JP5057803B2 - 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 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の出力を左右の駆動輪へ駆動力として分配する差動機構と；前記差動機構の差動動作を制限する差動制限機構としての摩擦多板クラッチと；第１カムプレートおよび第２カムプレートと、これらカムプレートの各々に相対向するように形成されたカム溝に収納されるボールとを備え、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係合させ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に関する。

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、先ず第１工程で摩擦多板クラッチを係合させ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駆動位置で停止させ、続く第２工程で電動モータを前記第１駆動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駆動位置で停止させることで、摩擦多板クラッチを完全に係合させた後、第３工程で電動モータを前記第２駆動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駆動位置を初期停止位置として設定することで、電動モータの初期停止位置を精度良く設定するものを、本出願人が特願２００６−１０１５１９号により既に提案している。

しかしながら、上記特願２００６−１０１５１９号で提案されたものは，電動モータの実回転角を初期停止位置に合わせる度に、第２工程において摩擦多板クラッチを係合させる必要があるため、駆動輪に駆動力を伝達させながら操舵しているときに電動モータの実回転角を初期停止位置に合わせる動作が実行されると、操舵トルクが変動して運転者に不快感を与える可能性があった。

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電動モータの初期停止位置を設定する際に、操舵トルクが変動する不具合を最小限に抑えることを目的とする。

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、内燃機関の出力を左右の駆動輪へ駆動力として配分する差動機構と；前記差動機構の差動動作を制限する差動制限機構としての摩擦多板クラッチと；第１カムプレートおよび第２カムプレートと、これらカムプレートの各々に相対向するように形成されたカム溝に収納されるボールとを備え、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係合させ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る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、ボールカム機構のボールがカム溝の端部に突き当たって、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駆動位置を検出する第１工程と；電動モータを前記押力が増加する方向に駆動し、摩擦多板クラッチが係合して、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駆動位置を検出する第２工程と；前記第１駆動位置から前記第２駆動位置に至るまでに要するモータ回転角から所定回転角を減じたモータ回転角を電動モータの初期停止位置における前記第１駆動位置からのモータ回転角として記憶する第３工程とを含み、前記第１工程での前記電動モータの回転速度は、前記第２工程および前記第３工程での前記電動モータの回転速度よりも小さいことを特徴とする、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。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、車両の停止時に前記第１工程から前記第３工程までを実行することを特徴とする、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。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、内燃機関が始動してから車両が所定距離以上走行し、差動機構が暖機している状態で前記第１工程から前記第３工程までを実行することを特徴とする、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。

また請求項４に記載された発明によれば、請求項１〜請求項３の何れか１項の構成に加えて、所定の積算走行距離毎に前記第１工程から前記第３工程までを実行することを特徴とする、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。

尚、実施の形態の電子制御ユニットＵは本発明の制御装置に対応する。

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係合させ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駆動位置を検出することで、摩擦多板クラッチの係合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第１駆動位置から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駆動位置を検出し、更に第３工程で第１駆動位置から第２駆動位置に至るまでに要するモータ回転角から所定回転角を減じたモータ回転角を電動モータの初期停止位置における第１駆動位置からのモータ回転角として記憶するので，第１駆動位置からの実モータ回転角を前記記憶されたモータ回転角に一致させるだけで、電動モータの実モータ回転角を初期停止位置に正しく合わせることができる。

しかも、前記モータ回転角が一旦記憶されると、それ以後は電動モータの実回転角を初期停止位置に合わせる度に摩擦多板クラッチを係合させる必要がないため、摩擦多板クラッチの係合による操舵トルクの変動が発生して運転者に不快感を与えるのを最小限に抑えることができる。

更に、第１工程での電動モータの回転速度を低くすることで、ボールカム機構が突き当たりに達したときにボールが第１、第２カムプレートのカム溝に噛み込むのを防止することができるだけでなく、第２工程および第３工程での電動モータの回転速度を高くすることで、電動モータの初期停止位置の設定に要する時間を短縮することができる。

