JP2016217531A - Travel control method of vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、差動制限装置付きのドライブシャフトを備えた車両の走行制御方法に関する。 The present invention relates to a traveling control method for a vehicle including a drive shaft with a differential limiting device.
車両がカーブを曲がるとき、内側の車輪(以下、内輪と称する。)と外側の車輪(以下、外輪と称する。)との間に回転速度の差が生じる。この差を吸収しつつ、エンジン等の動力源からのトルクを内外輪に均等に振り分けるために、ディファレンシャルギアが用いられる。ディファレンシャルギアは、ファイナルドリブンギア、デフケース、デフピニオン、デフピニオンシャフト、及びデフサイドギアを備えている。 When the vehicle turns a curve, a difference in rotational speed occurs between an inner wheel (hereinafter referred to as an inner ring) and an outer wheel (hereinafter referred to as an outer ring). A differential gear is used to evenly distribute the torque from the power source such as the engine to the inner and outer wheels while absorbing this difference. The differential gear includes a final driven gear, a differential case, a differential pinion, a differential pinion shaft, and a differential side gear.
デフケースの内側にデフピニオンシャフトが固定され、このデフピニオンシャフトにはデフピニオンが設けられている。すなわち、デフピニオンは、デフケースとともに回転(公転)しつつ、デフピニオンシャフトの軸周りに回転(自転)することができるようになっている。デフケースの外側には、プロペラシャフトによって軸周りに回転するファイナルドライブギアと噛み合うファイナルドリブンギアが設けられている。デフケース内には、デフピニオンと噛み合う左右一対のデフサイドギアが設けられ、各デフサイドギアは左右のドライブシャフトに接続されている。駆動源からファイナルドリブンギアに入力された駆動力は、このディファレンシャルギアによって左右の車輪に分配される。 A differential pinion shaft is fixed inside the differential case, and the differential pinion shaft is provided with a differential pinion. That is, the differential pinion can rotate (revolve) around the axis of the differential pinion shaft while rotating (revolving) together with the differential case. A final driven gear that meshes with a final drive gear that rotates around the axis by a propeller shaft is provided on the outside of the differential case. A pair of left and right differential side gears that mesh with the differential pinion are provided in the differential case, and each differential side gear is connected to the left and right drive shafts. The driving force input from the driving source to the final driven gear is distributed to the left and right wheels by the differential gear.
左右の車輪が路面から受ける抵抗が等しいときは、デフピニオンは自転することなくデフケースとともに公転し、デフサイドギア、ドライブシャフトに駆動力を均等に伝達する。その一方で、旋回時等のように路面からの抵抗が、内輪の方が大きく外輪の方が小さいときは、抵抗が大きい内輪側のデフサイドギアが遅く回転しようとしてデフピニオンを押し返すことにより、デフピニオンが自転する。デフピニオンが自転すると、デフピニオンに噛み合う外輪側のデフサイドギアの回転がデフピニオンの自転速度分だけ増速される。この結果、旋回中心からの距離(半径)が大きい外輪の方が内輪よりも早く回転し、車両の高い旋回性能を確保することができる。 When the left and right wheels receive the same resistance from the road surface, the differential pinion revolves with the differential case without rotating and transmits the driving force evenly to the differential side gear and the drive shaft. On the other hand, if the resistance from the road surface is large and the outer ring is smaller, such as when turning, the differential ring gear on the inner ring side, which has a large resistance, tries to rotate slowly and pushes back the diff pinion. Rotate. When the differential pinion rotates, the rotation of the differential side gear on the outer ring meshing with the differential pinion is increased by the rotational speed of the differential pinion. As a result, the outer wheel having a larger distance (radius) from the turning center rotates faster than the inner wheel, and high turning performance of the vehicle can be ensured.
