JP4246485B2 - 車両の差動回転制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アンチロックブレーキシステムとの干渉を避けて左右輪の回転数比を広範囲且つ安定的に制御する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ばかりでなく、左右車輪の回転数を目標回転数に維持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となり、システムが複雑化する。
【０００７】
特に、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）を搭載する車両では、このＡＢＳによる車輪のブレーキ動作との干渉を避けねばならず、システムの複雑化に伴って制御上の応答性が低下すると、ＡＢＳとの円滑な協調制御の妨げとなり、違和感が発生する虞がある。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、簡素な制御ロジックでアンチロックブレーキシステムとの干渉を確実且つ迅速に避けることができ、左右輪の回転数比を広範囲に渡って安定的に制御することのでき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。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、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２つの油圧通路をバイパスするバイパス通路を開閉する開放弁と、アンチロックブレーキシステムが非作動時、上記開放弁を閉として上記左右の車軸の回転数比が運転状態に応じた回転数比となるよう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、上記アンチロックブレーキシステムが作動したとき、上記開放弁を開として上記２つの油圧ポンプを自在回転させる手段とを備え、上記アンチロックブレーキシステムが作動から非作動状態に復帰したとき、上記２つの油圧ポンプの吐出量が等しくなるように調整した後、上記開放弁を閉じることを特徴とする。
また、請求項２記載の発明は、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２つの油圧通路をバイパスするバイパス通路を開閉する開放弁と、アンチロックブレーキシステムが非作動時、上記開放弁を閉として上記左右の車軸の回転数比が運転状態に応じた回転数比となるよう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、上記アンチロックブレーキシステムが作動したとき、上記開放弁を開として上記２つの油圧ポンプを自在回転させ、上記２つの油圧ポンプの吐出量が等しくなるように調整する手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項１記載の発明は、アンチロックブレーキシステムが作動から非作動状態に復帰したときには、２つの油圧ポンプの吐出量が等しくなるように調整した後に開放弁を閉じるので、バイパス通路の閉に伴う衝撃を緩和して円滑に通常制御に復帰することができる。
【００１１】
また、請求項２記載の発明は、アンチロックブレーキシステムが作動したときには、開放弁を開として２つの油圧ポンプの吐出量が等しくなるように調整しておくので、アンチロックブレーキシステムが作動から非作動になったとき、バイパス通路の閉に伴う衝撃を緩和しつつ迅速に通常制御に復帰することができる。
【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４は本発明の実施の第１形態に係わり、図１は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はコントローラによる油圧ポンプの制御処理を示すフローチャートである。
【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作用を行う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】
また、油圧通路１５と油圧通路１６とは、バイパス通路１７を介して互いに接続され、このバイパス通路１７に、開放弁１８が介装されている。この開放弁１８は、通常は閉弁しており、後述するように、ＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）作動時に開弁されて油圧通路１５，１６内の圧力を均一化し、左右の油圧ポンプ３Ｌ，３Ｒの自在な回転を可能としてＡＢＳによるブレーキ制御との干渉を防止するためのものである。
【００１８】
