JPH0628985B2

JPH0628985B2 - 車両用駆動系クラツチ制御装置

Info

Publication number: JPH0628985B2
Application number: JP10986986A
Authority: JP
Inventors: 原平内藤
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1986-05-14
Filing date: 1986-05-14
Publication date: 1994-04-20
Anticipated expiration: 2009-04-20
Also published as: JPS62265030A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、差動装置や四輪駆動車のトランスファ装置等
の動力分割装置に用いられ、外力により差動制限トルク
や駆動力配分トルクを制御する車両用駆動系クラッチ制
御装置に関する。

（従来の技術）従来の差動制限手段を備えた差動装置としては、例えば
「自動車工学全書第９巻動力伝達装置」（昭和５５年
１１月１５日 (株)山海堂発行）の第３２１ページ〜第
３２４ページに記載されているような装置が知られてい
る。

この従来装置は、差動制限手段として、ディファレンシ
ャルケースとサイドギヤとの間に設けられる多板摩擦ク
ラッチが用いられ、この多板摩擦クラッチに対し、左右
輪回転速度差によりピニオンメートシャフト部のカム機
構で発生するスラスト力をクラッチ締結力とし、このク
ラッチ締結力で差動制限トルクを発生させる。いわゆる
トルク比例式差動制限手段を備えた装置であった。尚、
ここで差動制限手段とは、差動制限機能を発揮する手段
をいい、通常、リミテッドスリップディファレンシャル
と称される装置は、差動制限手段を内蔵した差動装置と
して両者を区別し、単に差動装置（差動手段）と記した
場合には制限機能をもたない普通の差動装置（コンベン
ショナルディファレンシャル）を指すものとする。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、このような従来装置にあっては、左右輪
に回転速度差が発生した時だけ差動制限トルクが得られ
るものであったし、しかも、トランスファレシオ（トル
ク配分比）も一義的に決まったものであったため、必ず
しも走行状態や運転状態に応じた差動制限トルクの発生
とはならず、差動制限トルクの過不足があったり、必要
時に差動制限トルクの発生がなかったりするという問題
点があった。

そこで、所定の制御条件に従って差動制限トルクの増減
を制御させる装置が知られるに至り（特開昭５８−２６
６３６号，特開昭５９−１９９３３１号，実開昭５９−
７０９５３号等参照）、本出願人も先行出願として、車
速やアクセル開度（スロットル開度ともいう）を入力条
件に含む出願を行なった（特願昭５９−１８７７８０
号，特願昭５９−２２３４８７号等）。

しかしながら、このような先行出願にあっては、車速
（車速センサ）と加速状態（例えば、アクセル開度セン
サや車体前後加速度センサ等）とを検知し、予め設定さ
れている制御特性マップや制御特性関数等から目標出力
を決定し、アクセルペダルを踏み込んでの高車速時ほど
クラッチ締結力を増加させる、すなわち差動制限トルク
を高める制御を行なう装置であったため、直進走行時に
は高速直進安定性が確保されて好ましいものの、以下に
述べるような問題点を残していた。

高速旋回中であって、低車体横加速度領域（旋回初
期）で加速した場合、差動制限トルクが高くなり強いア
ンダーステア傾向を示す。

旋回中であって、高車体横加速度領域で定速状態か
らアクセルオフした場合、差動制限トルクが弱まり、タ
ックイン現象が発生してしまう。

低摩擦係数路での旋回加速操作時には、大きな差動
制限トルクが発生して、早期にテールスライドしてしま
う。

（問題点を解決するための手段）本発明は、上述のような問題点を解決することを目的と
してなされたもので、この目的達成のために本発明では
以下に述べるような解決手段とした。

本発明の解決手段を、第１図に示すクレーム概念図によ
り述べると、エンジン駆動力を前後または左右の駆動輪
に分配伝達する動力分割装置１と、該動力分割装置１の
駆動入力部と駆動出力部との間に設けられ、制御外力に
より伝達トルクを発生させる駆動系クラッチ手段２と、
車両状態を検出する検出手段３と、該検出手段３からの
入力信号に基づきクラッチ締結力を増減させる制御信号
を出力するクラッチ制御手段４と、を備えた車両用駆動
系クラッチ制御装置において、前記検出手段３として、
車速検出手段３０１と車体横加速度検出手段３０２を含
み、前記クラッチ制御手段４を、車体横加速度が低い領
域では車速に基づいて制御を行ない、車体横加速度が高
い領域では車体横加速度に基づいて制御を行なう手段と
した。

