JP4604596B2 - 差動装置 - Google Patents

Description

本発明は、４輪自動車の前輪又は後輪の左右輪の間に配設する差動装置に関する。

従来、４輪自動車の最小旋回半径を低減するための機構として４輪操舵機構が知られている。そして、この４輪操舵機構を搭載した４輪操舵車両（４ＷＳ車両）では、例えば、急旋回走行時において前輪を転舵すると同時に後輪を逆位相に転舵させることで、最小旋回半径を低減している（例えば、特許文献１）。

しかしながら、上記従来の４輪操舵機構では、次のような問題がある。すなわち、前輪を転舵させる転舵機構と共に、後輪を転舵させる別の転舵機構が必要なるため、構成が複雑となり、コストアップを回避できないおそれがある。

特開２００１−１８０５１２号公報

本発明は、上記従来の問題点を鑑みてなされたものであり、４輪自動車の最小旋回半径を低減するための差動装置を提供しようとするものである。

本発明は、４輪自動車の前輪又は後輪の左右輪の間に配設された差動装置であって、
該差動装置は、上記左右輪にそれぞれ独立して連結された２つの出力要素と、該２つの出力要素間に差動を発生させる差動モータと、ステアリング操作量である操舵角を計測するステアリング舵角センサと、上記４輪自動車の車速を計測する車速センサと、上記操舵角及び上記車速に対して上記差動モータで発生させる回転トルクをマップ化したトルクマップを有すると共に該トルクマップに基づいて上記差動モータを制御するモータ制御ユニットとを有してなり、
該モータ制御ユニットは、上記トルクマップとして、上記操舵角に対して走行安定性上選択される上記左右輪の差動トルクよりも大きい差動トルクを得るための上記回転トルクを配列した急旋回マップを有し、
上記モータ制御ユニットは、上記操舵角が所定のしきい値角度以上であり、かつ、上記車速が所定のしきい値速度未満であるとき、上記急旋回マップを参照して得た回転トルクを制御目標値として上記差動モータを制御するように構成してあり、
上記所定のしきい値速度は、０ｋｍ／ｈを超えて２０ｋｍ／ｈ以下の範囲の車速が設定されており、
上記所定のしきい値角度は、ロックｔｏロックの回転角度の７０％に設定されており、
上記急旋回マップに配列した上記回転トルクと、上記操舵角に対して走行安定性上選択される上記左右輪の差動トルクを得るための回転トルクとのトルク差分は、上記操舵角が大きくなるに伴って単調に増加することを特徴とする差動装置にある（請求項１）。

本発明の差動装置における上記モータ制御ユニットは、上記操舵角が予め定めた所定のしきい値角度以上になったとき、上記急旋回マップを用いて上記差動モータを制御する。ここで、この急旋回マップは、上記操舵角に対して走行安定性を高くする上記左右輪の差動トルクよりも大きい差動トルクを得るための上記回転トルクを配列したトルクマップである。

ここで、上記操舵角に対して走行安定性を高くする上記左右輪の差動トルクとは、上記操舵角を維持して上記４輪自動車が旋回走行する際に、その旋回走行安定性を向上し得るのに役立つ大きさのものである。すなわち、上記差動トルクとは、旋回走行する４輪自動車の左右輪の差動を適切に実現し得るものである。そして、上記急旋回マップに配列された回転トルクは、上記適切な差動トルクを超える差動トルクを発生させるための上記差動モータの駆動トルクである。

そのため、上記急旋回マップを利用して上記差動モータを制御すれば、上記操舵角に対して走行安定性を高くする上記差動トルクよりも大きな差動トルクを左右輪間に発生して、旋回半径を小さくさせることができる。これは、例えば、キャタピラを備えたブルドーザ等において、左右のキャタピラを逆向きに回転させると旋回半径を極めて小さく（その場で回転するような旋回運動を実現可能。）できる状況と良く似ている。

以上のように、本発明の差動装置によれば、例えば、４輪操舵機構のような複雑な機構を必要とせずに、上記４輪自動車の旋回半径を小さくすることができるコスト効率に優れるものである。
なお、上記トルクマップとしては、上記操舵角に応じて回転トルクのデータを配列したデータマップのほか、上記操舵角に基づいて上記回転トルクを計算する計算式や論理演算式等であっても良い。すなわち、上記トルクマップとは、上記操舵角に基づいて回転トルクを決定し得るように構成されたすべてのものを意味している。

さらになお、上記差動装置の上記モータ制御ユニットは、上記４輪自動車の前進時及び後退時に、上記急旋回マップを用いて上記モータ制御ユニットの制御を実施する。したがって、上記差動装置によれば、狭い路地での右左折や、バックでの車庫入れなどの運転状況において上記４輪自動車の小回り性を向上でき、その操作性を良好にできる。

