差動装置
【課題】ドライバが感じる違和感が少なく、かつ、良好なステアリング操作感を実現する差動装置を提供すること。
【解決手段】差動装置１は、副駆動輪５０Ｌ、Ｒにそれぞれ独立して連結された２つの出力要素と、２つの出力要素間に差動を発生させる差動モータ４０と、ステアリング舵角センサ６２と、差動モータ４０で発生させる差動トルクを配列したトルクマップを有すると共にトルクマップに基づいて差動モータ４０を制御するモータ制御ユニット６とを有してなる。トルクマップとしては、操舵角及び車速に対して回転トルクを配列した第１のトルクマップと、操舵角速度に対して回転トルクを配列した第２のトルクマップとがある。
【解決手段】差動装置１は、副駆動輪５０Ｌ、Ｒにそれぞれ独立して連結された２つの出力要素と、２つの出力要素間に差動を発生させる差動モータ４０と、ステアリング舵角センサ６２と、差動モータ４０で発生させる差動トルクを配列したトルクマップを有すると共にトルクマップに基づいて差動モータ４０を制御するモータ制御ユニット６とを有してなる。トルクマップとしては、操舵角及び車速に対して回転トルクを配列した第１のトルクマップと、操舵角速度に対して回転トルクを配列した第２のトルクマップとがある。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、４輪自動車の前輪又は後輪の左右輪の間に配設する差動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、４輪自動車の前輪又は後輪の左右輪の間に配置する差動装置がある。そして、このような差動装置としては、４輪自動車の旋回走行の安定性を向上することを目的としたものがある。例えば、このような差動装置では、例えば、操舵角や車速に基づいて旋回半径を予測し、その旋回半径に対して適切な左右輪間の差動を与えることで走行安定性を高めている。このような差動装置では、例えば、差動モータ等が発生する回転トルクによって、左右輪間に適切な差動を与えている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
しかしながら、上記従来の差動装置では、次のような問題がある。すなわち、上記の差動装置では、必ずしも、ドライバーの意図を反映した適切な制御が実現されるとは限らなかった。例えば、制御遅れや、反応遅れ等に起因して、ドライバがステアリング操作感に違和感を感じるおそれがあるという問題がある。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−７９３４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記従来の問題点を鑑みてなされたものであり、制御遅れや反応遅れを抑制し、ドライバが感じる違和感が少なく、かつ、良好なステアリング操作感を実現する差動装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、４輪自動車の前輪又は後輪の左右輪の間に配設された差動装置であって、
該差動装置は、上記左右輪にそれぞれ独立して連結された２つの出力要素と、該２つの出力要素間に差動を発生させる差動モータと、少なくともステアリング操作量である操舵角及び上記４輪自動車の車速を取り込むように構成した入力部を含むと共に上記差動モータを制御するモータ制御ユニットとを有してなり、
該モータ制御ユニットは、上記操舵角及び上記車速に対する上記差動モータの回転トルクを配列した第１のトルクマップと、操舵角速度に対する上記差動モータの回転トルクを配列した第２のトルクマップとを有し、かつ、
上記モータ制御ユニットは、上記操舵角及び上記車速に基づいて上記第１のトルクマップを参照して得た上記回転トルクである第１の目標トルク値と、上記操舵角速度に基づいて上記第２のトルクマップを参照して得た上記回転トルクである第２の目標トルク値とに基づいて制御目標トルク値を計算すると共に、該制御目標トルク値に従って上記差動モータを制御するように構成してあることを特徴とする差動装置にある（請求項１）。
【０００７】
本発明の差動装置における上記モータ制御ユニットは、トルクマップとして上記第１のトルクマップと上記第２のトルクマップとを有している。そして、このモータ制御ユニットは、上記操舵角及び上記車速に基づいて上記第１のトルクマップを参照して得た第１の目標トルク値と、上記操舵角速度に基づいて上記第２のトルクマップを参照して得た第２の目標トルク値とに基づいて制御目標トルク値を計算し、かつ、該制御目標トルク値に従って差動モータを制御する。
【０００８】
ここで、上記操舵角速度は、操舵角に対して立ち上がりが速いため、上記操舵角よりも素早く、ドライバによる操舵意図が迅速に反映される。この操舵角速度を利用して上記差動モータを制御すれば、上記差動装置の制御遅れを抑制して、ドライバの違和感を抑制することができる。一方、上記操舵角速度のみによる制御では、差動装置の制御が過敏となって、左右輪間の差動が急に立ち上がったり、急に遮断されたりするおそれがある。
【０００９】
そこで、本発明による制御では、上記操舵角等に基づいて上記第１のトルクマップを参照して得た上記第１の目標トルク値と、上記操舵角速度に基づいて上記第２のトルクマップを参照して得た上記第２の目標トルク値とに基づいて得た上記制御目標トルク値を用いて上記差動モータを制御することで、反応速度と制御安定性とを高いレベルで両立しているのである。
【００１０】
なお、上記操舵角速度の取得方法としては、操舵角速度を計測するセンサを用いて直接的に操舵角速度を得るほか、上記ステアリング舵角センサを用いて計測した操舵角を時間的に微分することにより間接的に操舵角速度を得ることもできる。
さらになお、上記第１の目標トルク値と上記第２の目標トルク値とから上記制御目標トルク値を計算する方法としては、例えば、上記の２つの目標トルク値のうちの大きい値の方を上記制御目標トルク値とする方法や、上記２つの目標トルク値の平均をとって上記制御目標トルク値にする方法や、上記２つの目標トルク値の和を上記制御目標トルク値に設定する方法等がある。
【００１１】
また、上記各トルクマップとしては、上記操舵角或いは上記操舵角速度等に応じて回転トルクのデータを配列したデータマップのほか、上記操舵角等に基づいて上記回転トルクを計算する計算式や論理演算式等であっても良い。すなわち、上記トルクマップとは、上記操舵角等に基づいて回転トルクを決定し得るように構成されたすべてのものを意味している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の差動装置においては、上記入力部は、上記４輪自動車の主原動機の出力トルクに相関を有する計測値を取り込むように構成してあり、上記第１のトルクマップは、上記操舵角、上記車速及び上記出力トルクに対して上記回転トルクを配列したものであり、
上記モータ制御ユニットは、上記操舵角、上記車速及び上記計測値から推定した上記出力トルクに基づいて上記第１のトルクマップを参照して上記第１の目標トルク値を得るように構成してあることが好ましい（請求項２）。
【００１３】
この場合には、上記主原動機の出力トルクを考慮した上記第１のトルクマップを用いて上記差動モータを制御することにより、４輪自動車の旋回走行中において上記左右輪間の差動をより適切に発生させることができる。そして、この場合には、ドライバが感じるステアリング操作感を一層、良好にすることができる。
なお、上記主原動機の出力トルクに相関を有する上記計測値としては、例えば、エンジンのスロットル開度や、変速機のシフトポジションを示す値や、エンジン回転数等がある。
【００１４】
また、上記第２のトルクマップは、上記操舵角速度及び車速に対して上記回転トルクを配列したものであり、
上記モータ制御ユニットは、上記操舵角速度及び上記車速に基づいて上記第２のトルクマップを参照して上記第２の目標トルク値を得るように構成してあることが好ましい（請求項３）。
この場合には、上記操舵角速度のみならず、車速を考慮した上記第２のトルクマップを用いて上記差動モータを制御することで、旋回走行中におけるステアリング操作感をさらに良好なものとして、ドライバの感じる違和感をさらに抑制することができる。
【００１５】
また、上記第２のトルクマップは、上記操舵角速度、上記車速及び上記操舵角に対して上記回転トルクを配列したものであり、
上記モータ制御ユニットは、上記操舵角速度、上記車速及び上記操舵角に基づいて上記第２のトルクマップを参照して上記第２の目標トルク値を得るように構成してあることが好ましい（請求項４）。
この場合には、上記操舵角速度のみならず、上記車速及び上記操舵角を考慮した上記第２のトルクマップを用いて上記差動モータを制御することで、上記差動装置による制御をよりきめ細かなものとすることができる。それ故、ステアリング操作感をさらに良好にして、走行安定性を一層向上させることができる。
【実施例】
【００１６】
（実施例１）
本例は、４輪自動車１００の副駆動輪５０Ｌ、Ｒ間に配設した差動装置１に関する例である。この内容について図１〜図１６を用いて説明する。
本例の差動装置１は、図１に示すごとく、４輪自動車１００の前輪又は後輪の左右輪（以下、副駆動輪５０Ｌ、Ｒと記載する。）の間に配設されたものである。
この差動装置１は、図２に示すとごとく、副駆動輪５０Ｌ、Ｒにそれぞれ独立して連結された２つの出力要素と、該２つの出力要素間に差動を発生させる差動モータ４０と、少なくともステアリング操作量である操舵角及び４輪自動車１００の車速を取り込むように構成した入力部（本例では、図７中のＩ／Ｏ回路部６０２。）を含むと共に差動モータ４０を制御するモータ制御ユニット６とを有してなる。
このモータ制御ユニット６は、操舵角及び車速に対する差動モータ４０の回転トルクを配列した第１のトルクマップと、操舵角速度に対する差動モータ４０の回転トルクを配列した第２のトルクマップとを有している。モータ制御ユニット６は、計測した操舵角及び車速に基づいて第１のトルクマップを参照して得た上記回転トルクである第１の目標トルク値と、操舵角速度に基づいて第２のトルクマップを参照して得た上記回転トルクである第２の目標トルク値とに基づいて制御目標トルク値を計算すると共に、該制御目標トルク値に従って差動モータ４０を制御するように構成してある。
以下に、この内容について詳しく説明する。
【００１７】
上記差動装置１は、図１及び図２に示すごとく、２つの出力要素（本例では、等配分デファレンシャル３０の出力軸３２Ｌ、３２Ｒ。）間の差動を制御するものである。
