特開 2024-22432 デファレンシャル装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024022432

(43)【公開日】2024-02-16

(54)【発明の名称】デファレンシャル装置

(51)【国際特許分類】

   F16H 48/34 20120101AFI20240208BHJP

   F16H 48/22 20060101ALI20240208BHJP

【ＦＩ】

F16H48/34

F16H48/22

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022206719

(22)【出願日】2022-12-23

(31)【優先権主張番号】P 2022124025

(32)【優先日】2022-08-03

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】517175611

【氏名又は名称】ジーケーエヌ オートモーティブ リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100101247

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 俊一

(74)【代理人】

【識別番号】100095500

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 正和

(74)【代理人】

【識別番号】100098327

【弁理士】

【氏名又は名称】高松 俊雄

(72)【発明者】

【氏名】長岡 孝浩

(72)【発明者】

【氏名】矢口 裕

【テーマコード（参考）】

3J027

【Ｆターム（参考）】

3J027FA34

3J027FB02

3J027HB07

3J027HF02

3J027HF44

3J027HH02

3J027HH08

3J027HK02

3J027HK03

3J027HK33

3J027HK34

(57)【要約】

【課題】車両の勾配状態における車両の発進安定性を向上することができるデファレンシャル装置を提供する。
【解決手段】入力部材１１と、一対の出力部材１７，１９とを有する差動機構３と、差動機構３の差動を制限するクラッチ５と、クラッチ５を作動させるアクチュエータ７と、アクチュエータ７と電気的に接続され、アクチュエータ７の締結量を制御すべくアクチュエータ７の作動を制御する制御部とを備えたデファレンシャル装置１において、制御部が、車両の停止状態を判定する第１判定部と、車両が停止している状態で車両の勾配状態を判定する第２判定部とを有し、第２判定部で判定された勾配状態に基づき、アクチュエータ７の作動を制御するようにした。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転可能に配置され入力トルクが入力される入力部材と、相対回転可能に配置され前記入力部材から伝達される前記入力トルクを分配する一対の出力部材とを有する差動機構と、
前記差動機構の差動を制限するクラッチと、
前記クラッチを作動させるアクチュエータと、
前記アクチュエータと電気的に接続され、前記アクチュエータの締結量を制御すべく前記アクチュエータの作動を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、車両の停止状態を判定する第１判定部と、車両が停止している状態で車両の勾配状態を判定する第２判定部とを有し、前記第２判定部で判定された勾配状態に基づき、前記アクチュエータの作動を制御するデファレンシャル装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記入力トルクと、前記一対の出力部材におけるトルク比とに基づき、前記アクチュエータの作動を制御する第１制御を基本制御とし、
前記第２判定部で判定された勾配状態に基づいて前記アクチュエータの作動を制御する制御は、前記第１制御に付加された第２制御である請求項１に記載のデファレンシャル装置。

【請求項3】

車両の前記勾配状態は、車両の前方への傾斜と、車両の後方への傾斜とを有し、
前記制御部は、前記第２判定部において、少なくとも車両の後方への傾斜の勾配状態を判定したときに、前記アクチュエータの作動を制御する請求項１又は２に記載のデファレンシャル装置。

【請求項4】

前記第１判定部は、ブレーキ、アクセル、車軸、車輪、駆動源、トランスミッションのうち少なくともいずれか１つに配置されたセンサの検出値によって車両の停止状態を判定する請求項１又は２に記載のデファレンシャル装置。

【請求項5】

前記第２判定部は、車両に配置された加速度センサの検出値によって車両の勾配状態を判定する請求項１又は２に記載のデファレンシャル装置。

【請求項6】

前記制御部は、車両の発進時から所定時間、又は所定速度に達するまで、前記第２判定部で判定された勾配状態に基づき、前記アクチュエータの作動を制御する請求項１又は２に記載のデファレンシャル装置。

【請求項7】

前記制御部は、前記第２判定部での勾配状態の判定後から所定時間、又は所定速度に達するまで、前記アクチュエータの作動を制御する請求項１又は２に記載のデファレンシャル装置。

【請求項8】

前記制御部は、前記第２判定部に基づく制御を行うか否かを判定する第３判定部を有する請求項１又は２に記載のデファレンシャル装置。

【請求項9】

前記第３判定部は、車両に配置されたアクセルが作動するときに、前記第２判定部に基づく制御を許可する請求項８に記載のデファレンシャル装置。

【請求項10】

前記制御部は、前記第３判定部の判定を早める第４判定部を有する請求項８に記載のデファレンシャル装置。

【請求項11】

前記第４判定部は、車両に配置されたブレーキとパーキングブレーキとのうち少なくともいずれか一方が作動しつつ、車両に配置されたアクセルが作動するときに、前記第３判定部の判定を早める請求項１０に記載のデファレンシャル装置。

【請求項12】

前記第４判定部は、車両に配置されたブレーキの作動が解除されたときに、前記第３判定部の判定を早める請求項１０に記載のデファレンシャル装置。

【請求項13】

前記アクセルは、運転者が駆動を意図して操作する機構と、車両に搭載されたコントローラが自ずから駆動を指示する信号とのうちいずれかである請求項９に記載のデファレンシャル装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、デファレンシャル装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、デファレンシャル装置としては、回転可能に配置され入力トルクが入力される入力部材と、相対回転可能に配置され入力部材から伝達される入力トルクを分配する一対の出力部材とを有する差動機構を備えている。また、差動機構の差動を制限するクラッチと、クラッチを作動させるアクチュエータと、アクチュエータと電気的に接続され、アクチュエータの締結量を制御すべくアクチュエータの作動を制御する制御部とを備えたものが知られている（特許文献１参照）。

