JP2016210307A - 駆動軸制御装置、後二軸駆動装置、及び駆動軸制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】動力源の駆動力を伝達する駆動軸を容易且つ適切に制御する。
【解決手段】エンジン１０の駆動力により駆動可能な駆動軸として、後前軸１８Ｌ，１８Ｒ及び後後軸１９Ｌ，１９Ｒを有する車両１における、エンジン１０の駆動力を伝達させる駆動軸を制御するＥＣＵ６０において、車両１の積載量を特定可能な情報である積載量情報を取得する積載量情報取得部６１と、積載量情報に基づいて、車両１の積載量が所定の積載量未満であるか否かを判定する積載量判定部６２と、積載量判定部６２により、車両１の積載量が所定の積載量未満であると判定された場合に、後前軸１８Ｌ，１８Ｒ又は後後軸１９Ｌ，１９Ｒの一方の軸のみにエンジン１０の駆動力を伝達するように制御する伝達制御部６３と、を備えるようにする。
【選択図】図３

Description

本発明は、動力源の駆動力により駆動可能な駆動軸として、後前軸及び後後軸を有する車両における、動力源の駆動力を伝達させる駆動軸を制御する技術に関する。

従来、比較的大型のトラック等の車両には、後輪として２つの駆動軸（後前軸及び後後軸）を備えた後二軸駆動車両が知られている。

このような後二軸駆動車両において、エンジンの駆動力を後前軸のみに伝達するようにして、駆動軸の駆動による伝達ロスを低減し、燃費の向上を達成する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−８６６８８号公報

例えば、後二軸駆動車両において、運転者による操作によってエンジンの駆動力を後前軸のみに伝達する状態とするようにすると、二軸での駆動が好ましい場合であっても、運転者による操作によって後前軸のみに伝達する状態とされてしまい、過剰な負荷が後前軸に掛かってしまう虞がある。

本発明の目的は、動力源の駆動力を伝達する駆動軸を容易且つ適切に制御することができる技術を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る駆動軸制御装置は、動力源の駆動力により駆動可能な駆動軸として、後前軸及び後後軸を有する車両における、動力源の駆動力を伝達させる駆動軸を制御する駆動軸制御装置であって、車両の積載量を特定可能な情報である積載量情報を取得する積載量情報取得手段と、積載量情報に基づいて、車両の積載量が所定の積載量未満であるか否かを判定する積載量判定手段と、積載量判定手段により、車両の積載量が所定の積載量未満であると判定された場合に、後前軸又は後後軸の一方の軸のみに動力源の駆動力を伝達するように制御する伝達制御手段と、を有する。

上記駆動軸制御装置において、所定の積載量は、後前軸又は後後軸の一方の駆動軸のみを用いた駆動において許容される積載量であってもよい。

また、上記駆動軸制御装置において、車両は、エアにより前記車両のフレームを支えるエアスプリングを有しており、積載量情報取得手段は、エアスプリングの内圧を測定する内圧センサからのセンサ値を積載量情報として取得してもよい。

また、本発明の第２の観点に係る後二軸駆動装置は、動力源の駆動力により駆動可能な駆動軸である後前軸及び後後軸と、後前軸又は後後軸への前記駆動力の伝達を切り離し可能な切離機構部と、車両の積載量を特定可能な積載量情報を検出する積載量情報センサと、前記動力源の駆動力を伝達させる駆動軸を制御する駆動軸制御装置と、を有する後二軸駆動装置であって、駆動軸制御装置は、積載量情報センサから積載量情報を取得する積載量情報取得手段と、積載量情報に基づいて、車両の積載量が所定の積載量未満であるか否かを判定する積載量判定手段と、積載量判定手段により、車両の積載量が所定の積載量未満であると判定された場合に、後前軸又は後後軸の一方の軸のみに動力源の駆動力を伝達するように制御する伝達制御手段と、を有する。