一般的なドライブシャフトは、シャフト、及びシャフトの両端に設けられる等速ジョイントを備えている。この等速ジョイントとして、車輪との連結側には、転舵とともに所定の差動角をとることができる固定式等速ジョイントが、ディファレンシャルギアとの連結側には、軸方向に摺動し、サスペンションの動きに伴う軸方向の変位及び角度を吸収する摺動式等速ジョイントが、それぞれ採用されることが多い。ディファレンシャルギアからの回転駆動力を、摺動式等速ジョイント、シャフト、及び固定式等速ジョイントを介して車輪側に伝達することによって、車輪を回転させることができる。 A typical drive shaft includes a shaft and constant velocity joints provided at both ends of the shaft. As this constant velocity joint, a fixed type constant velocity joint that can take a predetermined differential angle together with steering on the connection side with the wheel slides in the axial direction on the connection side with the differential gear, Sliding constant velocity joints that absorb axial displacement and angle associated with suspension movement are often employed. The wheel can be rotated by transmitting the rotational driving force from the differential gear to the wheel side via the sliding constant velocity joint, the shaft, and the fixed constant velocity joint.
しかし、ディファレンシャルギアには、一方の車輪が脱輪したときや、左右の車輪の路面に対する摩擦係数が大きく異なるときに、負荷の小さい車輪(脱輪した車輪や、路面との摩擦係数が小さい方の車輪)の方に駆動力が分配される一方で、負荷の大きい車輪(脱輪していない方の車輪や、路面との摩擦係数が大きい方の車輪)に駆動力が分配されなくなり、車両の走行に支障を来たすという問題がある。 However, in the differential gear, when one wheel is removed, or when the friction coefficient of the left and right wheels on the road surface is significantly different, the wheel with a smaller load (the wheel with the wheel removed and the one with the smaller friction coefficient with the road surface) is used. While the driving force is distributed to the wheels with a heavy load (the wheels that have not been derailed or the wheels with the larger coefficient of friction with the road surface), the driving force is not distributed. There is a problem that it interferes with driving.
この問題を解決すべく、ディファレンシャルギアに差動制限装置を併設する場合がある。この差動制限装置(以下、適宜LSDと略する。)は、機械的に作動範囲を制限する(リミットを設ける)ものであり、左右の車輪のトルク差に基づいて作動するもの(トルク感応型LSD)や、左右の車輪の回転数差に基づいて作動するもの(回転差感応型LSD)がある。この差動制限装置は、トルク差や回転数差に基づいて、単に機械的に作動範囲を制限するものであって、左右の車輪への駆動力を任意の割合で分配するものではない。 In order to solve this problem, a differential limiting device may be provided in the differential gear. This differential limiting device (hereinafter abbreviated as LSD as appropriate) is a device that mechanically limits the operating range (provides a limit) and operates based on the torque difference between the left and right wheels (torque-sensitive type). LSD) and those that operate based on the difference between the rotational speeds of the left and right wheels (rotational difference sensitive LSD). This differential limiting device merely mechanically limits the operating range based on the torque difference or the rotational speed difference, and does not distribute the driving force to the left and right wheels at an arbitrary ratio.
そこで、左右の車輪への駆動力の分配を任意の割合で伝達する一方で、ディファレンシャルギアの回転を効率的に制限する手段として、例えば特許文献1に示す連結装置が採用されることがある。この連結装置は、一対の遊星歯車機構、駆動源、及びブレーキ手段を備えており、左右の車輪をそれぞれ駆動する一対のドライブシャフトの間に設けられている。 Thus, as a means for efficiently limiting the rotation of the differential gear while transmitting the distribution of the driving force to the left and right wheels at an arbitrary ratio, for example, a coupling device shown in Patent Document 1 may be employed. The coupling device includes a pair of planetary gear mechanisms, a drive source, and brake means, and is provided between a pair of drive shafts that respectively drive the left and right wheels.
