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JP2004203287A - Vehicle differential rotation control device - Google Patents

Vehicle differential rotation control device Download PDF

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Publication number
JP2004203287A
JP2004203287A JP2002376463A JP2002376463A JP2004203287A JP 2004203287 A JP2004203287 A JP 2004203287A JP 2002376463 A JP2002376463 A JP 2002376463A JP 2002376463 A JP2002376463 A JP 2002376463A JP 2004203287 A JP2004203287 A JP 2004203287A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
hydraulic
pump
differential
hydraulic pumps
speed ratio
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002376463A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mamoru Murakami
守 村上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Subaru Corp
Original Assignee
Fuji Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Heavy Industries Ltd filed Critical Fuji Heavy Industries Ltd
Priority to JP2002376463A priority Critical patent/JP2004203287A/en
Priority to US10/740,810 priority patent/US7044878B2/en
Priority to EP03029634A priority patent/EP1433979B1/en
Priority to DE60317031T priority patent/DE60317031T2/en
Publication of JP2004203287A publication Critical patent/JP2004203287A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

【課題】簡素な構成で左右輪の回転数比を広範囲且つ効率良く制御することを可能とする。
【解決手段】デファレンシャル装置2の左右の出力軸10L,10Rを、それぞれ、左右の油圧ポンプ3L,3Rのポンプ軸に連結し、更に、このポンプ軸を介して左右の車軸11L,11Rに連結する。また、左側の油圧ポンプ3Lの吐出ポートと右側の油圧ポンプ3Rの吸入ポートとを油圧通路15を介して連通し、右側の油圧ポンプ3Rの吐出ポートと左側の油圧ポンプ3Lの吸入ポートとを油圧通路16を介して連通する。そして、コントローラ50で走行時の左右車輪の目標回転数比を設定し、この目標回転数比となるよう、ポンプ押しのけ容積を可変して左右の油圧ポンプ3L,3Rをポンプ及びモータ動作させることで、左右輪の回転数比を広範囲且つ効率良く制御する。
【選択図】 図1
An object of the present invention is to make it possible to efficiently control the rotational speed ratio of right and left wheels over a wide range and with a simple configuration.
A left and right output shafts (10L, 10R) of a differential device (2) are connected to pump shafts of left and right hydraulic pumps (3L, 3R), respectively, and further connected to left and right axles (11L, 11R) via the pump shafts. . The discharge port of the left hydraulic pump 3L communicates with the suction port of the right hydraulic pump 3R via the hydraulic passage 15, and the discharge port of the right hydraulic pump 3R and the suction port of the left hydraulic pump 3L are hydraulically connected. It communicates via a passage 16. Then, the controller 50 sets the target rotational speed ratio of the left and right wheels during traveling, and varies the pump displacement so that the left and right hydraulic pumps 3L and 3R operate as pumps and motors so as to achieve the target rotational speed ratio. , And efficiently controls the rotational speed ratio of the left and right wheels over a wide range.
