JP4608394B2 - Method for setting initial stop position of electric motor in differential device with differential limiting mechanism - Google Patents
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本発明は、差動機構と、差動制限機構としての摩擦多板クラッチと、電動モータの回転力を直線方向の押力に変換して摩擦多板クラッチを締結するボールカム機構と、電動モータの実モータ回転角を検出する回転角センサと、電動モータへ目標モータ回転角を指示するとともに、電動モータの実モータ回転角が目標モータ回転角に一致するように制御する制御装置とを備えた差動制限機構付き差動装置における電動モータの初期停止位置設定方法に関する。 The present invention relates to a differential mechanism, a friction multi-plate clutch as a differential limiting mechanism, a ball cam mechanism for converting a rotational force of an electric motor into a linear pressing force and fastening the friction multi-plate clutch, and an electric motor A difference provided with a rotation angle sensor for detecting the actual motor rotation angle, and a control device for instructing the target motor rotation angle to the electric motor and controlling the actual motor rotation angle of the electric motor to match the target motor rotation angle. The present invention relates to a method for setting an initial stop position of an electric motor in a differential device with a movement limiting mechanism.
ディファレンシャルケースに入力される原動機の駆動力を二つの出力軸に配分して出力する差動機構と、二つの出力軸間の差回転を制限する摩擦多板クラッチとを備えた差動制限機構付き差動装置において、摩擦多板クラッチを締結する押力を発生させるアクチュエータを、出力軸の軸線上であって、かつディファレンシャルケースの外部に設けたものを、本出願人が既に特願2004−60535号により提案している。 With a differential limiting mechanism with a differential mechanism that distributes and outputs the driving force of the prime mover input to the differential case to the two output shafts, and a friction multi-plate clutch that limits the differential rotation between the two output shafts In the differential device, the present applicant has already applied Japanese Patent Application No. 2004-60535 for providing an actuator for generating a pressing force for fastening a frictional multi-plate clutch on the axis of the output shaft and outside the differential case. It is proposed by issue.
この種の差動制限機構付き差動装置では摩擦多板クラッチの締結応答性をできるだけ高める必要があり、そのためには差動機構に差動制限力を付与しないときの電動モータの初期停止位置を、クラッチプレートおよびクラッチディスクが接触しない範囲で両者間のクリアランスができるだけ小さくなる位置に設定することが望ましい。 In this type of differential device with a differential limiting mechanism, it is necessary to increase the engagement response of the friction multi-plate clutch as much as possible. To that end, the initial stop position of the electric motor when the differential limiting force is not applied to the differential mechanism is set. It is desirable to set the position where the clearance between the clutch plate and the clutch disk is as small as possible within the range where the clutch plate and the clutch disk do not contact.
そのために上記特願2004−60535号に記載されたものは、摩擦多板クラッチを締結するアクチュエータのボールカム機構に作用する押力をロードセルにより検出し、この押力が次第に減少してゼロになった位置を前記初期停止位置として設定していた。 Therefore, in the above-mentioned Japanese Patent Application No. 2004-60535, the pressing force acting on the ball cam mechanism of the actuator for fastening the friction multi-plate clutch is detected by the load cell, and this pressing force gradually decreases to zero. The position was set as the initial stop position.
しかしながら、アクチュエータのボールカム機構に作用する押力(つまり、摩擦多板クラッチの締結反力)をロードセルにより検出するように構成すると、そのロードセルを配置するスペースを確保するためにアクチュエータの軸方向寸法が大型化してしまう問題があった。 However, if the load cell detects the pressing force acting on the ball cam mechanism of the actuator (that is, the engagement reaction force of the friction multi-plate clutch), the axial dimension of the actuator is sufficient to secure the space for placing the load cell. There was a problem of increasing the size.