各遊星歯車機構は、サンギアと、プラネタリギアと、プラネタリギアを支持するプラネタリキャリアと、リングギアとを備えている。各遊星歯車機構のリングギアは、中間軸を介して互いに連結されている。また、各遊星歯車機構のサンギアと駆動源、及びプラネタリキャリアと左右の車輪がそれぞれ連結されており、サンギア及びプラネタリキャリアを介して、左右の車輪に駆動源の駆動力を伝達するようになっている。 Each planetary gear mechanism includes a sun gear, a planetary gear, a planetary carrier that supports the planetary gear, and a ring gear. The ring gears of the planetary gear mechanisms are connected to each other via an intermediate shaft. In addition, the sun gear and the drive source of each planetary gear mechanism, and the planetary carrier and the left and right wheels are respectively connected, and the driving force of the drive source is transmitted to the left and right wheels via the sun gear and the planetary carrier. Yes.
ブレーキ手段は、中間軸に設けられており、このブレーキ手段が作動することによって、リングギアの軸周りの回転が阻止される。車両の発進時に、ブレーキ手段を作動させてリングギアの回転を阻止することによって、このリングギアを反力受けとして機能させることができ、駆動源からの駆動力を左右の車輪に伝達することが可能となる。その一方で、発進後は、ブレーキ手段を解除してリングギアの軸周りの回転を許容するとともに、左右の駆動源を停止することによって、減速ギア列を介して駆動源に接続されたサンギアを反力受けとして機能させることができる。このとき、駆動源は発電機として左右の車輪を回生制動する作用を発揮し、この駆動源とプラネタリキャリア及びリングギアを介して接続された左右の車輪の差動を抑制して直進安定性を高めることが可能となる。 The brake means is provided on the intermediate shaft, and the rotation of the ring gear around the axis is prevented by operating the brake means. When the vehicle starts, it is possible to make the ring gear function as a reaction force receiver by operating the brake means to prevent the ring gear from rotating, and to transmit the driving force from the driving source to the left and right wheels. It becomes possible. On the other hand, after the start, the brake means is released to allow rotation around the axis of the ring gear, and the left and right drive sources are stopped, so that the sun gear connected to the drive source via the reduction gear train is Can function as a reaction force receiver. At this time, the drive source exerts an action of regenerative braking of the left and right wheels as a generator, and suppresses the differential between the drive source and the left and right wheels connected via the planetary carrier and the ring gear, thereby improving the straight running stability. It becomes possible to raise.
また、車両の旋回時においては、外輪となる車輪側の駆動源を正転させる一方で、内輪となる車輪側の駆動源を逆転させる。これにより、外輪が増速される一方で内輪が減速され、高い旋回性能を確保することができる。 Further, when the vehicle is turning, the wheel-side drive source serving as the outer ring is rotated forward, while the wheel-side drive source serving as the inner ring is reversed. Thereby, while the outer wheel is accelerated, the inner wheel is decelerated, and high turning performance can be ensured.
特許文献1に記載の連結装置は、従来の車両に一般的に採用されているディファレンシャルギアに置き換えて採用されるものであり、従来の車両に搭載するためには、車両の大幅な設計変更が必要となる。また、この連結機構は、エンジン等の主駆動源との間の駆動力伝達機構を有していないため、駆動力伝達機構を有しない従動輪にしか適用できない。このため、十分な発進アシスト機能を発揮させるために、特に重量の大きな車両に適用する場合には、大きな駆動力を有する駆動源を用いる必要があり、車両の製造コストが増大する問題がある。 The coupling device described in Patent Document 1 is used in place of a differential gear that is generally employed in conventional vehicles. In order to be mounted on a conventional vehicle, a significant change in the design of the vehicle is required. Necessary. Moreover, since this connection mechanism does not have a driving force transmission mechanism with a main drive source such as an engine, it can be applied only to driven wheels that do not have a driving force transmission mechanism. For this reason, in order to exhibit a sufficient start assist function, it is necessary to use a driving source having a large driving force, particularly when applied to a heavy vehicle, which increases the manufacturing cost of the vehicle.
そこで、この発明は、従来の車両の構成に大幅な変更を加えることなく、安価に車両の走行性能及び燃費性能を高めることを課題とする。 Accordingly, it is an object of the present invention to improve the running performance and fuel consumption performance of a vehicle at a low cost without significantly changing the configuration of a conventional vehicle.