本発明の差動装置においては、上記モータ制御ユニットは、上記トルクマップとして、上記操舵角及び上記車速に対して走行安定性上選択される上記左右輪の差動トルクを得るための回転トルクを配列した緩旋回マップを有し、かつ、
上記操舵角が上記所定のしきい値角度未満であり、かつ、上記車速が所定の上記しきい値速度以上であるとき、上記緩旋回マップを参照して得た回転トルクを制御目標値として上記差動モータを制御するように構成してあることが好ましい（請求項２）。

この場合には、上記操舵角が上記所定のしきい値角度未満であるときに上記緩旋回マップを利用して上記差動モータを制御することで、旋回走行中における上記４輪自動車の走行安定性を向上させることができる。すなわち、上記の差動装置を用いれば、急旋回時における旋回半径の低減と、緩旋回走行における走行安定性の向上とを両立して実現できる。

また、上記所定のしきい値の上記操舵角に基づいて上記緩旋回マップを参照して得た回転トルクと、上記所定のしきい値の上記操舵角に基づいて上記急旋回マップを参照して得た回転トルクとは、略一致していることが好ましい。
この場合には、上記急旋回マップを利用する制御領域と、上記緩旋回マップを利用する制御領域との切り替えを滑らかにして、制御移行時にドライバーが感じるおそれがある違和感を抑制することができる。

また、上記急旋回マップに配列した上記回転トルクと、上記操舵角に対して走行安定性上選択される上記左右輪の差動トルクを得るための回転トルクとのトルク差分は、上記操舵角が大きくなるに伴って単調に増加する。
上記のように操舵角が大きくなるに伴って上記トルク差分を大きく設定する場合には、ステアリングをさらに切り込むドライバーの意図を反映して、操舵角が大きくなるに伴って旋回半径を低減させる効果を高めていくことができる。そして、操舵角が最大となったときに、旋回半径を小さくする効果を最大にすることができる。
なお、上記単調に増加するとは、広義の単調増加により上記トルク差分が大きくなることを意味している。すなわち、操舵角θ1（＞θ2）に対するトルク差分ΔＴ1と、操舵角θ2に対するトルク差分ΔＴ2とが、常にΔＴ1≧ΔＴ2の関係を満たすことを意味している。

また、上記差動装置は、上記４輪自動車の車速を計測する車速センサを有し、上記モータ制御ユニットは、上記車速が所定のしきい値速度以下であるときに上記急旋回マップを利用して上記差動モータを制御するように構成してある。
上記車速センサで計測した車速に対してしきい値を設け、車速がしきい値以下であるときに上記急旋回マップを利用して差動モータを制御する場合には、車庫入れや路地での切り返し等、旋回半径を小さくする必要性が高い低速の走行領域において、本発明の作用効果を効果的に発揮させることができる。なお、上記車速を判断する上記所定のしきい値としては、０ｋｍ／ｈを超えて２０ｋｍ／ｈ以下の範囲の車速を設定する。

（実施例１）
本例は、４輪自動車１００の副駆動輪５０Ｌ、Ｒ間に配設した差動装置１に関する例である。この内容について図１〜図１４を用いて説明する。
本例の差動装置１は、図１に示すごとく、４輪自動車１００の前輪又は後輪の左右輪（以下、副駆動輪５０Ｌ、Ｒと記載する。）の間に配設されたものである。
この差動装置１は、図２に示すとごとく、副駆動輪５０Ｌ、Ｒにそれぞれ独立して連結された２つの出力要素と、該２つの出力要素間に差動を発生させる差動モータ４０と、ステアリング操作量である操舵角を計測するステアリング舵角センサ６２と、上記操舵角に対して差動モータ４０で発生させる回転トルクをマップ化したトルクマップを有すると共に該トルクマップに基づいて差動モータ４０を制御するモータ制御ユニット６とを有してなる。
このモータ制御ユニット６は、上記トルクマップとして、操舵角に対して走行安定性を高くする副駆動輪５０Ｌ、Ｒの差動トルクよりも大きい差動トルクを得るための上記回転トルクを配列した急旋回マップを有している。そして、このモータ制御ユニット６は、上記操舵角が所定のしきい値を超えるとき、上記急旋回マップを利用して差動モータ４０を制御するように構成してある。
以下に、この内容について詳しく説明する。

上記差動装置１は、図１及び図２に示すごとく、２つの出力要素（本例では、等配分デファレンシャル３０の出力軸３２Ｌ、３２Ｒ。）間に差動を発生させるものである。
この差動装置１は、サンギア２３、該サンギア２３の外周側に同軸配置されたリングギア２２及び、該リングギア２２とサンギア２３とにギア係合するプラネタリギア２４を保持するキャリア２１の３つの歯車要素である選択構成要素を含む遊星歯車機構２０を２個（２０ａと２０ｂ）組み合わせた遊星歯車機構組２と、該遊星歯車機構組２を収容するハウジング２５と、一方の遊星歯車機構２０ｂにおけるリングギア２２、サンギア２３及びキャリア２１の各構成要素のうちのいずれかを回転させる差動モータ４０（本例では、副原動機を兼用している。以下、副原動機４０と記載する。）と、他方の遊星歯車機構２０ａにおける上記各構成要素のうちのいずれかの回転を停止させるように構成したブレーキ機構２５１とを有してなる。なお、図２では、車両エンジン８及び主駆動輪８０Ｌ、８０Ｒ（図１）は、省略して示してある。