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、差動制限機構付き差動装置の軸方向寸法を増加させることなく、その電動モータの初期停止位置を精度良く制御できるようにすることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to accurately control the initial stop position of the electric motor without increasing the axial dimension of the differential device with a differential limiting mechanism. And
上記目的を達成するために、請求項1に記載された発明によれば、差動機構と、差動制限機構としての摩擦多板クラッチと、電動モータの回転力を直線方向の押力に変換して摩擦多板クラッチを締結するボールカム機構と、電動モータの実モータ回転角を検出する回転角センサと、電動モータへ目標モータ回転角を指示するとともに、電動モータの実モータ回転角が目標モータ回転角に一致するように制御する制御装置とを備えた差動制限機構付き差動装置において、電動モータを前記押力が減少する方向に駆動し、目標モータ回転角に実モータ回転角が追従しなくなる第1停止位置で停止させる第1工程と、電動モータを前記第1停止位置から前記押力が増加する方向に駆動し、目標モータ回転角に実モータ回転角が追従しなくなる第2停止位置で停止させる第2工程と、電動モータを前記第2停止位置から前記押力が減少する方向に所定回転角だけ駆動して停止させた第3停止位置を初期停止位置とする第3工程とを含むことを特徴とする、差動制限機構付き差動装置における電動モータの初期停止位置設定方法が提案される。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the differential mechanism, the friction multi-plate clutch as the differential limiting mechanism, and the rotational force of the electric motor are converted into a linear pressing force. A ball cam mechanism for engaging the friction multi-plate clutch, a rotation angle sensor for detecting the actual motor rotation angle of the electric motor, and instructing the target motor rotation angle to the electric motor, and the actual motor rotation angle of the electric motor is determined by the target motor rotation angle. In a differential device with a differential limiting mechanism having a control device that controls to match the rotation angle, the electric motor is driven in a direction in which the pressing force decreases, and the actual motor rotation angle follows the target motor rotation angle. A first step of stopping at the first stop position that does not occur, and a second stop where the electric motor is driven in the direction in which the pressing force increases from the first stop position and the actual motor rotation angle does not follow the target motor rotation angle. A second step of stopping at the position, and a third step of setting the third stop position, which is driven and stopped by a predetermined rotation angle in the direction in which the pressing force decreases from the second stop position, as an initial stop position, An initial stop position setting method for an electric motor in a differential device with a differential limiting mechanism is proposed.
尚、実施例の電子制御ユニットUは本発明の制御装置に対応する。 The electronic control unit U of the embodiment corresponds to the control device of the present invention.
請求項1の構成によれば、先ず第1工程で摩擦多板クラッチを締結する押力が減少する方向に電動モータを駆動し、目標モータ回転角に実モータ回転角が追従しなくなる第1停止位置で停止させることで、摩擦多板クラッチの締結を完全に解除して摩擦係合部材の係合による噛み付きを解放することができる。続く第2工程で電動モータを前記第1停止位置から前記押力が増加する方向に駆動し、目標モータ回転角に実モータ回転角が追従しなくなる第2停止位置で停止させることで、摩擦多板クラッチを完全に締結した後、第3工程で電動モータを前記第2停止位置から前記押力が減少する方向に所定回転角だけ駆動して停止させた第3停止位置を初期停止位置として設定するので、電動モータの初期停止位置を精度良く設定することができる。しかも電動モータの実モータ回転角を検出するだけで初期停止位置を設定することができるので、従来必要であった摩擦多板クラッチの締結反力を検出するロードセルが不要になり、差動制限機構付き差動装置の軸方向寸法の小型化が可能になる。 According to the configuration of the first aspect, first, the electric motor is driven in a direction in which the pressing force for fastening the friction multi-plate clutch is reduced in the first step, and the actual motor rotation angle does not follow the target motor rotation angle. By stopping at the position, the engagement of the frictional engagement member can be released by completely releasing the engagement of the friction multi-plate clutch. In the subsequent second step, the electric motor is driven in the direction in which the pressing force increases from the first stop position, and is stopped at the second stop position where the actual motor rotation angle does not follow the target motor rotation angle. After the plate clutch is completely engaged, the third stop position is set as the initial stop position, which is stopped by driving the electric motor by a predetermined rotation angle in the direction in which the pressing force decreases from the second stop position in the third step. Therefore, the initial stop position of the electric motor can be set with high accuracy. Moreover, since the initial stop position can be set simply by detecting the actual motor rotation angle of the electric motor, the load cell for detecting the engagement reaction force of the friction multi-plate clutch, which has been required in the past, is no longer required, and the differential limiting mechanism The axial dimension of the attached differential device can be reduced.
以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below based on examples of the present invention shown in the accompanying drawings.