尚、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、各出力軸１０Ｌ，１０Ｒに固設したギヤ列やチェーン等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。また、従動輪に差動回転制御装置４を適用する場合には、デファレンシャル装置２は不要となり、左右の従動輪の各車軸に、油圧ポンプ３Ｌ，３Ｒのポンプ軸が連結される構成となる。
【００１９】
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、ポンプ押しのけ容積（吐出容積）を可変することができる。
【００２０】
左右の油圧ポンプ３Ｌ，３Ｒのアクチュエータ２３，２３、及びバイパス通路１７の開放弁１８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に接続されており、コントローラ５０からの信号によって駆動、開閉される。また、コントローラ５０には、急制動あるいは氷雪路等の滑りやすい路面での制動時における車輪のロックを防止して方向安定性の維持、操舵性の確保、制動距離の短縮を図るためのＡＢＳ制御ユニット５１が接続されており、このＡＢＳ制御ユニット５１からＡＢＳ作動状態を示すＡＢＳ信号が入力されると共に、車両運転状態を表す各種パラメータ、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、横加速度等のパラメータが入力される。
【００２１】
コントローラ５０では、ＡＢＳ制御ユニット５１からのＡＢＳ信号がＯＦＦ（ＡＢＳ非作動）のとき、バイパス通路１７の開放弁１８を閉状態に保持し、左右車輪の回転数比が目標回転数比となるよう左右の油圧ポンプ３Ｌ，３Ｒを制御する。この制御では、車両運転状態を表す各種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、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。
【００２２】
すなわち、車両走行中、油圧ポンプ３Ｌ，３Ｒは、車輪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）
【００２３】
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）
【００２４】
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’）
【００２５】
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だけ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。
【００２６】
前述したように、左右の油圧ポンプ３Ｌ，３Ｒのうち、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。
【００２７】
一方、ＡＢＳ制御ユニット５１から入力されるＡＢＳ信号がＯＮ（ＡＢＳ作動）になると、コントローラ５０によって左右の油圧ポンプ３Ｌ，３Ｒのバイパス通路１７の開放弁１８が開弁され、油圧ポンプ３Ｌ，３Ｒの回転が自在となってＡＢＳによるブレーキ制御との干渉が防止される。そして、ＡＢＳ作動が非作動となったところで、左右の油圧ポンプ３Ｌ，３Ｒの押しのけ容積を目標値にセットした後、バイパス通路１７の開→閉に伴う衝撃を緩和しながら開放弁１８を閉じる復帰処理を行い、通常制御へ移行する。
【００２８】
以下、コントローラ５０による油圧ポンプ３Ｌ，３Ｒの制御処理について、図４に示すフローチャートを用いて説明する。
【００２９】
前述したように、通常制御の実行中、左右の油圧ポンプ３Ｌ，３Ｒのバイパス通路１７は開放弁１８によって閉じられており、運転状態に応じた目標回転数比となるよう各ポンプ押しのけ容積が制御されている。この制御状態でＡＢＳ制御ユニット５１からＡＢＳ信号が入力されると、ステップＳ１へ進み、ＡＢＳ信号がＯＮか否かを調べる。
【００３０】
その結果、ＡＢＳ信号がＯＮすなわちＡＢＳが作動した場合には、ステップＳ１からステップＳ２へ進んで直ちにバイパス通路１７の開放弁１８を開弁させ、左右の油圧ポンプ３Ｌ，３Ｒの回転を自在にし、ＡＢＳによる左右輪のブレーキ制御との干渉を避ける。そして、開放弁１８を開弁状態に維持したまま、ステップＳ１へ戻り、ＡＢＳ信号の監視を継続する。
【００３１】
その後、ＡＢＳ非作動になり、ＡＢＳ信号がＯＦＦになると、ステップＳ１からステップＳ３へ進んで運転状態に応じた左右回転数比に制御するための目標ポンプ押しのけ容積比ＶＬ／ＶＲを設定し、ステップＳ４で開放弁１８を徐々に閉弁させる。例えば、図示するように、全開位置からの閉じ始めと全閉位置に達する近辺での閉弁速度を相対的に遅くする等して、バイパス通路１７の閉に伴う衝撃を緩和しつつ開放弁１８を閉弁し、開放弁１８が全閉となった後、ステップＳ４からステップＳ５へ進んで通常制御に復帰する。
【００３２】
