JPS62265030A - 車両用駆動系クラツチ制御装置 - Google Patents

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、差動装置や四輪駆動車の、トランスファ装置
等の動力分割装置に用いられ、外力により差動制限トル
クや駆動力配分トルクを制御する車両用駆動系クラッチ
制御装置に関する。

（従来の技術） 従来の差動制限手段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　輛山海堂発行）（Ｆ）第３２１ページ〜
第３２４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、差動制限手段として、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、この多板摩擦クラッチに対し、左右
輪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クラッチ締結力とし、このク
ラッチ締結力で差動制限トルクを発生させる、いわゆる
トルク比例式差動制限手段を備えた装置であった。

尚、ここで差動制限手段とは、差動制限機能を発揮する
手段をいい、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、差動制限手段を内蔵した差動装
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
に回転速度差が発生した時だけ差動制限トルクが得られ
るものであったし、しかも、トランスファレシオ（トル
ク配分比）も一義的に決まったものであったため、必ず
しも走行状態や運転状態に応じた差動制限トルクの発生
とはならず、差動制限トルクの過不足があったり、必要
時に差動制限トルクの発生がなかったりするという問題
点があった。

そこで、所定の制御条件に従って差動制限トルクの増減
を制御させる装置が知られるに至り（特開昭５８−２６
６３６号、特開昭５９−１９９３３１号、実開昭５９−
７０９５３号等参照）、水出願人も先行出願として、車
速やアクセル開度（スロットル開度ともいう）を入力条
件に含む出願を行なった（特願昭５９−１８７７８０号
、特願昭５９−２２３４８７号等）。

しかしながら、このような先行出願にあっては、車速（
車速センサ）と加速状態（例えば、アクセル開度センサ
や車体前後加速度センサ等）とを検知し、予め設定され
ている制御特性マツプや制御特性関数等から目標出力を
決定し、アクセルペダルを踏み込んでの高車速時はどク
ラッチ締結力を増加させる、すなわち差動制限トルクを
高める制御を行なう装置であったため、直進走行時には
高速直進安定性が確保されて好ましいものの、以下に述
べるような問題点を残していた。

■　高速旋回中であって、低車体横加速度領域（旋回初
期）で加速した場合、差動制限トルクが高くなり強いア
ンダーステア傾向を示す。

■　旋回中であって、高車体横加速度領域で定速状態か
らアクセルオフした場合、差動制限トルクが弱まり、タ
ックイン現象が発生してしまう。

■　低摩擦係数路での旋回加速操作時には、大きな差動
制限トルクが発生して、早期にテールスライドしてしま
う。

（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、エンジン駆動力を前後または左右の駆動輪
に分配伝達する動力分割装置ｌと、該動力分割装置ｌの
駆動入力部と駆動出力部との間に設けられ、制御外力に
より伝達トルクを発生させる駆動系クラッチ手段２と、
車両状態を検出する検出手段３と、該検出手段３からの
入力信号に基づきクラッチ締結力を増減させる制御信号
を出力するクラッチ制御手段４と、を備えた車両用駆動
系クラッチ制御装置において、前記検出手段３として、
車速検出手段３０１と車体横加速度検出手段３０２を含
み、前記クラッチ制御手段４を、車体横加速度が低い領
域では車速に基づいて制御を行ない、車体横加速度が高
い領域では車体横加速度に基づいて制御を行なう手段と
した。

（作　用） 従って、本発明の車両用駆動系クラッチ制御装置では、
上述のように、車体横加速度が低い領域では車速に基づ
いて、一方、車体横加速度が高い領域では車体横加速度
に基づいて制御を行なう手段としたことで、車体横加速
度が低い直進走行時等には高速直進安定性を図ることが
可能だし、車体横加速度が高い旋回走行時等には旋回初
期のアンダーステア傾向やタイトコーナブレーキング防
止や旋回後期の加速性向上を図ることが可能なように、
車体横加速度の大きさで判断される走行状態に対応して
適切なりラッチ締結力の増減制御を行なうことができる
。

