JP2008286594A

JP2008286594A - 車両用トルク伝達装置

Info

Publication number: JP2008286594A
Application number: JP2007130571A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Ichikawa; 和之市川
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2007-05-16
Filing date: 2007-05-16
Publication date: 2008-11-27

Abstract

【課題】ドライブシャフト１０を主要構成部材とし、車両の各制御に供する、ドライブシャフト１０の軸トルク情報を出力する機能を有する車両用トルク伝達装置において、高精度の軸トルク情報を出力して、安定した高精度の車両制御を可能にする。
【解決手段】トルク伝達装置が有する軸トルク情報出力装置３０は、ドライブシャフト１０別、各ジョイント角毎の軸トルク振幅−回転位相関係図を記憶していて、当該関係図に基づいて、軸トルク情報出力装置３０で演算された軸トルクを補正して、高精度の軸トルク情報を車両用制御装置Ｃに出力するように構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の動力伝達経路に介在して、エンジンからの駆動力を車輪側に伝達するドライブシャフトを主要構成部材とする車両用トルク伝達装置に関する。

車両用トルク伝達装置の一形式として、駆動軸の各端部のそれぞれに連結された第１の等速ジョイントおよび第２の等速ジョイントを有するドライブシャフトを主要構成部材とし、前記第１の等速ジョイントをエンジンの出力側に連結するとともに前記第２の等速ジョイントを車輪の入力側に連結して車両の動力伝達経路に介在して、前記エンジンの駆動力を前記車輪側へ伝達する形式の車両用トルク伝達装置がある。当該形式の車両用トルク伝達装置を装備する車両においては、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）、トラクションコントロール（ＴＣＳ）、リミテッドスリップデファレンシャル（ＬＳＤ）、エンジン等を制御する電子制御技術が導入されていて、これらの制御に要求される車輪回転数や、ドライブシャフトの駆動軸に発生する捩れに起因する軸トルクを検出するため、トルク伝達装置に駆動軸の軸トルク情報検出手段を備えるものが提案されている（特許文献１を参照）。

特許文献１にて提案されている車両用トルク伝達装置は、前記第１の等速ジョイント側および前記第２の等速ジョイント側の回転位相を検出する第１の回転位相検出手段および第２の回転位相検出手段を備えるとともに、前記両回転位相検出手段から出力される回転位相検出信号に基づいて前記駆動軸の回転位相差から軸トルクを演算して、演算された軸トルクを出力する軸トルク情報出力装置を備える構成のものである。当該トルク伝達装置においては、軸トルク情報出力装置から出力される軸トルク情報を車両用制御装置に入力し、当該制御装置は入力された軸トルク値に基づいて、エンジンの点火タイミングを遅らせて駆動軸での過大トルクの発生を防止すべきエンジン制御や、トラクションコントロールのためのエンジン制御や、自動変速機の制御や、リミテッドスリップデファレンシャルの走行制御等の車両制御を行うことを意図している。
特開７−６３６２８号公報

ところで、上記した特許文献１にて提案されている軸トルク測定方法では、両回転位相検出手段から出力される回転位相検出信号に基づいて、前記駆動軸の回転位相差から軸トルクを演算しているが、一般的には、等速ジョイントは入力軸と出力軸が完全に等速で回転するわけではなく、ジョイント角および回転位相に応じてわずかながら入力軸と出力軸との間に回転位相差が発生している。また、この回転位相差は、製品毎の加工誤差によっても変動する可能性がある。このような軸トルクに起因しない回転位相差に基づいて軸トルクを演算した場合には、軸トルクの演算結果に誤差が発生することになる。

また、上記した特許文献１にて提案されている軸トルク測定方法では、等速ジョイントの回転数に比例して発生するパルスに基づいて軸トルクを測定するので、特に、パルスの発生頻度が小さくなる低速度域では軸トルクの測定精度が低下してしまう。低速度域での軸トルクの測定精度が低下すると、車両の発進時や停止時における車両の安定性や乗り心地に悪影響をもたらすおそれがある。従って、本発明の目的は、軸トルクの測定精度を向上させることにある。