このように、ＡＢＳ非作動時の通常制御では、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ため、極めて簡素な制御ロジックで安定した制御を実現することができる。
【００３３】
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、極めて簡素な制御ロジック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。
【００３４】
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てエネルギーの損失が少なく、効率が良いという利点がある。
【００３５】
一方、ＡＢＳが作動したときには、バイパス通路１７の開放弁１８を開とすることで左右の油圧ポンプ３Ｌ，３Ｒを直ちに自在回転させ、ＡＢＳとの干渉を確実且つ迅速に避けることができる。しかも、ＡＢＳが作動から非作動になって通常制御に復帰する際には、左右の油圧ポンプ３Ｌ，３Ｒの押しのけ容積比を、運転状態に応じた左右回転数比に制御するための目標値に設定した後、開放弁１８を徐々に閉弁させるため、バイパス通路１７の閉に伴う衝撃を緩和して円滑に通常制御に移行することができる。すなわち、簡素な制御ロジックで確実且つ迅速にＡＢＳとの干渉を避けて円滑な強調制御を実現することができる。
【００３６】
次に、本発明の実施の第２形態について説明する。図５はコントローラによる油圧ポンプの制御処理を示すフローチャートである。
【００３７】
第２形態は、ＡＢＳ作動からの復帰処理において、それまで自在回転していた左右の油圧ポンプ３Ｌ，３Ｒに対し、ＡＢＳ解除時の左右の車輪速度比に対応した押しのけ容積をそれぞれセットし、左右の油圧ポンプ３Ｌ，３Ｒの吐出量が等しくなるように調整した後、バイパス通路１７の開放弁１８を閉じることで、バイパス通路１７の閉時の衝撃を緩和しながら、円滑に通常制御へ移行させるものである。
【００３８】
このため、第２形態では、図５に示すように、通常制御の実行中、ＡＢＳ制御ユニット５１から入力されるＡＢＳ信号がＯＮになると、第１形態と同様、ステップＳ１１でＡＢＳ信号がＯＮか否かを調べ、ＡＢＳ信号がＯＮすなわちＡＢＳが作動した場合には、ステップＳ１１からステップＳ１２へ進んで直ちにバイパス通路１７の開放弁１８を開弁させた後、ステップＳ１１へ戻ってＡＢＳ信号の監視を継続する。
【００３９】
その後、ＡＢＳ信号がＯＦＦになると、ステップＳ１１からステップＳ１３へ進んで車輪速センサの信号に基づいて左右車輪の車輪速を計測し、ステップＳ１４で、左右車輪の回転数比ＮＲ／ＮＬを計算する。次に、ステップＳ１５へ進み、計算した左右輪の回転数比ＮＲ／ＮＬに対応した左右の油圧ポンプ３Ｌ，３Ｒの押しのけ容積比ＶＬ／ＶＲを設定し、この押しのけ容積比ＶＬ／ＶＲで各油圧ポンプ３Ｌ，３Ｒの吐出量が等しくなるように調整する。
【００４０】
そして、ステップＳ１６で、バイパス通路１７の開放弁１８を閉弁させ、ステップＳ１７で通常制御に復帰する。この通常制御への復帰後は、左右車輪の回転数比が運転状態に応じた目標回転数比となるよう左右の油圧ポンプ３Ｌ，３Ｒの目標ポンプ押しのけ容積比を設定する。
【００４１】
第２形態では、ＡＢＳ作動からの復帰時、バイパス通路１７の開放弁１８を閉弁する前に、予め左右の油圧ポンプ３Ｌ，３Ｒの吐出流量が等しくなるように調整しておくため、バイパス通路１７の閉時の衝撃を緩和して円滑に通常制御へ移行させることができるばかりでなく、不要なヨーモメントの発生を防止して車両挙動の安定化を図ることができる。
【００４２】
次に、本発明の実施の第３形態について説明する。図６はコントローラによる油圧ポンプの制御処理を示すフローチャートである。
【００４３】
第３形態は、ＡＢＳ作動時、左右の油圧ポンプ３Ｌ，３Ｒのバイパス通路１７を開放状態とする一方、左右の車輪速を監視しながら左右の油圧ポンプ３Ｌ，３Ｒの吐出流量が等しくなるようにポンプ押しのけ容積を追従制御させることで、バイパス通路１７の閉時の衝撃を緩和しながら、ＡＢＳが非作動になったとき、迅速に通常制御へ移行させるものである。
【００４４】
このため、第３形態では、図６に示すように、通常制御の実行中、ＡＢＳ制御ユニット５１から入力されるＡＢＳ信号がＯＮになると、ステップＳ２１でＡＢＳ信号がＯＮか否かを調べ、ＡＢＳ信号がＯＮすなわちＡＢＳが作動した場合には、ステップＳ２１からステップＳ２２へ進んで直ちにバイパス通路１７の開放弁１８を開弁させ、ステップＳ２３で車輪速センサの信号に基づいて左右車輪の車輪速を計測する。
【００４５】
次に、ステップＳ２４へ進んで左右車輪の回転数比ＮＲ／ＮＬを計算し、ステップＳ２５で、計算した左右の回転数比ＮＲ／ＮＬに対応した左右の油圧ポンプ３Ｌ，３Ｒの押しのけ容積比ＶＬ／ＶＲを設定し、この押しのけ容積比ＶＬ／ＶＲで各油圧ポンプ３Ｌ，３Ｒの吐出量が等しくなるように調整した後、ステップＳ２１へ戻り、バイパス通路１７の開放弁１８を開弁状態に維持しつつ、ＡＢＳ信号及び左右車輪速の監視を継続する。
【００４６】