図1〜図12は本発明の一実施例を示すもので、図1は自動車用内燃機関の後面図、図2は差動機構およびアクチュエータの拡大断面図、図3は差動機構の構造を示す図2の3部拡大図、図4はアクチュエータの構造を示す図3の4部拡大図、図5は摩擦多板クラッチの構造を示す図3の5部拡大図、図6は図3の6−6線断面図、図7は図3の7−7線断面図、図8は図4の8−8線断面図、図9は電動モータの制御系のブロック図、図10は実施例の作用を説明するフローチャート、図11は初期停止位置制御時の電動モータの回転角の説明図、図12は電動モータの初期停止位置制御の作用説明図である。 1 to 12 show an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a rear view of an internal combustion engine for an automobile, FIG. 2 is an enlarged sectional view of a differential mechanism and an actuator, and FIG. 2 is an enlarged view of part 4 of FIG. 3 showing the structure of the actuator, FIG. 5 is an enlarged view of part 5 of FIG. 3 showing the structure of the friction multi-plate clutch, and FIG. 6 is a sectional view taken along the line 7-7 in FIG. 3, FIG. 8 is a sectional view taken along the line 8-8 in FIG. 4, FIG. 9 is a block diagram of a control system of the electric motor, and FIG. FIG. 11 is an explanatory diagram of the rotation angle of the electric motor during the initial stop position control, and FIG. 12 is an explanatory diagram of the operation of the initial stop position control of the electric motor.
図1に示すように、フロントエンジン・フロントドライブの自動車の車体前部に横置きに搭載された内燃機関Eは、その左側面に変速機Tが一体に結合され、変速機Tの後面に差動機構Dが設けられる。車体中心線から左方向にずれて配置された差動機構Dから右方向にハーフシャフト11(インターミディエイトシャフト)が延びており、ハーフシャフト11に右駆動輪(図示せず)を駆動する右車軸12が接続され、また差動機構Dから左方向に延びる左車軸13を介して左駆動輪(図示せず)が駆動される。ハーフシャフト11の右端はエンジンブロック22に固定したステー10に支持される。
As shown in FIG. 1, an internal combustion engine E mounted horizontally on the front body of a front engine / front drive automobile has a transmission T integrally coupled to a left side surface thereof, and a difference between the rear surface of the transmission T and the rear surface thereof. A moving mechanism D is provided. A half shaft 11 (intermediate shaft) extends rightward from a differential mechanism D arranged to be shifted leftward from the vehicle body center line, and a right axle that drives a right drive wheel (not shown) to the
図2を併せて参照すると明らかなように、差動機構Dを収納するハウジング14は、変速機Tのケーシングと一体に形成されたハウジング本体15と、ハウジング本体15の左端開口部を覆うように複数本のボルト16…で固定されたカバープレート17とを備える。差動機構Dの右側に離間して取り付けられたアクチュエータAは、差動機構Dのハウジング本体15の右端開口部に嵌合するアクチュエータケース18と、アクチュエータケース18の右端開口部を覆うように複数本のボルト19…で固定されたアクチュエータカバー20とを備えており、アクチュエータケース18を貫通する複数本のボルト21…でエンジンブロック22に固定される。差動機構DおよびアクチュエータAは差動装置を構成する。
As is clear from FIG. 2, the
ハウジング14の内部に収納された差動機構Dは、ハウジング本体15にローラベアリング23で支持された右側の第1ケース24と、カバープレート17にローラベアリング25で支持された左側の第2ケース26とを複数本のボルト27…で結合したディファレンシャルケース28を備えており、第1ケース24の外周に変速機Tにより駆動されるアクスルドライブギヤ29が複数本のボルト30で固定される。
The differential mechanism D housed in the
次に、図3および図5〜図7を参照して差動機構Dの構造を説明する。 Next, the structure of the differential mechanism D will be described with reference to FIGS. 3 and 5 to 7.