上記の課題を解決するために、この発明においては、一端側に摺動式等速ジョイントが設けられ、駆動源の駆動力を左右の車輪に伝達するドライブシャフトにおいて、前記摺動式等速ジョイントのアウターレースに、左右の車輪の差動を制限する電動式の差動制限装置を設けたことを特徴とするドライブシャフトを構成した。 In order to solve the above-mentioned problems, in the present invention, a sliding constant velocity joint is provided on one end side, and the drive type shaft transmits the driving force of a driving source to the left and right wheels. A drive shaft characterized in that an electric differential limiting device for limiting the differential between the left and right wheels was provided in the outer race of the vehicle.
このように、電動式の差動制限装置を採用したことにより、走行モード(発進、直進、旋回)に応じて、前後又は左右の車輪への駆動力の分配を任意に制御することができ、常に安定した走行状態を確保することができる。さらに、雪道や未舗装道路等のように、路面への車輪の接地状態や摩擦状態が常に変化する走行環境においても、左右の車輪の差動を適切に制限することができ、車両の発進時、直進走行時において高い走行性能を確保することができる。また、車両の旋回時において、ディファレンシャルギアの差動を制限又はアシストすることによって、旋回性能をさらに高めることもできる。 Thus, by adopting the electric differential limiting device, it is possible to arbitrarily control the distribution of the driving force to the front and rear or left and right wheels according to the driving mode (starting, straight traveling, turning), A stable running state can always be ensured. Furthermore, even in a driving environment where the ground contact state and frictional state of the wheels on the road surface are constantly changing, such as snowy roads and unpaved roads, the differential between the left and right wheels can be appropriately limited, and the vehicle starts. When traveling straight, it is possible to ensure high traveling performance. Further, the turning performance can be further improved by limiting or assisting the differential gear differential during turning of the vehicle.
この差動制限装置は、一般的に用いられている摺動式等速ジョイントのアウターレースに設けられるので、従来の車両の構成に大幅な変更を加えることなく、車輪の回転制御を行なうことができ、車両の走行性能及び燃費性能を高めることができる。 Since this differential limiting device is provided in the outer race of a sliding constant velocity joint that is generally used, it is possible to control the rotation of the wheels without significantly changing the configuration of the conventional vehicle. This can improve the running performance and fuel consumption performance of the vehicle.
前記構成においては、前記差動制限装置が、電動機と、前記電動機の出力軸の回転を減速して前記アウターレースに伝達する減速機構と、を備えた構成とすることができる。このように、電動機を設けることにより、左右の車輪のうち一方の車輪に電動機の駆動力を与えて、左右の車輪の駆動力に差を付けて、車両の走行性能を一層高めることができる。 The said structure WHEREIN: The said differential limiting apparatus can be set as the structure provided with the electric motor and the deceleration mechanism which decelerates rotation of the output shaft of the said motor, and transmits to the said outer race. Thus, by providing the electric motor, the driving force of the electric motor can be given to one of the left and right wheels, and the driving force of the left and right wheels can be differentiated to further improve the running performance of the vehicle.
前記減速機構を備えた構成においては、この減速機構が、サンギアと、プラネタリギアと、前記プラネタリギアを支持するプラネタリキャリアと、リングギアと、を備えた遊星歯車機構であって、前記出力軸と前記サンギアが一体となって軸周りに回転するとともに、前記アウターレースと前記プラネタリキャリアが一体となって軸周りに回転する構成とすることができる。このように減速機構を構成することにより、電動機からの駆動力及び回転を増速又は減速した上で、ドライブシャフトを介して車輪を適切な回転速度で駆動することができる。 In the configuration including the speed reduction mechanism, the speed reduction mechanism is a planetary gear mechanism including a sun gear, a planetary gear, a planetary carrier that supports the planetary gear, and a ring gear, and the output shaft and The sun gear can be integrally rotated around the axis, and the outer race and the planetary carrier can be integrally rotated around the axis. By configuring the speed reduction mechanism in this way, the wheel can be driven at an appropriate rotational speed via the drive shaft after increasing or decreasing the driving force and rotation from the electric motor.
