JPH075032B2 - 車両用差動制限制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、自動車の差動装置に用いられ、差動制限量を
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 （株）山海堂発行）の第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（差動制限量）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。

（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、駆動ト
ルクと多板摩擦クラッチのイニシャルトルクに応じて一
定量の差動制限量が発生するものであった為、片輪のみ
トルク伝達が可能で、左右輪に高回転速度差が発生する
ようなスプリットμ路（左右輪の路面摩擦係数が異なる
走行路）では高い差動制限量が得られることで走破能力
が高められるが、以下に述べるような問題点があった。

スプリットμ路での走破性を高めるべく前記イニシャル
トルクを大きく設定すると左右輪が共に低μ路上を走行
する時では両駆動輪が同時に大きくスリップし、タイヤ
のコーナリングフォースが低下することにより車両の尻
振りが発生し易く、操縦安定性が悪化してしまう。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、このような従来の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
では以下にのべる手段とした。

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
説明すると、左右の駆動輪間に設けられ、外部からの制
御力により締結される差動制限クラッチ手段１と、車両
状態を検出する所定の検出手段２と、該検出手段２から
の検出信号に基づいて出力される制御信号で差動制限量
を増減制御させるクラッチ制御手段３と、を備えている
車両用差動制限制御装置において、前記検出手段２とし
て、非駆動輪回転速度検出手段201と左駆動輪回転速度
検出手段202と右駆動輪回転速度検出手段203とを含み、
前記クラッチ制御手段３は、非駆動輪に対し左右駆動輪
のどちらか一方、または左右両駆動輪の回転速度が高く
なると差動制限量の増大方向制御を行ない、この差動制
限量増大制御中に左右駆動輪のスリップ状態が共にタイ
ヤのコーナリングフォースを低下させる設定スリップ状
態を越えると、その時に付与されている差動制限量より
小さい差動制限量レベルもしくは差動制限量零まで差動
制限量を減少させる制御を行なう手段であることを特徴
とする。

（作 用） スプリットμ路等の走行時であって、非駆動輪に対し左
右駆動輪のどちらか一方の駆動輪の回転速度が高い時、
あるいは、低摩擦係数路等の走行時であって、非駆動輪
に対し左右駆動輪の回転速度が高い時、クラッチ制御手
段３において、差動制限量を徐々に増大させる制御が行
なわれる。

そして、この差動制限量の増大により駆動輪スリップの
発生を抑制する差動制限量増大制御中に左右駆動輪のス
リップ状態が共にタイヤのコーナリングフォースを低下
させる設定スリップ状態を越えると、クラッチ制御手段
３において、その時に付与されている差動制限量より小
さい差動制限量レベルまで差動制限量を減少させる制
御、もしくは、その時に付与されている差動制限量から
差動制限量零まで差動制限量を減少させる制御が行なわ
れる。

このように、差動制限クラッチ手段１に対する締結力制
御により差動制限量を徐々に増大あるいは減少させる制
御を行なうようにしていることで、デフロック制御のよ
うに、急激に差動制限を付与したりあるいは解除したり
することでの車両挙動の急変を招くことはない。

そして、差動制限量の増大により駆動輪スリップ抑制作
用を発揮させる範囲を、左右駆動輪のスリップ状態が共
にタイヤのコーナリングフォースを低下させる設定スリ
ップ状態を上限とし、この上限を越えると差動制限量を
逆に減少させてタイヤのコーナリングフォースを確保す
るようにしているため、タイヤのコーナリングフォース
を低下させないレベルの駆動輪スリップ発生時における
駆動性能の向上と、タイヤのコーナリングフォースを低
下させる過大駆動輪スリップ発生域における操縦安定性
の向上と、の両立が図られる。

（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後輪駆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
10、多板摩擦クラッチ手段（差動制限クラッチ手段）1
1、油圧発生装置12、コントロールユニット（クラッチ
制御手段）13、入力手段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
駆動後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。

