JP2015086842A - 駆動力制限装置 - Google Patents

Abstract

【課題】適合工数を増大させることなく、ドライバビリティのばらつきを防止することができる駆動力制限装置を提供すること。【解決手段】ＥＣＵは、エンジンを含む駆動機構を車両の本体に対して弾性力をもって支持するエンジンマウントを有する車両に設けられ、アクセル開度センサによってアクセルペダルの踏み込みが検出されてから、駆動機構が車両の本体に対して変位しなくなるまでの間、すなわち、変位率ｄＰが１以下になるまでの間（ＳＴＡＲＴ〜ステップＳ５）、エンジンの出力トルクを制限する。【選択図】図４

Description

本発明は、駆動力制限装置に関し、詳しくは、駆動源を含む駆動機構を車両の本体に対して弾性力をもって支持する支持部材を備えた車両に搭載され、駆動機構の駆動力を制限する駆動力制限装置に関する。

駆動機構は、その振動が乗員に伝わることを抑制するため、弾性力をもって支持する支持部材を構成するエンジンマウントを介して車両の本体に取り付けられている。車両の加速が要求されると、駆動機構は、駆動力を増加させる。駆動機構による駆動力が増加すると、駆動機構は、エンジンマウントを変形させながらドライブシャフトを中心として変位する。このため、駆動機構は、駆動機構の変位が収まるまで、すべての駆動力を駆動輪に伝達することができない。

駆動機構の変位が収まって、駆動機構のすべての駆動力が駆動輪に伝達されるようになると、車両が急に加速するようになる。このように、エンジンマウントを有する車両は、アクセルペダルが踏み込まれても、すぐには加速せず、しばらくしてから急に加速するといったように、ドライバビリティを低下させていた。

特に、車両が停車状態又は減速状態にあるときに、アクセルペダルが踏み込まれた場合には、駆動機構の変位が増加するため、駆動機構の変位が収まる前に、エンジンマウントが弾性力を失う状態になる、いわゆる「底付き」が発生する。
底付きが発生すると、駆動機構の変位に消費されていた駆動力が駆動輪に伝達されることになり、車両の加速度がオーバーシュートしてしまい、ドライバビリティを低下させてしまう。

このようなドライバビリティの低下を抑制するために、従来の駆動力制限装置は、車両に加速が要求されてから駆動機構の変位が収まるまで、駆動機構の駆動力が緩やかに上昇するように、内燃機関の出力トルクを抑制させていた。
しかしながら、従来の駆動力制限装置は、ドライバビリティのばらつきを抑制するために、内燃機関の出力トルクを抑制する期間及び抑制量が車両の製造時に適合されていた。このため、従来の駆動力制限装置は、ドライバビリティのばらつきを抑制するための適合工数を増大させていた。

例えば、特許文献１には、エンジンマウントが設けられた内燃機関の振動低減装置が提案されている。この振動低減装置は、内燃機関の運転状態によらずに振動を抑制してドライバビリティを向上させることを目的として、内燃機関の負荷トルクを推定すると共に、エンジンマウントの変位を推定し、内燃機関の負荷トルクとエンジンマウントの変位とに基づいて、オルタネータの負荷トルクを設定するようになっている。

特許第４９６２４４７号公報

しかしながら、特許文献１で提案されたものも、内燃機関の負荷によるエンジンマウントの変位を運動方程式により演算しているため、製造誤差及び経年劣化により、エンジンマウントの特性及び内燃機関の出力軸回りの慣性モーメントにばらつきを生じてしまい、ドライバビリティのばらつきを抑制するための適合工数を増大させていた。

そこで、本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、適合工数を増大させることなく、ドライバビリティのばらつきを防止することができる駆動力制限装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様は、駆動源を含む駆動機構を車両の本体に対して弾性力をもって支持する支持部材と、車両に加速の要求があったことを条件として、駆動源の出力トルクを制限するトルク制限部と、を備えた車両の駆動力制限装置であって、車両の駆動状態に基づいて、駆動機構の駆動力による駆動機構の変位を算出する変位算出部を備え、トルク制限部は、変位算出部によって算出された変位が増加しなくなるまで、駆動源の出力トルクを制限することを特徴とするものである。

