JP2015202797A

JP2015202797A - 車両

Info

Publication number: JP2015202797A
Application number: JP2014083516A
Authority: JP
Inventors: 光太郎平賀; Kotaro Hiraga
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-04-15
Filing date: 2014-04-15
Publication date: 2015-11-16

Abstract

【課題】ディファレンシャル装置のデフロック状態を検出する検出スイッチの異常の有無を精度高く判定する。【解決手段】ＥＣＵは、旋回走行中であって（Ｓ１００にてＹＥＳ）、検出スイッチがオン状態である場合には（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、車両の内輪と外輪との回転差ΔＮがゼロよりも小さかったり、あるいは、回転差ΔＮの時間微分の絶対値がしきい値Ａよりも小さかったりするときに（Ｓ１０４にてＮＯ）、検出スイッチがオン故障していると判定するステップ（Ｓ１０６）と、検出スイッチがオフ状態である場合には（Ｓ１０２にてＮＯ）、内輪と外輪との回転差ΔＮがゼロよりも大きく、かつ、回転差ΔＮの時間微分の絶対値がしきい値Ａよりも大きい場合には（Ｓ１０８にてＹＥＳ）、検出スイッチがオン故障していると判定するステップ（Ｓ１１０）とを含む、制御処理を実行する。【選択図】図２

Description

本発明は、車両に搭載されたディファレンシャル装置のデフロック状態を検出する検出スイッチの異常の有無を判定する技術に関する。

特開２００５−０５４８９８号公報（特許文献１）は、デフロックが可能なディファレンシャル装置のデフロック状態を検出する検出スイッチの異常の有無を判定する技術を開示する。

特開２００５−０５４８９８号公報

上述の公報に開示されたデフロックスイッチ判断装置においては、デフロック状態で左右の駆動輪に回転差が発生しないことを前提として、検出スイッチの異常の有無を判定している。しかしながら、ディファレンシャル装置がデフロック状態であっても、動力伝達系の部品のガタや捩じれあるいは内輪のスリップ等が発生することによって車両の旋回中に左右の駆動輪に回転差が発生する場合がある。そのため、検出スイッチの検出結果がデフロック状態である場合に上述のような回転差が発生することによって、検出スイッチが故障していると誤判定する場合がある。また、検出スイッチの検出結果がデフアンロック状態であることを示す場合には、左右の駆動輪の回転差に基づいて検出スイッチが故障しているか否かを精度高く判定できない場合がある。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、ディファレンシャル装置のデフロック状態を検出する検出スイッチの異常の有無を精度高く判定できる車両を提供することである。

この発明のある局面に係る車両は、車両の駆動源に連結される左右の駆動輪と、車両の旋回中の左右の駆動輪の回転差の発生を許容するディファレンシャル装置と、回転差の発生を抑制するデフロック状態とディファレンシャル装置を作動可能とするデフアンロック状態とのうちのいずれか一方の状態から他方の状態に切り換えるデフロック装置と、デフロック装置がデフロック状態およびデフアンロック状態のうちのいずれの作動状態であるかを検出する検出スイッチと、旋回中である場合に、検出スイッチの検出結果と、車両の内輪の回転速度が外輪の回転速度よりも大きい状態になるか否かの判定結果と、回転差を時間微分した値の絶対値とに基づいて検出スイッチが異常であるか否かを判定する判定装置とを備える。

この発明によると、車両が旋回中である場合に、たとえば、車両の内輪の回転速度が外輪の回転速度よりも大きい状態になり、かつ、回転差の時間微分の絶対値が大きい値である場合には、デフロック状態であるいえる。そのため、検出スイッチの検出結果がデフアンロック状態である場合には、検出スイッチが異常であると判定することができる。また、車両が旋回中である場合に、たとえば、車両の内輪の回転速度が外輪の回転速度よりも大きい状態ではなかったり、あるいは、回転差の時間微分の絶対値が小さい値である場合には、デフアンロック状態であるいえる。そのため、検出スイッチの検出結果がデフロック状態である場合には、検出スイッチが異常であると判定することができる。したがって、ディファレンシャル装置のデフロック状態を検出する検出スイッチの異常の有無を精度高く判定できる車両を提供することができる。

車両の概略構成を示す図である。ＥＣＵで実行される制御処理を示すフローチャートである。ＥＣＵの動作を示すタイミングチャートである。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号が付されている。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返されない。