本発明は、車両用トルク伝達装置に関する。本発明が適用対象とする車両用トルク伝達装置は、駆動軸の各端部のそれぞれに連結された第１の等速ジョイントおよび第２の等速ジョイントを有するドライブシャフトを主要構成部材とし、前記第１の等速ジョイントをエンジンの出力側に連結するとともに前記第２の等速ジョイントを車輪の入力側に連結して車両の動力伝達経路に介在して、前記エンジンからの駆動力を前記車輪側へ伝達する形式の車両用トルク伝達装置である。

しかして、本発明に係る車両用トルク伝達装置は、前記第１の等速ジョイント側の回転位相を検出する第１の回転位相検出手段および前記第２の等速ジョイント側の回転位相を検出する第２の回転位相検出手段を備えるとともに、前記両回転位相検出手段から出力される回転位相検出信号に基づいて前記駆動軸の回転位相差から軸トルクを演算して演算された軸トルク情報を出力する軸トルク情報出力装置を備え、同軸トルク情報出力装置は、予め設定された前記ドライブシャフト固有の軸トルク補正値を記憶していて、前記第１の回転位相検出手段または前記第２の回転位相検出手段から出力される検出位置に基づいて、演算される軸トルク情報を前記軸トルク補正値を用いて補正して、補正した軸トルク情報を出力するようにしたことを特徴とするものである。

本発明に係る車両用トルク伝達装置においては、前記軸トルク補正値は、前記第１の等速ジョイント側と前記第２の等速ジョイント側の回転位相差を前記ドライブシャフト毎に検出・記録し、回転位相における軸トルク変動と前記第１の等速自在継手側と前記第２の等速自在継手側の位相差を検出・記録し、これらの検出記録に基づいて算出されるドライブシャフト別、ジョイント角、回転位相に関するもので、前記軸トルク情報出力装置は、駆動軸の回転位相に対する軸トルク振幅として記憶するようにすることができる。

本発明に係る車両用トルク伝達装置を構成する軸トルク情報出力装置は、前記各回転位相検出手段から出力される検出信号に基づいて演算される軸トルクを、予め記憶している軸トルクの補正値に基づいて補正して、軸トルク情報として車両用制御装置に出力する。当該軸トルク情報出力装置から出力される軸トルク情報は、ドライブシャフト毎の、および、ドライブシャフトのジョイント角毎に補正された高精度のトルク情報値であり、当該制御装置は、安定した高精度の車両制御を行うことができる。

本発明は、駆動軸の各端部のそれぞれに連結された第１の等速ジョイントおよび第２の等速ジョイントを有するドライブシャフトを主要構成部材とし、前記第１の等速ジョイントをエンジンの出力側に連結するとともに前記第２の等速ジョイントを車輪の入力側に連結して車両の動力伝達経路に介在して、前記エンジンの駆動力を前記車輪側へを伝達する車両用トルク伝達装置であって、当該トルク伝達装置は、前記第１の等速ジョイント側および前記第２の等速ジョイント側の回転位相を検出する第１の回転位相検出手段および第２の回転位相検出手段を備えるとともに、前記両回転位相検出手段から出力される回転位相検出信号に基づいて前記駆動軸の回転位相差から軸トルクを演算して演算された軸トルク情報を出力する軸トルク情報出力装置を備える車両用トルク伝達装置である。

図１には、本発明に係る車両用トルク伝達装置の一実施形態を示している。但し、図１では、当該トルク伝達装置を構成する軸トルク情報出力装置を省略している。軸トルク情報出力装置については、図２に模式的に示している。当該トルク伝達装置は、ドライブシャフト１０と、第１の回転位相検出手段２０ａ、第２の回転位相検出手段２０ｂ、回転位相初期位置検出手段２０ｃと、図２に示す軸トルク情報出力装置３０を備えている。

ドライブシャフト１０は、図１（ａ）に示すように、駆動シャフト１１の一端に第１の等速ジョイント１２を備えるとともに、駆動シャフト１１の他端に第２の等速ジョイント１３を備えるもので、第１の等速ジョイント１２はスライド式トリポート型等速ジョイントであって、ディファレンシャルの出力軸に連結されるインボード側の等速ジョイントである。また、第２の等速ジョイント１３はバーフィールド型固定式等速ジョイントであって、アクスルに連結されるアウトボード側の等速ジョイントである。当該ドライブシャフト１０は、車両の動力伝達経路に介在して、ディファレンシャルから出力される駆動力を車輪側に伝達する。

