JP2833199B2

JP2833199B2 - トルク配分制御装置

Info

Publication number: JP2833199B2
Application number: JP2314814A
Authority: JP
Inventors: 靖博新倉; 節佳矢内; 明彦佐野
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1990-11-20
Filing date: 1990-11-20
Publication date: 1998-12-09
Anticipated expiration: 2013-12-09
Also published as: DE4138074A1; JPH04185539A; US5396421A; DE4138074C2

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、車両の左右輪間に設けられ、走行状態や車
両状態に応じて左右輪間のトルク配分を独立に制御する
トルク配分制御装置に関する。

（従来の技術）従来、トルク配分制御装置としては、例えば、特開昭
62−94421号公報や特開昭62−181915号公報に記載のも
のが知られている。

前者の特開昭62−94421号公報には、多板クラッチを
用いて左右輪独立に伝達トルクを制御可能な駆動系を有
し、中低速旋回時に外輪トルク配分を大にして旋回性能
を向上させ、高速旋回時に内輪トルク配分を大にして旋
回安定性を向上させる技術が示されている。

後者の特開昭62−18195号公報には、車両前後方向直
列配置の多板クラッチを用いて左右輪独立に伝達トルク
を制御可能な駆動系が示され、同日出願の特開昭62−18
1916号公報には、上記メカを用い車速と操舵角と左右輪
荷重に応じてトルク配分を制御し、特に、輪荷重が小さ
い側のタイヤ空転を防止する技術が示され、特開昭62−
18197号公報には、上記メカを用い、操舵角と横加速度
に応じてトルク配分を制御し、旋回回頭性及び操安性を
向上させる技術が示されている。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上記従来のトルク配分制御装置にあっ
ては、下記に列挙する問題がある。

上記従来装置は、高油圧を付与しての完全締結時に
は相対回転を全く許容することのない多板クラッチを用
いる方式である為、旋回時には、内輪側の伝達トルクを
減少させて左右輪の回転差を許容する必要があり、左右
輪合計のトルクが旋回時に小さくなり、旋回駆動性能が
劣る。

前者の特開昭62−94421号公報による従来制御で
は、旋回時に左右の伝達トルクに差を持たせる制御であ
る為、路面状況やアクセル操作状況等によっては、例え
ば、中低速旋回時に強オーバステア傾向を示したり、高
速旋回時に強アンダーステア傾向を示したりして、必ず
しも、旋回性能や旋回安定性の向上とはならない場合が
ある。

後者のうち特開昭62−181916号公報による従来制御で
は、左右の輪荷重配分に一致するようにトルク配分を制
御する場合、内輪の輪荷重が急減する高横加速度旋回時
に強オーバステアとなる。

また、特開昭62−181917号公報による従来制御では、
横加速度の作用している外輪側のトルク配分を少なくす
るように制御した場合、高速旋回時に強アンダーステア
傾向を示すことがある。

油圧源やアキュムレータや制御弁等を含むアクチュ
エータが必要である為、システムが大型化するし重量も
大となる。

本発明は、上述のような問題に着目してなされたもの
で、左右輪独立に伝達トルクを制御するトルク配分制御
装置において、システムの小型軽量化及び旋回駆動性能
の向上を図りながら、路面状況やアクセル操作状況等に
かかわらず常に高い旋回安定性を図ることを課題とす
る。

（課題を解決するための手段）上記課題を解決するために本発明のトルク配分制御装
置では、トルク伝達手段として制御型回転差感応継手を
用い、旋回時に外輪側は最大トルクが得られる状態を維
持し、内輪側はグリップ旋回で必要な回転差を許容しな
がら、必要左右回転差が生じた時に伝達トルクが外輪へ
の入力トルクと一致するように制御する手段とした。

