JP3052411B2 - 車両用差動制限制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両の車輪間、特に左
右輪間の差動制限を制御するのに適した、車両用差動制
限制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車の駆動輪における左右輪間には、
旋回時等に生じる差動を許容するための差動機構が設け
られているが、この差動機構では、左右輪のうち一方の
車輪の負荷が溝にはまって路面との摩擦係数が著しく小
さくなると、この一方の車輪のみが回転して他方の車輪
はほとんど回転しなくなって、路面に駆動トルクを伝達
できない状態が生じることがある。

【０００３】そこで、このような場合に、その差動を制
限できる差動制限機構（ＬＳＤ＝リミテットスリップデ
フ）が開発されている。

【０００４】このような左右輪の差動制限機構には、左
右輪の回転速度差に比例するタイプのものや、入力トル
クに比例するタイプのものがある。左右輪回転速度差比
例タイプには、液体の粘性を利用したＶＣ（ビスカスカ
ップリング）式ＬＳＤなどのものがあり、車両の走行安
定性を向上しうる利点がある。

【０００５】一方、入力トルク比例タイプのものには、
一般的なＬＯＭ（ロックオートマチック）式ＬＳＤなど
のフリクションタイプのものや、ウォームギヤの摩擦抵
抗を利用してトルクに感応して制御するＴＯＲＳＥＮ
（トルセン）式ＬＳＤなどのメカニカルタイプのものが
あり、車両の旋回性能の向上やスタック脱出性能の確保
や走破性の向上を実現できる等の利点がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような各差動制限機構では、その差動制御特性が物性な
どによって定まっており、必ずしもドライバの好みに応
じたものにはなっていなかった。

【０００７】また、通常使用する低入力トルク時には、
引き摺りトルクが発生して動力伝達ロスを招くという問
題点もある。

【０００８】さらに、アンチブレーキングシステム（Ａ
ＢＳ）を装備した場合に、差動制御がＡＢＳと干渉する
虞がある。

【０００９】本発明は、上述の課題に鑑み創案されたも
ので、左右輪の差動状態を適切に制御できるようにし
た、車両用差動制限制御装置を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】このため、本発明の車両
用差動制限制御装置は、車両の車輪間の差動状態を制限
する差動制限装置において、差動制限機構と、該車両の
車速を検出する車速検出手段と、該差動制限機構へ入力
されるトルクに比例するように差動制限力の大きさを設
定する差動制限力設定手段と、該車速検出手段により検
出された車速によって決まる第１の車速条件下では、該
差動制限力設定手段で上記入力トルクに比例して設定さ
れた大きさの差動制限力が発生するように上記差動制限
機構を制御するとともに、上記第１の車速条件とは異な
る、該車速検出手段により検出された車速によって決ま
る第２の車速条件下では、上記差動制限機構での上記入
力トルクに比例して設定された大きさの差動制限力の発
生を禁止する差動制限機構制御手段とをそなえ、上記差
動制限力設定手段に、上記の入力トルクと差動制限力と
の比例関係を運転者の意志により任意に調整しうる比例
関係調整手段が設けられていることを特徴としている。

【００１１】

【作用】上述の本発明の車両用差動制限制御装置では、
差動制限力設定手段において、まず、比例関係調整手段
を通じて入力トルクと差動制限力との比例関係を運転者
の好みに応じて調整すると、差動制限力設定手段によ
り、この設定された比例関係に応じて差動制限力が設定
される。そして、車速検出手段により検出された車速に
よって決まる第１の車速条件下では、差動制限機構制御
手段によって、入力トルクに比例して設定された差動制
限力が発生するように差動制限機構が制御され、この差
動制限機構を通じて、上記の左右輪へ入力されるトルク
の大きさ及び上記回転速度差に応じて車両の左右輪間の
差動状態が制限される。一方、上記第１の車速条件とは
異なる、車速検出手段により検出された車速によって決
まる第２の車速条件下では、差動制限機構制御手段によ
って、上記差動制限機構での上記入力トルクに比例して
設定された大きさの差動制限力の発生が禁止される。

【００１２】

【実施例】以下、図面により、本発明の実施例について
説明すると、図１〜図１５は本発明の第１実施例として
の左右輪差動制御装置について示すもので、図１はその
全体構成を示すブロック図、図２はその差動制御装置を
そなえた駆動トルク伝達系の全体構成図、図３はその左
右輪差動としてのリヤディファレンシャルを示す断面
図、図４（ａ），（ｂ）はいずれも図３のＡ−Ａ矢視断
面、図５はその入力トルク対応制御部の一部を示す構成
図、図６はその車速検出手段の詳細を示す構成図、図７
はその差動対応クラッチトルクＴｒｎを求めるマップ、
図８はその入力トルク比例クラッチトルクＴｒを求める
マップ、図９はそのエンジントルクマップの例を示す
図、図１０はそのトランスミッショントルク比マップの
例を示す図、図１１は本装置による制御を含んだ車両全
体の制御の流れを示すフローチャート、図１２は本装置
による制御の流れを示すフローチャート、図１３はその
入力トルク比例クラッチトルクＴｒを求める制御の流れ
を示すフローチャート、図１４はその差動対応クラッチ
トルクＴｒｎを求める制御の流れを示すフローチャー
ト、図１５はその車速検出の流れを示すフローチャート
であり、図１６，図１７は本発明の第２実施例としての
左右輪差動制御装置について示すもので、図１６はその
全体構成を示すブロック図、図１７はその入力トルク比
例クラッチトルクＴｒを求める制御の流れを示すフロー
チャートである。

【００１３】まず、図２を参照してこの差動調整式前後
輪トルク配分制御装置をそなえる車両の駆動系の全体構
成を説明する。

【００１４】図２において、符号２はエンジンであっ
て、このエンジン２の出力はトルクコンバータ４及び自
動変速機６を介して出力軸８に伝達される。出力軸８の
出力は、中間ギア１０を介して前輪と後輪とのエンジン
トルクを所要の状態に配分する作動装置としての遊星歯
車式差動装置１２に伝達される。