（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手段を備えた自動軍用差動制限
クラッチ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
（動力分割装置）ｌＯ１多板摩擦クラッチ手段（駆動系
クラッチ手段）１１、油圧アクチュエータ１２、コント
ロールユニッ）１３、入力センサ１４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ｌＯ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ｌＯは、スタッドボルト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ｍ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。

多板摩擦クラッチ手段１１は、前記差動装置ｌＯ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
クラッチ締結力が付与され、差動制限トルクを発生する
手段である。

この多板摩擦クラッチ手段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’
とりアクシ璽ンプレート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
例式差動制限手段のように、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、油圧ボート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。

油圧アクチュエータ１２は、第４図に示すように、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、ポンプ圧油路４２、ドレー
ン油路４３、制御圧油路４４と、バルブソレノイド４５
を有する電磁比例減圧バルブ４６を備えている。

前記電磁比例減圧バルブ４６は、油圧ポンプ４０からポ
ンプ圧油路４２を介して供給されるポンプ圧の作動油を
、コントロールユニット１３からの制御電流信号（ｉ）
により、制御電流値ｉｓの大きさに比例したクラッチ油
圧Ｐｃに圧力制御をしく第７図）、制御圧油路４４から
油圧ボート３５及び油室３４ベクラツチ油圧Ｐｃを送油
するバルブアクチュエータで、制御電流信号（ｉ）は電
磁比例減圧バルブ４６のバルブソレノイド４５に対して
出力される。

尚、クラッチ油圧Ｐｃと差動制限トルクＴとは、Ｔｏｃ
Ｐｃ−ｇ−ｎ−ｒ−Ａ ｎ；クラッチ枚数 ｒ；クラッチ平均半径 Ａ；受圧面積 の関係にあり、第８図に示すように、差動制限トルクＴ
はクラッチ油圧Ｐｃに比例する。

コントロールユニット１３は、車載のマイクロコンピュ
ータを中心とする電子制御回路を用いたもので、入力回
路１３１、ＲＡＭ（ランダム、アクセス、メモリ）１３
２、ＲＯＭ　（リード、オンリー、メモリ）１３３、Ｃ
ＰＵ（セントラル、プロセシング、ユニッ））１３４、
クロック回路１３５、出力回路１３６を備えている。

尚、入力センサ１４としては、車速センサ１４１、車体
横加速度センサ１４２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）、（ｇ）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からの入力信号の書き込み
や、ＣＰＵ１３４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　ｌ　３４から読み出され
る。

前記ＣＰＵｌ−３４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４５に対し制御電流信
号（ｉ）を出力する回路である。

前記車速センサ１４１は、車両の車速■を検出し、車速
Ｖに応じた車速信号（ｖ）を出力するセンサである。

前記車体横加速度センサ１４２は、旋回時等で車体に加
わる横加速度ＹＧを検出し、横加速度Ｙｃに応じた横加
速度信号（ｇ）を出力するセンサである。

尚、車速センサ１４１及び車体横加速度センサ１４２は
、ｔＪ記コントロールユニット１３に予め設定されてい
る制御特性マツプＭｖ、ＭＧ（第５図、第６図）から目
標の差動制限トルクＴｖ。

Ｔｇを検索するためのセンサとして用いられる。

また、一方の車体横加速度センサ１４２は、横加速度Ｙ
ｃが設定値ＹＯ以下かどうかで制御特性マツプＭｖ、Ｍ
ｃのいずれかを選択するマツプ選択情報としても用いら
れる。