また請求項２の構成によれば、車両の停止時に第１工程から第３工程までを実行するので，第２工程における摩擦多板クラッチの係合が車両の走行中に行われることがなくなり、車両の走行中に意図せぬ摩擦多板クラッチの係合による操舵トルクの変動が発生して運転者に不快感を与えるのを防止することができる。

また請求項３の構成によれば、内燃機関が始動してから車両が所定距離以上走行し、差動機構が暖機している状態で第１工程から第３工程までを実行するので、差動装置の温度が略一定になって各部品の熱膨張が定常状態に達し、第１駆動位置から第２駆動位置に至るまでに要するモータ回転角が安定した状態で初期停止位置の設定を精度良く行うことができる。

また請求項４の構成によれば、所定の積算走行距離毎に第１工程から第３工程までを実行するので、摩擦多板クラッチの摩耗が走行距離の増加に伴って増加し、第１駆動位置から第２駆動位置に至るまでに要するモータ回転角が変化しても、その回転角の変化が極端に増加する前に初期停止位置を確実に再設定することができる。

以下、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。

図１〜図１５は本発明の実施の形態を示すもので、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は実施の形態の作用を説明するメインルーチンのフローチャート、図１１はメインルーチンのステップＳ６，Ｓ７のサブルーチンのフローチャート、図１２はメインルーチンのステップＳ１２のサブルーチンのフローチャート、図１３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１４は電動モータの初期停止位置制御の作用説明図、図１５は電動モータの回転方向および回転速度を示すグラフである。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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（実施の形態では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（実施の形態では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。

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（実施の形態では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。

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。

第２中空軸４８の拡径部４８ａに複数個（実施の形態では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。

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。

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。

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を係合させるアクチュエータＡの構造を説明する。

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。

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。

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７３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。

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。

次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用について説明する。

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。

先ず、差動機構Ｄの通常の差動機能について説明する。

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。

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。

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。

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。

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を係合させる押力を受けた第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。

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。

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。

このようにして摩擦多板クラッチ５２が係合すると、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の差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。

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を安定良く係合させることが可能になる。

ところで、摩擦多板クラッチ５２の係合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、非係合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、係合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。

先ず、図１０のフローチャートに基づいて、電動モータ７９の初期停止位置（以下、ゼロ点とも言う）の設定条件を説明する。尚、このルーチンはシステムの通電中に１ｍｓｅｃ周期で実行される。

ステップＳ１で今回イグニッションスイッチがＯＮでなく、かつステップＳ２で今回イグニッションスイッチがＯＦＦであるとき、つまり内燃機関Ｅが運転状態から停止状態に切り換わったとき、ステップＳ３で第１走行距離カウンタを第１所定距離（例えば、５ｋｍ）と比較する。第１走行距離カウンタは内燃機関Ｅの始動時にリセットされるもので、第１所定距離は差動機構Ｄを含む内燃機関Ｅの暖機が完了する走行距離として設定される。

前記ステップＳ３で第１走行距離カウンタが第１所定距離以上になって暖機が完了すると、ステップＳ４で第２走行距離カウンタを第２所定距離（例えば、２万ｋｍ）と比較する。第２走行距離カウンタは不揮発メモリに記憶される車両の積算走行距離であり、差動機構Ｄの摩擦多板クラッチ５２の摩耗が進行してゼロ点の自動再学習が必要になる走行距離として設定される。

前記ステップＳ４で第２走行距離カウンタが第２所定距離以上になってゼロ点の自動再学習が必要になり、続くステップＳ５で車両が停止すると、ステップＳ６でゼロ点の自動再学習を実行する。車両が停止したことの判定は、車速がゼロになったこと、シフトポジションがＮポジションあるいはＰポジションになったこと、パーキングブレーキが作動していること、内燃機関Ｅが停止していること等により判断される。尚、前記ステップＳ６の内容は後から詳述する。

そしてステップＳ７で現在の電動モータ７９の回転位置をゼロ点として記憶し、ステップＳ８で第２走行距離カウンタをリセットし、ステップＳ９でフェイル状態をクリアする。フェイル状態とは、システムが異常であると判断して運転者に故障を報知するとともに、システムを停止させる状態である。尚、前記ステップＳ７の内容は後から詳述する。