当該トルク伝達装置を構成する第１の回転位相検出手段２０ａおよび第２の回転位相検出手段２０ｂは、パルサリング２１と電磁ピックアップ２２にて構成されている。第１の回転位相検出手段２０ａは、第１の等速ジョイント１２側の回転位相を検出して、検出した回転位相を検出信号としてトルク情報出力手段３０に出力する。第１の回転位相検出手段２０ａを構成するパルサリング２１は、図１（ｂ）に模式的に示すように、その外周面に、所定間隔を保持して形成されている多数の凹凸形状の歯部２３ａを備えている。また、第２の回転位相検出手段２０ｂは、第２の等速ジョイント１３側の回転位相を検出して、検出した回転位相を検出信号としてトルク情報出力装置３０に出力する。第２の回転位相検出手段２０ｂを構成するパルサリング２１は、図１（ｃ）に模式的に示すように、第１の回転位相検出手段２０ａを構成するパルサリング２１と同様のものである。

一方、回転位相初期位置検出手段２０ｃは、ロータ式の回転位相初期位置検出手段であって、アウトボード側である第２の等速ジョイント１３側に配設されている。回転位相初期位置検出手段２０ｃは、図１（ｃ）に模式的に示すように、第２の等速ジョイント１３の外輪の外周に形成された１個の初期位置検出用の歯部２３ｂを有するロータ部２３と、電磁ピックアップ２４にて構成されている。回転位相初期位置検出手段２０ｃは、第２の等速ジョイント１３の外輪の外周側に、第２の回転位相検出手段２０ｂと直列的に配設されている。各電磁ピックアップ２２，２４は、車体側に固定されていて、電磁ピックアップ２２，２４の内周側を歯部２３ａ，２３ｂが通過する度に、１つのパルスが電磁ピックアップ２２，２４に発生する。

かかる構成の回転位相初期位置検出手段２０ｃにおいては、電磁ピックアップ２４に発生するパルスを検出することで、このパルスが発生した瞬間における第２の等速ジョイント１３の外輪の絶対回転位置が検出可能である。また、電磁ピックアップ２４にパルスが発生した時以降の第２の等速ジョイント１３側の第２の回転位相検出手段２０ｂの電磁ピックアップ２２に発生するパルスをカウントダウンすることで、電磁ピックアップ２２にパルスが発生した各時点における第２の等速ジョイント１３の絶対回転位置を知ることができる。

また、第１の等速ジョイント１２と第２の等速ジョイント１３の位相差は、第１の等速ジョイント１２側の第１の回転位相検出手段２０ａの電磁ピックアップ２２に発生するパルスと、第２の等速ジョイント１３側の第２の回転位相検出手段２０ｂの電磁ピックアップ２２に発生するパルスとの時間差により測定することができる。なお、第１の等速ジョイント１２側の第１の回転位相検出手段２０ａの電磁ピックアップ２２と、第２の等速ジョイント１３側の第２の回転位相検出手段２０ｂの電磁ピックアップ２２とは、ジョイント角がゼロであり、かつ、無負荷で回転する状態において同時にパルスが発生するように予め調整されている。

なお、回転位置検出手段については、上記した形式のものに限らず、等速ジョイントの回転位相を検出可能なものであれば、その形式を問わない。

図２は、軸トルク情報出力装置３０を模式的に示すもので、補正された軸トルクの情報出力をイメージ的に示す模式図である。当該トルク伝達装置においては、第１の回転位相検出手段２０ａにて検出された回転位相の検出信号は、軸トルク情報出力装置３０の第１の演算手段３１ａに出力され、第２の回転位相検出手段２０ｂにて検出された回転位相の検出信号は、軸トルク情報出力装置３０の第１の演算手段３１ａおよび第２の演算手段３１ｂに出力される。当該軸トルク情報出力装置３０においては、第２の演算手段３１ｂにて駆動シャフト１１の回転位相が演算され、第１の演算手段３１ａにて両等速ジョイント１２、１３の回転位相差に基づく軸トルクが演算される。第２の演算手段３１ｂにて演算された回転位相は第２の出力手段３２ｂを経て、また、第１の演算手段３１ａにて演算された軸トルクは第１の出力手段３２ａを経て、車両用の制御装置Ｃに軸トルク情報として出力される。