【００１５】この遊星歯車式差動装置１２の出力は、一
方において減速歯車機構１９，前輪用の差動歯車装置１
４を介して車軸１７Ｌ，１７Ｒから左右の前輪１６、１
８に伝達され、他方においてベベルギヤ機構１５，プロ
ペラシャフト２０及びベベルギヤ機構２１，後輪用の差
動歯車装置（リヤディファレンシャル）２２を介して車
軸２５Ｌ，２５Ｒから左右の後輪２４，２６に伝達され
る。

【００１６】遊星歯車式差動装置１２は、従来周知のも
のと同様にサンギア１２１、同サンギア１２１の外方に
配置されたプラネタリギア１２２と、同プラネタリギア
１２２の外方に配置されたリングギア１２３とを備え、
プラネタリギア１２２を支持するキャリア１２５に自動
変速機６の出力軸８の出力が入力され、サンギア１２１
は前輪用出力軸２７及び減速歯車機構１９を介して前輪
用差動歯車装置１４に連動され、リングギア１２３は後
輪用出力軸２９及びベベルギヤ機構１５を介してプロペ
ラシャフト２０に連動されている。

【００１７】また、遊星歯車式差動装置１４には、その
前輪側出力部と後輪側出力部との差動を拘束（又は制
限）することにより前輪と後輪とのエンジンの出力トル
クの配分を変更しうる差動制限手段又は差動調整手段と
しての油圧多板クラッチ２８が付設されている。

【００１８】すなわち、油圧多板クラッチ２８は、サン
ギヤ１２１（又はリングギア１２３）とキャリア１２５
との間に介装されており、自身の油圧室に作用される制
御圧力によって摩擦力が変わり、サンギヤ１２１（又は
リングギア１２３）とキャリヤ１２５との差動を拘束す
るようになっている。

【００１９】そして、この遊星歯車式差動装置１２で
は、油圧多板クラッチ２８を完全フリーの状態からロッ
クさせた状態まで適宜制御することにより、前輪側及び
後輪側へ伝達されるトルクを、前輪：後輪が約３２：６
８程度から５０：５０の間で制御することができるよう
になっている。完全フリー状態での前輪：後輪の値：約
３２：６８は、遊星歯車の前輪側及び後輪側の入力歯車
の歯数比等の設定により規定でき、ここでは、油圧多板
クラッチ２８の油圧室内の圧力がゼロで完全フリーの状
態のときには約３２：６８となるように設定されてい
る。

【００２０】このように、後輪をベースとしたトルク配
分から前後輪均一のトルク配分までの範囲でトルク制御
を行なうのは、車両の操縦性と走行安定性とを兼ね備え
るように考慮したものであり、例えば、旋回初期には気
持ち良く曲がり始めるようにしながら、旋回後半では車
両の挙動を安定させながら旋回を完了できるようにめる
ようにしたい。このためには、通常時は、後輪寄りのト
ルク配分として旋回の応答性を確保しながら、そのまま
では走行安定性が損なわれるような場合に、その度合い
に応じて前輪へのトルク配分を増加させるようにすれば
よい。後輪をベースとしたトルク配分から前後輪均一の
トルク配分までの範囲でトルク制御を行な得るようにし
ているのである。

【００２１】なお、この完全フリー状態での比（約３
２：６８）は、前輪系と後輪系との負荷バランス等によ
って変化するが通常はこのような値となる。また、油圧
室内の圧力が設定圧（９kg／cm²）とされて油圧多板ク
ラッチ機構２８がロック状態にあって、差動制限が実質
的にゼロとなると、前輪と後輪とのトルク配分は、５
０：５０となって直結状態となる。

【００２２】なお、リヤディファレンシャル２２につい
ては、後で詳述する。

【００２３】符号３０はステアリングホイール３２の中
立位置からの回転角度、即ちハンドル角θを検出するハ
ンドル角センサ、３４ａ，３４ｂはそれぞれ車体の前部
及び後部に作用する横方向の加速度Ｇyf，Ｇyrを検出す
る横加速度センサであり、この例では、２つの検出デー
タＧyf，Ｇyrを平均して横加速度データとしているが、
車体の重心部付近に横加速度センサ３４を１つだけ設け
て、この検出値を横加速度データとしてもよい。３６は
車体に作用する前後方向の加速度Ｇxを検出する前後加
速度センサ、３８はエンジン２のスロットル開度θｔを
検出するスロットルポジションセンサ、３９はエンジン
２のエンジンキースイッチ、４０、４２、４４、４６は
それぞれ左前輪１６、右前輪１８、左後輪２６、右後輪
２８の回転速度を検出する車輪速センサであり、これら
スイッチ及び各センサの出力はコントローラ４８に入力
されている。

【００２４】符号５０はアンチロックブレーキ装置であ
り、このアンチロックブレーキ装置５０はブレーキスイ
ッチ５０Ａと連動して作動する。つまり、ブレーキペダ
ル５１の踏込時にブレーキスイッチ５０Ａがオンとなる
と、これに連動してアンチロックブレーキの作動信号が
出力されて、アンチロックブレーキ装置５０が作動す
る。また、アンチロックブレーキの作動信号が出力され
るときには同時にその状態を示す信号がコントローラ４
８に入力されるように構成されている。また、５２はコ
ントローラ４８の制御信号に基づき点灯する警告灯であ
る。

【００２５】なお、コントローラ４８は、図示しないが
後述する制御に必要なＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、インタ
フェイス等を備えている。

【００２６】そして、符号５４は油圧源、５６は同油圧
源５４と油圧多板クラッチ２８の油圧室との間に介装さ
れてコントローラ４８からの制御信号により制御される
圧力制御弁系（以下、圧力制御弁と略す）である。 ま
た、この自動車には自動変速機がそなえられており、符
合１６０は自動変速機のシフトレバー１６０Ａの選択シ
フトレンジを検出するシフトレバー位置センサ（シフト
レンジ検出手段）であり、この検出情報もコントローラ
４８に送られる。

【００２７】また、エンジン回転数センサ（エンジン回
転速度センサ）１７０で検出されたエンジン回転数Ｎｅ
やトランスミッション回転数センサ（トランスミッショ
ン回転速度センサ）１８０で検出されたトランスミッシ
ョン回転数Ｎtもコントローラ４８に送られる。

【００２８】さらに、この例では、トラクションコント
ロールシステム１５１もそなえている。つまり、エンジ
ン２は、アクセルペダル１６２の踏み込み量に応じて開
度が制御される主スロットル弁１５２をそなえており、
アクセルペダル１６２及び連結策等とともにアクセルペ
ダル系エンジン出力調整装置を構成している。