この差動装置１は、サンギア２３、該サンギア２３の外周側に同軸配置されたリングギア２２及び、該リングギア２２とサンギア２３とにギア係合するプラネタリギア２４を保持するキャリア２１の３つの歯車要素である選択構成要素を含む遊星歯車機構２０を２個（２０ａと２０ｂ）組み合わせた遊星歯車機構組２と、該遊星歯車機構組２を収容するハウジング２５と、一方の遊星歯車機構２０ｂにおけるリングギア２２、サンギア２３及びキャリア２１の各構成要素のうちのいずれかを回転させる差動モータ４０（本例では、副原動機を兼用している。以下、副原動機４０と記載する。）と、他方の遊星歯車機構２０ａにおける上記各構成要素のうちのいずれかの回転を停止させるように構成したブレーキ機構２５１とを有してなる。なお、図２では、車両エンジン８及び主駆動輪８０Ｌ、８０Ｒ（図１）は、省略して示してある。
【００１８】
遊星歯車機構組２では、サンギア２３の歯数とリングギア２２の歯数との比であるギア比が一致している。
そして、上記各選択構成要素のうちの第１要素であるキャリア２１は、各遊星歯車機構２０ａ、２０ｂのキャリア２１ａ、２１ｂが相互に連結されている。
また、各選択構成要素のうちの第２要素であるリングギア２２は、一方の遊星歯車機構２０ａのリングギア２２ａがブレーキ機構２５１により回転を停止可能なように構成されていると共に他方の遊星歯車機構２０ｂのリングギア２２ｂが副原動機４０のモータ軸に連結されている。
さらに、各選択構成要素のうちの第３要素であるサンギア２３は、各遊星歯車機構２０ａ、２０ｂのサンギア２３ａ、２３ｂが、それぞれ、出力軸３２Ｌ又は３２Ｒと直接的又は間接的に連結されている。
【００１９】
本例の差動装置１は、図１及び図２に示すごとく、１軸の入力軸３１と、出力要素としての２軸の出力軸３２Ｌ、３２Ｒを含むベベルギア式の等配分デファレンシャル３０を有してなる。そして、一方のサンギア２３ｂが、等配分デファレンシャル３０の入力軸３１に連結され、他方のサンギア２３ａが、出力軸３２Ｌに連結されている。前後輪駆動装置１０では、等配分デファレンシャル３０の各出力軸３２Ｌ、３２Ｒが、差動装置１の出力要素となっている。
【００２０】
この差動装置１を利用した本例の前後輪駆動装置１０は、図１及び図２に示すごとく、４輪自動車１００の前輪或は後輪の主駆動輪８０Ｌ、８０Ｒを駆動する主原動機８（以下、適宜車両エンジン８と記載。）と、副駆動輪５０Ｌ、５０Ｒを駆動する副原動機４０とを備えたものである。
副駆動輪５０Ｌ、５０Ｒの各ドライブシャフト５１Ｌ、５１Ｒは、差動装置１における等配分デファレンシャル３０の各出力軸３２Ｌ、３２Ｒに、それぞれ連結してある。また、副原動機４０のモータ軸は、クラッチ機構４１を介して等配分デファレンシャル３０の入力軸３１と連結してある。また、主駆動輪８０Ｌ、８０Ｒは、動力伝達ユニット８２を介して車両エンジン８と連結してある。
【００２１】
本例の遊星歯車機構組２は、図１及び図２に示すごとく、同一仕様の遊星歯車機構２０ａ、２０ｂ（以下、適宜ａ、ｂを省略して記載する。）を組み合わせて共通のハウジング２５に一体的に収容したものである。そして、各遊星歯車機構２０は、内周に配置されたサンギア２３と、キャリア２１に回転可能なように保持されていると共にサンギア２３の周りを公転する複数のプラネタリギア２４と、さらに、その外周側に配置されたリングギア２２とによる係合構造を有するものである。
【００２２】
本例の遊星歯車機構組２では、同図に示すごとく、キャリア２１を上記第１要素として構成してある。すなわち、各遊星歯車機構２０の各プラネタリギア２４が、共通のキャリア２１に保持される構造を有する。
また、本例では、リングギア２２を上記第２要素として構成してある。すなわち、一方の遊星歯車機構２０ａのリングギア２２ａが、ブレーキ機構２５１によって停止可能なように構成されており、かつ、他方の遊星歯車機構２０ｂのリングギア２２ｂが、差動モータのモータ軸に連結されている。なお、本例では、差動モータと副原動機４０とを共用してあるため、副原動機４０のモータ軸をリングギア２２ｂに連結してある。
【００２３】
さらに、本例では、図１及び図２に示すごとく、サンギア２３を上記第３要素として構成してある。そして、一方の遊星歯車機構２０ｂのサンギア２３ｂが、等配分デファレンシャル３０の入力軸３１に連結されており、他方の遊星歯車機構２０ａのサンギア２３ａが、等配分デファレンシャル３０の一方の出力軸３２Ｌ及び一方の駆動輪５０Ｌのドライブシャフト５１Ｌに連結されている。
【００２４】
ここで、本例の遊星歯車機構組２の動作について、図１及び図２を用いて簡単に説明する。なお、各サンギア２３の歯数を同数のＺｓ、各リングギア２２の歯数を同数のＺｒとする。ブレーキ機構２５１によって一方のリングギア２２ａを停止し、他方のリングギア２２ｂに入力する回転数ωｉをゼロに設定したとき、一方のサンギア２３ｂを回転数ω１で回転させると、第１要素であるキャリア２１の回転数がωｃ＝Ｚｓ／（Ｚｓ＋Ｚｒ）×ω１となる。このとき、他方のサンギア２３ａは、上記一方のサンギア２３ｂと同じω１で回転する。
【００２５】
また、ブレーキ機構２５１によって上記一方のリングギア２２ａを停止した状態で、回転数ω１のサンギア２３ａに対して、他方のサンギア２３ｂをω２＝ω１＋Δωで回転させるためには、第１要素であるキャリア２１をωｃ＝Ｚｓ／（Ｚｓ＋Ｚｒ）×ω１で回転させる必要がある。そして、このキャリア２１の回転数を得るためには、他方のリングギア２２ｂにωｉ＝（−Ｚｒ）／Ｚｓ×Δωの回転を入力する必要がある。
【００２６】
本例の等配分デファレンシャル３０は、図１及び図２に示すごとく、ベベルギアを用いて構成されたものである。この等配分デファレンシャル３０の入力軸３１は、クラッチ機構３３を介して、副原動機４０のモータ軸に連結された減速機４２に連結されている。すなわち、クラッチ機構３３を断続することで、副原動機４０から等配分デファレンシャル３０への回転トルクの伝達を断続できるように構成してある。そして、等配分デファレンシャル３０の右側の出力軸３２Ｒは、右側の副駆動輪５０Ｒに連結されたドライブシャフト５１Ｒに連結されている。また、左側の出力軸３２Ｌは、上記のごとく、一方の遊星歯車機構２０ａのサンギア２３ａと共に左側の副駆動輪５０Ｌに連結されたドライブシャフト５１Ｌに連結されている。
【００２７】
例えば、上記のように構成された差動装置１では、クラッチ機構３３を切断すると共にブレーキ機構２５１によりリングギア２２ａの回転を規制した状態で副原動機４０を回転駆動すれば、図３（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すごとく、副駆動輪５０Ｌ、Ｒに差動が生じる。ここで、図３（Ａ）と図４（Ｂ）とでは、副原動機４０の回転方向を反転させてある。
【００２８】
なお、等配分デファレンシャル３０としては、本例のベベルギアを用いて構成したものに代えて、図５及び図６に示すごとく、ダブルピニオンギアを用いて構成したものを適用することもできる。特に、ダブルピニオンを用いた等配分デファレンシャル３０の場合には、２軸の出力軸３２Ｌ、３２Ｒに、各遊星歯車機構２０ａ、２０ｂの第３要素であるサンギア２３ａ、２３ｂをそれぞれ連結することもできる。
また、上記クラッチ機構３３としては、多板式クラッチや、単板式クラッチや、油圧式クラッチや、電磁式クラッチ等、さまざまな構造のクラッチを適用することができる。
【００２９】
本例の前後輪駆動装置１０は、図２及び図７に示すごとく、モータ制御ユニット６により制御されるように構成してある。このモータ制御ユニット６は、接続された車速センサ６１及びステアリング舵角センサ６２の各センサ出力を取り込み、副原動機モータ４０、クラッチ機構３３及びブレーキ機構２５１に向けて制御信号を出力するように構成してある。なお、各センサの信号は、モータ制御ユニット６に直接的に入力しても良く、車両エンジン８（図１）を制御するためのエンジンＥＣＵ等を介して間接的に入力することも良い。
【００３０】
車速センサ６１は、４輪自動車１００の走行速度を検出し、走行速度に応じた出力信号を生成するように構成してある。ステアリング舵角センサ６２は、運転者によるステアリング操作量である操舵角を検出し、この操舵角に応じた出力信号を生成するように構成してある。
【００３１】
本例のモータ制御ユニット６は、図７に示すごとく、ＣＰＵ６０１と、入出力インターフェースとしてのＩ／Ｏ回路部６０２と、記憶手段としてのＲＡＭ６０３及びＲＯＭ６０４とを有する。このモータ制御ユニット６は、Ｉ／Ｏ回路部６０２を介して、車速センサ６１で計測した車速、ステアリング舵角センサ６２で計測した操舵角を取り込むように構成してある。また、モータ制御ユニット６は、Ｉ／Ｏ回路部６０２を介して、差動モータ４０を制御するように構成してある。
【００３２】
ここで、モータ制御ユニット６のＲＯＭ６０４には、４輪自動車１００の走行状態に応じて、副原動機４０で発生させる回転トルクを配列したトルクマップを格納してある。このトルクマップとしては、図８及び図９に示すごとく、操舵角及び車速に対して回転トルクを配列した第１のトルクマップと、操舵角速度に対して回転トルクを配列した第２のトルクマップとを有する。
【００３３】
第１のトルクマップは、車速及び操舵角に対して回転トルクを配列したものである。すなわち、第１のトルクマップは、車速、操舵角及び回転トルクの関係を表す３次元マップである。なお、図８には、ある車速における操舵角θ（横軸）と回転トルク（縦軸）との関係を示している。
第２のトルクマップは、操舵角速度ｄθに対して回転トルクを配列したものである。なお、同図では、横軸に操舵角速度ｄθを規定し、縦軸に回転トルクを規定してある。本例では、操舵角速度ｄθとしては、ステアリング舵角センサ６２で計測した操舵角を時間微分したものを利用した。
【００３４】
次に、本例の前後輪駆動装置１０の制御方法について、図１０に示すごとく、モータ制御ユニット６に適用する制御フローチャートを用いて説明する。
モータ制御ユニット６は、ステップＳ１１０に示すごとく、まず、車速Ｖと操舵角θとを取り込む。そして、ステップＳ１２０では、前回サンプリング時の操舵角の値θoと、今回サンプリングした操舵角θとの差分を計算し、この差分値を操舵角速度ｄθとして得る。
【００３５】
ステップＳ１３０では、車速Ｖ及び操舵角θに基づいて上記第１のトルクマップ（図８）を参照し、第１の目標トルク値Ｔout1を得る。一方、ステップＳ１４０では、操舵角速度ｄθに基づいて上記第２のトルクマップ（図９）を参照し、第２の目標トルク値Ｔout2を得る。そして、ステップＳ１５０では、上記第１の目標トルク値Ｔout1及び上記第２の目標トルク値Ｔout2のうち大きい方を選択し、制御目標トルク値Ｔoutとする。本例では、この制御目標トルク値Ｔoutを実際の制御目標として副原動機４０の制御を実施した。
【００３６】
例えば、図１１（Ａ）に示すごとく、横軸に規定する時刻ｔにおいて、ｔ１からｔ２にかけて操舵角θ（縦軸）が変化した場合について説明する。このとき、操舵角速度ｄθは、同図（Ｂ）に示すごとく変化する。すなわち、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの範囲で、操舵角速度ｄθが正値をとる。一方、時刻ｔ１まで、及び、時刻ｔ２以降は、操舵角速度ｄθは、略ゼロ一定となっている。