即ち、第１図のフレーム対応図に示すように、エンジ
ン駆動入力軸ａと左右輪b,cそれぞれの駆動出力軸d,e間
に設けられ、入出力回転差に応じて伝達トルクが発生す
ると共に、入出力回転差に対する制御ゲインの異なる伝
達トルク特性を得る選択を外部からそれぞれ制御出来る
第１制御型回転差感応継手ｆ及び第２制御型回転差感応
継手ｇと、旋回方向を検出する旋回方向検出手段ｈと、
車速を検出する車速検出手段ｉと、旋回半径を演算する
旋回半径演算手段ｊと、路面とタイヤとの間に滑りがな
くタイヤの回転に対応した走行距離が得られるグリップ
走行による旋回を想定した時に内外輪の旋回半径差と車
速の大きさにより決まる左右回転差を必要左右回転差と
し、この必要左右回転差を前記車速検出手段ｉからの車
速検出値と前記旋回半径演算手段ｊからの旋回半径演算
値により演算する必要左右回転差演算手段ｋと、前記旋
回方向検出手段ｈからの旋回方向の検出に基づき、外輪
側の制御型回転差感応継手ｆまたはｇに対しては入出力
回転差に対する最大伝達トルク特性を選択する指令を出
力し、内輪側の制御型回転差感応継手ｇまたはｆに対し
ては前記必要左右差演算手段ｋにより演算された必要左
右回転差の時に外輪側と等しいトルクが得られる伝達ト
ルク特性を選択する指令を出力する伝達トルク制御手段
ｌと、を備えている事を特徴とする。

（作用）旋回時には、旋回方向検出手段ｈによる旋回方向の検
出に基づいて旋回外輪か旋回内輪かどうかが判別され、
伝達トルク制御手段ｌにおいて、外輪側の制御型回転差
感応継手ｆまたはｇに対しては、入出力回転差に対する
最大伝達トルク特性を選択する指令が出力され、内輪側
の制御型回転差感応継手ｇまたはｆに対しては、必要左
右回転差の時に外輪側と等しいトルクが得られる伝達ト
ルク特性を選択する指令が出力される。

ここで、必要左右回転差の情報は、車速を検出する車
速検出手段ｉからの車速と、旋回半径を演算する旋回半
径演算手段ｊからの旋回半径によりグリップ走行による
旋回で左右輪に必要な回転差を演算する必要左右回転差
演算手段ｋから得られる。

従って、路面とタイヤとの間に滑りがないグリップ走
行による旋回域では、内輪の回転数を、外輪に対して必
要左右回転差だけ小さくすることができるという差動機
能が発揮されるし、トルク伝達に関しては、コンベンシ
ョナルディファレンシャルのように左右輪へ等しい伝達
トルクが与えられるという等トルク配分機能が発揮され
る。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。

第２図は本発明第１実施例のトルク配分制御装置が適
用された後輪駆動車のパワートレーンを示すスケルトン
図、第３図は第１実施例装置が適用された後輪デフ部を
示す断面図、第４図は第１実施例のトルク配分制御装置
の制御系を示す図である。

第１実施例装置が適用された後輪駆動車は、第２図に
示すように、エンジン１→トランスミッション２→プロ
ペラシャフト３（エンジン駆動入力軸）→ドライブギア
４→リングギア５から、左後輪6L（左輪）へは、第１制
御型オリフィスカップリング7L（第１制御型回転差感応
継手）→左ドライブシャフト8L（駆動出力軸）を介して
エンジントルクが伝達され、右後輪6R（右輪）へは、第
２制御型オリフィスカップリング7R（第２制御型回転差
感応継手）→右ドライブシャフト8R（駆動出力軸）を介
してエンジントルクが伝達される。

左右前輪9L,9Rは非駆動輪であり、ステアリングホイ
ール10への操作により操舵される。

前記制御型オリフィスカップリング7L,7Rは、相対回
転時にドライビングピストンを往復動させ、この往復動
に伴なって吐出する作動油の流出規制をオリフィスによ
り行なうことで伝達トルクを発生する継手で、プロペラ
シャフト３と左右ドライブシャフト8L,8Rのそれぞれの
間に設けられ、入出力回転差に応じて伝達トルクが発生
すると共に、入出力回転差に対する制御ゲインの異なる
二次関数的な伝達トルク特性の選択をオリフィス開口面
積の変更することで外部からそれぞれ独立制御が出来る
ようにしている。

即ち、第３図に示すように、リングギア５が固定さ
れ、左右の内面にカム面11L,11Rが形成された共通カム
ハウジング11と、左右のドライブシャフト8L,8Rにそれ
ぞれスプライン結合されたロータ12L,12Rと、ロータ12
L,12Rとカムハウジング11の相対回転に伴なって前記カ
ム面11L,11Rに摺接しながら往復動するドライビングピ
ストン13L,13Rと、該ドライビングピストン13L,13Rの往
復動により体積変化するシリンダ室14L,14Rと、該シリ
ンダ室14L,14Rに連通する吐出油路15L,15Rと、該吐出油
路15L,15Rの端部に配置されたスプール16L,16Rのストロ
ーク位置によりオリフィス開度が変更される可変オリフ
ィス17L,17Rと、前記シリンダ室14L,14Rとはワンウェイ
バルブを介して連通するレギュレータ油路18L,18Rと、
前記スプール16L,16Rが設けられるスプール室19L,19R
と、前記レギュレータ油路18L,18R及びスプール室19L,1
9Rと連通するアキュムレータ室20L,20Rを有して構成さ
れている。