【００２９】そして、アクセルペダル系エンジン出力調
整装置と独立して制御されるエンジン出力制御手段とし
ての副スロットル弁１５３が、エンジン２の吸気通路内
において主スロットル弁１５２と直列的に設けられてい
る。この副スロットル弁１５３はモータにより駆動さ
れ、このモータは後輪速センサ４４，４６や前輪速セン
サ４０，４２やエンジン回転数センサ１７０やエンジン
負荷センサ１７２等の検知結果に基づき作動を制御され
る。

【００３０】ここで、リヤディファレンシャル（リヤデ
フ）２２について説明すると、このリヤデフ２２は、プ
ロペラシャフト２０の後端にベベルギヤ機構２１を介し
て設けられるが、差動制限機構２３を付設された構成に
なっている。

【００３１】つまり、プロペラシャフト２０の後端に
は、ベベルギヤ機構２１が設けられるが、ベベルギヤ機
構２１は，プロペラシャフト２０の後端に結合された入
力軸４０１に連動するように設けられたドライブピニオ
ンギヤ４０２と、ドライブピニオンギヤ４０２に噛合し
たクラウンギヤ４０３とからなっており、このクラウン
ギヤ４０３に、ボルト４３１によって、リヤデフ２２の
動力伝達用環状部材４０４及び第１のハウジング４０５
が一体に結合されている。なお、入力軸４０１は、軸受
４１２を介してケース４１３の前部内に回転自在に支持
されている。

【００３２】リヤデフ２２は、遊星歯車機構を用いた遊
星歯車式ディファレンシャルであって、動力伝達用環状
部材４０４及びこの内部に形成され、環状部材４０４の
内周面に形成されたリングギヤ４０７と、左側輪２４の
車軸２５Ｌとスプライン結合するサンギヤ４０８と、右
側輪２６の車軸２５Ｒとスプライン結合するキャリヤ４
０９と、このキャリヤ４０９に軸４１０ａ，４１０ｂを
介して取り付けられたプラネタリギヤ４１１ａ，４１１
ｂとから構成されている。

【００３３】したがって、入力軸４０１から入った回転
トルクは、ドライブピニオンギヤ４０２，クラウンギヤ
４０３を経て、環状部材４０４のリングギヤ４０７か
ら、プラネタリギヤ４１１ａ，４１１ｂ及びキャリヤ４
０９を介して右側輪２６の車軸２５Ｒへ伝達されると共
に、プラネタリギヤ４１１ａ，４１１ｂ及びサンギヤ４
０８を介して左側輪２４の車軸２５Ｌへ伝達されるよう
になっている。

【００３４】また、キャリヤ４０９の右側には、第２の
ハウジング４０６が設けられており、この第２のハウジ
ング４０６はベアリング４２８を介して環状支持部材４
１８に支持されている。

【００３５】そして、このリヤデフ２２には、差動制限
装置２３が設けられており、この差動制限装置２３は、
差動制限機構としての多板クラッチ４１４と、この多板
クラッチを駆動する駆動装置４１７と、この駆動装置４
１７を制御するコントローラ４８のリヤデフ制御部４８
ａとから構成されている。

【００３６】つまり、多板クラッチ４１４は、環状部材
４０４の内部に設けられており、一方のクラッチディス
ク４１４ａを支持するホルダ部４１５ａは軸４１０ａ，
４１０ｂを介してキャリヤ４０９に結合されて、クラッ
チディスク４１４ａがキャリヤ４０９と一体回転するよ
うになっており、他方のクラッチディスク４１４ｂを支
持するホルダ部４１５ｂはサンギヤ４０８の設けられた
中空シャフト４１６に形成されて、クラッチディスク４
１４ｂがサンギヤ４０８と一体回転するようになってい
る。

【００３７】さらに、駆動装置４１７は、キャリヤ４０
９と第２のハウジング４０６との間に介設された力方向
変換機構４２９と、この力方向変換機構４２９を駆動す
る電磁式クラッチ機構４３０とからなっている。なお、
このリヤデフ２２は電磁式クラッチ機構により差動制限
を行なうので、電磁制御式ディファレンシャル（ＥＭＣ
Ｄ：Ｅlectro Ｍagnetic Ｃontrolled Ｄifferentia
l）という。

【００３８】力方向変換機構４２９は、図３に示すよう
に、キャリヤ４０９と第２のハウジング４０６との間に
介装されたボール４２１と、図４（ａ）に示すように、
このボール４２１を収容する菱形（又は矩形）の室４２
５とからなり、室４２５は、キャリヤ４０９側に形成さ
れた溝４２２とキャリヤ４０９と第２のハウジング４０
６との間の環状部材４２３に形成された溝４２４とによ
って形成されている。そして、環状部材４２３は、キャ
リヤ４０９と第２のハウジング４０６との間に介装され
て、通常時にはこれらの部材に対して回転方向にフリー
であって、ボール４２１を介してキャリヤ４０９と一体
回転しているが、第２のハウジング４０６側（つまり、
クラウンギヤ４０３や動力伝達用環状部材４０４側）の
回転トルクを受けると、キャリヤ４０９に対して差回転
を生じて、この回転トルクによる力が、方向を変更され
て、クラッチ４１４の押圧力として作用するようになっ
ている。

【００３９】環状部材４２３に第２のハウジング４０６
側の回転トルクを作用させるのは、電磁式クラッチ機構
４３０であり、この電磁式クラッチ機構４３０は、環状
部材４２３と第２のハウジング４０６側（クラウンギヤ
４０３や動力伝達用環状部材４０４側）の部材４２６と
の間に介装されたクラッチ４２７と、磁石４１９と差動
制限機構制御手段としてのソレノイド（ＥＭＣＤコイ
ル）４２０とからなる電磁式クラッチ駆動系とからなっ
ている。

【００４０】つまり、クラッチ４２７が、第２のハウジ
ング４０６の内側に配設されていて、第２のハウジング
４０６のさらに内側には磁石４１９が設置され、この一
方、第２のハウジング４０６の外側に、磁石４１９を吸
引しうるソレノイド４２０が設置されている。これによ
り、ソレノイド４２０が作動すると、磁石４１９が第２
のハウジング４０６側に引き付けられて、第２のハウジ
ング４０６との間でクラッチ４１６を押圧するようにな
ることで、クラッチ４１６が係合するようになってい
る。

