JPH057212B2

JPH057212B2 -

Info

Publication number: JPH057212B2
Application number: JP59223639A
Authority: JP
Inventors: Masao Sakurai; Takashi Fujii; Yosuke Hamada; Morimasa Ninomya; Kunihiro Nakagawa; Shunei Takechi
Original assignee: NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1984-10-24
Filing date: 1984-10-24
Publication date: 1993-01-28
Also published as: US4633735A; JPS61102333A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、自動車のステアリングの切角を検出
し、円滑な走行を継続するための該自動車の左右
の後輪車軸の回転数を、能動的に調整する自動車
の差動装置に関する。

［従来の技術］従来の差動装置は、左右の駆動軸と同一トルク
で駆動するので、左右の駆動軸と路面との間に生
じる摩擦力の差によつて、摩擦力の小さい方の駆
動軸が、大きい方の駆動軸よりも自然と高速回転
する様に設計されている。

即ち、自動車のステアリングを切ると、前輪の
方向が切り換えられ、次に駆動輪からの推力を受
けて車体前方の方向が変化する。このため、後輪
は、回転の内側の後輪の方が路面との間で大きな
摩擦力を発生し、外側の方が摩擦力が小さく、内
輪の回転速度よりも小さくなる。この様な従属的
な摩擦現象により、自動車の方向変換が行なわれ
るため、自動車の最小回転半径は、自動車の寸法
等の構造的要素によつて決定され、その値を変え
ることはできなかつた。

又後輪の差動現象は、前輪の方向転換とそれに
よつて生じる左右後輪と路面との摩擦力との差に
よるため、前輪の動きに従属したものである。

その結果、ステアリングを切る動作に対する車
体の方向転換の応答性に一定の遅れを生じてい
た。

従つて、自動車の運転者は、車輌の車行軌跡を
予想した上で、ハンドルの操作をする必要があつ
た。このため、狭い路地では、軌跡の予想に失敗
し、再度ハンドル操作をやり直さなければならな
い事が多い。

また、応答性が悪いと、凍結した路面を走行す
るとき、スリツプによる車体の横振れをハンドル
操作によつて、たて直すとき、とかくハンドルを
切り過ぎてしまうことが多い。

前述した自動車走行時に起る問題点は、前記差
動装置の機能を高めることで解決されるのである
が、現在のところ、前述したような不具合点を解
決した差動装置は存在しない。

［発明が解決しようとする問題点］本発明は、自動車のステアリングホイールの切
角に応じて、該自動車の左右の後輪車軸の回転数
を能動的に補正することで、ステアリング操作の
応答性及び感度を高め、自動車の方向転換の性能
を向上させることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］本発明は、自動車の推進軸の回転力が歯車を介
して伝達される差動歯車箱と、前記差動歯車箱内
に格納され該差動歯車箱と共に公転する自転可能
な差動小歯車と、前記差動小歯車の自転及び前記
差動歯車箱の回転に対応して回転力を発生する差
動大歯車とからなる差動装置と、前記自動車のステアリング切角を検出するステ
アリング切角検出器と、前記差動小歯車の公転速度に関連した回転速度
を検出する回転速度検出器と、前記ステアリング切角及び前記回転速度に基づ
いて左右後輪の回転速度に関連する制御信号を出
力する回転速度制御装置と、前記差動小歯車を回転させるモータを有し、該
モータの駆動制御により前記差動小歯車の自転速
度を前記制御信号に基づく必要な値に制御して左
右後輪車軸のそれぞれの回転数を制御する車軸回
転速度補正装置とを備える自動車の差動装置であ
る。

第１図は本発明の概念を説明するブロツクダイ
アグラムである。

ステアリング切角検出器１０は、ステアリング
の切角に対応した電気信号を発する検出器であ
る。

ステアリングの切角の検出方法としては、例え
ば、ステアリングの回転量を機械的に増幅し、該
増幅された出力軸の回転量をポテンシヨンメータ
に入力する事で検出できるし、又は、ステアリン
グの回転量を機械的に直線運動に変換し、前記直
線運動により摺動子が抵抗上を摺動し、電気信号
を得ることで検出できる。或いは、ステアリング
シヤフトの周囲に位置データの書きこまれた磁気
テープを貼付し、磁気テープリーダーで前記位置
データーを読み込み、回転数を考慮して処理する
ことで、ステアリングの切角が検出できる。