また、本発明の第３の観点に係る駆動軸制御方法は、動力源の駆動力により駆動可能な駆動軸として、後前軸及び後後軸とを有する車両における動力源の駆動力を伝達させる駆動軸を制御する駆動軸制御方法であって、車両の積載量を特定可能な情報である積載量情報を取得する積載量情報取得ステップと、積載量情報に基づいて、車両の積載量が所定の積載量未満であるか否かを判定する積載量判定ステップと、車両の積載量が所定の積載量未満であると判定された場合に、後前軸又は後後軸の一方の軸のみに動力源の駆動力を伝達するように制御する伝達制御ステップと、を有する。

本発明によれば、動力源の駆動力を伝達する駆動軸を容易且つ適切に制御することができる。

本発明の一実施形態に係る車両を示す模式的な全体構成図である。 本発明の一実施形態に係る駆動切換機構部の構成図である。 本発明の一実施形態に係る電子制御ユニット及び関連する構成を示す機能ブロック図である。 本発明の一実施形態に係る駆動軸制御処理のフローチャートである。

以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係る後二軸駆動装置を搭載する車両を説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、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ない。

図１は、本発明の一実施形態に係る車両１を示す模式的な全体構成図である。

車両１は、例えば、貨物等を積載可能なトラック等である。車両１には、後二軸駆動装置３０が搭載されている。車両１の動力源の一例としてのエンジン１０には、クラッチ１１を介して変速機１２が接続されている。変速機１２には、プロペラシャフト１３を介して駆動切換機構部４０（切離機構部の一例）が接続されている。駆動切換機構部４０には、後前軸インプットシャフト１４、後前軸用の差動装置１６、後前軸の左右の駆動軸１８Ｌ，１８Ｒを介して左右の駆動輪２０Ｌ，２０Ｒがそれぞれ接続されている。また、駆動切換機構部４０には、後後軸インプットシャフト１５、後後軸用の差動装置１７、後後軸の左右の駆動軸１９Ｌ，１９Ｒを介して左右の駆動輪２１Ｌ，２１Ｒがそれぞれ接続されている。

駆動切換機構部４０は、プロペラシャフト１３から伝達された駆動力を、後前軸（駆動軸１８Ｌ，１８Ｒ）及び／又は後後軸（駆動軸１９Ｌ，１９Ｒ）に伝達する。本実施形態では、駆動切換機構部４０は、駆動力を後前軸（駆動軸１８Ｌ，１８Ｒ）及び後後軸（駆動軸１９Ｌ，１９Ｒ）に伝達する状態と、駆動力を後前軸（駆動軸１８Ｌ，１８Ｒ）のみに伝達する状態とをとることができる。駆動切換機構部４０の詳細については後述する。

また、車両１は、左右前輪（操舵輪）２２Ｌ，２２Ｒを有する。

後二軸駆動装置３０は、後前軸インプットシャフト１４と、後前軸用の差動装置１６と、後前軸の左右の駆動軸１８Ｌ，１８Ｒと、後後軸インプットシャフト１５と、後後軸用の差動装置１７と、後後軸の左右の駆動軸１９Ｌ，１９Ｒと、駆動切換機構部４０と、後前軸の左右の駆動輪２０Ｌ，２０Ｒにそれぞれ対応して設けられた左右一対のエアスプリング２４Ｌ，２４Ｒと、エアスプリング２４Ｌ，２４Ｒにそれぞれ対応して設けられた左右一対の内圧センサ２６Ｌ，２６Ｒと、後後軸の左右の駆動輪２１Ｌ，２１Ｒにそれぞれ対応して設けられた左右一対のエアスプリング２５Ｌ，２５Ｒと、エアスプリング２５Ｌ，２５Ｒにそれぞれ対応して設けられた左右一対の内圧センサ２７Ｌ，２７Ｒと、駆動軸制御装置の一例としての電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）６０とを備えている。内圧センサ２６Ｌ，２６Ｒ，２７Ｌ，２７Ｒは、積載量情報センサの一例である。