[Selection diagram] Fig. 1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、左右輪の回転数比を任意に制御可能な車両の差動回転制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、車両の左右輪にトルクを分配する装置として様々なタイプのものが案出され、そして実用化されている。代表的なものとしては、左右車輪間に伝達トルク容量を可変制御できるカップリングを設け、このカップリングを制御することでトルク移動やトルク移動量を調整するものがあり、カップリングとしては、油圧多板クラッチが広く採用されている。
【0003】
このような装置は、例えば特許第2641724号公報や特許第2826580号公報等に開示されており、これらの特許文献に開示されている装置では、動力源からの動力を左右輪へ伝達する機械式デフ装置とは別に強制的に左右軸を差動させるためのギヤ対を設置し、油圧多板クラッチによりギヤ対による左右輪間のトルクの移動量を調整するようにしている。
【0004】
【特許文献1】
特許第2641724号公報
【0005】
【特許文献2】
特許第2826580号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献1や特許文献2に開示されている装置では、制御可能な左右輪の回転数比の上限がギヤ対のギヤ比によって決まってしまい、機械的な構成によって制御可能な幅が限定されてしまう。更に、油圧多板クラッチを作動させるためには、作動油圧を供給するため、油圧ポンプをはじめとして各種調圧弁や各種油圧制御弁を設けた油圧回路が必要であり、構造の複雑化とエネルギー損失の増大を招くという問題がある。
【0007】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、簡素な構成で左右輪の回転数比を広範囲且つ効率良く制御することを可能とする車両の差動回転制御装置を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、左右の車軸にそれぞれ連結され、少なくとも一方を可変容量型ポンプとする2つの油圧ポンプと、上記2つの油圧ポンプの互いの吐出ポートと吸入ポートとを連通して閉回路をなす2つの油圧通路と、上記可変容量型ポンプのポンプ押しのけ容積を可変して上記2つの油圧ポンプを可逆的にポンプ及びモータ動作させ、上記左右の車軸の回転数比を任意の回転数比に制御する手段とを備えたことを特徴とする。
【0009】
2つの油圧ポンプは、動力源からの動力を分配するデファレンシャル装置の左右の出力軸と上記左右の車軸との間にそれぞれ連結することで、駆動輪の回転数比を制御することができ、また、左右の従動輪の各車軸にそれぞれ連結することで従動輪の回転数比を制御することができる。
【0010】
駆動輪に適用する場合には、デファレンシャル装置の左右の出力軸に伝動機構を介してそれぞれ連結することで、油圧通路の配管長の短縮化を図り、ポンプ効率向上や信頼性をより一層向上することができる。
【0011】
また、2つの油圧通路は、設定圧力範囲外で開弁するバルブを設けたリリーフ通路を介して、それぞれリザーブタンクに接続することが望ましく、油圧通路内のキャビテーションの発生を防止し、装置を保護することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図1〜図5は本発明の実施の第1形態に係わり、図1は駆動輪に適用した差動回転制御装置の構成を示す説明図、図2は可変容量型油圧ポンプの説明図、図3は左右輪回転数比と左右ポンプの押しのけ容積比との関係を示す特性図、図4は油圧通路を短縮化した差動回転制御装置の構成を示す説明図、図5は従動輪に適用した差動回転制御装置の構成を示す説明図である。
【0013】
本発明による差動回転制御装置は、少なくとも一方を可変容量型として可逆的にポンプ及びモータ動作を行う2つの油圧ポンプ(モータ)を用いて左右車輪間の回転数比を制御することにより、トルクを任意に分配可能とするものであり、図1は駆動輪に適用した例を示している。同図において、符号1は、図示しないエンジンから変速機を経て伝達される駆動力を伝達する動力伝達軸であり、この動力伝達軸1にデファレンシャル装置2が連結され、このデファレンシャル装置2に、左右の油圧ポンプ3L,3Rを主として構成される差動回転制御装置4が連結されている。
【0014】
デファレンシャル装置2は、周知の機械的構成を備えるものであり、動力伝達軸1の後端に結合されるドライブピニオンギヤ5に、回転自在なデファレンシャルケース6の外側に固設されるクラウンギヤ7が噛合し、デファレンシャルケース6内に軸支されて一体回転するピニオンギヤ8,8に、サイドギヤ9,9が噛合している。サイドギヤ9,9には、左右の出力軸10L,10Rの先端が固設され、デファレンシャルケース6を挿通して左右に延出されている。
【0015】
デファレンシャル装置2の左右の出力軸10L,10Rは、それぞれ、左右の油圧ポンプ3L,3Rのポンプ軸に連結され、更に、このポンプ軸を介して左右の車軸11L,11Rに連結されている。左右の車軸11L,11Rの軸端には、左右の駆動輪12L,12Rが固設されている。
【0016】
左右の油圧ポンプ3L,3Rは、例えばベーンポンプやピストンポンプ等からなり、少なくとも一方を可変容量型ポンプとして、互いの吐出ポートと吸入ポートとが閉回路をなす油圧通路によって接続されている。すなわち、左側の油圧ポンプ3Lの吐出ポートと右側の油圧ポンプ3Rの吸入ポートとが油圧通路15を介して連通され、右側の油圧ポンプ3Rの吐出ポートと左側の油圧ポンプ3Lの吸入ポートとが油圧通路16を介して連通されている。
