JPS62103226A

JPS62103226A - 車両用差動制限制御装置

Info

Publication number: JPS62103226A
Application number: JP24467685A
Authority: JP
Inventors: Harahira Naitou; 原平内藤
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1985-10-31
Filing date: 1985-10-31
Publication date: 1987-05-13
Also published as: JPH0536249B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、制御外力により差動制限トルクが付与され、
所定の制御条件に従って差動制限を制御する車両用差動
制限制御装置に関する。

（従来の技術）従来の差動制限機構を備えた差動装置としては、例えば
「自動車工学全書９巻　動力伝達装置」　（昭和５５年
１１月１５日　株山海堂発行〕の第３２１ページ〜第３
２４ページに記載されているような装置が知られている
。

この従来装置は、差動制限機構として、ディファレンシ
ャルケースとサイドギヤとの間に設けられる多板摩擦ク
ラッチが用いられ、この多板摩擦フランチに対し、左右
輪の回転速度差によりピニオンメートシャフト部のカム
機構で発生するスラスト力を付与し１このスラスト力に
よるクラッチ締結力で差動制限トルクを発生させるトル
ク比例式差動制限機構を用いた装置であった。

尚、ここで差動制限機構とは、差動制限機能を発揮する
機構をいい、通常、リミテッドスリップディファレンシ
ャルと称される装置は、差動制限機構を内蔵した差動装
置として両者を区別し、単に差動装置（差動手段）と記
した場合には制限機能をもたない普通の差動装置（コン
ベンショナルディファレンシャル）を指すものとする。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、このような従来装置にあっては、左右輪
の回転速度差に比例するスラスト力により差動制限トル
クが発生し、この差動制限トルクは左右輪回転速度差の
増大に伴なって一義的に高まっていく構成となっていた
ため、左右輪に回転速度差が生じる旋回時においても旋
回初期から差動制限トルクが発生し、低速側である内輪
側に外輪側から大きな駆動トルクが伝達されることで、
旋回初期にアンダステア傾向が非常に強くなってしまう
之いう問題点があった。

つまり、旋回時における内外輪トルク特性をみると、第
９図に示すように、旋回初期において強アンダステア傾
向を示し、内輪がスリップするような旋回後期には逆に
外輪側へ伝達される駆動トルクが大きくなリオーパステ
ア傾向を示すという、いわゆるリバースステア特性とな
り、車両の旋回走行軌跡は、第８図の実線に示すような
軌跡となっていた。

尚、この従来装置は、皿バネ等によりイニシャルトルク
Ｔｉを与えた予圧式＋トルク比例式の差動制限機構を備
えた差動装置である。

そこで、出願人は先行出願として、旋回時において内輪
回転速度く外輪回転速度の関係にある時には、差動制限
トルクを減少させる制御を行なう内容の出願をした（実
願昭６０−１１０１６４号、出願日昭和６０年７月１８
日）。

しかし、先行技術における制御では、旋回初期のアンダ
ステア傾向は防止できるものの、旋回後期のオーバステ
ア傾向は依然として残ってしまい、旋回後期において外
輪スリップ比が増大し、路面への駆動伝達力不足による
加速性能の低下や横力の減少による旋回性能の低下を招
くという問題点を残していた。

尚、スリップ比とは、車輪速度に対する速度差（車輪速
度と車速との差）による比であり、スリップ比Ｓは次式
であられされる。

Ｗ；車輪速度Ｖ；車速（問題点を解決するための手段）本発明は、上述のような問題点を解決することを目的と
してなされたもので、この目的達成のために本発明では
以下に述べるような解決手段とした。

