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公開番号2021059183
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210415
出願番号2019183770
出願日20191004
発明の名称車両
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人特許業務法人アイテック国際特許事務所
主分類B60K 17/348 20060101AFI20210319BHJP(車両一般)
要約【課題】車両のサージ振動を抑制する。
【解決手段】駆動装置と、駆動装置から主駆動輪および副駆動輪に駆動力を伝達可能で且つ駆動装置と主駆動輪および副駆動輪との間で伝達する総駆動力に対する駆動装置と副駆動輪との間で伝達する駆動力の割合である配分率を調節可能な駆動力配分装置と、駆動装置および駆動力配分装置を制御する制御装置と、を備える車両であって、制御装置は、駆動装置の出力部材、主駆動輪、副駆動輪のうちの少なくとも1つの回転変動の周波数が所定領域内である所定条件を満たすときには、所定条件を満たさないときに比して、配分率が小さくなるように駆動力配分装置を制御する第1制御を実行する、
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項1】
駆動装置と、
前記駆動装置から主駆動輪および副駆動輪に駆動力を伝達可能で、且つ、前記駆動装置と前記主駆動輪および前記副駆動輪との間で伝達する総駆動力に対する前記駆動装置と前記副駆動輪との間で伝達する駆動力の割合である配分率を調節可能な駆動力配分装置と、
前記駆動装置および前記駆動力配分装置を制御する制御装置と、
を備える車両であって、
前記制御装置は、前記駆動装置の出力部材、前記主駆動輪、前記副駆動輪のうちの少なくとも1つの回転変動の周波数が所定領域内である所定条件を満たすときには、前記所定条件を満たさないときに比して、前記配分率が小さくなるように前記駆動力配分装置を制御する第1制御を実行する、
車両。
続きを表示(約 970 文字)【請求項2】
請求項1記載の車両であって、
前記駆動装置は、エンジンと、前記エンジンに接続されると共にロックアップクラッチを有する流体伝動装置と、前記流体伝動装置と前記出力部材とに接続される変速機とを有し、
前記制御装置は、前記所定条件を満たすときには、前記第1制御に加えて、前記ロックアップクラッチの係合力が小さくなるように前記ロックアップクラッチを制御する第2制御を実行する、
車両。
【請求項3】
請求項2記載の車両であって、
前記制御装置は、前記所定条件を満たすときにおいて、
車速、前記変速機の変速段、前記駆動力配分装置の温度のうちの少なくとも1つに基づく目標配分率が閾値以上のときには、前記第1制御として、前記配分率が前記目標配分率となるように前記駆動力配分装置を制御すると共に、前記第2制御を実行せずに、
前記目標配分率が前記閾値未満のときには、前記第1制御として、前記配分率が前記閾値となるように前記駆動力配分装置を制御すると共に、前記第2制御として、前記閾値と前記目標配分率との差分が大きいほど前記ロックアップクラッチの係合力が小さくなるように前記ロックアップクラッチを制御する、
車両。
【請求項4】
請求項1ないし3のうちの何れか1つの請求項に記載の車両であって、
前記駆動力配分装置は、前記出力部材と前記主駆動輪とに主側デファレンシャルギヤを介して連結された主側伝達軸と、前記副駆動輪に副側デファレンシャルギヤを介して連結された副側伝達軸と、の間に取り付けられたカップリングを有する、
車両。
【請求項5】
請求項1ないし3のうちの何れか1つの請求項に記載の車両であって、
前記駆動力配分装置は、前記出力部材と一対の前記主駆動輪とに伝達シャフトを介して接続された副側デファレンシャルギヤと、一対の前記副駆動輪と、の間に取り付けられた一対のカップリングを有し、
前記制御装置は、前記第1制御として、前記所定条件を満たさないときに比して、前記配分率が小さくなると共に前記一対の副駆動輪の回転変動の位相のずれが大きくなるように前記一対のカップリングを制御する、
車両。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、車両に関する。
続きを表示(約 7,900 文字)【背景技術】
【0002】