（作用）従って、本発明の車両用駆動系クラッチ制御装置では、
上述のように、車体横加速度が低い領域では車速に基づ
いて、一方、車体横加速度が高い領域では車体横加速度
に基づいて制御を行なう手段としたことで、車体横加速
度が低い直進走行時等には高速直進安定性を図ることが
可能だし、車体横加速度が高い旋回走行時等には旋回初
期のアンダーステア傾向やタイトコーナブレーキング防
止や旋回後期の加速性向上を図ることが可能なように、
車体横加速度の大きさで判断される走行状態に対応して
適切なクラッチ締結力の増減制御を行なうことができ
る。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面により詳述する。尚、この
実施例を述べるにあたって、外部油圧により作動する多
板摩擦クラッチ手段を備えた自動車用差動制限クラッチ
制御装置を例にとる。

まず、実施例の構成を説明する。

実施例装置は、第２図〜第４図に示すように、差動装置
（動力分割装置）１０、多板摩擦クラッチ手段（駆動系
クラッチ手段）１１、油圧アクチュエータ１２、コント
ロールユニット１３、入力センサ１４を備えているもの
で、以下各構成について述べる。

差動装置１０は、左右輪に回転速度差が生じるような走
行状態において、この回転速度差に応じて左右輪に速度
差をもたせるという差動機能と、エンジン駆動力を左右
の駆動輪に等配分に分配伝達する駆動力配分機能をもつ
装置である。

この差動装置１０は、スタッドボルト１５により車体に
取り付けられるハウジング１６内に納められているもの
で、リングギヤ１７、ディファレンシャルケース１８、
ピニオンメートシャフト１９、デフピニオン２０、サイ
ドギヤ２１，２１′を備えている。

前記ディファレンシャルケース１８は、ハウジング１６
に対しテーパーローラベアリング２２，２２′により回
転自在に支持されている。

前記リングギヤ１７は、ディファレンシャルケース１８
に固定されていて、プロペラシャフト２３に設けられた
ドライブピニオン２４と噛み合い、このドライブピニオ
ン２４から回転駆動力が入力される。

前記サイドギヤ２１，２１′には、駆動出力軸である左
輪側ドライフシャフト２５と右輪側ドライブシャフト２
６がそれぞれに設けられている。

多板摩擦クラッチ手段１１は、前記差動装置１０の駆動
入力部と駆動出力部との間に設けられ、外部油圧による
クラッチ締結力が付与され、差動制限トルクを発生する
手段である。

この多板摩擦クラッチ手段１１は、ハウジング１６及び
ディファレンシャルケース１８内に納められているもの
で、多板摩擦クラッチ２７，２７′、プレッシャリング
２８，２８′、リアクションプレート２９，２９′，ス
ラスト軸受３０，３０′、スペーサ３１，３１′、プッ
シュロッド３２、油圧ピストン３３、油室３４、油圧ポ
ート３５を備えている。

前記多板摩擦クラッチ２７，２７′は、ディファレンシ
ャルケース（駆動入力部）１８に回転方向固定されたフ
リクションプレート２７ａ，２７′ａと、サイドギヤ
（駆動出力部）２１，２１′に回転方向固定されたフリ
クションディスク２７ｂ，２７′ｂとによって構成さ
れ、軸方向の両端面にはプレッシャリング２８，２８′
とリアクションプレート２９，２９′とが配置されてい
る。

前記プレッシャリング２８，２８′は、クラッチ締結力
を受ける部材として前記ピニオンメートシャフト１９に
嵌合状態で設けられたもので、その嵌合部は、第３図に
示すように、断面方形のシャフト端部１９ａに対し角溝
２８ａ，２８′ａによって嵌合させ、従来のトルク比例
式差動制限手段のように、回転差によるスラスト力が発
生しない構造としている。