【0003】

このデファレンシャル装置では、アクチュエータを作動させ、クラッチを締結させることにより、差動機構の差動を制限し、一対の出力部材から分配されるトルクを制御し、車両の直進安定性を保持している。このようなデファレンシャル装置において、制御部は、予め定められた基準差動制限力を、車速に応じて補正し、補正された差動制限力となるように、アクチュエータの作動を制御している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００８－２１５４３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記特許文献１のデファレンシャル装置では、車両の走行時において、制御部が、車速に応じて、アクチュエータの作動を制御している。このため、車両の走行時であれば、車両の状況に応じて、制御部が、アクチュエータの作動を正確に制御することができる。

【0006】

ところで、車両は、停車時において、例えば、路面が上り傾斜であれば、後方が傾斜した状態の勾配状態となる。車両の勾配状態から車両が発進しようとすると、左右の車輪間に高差回転が発生することがあった。しかしながら、上記特許文献１のようなデファレンシャル装置を搭載した車両では、車両の走行時以外である車両の発進時において、制御部が、アクチュエータの作動を正確に制御することができなかった。

【0007】

そこで、この発明は、車両の勾配状態における車両の発進安定性を向上することができるデファレンシャル装置の提供を目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本実施形態に係るデファレンシャル装置は、回転可能に配置され入力トルクが入力される入力部材と、相対回転可能に配置され前記入力部材から伝達される前記入力トルクを分配する一対の出力部材とを有する差動機構と、前記差動機構の差動を制限するクラッチと、前記クラッチを作動させるアクチュエータと、前記アクチュエータと電気的に接続され、前記アクチュエータの締結量を制御すべく前記アクチュエータの作動を制御する制御部とを備え、前記制御部は、車両の停止状態を判定する第１判定部と、車両が停止している状態で車両の勾配状態を判定する第２判定部とを有し、前記第２判定部で判定された勾配状態に基づき、前記アクチュエータの作動を制御する。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、車両の勾配状態における車両の発進安定性を向上することができるデファレンシャル装置を提供することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】第１実施形態に係るデファレンシャル装置の断面図である。

【図2】第１実施形態に係るデファレンシャル装置の制御部のブロック図である。

【図3】第１実施形態に係るデファレンシャル装置の制御部が行う第２制御のフローチャートである。

【図4】第２実施形態に係るデファレンシャル装置の制御部のブロック図である。

【図5】第２実施形態に係るデファレンシャル装置の勾配、車速、アクセル、ブレーキ、アクチュエータのタイミングチャートである。

【図6】第２実施形態に係るデファレンシャル装置の制御部が運転者が操作する車両で行うフローチャートである。

【図7】第２実施形態に係るデファレンシャル装置の制御部が自動運転の車両で行うフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を用いて本実施形態に係るデファレンシャル装置について詳細に説明する。なお、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率と異なる場合がある。

【0012】

（第１実施形態）
図１～図３を用いて第１実施形態について説明する。

【0013】

図１，図２に示すように、本実施形態に係るデファレンシャル装置１は、例えば、エンジンや電動モータなどの駆動源（不図示）と、左右の駆動輪（不図示）との間に配置されている。駆動源からの駆動力は、トランスミッション（不図示）を介してデファレンシャル装置１に伝達され、一対の出力軸（不図示）を介して左右の駆動輪に駆動力が配分される。デファレンシャル装置１は、差動機構３と、クラッチ５と、アクチュエータ７と、制御部９とを備えている。

【0014】

差動機構３は、入力部材としてのデフケース１１と、ピニオンシャフト１３と、ピニオン１５と、一対の出力部材としてのサイドギヤ１７，１９とを備えている。

【0015】

デフケース１１は、軸方向両側に形成されたボス部２１，２３のそれぞれの外周でベアリング（不図示）を介してキャリアなどの静止系部材（不図示）に回転可能に支持されている。デフケース１１には、リングギヤ（不図示）が固定されるフランジ部２５が形成されている。

【0016】

フランジ部２５に固定されたリングギヤは、例えば、駆動源から駆動力を伝達する動力伝達ギヤ（不図示）と噛み合い、駆動力が入力されてデフケース１１を回転駆動させる。デフケース１１には、ピニオンシャフト１３と、ピニオン１５と、一対のサイドギヤ１７，１９などが収容されている。

【0017】

ピニオンシャフト１３は、１本の長尺のピニオンシャフトと、２本の短尺のピニオンシャフトとを有する。長尺のピニオンシャフトは、両端部がデフケース１１に形成された孔部に係合されて抜け止めされ、デフケース１１と一体に回転駆動される。短尺のピニオンシャフトは、一端部が長尺のピニオンシャフトの中間に形成された孔部に係合され、他端部がデフケース１１に形成された孔部に係合されて抜け止めされ、デフケース１１と一体に回転駆動される。ピニオンシャフト１３の外端部側には、ピニオン１５がそれぞれ支承されている。

【0018】

ピニオン１５は、デフケース１１の周方向等間隔に複数（ここでは４つ）配置されている。複数のピニオン１５は、それぞれピニオンシャフト１３の端部側に支承されてデフケース１１の回転によって公転する。ピニオン１５は、噛み合っている一対のサイドギヤ１７，１９に差回転が生じると回転駆動されるようにピニオンシャフト１３に自転可能に支持されている。ピニオン１５は、デフケース１１に入力された駆動力を一対のサイドギヤ１７，１９に伝達する。

【0019】

一対のサイドギヤ１７，１９は、デフケース１１内に相対回転可能に収容されている。一対のサイドギヤ１７，１９は、それぞれピニオン１５と噛み合っている。一対のサイドギヤ１７，１９の内周側には、一対のサイドギヤ１７，１９に伝達された駆動力を出力する出力部２７，２９が設けられている。出力部２７，２９には、例えば、左右の駆動輪に一体回転可能に連結された一対の出力軸（不図示）が一体回転可能に連結される。

【0020】

このような差動機構３は、駆動源からの入力トルクがデフケース１１に入力される。デフケース１１に入力された入力トルクは、ピニオン１５を介して一対のサイドギヤ１７，１９に伝達される。一対のサイドギヤ１７，１９に伝達された入力トルクは、左右の駆動輪に分配して出力される。差動機構３における差動は、クラッチ５によって制限される。