従来、この種の車両としては、駆動力源により発生させられたトルクの主駆動輪である前輪および副駆動輪である後輪への配分を調節するカップリングを備える車両において、後輪の車輪速に相当する回転角速度の時間変化率(加速度)が閾値以上のときに、後輪を含む駆動系にねじり振動(ねじり振動トルク)が発生していると判定し、カップリングによる伝達トルクが後輪の路面伝達トルクの推定値に所定値を加算した値よりも大きいときに伝達トルクがこの値となるようにカップリングを制御するものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この車両では、こうした制御により、必要十分なトルクが後輪に伝達されるようにし(前輪に伝達されるトルクが大きくなり過ぎるのを抑制し)、前輪にスリップが発生するのを抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2011−230613号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上述の車両では、前輪や後輪の回転などに伴って車両のサージ振動(数Hz〜20Hz程度の低周波数の車両前後方向の振動)を生じるときに、後輪の車輪速に相当する回転角速度の時間変化率がそれほど大きくならずに、車両のサージ振動を抑制できない場合がある。
【0005】
本発明の車両は、車両のサージ振動を抑制することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の車両は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【0007】
本発明の車両は、
駆動装置と、
前記駆動装置から主駆動輪および副駆動輪に駆動力を伝達可能で、且つ、前記駆動装置と前記主駆動輪および前記副駆動輪との間で伝達する総駆動力に対する前記駆動装置と前記副駆動輪との間で伝達する駆動力の割合である配分率を調節可能な駆動力配分装置と、
前記駆動装置および前記駆動力配分装置を制御する制御装置と、
を備える車両であって、
前記制御装置は、前記駆動装置の出力部材、前記主駆動輪、前記副駆動輪のうちの少なくとも1つの回転変動の周波数が所定領域内である所定条件を満たすときには、前記所定条件を満たさないときに比して、前記配分率が小さくなるように前記駆動力配分装置を制御する第1制御を実行する、
ことを要旨とする。
【0008】
本発明の車両では、制御装置は、駆動装置の出力部材、主駆動輪、副駆動輪のうちの少なくとも1つの回転変動の周波数が所定領域内である所定条件を満たすときには、所定条件を満たさないときに比して、配分率が小さくなるように駆動力配分装置を制御する第1制御を実行する。ここで、「所定領域」としては、車両のサージ振動(低周波数の車両前後方向の振動)が生じると想定されるサージ領域が用いられる。したがって、駆動装置の出力部材、主駆動輪、副駆動輪のうちの少なくとも1つの回転変動の周波数を用いることにより、これらの回転角速度の時間変化率を用いる場合に比して、車両のサージ振動を生じるときに、それをより適切に判定することができる。そして、所定条件を満たすときに第1制御を実行することにより、副駆動輪の回転変動に起因する車両のサージ振動を低減することができ、車両のトータルのサージ振動を低減することができる。
【0009】
本発明の車両において、前記駆動装置は、エンジンと、前記エンジンに接続されると共にロックアップクラッチを有する流体伝動装置と、前記流体伝動装置と前記出力部材とに接続される変速機とを有し、前記制御装置は、前記所定条件を満たすときには、前記第1制御に加えて、前記ロックアップクラッチの係合力が小さくなるように前記ロックアップクラッチを制御する第2制御を実行するものとしてもよい。この場合、前記制御装置は、前記所定条件を満たすときにおいて、車速、前記変速機の変速段、前記駆動力配分装置の温度のうちの少なくとも1つに基づく目標配分率が閾値以上のときには、前記第1制御として、前記配分率が前記目標配分率となるように前記駆動力配分装置を制御すると共に、前記第2制御を実行せずに、前記目標配分率が前記閾値未満のときには、前記第1制御として、前記配分率が前記閾値となるように前記駆動力配分装置を制御すると共に、前記第2制御として、前記閾値と前記目標配分率との差分が大きいほど前記ロックアップクラッチの係合力が小さくなるように前記ロックアップクラッチを制御するものとしてもよい。これらのようにすれば、車両のトータルのサージ振動をより低減することができる。
【0010】