前記制御特性マツプＭｖは、車速Ｖに基づいた目標の差
動制限トルクＴｖを設定したマツプで、第５図に示すよ
うに、低速域では車両の口頭性向上のために差動制限ト
ルクＴｖを付与せず、設定車速Ｖ１　（例えば４０ｋｍ
／ｈ）を超えたら徐々に高まる差動制限トルクＴｖを付
与し、直進安定性が要求される設定車速Ｖ２　　（例え
ば８０ｋｍ／ｈ）を超えたら最大の差動制限トルクＴｖ
ｍａｘを付与するように設定されている。

前記制御特性マツプＭａは、横加速度Ｙｃに基づいた目
標の差動制限トルクＴｇを設定したマツプで、第６図に
示すように、低横加速度領域ではアンダーステアの原因
となるヨーモーメントの発生を防ぐために差動制限トル
クＴｇを付与せず、設定横加速度Ｙ＋　　（例えば０．
５Ｇ）を超えたら、左右輪の輪荷重の差による内輪のホ
イールスピンを防止するために、徐々に高まる差動制限
トルクＴｇを付与し、設定横加速度Ｙ２　　（例えば１
．０Ｇ）を超えたらタックインの抑制のために最大の差
動制限トルクＴｇｍａｚを付与するように設定されてい
る。

尚、Ｔｖｍａｙは、高速旋回時の旋回初期のアンダース
テアを小さくするため、Ｔｇ■ａ！の半分以下の小さな
値に設定されている。

次に、実施例の作用を説明する。

まず、差動制限制御の作動流れを第９図に示すフローチ
ャート図により述べる。

（イ）Ｙａ≦ＹＯの時 車体の横加速度Ｙａが設定値Ｙｏ以下の時は、ステップ
１００→ステツプ１０１→ステツプ１０２→ステツプ１
０３→ステツプ１０４→ステツプ１０５へと進む流れと
なり、車速Ｖと制御特性マツプＭｖに基づく目標の差動
制限トルクＴｖが得られる制御電流信号（ｉ）が出力さ
れる。

尚、ステップ１００は車速Ｖと横加速度Ｙａの読み込み
ステップであり、ステップｌｏｔは車速■と制御特性マ
ツプＭｙにより差動制限トルクＴｖをテーブルルックア
ップするステップであり、ステップ１０２は横加速度Ｙ
ｃが設定値Ｙ。

を超えているかどうかの判断ステップであり、ステップ
１０３は差動制限トルクＴｖを目標の差動制限トルクＴ
として設定するステップであり、ステップ１０４は差動
制限トルクＴ（＝Ｔｖ）が得られる制御電流値ｉ寧を演
算するステップであり、ステップ１０５は前記ステップ
１０４で得られた制御電流値ｉｔによる制御電流信号（
ｉ）を出力するステップである。

従って、横加速度ＹＧが設定値Ｙｏ以下の時、すなわち
直進走行時や旋回走行時であっても低車速、大旋回半径
、低摩擦係数路等の関係で横加速度Ｙｃが低い時には、
第５図の制御特性マツプＭｖに示すような内容の差動制
限制御がなされることになり、以下に列挙するような効
果が得られる。

■　低速時には差動制限トルクＴｖが付与されないため
、車両の回頭性が向上するし、低速でタイトコーナを旋
回する場合に差動制限トルクＴが付与されている場合に
発生するステックスリップも防止できる。

■　高速時には、高い差動制限トルクＴ　ｖ　ｗａｘが
付与されることで高速直進安定性が向上する。

■　車速ＶがＶ１≦Ｖ　＜　Ｖ　２の領域では、差動制
限トルクＴｖが徐々に変化するため、車両挙動が急変し
たり、ステア特性が急変することがない。

（ロ）Ｙｃ＞Ｙｏの時 車体の横加速度Ｙａが設定値Ｙｏを超えた時は、ステッ
プ１００→ステツプ１０１→ステツプ１０２→ステツプ
１０６→ステツプ１０７→ステツプ１０８→ステツプ１
０４→ステツプ１０５へと進む流れとなり、横加速度Ｙ
ａと制御特性マツプＭａに基づく目標の差動制限トルク
Ｔｇが得られる制御電流信号（ｉ）が出力される。

