(57)【要約】【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
2004203287.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【発明の詳細な説明】
【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
【図１】
2004203287.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2004203287.tif 000006
【図５】
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【図６】
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