JP3671946B2 - モータ四輪駆動車の駆動制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、前後輪の一方の車輪をエンジン駆動力で駆動すると共に、エンジンによって発電されたエネルギーを利用して前後輪の他方の車輪を駆動するモータ四輪駆動車の駆動制御装置の技術分野に属する。
【0002】
【従来の技術】
従来、モータ四輪駆動車のモータ動力伝達装置としては、例えば、特開2001−287550号公報に記載のものが知られている。
【0003】
この従来公報には、前輪を駆動するエンジンによって発電されたエネルギーを利用して後輪をモータ駆動するモータ動力伝達装置が記載されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のモータ四輪駆動車のモータ動力伝達装置にあっては、惰性走行時等の所定の条件ではモータを停止し、クラッチを解放して駆動輪とモータを切り離す構成となっているため、モータからクラッチまでの減速歯車やその軸受においては常に同一部位での接触状態が保たれ、車両走行中に歯車や軸受の特定の接触部位のみが振動入力を受け続けると、その接触部位にフレッティングを生じ、歯車や軸受の寿命低下の原因となったり、異音の発生原因となることがあるという課題がある。
【0005】
ここで、「フレッティング」とは、接触2面間に微少な相対運動が加わったときに、表面損傷を生じさせる作用のことをいう。
【0006】
本発明は、上記課題に着目してなされたもので、モータ駆動系の歯車や軸受の接触部位に生じるフレッティングの発生を遅らせ、歯車や軸受の寿命を延ばすと共に、モータ回転時における異音発生を抑制することができるモータ四輪駆動車の駆動制御装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では、一方の駆動軸をエンジンで駆動し、他方の駆動軸をエンジンで発電される電気エネルギーによって駆動される電動モータを介して駆動するモータ四輪駆動車において、走行状態に応じた駆動力を発生させるよう電動モータを駆動制御する電動モータ駆動制御手段と、前記電動モータと駆動輪との間を断接可能な断接機構を設け、前記電動モータ駆動制御手段により電動モータを駆動しないときは前記断接機構を切り離す断接機構制御手段と、前記断接機構制御手段が電動モータと駆動輪とを切り離している間、所定期間毎に一時的に電動モータを回転駆動するフレッティング抑制制御手段と、を備えた。
【0008】
ここで、フレッティング抑制制御は、モータ駆動音が乗員にとって耳障りとなる停車時や低速走行域では実行しないで、車両が設定車速以上の走行中に限って実行するようにしても良い。
【0009】
【発明の効果】
よって、本発明にあっては、走行時等で断接機構制御手段が電動モータと駆動輪とを切り離している間、フレッティング抑制制御手段において、所定期間毎に一時的に電動モータを回転駆動する制御を行うため、モータ駆動系の歯車や軸受の接触部位が電動モータの回転駆動毎に変更され、特定の接触部位のみが振動入力を受け続けることで発生するフレッティングの発生を遅らせ、歯車や軸受の寿命を延ばすと共に、モータ回転時における異音発生を抑制することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のモータ四輪駆動車の駆動制御装置を実現する実施の形態を、図面に基づいて説明する。
【0011】
(第1実施例)
まず、構成を説明する。
図1は第1実施例のモータ四輪駆動車の駆動制御装置を示す全体システム図、図2は第1実施例装置の4WD制御系を示すブロック図である。この第1実施例システムは、図1に示すように、左右前輪1L,1Rが内燃機関であるエンジン2によって駆動され、左右後輪3L,3Rが電動機であるモータ4(電動モータ)によって駆動可能な車両の場合の例である。
【0012】
図1に示すように、エンジン2の出力トルクTeが、トランスミッション&ディファレンシャルギア5を介して左右前輪1L,1Rに伝達されるようになっている。また、エンジン2の出力トルクTeの一部は、無端ベルト6を介して発電機7に伝達される。
【0013】
上記発電機7は、エンジン回転数Neにプーリ比を乗じた回転数Nhで回転し、4WDコントローラ8によって調整される界磁電流Ifhに応じて、エンジン2に対し負荷となり、その負荷トルクに応じた電力を発電する。その発電機7が発電した電力は、電線9を介してモータ4に供給可能になっている。その電線9の途中には、ジャンクションボックス10が設けられている。
【0014】