【００３７】
このとき、図１２中、符号ｌ2で示すごとく、第１のトルクマップを参照して得た第１の目標トルク値は、操舵角θ（図１１（Ａ）参照。）と略同傾向の時間的変化を呈する。また、図１２中、符号ｌ3で示すごとく、第２のトルクマップを参照して得た第２のトルク値は、操舵角速度ｄθ（図１１（Ｂ）参照。）と略同傾向の時間的変化を呈する。
【００３８】
そして、時刻ｔ＜ｔ１の範囲では、（第１の目標トルク値（ｌ2）＞第２の目標トルク値（ｌ3））である。また、この例では、ｔ１≦ｔ≦ｔ３（ｔ１＜ｔ３＜ｔ２）の範囲では、（第１の目標トルク値（ｌ2）≦第２の目標トルク値（ｌ3））となる。さらに、ｔ＞ｔ３の範囲では、再び、（第１の目標トルク値（ｌ2）＞第２の目標トルク値（ｌ3））となっている。それ故、第１の目標トルク値（ｌ2）と第２の目標トルク値（ｌ3）とに基づく本例の制御目標トルク値は、図１２における符号ｌ1で示すごとく設定される。
【００３９】
なお、制御目標トルク値Ｔoutを制御目標として副原動機４０を制御するに当たっては、図１３に示すごとく、クラッチ機構３３を開放すると共に、ブレーキ機構２５１を係合させる。この状態で、制御目標トルク値Ｔoutに基づいて副原動機４０を制御する。具体的には、リングギア２２ａの回転を規制した状態で副原動機４０の回転トルクをリングギア２２ｂに伝達させる。これにより、第３要素であるサンギア２３ａ、２３ｂ間に差動トルクを与え、副駆動輪５０Ｌと副駆動輪５０Ｒとの間に適切な差動を生じさせる。
【００４０】
なお、上記前後輪駆動装置１０は、４輪自動車１００の発進時には、ブレーキ機構２５１を開放してリングギア２２ａの回転を自由にすると共に、クラッチ機構３３を係合させて副原動機４０から等配分デファレンシャル３０に向けて駆動トルクを伝達させる。これにより、副原動機４０の回転トルクが副駆動輪５０Ｌ、５０Ｒに伝達されて４輪駆動の走行状態を実現する。
【００４１】
さらになお、車速が一定以上であって、かつ、操舵角がしきい値以内にあり、４輪自動車１００が直進走行状態にあると推定する場合には、クラッチ機構３３及びブレーキ機構２５１を図１３に示す状態に設定すると共に、副原動機４０を回生モードで運転させることも良い。この場合には、副原動機４０の回転を制限するように作用するトルクにより、副駆動輪５０Ｌ、５０Ｒの差動を規制し、４輪自動車１００の直進安定性を向上させることができる。
【００４２】
以上のように、上記差動装置１のモータ制御ユニット６は、車速Ｖ及び操舵角θに基づいて第１のトルクマップを参照して第１の目標トルク値Ｔout1を得ると共に、操舵角の時間差分である操舵角速度ｄθに基づいて第２のトルクマップを参照して第２の目標トルク値Ｔout2を得る。そして、第１の目標トルク値Ｔout1及び第２の目標トルク値Ｔout2に基づいて制御目標トルク値Ｔoutを決定し、副原動機４０を制御する。具体的には、本例では、第１の目標トルク値Ｔout1、第２の目標トルク値Ｔout2のうちの大きい方を選択して、この値を上記制御目標トルク値Ｔoutとしている。
【００４３】
ここで、上記操舵角速度は、操舵角に対して位相が進んでいるため、上記操舵角よりも素早く、ドライバによる操舵意図が反映される。この操舵角速度を利用して副原動機４０を制御すれば、差動装置１の制御遅れを抑制して、ドライバの違和感を抑制することができる。
すなわち、本例では、上記操舵角等に基づいて上記第１のトルクマップを参照して得た上記第１の目標トルク値と、上記操舵角速度に基づいて上記第２のトルクマップを参照して得た上記第２の目標トルク値とに基づいて得た上記制御目標トルク値を用いて副原動機４０を制御することで、反応速度と制御安定性とを高いレベルで両立しているのである。
【００４４】
操舵角等に基づく上記第１の目標トルク値と、操舵角速度に基づく上記第２の目標トルク値とを考慮すれば、例えば、操舵角のみにより制御する場合のように、差動装置１の制御遅れや、反応遅れ等が問題となるおそれが少ない。また、上記操舵角速度のみにより制御した場合のように、差動装置１の反応が過敏となって、副駆動輪５０Ｌ、Ｒ間の差動が急に立ち上がったり、急に遮断されたりするおそれも少ない。
【００４５】
なお、第１の目標トルク値Ｔout1及び第２の目標トルク値Ｔout2のうち大きい方を選択して制御目標トルク値Ｔoutを決定する方法に代えて、Ｔout1、Ｔout2の和をＴoutとして設定する方法や、Ｔout1、Ｔout2の加算平均をＴoutとする方法など、さまざまな方法を選択することができる。
さらに、上記各トルクマップとしては、操舵角或いは操舵角速度等に応じて回転トルクのデータを配列したデータマップのほか、上記操舵角等に基づいて回転トルクを計算する計算式や論理式等であっても良い。すなわち、本発明におけるトルクマップとは、上記操舵角等に基づいて回転トルクを決定し得るように構成されたすべてのものを意味している。
【００４６】
なお、図１４に示すごとく、本例の前後輪駆動装置１０（図１）から減速機４２、クラッチ機構３３及び副原動機４０を省略する代わりに、差動モータ４５を追加して差動装置１を構成することもできる。この差動装置１によれば、差動モータ４５を用いて各出力軸３２Ｌ、３２Ｒ間の差動を抑制することができる。
さらに、図１４に示す前後輪駆動装置１０から等配分デファレンシャルを省略して、図１５に示す差動装置１を構成することもできる。この差動装置１の出力要素は、従動輪５７Ｌ、５７Ｒに連結されたシャフト５７１Ｌ、５７１Ｒである。そして、このシャフト５７１Ｌ、５７１Ｒに対しては、第３要素であるサンギア２３ａ、２３ｂがそれぞれ直結されている。この差動装置１によれば、差動モータ４５を用いて、従動輪５７Ｌ、５７Ｒ間の差動を制御することができる。
【００４７】
またさらに、図１６に示すごとく、本例の前後輪駆動装置１０に対して、遊星歯車機構組２専用の差動モータ４５を、副原動機４０とは別に設けることもできる。この場合には、副原動機４０によって各副駆動輪５０Ｌ、５０Ｒを同方向に回転駆動しながら、副駆動輪５０Ｌ、５０Ｒの間の回転差を、差動モータ４５を用いて制御することができる。
【００４８】
さらには、図１７に示すごとく、クラッチ機構及び副原動機を省略し、車両エンジン８により駆動されるプロペラシャフト３１０と等配分デファレンシャル３０の入力軸３１とをハイポイドギア等を介して連結した前後輪駆動装置１０を構成することもできる。この前後輪駆動装置１０によれば、差動モータ４５の回転を用いて各副駆動輪５０Ｌ、５０Ｒの回転差を制御しながら、車両エンジン８の駆動トルクを各副駆動輪５０Ｌ、５０Ｒに伝達することができる。
【００４９】
（実施例２）
本例は、実施例１の差動装置を基にして、主原動機８（図１参照。）が発生する出力トルクを考慮した制御を実施した例である。この内容について、図１８を用いて説明する。
本例のモータ制御ユニット６は、自動変速機を制御するトルコンＥＣＵ４０２（図２０参照。）及び、主原動機８を制御するエンジンＥＣＵ４０１（図２０参照。）と電気的に接続してある。そして、モータ制御ユニット６は、自動変速機で選択されているギアポジション（シフトポジション）をトルコンＥＣＵ４０２から取り込むと共に、スロットル開度及びエンジン回転数をエンジンＥＣＵ４０１から取り込む。そして、本例のモータ制御ユニット６は、取り込んだシフトポジション、スロットル開度及びエンジン回転数に基づいて主原動機８が発生する出力トルクを推定するように構成してある。
【００５０】
本例の第１のトルクマップは、車速、操舵角及び上記出力トルクに対して副原動機４０の回転トルクを配列したものである。そして、本例では、上記第１の目標トルク値を得るに当たっては、車速、操舵角及び出力トルクに基づいて第１のトルクマップを参照した。
さらに、本例の第２のトルクマップは、車速及び操舵角速度に対して副原動機４０の回転トルク値を配列したものである。そして、本例では、上記第２の目標トルク値を得るに当たっては、車速及び操舵角速度に基づいて第２のトルクマップを参照した。
【００５１】
以上のように、本例の第１のトルクマップは、車速及び操舵角のほかに主原動機８の出力トルクを考慮したものである。そのため、例えば、すばやい旋回ができる運動性能向上や、旋回加速時のアンダーステアあるいはオーバーステアを抑制して安全性を向上し得るという作用効果を得ることができる。また、本例の第２のトルクマップは、操舵角速度のほかに車速を考慮したものである。そのため、例えば、障害物回避など旋回応答遅れが問題となるような場合において、応答遅れを抑制してさらに素早い旋回が可能となるという作用効果を得ることができる。
なお、その他の構成及び作用効果については、実施例１と同様である。
【００５２】
（実施例３）
本例は、実施例２を基にして、自転角速度（ヨーレート）による補正を加えた例である。この内容について、図１９及び図２０を用いて説明する。
本例のモータ制御ユニット６は、ヨーレートセンサ４０３を電気的に接続してあり、このヨーレートセンサ４０３から４輪自動車のヨーレート（自転角速度）を取り込むように構成してある。
【００５３】
一方、モータ制御ユニット６は、取り込んだ車速及び操舵角に基づいて４輪自動車１００の目標ヨーレートを演算するように構成してある。そして、この目標ヨーレートと実測したヨーレートとを比較してその差分に基づいて、制御目標トルク値に対して補正するべき補正量を演算するように構成してある。そして、本例のモータ制御ユニット６は、第１のトルクマップを参照して得た第１の目標トルク値Ｔout1、第２のトルクマップを参照して得た第２の目標トルク値Ｔout2及び、上記の補正量から制御目標トルク値を演算する。具体的には、本例では、まず、上記第１の目標トルク値Ｔout1と上記第２の目標トルク値Ｔout2とから暫定の制御目標トルク値を決定する。そして、この暫定の制御目標トルク値に上記補正量を加算することで、副原動機４０に適用する制御目標トルク値を最終決定する。
【００５４】
以上のように、本例のモータ制御ユニット６は、４輪自動車のヨーレートを利用して制御目標トルク値を補正するように構成してある。そのため、本例によれば、モータ制御ユニット６を用いてより精度の高い制御を実現できる。それ故、４輪自動車の走行状態（旋回半径）に応じて、さらに適切に副駆動輪５０Ｌ、Ｒ間に差動を与え、その走行安定性を一層高めることができる。
なお、その他の構成及び作用効果については実施例２と同様である。
【００５５】
（実施例４）
本例は、実施例１の前後輪駆動装置に基づいて、遊星歯車機構組２の構成を変更した例である。この内容について、図２１〜図２５を用いて説明する。
