(57)【要約】【課題】簡素な制御ロジックで左右輪の回転数比を広範囲且つ安定的に制御する。【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、操舵角に基づく目標旋回半径と左右輪の回転数比とから油圧ポンプ３Ｌ，３Ｒの押しのけ容積比を演算し、演算した押しのけ容積比を保持するように制御することで、左右輪の回転数比を広範囲且つ安定的に制御し、車輪のスリップを抑えて目標旋回半径を維持する。【選択図】    図１
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【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、
上記左右の車軸の回転数比が車両の操舵角から決定される旋回半径に基づく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。
【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簡素な制御ロジックで広範囲且つ安定的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に開示されているように、従来の油圧クラッチ及びギヤ対による装置では、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、左右車輪の回転数比を目標回転数比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、簡素な制御ロジックで左右輪の回転数比を広範囲且つ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。
【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、上記左右の車軸の回転数比が車両の操舵角から決定される旋回半径に基づく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る。
【００１０】
【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７は本発明の実施の一形態に係わり、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、図５は操舵角とトレッドとホイールべースと旋回半径との関係を示す説明図、図６は舵角と旋回半径との関係を示す特性図、図７は旋回半径と左右回転数比との関係を示す特性図である。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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、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、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。
【００１８】
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）
【００１９】
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）
【００２０】
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、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（又は  ＶＲ／ＶＬ＝ＮＬ／ＮＲ）  …（３’）
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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に従って説明する。尚、以下の説明は、後輪を対象としているが、前輪の場合も、演算式を若干変更するのみで基本的なロジックは同様である。
【００２４】
この処理では、先ず、ステップＳ１で操舵角センサ等から操舵角情報を入力し、現在の操舵角αを得る。次に、ステップＳ２へ進み、操舵角αと車両のホイールベースＨとに基づいて目標旋回半径Ｒを推定する。この目標旋回半径Ｒは、車輪がスリップしていないと仮定した場合、図５に示す幾何学的な関係から、以下の（４）式によって求めることができる。
Ｒ＝Ｈ×ｔａｎ（９０°−α）  …（４）
【００２５】
続くステップＳ３では、目標旋回半径Ｒと左右輪の回転数比ＤＮとに基づいて左右ポンプの押しのけ容積比を演算する。左右輪の回転数比ＤＮは、図５に示すように、左右車輪間のトレッドをＴｒとすると、旋回半径ＲとトレッドＴｒとから以下の（５）式によって求めることができる。
ＤＮ＝（２Ｒ＋Ｔｒ）／（２Ｒ−Ｔｒ）      …（５）
【００２６】
一方、この左右輪の回転数比ＤＮは、左右ポンプの回転数比に等しいことから上述の（３’）式を適用して以下の（６）式に置き換えることができ、（５）式と（６）式とをまとめた（７）式により、左右ポンプの押しのけ容積比ＶＬ／ＶＲを求めることができる。
ＤＮ＝ＮＲ／ＮＬ＝ＶＬ／ＶＲ（又は  ＝ＮＬ／ＮＲ＝ＶＲ／ＶＬ）…（６）
ＶＬ／ＶＲ（又はＶＲ／ＶＬ）＝（２Ｒ＋Ｔｒ）／（２Ｒ−Ｔｒ）  …（７）
【００２７】
そして、左右ポンプの押しのけ容積比ＶＬ／ＶＲ（又はＶＲ／ＶＬ）を演算した後、ステップＳ４へ進み、左右の油圧ポンプ３Ｌ，３Ｒのアクチュエータ２３，２３へ駆動信号を出力してそれぞれのポンプ押しのけ容積を可変し、演算した押しのけ容積比ＶＬ／ＶＲ（又はＶＲ／ＶＬ）を保持するように制御する。
【００２８】
このようなコントローラ５０による制御ロジックは、（４）式に基づく図６の舵角と旋回半径との関係、（７）式に基づく図７の旋回半径と左右回転数比との関係、前述の（３’）式に基づく図３の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満たせば良く、例えば、ステアリングとポンプの押しのけ容積を可変するためのレバーとをリンク機構やカム機構を介して結合する等して、機械的な構成のみで実現することも可能である。
【００２９】
以上の簡素な制御ロジックにより、車輪がスリップすることなく走行しているときには、左右の油圧ポンプ３Ｌ，３Ｒの流量がバランスして目標旋回半径を維持することができ、また、ひとたびスリップが発生して目標旋回半径を逸脱しそうになると、元に戻すようなヨーモーメントが発生し、車輪のスリップを抑えて走行安定性を高めることができる。
【００３０】
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へふくらんでいくと（アンダーステア）、後輪左側の油圧ポンプ３Ｌの吐出ポートと後輪右側の油圧ポンプ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、目標旋回半径からの逸脱を抑える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、車輪のスリップを抑え、走行安定性を高めることができる。
【００３１】
このように、可変容量型油圧ポンプのポンプ押しのけ容積を可変することで、左右車輪間を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、極めて簡素なロジックで安定した制御を実現することができる。
【００３２】
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自体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。
【００３３】
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、効率を向上させることができる。
【００３４】
【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左右輪の回転数比を広範囲且つ安定的に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】差動回転制御装置の構成を示す説明図
【図２】可変容量型油圧ポンプの説明図
【図３】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】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】操舵角とトレッドとホイールべースと旋回半径との関係を示す説明図
【図６】舵角と旋回半径との関係を示す特性図
【図７】旋回半径と左右回転数比との関係を示す特性図
【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
５０  コントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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