図１に車両１の概略構成を示す。図１に示すように、車両１は、左駆動輪１０と、右駆動輪１２と、左ドライブシャフト１４と、右ドライブシャフト１６と、ディファレンシャル装置（デフ）２０と、デフロック装置３０と、検出スイッチ４０と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００と、操舵角センサ１０２と、左車輪速センサ１０４と、右車輪速センサ１０６とを含む。

ディファレンシャル装置２０には、左ドライブシャフト１４の一方端と、右ドライブシャフト１６の一方端とが接続される。左ドライブシャフト１４の他方端には、左駆動輪１０が連結される。右ドライブシャフト１６の他方端には、右駆動輪１２が連結される。左駆動輪１０および右駆動輪１２は、前輪であってもよいし、後輪であってもよい。

ディファレンシャル装置２０は、駆動源（たとえば、エンジンや電動機）から伝達される動力を左ドライブシャフト１４（左駆動輪１０）と右ドライブシャフト１６（右駆動輪１２）との各々に分配して伝達する。駆動源とディファレンシャル装置２０との間には、変速機が設けられてもよい。ディファレンシャル装置２０は、たとえば、ＬＳＤ（Limited Slip Differential）であってもよい。

ディファレンシャル装置２０は、車両１の旋回中においては、左駆動輪１０と右駆動輪１２との間において回転差の発生を許容する。ディファレンシャル装置２０の詳細な構造や動作については周知な技術であるため、その詳細な説明は行なわない。

ディファレンシャル装置２０には、デフロック装置３０が設けられる。デフロック装置３０は、左駆動輪１０と右駆動輪１２との間における回転差の発生を抑制するデフロック状態と、ディファレンシャル装置２０を作動可能とするデフアンロック状態のうちのいずれか一方の状態から他方の状態に切り換える。デフロック装置３０は、たとえば、ＥＣＵ１００からの制御信号を受けて作動する。

デフロック装置３０は、たとえば、右ドライブシャフト１６の一方端と、左ドライブシャフト１４の一方端とをドグクラッチ等の係合装置を用いて直結して、左駆動輪１０の回転と右駆動輪１２の回転とを同期させることによって左駆動輪１０と右駆動輪１２との間における回転差の発生を抑制する。

デフロック装置３０には、検出スイッチ４０が設けられる。検出スイッチ４０は、デフロック装置３０がデフロック状態およびデフアンロック状態のうちのいずれの作動状態であるかを検出する。

具体的には、検出スイッチ４０は、デフロック装置３０がデフロック状態である場合とデフアンロック状態である場合とで位置が異なる部品の移動を検出することによってデフロック装置３０の作動状態を検出する。

検出スイッチ４０は、たとえば、当該部品の位置がデフロック状態に対応した位置である場合にオン状態を示す検出信号をＥＣＵ１００に送信する。また、検出スイッチ４０は、たとえば、当該部品の位置がデフアンロック状態に対応した位置である場合にオフ状態を示す検出信号をＥＣＵ１００に送信する。

左車輪速センサ１０４は、左駆動輪１０の回転速度ＮＬを検出し、検出した回転速度ＮＬを示す検出信号をＥＣＵ１００に送信する。右車輪速センサ１０６は、右駆動輪１２の回転速度ＮＲを検出し、検出した回転速度ＮＲを示す検出信号をＥＣＵ１００に送信する。

操舵角センサ１０２は、操舵輪の操舵角あるいは操舵角に関連する値（たとえばステアリングホイールの初期位置からの作動量等）を検出し、検出した操舵角に関連する値を示す検出信号をＥＣＵ１００に送信する。

ＥＣＵ１００は、左車輪速センサ１０４からの回転速度ＮＬを示す検出信号と、右車輪速センサ１０６からの回転速度ＮＲを示す検出信号と、検出スイッチ４０からのデフロック装置３０の作動状態を示す検出信号と、操舵角センサ１０２からの操舵角を示す検出信号とに基づいて検出スイッチ４０が正常であるか、異常であるかを判定する。

また、ＥＣＵ１００は、運転者の指示あるいは、車両１の走行状態に応じてデフロック装置３０がデフロック状態およびデフアンロック状態のうちのいずれか一方の状態から他方の状態に切り換える。