本発明の解決手段を、第１図に示すクレーム概念図によ
り述べると、差動を許容しながらエンジン駆動力を左右
の駆動輪１．２に分配伝達する差動手段３と、該差動手
段３に設けられ、制御外力により差動制限トルクを発生
させる差動制限機構４と、車両状ＩＥを検知する入力セ
ンサ５と、該入力センサ５の信号に基づき差動制限トル
クを増減する制御信号を出力する制御手段６と、を備え
た車両用差動制限制御装置において、前記入力センサ５
として、車速を検出する車速センサ５０１と、内外輪を
識別する内外輪識別センサ５０２と、左右駆動輪１，２
の回転数を検出する左輪回転数センサ５０３及び右輪回
転数センサ５０４とを含み、前記制御手段６に、路面へ
の駆動伝達力と旋回に必要な横力とを保つ目標外輪スリ
ップ比を設定させ、前記制御手段６を、入力センサ５か
らの入力信号による実際外輪スリップ比が前記目標外輪
スリップ比に一致する方向に差動制限トルクを制御する
手段とした。

（作　用）従って１本発明の車両用差動制限制御装置では、上述の
ように、実際外輪スリップ比が目標外輪スリップ比に一
致する方向に差動制限トルクを制御する手段としたこと
で、旋回時において外輪側に過大な駆動トルクが伝達さ
れ実際外輪スリップ比が目標外輪スリップ比より大きく
なった場合には差動制限トルクが弱められ、逆に実際外
輪スリップ比が目標外輪スリップ比より小さくなった場
合には差動制限トルクが強められ、このような外輪ノト
ラクションコントロールにより路面への駆動伝達力の確
保と、旋回に必要な横力の確保を達成できる。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面により詳述する。

尚、この実施例を述べるにあたって、外部油圧により作
動する多板摩擦クラッチ機構を備えた自動車用差動制限
制御装置を例にとる。

まず、実施例の構成を説明する。

実施例装置は、第２図〜第４図に示すように、差動装置
（差動手段）１０、多板摩擦クラッチ機構（差動制限機
構）１１、油圧発生装置（流体圧発生−Ｔ＝段）１２、
コントロールユニット（制御手段）１３、入力センサ１
４を備えているもので、以下各構成について述べる。

差動装置１０は、左右輪に回転速度差が生じるような走
行状態において、この回転速度差に応じて左右輪に速度
差をもたせるという差動機能と、エンジン駆動力を左右
の駆動輪に等配分に分配伝達する駆動力配分機能をもつ
装置である。

この差動装置１０は、スタッドポルト１５により車体に
取り付けられるハウジング１６内に納められているもの
で、リングギヤ１７、ディファレンシャルケース１８、
ピニオンメートシャフト１９、デフピニオン２０、サイ
ドギヤ２１，２１’を備えている。

前記ディファレンシャルケース１８は、ハウジング１６
に対しテーパーローラベアリング２２゜２２′により回
転自在に支持されている。

前記リングギヤ１７は、ディファレンシャルケース１８
に固定されていて、プロペラシャフト２３に設けられた
ドライブピニオン２４と噛み合い、このドライブピニオ
ン２４から回転駆動力が入力される。

前記サイドギヤ２１，２１’には、駆動出力軸である左
輪側ドライブシャフト２５と右輪側ドライブシャフト２
６がそれぞれに設けられている。

多板摩擦クラッチ機構１１は、前記差動装置１０の駆動
入力部と駆動出力部との間に設けられ、外部油圧による
クラッチ締結力により差動制限トルクを発生させる機構
である。

この多板摩擦クラッチ機構１１は、ハウジング１６及び
ディファレンシャルケース１８内に納められているもの
で、多板摩擦クラッチ２７．２７’　、プレッシャリン
グ２８．２８’、　　リアクションプレート２９．２９
’、スラスト軸受３０．３０’　、スペーサ３１．３１
’、ブツシュロッド３２、油圧ピストン３３、油室３４
、油圧ボート３５を備えている。

前記多板摩擦クラッチ２７．２７’は、ディファレンシ
ャルケース（駆動入力部）１８に回転方向固定されたフ
リクションプレート２７ａ、２７’　　ａと、サイドギ
ヤ（駆動出力部）２１．２１’に回転方向固定されたフ
リクションディスク２７ｂ、２７’ｂとによって構成さ
れ、軸方向の両端面にはプレッシャリング２８．２８’
　とリアクションブレー）２９．２９’　とが配置され
ている。

