JPS6349527A - 自動車の走行安定装置 - 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、自動車に装備されている差動制限装置を利用
した走行安定装置に関するものである。

〈従来の技術〉 自動車の走行安定性を高くするためには、旋回性能を代
表する一つの特性である操安特性（以下、ｕｓ−ｏｓ特
性という）を適度なアンダステア（ＵＳ）に設定する必
要性があるが、操縦性を特に重視する場合はむしろ適度
なオーバステア（Ｏ５）とすることが好ましいことはよ
く知られている。

又、自動車の片方の駆動輪が泥滓地又は雪道等の悪路で
嵌り込んだ場合は、この駆動輪の抵抗（伝達トルク）が
小さくなる。すると、差動機構による差動作用で反対側
の駆動輪にも同じような小さなトルクしか伝達されなく
なってしまうために自動車全体としての駆動トルクが小
さくなって脱出困難となる。

このような不都合を解消するために、差動機構の内部に
クラッチ機構を設け、このクラッチ機構を作動させるこ
とによって差動作用を制限して駆動力を向上させるよう
にした差動制限装置が従来から種々提案されて実用化さ
れている。

即ち、従来の差動制限装置としては、ソーントンバワー
ロツタで代表されるトルク比例式の差動制限装置、ボル
グワーナスビンレジスタントで代表される予圧式の差動
制限装置、グリーソン式ディファレンシャルで代表され
るトルク比例予圧式の差動制限装置、ノースピンディフ
ァレンシャルで代表される機械式の差動制限装置及びＺ
Ｆ式タデフロックの各種差動制限装置（昭和５７年１１
月２６日に社団法人自動車技術会から発行された「新編
自動車工学便欄」の第５編１−３１頁〜１−３２頁を参
照）があり、斯る差動制限装置を自動車に搭載すること
により、差動機構による差動作用を制限して駆動力の低
下を防止するようにしていた。

従って、このような差動制限装置を設けた場合は、急旋
回時に発生する内側駆動輪のスリップによる速度損失や
凹凸道での片輪スリップによるハンドル取られ等を防止
できると共に、悪路あるいは不整地での脱出性能（踏破
性能）が高くなるという利点がある。

〈発明が解決しようとする問題点〉 ところが、斯る従来の差動制限装置はいずれも悪路ある
いは不整地での脱出性能を向上させる目的をもって装着
されているのであり、操縦性および走行安定性に重大な
影響を及ぼすｕｓ−ｏｓ特性を改善する機能がなかった
。

即ち、自動車のｕｓ−ｏｓ特性を決定するに際して、操
縦性を特に重視するときはｕｓ−ｏｓ特性を適度なオー
バステアとすることが要求され、走行の安定性を重視す
るときは適度なアンダステアとすることが要求されるこ
とは前記のとおりである。

これに対して、従来の差動制限装置では前記のように片
方の駆動輪にスリップが発生したときにのみ差動制限装
置が機能する構成であったために、例えば操縦性を重視
して適度なオーバステアに設定した自動車を高速走行に
供した場合は、車速が増加するにつれて旋回時の巻き込
み傾向がより強くなって操縦性が悪化し、あるいは、横
風などによる横方向への力を受けた場合は安定性が損な
われて蛇行し易くなるというように操縦性と走行安定性
とを同時に満足させることは不可能であるとされていた
。

斯る事態を回避するために本出願人は、摩擦クラッチに
よる作動制限装置を設けた自動車において、車速及びス
テアリング切れ角が増大するにともなフて前記摩擦クラ
ッチの摩擦トルクを増大させることにより、低速走行時
の操縦性を重視してｕｓ−ｏｓ特性を適度なオーバステ
アに設定していようとも、車速が高くなったとき、及び
、ステアリング切れ角が大きくなったときはＵＳ−Ｏ３
特性を自動的にアンダステア側に変化させて走行安定性
を高くするように構成した自動車の走行安定装置を先に
提案（特願昭５９−２５３３５９号参照）し六。