ステアリング切角検出器１０は、必要によつて
検出された信号を処理する電気回路を含んでも良
い。

回転速度検出器２０は、前記差動小歯車の公転
速度に関連した回転速度を検出する検出器であ
る。この公転速度は、歯車軸の回転速度に等し
い。

前記回転速度検出器２０は、例えば、自動車の
推進軸の回転速度、又は、差動歯車箱の回転速度
を検出することで実現できる。

或いは、前記回転速度は、例えば、前記差動小
歯車の出力軸にパルスジエネレータを接続し該差
動小歯車の自転速度を検出することと、左右の後
輪車軸の回転を検出して、それらの相関関係か
ら、前記回転速度を算出することもできる。

回転速度制御装置３０は、前記ステアリング切
角検出器１０、前記回転速度検出器２０から入力
した信号に応じて、円滑な走行を継続するための
左右の後輪車軸の回転速度を算出し、後述する車
軸回転速度補正装置４０を駆動する制御信号を出
力する装置である。

車軸回転速度補正装置４０は、前記回転速度制
御装置３０から入力した制御信号に応じて、後述
する差動装置５０の左右の出力軸のそれぞれを所
定の回転速度になるように、駆動する装置であ
る。

前記車軸回転速度補正装置４０としては、例え
ば、電動機よつて差動小歯車の自転速度を制御す
るもの、油圧ポンプにより発生した圧油で油圧モ
ータを駆動して、差動小歯車の自転速度を制御す
るものが考えられる。

差動装置５０は自動車のエンジン回転力を伝え
る推進軸の回転力と、前記車軸回転速度補正装置
４０の作用により、差動動作を行う装置である。

［作用］走行時に於ける刻々と変化するステアリングの
切角は、ステアリング切角検出器１０により検出
され、該検出された信号は、回転速度制御装置３
０に出力される。

一方差動小歯車の公転速度に関連した回転速度
は回転速度検出器２０により検出され、回転速度
制御装置３０に出力される。

回転速度制御装置３０は、ステアリング切角検
出器１０、回転速度検出器２０より入力した信号
に応じて左右の後輪車軸の回転速度を算出し、該
算出結果に対応じて車軸回転速度補正装置４０へ
制御信号を出力する。

車軸回転速度補正装置４０は、前記回転速度制
御装置３０から入力した制御信号に応じて、後述
する差動装置５０の出力軸の回転速度を制御す
る。

差動装置５０は前記推進軸から入力した回転力
と、前記車軸回転速度補正装置４０から入力した
制御力に応じて、修正し、左右の後輪車軸の差動
を能動的に、ステアリング切角に応じて発生させ
る。その結果、ステアリング操作による自動車の
回転感度及び応答性が良くなる。

［実施例］以下本発明を具体的な第１実施例に基いて詳し
く説明する。

第２図は本発明の具体的な第１実施例に係る自
動車の差動装置の構成を説明するブロツクダイア
グラムを表す。

ステアリング切角検出器１０は、ステアリング
切角検出部１１と、AD変換器１２で構成する。

ステアリング切角検出器１０のブロツク図を第
３図に示す。

ステアリング切角検出部１１は、第４図ａに示
す様な構造で実現する。ステアリング切角検出部
１１は、ステアリングホイールの回転量を、ステ
アリングギヤボツクスの出力側から取り出すギヤ
ボツクスの出力軸１１１の回転量を検出する事で
実現する。

前記ギヤボツクス出力軸１１１の回転量は、増
速用の歯車１１２、歯車１１３で機械的に増幅さ
れて、摺動子移動軸１１４に伝達される。摺動子
１１５は、前記摺動子移動軸１１４の外面に配設
されたネジ機構により、該摺動子移動軸１１４の
回転と共に、均一な抵抗体の塗布された抵抗面１
１６、抵抗を有しない摺動面１１７に側つて移動
する。前記ギヤボツクス出力軸１１１は、ころが
り軸受１１８に支えられており、前記摺動子移動
軸１１４は、ころがり軸受１１９、同１２０に保
持されている。摺動ケース１２１の断面Ａ−Ａ
は、第４図ｃに示すように、摺動子１２２の回転
防止用の角溝１２３、角溝１２４が配設されてい
る。

摺動子１１５が発生する電気信号を示す回路図
が第４図ｂであり、ステアリングの切角に対応し
た電気信号は、端子１２６、端子１２７により取
り出される。

本ステアリング切角検出部１１は、ステアリン
グホイールの可能な回転範囲に於いて、アナログ
の電気信号を出力する。

AD変換器１２は、前記ステアリング切角検出
部１１から入力した電気信号に対応して、直進走
行時のステアリングの状態を０、右方向の状態を
正のデジタル量、左方向の状態を負のデジタル量
の信号に変換する。