実施例１の遊星歯車機構組２（図１参照。）では、キャリア２１を第１要素とし、リングギア２２を第２要素とし、さらに、サンギア２３を第３要素としている（図２１に示す構成。）。この構成は、構造が比較的、単純であり、低コスト、コンパクトに実現できるという特徴がある。特に、この構成では、入力に対して出力が増速されるため、タイヤ径が小さい車両など、左右輪の回転数差が大きい場合に特に有効となる。
【００５６】
実施例１の構成に代えて、図２２には、リングギア２２を第１要素とし、キャリア２１を第２要素とし、サンギア２３を第３要素とした構成を示している。この構成は、構造が単純であり、低コスト、コンパクトに実現し得る点で有利である。特に、この構成では、入力に対する出力の回転比である増速比を最も大きく確保することができる。
【００５７】
また、図２３には、サンギア２３を第１要素とし、リングギア２２を第２要素とし、キャリア２１を第３要素とした構成を示している。この構成は、構造を単純にでき、低コストに実現し得る。そして、この構成は、入力に対して出力が減速されるため出力トルクを大きくでき、歯車の負荷を少なくできるので遊星歯車機構を小型化できるという大トルクタイプのバランス型という特徴を有している。
【００５８】
また、図２４には、リングギア２２を第１要素とし、サンギア２３を第２要素とし、キャリア２１を第３要素とした構成を示している。この構成では、入力に対する出力の回転比である減速比を大きくできるため、出力に大トルクが要求される場合に有効である。
【００５９】
図２５は、サンギア２３を第１要素とし、キャリア２１を第２要素とし、リングギア２２を第３要素とした構成を示している。この構成は、構造が若干複雑となるもののサンギア２３を第３要素とする他の組み合わせよりも歯車の負荷を少なくでき、小型化できるという有利な点を有する。
なお、その他の構成及び作用効果については実施例１と同様である。さらになお、上記のほかには、構造が複雑になるが、キャリアを第１要素として、サンギアを第２要素として、リングギアを第３要素とすることもできる。
【００６０】
（実施例５）
本例は、実施例１における図１７に示した差動装置の他の適用例である。この内容について図２６を用いて説明する。
本例の差動装置１は、２輪駆動の４輪自動車の主駆動輪６０Ｌ、６０Ｒに回転差を付与するためのものである。この差動装置１では、車両エンジン８により駆動されるプロペラシャフト３１０と等配分デファレンシャル３０の入力軸３１とがハイポイドギア等を介して連結されている。この差動装置１によれば、差動モータ４５を用いて、主駆動輪６０Ｌ、６０Ｒ間の回転差を制御することができる。
なお、その他の構成及び作用効果については、実施例１の図１７に示す差動装置と同様である。
なおまた、本例の差動装置１は、上記のほか、４輪駆動の４輪自動車の主駆動輪或いは、副駆動輪の差動装置として利用できる。さらに、４輪駆動の４輪自動車の前後輪間に回転差を付与する差動装置として利用することもできる。
【００６１】
（実施例６）
本例は、実施例１の前後輪駆動装置を基にして、差動装置１の構成を変更した例である。この内容について、図２７を用いて説明する。
本例の差動装置１では、同図に示すごとく、一方の遊星歯車機構２０ａのリングギア２２ａの回転を規制してある。そして、他方の遊星歯車機構２０ｂのリングギア２２ｂと、副原動機４０の回転を減速する減速機４２との間に、トルク伝達を断続するための差動クラッチ機構２５２を配設してある。なお、本例の差動装置１では、ハウジング２５とリングギア２２ａとを間接的に係合させることで、リングギア２２ａの回転を規制してある。
【００６２】
次に、本例の前後輪駆動装置１０の制御方法について説明する。
実施例１の前後輪駆動装置との相違点は、副駆動輪５０Ｌ、Ｒ間の回転差を制御する際に、クラッチ機構３３を開放すると共に、差動クラッチ機構２５２を係合させる点である。この状態で、副原動機４０によりリングギア２２ｂの回転を制御すれば、第３要素であるサンギア２３ａ、２３ｂ間の差動を制御することができる。本例では、一方のサンギア２３ａには、上記のごとく、左副駆動輪５０Ｌのドライブシャフト５１Ｌが直接的に連結されている。そして、他方のサンギア２３ｂは、等配分デファレンシャル３０の入力軸３１と直接的に連結され、等配分デファレンシャル３０を介在して右副駆動輪５０Ｒのドライブシャフト５１Ｒに連結されている。それ故、上記のごとく前後輪駆動装置１を制御すれば、副駆動輪５０Ｌ、５０Ｒの回転差を制御できる。
【００６３】
なお、４輪自動車１００の発進時には、差動クラッチ機構２５２を開放すると共に、クラッチ機構３３を係合させて副原動機４０から等配分デファレンシャル３０に向けて駆動トルクを伝達させる。これにより、４輪自動車１００の４輪駆動状態を実現する。
なお、その他の構成及び作用効果については、実施例１と同様である。
【００６４】
（実施例７）
本例は、実施例１のその他の前後輪駆動装置（図１７参照。）を基にして、差動装置の構成を変更した例である。この内容について、図２８を用いて説明する。
本例の差動装置１では、同図に示すごとく、一方の遊星歯車機構２０ａのリングギア２２ａの回転を規制してある。そして、他方の遊星歯車機構２０ｂのリングギア２２ｂと、差動モータ４５の回転を減速する減速機４２との間に、差動クラッチ機構２５２を配設してある。
なお、その他の構成及び作用効果については、実施例１と同様である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】実施例１における、前後輪駆動装置の構成を示すブロック図。
【図２】実施例１における、前後輪駆動装置の制御系統を示すシステム図。
【図３】実施例１における、旋回走行時における前後輪駆動装置での伝達トルクのフローを説明する説明図（Ａ）。
【図４】実施例１における、旋回走行時における前後輪駆動装置での伝達トルクのフローを説明する説明図（Ｂ）。
【図５】実施例１における、その他の前後輪駆動装置の構成を示すブロック図。
【図６】実施例１における、その他の前後輪駆動装置の構成を示すブロック図。
【図７】実施例１における、モータ制御ユニットの構成を示すブロック図。
【図８】実施例１における、ある車速下での操舵角θと回転トルクとの関係を表すトルクマップ。
【図９】実施例１における、操舵角速度と回転トルクとの関係を表すトルクマップ。
【図１０】実施例１における、モータ制御ユニットによる制御を説明するフロー図。
【図１１】実施例１における、操舵角θの時間的変化（Ａ）及び操舵角速度ｄθの時間的変化（Ｂ）の一例を示すグラフ。
【図１２】実施例１における、第１の目標トルク値、第２の目標トルク値及び制御目標トルク値の時間的変化を示すグラフ。
【図１３】実施例１における、走行安定制御における前後輪駆動装置の動作を説明する説明図。
【図１４】実施例１における、その他の差動装置の構成を示すブロック図。
【図１５】実施例１における、その他の差動装置の構成を示すブロック図。
【図１６】実施例１における、その他の前後輪駆動装置の構成を示すブロック図。
【図１７】実施例１における、その他の前後輪駆動装置の構成を示すブロック図。
【図１８】実施例２における、差動装置の制御システムを示すブロック図。
【図１９】実施例３における、差動装置の制御システムを示すブロック図。
【図２０】実施例３における、モータ制御ユニットの構成を示すブロック図。
【図２１】実施例１における、遊星歯車機構組の構成を示す構成図。
【図２２】実施例４における、遊星歯車機構組の第１の構成を示す構成図。
【図２３】実施例４における、遊星歯車機構組の第２の構成を示す構成図。
【図２４】実施例４における、遊星歯車機構組の第３の構成を示す構成図。
【図２５】実施例４における、遊星歯車機構組の第４の構成を示す構成図。
【図２６】実施例５における、差動装置の構成を示すブロック図。
【図２７】実施例６における、前後輪駆動装置の構成を示すブロック図。
【図２８】実施例７における、前後輪駆動装置の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
【００６６】
１ 差動装置
１０ 前後輪駆動装置
２ 遊星歯車機構組
２０ａ、２０ｂ 遊星歯車機構
２１ キャリア
２２ リングギア
２３ サンギア
２４ プラネタリギア
２５ ハウジング
２５１ ブレーキ機構
３０ 等配分デファレンシャル
３１ 入力軸
３２Ｌ、３２Ｒ 出力軸
３３ クラッチ機構
４０ 副原動機
４２ 減速機
４５ 差動モータ
５０Ｌ、５０Ｒ 副駆動輪
５１Ｌ、５１Ｒ ドライブシャフト
６ モータ制御ユニット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、４輪自動車の前輪又は後輪の左右輪の間に配設する差動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、４輪自動車の前輪又は後輪の左右輪の間に配置する差動装置がある。そして、このような差動装置としては、４輪自動車の旋回走行の安定性を向上することを目的としたものがある。例えば、このような差動装置では、例えば、操舵角や車速に基づいて旋回半径を予測し、その旋回半径に対して適切な左右輪間の差動を与えることで走行安定性を高めている。このような差動装置では、例えば、差動モータ等が発生する回転トルクによって、左右輪間に適切な差動を与えている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
しかしながら、上記従来の差動装置では、次のような問題がある。すなわち、上記の差動装置では、必ずしも、ドライバーの意図を反映した適切な制御が実現されるとは限らなかった。例えば、制御遅れや、反応遅れ等に起因して、ドライバがステアリング操作感に違和感を感じるおそれがあるという問題がある。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−７９３４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記従来の問題点を鑑みてなされたものであり、制御遅れや反応遅れを抑制し、ドライバが感じる違和感が少なく、かつ、良好なステアリング操作感を実現する差動装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、４輪自動車の前輪又は後輪の左右輪の間に配設された差動装置であって、
該差動装置は、上記左右輪にそれぞれ独立して連結された２つの出力要素と、該２つの出力要素間に差動を発生させる差動モータと、少なくともステアリング操作量である操舵角及び上記４輪自動車の車速を取り込むように構成した入力部を含むと共に上記差動モータを制御するモータ制御ユニットとを有してなり、
該モータ制御ユニットは、上記操舵角及び上記車速に対する上記差動モータの回転トルクを配列した第１のトルクマップと、操舵角速度に対する上記差動モータの回転トルクを配列した第２のトルクマップとを有し、かつ、