前記各構成においては、車輪の回転に伴って前記出力軸を回転させることにより、前記電動機を発電機として機能させる構成とすることができる。このように、電動機に発電機機能をもたせることにより、発電時の回生制動により左右の車輪に適切な作動を与えることができるとともに、回生電力を電動機の駆動に利用することによってエネルギー効率を高め、車両の航続距離の延長を図ることができる。 In each said structure, the said electric motor can be set as the structure which functions as a generator by rotating the said output shaft with rotation of a wheel. In this way, by providing the motor with a generator function, it is possible to provide appropriate operation to the left and right wheels by regenerative braking during power generation, and increase the energy efficiency by using regenerative power for driving the motor, The cruising range of the vehicle can be extended.
駆動源の駆動力を前記各構成に示すドライブシャフトで伝達する車両を構成することができる。このドライブシャフトを採用することにより、従来の車両の構成に大幅な変更を加えることなく、車輪の回転制御を行なうことができ、走行性能及び燃費性能の高い車両を提供することができる。 The vehicle which transmits the driving force of a drive source with the drive shaft shown to each said structure can be comprised. By adopting this drive shaft, it is possible to control the rotation of the wheels without significantly changing the configuration of the conventional vehicle, and it is possible to provide a vehicle with high running performance and fuel consumption performance.
また、上記の課題を解決するために、一端側に摺動式等速ジョイントが設けられ、電動機と、前記電動機の出力軸の回転を減速する減速機構と、を有し、左右の車輪の差動を制限する電動式の差動制限装置を備えた、駆動源の駆動力を左右の車輪に伝達するドライブシャフトによって車両の走行を制御する車両の走行制御方法において、車両の走行状態が、発進状態、直進状態、又は旋回状態のいずれであるかを判断する判断ステップと、走行状態が前記発進状態のときに、前後の車輪のうち回転速度が小さい方の車輪に対し、その車輪に対して前記電動機で駆動力をアシストする発進アシストステップと、走行状態が前記直進状態のときに、左右の車輪の回転速度差を低減させる安定制御ステップと、走行状態が前記旋回状態のときに、左右の車輪の回転速度を制御する旋回制御ステップと、を備え、前記減速機構で減速した回転駆動力の伝達が、前記摺動式等速ジョイントのアウターレースを介してなされることを特徴とする車両の走行制御方法を構成した。 In order to solve the above problem, a sliding type constant velocity joint is provided on one end side, and includes an electric motor and a speed reduction mechanism that decelerates rotation of the output shaft of the electric motor, and a difference between the left and right wheels. In a vehicle travel control method for controlling the travel of a vehicle by means of a drive shaft that transmits a driving force of a drive source to left and right wheels, which is provided with an electric differential limiting device that restricts movement, the travel state of the vehicle is A determination step for determining whether the vehicle is in a state of traveling, straight traveling, or turning, and when the traveling state is the starting state, with respect to the wheel having the smaller rotational speed among the front and rear wheels, A start assist step for assisting driving force with the electric motor; a stability control step for reducing a difference in rotational speed between left and right wheels when the running state is the straight running state; and a left side when the running state is the turning state. And a turning control step for controlling the rotational speed of the wheels of the vehicle, wherein the rotational driving force decelerated by the speed reduction mechanism is transmitted through the outer race of the sliding type constant velocity joint. The travel control method was configured.
この車両の走行制御方法によると、車両の走行状態(発進状態、直進状態、又は旋回状態)に合わせて、電動機の駆動力によって左右の車輪の回転制御を行なうことができ、車両を安定的に走行させることができる。 According to this vehicle running control method, the left and right wheels can be controlled to rotate with the driving force of the electric motor according to the running state of the vehicle (starting state, straight running state, or turning state), and the vehicle can be stably operated. It can be run.