ただし、ステップ１０７においては差動制限トルクＴｇ
、Ｔｖの比較がなされ、Ｔｇ≦Ｔｖである時、つまりス
テップ１０６で得られる差動制限トルクＴｇがステップ
１０１で得られる差動制限トルクＴｖ以下の時は、ステ
ップ１０７からステップ１０３→ステツプ１０４→ステ
ツプ１０５へと進む流れとなる。

尚、ステップ１０６は横加速度ＹＧと制御特性マツプＭ
Ｇにより差動制限トルクＴｇをテーブルルックアップす
るステップであり、ステップ１０７はＴｇ＞’ｒｖかど
うかの判断ステップであり、ステップ１０８は差動制限
トルクＴｇを目標の差動制限トルクＴとして設定するス
テップである。

従って、横加速度Ｙａが設定値Ｙｏを超えた時、すなわ
ち旋回走行時や直進走行時であっても横風、路面傾斜等
の外因で横加速度Ｙｃが発生した時には、第６図の制御
特性マツプＭＧに示すような内容の差動制限制御がなさ
れることになり、以下に列挙するような効果が得られる
。

■　旋回初期であって、横加速度Ｙａが低横加速・度領
域（設定横加速度Ｙｌ以下）の時は、差動制限トルクＴ
ｇが付与されないため、差動制限トルクＴを付与した場
合には、内外輪の旋回半径差による路面反力の差から内
輪トルクが外輪トルクより大きくなり、アンダーステア
となるヨーモーメントを発生して、旋回初期の強アンダ
ーステアの原因となるが、この旋回初期のアンダーステ
アが防止される。

■　低摩擦係数路での旋回時には、車輪から路面に伝達
されるトルクが小さくなることから、横加速度Ｙｃが低
い領域となり、はとんど差動制限トルクＴｇが付与され
ないため、大きな差動制限トルクＴを付与した場合に、
駆動輪が通常のコンベンショナルな差動装置の場合より
早期にスリップ比が上昇してしまい、両輪のタイヤの横
力が低下し、テールスライドが発生するのに対し、差動
制限トルクＴｇを低く、もしくは解除することで外輪側
のスリップ比を低く抑えることができ、早期にテールス
ライドすることを防止できる。

■　高摩擦係数路での旋回時であって、横加速度Ｙａが
高くなる旋回後期においては、高い差動制限トルクＴｇ
が付与されることになるため、内輪のホイールスピンが
防止され、外輪への駆動力が増大され、左右輪による路
面への伝達トルク差が小さくなり、旋回後期の加速性が
向上する。

■　高摩擦係数路での旋回時であって、アクセルオフ時
においては、内外輪の制動トルク差によりタックイン現
象が発生しようとするが、タックインが大きく問題なる
のは横加速度Ｙａが０．７Ｇ以」二の高横加速度領域で
あり、しかもタックイン現象が発生するとさらに横加速
度Ｙａが高まるため、横加速度Ｙｃの高まりに応じて高
まる差動制限トルクＴｇにより内外輪にはタックイン防
止方向のヨーモーメントが増大することになり、タック
インが抑制される。

■　横加速度ＹＧがＹ１≦Ｙ　ｃ　＜Ｙ２の領域におい
ては、差動制限トルクＴｇが徐々に変化するし、また、
ステップ１０７において差動制限トルクＴｖとＴｇとを
比較し、ステップ的な変化を避ける目的で大きい方をと
っているため、旋回途中等での差動制限トルクＴの急変
による車両挙動の急変やステア特性の急変が防止される
。

■　直進走行時であっても、強い横風等による外乱で高
い横加速度ＹＧが発生した場合には、横加速度Ｙｃの発
生度合に応じて差動制限トルクＴｇが高まるため、直進
走行安定性が確保される。