前記プレッシャリング２８．２８’は、クラッチ締結力
を受ける部材として前記ピニオンメートシャフト１９に
嵌合状態で設けられたもので、その嵌合部は、第３図に
示すように、断面方形のシャフト端部１９ａに対し角溝
２８ａ、２８’　　ａによって嵌合させ、従来のトルク
比例式差動制限機構のように、回転差によるスラスト力
が発生しない構造としている。

前記油圧ピストン３３は、油圧ポート３５への油圧供給
により軸方向（図面右方向）へ移動し、両多板摩擦クラ
ッチ２７．２７’を油圧レベルに応じて締結させるもの
で、一方の多板摩擦クラッチ２７は、締結力がブツシュ
ロッド３２→スペーサ３１→スラスト軸受３０→リアク
シヨンプレート２９へと伝達され、プレッシャリング２
８を反力受けとして締結され、他方の多板摩擦クラッチ
２７′は、ハウジング１６からの締結反力が締結力とな
って締結される。

油圧発生装置１２は、クラッチ締結力となる油圧を発生
する外部装置で、油圧ポンプ４０、ポンプモータ４１、
制御圧油路４２、チェックバルブ４３、第１ドレーン油
路４４、リリーフバルブ４５、リザーブタンク４６、第
２ドレーン油路４７、切換バルブ４８、バルブソレノイ
ド４９、圧力スイッチ５０とを備えている。

前記ポンプモータ４１は、コントロールユニット１３か
らのモータ信号（ｍ）により作動・非作動を行なうモー
タで、走行時であって、差動制限を行なっている時や差
動制限を行なう可能性がある時は通電によるモータ信号
（ｍ）が出力され、停車時等の差動制限を全く必要とし
ない時は非通電によるモータ信号（ｍ）が出力される。

前記制御圧油路４２は、前記油圧ポート３５に制御圧の
作動油を供給する制御圧油パイプ５１に連結される油路
で、油圧の立上がりを緩やかにするため途中にオリフィ
ス５２が設けである。

前記リリーフバルブ４５は、制御圧油路４２を流れるポ
ンプ圧が所定圧以上の時に、調圧のためリザーブタンク
４６側へ逃がすバルブである。

前記切換バルブ４８は、油圧ポート３５側へポンプ圧油
を供給するか、リザーブタンク４６へ戻すかの切り換え
を行なうバルブアクチュエータで、コントロールユニッ
ト１３からの制御信号（Ｃ）をバルブソレノイド４９が
受けて作動する。

尚、制御信号（Ｃ）が通電信号の時は、バルブソレノイ
ド４９による電磁力がバルブスプリング５３に打ち勝っ
て第２ドレーン油路４７を遮断する側に切り換わり、油
圧ポート３５ヘボンプ圧油が供給され、制御信号（Ｃ）
が遮電信号の時は、バルブスプリング５３により第２ド
レーン油路４７を連通させる側に切り換わり、ポンプ圧
油はドレーンされ、通電と遮電との繰り返し信号である
デユーティ信号を制御信号（Ｃ）とし、通電または遮電
時間を制御することで油圧制御がなされる。

前記圧力スイッチ５０は、制御圧油路４２の圧力レベル
をチェックし、圧力レベルが所定以上の時はスイッチ信
号（Ｓ）をコントロールユニット１３に出力し、圧力レ
ベルを下げるフィードバック制御を行なうための入力セ
ンサである。

コントロールユニット１３は、車載のマイクロコンピュ
ータを用いたもので、入力回路１３１、ＲＡＭ　（ラン
ダム、アクセス９メモリ）１３２、ＲＯＭ　（リード、
オンリー、メモリ）１３３、ＣＰＵ（セントラル、プロ
セシング、ユニット）１３４、クロック回路１３５、出
力回路１３６を備えている。