ハウジング14内に収納される差動機構Dは、十字状に交差するように一体化された4本のピニオンシャフト31…を備える。円形断面を有するピニオンシャフト31…は端部に面取31a…が形成されており、その面取31a…が第1ケース24の内周面に形成された4本の支持溝24a…に嵌合する。4本のピニオンシャフト31…には4個のピニオン32…が回転自在に支持される。ピニオン32…と第1ケース24の内周面との間にスペーサ33…が配置されており、これらのスペーサ33…によってピニオン32…の径方向の位置が規制される。
The differential mechanism D housed in the
第1ケース24の内部に挿入されたハーフシャフト11の外周は、右側のサイドギヤ34Rにスプライン結合されてスナップリング35で抜け止めされる。また第2ケース26を貫通して第1ケース24の内部に挿入された左車軸13の右端は、クラッチインナー37にスプライン結合されてスナップリング38で抜け止めされる。クラッチインナー37の右側面に左側のサイドギヤ34Lが一体に形成される。左右のサイドギヤ34L,34Rは4個のピニオン32…に噛み合っている。
The outer periphery of the
クラッチインナー37の外周に対向するように第1ケース24の内周にクラッチアウター40が一体に形成されており、クラッチアウター40の内周面に複数枚(実施例では5枚)のクラッチプレート41…の外周部がスプライン嵌合するとともに、クラッチインナー37の外周面に複数枚(実施例では6枚)のクラッチディスク42…の内周部がスプライン嵌合する。クラッチディスク42…の両面に貼り付けた摩擦材43…がクラッチプレート41…に接触するように、クラッチプレート41…およびクラッチディスク42…は交互に配置される。
A clutch outer 40 is integrally formed on the inner periphery of the
クラッチアウター40の内周面にプレッシャプレート44の外周部がスプライン嵌合し、このプレッシャプレート44の左側面は最右端に位置するクラッチディスク42の右側面に当接可能に対向する。プレッシャプレート44の右側面に対向する第1ケース24の内面に、径方向に延びる複数個(実施例では4個)の梃子レバー収納凹部24bが形成されており、各々の梃子レバー収納凹部24bの径方向外端に梃子レバー45の径方向外端の支点45aが揺動自在に係合する。
The outer peripheral portion of the
アクチュエータケース18の内部において、ハーフシャフト11の外周にニードルベアリング46(図1参照)を介して第1中空軸47が相対回転自在かつ軸方向移動自在に嵌合する。第1ケース24の内部において、第1中空軸47の左端に第2中空軸48の右端が相対回転不能に凹凸係合し、更に第2中空軸48の左端に第3中空軸49の右端が相対回転不能に凹凸係合する。第2中空軸48の左端側に第1ケース24の内周面に沿うように拡径した拡径部48aが形成されており、第3中空軸49の直径は拡径部48aの最大直径に一致している。
Inside the
第2中空軸48の拡径部48aに複数個(実施例では6個)の貫通孔48bが形成されており、第1ケース24の内面から突出する4個の延出部24c…が貫通孔48bを緩く貫通して拡径部48aの内側に突出する。各々の延出部24cの先端は摩擦ワッシャ50を介して右側のサイドギヤ34Rの背面に当接する。尚、左側のサイドギヤ34Lの背面、つまりクラッチインナー37の左側面は、摩擦ワッシャ51を介して第2ケース26の内面に当接する。
A plurality (six in the embodiment) of through
第3中空軸49には、その左端側に開口するU字状の切欠49a…が90°間隔で4個形成されている。これらの切欠49a…によって4本のピニオンシャフト31…と、その外周に嵌合するスペーサ33…との干渉を回避しながら、第3中空軸49は軸方向に移動することができる。そして第3中空軸49の左端に、梃子レバー45の径方向内端に設けられた力点45bを押圧する押圧部49bが形成される。そして梃子レバー45の中間部に、プレッシャプレート44の右側面に当接する作用点45cが設けられる。
The third
このようにして、クラッチインナー37、クラッチアウター40、クラッチプレート41…、クラッチディスク42…、プレッシャプレート44および梃子レバー45…により、左車軸13をディファレンシャルケース28に締結するための摩擦多板クラッチ52が構成される。
In this way, the
次に、図2、図4および図8に基づいて、第1〜第3中空軸47,48,49を介して摩擦多板クラッチ52を締結するアクチュエータAの構造を説明する。
Next, the structure of the actuator A that fastens the
アクチュエータケース18およびアクチュエータカバー20の内部に延びる第1中空軸47の右端にフランジ部材61が摺動自在に嵌合しており、第1中空軸47にクリップ62で係止したスプリングシート63とフランジ部材61の背面との間にコイルスプリング64が圧縮状態で配置される。
A