前記制御型オリフィスカップリング7L,7Rの可変オリ
フィス17L,17Rの開口面積を外部からの指令により変化
させるオリフィスアクチュエータとしてステッピングモ
ータ30L,30Rが設けられ、該ステッピングモータ30L,30R
のモータ軸30La,30Raと前記スプール16L,16Rとの間に設
けられる制御動作機構として、第３図及び第４図に示す
ように、フォーク31L,31R、スライダ32L,32R、ニードル
ベアリング33L,33R、スラストプレート34L,34R、ピン35
L,35R、プッシュロッド36L,36Rが設けられている。

前記ステッピングモータ30L,30Rにモータ駆動制御指
令を出力する制御手段として、マイクロコンピュータを
主体とする電子回路構成によるコントロールユニット40
（伝達トルク制御手段）が設けられ、このコントロール
ユニット40に入力情報をもたらす手段として、操舵角セ
ンサ41（旋回方向検出手段）と、左後輪速センサ42と、
右後輪速センサ43と、横加速度センサ44と、ステッピン
グモータ30L,30Rに設けられたポテンショメータ45L,45R
等を有する。

次に、作用を説明する。

第５図はコントロールユニット40により所定の制御周
期（例えば、10msec）で繰り返し行なわれる左右輪への
トルク配分制御作動の流れを示すフローチャートであ
り、以下、各ステップについて説明する。

ステップ50では、操舵角θ_Ｓと左右の後輪速N_L,N_Rと
横加速度Y_Gが読み込まれる。

ステップ51では、操舵角θ_Ｓがほぼ零であるかどうか
が判断される。

そして、θ_Ｓ≒０で直進時であると判断された時に
は、ステップ52へ進み、両オリフィス17L,17Rを全閉に
するオリフィス全閉駆動指令が出力される。

また、θ_Ｓ≠０で旋回時であると判断された時には、
ステップ53以降の流れに進む。

ステップ53では、操舵角θ_Ｓの検出信号波形により旋
回方向が判断される。

ステップ54では、車速Ｖが左右の後輪速N_L,N_Rの平均
値により下記の式で求められる（車速検出手段）。

ステップ55では、旋回半径Ｒが車速Ｖと横加速度Y_Gに
より下記の式で演算される（旋回半径演算手段）。

ステップ56では、必要左右回転差ΔＮが車速Ｖと旋回
半径Ｒにより下記の式で演算される（必要左右回転差演
算手段）。

ΔＮ＝ｆ（V,R）尚、必要左右回転差ΔＮは、第６図に示すようなテー
ブルを予め設定しておいて、このテーブルに基づいて求
めるようにしても良い。

ステップ57では、外輪側の制御型オリフィスカップリ
ングに対しては入出力回転差に対する最大伝達トルク特
性を選択するオリフィス全閉駆動指令が出力され、内輪
側の制御型オリフィスカップリングに対しては必要左右
回転差ΔＮの時に外輪側と等しいトルクが得られる伝達
トルク特性を選択するオリフィス中間開度駆動指令が出
力される。

ここで、内輪側のオリフィス開度θｉの決定手法につ
いて述べると、第７図に示すように、必要左右回転差Δ
Ｎの時、外輪への入力トルク（エンジン回転数，スロッ
トル開度及び減速比から計算する）に等しくなる伝達ト
ルク特性を選択し、この伝達トルク特性を得るオリフィ
ス開度により決定される。

次に、直進時と旋回時とに分けて左右輪へのトルク配
分制御作用を説明する。

（イ）直進時まず、直進時には、ステップ50→ステップ51→ステッ
プ52を経過する流れとなり、可変オリフィス16L,16Rの
オリフィス開度は全閉に制御される。

従って、直進時には、デフロック状態での走行とな
り、左右後輪6L,6Rに対して等配分のエンジントルクが
伝達され、良好な駆動性能が得られると共に、左右後輪
6L,6Rの差動を許容しないことで直進安定性に優れる。