【００４１】そして、クラッチ４１６が係合するように
なると、環状部材４２３が、第２のハウジング４０６側
の回転トルクを受けて、第２のハウジング４０６側と一
体的に回転しようとするようになる。この時に、第２の
ハウジング４０６側（したがって、サンギヤ４０７側）
とキャリヤ４０９とが回転速度差（差回転）を生じてい
れば、つまり、左右輪間に回転速度差が生じていれば、
環状部材４２３は、キャリヤ４０９に対して差回転を生
じ、このように環状部材４２３がキャリヤ４０９に対し
て差回転を生じると、図４（ｂ）に示すように、ボール
４２１と溝４２２，４２４の傾斜面とを介して、差回転
方向の力Δｒが、これと直交する方向の力、つまり、リ
ヤデフの軸心方向や車軸方向に並行な力Ｆに変換され
て、この力Ｆによりキャリヤ４０９が軸心方向へ駆動さ
れて、シャフト４１０ａ，４１０ｂ，ホルダ部４１５ａ
を通じて、多板クラッチ４１４が押圧されて係合するよ
うにになっている。

【００４２】このような多板クラッチ４１４の係合力
は、左右輪の回転速度差とソレノイド４２０で生じる電
磁力の大きさとに対応することになり、ソレノイド４２
０への電流を調整することで、多板クラッチ４１４の係
合力、したがって、差動制限力を制御できるのである。

【００４３】このようなソレノイド４２０への電流調整
による差動制限力の制御のために、コントローラ４８に
リヤデフ制御部４８ａが設けられている。

【００４４】ここで、このリヤデフ制御部４８ａについ
て説明する。

【００４５】リヤデフ制御部４８ａは、図１のブロック
図に示すように、各センサ（車輪速センサ４０，４２，
４４，４６，前後加速度センサ３６，スロットルポジシ
ョンセンサ３８，エンジン回転数センサ１７０，トラン
スミッション回転数センサ１８０，シフトポジションセ
ンサ１６０等）からの検出情報に基づいて、多板クラッ
チ４１４のクラッチトルクを設定し、目標のクラッチト
ルクを得られるように駆動装置４１７の電磁式クラッチ
機構４３０への供給電流を制御するようになっている。

【００４６】なお、データのうちＡＢＳ情報，車輪速，
舵角，変速段，ＡＢＳのコントロールユニットとエンジ
ンの制御ユニットとの総合通信（ＳＣＩ通信：ＳＣＩ＝
Ｓerial Ｃommunication Ｉnterface）等のデータ
は、デジタル入力され、前後加速度，横加速度，アクセ
ル開度，多板クラッチへの油圧制御，４ＷＤコントロー
ルユニット制御，リヤデフの電磁クラッチへの電流等に
関してはアナログ入力される。

【００４７】この装置では、多板クラッチ４１４のクラ
ッチトルクの設定は、左右輪の差動状態に着目してこ
の差動が大きくなるにしたがって増加するように設定さ
れる差動対応クラッチトルクＴｒｎと、後輪に入力さ
れるトルクに着目してこの後輪入力トルクに比例するよ
うな値に設定される入力トルク比例クラッチトルクＴｒ
との中から１つが選択されるようになっており、これら
の各クラッチトルクＴｒｎ，Ｔｒの設定部について順に
説明する。

【００４８】差動対応クラッチトルクＴｒｎは、駆動輪
のスリップを防止して、路面状態や走行状態に応じて適
切に駆動力配分がなされるように左右輪間の差動状態を
制限するもので、例えば図７に示すようなマップに基づ
いて、左右輪間の差動の量ΔＶｒから差動対応クラッチ
トルクＴｒｎを求める。

【００４９】このマップ（図７参照）は、左右輪間の差
動量ΔＶｒが大きくなるにしたがって差動対応クラッチ
トルクＴｒｎが増加するような関係に設定されており、
例えばビスカスカップリングユニット（ＶＣＵ）に近い
差動制限特徴を持たせるには、ΔＶｒとＴｒｎとの関係
を実線で示すようなものにして、ハイドロリックカップ
リングユニット（ＨＣＵ）に近い差動制限特徴を持たせ
るには、ΔＶｒとＴｒｎとの関係を鎖線で示すようなも
のにする。

【００５０】入力トルク比例クラッチトルクＴｒは、後
輪入力トルク（又は後輪分担トルク）Ｔｒｅに比例する
ような値に設定されるが、この装置では、後輪入力トル
クＴｒｅとクラッチトルクＴｒとの関係を任意に調整し
うるようになっている。

【００５１】そして、このような入力トルク比例クラッ
チトルクＴｒを求めるために、図１に示すように、後輪
入力トルク演算部（後輪分担トルク演算部）５６０と、
比例トルク変換部５７０と、比例関係調整手段としての
セレクタ６００とが設けられている。

【００５２】後輪分担トルク演算部５６０は、図５に示
すように、ある瞬間のエンジントルクＴｅを検出するエ
ンジントルク検出部２６４と、その時のトルコントルク
比ｔを検出するトルコントルク比検出部２６６と、その
時のトランスミッションの減速比ρｍを検出するトラン
スミッションの減速比検出部２７６と、前後加速度Ｇｘ
からセンタデフトルク（センタデフクラッチトルク）Ｔ
ｃを得るセンタデフトルク設定部５６２とから、それぞ
れの情報が送られて、これらのエンジントルクＴｅとト
ルコントルク比ｔとトランスミッションの減速比ρｍと
センタデフトルクＴｃとから後輪分担トルクＴｒｅを算
出するように構成されている。

【００５３】エンジントルク検出部２６４では、スロッ
トルポジションセンサ３８から送られてフィルタ２６２
ａを通じて外乱等により発生するデータの微振動成分を
取り除かれたスロットル開度データθｔｈと、エンジン
回転数センサ１７０から送られてフィルタ２６２ｂを通
じて外乱等により発生するデータの微振動成分を取り除
かれたエンジン回転数データＮｅとから、例えば図９に
示すようなエンジントルクマップを通じてその時のエン
ジントルクＴｅを求めるようになっている。