前期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26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′、プッシュロッド32、油圧ピストン33、
油室34、油圧ポート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18に回転方向固定されたフリクションプレート27
a,27′ａと、サイドギヤ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、駆動トルクによるスラスト力は特に発生しな
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、締結力がプッシュロッド32→
スペーサ31→スラスト軸受30→リアクションプレート29
へと伝達され、プレッシャリング28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、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、バルブアクチュエータとしてバルブソレノ
イド45を有する電磁比例減圧バルブ46を備えている。

電気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差動油を、コン
トロールユニット13からの制御電流信号（ｉ）により、
指令電流値ｉ^＊の大きさに比例した制御油圧Ｐに圧力制
御をし、制御圧油路44から油圧ポート35及び油室34へ制
御油圧Ｐ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、制御油圧Ｐと差動制限トルクＴとは、 Ｔ∝Ｐ・μ・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、差動制限トルクＴは制御油圧Ｐ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
タの中心とする制御回路で、入力インタフェース回路13
1、メモリ132、CPU（セントラル．プロセシング．ユニ
ット）133、出力インタフェース回路134を備えている。

尚、前記コントロールユニット13への入力手段14として
は、左前輪回転速度センサ141、右前輪回転速度センサ1
42、左後輪回転速度センサ143、右後輪回転速度センサ1
44が設けられている。

前記左前輪回転速度センサ141及び右前輪回転速度セン
サ142は、非駆動輪である左右前輪の回転速度を検出す
る手段で、センサ141からは左前輪回転速度N_FLに応じた
左前輪回転速度信号（nfl）、センサ142からは右前輪回
転速度N_FRに応じた右前輪回転速度信号（nfr）が出力さ
れる。

前記左後輪回転速度センサ143及び右後輪回転速度セン
サ144は、駆動輪である左右後輪の回転速度を検出する
手段で、センサ143からは左後輪回転速度N_RLに応じた左
後輪回転速度信号（nrl）、センサ144からは右後輪回転
速度N_RRに応じた右後輪回転速度信号（nrr）が出力され
る。

次に、実施例の作用を説明する。

まず、コントロールユニット14での差動制限制御の差動
流れを、第５図に示すフローチャート図により述べる。

ステップ100では、各車輪回転速度センサ141,142,143,1
44からの信号により、左前輪回転速度N_FL,右前輪回転速
度N_FR,左後輪回転速度N_RL,右後輪回転速度N_RRが読み込
まれる。

ステップ101では、前記ステップ100で読み込まれた左前
輪回転速度N_FLと右前輪回転速度N_FRとにより、前輪の平
均車輪速N_FAVEが演算により求められる。

尚、演算式は、N_FAVE＝（N_FL＋N_FR）/2である。

ステップ102では、前記ステップ101で求められた前輪の
平均車輪速N_FAVEと、ステップ100で読み込まれた左後輪
回転速度N_RL及び右後輪回転速度N_RRとによって、左右後
輪のそれぞれについての前輪の平均車輪速に対する回転
速度差△N_L,ΔN_Rとが演算により求められる。

尚、演算式は次の通りである。

ΔN_L＝N_RL−N_FAVE ΔN_R＝N_RR−N_FAVE ステップ103では、前記ステップ102で求めた回転速度差
ΔN_L,ΔN_Rの少なくとも一方が設定回転速度差ΔN₀以上
かどうかの判断がなされる。

尚、ステップ103でΔN_L≧ΔN₀またはΔN_R≧ΔN₀の時に
はステップ104へ進み、ステップ103でΔN_L≧ΔN₀かつΔ
N_R≧ΔN₀の時にはステップ107へ進む。

ステップ104では、左右後輪のそれぞれについての前輪
の平均車輪速に対するスリップ比S_L,S_Rが演算により求
められる。

尚、演算式は次式の通りである。

S_L＝N_RL/N_FAVE S_R＝N_RR/N_FAVE ステップ105では、前記ステップ104で求めたスリップ比
S_L,S_Rの両方が設定スリップ比S₀を越えているかどうか
の判断がなされる。尚、ステップ105でS_L＞S₀かつS_R＞S
₀の時にはステップ107へ進み、それ以外の時にはステッ
プ106へ進む。