前記ステップＳ３〜ステップＳ９は、イグニッションスイッチＯＦＦ後に３０ｓｅｃ程度電子制御ユニットＵが作動状態にあり、その作動期間に実行される。

前記ステップＳ１で今回イグニッションスイッチがＯＮしたとき、つまり内燃機関Ｅが始動した瞬間に、ステップＳ１０でゼロ点の記憶が無ければ、ステップＳ１１で異常が発生したと判断してフェイル状態をセットする。一方、前記ステップＳ１０でゼロ点の記憶があれば、ステップＳ１２で電動モータ７９の回転位置を記憶しているゼロ点に一致させた後、ステップＳ１３でフェイル状態をクリアする。尚、前記ステップＳ１２の内容は後から詳述する。

前記ステップＳ２で今回イグニッションスイッチＯＦＦでないとき、つまり内燃機関Ｅを始動した瞬間でない内燃機関Ｅの運転時、あるいは内燃機関Ｅを停止した瞬間でない内燃機関Ｅの停止時に、ステップＳ１４で手動取得要求があれば、前記ステップＳ５に移行する。手動取得要求とは、工場での組立時や、アクチュエータＡの組換時に強制的にゼロ点を記憶させるためのトリガである。

上述した図１０のフローチャートのルーチンの実行後に差動制限制御に移行するが、内燃機関Ｅの始動後の差動制限力を付与しないときの電動モータ７９の位置（実モータ回転角）を初期停止位置（ゼロ点）に対応した目標モータ回転角Ｉ₀ に合わせる動作は、この差動制限制御の中で行われる。

次に、図１０のフローチャートのステップＳ６およびステップＳ７のサブルーチンを、図１１のフローチャートに基づいて説明する。

先ず、図１１のフローチャートのステップＳ２１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Ｓ２２で目標モータ回転角を−５ｄｅｇ、−１０ｄｅｇ、−１５ｄｅｇ、−２０ｄｅｇ…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の係合を解除する方向）に回転する。このときの電動モータ７９の回転速度は、比較的に低速（例えば、３００ｄｅｇ／ｓｅｃ）に設定される。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Ｓ２３で前記偏差が第１閾値（例えば、４５ｄｅｇ）を越えると、ステップＳ２４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駆動位置で電動モータ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１３のａ位置および図１４（Ａ）参照）。

上記ステップＳ２１〜ステップＳ２４は、本発明の第１工程に対応する。

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の係合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。

続くステップＳ２５で目標モータ回転角を＋５ｄｅｇ、＋１０ｄｅｇ、＋１５ｄｅｇ、＋２０ｄｅｇ…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が係合する方向）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Ｓ２６で前記偏差が第２閾値（例えば、６０ｄｅｇ）を越えると、ステップＳ２７で摩擦多板クラッチ５２が完全に係合したと判断し、その第２駆動位置で電動モータ７９を停止させるとともに、目標モータ回転角をＡ−Ｃに設定する（図１３のｂ位置および図１４（Ｂ）参照）。

ここで、Ａは第２駆動位置での実モータ回転角であり、Ｃは予め設定された所定回転角（設定戻し角、例えば２５５ｄｅｇ）である。このときの電動モータ７９の回転速度は、比較的に高速（例えば、１０００ｄｅｇ／ｓｅｃ）に設定される。

上記ステップＳ２５〜ステップＳ２７は、本発明の第２工程に対応する。

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を係合させるので、上述した第２駆動位置を精度良く検出することができる。

続くステップＳ２８で電動モータ７９は逆方向（摩擦多板クラッチ５２の係合を解除する方向）に駆動する。このときの電動モータ７９の回転速度は、比較的に高速（例えば、１０００ｄｅｇ／ｓｅｃ）に設定される。そしてステップＳ２９で実モータ回転角が前記Ａ−Ｃ、つまり第２駆動位置から設定戻し角である２５５ｄｅｇ戻った位置に達すると、ステップＳ３０で電動モータ７９が第３駆動位置（初期停止位置）に達したと判断して回転を停止させ、前記Ａ−Ｃの値を電動モータ７９の初期停止位置における第１駆動位置からのモータ回転角Ｉ₀ の値として記憶する（Ｉ₀ ←Ａ−Ｃ）。そしてステップＳ３１で電動モータ７９の初期停止位置の設定を完了する（図１３のｃ位置および図１４（Ｃ）参照）。