以上のような構成を有する車両１において、たとえば、デフロック装置３０の作動状態がデフロック状態である場合に、回転速度ＮＬ，ＮＲの回転差がゼロになることを前提として、検出スイッチ４０の検出信号と左車輪速ＮＬと右車輪速ＮＲとの回転差とに基づいて検出スイッチ４０が正常であるか、異常であるかを判定することが考えられる。しかしながら、デフロック装置３０によって回転差の発生が抑制される場合においても、動力伝達系のガタや捩じれあるいは内輪のスリップ等が発生することによって左駆動輪１０と右駆動輪１２との間に回転差が発生する場合がある。そのため、たとえば、検出スイッチ４０の検出結果がデフロック状態であることを示す場合において、上述ような回転差が発生する場合には、検出スイッチ４０が故障していると誤判定する場合がある。また、検出スイッチ４０の検出結果がデフアンロック状態である場合には、検出スイッチ４０が故障しているか否かを精度高く判定できない場合がある。

そこで、本実施の形態においては、ＥＣＵ１００が、車両１が旋回中である場合に、検出スイッチ４０の検出結果と、車両１の内輪の回転速度が外輪の回転速度よりも大きい状態になるか否かの判定結果と、回転差を時間微分した値の絶対値とに基づいて検出スイッチ４０が異常であるか否かを判定する点を特徴とする。なお、車両１の内輪とは、車両１の旋回時における旋回中心側の駆動輪であり、車両１の外輪とは、車両１の内輪と逆側の駆動輪をいうものとする。

このようにすると、車両１が旋回中である場合に、たとえば、車両１の内輪の回転速度が外輪の回転速度よりも大きい状態になり、かつ、回転差の時間微分の絶対値が大きい値である場合には、デフロック状態であるといえる。そのため、検出スイッチ４０の検出結果がデフアンロック状態である場合には、検出スイッチ４０が異常であると判定することができる。

また、車両１が旋回中である場合に、たとえば、車両１の内輪の回転速度が外輪の回転速度よりも大きい状態ではなかったり、あるいは、回転差の時間微分の絶対値が小さい値である場合には、デフアンロック状態であるいえる。そのため、検出スイッチの検出結果がデフロック状態である場合には、検出スイッチ４０が異常であると判定することができる。

図２は、ＥＣＵ１００で実行される制御処理を示すフローチャートである。このフローチャートは、所定の周期で繰り返し実行される。

ステップ（以下、ステップをＳと記載する）１００にて、ＥＣＵ１００は、車両１が旋回走行中であるか否かを判定する。ＥＣＵ１００は、たとえば、操舵角センサ１０２から送信される操舵角が直進時の値（ゼロ）から所定値以上離隔した値である場合には、車両１が旋回走行中であると判定する。車両１が旋回走行中であると判定される場合には（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１０２に移される。もしそうでない場合（Ｓ１００にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ１０２にて、ＥＣＵ１００は、検出スイッチ４０がオン状態であるか否かを判定する。検出スイッチ４０がオン状態であると判定される場合（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、処理はＳ１０４に移される。もしそうでない場合（Ｓ１０２にてＮＯ）処理はＳ１０８に移される。

Ｓ１０４にて、ＥＣＵ１００は、内輪の回転速度と外輪の回転速度との差（回転差）ΔＮがゼロよりも大きく、かつ、回転差ΔＮの時間微分の絶対値｜ｄΔＮ／ｄｔ｜がしきい値Ａよりも大きいか否かを判定する。ＥＣＵ１００は、たとえば、車両１の旋回中に、回転差ΔＮがゼロよりも大きい期間と、回転差ΔＮの時間微分の絶対値｜ｄΔＮ／ｄｔ｜がしきい値Ａよりも大きい期間とが生じた場合に、回転差ΔＮがゼロよりも大きく、かつ、回転差ΔＮの時間微分の絶対値｜ｄΔＮ／ｄｔ｜がしきい値Ａよりも大きいと判定する。

なお、回転差ΔＮは、右旋回時においては、ΔＮ＝ＮＲ−ＮＬの式より算出され、左旋回時においては、ΔＮ＝ＮＬ−ＮＲの式より算出される。また、しきい値Ａは、検出スイッチ４０の故障を適切な感度で検出するために実験等により適合される予め定められた値である。

回転差ΔＮがゼロよりも大きく、かつ、回転差Δの時間微分値の絶対値がしきい値Ａよりも大きいと判定される場合（Ｓ１０４にてＹＥＳ）、この処理は終了する。もしそうでない場合（Ｓ１０４にてＮＯ）、処理はＳ１０６に移される。