【0021】

クラッチ５は、デフケース１１と一方のサイドギヤ１９との径方向間に配置されている。クラッチ５は、複数の外側クラッチ板と、複数の内側クラッチ板とを備えた多板クラッチとなっている。

【0022】

複数の外側クラッチ板は、デフケース１１の内周に形成されたスプライン形状の係合部に軸方向移動可能でデフケース１１と一体回転可能に係合されている。複数の内側クラッチ板は、複数の外側クラッチ板に対して軸方向に交互に配置され、サイドギヤ１９のボス部の外周に形成されたスプライン形状の係合部に軸方向移動可能でサイドギヤ１９と一体回転可能に係合されている。

【0023】

クラッチ５は、滑り摩擦を伴い伝達トルクを中間制御可能な制御型の複数のクラッチ板からなる摩擦クラッチとなっている。クラッチ５は、締結量に応じて、デフケース１１とサイドギヤ１９とを接続し、差動機構３における差動を制限する。差動機構３の差動を摩擦的に制限する機構を有するデファレンシャル装置１は、リミテッドスリップデファレンシャル（ＬＳＤ）と称される。クラッチ５は、アクチュエータ７によって軸方向に押圧されて締結される。

【0024】

アクチュエータ７は、カム機構３１と、押圧部材３３と、電動モータ（不図示）とを備えている。カム機構３１は、移動部材３５と、回転部材３７と、カムボール（不図示）とを備えている。

【0025】

移動部材３５は、環状に形成され、デフケース１１のボス部２３の外周に配置されている。移動部材３５は、静止系部材に対して回り止めされ、軸方向移動可能に配置されている。移動部材３５には、回転部材３７と軸方向に対向する対向面に、カム面が周方向に複数形成されている。

【0026】

回転部材３７は、環状に形成され、デフケース１１のボス部２３の外周に移動部材３５と隣接して配置されている。回転部材３７は、ベアリングを介して回転可能に配置され、ベアリングによって軸方向外側への移動が規制されている。回転部材３７の外周には、ギヤ部３９が形成されている。回転部材３７には、移動部材３５と軸方向に対向する対向面に、移動部材３５と同一傾斜のカム面が周方向に複数形成されている。

【0027】

カムボールは、移動部材３５と回転部材３７との軸方向間に配置された環状の保持部材４１に回転可能に複数保持されている。複数のカムボールは、移動部材３５と回転部材３７とのカム面間に介在される。カムボールは、回転部材３７の回転によって、移動部材３５と回転部材３７との間に相対的な差回転が生じることにより、移動部材３５をクラッチ５側へ軸方向移動させるカムスラスト力を発生させる。

【0028】

押圧部材３３は、環状に形成され、デフケース１１のボス部２３の外周にスラストベアリングを介して移動部材３５と隣接して配置されている。押圧部材３３は、移動部材３５の軸方向移動により、軸方向移動可能に配置されている。押圧部材３３には、デフケース１１に形成された複数の孔（不図示）を挿通し、クラッチ５を押圧する複数の押圧部（不図示）が設けられている。

【0029】

押圧部材３３は、カム機構３１で生じるカムスラスト力によって、クラッチ５側に軸方向移動され、押圧部を介してクラッチ５を押圧し、クラッチ５を締結させる。なお、押圧部材３３とデフケース１１との軸方向間には、押圧部材３３をクラッチ５の締結解除方向に付勢するリターンスプリングが配置されている。

【0030】

電動モータは、静止系部材に固定されている。電動モータは、例えば、モータ軸が、減速機構（不図示）を介して回転部材３７と接続されている。電動モータは、モータ軸の回転により、減速機構を介して回転部材３７を回転させる。回転部材３７の回転により、カム機構３１でカムスラスト力が発生される。

【0031】

このようなアクチュエータ７では、電動モータのモータ軸の回転位置や回転速度を制御することによって、的確なクラッチ５の断続状態を得ることができる。アクチュエータ７における電動モータへの通電は、制御部９によって制御される。

【0032】

制御部９は、アクチュエータ７の電動モータと電気的に接続され、電動モータへの通電を制御する。制御部９は、例えば、駆動源からの入力トルクを検出するトルクセンサ、車両の勾配状態を検出する加速度センサ、ブレーキの状況を検出するブレーキセンサの情報が受信可能となっている。なお、加速度センサから車両の勾配状態を検出してもよいが、車両の傾きを示すハイトセンサのようなものであってもよい。加えて、ＧＰＳの高度情報、地図情報から推測する道路情報、カメラ画像からＡＩが学習した値などを用いて、車両の勾配状態を検出してもよい。

【0033】

制御部９は、上述した各種センサの他に、例えば、アクセルの状況を検出するアクセルセンサ、車軸や車輪の回転を検出する回転センサ、駆動源やトランスミッションの状況を検出する駆動センサ、車速センサの情報が受信可能となっている。なお、車速センサから直接車速を検知してもよいが、前後左右車輪に設けられた回転センサが検知した回転に基づいて車速を演算してもよい。

【0034】

制御部９は、上述した各種センサの他に、例えば、グリップ限界センサ、左右輪差回転センサ、車両の横傾斜状況を検出する横傾斜センサ、車両の横加速度を検出する横加速度センサなどの情報が受信可能となっている。加えて、制御部９は、上述した各種センサの他に、例えば、加減速フィールセンサ、操舵角センサ、前後輪差回転センサ、ヨーモーメントセンサ、油温センサ、外気温センサなどの情報が受信可能となっている。

【0035】

このような各種センサの情報を受信可能である制御部９は、必要なセンサ情報を選択して算出、演算又は記録チャートとの対比が可能であり、車両に搭載された各機構に制御情報を出力して各機構の作動を制御する。