【００５４】トルコントルク比検出部２６６では、エン
ジン回転数センサ１７０から送られてフィルタ２６２ｂ
を通じて外乱成分を取り除かれたエンジン回転数データ
Ｎｅと、トランスミッション回転数センサ１８０から送
られてフィルタ２６２ｃを通じて外乱成分を取り除かれ
たトランスミッション回転数データＮｔとから、例えば
図１０に示すようなトランスミッショントルク比マップ
を通じて、その時のトランスミッショントルク比ｔを求
めるようになっている。

【００５５】トランスミッションの減速比検出部２７６
では、シフトポジションセンサ１６０からの選択シフト
段情報から、シフト段−減速比対応マップ（図示省略）
を参照してトランスミッションの減速比ρｍを求めるよ
うになっている。

【００５６】センタデフトルク設定部５６２では、前後
加速度Ｇｘに基づいて次式からセンタデフトルクＴｃを
演算する。 Tc=(Z/ Zr)・( Rt/ρrd)[(Wf-Wa・Zs/Z)・Gx-h/l・ Wa・ Gx²]・・・（２．１） ただし、Ｚｓはサンギヤの歯数、Ｚｒはリングギヤの歯
数、Ｗｆは前輪分担荷重、Ｗａは車重、ρｒｄは終減速
比、ＺはＺｓ＋Ｚｒである。

【００５７】後輪分担トルク演算部５６０では、上述の
ように設定されたエンジントルクＴｅ，トルコントルク
比ｔ，トランスミッションの減速比ρｍ，センタデフト
ルクＴｃに基づいて後輪分担トルクＴｒｅを演算する
が、この算出は、次の２式による演算結果Ｔｒｅ₁，Ｔ
ｒｅ₂のうち大きい方の値を採用する。

【００５８】Ｔｒｅ₁を算出する演算式は次式であり、
これはクラッチ４１４が滑る場合を想定したトルクの前
後配分式である。 Ｔｒｅ₁＝（Ｔｅ・ｔ・ρ₁・ρｍ−Ｔｃ）・ρｒｄ・Ｚｒ／（Ｚｒ＋Ｚｓ） ・・・（２．２）

【００５９】また、Ｔｒｅ₂を算出する演算式は次式で
あり、これはクラッチ４１４が滑らない場合を想定した
式であり、これにより得られる後輪分担トルクＴｒｅ₂
は静止時後輪分担トルクである。 Ｔｒｅ₂＝（Ｗｒ／Ｗ）・Ｔｅ・ｔ・ρ₁・ρｍ・ρｒｄ ・・・（２．３）

【００６０】 そして、Ｔｒｅ＝ＭＡＸ（Ｔｒｅ₁，Ｔｒｅ₂） ・・・（２．４） より、後輪分担トルクＴｒｅを決定する。

【００６１】なお、後輪分担トルクＴｒｅとして、上述
のように静止時後輪分担トルクＴｒｅ₂を採用するの
は、Ｔｒｅ₁の演算式ではＴｒｅ₁の値が負になる場合が
あり、このような場合等のために静止時後輪分担トルク
Ｔｒｅ₂を採用しているのである。

【００６２】また、セレクタ６００は、例えば図８に示
すように予め複数通り設定された後輪入力トルクＴｒｅ
とクラッチトルクＴｒとの関係（直線Ｌ₁ ，Ｌ₂ ，Ｌ₃
参照）の中から、任意に１つを選択できるものであり、
車室内に設けられた操作スイッチ（図示省略）を通じて
ドライバが自由に選択を切り換えられるようになってい
る。例えばオンロードでは後輪入力トルクＴｒｅに対す
るクラッチトルクＴｒの大きさを比較的小さいもの（直
線Ｌ₁ ）に設定し、また、オフロードでは後輪入力トル
クＴｒｅに対するクラッチトルクＴｒの大きさを比較的
大きいもの（直線Ｌ₂ ）に設定することが考えられる。

【００６３】上述のようにして設定された差動対応クラ
ッチトルクＴｒｎと入力トルク比例クラッチトルクＴｒ
との何れか１つを選択するために、スイッチ５７４ａが
設けられている。このスイッチ５７４ａは、判断手段５
７４からの信号により、低車速時（この例では車速Ｖｒ
ｅｆがＶｒｅｆ＜２０km／ｈ）には差動対応クラッチト
ルクＴｒｎの信号ラインをＯＮとして、入力トルク比例
クラッチトルクＴｒの信号ラインをＯＦＦとする。逆
に、低車速時以外（この例ではＶｒｅｆ≧２０km／ｈ）
には差動対応クラッチトルクＴｒｎの信号ラインをＯＦ
Ｆとして、入力トルク比例クラッチトルクＴｒの信号ラ
インをＯＮとする。

【００６４】なお、車速Ｖｒｅｆは、車輪にスリップが
生じたときに車輪速から車体速を求めた推定車速値（こ
れを運転者要求車体速という）であり、運転者要求車体
速演算部２１６で演算される。運転者要求車体速演算部
２１６は、図６に示すように、車輪速センサ４０，４
２，４４，４６により検出された左前輪１６，右前輪１
８，左後輪２６，右後輪２８の回転速度データ信号Ｆ
Ｌ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲのうち下から（小さい方から）２
番目の大きさの車輪速データを選択する車輪速選択部２
１６ａと、この選択した車輪速データ等から運転者要求
車体速を設定する運転者要求車体速算出部２１６ｃとか
らなっている。

【００６５】特に、運転者要求車体速算出部２１６ｃで
は、車輪速選択部２１６ａで選択した車輪速データをフ
ィルタ２１６ｂにかけて雑音成分を除去して得られる車
輪速データＳＶＷと、前後加速度センサ３６で検出され
た前後加速度をフィルタ２１６ｄにかけて雑音成分を除
去して得られる前後加速度データＧｘとに基づいて、ス
リップ前のある時点における両データＳＶＷ，Ｇｘか
ら、スリップ中の車速を推定できるようになっている。
つまり、ある時点の車輪速データＳＶＷをＶ₂，前後加
速度データＧｘをａとすると、この時点よりも時間ｔだ
け後の理論上の車体速Ｖｒｅｆは、Ｖｒｅｆ＝Ｖ₂＋ａ
ｔで算定できる。