しかしながら、斯る走行安定装置といえども自動車が旋
回中に急に滑り易い路面に突入した場合はスピンを起し
て方向性を失ってしまうという可能性があった。

本発明は、このような実状に鑑みてなされたものであり
、滑り易い路面に突入した場合は油圧センサを介して検
出したパワーステアリングの実際の油圧が車速及びステ
アリング切れ角に基いて算出した油圧よりも低くなるこ
とに着目し、車速センサ及びステアリングセンサの出力
に加えて油圧センサの出力をも差動制限装置の制御要素
として利用することにより、自動車の操縦性と安定性を
ともに満足させることを目的としている。

〈問題点を解決するための手段〉 上記目的を達成するために本発明では、油圧ブースタ付
パワーステアリングを設ける一方、左右駆動輪間の回転
差を制限する差動制限装置を設けた自動車において、車
速を検出する車速センサと、ステアリング切れ角を検出
するステアリングセンサと、パワーステアリングの油圧
を検出する油圧センサとを設けている。又、前記車速セ
ンサの出力を介して自動車が高速走行に供されている（
例えば、車速が６０にｍ／ｈ以上になっている）ことを
検出したとき、前記ステアリングセンサの出力を介して
ステアリング切れ角が所定値より大きくなっていること
を検出したとき、前記油圧センサを介して検出したパワ
ーステアリング油圧が車速センサ及びステアリングセン
サの出力に基いて算出した標準油圧より低くなっている
ことを検出したときに前記差動制限装置を作動させるコ
ントローラを設けると共に、前記車速センサの出力を介
して自動車が極低速走行に供されている（例えば、車速
が１０ＫＩＩｌ／ｈ以下になっている）ことを検出した
ときにのみ前記差動制限装置を手動で作動させるマニア
ルスイッチを設けて走行安定装置を構成している。

〈作用〉 このような構成とすることにより、例えば車速が４０Ｋ
ｍ／ｈ以下の低速走行時の操縦性を重視して適度なオー
バステアに設定した自動車のＵＳ−Ｏ３特性を高速走行
時及び旋回時には車速センサ及びステアリングセンサの
出力に基いてアンダステア方向に変化させて走行安定性
を高くし、しかも、極低速走行時にはマニアルスイッチ
で差動制限装置を強制的に作動させて片輪雪路、片輪乾
燥路等のように左右駆動輪の接地抵抗の極端な相違に基
く脱出不能を解消すると共に、車速センサ、ステアリン
グセンサ及び油圧センサの出力に基いて旋回中に急に滑
り易い路面に突入したことを検出したときは差動制限装
置を作動させて自動車のスピンを予防し、こねにより安
全性を高くするようにしている。

〈実施例〉 以下に本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

自動車の左右の駆動輪（図示省略）にそれぞれ駆動軸（
図示省略）を介して結合された左右一対のサイドギヤ】
をデフケース２に収容し、該デフケース２に装着したビ
ニオンシャフト３に軸着したビニオン４を介して前記両
サイドギヤ１を連動させて差動機構を構成している。

又、前記サイドギヤ１のボス部に回り止め係合させたフ
リクションプレート５とデフケース２に回り止め係合さ
せたクラッチプレート６とを交互に重ね合わせて多板式
の摩擦クラッチ７を構成している。そして、前記デフケ
ース２の内部に図中左右方向に所定の範囲だけ８動可能
に収容したプレッシャケース８を前記左右のサイドギヤ
１とデフケース２との間に介装された左右の摩擦クラッ
チ７の間に挟み込むと共に、デフケース２の左側ボス部
の外周面に図中左右穆勤可能に取り付けたプレッシャプ
レート９の先端を図中左側に位置する摩擦クラッチ７に
当接させている。従フて、プレッシャプレート９を図中
左右方向に移動させればフリクションプレート５とクラ
ッチプレート６との間の摺動抵抗が変化してサイドギヤ
１とデフケース２との間の摩擦トルクが変化し、これに
よりサイドギヤ１とビニオン４とによる差動作用を制限
できる。１０はデフケース２に固定したリングギヤであ
る。