エアスプリング２４Ｌ、及びエアスプリング２４Ｒは、駆動軸１８Ｌ，１８Ｒとフレーム（不図示）との間に介設されている。これら左右のエアスプリング２４Ｌ，２４Ｒには、図示しないエア供給源からエアが供給されている。エアスプリング２５Ｌ、及びエアスプリング２５Ｒは、駆動軸１９Ｌ，１９Ｒとフレーム（不図示）との間に介設されている。これら左右のエアスプリング２５Ｌ，２５Ｒには、図示しないエア供給源からエアが供給されている。

内圧センサ２６Ｌは、エアスプリング２４Ｌよりも上流側のエア配管に設けられており、エアスプリング２４Ｌの内圧（エアスプリング圧）を検出する。内圧センサ２６Ｒは、エアスプリング２４Ｒよりも上流側のエア配管に設けられており、エアスプリング２４Ｒの内圧（エアスプリング圧）を検出する。内圧センサ２７Ｌは、エアスプリング２５Ｌよりも上流側のエア配管に設けられており、エアスプリング２５Ｌの内圧（エアスプリング圧）を検出する。内圧センサ２７Ｒは、エアスプリング２５Ｒよりも上流側のエア配管に設けられており、エアスプリング２５Ｒの内圧（エアスプリング圧）を検出する。これら内圧センサ２６Ｌ，２６Ｒ，２７Ｌ，２７Ｒで検出されるエアスプリング圧は、電気的に接続されたＥＣＵ６０にそれぞれ送信される。各エアスプリング圧は、車両１における実際の積載物の積載量に応じて変化するので、これらエアスプリング圧によると、車両１の積載物の積載量を特定することができる。これらエアスプリング圧は、積載量情報の一例である。

ＥＣＵ６０は、車両１の各種制御を行うもので、公知のＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、入力ポート、出力ポート等を備える。ＥＣＵ６０の詳細は、後述する。

図２は、本発明の一実施形態に係る駆動切換機構部の構成図である。

駆動切換機構部４０において、プロペラシャフト１３は、インターデフ４１に接続されている。インターデフ４１は、スルーシャフト５１と、アウターシャフト５２とに接続されている。インターデフ４１は、プロペラシャフト１３に加えられたエンジン１０の駆動力を、スルーシャフト５１と、アウターシャフト５２とに分配して出力する。

インターデフ４１は、プロペラシャフト１３に接続されるキャリア４２と、中心部に配置されるサンギヤ４３と、サンギヤ４３に噛合わされた複数のプラネタリギヤ４４と、プラネタリギヤ４４と噛合うインナーギアが形成されたリングギヤ４５とを有する。複数のプラネタリギヤ４４は、キャリア２０に固定された支持軸に回転自在に取り付けられ、サンギヤ４３の周囲にサンギヤ４３の中心に対して等角度をあけて配置されている。サンギヤ４３には、スルーシャフト５１が接続されている。リングギヤ４５には、アウターシャフト５２が接続されている。アウターシャフト５２は、後方側の端部の外周面に、スルーシャフト５１の後述するスプライン部５１ａのスプラインと同形状のスプラインが形成されたスプライン部５２ａを有する。

このインターデフ４１では、プロペラシャフト１３が回転すると、それに伴ってキャリア２０が回転する。キャリア２０が回転することにより、キャリア２０に取り付けられたプラネタリギヤ４４がサンギヤ４３の周りを公転する。プラネタリギヤ４４は自転が可能であり、プラネタリギヤ４４が公転することにより、プラネタリギヤ４４に噛合わされた、サンギヤ４３及びリングギヤ４５が回転する。この結果、サンギヤ４３に接続されたスルーシャフト５１と、リングギヤ４５に接続されたアウターシャフト５２が回転する。

