JP2000324612A - 前後輪駆動車両 - Google Patents
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Abstract
リップすると後輪を界磁制御モータで駆動して発進をア
シストする前後輪駆動車両において、特別のモータ回転
数センサを必要とせずに前記界磁制御モータを制御す
る。 【解決手段】 後輪WRL,WRRの回転数を検出する後輪
回転数センサS2 の出力が該後輪WRL,WRRを駆動する
発進アシスト用のモータML ,MR の回転数に比例する
ことに鑑み、後輪速度が閾値未満のときにはモータ
ML ,MR の界磁電流igを強めてモータトルクの増加
を図り、後輪速度が閾値以上であるときには、モータM
L ,MR の回転数を更に高速側に延ばすべく界磁電流i
gを弱める。アンチロックブレーキシステム用やトラク
ションコントロールシステム用として車両に予め備えら
れた後輪回転数センサS2 を利用することにより、部品
点数およびコストの削減に寄与することができる。
Description
ンジンで駆動し、他方を発進アシスト用のモータで駆動
する前後輪駆動車両に関する。
8−175209号公報により公知である。また界磁電
流を変化させることが可能な界磁制御モータを用い、モ
ータ回転数が低いときに界磁電流を強めにし、モータ回
転数が高いときに界磁電流を弱めにすることにより、変
速機を設けることなく1台のモータで低回転高トルク特
性および高回転低トルク特性を両立させる技術も知られ
ている。
車両の発進アシスト用のモータとして前記界磁制御モー
タを使用すると、モータ回転数の変化に応じて低回転高
トルク特性および高回転低トルク特性を切り換えて発進
アシスト性能を高めることができる。しかしながら、そ
のためには界磁制御モータの回転数を検出するモータ回
転数センサが必要になってコストアップの要因になる問
題がある。
で、特別のモータ回転数センサを必要とせずに、前後輪
駆動車両の発進アシスト用のモータとして前記界磁制御
モータを使用できるようにすることを目的とする。
に、請求項1に記載された発明によれば、前輪および後
輪の一方の車輪を駆動するエンジンと、前輪および後輪
の他方の車輪を駆動するモータとを備え、車両の発進時
にモータで他方の車輪を駆動して発進のアシストを行
い、車速が所定値に達したならば前記発進のアシストを
停止する前後輪駆動車両において、前記モータを界磁制
御モータで構成するとともに、前記他方の車輪の回転速
度を検出する速度センサの出力に基づいてモータの界磁
電流を制御する制御手段を設けたことを特徴とする前後
輪駆動車両が提案される。
モータで駆動される車輪の回転速度とは一定の関係を持
つため、モータの回転速度を検出する特別の速度センサ
を設けることなく、前記車輪の回転速度を検出する速度
センサの出力に基づいてモータの界磁電流を制御し、モ
ータの低回転高トルク特性および高回転低トルク特性を
任意に切り換えて車両の発進アシスト性能を高めること
ができる。特に、アンチロックブレーキシステム用やト
ラクションコントロールシステム用として車両に予め備
えられた速度センサを利用すれば、部品点数およびコス
トの削減に寄与することができる。
付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
もので、図1は前後輪駆動車両の全体構造を示す図、図
2は後輪駆動装置の拡大断面図、図3は後輪駆動装置の
スケルトン図、図4はドグクラッチの構造を示す、図2
の要部拡大図、図5および図6は図4に対応する作用説
明図、図7はモータの駆動系の電気回路図、図8はモー
タ回転数とモータトルクとの関係を示すグラフ、図9は
作用を説明するフローチャート、図10は後輪速度から
モータの界磁電流を検索するマップである。
動車両Vの全体構造を説明する。
ンジンEを備えており、このエンジンEの駆動力はトラ
ンスミッション1、ディファレンシャル2および左右の
ドライブシャフト3L ,3R を介して左右の前輪WFL,
WFRに伝達される。エンジンEにより駆動されるジェネ
レータGは、車両Vのヘッドライト、ブレーキランプ、
スタータモータ、空調装置、オーディオ機器等の各種電
装品に給電するための12ボルトの第1バッテリB1 に
接続される。
る後輪駆動装置Dが車体後部に設けられており、これら
モータML ,MR の駆動力は後輪駆動装置Dおよび左右
のドライブシャフト4L ,4R を介して左右の後輪
WRL,WRRに伝達される。1個が12ボルトの第2バッ