遊星歯車機構組２では、サンギア２３の歯数とリングギア２２の歯数との比であるギア比が一致している。
そして、上記各選択構成要素のうちの第１要素であるキャリア２１は、各遊星歯車機構２０ａ、２０ｂのキャリア２１ａ、２１ｂが相互に連結されている。
また、各選択構成要素のうちの第２要素であるリングギア２２は、一方の遊星歯車機構２０ａのリングギア２２ａがブレーキ機構２５１により回転を停止可能なように構成されていると共に他方の遊星歯車機構２０ｂのリングギア２２ｂが副原動機４０のモータ軸に連結されている。
さらに、各選択構成要素のうちの第３要素であるサンギア２３は、各遊星歯車機構２０ａ、２０ｂのサンギア２３ａ、２３ｂが、それぞれ、出力軸３２Ｌ又は３２Ｒと直接的又は間接的に連結されている。

さらに、本例の差動装置１は、図１及び図２に示すごとく、１軸の入力軸３１と、出力要素としての２軸の出力軸３２Ｌ、３２Ｒを含むベベルギア式の等配分デファレンシャル３０を有してなる。そして、一方のサンギア２３ｂが、等配分デファレンシャル３０の入力軸３１に連結され、他方のサンギア２３ａが、出力軸３２Ｌに連結されている。前後輪駆動装置１０では、等配分デファレンシャル３０の各出力軸３２Ｌ、３２Ｒが、差動装置１の出力要素となっている。

この差動装置１を利用した前後輪駆動装置１０は、図１及び図２に示すごとく、４輪自動車１００の前輪或は後輪の主駆動輪８０Ｌ、８０Ｒを駆動する主原動機８（以下、適宜車両エンジン８と記載。）と、副駆動輪５０Ｌ、５０Ｒを駆動する副原動機４０とを備えたものである。
副駆動輪５０Ｌ、５０Ｒの各ドライブシャフト５１Ｌ、５１Ｒは、差動装置１における等配分デファレンシャル３０の各出力軸３２Ｌ、３２Ｒに、それぞれ連結してある。また、副原動機４０のモータ軸は、クラッチ機構４１を介して等配分デファレンシャル３０の入力軸３１と連結してある。また、主駆動輪８０Ｌ、８０Ｒは、動力伝達ユニット８２を介して車両エンジン８と連結してある。

本例の遊星歯車機構組２は、図１及び図２に示すごとく、同一仕様の遊星歯車機構２０ａ、２０ｂ（以下、適宜ａ、ｂを省略して記載する。）を組み合わせて共通のハウジング２５に一体的に収容したものである。そして、各遊星歯車機構２０は、内周に配置されたサンギア２３と、キャリア２１に回転可能なように保持されていると共にサンギア２３の周りを公転する複数のプラネタリギア２４と、さらに、その外周側に配置されたリングギア２２とによる係合構造を有するものである。

本例の遊星歯車機構組２では、同図に示すごとく、キャリア２１を上記第１要素として構成してある。すなわち、各遊星歯車機構２０の各プラネタリギア２４が、共通のキャリア２１に保持される構造を有する。
また、本例では、リングギア２２を上記第２要素として構成してある。すなわち、一方の遊星歯車機構２０ａのリングギア２２ａが、ブレーキ機構２５１によって停止可能なように構成されており、かつ、他方の遊星歯車機構２０ｂのリングギア２２ｂが、差動モータのモータ軸に連結されている。なお、本例では、差動モータと副原動機４０とを共用してあるため、副原動機４０のモータ軸をリングギア２２ｂに連結してある。

さらに、本例では、図１及び図２に示すごとく、サンギア２３を上記第３要素として構成してある。そして、一方の遊星歯車機構２０ｂのサンギア２３ｂが、等配分デファレンシャル３０の入力軸３１に連結されており、他方の遊星歯車機構２０ａのサンギア２３ａが、等配分デファレンシャル３０の一方の出力軸３２Ｌ及び一方の駆動輪５０Ｌのドライブシャフト５１Ｌに連結されている。