上記モータ4の駆動トルクは、ギア減速機11及びクラッチ12(断接機構)を介して左右後輪3L,3Rに伝達可能になっている。尚、符号13は左右後輪3L,3Rのディファレンシャルギアをあらわす。
【0015】
上記エンジン2の吸気管路14(例えば、インテークマニホールド)には、スロットルバルブ15が介装されている。このスロットルバルブ15は、アクセルペダル17の踏み込み量等に応じてスロットル開度が調整制御されるアクセルバイワイヤー方式である。すなわち、上記スロットルバルブ15は、ステップモータ19をアクチュエータとし、そのステップモータ19のステップ数に応じた回転角によりバルブ開度が調整制御される。そのステップモータ19の回転角は、エンジンコントローラ18からの開度信号によって調整制御される。
【0016】
上記スロットルバルブ15のバルブ開度を検出するスロットルセンサ16を有し、該スロットルセンサ16は、検出したバルブ開度に応じた検出信号を、エンジンコントローラ18及び4WDコントローラ8に出力している。
【0017】
上記アクセルペダル17の踏み込み量を検出するアクセルセンサ20を有し、該アクセルセンサ20は、検出した踏み込み量に応じた検出信号を、エンジンコントローラ18及び4WDコントローラ8に出力している。
【0018】
また、エンジン2の回転数を検出するエンジン回転数検出センサ21を備え、このエンジン回転数センサ21は、検出した踏み込み量に応じた検出信号を、エンジンコントローラ18及び4WDコントローラ8に出力している。
【0019】
上記エンジンコントローラ18では、所定のサンプリング時間毎に、入力した各信号に基づいてバルブ開度制御処理が行われる。
【0020】
上記発電機7は、図2に示すように、出力電圧Vを調整するための電圧調整器22(レギュレータ)を備え、4WDコントローラ8によって界磁電流Ifhが調整されることで、エンジン2に対する発電負荷トルクTh及び発電する電圧Vが制御される。電圧調整器22は、4WDコントローラ8から発電機制御指令(界磁電流値)を入力し、その発電機制御指令に応じた値に発電機7の界磁電流Ifhを調整すると共に、発電機7の出力電圧Vを検出して4WDコントローラ8に出力可能となっている。なお、発電機7の回転数Nhは、エンジン2の回転数Neからプーリ比に基づき演算することができる。
【0021】
また、上記ジャンクションボックス10内には、電流センサ23が設けられ、該電流センサ23は、発電機7からモータ4に供給される電力の電流値Iaを検出し、当該検出した電機子電流信号を4WDコントローラ8に出力する。また、電線9を流れる電圧値(モータ4の電圧)が、4WDコントローラ8で検出される。なお、図2において符号24はリレーであり、4WDコントローラ8からの指令によってモータ4に供給される電力(電流)の遮断及び接続が制御される。
【0022】
また、モータ4は、4WDコントローラ8からの指令によって界磁電流Ifmが制御され、その界磁電流Ifmの調整によって駆動トルクTmが調整される。なお、符号25はモータ4の温度を測定するサーミスタである。
【0023】
上記モータ4の駆動軸の回転数Nmを検出するモータ用回転数センサ26を備え、該モータ用回転数センサ26は、検出したモータの回転数信号を4WDコントローラ8に出力する。
【0024】
上記クラッチ12は、油圧クラッチや電磁クラッチ等により構成され、4WDコントローラ8からのクラッチ制御指令に応じたトルク伝達率でトルクの伝達を行う。
【0025】
上記各車輪1L,1R,3L,3Rには、車輪速センサ27FL,27FR,27RL,27RRが設けられている。各車輪速センサ27FL,27FR,27RL,27RRは、対応する車輪1L,1R,3L,3Rの回転速度に応じたパルス信号を車輪速検出値として4WDコントローラ8に出力する。
【0026】
上記4WDコントローラ8は、アクセルセンサ20からのアクセル開度に応じた駆動力を発生させるようにモータ4を駆動制御する(電動モータ駆動制御手段)。
【0027】
上記4WDコントローラ8は、左右後輪3L,3Rによりモータ4が回転されるのを防止し、フリクションを低減するため、モータ駆動制御によりモータ4を駆動しないときは、前記クラッチ12を切り離す制御を行う(断接機構制御手段)。
【0028】
上記4WDコントローラ8は、クラッチ12を解放し、左右後輪3L,3Rとモータ4とを切り離している間、所定期間毎に一時的にモータ4を回転駆動する制御を行う(フレッティング抑制制御手段)。
【0029】