【0017】
図2は、油圧ポンプ3L,3Rの構成例を示すものであり、図においては、共に、ベーン20を有するロータ21が円形のカムリング22内で回転するベーンポンプを用いた可変容量型油圧ポンプである。この可変容量型油圧ポンプは、ポンプ軸となるロータ21の回転中心に対するカムリング22の偏芯量をアクチュエータ23によって可変するものであり、例えば、モータ等のアクチュエータ23の回転動作をカムリング22の支点22aを中心とする揺動動作に変換することで、ポンプの押しのけ容積(吐出容積)を可変することができる。
【0018】
左右の油圧ポンプ3L,3Rのアクチュエータ23,23は、マイクロコンピュータ等を中心として構成されるコントローラ50に接続され、コントローラ50からの信号によって駆動制御される。コントローラ50には、例えば、ステアリングの操舵角、前後4輪の車輪速、アクセル開度、エンジン回転数、前後加速度、横加速度等の車両運転状態を表す各種パラメータが入力され、コントローラ50では、これらのパラメータの何れか或いは複数のパラメータに基づいて、走行時の左右車輪の回転数比に対する制御目標値(目標回転数比)を設定し、この目標回転数比となるよう、アクチュエータ23,23を介してポンプの押しのけ容積を可変制御する。
【0019】
すなわち、車両走行中、油圧ポンプ3L,3Rは、車輪(駆動輪12L,12R、或いは従動輪12’L,12’R)と同じ速度で回転することから、左の油圧ポンプ3Lの1回転当たりの押しのけ容積をVL、左車輪の回転数をNLとすると、油圧ポンプ3Lの吐出流量QLは、以下の(1)式で表される。同様に、右の油圧ポンプ3Rの1回転当たりの押しのけ容積をVR、右車輪の回転数をNRとすると、油圧ポンプ3Rの吐出流量QRは、以下の(2)式で表される。
QL=VL×NL …(1)
QR=VR×NR …(2)
【0020】
ここで、左の油圧ポンプ3Lと右の油圧ポンプ3Rとは、互いの吐出ポートと吸入ポートとを閉回路の油圧通路15,16で接続する構成となっているため、左右の油圧ポンプ3L,3Rの吐出流量は同じであるという関係(QL=QR)が成り立ち、上述の(1),(2)式から以下の(3)式が成り立つ。
VL×NL=VR×NR …(3)
【0021】
そして、(3)式を左右車輪の回転数比NR/NLについて変形すると、以下の(3’)式となり、図3に示すように、左右ポンプの押しのけ容積比VL/VRの変化に対して左右輪回転数比NR/NLが直線的に変化する特性を得ることができる。
VL/VR=NR/NL …(3’)
【0022】
従って、左右何れか一方の側の油圧ポンプの押しのけ容積を所定比率だけ増加させると、反対側の油圧ポンプがモータとして作用し、反対側の車輪の回転数を同じ比率で増加させることができる。すなわち、ポンプの押しのけ容積を可変制御することにより、一方の車軸11L又は11Rを減速する一方、他方の車軸11R又は11Lを増速させてデファレンシャル装置2を介して相対回転させることができ、動力伝達軸1から伝達されてデファレンシャル装置2で左右に分配された駆動力を、この増減速の割合に応じて左右の車軸11L,11Rに任意に再配分することができる。
【0023】
前述したように、左右の油圧ポンプ3L,3Rは、一方を可変容量型の油圧ポンプとして、他方を固定容量型の油圧ポンプとすることも可能であるが、左右の油圧ポンプ3L,3Rの両者の押しのけ容積を可変できることは制御幅及び制御適応性の面で有利であり、左右の油圧ポンプ3L,3Rを共に可変容量型油圧ポンプとすることが望ましい。
【0024】
以上の差動回転制御装置4では、一連の連続した簡素な制御で、滑りやすい路面での発進からデファレンシャル装置2を介した通常のトルク配分による走行、アンダーステアやオーバーステアを抑えて操舵角に従った旋回半径での走行を可能とすることができる。
【0025】
例えば、右駆動輪が氷の上に乗っている状態で車を発進しようとすると、通常のデファレンシャル装置2のみでは右駆動輪がスリップを起こし、車はなかなか前に進むことができないが、このような場合、本発明による差動回転制御装置4を付加し、コントローラ50で左右の油圧ポンプ3L,3Rの押しのけ容積が等しくなるように制御することで、左右車輪の回転数を強制的に等しくする(NL=NR;上述の(3)式参照)ことができ、容易にデフロック状態とすることができる。
【0026】
このデフロック状態では、右駆動輪が僅かでもスリップを起こしそうになると、右側の油圧ポンプ3Rの吐出ポートと左側の油圧ポンプ3Lの吸入ポートとを接続する油圧通路16内の圧力が上昇し、右側の油圧ポンプ3Rのポンプ作用により右駆動輪の回転にブレーキをかけると同時に、左側の油圧ポンプ3Lがモータとして作用して左駆動輪の回転を上げるトルクが発生する。この作用により、右駆動輪のスリップを防止して左駆動輪にトルクを確実に伝達することができ、スムーズな発進を得て安定した走行が可能となる。
【0027】
また、例えば、左旋回走行中に、前輪がスリップして前輪がカーブ外側にふくらんでいき、アンダーステアが生じそうになった場合、目標とする旋回半径に合わせて後輪左右の油圧ポンプ3L,3Rの押しのけ容積比VL/VRを保持するように制御する。この制御状態では、アンダーステアが生じそうになると左車輪の回転数が上昇しようとするため、左側の油圧ポンプ3Lの吐出ポートと右側の油圧ポンプ3Rの吸入ポートとを接続する油圧通路15内の圧力が上昇し、アンダーステアを抑えるような左回りのヨーモーメントが後輪左右間に発生する。この作用によってアンダーステアを抑えることができ、安定した走行を確保することができる。
【0028】
このように、可変容量型油圧ポンプを用いてポンプ押しのけ容積を可変することで任意の回転数比に制御することができ、しかも実回転数比が目標回転数比からずれた場合には、目標回転数比に近づく方向へ油圧によるトルクが自動的に作用する。すなわち、従来の油圧クラッチ及びギヤ対による装置のようにトルクを制御対象とする技術では、左右車輪の回転数を目標回転数とするためには、トルクの増減に対するフィードバック制御が必要であったが、本発明による差動回転制御装置4では、フィードバック制御の必要がなく、極めて簡素な構成で制御幅が広く且つ安定した走行制御を実現することができる。