ここで、本例の遊星歯車機構組２の動作について、図１及び図２を用いて簡単に説明する。なお、各サンギア２３の歯数を同数のＺｓ、各リングギア２２の歯数を同数のＺｒとする。ブレーキ機構２５１によって一方のリングギア２２ａを停止し、他方のリングギア２２ｂに入力する回転数ωｉをゼロに設定したとき、一方のサンギア２３ｂを回転数ω１で回転させると、第１要素であるキャリア２１の回転数がωｃ＝Ｚｓ／（Ｚｓ＋Ｚｒ）×ω１となる。このとき、他方のサンギア２３ａは、上記一方のサンギア２３ｂと同じω１で回転する。

また、ブレーキ機構２５１によって上記一方のリングギア２２ａを停止した状態で、回転数ω１のサンギア２３ａに対して、他方のサンギア２３ｂをω２＝ω１＋Δωで回転させるためには、第１要素であるキャリア２１をωｃ＝Ｚｓ／（Ｚｓ＋Ｚｒ）×ω１で回転させる必要がある。そして、このキャリア２１の回転数を得るためには、他方のリングギア２２ｂにωｉ＝（−Ｚｒ）／Ｚｓ×Δωの回転を入力する必要がある。

本例の等配分デファレンシャル３０は、図１及び図２に示すごとく、ベベルギアを用いて構成されたものである。この等配分デファレンシャル３０の入力軸３１は、クラッチ機構３３を介して、副原動機４０のモータ軸に連結された減速機４２に連結されている。すなわち、クラッチ機構３３を断続することで、副原動機４０から等配分デファレンシャル３０への回転トルクの伝達を断続できるように構成してある。そして、等配分デファレンシャル３０の右側の出力軸３２Ｒは、右側の副駆動輪５０Ｒに連結されたドライブシャフト５１Ｒに連結されている。また、左側の出力軸３２Ｌは、上記のごとく、一方の遊星歯車機構２０ａのサンギア２３ａと共に左側の副駆動輪５０Ｌに連結されたドライブシャフト５１Ｌに連結されている。

なお、等配分デファレンシャル３０としては、本例のベベルギアを用いて構成したものに代えて、図３及び図４に示すごとく、ダブルピニオンギアを用いて構成したものを適用することもできる。特に、ダブルピニオンを用いた等配分デファレンシャル３０の場合には、図４に示すごとく、２軸の出力軸３２Ｌ、３２Ｒに、各遊星歯車機構２０ａ、２０ｂの第３要素であるサンギア２３ａ、２３ｂをそれぞれ連結することもできる。
また、上記クラッチ機構３３としては、多板式クラッチや、単板式クラッチや、油圧式クラッチや、電磁式クラッチ等、さまざまな構造のクラッチを適用することができる。

次に、本例の前後輪駆動装置１０は、図２に示すごとく、モータ制御ユニット６により制御されるように構成してある。このモータ制御ユニット６は、車速センサ６１、ステアリング舵角センサ６２の出力信号を取り込むように構成してある。なお、各センサの信号は、モータ制御ユニット６に直接的に入力しても良く、車両エンジン８（図１）を制御するためのエンジンＥＣＵ等を介して間接的に入力することも良い。また、モータ制御ユニット６は、副原動機モータ４０、クラッチ機構３３及びブレーキ機構２５１に向けて制御信号を出力するように構成してある。

車速センサ６１は、４輪自動車１００の走行速度を検出し、走行速度に応じた出力信号を生成するように構成してある。ステアリング舵角センサ６２は、運転者による操舵ハンドルの操作量としてのステアリング舵角を検出し、このステアリング舵角に応じた出力信号を生成するように構成してある。

モータ制御ユニット６は、その記憶手段であるＲＯＭ（図示略）に副原動機４０を回転駆動する際の制御目標トルクである回転トルクを配列したトルクマップを格納してある。このトルクマップとしては、４輪自動車１００が急旋回走行する際の第１のトルクマップとしての急旋回マップと、緩旋回走行する際に適用する第２のトルクマップとしての緩旋回マップとを有している。
ここで、急旋回マップは、急旋回制御（図５参照。）において利用される副原動機４０の制御マップであり、緩旋回マップは、緩旋回制御（図５参照。）において利用される副原動機４０の制御マップである。

緩旋回マップは、車速が２０ｋｍ／ｈ以上であるか、あるいは、操舵角がロックｔｏロックの回転角度の７０％未満であるときに適用するものである。本例の緩旋回トルクマップには、車速及び操舵角に対して走行安定性を高めるのに適切な副駆動輪５０Ｌ、Ｒの差動トルクを発生させるために必要な副原動機４０の回転トルクを配列してある。すなわち、本例の緩旋回マップは、車速及び操舵角に基づいて副原動機４０の回転トルクを配列した３次元マップである。

