JP2007093452A - ドライブシャフトの軸トルク測定方法および測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ドライブシャフトに作用する軸トルクを正確に測定できる軸トルク測定方法、および測定装置を提供する。
【解決手段】各等速ジョイント２，３のいずれか一方の外輪２ａ，３ａにセンサーターゲット５を取り付け、このセンサーターゲット５に対向して設けた第１のセンサ６によって回転パルス信号を検出する。両等速ジョイント２，３の外輪２ａ，３ａに、前記センサーターゲット５または別の部材からなる印付き部材４１，４２を設け、これら印付き部材４１，４２は、円周上に等配して印４３，４４を付けたものとする。各印４３，４４の配列に対向して設けた第２のセンサ８，９によって各印４１，４２を検出する。アウトボード側の第２のセンサ９の検出パルスとインボード側の第２のセンサ８の検出パルス間における前記回転パルス信号のパルス数をカウントすることで、ドライブシャフト１に生じたねじれ角を測定し、このねじれ角を演算して軸トルクを求める。
【選択図】図２

Description

この発明は、自動車のエンジンの動力を車輪に伝達する役目を持っている駆動輪車軸、すなわちドライブシャフトにおいて、その軸トルクを測定する方法および装置に関する。このようなドライブシャフトとしては、前輪駆動車の前車軸、後輪駆動車の後車軸、全輪駆動車の全車軸が該当する。

独立懸架方式のサスペンションを採用する自動車のドライブシャフトでは、サスペンションの動きに追随しながら駆動力を伝達する必要がある。このため、ドライブシャフトの一端は等速ジョイントを介してディファレンシャルと連結され、他端は等速ジョイントを介して車軸（アクスル）と連結される。このようにしてドライブシャフトはエンジンの動力を車輪まで伝える駆動系統に組み込まれ、エンジンの動力は最終的にドライブシャフトによって車輪に伝えられる。
また、最近の自動車はあらゆる部分に電子制御技術が導入されており、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）、トラクションコントールシステム（ＴＣＳ）、ノンスリップデフ（ＬＳＤ）などの走行制御では車輪速信号が利用されている。このために、通常、ドライブシャフトのアウトボード側（アクスル側）にＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）制御用のパルサーリングが設けられ、車輪の回転に伴い歯車状のパルサーリングが回転すると、それに近接して車体側に設置された電磁ピックアップに車輪回転数に比例した周波数のパルスが発生するようになっている。

特許文献１において、両端に等速ジョイントを具備した自動車のドライブシャフトであって、各等速ジョイントすなわちインボード側、アウトボード側のそれぞれの等速ジョイントの外輪にパルサーリングを取り付け、両パルサーリングによって発生する回転信号を検出し、ドライブシャフトに生じたねじれに対応する回転信号の位相差を演算処理して軸トルクを求めるドライブシャフトの軸トルク測定方法が示されている。
また、求めた軸トルク信号に基づいてエンジンの出力を制御することにより、過大トルクの発生を防止し、この過大トルトの発生防止によってドライブシャフトの軸径および等速ジョイントのサイズダウンによる軽量化を図ることが開示されている。
特開平７−６３６２８号公報

自動車に使用されるドライブシャフトの等速ジョイントは、自動車の急発進や急加速時等の過大トルクが発生してもこれに十分耐えられる強度が要求される。そのため、軸径やジョイント外径は大きく、重量も重くならざるを得ない。
一方、燃費改善には車体の軽量化が非常に効果的であり、ドライブシャフトも軽量化の必要にせまられている。

この軽量化を図るには、ドライブシャフトに作用する軸トルクを正確に測定し、特許文献１に示されるように、求めた軸トルクでエンジン出力を制御し、過大トルクの発生を防止することが効果的である。
しかし、特許文献１には、上記のように両側の等速ジョイントの位相差によってドライブシャフトの軸トルクを求める方法が開示されているが、その位相差を測定する具体的な記述がなく、正確なトルクを測定する方法の確立が望まれていた。

また、低μ（摩擦係数）路での走行では、タイヤのスリップが発生しやすく、タイヤ進行方向における路面−タイヤ間作用力が測定できれば、この測定データを利用して、車体制御によってこれを事前に防止も可能となる。そのため、この路面−タイヤ間作用力を測定できる方法の確立についても望まれる。

この発明の目的は、ドライブシャフトに作用する軸トルクを正確に測定できて、ドライブシャフトの軽量化に貢献でき、さらに、路面−タイヤ間の作用力の推定を可能とするドライブシャフトの軸トルク測定方法、および測定装置を提供することである。