前記走行制御方法においては、前記発進アシストステップが、前後輪の回転速度及び目標車速を算出する速度算出ステップと、前後輪の回転速度差が予め決めた回転速度差閾値よりも大きく、かつ前後輪のうち回転速度が小さい方の車輪の回転速度が前記目標車速よりも小さいときに、前記電動機を駆動して回転速度が小さい方の車輪の回転をアシスト可能とするアシスト判断ステップと、を備えた構成とすることができる。 In the travel control method, the start assisting step includes a speed calculating step for calculating the rotational speed of the front and rear wheels and a target vehicle speed, and the difference in rotational speed between the front and rear wheels is greater than a predetermined rotational speed difference threshold, and the front and rear wheels. An assist determination step of driving the electric motor to assist rotation of the wheel with the lower rotational speed when the rotational speed of the wheel with the lower rotational speed is lower than the target vehicle speed. It can be configured.
このように、発進アシストステップを構成することにより、回転速度が小さい方の車輪の回転をアシストして、スムーズな発進を確保することができるとともに、発進時の駆動力伝達効率を高めて、航続距離の延長を図ることができる。アシストされる車輪は、前輪又は後輪のいずれにしてもよい。 In this way, by configuring the start assist step, it is possible to assist the rotation of the wheel with the lower rotation speed to ensure a smooth start and to improve the driving force transmission efficiency at the start and The distance can be extended. The wheel to be assisted may be either a front wheel or a rear wheel.
前記各走行制御方法においては、前記安定制御ステップが、左右の車輪の回転速度差を算出する速度差算出ステップと、前記回転速度差が予め決めた許容速度差閾値よりも大きいときに、左右の車輪に設けた電動機のうち、回転速度が大きい側の車輪の電動機を回生制動する回生ステップと、を備えた構成とすることができる。 In each of the travel control methods, the stability control step includes a speed difference calculating step for calculating a difference in rotational speed between the left and right wheels, and when the rotational speed difference is greater than a predetermined allowable speed difference threshold value, Among the electric motors provided on the wheels, a regenerative step of regeneratively braking the electric motor of the wheel having the higher rotation speed can be provided.
このように、回転速度が大きい側の車輪を回生制動することにより、その車輪の回転速度が小さくなり、左右の車輪の回転速度差を小さくすることができる。この回転速度差を小さくすることにより、車両の高い直進安定性を確保することができる。この安定制御ステップは、車両の前輪又は後輪のいずれに採用してもよい。 Thus, by regeneratively braking the wheel on the side with the higher rotation speed, the rotation speed of the wheel is reduced, and the difference in rotation speed between the left and right wheels can be reduced. By reducing this rotational speed difference, high straight running stability of the vehicle can be ensured. This stability control step may be employed for either the front wheel or the rear wheel of the vehicle.
前記各走行制御方法においては、前記旋回制御ステップが、旋回方向に対する内輪側と外輪側のそれぞれの車輪の回転速度の大小関係を比較する比較ステップと、内輪側の回転速度が外輪側の回転速度よりも大きいときに、内輪側の車輪の電動機を回生制動するとともに外輪側の車輪の電動機を駆動する差動制限ステップと、外輪側の回転速度が内輪側の回転速度よりも大きく、かつ内外輪の回転速度差が予め決めた内外輪の許容回転速度差閾値よりも大きいときに、内輪側の車輪の電動機を回生制動するとともに外輪側の電動機を駆動する旋回アシストステップと、を備えた構成とすることができる。 In each of the travel control methods, the turning control step includes a comparison step of comparing the rotational speeds of the wheels on the inner ring side and the outer ring side with respect to the turning direction, and the rotation speed on the inner ring side is the rotational speed on the outer ring side. A differential limiting step that regeneratively brakes the motor of the inner wheel and drives the motor of the outer wheel, and the rotational speed of the outer ring is greater than the rotational speed of the inner ring, and the inner and outer wheels A turning assist step for regeneratively braking the motor of the inner wheel and driving the motor of the outer wheel when the difference in rotational speed of the inner wheel is larger than a predetermined threshold value of the allowable rotation speed of the inner and outer wheels. can do.