上記ステップＳ３０は、本発明の第３工程に対応する。

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が係合させる前記第２駆動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。

次に、図１０のフローチャートのステップＳ１２のサブルーチンを、図１２のフローチャートに基づいて説明する。

先ず、図１２のフローチャートのステップＳ４１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Ｓ４２で目標モータ回転角を−５ｄｅｇ、−１０ｄｅｇ、−１５ｄｅｇ、−２０ｄｅｇ…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の係合を解除する方向）に回転する。このときの電動モータ７９の回転速度は、比較的に低速（例えば、３００ｄｅｇ／ｓｅｃ）に設定される。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Ｓ４３で前記偏差が第１閾値（例えば、４５ｄｅｇ）を越えると、ステップＳ４４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駆動位置で電動モータ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。

続くステップＳ４５で目標モータ回転角を正方向に増加させ、ステップＳ４６で実モータ回転角が前記目標モータ回転角Ｉ₀ ＝Ａ−Ｃに達すれば、ステップＳ４７で電動モータ７９の初期停止位置の設定を完了する。

このように、内燃機関Ｅの始動直後であって、目標モータ回転角Ｉ₀ が既に記憶されている場合には、第１駆動位置の確認（原点確認）を行い、そこからの実モータ回転角が既に記憶されている目標モータ回転角Ｉ₀ に一致するようにフィードバック制御するだけで良い、原点確認を行う理由は、回転角センサ６５は、回転角３６０ｄｅｇのどの位置にあるのかは検出可能であるが、第１駆動位置から何回転目にあるかは検出不能であるため、一旦第１駆動位置に戻してそこを原点として目標モータ回転角Ｉ₀ までのカウントを行うためである。

以上のように、先ず第１工程で摩擦多板クラッチ５２を係合させる押力が減少する方向に電動モータ７９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駆動位置を検出するので、摩擦多板クラッチ５２の係合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７９を第１駆動位置から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駆動位置を検出する。そして第３工程で第１駆動位置から第２駆動位置に至るまでに要するモータ回転角から所定回転角を減じたモータ回転角を電動モータ７９の初期停止位置における第１駆動位置からのモータ回転角として記憶する。よって第１駆動位置からの実モータ回転角を前記記憶されたモータ回転角に一致させるだけで、電動モータ７９の実モータ回転角を初期停止位置に正しく合わせることができる。

そして電動モータ７９の実回転角を初期停止位置に合わせる度に摩擦多板クラッチ５２を係合させる必要がないため、摩擦多板クラッチ５２の係合による操舵トルクの変動が発生して運転者に不快感を与えるのを最小限に抑えることができる。

また車両の停止時に第１工程から第３工程までを実行するので，第２工程における摩擦多板クラッチ５２の係合が車両の走行中に行われることがなくなり、車両の走行中に意図せぬ摩擦多板クラッチ５２の係合による操舵トルクの変動が発生して運転者に不快感を与えるのを防止することができる。

また内燃機関Ｅが始動してから車両が所定距離（実施の形態では５ｋｍ）以上走行し、差動機構Ｄが暖機している状態で第１工程から第３工程までを実行するので、差動装置Ｄの温度が略一定になって各部品の熱膨張が定常状態に達し、第１駆動位置から第２駆動位置に至るまでに要するモータ回転角が安定した状態で初期停止位置の設定を精度良く行うことができる。

また所定の積算走行距離（実施の形態では２万ｋｍ）毎に第１工程から第３工程までを実行するので、摩擦多板クラッチ５２の摩耗が走行距離の増加に伴って増加し、第１駆動位置から第２駆動位置に至るまでに要するモータ回転角が変化しても、その回転角の変化が極端に増加する前に初期停止位置を確実に再設定することができる。