上記モータ制御ユニットは、上記操舵角及び上記車速に基づいて上記第１のトルクマップを参照して得た上記回転トルクである第１の目標トルク値と、上記操舵角速度に基づいて上記第２のトルクマップを参照して得た上記回転トルクである第２の目標トルク値とに基づいて制御目標トルク値を計算すると共に、該制御目標トルク値に従って上記差動モータを制御するように構成してあることを特徴とする差動装置にある（請求項１）。
【０００７】
本発明の差動装置における上記モータ制御ユニットは、トルクマップとして上記第１のトルクマップと上記第２のトルクマップとを有している。そして、このモータ制御ユニットは、上記操舵角及び上記車速に基づいて上記第１のトルクマップを参照して得た第１の目標トルク値と、上記操舵角速度に基づいて上記第２のトルクマップを参照して得た第２の目標トルク値とに基づいて制御目標トルク値を計算し、かつ、該制御目標トルク値に従って差動モータを制御する。
【０００８】
ここで、上記操舵角速度は、操舵角に対して立ち上がりが速いため、上記操舵角よりも素早く、ドライバによる操舵意図が迅速に反映される。この操舵角速度を利用して上記差動モータを制御すれば、上記差動装置の制御遅れを抑制して、ドライバの違和感を抑制することができる。一方、上記操舵角速度のみによる制御では、差動装置の制御が過敏となって、左右輪間の差動が急に立ち上がったり、急に遮断されたりするおそれがある。
【０００９】
そこで、本発明による制御では、上記操舵角等に基づいて上記第１のトルクマップを参照して得た上記第１の目標トルク値と、上記操舵角速度に基づいて上記第２のトルクマップを参照して得た上記第２の目標トルク値とに基づいて得た上記制御目標トルク値を用いて上記差動モータを制御することで、反応速度と制御安定性とを高いレベルで両立しているのである。
【００１０】
なお、上記操舵角速度の取得方法としては、操舵角速度を計測するセンサを用いて直接的に操舵角速度を得るほか、上記ステアリング舵角センサを用いて計測した操舵角を時間的に微分することにより間接的に操舵角速度を得ることもできる。
さらになお、上記第１の目標トルク値と上記第２の目標トルク値とから上記制御目標トルク値を計算する方法としては、例えば、上記の２つの目標トルク値のうちの大きい値の方を上記制御目標トルク値とする方法や、上記２つの目標トルク値の平均をとって上記制御目標トルク値にする方法や、上記２つの目標トルク値の和を上記制御目標トルク値に設定する方法等がある。
【００１１】
また、上記各トルクマップとしては、上記操舵角或いは上記操舵角速度等に応じて回転トルクのデータを配列したデータマップのほか、上記操舵角等に基づいて上記回転トルクを計算する計算式や論理演算式等であっても良い。すなわち、上記トルクマップとは、上記操舵角等に基づいて回転トルクを決定し得るように構成されたすべてのものを意味している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の差動装置においては、上記入力部は、上記４輪自動車の主原動機の出力トルクに相関を有する計測値を取り込むように構成してあり、上記第１のトルクマップは、上記操舵角、上記車速及び上記出力トルクに対して上記回転トルクを配列したものであり、
上記モータ制御ユニットは、上記操舵角、上記車速及び上記計測値から推定した上記出力トルクに基づいて上記第１のトルクマップを参照して上記第１の目標トルク値を得るように構成してあることが好ましい（請求項２）。
【００１３】
この場合には、上記主原動機の出力トルクを考慮した上記第１のトルクマップを用いて上記差動モータを制御することにより、４輪自動車の旋回走行中において上記左右輪間の差動をより適切に発生させることができる。そして、この場合には、ドライバが感じるステアリング操作感を一層、良好にすることができる。
なお、上記主原動機の出力トルクに相関を有する上記計測値としては、例えば、エンジンのスロットル開度や、変速機のシフトポジションを示す値や、エンジン回転数等がある。
【００１４】
また、上記第２のトルクマップは、上記操舵角速度及び車速に対して上記回転トルクを配列したものであり、
上記モータ制御ユニットは、上記操舵角速度及び上記車速に基づいて上記第２のトルクマップを参照して上記第２の目標トルク値を得るように構成してあることが好ましい（請求項３）。
この場合には、上記操舵角速度のみならず、車速を考慮した上記第２のトルクマップを用いて上記差動モータを制御することで、旋回走行中におけるステアリング操作感をさらに良好なものとして、ドライバの感じる違和感をさらに抑制することができる。
【００１５】
また、上記第２のトルクマップは、上記操舵角速度、上記車速及び上記操舵角に対して上記回転トルクを配列したものであり、
上記モータ制御ユニットは、上記操舵角速度、上記車速及び上記操舵角に基づいて上記第２のトルクマップを参照して上記第２の目標トルク値を得るように構成してあることが好ましい（請求項４）。
この場合には、上記操舵角速度のみならず、上記車速及び上記操舵角を考慮した上記第２のトルクマップを用いて上記差動モータを制御することで、上記差動装置による制御をよりきめ細かなものとすることができる。それ故、ステアリング操作感をさらに良好にして、走行安定性を一層向上させることができる。
【実施例】
【００１６】
（実施例１）
本例は、４輪自動車１００の副駆動輪５０Ｌ、Ｒ間に配設した差動装置１に関する例である。この内容について図１〜図１６を用いて説明する。
本例の差動装置１は、図１に示すごとく、４輪自動車１００の前輪又は後輪の左右輪（以下、副駆動輪５０Ｌ、Ｒと記載する。）の間に配設されたものである。
この差動装置１は、図２に示すとごとく、副駆動輪５０Ｌ、Ｒにそれぞれ独立して連結された２つの出力要素と、該２つの出力要素間に差動を発生させる差動モータ４０と、少なくともステアリング操作量である操舵角及び４輪自動車１００の車速を取り込むように構成した入力部（本例では、図７中のＩ／Ｏ回路部６０２。）を含むと共に差動モータ４０を制御するモータ制御ユニット６とを有してなる。
このモータ制御ユニット６は、操舵角及び車速に対する差動モータ４０の回転トルクを配列した第１のトルクマップと、操舵角速度に対する差動モータ４０の回転トルクを配列した第２のトルクマップとを有している。モータ制御ユニット６は、計測した操舵角及び車速に基づいて第１のトルクマップを参照して得た上記回転トルクである第１の目標トルク値と、操舵角速度に基づいて第２のトルクマップを参照して得た上記回転トルクである第２の目標トルク値とに基づいて制御目標トルク値を計算すると共に、該制御目標トルク値に従って差動モータ４０を制御するように構成してある。
以下に、この内容について詳しく説明する。
【００１７】
上記差動装置１は、図１及び図２に示すごとく、２つの出力要素（本例では、等配分デファレンシャル３０の出力軸３２Ｌ、３２Ｒ。）間の差動を制御するものである。
この差動装置１は、サンギア２３、該サンギア２３の外周側に同軸配置されたリングギア２２及び、該リングギア２２とサンギア２３とにギア係合するプラネタリギア２４を保持するキャリア２１の３つの歯車要素である選択構成要素を含む遊星歯車機構２０を２個（２０ａと２０ｂ）組み合わせた遊星歯車機構組２と、該遊星歯車機構組２を収容するハウジング２５と、一方の遊星歯車機構２０ｂにおけるリングギア２２、サンギア２３及びキャリア２１の各構成要素のうちのいずれかを回転させる差動モータ４０（本例では、副原動機を兼用している。以下、副原動機４０と記載する。）と、他方の遊星歯車機構２０ａにおける上記各構成要素のうちのいずれかの回転を停止させるように構成したブレーキ機構２５１とを有してなる。なお、図２では、車両エンジン８及び主駆動輪８０Ｌ、８０Ｒ（図１）は、省略して示してある。
【００１８】
遊星歯車機構組２では、サンギア２３の歯数とリングギア２２の歯数との比であるギア比が一致している。
そして、上記各選択構成要素のうちの第１要素であるキャリア２１は、各遊星歯車機構２０ａ、２０ｂのキャリア２１ａ、２１ｂが相互に連結されている。
また、各選択構成要素のうちの第２要素であるリングギア２２は、一方の遊星歯車機構２０ａのリングギア２２ａがブレーキ機構２５１により回転を停止可能なように構成されていると共に他方の遊星歯車機構２０ｂのリングギア２２ｂが副原動機４０のモータ軸に連結されている。
さらに、各選択構成要素のうちの第３要素であるサンギア２３は、各遊星歯車機構２０ａ、２０ｂのサンギア２３ａ、２３ｂが、それぞれ、出力軸３２Ｌ又は３２Ｒと直接的又は間接的に連結されている。
【００１９】
本例の差動装置１は、図１及び図２に示すごとく、１軸の入力軸３１と、出力要素としての２軸の出力軸３２Ｌ、３２Ｒを含むベベルギア式の等配分デファレンシャル３０を有してなる。そして、一方のサンギア２３ｂが、等配分デファレンシャル３０の入力軸３１に連結され、他方のサンギア２３ａが、出力軸３２Ｌに連結されている。前後輪駆動装置１０では、等配分デファレンシャル３０の各出力軸３２Ｌ、３２Ｒが、差動装置１の出力要素となっている。
【００２０】
この差動装置１を利用した本例の前後輪駆動装置１０は、図１及び図２に示すごとく、４輪自動車１００の前輪或は後輪の主駆動輪８０Ｌ、８０Ｒを駆動する主原動機８（以下、適宜車両エンジン８と記載。）と、副駆動輪５０Ｌ、５０Ｒを駆動する副原動機４０とを備えたものである。
副駆動輪５０Ｌ、５０Ｒの各ドライブシャフト５１Ｌ、５１Ｒは、差動装置１における等配分デファレンシャル３０の各出力軸３２Ｌ、３２Ｒに、それぞれ連結してある。また、副原動機４０のモータ軸は、クラッチ機構４１を介して等配分デファレンシャル３０の入力軸３１と連結してある。また、主駆動輪８０Ｌ、８０Ｒは、動力伝達ユニット８２を介して車両エンジン８と連結してある。
【００２１】
本例の遊星歯車機構組２は、図１及び図２に示すごとく、同一仕様の遊星歯車機構２０ａ、２０ｂ（以下、適宜ａ、ｂを省略して記載する。）を組み合わせて共通のハウジング２５に一体的に収容したものである。そして、各遊星歯車機構２０は、内周に配置されたサンギア２３と、キャリア２１に回転可能なように保持されていると共にサンギア２３の周りを公転する複数のプラネタリギア２４と、さらに、その外周側に配置されたリングギア２２とによる係合構造を有するものである。
【００２２】
本例の遊星歯車機構組２では、同図に示すごとく、キャリア２１を上記第１要素として構成してある。すなわち、各遊星歯車機構２０の各プラネタリギア２４が、共通のキャリア２１に保持される構造を有する。
また、本例では、リングギア２２を上記第２要素として構成してある。すなわち、一方の遊星歯車機構２０ａのリングギア２２ａが、ブレーキ機構２５１によって停止可能なように構成されており、かつ、他方の遊星歯車機構２０ｂのリングギア２２ｂが、差動モータのモータ軸に連結されている。なお、本例では、差動モータと副原動機４０とを共用してあるため、副原動機４０のモータ軸をリングギア２２ｂに連結してある。