ステップ106では、前記ステップ103でYESと判断され、
ステップ105でNOと判断された時に、差動制限トルクＴ
を徐々に増大させる制御電流信号（ｉ）が出力される。

ステップ107では、ステップ103でNOと判断された時、ま
たはステップ103及びステップ105でYESと判断された時
に、差動制限トルクＴをゼロにする制御電流信号（ｉ）
が出力される。

次に、様々な走行態様での差動制限制御作動について説
明する。

（イ）高摩擦係数路走行時 乾燥アスファルト路等の高摩擦係数路での走行時におい
ては、ステップ100→ステップ101→ステップ102→ステ
ップ103へと進み、通常のアクセルワークにより走行し
ている限りは、駆動輪スリップの発生がほとんどない
為、このステップ103ではNOと判断され、ステップ107に
進む。

従って、差動制限量の発生のない通常の走行状態とな
る。

但し、高摩擦係数路走行時であっても、アクセルペダル
を急激に踏み込む急発信時や急加速時等において駆動輪
スリップが発生した場合には、ステップ103でNOと判断
されて、駆動輪スリップを抑制するべく差動制限量が発
生することがある。

（ロ）低摩擦係数路走行時 雨路，氷雪路等の低摩擦係数路での走行時においては、
ステップ100→ステップ101→ステップ102→ステップ103
へと進み、通常のアクセルワークにより走行していても
タイヤが滑り易い状態にある為、左右後輪のそれぞれに
ついての前輪の平均車輪速に対する回転速度差ΔN_L,ΔN
_Rが発生すると、このステップ103ではYESと判断され、
ステップ104に進む。

そして、ステップ104では、左右後輪のそれぞれについ
てスリップ比S_L,S_Rが演算により求められ、ステップ105
では、前記ステップ104で求めたスリップ比S_L,S_Rの両方
が設定スリップ比S₀を越えているかどうかの判断がなさ
れるが、駆動輪スリップの開始直後は設定スリップ比S₀
までに達していない為、ステップ105でNOと判断され、
ステップ106で差動制限トルクＴを徐々に増大させるべ
く制御電流信号（ｉ）が出力される。ここで、前記制御
電流信号（ｉ）は、前回の出力電流値をi oldとした場
合、今回の出力電流値i newは、i new＝i old＋Δｉと
なる様に徐々に出力電流値を増加させるものである。

そして、ステップ103でYESと判断され、ステップ105でN
Oと判断される限りは、ステップ100〜ステップ106の流
れが繰り返えされ、差動制限トルクＴが徐々に増大して
ゆき、駆動輪スリップが抑制される。次いで、この駆動
輪スリップの抑制作用でステップ103でNOと判断された
ら、ステップ107へ進み、差動制限トルクＴは解除され
る。

また、ステップ105で差動制限トルクＴが与えられたに
もかかわらず、アクセルを踏み込み方向に操作したり、
路面摩擦係数が急に低下したりして、ステップ105でYES
と判断された場合には、直ちにステップ107へ進み、差
動制限トルクＴが解除される。

これは、第６図に示すように、スリップ比S_L,S_Rが設定
スリップ比S₀を越えるような場合には、駆動側の両タイ
ヤのコーナリングフォースCFが低下して尻振りを発生し
易く、脚って左右各タイヤによりコーナリングフォース
CFを確保した方が操縦安定性が高まる為である。

（ハ）スプリットμ路走行時 左右輪の路面摩擦係数が異なるスプリットμ路での走行
時にも前述の低摩擦係数路での走行時と同様な制御作動
の流れとなる。

これは、ステップ103で、左右後輪のそれぞれについて
の前輪の平均車輪速に対する回転速度差ΔN_L,ΔN_Rが発
生しているかどうかが判断され、少なくとも、一方がこ
の条件を満足していればステップ104→ステップ105→ス
テップ106へと進むことによる。