回転速度検出器２０として、車速検出器２１を
配設し、その構造を第５図のブロツク図に示す。
前記車速検出器２１は、エンジンの回転力を差動
装置に伝える推進軸２２に、位置データの書きこ
まれた磁気テープ２３を被着し、前記推進軸２２
の回転と共に変る前記磁気テープ２３の位置デー
タを磁気テープリーダー２４でよみとり、磁気デ
ータの増減方向と増減速度を算出することで、自
動車の速度と方向を検出し、該検出結果をデジタ
ル信号に変換して出力する検出器である。又、前
記速度データを処理することにより、前記差動小
歯車の直進走行時の公転速度が算出できる。回転
速度制御装置３０は、入力インタフエース３２、
バツフア３３、マイクロコンピユータ３４、出力
インタフエース３５で構成する。

車軸回転速度補正装置４０は、前記回転速度制
御装置３０からの制御信号を後述する油圧回路に
伝達する信号中継装置４１と、差動歯車箱の回転
により油圧を発生する油圧ポンプ４４０、該油圧
により差動小歯車４８６を駆動する油圧モータ４
８０と、油圧回路部品からなる油圧回路４４と、
前記差動小歯車４８６の回転量を調べるパルスジ
エネレータ４７とから成る装置である。

以下第６図を用いて、車軸回転速度補正装置４
０の構成を詳細に説明する。

信号中継装置４１は車輌の右後車軸に被着して
車軸と共に回転するスリツプリング４１６乃至４
１９と、該スリツプリング４１６乃至４１９に摺
動しながら、制御線４１１からの信号を伝えるブ
ラシ４１２乃至４１５と、電極カバー４２０より
成る一次信号中継装置と、右後輪車軸と共に回転するスリツプリング４２
５乃至４２８と、ブラシ４２１乃至４２９と、防
油電極カバー４２９とより成る二次信号中継装置
とより成る装置である。

油圧回路４４は、後述する油圧ポンプ４４０
と、油圧制御弁の集合体である油圧制御弁モジユ
ール４７０と、油圧モータ４８０で構成される。
油圧ポンプ４４０の構造を第７図を用いて説明す
る。

第７図ｂは、前記油圧ポンプ４４０の断面図で
あり、同図ａは、同図ａの矢印Ａ−Ａ方向からみ
た矢視図である。同図ａにおいて、差動歯車箱４
８４（第６図参照）に固定されたロータ４４２
が、時計方向（矢印４５１）に回転すると、該ロ
ータ４４２に配設されたベーン４４３（乃至４４
８）はカムリング４５３の内面に摺動しながら回
転する。前記カムリング４５３は、ポンプケース
４６４に固定され、該ポンプケース４６４は車体
に固定された油カバー４８１（第６図参照）に固
定されている。

周知のように吸入口４４９に取り込まれた油
は、前記カムリング４５３の内面形状により、圧
油となり、吐出経路４５１の方向に吐出される。
一方向吸入口４５０より該カムリング４５３内に
とり込まれた油は、吐出経路４５２の方向に吐出
される。

同図ｂに移り、前記吐出経路４５１より吐出さ
れる圧油は、前記カムリング４５３からの出口４
５４と、差動歯車箱４８４に配設された取入口４
５５が一致した時、前記差動歯車箱４８４に設け
られた油圧回路４５８へ導かれ、前記油圧制御弁
モジユール４５０の入力ポートに流入する。

同時に、吐出経路４５２の油の出口４５６と取
入口４５７も一致し、該油は油圧回路４５９に導
かれる。前記油圧回路４５８と同４５９は連絡さ
れているため、吐出経路４５２を流れる圧油も、
前記油圧制御弁モジユール４５０の入力ポートに
流入する。

なお、前記カムリング４５３内への油は、吸入
経路４６０から吸入口４４９による経路と、吸入
経路４６１から吸入口４５０による経路により取
り込まれる。

油圧回路４４、パルスジエネレータ４８２の接
続関係を第８図に示す。

油圧制御弁モジユール４７０は、車軸のトルク
力を調整するためのリリーフ弁４７１、該リリー
フ弁４７１のベント回路制御用の方向制御弁４７
２、油圧モータ４８０の回転方向を制御する方向
制御４７３、該油圧モータ４８０の回転力を自由
にする方向制御弁４７４、とからなる。