テリB2 ,B2 が2個直列に接続されており、これら第
2バッテリB2 ,B2 に前記ジェネレータGがDC−D
CコンバータCを介して接続される。マイクロコンピュ
ータよりなる電子制御ユニットUにより、モータM L ,
MR の作動が制御される。
く、電子制御ユニットUには、左右の前輪WFL,WFRの
回転速度を検出する前輪速度センサS1 ,S1 と、左右
の後輪の回転速度を検出する後輪速度センサS2 ,S2
と、ステアリングホイール6の操舵角を検出する操舵角
センサS3 と、ブレーキペダル7の操作を検出するブレ
ーキ操作センサS4 と、セレクトレバー8が前進ポジシ
ョンにあるか後進ポジションにあるかを検出するシフト
ポジションセンサS5 と、モータML ,MR のアーマチ
ュア電流を検出する電流センサS6 ,S6 とからの信号
が入力される。
装置DおよびモータML ,MR の構造を説明する。
に結合された左ケース本体22L および右ケース本体2
2R と、左ケース本体22L の左側面に結合された左ケ
ースカバー23L と、右ケース本体22R の右側面に結
合された右ケースカバー23 R とから構成される。左ケ
ースカバー23L の左側面には左側のモータML のモー
タハウジング24L が固定されるとともに、右ケースカ
バー23R の右側面には右側のモータMR のモータハウ
ジング24R が固定される。各モータML ,M R は、左
右のケースカバー23L ,23R およびモータハウジン
グ24L ,24 R に回転自在に支持されたモータ軸2
5,25と、モータハウジング24L ,24R の内周面
に固定されたステータ26,26と、モータ軸25,2
5に固定されたロータ27,27と、モータ軸25,2
5に固定されたコミュテータ28,28と、コミュテー
タ28,28に接触するブラシ29,29とを備える。
23L 間と、右ケース本体22R および右ケースカバー
23R 間とには、それぞれ入力軸30,30、第1減速
軸31,31、第2減速軸32,32および第3減速軸
33,33が平行に支持される。モータ軸25,25は
筒状に形成された入力軸30,30の内周面にスプライ
ン結合される。入力軸30,30に設けた第1減速ギヤ
34,34が第1減速軸31,31に設けた第2減速ギ
ヤ35,35に噛み合い、第1減速31,31軸に設け
た第3減速ギヤ36,36が第2減速軸32,32に設
けた第4減速ギヤ37,37に噛み合い、更に第2減速
軸32,32に設けた第5減速ギヤ38,38が第3減
速軸33,33に設けた第6減速ギヤ39,39に噛み
合っている。従って、モータ軸25,25の回転は、第
1〜第6減速ギヤ34〜39,34〜39,を介して第
3減速軸33,33に伝達されることになる。
33の内部に左右の出力軸40L ,40R が相対回転可
能に嵌合しており、それら出力軸40L ,40R の外端
は第3減速軸33,33の外部に突出して左右のケース
カバー23L ,23R にそれぞれ支持される。そして左
右の出力軸40L ,40R の外端は、それぞれ等速ジョ
イント41L ,41R および前記ドライブシャフト
4L ,4R を介して左右の後輪WRL,WRRに接続され
る。
軸40L ,40R とが、それぞれ遊星歯車機構P,Pに
よって接続される。左右の遊星歯車機構P,Pは実質的
に同一構造である。
0R の内端に一体に設けられたプラネタリキャリヤ4
2,42と、プラネタリキャリヤ42,42に回転自在
に支持された複数のプラネタリギヤ43…と、左右のケ
ース本体22L ,22R に回転自在に支持されてプラネ
タリギヤ43…に噛合するリングギヤ44と、第3減速
軸33,33に設けられてプラネタリギヤ43…に噛合
するサンギヤ45,45とから構成される。尚、左右の
遊星歯車機構P,Pのリングギヤ44は一体に形成され
て共有される。
P,Pに共有されるリングギヤ44はドグクラッチ46
によってケーシング21に結合可能である。ドグクラッ
チ46は、左ケース本体22L に固定した固定ドグ47
と、リングギヤ43の外周に軸方向摺動自在にスプライ
ン係合して前記固定ドグ47のドグ歯471 に係合可能
なドグ歯481 を備えた可動ドグ48と、可動ドグ48
の外周に軸方向摺動自在に嵌合するシフトスリーブ49
と、シフトスリーブ49に係合するシフトフォーク50
と、ケーシング21に摺動自在に支持されてシフトフォ
ーク50を支持するシフトロッド51と、励磁によって
シフトロッド51を図中左方向に駆動するシフトソレノ
イド52と、シフトソレノイド52の非励磁時にシフト