この発明のドライブシャフトの軸トルク測定方法は、両端にて等速ジョイントを介して自動車の駆動系統に接続されるドライブシャフトのいずれか一方の等速ジョイントの外輪にセンサーターゲットを取り付け、このセンサーターゲットに対向して設けた第１のセンサによってセンサーターゲットを検出し発生する回転パルス信号を検出し、
前記ドライブシャフトの両端の等速ジョイントの外輪に、前記センサーターゲットまたは別の部材からなる印付き部材を設け、これら印付き部材は、互いに同じ間隔で円周上に等配して印を付けたものとし、これら各印の配列に対向してそれぞれ設けた第２のセンサによって各印を検出し、アウトボード側の第２のセンサの検出パルスとインボード側の第２のセンサの検出パルス間における前記回転パルス信号のパルス数をカウントすることで、ドライブシャフトに生じたねじれ角を測定し、この測定されたねじれ角を演算して軸トルクを求め、
さらに、設定した測定する最小分解能の軸トルクが作用した場合に相当するねじれ角度をＳdeg 、第１のセンサのセンサーターゲット１回転におけるパルス数をＡとすると、
Ｓ＞（１８０／Ａ）の関係とすることを特徴とする。上記の設定した測定する最小分解能は、適宜想定した測定する最小分解能とすれば良い。

ドライブシャフト両端の各等速ジョイントの外輪に印付き部材を設け、これら印付き部材の各印の配列に対向してそれぞれ第２のセンサを設けておけば、トルクによってドライブシャフトがねじれたとき、そのねじれは両側の印付き部材の印の配列によって発生するパルスの位相差となって現われる。
アウトボード側の第２のセンサの検出パルスとインボード側の第２のセンサの検出パルス間における、ドライブシャフトの回転速度に対応した回転パルス信号のパルス数をカウントすることで、ドライブシャフトに生じたねじれ角を検出することが可能となる。ドライブシャフトの回転速度に対応した回転パルス信号は、いずれか一方の等速ジョイントの外輪に取り付けられたセンサーターゲットを第１のセンサで検出することにより得られる。この場合に、ねじれ角度測定の分解能を考慮して、第１のセンサのセンサーターゲット１回転におけるパルス数を定めることで、正確に前記ねじれ角度の検出が行える。
このようにして、ドライブシャフトに生じたねじれに対応する回転信号の位相差を正確に求めることができ、この位相差を演算処理して軸トルクを求める。

求めた軸トルクの信号に基づいてエンジンの出力を制御し、過大トルクの発生を抑えることにより、等速ジョイントのサイズダウン、軽量化を図ることができる。
軸トルクを測定することで、タイヤ進行方向における路面−タイヤ間作用力の推定が可能となる。低μ路での走行では、タイヤのスリップが発生し易いが、タイヤ進行方向における路面−タイヤ間作用力が測定できれば、この測定データを利用して、車体制御によってこれを事前に防止することが可能となる。

前記センサーターゲットおよびこれに対向する第１のセンサからなる回転検出器としては、ＡＢＳ制御用に一方の等速ジョイントに設けられるものを用いても良い。

この発明方法において、測定する最大のねじれ角度をＢdeg とすると、前記各外輪の円周上に等配した印における円周方向に隣接する印間の成す角度が、２×Ｂdeg 以上の角度差を有するものとしても良い。
このように隣接する印間の成す角度と測定する最大のねじれ角度Ｂの関係を規制することにより、第２のセンサの検出パルスの誤検出が回避されて、ねじれを推定する計算方法が簡便化され、軸トルク検出の信頼がアップする。

アウトボード側の印を検出する第２のセンサ出力とインボード側の印を検出する第２のセンサ出力とは、前記ドライブシャフトにトルクが作用していない状態で、位相差がゼロとなるように、前記印付き部材の外輪への固定、または第２のセンサの位相角を設定しても良い。
これにより、ドライブシャフトにトルクが作用していない状態で位相差が検出されることが回避できる。

また、各センサによる検出よりも前に、予め、両等速ジョイントの外輪間のトルクと前記位相差の関係を測定もしくは計算により求めておき、この求めておいたトルクと位相差の関係により、軸トルク測定時の位相差の測定結果を補正するようにしても良い。
この補正により、軸トルク検出の精度、信頼性が向上する。

この発明方法において、測定されたドライブシャフトの軸トルクに相当するドライブシャフトのねじれ角度が、設定した最大のねじれ角度Ｂdeg 以上となった場合に、異常信号を外部に出力するようにしても良い。
これより、さらなる軸トルク検出の信頼性のアップが図れると同時に、ドライブシャフト１の破損を防止できる。

また、センサーターゲットに対向し設置される第１のセンサを複数個用い、これら複数のセンサを、所定の間隔に離して固定しても良い。
この場合に、センサーターゲットに対向する第１のセンサの出力から求めた前記ドライブシャフトの回転方向、または外部に設けたセンサによって前記ドライブシャフトの回転方向を検出し、この回転方向の検出結果を元に、軸トルク測定時の位相差の計算式を変更しても良い。