前記油圧モータ４８０は双方向回転可能であ
り、該油圧モータ４８０の出力軸は、差動小歯車
４８６に接続されており、パルスジエネレータ４
８２は、該差動小歯車４８６の回転に応じて、パ
ルスを出力する。

次に本第１実施例の作用を計算機の処理するフ
ローを用いて説明する。第１１図は本発明の具体
的な第１実施例に係る、自動車の差動装置に使用
されているコンピユータの処理を示すフローチヤ
ートである。

イグニツシヨンスタータのスイツチが投入され
るとコンピユータは、ステツプ１００より実行を
開始する。

ステツプ１００乃至１０４で、コンピユータは
車軸回転速度補正装置４０を駆動するためのデー
タを算出する。ステツプ１００で、予想される走
行軌跡を算出するために、バツフアよりステアリ
ング切角θTをよみとり、ステツプ１０２で、前
記ステアリング切角θTと車輌の形状、例えば、
車幅、前後輪車軸間距離等によるパラメータＫと
により、予想される走行軌跡円の半径Ｒを、Ｒ＝ｆ（θT，Ｋ） …(1) 式(1)により求める。なお、本実施例では、直線
走行時は、Ｒ＝∞又はＲ＞＞ROと定義する。所
定の処理が終了すると、バツフアより、現時刻か
ら２秒前の時刻から現時刻までの平均車速を、車
速検出器２１より読みとり、該車速に対応した推
進軸の回転数NO_rpnを算出し、（ステツプ１０
４）、ステツプ１０６では前記走行軌跡円と、前
記車速とのデータにより、自動車が円滑に走行を
継続するために必要な、単位時間、例えば、１分
間当りの、左右の後輪車軸の回転数であるNL，
NRを算出する。

ステツプ１０６の作業が終了すると、次ステツ
プ１０８で、第１２図に示す計算プログラムに従
つて、推進軸回転数NO_rpn、左右の必要回転数が
それぞれNL_rpn，NR_rpnを得るために必要な、差
動小歯車４８６の回転数NP及び回転方向を算出
する。

第１２図において、ステツプ２００で前記NP
の求める計算式をメモリーからよみ出す。以下前
記NPの計算式が導かれる過程を、第１０図を参
照しながら説明する。

推進軸の回転数は歯車８１を介して差動歯車箱
に伝えられる。従つて推進軸がNO_rpnで回転する
時、前記差動歯車箱８２はNO×m1で回転する。
ここにm1は歯車８１と歯車８２の回転比である。

予想された走行軌跡を円滑に走行するための条
件が、左右の後輪車軸の回転速度がそれぞれ
NL_rpn，NR_rpnの時、前記NL_rpn，NR_rpnを得る
ために差動小歯車を右方向にNP回回転すること
で実現したすれば、差動小歯車４８６と差動大歯
車の回転比をm2とすると、 NL＝NO×m1＋NP×m2 …(1) NR＝NO×m1−NP×m2 …(2) が成立する。式(1)より式(2)を減ずれば、 NL−NR＝2NP×m2 …(3) 従つて、 NP＝（NL−NR）／（２×m2） …(4) となる。例えば、NL＝８，NR＝５，m2 ＝
０・25の時は、NP＝６となり差動小歯車４８６
を右方向に毎分６回転の速度で回転するとよい
し、例えば、NL＝５，NR＝８，m2＝0.25の時
は、NP＝−６となり、差動小歯車４８６を左方
向に毎分６回転の速度で回転するとよい。第１２
図に戻り、前述したように、差動小歯車４８６の回転速度
を求める式(4)をステツプ２００でメモリーから呼
び出し、諸データをステツプ２０２で設定し、ス
テツプ２０４で前記NPの大きさと、方向を求め
る。

その後プログラムは主プログラムに戻る。

ステツプ１０８で差動小歯車４８６の回転速度
が算出されると、ステツプ１１０で、第８図に示
す油圧回路図に従つて、所定の速度で油圧モータ
４８０が回転し、差動小歯車４８６を駆動する。

なお、本実施例では、油圧モータ４８０の回転
速度制御はデユーテイ制御によつたが、方向制御
弁４７３の戻り回路に、電気信号により油の流量
を調整する、電磁流量制御弁を挿入してもよい。
又、パルスジエネレータ４８２は、油圧モータ４
８０の回転数を制御するために配設した。