尚、入出力回転差ΔＮに対する伝達トルク特性は、第
７図のリジッド特性に示すように、入出力回転差ΔＮの
上昇に対して伝達トルクが二次関数的に上昇する特性を
示し、オリフィス開度が全閉である場合には、わずかな
入出力回転差ΔＮの発生によりデフロック状態が達成さ
れる。

（ロ）旋回時旋回時には、ステップ50→ステップ51→ステップ53→
ステップ54→ステップ55→ステップ56→ステップ57を経
過する流れとなり、旋回外輪側のオリフィスカップリン
グはオリフィス全閉とされ、旋回内輪側のオリフィスカ
ップリングは外輪側への入力トルクと必要左右回転差Δ
Ｎに応じたオリフィス開度に制御される。

従って、路面とタイヤとの間に滑りがなくタイヤの回
転に対応した走行距離が得られるグリップ走行による旋
回域では、内輪の回転数を外輪に対して必要左右回転差
ΔＮだけ小さくすることができるという差動機能が発揮
され、滑らかな旋回を行なうことが出来る。

また、トルク伝達に関しては、コンベンショナルディ
ファレンシャルのように左右輪へ等しい伝達トルクが与
えられるという等トルク配分機能が発揮され、低μ路で
あったアクセル急踏み等を行なっても弱アンダーステア
特性による安定した旋回性能が得られる。

しかも、内輪側への伝達トルクは、オリフィス全閉に
より外輪側へ伝達されるトルクと同レベルのトルクであ
る為、旋回時に内輪側の伝達トルクを減少させて左右輪
の回転差を許容する従来の多板クラッチ方式に比べ、ト
ータルの伝達トルクを大きくでき、駆動性能に優れる。

以上説明してきたように、第１実施例のトルク配分制
御装置にあっては、トルク伝達手段として制御型オリフ
ィスカップリング7L,7Rを用い、旋回時に外輪側は最大
トルクが得られるオリフィス全閉状態を維持し、内輪側
はグリップ走行による旋回で必要な回転差を許容しなが
ら、必要左右回転差ΔＮが生じた時に伝達トルクが外輪
への入力トルクと一致するようにオリフィス開度を制御
する装置とした為、システムの小型軽量化及び旋回駆動
性能の向上を図りながら、路面状況やアクセル操作状況
等にかかわらず常に高い旋回安定性を図ることが出来
る。

次に、第２実施例について説明する。

第８図は第２実施例のトルク配分制御装置の制御系を
示す図であって、この第２実施例装置は、第１実施例装
置が制御型回転差感応継手として、制御型オリフィスカ
ップリング7L,7Rを用いた例であるのに対し、第８図に
示すように、制御型ビスカスカップリング27L,27Rを用
い、また、伝達トルク特性を変更制御するのに第１実施
例装置ではオリフィス開度により行なったのに対し、制
御型ビスカスカップリング27L,27Rのインナープレート
及びアウタープレートに対し隙間の変化及び内部容積の
変化を制御油圧によるピストンストロークで与えること
で伝達トルク特性の変更制御を行なうようにしている。

尚、第８図中37L,37Rは左右の油圧制御ソレノイド
弁、38は定圧制御弁、39は油圧源である。

尚、他の構成に関しては、第１実施例装置と同様であ
るので説明を省略する。

次に、作用を説明する。

第９図はコントロールユニット40′により所定の制御
周期で繰り返し行なわれる左右輪へのトルク配分制御作
動の流れを示すフローチャートである。

ステップ90及びステップ91は、第５図のステップ50及
びステップ51に対応する。

ステップ92では、直進時と判断された場合に両ソレノ
イド弁37L,37Rに対しi_MAXのソレノイド電流指令が出力
される。

ステップ93〜ステップ96は、第５図のステップ53〜ス
テップ56に対応する。

ステップ97では、旋回時と判断されると、外輪側の制
御型ビスカスカップリングに対しては入出力回転差に対
する最大伝達トルク特性を選択するi_MAXのソレノイド電
流指令が出力され、内輪側の制御型ビスカスカップリン
グに対しては必要左右回転差ΔＮの時に外輪への入力ト
ルクが得られる伝達トルク特性を選択するi_Xのソレノイ
ド電流指令が出力される。ここで、内輪側のソレノイド
電流i_Xの決定手法について述べると、第10図に示すよう
に、必要左右回転差ΔＮの時、外輪への入力トルク（エ
ンジン回転数，スロットル開度及び減速比から計算す
る）に等しくなる伝達トルク特性を選択し、この伝達ト
ルク特性を得るソレノイド電流により決定される。