入力センサ１４としては、車速センサ１４１゜操舵角セ
ンサ１４２．左輪回転数センサ１４３、右輪回転数セン
サ１４４が設けられている。

前記入力回路１３１は、前記入力センサ１４からの入力
信号（ｖ）、（θ）、（ｎ文）、（ｎｒ）をＣＰＵにて
演算処理できる信号に変換する回路である。

前記ＲＡＭ１３２は、書き込み読み出しのできるメモリ
で、各センサ１４１，１４２，１４３゜１４４からの入
力信号の書き込みや、ＣＰＵ　１３４での演算途中にお
ける情報の書き込みが行なわれる。

前記ＲＯＭ１３３は、読み出し専用のメモリであって、
ＣＰＵ１３４での演算処理に必要な情報が予め記憶され
ていて、必要に応じてＣＰＵ　１３４から読み出される
。

前記ＣＰＵ１３４は、入力された各種の情報を定められ
た処理条件に従って演算処理を行なう装置である。

前記クロック回路１３５は、ＣＰＵ１３４での演算処理
時間を設定する回路である。

前記出力回路１３６は、ＣＰＵ１３４からの演算結果信
号に基づいて、バルブソレノイド４９に対しデユーティ
信号による制御信号（ｃ）を出力する回路である。

尚、前記ＲＯＭ１３３には、路面への駆動伝達力と旋回
に必要な横力とを保つ目標外輪スリップ比ＳＡが予め記
憶設定されているもので、この目標外輪スリップ比ＳＡ
は、第５図に示すように、スリップ比Ｓとタイヤ−路面
間摩擦係数展との関係において、スリップ比Ｓが０．１
５（スリップ率で１５％）前後が最もタイヤ−路面間摩
擦係数用が大きく駆動力を路面に対して伝達“しやすい
ことと、スリップ比ＳとコーナリングフォースＣＦとの
関係において、この０．１５のスリップ比Ｓではコーナ
リングフォースＣＦも十分に確保できることから、目標
外輪スリップ比ＳＡを５Ａ＝０．１５に設定させている
。

前記車速センサ１４１は、トランスミッション出力軸の
回転数や１つ又は複数の従動輪の回転数やドツプラレー
ダ式の対地車速計等の検出により車速を検出し、車速信
号（Ｖ）を出力するセンサである。

前記操舵角センサ１４２は、ステアリングシャフトやス
テアリングリンケージ等の変位により操舵角を検出する
センサで、操舵角信号（０）を出力する。

前記左輪回転数センサ１４３は、左輪側ドライブシャフ
ト２５等に設けられ、駆動左輪の回転数を検出するセン
サで、回転数信号（ｎＪｌ）を出力する。

前記右輪回転数センサ１４４は、右輪側ドライブう・ヤ
フト２６等に設けられ、駆動右輪の回転数を検出するセ
ンサで、回転数信号（ｎｒ）を出力する。

尚、前記操舵角センサ１４２は、操舵がなされているか
否か、つまり直進走行時か旋回時かの判別を行なうセン
サであると共に、旋回時の旋回方向により左右輪の内外
輪判別を行なうセンサである。

また、車速センサ１４１と左輪回転数センサ１４３及び
右輪回転数センサ１４４は、旋回時における外輪のスリ
ップ比ＳＬまたはＳＲを求めるセンサとして用いられる
。

次に、実施例の作用を説明する。

まず、実施例の作用を、差動制限制御の作動流れを第６
図に示すフローチャート図により述べる。

（イ）右旋回時右旋回時であって、旋回半径の差により外輪回転速度Ｗ
Ｌ（左輪回転速度）が内輪回転速度ＷＲ（右輪回転速度
）より大きい旋回初期等においては、ステップ２００→
ステツプ２０１→ステツプク２０２→ステツプ２０３→
ステツプ２０４という流れとなり、ステップ２０４では
差動制限トルク苓ヤロにする制御信号（Ｃ）が出力され
る。

尚、各回転数センサ１４２，１４３からは、回転数（Ａ
弓（ｎ　Ｑ　）　　、（ｎ　ｒ　）が入力されるが、単
位時間当りの回転数をみることで回転速度Ｗｔ、、ＷＲ
の比較を行なうことができる。