本発明の車両において、前記駆動力配分装置は、前記出力部材と前記主駆動輪とに主側デファレンシャルギヤを介して連結された主側伝達軸と、前記副駆動輪に副側デファレンシャルギヤを介して連結された副側伝達軸と、の間に取り付けられたカップリングを有するものとしてもよい。
【0011】
本発明の車両において、前記駆動力配分装置は、前記出力部材と一対の前記主駆動輪とに伝達シャフトを介して接続された副側デファレンシャルギヤと、一対の前記副駆動輪と、の間に取り付けられた一対のカップリングを有し、前記制御装置は、前記第1制御として、前記所定条件を満たさないときに比して、前記配分率が小さくなると共に前記一対の副駆動輪の回転変動の位相のずれが大きくなるように前記一対のカップリングを制御するものとしてもよい。こうすれば、車両のトータルのサージ振動をより低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
本発明の第1実施例としての自動車20の構成の概略を示す構成図である。
ECU50により実行される処理ルーチンの一例を示す説明図である。
車軸30aおよび前輪32aが回転するときの様子を示す説明図である。
第2実施例の自動車120の構成の概略を示す構成図である。
回転数センサ34c,34dからの出力信号の一例を示す説明図である。
ECU50により実行される処理ルーチンの一例を示す説明図である。
左右の後輪32c,32dの回転変動やこれに起因して車両に生じる車両前後方向の加速度の様子の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【0014】
図1は、本発明の第1実施例としての自動車20の構成の概略を示す構成図である。第1実施例の自動車20は、図示するように、前輪32a,32bが主駆動輪で且つ後輪32c,32dが副駆動輪である前輪駆動ベースの4輪駆動車両として構成されており、エンジン22と、流体伝動装置24と、変速機26と、カップリング(駆動力配分装置)44と、電子制御ユニット(以下、「ECU」という)50とを備える。
【0015】
エンジン22は、ガソリンや軽油などを燃料として用いて吸気、圧縮、膨張(爆発燃焼)、排気の各行程により動力を出力する4気筒や6気筒、8気筒などの内燃機関として構成されている。流体伝動装置24は、トルク増幅作用を有するトルクコンバータとして構成されており、ポンプインペラと、タービンランナと、ステータと、ワンウェイクラッチと、ロックアップクラッチ24aとを有する。
【0016】
ポンプインペラは、フロントカバーを介してエンジン22のクランクシャフトに接続されている。タービンランナは、変速機26の入力部材に接続されている。ステータは、タービンランナからポンプインペラへの作動油の流れを整流する。ワンウェイクラッチは、ステータの回転方向を一方向に制限する。ロックアップクラッチ24aは、ポンプインペラ(エンジン22)とタービンランナ(変速機26の入力部材)とを機械的に連結するロックアップおよびロックアップの解除を実行する。なお、ロックアップクラッチは、油圧駆動の単板摩擦クラッチとして構成されてもよいし、油圧駆動の多板摩擦クラッチとして構成されてもよい。
【0017】
変速機26は、例えば、4段変速〜10段変速程度の周知の変速機として構成されており、図示しないが、入力部材と、出力部材と、複数の遊星歯車と、複数の摩擦係合要素(クラッチ、ブレーキ)とを有する。入力部材は、タービンランナに接続されている。出力部材は、左右の前輪(主駆動輪)32a,32bに車軸30a、30bおよびデファレンシャルギヤ27を介して接続されている。この変速機30は、エンジン22から流体伝動装置24を介して入力部材に伝達された動力を複数段階に変速して出力部材に出力する。
【0018】
カップリング44は、車軸30bに連結された伝達シャフト41と、左右の後輪(副駆動輪)32c,32dに車軸30c,30dおよびデファレンシャルギヤ28を介して連結された伝達シャフト42と、に接続されている。このカップリング44は、電磁クラッチを有する周知の電子制御カップリングとして構成されている。電磁クラッチは、電磁コイル(図示省略)に通電される電流が大きいほど係合力が大きくなる例えば多板摩擦クラッチとして構成されている。
【0019】