このフレッティング抑制制御は、前輪速センサ27FL,27FRからの左右前輪速平均値等により検出される車速Vが設定車速V0以上であるとき、所定期間T0毎に△t時間だけ一時的にモータ4を回転駆動する。
【0030】
次に、作用を説明する。
【0031】
[フレッティング抑制制御処理]
図3は4WDコントローラ8で実行されるフレッティング抑制制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。
【0032】
ステップS1では、車速Vが設定車速V0以上であるか否かが判断され、V≧V0である場合はステップS2へ移行し、V<V0である場合にはリターンへ移行する。
【0033】
ステップS2では、クラッチ12が切断状態であるか否か判定され、クラッチ12が切断状態である場合はステップS3へ移行し、クラッチ12が接続状態である場合はステップS7へ移行する。
【0034】
ステップS3では、タイマー値TがT=T+1と加算される。つまり、ステップS1の車速条件とステップS2のクラッチ切断条件を満足する状況が続くと、タイマー値Tが制御起動周期毎に大きな値となる。
【0035】
ステップS4では、ステップS3でのタイマー値Tが設定タイマー値T0以上か否かが判断され、T≧T0である場合はステップS5へ移行し、T<T0である場合はリターンへ移行する。
【0036】
ステップS5では、△t時間だけ一時的にモータ4を回転駆動する指令が出力される。
【0037】
ステップS6では、一時的なモータ4の回転駆動が終了したことにより、タイマー値TがT=0にリセットされる。
【0038】
ステップS7では、クラッチ12が接続状態であるとの判定に基づいて、タイマー値TがT=0にリセットされる。
【0039】
[フレッティング抑制制御作用]
まず、モータ4の停止中は、クラッチ12も切断状態とされるため、車両走行中であっても、後輪3L,3Rからの回転力によりギア減速機11は回転しない。
【0040】
ここで、モータ4により駆動される後輪駆動系として、第1実施例装置のように、噛み合い歯車によるギア減速機11を適用した場合、歯車同士の接触部位、つまり、噛み合い位置は常に同じ位置であり、その状態で車両からの振動入力を受け続けると、その接触部位にフレッティングを生じ、歯車寿命の低下や次回歯車が回転した時に異音が発生するという問題がある。
【0041】
また、このギア減速機11の軸部分に軸受を用いた場合、ボールやころ等の転動体の転送面が常に同じ位置で接触しており、その状態で車両から振動を受けると、その接触部位にフレッティングを生じ、軸受寿命の低下や次回軸受が回転した時に異音が発生するという問題がある。
【0042】
これに対し、第1実施例では、走行中であって、クラッチ12が切断されている状態が長時間にわたり継続すると、図3のフローチャートにおいて、ステップS1→ステップS2→ステップS3→ステップS4という流れが繰り返され、ステップS4のタイマー値Tが設定タイマー値T0以上という条件を満足すると、ステップS5へ進み、ステップS5にて△t時間だけ一時的にモータ4を回転駆動する指令が出力される。すなわち、図4のタイムチャートに示すように、クラッチ12の切断状態が継続するような走行時には、クラッチ12の切断開始から設定タイマー値T0の期間が経過するとモータ4が△t時間だけ一時的に回転駆動され、モータ4の回転駆動後、再び設定タイマー値T0の期間が経過するとモータ4が△t時間だけ一時的に回転駆動されるというように、モータ4の一時的な回転駆動が繰り返されることになる。
【0043】
このように、動力伝達時以外の走行中であって、クラッチ12が切断されている状態が長時間にわたり継続する場合は、一時的にモータ4を回転駆動し、歯車及び軸受の接触部位を変更し、常に同じ部位への振動入力による接触を回避するようにしたため、
▲1▼フレッティングの発生を遅らせ、歯車や軸受の寿命を延ばす。
▲2▼フレッティングの発生を遅らせ、次回の歯車や軸受の回転時に異音の発生を抑制する。
という利点が得られる。
【0044】
なお、停車時や低速走行時等であって、車速Vが設定車速V0未満である場合には、図3のフローチャートにおいて、ステップS1→リターンへと進む流れとなり、所定期間毎に一時的にモータ4を回転駆動させるフレッティング抑制制御は実行されない。これは、停車時や低速走行域では、モータ駆動音が乗員にとって耳障りとなるためであり、モータ駆動音が乗員にとって騒音とならない車両が設定車速V0以上の走行中に限ってフレッティング抑制制御を実行している。
【0045】
次に、効果を説明する。