この発明において、前記センサーターゲットは円周方向に等配された複数の歯または磁極対を有するものとし、このセンサーターゲットに対向する前記第１のセンサの出力パルスのデューティーをほぼ５０％とし、設置されるＤ個の第１のセンサの出力は互いに（１８０／Ｄ）deg の位相差をもつようにし、さらに、これらＤ個の第１のセンサの出力によってセンサーターゲットの凹凸または磁極対によるパルス出力をＤ分割し、このＤ分割されたパルス出力を、車輪回転速度信号に利用しても良い。例えば、アンチロックブレーキシステムの制御用信号等となる車輪回転速度信号に利用しても良い。
これにより、回転検出の分解能を高めることができ、車輪用軸受に設けられる回転検出装置と同程度の回転検出精度を得ることができる。

この場合に、センサーターゲットに対向し設置されるＤ個の第１のセンサの出力は互いに（１８０／Ｄ）deg の位相差をもつように、前記Ｄ個の第１のセンサの位置を設定しても良い。
またこの場合に、センサーターゲットに対向し設置されるＤ個の第１のセンサの出力は互いに（１８０／Ｄ）deg の位相差をもつように、予め、センサーターゲットに対向する各第１のセンサ出力の測定結果からその位相差を検出して記憶しておき、この記憶しておいた検出値とセンサーターゲットの回転速度によって、第１のセンサの回転検出出力を補正しても良い。
これにより、アンチロックブレーキシステムの制御用等のセンサとしての精度アップを図ることができる。

この発明の自動車の走行制御方法は、この発明の上記いずれかの構成のドライブシャフトの軸トルク測定方法によって求めた軸トルクの信号を、車両走行制御に用いることを特徴とする。

この発明のドライブシャフトの軸トルク測定装置は、両端にて等速ジョイント（２，３）を介して自動車の駆動系統に接続されるドライブシャフト（１）のいずれか一方の等速ジョイント（２，３）の外輪（２ａ，３ａ）にセンサーターゲット（５）を取り付け、このセンサーターゲット（５）を検出して回転パルス信号を得る第１のセンサ（６）を前記センサーターゲット（５）に対向して設ける。
前記ドライブシャフト（１）の両端の等速ジョイント（２，３）の外輪（２ａ，３ａ）に、前記センサーターゲット（５）または別の部材からなる印付き部材（４１，４２）を設け、これら印付き部材（４１，４２）は、互いに同じ間隔で円周上に等配して印（４３，４４）を付けたものとする。これら各印（４３，４４）の配列に対向して各印（４３，４４）を検出する第２のセンサ（８，９）をそれぞれ設ける。
アウトボード側の第２のセンサ（９）の検出パルスとインボード側の第２のセンサ（８）の検出パルス間における前記回転パルス信号のパルス数をカウントすることで、ドライブシャフト（１）に生じたねじれ角を測定するねじれ角測定手段（１６）を設ける。
この測定されたねじれ角を演算して軸トルクを求める軸トルク演算手段（１３）を設ける。
さらに、設定した測定する最小分解能の軸トルクが作用した場合に相当するねじれ角度をＳdeg 、第１のセンサ（６）のセンサーターゲット（５）の１回転におけるパルス数をＡとすると、
Ｓ＞（１８０／Ａ）の関係とする。

この発明のドライブシャフトの軸トルク測定方法は、両端にて等速ジョイントを介して自動車の駆動系統に接続されるドライブシャフトのいずれか一方の等速ジョイントの外輪にセンサーターゲットを取り付け、このセンサーターゲットに対向して設けた第１のセンサによってセンサーターゲットを検出し発生する回転パルス信号を検出し、前記ドライブシャフトの両端の等速ジョイントの外輪に、前記センサーターゲットまたは別の部材からなる印付き部材を設け、これら印付き部材は、互いに同じ間隔で円周上に等配して印を付けたものとし、これら各印の配列に対向してそれぞれ設けた第２のセンサによって各印を検出し、アウトボード側の第２のセンサの検出パルスとインボード側の第２のセンサの検出パルス間における前記回転パルス信号のパルス数をカウントすることで、ドライブシャフトに生じたねじれ角を測定し、この測定されたねじれ角を演算して軸トルクを求め、さらに、設定した測定する最小分解能の軸トルクが作用した場合に相当するねじれ角度をＳdeg 、第１のセンサのセンサーターゲット１回転におけるパルス数をＡとすると、
Ｓ＞（１８０／Ａ）の関係とする方法であるため、ドライブシャフトに作用する軸トルクを正確に測定できて、その測定した軸トルクをエンジンの出力制御に用い、過大トルクを防止することにより、ドライブシャフトの軽量化に貢献でき、さらに測定した軸トルクから、路面−タイヤ間の作用力の推定が可能となる。