【0029】
また、2つの油圧ポンプ間では、差動回転エネルギーは回転を落としたい側のポンプから回転を上げたい側のポンプへと流れるため、油圧クラッチ及びギヤ対による従来の装置のように外部のエネルギーを必要とするものに比較し、エネルギーの損失が少なく、効率を向上させることができる。
【0030】
この場合、左右の油圧ポンプ3L,3Rは、デファレンシャル装置2の出力軸10L,10Rと車軸11L,11Rとの間に直列的に配設せず、図4に示すように、各出力軸10L,10Rに固設したギヤ列13L,13Rやチェーン等の伝動機構を介してデファレンシャル装置2と並列に配設しても良い。すなわち、2つの油圧ポンプ3L,3Rを一カ所にまとめることで、油圧通路15,16の配管長の短縮化により、ポンプ効率向上や信頼性をより一層向上することができ、また、油圧ポンプ3L,3Rを独立モジュールとすることで、装置の信頼性やメンテナンス性の一層の向上を期待することができる。
【0031】
また、図1においては駆動輪に差動回転制御装置4を適用した例を示したが、従動輪に適用する場合には、図5に示すように、デファレンシャル装置2は不要となり、従動輪12’L,12’Rの車軸11’L,11’Rに、油圧ポンプ3L,3Rのポンプ軸が連結される構成となる。この場合においても、同様に、油圧通路15,16の配管長の短縮化、油圧ポンプ3L,3Rの独立モジュール化が容易となり、ポンプ効率、信頼性、メンテナンス性の一層の向上を期待することができる。
【0032】
次に、本発明の実施の第2形態について説明する。図6は本発明の実施の第2形態に係わる差回転制御装置の保護回路を示す説明図である。
【0033】
可変容量型の油圧ポンプ3L,3Rの押しのけ容積を急変させた場合、油路内の圧力が急激に上昇/下降し、キャビテーションが発生する虞がある。従って、第2形態では、油路内の圧力急変に対する保護回路を付加するものである。
【0034】
すなわち、図6に示すように、左側の油圧ポンプ3Lの吐出ポートと右側の油圧ポンプ3Rの吸入ポートとを連通する油圧通路15を、並列に設けた2本のリリーフ通路15a,15bを介してリザーブタンク30に接続し、一方のリリーフ通路15aに、油圧通路15内の圧力が所定の設定圧力を越えたときに開弁するプレッシャレギュレータバルブ31を介装すると共に、他方のリリーフ通路15bに、油圧通路15内の圧力が所定の設定圧力以下に低下したときに開弁するチャージバルブ32を介装する。
【0035】
右側の油圧ポンプ3Rの吐出ポートと左側の油圧ポンプ3Lの吸入ポートとを連通する油圧通路16についても同様であり、油圧通路16を、並列に設けた2本のリリーフ通路16a,16bを介してリザーブタンク30に接続し、一方のリリーフ通路16aに、油圧通路16内の圧力が所定の設定圧力を越えたときに開弁するプレッシャレギュレータバルブ31を介装すると共に、他方のリリーフ通路16bに、油圧通路16内の圧力が所定の設定圧力以下に低下したときに開弁するチャージバルブ32を介装する。
【0036】
すなわち、左右の油圧ポンプ3L,3Rを接続する2本の油路すなわち油圧通路15,16に、それぞれ、プレッシャレギュレータバルブ31、チャージバルブ32を介装した並列のリリーフ通路15a,15b、プレッシャレギュレータバルブ31、チャージバルブ32を介装した並列のリリーフ通路16a,16bを付加してリザーブタンク30に接続することで保護回路を形成し、ポンプの押しのけ容積を急変させて一方の油路が高圧となり他方の油路が負圧となった場合、高圧側については設定圧力を越えるとプレッシャレギュレータバルブ31が開いて圧力をリザーブタンク30側に逃がし、また、負圧側については設定圧力以下になるとチャージバルブ32が開いてリザーブタンク30側から作動オイルを補充する。
【0037】
これにより、ポンプの押しのけ容積を急変させた場合であっても、油圧通路15,16内の圧力を適正範囲内に維持してキャビテーションの発生を防止することができ、システムを保護することができるばかりでなく、圧力の急変に伴う過大な差動トルクを制限することができ、システムの安定性を向上することができる。更には、温度変化による作動オイルの体積変化に対しても、油圧通路15,16内の圧力を適正範囲内に維持することができ、環境条件の変化に対しても作動信頼性を向上することができる。
【0038】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、簡素な構成で、左右輪の回転数比を広範囲且つ効率良く制御することを可能とし、装置の信頼性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の第1形態に係わり、駆動輪に適用した差動回転制御装置の構成を示す説明図
【図2】同上、可変容量型油圧ポンプの説明図
【図3】同上、左右輪回転数比と左右ポンプの押しのけ容積比との関係を示す特性図
【図4】同上、油圧通路を短縮化した差動回転制御装置の構成を示す説明図
【図5】同上、従動輪に適用した差動回転制御装置の構成を示す説明図
【図6】本発明の実施の第2形態に係わる差動回転制御装置の保護回路を示す説明図
【符号の説明】
2 デファレンシャル装置
3L,3R 油圧ポンプ
4 差動回転制御装置
11L,11R 車軸
15,16 油圧通路
15a,15b,16a,16b リリーフ通路
30 リザーブタンク
50 コントローラ
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a differential rotation control device for a vehicle that can arbitrarily control a rotation speed ratio between left and right wheels.