本発明の第２の態様として、駆動機構の出力軸の回転速度を検出する出力軸回転速度センサと、駆動輪の回転速度を検出する車輪速センサと、を更に備え、変位算出部は、出力軸回転速度センサによって検出された回転速度と、車輪速センサによって検出された回転速度との比に基づいて、駆動機構の変位を算出するようにしてもよい。

このように、上記の第１の態様は、車両の駆動状態に基づいて、駆動機構の駆動力による駆動機構の変位を算出し、算出した変位が増加しなくなるまで、駆動源の出力トルクを制限するため、適合工数を増大させずに、ドライバビリティのばらつきを防止することができる。

上記の第２の態様は、車両の駆動状態として、駆動機構の出力軸の回転速度と、駆動輪の回転速度とから駆動機構の変位を算出するため、適合工数を必要とせずに、駆動機構の駆動力による駆動機構の変位を算出することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る駆動力制限装置を搭載した車両の要部を示す構成図である。 図２は、図１に示した駆動機構と、その支持部材を示す概略図である。 図３は、図１に示した駆動機構が車両の本体に対して変位している状態を示す概略図である。 図４は、本発明の実施形態に係る駆動力制限装置による駆動力制限動作を示すフローチャートである。 図５は、本発明の実施形態に係る駆動力制限動作の作用を説明するためのグラフである。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。本実施の形態においては、フロントエンジン・フロントドライブ形式の車両に本発明に係る駆動力制限装置を適用した例について説明する。

図１に示すように、本発明の実施の形態に係る駆動力制限装置を搭載した車両１は、駆動源としての内燃機関型のエンジン２と、トランスアクスル３と、ドライブシャフト４Ｌ、４Ｒと、駆動輪５Ｌ、５Ｒと、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）６とを含んで構成されている。

本実施の形態において、エンジン２は、その出力軸としてのクランクシャフトが車両１の車幅方向に配置された、いわゆる横置きエンジンによって構成されている。また、エンジン２は、吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程からなる一連の４行程を行うとともに、圧縮行程及び膨張行程の間に点火を行う４サイクルのエンジンによって構成されている。なお、エンジン２は、直列４気筒エンジン、直列６気筒エンジン、Ｖ型６気筒エンジン、Ｖ型１２気筒エンジン又は水平対向６気筒エンジン等の種々の型式のエンジンによって構成されていてもよい。

トランスアクスル３は、変速機１１と、変速機１１の出力軸１２と、デファレンシャルギヤ１３とを有している。本実施の形態において、変速機１１は、自動変速機、手動変速機、セミオートマチック変速機、デュアルクラッチ変速機及び無段変速機等の種々の変速機によって構成されていてもよい。
また、変速機１１及びエンジン２は、一体に駆動機構１４を構成する。なお、本発明に係る駆動力制限装置は、回転電機を駆動源とした車両にも適用することができる。この場合には、駆動機構は、回転電機を含んで構成される。

デファレンシャルギヤ１３は、変速機１１の出力軸１２に設けられた出力ギヤ１５に噛み合わされるファイナルギヤ１６と一体に回転するようになっている。デファレンシャルギヤ１３には、ドライブシャフト４Ｌ、４Ｒが接続され、ドライブシャフト４Ｌ、４Ｒには、駆動輪５Ｌ、５Ｒがそれぞれ接続されている。すなわち、デファレンシャルギヤ１３に伝達された動力は、ドライブシャフト４Ｌ、４Ｒを介して、駆動輪５Ｌ、５Ｒに伝達される。

変速機１１の出力軸１２には、出力軸１２の回転速度を検出する出力軸回転速度センサ２０が設けられている。また、ドライブシャフト４Ｌ、４Ｒには、ドライブシャフト４Ｌ、４Ｒの回転速度、すなわち、駆動輪５Ｌ、５Ｒの回転速度をそれぞれ検出する車輪速センサ２１Ｌ、２１Ｒがそれぞれ設けられている。