この発明の一実施形態を、図１ないし図１３と共に説明する。図１に示すように、ドライブシャフト１は両端にて等速ジョイント２，３を介して駆動系統に接続される。図示する実施形態の場合、インボード側はトリポード型スライド式等速ジョイント２によりディファレンシャル（図示せず）と連結され、アウトボード側はバーフィールド型固定式等速ジョイント３によりアクスル（図示せず）と連結される。

なお、ドライブシャフト１の両端の等速ジョイントは、図示例のような組合せに限られない。たとえば、前輪駆動車の前車軸すなわち駆動輪前車軸の場合、前輪が操舵されるため、車輪側となるアウトボード側の等速ジョイント２は大きな作動角と共に等速性が要求される。この要求を満たすため、アウトボード側の等速ジョイント２にはバーフィールド型固定式継手（ゼッパ型固定式継手）、トリポード型固定式等速ジョイントなどが用いられる。車体側となるインボード側の等速ジョイント２にはサスペンションの動きを許容する作動角が要求される。この作動角は車輪側等速ジョイント２ほど大きくないが、サスペンションの動きに伴う車体の長さ変化を可能にする必要がある。このためインボード側等速ジョイント２にはバーフィールド型スライド式継手、トリポード型スライド式継手、クロスグローブ型継手などが用いられる。独立懸架方式の駆動輪後車軸は舵取り機能が不要で大きな作動角を必要としないためカルダン継手が使用される場合もある。

インボード側の等速ジョイント２の外輪２ａにはＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）制御用のセンサーターゲット５が取り付けられている。センサーターゲット５は、歯車状のパルサーリングまたはＮ極とＳ極の磁極対が円周方向に並べて設けられた磁気エンコーダ等からなる。車体側には、センサーターゲット５に近接する位置に、電磁ピックアップ等からなるセンサ第１の６が設置され、センサーターゲット５が回転すると第１のセンサ６に回転数に比例した周波数のパルスが発生する。対応するセンサーターゲット５と第１のセンサ６とで、回転速度や回転角度を検出する回転検出器７を構成する。

ここで、図１では歯車状のパルサーリングまたは磁気エンコーダからなるセンサーターゲット５と電磁ピックアップからなるセンサ６とで第１のセンサ系を構成したが、いかなるセンサーターゲットを用いても良い。また、第１のセンサ６として、電磁ピックアップの代わりに、光学式センサや他の磁気センサを使用してもよい。なお、アウトボード側の等速ジョイント３の外輪３ａにも、アウトボード側と同様なセンサーターゲット（図示せず）を設け、これに対向する第１のセンサ（図示せず）を設けても良い。

ドライブシャフト１の軸トルクの検出のためには、ドライブシャフト１の両端の等速ジョイント２，３の外輪に印付き部材４１，４２を設け、これら印付き部材４１，４２は、互いに同じ間隔で円周上に等配して印４３，４４を付けたものとする。これら各印４３，４４の配列に対向して各印４３，４４を検出する第２のセンサ８，９をそれぞれ設ける。印付き部材４１，４２は、前記センサーターゲット５であっても良く、また別の部材であっても良い。

ここでは、図３に示すように、インボード側の印付き部材４１はセンサーターゲット５とし、このセンサーターゲット５における回転検出のための歯または磁極配列とは別の箇所に、同一円周上に等配して前記印４３を付けている。図３（Ａ）はセンサーターゲット５を歯車状のパルサーリングとした例であり、図３（Ｂ）はセンサーターゲット５をＮ，Ｓの磁極対を円周方向に並べたものとした例である。なお、図１，図２では、分かり易くするために、センサーターゲット５に隣接してこのセンサーターゲット５とは別に印付き部材４２を設けたように図示してある。

なお、各印付き部材４１，４２の印４３，４４は、凸部または凹部や磁極等の磁気的に検出可能なものであっても、また光学的に検出可能なものであっても良い。第２のセンサ８，９は、印４３，４４の種類に応じて、電磁ピックアップやその他の磁気センサや、光学式センサが用いられる。

図２は、このドライブシャフトの軸トルク測定装置の概念構成を示す。この軸トルク測定装置は、軸トルク演算部１１と、前記センサーターゲット５および第１のセンサ６と、インボード側，アウトボード側の印付き部材４３，４４および第２のセンサ８，９により構成される。
軸トルク演算部１１は、上記各第２のセンサ８，９の検出パルスからドライブシャフト１に生じたねじれに対応する位相差を測定する位相差演算処理手段１２、および求められた位相差から軸トルクを求める位相差対応軸トルク演算手段１３により構成される。
位相差対応軸トルク演算手段１３で検出されたドライブシャフト１の軸トルクは、車両走行制御手段３１による走行制御に使用される。また、この軸トルク測定装置で検出する回転パルス信号は、アンチロックブレーキシステム３２の制御に用いられる。