以上説明してきたように、実施例の差動制限クラッチ制
御装置にあっては、車体の横加速度Ｙｃが設定値ＹＯ以
下の低横加速度領域では制御特性マツプＭｖにより車速
Ｖに基づいて制御を行ない、また、車体の横加速度Ｙｃ
が設定値Ｙｏを超えた高横加速度領域では制御特性マツ
プＭＧにより横加速度Ｙｃに基づいて制御を行なう装置
としたため、走行状態に対応した適切な差動制限トルク
Ｔの制御が行なわれ、上記■〜■で述べた効果を同時に
達成できる。

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、差動制限クラッチ制御装置の例を
示したが、四輪駆動車の駆動力を前後輪に分配するトラ
ンスファ装置の駆動力配分比を変更するトランスファク
ラッチにも適用でき、この場合にも、差動制限クラッチ
の場合と同様な効果を得ることができる。

また、制御外力として油圧力を利用した例を示したが、
電磁クラッチ等を駆動系クラッチ手段として用い、電磁
力の制御によりクラッチ締結力を増減させるような装置
であってもよい。

また、実施例では車体横加速度検出手段として、車体横
加速度センサを用いた例を示したが、左右輪の輪荷重セ
ンサやサスペンションストロークセンサやステアリング
操舵反力センサ等を用いてもよいし、また、操舵角セン
サにより得られる操舵角θと車速センサにより得られる
車速■とから車体横加速度Ｙｃを演算により求めるよう
にした検出装置であってもよい。

また、実施例では制御特性マツプＭｖとして車速■だけ
に基づくマツプを示したが、車両加速度を加味したり、
他の要素を加えたマツプとしてもよい。

また、制御特性マツプＭＧについても、実施例で示した
特性に限られるものではない。

（発明の効果） 以上説明してきたように、本発明の車両用駆動系クラッ
チ制御装置にあっては、車体横加速度が低い領域では車
速に基づいて、一方、車体横加速度が高い領域では車体
横加速度に基づいて制御を行なう手段としたため、車体
横加速度の大きさで判断されるそれぞれの走行状態に対
応する適切なクラッチ締結力の制御となり、車速に基づ
く制御による効果と車体横加速度に基づく制御による効
果との両立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駆動系クラッチ制御装置を示す
クレーム概念図、第２図は本発明実施例装置の差動制限
手段を内蔵した差動装置を示す断面図、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アクチュエー
タ及びコントロールユニット等の制御系を示す図、第５
図は実施例装置のコントロールユニットに予め設定させ
である車速に基づく制御特性マツプ図、第６図は実施例
装置のコントロールユニットに予め設定させである車体
横加速度に基づく制御特性マツプ図、第７図は制御電流
値とクラッチ油圧の関係特性図、第８図はクラッチ油圧
と差動制限トルクとの関係特性図、第９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であ
る。 ｌ・・・動力分割装置 ２・・・駆動系クラッチ手段 ３・・・検出手段 ３０１・・・車速検出手段 ３０２・・・車体横加速度検出手段 ４・・・クラッチ制御手段

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）エンジン駆動力を前後または左右の駆動輪に分配伝
   達する動力分割装置と、該動力分割装置の駆動入力部と
   駆動出力部との間に設けられ、制御外力により伝達トル
   クを発生させる駆動系クラッチ手段と、車両状態を検出
   する検出手段と、該検出手段からの入力信号に基づきク
   ラッチ締結力を増減させる制御信号を出力するクラッチ
   制御手段と、を備えた車両用駆動系クラッチ制御装置に
   おいて、 前記検出手段として、車速検出手段と車体横加速度検出
   手段を含み、前記クラッチ制御手段を、車体横加速度が
   低い領域では車速に基づいて制御を行ない、車体横加速
   度が高い領域では車体横加速度に基づいて制御を行なう
   手段としたことを特徴とする車両用駆動系クラッチ制御
   装置。