当該トルク伝達装置においては、第１の演算手段３１ａにて演算された軸トルクは、回転位相初期位置検出手段２０ｃから出力される回転位相位置と、当該軸トルク情報出力装置３０が記憶している軸トルクのトルク振幅−回転位相マップ（図３を参照）に基づいて補正されて、第１の出力手段３２ａから制御装置Ｃに軸トルク情報として出力される。

図３に示す補正用マップは、ドライブシャフト１０の構造上の固有の回転ガタや捩り剛性のバラツキを補正し、回転位相に対応する軸トルク変動を補正し、ドライブシャフト１０のジョイント角毎に異なる軸トルク変動を補正することを意図している。補正用マップの作成では、ドライブシャフト１０毎に生じる回転ガタや捩り剛性のバラツキを補正すべく、ドライブシャフト１０の軸トルクとインボード側とアウトボード側の回転位相差を検出・記憶し、回転位相（特に低回転時）に対応する軸トルク変動を補正すべく、回転位相における軸トルク変動とインボード側とアウトボード側の位相差を検出・記憶し、ドライブシャフト１０のジョイント角毎に異なる軸トルク変動を補正すべく、回転位相における軸トルク変動とインボード側とアウトボード側の位相差を検出・記憶し、これらの検出値に基づいて、ドライブシャフト別、ジョイント角、回転位相に関する軸トルクと回転位相マップを作成して、個体間の軸トルクのバラツキを補正する。

当該補正用マップは、ドライブシャフト１０の無負荷の状態において、第１の等速ジョイント１２の外輪を一定の速度で回転させ、第２の等速ジョイント１３のジョイント角を順次変更しながら、第１の等速ジョイント１２側の第１の回転位相検出手段２０ａの電磁ピックアップ２２に発生するパルスと、第２の等速ジョイント１３側の第２の回転位相検出手段２０ｂの電磁ピックアップ２２に発生するパルスとの時間差（位相差に相当）を測定して、第２の等速ジョイント１３の回転位相毎のトルク補正値を演算し、これを第２の等速ジョイント１３のジョイント角に対応させて記憶することによって作成する。なお、このような実験的に補正用マップを作成する方法に限らず、シュミレーションによって、同マップを作成してもよい。また、同種の製品の特性を示す製品毎の共通の補正用マップとしてもよいが、製品上のバラツキによる軸トルクの誤差をも補正するためには、ドライブシャフト１０の製造後において、製品毎に実験を行って記憶するようにしてもよい。図３は、このようにして作成された補正用マップの一例であって、１台のドライブシャフト１０におけるジョイント角別のトルク振幅−回転位相の関係図である。

本発明に係る車両用トルク伝達装置は、インボード側の第１の等速ジョイント１２をデフアレンシャルに連結され、アウトボード側の第２の等速ジョイント１３をアクスルに連結された状態で車両の動力伝達経路に介在していて、デフアレンシャルを経て伝達される駆動力によってドライブシャフト１０が回転駆動して、駆動力を車輪側に伝達する。この間、当該トルク伝達装置においては、第１の回転位相検出手段２０ａは、第１の等速ジョイント１２側の回転位相を検出して、検出した回転位相をトルク情報出力手段３０の第１の演算手段３１ａに出力する。また、第２の回転位相検出手段２０ｂは、第２の等速ジョイント１３側の回転位相を検出して、検出した回転位相をトルク情報出力装置３０の第１，第２の演算手段３１ａ，３１ｂに出力する。一方、回転位相初期位置検出手段２０ｃは、ドライブシャフト１０の回転位相位置を順次検出して、これをトルク情報出力手段３０の第１の演算手段３１ａに出力する。

当該軸トルク情報出力装置３０においては、第２の演算手段３１ｂでは駆動シャフト１１の回転位相が演算され、第１の演算手段３１ａでは両等速ジョイント１２，１３の回転位相差に基づく軸トルクが演算される。第２の演算手段３１ｂにて演算された回転位相は第２の出力手段３２ｂを経て、また、第１の演算手段３１ａにて演算された軸トルク情報は、第１の出力手段３２ａを経て車両用の制御装置Ｃに出力される。