[0002]
[Prior art]
BACKGROUND ART Conventionally, various types of devices for distributing torque to left and right wheels of a vehicle have been devised and put into practical use. A typical example is to provide a coupling between the left and right wheels that can variably control the transmission torque capacity, and to control the coupling to adjust the torque movement and the amount of torque movement. Multi-plate clutches are widely used.
[0003]
Such devices are disclosed in, for example, Japanese Patent No. 2641724 and Japanese Patent No. 2826580. In the devices disclosed in these patent documents, a mechanical type that transmits power from a power source to left and right wheels is used. A gear pair for forcibly making the left and right shafts differential is installed separately from the differential device, and the amount of torque transfer between the left and right wheels by the gear pair is adjusted by a hydraulic multi-plate clutch.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 2641724 [0005]
[Patent Document 2]
Japanese Patent No. 2,826,580
[Problems to be solved by the invention]
However, in the devices disclosed in Patent Literature 1 and Patent Literature 2, the controllable upper limit of the rotational speed ratio of the left and right wheels is determined by the gear ratio of the gear pair, and the controllable width is limited by the mechanical configuration. Will be done. Furthermore, in order to operate the hydraulic multi-plate clutch, a hydraulic circuit including a hydraulic pump and various pressure regulating valves and various hydraulic control valves is required to supply the operating hydraulic pressure, which complicates the structure and reduces energy loss. There is a problem that this causes an increase.
[0007]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a differential rotation control device for a vehicle capable of efficiently controlling the rotation speed ratio of right and left wheels over a wide range with a simple configuration. .
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides two hydraulic pumps which are respectively connected to left and right axles, and at least one of which is a variable displacement pump, communicates a discharge port and a suction port of each of the two hydraulic pumps. The two hydraulic passages forming a closed circuit and the pump displacement of the variable displacement pump are varied to operate the two hydraulic pumps reversibly with a pump and a motor. Means for controlling the rotation speed ratio.
[0009]
The two hydraulic pumps can be connected between the left and right output shafts of the differential device for distributing power from the power source and the left and right axles, respectively, to control the rotational speed ratio of the drive wheels, and By connecting the left and right driven wheels to the respective axles, the rotational speed ratio of the driven wheels can be controlled.
[0010]
When applied to the drive wheels, by connecting to the left and right output shafts of the differential device via a transmission mechanism, the piping length of the hydraulic passage is reduced, and the pump efficiency and reliability are further improved. be able to.
[0011]
The two hydraulic passages are desirably connected to the reserve tank via relief passages provided with valves that open outside the set pressure range, thereby preventing cavitation in the hydraulic passages and protecting the device. can do.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 5 relate to a first embodiment of the present invention, FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of a differential rotation control device applied to driving wheels, and FIG. 2 is an explanatory diagram of a variable displacement hydraulic pump. 3 is a characteristic diagram showing the relationship between the left and right wheel rotational speed ratio and the displacement of the left and right pumps, FIG. 4 is an explanatory diagram showing the configuration of a differential rotation control device with a shortened hydraulic passage, and FIG. 5 is applied to driven wheels. It is an explanatory view showing a configuration of a differential rotation control device.
[0013]
The differential rotation control device according to the present invention controls the rotational speed ratio between the left and right wheels by using two hydraulic pumps (motors) that perform a pump and a motor operation reversibly with at least one being a variable displacement type. Can be arbitrarily distributed, and FIG. 1 shows an example in which the present invention is applied to driving wheels. In the figure, reference numeral 1 denotes a power transmission shaft for transmitting a driving force transmitted from an engine (not shown) via a transmission, and a differential device 2 is connected to the power transmission shaft 1. And a differential rotation control device 4 mainly including the hydraulic pumps 3L and 3R.
[0014]
The differential device 2 has a well-known mechanical configuration, and a crown gear 7 fixedly provided outside a rotatable differential case 6 meshes with a drive pinion gear 5 coupled to a rear end of the power transmission shaft 1. The side gears 9, 9 are engaged with the pinion gears 8, 8, which are supported by the differential case 6 and rotate integrally. The left and right output shafts 10 </ b> L, 10 </ b> R are fixedly attached to the side gears 9, 9, and extend left and right through the differential case 6.
[0015]
The left and right output shafts 10L and 10R of the differential device 2 are connected to the pump shafts of the left and right hydraulic pumps 3L and 3R, respectively, and further connected to the left and right axles 11L and 11R via the pump shafts. Left and right drive wheels 12L, 12R are fixedly mounted on the shaft ends of the left and right axles 11L, 11R.