【００２３】
さらに、本例では、図１及び図２に示すごとく、サンギア２３を上記第３要素として構成してある。そして、一方の遊星歯車機構２０ｂのサンギア２３ｂが、等配分デファレンシャル３０の入力軸３１に連結されており、他方の遊星歯車機構２０ａのサンギア２３ａが、等配分デファレンシャル３０の一方の出力軸３２Ｌ及び一方の駆動輪５０Ｌのドライブシャフト５１Ｌに連結されている。
【００２４】
ここで、本例の遊星歯車機構組２の動作について、図１及び図２を用いて簡単に説明する。なお、各サンギア２３の歯数を同数のＺｓ、各リングギア２２の歯数を同数のＺｒとする。ブレーキ機構２５１によって一方のリングギア２２ａを停止し、他方のリングギア２２ｂに入力する回転数ωｉをゼロに設定したとき、一方のサンギア２３ｂを回転数ω１で回転させると、第１要素であるキャリア２１の回転数がωｃ＝Ｚｓ／（Ｚｓ＋Ｚｒ）×ω１となる。このとき、他方のサンギア２３ａは、上記一方のサンギア２３ｂと同じω１で回転する。
【００２５】
また、ブレーキ機構２５１によって上記一方のリングギア２２ａを停止した状態で、回転数ω１のサンギア２３ａに対して、他方のサンギア２３ｂをω２＝ω１＋Δωで回転させるためには、第１要素であるキャリア２１をωｃ＝Ｚｓ／（Ｚｓ＋Ｚｒ）×ω１で回転させる必要がある。そして、このキャリア２１の回転数を得るためには、他方のリングギア２２ｂにωｉ＝（−Ｚｒ）／Ｚｓ×Δωの回転を入力する必要がある。
【００２６】
本例の等配分デファレンシャル３０は、図１及び図２に示すごとく、ベベルギアを用いて構成されたものである。この等配分デファレンシャル３０の入力軸３１は、クラッチ機構３３を介して、副原動機４０のモータ軸に連結された減速機４２に連結されている。すなわち、クラッチ機構３３を断続することで、副原動機４０から等配分デファレンシャル３０への回転トルクの伝達を断続できるように構成してある。そして、等配分デファレンシャル３０の右側の出力軸３２Ｒは、右側の副駆動輪５０Ｒに連結されたドライブシャフト５１Ｒに連結されている。また、左側の出力軸３２Ｌは、上記のごとく、一方の遊星歯車機構２０ａのサンギア２３ａと共に左側の副駆動輪５０Ｌに連結されたドライブシャフト５１Ｌに連結されている。
【００２７】
例えば、上記のように構成された差動装置１では、クラッチ機構３３を切断すると共にブレーキ機構２５１によりリングギア２２ａの回転を規制した状態で副原動機４０を回転駆動すれば、図３（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すごとく、副駆動輪５０Ｌ、Ｒに差動が生じる。ここで、図３（Ａ）と図４（Ｂ）とでは、副原動機４０の回転方向を反転させてある。
【００２８】
なお、等配分デファレンシャル３０としては、本例のベベルギアを用いて構成したものに代えて、図５及び図６に示すごとく、ダブルピニオンギアを用いて構成したものを適用することもできる。特に、ダブルピニオンを用いた等配分デファレンシャル３０の場合には、２軸の出力軸３２Ｌ、３２Ｒに、各遊星歯車機構２０ａ、２０ｂの第３要素であるサンギア２３ａ、２３ｂをそれぞれ連結することもできる。
また、上記クラッチ機構３３としては、多板式クラッチや、単板式クラッチや、油圧式クラッチや、電磁式クラッチ等、さまざまな構造のクラッチを適用することができる。
【００２９】
本例の前後輪駆動装置１０は、図２及び図７に示すごとく、モータ制御ユニット６により制御されるように構成してある。このモータ制御ユニット６は、接続された車速センサ６１及びステアリング舵角センサ６２の各センサ出力を取り込み、副原動機モータ４０、クラッチ機構３３及びブレーキ機構２５１に向けて制御信号を出力するように構成してある。なお、各センサの信号は、モータ制御ユニット６に直接的に入力しても良く、車両エンジン８（図１）を制御するためのエンジンＥＣＵ等を介して間接的に入力することも良い。
【００３０】
車速センサ６１は、４輪自動車１００の走行速度を検出し、走行速度に応じた出力信号を生成するように構成してある。ステアリング舵角センサ６２は、運転者によるステアリング操作量である操舵角を検出し、この操舵角に応じた出力信号を生成するように構成してある。
【００３１】
本例のモータ制御ユニット６は、図７に示すごとく、ＣＰＵ６０１と、入出力インターフェースとしてのＩ／Ｏ回路部６０２と、記憶手段としてのＲＡＭ６０３及びＲＯＭ６０４とを有する。このモータ制御ユニット６は、Ｉ／Ｏ回路部６０２を介して、車速センサ６１で計測した車速、ステアリング舵角センサ６２で計測した操舵角を取り込むように構成してある。また、モータ制御ユニット６は、Ｉ／Ｏ回路部６０２を介して、差動モータ４０を制御するように構成してある。
【００３２】
ここで、モータ制御ユニット６のＲＯＭ６０４には、４輪自動車１００の走行状態に応じて、副原動機４０で発生させる回転トルクを配列したトルクマップを格納してある。このトルクマップとしては、図８及び図９に示すごとく、操舵角及び車速に対して回転トルクを配列した第１のトルクマップと、操舵角速度に対して回転トルクを配列した第２のトルクマップとを有する。
【００３３】
第１のトルクマップは、車速及び操舵角に対して回転トルクを配列したものである。すなわち、第１のトルクマップは、車速、操舵角及び回転トルクの関係を表す３次元マップである。なお、図８には、ある車速における操舵角θ（横軸）と回転トルク（縦軸）との関係を示している。
第２のトルクマップは、操舵角速度ｄθに対して回転トルクを配列したものである。なお、同図では、横軸に操舵角速度ｄθを規定し、縦軸に回転トルクを規定してある。本例では、操舵角速度ｄθとしては、ステアリング舵角センサ６２で計測した操舵角を時間微分したものを利用した。
【００３４】
次に、本例の前後輪駆動装置１０の制御方法について、図１０に示すごとく、モータ制御ユニット６に適用する制御フローチャートを用いて説明する。
モータ制御ユニット６は、ステップＳ１１０に示すごとく、まず、車速Ｖと操舵角θとを取り込む。そして、ステップＳ１２０では、前回サンプリング時の操舵角の値θoと、今回サンプリングした操舵角θとの差分を計算し、この差分値を操舵角速度ｄθとして得る。
【００３５】
ステップＳ１３０では、車速Ｖ及び操舵角θに基づいて上記第１のトルクマップ（図８）を参照し、第１の目標トルク値Ｔout1を得る。一方、ステップＳ１４０では、操舵角速度ｄθに基づいて上記第２のトルクマップ（図９）を参照し、第２の目標トルク値Ｔout2を得る。そして、ステップＳ１５０では、上記第１の目標トルク値Ｔout1及び上記第２の目標トルク値Ｔout2のうち大きい方を選択し、制御目標トルク値Ｔoutとする。本例では、この制御目標トルク値Ｔoutを実際の制御目標として副原動機４０の制御を実施した。
【００３６】
例えば、図１１（Ａ）に示すごとく、横軸に規定する時刻ｔにおいて、ｔ１からｔ２にかけて操舵角θ（縦軸）が変化した場合について説明する。このとき、操舵角速度ｄθは、同図（Ｂ）に示すごとく変化する。すなわち、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの範囲で、操舵角速度ｄθが正値をとる。一方、時刻ｔ１まで、及び、時刻ｔ２以降は、操舵角速度ｄθは、略ゼロ一定となっている。
【００３７】
このとき、図１２中、符号ｌ2で示すごとく、第１のトルクマップを参照して得た第１の目標トルク値は、操舵角θ（図１１（Ａ）参照。）と略同傾向の時間的変化を呈する。また、図１２中、符号ｌ3で示すごとく、第２のトルクマップを参照して得た第２のトルク値は、操舵角速度ｄθ（図１１（Ｂ）参照。）と略同傾向の時間的変化を呈する。
【００３８】
そして、時刻ｔ＜ｔ１の範囲では、（第１の目標トルク値（ｌ2）＞第２の目標トルク値（ｌ3））である。また、この例では、ｔ１≦ｔ≦ｔ３（ｔ１＜ｔ３＜ｔ２）の範囲では、（第１の目標トルク値（ｌ2）≦第２の目標トルク値（ｌ3））となる。さらに、ｔ＞ｔ３の範囲では、再び、（第１の目標トルク値（ｌ2）＞第２の目標トルク値（ｌ3））となっている。それ故、第１の目標トルク値（ｌ2）と第２の目標トルク値（ｌ3）とに基づく本例の制御目標トルク値は、図１２における符号ｌ1で示すごとく設定される。
【００３９】
なお、制御目標トルク値Ｔoutを制御目標として副原動機４０を制御するに当たっては、図１３に示すごとく、クラッチ機構３３を開放すると共に、ブレーキ機構２５１を係合させる。この状態で、制御目標トルク値Ｔoutに基づいて副原動機４０を制御する。具体的には、リングギア２２ａの回転を規制した状態で副原動機４０の回転トルクをリングギア２２ｂに伝達させる。これにより、第３要素であるサンギア２３ａ、２３ｂ間に差動トルクを与え、副駆動輪５０Ｌと副駆動輪５０Ｒとの間に適切な差動を生じさせる。
【００４０】
なお、上記前後輪駆動装置１０は、４輪自動車１００の発進時には、ブレーキ機構２５１を開放してリングギア２２ａの回転を自由にすると共に、クラッチ機構３３を係合させて副原動機４０から等配分デファレンシャル３０に向けて駆動トルクを伝達させる。これにより、副原動機４０の回転トルクが副駆動輪５０Ｌ、５０Ｒに伝達されて４輪駆動の走行状態を実現する。
【００４１】
さらになお、車速が一定以上であって、かつ、操舵角がしきい値以内にあり、４輪自動車１００が直進走行状態にあると推定する場合には、クラッチ機構３３及びブレーキ機構２５１を図１３に示す状態に設定すると共に、副原動機４０を回生モードで運転させることも良い。この場合には、副原動機４０の回転を制限するように作用するトルクにより、副駆動輪５０Ｌ、５０Ｒの差動を規制し、４輪自動車１００の直進安定性を向上させることができる。
【００４２】
以上のように、上記差動装置１のモータ制御ユニット６は、車速Ｖ及び操舵角θに基づいて第１のトルクマップを参照して第１の目標トルク値Ｔout1を得ると共に、操舵角の時間差分である操舵角速度ｄθに基づいて第２のトルクマップを参照して第２の目標トルク値Ｔout2を得る。そして、第１の目標トルク値Ｔout1及び第２の目標トルク値Ｔout2に基づいて制御目標トルク値Ｔoutを決定し、副原動機４０を制御する。具体的には、本例では、第１の目標トルク値Ｔout1、第２の目標トルク値Ｔout2のうちの大きい方を選択して、この値を上記制御目標トルク値Ｔoutとしている。
【００４３】
ここで、上記操舵角速度は、操舵角に対して位相が進んでいるため、上記操舵角よりも素早く、ドライバによる操舵意図が反映される。この操舵角速度を利用して副原動機４０を制御すれば、差動装置１の制御遅れを抑制して、ドライバの違和感を抑制することができる。