Ｓ１０６にて、ＥＣＵ１００は、検出スイッチ４０がオン故障していると判定する。本実施の形態において、「オン故障」とは、デフロック装置３０がデフアンロック状態であるにもかかわらず検出スイッチ４０がデフロック状態であることを示す検出結果を出力する故障をいう。

Ｓ１０８にて、ＥＣＵ１００は、回転差ΔＮがゼロよりも大きく、かつ、回転差ΔＮの時間微分の絶対値｜ｄΔＮ／ｄｔ｜がしきい値Ａよりも大きいか否かを判定する。回転差ΔＮがゼロよりも大きく、かつ、回転差Δの時間微分値の絶対値がしきい値Ａよりも大きいと判定される場合（Ｓ１０８にてＹＥＳ）、処理はＳ１１０に移される。もしそうでない場合（Ｓ１０８にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ１１０にて、ＥＣＵ１００は、検出スイッチ４０がオフ故障していると判定する。本実施の形態において、「オフ故障」とは、デフロック装置３０がデフロック状態であるにもかかわらず検出スイッチ４０がデフアンロック状態であることを示す検出結果を出力する故障をいう。

以上のような構造およびフローチャートに基づく本実施の形態に係る車両１に搭載されるＥＣＵ１００の動作について図３を参照しつつ説明する。

図３には、検出スイッチ４０の検出信号の時間変化と、操舵角の時間変化と、右駆動輪１２と左駆動輪１０との回転差ΔＮの時間変化と、回転差ΔＮの時間微分の絶対値の時間変化とを示す。

たとえば、デフロック装置３０がデフアンロック状態であることによって、検出スイッチ４０がオフ状態となる場合を想定する。また、車両１は直進中であり、操舵角、回転差ΔＮおよび回転差ΔＮの時間微分の絶対値は、いずれもほぼゼロであるものとする。

時間Ｔ（０）から時間Ｔ（１）の間に、運転者がハンドルを操作して操舵角が変化することによって車両１が進行方向に向かって右方向に旋回（以下、右旋回と記載する）を開始すると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、デフアンロック状態であるため、外輪（左駆動輪１０）の回転速度ＮＬが内輪（右駆動輪１２）の回転速度ＮＲよりも大きくなるため、回転差ΔＮ（＝ＮＲ−ＮＬ）は、ゼロよりも小さい値となる。

このとき、図３の上段の実線に示すように、検出スイッチ４０がオフ状態である場合には（Ｓ１０２にてＮＯ）、回転差ΔＮがゼロよりも小さいため（Ｓ１０８にてＮＯ）、検出スイッチ４０が故障していると判定されない。

一方、図３の上段の破線（オン故障時出力）に示すように、検出スイッチ４０がオン状態である場合には（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、回転差ΔＮがゼロよりも小さいため（Ｓ１０４にてＮＯ）、検出スイッチ４０がオン故障していると判定される（Ｓ１０６）。

時間Ｔ（２）にて、ＥＣＵ１００からの制御信号を受けてデフロック装置３０がデフロック状態になる場合には、検出スイッチ４０が正常である場合には、検出スイッチ４０がオン状態になる。

時間Ｔ（３）から時間Ｔ（４）の間に、運転者がハンドルを操作して操舵角が変化することによって右旋回を開始すると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、デフロック状態であるため、内輪の回転速度ＮＲが外輪の回転速度ＮＬよりも大きくなることによって、回転差ΔＮがゼロよりも大きくなる期間が生じるとともに、回転差ΔＮを時間微分した値の絶対値がしきい値Ａよりも大きくなる期間が生じる。

このとき、検出スイッチ４０がオン状態である場合には（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、回転差ΔＮがゼロよりも大きく、かつ、回転差ΔＮを時間微分した値の絶対値がしきい値Ａよりも大きいと判定されるため（Ｓ１０４にてＹＥＳ）、検出スイッチ４０が故障していると判定されない。

一方、図３の上段の一点鎖線（オフ故障時出力）に示すように、検出スイッチ４０がオフ状態である場合には（Ｓ１０２にてＮＯ）、回転差ΔＮがゼロよりも大きく、かつ、回転差ΔＮを時間微分した値の絶対値がしきい値Ａよりも大きいと判定されるため（Ｓ１０８にてＹＥＳ）、検出スイッチ４０がオフ故障していると判定される（Ｓ１１０）。

