(57)【要約】【課題】入力された駆動力を二軸に配分して伝達する駆動力配分機構の耐久性を向上させる。【解決手段】入力されたトルクを互いに独立して回転できる二軸に分配するとともに、一方の軸から他方の軸にトルクを移動させるように構成された駆動力配分機構の制御装置において、前記駆動力配分機構に入力されるトルクを求める入力トルク算出手段（ステップＳ１）と、その入力トルク算出手段（ステップＳ１）で求められた入力トルクに基づいて、前記二軸間で移動させる移動トルクの上限値を求めるとともに、前記二軸間で移動させるトルクをその上限値以下に規制する移動トルク制限手段（ステップＳ３）とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力されたトルクを互いに独立して回転できる二軸に分配するとともに、一方の軸から他方の軸にトルクを移動させるように構成された駆動力配分機構の制御装置において、
前記駆動力配分機構に入力されるトルクを求める入力トルク算出手段と、
その入力トルク算出手段で求められた入力トルクに基づいて、前記二軸間で移動させる移動トルクの上限値を求めるとともに、前記二軸間で移動させるトルクをその上限値以下に規制する移動トルク制限手段と
を備えていることを特徴とする駆動力配分機構の制御装置。
【請求項２】
前記二軸のそれぞれは、車両の駆動輪にトルクを伝達するように構成され、
前記移動トルク制限手段によって前記二軸間でのトルクの移動を制限している状態でいずれかの駆動輪のスリップが検出された場合に、前記車両の安定化制御を実行するように構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の駆動力配分機構の制御装置。
【請求項３】
前記上限値を、前記二軸間でのトルクの移動の必要繰り返し回数と前記駆動力配分機構に入力されるトルクとに基づいて求める上限値算出手段を更に備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の駆動力配分機構の制御装置。
【請求項４】
前記安定化制御は、スリップした駆動輪の制動力を高くする制御と、前記駆動力配分機構に入力されるトルクを低下させる制御との少なくともいずれか一方の制御を含むことを特徴とする請求項２または３に記載の駆動力配分機構の制御装置。
【請求項５】
前記上限値は、前記駆動力配分機構に入力されるトルクが大きいほど小さい値に設定されるように構成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の駆動力配分機構の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、動力源から伝達された駆動力を、左右の二軸もしくは前後の二軸に配分して伝達するとともに、一方の軸から他方の軸にトルクを伝達して移動させることのできる駆動力配分機構に関し、特にその二軸間でのトルクの移動を制御する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、各種の動力装置においては、動力源から伝達されたトルクを二方向に配分し、それらの配分されたトルクによって所定の動作を生じさせることが行われており、また分配されたトルクで動作する機器同士の差動を、トルクや負荷の状況に応じて生じさせることが行われている。その一例が、車両における左右の駆動輪に駆動力を配分するデファレンシャルや前後のプロペラシャフトに駆動力を配分するセンターデファレンシャルである。
【０００３】
このように動力を配分する機構として、ベベルギヤを用いた差動歯車機構や、サンギヤとリングギヤとの間に配置したピニオンギヤをキャリヤによって保持した遊星歯車機構などが採用されている。この種の機構は、いずれか一つの回転要素を入力要素とし、他の二つの回転要素をそれぞれ出力要素として使用され、それらの出力要素に掛かる負荷に応じて差動回転が生じ、またトルクが配分される。したがって、車両において左右の駆動輪に対して駆動力を配分するための機構として用い、あるいは前後のプロペラシャフトに駆動力を配分するための機構として用いた場合、いずれかの駆動輪が接している箇所の路面摩擦係数が低く、あるいは脱輪していると、他の駆動輪に対して伝達されるトルクが小さくなり、あるいは前記駆動輪が空転するなどいわゆるトルク抜けが生じて他の駆動輪にトルクが伝達されないなどの事態が生じる。従来、このような事態に対処するための機構として、配分された一方のトルクもしくはその一部を他方に伝達して移動するように構成された駆動力配分機構が開発されている。その一例が、特許文献１や特許文献２に記載されている。
【０００４】
