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JPH0735133B2 - 車両用差動制限制御装置 - Google Patents

車両用差動制限制御装置

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Publication number
JPH0735133B2
JPH0735133B2 JP16450488A JP16450488A JPH0735133B2 JP H0735133 B2 JPH0735133 B2 JP H0735133B2 JP 16450488 A JP16450488 A JP 16450488A JP 16450488 A JP16450488 A JP 16450488A JP H0735133 B2 JPH0735133 B2 JP H0735133B2
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JP
Japan
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speed
differential limiting
outer wheel
differential
detecting means
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JP16450488A
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原平 内藤
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP16450488A priority Critical patent/JPH0735133B2/ja
Publication of JPH0214931A publication Critical patent/JPH0214931A/ja
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  • Arrangement And Mounting Of Devices That Control Transmission Of Motive Force (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、制御外力により差動制限トルクが付与され、
所定の制御条件に従って差動制限を制御する車両用差動
制限制御装置に関する。
(従来の技術) 従来の車両用差動制限制御装置としては、例えば、特開
昭62−103226号公報(特願昭60−244676号)に記載され
た装置が知られている。
この制御装置は、制御手段に、路面への駆動伝達力と旋
回に必要な横力とを保つ目標外輪スリップ比を予め設定
しておき、実際外輪スリップ比が前記目標外輪スリップ
比一致する方向に差動制限トルクを制御する内容となっ
ている。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、このような従来装置にあっては、車速に
かかわらず外輪スリップ比が同じ値に制御される為、タ
イヤの横力を車速にかかわらず同様に確保される。
しかし、人間の運転特性から考えると、低速時にはより
タイヤと横力が減少気味でテールスライドする車が楽し
く、高速時にはタイヤの横力を充分確保して旋回安定性
を向上したいという要求がある。
本発明は、上記のような要求に着目してなされたもの
で、低速時のテールスライドの容易化と、高速時のテー
ルの流れの安定化とを図り得る差動制限制御装置の開発
を共通の課題とする。
(課題を解決するための手段) 本発明は、上記課題を解決することを目的としてなされ
たもので、この目的達成のために請求項1記載の車両用
差動制限制御装置では、差動を許容しながらエンジン駆
動力を左右の駆動輪に分配伝達する差動手段と、制御外
力により差動制限トルクを発生させる差動制限機構と、
所定の検出手段からの信号に基づき差動制限トルクを増
減制御する制御手段とを備えた車両用差動制限制御装置
において、前記検出手段として、車速検出手段と、旋回
時内外輪識別検出手段と、左駆動輪速検出手段及び右駆
動輪速検出手段とを有し、前記制御手段には、中速時を
基準として路面への駆動伝達力と旋回に必要な横力とを