フランジ部材61およびアクチュエータカバー20の内壁面20a間のハーフシャフト11上に、第1カムプレート67および第2カムプレート68がそれぞれニードルベアリング69,70を介して回転自在、かつ軸方向移動自在に支持される。第1カムプレート67はスラストベアリング85を介してフランジ部材61に当接し、第2カムプレート68はスラストベアリング86を介してアクチュエータカバー20の内壁面20aに当接する。第1、第2カムプレート67,68の対向面に傾斜したカム溝67a…,68a…が形成されており、相対向するカム溝67a…,68a…にそれぞれボール71…が収納される。第1、第2カムプレート67,68およびボール71…はボールカム機構72を構成する。
On the
アクチュエータケース18に、第1軸73がボールベアリング74およびニードルベアリング75を介して支持され、また第2軸76がボールベアリング77,78を介して支持される。アクチュエータケース18に支持した電動モータ79の出力軸79aに直列に接続された第1軸71に設けられた第1ギヤ80が、第2軸76に設けられた第2、第3ギヤ81,82のうちの第2ギヤ81に噛合する。また第1、第2カムプレート67,68の外周にそれぞれ第4、第5ギヤ83,84が形成されており、第4ギヤ83が第2軸76の第2ギヤ81に噛合するとともに、第5ギヤ84が第2軸76の第3ギヤ82に噛合する。第2ギヤ81および第4ギヤ83間のギヤ比と、第3ギヤ82および第5ギヤ84間のギヤ比は僅かに異なっている。
A
図9に示すように、アクチュエータAの電動モータ79の作動を制御する電子制御ユニットUは、LSD(差動制限)制御部91と、モータ制御部92とを備える。例えばアンチロックブレーキ装置の電子制御ユニットから車輪速信号が入力されたLSD制御部91は、車両の加減速、旋回方向、ヨーレート等に基づいて差動機構Dに発生させるべき目標差動トルクを算出し、この目標差動トルクを電動モータ79の目標モータ回転角に変換する。LSD制御部91が出力する電動モータ79の目標モータ回転角と、レゾルバよりなる回転角センサ65(図4参照)で検出した電動モータ79の実モータ回転角との偏差が入力されるモータ制御部92は、その偏差がゼロに収束するように、モータドライバー93を介して電動モータ79の実モータ回転角をフィードバック制御する。
As shown in FIG. 9, the electronic control unit U that controls the operation of the
次に、上記構成を備えた本発明の実施例の作用について説明する。 Next, the operation of the embodiment of the present invention having the above configuration will be described.
差動機構Dは通常の差動機能に加えて差動制限機能を発揮するもので、その差動制限機能により発生する差動制限トルクはアクチュエータAの作動により発生する。 The differential mechanism D exhibits a differential limiting function in addition to the normal differential function, and the differential limiting torque generated by the differential limiting function is generated by the operation of the actuator A.
先ず、差動機構Dの通常の差動機能について説明する。 First, the normal differential function of the differential mechanism D will be described.
内燃機関Eの駆動力が変速機Tを介して差動機構Dのアクスルドライブギヤ29に入力されると、アクスルドライブギヤ29にボルト30…で結合されたディファレンシャルケース28が回転する。車両が直進状態にあるとき、4個のピニオン32…はピニオンシャフト31…に対して回転せず、ピニオン32…に噛み合う左側のサイドギヤ34Lと一体の左車軸13と、ピニオン32…に噛み合う右側のサイドギヤ34Rと一体のハーフシャフト11とは同速で回転し、左右の駆動輪に駆動力が均等に配分される。
When the driving force of the internal combustion engine E is input to the
例えば、車両が左旋回状態にあるとき、左側の駆動輪に連なる左車軸13が減速されて右側の駆動輪に連なるハーフシャフト11が増速されるため、左右のサイドギヤ34L,34Rに差回転が発生するが、その差回転は左右のサイドギヤ34L,34Rに噛み合うピニオン32…の回転により吸収される。同様に、車両が右旋回状態にあるとき、左側の駆動輪に連なる左車軸13が増速されて右側の駆動輪に連なるハーフシャフト11が減速されるため、左右のサイドギヤ34L,34Rに差回転が発生するが、その差回転は左右のサイドギヤ34L,34Rに噛み合うピニオン32…の回転により吸収される。
For example, when the vehicle is in a left turn state, the
次に、アクチュエータAの作動により発生する差動制限機能について説明する。 Next, the differential limiting function generated by the operation of the actuator A will be described.