一方、トルクの移動を制御できる駆動力配分機構は、トルクの移動に伴って大きいトルクが局部的に作用することがあり、これが要因となって耐久性が低下することがある。そのため、例えば特許文献３に記載された発明では、耐久性の悪化を抑制することを目的として、路面の摩擦係数に基づいてアクセル開度の上限値を設定し、現在のアクセル開度がその上限値以下のときにのみ、制御デファレンシャルによる駆動力の配分制御によるトラクション制御を行うように構成した装置が記載されている。また、特許文献４には、駆動力配分機構（制御デファレンシャル）に過大なトルクが作用することを抑制するために、制御デファレンシャルによる駆動力制御と、タイヤのロックを抑制するアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）による駆動力制御とが干渉しないように構成した装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１０１３３８号公報
【特許文献２】特開２０１０−２６４８０６号公報
【特許文献３】特開２００９−１６６５７２号公報
【特許文献４】特開２００９−６１８５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の特許文献３に記載された装置では、例えば、いわゆるまたぎ路でのタイヤスリップを防止もしくは抑制するように、アクセル開度についての上限値を設け、アクセル開度がその上限値を超えている場合には、駆動力配分によるトラクション制御を実行しないように構成されているので、制御デファレンシャルに入力されるトルクが大きい場合には、制御デファレンシャルでのトルクの移動が生じない。したがって、特許文献３に記載された装置によれば、トルク移動もしくは差動制限によってトルクが掛かる機構に過大なトルクが作用することを防止もしくは抑制できるものと考えられるが、上限値に近い大きいトルクあるいはそれよりも小さいトルクが掛かる頻度が高い場合には疲労強度が低下し易く、制御デファレンシャルあるいは駆動力配分機構の耐久性を向上させるためには未だ改善の余地があった。
【０００７】
また一方、特許文献４に記載された装置であっても、駆動力配分機構に過大なトルクが作用することを回避もしくは抑制することができるが、上記の特許文献３に記載された発明と同様に、相対的に大きいトルクだけでなく、それよりも小さいトルクが作用する頻度が高い場合には疲労強度が低下し易く、制御デファレンシャルあるいは駆動力配分機構の耐久性を向上させるためには未だ改善の余地があった。
【０００８】
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、駆動力配分機構の耐久性を向上させることのできる制御装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために請求項１の発明は、入力されたトルクを互いに独立して回転できる二軸に分配するとともに、一方の軸から他方の軸にトルクを移動させるように構成された駆動力配分機構の制御装置において、前記駆動力配分機構に入力されるトルクを求める入力トルク算出手段と、その入力トルク算出手段で求められた入力トルクに基づいて、前記二軸間で移動させる移動トルクの上限値を求めるとともに、前記二軸間で移動させるトルクをその上限値以下に規制する移動トルク制限手段とを備えていることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記二軸のそれぞれは、車両の駆動輪にトルクを伝達するように構成され、前記移動トルク制限手段によって前記二軸間でのトルクの移動を制限している状態でいずれかの駆動輪のスリップが検出された場合に、前記車両の安定化制御を実行するように構成されていることを特徴とする駆動力配分機構の制御装置である。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、前記上限値を、前記二軸間でのトルクの移動の必要繰り返し回数と前記駆動力配分機構に入力されるトルクとに基づいて求める上限値算出手段を更に備えていることを特徴とする駆動力配分機構の制御装置である。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項２または３の発明において、前記安定化制御は、スリップした駆動輪の制動力を高くする制御と、前記駆動力配分機構に入力されるトルクを低下させる制御との少なくともいずれか一方の制御を含むことを特徴とする駆動力配分機構の制御装置である。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項１ないし４のいずれかの発明において、前記上限値は、前記駆動力配分機構に入力されるトルクが大きいほど小さい値に設定されるように構成されていることを特徴とする駆動力配分機構の制御装置である。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、駆動力配分機構に対する入力トルクに基づいて、二軸間の移動トルクの上限値が設定され、前記二軸の間でトルクを移動させる場合にその移動トルクが上限値以下に制限される。したがって、二軸間でトルクを伝達して移動させるための機構に掛かるトルクが制約されることになるので、駆動力配分機構の耐久性を向上させることができる。特に請求項３に記載されているように、上限値を必要繰り返し回数と入力トルクとに基づいて設定するように構成することにより、疲労強度の低下を抑制し、駆動力配分機構の耐久性を向上させることができる。