保つ目標外輪すべり速度を予め設定しておき、前記制御
手段は、検出信号により得られる実際外輪すべり速度が
前記目標外輪すべり速度に一致する方向に差動制限トル
クを制御する手段とした事を特徴とする。
また、請求項2記載の車両用差動制限制御装置では、差
動の許容しながらエンジン駆動力を左右の駆動輪に分配
伝達する差動手段と、制御外力により差動制限トルクを
発生させる差動制限機構と、所定の検出手段からの信号
に基づき差動制限トルクを増減制御する制御手段とを備
えた車両用差動制限制御装置において、前記検出手段と
して、車速検出手段と、旋回時内外輪識別検出手段と、
左駆動輪速検出手段及び右駆動輪速検出手段とを有し、
前記制御手段には、車速の増加に対してその値が低下す
る目標外輪スリップ率を予め設定しておき、前記制御手
段は、検出信号により得られる実際外輪スリップ率が前
記目標外輪スリップ率に一致する方向に差動制限トルク
を制御する手段とした事を特徴とする。
(作 用) 請求項1記載の車両用差動制限制御装置での作用を述べ
る。
旋回時には、制御手段において、外輪速から車速に基づ
く基準車輪速を差し引くことで実際外輪すべり速度が求
められ、この実際外輪すべり速度が中速時を基準として
予め設定されている目標外輪すべり速度に一致する方
向、外輪速と基準車輪速との差が一定値に収束する方向
に差動制限トルクが制御される。
従って、基準車輪速が小さな値となる低車速時には、比
率的には大きな一定値の目標外輪すべり速度を加えた速
度レベルまで実際外輪すべり速度が許容され、差動制限
トルクが高めの制御となり、テールスライドの容易化が
達成される。また、基準車輪速が大きな値となる高車速
時には、比率的には小さな一定値の目標外輪すべり速度
を加えた速度レベルまでしか実際外輪すべり速度が許容
されず、差動制限トルクが低めの制御となり、タイヤの
横力が充分に確保されテールの安定化が達成される。
請求項2記載の車両用差動制限制御装置での作用を述べ
る。
旋回時には、制御手段において、外輪速から車速に基づ
く基準車輪速を差し引いた値を外輪速で除算することで
実際外輪スリップ率が求められ、この実際外輪スリップ
率が予め車速の増加に対してその値が低下する値として
設定されている目標外輪スリップ率に一致する方向に差
動制限トルクが制御される。
従って、目標外輪スリップ率が大きな値となる低車速時
には、高い実際外輪スリップ率が許容され、差動制限ト
ルクが高めの制御となり、テールスライドの容易化が達
成される。また、目標外輪スリップ率が小さな値となる
高車速時には、高い実際外輪スリップ率が許容されず、
差動制限トルクが低めの制御となり、タイヤの横力が充
分に確保されテールの安定化が達成される。
(実施例) 以下、本発明の実施例を図面により詳述する。尚、この
実施例を述べるにあたって、外部油圧により差動する多
板摩擦クラッチ機構を備えた自動車用差動制限制御装置
を例にとる。
まず、実施例の構成を説明する。
実施例装置は、第1図に示すように、差動装置(差動手
段)10、多板摩擦クラッチ機構(差動制限機構)11、油
圧発生装置12、コントロールユニット(制御手段)13を
備えていて、コントロールユニット13の入力センサ14と
しては、車速センサ141(車速検出手段)と操舵角セン
サ142(内外輪識別検出手段)と左輪回転数センサ143
(左駆動輪速検出手段)と右輪回転数センサ144(右駆
動輪速検出手段)とを有する。
以下、第2図〜第4図により各構成について述べる。
差動装置10は、左右輪に回転速度差が生じるような走行
状態において、この回転速度差に応じて左右輪に速度差
をもたせるという差動機能と、エンジン駆動力を左右の
駆動輪に等配分に分配伝達する駆動力配分機能をもつ装
置である。
この差動装置10は、スタッドボルト15により車体に取り
付くられるハウジング16内に納められているもので、リ
ングギヤ17、ディファレンシャルケース18、ピニオンメ
ートシャフト19、ベフピニオン20、サイドギヤ21,21′
を備えている。
前記ディファレンシャルケース18は、ハウジング16に付
しテーパーローラベアリング22,22′により回転自在に
支持されている。
前記リングキヤ17は、ディファレンシャルケース18に固
定されていて、プロペラシャフト23に設けられたドライ
ブピニオン24と噛み合い、このドライブピニオン24から
回転駆動力が入力される。