アクチュエータAの電動モータ79を駆動すると、その出力軸79aに結合した第1軸73の第1ギヤ80の回転が第2ギヤ81に伝達されて第2軸76が回転する。第2軸76が回転すると、第2ギヤ81および第4ギヤ83を介して第1カムプレート67が回転し、かつ第3ギヤ82および第5ギヤ84を介して第2カムプレート68が回転するが、第2ギヤ81および第4ギヤ83間のギヤ比と、第3ギヤ82および第5ギヤ84間のギヤ比とが僅かに異なっているため、ボールカム機構72の第1、第2カムプレート67,68が相対回転する。その結果、第1、第2カムプレート67,68のカム溝67a…,68a…の相対位置が、図8(A)の状態から図8(B)の状態に変化し、ボール71…によって第1、第2カムプレート67,68が相互に離反する方向に駆動される。
When the
ボールカム機構72により発生する右向きの荷重を受けた第2カムプレート68は、アクチュエータカバー20によって右方向への移動を阻止される。従って、ボールカム機構72により発生する左向きの荷重、つまり摩擦多板クラッチ52を締結する押力を受けた第1カムプレート67は左方向に移動し、スラストベアリング85およびフランジ部材61を介して第1中空軸47を左方向に押圧する。
The
アクチュエータAによって第1中空軸47に左向きの押力が作用すると、第1中空軸47に結合された第2中空軸48および第3中空軸49が左方向に移動し、第3中空軸49の左端に設けた押圧部49b…が4個の梃子レバー45…の力点45b…を押圧する。その結果、各梃子レバー45は支点45aを中心に揺動し、その作用点45cがプレッシャプレート44を左方向に押圧することで、クラッチプレート41…およびクラッチディスク42…が相互に密着し、クラッチインナー37およびクラッチアウター40が一体に結合される。
When a leftward pressing force is applied to the first
梃子レバー45の支点45aおよび力点45b間の距離L1は、支点45aおよび作用点45c間の距離L2よりも大きく設定されているため、梃子レバー45に入力される押力F1をL1/L2倍に倍力した押力F2でプレッシャプレート44を押圧することができ、これによりアクチュエータAの電動モータ79を小型化しても摩擦多板クラッチ52に充分な押力を加えることができる。
Since the distance L1 between the
このようにして摩擦多板クラッチ52が締結されると、クラッチインナー37と一体の左車軸13がディファレンシャルケース28と一体化されることで、左車軸13とハーフシャフト11とが、つまり左車軸13と右車軸12とが相対回転不能に一体化され、差動機構Dの作動機能が制限されてぬかるみ等の軟弱地からの脱出を可能にしたり、高速直線走行時の安定性を高めたりすることができる。このとき、電動モータ79を駆動する電流を制御してアクチュエータAが発生する押力を変化させ、摩擦多板クラッチ52に所定のスリップを発生させることで、差動機構Dに任意の大きさの差動制限トルクを発揮させることができる。
When the
以上のように、アクチュエータAが発生した摩擦多板クラッチ52の押力を、内燃機関Eの駆動力が伝達されるハーフシャフト11を介さずに、そのハーフシャフト11の外周に軸方向移動可能かつ相対回転可能に配置された第1〜第3中空軸47,48,49を介して伝達するので、内燃機関Eの駆動力を伝達することでハーフシャフト11のスプライン結合部に作用する摩擦力でアクチュエータAが発生する押力が減じられることがなくなり、摩擦多板クラッチ52を安定良く締結することが可能になる。
As described above, the pressing force of the frictional multi-plate clutch 52 generated by the actuator A can be axially moved to the outer periphery of the
ところで、摩擦多板クラッチ52の締結応答性をできるだけ高めるには、差動機構Dに差動制限力を付与しないときの電動モータ79の停止位置である初期停止位置を、クラッチプレート41…およびクラッチディスク42…が接触しない範囲で両者間のクリアランスができるだけ小さくなるように設定することが望ましい。摩擦多板クラッチ52は使用に伴ってクラッチディスク42…に貼り付けた摩擦材43…が次第に摩耗するため、非締結時のクラッチプレート41…およびクラッチディスク42…間のクリアランスを常時最適の大きさに設定し、締結時にクラッチプレート41…およびクラッチディスク42…が速やかに係合するように電動モータ79の初期停止位置を制御する必要がある。以下に、電動モータ79の初期停止位置の制御手法を説明する。
By the way, in order to enhance the fastening response of the
先ず、図10のフローチャートのステップS1で電動モータ79の目標モータ回転角(モータ指令値)および実モータ回転角(回転角センサ65の出力)を共にゼロにリセットした後、ステップS2で目標モータ回転角を−5°、−10°、−15°、−20°… と負方向に次第に増加させると、フィードバック制御によって実モータ回転角が前記目標モータ回転角に追従することで、電動モータ79は逆方向(摩擦多板クラッチ52の締結を解除する方向)に回転する。電動モータ79の逆回転によりボールカム機構72の第1、第2カムプレート67,68は相互に接近するように移動し、それ以上接近できない限界位置に達すると実モータ回転角が目標モータ回転角に追従できなくなり、両者の偏差が次第に増加する。そしてステップS3で前記偏差が第1閾値(例えば、60°)を越えると、ステップS4でボールカム機構72が突き当たりに達したと判断し、その第1停止位置で電動モータ79を停止させ、目標モータ回転角および実モータ回転角を共にゼロにリセットする(図11のa位置および図12(A)参照)。