そして、ＡＢＳ信号がＯＦＦになると、ステップＳ２１からステップＳ２６へ進んでバイパス通路１７の開放弁１８を直ちに閉弁させ、ステップＳ２７で通常制御に復帰する。この通常制御への復帰後は、左右車輪の回転数比が運転状態に応じた目標回転数比となるよう左右の油圧ポンプ３Ｌ，３Ｒの目標ポンプ押しのけ容積比を設定する。
【００４７】
第３形態では、ＡＢＳ作動時、予め左右の油圧ポンプ３Ｌ，３Ｒの吐出流量が等しくなるように調整しておくため、ＡＢＳが作動から非作動となったとき、直ちに開放弁１８を閉としてもバイパス通路１７に衝撃が発生することがなく、即座に通常制御へ復帰することができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、簡素な制御ロジックでアンチロックブレーキシステムとの干渉を確実且つ迅速に避けることができ、左右輪の回転数比を広範囲に渡って安定的に制御しつつ、アンチロックブレーキシステムとの円滑な協調制御を実現することができる。
【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、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、コントローラによる油圧ポンプの制御処理を示すフローチャート
【図５】本発明の実施の第２形態に係わり、コントローラによる油圧ポンプの制御処理を示すフローチャート
【図６】本発明の実施の第３形態に係わり、コントローラによる油圧ポンプの制御処理を示すフローチャート
【符号の説明】
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
１７ バイパス通路
１８ 開放弁
５０ コントローラ
５１ ＡＢＳ制御ユニット
【発明の属する技術分野】
本発明は、アンチロックブレーキシステムとの干渉を避けて左右輪の回転数比を広範囲且つ安定的に制御する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ばかりでなく、左右車輪の回転数を目標回転数に維持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となり、システムが複雑化する。
【０００７】
特に、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）を搭載する車両では、このＡＢＳによる車輪のブレーキ動作との干渉を避けねばならず、システムの複雑化に伴って制御上の応答性が低下すると、ＡＢＳとの円滑な協調制御の妨げとなり、違和感が発生する虞がある。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、簡素な制御ロジックでアンチロックブレーキシステムとの干渉を確実且つ迅速に避けることができ、左右輪の回転数比を広範囲に渡って安定的に制御することのでき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。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、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２つの油圧通路をバイパスするバイパス通路を開閉する開放弁と、アンチロックブレーキシステムが非作動時、上記開放弁を閉として上記左右の車軸の回転数比が運転状態に応じた回転数比となるよう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、上記アンチロックブレーキシステムが作動したとき、上記開放弁を開として上記２つの油圧ポンプを自在回転させる手段とを備え、上記アンチロックブレーキシステムが作動から非作動状態に復帰したとき、上記２つの油圧ポンプの吐出量が等しくなるように調整した後、上記開放弁を閉じることを特徴とする。
また、請求項２記載の発明は、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２つの油圧通路をバイパスするバイパス通路を開閉する開放弁と、アンチロックブレーキシステムが非作動時、上記開放弁を閉として上記左右の車軸の回転数比が運転状態に応じた回転数比となるよう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、上記アンチロックブレーキシステムが作動したとき、上記開放弁を開として上記２つの油圧ポンプを自在回転させ、上記２つの油圧ポンプの吐出量が等しくなるように調整する手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項１記載の発明は、アンチロックブレーキシステムが作動から非作動状態に復帰したときには、２つの油圧ポンプの吐出量が等しくなるように調整した後に開放弁を閉じるので、バイパス通路の閉に伴う衝撃を緩和して円滑に通常制御に復帰することができる。
【００１１】