スルーシャフト５１は、後方側の端部の外周面に、スプラインが形成されたスプライン部５１ａを有する。スルーシャフト５１の後方側の延長線上には、後後軸側出力シャフト５５が配置されている。後後軸側出力シャフト５５は、前方側の端部の外周面に、スルーシャフト５１のスプライン部５１ａのスプラインと同形状のスプラインが形成されたスプライン部５５ａを有する。後後軸側出力シャフト５５は、ユニバーサルジョイント５７を介して、後後軸インプットシャフト１５に接続される。

スルーシャフト５１のスプライン部５１ａ及び後後軸側出力シャフト５５のスプライン部５５ａの径方向外側には、これらスプライン部５１ａ，５５ａのスプラインと噛合う形状のスプラインが内周に形成されたスリーブ５６が配置可能となっている。スリーブ５６は、図２に示すように、スプライン部５１ａ，５５ａの径方向外側の位置（すなわち、スルーシャフト５１と後後軸側出力シャフト５５とを結合する位置）と、スプライン部５１ａ，５２ａの径方向外側の位置（すなわち、スルーシャフト５１と後後軸出力シャフト５５とを切断するとともに、スルーシャフト５１とアウターシャフト５２とを結合する位置）との間で摺動可能となっている。なお、スルーシャフト５１とアウターシャフト５２とを結合した場合には、いわゆるデフロック状態となり、すべての駆動力は、後前軸インプットシャフト１４に伝達される。このように、スリーブ５６の位置により、スルーシャフト５１の回転を、後後軸に伝達するか、伝達しないかを制御することができる。なお、スリーブ５６は、アクチュエータ５８により摺動移動される。

一方、アウターシャフト５２の周囲には、駆動用ヘリカルギヤ５３が固定されている。駆動用ヘリカルギヤ５３には、被駆動用ヘリカルギヤ５４が噛合わされている。被駆動用ヘリカルギヤ５４には、後前軸インプットシャフト１４が接続されている。この構成により、アウターシャフト５２が回転すると、駆動用ヘリカルギヤ５３及び被駆動用ヘリカルギヤ５４を介して、後前軸インプットシャフト１４が回転する。

図３は、本発明の一実施形態に係る電子制御ユニット及び関連する構成を示す機能ブロック図である。

ＥＣＵ６０は、積載量情報取得手段の一例としての積載量情報取得部６１と、積載量判定手段の一例としての積載量判定部６２と、伝達制御手段の一例としての伝達制御部６３とを一部の機能要素として有する。これら各機能要素は、本実施形態では一体のハードウェアであるＥＣＵ６０に含まれるものとして説明するが、これらのいずれか一部を別体のハードウェアに設けることもできる。

積載量情報取得部６１は、内圧センサ２６Ｌ，２６Ｒ，２７Ｌ，２７Ｒからエアスプリング圧（内圧）を取得し、エアスプリング圧に基づいて車両１の積載物の積載量を特定し、特定した積載量を積載量判定部６２に通知する。エアスプリング圧から積載量を特定する方法としては、例えば、エアスプリング圧と積載量との対応関係を予め計測等により特定しておき、その対応関係に基づいて、エアスプリング圧から積載量を特定することができる。本実施形態では、積載量情報取得部６１は、例えば、内圧センサ２６Ｌ，２６Ｒ，２７Ｌ，２７Ｒからのエアスプリング圧のそれぞれについての積載量を特定し、それらを合計したものを車両１における積載量としている。なお、エアスプリング圧から積載量を特定する方法は、これに限られず、任意の方法を用いてよい。

積載量判定部６２は、積載量情報取得部６１から通知された積載量が、基準となる所定の積載量（基準量という）未満であるか否かを判定し、判定結果を伝達制御部６３に通知する。ここで、基準量は、後前軸又は後後軸の一方のみの駆動軸を駆動させる場合に、一方の駆動軸のみを用いた駆動において許容される積載量、すなわち、駆動する駆動軸に関わる構成（例えば、差動装置等）に対する負荷が許容範囲に収まると想定される積載量である。