図２に示すように、駆動機構１４は、ペンデュラム方式の支持構造によって車両１の本体に支持されている。具体的には、駆動機構１４には、車両１の本体に対して弾性力をもって駆動機構１４を支持する支持部材を構成するエンジンマウント２６Ｌ、２６Ｒが設けられている。

エンジンマウント２６Ｌ、２６Ｒは、車両１の車幅方向に駆動機構１４の両端に設けられ、駆動機構１４を車両１の本体に対して弾性力をもって支持する支持部材を構成している。詳細には、エンジンマウント２６Ｌ、２６Ｒは、エンジンマウント２６Ｌ、２６Ｒの中心を結んだ線２７が、車両１の車高方向に駆動機構１４の上部を通り、車両１の車幅方向に駆動機構１４の重心２８を通るように駆動機構１４に設けられている。また、駆動機構１４には、車両１の本体に対してドライブシャフト４Ｌ、４Ｒの近傍で駆動機構１４を車両１の後方から支持するトルクロッド２９が設けられている。

図３に示すように、車両１に加速が要求されると、駆動機構１４は、駆動力を増加させる。駆動機構１４による駆動力が増加すると、駆動機構１４は、エンジンマウント２６Ｌ、２６Ｒを変形させながらドライブシャフト４Ｌ、４Ｒを中心として変位する。
このため、駆動機構１４は、駆動機構１４の変位が収まるまで、すべての駆動力を駆動輪５Ｌ、５Ｒに伝達することができない。駆動機構１４の変位が収まると、駆動機構１４は、すべての駆動力を駆動輪５Ｌ、５Ｒに伝達することができるようになる。
なお、図３において、エンジンマウント２６Ｌ、２６Ｒは、コイルばねとしてモデル化して図示されている。また、実線で示す駆動機構１４は、駆動機構１４の駆動力により変位している状態で示され、２点鎖線で示す駆動機構１４は、変位していない状態で示されている。

図１において、ＥＣＵ６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、フラッシュメモリと、入力ポートと、出力ポートとを備えたコンピュータユニットによって構成されている。ＥＣＵ６のＲＯＭには、各種制御定数や各種マップ等とともに、当該コンピュータユニットをＥＣＵ６として機能させるためのプログラムが記憶されている。
すなわち、ＥＣＵ６において、ＣＰＵがＲＯＭからＲＡＭにプログラムを読み込んで、読み込んだプログラムを実行することにより、当該コンピュータユニットは、ＥＣＵ６として機能する。

本実施の形態において、ＥＣＵ６の入力ポートには、出力軸回転速度センサ２０及び車輪速センサ２１Ｌ、２１Ｒに加えて、アクセルペダル３０の開度を表すアクセル開度を検出するアクセル開度センサ３１を含む各種センサ類が接続されている。
一方、ＥＣＵ６の出力ポートには、エンジン２の吸入空気量を調整するスロットルバルブ３２及びエンジン２の燃料に点火する点火プラグ３３等の各種制御対象類が接続されている。ＥＣＵ６は、各種センサ類から得られる情報に基づいて、各種制御対象類を制御するようになっている。

本実施の形態において、ＥＣＵ６は、車両１の駆動状態に基づいて、駆動機構１４の駆動力による駆動機構１４の変位を算出する変位算出部５０を構成する。具体的には、ＥＣＵ６は、出力軸回転速度センサ２０によって検出された回転速度Ｎｄと車輪速センサ２１Ｌ、２１Ｒによって検出された回転速度Ｎｗとの比に基づいて、駆動機構１４の変位の状態を表す変位率ｄＰを算出するようになっている。
ここで、ＥＣＵ６は、車輪速センサ２１Ｌによって検出された回転速度と、車輪速センサ２１Ｒによって検出された回転速度との平均値を回転速度Ｎｗとして算出するようになっている。