前記油圧ピストン３３は、油圧ポート３５への油圧供給
により軸方向（図面右方向）へ移動し、両多板摩擦クラ
ッチ２７，２７′を油圧レベルに応じて締結させるもの
で、一方の多板摩擦クラッチ２７は、締結力がプッシュ
ロッド３２→スペーサ３１→スラスト軸受３０→リアク
ションプレート２９へと伝達され、プレッシャリング２
８を反力受けとして締結され、他方の多板摩擦クラッチ
２７′は、ハウジング１６からの締結反力が締結力とな
って締結される。

油圧アクチュエータ１２は、第４図に示すように、クラ
ッチ締結力となる油圧を発生する外部装置で、油圧ポン
プ４０、ポンプモータ４１、ポンプ圧油路４２、ドレー
ン油路４３、制御圧油路４４と、バルブソレノイド４５
を有する電磁比例減圧バルブ４６を備えている。

前記電磁比例減圧バルブ４６は、油圧ポンプ４０からポ
ンプ圧油路４２を介して供給されるポンプ圧の差動油
を、コントロールユニット１３からの制御電流信号
（ｉ）により、制御電流値ｉ^＊の大きさに比例したクラ
ッチ油圧Ｐｃに圧力制御をし（第７図）、制御圧油路４
４から油圧ポート３５及び油室３４へクラッチ油圧Ｐｃ
を送油するバルブアクチュエータで、制御電流信号
（ｉ）は電磁比例減圧バルブ４６のバルブソレノイド４
５に対して出力される。

尚、クラッチ油圧Ｐｃと差動制限トルクＴとは、Ｔ∝Ｐｃ・μ・ｎ・ｒ・Ａｎ；クラッチ枚数ｒ；クラッチ平均半径Ａ；受圧面積の関係にあり、第８図に示すように、差動制限トルクＴ
はクラッチ油圧Ｐｃに比例する。

コントロールユニット１３は、車載のマイクロコンピュ
ータを中心とする電子制御回路を用いたもので、入力回
路１３１、ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）１３
２、ＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）１３３、ＣＰＵ
（セントラル・プロセシング・ユニット）１３４、クロ
ック回路１３５、出力回路１３６を備えている。

尚、入力センサ１４としては、車速センサ１４１、車体
横加速度センサ１４２が設けられている。

前記入力回路１３１は、前記入力センサ１４からの入力
信号（ｖ），（ｇ）をＣＰＵにて演算処理できる信号に
変換する回路である。

前記ＲＡＭ１３２は、書き込み読み出しのできるメモリ
で、各センサ１４１，１４２からの入力信号の書き込み
や、ＣＰＵ１３４での演算途中における情報の書き込み
が行なわれる。

前記ＲＯＭ１３３は、読み出し専用のメモリであって、
ＣＰＵ１３４での演算処理に必要な情報が予め記憶され
ていて、必要に応じてＣＰＵ１３４から読み出される。

前記ＣＰＵ１３４は、入力された各種の情報を定められ
た処理条件によって演算処理を行なう装置である。

前記クロック回路１３５は、ＣＰＵ１３４での演算処理
時間を設定する回路である。

前記出力回路１３６は、ＣＰＵ１３４からの演算結果信
号に基づいて、バルブソレノイド４５に対し制御電流信
号（ｉ）を出力する回路である。

前記車速センサ１４１は、車両の車速Ｖを検出し、車速
Ｖに応じた車速信号（ｖ）を出力するセンサである。

前記車体横加速度センサ１４２は、旋回時等で車体に加
わる横加速度Ｙ_Ｇを検出し、横加速度Ｙ_Ｇに応じた横加
速度信号（ｇ）を出力するセンサである。

尚、車速センサ１４１及び車体横加速度センサ１４２
は、前記コントロールユニット１３に予め設定されてい
る制御特性マップＭｖ，Ｍ_Ｇ（第５図，第６図）から目
標の差動制限トルクＴｖ，Ｔｇを検索するためのセンサ
として用いられる。