こうして構成されるカップリング44は、電磁クラッチの係合力を調節することにより、伝達シャフト41と伝達シャフト42との間の伝達トルクを調節する。これにより、変速機26の出力部材と前輪32a,32bおよび後輪32c,32dとの間で伝達する総トルク(総駆動力)に対する変速機26の出力部材と後輪32c,32dとの間で伝達するトルク(駆動力)の割合である後輪側配分率Rrが調節される。第1実施例では、カップリング44は、後輪側配分率Rrを例えば0〜0.4や0.5などの間で調節可能に構成されるものとした。自動車20は、後輪側配分率Rrが0のときには、2輪駆動(2WD)となり、後輪側配分率Rrが0以外のときには、4輪駆動(4WD)となる。即ち、自動車20は、パートタイム4WDとして構成されている。
【0020】
ECU50は、図示しないが、CPUを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPUの他に、処理プログラムを記憶するROMや、データを一時的に記憶するRAM、入出力ポートを備える。ECU50には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。
【0021】
ECU50に入力される信号としては、例えば、エンジン22の状態を検出する各種センサからの信号、例えば、エンジン22のクランクシャフトの回転位置を検出するクランクポジションセンサからのクランク角θcrなどを挙げることができる。また、変速機26の入力部材に取り付けられた回転数センサ26aからの入力部材の回転数Ninや、変速機26の出力部材に取り付けられた回転数センサ26bからの出力部材の回転数Noutも挙げることができる。前輪32a,32bや後輪32c,32dに取り付けられた回転数センサ34a〜34dからの前輪32a,32bや後輪32c,32dの回転数Nwa〜Nwdや、カップリング44に取り付けられた温度センサ44aからのカップリング44の温度Tcも挙げることができる。イグニッションスイッチ60からのイグニッション信号や、シフトレバー61の操作位置を検出するシフトポジションセンサ62からのシフトポジションSP、アクセルペダル63の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ64からのアクセル開度Accや、ブレーキペダル65の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ66からのブレーキペダルポジションBPも挙げることができる。図示しないハンドルの操舵角を検出する操舵角センサ67からの操舵角θsや、車速センサ68からの車速Vも挙げることができる。
【0022】
ECU50からは、各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。ECU50から出力される信号としては、例えば、エンジン22や変速機26、カップリング44への制御信号を挙げることができる。ECU50は、クランクポジションセンサからのクランク角θcrに基づいてエンジン22の回転数Neを演算している。
【0023】
こうして構成された第1実施例の自動車20では、ECU50は、基本的には、以下の基本走行制御を行なう。基本走行制御では、運転者のアクセル操作に応じて、車両のエネルギ効率や姿勢安定性などが良好に走行するように、エンジン22や流体伝動装置24のロックアップクラッチ24a、変速機26、カップリング44などを制御する。
【0024】
次に、こうして構成された第1実施例の自動車20の動作について説明する。図2は、ECU50により実行される処理ルーチンの一例を示す説明図である。このルーチンは、繰り返し実行される。
【0025】
図2の処理ルーチンが実行されると、ECU50は、最初に、前輪32a,32bや後輪32c,32dの回転変動の周波数fwa〜fwdや、変速機26の出力部材の回転変動の周波数fout、変速機26の変速段Gs、カップリング44の温度Tc、車速Vなどのデータを入力する(ステップS100)。ここで、前輪32a,32bや後輪32c,32dの回転変動の周波数fwa〜fwdは、回転数センサ34a〜34dにより検出された前輪32a,32bや後輪32c,32dの回転数Nwa〜Nwdに基づいて演算された値が入力される。変速機26の出力部材の回転変動の周波数foutは、回転数センサ26bにより検出された変速機26の出力部材の回転数Noutに基づいて演算された値が入力される。変速機26の変速段Gsは、例えば、複数の摩擦係合要素のうち係合中の要素に対応する変速段が入力されたり、変速機26の入力部材の回転数Ninを出力部材の回転数Noutで除して得られる変速比に対応する変速段が入力されたりする。カップリング44の温度Tcは、温度センサ44aにより検出された値が入力される。車速Vは、車速センサ68により検出された値が入力される。