第1実施例のモータ四輪駆動車の駆動制御装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【0046】
(1) クラッチ12を解放し、左右後輪3L,3Rとモータ4とを切り離している間、所定期間毎に一時的にモータ4を回転駆動するフレッティング抑制制御を行うようにしたため、モータ後輪駆動系の歯車や軸受の接触部位に生じるフレッティングの発生を遅らせ、歯車や軸受の寿命を延ばすと共に、モータ4の回転時における異音発生を抑制することができる。
【0047】
(2) フレッティング抑制制御は、前輪速センサ27FL,27FRからの左右前輪速平均値等により検出される車速Vが設定車速V0以上であるとき、所定期間T0毎に△t時間だけ一時的にモータ4を回転駆動するようにしたため、走行時にはフレッティングの発生を遅らせながら、停車時や低速走行時に乗員にとって耳障りとなるモータ騒音の発生を防止することができる。
【0048】
以上、本発明のモータ四輪駆動車の駆動制御装置を第1実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この第1実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【0049】
例えば、第1実施例では、フレッティング抑制制御として、一定周期で一定時間だけモータを回転駆動させる例を示したが、走行中であっても表面損傷を生じさせやすい車両からの振動入力があるような凹凸路面の走行時等においては、フレッティング抑制制御の周期を短くモータ回転駆動時間を長くしたり、逆に、走行中であっても表面損傷を生じさせることがない車両からの振動入力があるような路面走行時等においては、フレッティング抑制制御の周期を長くモータ回転駆動時間を短くしたりというように、フレッティング作用に対する様々な影響要素により、モータを回転駆動させる周期や回転駆動時間を可変値により与えるようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例のモータ四輪駆動車の駆動制御装置を示す全体システム図である。
【図2】第1実施例装置の4WD制御系を示すブロック図である。
【図3】第1実施例装置における4WDコントローラで実行されるフレッティング抑制制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図4】第1実施例装置でのフレッティング抑制制御時におけるクラッチ切断状態、モータ回転数指令、モータ回転数、車速の各特性を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
1L,1R 左右前輪
2 エンジン
3L,3R 左右後輪
4 モータ(電動モータ)
5 トランスミッション&ディファレンシャルギア
6 無端ベルト
7 発電機
8 4WDコントローラ
9 電線
10 ジャンクションボックス
11 ギア減速機
12 クラッチ(断接機構)
13 ディファレンシャルギア
14 吸気管路
15 スロットルバルブ
16 スロットルセンサ
17 アクセルペダル
18 エンジンコントローラ
19 ステップモータ
20 アクセルセンサ
21 エンジン回転数センサ
22 電圧調整器(レギュレータ)
23 電流センサ
24 リレー
25 サーミスタ
26 モータ用回転数センサ
27FL,27FR,27RL,27RR 車輪速センサ
28 インヒビタースイッチ
29 ブレーキスイッチ
Claims (2)
- 一方の駆動軸をエンジンで駆動し、他方の駆動軸をエンジンで発電される電気エネルギーによって駆動される電動モータを介して駆動するモータ四輪駆動車において、
走行状態に応じた駆動力を発生させるよう電動モータを駆動制御する電動モータ駆動制御手段と、
前記電動モータと駆動輪との間を断接可能な断接機構を設け、前記電動モータ駆動制御手段により電動モータを駆動しないときは前記断接機構を切り離す断接機構制御手段と、
前記断接機構制御手段が電動モータと駆動輪とを切り離している間、所定期間毎に一時的に電動モータを回転駆動するフレッティング抑制制御手段と、
を備えたことを特徴とするモータ四輪駆動車の駆動制御装置。 - 請求項1に記載されたモータ四輪駆動車の駆動制御装置において、
車速を検出する車速検出手段を設け、
前記フレッティング抑制制御手段は、車速が設定車速以上であるとき所定期間毎に一時的に電動モータを回転駆動するフレッティング防止制御を実行することを特徴とするモータ四輪駆動車の駆動制御装置。
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