また、一方の車体横加速度センサ１４２は、横加速度Ｙ
_Ｇが設定値Ｙ_０以下かどうかで制御特性マップＭｖ，Ｍ
_Ｇのいずれかを選択するマップ選択情報としても用いら
れる。

前記制御特性マップＭｖは、車速Ｖに基づいた目標の差
動制限トルクＴｖを設定したマップで、第５図に示すよ
うに、低速域では車両の回頭性向上のために差動制限ト
ルクＴｖを付与せず、設定車速Ｖ_１（例えば４０km／
ｈ）を超えたら徐々に高まる差動制限トルクＴｖを付与
し、直進安定性が要求される設定車速Ｖ_２（例えば８０
km／ｈ）を超えたら最大の差動制限トルクＴｖmax を付
与するように設定されている。

前記制御特性マップＭ_Ｇは、横加速度Ｙ_Ｇに基づいた目
標の差動制限トルクＴｇを設定したマップで、第６図に
示すように、低横加速度領域ではアンダーステアの原因
となるヨーモーメントの発生を防ぐために差動制限トル
クＴｇを付与せず、設定横加速度Ｙ_１（例えば０．５
Ｇ）を超えたら、左右輪の輪荷重の差による内輪のホイ
ールスピンを防止するために、徐々に高まる差動制限ト
ルクＴｇを付与し、設定横加速度Ｙ_２（例えば１．０
Ｇ）を超えたらタックインの抑制のために最大の差動制
限トルクＴｇmax を付与するように設定されている。

尚、Ｔｖmax は、高速旋回時の旋回初期のアンダーステ
アを小さくするため、Ｔｇmax の半分以下の小さな値に
設定されている。

次に、実施例の作用を説明する。

まず、差動制限制御の作動流れを第９図に示すフローチ
ャート図により述べる。

（イ）Ｙ_Ｇ≦Ｙ_０の時車体の横加速度Ｙ_Ｇが設定値Ｙ_０以下の時は、ステップ
１００→ステップ１０１→ステップ１０２→ステップ１
０３→ステップ１０４→ステップ１０５へと進む流れと
なり、車速Ｖと制御特性マップＭｖに基づく目標の作動
制限トルクＴｖが得られる制御電流信号（ｉ）が出力さ
れる。

尚、ステップ１００は車速Ｖと横加速度Ｙ_Ｇの読み込み
ステップであり、ステップ１０１は車速Ｖと制御特性マ
ップＭｖにより差動制限トルクＴｖをテーブルルックア
ップするステップであり、ステップ１０２は横加速度Ｙ
_Ｇが設定値Ｙ_０を超えているかどうかの判断ステップで
あり、ステップ１０３は差動制限トルクＴｖを目標の差
動制限トルクＴとして設定するステップであり、ステッ
プ１０４は差動制限トルクＴ（＝Ｔｖ）が得られる制御
電流値ｉ^＊を演算するステップであり、ステップ１０５
は前記ステップ１０４で得られた制御電流値ｉ^＊による
制御電流信号（ｉ）を出力するステップである。

従って、横加速度Ｙ_Ｇが設定値Ｙ_０以下の時、すなわち
直進走行時や旋回走行時であっても低車速，大旋回半
径，低摩擦係数路等の関係で横加速度Ｙ_Ｇが低い時に
は、第５図の制御特性マップＭｖに示すような内容の差
動制限制御がなされることになり、以下に列挙するよう
な効果が得られる。

低速時には差動制限トルクＴｖが付与されないた
め、車両の回頭性が向上するし、低速でタイトコーナを
旋回する場合に差動制限トルクＴが付与されている場合
に発生するステックスリップも防止できる。

高速時には、高い差動制限トルクＴｖmax が付与さ
れることで高速直進安定性が向上する。

車速ＶがＶ_１≦Ｖ＜Ｖ_２の領域では、差動制限トル
クＴｖが徐々に変化するため、車両挙動が急変したり、
ステア特性が急変することがない。

（ロ）Ｙ_Ｇ＞Ｙ_０の時車体の横加速度Ｙ_Ｇが設定値Ｙ_０を超えた時は、ステッ
プ１００→ステップ１０１→ステップ１０２→ステップ
１０６→ステップ１０７→ステップ１０８→ステップ１
０４→ステップ１０５へと進む流れとなり、横加速度Ｙ
_Ｇと制御特性マップＭ_Ｇに基づく目標の差動制限トルク
Ｔｇが得られる制御電流信号（ｉ）が出力される。