ロッド51を図中右方向に駆動する戻しばね53とから
構成される。
4,55を収納する2個の透孔482,483 が形成さ
れており、可動ドグ48に対向するリングギヤ44の外
周面には1個の凹部441 が形成されるとともに、可動
ドグ48に対向するシフトスリーブ49の内周面には2
個の凹部491 ,492 が形成される。
イド52が非励磁時状態にあってシフトロッド51が図
中右方向に移動しているとき、可動ドグ48の2個の透
孔482 ,483 およびシフトスリーブ49の2個の凹
部491 ,492 は整列しており、そこに遠心力で半径
方向外側に付勢された2個のロックボール54,55が
嵌合している。この状態では、ロックボール54,55
はリングギヤ44の凹部441 と係合することがなく、
従ってリングギヤ44は自由に回転することができる。
が励磁されてシフトロッド51が図中左方向に移動する
と、シフトロッド51がシフトフォーク50、シフトス
リーブ49およびロックボール54,55を介して可動
ドグ48を左動させ、可動ドグ48のドグ歯481 が固
定ドグ47のドグ歯471 に係合する。図6に示すよう
に、シフトソレノイド52によってシフトロッド51が
更に左動すると、シフトスリーブ49の2個の凹部49
1 ,492 間に形成された凸部493 上に一方のロック
ボール54が乗り上げ、可動ドグ48の透孔482 から
押し出されたロックボール54の一部がリングギヤ44
の凹部441 に係合する。その結果、リングギヤ44
は、ロックボール54、可動ドグ48および固定ドグ4
7を介して左ケース本体22L に回転不能に結合され
る。
の発進時には発進アシスト制御が行われ、車両Vの発進
後には旋回制御および作動制限制御が行われる。
作センサS4 が検出しており、シフトポジションセンサ
S5 で検出したシフトポジションが前進走行ポジション
であり、かつ後輪速度センサS2 ,S2 で検出した後輪
速度Vr(即ち、車速)が15km/h未満である車両
Vの前進発進時に、前輪速度センサS1,S1 で検出し
た前輪速度Vfと後輪速度センサS2 ,S2 で検出した
後輪速度Vrとを比較し、前輪速度Vfおよび後輪速度
Vrの偏差ΔV(=Vf−Vr)が閾値ΔV以上になる
と、つまりエンジンEにより駆動される前輪WFL,WFR
のスリップ量が所定値以上になると、図6に示すよう
に、シフトソレノイド52を励磁してドグクラッチ46
を係合させることにより遊星歯車機構P,Pのリングギ
ヤ44をケーシング21に固定した状態で、左右のモー
タML ,MR を同速度で正転駆動する。
星歯車機構P,Pのサンギヤ45,45に伝達される
が、ドグクラッチ46によってリングギヤ44がケーシ
ング21に固定されているため、サンギヤ45,45お
よびリングギヤ44に噛み合うプラネタリギヤ43…が
自転しながら公転し、これらプラネタリギヤ43…を支
持する左右のプラネタリキャリヤ42,42が回転す
る。その結果、プラネタリキャリヤ42,42に出力軸
40L ,40R 、等速ジョイント41L ,41R および
ドライブシャフト4L ,4R を介して接続された左右の
後輪WRL,WRRが同速度で前進回転し、車両Vの前進発
進がアシストされる。
たシフトポジションが後進走行ポジションである車両V
の後進発進時には、ドグクラッチ46を係合させた状態
で左右のモータML ,MR を同速度で逆転駆動すること
により、左右の後輪WRL,W RRを同速度で後進回転させ
て車両Vの後進発進がアシストすることができる。
と、ドグクラッチ46が図4に示す非係合状態に保持さ
れて遊星歯車機構P,Pのリングギヤ44は自由に回転
できる状態になる。この状態で例えば車両Vが右旋回す
る場合に、左側のモータML を正転駆動するとともに右
側のモータMR を逆転駆動する。すると左側のサンギヤ
45が正転して左側のプラネタリキャリヤ42がリング
ギヤ44に対して正転し、同時に右側のサンギヤ45が
逆転して右側のプラネタリキャリヤ42がリングギヤ4
4に対して逆転する。このとき、左右のプラネタリキャ
リヤ42,42から共通のリングギヤ44に作用する相
互に逆方向のトルクは相殺されるため、左後輪WRLが増
速されて右後輪WRRが減速される。その結果、左後輪W
RLおよび右後輪WRRにそれぞれ駆動力および制動力が作
用し、右向きのヨーモーメントが発生して車両Vの右旋
回がアシストされる。
MR を正転駆動するとともに左側のモータML を逆転駆
動することにより、右後輪WRRおよび左後輪WRLにそれ