そして、ソレノイド電流ｉと制御油圧の関係は、第11
図に示すように、ソレノイド電流ｉの上昇に対して二次
関数的に制御油圧が高まる特性を示す。

効果に関しては、第１実施例装置と全く同様の効果が
得られる。

以上、実施例を図面に基づいて説明してきたが、具体
的な構成はこの実施例に限られるものではない。

例えば、制御型回転差感応継手としては、入出力回転
差により伝達トルクが発生し、そのトルク特性を外部か
ら制御できる継手であれば実施例で示した以外の継手で
あっても適用できる。

また、実施例では後輪駆動車への適用例を示したが前
輪駆動車の左右前輪に対しても、また、四輪駆動車で前
後輪それぞれの左右輪に対しても適用できる。

（発明の効果）以上説明してきたように、本発明にあっては、左右輪
独立に伝達トルクを制御するトルク配分制御装置におい
て、トルク伝達手段として制御型回転差感応継手を用
い、旋回時に外輪側は最大トルクが得られる状態を維持
し、内輪側はグリップ走行による旋回で必要な回転差を
許容しながら、必要左右回転差が生じた時に伝達トルク
が外輪への入力トルクと一致するように制御する手段と
した為、システムの小型軽量化及び旋回駆動性能の向上
を図りながら、路面状況やアクセル操作状況等にかかわ
らず常に高い旋回安定性を図ることが出来るという効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のトルク配分制御装置を示すクレーム対
応図、第２図は本発明第１実施例のトルク配分制御装置
が適用された後輪駆動車のパワートレーンを示すスケル
トン図、第３図は第１実施例装置が適用された後輪デフ
部を示す断面図、第４図は第１実施例のトルク配分制御
装置の制御系を示す図、第５図は第１実施例装置のコン
トロールユニットにより所定の制御周期で繰り返し行な
われる左右輪へのトルク配分制御作動の流れを示すフロ
ーチャート、第６図は必要左右回転差のデータテーブル
を示す図、第７図はオリフィス開度をパラメータとする
入出力回転差に対する伝達トルク特性図、第８図は第２
実施例のトルク配分制御装置の制御系を示す図、第９図
は第２実施例装置のコントロールユニットにより所定の
制御周期で繰り返し行なわれる左右輪へのトルク配分制
御作動の流れを示すフローチャート、第10図はソレノイ
ド電流をパラメータとする入出力回転差に対する伝達ト
ルク特性図、第11図はソレノイド電流に対する制御油圧
特性図である。ａ……エンジン駆動入力軸ｂ……左輪ｃ……右輪ｄ……駆動出力軸ｅ……駆動出力軸ｆ……第１制御型回転差感応継手ｇ……第２制御型回転差感応継手ｈ……旋回方向検出手段ｉ……車速検出手段ｊ……旋回半径演算手段ｋ……必要左右回転差演算手段ｌ……伝達トルク制御手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭62−181918（ＪＰ，Ａ) 特開昭64−4536（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B60K 23/04 B60K 17/16

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジン駆動入力軸と左右輪それぞれの駆
動出力軸間に設けられ、入出力回転差に応じて伝達トル
クが発生すると共に、入出力回転差に対する制御ゲイン
の異なる伝達トルク特性を得る選択を外部からそれぞれ
制御出来る第１制御型回転差感応継手及び第２制御型回
転差感応継手と、旋回方向を検出する旋回方向検出手段と、車速を検出する車速検出手段と、旋回半径を演算する旋回半径演算手段と、路面とタイヤとの間に滑りがなくタイヤの回転に対応し
た走行距離が得られるグリップ走行による旋回を想定し
た時に内外輪の旋回半径差と車速の大きさにより決まる
左右回転差を必要左右回転差とし、この必要左右回転差
を前記車速検出手段からの車速検出値と前記旋回半径演
算手段からの旋回半径演算値により演算する必要左右回
転差演算手段と、前記旋回方向検出手段からの旋回方向の検出に基づき、
外輪側の制御型回転差感応継手に対しては入出力回転差
に対する最大伝達トルク特性を選択する指令を出力し、
内輪側の制御型回転差感応継手に対しては前記必要左右
回転差演算手段により演算された必要左右回転差の時に
外輪側と等しいトルクが得られる伝達トルク特性を選択
する指令を出力する伝達トルク制御手段と、を備えている事を特徴とするトルク配分制御装置。