より具体的には、駆動機構１４からデファレンシャルギヤ１３までのギヤ比、本実施の形態においては、出力ギヤ１５とファイナルギヤ１６とのギヤ比をＲとすると、ＥＣＵ６は、変位率ｄＰ＝Ｎｄ／（Ｎｗ×Ｒ）とを算出するようになっている。ここで、ＥＣＵ６は、回転速度Ｎｗが０の場合は、変位率ｄＰを１として算出するようになっている。
すなわち、回転速度Ｎｗが０でない場合において、変位率ｄＰが１のときは、駆動機構１４の駆動力による駆動機構１４の変位が収まったことを表し、変位率ｄＰが１より大きいときは、駆動機構１４の駆動力によって駆動機構１４が車両１の進行方向に対して逆方向に変位していることを表し、変位率ｄＰが１より小さいときは、駆動機構１４の駆動力の減少によって駆動機構１４が車両１の進行方向に変位していることを表す。

ＥＣＵ６は、車両１に加速の要求があったことを条件として、エンジン２の出力トルクを制限するトルク制限部５１を構成する。具体的には、ＥＣＵ６は、アクセル開度センサ３１によってアクセルペダル３０の踏み込みが検出されてから、駆動機構１４の駆動力による駆動機構１４の変位が増加しなくなるまで、すなわち、変位率ｄＰが１以下になるまでの間、スロットルバルブ３２の開度を調整することにより、エンジン２の吸入空気量を調整し、エンジン２の出力トルクを予め定められた一定の増加率及び予め定められた一定のトルクでエンジン２の出力トルクを制限するようになっている。なお、ＥＣＵ６は、点火プラグ３３の点火タイミングを調整することにより、エンジン２の出力トルクを制限するようにしてもよい。

変位率ｄＰが１以下になった場合には、エンジンマウント２６Ｌ、２６Ｒが復元し始めている、すなわち、駆動機構１４が車両１の進行方向に変位し始めていることを表す。ここで、駆動機構１４の駆動力が小さいと、駆動機構１４が駆動する方向と逆方向にエンジンマウント２６Ｌ、２６Ｒの復元力が働き、駆動機構１４の駆動力が減少してしまう。

このため、ＥＣＵ６は、エンジン２の出力トルクを制限している状態で、変位率ｄＰが１以下になったことを条件として、エンジン２の出力トルクの制限を解除し、出力トルクが要求されたトルク（以下、単に「要求トルク」という）となるように、エンジン２の吸入空気量を調整するようになっている。なお、ＥＣＵ６は、エンジン２の出力トルクが要求トルクとなるように、点火プラグ３３の点火タイミングを調整するようにしてもよい。

また、ＥＣＵ６は、タイマを有し、エンジン２の出力トルクを制限している状態が、予め定められた時間以上継続した場合には、エンジン２の出力トルクが低い状態が長時間継続していると判断し、エンジン２の出力トルクの制限を解除するようになっている。

以上のように構成された本発明の実施の形態に係る駆動力制限装置による駆動力制限動作について図４を参照して説明する。なお、以下に説明する駆動力制限動作は、アクセル開度センサ３１によってアクセルペダル３０の踏み込みが検出されたときに、実行される。

まず、ＥＣＵ６は、エンジン２の出力トルクの制限を開始する（ステップＳ１）。次いで、ＥＣＵ６は、タイマの初期値を設定し、カウントダウンをスタートさせる（ステップＳ２）。次いで、ＥＣＵ６は、タイマの値が０となったか否かを判断する（ステップＳ３）。
ここで、タイマの値が０となっていないと判断した場合には、ＥＣＵ６は、駆動機構１４の変位率ｄＰが１より大きくなったか否かを判断する（ステップＳ４）。すなわち、ＥＣＵ６は、アクセルペダル３０の踏み込みによってエンジン２の出力トルクが上昇し、駆動機構１４が変位し始めたか否かを判断する。一方、変位率ｄＰが１より大きくなっていないと判断した場合には、ＥＣＵ６は、駆動力制限動作をステップＳ３に戻す。

