４に係合された駆動側のクラッチプレー
ト２６ａと、右後輪用ドライブシャフト７上に回転自在
に支持されたクラッチハブ２６ｂに係合された従動側の
クラッチプレート２６ｃとで構成され、これらのクラッ
チプレート２６ａ，２６ｃを挟んで、ソレノイド２９と
アマチュア３０とが互いに対向状に配置されている。そ
して、このソレノイド２９に対する通電電流の大きさに
応じた力でアマチュア３０が引き寄せられることによ
り、その電流の大きさに応じた力で上記駆動側及び従動
側のクラッチプレート２６ａ，２６ｃが締結されるよう
になっている。

【００２５】ここで、上記クラッチハブ２６ｂは軸方向
に移動しないように支持されている。

【００２６】さらに、上記メインクラッチ２７は、遊星
歯車機構２５のピニオンキャリヤ２５ｂに係合された駆
動側のクラッチプレート２７ａと、左後輪用のドライブ
シャフト６に係合された従動側のクラッチプレート２７
ｂと、これらを締結させるプレッシャプレート２７ｃと
で構成されている。そして、このプレッシャプレート２
７ｃは上記ピニオンキャリヤ２５ｂに一体的に形成され
ており、該ピニオンキャリヤ２５ｂないしプレッシャプ
レート２７ｃの図面上、左側への移動により、上記駆動
側及び従動側のクラッチプレート２７ａ，２７ｂが締結
されるようになっている。

【００２７】また、以上の構成に加えて、上記パイロッ
トクラッチ２６を構成するクラッチハブ２６ｂの端面
と、上記遊星歯車機構２５におけるピニオンキャリヤ２
５ｂの端面との間にはカム機構２８が設けられており、
次にこのカム機構２８の構成を説明する。

【００２８】図３、図４に概略の構成を示すように、こ
のカム機構２８は、上記クラッチハブ２６ｂとピニオン
キャリヤ２５ｂの対向端面にそれぞれ固設された一対の
リング部材２８ａ，２８ｂと、これらのリング部材２８
ａ，２８ｂ間の周方向等間隔位置に配置された複数のボ
ール部材２８ｃ…２８ｃとで構成され、各ボール部材２
８ｃは、上記リング部材２８ａ，２８ｂの周方向等間隔
位置に互いに対向させて設けられた２つの傾斜面でなる
凹部２８ａ’，２８ｂ’間に保持されている。

【００２９】そして、上記パイロットクラッチ２６が解
放されている状態では、ピニオンキャリヤ２５ｂの回転
により、該キャリヤ２５ｂ側のリング部材２８ｂ、各ボ
ール部材２８ｃ及びクラッチハブ２６ｂ側のリング部材
２８ａを介して該クラッチハブ２６ｂ及びパイロットク
ラッチ２６の従動側のクラッチプレート２６ｃが連れ回
りし、また、パイロットクラッチ２６が締結されて、ク
ラッチハブ２６ｂがデフケース２４と一体回転する場合
においても、該デフケース２４とピニオンキャリヤ２５
ｂとが同一速度で回転しているときは、クラッチハブ２
６ｂ側及びピニオンキャリヤ２５ｂ側のリング部材２８
ａ，２８ｂも同一速度で回転するので、カム機構２８は
図４に示す状態を維持することになる。

【００３０】これに対して、上記パイロットクラッチ２
６が締結されている状態で、遊星歯車機構２５が差動動
作することによりデフケース２４（リングギヤ２５ｅ）
とピニオンキャリヤ２５ｂとの間に相対回転が生じる
と、上記クラッチハブ２６ｂ側のリング部材２８ａとピ
ニオンキャリヤ２５ｂ側のリング部材２８ｂとの間にも
相対回転が生じ、互いに対向する凹部２８ａ’，２８
ｂ’の位置がずれることになる。そのため、各対向する
凹部２８ａ’，２８ｂ’の間に保持されていたボール部
材２８ｃが斜面に沿ってこれらの凹部２８ａ’，２８
ｂ’から押し出されるように移動することになり、その
とき、軸方向の移動が可能とされているピニオンキャリ
ヤ２５ｂが、軸方向の移動が阻止されたクラッチハブ２
６ｂから離反する方向（図２の左側）に移動することに
なる。そして、このピニオンキャリヤ２５ｂの移動によ
り、上記メインクラッチ２７が締結されるのである。