すなわち、本例では、上記操舵角等に基づいて上記第１のトルクマップを参照して得た上記第１の目標トルク値と、上記操舵角速度に基づいて上記第２のトルクマップを参照して得た上記第２の目標トルク値とに基づいて得た上記制御目標トルク値を用いて副原動機４０を制御することで、反応速度と制御安定性とを高いレベルで両立しているのである。
【００４４】
操舵角等に基づく上記第１の目標トルク値と、操舵角速度に基づく上記第２の目標トルク値とを考慮すれば、例えば、操舵角のみにより制御する場合のように、差動装置１の制御遅れや、反応遅れ等が問題となるおそれが少ない。また、上記操舵角速度のみにより制御した場合のように、差動装置１の反応が過敏となって、副駆動輪５０Ｌ、Ｒ間の差動が急に立ち上がったり、急に遮断されたりするおそれも少ない。
【００４５】
なお、第１の目標トルク値Ｔout1及び第２の目標トルク値Ｔout2のうち大きい方を選択して制御目標トルク値Ｔoutを決定する方法に代えて、Ｔout1、Ｔout2の和をＴoutとして設定する方法や、Ｔout1、Ｔout2の加算平均をＴoutとする方法など、さまざまな方法を選択することができる。
さらに、上記各トルクマップとしては、操舵角或いは操舵角速度等に応じて回転トルクのデータを配列したデータマップのほか、上記操舵角等に基づいて回転トルクを計算する計算式や論理式等であっても良い。すなわち、本発明におけるトルクマップとは、上記操舵角等に基づいて回転トルクを決定し得るように構成されたすべてのものを意味している。
【００４６】
なお、図１４に示すごとく、本例の前後輪駆動装置１０（図１）から減速機４２、クラッチ機構３３及び副原動機４０を省略する代わりに、差動モータ４５を追加して差動装置１を構成することもできる。この差動装置１によれば、差動モータ４５を用いて各出力軸３２Ｌ、３２Ｒ間の差動を抑制することができる。
さらに、図１４に示す前後輪駆動装置１０から等配分デファレンシャルを省略して、図１５に示す差動装置１を構成することもできる。この差動装置１の出力要素は、従動輪５７Ｌ、５７Ｒに連結されたシャフト５７１Ｌ、５７１Ｒである。そして、このシャフト５７１Ｌ、５７１Ｒに対しては、第３要素であるサンギア２３ａ、２３ｂがそれぞれ直結されている。この差動装置１によれば、差動モータ４５を用いて、従動輪５７Ｌ、５７Ｒ間の差動を制御することができる。
【００４７】
またさらに、図１６に示すごとく、本例の前後輪駆動装置１０に対して、遊星歯車機構組２専用の差動モータ４５を、副原動機４０とは別に設けることもできる。この場合には、副原動機４０によって各副駆動輪５０Ｌ、５０Ｒを同方向に回転駆動しながら、副駆動輪５０Ｌ、５０Ｒの間の回転差を、差動モータ４５を用いて制御することができる。
【００４８】
さらには、図１７に示すごとく、クラッチ機構及び副原動機を省略し、車両エンジン８により駆動されるプロペラシャフト３１０と等配分デファレンシャル３０の入力軸３１とをハイポイドギア等を介して連結した前後輪駆動装置１０を構成することもできる。この前後輪駆動装置１０によれば、差動モータ４５の回転を用いて各副駆動輪５０Ｌ、５０Ｒの回転差を制御しながら、車両エンジン８の駆動トルクを各副駆動輪５０Ｌ、５０Ｒに伝達することができる。
【００４９】
（実施例２）
本例は、実施例１の差動装置を基にして、主原動機８（図１参照。）が発生する出力トルクを考慮した制御を実施した例である。この内容について、図１８を用いて説明する。
本例のモータ制御ユニット６は、自動変速機を制御するトルコンＥＣＵ４０２（図２０参照。）及び、主原動機８を制御するエンジンＥＣＵ４０１（図２０参照。）と電気的に接続してある。そして、モータ制御ユニット６は、自動変速機で選択されているギアポジション（シフトポジション）をトルコンＥＣＵ４０２から取り込むと共に、スロットル開度及びエンジン回転数をエンジンＥＣＵ４０１から取り込む。そして、本例のモータ制御ユニット６は、取り込んだシフトポジション、スロットル開度及びエンジン回転数に基づいて主原動機８が発生する出力トルクを推定するように構成してある。
【００５０】
本例の第１のトルクマップは、車速、操舵角及び上記出力トルクに対して副原動機４０の回転トルクを配列したものである。そして、本例では、上記第１の目標トルク値を得るに当たっては、車速、操舵角及び出力トルクに基づいて第１のトルクマップを参照した。
さらに、本例の第２のトルクマップは、車速及び操舵角速度に対して副原動機４０の回転トルク値を配列したものである。そして、本例では、上記第２の目標トルク値を得るに当たっては、車速及び操舵角速度に基づいて第２のトルクマップを参照した。
【００５１】
以上のように、本例の第１のトルクマップは、車速及び操舵角のほかに主原動機８の出力トルクを考慮したものである。そのため、例えば、すばやい旋回ができる運動性能向上や、旋回加速時のアンダーステアあるいはオーバーステアを抑制して安全性を向上し得るという作用効果を得ることができる。また、本例の第２のトルクマップは、操舵角速度のほかに車速を考慮したものである。そのため、例えば、障害物回避など旋回応答遅れが問題となるような場合において、応答遅れを抑制してさらに素早い旋回が可能となるという作用効果を得ることができる。
なお、その他の構成及び作用効果については、実施例１と同様である。
【００５２】
（実施例３）
本例は、実施例２を基にして、自転角速度（ヨーレート）による補正を加えた例である。この内容について、図１９及び図２０を用いて説明する。
本例のモータ制御ユニット６は、ヨーレートセンサ４０３を電気的に接続してあり、このヨーレートセンサ４０３から４輪自動車のヨーレート（自転角速度）を取り込むように構成してある。
【００５３】
一方、モータ制御ユニット６は、取り込んだ車速及び操舵角に基づいて４輪自動車１００の目標ヨーレートを演算するように構成してある。そして、この目標ヨーレートと実測したヨーレートとを比較してその差分に基づいて、制御目標トルク値に対して補正するべき補正量を演算するように構成してある。そして、本例のモータ制御ユニット６は、第１のトルクマップを参照して得た第１の目標トルク値Ｔout1、第２のトルクマップを参照して得た第２の目標トルク値Ｔout2及び、上記の補正量から制御目標トルク値を演算する。具体的には、本例では、まず、上記第１の目標トルク値Ｔout1と上記第２の目標トルク値Ｔout2とから暫定の制御目標トルク値を決定する。そして、この暫定の制御目標トルク値に上記補正量を加算することで、副原動機４０に適用する制御目標トルク値を最終決定する。
【００５４】
以上のように、本例のモータ制御ユニット６は、４輪自動車のヨーレートを利用して制御目標トルク値を補正するように構成してある。そのため、本例によれば、モータ制御ユニット６を用いてより精度の高い制御を実現できる。それ故、４輪自動車の走行状態（旋回半径）に応じて、さらに適切に副駆動輪５０Ｌ、Ｒ間に差動を与え、その走行安定性を一層高めることができる。
なお、その他の構成及び作用効果については実施例２と同様である。
【００５５】
（実施例４）
本例は、実施例１の前後輪駆動装置に基づいて、遊星歯車機構組２の構成を変更した例である。この内容について、図２１〜図２５を用いて説明する。
実施例１の遊星歯車機構組２（図１参照。）では、キャリア２１を第１要素とし、リングギア２２を第２要素とし、さらに、サンギア２３を第３要素としている（図２１に示す構成。）。この構成は、構造が比較的、単純であり、低コスト、コンパクトに実現できるという特徴がある。特に、この構成では、入力に対して出力が増速されるため、タイヤ径が小さい車両など、左右輪の回転数差が大きい場合に特に有効となる。
【００５６】
実施例１の構成に代えて、図２２には、リングギア２２を第１要素とし、キャリア２１を第２要素とし、サンギア２３を第３要素とした構成を示している。この構成は、構造が単純であり、低コスト、コンパクトに実現し得る点で有利である。特に、この構成では、入力に対する出力の回転比である増速比を最も大きく確保することができる。
【００５７】
また、図２３には、サンギア２３を第１要素とし、リングギア２２を第２要素とし、キャリア２１を第３要素とした構成を示している。この構成は、構造を単純にでき、低コストに実現し得る。そして、この構成は、入力に対して出力が減速されるため出力トルクを大きくでき、歯車の負荷を少なくできるので遊星歯車機構を小型化できるという大トルクタイプのバランス型という特徴を有している。
【００５８】
また、図２４には、リングギア２２を第１要素とし、サンギア２３を第２要素とし、キャリア２１を第３要素とした構成を示している。この構成では、入力に対する出力の回転比である減速比を大きくできるため、出力に大トルクが要求される場合に有効である。
【００５９】
図２５は、サンギア２３を第１要素とし、キャリア２１を第２要素とし、リングギア２２を第３要素とした構成を示している。この構成は、構造が若干複雑となるもののサンギア２３を第３要素とする他の組み合わせよりも歯車の負荷を少なくでき、小型化できるという有利な点を有する。
なお、その他の構成及び作用効果については実施例１と同様である。さらになお、上記のほかには、構造が複雑になるが、キャリアを第１要素として、サンギアを第２要素として、リングギアを第３要素とすることもできる。
【００６０】
（実施例５）
本例は、実施例１における図１７に示した差動装置の他の適用例である。この内容について図２６を用いて説明する。
本例の差動装置１は、２輪駆動の４輪自動車の主駆動輪６０Ｌ、６０Ｒに回転差を付与するためのものである。この差動装置１では、車両エンジン８により駆動されるプロペラシャフト３１０と等配分デファレンシャル３０の入力軸３１とがハイポイドギア等を介して連結されている。この差動装置１によれば、差動モータ４５を用いて、主駆動輪６０Ｌ、６０Ｒ間の回転差を制御することができる。
なお、その他の構成及び作用効果については、実施例１の図１７に示す差動装置と同様である。
なおまた、本例の差動装置１は、上記のほか、４輪駆動の４輪自動車の主駆動輪或いは、副駆動輪の差動装置として利用できる。さらに、４輪駆動の４輪自動車の前後輪間に回転差を付与する差動装置として利用することもできる。
【００６１】
（実施例６）
本例は、実施例１の前後輪駆動装置を基にして、差動装置１の構成を変更した例である。この内容について、図２７を用いて説明する。
本例の差動装置１では、同図に示すごとく、一方の遊星歯車機構２０ａのリングギア２２ａの回転を規制してある。そして、他方の遊星歯車機構２０ｂのリングギア２２ｂと、副原動機４０の回転を減速する減速機４２との間に、トルク伝達を断続するための差動クラッチ機構２５２を配設してある。なお、本例の差動装置１では、ハウジング２５とリングギア２２ａとを間接的に係合させることで、リングギア２２ａの回転を規制してある。
【００６２】