[0016]
The left and right hydraulic pumps 3L and 3R include, for example, vane pumps and piston pumps, and at least one of them is a variable displacement pump, and the discharge port and the suction port of each other are connected by a hydraulic passage forming a closed circuit. That is, the discharge port of the left hydraulic pump 3L communicates with the suction port of the right hydraulic pump 3R via the hydraulic passage 15, and the discharge port of the right hydraulic pump 3R and the suction port of the left hydraulic pump 3L communicate with each other. They are communicated via a passage 16.
[0017]
FIG. 2 shows a configuration example of the hydraulic pumps 3L and 3R. In FIG. 2, both of them are variable displacement hydraulic pumps using a vane pump in which a rotor 21 having a vane 20 rotates in a circular cam ring 22. . In this variable displacement hydraulic pump, the amount of eccentricity of a cam ring 22 with respect to the center of rotation of a rotor 21 serving as a pump shaft is varied by an actuator 23. For example, the rotation of an actuator 23 such as a motor is supported by a fulcrum 22a of the cam ring 22. Is converted into a swinging operation centering on the displacement of the pump, the displacement (discharge volume) of the pump can be varied.
[0018]
The actuators 23 of the left and right hydraulic pumps 3L, 3R are connected to a controller 50 mainly composed of a microcomputer or the like, and are driven and controlled by a signal from the controller 50. Various parameters representing the vehicle driving state such as the steering angle of the steering wheel, the front and rear wheel speeds, the accelerator opening, the engine speed, the longitudinal acceleration, and the lateral acceleration are input to the controller 50. A control target value (target rotation speed ratio) for the rotation speed ratio of the left and right wheels during traveling is set based on any one or a plurality of the parameters, and the actuators 23, 23 are controlled so as to achieve the target rotation speed ratio. Variably controls the displacement of the pump via
[0019]
That is, while the vehicle is traveling, the hydraulic pumps 3L and 3R rotate at the same speed as the wheels (the drive wheels 12L and 12R or the driven wheels 12'L and 12'R). Assuming that VL is the displacement of the left wheel and NL is the rotation speed of the left wheel, the discharge flow rate QL of the hydraulic pump 3L is expressed by the following equation (1). Similarly, assuming that the displacement volume per rotation of the right hydraulic pump 3R is VR and the rotation speed of the right wheel is NR, the discharge flow rate QR of the hydraulic pump 3R is expressed by the following equation (2).
QL = VL × NL (1)
QR = VR × NR (2)
[0020]
Here, since the left hydraulic pump 3L and the right hydraulic pump 3R are configured such that their respective discharge ports and suction ports are connected by closed-circuit hydraulic passages 15 and 16, the left and right hydraulic pumps 3L and 3L are connected to each other. The relationship (QL = QR) that the discharge flow rates of the 3Rs are the same holds, and the following formula (3) holds from the above formulas (1) and (2).
VL × NL = VR × NR (3)
[0021]
Then, when the equation (3) is modified with respect to the rotational speed ratio NR / NL of the left and right wheels, the following equation (3 ′) is obtained. As shown in FIG. A characteristic in which the left and right wheel rotational speed ratio NR / NL changes linearly can be obtained.
VL / VR = NR / NL (3 ′)
[0022]
Therefore, when the displacement of one of the left and right hydraulic pumps is increased by a predetermined ratio, the opposite hydraulic pump acts as a motor, and the rotational speed of the opposite wheel can be increased at the same ratio. That is, by variably controlling the displacement of the pump, one axle 11L or 11R can be decelerated, while the other axle 11R or 11L can be increased in speed and relatively rotated via the differential device 2 to achieve power transmission. The driving force transmitted from the shaft 1 and distributed to the left and right by the differential device 2 can be arbitrarily redistributed to the left and right axles 11L and 11R in accordance with the rate of the acceleration / deceleration.
[0023]
As described above, one of the left and right hydraulic pumps 3L and 3R may be a variable displacement hydraulic pump and the other may be a fixed displacement hydraulic pump. Is variable in terms of control width and control adaptability, and it is desirable that both the left and right hydraulic pumps 3L and 3R be variable displacement hydraulic pumps.
[0024]
In the above-described differential rotation control device 4, a series of simple controls are used to control the vehicle from running on a slippery road surface to running with normal torque distribution via the differential device 2, and to control the understeer and oversteer to follow the steering angle. It is possible to run with a turning radius that is reduced.
[0025]
For example, if the vehicle is to be started while the right drive wheel is on ice, the right drive wheel will slip with only the normal differential device 2 and the vehicle cannot easily move forward. In such a case, the differential rotation control device 4 according to the present invention is added, and the controller 50 controls the left and right hydraulic pumps 3L and 3R so that the displacements thereof become equal, thereby forcibly equalizing the rotation speeds of the left and right wheels. (NL = NR; see equation (3) above), and the differential lock state can be easily achieved.