ただし、ステップ１０７においては差動制限トルクＴ
ｇ，Ｔｖの比較がなされ、Ｔｇ≦Ｔｖである時、つまり
ステップ１０６で得られる差動制限トルクＴｇがステッ
プ１０１で得られる差動制限トルクＴｖ以下の時は、ス
テップ１０７からステップ１０３→ステップ１０４→ス
テップ１０５へと進む流れとなる。

尚、ステップ１０６は横加速度Ｙ_Ｇと制御特性マップＭ
_Ｇにより差動制限トルクＴｇをテーブルルックアップす
るステップであり、ステップ１０７はＴｇ＞Ｔｖかどう
かの判断ステップであり、ステップ１０８は差動制限ト
ルクＴｇを目標の差動制限トルクＴとして設定するステ
ップである。

従って、横加速度Ｙ_Ｇが設定値Ｙ_０を超えた時、すなわ
ち旋回走行時や直進走行時であっても横風，路面傾斜等
の外因で横加速度Ｙ_Ｇが発生した時には、第６図の制御
特性マップＭ_Ｇに示すような内容の差動制限制御がなさ
れることになり、以下に列挙するような効果が得られ
る。

旋回初期であって、横加速度Ｙ_Ｇが低横加速度領域
（設定横加速度Ｙ_１以下）の時は、差動制限トルクＴｇ
が付与されないため、差動制限トルクＴを付与した場合
には、内外輪の旋回半径差による路面反力の差から内輪
トルクが外輪トルクより大きくなり、アンダーステアと
なるヨーモーメントを発生して、旋回初期の強アンダー
ステアの原因となるが、この旋回初期のアンダーステア
が防止される。

低摩擦係数路での旋回時には、車輪から路面に伝達
されるトルクが小さくなることから、横加速度Ｙ_Ｇが低
い領域となり、ほとんど差動制限トルクＴｇが付与され
ないため、大きな差動制限トルクＴを付与した場合に、
駆動輪が通常のコンベンショナルな差動装置の場合より
早期にスリップ比が上昇してしまい、両輪のタイヤの横
力が低下し、テールスライドが発生するのに対し、差動
制限トルクＴｇを低く、もしくは解除することで外輪側
のスリップ比を低く抑えることができ、早期にテールス
ライドすることを防止できる。

高摩擦係数路での旋回時であって、横加速度Ｙ_Ｇが
高くなる旋回後期においては、高い差動制限トルクＴｇ
が付与されることになるため、内輪のホイールスピンが
防止され、外輪への駆動力が増大され、左右輪による路
面への伝達トルク差が小さくなり、旋回後期の加速性が
向上する。

高摩擦係数路での旋回時であって、アクセルオフ時
においては、内外輪の制動トルク差によりタックイン現
象が発生しようとするが、タックインが大きく問題なる
のは横加速度Ｙ_Ｇが０．７Ｇ以上の高横加速度領域であ
り、しかもタックイン現象が発生するとさらに横加速度
Ｙ_Ｇが高まるため、横加速度Ｙ_Ｇの高まりに応じて高ま
る差動制限トルクＴｇにより内外輪にはタックイン防止
方向のヨーモーメントが増大することになり、タックイ
ンが抑制される。

横加速度Ｙ_ＧがＹ_１≦Ｙ_Ｇ＜Ｙ_２の領域において
は、差動制限トルクＴｇが徐々に変化するし、また、ス
テップ１０７において差動制限トルクＴｖとＴｇとを比
較し、ステップ的な変化を避ける目的で大きい方をとっ
ているため、旋回途中等での差動制限トルクＴを急変に
よる車両挙動の急変やステア特性の急変が防止される。

直進走行時であっても、強い横風等による外乱で高
い横加速度Ｙ_Ｇが発生した場合には、横加速度Ｙ_Ｇの発
生度合に応じて差動制限トルクＴｇが高まるため、直進
走行安定性が確保される。