【0036】

ここで、従来の制御部では、例えば、車速センサ、左右輪差回転センサ、ヨーモーメントセンサなど、様々なセンサの情報に基づき、アクチュエータ７の作動を制御していた。従来の制御部では、様々な状況に応じて、差動機構３の差動制限を行うので、運転者は高い運転技術を有していなくても、走行が困難な路面において、車両を走行させることができる。

【0037】

しかしながら、高い運転技術を有する、或いは熟練の運転者では、様々な状況に応じて差動機構３の差動制限を行う従来の制御部が介在すると、意図しない動作で車両が予期せぬ挙動を示し、車両を思い通りに走行することができないことがあった。このような運転者には、アクチュエータ７と制御部を有さない機械式ＬＳＤの方が挙動を感覚的に把握し易いので好まれる。このため、従来の制御部を有する電子制御ＬＳＤであっても、機械式ＬＳＤのような挙動を示す車両が望まれていた。

【0038】

一方、車両は、停車時において、例えば、路面が上り傾斜であれば、後方が傾斜した状態の勾配状態となる。従来の電子制御ＬＳＤ、或いは機械式ＬＳＤを搭載した車両では、勾配状態から車両が発進しようとすると、左右の車輪間に高差回転が発生することがあった。従来の電子制御ＬＳＤでは、基本的に、車両の走行時における様々な状況に応じて、アクチュエータ７の作動を制御し、差動機構３の差動制限を行っている。このため、従来の電子制御ＬＳＤでは、車両の走行時以外である車両の勾配状態からの発進時において、制御部が機能せず、差動機構３の差動制限を行えない状況があった。

【0039】

そこで、制御部９は、メイン制御部４３と、サブ制御部４５とを備えている。制御部９は、メイン制御部４３において、機械式ＬＳＤに近似した制御を行う基本制御である第１制御と、サブ制御部４５において、車両の勾配状態に対する制御を行って、第１制御に付加する第２制御とを有する。

【0040】

ここで、機械式ＬＳＤにおける差動制限特性は、一対のサイドギヤ１７，１９のトルク比（トルクバイアスレシオ：ＴＢＲ）によって評価される。ＴＢＲは、低回転側のトルクと、高回転側のトルクとの比で表される。目標とするＴＢＲとなるように必要なクラッチ５のロック率は、（ＴＢＲ－１）／（ＴＢＲ＋１）の式によって求められる。機械式ＬＳＤでは、入力トルクがＴであって、クラッチ５のロック率がＣであるときのクラッチ５のクラッチトルクは、Ｔ×Ｃの式によって求めることができる。

【0041】

そこで、メイン制御部４３は、機械式ＬＳＤの差動制限特性を有するように、アクチュエータ７の作動を制御する。メイン制御部４３は、トルクセンサから駆動源からの入力トルクの検出値が入力される。メイン制御部４３には、入力トルクに対する一対のサイドギヤ１７，１９のトルク比（ＴＢＲ）が記憶されている。

【0042】

メイン制御部４３は、入力トルクから選択されたＴＢＲに応じて、クラッチ５におけるロック率を算出する。メイン制御部４３は、入力トルクと算出されたロック率とからクラッチ５におけるクラッチトルクを算出する。メイン制御部４３は、算出されたクラッチトルクとなるように、アクチュエータ７における電動モータへの通電を制御し、クラッチ５の締結量を制御する。メイン制御部４３によるクラッチ５のクラッチトルクの制御により、所望のＴＢＲを有する機械式ＬＳＤと近似する差動制限特性を得ることができる。

【0043】

ここで、機械式ＬＳＤでは、一方の駆動輪が空転したときに、高回転側（空転側）のトルクが０となることを防止するために、クラッチ５に予圧を付与して、クラッチ５にイニシャルトルクを生じさせることがある。そこで、メイン制御部４３には、クラッチ５に予圧が付与されている場合、クラッチ５で生じるイニシャルトルクが記憶されている。メイン制御部４３は、算出されたクラッチトルクにイニシャルトルクを加えて補正し、補正されたクラッチトルクとなるように、アクチュエータ７における電動モータへの通電を制御する。

【0044】

メイン制御部４３には、入力トルクに対する一対のサイドギヤ１７，１９の複数種類のトルク比（ＴＢＲ）が記憶されていてもよい。メイン制御部４３が複数種類のＴＢＲを有することにより、複数種類の機械式ＬＳＤと近似する差動制限特性を得ることができる。このため、車両の走行状況に合わせて、複数種類の差動制限特性から最適な差動制限特性を選択することで、車両の走行安定性を向上することができる。なお、差動制限特性の選択は、メイン制御部４３が自動的に選択してもよいし、運転者が選択できるようにしてもよい。

【0045】

メイン制御部４３には、クラッチ５が最大の締結量となるときの最大クラッチトルクが記憶されている。メイン制御部４３は、算出されたクラッチトルクと最大クラッチトルクとを比較し、小さい値のクラッチトルクとなるように、アクチュエータ７の作動を制御する。クラッチ５の最大クラッチトルクを設定することにより、過大な電流を電動モータに通電することがなく、アクチュエータ７を保護することができる。

【0046】

このようなメイン制御部４３では、クラッチ５のクラッチトルクを、機械式ＬＳＤの差動制限特性に近似するように制御するので、高い運転技術を有する、或いは熟練の運転者が好む車両の走行状態とすることができる。加えて、メイン制御部４３は、入力トルクに基づいてアクチュエータ７の作動を制御するので、複雑なセンサ情報の入力や各種センサ情報に基づく制御を必要としない。このため、従来のデファレンシャル装置に、容易にメイン制御部４３を組み込むことができ、互換性を向上することができる。