【００１５】
また特に、請求項２の発明によれば、二軸間でのトルクの移動を制限している状態で駆動輪のスリップが生じた場合、車両安定化制御が実行され、スリップの生じている駆動輪の制動力を増大し、あるいは駆動力配分機構に入力されるトルクを低下させるなどの制御が実行されるので、駆動力配分機構に耐久性を向上させることができるとともに、車両の挙動を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明に係る駆動力制御装置によって実行される制御の一例を説明するためのフローチャートである。
【図２】駆動力配分機構の寿命と、入力トルクと、移動トルクとの関係を示す線図である。
【図３】必要寿命（トルク移動の所定の繰り返し回数）を設定した場合の推定ドライブピニオントルクと移動トルクとの関係を示す線図である。
【図４】車両における駆動力配分機構の使用形態を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
この発明に係る制御装置は、入力された駆動力を二軸に配分して伝達する駆動力配分機構を対象とする制御装置であり、その典型的な例は車両に用いられるデファレンシャル機構であるが、この発明ではこれに限らず、広く一般的な産業機械に用いられる駆動力配分機構であってもよい。車両に用いられる例を図４に模式的に示しており、図４の（ａ）は駆動力配分機構１を車両のリヤデファレンシャルとして用いた例であり、エンジンやモータあるいはこれらを組み合わせたハイブリッド装置などの駆動力源２に駆動力配分機構１が連結され、駆動力源２から入力された駆動力を左右の後輪車軸３，４に配分し、左右の後輪５，６にその配分された駆動力を伝達するように構成されている。図４の（ｂ）は駆動力配分機構１をフロントデファレンシャルとして用いた例であり、駆動力源２から入力された駆動力を左右の前輪車軸７，８に配分し、その配分された駆動力を左右の前輪９，１０に伝達するように構成されている。図４の（ｃ）は後輪５，６側と前輪９，１０側とのそれぞれに駆動力配分機構１を設けた例であり、駆動力源２から伝達された駆動力を、それぞれの駆動力配分機構１によって左右の後輪５，６および左右の前輪９，１０に配分されて伝達されるように構成されている。さらに、図４の（ｄ）に示す例は、駆動力配分機構１をセンターデファレンシャルとして用いた例であり、駆動力源２から入力された駆動力を、後輪５，６側のリヤプロペラシャフト１１と、前輪９，１０側のフロントプロペラシャフト１２とに配分して伝達するように構成されている。
【００１８】
このようにして用いられる駆動力配分機構１は、前述した従来知られているものと同様に、ベベルギヤを主体として構成されたデファレンシャル機構や遊星歯車機構を主体とした差動機構と、その差動作用を制限する摩擦機構あるいは一方の出力要素のトルクを他方の出力要素に伝達する差動制限機構とを備えたものであり、その例が上記特許文献１や特許文献２に記載されており、この発明における駆動力配分機構１はこれらの特許文献１，２に記載されている構成と同様の構成のものであってよい。したがって、二つの出力要素もしくはそれぞれに連結された二軸の間でトルクを移動させるための機構は、電磁気力や油圧などによって動作するクラッチやブレーキなどの摩擦係合機構によって構成されており、この発明に係る制御装置１３は、その摩擦係合要素を係合・解放制御し、あるいはそのトルク容量を制御して、前記二軸間の移動トルクを制御するように構成されている。
【００１９】
駆動力配分機構１における移動トルクの制御もしくは差動制限の制御は、車両の挙動を安定させるために、あるいは車輪のスリップを抑制するために、もしくは旋回性能を向上させるために実行され、その制御は、従来知られている内容の制御であってよい。その一例を簡単に説明すると、左右いずれかの車輪が脱輪し、もしくは路面摩擦係数の小さい路面に乗っていてスリップする状態を、回転数センサなどのセンサの出力値に基づいて判定し、その判定結果に基づいて空転もしくはスリップする車輪側に配分するトルクが小さくなるように、他方の車輪側にトルクを移動させる。また、旋回走行時にヨーもしくはヨーレートが目標値より小さい場合には、旋回状態での外輪側に内輪側のトルクを移動させ、また反対にヨーもしくはヨーレートが目標値より大きい場合には、旋回状態での外輪側から内輪側にトルクを移動させる。このようなトルクの移動は、トルク配分される二軸のそれぞれに係る負荷に応じて駆動力配分とは異なる配分率にする制御であるから、差動制限とも称することのできる制御もしくは制御状態である。