また、請求項２記載の発明は、アンチロックブレーキシステムが作動したときには、開放弁を開として２つの油圧ポンプの吐出量が等しくなるように調整しておくので、アンチロックブレーキシステムが作動から非作動になったとき、バイパス通路の閉に伴う衝撃を緩和しつつ迅速に通常制御に復帰することができる。
【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４は本発明の実施の第１形態に係わり、図１は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はコントローラによる油圧ポンプの制御処理を示すフローチャートである。
【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作用を行う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】
また、油圧通路１５と油圧通路１６とは、バイパス通路１７を介して互いに接続され、このバイパス通路１７に、開放弁１８が介装されている。この開放弁１８は、通常は閉弁しており、後述するように、ＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）作動時に開弁されて油圧通路１５，１６内の圧力を均一化し、左右の油圧ポンプ３Ｌ，３Ｒの自在な回転を可能としてＡＢＳによるブレーキ制御との干渉を防止するためのものである。
【００１８】
尚、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、各出力軸１０Ｌ，１０Ｒに固設したギヤ列やチェーン等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。また、従動輪に差動回転制御装置４を適用する場合には、デファレンシャル装置２は不要となり、左右の従動輪の各車軸に、油圧ポンプ３Ｌ，３Ｒのポンプ軸が連結される構成となる。
【００１９】
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、ポンプ押しのけ容積（吐出容積）を可変することができる。
【００２０】
左右の油圧ポンプ３Ｌ，３Ｒのアクチュエータ２３，２３、及びバイパス通路１７の開放弁１８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に接続されており、コントローラ５０からの信号によって駆動、開閉される。また、コントローラ５０には、急制動あるいは氷雪路等の滑りやすい路面での制動時における車輪のロックを防止して方向安定性の維持、操舵性の確保、制動距離の短縮を図るためのＡＢＳ制御ユニット５１が接続されており、このＡＢＳ制御ユニット５１からＡＢＳ作動状態を示すＡＢＳ信号が入力されると共に、車両運転状態を表す各種パラメータ、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、横加速度等のパラメータが入力される。
【００２１】
コントローラ５０では、ＡＢＳ制御ユニット５１からのＡＢＳ信号がＯＦＦ（ＡＢＳ非作動）のとき、バイパス通路１７の開放弁１８を閉状態に保持し、左右車輪の回転数比が目標回転数比となるよう左右の油圧ポンプ３Ｌ，３Ｒを制御する。この制御では、車両運転状態を表す各種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、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。
【００２２】
すなわち、車両走行中、油圧ポンプ３Ｌ，３Ｒは、車輪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）
【００２３】
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）
【００２４】
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’）
【００２５】
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だけ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。
【００２６】
前述したように、左右の油圧ポンプ３Ｌ，３Ｒのうち、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。
【００２７】
一方、ＡＢＳ制御ユニット５１から入力されるＡＢＳ信号がＯＮ（ＡＢＳ作動）になると、コントローラ５０によって左右の油圧ポンプ３Ｌ，３Ｒのバイパス通路１７の開放弁１８が開弁され、油圧ポンプ３Ｌ，３Ｒの回転が自在となってＡＢＳによるブレーキ制御との干渉が防止される。そして、ＡＢＳ作動が非作動となったところで、左右の油圧ポンプ３Ｌ，３Ｒの押しのけ容積を目標値にセットした後、バイパス通路１７の開→閉に伴う衝撃を緩和しながら開放弁１８を閉じる復帰処理を行い、通常制御へ移行する。