【0047】

なお、メイン制御部４３は、車両の加速と減速とを検出するセンサからの情報が入力されるようにしてもよい。この場合には、メイン制御部４３に、車両が加速しているときのＴＢＲと、車両が減速しているときのＴＢＲとが記憶されている。メイン制御部４３は、車両の加減速に合わせて、それぞれのＴＢＲとなるように、クラッチ５のクラッチトルクを算出する。メイン制御部４３は、算出されたクラッチトルクとなるように、アクチュエータ７の作動を制御する。このため、車両の加減速に合わせて、差動制限特性を変更することで、さらに車両の走行安定性を向上することができる。

【0048】

加えて、メイン制御部４３は、全てのセンサ情報が入力されるようにしてもよい。この場合には、メイン制御部４３に、各種センサ情報に基づく、クラッチ５のクラッチトルクが記憶されている。メイン制御部４３は、車両の状況に合わせて、決定されたクラッチトルクとなるように、アクチュエータ７の作動を制御する。このため、車両の状況に合わせて、電子制御ＬＳＤと同じ制御をすることで、高い運転技術を有しない運転者であっても、車両の走行安定性を向上することができる。なお、このような制御は、運転者が選択できるようにしてもよく、メイン制御部４３と異なる制御部が付加的に行ってもよい。

【0049】

サブ制御部４５は、車両の発進時において、車両の勾配状態に対するアクチュエータ７の作動を制御する。サブ制御部４５が行う制御は、メイン制御部４３が行う第１制御に付加される補助的な第２制御となっている。サブ制御部４５は、第１判定部４７と、第２判定部４９とを備えている。

【0050】

第１判定部４７は、ブレーキセンサ、アクセルセンサ、回転センサ、駆動センサ、車速センサなど、車両の停車に関するセンサの検出値が入力される。第１判定部４７は、各種センサの検出値から車両が停車しているか否かを判定する。なお、第１判定部４７には、少なくとも車両の停車に関する１つのセンサの検出値が入力されればよい。

【0051】

第２判定部４９は、加速度センサの検出値が入力される。第２判定部４９には、加速度＝重力加速度×ｓｉｎθの式から車両が勾配状態であるか否かを判定する。加えて、第２判定部４９は、車両が勾配状態であるとき、車両の前方への傾斜（下り坂上）か、車両の後方への傾斜（上り坂上）かを判定する。なお、第２判定部４９は、上述したような他の車両の勾配状態を検出するセンサなどから検出値を入力されてもよい。

【0052】

サブ制御部４５には、クラッチ５のクラッチトルクに対して、車両の勾配状態に対する補正値が記憶されている。車両の勾配状態に対する補正値は、車両の後方への傾斜に対する補正値となっている。なお、車両の前方への傾斜状態（下り坂上にいる状態）では、左右の車輪間に高差回転が発生することがほぼないが、サブ制御部４５に、車両の前方への傾斜に対する補正値を記憶してもよい。加えて、補正値は、勾配の大きさに対応可能なように、傾斜角度に対して複数有していてもよい。

【0053】

サブ制御部４５は、第１判定部４７で車両が停車状態であると判定され、第２判定部４９で車両が後方へ傾斜した勾配状態であると判定したとき、補正値をメイン制御部４３に送信する。メイン制御部４３は、算出されたクラッチトルクを補正値で補正し、補正されたクラッチトルクとなるように、アクチュエータ７の作動を制御する。このため、車両の勾配状態における発進時において、左右の車輪間に高差回転が発生することがなく、車両の発進安定性を向上することができる。

【0054】

サブ制御部４５による制御は、各種センサから入力される情報に基づき、車両の発進時から所定時間経過するまで、或いは車両が所定の所定車速に達するまで行われる。サブ制御部４５による制御を車両が走行するまで継続することにより、車両の走行安定性を向上することができる。同様に、第２判定部４９での勾配状態の判定後からサブ制御部４５による制御を開始することもでき、所定時間経過するまで、或いは車両が所定の所定車速に達するまで行われる。

【0055】

このようなサブ制御部４５による制御（登坂アシスト）は、図３に示すように、まず、第１判定部４７において、車両が停車状態であるか否かを判定する（Ｓ１）。次に、車両が停車状態である場合、車両が勾配状態（登坂状態）であるか否かを判定する（Ｓ２）。次に、車両が勾配状態である場合、補正値で補正したクラッチトルクとなるように、アクチュエータ７の作動を制御する（Ｓ３）。次に、車両が発進時から、或いは勾配状態の判定後から、所定時間経過した（解除条件）か、或いは車両が所定車速に達した（解除条件）か否かを判定する（Ｓ４）。そして、解除条件を満たした場合、サブ制御部４５による制御を終了する（Ｓ５）。なお、Ｓ４の起点となる「発進時から」については、Ｓ２における勾配状態であることの判定後から車両が発進する状態までの間で設定された所定の時点である。

【0056】

このようなデファレンシャル装置１では、差動機構３を備えている。差動機構３は、回転可能に配置され入力トルクが入力される入力部材としてのデフケース１１と、相対回転可能に配置されデフケース１１から伝達される入力トルクを分配する一対の出力部材としてのサイドギヤ１７，１９とを有する。また、デファレンシャル装置１は、差動機構３の差動を制限するクラッチ５と、クラッチ５を作動させるアクチュエータ７とを備えている。さらに、デファレンシャル装置１は、アクチュエータ７と電気的に接続され、アクチュエータ７の締結量を制御すべくアクチュエータ７の作動を制御する制御部９を備えている。そして、制御部９は、車両の停止状態を判定する第１判定部４７と、車両が停止している状態で車両の勾配状態を判定する第２判定部４９とを有し、第２判定部４９で判定された勾配状態に基づき、アクチュエータ７の作動を制御する。

【0057】

このため、制御部９は、車両が停止している状態で、車両の勾配状態に基づいて、アクチュエータ７の作動を制御するので、車両の勾配状態における発進時において、左右の車輪間に高差回転が発生することがない。