しかして、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の係合時の応答性が確保される。そして電動モータ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。

図１５に示すように、電動モータ７９を最初に図１３のａ位置まで逆転させる第１工程（図１１のステップＳ２１〜Ｓ２４参照）では、その回転速度を低速の３００ｄｅｇ／ｓｅｃに設定するので、ボールカム機構７２が突き当たりに達したときに、ボール７１…が第１、第２カムプレート６７，６８のカム溝６７ａ…，６８ａ…に噛み込むのを防止することができる。また電動モータ７９を図１３のａ位置からｂ位置まで正転させる第２工程（図１１のステップＳ２５〜Ｓ２７参照）と、ｂ位置からｃ位置まで逆転させる第３工程（図１１のステップＳ３０参照）とでは、その回転速度を高速の１０００ｄｅｇ／ｓｅｃに設定するので、電動モータ７９の初期停止位置の設定に要する時間を短縮することができる。

尚、ｂ位置およびｃ位置はボールカム機構７２の突き当たり位置ではないため、そのｂ位置およびｃ位置に向けて電動モータ７９を高速で回転させても噛み込みが発生する虞はない。

以上、本発明の実施の形態を詳述したが、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。

例えば、実施の形態では回転角センサ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。

自動車用内燃機関の後面図 差動機構およびアクチュエータの拡大断面図 差動機構の構造を示す図２の３部拡大図 アクチュエータの構造を示す図３の４部拡大図 摩擦多板クラッチの構造を示す図３の５部拡大図 図３の６−６線断面図 図３の７−７線断面図 図４の８−８線断面図 電動モータの制御系のブロック図 実施の形態の作用を説明するメインルーチンのフローチャート メインルーチンのステップＳ６，Ｓ７のサブルーチンのフローチャート メインルーチンのステップＳ１２のサブルーチンのフローチャート 初期停止位置制御時の電動モータの回転角の説明図 電動モータの初期停止位置制御の作用説明図 電動モータの回転方向および回転速度を示すグラフ

５２ 摩擦多板クラッチ
６５ 回転角センサ
６７ 第１カムプレート
６７ａ カム溝
６８ 第２カムプレート
６７ｂ カム溝
７１ ボール
７２ ボールカム機構
７９ 電動モータ
Ｄ 差動機構
Ｅ 内燃機関
Ｕ 電子制御ユニット（制御装置）

Claims (4)

1. 内燃機関（Ｅ）の出力を左右の駆動輪へ駆動力として分配する差動機構（Ｄ）と；
   前記差動機構（Ｄ）の差動動作を制限する差動制限機構としての摩擦多板クラッチ（５２）と；
   第１カムプレート（６７）および第２カムプレート（６８）と、これらカムプレート（６７，６８）の各々に相対向するように形成されたカム溝（６７ａ，６７ｂ）に収納されるボール（７１）とを備え、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）を係合させるボールカム機構（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；
   を備える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、ボールカム機構（７２）のボール（７１）がカム溝（６７ａ，６７ｂ）の端部に突き当たって、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駆動位置を検出する第１工程と；
   電動モータ（７９）を前記押力が増加する方向に駆動し、摩擦多板クラッチ（５２）が係合して、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駆動位置を検出する第２工程と；
   前記第１駆動位置から前記第２駆動位置に至るまでに要するモータ回転角から所定回転角を減じたモータ回転角を電動モータ（７９）の初期停止位置における前記第１駆動位置からのモータ回転角として記憶する第３工程と；
   を含み、
   前記第１工程での前記電動モータ（７９）の回転速度は、前記第２工程および前記第３工程での前記電動モータ（７９）の回転速度よりも小さいことを特徴とする、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。
2. 車両の停止時に前記第１工程から前記第３工程までを実行することを特徴とする、請求項１に記載の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。
3. 内燃機関を始動してから車両が所定距離以上走行し、差動機構（Ｄ）が暖機している状態で前記第１工程から前記第３工程までを実行することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の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。
4. 所定の積算走行距離毎に前記第１工程から前記第３工程までを実行することを特徴とする、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の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。

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