First, in step S1 of the flowchart of FIG. 10, both the target motor rotation angle (motor command value) and the actual motor rotation angle (output of the rotation angle sensor 65) of the
このように、電動モータ79を逆回転させてボールカム機構72を一旦突き当たり位置に戻して摩擦多板クラッチ52の締結を完全に解除することで、クラッチプレート41…およびクラッチディスク42…の係合による噛み付きを解放することができる。
In this way, by rotating the
続くステップS5で目標モータ回転角を+5°、+10°、+15°、+20°… と正方向に次第に増加させると、フィードバック制御によって電動モータ79の実モータ回転角が前記目標モータ回転角に追従することで、電動モータ79は正方向(摩擦多板クラッチ52が締結する方向)に回転する。電動モータ79の正回転によりボールカム機構72の第1、第2カムプレート67,68は相互に離反するように移動し、前述したように摩擦多板クラッチ52のクラッチプレート41…およびクラッチディスク42…が係合して密着する方向に圧縮される。そしてクラッチプレート41…およびクラッチディスク42…がそれ以上圧縮できない限界位置に達すると実モータ回転角が目標モータ回転角に追従できなくなり、両者の偏差が次第に増加する。そしてステップS6で前記偏差が第2閾値(例えば、45°)を越えると、ステップS7で摩擦多板クラッチ52が完全に締結したと判断し、その第2停止位置で電動モータ79を停止させ、目標モータ回転角および実モータ回転角を共にゼロにリセットする(図11のb位置および図12(B)参照)。
In subsequent step S5, when the target motor rotation angle is gradually increased in the positive direction to + 5 °, + 10 °, + 15 °, + 20 °,..., The actual motor rotation angle of the
このように、クラッチプレート41…およびクラッチディスク42…の係合による噛み付きを解放した状態で、電動モータ79を正回転させて摩擦多版クラッチ52を締結するので、上述した第2停止位置を精度良く検出することができる。
Thus, in the state where the engagement by the engagement of the clutch plates 41 and the
続くステップS8で目標モータ回転角を−5°、−10°、−15°、−20°… と負方向に次第に増加させると、フィードバック制御によって実モータ回転角が前記目標モータ回転角に追従することで、電動モータ79は逆方向(摩擦多板クラッチ52の締結を解除する方向)に回転する。そしてステップS9で実モータ回転角が設定戻し角(例えば、−135°)に等しくなると、ステップS10で電動モータ79が第3停止位置(初期停止位置)に達したと判断して回転を停止させ、目標モータ回転角および実モータ回転角を共にゼロにリセットする(図11のc位置および図12(C)参照)。
In subsequent step S8, when the target motor rotation angle is gradually increased in the negative direction, such as -5 °, -10 °, -15 °, -20 °, ..., the actual motor rotation angle follows the target motor rotation angle by feedback control. Thus, the
尚、電動モータ79を逆回転させる前記設定戻し角は、実験的に設定される。即ち、第2カムプレート68とアクチュエータカバー20の内壁面20aとの間に実験用のロードセルを仮に配置しておき、摩擦多版クラッチ52が締結する前記第2停止位置から電動モータ79を逆回転させてロードセルにより検出される荷重を監視し、その荷重がゼロになったときの電動モータ79の逆回転角を前記設定戻し角とする。
The set return angle for reversely rotating the
このようにしてステップS11で電動モータ79の初期停止位置の設定が完了した状態では、クラッチプレート41…およびクラッチディスク42…が接触しない範囲で、両者間のクリアランスが最小に設定されるため、摩擦多板クラッチ52の締結時の応答性が確保される。上記一連の工程を、例えばイグニッションスイッチをオンする度に行えば、クラッチディスク42…の摩擦材43…が次第に摩耗しても、電動モータ79を常に最適の初期停止位置に停止させることができる。
Thus, in the state where the setting of the initial stop position of the
以上のように、電動モータ79の実モータ回転角を検出する回転角センサ65を利用して電動モータ79の初期停止位置を設定することができるので、アクチュエータカバー20の内壁面20aに配置される従来のロードセルを廃止することができ、これによりアクチュエータAの軸方向寸法の短縮を図ることができる。
As described above, since the initial stop position of the