【0058】

従って、このようなデファレンシャル装置１では、車両の勾配状態における車両の発進安定性を向上することができる。

【0059】

また、制御部９は、入力トルクと、一対のサイドギヤ１７，１９におけるトルク比とに基づき、アクチュエータ７の作動を制御する第１制御を基本制御とする。そして、第２判定部４９で判定された勾配状態に基づいてアクチュエータ７の作動を制御する制御は、第１制御に付加された第２制御である。

【0060】

このため、車両は、制御部９が行う第１制御によって、走行時の走行安定性を向上することができる。加えて、制御部９が行う第１制御によって、車両が機械式ＬＳＤと近似する差動制限特性を有することができる。また、車両は、制御部９が行う第２制御によって、勾配状態における発進時の発進安定性を向上することができる。

【0061】

さらに、車両の勾配状態は、車両の前方への傾斜と、車両の後方への傾斜とを有する。そして、制御部９は、第２判定部４９において、少なくとも車両の後方への傾斜の勾配状態を判定したときに、アクチュエータ７の作動を制御する。

【0062】

このため、制御部９は、車両の後方への傾斜の勾配状態で、アクチュエータ７の作動を制御するので、車両の登坂状態における車両の発進安定性を向上することができる。

【0063】

また、第１判定部４７は、ブレーキ、アクセル、車軸、車輪、駆動源、トランスミッションのうち少なくともいずれか１つに配置されたセンサの検出値によって車両の停止状態を判定する。

【0064】

このため、第１判定部４７は、車両の停止状態を安定して判定することができ、制御部９が、車両の停止状態において、アクチュエータ７の作動を制御することができる。

【0065】

さらに、第２判定部４９は、車両に配置された加速度センサの検出値によって車両の勾配状態を判定する。

【0066】

このため、車両の勾配状態を検出するために、新たなセンサなどを追加することなく、車両の勾配状態を判定することができる。

【0067】

また、制御部９は、車両の発進時から所定時間、又は所定速度に達するまで、第２判定部４９で判定された勾配状態に基づき、アクチュエータ７の作動を制御する。

【0068】

このため、制御部９によって、車両の発進時から走行時まで、車両の勾配状態に基づくアクチュエータ７の作動制御が継続され、車両の走行安定性を向上することができる。

【0069】

さらに、制御部９は、第２判定部４９での勾配状態の判定後から所定時間、又は所定速度に達するまで、アクチュエータ７の作動を制御する。

【0070】

このため、制御部９によって、車両の停車時から走行時まで、車両の勾配状態に基づくアクチュエータ７の作動制御が継続され、車両の走行安定性を向上することができる。

【0071】

（第２実施形態）
図４～図７を用いて第２実施形態について説明する。

【0072】

本実施形態に係るデファレンシャル装置は、制御部１０３が、第２判定部４９に基づく制御を行うか否かを判定する第３判定部１０５を有する。

【0073】

また、第３判定部１０５は、車両に配置されたアクセルが作動するときに、第２判定部４９に基づく制御を許可する。

【0074】

さらに、制御部１０３は、第３判定部１０５の判定を早める第４判定部１０７を有する。

【0075】

また、第４判定部１０７は、車両に配置されたブレーキとパーキングブレーキとのうち少なくともいずれか一方が作動しつつ、車両に配置されたアクセルが作動するときに、第３判定部１０５の判定を早める。

【0076】

さらに、第４判定部１０７は、車両に配置されたブレーキの作動が解除されたときに、第３判定部１０５の判定を早める。

【0077】

また、アクセルは、運転者が駆動を意図して操作する機構と、車両に搭載されたコントローラが自ずから駆動を指示する信号とのうちいずれかである。

【0078】

なお、第１実施形態と同様の構成には、同様の記号を記し、機能説明は第１実施形態を参照するものとし省略するが、同様の構成であるので、得られる作用・効果は同等である。

【0079】

ここで、図２に示す制御部９では、第１判定部４７で車両が停車状態であると判定され、第２判定部４９で車両が勾配状態であると判定したとき、アクチュエータ７（図１参照）の作動を制御している。このため、制御部９では、アクチュエータ７への通電が必要な場合、車両が停車状態である間、常に、アクチュエータ７へ通電した状態となる。車両の停車時間が長ければ、アクチュエータ７への通電時間も長くなる。アクチュエータ７への通電時間が長くなれば、それだけバッテリなどの電源における電力消費も大きくなる。

【0080】

そこで、制御部１０３は、図４に示すように、サブ制御部４５において、第３判定部１０５と、第４判定部１０７とを備えている。

【0081】

ここで、車両は、例えば、停車状態であるとき、運転者が、ブレーキペダルを踏む、或いはパーキングブレーキを作動させることによって、停車状態が保持される。停車状態から車両が発進するときには、運転者が、アクセルペダルを踏むことによって、車両が発進される。このため、このような車両では、アクセルが、運転者が駆動を意図して操作する機構となっている。

【0082】

一方、車両には、車両に搭載されたコントローラによって、駆動が制御されるような自動運転可能なものがある。自動運転可能な車両では、例えば、アクセル、ブレーキなどの各機構が、コントローラが発信する信号によって、その作動が制御されている。このため、このような車両では、アクセルが、コントローラが自ら駆動を指示する信号となっている。

【0083】

制御部１０３は、どちらの車両においても、適用可能となっている。

【0084】

第３判定部１０５は、第２判定部４９による車両の勾配状態に基づく制御を行うか否かを判定する。第３判定部１０５には、アクセルセンサ、ブレーキセンサ、パーキングブレーキセンサの検出値（或いは指示する信号）が入力される。第３判定部１０５は、アクセルセンサの検出値（或いは指示する信号）からアクセルが作動するか否かを判断し、第２判定部４９による車両の勾配状態に基づく制御を行うか否かを判定する。

【0085】

第３判定部１０５は、アクセルが作動すると判断したとき、第２判定部４９による車両の勾配状態に基づく制御を許可する。すなわち、アクチュエータ７への通電を許可する。第３判定部１０５は、アクセルが作動しないと判断したとき、第２判定部４９による車両の勾配状態に基づく制御を不可とする。すなわち、アクチュエータ７への通電を不可とする。