次に本第２実施例について述べる。

第２実施例は、第１実施例で用いた油圧回路を
電動機に置換したものであり、その構造を第９図
に示す。前述以外の所は、ほぼ第１実施例と同様
の構成である。

差動小歯車４８６を駆動するのは、ステツピン
グモータ３９１、同３９２である。

第２実施例の作用はほぼ第１実施例と同一であ
る。

本第１実施例によれば、ステアリング切角検出
器、車速検出器を配設したことで、予想される走
行軌跡に対して、後輪車軸の正確な回転数が算出
でき、油圧回路により差動小歯車を制御すること
で、前記差動小歯車を駆動するに十分なトルク
と、回転速度が得ることができ、円滑な走行の継
続が実現できる。

又、前記油圧回路で方向制御弁４７２、同４７
３、同４７４を適宜操作することで、後輪車軸の
いずれか一方の回転をほぼ完全に停止する事も可
能であり、又、道路で後輪の一方を脱輪した時に
も容易に脱出できる。

本第２実施例によれば、差動小歯車の駆動源と
して、ステツピングモータを使用したので、高精
度に差動小歯車の回転制御が高速にできる。

［発明の効果］本発明によれば、自動車のステアリングの切角
に応じて、差動装置の差動量を能動的に操作する
ため、ステアリング操作における方向転換の感度
と、応答性を向上させることができる。

従つて、本発明装置を使用することで、例え
ば、路面の凍結した道路も安全に走行できるであ
ろうし、又は、従来よりも、小さな回転半径の走
行も可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る自動車の差動装置の発明
概念を示したブロツクダイアグラムである。第２
図は本発明の具体的第１実施例に係る自動車の差
動装置の構成を示したブロツクダイアグラムであ
り、第３図は同実施例に使用したステアリング切
角検出器のブロツク図であり、第４図は同実施例
に使用したステアリング切角検出器の検出部の構
造図である。第５図は同実施例に使用した車速検
出器のブロツク図であり、第６図は同実施例に使
用した車軸回転速度補正装置の内部を示す構造図
であり、第７図は同実施例に使用した油圧ポンプ
の構造図であり、第８図は同実施例に使用した油
圧回路図であり、第９図は同第２実施例に使用し
た車軸回転速度補正装置の構造図である。第１０
図は同第１実施例で使用した左右の後輪車軸の回
転数と、差動小歯車の関係式を求めるための説明
図であり、第１１図、第１２図は、同第１実施例
において使用した計算機の処理するプログラムを
示したフローチヤートである。１０……ステアリング切角検出器、２０……回
転速度検出器、３０……回転速度制御装置、４０
……車軸回転速度補正装置、５０……差動装置。

Claims

【特許請求の範囲】１自動車の推進軸の回転力が歯車を介して伝達
される差動歯車箱と、前記差動歯車箱内に格納さ
れ該差動歯車箱と共に公転する自転可能な差動小
歯車と、前記差動小歯車の自転及び前記差動歯車
箱の回転に対応して回転力を発生する差動大歯車
とからなる差動装置と、前記自動車のステアリング切角を検出するステ
アリング切角検出器と、前記差動小歯車の公転速度に関連した回転速度
を検出する回転速度検出器と、前記ステアリング切角及び前記回転速度に基づ
いて左右後輪の回転速度に関連する制御信号を出
力する回転速度制御装置と、前記差動小歯車を回転させるモータを有し、該
モータの駆動制御により前記差動小歯車の自転速
度を前記制御信号に基づく必要な値に制御して左
右後輪車軸のそれぞれの回転数を制御する車軸回
転速度補正装置とを備えることを特徴とする自動
車の差動装置。２前記車軸回転速度補正装置は、前記差動歯車
箱外面に配設される特許請求の範囲第１項記載の
自動車の差動装置。３前記モータは、電動機からなる特許請求の範
囲第１項記載の自動車の差動装置。４前記回転速度制御装置は、自動車の後輪車軸
に配設され、前記後輪車軸と共に回転するスリツプリング
と、前記スリツプリングと摺動して電気信号を授
受するブラシとから成る信号中継器を有する特許
請求の範囲第１項記載の自動車の差動装置。５前記車軸回転速度補正装置は、前記差動歯車
箱と共に回転するロータを有するとともに該差動
歯車箱を囲包する油カバー内の油を吸入して吐出
する油圧ポンプと、前記油圧ポンプからの圧油に
より前記差動小歯車を駆動する前記モータとして
の油圧モータとを有する特許請求の範囲第１項記
載の自動車の差動装置。