位相差演算処理手段１２は、その基本的な構成としてねじれ角度測定手段１６を有している。ねじれ角度測定手段１６は、アウトボード側の第２のセンサ９の検出パルスとインボード側の第２のセンサ８の検出パルス間における、第１のセンサ６の出力する回転パルス信号のパルス数をカウントすることで、ドライブシャフト１に生じたねじれ角を測定する手段である。
位相差演算処理手段１２は、この他に、異常判定手段１９、回転方向検出手段２０、回転方向対応計算式変更手段２１、初期位相ずれ補正手段２２、トルク・位相差関係補正手段２３、パルス分割手段２４、およびセンサ位置対応補正手段２５を有している。これら各手段１９〜２５の機能、および前記ねじれ角度測定手段１６の詳細については、次に述べる軸トルク測定方法と共に説明する。

上記構成の軸トルク測定装置を用いた軸トルク測定方法を説明する。
自動車の急発進、急加速時においては、駆動系統に発生する軸トルクは大きく、四輪及び二輪車の駆動系統の中でクラッチ部を除く最も剛性の低いところはドライブシャフト１である。そのため、ドライブシャフト１はねじられる。このねじり角度を、第１のセンサ６の回転パルス信号と、インボード側およびアウトボード側の第２のセンサ８，９のパルス信号に基づいて演算し、軸トルクを求める。

図５に示すように、トルクが発生していない場合はドライブシャフト１の両端におけるねじれはなく、第２のセンサ出力も位相が合っている。しかし、トルクが発生するとドライブシャフト１がねじれるため、図６のようにインボード側の第２のセンサ出力よりもアウトボード側の第２のセンサ出力が遅れ、位相差ｔが生じる。

図６で示されるように、インボード側の第２のセンサ出力パルスからアウトボード側の第２のセンサ出力パルス間の位相差ｔ間に発生する第１のセンサ出力のパルス数Ｑをカウントすれば、軸トルクは推定できる。すなわち、センサーターゲット５の１回転当たりの第１のセンサ出力パルス数をＡとすると、軸トルクは、
Ｋ×Ｑ×（Ａ／３６０） ……(1)
で計算される。ここでＫは定数である。
上記位相差ｔ間に発生する第１のセンサ出力のパルス数Ｑのカウントを、図２のねじれ角度測定手段１６が行う。また、求められたパルス数Ｑを用いた上記の式(1) による軸トルクの演算を、図２の軸トルク演算手段１３により行う。

ここで、一回転中に発生する回転パルス数は多いほど、インボード側の印４３の検出パルスとアウトボード側の印４４の検出パルスの位相差ｔの検出によるねじれは、精度良く測定できる。
そこで、想定した測定する最小分解能の軸トルクが作用した場合に相当するねじれ角度をＳdeg で、前記第１のセンサ６のセンサーターゲット５の１回転におけるパルス数をＡとすると、 Ｓ≧（１８０／Ａ）の関係にすることが望ましい。

一方、ドライブシャフト１のねじれ角度、すねわち両側の印付き部材４１，４２間の位相差が大きくなりすぎると、位相差検出パルス数を誤カウントしてしまう可能性がある。よって、このような誤カウントを避けるため、測定する最大のねじれ角度をＢdeg とすると、Ｂ＞（１８０／Ａ）となるようなセンサーターゲット５の歯数Ａとすることで、ねじれを推定する計算方法が簡便化され、軸トルク検出の信頼性もアップすることができる。

さらに、測定されたドライブシャフト１の軸トルクに相当するドライブシャフト１のねじれ角度が、想定した最大のねじれ角度Ｂdeg 以上となった場合に、異常信号を外部に出力することで、さらなる軸トルク検出の信頼性もアップが図れると同時に、ドライブシャフト１の破損を防止できる。
図２の異常判定手段１９は、この想定した最大のねじれ角度Ｂdeg を設定しておいて、ドライブシャフト１のねじれ角度が設定ねじれ角度以上となった場合に異常信号を出力するものとされる。

また、アウトボード側の印付き部材４２と第２のセンサ９の位置、インボード側の印付き部材４１と第２のセンサ８の位置によって、ドライブシャフト１にトルクが作用していない状態であっても、検出される位相差が存在する場合がある。
このため、アウトボード側の印４４を検出する第２のセンサ出力とインボード側の印４３を検出する第２のセンサ出力とは、ドライブシャフト１にトルクが作用していない状態で、位相差がゼロとなるように、等速ジョイント２，３の外輪２ａ，３ａへの印付き部材４１，４２の固定、または第２のセンサ８，９の位相角を調整することが望ましい。