前記サイドギヤ21,21′には、駆動出力軸である左輪側
ドライブシャフト25と右輪側ドライブシャフト26がそれ
ぞれに設けられている。
多板摩擦クラッチ機構11は、前記差動装置10の駆動入力
部と駆動出力部との間に設けられ、外部油圧によるクラ
ッチ締結力により差動制限トルクを発生される機構であ
る。
多板摩擦クラッチ機構11は、ハウジング16及びディファ
レンシャルケース18内に納められているもので、多板摩
擦クラッチ機構27,27′、プレッシャリング2,28′、リ
アクションプレート29,29′,スラスト軸受30,30′、ス
ペーサ31,31′、ブッシュロッド32、油圧ピストン33、
油室34、油圧ポート35を備えている。
前記多板摩擦クラッチ機構27,27′はディファレンシャ
ルケース18に回転方向固定されたフリクションプレート
27a,27′aと、サイドギヤ21,21′に回転方向固定され
たフリクションディスク27b,27′bとによって構成さ
れ、軸方向の両端面にはプレッシャリング28,28′とリ
アクションプレート29,29′とが配置されている。
前記プレッシャリング28,28′は、クラッチ締結力を受
ける部材として前記ピニオンメートシャフト19に嵌合状
態で設けられたもので、その嵌合部は、第3図に示すよ
うに、断面方形のシャフト端部19aに対し角溝28a,28′
aによって嵌合させ、従来のトルク比例式差動制限機構
のように、回転差によるスラスト力が発生しない構造と
している。
前記油圧ピストン33は、油圧ポート35への油圧供給によ
り軸方向(図面右方向)へ移動し、両多板摩擦クラッチ
機構27,27′を油圧レベルに応じて締結させるもので、
一方の多板摩擦クラッチ機構27は、締結力がプッシュロ
ッド32→スペーサ31→スラスト軸受30→リアクションプ
レート29へと伝達され、プレッシャリング28を反力受け
として締結され、他方の多板摩擦クラッチ機構27′は、
ハウジング16からの締結反力が締結力となって締結され
る。
油圧発生装置12は、クラッチ締結力となる油圧を発生す
る外部装置で、油圧ポンプ40、ポンプモータ41、制御圧
油路42、チェックバルプ43、第1ドレーン油路44、リリ
ーフバルブ45、リザーブタンク46、第2ドレーン油路4
7、切換バルブ48、バルブソレノイド49、圧力スイッチ5
0とを備えている。
前記ポンプモータ41は、コントロールユニット13からの
モータ信号(m)により作動・非作動を行なうモータ
で、走行時であって、差動制限を行なっている時や差動
制限を行なう可能性がある時は通電によるモータ信号
(m)が出力され、停車時等の差動制限を全く必要とし
ない時は非通電によるモータ信(m)が出力される。
前記制御圧油路42は、前記油圧ポート35に制御圧の作動
油を供給する制御圧油パイプ51に連結される油路で、油
圧の立上がらを緩やかにするため途中にオリフィス52が
設けてある。
前記リリーフバルブ45は、制御圧油路42を流れるポンプ
圧が所定圧以上の時に、調圧のためリザーブタンク46速
へ逃がすバルブである。
前記切換バルブ48は、油圧ポート35側へポンプ圧油を供
給するか、リザープタンク46へ戻すかの切り換えを行な
うバルブアクチュエータで、コントロールユニット13か
らの制御信号(c)をバルブソレノイド49が受けて作動
する。
尚、制御信号(c)が通電信号の時は、バルブソレノイ
ド49による電磁力がバルブスプリンク53に打ち勝って第
2ドレーン油路47を遮断する側に切り換わり、油圧ポー
ト35へポンプ圧油が供給され、制御信号(c)が遮電信
号の時は、バルプスプリング53により第2ドレーン油路
47を連通させる側に切り換わり、ポンプ圧油はドレーン
され、通電と遮電との繰り返し信号であるデューティ信
号を制御信号(c)とし、通電または遮電時間を制御す
ることで油圧制御がなされる。
前記圧力スイッチ50は、制御圧油路42の圧力レベルをチ
ェックし、圧力レベルが所定以上の時はスイッチ信号
(s)をコントロールユニット13に出力し、圧力レベル
を下げるフィードバック制御を行なうための入力センサ
である。
コントロールユニット13は、車載のマイクロコンピュー
タを用いたもので、入力回路131、RAM(ランダム.アク
セス.メモリ)132、ROM(リード.オンリー.メモリ)
133、CPU(セントラル.プロセシング.ユニット)13
4、クロック回路135、出力回路136を備えている。