ここで、変位率ｄＰが１より大きくなったと判断した場合には、ＥＣＵ６は、タイマの値が０となったか否かを判断する（ステップＳ５）。ここで、タイマの値が０となっていないと判断した場合には、ＥＣＵ６は、変位率ｄＰが１以下であるか否かを判断する（ステップＳ６）。すなわち、ＥＣＵ６は、駆動機構１４の駆動力による駆動機構１４の変位が増加しなくなったか否かを判断する。一方、変位率ｄＰが１以下でないと判断した場合には、ＥＣＵ６は、駆動力制限動作をステップＳ５に戻す。

ステップＳ６において、変位率ｄＰが１以下であると判断した場合、又は、ステップＳ３若しくはＳ５において、タイマの値が０となったと判断した場合には、ＥＣＵ６は、エンジン２の出力トルクの制限を解除する（ステップＳ７）。エンジン２の出力トルクの制限を解除すると、ＥＣＵ６は、エンジン２の出力トルクを要求トルクとなるように増加させ（ステップＳ８）、駆動力制限動作を終了する。

以上のように説明した駆動力制限動作の作用について、図５を参照して説明する。図５は、エンジン２がアイドリング運転時にアクセルペダル３０が踏み込まれた場合の例を示している。
図５において、横軸は、時刻を示し、縦軸は、図中上からアクセル開度、エンジン２の出力トルク制限の有無、タイマの値、駆動機構１４の変位、駆動機構１４の変位率ｄＰ及びエンジン２の出力トルクを示している。また、破線で示すエンジン２の出力トルクは、要求トルクを示している。

時刻ｔ１において、アクセル開度センサ３１によってアクセルペダル３０の踏み込みが検出されると、エンジン２の出力トルクの制限が開始され、初期値が設定されたタイマのカウントダウンがスタートする。また、アクセルペダル３０の踏み込みに応じて、エンジン２の出力トルクが上昇する。

時刻ｔ２において、エンジン２の出力トルクの上昇によって駆動機構１４が変位し始めることにより、駆動機構１４の変位率ｄＰが１より大きくなる。時刻ｔ３において、駆動機構１４が変位しなくなり、変位率ｄＰが１以下になると、エンジン２の出力トルクの制限が解除され、エンジン２の出力トルクは、時刻ｔ３から時刻ｔ４にかけて要求トルクとなるように増加する。

以上のように、本実施の形態は、車両１の駆動状態に基づいて、駆動機構１４の駆動力による駆動機構１４の変位を算出し、算出した変位が増加しなくなるまで、エンジン２の出力トルクを制限するため、適合工数を増大させずに、ドライバビリティのばらつきを防止することができる。

以上、本発明の実施の形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が特許請求の範囲に記載された請求項に含まれることが意図されている。

１ 車両
２ エンジン（駆動源）
４Ｌ、４Ｒ ドライブシャフト
６ ＥＣＵ（変位算出部、トルク制限部）
１１ 変速機
１２ 出力軸
１４ 駆動機構
２０ 出力軸回転速度センサ
２１Ｌ、２１Ｒ 車輪速センサ
２６Ｌ、２６Ｒ エンジンマウント（支持部材）
５０ 変位算出部
５１ トルク制限部

Claims (2)

1. 駆動源を含む駆動機構を車両の本体に対して弾性力をもって支持する支持部材と、
   前記車両に加速の要求があったことを条件として、前記駆動源の出力トルクを制限するトルク制限部と、を備えた車両の駆動力制限装置であって、
   前記車両の駆動状態に基づいて、前記駆動機構の駆動力による前記駆動機構の変位を算出する変位算出部を備え、
   前記トルク制限部は、前記変位算出部によって算出された変位が増加しなくなるまで、前記駆動源の出力トルクを制限する駆動力制限装置。
2. 前記駆動機構の出力軸の回転速度を検出する出力軸回転速度センサと、
   駆動輪の回転速度を検出する車輪速センサと、を更に備え、
   前記変位算出部は、前記出力軸回転速度センサによって検出された回転速度と、前記車輪速センサによって検出された回転速度との比に基づいて、前記駆動機構の変位を算出することを特徴とする請求項１に記載の駆動力制限装置。
   

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