以上のようにして本実施の形態に係る車両によると、車両１が、たとえば、右旋回中である場合に、内輪である右駆動輪１２の回転速度ＮＲが外輪である左駆動輪１０の回転速度ＮＬよりも大きい状態になり、かつ、回転差ΔＮの時間微分の絶対値がしきい値Ａよりも大きい値である場合には、デフロック状態であるいえる。そのため、検出スイッチ４０の検出結果がデフアンロック状態を示すオフ状態である場合には、検出スイッチ４０がオフ故障していると判定することができる。また、車両１が右旋回中である場合に、たとえば、車両の回転速度ＮＲが回転速度ＮＬよりも大きい状態ではなかったり、あるいは、回転差ΔＮの時間微分の絶対値がしきい値Ａよりも小さい値である場合には、デフアンロック状態であるいえる。そのため、検出スイッチ４０の検出結果がデフロック状態を示すオン状態である場合には、検出スイッチ４０がオン故障していると判定することができる。このように、故障の誤判定を防止することによって、検出スイッチ４０の故障を精度高く判定することができる。したがって、ディファレンシャル装置のデフロック状態を検出する検出スイッチの異常の有無を精度高く判定できる車両を提供することができる。

なお、図３では、右旋回時の検出スイッチ４０の故障判定を一例として説明したが、左旋回時の検出スイッチ４０の故障判定も同様であるため、その詳細な説明は繰り返さない。

以下に変形例について説明する。本実施の形態において、車両１が旋回中であるか否かを操舵角センサ１０２の検出結果に基づいて判定する一例を説明したが、操舵角センサ１０２に代えてたとえば、車両１の各車輪に設けられる車輪速センサの検出結果に基づいて車両１が旋回中であるか否かを判定してもよい。

具体的には、ＥＣＵ１００は、車両１の図示しない左前輪の回転速度と右前輪の回転速度との差によって車両１が旋回中であるか否かを判定してもよい。ＥＣＵ１００は、たとえば、左前輪の回転速度が右前輪の回転速度よりも大きい場合には、車両１が右旋回していると判定し、左前輪の回転速度が右前輪の回転速度よりも小さい場合には、車両１が進行方向に向かって左方向に旋回していると判定してもよい。このようにすると、操舵角センサの検出結果を用いることなく、検出スイッチ４０の故障の有無を判定することができる。

また、本実施の形態においては、旋回中に回転差ΔＮがゼロよりも大きくなる期間と、回転差ΔＮの時間微分の絶対値がしきい値Ａよりも大きい期間とがあると、回転差ΔＮがゼロよりも大きく、かつ、回転差ΔＮを時間微分した値の絶対値がしきい値Ａよりも大きいと判定するものとして説明したが、たとえば、旋回中に回転差ΔＮがゼロよりも大きくなる期間が所定回数（たとえば、２回以上）あり、かつ、回転差ΔＮを時間微分した値の絶対値がしきい値Ａよりも大きくなる期間が所定回数（たとえば、２回以上）あると、回転数差ΔＮがゼロよりも大きく、かつ、回転差ΔＮを時間微分した値の絶対値がしきい値Ａよりも大きいと判定してもよい。なお、上記した変形例は、その全部または一部を組み合わせて実施してもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１車両、１０左駆動輪、１２右駆動輪、１４左ドライブシャフト、１６右ドライブシャフト、２０ディファレンシャル装置、３０デフロック装置、４０検出スイッチ、１００ＥＣＵ、１０２操舵角センサ、１０４左車輪速センサ、１０６右車輪速センサ。

Claims

車両の駆動源に連結される左右の駆動輪と、
前記車両の旋回中の前記左右の駆動輪の回転差の発生を許容するディファレンシャル装置と、
前記回転差の発生を抑制するデフロック状態と前記ディファレンシャル装置を作動可能とするデフアンロック状態とのうちのいずれか一方の状態から他方の状態に切り換えるデフロック装置と、
前記デフロック装置が前記デフロック状態および前記デフアンロック状態のうちのいずれの作動状態であるかを検出する検出スイッチと、
前記旋回中である場合に、前記検出スイッチの検出結果と、前記車両の内輪の回転速度が外輪の回転速度よりも大きい状態になるか否かの判定結果と、前記回転差を時間微分した値の絶対値とに基づいて前記検出スイッチが異常であるか否かを判定する判定装置とを備える、車両。