ぞれ駆動力および制動力が作用し、左向きのヨーモーメ
ントが発生して車両Vの左旋回がアシストされる。また
左右のモータML ,MR の駆動量は、操舵角センサS 3
で検出した操舵角と、後輪速度センサS2 ,S2 で検出
した車速とに基づいて推定した車両Vの旋回半径に応じ
て決定することができる。
をジェネレータとして機能させて回生制動力を発生させ
ることにより、後輪駆動装置Dに差動制限機能を発揮さ
せる。即ち、左後輪WRLの回転がプラネタリキャリヤ4
2、プラネタリギヤ43…およびサンギヤ45を経て左
側のモータML に伝達されて制動されるとともに、右後
輪WRRの回転がプラネタリキャリヤ42、プラネタリギ
ヤ43…およびサンギヤ45を経て右側のモータMR に
伝達されて制動されるが、このとき左右のプラネタリギ
ヤ43…がケーシング21から切り離された共通のリン
グギヤ44に噛み合っているため、左右の後輪WRL,W
RRの差回転が左右のモータML ,MR の制動力によって
規制される。これにより差動制限機能が発揮され、外乱
等によって車両Vにヨーモーメントが作用したときに、
このヨーモーメントに対抗するヨーモーメントを発生さ
せて直進安定性や高速旋回安定性を高めることができ
る。
ML ,MR の駆動は第2バッテリB 2 ,B2 に蓄電した
電力により行われる。12ボルトの第1バッテリG1 を
充電すべくジェネレータGは発電電圧を12ボルトに制
御するICレギュレータを備えており、12ボルトのバ
ッテリを2個直列に接続した第2バッテリB2 ,B2の
充電は、ジェネレータGの12ボルトの発電電圧をDC
−DCコンバータCで24ボルトに昇圧することにより
行われる。
あって、その界磁を構成するステータ26,26に流れ
る界磁電流imを、電子制御ユニットUからの指令で増
減してロータ27,27を横切る磁束を強めたり弱めた
りし、モータML ,MR の回転数−トルク特性を任意に
制御することができる。即ち、図8に示すように、モー
タ回転数Nmが低い領域では界磁電流imを強めてモー
タトルクTmを増加させ、モータ回転数Nmが高い領域
では界磁電流imを弱めてモータ回転数Nmを増加させ
ることができる。このモータML ,MR の界磁切換制御
は、後輪回転数センサS2 ,S2 で検出した後輪回転数
と、電流センサS6 ,S6 で検出したモータML ,MR
のアーマチュア電流とに基づいて、上述した発進アシス
ト制御時に実行される。
回転数に応じて行われるものであるが、車両Vの発進ア
シスト時には左右のモータML ,MR によって左右の後
輪W RL,WRRが駆動され、そのときのモータ回転数は後
輪速度センサS2 ,S2 で検出した後輪回転数と比例関
係にあることから、本実施例ではモータ回転数センサを
設けることなく、後輪速度センサS2 ,S2 の出力をモ
ータ回転数に代わる信号として利用している。後輪速度
センサS2 ,S2 はアンチロックブレーキシステム用や
トラクションコントロールシステム用として車両Vに予
め装着されているため、それを利用することによりコス
トの削減を図ることができる。
フローチャートおよび図10のマップに基づいて更に説
明する。
S2 ,S2 で検出した後輪速度Vrを第1閾値V1 と比
較し、後輪速度Vrが第1閾値V1 未満であるモータM
L ,MRの低速回転時には、ステップS5でモータ
ML ,MR の界磁電流igを強めてモータトルクTgの
増加が図られる。前記ステップS1で後輪速度Vrが第
1閾値V1 以上であり、かつステップS2で後輪速度V
rが第1閾値V1 より大きい第2閾値V2 以上であるモ
ータML ,MR の高速回転時には、ステップS6でモー
タML ,MR の回転数を更に高速側に延ばすべく界磁電
流igが弱められる。
第1閾値V1 以上、第2閾値V2 未満であり、かつステ
ップS3で前回の界磁電流igが弱められていなけれ
ば、ステップS4で電流センサS6 ,S6 で検出したモ
ータML ,MR のアーマチュア電流Iを閾値I1 と比較
し、アーマチュア電流Iが閾値I1 以上であれば、ステ
ップS5でモータML ,MR の界磁電流igが強めたま
まの状態に保持される。逆に前記ステップS4でアーマ
チュア電流Iが閾値I1 未満になれば、ステップS6で
モータML ,MR の界磁電流igが弱められる。そして
前記ステップS3で前回の界磁電流igが既に弱められ
ていれば、ステップS6でモータML ,M R の界磁電流
igが弱めたままの状態に保持される。
になったときは、即座にモータML,MR の界磁電流i