ドライブシャフト１にトルクが作用していない状態で、図４にインボード側およびアウトボード側の印付き部材４１，４２を示すように、ドライブシャフト１のアウトボード側の第２のセンサ出力とインボード側の第２のセンサ出力に位相差Ｃがあった場合には、この値を予め測定しておき、軸トルク測定時の位相差の演算結果を補正するようにしてもよい。図２の初期位相ずれ補正手段２２は、この補正を行う手段である。

図７のように、予め両等速ジョイント２，３の外輪２ａ，３ａ間のトルクと前記位相差の関係を、測定もしくは計算により求めておき、等速ジョイント２，３内部のトルクとねじれ角度の非線形性を補正するようにしても良い。これにより、より正確な軸トルクの測定が可能となる。
図２のトルク・位相差関係補正手段２３は、上記のように求められたトルクと位相差の関係を記憶しておき、上記の非線形性を補正する手段である。

図３（Ａ），（Ｂ）は、前述のように、それぞれセンサーターゲット５をパルサーリングとした例および磁気エンコーダとした例を示す。
センサーターゲット５がパルサーリングと磁気エンコーダのいずれの場合であっても、センサーターゲット５に対向し設置される第１のセンサ６を複数個用い、それぞれ、所定の間隔に離して固定することで、図８に示すように、同一センサーターゲット５に対向する第１のセンサ６の出力から求めたドライブシャフト１の回転方向を検出することができる。図２の回転方向検出手段２０は、この回転方向の検出の処理を行う。この回転方向検出結果を元に、図９，図１０のように軸トルク測定時の計算方法が変更される。この計算方法の変更の処理を、図２の回転方向対応変更手段２１が行う。
なお、回転方向の検出は、外部に設けたセンサ（図示せず）によって求めてもよい。

図９にはカウントされる位相差検出パルス数Ｑが、Ｑ＜Ｕ／Ａの場合を、図１０には、Ｑ＞Ｕ／Ａの場合をそれぞれ示す。Ｕは、センサーターゲット５の１回転当たりの第１のセンサ出力パルス数をＵであり、Ａはセンサーターゲット５の歯数または磁極対の数を示す。
図９に示す、Ｑ＜Ｕ／Ａ の場合は、正転時の軸トルクが、
（軸トルク）＝Ｋ×Ｑ×（Ａ／３６０） （Ｋ：定数）
として計算され、逆転時の軸トルクが、
（軸トルク）＝Ｋ×（Ａ／Ｔ−Ｑ）×（Ａ／３６０）
（Ｋ：定数、Ｔ：１回転当たりの第２のセンサ出力パルス数）
図１０に示す、Ｑ＞Ｕ／Ａ の場合は、正転時の軸トルクが、
（軸トルク）＝Ｋ×（Ａ／Ｔ−Ｑ）×（Ａ／３６０）
（Ｋ：定数、Ｔ：１回転当たりの第２のセンサ出力パルス数）
として計算され、逆転時の軸トルクが、
（軸トルク）＝Ｋ×Ｑ×（Ａ／３６０） （Ｋ：定数）
として計算される。
このように、ドライブシャフト１の回転方向、および検出される位相差信号（Ｑ）によって、軸トルク測定時の計算方法を変更することによって正確な軸トルクを可能とする。

また、通常、アウトボード側の等速ジョイント３に固定される車軸用軸受部で、車輪回転速度検出用回転センサ（ＡＢＳセンサ）が構成されるが、その精度は高く、１回転当たりの回転パルス数は約５０パルスと多い。
よって、このＡＢＳセンサとして、等速ジョイント３で検出した回転パルスを利用するには、分解能を高める必要がある。この分解能を高めるためには、センサーターゲット５がパルサーリングである場合はその歯による凸と凹部の幅を同じとし、また、センサーターゲット５が磁気エンコーダである場合は、Ｓ極およびＮ極の極間隔をほぼ同じにする。さらに、各センサーターゲット５に対向して設置される複数個のセンサ７の出力は、互いに、センサ個数をＤ個とすると（１８０／）deg の位相差をもつようにする。さらに、これらのセンサの出力によってセンサーターゲットの凹凸もしくは極変化によるパルス出力をＤ分割することで、このＤ分割されたパルス出力を得、これをアンチロックブレーキシステム３２の制御用の車輪回転速度信号として利用してもよい。

図１１，図１２に、それぞれ第１のセンサ６を２個または３個用いた例を示している。それぞれ、図中の表のようなロジックを構成することで、各センサ７（６）の出力から、パルス分割により周波数を高めたパルスの出力を得ることができる。表中の「Ｈ」はハイレベル、「Ｌ」はローレベルを示す。また、「センサ１」，「センサ２」…とあるのは、同じ第１のセンサ６のうち、円周方向に並ぶセンサを区別するために符号「１」，「２」を付したものである。
図１のパルス分割手段２４は、同図に示すようなパルス分割を行う。