[0026]
In this differential lock state, if even the right driving wheel is likely to slip even slightly, the pressure in the hydraulic passage 16 connecting the discharge port of the right hydraulic pump 3R and the suction port of the left hydraulic pump 3L increases, At the same time as applying a brake to the rotation of the right drive wheel by the pump action of the hydraulic pump 3R, the left hydraulic pump 3L acts as a motor to generate a torque to increase the rotation of the left drive wheel. By this action, the right drive wheel can be prevented from slipping and the torque can be reliably transmitted to the left drive wheel, so that a smooth start and stable running can be achieved.
[0027]
Further, for example, when the front wheels slip and the front wheels inflate to the outside of the curve during the left turn, and understeer is likely to occur, the left and right hydraulic pumps 3L, 3R are adjusted to the target turning radius. Is controlled so as to maintain the displacement volume ratio VL / VR. In this control state, when understeer is likely to occur, the rotation speed of the left wheel tends to increase, so the pressure in the hydraulic passage 15 connecting the discharge port of the left hydraulic pump 3L and the suction port of the right hydraulic pump 3R is increased. And a counterclockwise yaw moment that suppresses understeer is generated between the left and right rear wheels. By this action, understeer can be suppressed, and stable running can be ensured.
[0028]
As described above, by controlling the displacement of the pump using a variable displacement hydraulic pump, the rotation speed can be controlled to an arbitrary rotation speed ratio. In addition, when the actual rotation speed ratio deviates from the target rotation speed ratio, the target rotation speed ratio can be controlled. The hydraulic torque automatically acts in the direction approaching the rotation speed ratio. In other words, in the technology in which torque is controlled as in a conventional device using a hydraulic clutch and a gear pair, feedback control for increasing or decreasing the torque is necessary in order to set the rotation speeds of the left and right wheels to the target rotation speed. In the differential rotation control device 4 according to the present invention, feedback control is not required, and a wide control range and stable traveling control can be realized with an extremely simple configuration.
[0029]
In addition, between the two hydraulic pumps, the differential rotational energy flows from the pump whose rotation is to be reduced to the pump whose rotation is to be increased, so that the external energy is transferred as in a conventional device using a hydraulic clutch and a gear pair. Energy loss is smaller and efficiency can be improved as compared with what is needed.
[0030]
In this case, the left and right hydraulic pumps 3L, 3R are not arranged in series between the output shafts 10L, 10R of the differential device 2 and the axles 11L, 11R, and as shown in FIG. The gears may be arranged in parallel with the differential device 2 via a transmission mechanism such as a gear train 13L, 13R fixed to the 10R or a chain. That is, by combining the two hydraulic pumps 3L and 3R in one place, the piping length of the hydraulic passages 15 and 16 can be shortened, so that the pump efficiency and reliability can be further improved. , 3R can be expected to further improve the reliability and maintainability of the apparatus.
[0031]
FIG. 1 shows an example in which the differential rotation control device 4 is applied to the driving wheels. However, when the differential rotation control device 4 is applied to the driven wheels, the differential device 2 becomes unnecessary as shown in FIG. The pump shafts of the hydraulic pumps 3L, 3R are connected to the axles 11'L, 11'R of 'L, 12'R. Also in this case, similarly, the shortening of the piping length of the hydraulic passages 15 and 16 and the independent modularization of the hydraulic pumps 3L and 3R become easy, and it is expected that the pump efficiency, reliability, and maintainability are further improved. it can.
[0032]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is an explanatory diagram showing a protection circuit of the differential rotation control device according to the second embodiment of the present invention.
[0033]
When the displacements of the variable displacement hydraulic pumps 3L and 3R are suddenly changed, the pressure in the oil passage rapidly rises / falls, and cavitation may occur. Therefore, in the second embodiment, a protection circuit against a sudden change in pressure in the oil passage is added.
[0034]
That is, as shown in FIG. 6, a hydraulic passage 15 communicating the discharge port of the left hydraulic pump 3L and the suction port of the right hydraulic pump 3R is provided via two relief passages 15a and 15b provided in parallel. A pressure regulator valve 31 which is connected to the reserve tank 30 and opens when the pressure in the hydraulic passage 15 exceeds a predetermined set pressure is interposed in one of the relief passages 15a, and in the other relief passage 15b, A charge valve 32 that opens when the pressure in the hydraulic passage 15 drops below a predetermined set pressure is provided.
[0035]
The same applies to the hydraulic passage 16 that communicates the discharge port of the right hydraulic pump 3R and the suction port of the left hydraulic pump 3L. A pressure regulator valve 31 that is connected to the reserve tank 30 and opens when the pressure in the hydraulic passage 16 exceeds a predetermined set pressure is interposed in one of the relief passages 16a, and in the other relief passage 16b. A charge valve 32 that opens when the pressure in the hydraulic passage 16 falls below a predetermined set pressure is provided.