以上説明してきたように、実施例の差動制限クラッチ制
御装置にあっては、車体の横加速度Ｙ_Ｇが設定値Ｙ_０以
下の低横加速度領域では制御特性マップＭｖにより車速
Ｖに基づいて制御を行ない、また、車体の横加速度Ｙ_Ｇ
が設定値Ｙ_０を超えた高横加速度領域では制御特性マッ
プＭ_Ｇにより横加速度Ｙ_Ｇに基づいて制御を行なう装置
としたため、走行状態に対応した適切な差動制限トルク
Ｔの制御が行なわれ、上記〜で述べた効果を同時に
達成できる。

以上、本発明の実施例を図面により詳述してきたが、具
体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発
明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があって
も本発明に含まれる。

例えば、実施例では、差動制限クラッチ制御装置の例を
示したが、四輪駆動車の駆動力を前後輪に分配するトラ
ンスファ装置の駆動力配分比を変更するトランスファク
ラッチにも適用でき、この場合にも差動制限クラッチの
場合と同様な効果を得ることができる。

また、制御外力として油圧力を利用した例を示したが、
電磁クラッチ等を駆動系クラッチ手段として用い、電磁
力の制御によりクラッチ締結力を増減させるような装置
であってもよい。

また、実施例では車体横加速度検出手段として、車体横
加速度センサを用いた例を示したが、左右輪の輪荷重セ
ンサやサスペンションストロークセンサやステアリング
操舵反力センサ等を用いてもよいし、また、操舵角セン
サにより得られる操舵角θと車速センサにより得られる
車速Ｖとから車体横加速度Ｙ_Ｇを演算により求めるよう
にした検出装置であってもよい。

また、実施例では制御特性マップＭｖとして車速Ｖだけ
に基づくマップを示したが、車両加速度を加味したり、
他の要素を加えたマップとしてもよい。

また、制御特性マップＭ_Ｇについても、実施例で示した
特性に限られるものではない。

（発明の効果）以上説明してきたように、本発明の車両用駆動系クラッ
チ制御装置にあっては、車体横加速度が低い領域では車
速に基づいて、一方、車体横加速度が高い領域では車体
横加速度に基づいて制御を行なう手段としたため、車体
横加速度の大きさで判断されるそれぞれの走行状態に対
応する適切なクラッチ締結力の制御となり、車速に基づ
く制御による効果と車体横加速度に基づく制御による効
果との両立を達成できるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の車両用駆動系クラッチ制御装置を示す
クレーム概念図、第２図は本発明実施例装置の差動制限
手段を内蔵した差動装置を示す断面図、第３図は第２図
Ｚ方向矢視図、第４図は実施例装置の油圧アクチュエー
タ及びコントロールユニット等の制御系を示す図、第５
図は実施例装置のコントロールユニットに予め設定させ
てある車速に基づく制御特性マップ図、第６図は実施例
装置のコントロールユニットに予め設定させてある車体
横加速度に基づく制御特性マップ図、第７図は制御電流
値とクラッチ油圧の関係特性図、第８図はクラッチ油圧
と差動制限トルクとの関係特性図、第９図は実施例装置
の差動制限制御作動の流れを示すフローチャート図であ
る。１……動力分割装置２……駆動系クラッチ手段３……検出手段３０１……車速検出手段３０２……車体横加速度検出手段４……クラッチ制御手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジン駆動力を前後または左右の駆動輪
に分配伝達する動力分割装置と、該動力分割装置の駆動
入力部と駆動出力部との間に設けられ、制御外力により
伝達トルクを発生させる駆動系クラッチ手段と、車両状
態を検出する検出手段と、該検出手段からの入力信号に
基づきクラッチ締結力を増減させる制御信号を出力する
クラッチ制御手段と、を備えた車両用駆動系クラッチ制
御装置において、前記検出手段として、車速検出手段と車体横加速度検出
手段を含み、前記クラッチ制御手段を、車体横加速度が
低い領域では車速に基づいて制御を行ない、車体横加速
度が高い領域では車体横加速度に基づいて制御を行なう
手段としたことを特徴とする車両用駆動系クラッチ制御
装置。