そして、ステップ105でYESと判断された場合にも前述と
同様に、ステップ107へ進み、差動制限トルクＴは解除
され、操縦安定性が高められる。

以上説明してきたように、実施例の自動車用差動制限制
御装置にあっては、以下に述べるような効果が得られ
る。

非駆動輪である前輪に対し駆動輪である左右後輪の
どちらか一方、または左右両後輪の回転速度が高い時に
差動制限トルクＴを増大させる装置とした為、スプリッ
トμ路等の走行時であって、前輪に対し左右後輪のどち
らか一方の後輪回転速度が高い時、及び低摩擦係数路等
の走行時であって、前輪に対し左右両後輪の回転速度が
高い時、のいずれの時でも差動制限トルクが増大し、有
効に駆動輪スリップを抑制することが出来る。

左右後輪のスリップ比S_L,S_Rが共に設定スリップ比S
₀を越えた時に差動制限トルクＴを解除させる装置とし
た為、差動制限トルクＴの増大により駆動輪スリップを
抑制してもなお左右後輪のスリップが高まる方向にある
時は、タイヤのコーナリングフォースCFの低下が抑えら
れ、尻振り等の発生を防止することで、操縦安定性の向
上を図ることが出来る。

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、左右駆動輪のスリップ比の判断
を、S_L＞S₀かつS_R＞S₀の例を示したが、（S_L＋S_R）/2＞
S₀としてもよい。

また、実施例では、アクチュエータとして、電磁比例減
圧バルブを示したが、開閉の電磁バルブ等を用い、制御
信号をデューティ信号にして油圧制御を行なうような例
としてもよい。

（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
装置にあっては、差動制限量の増減制御を行なうクラッ
チ制御手段を、非駆動輪に対し左右駆動輪のどちらか一
方、または左右量駆動輪の回転速度が高くなると差動制
限量の増大方向制御を行ない、この差動制限量増大制御
中に左右駆動輪のスリップ状態が共にタイヤのコーナリ
ングフォースを低下させる設定スリップ状態を越える
と、その時に付与されている差動制限量より小さい差動
制限量レベルもしくは差動制限量零まで差動制限量を減
少させる制御を行なう手段としたため、差動制限制御に
よる車両挙動の急変を招くことなく、タイヤのコーナリ
ングフォースを低下させないレベルの駆動輪スリップ発
生時における駆動性能の向上と、タイヤのコーナリング
フォースを低下させる過大駆動輪スリップ発生域におけ
る操縦安定性の向上と、の両立を図ることができるとい
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発生装置及び制御装
置を示す図、第５図実施例装置のコントロールユニット
での差動制限制御作動の流れを示すフローチャート図、
第６図はスリップ比に対する路面摩擦係数とコーナリン
グフォースの特性図である。 １……差動制限クラッチ手段 ２……検出手段 201……非駆動輪回転速度検出手段 202……左駆動輪回転速度検出手段 203……右駆動輪回転速度検出手段 ３……クラッチ制御手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】左右の駆動輪間に設けられ、外部からの制
   御力により締結される差動制限クラッチ手段と、 車両状態を検出する所定の検出手段と、 該検出手段からの検出信号に基づいて出力される制御信
   号で差動制限量を増減制御させるクラッチ制御手段と、 を備えている車両用差動制限制御装置において、 前記検出手段として、非駆動輪回転速度検出手段と左駆
   動輪回転速度検出手段と右駆動輪回転速度検出手段とを
   含み、 前記クラッチ制御手段は、非駆動輪に対し左右駆動輪の
   どちらか一方、または左右両駆動輪の回転速度が高くな
   ると差動制限量の増大方向制御を行ない、この差動制限
   量増大制御中に左右駆動輪のスリップ状態が共にタイヤ
   のコーナリングフォースを低下させる設定スリップ状態
   を越えると、その時に付与されている差動制限量より小
   さい差動制限量レベルもしくは差動制限量零まで差動制
   限量を減少させる制御を行なう手段であることを特徴と
   する車両用差動制限制御装置。