gを弱めることなく、アーマチュア電流Iが閾値I1 未
満になったことを条件として界磁電流igが弱められ
る。後輪速度Vrが第2閾値V 1 以上になったときは、
アーマチュア電流Iに関わらず、無条件でモータML ,
MR の界磁電流igが弱められる。
を考慮する理由は以下のとおりである。モータ回転数を
直接検出せずに後輪速度Vrから間接的に検出している
ため、後輪駆動装置Dの動力伝達経路のガタやねじれの
影響で若干の検出誤差が発生することが避けられない。
そこで、後輪速度Vrが第1閾値V1 以上になる条件に
加えて、アーマチュア電流Iが閾値I1 未満になったと
きに界磁電流igを強めから弱めに切り換えることによ
り、上記したモータ回転数の検出誤差を吸収することが
できる。尚、車両Vの発進時には、モータ回転数が低速
から高速に切り換わる頻度の方が高速から低速に切り換
わる頻度よりも圧倒的に高いため、低速から高速に切り
換わる場合だけにアーマチュア電流Iを考慮した上記ヒ
ステリシス制御を行うが、頻度の低い高速から低速に切
り換わる場合には、アーマチュア電流Iを考慮せずに後
輪速度Vrが第1閾値V1 未満になったときに界磁電流
igを弱めから強めに切り換えるようにしている。
輪WFL,WFRがスリップした場合にのみモータML ,M
R を駆動して発進アシストを行っているが、以下に説明
する第2実施例の如く、前輪WFL,WFRのスリップの有
無に関わらずアクセルペダルの踏み込み量に応じてモー
タML ,MR の駆動を制御することができる。
ていないことをブレーキ操作センサS4 が検出してお
り、シフトポジションセンサS5 で検出したシフトポジ
ションが前進走行ポジションであり、かつ後輪速度セン
サS2 ,S2 で検出した後輪速度Vr(即ち、車速)が
15km/h未満である車両Vの前進発進時に、アクセ
ル開度センサで検出したアクセル開度が所定値以上であ
ってドライバーが加速を要求している場合に、そのアク
セル開度に応じてモータML ,MR を正転駆動して発進
アシストを行い、アクセル開度が所定値未満の場合には
モータML ,MRを駆動しない。そして発進後に後輪速
度Vr(即ち、車速)が15km/h以上になると、モ
ータML ,MR の駆動を停止して発進アシストを終了す
る。
性が要求される車両Vの発進時にモータML ,MR を駆
動して発進アシストを行うことにより、エンジンEの燃
費消費量の低減、エミッションの低減、車両Vの加速性
能の向上を図ることができる。またアクセル開度が所定
値未満であってドライバーが加速を要求していない場合
にはモータML ,MR を駆動しないので、電力の無駄な
消費を抑えることができる。
明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行う
ことが可能である。
ジンEで駆動し、後輪WRL,WRRをモータML ,MR で
駆動しているが、逆に後輪WRL,WRRをエンジンEで駆
動し、前輪WFL,WFRをモータML ,MR で駆動するこ
とも可能である。
によれば、モータの回転速度と該モータで駆動される車
輪の回転速度とは一定の関係を持つため、モータの回転
速度を検出する特別の速度センサを設けることなく、前
記車輪の回転速度を検出する速度センサの出力に基づい
てモータの界磁電流を制御し、モータの低回転高トルク
特性および高回転低トルク特性を任意に切り換えて車両
の発進アシスト性能を高めることができる。特に、アン
チロックブレーキシステム用やトラクションコントロー
ルシステム用として車両に予め備えられた速度センサを
利用すれば、部品点数およびコストの削減に寄与するこ
とができる。
ラフ
ップ
Claims (1)
- 【請求項1】 前輪(WFL,WFR)および後輪(WRL,
WRR)の一方の車輪を駆動するエンジン(E)と、前輪
(WFL,WFR)および後輪(WRL,WRR)の他方の車輪
を駆動するモータ(ML ,MR )とを備え、車両(V)
の発進時にモータ(ML ,MR )で他方の車輪を駆動し
て発進のアシストを行い、車速が所定値に達したならば
前記発進のアシストを停止する前後輪駆動車両におい
て、 前記モータ(ML ,MR )を界磁制御モータで構成する
とともに、前記他方の車輪の回転速度を検出する速度セ
ンサ(S2 )の出力に基づいてモータ(ML ,MR )の
界磁電流を制御する制御手段(U)を設けたことを特徴
とする前後輪駆動車両。
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