当該トルク伝達装置においては、軸トルク情報出力装置３０の第１の演算手段３１ａには、回転位相初期位置検出手段２０ｃから回転位相位置の検出信号が順次出力され、第１の演算手段３１ａは、当該検出信号に応じて、図３に示すトルク振幅−回転位相関係図に基づいて軸トルクを補正する。すなわち、第１の演算手段３１ａは、自ら算出した軸トルク値に、回転位相初期位置検出手段２０ｃから出力される回転位相位置に対応する軸トルク振幅値を加算して軸トルクを補正し、補正された軸トルク値を軸トルク情報として第１の出力手段３２ａから制御装置Ｃに出力する。

制御装置Ｃに出力された軸トルク情報は、ドライブシャフト１０の構造上の固有の回転ガタや捩り剛性のバラツキ、回転位相に対応する軸トルク変動、および、ドライブシャフト１０の各ジョイント角毎に補正された高精度の軸トルク情報であり、当該制御装置Ｃは、高精度の軸トルク情報に基づいて、安定した高精度の車両制御を行うことができる。

本発明に係る車両用トルク伝達装置の一実施形態を示す側面図（ａ）、第１の回転位相検出手段を概略的に示す模式図（ｂ）、および、第２の回転位相検出手段と回転位相初期位置検出手段を概略的に示す模式図（ｃ）である。同車両用トルク伝達装置を構成する軸トルク情報出力装置を概略的に示す模式図である。軸トルク情報出力装置で演算される軸トルクを補正するためのトルク振幅−回転位相関係図である。

符号の説明

１０…ドライブシャフト、１１…駆動シャフト、１２…第１の等速ジョイント、１３…第２の等速ジョイント、２０ａ…第１の回転位相検出手段、２０ｂ…第２の回転位相検出手段、２０ｃ…回転位相初期位置検出手段、２１…パルサリング、２２…電磁ピックアップ、２３ａ，２３ｂ…位置検出用の歯部、２４…電磁ピックアップ、３０…軸トルク情報出力装置、３１ａ…第１の演算手段、３１ｂ…第２の演算手段、３２ａ…第１の出力手段、３２ｂ…第２の出力手段、Ｃ…車両用制御装置。

Claims

駆動軸の各端部のそれぞれに連結された第１の等速ジョイントおよび第２の
等速ジョイントを有するドライブシャフトを主要構成部材とし、前記第１の等速ジョイントをエンジンの出力側に連結するとともに前記第２の等速ジョイントを車輪の入力側に連結して車両の動力伝達経路に介在して、前記エンジンからの駆動力を前記車輪側へ伝達する車両用トルク伝達装置であり、当該トルク伝達装置は、前記第１の等速ジョイント側の回転位相を検出する第１の回転位相検出手段および前記第２の等速ジョイント側の回転位相を検出する第２の回転位相検出手段を備えるとともに、前記両回転位相検出手段から出力される回転位相検出信号に基づいて前記駆動軸の回転位相差から軸トルクを演算して演算された軸トルク情報を出力する軸トルク情報出力装置を備え、同軸トルク情報出力装置は、予め設定された前記ドライブシャフト固有の軸トルク補正値を記憶していて、前記第１の回転位相検出手段または前記第２の回転位相検出手段から出力される検出位置に基づいて、演算される軸トルク情報を前記軸トルク補正値を用いて補正して、補正した軸トルク情報を出力するようにしたことを特徴とする車両用トルク伝達装置。
請求項１に記載の車両用トルク伝達装置において、前記軸トルク補正値は、前記第１の等速ジョイント側と前記第２の等速ジョイント側の回転位相差を前記ドライブシャフト毎に検出・記録し、回転位相における軸トルク変動と前記第１の等速自在継手側と前記第２の等速自在継手側の位相差を検出・記録し、これらの検出記録に基づいて算出されるドライブシャフト別、ジョイント角、回転位相に関するもので、前記軸トルク情報出力装置は、駆動軸の回転位相に対する軸トルク振幅として記憶していることを特徴とする車両用トルク伝達装置。