【００６６】また、前後加速度データＧｘに換えて、車
輪速データＳＶＷ又は運転者要求車体速Ｖｒｅｆを時間
微分して得られる運転者要求車体加速度Ｖ´ｒｅｆを採
用してもよい。

【００６７】なお、回転速度データ信号ＦＬ，ＦＲ，Ｒ
Ｌ，ＲＲのうち下から２番目の大きさの車輪速データを
採用するのは、各車輪は通常いずれも過回転側にスリッ
プしている場合が多いので本来なら最も低速回転の車輪
速を採用するのが望ましいが、データの信頼性を考慮し
て下から２番目の車輪速を採用しているのである。

【００６８】このようにして選択されたクラッチトルク
Ｔｒ又はＴｒｎは、トルク−電流変換部５８６に送られ
て、ここで、設定されたクラッチトルクＴｒ又はＴｒｎ
が得られるようなクラッチ供給電流Ｉに変換されるよう
になっている。

【００６９】上述のようにして、クラッチ供給電流Ｉが
得られたら、電流制限部（リミッタ）５８８で、クラッ
チ供給電流Ｉが限界値（例えば、３Ａ）を超えたらＩが
限界値にホールドされるようになっている。

【００７０】このようにリミッタ５８８を経たクラッチ
供給電流Ｉの情報は、ピークホルドフィルタ５９０に取
り込まれるようになっている。このピークホルドフィル
タ５９０は、電流の急変により制御にハンチングが起こ
らないように、電流の過度な急変を防止する一種のリミ
ッタであり、電流の立上がりに対しては、ある程度高い
限界速度（例えば１０．４Ａ／ｓ）を設定し、電流の立
下がりに対しては、やや低い限界速度（例えば５．２Ａ
／ｓ）を設定している。

【００７１】そして、電流変化の速度がこのような限界
を超えるようなクラッチ供給電流Ｉの情報が送られた
ら、この限界速度に応じた制御電流に留められるように
なっている。

【００７２】このようにして変換された制御電流Ｉは、
スイッチ５９２ａを経て、ＥＭＣＤコイル４２０に送ら
れるようになっている。なお、スイッチ５９２ａは、判
断手段５９２からの信号によって、ＡＢＳ制御（アンチ
ロックブレーキ制御）が行なわれていれば（ＯＮ状態な
らば）ＯＦＦとされ、ＡＢＳ制御が行なわれていなけれ
ばＯＮとされる。つまり、ＡＢＳ制御が行なわれていな
いことを条件に、制御電流Ｉの信号が送られるようにな
っている。これは、ＡＢＳ制御時にはＡＢＳを確実に作
用させる必要があり、この時左右輪のトルク配分状態を
制御するのは、ＡＢＳ制御に干渉したりして好ましくな
いためである。

【００７３】コイル４２０では、このようにして送られ
てきた制御電流Ｉに応じて、磁力を発生して、クラッチ
２３の接続状態を調整する。

【００７４】第１実施例の装置は、上述のように構成さ
れているので、以下のようにして、差動調整が行なわれ
る。

【００７５】まず、駆動系の全体の動作の流れは、図１
１に示すように、まず、各制御要素をイニシャルセット
して（ステップａ１）、舵角中立位置の学習（ステップ
ａ２）、及びクラッチの予圧学習（ステップａ３）を行
ない、続いて、設定されたデューティに応じてクラッチ
２８を制御しながら前後輪駆動力配分制御を行ない（ス
テップａ４）、さらに、リヤデフの制御を行なう（ステ
ップａ５）。

【００７６】そして、ステップａ７〜ａ１１で、スリッ
プ制御，トレース制御，トルク選択，リタード制御演
算，ＳＣＩ（Serias Communication Interface）通信制
御といったエンジン出力制御（トラクション制御）を行
なって、トルク配分表示ランプを点灯して（ステップａ
１２）、ステップａ１３で故障診断（フェイル・ダイア
グ）を行なう。ステップａ１４で、所定時間（１５ｍse
c）経過したかどうかを判断して、所定時間（１５ｍse
c）経過したら、ウォッチドッグによる暴走チェックを
行なって（ステップａ１５）、上述のステップａ２へ戻
って、ステップａ２〜ａ１３の一連の制御を繰り返す。

【００７７】つまり、上述の前後輪駆動力配分制御，リ
ヤデフの制御及びエンジン出力制御が、所定周期（１５
ｍsec）で、行なわれるのである。

【００７８】このうち、リヤデフの制御（ステップａ
６）に関して、図１２〜図１５のフローチャートを参照
して説明する。

【００７９】図１２に示すように、まず、入力トルク比
例クラッチトルクＴｒの算出（ステップｂ１）及び差動
対応クラッチトルクＴｒｎの算出（ステップｂ２）を行
なわれて、ステップｂ３で、スイッチ５７４ａによっ
て、算出された入力トルク比例クラッチトルクＴｒと差
動対応クラッチトルクＴｒｎとの何れか１つが選択され
る。つまり、低車速時（この例ではＶｒｅｆ＜２０km／
ｈ）には差動対応クラッチトルクＴｒｎが選択され、低
車速時以外（この例ではＶｒｅｆ≧２０km／ｈ）には入
力トルク比例クラッチトルクＴｒが選択される。

【００８０】そして、選択されたクラッチトルクＴｒ又
はＴｒｎを、トルク−電流変換部５８６でクラッチ供給
電流Ｉに変換して（ステップｂ４）、ステップｂ５の判
断で、このクラッチ供給電流Ｉが限界値（例えば、３
Ａ）を越えていたら、電流制限部（リミッタ）５８８で
限界値（例えば、３Ａ）にホールドして（ステップｂ
６）、さらに、ピークホルドフィルタ５９０で、電流の
急変により制御にハンチングが起こらないように、電流
変化の速度を制限する（ステップｂ７）。

【００８１】このように処理された制御電流Ｉは、判断
手段４９２によるステップｂ８の判断で、ＡＢＳ制御が
行なわれていない時だけ出力され、ＡＢＳ制御が行なわ
れていたら処理された制御電流Ｉに代えて制御電流Ｉの
値として０が出力され（ステップｂ９）、それぞれの場
合、ＥＭＣＤコイル４２０に送られる。そして、 コイ
ル４２０では、このようにして送られてきた制御電流Ｉ
に応じて、磁力を発生して、リヤデフのクラッチ２３の
接続状態を調整する（ステップｂ１０）。