次に、本例の前後輪駆動装置１０の制御方法について説明する。
実施例１の前後輪駆動装置との相違点は、副駆動輪５０Ｌ、Ｒ間の回転差を制御する際に、クラッチ機構３３を開放すると共に、差動クラッチ機構２５２を係合させる点である。この状態で、副原動機４０によりリングギア２２ｂの回転を制御すれば、第３要素であるサンギア２３ａ、２３ｂ間の差動を制御することができる。本例では、一方のサンギア２３ａには、上記のごとく、左副駆動輪５０Ｌのドライブシャフト５１Ｌが直接的に連結されている。そして、他方のサンギア２３ｂは、等配分デファレンシャル３０の入力軸３１と直接的に連結され、等配分デファレンシャル３０を介在して右副駆動輪５０Ｒのドライブシャフト５１Ｒに連結されている。それ故、上記のごとく前後輪駆動装置１を制御すれば、副駆動輪５０Ｌ、５０Ｒの回転差を制御できる。
【００６３】
なお、４輪自動車１００の発進時には、差動クラッチ機構２５２を開放すると共に、クラッチ機構３３を係合させて副原動機４０から等配分デファレンシャル３０に向けて駆動トルクを伝達させる。これにより、４輪自動車１００の４輪駆動状態を実現する。
なお、その他の構成及び作用効果については、実施例１と同様である。
【００６４】
（実施例７）
本例は、実施例１のその他の前後輪駆動装置（図１７参照。）を基にして、差動装置の構成を変更した例である。この内容について、図２８を用いて説明する。
本例の差動装置１では、同図に示すごとく、一方の遊星歯車機構２０ａのリングギア２２ａの回転を規制してある。そして、他方の遊星歯車機構２０ｂのリングギア２２ｂと、差動モータ４５の回転を減速する減速機４２との間に、差動クラッチ機構２５２を配設してある。
なお、その他の構成及び作用効果については、実施例１と同様である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】実施例１における、前後輪駆動装置の構成を示すブロック図。
【図２】実施例１における、前後輪駆動装置の制御系統を示すシステム図。
【図３】実施例１における、旋回走行時における前後輪駆動装置での伝達トルクのフローを説明する説明図（Ａ）。
【図４】実施例１における、旋回走行時における前後輪駆動装置での伝達トルクのフローを説明する説明図（Ｂ）。
【図５】実施例１における、その他の前後輪駆動装置の構成を示すブロック図。
【図６】実施例１における、その他の前後輪駆動装置の構成を示すブロック図。
【図７】実施例１における、モータ制御ユニットの構成を示すブロック図。
【図８】実施例１における、ある車速下での操舵角θと回転トルクとの関係を表すトルクマップ。
【図９】実施例１における、操舵角速度と回転トルクとの関係を表すトルクマップ。
【図１０】実施例１における、モータ制御ユニットによる制御を説明するフロー図。
【図１１】実施例１における、操舵角θの時間的変化（Ａ）及び操舵角速度ｄθの時間的変化（Ｂ）の一例を示すグラフ。
【図１２】実施例１における、第１の目標トルク値、第２の目標トルク値及び制御目標トルク値の時間的変化を示すグラフ。
【図１３】実施例１における、走行安定制御における前後輪駆動装置の動作を説明する説明図。
【図１４】実施例１における、その他の差動装置の構成を示すブロック図。
【図１５】実施例１における、その他の差動装置の構成を示すブロック図。
【図１６】実施例１における、その他の前後輪駆動装置の構成を示すブロック図。
【図１７】実施例１における、その他の前後輪駆動装置の構成を示すブロック図。
【図１８】実施例２における、差動装置の制御システムを示すブロック図。
【図１９】実施例３における、差動装置の制御システムを示すブロック図。
【図２０】実施例３における、モータ制御ユニットの構成を示すブロック図。
【図２１】実施例１における、遊星歯車機構組の構成を示す構成図。
【図２２】実施例４における、遊星歯車機構組の第１の構成を示す構成図。
【図２３】実施例４における、遊星歯車機構組の第２の構成を示す構成図。
【図２４】実施例４における、遊星歯車機構組の第３の構成を示す構成図。
【図２５】実施例４における、遊星歯車機構組の第４の構成を示す構成図。
【図２６】実施例５における、差動装置の構成を示すブロック図。
【図２７】実施例６における、前後輪駆動装置の構成を示すブロック図。
【図２８】実施例７における、前後輪駆動装置の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
【００６６】
１ 差動装置
１０ 前後輪駆動装置
２ 遊星歯車機構組
２０ａ、２０ｂ 遊星歯車機構
２１ キャリア
２２ リングギア
２３ サンギア
２４ プラネタリギア
２５ ハウジング
２５１ ブレーキ機構
３０ 等配分デファレンシャル
３１ 入力軸
３２Ｌ、３２Ｒ 出力軸
３３ クラッチ機構
４０ 副原動機
４２ 減速機
４５ 差動モータ
５０Ｌ、５０Ｒ 副駆動輪
５１Ｌ、５１Ｒ ドライブシャフト
６ モータ制御ユニット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
４輪自動車の前輪又は後輪の左右輪の間に配設された差動装置であって、
該差動装置は、上記左右輪にそれぞれ独立して連結された２つの出力要素と、該２つの出力要素間に差動を発生させる差動モータと、少なくともステアリング操作量である操舵角及び上記４輪自動車の車速を取り込むように構成した入力部を含むと共に上記差動モータを制御するモータ制御ユニットとを有してなり、
該モータ制御ユニットは、上記操舵角及び上記車速に対する上記差動モータの回転トルクを配列した第１のトルクマップと、操舵角速度に対する上記差動モータの回転トルクを配列した第２のトルクマップとを有し、かつ、
上記モータ制御ユニットは、上記操舵角及び上記車速に基づいて上記第１のトルクマップを参照して得た上記回転トルクである第１の目標トルク値と、上記操舵角速度に基づいて上記第２のトルクマップを参照して得た上記回転トルクである第２の目標トルク値とに基づいて制御目標トルク値を計算すると共に、該制御目標トルク値に従って上記差動モータを制御するように構成してあることを特徴とする差動装置。
【請求項２】
請求項１において、上記入力部は、上記４輪自動車の主原動機の出力トルクに相関を有する計測値を取り込むように構成してあり、上記第１のトルクマップは、上記操舵角、上記車速及び上記出力トルクに対して上記回転トルクを配列したものであり、
上記モータ制御ユニットは、上記操舵角、上記車速及び上記計測値から推定した上記出力トルクに基づいて上記第１のトルクマップを参照して上記第１の目標トルク値を得るように構成してあることを特徴とする差動装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、上記第２のトルクマップは、上記操舵角速度及び車速に対して上記回転トルクを配列したものであり、
上記モータ制御ユニットは、上記操舵角速度及び上記車速に基づいて上記第２のトルクマップを参照して上記第２の目標トルク値を得るように構成してあることを特徴とする差動装置。
【請求項４】
請求項１又は２において、上記第２のトルクマップは、上記操舵角速度、上記車速及び上記操舵角に対して上記回転トルクを配列したものであり、
上記モータ制御ユニットは、上記操舵角速度、上記車速及び上記操舵角に基づいて上記第２のトルクマップを参照して上記第２の目標トルク値を得るように構成してあることを特徴とする差動装置。
【請求項１】
４輪自動車の前輪又は後輪の左右輪の間に配設された差動装置であって、
該差動装置は、上記左右輪にそれぞれ独立して連結された２つの出力要素と、該２つの出力要素間に差動を発生させる差動モータと、少なくともステアリング操作量である操舵角及び上記４輪自動車の車速を取り込むように構成した入力部を含むと共に上記差動モータを制御するモータ制御ユニットとを有してなり、
該モータ制御ユニットは、上記操舵角及び上記車速に対する上記差動モータの回転トルクを配列した第１のトルクマップと、操舵角速度に対する上記差動モータの回転トルクを配列した第２のトルクマップとを有し、かつ、
上記モータ制御ユニットは、上記操舵角及び上記車速に基づいて上記第１のトルクマップを参照して得た上記回転トルクである第１の目標トルク値と、上記操舵角速度に基づいて上記第２のトルクマップを参照して得た上記回転トルクである第２の目標トルク値とに基づいて制御目標トルク値を計算すると共に、該制御目標トルク値に従って上記差動モータを制御するように構成してあることを特徴とする差動装置。
【請求項２】
請求項１において、上記入力部は、上記４輪自動車の主原動機の出力トルクに相関を有する計測値を取り込むように構成してあり、上記第１のトルクマップは、上記操舵角、上記車速及び上記出力トルクに対して上記回転トルクを配列したものであり、
上記モータ制御ユニットは、上記操舵角、上記車速及び上記計測値から推定した上記出力トルクに基づいて上記第１のトルクマップを参照して上記第１の目標トルク値を得るように構成してあることを特徴とする差動装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、上記第２のトルクマップは、上記操舵角速度及び車速に対して上記回転トルクを配列したものであり、
上記モータ制御ユニットは、上記操舵角速度及び上記車速に基づいて上記第２のトルクマップを参照して上記第２の目標トルク値を得るように構成してあることを特徴とする差動装置。
【請求項４】
請求項１又は２において、上記第２のトルクマップは、上記操舵角速度、上記車速及び上記操舵角に対して上記回転トルクを配列したものであり、
上記モータ制御ユニットは、上記操舵角速度、上記車速及び上記操舵角に基づいて上記第２のトルクマップを参照して上記第２の目標トルク値を得るように構成してあることを特徴とする差動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【公開番号】特開２００６−５７７４５（Ｐ２００６−５７７４５Ａ）
【公開日】平成１８年３月２日（２００６．３．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２４０６７９（Ｐ２００４−２４０６７９）
【出願日】平成１６年８月２０日（２００４．８．２０）
【出願人】（０００００３４７０）豊田工機株式会社 (198)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月２日（２００６．３．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月２０日（２００４．８．２０）
【出願人】（０００００３４７０）豊田工機株式会社 (198)
【Ｆターム（参考）】
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