急旋回マップは、車速が２０ｋｍ／ｈ未満であって、かつ、操舵角がロックｔｏロックの回転角度の７０％以上であるときに適用するものである。本例の急旋回マップには、車速２０ｋｍ／ｈ未満の範囲で、操舵角に対して走行安定性を高くする副駆動輪５０Ｌ、Ｒの差動トルクよりも大きい差動トルクを得るための上記回転トルクを配列してある。すなわち、本例の急旋回マップは、操舵角に基づいて副原動機４０の回転トルクを配列した２次元マップである。この急旋回マップでは、操舵角が大きくなるにつれて上記走行安定性を高める差動トルクを得るための回転トルクとのトルク差分が次第に大きくなるように各回転トルクの値を設定してある。
なお、操舵角に基づいて回転トルクを配列した本例の急旋回マップに代えて、車速及び操舵角に基づいて回転トルクを配列した３次元マップとして急旋回マップを構成することもできる。

ここで、車速が１９ｋｍ／ｈであるときの、操舵角に対して副原動機４０の回転トルクの制御目標を示したものを図６に示す。同図の回転トルクは、操舵角がロックｔｏロックの回転角度の７０％以上であるときの急旋回マップによる回転トルク（制御領域Ａ）と、操舵角が上記の回転角度の７０％未満であるときの緩旋回マップによる回転トルク（制御領域Ｂ）とを組み合わせたものである。特に、本例では、制御領域Ａと制御領域Ｂとの移行時において、副原動機４０の回転トルクが連続的に変化するように構成してある。これにより、差動装置１で発生する差動トルクを連続的に変化させることができ、ドライバーの操作感を損なうおそれを抑制できる。

次に、本例の前後輪駆動装置１０の制御方法について説明する。この前後輪駆動装置１０は、４輪自動車１００が急旋回するときに上記急旋回マップを利用して副原動機４０を制御し、それ以外のときに上記緩旋回マップを利用して副原動機４０を制御する。
モータ制御ユニット６（図２）は、車速センサ６１から取り込んだ車速値、ステアリング舵角センサ６２から取り込んだ操舵角値に応じて、４輪自動車１００が急旋回中であるか否かを判定する。本例では、図５に示すごとく、ステップＳ１１０において、車速値が２０ｋｍ／ｈ以下であって、かつ、ステアリング舵角がロックｔｏロックの回転角度の７０％以上であるか否かを判断した。そして、この条件が満たされたときに急旋回状態であると判断し、ステップＳ１２０において急旋回制御を実施した。そして、これ以外の走行状態を、緩走行状態と判定し、ステップＳ１３０において緩旋回制御を実施した。

まず、４輪自動車１００が急旋回状態にあると判断したときの急旋回制御（図５参照。）では、図７に示すごとく、クラッチ機構３３を開放すると共に、ブレーキ機構２５１を係合させる。この状態で、副原動機４０によりリングギア２２ｂを回転させれば、第３要素であるサンギア２３ａ、２３ｂ間に積極的に回転差を生じさせることができる。本例では、一方のサンギア２３ａには、上記のごとく、左副駆動輪５０Ｌのドライブシャフト５１Ｌが直接的に連結されている。そして、他方のサンギア２３ｂは、等配分デファレンシャル３０の入力軸３１と直接的に連結され、等配分デファレンシャル３０を介在して右副駆動輪５０Ｒのドライブシャフト５１Ｒに連結されている。それ故、上記のごとく前後輪駆動装置１を制御すれば、図８（Ａ）及び図９（Ｂ）の矢印線ｃ、ｄに示すごとく、副駆動輪５０Ｌ、５０Ｒを逆方向に回転させるよう、回転トルクを伝達することができる。

ここで、上記急旋回制御において副原動機４０を制御する際の制御目標である回転トルクは、操舵角に基づいて急旋回マップを参照して得たものである。上記のごとく、この急旋回マップには、操舵角に対して走行安定性を高くする副駆動輪５０Ｌ、Ｒの差動トルクよりも大きい差動トルクを得るための回転トルクが配列されている。それ故、上記急旋回マップを用いて副原動機４０を制御すれば、副駆動輪５０Ｌ、５０Ｒ間に大きな差動トルクを発生させ、４輪自動車１００の旋回半径を小さくさせることができる。
なお、本例の急旋回マップでは、操舵角に基づいて回転トルクが配列されている。これに代えて、車速及び操舵角に基づいて回転トルクを配列した急旋回マップを構成することもできる。

一方、４輪自動車１００が緩旋回状態にあると判断したときの緩旋回制御（図５参照。）では、急旋回走行の場合と同様、クラッチ機構３３を開放しブレーキ機構２５１を係合させた状態（図７で図示する状態。）で、副原動機４０を回転駆動する。この緩旋回制御では、操舵角に基づいて上記緩旋回マップを参照し、上記副原動機４０の制御目標である回転トルクを得る。上記のごとく、この緩旋回マップには、車速及び操舵角に対して走行安定性を高くする副駆動輪５０Ｌ、Ｒの差動トルクを得るための上記回転トルクが配列されている。それ故、この緩旋回マップを用いて副原動機４０を制御すれば、副駆動輪５０Ｌ、Ｒ間に適切な大きさの差動トルクを発生させて、旋回走行時における走行安定性を向上させることができる。