【００８２】また、入力トルク比例クラッチトルクＴｒ
の算出は図１３に示すように行なわれる。つまり、前述
の式（２．２）によってＴｒｅ₁を求め（ステップｃ
１）、前述の式（２．３）によってＴｒｅ₂を求め（ス
テップｃ２）、これらの値Ｔｒｅ₁，Ｔｒｅ₂の大きい方
をＴｒｅとして選択する（ステップｃ３）。そして、セ
レクタ６００で選択された後輪入力トルクＴｒｅとクラ
ッチトルクＴｒとの比例関係によって、Ｔｒｅを入力ト
ルク比例クラッチトルクＴｒに変換する（ステップｃ
４）。

【００８３】また、入力トルク比例クラッチトルクＴｒ
の算出は図１４に示すように行なわれる。つまり、後輪
の左右輪の車輪速度Ｖｒｌ，Ｖｒｒから左右輪間の差動
の量ΔＶｒを求め（ステップｄ１）、この差動の量ΔＶ
ｒからマップ（図７参照）によって差動対応クラッチト
ルクＴｒｎを求める（ステップｄ２）。

【００８４】そして、判断手段５７４による判断は、図
１５に示すように、まず、車速Ｖｒｅｆ（運転者要求車
体速）を運転者要求車体速演算部２１６で演算して（ス
テップｅ１）、この値Ｖｒｅｆを低速か否かの閾値（こ
こでは２０ｋｍ／ｈ）と比較して（ステップｅ２）、低
速時（Ｖｒｅｆ＜２０ｋｍ／ｈ）には差動対応クラッチ
トルクＴｒｎを出力して（ステップｅ３）、低速時以外
（Ｖｒｅｆ≧２０ｋｍ／ｈ）には入力トルク比例クラッ
チトルクＴｒを出力する（ステップｅ４）。

【００８５】このようなドライバの好みを加味した入力
トルク比例クラッチトルクＴｒの設定により、差動制限
機構が適切に設定され、左右輪の差動が適宜許容されな
がら、旋回時をはじめとして、運転者の意志に沿うよう
に車両を挙動させることができるようになるのである。

【００８６】次に、第２実施例について説明すると、こ
の実施例では、図１６のブロック図に示すように、リヤ
デフ制御部４８ａの入力トルク比例クラッチトルクＴｒ
の設定に関する部分が第１実施例のものと異なってお
り、ここでは、セレクタ６００Ａにより、後輪入力トル
クＴｒｅとクラッチトルクＴｒとの比例係数を自由に設
定できるようになっている。

【００８７】つまり、後輪分担トルク演算部５６０で、
第１実施例と同様に、エンジントルクＴｅ，トルコント
ルク比ｔ，トランスミッションの減速比ρｍ，センタデ
フトルクＴｃに基づいて後輪分担トルクＴｒｅを演算
し、比例トルク変換部５７０Ａで、一定の比例関係から
後輪入力トルクＴｒｅをクラッチトルクＴｒ′に変換す
る。一方、セレクタ６００Ａにより比例係数ｋを設定す
ると、補正部６０２で、クラッチトルクＴｒ′にこの比
例係数ｋを乗算して入力トルク比例クラッチトルクＴｒ
を得る。なお、セレクタ６００は、車室内に設けられた
操作スイッチ（図示省略）を通じてドライバが自由に選
択を切り換えられるようになっている。

【００８８】第２実施例の装置は、上述のような構成に
より、入力トルク比例クラッチトルクＴｒの算出は図１
７に示すように行なわれる。つまり、前述の式（２．
２）によってＴｒｅ₁を求め（ステップｃ１）、前述の
式（２．３）によってＴｒｅ₂を求め（ステップｃ
２）、これらの値Ｔｒｅ₁，Ｔｒｅ₂の大きい方をＴｒｅ
として選択する（ステップｃ３）。そして、後輪入力ト
ルクＴｒｅとクラッチトルクＴｒ′との一定の比例関係
によって、ＴｒｅをクラッチトルクＴｒ′に変換して
（ステップｃ４）、セレクタ６００Ａで選択された比例
関係ｋを乗算して、Ｔｒ′を入力トルク比例クラッチト
ルクＴｒに変換する（ステップｃ５）。

【００８９】これにより、第２実施例の装置でも第１実
施例の装置と同様の作用及び効果が得られ、特に、比例
関係ｋを自由に設定できるため、より運転者の意志に沿
うように制御できる。

【００９０】なお、上述の各リヤデフ機構は、４輪駆動
車以外の車両のリヤデフに適用することや、フロントデ
フに適用することもできる。

【００９１】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の車両用差
動制限制御装置によれば、車両の車輪間の差動状態を制
限する差動制限装置において、差動制限機構と、該車両
の車速を検出する車速検出手段と、該差動制限機構へ入
力されるトルクに比例するように差動制限力の大きさを
設定する差動制限力設定手段と、該車速検出手段により
検出された車速によって決まる第１の車速条件下では、
該差動制限力設定手段で上記入力トルクに比例して設定
された大きさの差動制限力が発生するように上記差動制
限機構を制御するとともに、上記第１の車速条件とは異
なる、該車速検出手段により検出された車速によって決
まる第２の車速条件下では、上記差動制限機構での上記
入力トルクに比例して設定された大きさの差動制限力の
発生を禁止する差動制限機構制御手段とをそなえ、上記
差動制限力設定手段に、上記の入力トルクと差動制限力
との比例関係を運転者の意志により任意に調整しうる比
例関係調整手段が設けられるという構成により、ドライ
バの好みに応じた差動制限制御を行なえるようになり、
例えば発進時や低速からの急加速時などのときに、左右
輪の差動を適切に制限しながら適宜高いトルクを路面に
伝達できるようになって、発進時や急加速時におけるタ
イヤのスリップが防止され、走行安定化や旋回性能の向
上などを同時に達成でき走行性能が向上するとともに、
駆動系の耐久性向上にも寄与する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例としての車両用差動制限制
御装置の全体構成を示すブロック図である。