ステップ２００は、入力センサ１４からの車速値す（Ｖ
）、操舵角信号（０）、左右輪の回転数信号（ｎｉ）、
（ｎｒ）の読み込みステップである。

ステップ２０１は、前記ステップ２００で読み込まれた
入力信号による車速Ｖと左右輪の回転速度Ｗ　Ｌ　、　
Ｗ　Ｒとによって、内外輪となる左右輪のスリップ比Ｓ
Ｌ　、ＳＲを演算する演算ステップである。

演算式は、である。

ステップ２０２は、前記ステップ２００で読み込まれた
操舵角０により、右旋回時か左旋回時かの判断を行なう
判断ステップである。

ステップ２０３は、左輪回転速度ＷＬ（外輪回転速度）
と右輪回転速度ＷＲ（内輪回転速ｌＷ）との大きさを比
較する判断ステップである。

次に、右旋回時であって、内輪スリングにより内輪回転
速度ＷＲが外輪回転速度Ｗｔ、より大きくなる旋回後期
等においては、ステ、プ２００→ステップ２０１→ステ
ップ２０２→ステップ２０３→ステップ２０５へと進み
、このステップ２０５において外輪スリップ比ＳＬが目
標外輪スリップＬｔＳＡより大きいか小さいかの判断が
なされ、ＳＬ＞Ｓ　Ａの場合にはステップ２０６に進み
、差動制限トルクを減少させる制御信号（ｃ）か出力さ
れ、Ｓ　Ｌ　＜　Ｓ　Ａの場合にはステップ２０７→ス
テツプ２０８に進み、差動制限トルクを増大させる制御
信号（ｃ）が出力され、５Ｌ＝ＳＡの場合には、ステッ
プ２０７からステップ２００に戻り、その時の制御信号
（Ｃ）が変更なしにそのまま出力される。

例えば、外輪スリップ比Ｓｔ、が目標外輪スリップ比Ｓ
Ａより大きい場合には、第７図に示すように、差動制限
トルクＴｃ１Ｔｃ＋→ＴＣ２と減少させることにより、
外輪スリップ比ＳＬが目標外輪スリップ比ＳＡに近づく
方向に制御され、逆にＳＬ＜ＳＡの場合は、差動制限ト
ルクＴｃをＴｃ２→Ｔｃ＋　と増大させることにより、
外輪スリップ比ＳＬが目標外輪スリップ比ＳＡに近づく
方向に制御され、外輪スリップ比Ｓｔ、は第５図の範囲
Ａ内にほぼ納まってしまう。

尚、差動制限トルクＴｃ＋での左輪トルクＴＬはＴＬＩ
　であり、右輪トルクＴＲはＴＲＩである。

また、差動制限トルクＴＣ２での左輪トルクＴＬはＴ　
Ｌ　２であり、右輪トルクＴＲはＴＲ２である。さらに
、第７図の特性線ＴＥはエンジントルクを示す。

（ロ）左旋回時左旋回の場合も、内外輪の関係が右旋回の場合と逆にな
るだけで、全く同様な制御作動の流れとなる。

つまり、外輪回転速度ＷＲが内輪回転速度Ｗｔ、より大
きい旋回初期等においては、ステップ２００→ステツプ
２０１→ステツプ２０２→ステツプ２０９→ステツプ２
１０という流れとなる。

また、外輪回転速度ＷＲが内輪回転速度ＷＬより小さい
旋回後期等においては、ステップ２００→ステツプ２０
１→ステツプ２０２→ステツプ２゜９→ステツプ２１１
と進み、外輪スリップ比ＳＲと目標外輪スリップ比ＳＡ
との関係で、ステップ２１１→ステツプ２１２と進む流
れと、ステップ２１１→ステツプ２１３→ステツプ２１
４と進む流れと、ステップ２１１→ステツプ２１３→ス
テツプ２００と進む流れに別れる。