さらに、上記前後輪駆動装置１０は、４輪自動車１００の発進時には、ブレーキ機構２５１を開放してリングギア２２ａの回転を自由にすると共に、クラッチ機構３３を係合させて副原動機４０から等配分デファレンシャル３０に向けて駆動トルクを伝達させる。これにより、副原動機４０の回転トルクが副駆動輪５０Ｌ、５０Ｒに伝達されて４輪駆動の走行状態が実現される。

以上のように、本例の前後輪駆動装置１０は、４輪自動車１００の急旋回時には、上記急旋回マップを用いて副原動機４０を制御し、副駆動輪５０Ｌ、Ｒ間に大きな差動トルクを発生させる。これにより、４輪自動車１００の旋回半径を小径化して、小回り性を向上させることができる。

前進時に上記急旋回マップを利用した制御を実施すれば、例えば、狭い路地での右左折などの運転状況において、４輪自動車１００の小回り性を向上させることができる。さらに、後退時に上記急旋回マップを利用した制御を実施すれば、例えば、バックでの車庫入れなどの運転状況において上記４輪自動車の小回り性を向上させることができる。

さらに、４輪自動車１００の緩旋回走行時には、上記緩旋回マップを用いて副原動機４０を制御し、副駆動輪５０Ｌ、５０Ｒ間に適切な大きさの差動トルクを発生させる。これにより、４輪自動車１００の旋回走行時の走行安定性を向上させることができる。

本例の副原動機４０の制御（図６）に代えて、図１０に示すごとく、操舵角に対する副原動機４０の回転トルクの制御目標を設定することもできる。同図では、急旋回制御のみを実施（制御領域Ａ）し、旋回走行安定性を向上するための緩旋回制御を廃止（制御領域Ｃ）している。この場合、制御領域Ｃから制御領域Ａへの移行の際、操舵角に応じて副原動機４０の回転トルクが徐々に立ち上がるように設定すれば、ドライバーの操作感を高く維持することができる。

なお、図１１に示すごとく、本例の前後輪駆動装置１０（図１）から減速機４２、クラッチ機構３３及び副原動機４０を省略する代わりに、差動モータ４５を追加して差動装置１を構成することもできる。この差動装置１によれば、差動モータ４５から入力された回転数に応じて各出力軸３２Ｌ、３２Ｒ間に、積極的に回転差を生じさせることができる。
さらに、図１１に示す前後輪駆動装置１０から等配分デファレンシャルを省略して、図１２に示す差動装置１を構成することもできる。この差動装置１の出力要素は、従動輪５７Ｌ、５７Ｒに連結されたシャフト５７１Ｌ、５７１Ｒである。そして、このシャフト５７１Ｌ、５７１Ｒに対しては、第３要素であるサンギア２３ａ、２３ｂがそれぞれ直結されている。この差動装置１によれば、差動モータ４５から入力する回転に応じて従動輪５７Ｌ、５７Ｒ間に積極的に回転差を生じさせることができる。

またさらに、図１３に示すごとく、本例の前後輪駆動装置１０に対して、遊星歯車機構組２専用の差動モータ４５を、副原動機４０とは別に設けることもできる。この場合には、副原動機４０によって各副駆動輪５０Ｌ、５０Ｒを同方向に回転駆動しながら、副駆動輪５０Ｌ、５０Ｒの間に、差動モータ４５から入力する回転数に応じた回転差を付与できる。そのため、発進しながらの旋回動作を積極的に補助することができ、前後輪駆動装置１０の制御性をさらに向上することができる。

さらには、図１４に示すごとく、クラッチ機構及び副原動機を省略し、車両エンジン８により駆動されるプロペラシャフト３１０と等配分デファレンシャル３０の入力軸３１とをハイポイドギア等を介して連結した前後輪駆動装置１０を構成することもできる。この前後輪駆動装置１０によれば、差動モータ４５の回転に応じて、車両エンジン８から伝達される駆動トルクを、各副駆動輪５０Ｌ、５０Ｒに適切にトルク配分できる。

（実施例２）
本例は、実施例１の前後輪駆動装置に基づいて、遊星歯車機構組２の構成を変更した例である。この内容について、図１５〜図１９を用いて説明する。
実施例１の遊星歯車機構組２（図１参照。）では、キャリア２１を第１要素とし、リングギア２２を第２要素とし、さらに、サンギア２３を第３要素としている（図１５に示す構成。）。この構成は、構造が比較的、単純であり、低コスト、コンパクトに実現できるという特徴がある。特に、この構成では、入力に対して出力が増速されるため、タイヤ径が小さい車両など、左右輪の回転数差が大きい場合に特に有効となる。