【0086】

第３判定部１０５を有することにより、車両が第２判定部４９に基づく制御を必要とする状態で停車しているときに、第２判定部４９に基づく制御を行うか否かを判定することができる。すなわち、アクチュエータ７への通電を行うか否かを判定することができる。このため、ブレーキ、或いはパーキングブレーキのみが作動して、車両が停車している状態では、無駄にアクチュエータ７への通電を行うことがなく、電力消費を抑制することができる。

【0087】

ここで、第２判定部４９に基づく制御を必要とする状態において、車両は、急激な傾斜の勾配状態で停車していることが主である。停車状態から車両を発進させるとき、運転者は、ブレーキペダルの踏み込みを解除し、アクセルペダルを踏み込む。このとき、車両が急激な傾斜の勾配状態であると、ブレーキの作動が解除されたときに、車両が発進方向と反対方向に向けて進むことがある。

【0088】

車両の反対方向への移動を回避するために、例えば、運転者は、左足でブレーキペダルを踏みつつ、或いはパーキングブレーキを作動させつつ、右足でアクセルペダルを踏み込むことがある。このような動作を利用することにより、第３判定部１０５の判定を早めることができる。そこで、制御部１０３は、第３判定部１０５の判定を早める第４判定部１０７を有している。

【0089】

第４判定部１０７には、アクセルセンサ、ブレーキセンサ、パーキングブレーキセンサの検出値（或いは指示する信号）が入力される。第４判定部１０７は、ブレーキセンサとパーキングブレーキセンサとのうち少なくともいずれか一方の検出値（或いは指示する信号）からブレーキ、或いはパーキングブレーキが作動しているか否かを判断する。このとき、同期して、第４判定部１０７は、アクセルセンサの検出値（或いは指示する信号）からアクセルが作動するか否かを判断する。第４判定部１０７は、ブレーキ、或いはパーキングブレーキが作動しつつ、アクセルが作動するときに、第３判定部１０５の判定を早める。

【0090】

第４判定部１０７を有することにより、車両が第２判定部４９に基づく制御を必要とする状態で停車しているときに、第３判定部１０５の判定を早めることができる。すなわち、アクチュエータ７への通電を行うか否かの判定を早めることができる。このため、アクチュエータ７への通電を的確なタイミングで行うことができ、車両が発進する瞬間に、左右の車輪間に高差回転が発生することがなく、車両の発進安定性を向上することができる。

【0091】

ここで、第４判定部１０７は、ブレーキの作動が解除されたときに、第３判定部１０５の判定を早めてもよい。第２判定部４９に基づく制御を必要とする状態において、運転者は、ブレーキペダルを踏み込んでブレーキを作動させて車両を停車させている。車両が発進するとき、運転者は、ブレーキペダルの踏み込みを解除し、アクセルペダルを踏み込む。すなわち、ブレーキの作動が解除されたときには、運転者が、車両を発進させることを意図している。そこで、第４判定部１０７が、ブレーキの作動が解除されたときに、第３判定部１０５の判定を早めることにより、アクチュエータ７への通電を的確なタイミングで行うことができる。なお、第４判定部１０７は、パーキングブレーキが作動されているときに、ブレーキの作動が解除された場合、第３判定部１０５の判定を早めることがない。すなわち、車両の停車状態が保持されているときに、ブレーキペダルの踏み込みを解除しても、アクチュエータ７に通電されることがない。

【0092】

第４判定部１０７は、自動運転可能な車両で自動運転となっている場合、運転者の操作に基づく判断ではなく、コントローラが各機構の作動を指示する信号で判断する。このため、車両が自動運転となっている場合には、第３判定部１０５の判定、すなわち、アクチュエータ７への通電をより的確に制御することができる。自動運転可能な車両では、車両が第２判定部４９に基づく制御を必要とする状態で停車しているときに、前もって車両がどのタイミングで発進するかを把握している。このため、車両が発進する寸前に、アクチュエータ７へ通電することができ、無駄な電力消費をすることなく、左右の車輪間における高差回転の発生を防止することができる。

【0093】

このような制御部１０３によるアクチュエータ７への通電タイミングを、勾配、車速、アクセル、ブレーキのタイミングと合わせて、図５に示す。なお、図５におけるアクチュエータの点線は、制御部１０３を有しておらず、車両が停車したときからアクチュエータ７に通電した場合のタイミングである。図５から明らかなように、制御部１０３を有することにより、車両が停車している間、無駄にアクチュエータ７へ通電することがなく、車両が発進するタイミングで的確にアクチュエータ７へ通電することができる。

【0094】

このような制御部１０３における制御（登坂アシスト）を、図６，図７のフローチャートに示す。なお、図６のフローチャートは、運転者が操作する車両の場合の制御であり、図７のフローチャートは、自動運転となっている車両の場合の制御である。

【0095】

図６に示すように、運転者が操作する車両において、制御部１０３は、まず、第１判定部４７において、車両が停車状態であるか否かを判定する（Ｓ１１）。次に、車両が停車状態である場合、第２判定部４９において、車両が勾配状態（登坂状態）であるか否かを判定する（Ｓ１２）。次に、第３判定部１０５において、運転者がアクセルペダルを踏み、アクセルを作動する（発進操作有）か否かを判定する（Ｓ１３）。次に、第４判定部１０７において、運転者がブレーキペダルを踏み、ブレーキを作動しつつ、或いはパーキングブレーキを作動しつつ、アクセルを作動する（アシスト条件）か否かを判定する（Ｓ１４）。なお、Ｓ１４では、第４判定部１０７において、運転者がブレーキペダルの踏み込みを解除してブレーキの作動を解除し、アクセルを作動する（アシスト条件）か否かを判定してもよい。次に、車両が勾配状態である場合、補正値で補正したクラッチトルクとなるように、アクチュエータ７の作動を制御する（Ｓ１５）。次に、車両が発進時から、或いは勾配状態の判定後から、所定時間経過した（解除条件）か、或いは車両が所定車速に達した（解除条件）か否かを判定する（Ｓ１６）。そして、解除条件を満たした場合、制御部１０３による制御を終了する（Ｓ１７）。