さらに、センサーターゲット５に対向し設置されるＤ個の第１のセンサ６の出力は互いに（１８０／Ｄ）deg の位相差をもつように、各センサ位置を調整し、またセンサーターゲット５に対向し設置されるＤ個の第１のセンサ６の出力は互いに（１８０／Ｄ）deg の位相差をもつように、予め各第１のセンサ出力の測定結果から、その位相差を検出しておき、この検出した位相差とセンサーターゲット５の回転速度によって回転検出パルスの出力を補正することによって、ＡＢＳセンサとして精度アップを図ってもよい。

また、前記の各例では、センサーターゲット５に対して、センサ６をラジアル方向から対向させているが、図１３に示すようにアキシアル方向に対向させてもよい。

図１の車両制御装置３１は、このようにして求められた軸トルクの信号に基づいて、たとえばエンジンの点火タイミングを遅らせる等のエンジン制御を行なう。そうすることによって、過大トルクの発生を防止できる。過大トルクの発生が防止できれば、ドライブシャフト１の軸径や等速ジョイント２，３の外径のサイズダウンが可能となる。さらに、この軸トルク測定値によって、路面−タイヤ間のスリップ状態も推定して把握でき、走行制御に利用できる。

図１の車両制御装置３１は、上記のようにして求めた軸トルク信号を、さらに、トラクションコントロールのためのエンジン制御や、ＡＴトランスミッションの制御、電子制御ＬＳＤ等の走行制御に利用するものであっても良い。

以上説明したところから明らかなように、この実施形態は、ＡＢＳ用パルサーリング等からなるセンサーターゲット５の付いたドライブシャフト１に、印付き部材４１，４２を追加して軸トルクを検出するようにしたものであるため、極めて低コストで、ドライブシャフト１の軸トルクを検出することができる。また上記のように軸トルクを正確に測定することができる。そして、軸トルクの信号に基づいてエンジン制御を行なうことで過大トルクの発生を抑えることができる。したがって、ドライブシャフト１の軸及び等速ジョイント２，３のサイズダウンが実現し、車両の軽量化に寄与する。さらに、軽量化できたことで自動車の燃費が向上する。
また、軸トルクを走行制御に利用することで最適制御が可能となる。たとえば、トラクションコントロールに必要なエンジン制御用の駆動軸トルク信号として利用することができる。ＡＴトランスミッションに駆動軸トルク制御を加えることにより効率の向上が得られ、燃費が改善される。電子制御ＬＳＤに駆動軸トルク制御を加えることにより最適なトルク配分が得られる。

この発明の一実施形態にかかる軸トルク測定方法，測定装置を適用するドライブシャフトおよび等速ジョイントの縦断面図である。 同軸トルク測定装置の概念構成を示すブロック図である。 （Ａ），（Ｂ）はそれぞれセンサーターゲットおよび印と第１および第２のセンサの関係を示す各例の説明図である。 軸トルクが零の場合に印付き部材に位相ずれを生じたときの説明図である。 センサーターゲットの回転により発生するパルスのタイムチャートである。 第１のセンサ出力となる回転パルス信号と、各第２のセンサ出力の関係を示すタイムチャートである。 トルクと位相角との関係を示すグラフである。 回転方向の検出に関する説明図である。 第１のセンサ出力と各第２のセンサ出力の関係による軸トルク演算方法を示す説明図である。 第１のセンサ出力と各第２のセンサ出力の関係が図９と異なる例における軸トルク演算方法を示す説明図である。 第１のセンサの個数が２つの場合の演算ロジック説明図である。 第２のセンサ個数が３つの場合の演算ロジック説明図である。 第１のセンサの変形例の説明図である。

符号の説明

１…ドライブシャフト
２，３…等速ジョイント
５…センサーターゲット
６…第１のセンサ
７…回転検出器
８，９…第２のセンサ
１１…軸トルク演算部
１２…位相差演算処理手段
１３…軸トルク演算手段
１６…ねじれ角度測定手段
１９…異常判定手段
２１…回転方向対応計算式変更手段
３１…車両走行制御装置

Claims (12)