【００２０】
この発明に係る制御装置は、上記のようにして行われるトルクの移動を、駆動力配分機構１に対する入力トルクに基づいて制限する。耐久性を向上させ、あるいは耐久性の低下を抑制するためである。
【００２１】
その制御の一例を図１に示すフローチャートを参照して説明する。ここに示す例は、エンジンの出力側に、トルクコンバータを備えた変速機を連結してある車両における駆動力配分機構１を対象とする例であり、したがって先ず、タービントルクＴｔとシフトポジションＰsht とに基づいて推定ドライブピニオントルクＴdpが求められる（ステップＳ１）。なお、タービントルクＴｔは、エンジンの出力トルクとトルクコンバータの速度比とに基づいて演算でき、またシフトポジションＰsht はセンサによって検出することができる。さらに、推定ドライブピニオントルクＴdpは、駆動力配分機構１における入力要素を構成しているドライブピニオンに掛かるトルクであって駆動力配分機構１の入力トルクに相当し、これは、上記のタービントルクＴｔとシフトポジションＰsht に応じた変速比とに基づいて求めることができる。ついで、上記の推定ドライブピニオントルクＴdpが移動トルク上限制御開始トルクＴｘを超えているか否かが判断される（ステップＳ２）。
【００２２】
ここで、移動トルク上限制御開始トルクＴｘについて説明する。駆動力配分機構１の疲労強度は、一方の出力要素もしくはこれと一体の軸と他方の出力要素もしくはこれと一体の軸との間で移動させるトルク、およびその移動の繰り返し回数、ならびに推定ドライブピニオントルク（入力トルク）Ｔdpに応じて変化する。その一例を図２に模式的に示してあり、移動トルクが大きいほど、許容される繰り返し回数が少なくなり、また入力トルクＴdpが大きいほど許容できる繰り返し回数が少なくなり、かつ許容できる移動トルクが小さくなる。このような関係は、要は、駆動力配分機構１に掛かる負荷エネルギの累積量が疲労強度に影響していることとして理解でき、またその具体的な量は、設計上もしくは実験的に求めておくことができ、あるいはシミュレーションして求めておくことができる。こうして求められる図２に示す関係から、製品として必要な寿命（必要寿命）を与えれば、入力トルクＴdpごとの移動トルクの上限値を求めることができる。図２に示す関係を、その所定の必要寿命について、推定ドライブピニオントルクＴdpと移動トルクの上限値との関係に置き換えて図に示せば、図３のとおりである。
【００２３】
この図３で太い実線は移動トルクの上限値を示しており、特にＴmax として示す一定値の線は、駆動力配分機構１の機構上定まる上限値であり、推定ドライブピニオントルク（入力トルク）Ｔdpが所定の値にまで増大する範囲では、移動トルクはその機構上定まる上限値Ｔmax 以下に制限される。その範囲を規定する推定ドライブピニオントルクＴdpの上限値が移動トルク上限制御開始トルクＴｘであり、これは、所定の寿命を維持するために、推定ドライブピニオントルクＴdpの増大に伴って移動トルクＴetv を次第に低下させる制御を開始するトルクである。
【００２４】
なお、所定の寿命を維持するためには、推定ドライブピニオントルクＴdpの増大に伴って移動トルクＴetv を低下させるから、推定ドライブピニオントルクＴdpが増大すると、ついには移動トルクＴetv をゼロにする状態になる。その移動トルクＴetv をゼロにすることになる推定ドライブピニオントルクＴdpを図３では「Ｔｙ」で示してあり、これが移動トルク非作動下限トルクである。したがって、上記の移動トルク上限制御開始トルクＴｘ以上の範囲において、所定の寿命を維持するための推定ドライブピニオントルクＴdpと移動トルクＴetv との関係は、傾きａが
ａ＝−Ｔmax ／（Ｔｙ−Ｔｘ）
の直線で表すことができる。
【００２５】
したがって、ステップＳ２で否定的に判断された場合には、移動トルクＴetv は機構上制限されることがあっても制御上制限することはないので、図１に示すルーチンを一旦終了する。これとは反対にステップＳ２で肯定的に判断された場合、すなわち推定ドライブピニオントルクＴdpが移動トルク上限制御開始トルクＴｘを超えている場合には、上述した所定の寿命を維持するための推定ドライブピニオントルクＴdpと移動トルクＴetv との関係を規定する特性線（図３の太線）を超えないように移動トルクＴetv が制限される（ステップＳ３）。具体的には、その時点の推定ドライブピニオントルクＴdp、および上記の所定の寿命を規定する推定ドライブピニオントルクＴdpと移動トルクＴetv との関係から移動トルクＴetv が、下記式となるように制限される。