実施例１の構成に代えて、図１６には、リングギア２２を第１要素とし、キャリア２１を第２要素とし、サンギア２３を第３要素とした構成を示している。この構成は、構造が単純であり、低コスト、コンパクトに実現し得る点で有利である。特に、この構成では、入力に対する出力の回転比である増速比を最も大きく確保することができる。

また、図１７には、サンギア２３を第１要素とし、リングギア２２を第２要素とし、キャリア２１を第３要素とした構成を示している。この構成は、構造を単純にでき、低コストに実現し得る。そして、この構成は、入力に対して出力が減速されるため出力トルクを大きくでき、歯車の負荷を少なくできるので遊星歯車機構を小型化できるという大トルクタイプのバランス型という特徴を有している。

また、図１８には、リングギア２２を第１要素とし、サンギア２３を第２要素とし、キャリア２１を第３要素とした構成を示している。この構成では、入力に対する出力の回転比である減速比を大きくできるため、出力に大トルクが要求される場合に有効である。

図１９は、サンギア２３を第１要素とし、キャリア２１を第２要素とし、リングギア２２を第３要素とした構成を示している。この構成は、構造が若干複雑となるもののサンギア２３を第３要素とする他の組み合わせよりも歯車の負荷を少なくでき、小型化できるという有利な点を有する。
なお、その他の構成及び作用効果については実施例１と同様である。さらになお、上記のほかには、構造が複雑になるが、キャリアを第１要素として、サンギアを第２要素として、リングギアを第３要素とすることもできる。
（実施例３）
本例は、実施例１における図１４に示した差動装置の他の適用例である。この内容について図２０を用いて説明する。
本例の差動装置１は、２輪駆動の４輪自動車の主駆動輪６０Ｌ、６０Ｒに回転差を付与するためのものである。この差動装置１では、車両エンジン８により駆動されるプロペラシャフト３１０と等配分デファレンシャル３０の入力軸３１とがハイポイドギア等を介して連結されている。この差動装置１によれば、差動モータ４５から入力する回転数に応じて、主駆動輪６０Ｌ、６０Ｒ間に、所望の回転差を付与することができる。
なお、その他の構成及び作用効果については、実施例１の図１４に示す差動装置と同様である。
なおまた、本例の差動装置１は、上記のほか、４輪駆動の４輪自動車の主駆動輪或いは、副駆動輪の差動装置として利用できる。さらに、４輪駆動の４輪自動車の前後輪間に回転差を付与する差動装置として利用することもできる。

（実施例５）
本例は、実施例１の前後輪駆動装置を基にして、差動装置１の構成を変更した例である。この内容について、図２１を用いて説明する。
本例の差動装置１では、同図に示すごとく、一方の遊星歯車機構２０ａのリングギア２２ａの回転を規制してある。そして、他方の遊星歯車機構２０ｂのリングギア２２ｂと、副原動機４０の回転を減速する減速機４２との間に、トルク伝達を断続するための差動クラッチ機構２５２を配設してある。なお、本例の差動装置１では、ハウジング２５とリングギア２２ａとを間接的に係合させることで、リングギア２２ａの回転を規制してある。

次に、本例の前後輪駆動装置１０の制御方法について説明する。この前後輪駆動装置１０は、実施例１と同様に制御される。
実施例１の前後輪駆動装置との相違点は、副駆動輪５０Ｌ、Ｒ間に差動トルクを伝達するに当たって、クラッチ機構３３を開放すると共に、差動クラッチ機構２５２を係合させる点である。この状態で、副原動機４０によりリングギア２２ｂを回転させれば、第３要素であるサンギア２３ａ、２３ｂ間に積極的に回転差を生じさせることができる。本例では、一方のサンギア２３ａには、上記のごとく、左副駆動輪５０Ｌのドライブシャフト５１Ｌが直接的に連結されている。そして、他方のサンギア２３ｂは、等配分デファレンシャル３０の入力軸３１と直接的に連結され、等配分デファレンシャル３０を介在して右副駆動輪５０Ｒのドライブシャフト５１Ｒに連結されている。それ故、上記のごとく前後輪駆動装置１を制御すれば、副駆動輪５０Ｌ、５０Ｒを逆方向に回転させるよう、回転トルクを伝達することができる。

また、４輪自動車１００の発進時には、差動クラッチ機構２５２を開放すると共に、クラッチ機構３３を係合させて副原動機４０から等配分デファレンシャル３０に向けて駆動トルクを伝達させる。これにより、４輪自動車１００の４輪駆動状態を実現する。
なお、その他の構成及び作用効果については、実施例１と同様である。