前記車速センサ141は、トランスミッション出力軸の回
転数や1つ又は複数の従動輪の回転数やドップラレーダ
式の対地車速計等の検出により車速を検出し、車速信号
(v)を出力するセンサである。
前記操舵角センサ142は、ステアリンズシャフトやステ
アリングケージ等の変位により操舵角を検出するセンサ
で、操舵角信号(θ)を出力する。
前記左輪回転数センサ143は、左輪側ドライブシャフト2
5等に設けられ、駆動左輪の回転数を検出するセンサ
で、回転数信号(nl)を出力する。
前記右輪回転数センサ144は、右輪側ドライブシャフト2
6等に設けられ、駆動右輪の回転数を検出するセンサ
で、回転数信号(nr)を出力する。
ここで、請求項1に対応する第1実施例では、前記ROM1
33に、中速時(60km/h)に路面への駆動伝達力と旋回に
必要な横力とを保つ目標外輪すべり速度△ω(=9.8r
ad/s)が予め記憶設定されている。
このすべり速度△ωとは、次式で定義される車輪スリッ
プにより過回転量である。
△ω=ω−(V/r) 但し、r;タイヤ径、ω;車輪速、V;車速また、スリップ
率Sとの関係は、 S=1−(V/rω)=1−(V/r△ωV) この目標外輪すべり速度△ω=9.8rad/sとすると、車
速30km/hの時にはスリップ率Sは26.1%となり、車速60
km/hの時にはスリップ率Sは15%となり、車速90km/hの
時にはスリップ率Sは10.5%となる。
尚、第5図のスリップ率Sとタイヤ−路面間摩擦係数μ
との関係において、スリップ率が15%前後が最もタイヤ
−路面間摩擦係数μが大きく駆動力を路面に対して伝達
しやすい。また、スリップ率Sが小さいほどコーナリン
ズフォース(横力に比例する)CFは高くなる。
次に、第1実施例の作用を説明する。
まず、第1実施例装置のコントロールユニット13での差
動制限制御の作動流れを第6図に示すフローチャート図
により述べる。
(イ)右旋回時 右旋回時であって、旋回半径の差により外輪回転速度ω
(左輪回転速度)が内輪回転速度ω(右輪回転速
度)より大きい旋回初期等においては、ステップ200→
ステップ201→ステップ202→ステップ203→ステップ204
という流れとなり、ステップ204では差動制限トルクを
ゼロにする制御信号(c)が出力される。
尚、各回転数センサ142,143からは、回転数信号(n
l),(nr)が入力されるが、単位時間当りの回転数を
みることで回転速度ωLの比較を行なうことができ
る。
ステップ200は、入力センサ14からの車速信号(v),
操舵角信号(θ),左右輪の回転数信号(nl),(nr)
の読み込みステップである。ステップ201は、前記ステ
ップ200で読み込まれた入力信号による車速Vと左右輪
の回転速度ωLとによって、内外輪となる左右輪の
すべり速度△ωL,△ωを演算する演算ステップであ
る。
演算式は、 である。
ステップ202は、前記ステップ200で読み込まれた操舵角
θにより、右旋回時か左旋回時かの判断を行なう判断ス
テップである。
ステップ203は、左輪回転速度ω(外輪回転速度)と
右輪回転速度ω(内輪回転速度)との大きさを比較す
る判断ステップである。
次に、右旋回時であって、内輪スリップにより内輪回転
速度ωが外輪回転速度ωより大きくなる旋回後期等
においては、ステップ200→ステップ201→ステップ202
→ステップ203→ステップ205へと進み、このステップ20
5おいて外輪すべり速度△ωが目標外輪すべり速度△
ωより大きいか小さいかの判断がなされ、△ω>△
ωの場合にはステップ206に進み、差動制限トルクを
減少させる制御信号(c)が出力され、△ω<△ω
の場合にはステップ207→ステップ208に進み、差動制限
トルクを増大させる制御信号(c)が出力され、△ω
=△ωの場合には、ステップ207からステップ200に戻
り、その時の制御信号(c)が変更なしにそのまま出力
される。
例えば、外輪すべり速度△ωが目標外輪すべり速度△
ωより大きい場合には、第7図に示すように、差動制
限トルクTcをTC1→TC2と減少させることにより、外輪す
べり速度△ωが目標外輪すべり速度△ωに近づく方
向に制御され、逆に△ω<△ωの場合は、差動制限
トルクTcをTC1→TC2と増大させることにより、外輪すべ
り速度△ωが目標外輪すべり速度△ωに近づく方向
に制御される。
尚、差動制限トルクTC1でを左輪トルクTLはTL1であり、
右輪トルクTRはTR1である。また、差動制限トルクTC2