一方、ステアリング切れ角を検出するステアリングセン
サ１１と、車速を検出する車速センサ１２と、自動車の
インストルメントパネルに装着したマニアルスイッチ１
３と、図示しない油圧ブースタ付パワーステアリングの
油圧を検出する油圧スイッチ１４からの出力信号がそれ
ぞれ制御信号として供給されるコントローラ１５を設け
、このコントローラ１５によって制御されるコントロー
ルバルブ１６を介してエアタンク１７とエアシリンダ１
８とを接続している。

そして、エアシリンダ１８のピストンロッド１９の出没
作動にともなって支点２０を中心として揺動するレバー
２１の先端を前記プレッシャプレート９の外面にスラス
トベアリング２２を介して当接保持させている。このた
めに、コントロールバルブ１５を介してエアシリンダ１
８のチャンバにエアを供給してピストンロッド１９を図
中左側に′８勤させると、レバー２１が支点２０を中心
として図中時計廻りの方向に揺動し、スラストベアリン
グ２２を介してプレッシャプレート９が図中右側に８勤
するのですイドギヤ１とデフケース２との間の摩擦トル
クが大きくなる。

上記の構成において、自動車のｕｓ−ｏｓ特性は操縦性
を重視して適度なオーバステアに設定されており、通常
はマニアルスイッチ１３をオフしている。又、ステアリ
ング切れ角、車速及びパワーステアリング油圧がそれぞ
れステアリングセンサ１１、車速センサ１２、油圧セン
サ１４を介してコントローラ１５に供給されている。

一方、コントローラ１５にはステアリング切れ角が増加
するにともない、しかも、車速が増加するにつれて摩擦
クラッチ７の摩擦トルク（サイドギヤ１とデフケース２
との間の摩擦トルク）を増加させるプログラムを予め組
み込んでいる。

因に、プログラムを設計するに際しては、一般にはサイ
ドギヤ１とデフケース２との間の摩擦トルクをステアリ
ング切れ角と車速の２乗との積に略比例させるというよ
うに、車速を重視して摩擦トルクを決定するようにすれ
ばよいが、自動車の操縦性をより重視するときは比例定
数を小さくし、逆に走行の安定性をより重視するときは
比例定数を大きくすればよい。

このために、例えば市街地走行のように車速が所定値（
例えば４０Ｋｍ／ｈ）より低い直進状態での走行時には
コントローラ１５からコントロールバルブ１６に制御信
号が供給されず、エアシリンダ１８のピストンロッド１
９は図示しないリターンスプリングによって図中右側に
大きく突出移動されてレバー２１によるスラストベアリ
ングｚ２の押圧を回避する。このため、プレッシャプレ
ート９による抑圧がなされず、フリクションプレート５
とクラッチプレート６とが円滑に滑るために、摩擦クラ
ッチ７が切断状態になる。すると、サイドギヤ１とデフ
ケース２との間の摩擦トルクが充分に小さくなり、差ｖ
ＪＪ機構による差動作用を阻害する力が発生しないので
ＵＳ−Ｏ５特性が変更されず、所期の操縦性が確保され
る。

又、車速が所定値（例えば５０Ｋｍ／ｈ）より高くなる
と、コントローラ１５からコントロールバルブ１６に制
御信号が供給されるのでエアタンク１７からエアシリン
ダ１８にエアが供給される。すると、エアシリンダ１８
のピストンロッド１９が図中左側に９動するので支点２
０を中心としてレバー２１が図中時計廻りの方向に回動
し、スラストベアリング２２を介してプレッシャプレー
ト９を図中右側に押圧移動させる。このようにしてプレ
ッシャプレート９が図中右側に押圧されると、これにと
もなフてフリクションプレート５とクラッチプレート６
とが強く接触して摩擦クラッチ７が接続状態になるため
にサイドギヤ１とデフケース２との間の摩擦トルクが大
きくなり、差動機構による作動作用を阻害する力が大き
くなって自動車のｕｓ−ｏｓ特性がアンダステア側に補
正されるため高速走行時の安定性が高くなるのである。

又、上記のようなアンダステア側への補正の度合は、ス
テアリング切れ角が大きくなるにつれてより強化される
ために、自動車のＵＳ−ＯＳ特性を適度なオーバステア
にしていようとも旋回時にはアンダステア側に変化する
ので旋回制御性が改善される。