（実施例６）
本例は、実施例１のその他の前後輪駆動装置（図１４参照。）を基にして、差動装置の構成を変更した例である。この内容について、図２２を用いて説明する。
本例の差動装置１では、同図に示すごとく、一方の遊星歯車機構２０ａのリングギア２２ａの回転を規制してある。そして、他方の遊星歯車機構２０ｂのリングギア２２ｂと、差動モータ４５の回転を減速する減速機４２との間に、差動クラッチ機構２５２を配設してある。
なお、その他の構成及び作用効果については、実施例１と同様である。

実施例１における、前後輪駆動装置の構成を示すブロック図。 実施例１における、前後輪駆動装置の制御系統を示すシステム図。 実施例１における、その他の前後輪駆動装置の構成を示すブロック図。 実施例１における、その他の前後輪駆動装置の構成を示すブロック図。 実施例１における、急旋回制御と緩旋回制御とを切り替えるフロー図。 実施例１における、操舵角に対する回転トルクの設定を示すグラフ。 実施例１における、旋回走行時における前後輪駆動装置の動作を説明する説明図。 実施例１における、旋回走行時における前後輪駆動装置での伝達トルクのフローを説明する説明図（Ａ）。 実施例１における、旋回走行時における前後輪駆動装置での伝達トルクのフローを説明する説明図（Ｂ）。 実施例１における、操舵角に対する回転トルクの設定の別例を示すグラフ。 実施例１における、その他の差動装置の構成を示すブロック図。 実施例１における、その他の差動装置の構成を示すブロック図。 実施例１における、その他の前後輪駆動装置の構成を示すブロック図。 実施例１における、その他の前後輪駆動装置の構成を示すブロック図。 実施例１における、遊星歯車機構組の構成を示す構成図。 実施例２における、遊星歯車機構組の第１の構成を示す構成図。 実施例２における、遊星歯車機構組の第２の構成を示す構成図。 実施例２における、遊星歯車機構組の第３の構成を示す構成図。 実施例２における、遊星歯車機構組の第４の構成を示す構成図。 実施例３における、差動装置の構成を示すブロック図。 実施例５における、前後輪駆動装置の構成を示すブロック図。 実施例６における、前後輪駆動装置の構成を示すブロック図。

符号の説明

１ 差動装置
１０ 前後輪駆動装置
２ 遊星歯車機構組
２０ａ、２０ｂ 遊星歯車機構
２１ キャリア
２２ リングギア
２３ サンギア
２４ プラネタリギア
２５ ハウジング
２５１ ブレーキ機構
３０ 等配分デファレンシャル
３１ 入力軸
３２Ｌ、３２Ｒ 出力軸
３３ クラッチ機構
４０ 副原動機
４２ 減速機
４５ 差動モータ
５０Ｌ、５０Ｒ 副駆動輪
５１Ｌ、５１Ｒ ドライブシャフト
６ モータ制御ユニット

Claims (2)

1. ４輪自動車の前輪又は後輪の左右輪の間に配設された差動装置であって、
   該差動装置は、上記左右輪にそれぞれ独立して連結された２つの出力要素と、該２つの出力要素間に差動を発生させる差動モータと、ステアリング操作量である操舵角を計測するステアリング舵角センサと、上記４輪自動車の車速を計測する車速センサと、上記操舵角及び上記車速に対して上記差動モータで発生させる回転トルクをマップ化したトルクマップを有すると共に該トルクマップに基づいて上記差動モータを制御するモータ制御ユニットとを有してなり、
   該モータ制御ユニットは、上記トルクマップとして、上記操舵角に対して走行安定性上選択される上記左右輪の差動トルクよりも大きい差動トルクを得るための上記回転トルクを配列した急旋回マップを有し、
   上記モータ制御ユニットは、上記操舵角が所定のしきい値角度以上であり、かつ、上記車速が所定のしきい値速度未満であるとき、上記急旋回マップを参照して得た回転トルクを制御目標値として上記差動モータを制御するように構成してあり、
   上記所定のしきい値速度は、０ｋｍ／ｈを超えて２０ｋｍ／ｈ以下の範囲の車速が設定されており、
   上記所定のしきい値角度は、ロックｔｏロックの回転角度の７０％に設定されており、
   上記急旋回マップに配列した上記回転トルクと、上記操舵角に対して走行安定性上選択される上記左右輪の差動トルクを得るための回転トルクとのトルク差分は、上記操舵角が大きくなるに伴って単調に増加することを特徴とする差動装置。
2. 請求項１において、上記モータ制御ユニットは、上記トルクマップとして、上記操舵角及び上記車速に対して走行安定性上選択される上記左右輪の差動トルクを得るための回転トルクを配列した緩旋回マップを有し、かつ、
   上記操舵角が上記所定のしきい値角度未満であり、かつ、上記車速が所定の上記しきい値速度以上であるとき、上記緩旋回マップを参照して得た回転トルクを制御目標値として上記差動モータを制御するように構成してあることを特徴とする差動装置。

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