[0036]
That is, parallel relief passages 15a and 15b, in which pressure regulator valves 31 and charge valves 32 are interposed, are provided in two oil passages, that is, hydraulic passages 15 and 16 connecting the left and right hydraulic pumps 3L and 3R, respectively. A protection circuit is formed by adding parallel relief passages 16a and 16b interposed with the charge valve 32 and connecting to the reserve tank 30, and the displacement of the pump is suddenly changed so that one oil passage becomes high pressure and the other oil passage becomes high pressure. When the oil pressure of the oil passage becomes negative, the pressure regulator valve 31 opens to release the pressure to the reserve tank 30 when the pressure exceeds the set pressure on the high pressure side, and the charge valve 32 decreases when the pressure becomes lower than the set pressure on the negative pressure side. Opens to supply hydraulic oil from the reserve tank 30 side.
[0037]
As a result, even when the displacement of the pump is suddenly changed, the pressure in the hydraulic passages 15 and 16 can be maintained within an appropriate range to prevent cavitation and protect the system. Not only that, an excessive differential torque due to a sudden change in pressure can be limited, and the stability of the system can be improved. Further, the pressure in the hydraulic passages 15 and 16 can be maintained within an appropriate range even when the volume of the working oil changes due to a temperature change, and the operation reliability can be improved even when the environmental conditions change. Can be.
[0038]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to control the rotational speed ratio of the left and right wheels over a wide range and efficiently with a simple configuration, and to improve the reliability of the device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of a differential rotation control device applied to a drive wheel according to a first embodiment of the present invention; FIG. 2 is an explanatory diagram of a variable displacement hydraulic pump; FIG. FIG. 4 is a characteristic diagram showing the relationship between the left and right wheel rotational speed ratios and the displacement ratio of the left and right pumps. FIG. 4 is an explanatory diagram showing the configuration of a differential rotation control device in which a hydraulic passage is shortened. FIG. 6 is an explanatory diagram showing a configuration of a differential rotation control device applied to a driving wheel. FIG. 6 is an explanatory diagram showing a protection circuit of the differential rotation control device according to the second embodiment of the present invention.
2 Differential devices 3L, 3R Hydraulic pump 4 Differential rotation control devices 11L, 11R Axles 15, 16 Hydraulic passages 15a, 15b, 16a, 16b Relief passage 30 Reserve tank 50 Controller

Claims (5)

左右の車軸にそれぞれ連結され、少なくとも一方を可変容量型ポンプとする2つの油圧ポンプと、
上記2つの油圧ポンプの互いの吐出ポートと吸入ポートとを連通して閉回路をなす2つの油圧通路と、
上記可変容量型ポンプのポンプ押しのけ容積を可変して上記2つの油圧ポンプを可逆的にポンプ及びモータ動作させ、上記左右の車軸の回転数比を任意の回転数比に制御する手段とを備えたことを特徴とする車両の差動回転制御装置。
Two hydraulic pumps respectively connected to the left and right axles, at least one of which is a variable displacement pump;
Two hydraulic passages that form a closed circuit by communicating the discharge port and the suction port of the two hydraulic pumps with each other;
Means for varying the pump displacement of the variable displacement pump to reversibly operate the two hydraulic pumps and the motor and to control the rotational speed ratio of the left and right axles to an arbitrary rotational speed ratio. A differential rotation control device for a vehicle, comprising:
上記2つの油圧ポンプを、動力源からの動力を分配するデファレンシャル装置の左右の出力軸と上記左右の車軸との間にそれぞれ連結したことを特徴とする請求項1記載の車両の差動回転制御装置。2. The differential rotation control of a vehicle according to claim 1, wherein the two hydraulic pumps are respectively connected between left and right output shafts of a differential device for distributing power from a power source and the left and right axles. apparatus. 上記2つの油圧ポンプを、動力源からの動力を上記左右の車軸に分配するデファレンシャル装置の左右の出力軸に伝動機構を介してそれぞれ連結したことを特徴とする請求項1記載の車両の差動回転制御装置。2. The vehicle differential according to claim 1, wherein the two hydraulic pumps are respectively connected via a transmission mechanism to left and right output shafts of a differential device for distributing power from a power source to the left and right axles. Rotation control device. 上記2つの油圧ポンプを、左右の従動輪の各車軸にそれぞれ連結したことを特徴とする請求項1記載の車両の差動回転制御装置。2. The differential rotation control device for a vehicle according to claim 1, wherein the two hydraulic pumps are connected to respective axles of left and right driven wheels. 上記2つの油圧通路を、設定圧力範囲外で開弁するバルブを設けたリリーフ通路を介して、それぞれリザーブタンクに接続したことを特徴とする請求項1,2,3,4の何れか一に記載の車両の差動回転制御装置。5. The fuel tank according to claim 1, wherein the two hydraulic passages are respectively connected to a reserve tank via a relief passage provided with a valve that opens outside a set pressure range. The differential rotation control device for a vehicle according to any one of the preceding claims.
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