Ｔetv ＜ａ×（Ｔｙ−Ｔdp）
【００２６】
すなわち、アクセルペダルが踏み込まれ、あるいはダウンシフトされるなどのことによって推定ドライブピニオントルクＴdpが増大し、その状態で前後左右のいずれかの駆動輪の一輪がスリップするなどのことが検出されると、車両の挙動を安定させ、あるいは発進をスムースに行うなどのために、スリップが生じている駆動輪もしくはグリップ力が低下することが予想される駆動輪側から他方の駆動輪側にトルクが移動させられる。その移動トルクは、推定ドライブピニオントルクＴdpが上述した移動トルク上限制御開始トルクＴｘ以下であれば、機構上の最大限まで増大させられるが、移動トルク上限制御開始トルクＴｘを超えている場合には、推定ドライブピニオントルクＴdpに応じて、設計上定めてある寿命に基づいて定まる移動トルクＴetv に制限される。具体的には、推定ドライブピニオントルクＴdpが大きいほど、移動トルクＴetv は小さいトルクに制限される。このような制御は、例えば前述した特許文献１や特許文献２に記載されている駆動力配分機構あるいは制御デフを対象とする場合には、摩擦係合機構の係合力（すなわちトルク容量）を大小に制御することにより実行される。
【００２７】
図１に示す制御例では、上述したように移動トルクＴetv を制限した状態での車両の挙動の安定性を更に判定するように構成されている。すなわち、上記のステップＳ３に続けて、スリップの判定がおこなわれる（ステップＳ４）。この判定は、例えばアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）を搭載している車両においてはそのアンチロックブレーキシステムによる判定結果を取得することにより行えばよく、あるいはステアリング角度（操舵角度もしくは転舵角度）と左右タイヤの差回転とに基づき、ステアリング角度に応じた左右車輪の回転数差を超えた差回転が検出された場合にスリップが生じていることの判定をおこなうように構成すればよい。
【００２８】
スリップの判定が成立しない場合、すなわちステップＳ４で否定的に判定された場合には、新たな制御を特にはおこなうことなく、図１のルーチンを一旦終了する。これとは反対にスリップの判定が成立した場合には、車両の挙動を安定させるための制御が強制的に実行される（ステップＳ５）。その制御は、車両の安定化を優先するためのものであって、スリップの生じている車輪の制動力を高くし、あるいはエンジンなどの駆動力源の出力を低下し、さらには駆動輪に掛かるトルクを低下させるためにアップシフトするなどの制御を単独で、もしくは複合しておこなう制御であり、従来知られているビークルスタビリティコントロール（ＶＳＣ）がその一例である。なお、このような車両を安定化するための制御が強制的に実行された場合、運転者に対して警告音を発し、あるいは警告表示を転倒するなどの告知制御を併せて実行することが好ましい。
【００２９】
以上説明したように、この発明に係る制御装置によれば、駆動力配分機構１の推定ドライブピニオントルクＴdpすなわち入力トルクに応じて移動トルクＴetv を制限するので、駆動力配分機構１の疲労強度の低下を抑制してその耐用寿命を向上させることができる。特に必要とする寿命を、トルク移動の繰り返し回数が多いほど、入力トルクＴdpに対する移動トルクが小さくなるように設定するので、移動トルクを過度に制限することがなく、そのため車両の挙動安定制御が損なわれることがない。さらに、駆動力配分機構１での移動トルクを制限している状態でスリップが生じた場合には、車両の挙動安定化のための制御を優先的もしくは強制的に実行するので、駆動力配分機構１の耐久性を低下させることなく、車両の挙動を安定化することができる。
【００３０】
ここで、上記の具体例とこの発明との関係を簡単に説明すると、図１に示すステップＳ１の制御を実行する機能的手段が、この発明における入力トルク算出手段に相当し、またステップＳ３の制御を実行する機能的手段が、この発明における移動トルク制限手段あるいは上限値算出手段に相当し、さらにステップＳ５の制御が、この発明における車両の安定化制御に相当する。
【符号の説明】
【００３１】
１…駆動力配分機構、  ２…駆動力源、  ３，４…後輪車軸、  ５，６…後輪、  ７，８…前輪車軸、  ９，１０…前輪、  １１…リヤプロペラシャフト、  １２…フロントプロペラシャフト、  １３…制御装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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