伝達制御部６３は、積載量判定部６２から積載量が基準量未満であるとの通知を受け取ると、後前軸又は後後軸の一方のみを駆動させるようにアクチュエータ５８を制御する。具体的には、伝達制御部６３は、アクチュエータ５８により、スルーシャフト５１のスプライン部５１ａと、後後軸用出力シャフト５５のスプライン部５５ａとがスリーブ５６によって結合されない位置（本実施形態では、スルーシャフト５１のスプライン部５１ａと、アウターシャフト５２のスプライン部５２ａとがスリーブ５６によって結合される位置）にスリーブ５６を移動させる。

また、伝達制御部６３は、積載量判定部６２から積載量が基準量未満でないとの通知を受け取ると、後前軸及び後後軸の両方の駆動軸を駆動させるようにアクチュエータ５８を制御する。具体的には、伝達制御部６３は、アクチュエータ５８により、スルーシャフト５１のスプライン部５１ａと、後後軸側出力シャフト５５のスプライン部５５ａとがスリーブ５６によって結合される位置（図２に示す位置）にスリーブ５６を移動させる。

次に、本発明の一実施形態に係る駆動軸制御処理について説明する。

図４は、本発明の一実施形態に係る駆動軸制御処理のフローチャートである。

この駆動軸制御処理は、例えば、エンジン１０の始動（イグニッションスイッチのキースイッチＯＮ）と同時に開始されてもよく、車両１０の運転者の指示があった場合に開始されてもよい。

積載量情報取得部６１は、内圧センサ２６Ｌ，２６Ｒ，２７Ｌ，２７Ｒからエアスプリング圧（センサ値）を取得し（Ｓ１１）、エアスプリング圧に基づいて車両１の現在の積載物の積載量を特定し、特定した積載量を積載量判定部６２に通知する（Ｓ１２）。

積載量判定部６２は、積載量情報取得部６１から通知された積載量が、基準量未満であるか否かを判定する（Ｓ１３）。

この結果、通知された積載量が、基準量未満である場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）には、積載量判定部６２は、積載量が基準量未満であるとの判定結果を伝達制御部６３に通知し、判定結果を受けた伝達制御部６３は、後前軸又は後後軸の一方のみを駆動させるように制御し（Ｓ１４）、処理を終了する。

一方、通知された積載量が、基準量未満でない場合（Ｓ１３：ＮＯ）には、積載量判定部６２は、積載量が基準量未満でないとの判定結果を伝達制御部６３に通知し、判定結果を受けた伝達制御部６３は、後前軸及び後後軸の二軸を駆動させるように制御し（Ｓ１５）、処理を終了する。

以上説明したように、本実施形態に係る車両１０によると、積載量に応じて駆動させる駆動軸を適切に制御することができる。このため、例えば、積載量が多くて一軸での駆動が好ましくないような場合に、一軸での駆動が行われることを適切に防止することができ、駆動に関わる各部への負荷を適切に低減することができる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。

例えば、上記実施形態では、駆動切換機構部４０を後後軸への駆動力の伝達を切断可能な構成としていたが、後前軸への駆動力の伝達を切断可能な構成として、一軸での駆動時に、後後軸のみに駆動力を伝達するようにしてもよい。また、駆動切換機構部４０を、後前軸への駆動力の伝達を切断可能であるととともに、後後軸への駆動力の伝達を切断可能な構成とし、一軸での駆動時に、いずれか一方の駆動軸にのみ駆動力を伝達するようにしてもよい。この場合には、積載物の配置状態や、各駆動軸の使用状況等に応じて、駆動させる駆動軸を決定してもよい。

また、駆動切換機構部４０の駆動力を後前軸及び後後軸に伝達する構成は、上記構成に限られず、例えば、ベベルギヤ式のインターデフを用いるようにしてもよく、駆動力を二軸に伝達できる状態と、一軸のみに伝達できる状態とを取り得る構成であれば、任意の構成でよい。