一方、車速が所定値（例えば１０Ｋｍ／ｈ）より低い極
低速走行時にマニアルスイッチ１３をオンすると、車速
あるいはステアリング切れ角に関係なくコントローラ１
５からコントロールバルブ１６に制御信号が供給されて
エアシリンダ１８のピストンロッド１９を強制的に図中
左側にＢｗＪさせる。すると、前記したようにサイドギ
ヤ１とデフケース２との間の摩擦トルクが大きくなって
差動作用を制限するため、例えば片輪雪路、片輪乾燥路
のように左右の駆動輪に加わる負荷（接地抵抗）が大か
く異なってスリップが発生するような場合にあってもこ
れら駆動輪のトルクの低下を防止できるために、悪路あ
るいは不整地での踏破性が改善される。

尚、このように手動で操作されるマニアルスイッチ１３
は、車速が所定値より高くなった通常の走行時には前記
車速センサ１２からの信号に基いて自動釣に復帰される
ので差動制限装置も自動復帰して通常走行時の操縦性が
確保されるが、このマニアルスイッチ１３を手動で復帰
させるようにしてもよい。

他方、旋回中に急に滑り易い路面に突入したような場合
はスピンを起して自動車の方向性を失う場合がある。と
ころが、このような場合はパワーステアリングの負荷が
軽減されて実際のパワーステアリング油圧が車速とステ
アリング切れ角とに基く標準油圧より低くなるために、
コントローラ１５からの信号で差動制限装置が自動的に
作動してスピンを防止するために、安全性が高くなる。

上記実施例では、マニアルスイッチ１３をオン・オフ操
作することによって差動作用を制限するか否かを選択す
るようにしているが、左右の駆動輪（サイドギヤ）の回
転数をそれぞれ検出し、これらの回転数の差（スリップ
率）が所定値より大きくなったときに摩擦クラッチ機携
７を接続状態にして差動制限装置を作動させることもで
きる。

又、摩擦クラッチ７の具体構造は実施例に示した多板ク
ラッチに限定されるものではなく、コーンクラッチなど
のような他の形式の摩擦クラッチを採用してもよく、し
かも、エアシリンダに代えて他のアクチュエータを採用
することもできる。

〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によれば、自動車のｕｓ−ｏ
ｓ特性を適度なオーバステアに設定して低速走行時の操
縦性を高くしようとも、車速が高くなるにともない、し
かも、ステアリング切れ角が大きくなるにつれてサイド
ギヤとデフケースとの間の摩擦トルクが大きくなってＵ
Ｓ−ＯＳ特性がアンダステア側に変化するために、高速
走行時における走行安定性を高くすることができる。

又、油圧センサの出力をも制御要素として利用すること
により、旋回中におけるスピン等をも防止できると共に
、マニアルスイッチを付加することによって不整地等の
踏破性を大幅に高くすることができるというように、自
動車の操縦性と安定性とをともに高くすることができる
。

【図面の簡単な説明】

図は本発明に係る自動車の走行安定装置の一実施例を示
す断面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　油圧ブースタ付パワーステアリングを設ける一方・左
   右駆動輪間の回転差を制限する差動制限装置を設けた自
   動車において、車速を検出する車速センサと、ステアリ
   ング切れ角を検出するステアリングセンサと、パワース
   テアリングの油圧を検出する油圧センサと、前記車速セ
   ンサの出力を介して自動車が高速走行に供されているこ
   とを検出したとき、前記ステアリングセンサの出力を介
   してステアリング切れ角が所定値より大きくなっている
   ことを検出したとき、前記油圧センサを介して検出した
   パワーステアリング油圧が車速センサ及びステアリング
   センサの出力に基いて算出した標準油圧より低くなって
   いることを検出したときに前記差動制限装置を作動させ
   るコントローラを設けると共に、前記車速センサの出力
   を介して自動車が極低速走行に供されていることを検出
   したときにのみ前記差動制限装置を手動で作動させるマ
   ニアルスイッチを設けたことを特徴とする自動車の走行
   安定装置。