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。 As mentioned above, although the Example of this invention was explained in full detail, this invention can perform a various design change in the range which does not deviate from the summary.
例えば、実施例では回転角センサ65を電動モータ79の出力軸79aに設けているが、電動モータ79の出力軸79aからボールカム機構72のへの動力伝達経路の任意の位置に配置することができる。
For example, in the embodiment, the
52 摩擦多板クラッチ
65 回転角センサ
72 ボールカム機構
79 電動モータ
D 差動機構
U 電子制御ユニット(制御装置)
52 Friction multi-plate clutch 65
Claims (1)
差動制限機構としての摩擦多板クラッチ(52)と、
電動モータ(79)の回転力を直線方向の押力に変換して摩擦多板クラッチ(52)を締結するボールカム機構(72)と、
電動モータ(79)の実モータ回転角を検出する回転角センサ(65)と、
電動モータ(79)へ目標モータ回転角を指示するとともに、電動モータ(79)の実モータ回転角が目標モータ回転角に一致するように制御する制御装置(U)と、
を備えた差動制限機構付き差動装置において、
電動モータ(79)を前記押力が減少する方向に駆動し、目標モータ回転角に実モータ回転角が追従しなくなる第1停止位置で停止させる第1工程と、
電動モータ(79)を前記第1停止位置から前記押力が増加する方向に駆動し、目標モータ回転角に実モータ回転角が追従しなくなる第2停止位置で停止させる第2工程と、
電動モータ(79)を前記第2停止位置から前記押力が減少する方向に所定回転角だけ駆動して停止させた第3停止位置を初期停止位置とする第3工程と、
を含むことを特徴とする、差動制限機構付き差動装置における電動モータの初期停止位置設定方法。
A differential mechanism (D);
A friction multi-plate clutch (52) as a differential limiting mechanism;
A ball cam mechanism (72) for converting the rotational force of the electric motor (79) into a linear pressing force and fastening the friction multi-plate clutch (52);
A rotation angle sensor (65) for detecting the actual motor rotation angle of the electric motor (79);
A control device (U) for instructing the target motor rotation angle to the electric motor (79) and controlling the actual motor rotation angle of the electric motor (79) to coincide with the target motor rotation angle;
In a differential device with a differential limiting mechanism comprising
A first step of driving the electric motor (79) in a direction in which the pressing force decreases, and stopping at a first stop position at which the actual motor rotation angle does not follow the target motor rotation angle;
A second step of driving the electric motor (79) in the direction in which the pressing force increases from the first stop position, and stopping at the second stop position where the actual motor rotation angle does not follow the target motor rotation angle;
A third step in which an electric motor (79) is driven by a predetermined rotation angle in a direction in which the pressing force decreases from the second stop position and stopped, and a third stop position is set as an initial stop position;
An initial stop position setting method for an electric motor in a differential device with a differential limiting mechanism.
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