また、上記実施形態では、エアスプリングを備える車両１を例にあげていたが、車両１は、エアスプリングを備えていなくてもよく、この場合には、サスペンションの変位量（沈み込み量）を検出するセンサを設け、その変位量を積載量情報としてもよい。また、積載量情報としては、上記に限られず、車両１の積載量を特定可能な情報であれば、任意の情報でよい。

また、上記実施形態では、具体的な積載量を算出するようにしていたが、エアスプリング圧は、積載量を特定可能な情報であるので、基準量に対応するエアスプリング圧（基準エアスプリング圧）を用意しておき、エアスプリング圧を基準エアスプリング圧と比較することにより、積載量が基準量未満であるか否かを判定するようにしてもよく、要は、積載量が基準量未満であるか否かを判定できれば、使用するデータの種類は、任意でよい。

１ 車両
１０ エンジン
１１ クラッチ
１２ 変速機
１３ プロペラシャフト
１４ 後前軸インプットシャフト
１５ 後後軸インプットシャフト
１６，１７ 差動装置
２６Ｌ，２６Ｒ，２７Ｌ，２７Ｒ 内圧センサ
３０ 後二軸駆動装置
４０ 駆動切換機構部
６０ ＥＣＵ
６１ 積載量情報取得部
６２ 積載量判定部
６３ 伝達制御部

Claims (5)

1. 動力源の駆動力により駆動可能な駆動軸として、後前軸及び後後軸を有する車両における、前記動力源の駆動力を伝達させる駆動軸を制御する駆動軸制御装置であって、
   前記車両の積載量を特定可能な情報である積載量情報を取得する積載量情報取得手段と、
   前記積載量情報に基づいて、前記車両の積載量が所定の積載量未満であるか否かを判定する積載量判定手段と、
   前記積載量判定手段により、前記車両の積載量が所定の積載量未満であると判定された場合に、前記後前軸又は前記後後軸の一方の軸のみに前記動力源の駆動力を伝達するように制御する伝達制御手段と、
   を有する駆動軸制御装置。
2. 前記所定の積載量は、前記後前軸又は前記後後軸の一方の駆動軸のみを用いた駆動において許容される積載量である
   請求項１に記載の駆動軸制御装置。
3. 前記車両は、エアにより前記車両のフレームを支えるエアスプリングを有しており、
   前記積載量情報取得手段は、前記エアスプリングの内圧を測定する内圧センサからのセンサ値を前記積載量情報として取得する
   請求項１又は請求項２に記載の駆動軸制御装置。
4. 動力源の駆動力により駆動可能な駆動軸である後前軸及び後後軸と、前記後前軸又は後後軸への前記駆動力の伝達を切り離し可能な切離機構部と、車両の積載量を特定可能な積載量情報を検出する積載量情報センサと、前記動力源の駆動力を伝達させる駆動軸を制御する駆動軸制御装置と、を有する後二軸駆動装置であって、
   前記駆動軸制御装置は、
   前記積載量情報センサから前記積載量情報を取得する積載量情報取得手段と、
   前記積載量情報に基づいて、前記車両の積載量が所定の積載量未満であるか否かを判定する積載量判定手段と、
   前記積載量判定手段により、前記車両の積載量が所定の積載量未満であると判定された場合に、前記後前軸又は前記後後軸の一方の軸のみに前記動力源の駆動力を伝達するように制御する伝達制御手段と、
   を有する後二軸駆動装置。
5. 動力源の駆動力により駆動可能な駆動軸として、後前軸及び後後軸とを有する車両における、前記動力源の駆動力を伝達させる駆動軸を制御する駆動軸制御方法であって、
   前記車両の積載量を特定可能な情報である積載量情報を取得する積載量情報取得ステップと、
   前記積載量情報に基づいて、前記車両の積載量が所定の積載量未満であるか否かを判定する積載量判定ステップと、
   前記車両の積載量が所定の積載量未満であると判定された場合に、前記後前軸又は前記後後軸の一方の軸のみに前記動力源の駆動力を伝達するように制御する伝達制御ステップと、
   を有する駆動軸制御方法。

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