の左輪トルクTLはTL2であり、右輪トルクTRはTR2であ
る。さらに、第7図の特性線TEはエンジントルクを示
す。
(ロ)左旋回時 左旋回の場合も、内外輪の関係から右旋回の場合と逆に
なるだけで、全く同様な制御作動の流れとなる。
つまり、外輪回転速度ωが内輪回転速度ωより大き
い旋回初期等においては、ステップ200→ステップ201→
ステップ202→ステップ209→ステップ210という流れと
なる。
また、外輪回転速度ωが内輪回転速度ωより小さい
旋回後期等においては、ステップ200→ステップ201→ス
テップ202→ステップ209→ステップ211と進み、外輪す
べり速度△ωと目標外輪すべり速度△ωとの関係
で、ステップ211→ステップ212と進む流れと、ステップ
211→ステップ213→ステップ214と進む流れと、ステッ
プ211→ステップ213→ステップ200と進む流れに別れ
る。
以上説明してきたように、実施例の車両用差動制限制御
装置にあっては、以下に述べる効果が得られる。
旋回時において、内外輪の回転速度差を比較し、外
輪回転速度>内輪回転速度の関係にある時は、差動制限
トルクTcをゼロにする制御信号(c)を出力する手段と
した為、この関係が生じる旋回初期において強アンダー
ステア傾向が防止される。
外輪回転速度<内輪回転速度の関係にある時は、実
際外輪すべり速度△ωまたは△ωと目標外輪すべり
速度△ωとを比較し、実際外輪すべり速度△ωまた
は△ωが、目標外輪すべり速度△ωに一致する方向
に制御する手段とした為、この関係が生じる旋回後期に
おいて、各車速域で下記の旋回特性を示す。
低車速時には、スリップ率に換算した場合に目標スリッ
プ率が高くなり、横力が減少する為、テールスライドし
易い特性となり、アクセルコントロールし易い。
中車速時には、スリップ率に換算した場合に目標スリッ
プ率がほぼ最適スリップ率となり、最大の路面駆動伝達
力が得られると共に、必要充分な横力が確保される。
高車速時には、スリップ率に換算した場合に目標スリッ
プ率が低くなり、路面駆動伝達力は低くなるものの横力
が高まる為、安定した旋回性能が実現される。
目標すべり速度△ωの値を1つ設定しておくだけ
でよいし、且つ、すべり速度の演算もスリップ率等のよ
うに割り算を要しない為、コントロールユニットの記憶
容量が少なくて済むと共に、演算処理も単純で装置コス
ト的有利となる。
次に、請求項2記載の発明に対応する第2実施例装置に
ついて説明する。
装置構成としては、前記ROM133に、第8図に示すよう
に、車速Vが大きくなるに従って目標スリップ率SAの値
を小さくする目標スリップ率演算式が予め記憶設定され
ている。
このスリップ率Sとは、次式で定義される車輪速に対す
る車輪スリップの比率である。
尚、他の構成は第1実施例装置と同様であるので説明を
省略する。
また、差動制限処理作動の流れは、第9図に示すよう
に、ステップ215において、車速Vにより目標スリップ
率SAを演算により求める様にし、各判断ステップ205,20
7,211,213ではこの目標スリップ率SAに基づいて判断す
る点で先願の場合と異なる。
即ち、先願の特開昭62−103226号の場合には、車速にか
かわらず一定値による目標スリップ率を用いて処理する
のに対し、車速Vに応じて低下する目標スリップ率SA
用いて処理する点において異なる。
作用的には、実際すべり速度△ωを一定値による目標す
べり速度△ωに一致させる場合と同様となり、効果的
にも、第1実施例装置での上記及びの効果が得られ
ることになる。
以上、本発明の実施例を図面により詳述してきたが、具
体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発
明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等であって
も本発明に含まれる。
例えば、実施例では、制御条件に旋回時における内外輪
の回転速度差による制御を含み、旋回初期においてアン
ダーステア傾向を防止できる好ましい例を示したが、外
輪すべり速度や外輪スリップ率(スリップ比)の制御だ
けを行なうものであってもよい。
また、実施例では、差動制限機構として多板摩擦クラッ
チ機構による例を示したが、可変トルククラッチであれ
ば電磁クラッチ等を用いたものであってもよい。
更にまた、車速Vにより設定するスリップ率SAの特性は