【図２】第１実施例の差動制御装置をそなえた車両の駆
動トルク伝達系の全体構成図である。

【図３】第１実施例の左右輪差動機構としてのリヤディ
ファレンシャルを示す断面図である。

【図４】（ａ），（ｂ）はいずれも図３のＡ−Ａ矢視断
面図である。

【図５】入力トルク対応制御部の一部を示す構成図であ
る。

【図６】車速検出手段の詳細を示す構成図である。

【図７】差動対応クラッチトルクＴｒｎを求めるマップ
である。

【図８】入力トルク比例クラッチトルクＴｒを求めるマ
ップである。

【図９】エンジントルクマップの例を示す図である。

【図１０】トランスミッショントルク比マップの例を示
す図である。

【図１１】第１実施例の装置による制御を含んだ車両全
体の制御の流れを示すフローチャートである。

【図１２】第１実施例の装置による制御の流れを示すフ
ローチャートである。

【図１３】第１実施例の装置による入力トルク比例クラ
ッチトルクＴｒを求める制御の流れを示すフローチャー
トである。

【図１４】第１実施例の装置による差動対応クラッチト
ルクＴｒｎを求める制御の流れを示すフローチャートで
ある。

【図１５】第１実施例の装置による車速検出の流れを示
すフローチャートである。

【図１６】本発明の第２実施例としての車両用差動制限
制御装置の回転数差対応制御部を示す構成図である。

【図１７】第２実施例の装置による入力トルク比例クラ
ッチトルクＴｒを求める制御の流れを示すフローチャー
トである。

【符号の説明】

２ エンジン ４ トルクコンバータ ６ 自動変速機 ８ 出力軸 １０ 中間ギヤ（トランスファーアイドラギヤ） １２ センタディファレンシャル（センタデフ） １４ 前輪用の差動歯車装置 １５ ベベルギヤ機構 １５Ａ ベベルギヤ軸 １５ａ ベベルギヤ １６，１８ 前輪 １７Ｌ，１７Ｒ 前輪側車軸 １９ 減速歯車機構 １９ａ 出力歯車 ２０ プロペラシャフト ２１ ベベルギヤ機構 ２２ 後輪用の差動歯車装置としてのリヤディファレン
シャル（EMCD） ２３ 差動制限装置 ２４ 左側後輪 ２６ 右側後輪 ２５Ｌ，２５Ｒ 後輪用車軸 ２７ 前輪用出力軸 ２７ａ 中空軸部材 ２８ 差動制限機構 ２９ 後輪用出力軸 ３０，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ ハンドル角センサ ３２ ステアリングホイール ３４，３４ａ，３４ｂ 横加速度センサ ３６ 前後加速度センサ ３８ スロットルセンサ ３９ エンジンキースイッチ ４０，４２，４４，４６ 車輪速センサ ４８ コントローラ ４８ａ リヤデフ制御部 ５０ アンチロックブレーキ装置 ５０Ａ ブレーキスイッチ １２１ サンギヤ １２２ プラネタリピニオン（プラネタリギヤ） １２３ リングギヤ １２５ プラネットキャリア １６０ シフトレバー位置センサ（シフトレンジ検出手
段） １６０Ａ 自動変速機のシフトレバー １７０ エンジン回転数センサ １８０ トランスミッション回転数センサ ２１６ 車体速データ検出手段としての運転者要求車体
速演算部（擬似車体速演算部） ２１６ａ 車輪速選択部 ２１６ｃ 運転者要求車体速算出部 ２１６ｄ フィルタ ２６２ａ，２６２ｂ，２６２ｃ フィルタ ２６４ エンジントルク検出部 ２６６ トルコントルク比検出部 ２７６ トランスミッションの減速比検出部 ４０１ 入力軸 ４０２ ドライブピニオンギヤ ４０３ クラウンギヤ ４０４ 動力伝達用環状部材 ４０５ 第１のハウジング ４０６ 第２のハウジング ４０７ リングギヤ ４０８ サンギヤ ４０９ キャリヤ ４１０ａ，４１０ｂ 軸 ４１１ａ，４１１ｂ プラネタリギヤ ４１２ 軸受 ４１３ ケース ４１４ 差動制限機構としての多板クラッチ ４１４ａ，４１４ｂ クラッチディスク ４１５ａ，１４５ｂ ホルダ部 ４１６ 中空シャフト ４１７ 駆動装置 ４１８ 環状支持部材 ４１９ 磁石 ４２０ 差動制限機構制御手段としてのソレノイド（Ｅ
ＭＣＤコイル） ４２１ ボール ４２３ 環状部材 ４２４ 溝 ４２５ 室 ４２６ 第２のハウジング側の部材 ４２７ クラッチ ４２８ ベアリング ４２９ 力方向変換機構 ４３０ 電磁式クラッチ機構（ＥＭＣＤ） ４３１ ボルト ５２０ 差動対応クラッチトルク設定部（差動制限力設
定手段） ５６０ 後輪分担トルク演算部 ５７０ 比例トルク演算部（差動制限力設定手段の一
部） ５７４ 判断部 ５７４ａ，５７４ｂ スイッチ ５８６ トルク−電流変換部 ５８８ 電流制限部（リミッタ） ５９０ ピークホルドフィルタ ５９２ 判断手段 ５９２ａ スイッチ ６００ 比例関係調整手段としてのセレクタ ６０２ 補正部

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両の車輪間の差動状態を制限する差動
   制限装置において、 差動制限機構と、該車両の車速を検出する車速検出手段と、 該差動制限機構へ入力されるトルクに比例するように差
   動制限力の大きさを設定する差動制限力設定手段と、該車速検出手段により検出された車速によって決まる第
   １の車速条件下では、該 差動制限力設定手段で上記入力
   トルクに比例して設定された大きさの差動制限力が発生
   するように上記差動制限機構を制御するとともに、上記
   第１の車速条件とは異なる、該車速検出手段により検出
   された車速によって決まる第２の車速条件下では、上記
   差動制限機構での上記入力トルクに比例して設定された
   大きさの差動制限力の発生を禁止する差動制限機構制御
   手段とをそなえ、 上記差動制限力設定手段に、上記の入力トルクと差動制
   限力との比例関係を運転者の意志により任意に調整しう
   る比例関係調整手段が設けられていることを特徴とす
   る、車両用差動制限制御装置。