1. 両端にて等速ジョイントを介して自動車の駆動系統に接続されるドライブシャフトのいずれか一方の等速ジョイントの外輪にセンサーターゲットを取り付け、このセンサーターゲットに対向して設けた第１のセンサによってセンサーターゲットを検出し発生する回転パルス信号を検出し、
   前記ドライブシャフトの両端の等速ジョイントの外輪に、前記センサーターゲットまたは別の部材からなる印付き部材を設け、これら印付き部材は、互いに同じ間隔で円周上に等配して印を付けたものとし、これら各印の配列に対向してそれぞれ設けた第２のセンサによって各印を検出し、アウトボード側の第２のセンサの検出パルスとインボード側の第２のセンサの検出パルス間における前記回転パルス信号のパルス数をカウントすることで、ドライブシャフトに生じたねじれ角を測定し、この測定されたねじれ角を演算して軸トルクを求め、
   さらに、設定した測定する最小分解能の軸トルクが作用した場合に相当するねじれ角度をＳdeg 、第１のセンサのセンサーターゲット１回転におけるパルス数をＡとすると、
   Ｓ＞（１８０／Ａ）の関係とすることを特徴とする、
   ドライブシャフトの軸トルク測定方法。
2. 請求項１において、測定する最大のねじれ角度をＢdeg とすると、前記各外輪の円周上に等配した印における円周方向に隣接する印間の成す角度が、２×Ｂdeg 以上の角度差を有するドライブシャフトの軸トルク測定方法。
3. 請求項１または請求項２において、アウトボード側の印を検出する第２のセンサ出力とインボード側の印を検出する第２のセンサ出力とは、前記ドライブシャフトにトルクが作用していない状態で、位相差がゼロとなるように、前記印付き部材の外輪への固定、または第２のセンサの位相角を設定するドライブシャフトの軸トルク測定方法。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、各センサによる検出よりも前に、予め、両等速ジョイントの外輪間のトルクと前記位相差の関係を測定もしくは計算により求めておき、この求めておいたトルクと位相差の関係により、軸トルク測定時の位相差の測定結果を補正するドライブシャフトの軸トルク測定方法。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、測定されたドライブシャフトの軸トルクに相当するドライブシャフトのねじれ角度が、設定した最大のねじれ角度Ｂdeg 以上となった場合に、異常信号を外部に出力するドライブシャフトの軸トルク測定方法。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項において、センサーターゲットに対向し設置される第１のセンサを複数個用い、これら複数のセンサを、所定の間隔に離して固定するドライブシャフトの軸トルク測定方法。
7. 請求項６において、センサーターゲットに対向する第１のセンサの出力から求めた前記ドライブシャフトの回転方向、または外部に設けたセンサによって前記ドライブシャフトの回転方向を検出し、この回転方向の検出結果を元に、軸トルク測定時の位相差の計算式を変更するドライブシャフトの軸トルク測定方法。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれかにおいて、前記センサーターゲットは円周方向に等配された複数の歯または磁極対を有するものとし、このセンサーターゲットに対向する前記第１のセンサの出力パルスのデューティーをほぼ５０％とし、設置されるＤ個の第１のセンサの出力は互いに（１８０／Ｄ）deg の位相差をもつようにし、さらに、これらＤ個の第１のセンサの出力によってセンサーターゲットの凹凸または磁極対によるパルス出力をＤ分割し、このＤ分割されたパルス出力を車輪回転速度信号に利用するドライブシャフトの軸トルク測定方法。
9. 請求項８において、センサーターゲットに対向し設置されるＤ個の第１のセンサの出力は互いに（１８０／Ｄ）deg の位相差をもつように、前記Ｄ個の第１のセンサの位置を設定するドライブシャフトの軸トルク測定方法。
10. 請求項８において、センサーターゲットに対向し設置されるＤ個の第１のセンサの出力は互いに（１８０／Ｄ）deg の位相差をもつように、予め、センサーターゲットに対向する各第１のセンサ出力の測定結果からその位相差を検出して記憶しておき、この記憶しておいた検出値とセンサーターゲットの回転速度によって、第１のセンサの回転検出出力を補正するドライブシャフトの軸トルク測定方法。
11. 請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載のドライブシャフトの軸トルク測定方法によって求めた軸トルクの信号を、車両走行制御に用いることを特徴とする自動車の走行制御方法。
12. 両端にて等速ジョイントを介して自動車の駆動系統に接続されるドライブシャフトのいずれか一方の等速ジョイントの外輪にセンサーターゲットを取り付け、このセンサーターゲットを検出して回転パルス信号を得る第１のセンサを前記センサーターゲットに対向して設け、
    前記ドライブシャフトの両端の等速ジョイントの外輪に、前記センサーターゲットまたは別の部材からなる印付き部材を設け、これら印付き部材は、互いに同じ間隔で円周上に等配して印を付けたものとし、これら各印の配列に対向して各印を検出する第２のセンサをそれぞれ設け、アウトボード側の第２のセンサの検出パルスとインボード側の第２のセンサの検出パルス間における前記回転パルス信号のパルス数をカウントすることで、ドライブシャフトに生じたねじれ角を測定するねじれ角測定手段を設け、この測定されたねじれ角を演算して軸トルクを求める軸トルク演算手段を設け
    さらに、設定した測定する最小分解能の軸トルクが作用した場合に相当するねじれ角度をＳdeg 、第１のセンサのセンサーターゲット１回転におけるパルス数をＡとすると、
    Ｓ＞（１８０／Ａ）の関係とすることを特徴とする、
    ドライブシャフトの軸トルク測定装置。

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