【００３１】その場合に、このメインクラッチ２７の締
結力は上記カム機構２８がピニオンキャリヤ２５ｂを軸
方向に押圧する力に対応し、また、この押圧力はパイロ
ットクラッチ２６の締結力に対応することになるが、こ
のパイロットクラッチ２６の締結力は、前述のように、
ソレノイド２９に通電される電流の大きさに対応するか
ら、結局、この通電電流を制御することによってメイン
クラッチ２７の締結力が制御されることになる。そし
て、このメインクラッチ２７の締結力が、遊星歯車機構
２５のサンギヤ２５ａとピニオンキャリヤ２５ｂとの差
動動作を制限する力、すなわちドライブシャフト６，７
ないし左右の後輪８，９の差動動作を制限する差動制限
力となるのである。

【００３２】次に、上記ソレノイド９の通電電流を制御
する差動制御用コントロールユニット１０の動作を図５
のフローチャートに従って説明する。

【００３３】まず、コントロールユニット１０は、ステ
ップＳ１で、図１に示す各センサ１１，１２，１４から
の信号Ａ，Ｂ，Ｃにより、左後輪回転速度ＮＲＬ、右後
輪回転速度ＮＲＲ及びハンドル舵角θを入力し、次い
で、ステップＳ２で上記信号Ｃが示すハンドル舵角の方
向、即ち旋回方向を判定する。

【００３４】そして、右側への旋回時には、ステップＳ
３で図６に示す右旋回時用の差動制限マップを呼び出
し、また、左側への旋回時には、ステップＳ４で図７に
示す左旋回時用の差動制限マップを呼び出すと共に、ス
テップＳ５で、呼び出したマップに基づいて左右の後輪
８，９の回転速度差ΔＮに応じた差動制限力を設定す
る。

【００３５】その後、コントロールユニット１０は、ス
テップＳ６で上記のようにして設定した差動制限力に対
応する電流値を制御信号Ｄとして差動装置５のソレノイ
ド２９に出力する。これにより、パイロットクラッチ２
６ないしメインクラッチ２７の締結力が制御されて、上
記のようにして設定された差動制限力が発生することに
なるのである。

【００３６】その場合に、上記右旋回時及び左旋回時の
マップは、それぞれ図６、図７に示すように設定されて
いるので、次のような作用が得られる。

【００３７】つまり、右旋回時に呼び出される図６のマ
ップでは、左後輪８の回転速度ＮＲＬから右後輪９の回
転速度ＮＲＲを差し引いた値を回転速度差ΔＮとしたと
きに、この差ΔＮが０から正方向の所定値ΔＮ０までの
範囲に不感帯が設けられており、また、左旋回時に呼び
出される図７のマップでは、上記差ΔＮが０から負方向
の所定値−ΔＮ０までの範囲に不感帯が設けられてい
る。したがって、いずれの場合にも、旋回方向に対応し
て、外側の車輪の回転速度が内側の車輪の回転速度より
も大きくなる方向、すなわち旋回方向に対応する方向に
差ΔＮが生じているときには、その差ΔＮの大きさが所
定値｜ΔＮ０｜に達するまでは差動制限力が発生しない
ことになる。

【００３８】これにより、比較的緩やかな旋回時に、不
必要に差動制限力が作用して、ブレーキング現象が発生
する、という事態が回避されることになる。そして、上
記差ΔＮの大きさが所定値｜ΔＮ０｜を超えれば、その
大きさに応じて差動制限力が発生されることになるの
で、高速旋回時や急旋回時等に所要の旋回性が得られる
ことになる。

【００３９】一方、右旋回時において、上記回転速度の
差ΔＮが負の値となったとき、及び左旋回時において、
この差ΔＮが正の値となったとき、換言すれば、旋回方
向に対して内側となる車輪がスリップして、その回転速
度が外側の車輪の回転速度よりも大きくなったときに
は、図６、図７に符号ａ，ｂで示すように、不感帯を介
することなく、直ちにその差ΔＮの大きさに応じた差動
制限力が発生することになる。そのため、左右の後輪
８，９の差動動作が抑制されて所要の牽引力が得られる
ことにより、上記のような車輪のスリップにも拘らず、
走行性が確保されると共に、車体の不安定な挙動が回避
されることになる。