【００２８】
以下、コントローラ５０による油圧ポンプ３Ｌ，３Ｒの制御処理について、図４に示すフローチャートを用いて説明する。
【００２９】
前述したように、通常制御の実行中、左右の油圧ポンプ３Ｌ，３Ｒのバイパス通路１７は開放弁１８によって閉じられており、運転状態に応じた目標回転数比となるよう各ポンプ押しのけ容積が制御されている。この制御状態でＡＢＳ制御ユニット５１からＡＢＳ信号が入力されると、ステップＳ１へ進み、ＡＢＳ信号がＯＮか否かを調べる。
【００３０】
その結果、ＡＢＳ信号がＯＮすなわちＡＢＳが作動した場合には、ステップＳ１からステップＳ２へ進んで直ちにバイパス通路１７の開放弁１８を開弁させ、左右の油圧ポンプ３Ｌ，３Ｒの回転を自在にし、ＡＢＳによる左右輪のブレーキ制御との干渉を避ける。そして、開放弁１８を開弁状態に維持したまま、ステップＳ１へ戻り、ＡＢＳ信号の監視を継続する。
【００３１】
その後、ＡＢＳ非作動になり、ＡＢＳ信号がＯＦＦになると、ステップＳ１からステップＳ３へ進んで運転状態に応じた左右回転数比に制御するための目標ポンプ押しのけ容積比ＶＬ／ＶＲを設定し、ステップＳ４で開放弁１８を徐々に閉弁させる。例えば、図示するように、全開位置からの閉じ始めと全閉位置に達する近辺での閉弁速度を相対的に遅くする等して、バイパス通路１７の閉に伴う衝撃を緩和しつつ開放弁１８を閉弁し、開放弁１８が全閉となった後、ステップＳ４からステップＳ５へ進んで通常制御に復帰する。
【００３２】
このように、ＡＢＳ非作動時の通常制御では、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ため、極めて簡素な制御ロジックで安定した制御を実現することができる。
【００３３】
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、極めて簡素な制御ロジック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。
【００３４】
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てエネルギーの損失が少なく、効率が良いという利点がある。
【００３５】
一方、ＡＢＳが作動したときには、バイパス通路１７の開放弁１８を開とすることで左右の油圧ポンプ３Ｌ，３Ｒを直ちに自在回転させ、ＡＢＳとの干渉を確実且つ迅速に避けることができる。しかも、ＡＢＳが作動から非作動になって通常制御に復帰する際には、左右の油圧ポンプ３Ｌ，３Ｒの押しのけ容積比を、運転状態に応じた左右回転数比に制御するための目標値に設定した後、開放弁１８を徐々に閉弁させるため、バイパス通路１７の閉に伴う衝撃を緩和して円滑に通常制御に移行することができる。すなわち、簡素な制御ロジックで確実且つ迅速にＡＢＳとの干渉を避けて円滑な強調制御を実現することができる。
【００３６】
次に、本発明の実施の第２形態について説明する。図５はコントローラによる油圧ポンプの制御処理を示すフローチャートである。
【００３７】
第２形態は、ＡＢＳ作動からの復帰処理において、それまで自在回転していた左右の油圧ポンプ３Ｌ，３Ｒに対し、ＡＢＳ解除時の左右の車輪速度比に対応した押しのけ容積をそれぞれセットし、左右の油圧ポンプ３Ｌ，３Ｒの吐出量が等しくなるように調整した後、バイパス通路１７の開放弁１８を閉じることで、バイパス通路１７の閉時の衝撃を緩和しながら、円滑に通常制御へ移行させるものである。
【００３８】
このため、第２形態では、図５に示すように、通常制御の実行中、ＡＢＳ制御ユニット５１から入力されるＡＢＳ信号がＯＮになると、第１形態と同様、ステップＳ１１でＡＢＳ信号がＯＮか否かを調べ、ＡＢＳ信号がＯＮすなわちＡＢＳが作動した場合には、ステップＳ１１からステップＳ１２へ進んで直ちにバイパス通路１７の開放弁１８を開弁させた後、ステップＳ１１へ戻ってＡＢＳ信号の監視を継続する。
【００３９】
その後、ＡＢＳ信号がＯＦＦになると、ステップＳ１１からステップＳ１３へ進んで車輪速センサの信号に基づいて左右車輪の車輪速を計測し、ステップＳ１４で、左右車輪の回転数比ＮＲ／ＮＬを計算する。次に、ステップＳ１５へ進み、計算した左右輪の回転数比ＮＲ／ＮＬに対応した左右の油圧ポンプ３Ｌ，３Ｒの押しのけ容積比ＶＬ／ＶＲを設定し、この押しのけ容積比ＶＬ／ＶＲで各油圧ポンプ３Ｌ，３Ｒの吐出量が等しくなるように調整する。
【００４０】
そして、ステップＳ１６で、バイパス通路１７の開放弁１８を閉弁させ、ステップＳ１７で通常制御に復帰する。この通常制御への復帰後は、左右車輪の回転数比が運転状態に応じた目標回転数比となるよう左右の油圧ポンプ３Ｌ，３Ｒの目標ポンプ押しのけ容積比を設定する。
【００４１】
第２形態では、ＡＢＳ作動からの復帰時、バイパス通路１７の開放弁１８を閉弁する前に、予め左右の油圧ポンプ３Ｌ，３Ｒの吐出流量が等しくなるように調整しておくため、バイパス通路１７の閉時の衝撃を緩和して円滑に通常制御へ移行させることができるばかりでなく、不要なヨーモメントの発生を防止して車両挙動の安定化を図ることができる。