実施例中、第8図に示す様に直線的な変化をするものに
は限定されない。つまり中速(例えば60km/h)でのスリ
ップ率を約15%とし、それよりも車速が低い領域では小
さく、車速が高い領域では高くなる様に設定されれば良
い。
(発明の効果) 以上説明してきたように、請求項1及び請求項2記載の
本発明の車両用差動制限制御装置では、中速旋回時にお
ける路面への駆動伝達力の確保と旋回に必要な横力の確
保を達成できるばかりでなく、低速旋回時のテールスラ
イドの容易化と高速旋回時のテールの流れの安定化とを
併せて達成出来るという共通の効果が得られる。
また、請求項1記載の車両用差動制限制御装置では、上
記効果に加え、目標すべり速度の値を1つ設定いておく
だけでよいし、且つ、すべり速度の演算もスリップ率等
のように割り算を要しない為、制御手段の記憶容量が少
なくて済むと共に、演算処理も単純で装置コスト的有利
となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例の車両用差動制限制御装置を示す全体概
略図、第2図は実施例装置の差動装置部を示す断面図、
第3図は第2図Z方向矢視図、第4図は実施例装置の油
圧発生装置及び制御装置を示す図、第5図は実施例装置
のコントロールユニットに予め記憶させてある目標外輪
すべり速度を決定するためのスリップ率と路面間摩擦係
数及びコーナリングフォースの関係線図、第6図は第1
実施例装置での差動制限制御作動の流れを示すフローチ
ャート図、第7図は第1実施例装置における内外輪トル
ク特性図、第8図は第2実施例装置での車速に対する設
定スリップ率特性図、第9図は第2実施例装置での差動
制限制御作動の流れを示すフローチャート図である。 10……差動装置(差動手段) 11……多板摩擦クラッチ機構(差動制限機構) 12……油圧発生装置 13……コントロールユニット(制御手段) 14……入力センサ 141……車速センサ(車速検出手段) 142……操舵角センサ (内外輪識別検出手段) 143……左輪回転数センサ(左駆動輪速検出手段) 144……右輪回転数センサ(右駆動輪速検出手段)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】差動を許容しながらエンジン駆動力を左右
    の駆動輪に分配伝達する差動手段と、制御外力により差
    動制限トルクを発生させる差動制限機構と、所定の検出
    手段からの信号に基づき差動制限トルクを増減制御する
    制御手段とを備えた車両用差動制限制御装置において、 前記検出手段として、車速検出手段と、旋回時内外輪識
    別検出手段と、左駆動輪速検出手段及び右駆動輪速検出
    手段とを有し、 前記制御手段には、中速時を基準として路面への駆動伝
    達力と旋回に必要な横力とを保つ目標外輪すべり速度を
    予め設定しておき、 前記制御手段は、検出信号により得られる実際外輪すべ
    り速度が前記目標外輪すべり速度に一致する方向に差動
    制限トルクを制御する手段とした事を特徴とする車両用
    差動制限制御装置。
  2. 【請求項2】差動を許容しながらエンジン駆動力を左右
    の駆動輪に分配伝達する差動手段と、制御外力により差
    動制限トルクを発生させる差動制限機構と、所定の検出
    手段からの信号に基づき差動制限トルクを増減制御する
    制御手段とを備えた車両用差動制限制御装置において、 前記検出手段として、車速検出手段と、旋回時内外輪識
    別検出手段と、左駆動輪速検出手段及び右駆動輪速検出
    手段とを有し、 前記制御手段には、車速の増加に対してその値が低下す
    る目標外輪スリップ率を予め設定しておき、 前記制御手段は、検出信号により得られる実際外輪スリ
    ップ率が前記目標外輪スリップ率に一致する方向に差動
    制限トルクを制御する手段とした事を特徴とする車両用
    差動制限制御装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008208986A (ja) * 2007-02-23 2008-09-11 Deere & Co 作業用車両において車輪のスリップを判定しデファレンシャル・ロックを係合させる方法

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