このように、実施例の車両用差動制限制御装置にあって
は、旋回時において、内外輪の回転速度差を比較し、外
輪回転速度〉内輪回転速度の関係にある時は、差動制限
トルクＴｃをゼロにする制御信号（Ｃ）を出力する手段
としたため、この関係が生じる旋回初期において強アン
ダステア傾向が防止される。

さらに、外輪回転速度く内輪回転速度の関係にある時は
、実際外輪スリップ比ＳＬまたはＳＲと目標外輪スリッ
プ比ＳＡとを比較し、実際外輪スリツプ比Ｓｔ、または
ＳＲが、目標外輪スリップ比ＳＡに一致する方向に制御
する手段としたため、この関係が生じる旋回後期におい
てオーバステア傾向が防止され、最大の路面駆動伝達力
が得られると共に、必要十分な横力が確保され、旋回性
能が高まる。

以上、本発明の実施例を図面により詳述してきたが、具
体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発
明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があって
も本発明に含まれる。

例えば、実施例では、制御条件に旋回時における内外輪
の回転速度差による制御を含み、旋回初期においてアン
ダステア傾向を防止できる好ましい例を示したが、外輪
スリップ比の制御だけを行なうものであってもよい・また、実施例では、差動制限機構として多板摩擦クラッ
チによる例を示したが、可変トルククラッチであれば電
磁クラッチ等を用いたものであってもよい。

また、内外輪識別センサとして操舵角センサを示したが
、実際の車輪の舵角を検出する車輪方向センサ等によっ
て内外輪を識別できるセンサを用いてもよい。

また、目標外輪スリップ比は０．１５等の固定値でなく
、所定の幅を持った値として設定する事も可能である。

（発明の効果）以上説明してきたように、本発明の車両用差動制限制御
装置では、実際外輪スリップ比が目標外輪スリップ比に
一致する方向に差動制限トルクを制御する手段としたた
め、旋回時における外輪のトラクションコントロールに
より路面への駆動伝達力の確保と、旋回に必要な横力の
確保を達成できるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の車両用差動制限制御装置を示すクレー
ム概念図、第２図は本発明実施例装置の差動装置部を示
す断面図、第３図は第２図Ｚ方向矢視図、第４図は実施
例装置の油圧発生装置及び制御装置を示す図、第５図は
実施例装置のコントロールユニントに予め記憶させであ
る目標外輪スリップ比を決定するためのスリップ比と路
面間摩擦係数及びコーナリングフォースの関係線図、第
６図は実施例装置の差動制限制御作動の流れを示すフロ
ーチャート図、第７図は実施例装置における内外輪トル
ク特性図、第８図は従来装置を備えた車両の旋回軌跡図
、第９図は従来装置における内外輪トルク特性図である
。 ■・・・駆動左輪２・・・駆動右輪３・・・差動手段４・・・差動制限機構５・・・入力センサ５０１・・・車速センサ５０２・・・内外輪識別センサ５０３・・・左輪回転数センサ５０４・・・右輪回転数センサ６・・・制御手段

Claims

【特許請求の範囲】

１）差動を許容しながらエンジン駆動力を左右の駆動輪
に分配伝達する差動手段と、該差動手段に設けられ、制
御外力により差動制限トルクを発生させる差動制限機構
と、車両状態を検知する入力センサと、該入力センサの
信号に基づき差動制限トルクを増減する制御信号を出力
する制御手段と、を備えた車両用差動制限制御装置にお
いて、前記入力センサとして、車速を検出する車速セン
サと、内外輪を識別する内外輪識別センサと、左右駆動
輪の回転数を検出する左輪回転数センサ及び右輪回転数
センサとを含み、前記制御手段に、路面への駆動伝達力
と旋回に必要な横力とを保つ目標外輪スリップ比を設定
させ、前記制御手段を、入力センサからの入力信号によ
る実際外輪スリップ比が前記目標外輪スリップ比に一致
する方向に差動制限トルクを制御する手段としたことを
特徴とする車両用差動制限制御装置。