【００４２】
次に、本発明の実施の第３形態について説明する。図６はコントローラによる油圧ポンプの制御処理を示すフローチャートである。
【００４３】
第３形態は、ＡＢＳ作動時、左右の油圧ポンプ３Ｌ，３Ｒのバイパス通路１７を開放状態とする一方、左右の車輪速を監視しながら左右の油圧ポンプ３Ｌ，３Ｒの吐出流量が等しくなるようにポンプ押しのけ容積を追従制御させることで、バイパス通路１７の閉時の衝撃を緩和しながら、ＡＢＳが非作動になったとき、迅速に通常制御へ移行させるものである。
【００４４】
このため、第３形態では、図６に示すように、通常制御の実行中、ＡＢＳ制御ユニット５１から入力されるＡＢＳ信号がＯＮになると、ステップＳ２１でＡＢＳ信号がＯＮか否かを調べ、ＡＢＳ信号がＯＮすなわちＡＢＳが作動した場合には、ステップＳ２１からステップＳ２２へ進んで直ちにバイパス通路１７の開放弁１８を開弁させ、ステップＳ２３で車輪速センサの信号に基づいて左右車輪の車輪速を計測する。
【００４５】
次に、ステップＳ２４へ進んで左右車輪の回転数比ＮＲ／ＮＬを計算し、ステップＳ２５で、計算した左右の回転数比ＮＲ／ＮＬに対応した左右の油圧ポンプ３Ｌ，３Ｒの押しのけ容積比ＶＬ／ＶＲを設定し、この押しのけ容積比ＶＬ／ＶＲで各油圧ポンプ３Ｌ，３Ｒの吐出量が等しくなるように調整した後、ステップＳ２１へ戻り、バイパス通路１７の開放弁１８を開弁状態に維持しつつ、ＡＢＳ信号及び左右車輪速の監視を継続する。
【００４６】
そして、ＡＢＳ信号がＯＦＦになると、ステップＳ２１からステップＳ２６へ進んでバイパス通路１７の開放弁１８を直ちに閉弁させ、ステップＳ２７で通常制御に復帰する。この通常制御への復帰後は、左右車輪の回転数比が運転状態に応じた目標回転数比となるよう左右の油圧ポンプ３Ｌ，３Ｒの目標ポンプ押しのけ容積比を設定する。
【００４７】
第３形態では、ＡＢＳ作動時、予め左右の油圧ポンプ３Ｌ，３Ｒの吐出流量が等しくなるように調整しておくため、ＡＢＳが作動から非作動となったとき、直ちに開放弁１８を閉としてもバイパス通路１７に衝撃が発生することがなく、即座に通常制御へ復帰することができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、簡素な制御ロジックでアンチロックブレーキシステムとの干渉を確実且つ迅速に避けることができ、左右輪の回転数比を広範囲に渡って安定的に制御しつつ、アンチロックブレーキシステムとの円滑な協調制御を実現することができる。
【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、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、コントローラによる油圧ポンプの制御処理を示すフローチャート
【図５】本発明の実施の第２形態に係わり、コントローラによる油圧ポンプの制御処理を示すフローチャート
【図６】本発明の実施の第３形態に係わり、コントローラによる油圧ポンプの制御処理を示すフローチャート
【符号の説明】
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
１７ バイパス通路
１８ 開放弁
５０ コントローラ
５１ ＡＢＳ制御ユニット
Claims (2)
- 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２つの油圧通路をバイパスするバイパス通路を開閉する開放弁と、
アンチロックブレーキシステムが非作動時、上記開放弁を閉として上記左右の車軸の回転数比が運転状態に応じた回転数比となるよう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、上記アンチロックブレーキシステムが作動したとき、上記開放弁を開として上記２つの油圧ポンプを自在回転させる手段とを備え、
上記アンチロックブレーキシステムが作動から非作動状態に復帰したとき、上記２つの油圧ポンプの吐出量が等しくなるように調整した後、上記開放弁を閉じることを特徴とする車両の差動回転制御装置。 - 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２つの油圧通路をバイパスするバイパス通路を開閉する開放弁と、
アンチロックブレーキシステムが非作動時、上記開放弁を閉として上記左右の車軸の回転数比が運転状態に応じた回転数比となるよう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、上記アンチロックブレーキシステムが作動したとき、上記開放弁を開として上記２つの油圧ポンプを自在回転させ、上記２つの油圧ポンプの吐出量が等しくなるように調整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。
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