【００４０】そして、このスリップ発生時の差動制限力
は、その時のハンドル舵角θの大きさに応じて設定され
るようになっており、したがって、スリップによる車体
姿勢の不安定化等の影響が大きい急旋回時ほど大きな差
動制限力が得られる。これにより、緩やかな旋回時にお
けるスリップ発生時にいたずらに大きな差動制限力を発
生させることによる旋回性の悪化を回避しながら、急旋
回時における車体姿勢の悪化や不安定な挙動等が効果的
に防止されることになる。

【００４１】なお、以上の実施例では、舵角センサ１４
を、操舵方向と舵角の大きさの両者を検出することがで
きるものとしたが、フロントエンジン・リヤドライブ車
の場合には、舵角センサとして舵角の大きさのみを検出
するものを用いると共に、左右の前輪の回転速度差によ
り旋回方向を判定するようにしてもよい。

【００４２】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、パワーユ
ニットからの入力トルクを左右の駆動輪に分割して伝達
する差動装置に、その差動動作を制限する差動制限手段
が設けられた車両において、旋回方向に対して外側の駆
動輪の回転速度が内側の駆動輪の回転速度よりも大きい
ときは、その回転速度差が所定値以下の範囲で差動制限
力を抑制すると共に、旋回方向に対して内側の駆動輪の
回転速度が外側の駆動輪の回転速度よりも大きくなった
ときには、上記差動制限力の抑制を阻止して該差動制限
力を直ちに発生させるようにしたから、スリップが発生
していない場合には、緩やかな旋回時には差動動作が許
容され或は制限が緩和されることにより、ブレーキング
現象を生じることなく円滑に旋回することが可能とな
り、また、高速旋回時や急旋回時等には、所要の差動制
限力が発生されて、良好な走行安定性が確保されること
になる。そして、特に、回転速度が小さい方の内側の駆
動輪がスリップして、その回転速度が外側の駆動輪の回
転速度よりも大きくなったときには、上記のように、差
動制限力の抑制が阻止されて差動制限力が直ちに発生さ
れることにより、所要の牽引力が得られて当該車両の良
好な走行性が確保されることになる。

【００４３】そして、特に本発明によれば、スリップ発
生時の差動制限力をそのときの舵角が大きいほど大きな
値に設定するようにしたから、必要以上に差動動作を制
限することによるブレーキング現象の発生を回避しなが
ら、スリップによる走行性の悪化や車体の不安定な挙動
等を効果的に防止することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例に係る車両の制御システム図
である。

【図２】 同実施例における差動装置の構成を示す骨子
図である。

【図３】 図２におけるカム機構の縦断拡大右側面図で
ある。

【図４】 図３のＸ方向から見たカム機構の平面図であ
る。

【図５】 差動制限制御の動作を示すフローチャート図
である。

【図６】 同制御で用いられる右旋回時の差動制限特性
マップである。

【図７】 同じく左旋回時の差動制限特性マップであ
る。

【図８】 従来の差動制限力の特性を示す図である。

【符号の説明】

３ パワーユニット ５ 差動装置 ８，９ 駆動輪（後輪） １０ 制御手段（コントロールユニット） １１，１２ 車輪速検出手段（車輪速センサ） １４ 旋回方向検出手段、舵角検出手段（舵角セ
ンサ） ２７ 差動制限手段（メインクラッチ）

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パワーユニットからの入力トルクを左右
   の駆動輪に分割して伝達する差動装置に、その差動動作
   を制限する差動制限手段が設けられた車両における差動
   制限装置であって、車両の旋回方向を検出する旋回方向
   検出手段と、旋回時における舵角を検出する舵角検出手
   段と、左右の駆動輪の回転速度をそれぞれ検出する車輪
   速検出手段と、上記旋回方向検出手段によって検出され
   る旋回方向に対して外側の駆動輪の回転速度が内側の駆
   動輪の回転速度よりも大きいときは、その回転速度差が
   所定値以下の範囲で上記差動制限手段による差動制限力
   の発生を抑制すると共に、旋回方向に対して内側の駆動
   輪の回転速度が外側の駆動輪の回転速度よりも大きくな
   ったときには、上記差動制限力を抑制することなく発生
   させ、かつそのときの差動制限力を舵角が大きいほど大
   きな値に設定する制御手段とが備えられていることを特
   徴とする車両の差動制限装置。