【0096】

図７に示すように、自動運転となっている車両において、制御部１０３は、まず、第１判定部４７において、車両が停車状態であるか否かを判定する（Ｓ２１）。次に、車両が停車状態である場合、第２判定部４９において、車両が勾配状態（登坂状態）であるか否かを判定する（Ｓ２２）。次に、第３判定部１０５において、コントローラがアクセルを作動させる信号を出す（アシスト要）か否かを判定する（Ｓ２３）。次に、第４判定部１０７において、コントローラがブレーキを作動させる信号を出しつつ、アクセルを作動させる信号を出す（アシスト条件）か否かを判定する（Ｓ２４）。なお、自動運転では、ブレーキの作動解除と、アクセルの作動とを時間差なく行うことができるので、第４判定部１０７において、コントローラがアクセルを作動させる信号を出す寸前のタイミングのみを判定する。次に、車両が勾配状態である場合、補正値で補正したクラッチトルクとなるように、アクチュエータ７の作動を制御する（Ｓ２５）。次に、車両が発進時から、或いは勾配状態の判定後から、所定時間経過した（解除条件）か、或いは車両が所定車速に達した（解除条件）か否かを判定する（Ｓ２６）。そして、解除条件を満たした場合、制御部１０３による制御を終了する（Ｓ２７）。

【0097】

このようなデファレンシャル装置では、制御部１０３が、第２判定部４９に基づく制御を行うか否かを判定する第３判定部１０５を有する。

【0098】

このため、第３判定部１０５において、第２判定部４９に基づく制御を行う必要がないと判定した場合、アクチュエータ７に通電することがなく、無駄な電力消費を回避することができる。

【0099】

また、第３判定部１０５は、車両に配置されたアクセルが作動するときに、第２判定部４９に基づく制御を許可する。

【0100】

このため、第２判定部４９に基づく制御が必要で、車両が発進するとき、第２判定部４９に基づく制御により、左右の車輪間に高差回転が発生することがない。

【0101】

さらに、制御部１０３は、第３判定部１０５の判定を早める第４判定部１０７を有する。

【0102】

このため、第３判定部１０５の判定が早まることで、第２判定部４９に基づく制御のタイミングが的確となり、アクチュエータ７への通電タイミングを的確に行うことができる。

【0103】

また、第４判定部１０７は、車両に配置されたブレーキとパーキングブレーキとのうち少なくともいずれか一方が作動しつつ、車両に配置されたアクセルが作動するときに、第３判定部１０５の判定を早める。

【0104】

このため、車両の停車状態を保持しつつ、第２判定部４９に基づく制御を行うことができ、車両の走行安定性を向上することができる。

【0105】

さらに、第４判定部１０７は、車両に配置されたブレーキの作動が解除されたときに、第３判定部１０５の判定を早める。

【0106】

このため、第２判定部４９に基づく制御を早めることができ、車両の走行安定性を向上することができる。

【0107】

また、アクセルは、運転者が駆動を意図して操作する機構と、車両に搭載されたコントローラが自ずから駆動を指示する信号とのうちいずれかである。

【0108】

このため、車両を運転者とコントローラとが操作するいずれの場合であっても、制御部１０３の制御により、無駄な電力消費を回避することができる。

【0109】

なお、第３判定部１０５は、アクセルの作動の可否によって、第２判定部４９に基づく制御を行うか否かを判定しているが、これに限るものではない。例えば、車両によっては、カメラ、ＧＰＳ、地図情報、レーダー情報などから経路情報を取得することができる。このため、例えば、予め設定された経路で、第２判定部４９に基づく制御を行っても走破することができない箇所がある場合には、第３判定部１０５が、第２判定部４９に基づく制御を不可とすると判定してもよい。このような場合には、例えば、運転者に対して、走破が難しい箇所があることを警告し、進行を続行するか否かを確認する、或いは危険な箇所を回避した新たな経路を示すようにすればよい。加えて、天候や災害などによって、第２判定部４９に基づく制御を行っても走破することができない箇所がある場合にも、第３判定部１０５が、第２判定部４９に基づく制御を行うか否かを判定してもよい。このような判定を行う第３判定部１０５を自動運転に適用した場合には、コントローラが、危険な箇所を避けるように経路を設定すればよい。

【0110】

以上、本実施形態を説明したが、本実施形態はこれらに限定されるものではなく、本実施形態の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。

【0111】

例えば、クラッチは、多板クラッチとなっているが、これに限らず、コーンクラッチなどの摩擦クラッチであってもよく、差動制限力を発生できるクラッチであれば、どのようなクラッチであってもよい。

【0112】

また、アクチュエータは、電動モータ式アクチュエータとなっているが、これに限らず、電磁式アクチュエータ、油圧式アクチュエータなどであってもよく、通電によって作動するアクチュエータであれば、どのようなアクチュエータであってもよい。

【0113】

さらに、本実施形態に係るデファレンシャル装置は、内燃機関を動力源とする車両、バッテリ蓄電電力による電動モータを動力源とする車両、或いはこれらの動力源を組み合わせたタイプの車両のいずれに搭載されてもよい。加えて、その他総輪駆動車両の主駆動輪側のデファレンシャル装置のみならず、副駆動輪側のデファレンシャル装置へ適用されてもよい。

【符号の説明】

【0114】

１ デファレンシャル装置
３ 差動機構
５ クラッチ
７ アクチュエータ
９，１０３ 制御部
１１ デフケース（入力部材）
１７，１９ サイドギヤ（出力部材）
４７ 第１判定部
４９ 第２判定部
１０５ 第３判定部
１０７ 第４判定部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】