【0026】
こうしてデータが得られると、前輪32a,32bや後輪32c,32dの回転変動の周波数fwa〜fwdと変速機26の出力部材の回転変動の周波数foutとを用いてサージ条件の成立の有無を判定する(ステップS110)。ここで、サージ条件は、エンジン22の運転や前輪32a,32bや後輪32c,32dの回転に伴って車両のサージ振動を生じると想定される条件である。車両のサージ振動は、数Hz〜20Hz程度の低周波数の車両前後方向の振動であり、運転者が感じやすいと想定される振動である。以下、車両のサージ振動の詳細について説明する。
【0027】
図3は、車軸30aおよび前輪32aが回転するときの様子を示す説明図である。一般に、前輪32aの外周は真円ではなく若干の凹凸を有する。このため、前輪32aの外周の1カ所にアンバランス点を有すると仮定する。この場合、車軸30aおよび前輪32aが回転すると(図中(1)参照)、路面からの力により、車軸30aおよび前輪32aの1回転の間に、前輪32aや車軸30aに車両前後方向の力が作用し(図中(2),(3)参照)、車軸30aおよび前輪32aの回転変動(いわゆる回転1次変動、図中(4)参照)が生じる。なお、車軸30b〜30dおよび前輪32bや後輪32c,32dについても、車軸30aおよび前輪32aと同様に考えることができる。また、エンジン22は、周期的な爆発燃焼により動力を出力するから、エンジン22や流体伝動装置24(ロックアップクラッチ24a)、変速機26で回転変動が生じる。さらに、エンジン22や変速機26は、各マウントを介して図示しない車体に固定されており、車軸30a〜30dは、サスペンションを介して車体に連結されているから、エンジン22や変速機26、車軸30a〜30dなどで生じた回転変動は、車体に振動として伝達され得る。これらのことから、変速機26の出力部材の回転変動の周波数や、車軸30a〜30dや前輪32a,32bや後輪32c,32dの回転変動の周波数がサージ領域(例えば、数Hz〜20Hz程度の低周波数の領域)に含まれると、車両のサージ振動を生じると想定される。なお、4気筒や6気筒、8気筒などのエンジン22が用いられる場合、エンジン22の回転数が1000rpmのときにエンジン22での爆発燃焼の周波数が33Hや50Hz、66Hzなどとなる。このため、走行中に基本的に1000rpm程度よりも高い回転数で運転される場合、エンジン22の回転変動の周波数がサージ領域に含まれる可能性は低いと想定される。
【0028】
これを踏まえて、第1実施例では、前輪32a,32bや後輪32c,32dの回転変動の周波数fwa〜fwdと、変速機26の出力部材の回転変動の周波数foutと、のうちの少なくとも1つがサージ領域(例えば、数Hz〜20Hz程度)内のときに、サージ条件が成立していると判定し、前輪32a,32bや後輪32c,32dの回転変動の周波数fwa〜fwdと、変速機26の出力部材の回転変動の周波数foutと、のうちの全てがサージ領域外のときには、サージ条件が成立していないと判定するものとした。ステップS110でサージ条件が成立していないと判定したときには、本ルーチンを終了する。この場合、上述の基本走行制御が行なわれる。
【0029】
ステップS110でサージ条件が成立していると判定したときには、変速機26の変速段Gsとカップリング44の温度Tcと車速Vと要求配分率設定用マップとを用いて、後輪側配分率Rrの要求値としての要求配分率Rr*を設定する(ステップS120)。ここで、要求配分率設定用マップは、車両のサージ振動を低減できるように、変速機26の変速段Gsとカップリング44の温度Tcと車速Vと要求配分率Rr*との関係として予め定められ、図示しないROMに記憶されている。この場合の要求配分率Rr*は、サージ条件が成立していないときに比して小さい値に設定される。
【0030】
こうして要求配分率Rr*が得られると、要求配分率Rr*を後輪側配分率Rrの下限値としての下限配分率Rrminと比較する(ステップS130)。ここで、下限配分率Rrminは、カップリング44の機能保証温度や車両のNV(騒音や振動)の観点などを考慮して設定されるものとしてもよいし、一律の値が用いられるものとしてもよい。
(【0031】以降は省略されています)

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