旋回時において、内輪側の車輪(内輪)の回転数が、外輪側の車輪(外輪)の回転数よりも大きいときは、例えば、スポーツ走行によって内輪が浮き上がり、路面と内輪との間でスリップが生じていると推定される。このときは、内輪が空転し、路面に設置している外輪には駆動力が伝達されない状態が生じ得る。このときは、内輪を回生制動して空転状態を解消するとともに、外輪に電動機の駆動力を伝達して、内外輪の差動を制限する。これにより、車両を安定的に旋回させることができる。 When turning, if the rotation speed of the inner ring side wheel (inner ring) is larger than the rotation speed of the outer ring side wheel (outer ring), for example, the inner ring is lifted by sport running, and slip occurs between the road surface and the inner ring. Presumed to have occurred. At this time, the inner ring may idle, and a driving force may not be transmitted to the outer ring installed on the road surface. At this time, the inner ring is regeneratively braked to eliminate the idling state, and the driving force of the motor is transmitted to the outer ring to limit the differential between the inner and outer rings. As a result, the vehicle can be turned in a stable manner.
その一方で、外輪の回転数が、内輪の回転数よりも大きいときは、ディファレンシャルギアとしての機能は正常に発揮されているものの、内外輪の回転速度差が許容回転速度差閾値よりも大きいときは、ディファレンシャルギアの性能を越えた旋回走行がなされていると推定される。このときは、内輪を回生制動するとともに、外輪に電動機の駆動力を伝達して、ディファレンシャルギアによる内外輪の差動制限機能を補助する。これにより、車両を安定的に旋回させることができる。 On the other hand, when the rotational speed of the outer ring is greater than the rotational speed of the inner ring, the function as a differential gear is functioning normally, but the rotational speed difference between the inner and outer rings is greater than the allowable rotational speed difference threshold value. It is estimated that the vehicle is turning beyond the performance of the differential gear. At this time, the inner ring is regeneratively braked and the driving force of the motor is transmitted to the outer ring to assist the differential limiting function of the inner and outer rings by the differential gear. As a result, the vehicle can be turned in a stable manner.
この発明においては、一端側に摺動式等速ジョイントが設けられ、駆動源の駆動力を左右の車輪に伝達するドライブシャフトにおいて、前記摺動式等速ジョイントのアウターレースに、左右の車輪の差動を制限する電動式の差動制限装置を設けたことを特徴とするドライブシャフトを構成した。このように、摺動式等速ジョイントのアウターレースに差動制限装置を設けることにより、従来の車両の構成に大幅な変更を加えることなく、車輪の回転制御を行なうことができ、車両の走行性能及び燃費性能を高めることができる。 In the present invention, a slide type constant velocity joint is provided on one end side, and in the drive shaft that transmits the driving force of the driving source to the left and right wheels, the outer race of the sliding type constant velocity joint is connected to the left and right wheels. A drive shaft characterized in that an electric differential limiting device for limiting the differential is provided. Thus, by providing the differential limiting device on the outer race of the sliding type constant velocity joint, it is possible to control the rotation of the wheel without significantly changing the configuration of the conventional vehicle, and to drive the vehicle. Performance and fuel efficiency can be improved.
この発明に係るドライブシャフトを採用した車両1を図1に示す。本図中の白抜きの矢印が、車両1の前進方向を示している。この車両1は、駆動源2(モータ又はエンジン)と、駆動源2の駆動力を前輪3FR、3FL及び後輪3RR、3RLに分配するセンターディファレンシャルギア10Cと、センターディファレンシャルギア10Cに接続され前後の車輪3(3FR、3FL、3RR、3RL)に駆動力を伝達するプロペラシャフト4F、4Rと、プロペラシャフト4F、4Rによって伝達された駆動力を左右に分配するディファレンシャルギア10F、10Rと、ディファレンシャルギア10F、10Rによって左右に分配された駆動力を伝達するドライブシャフト20(20FR、20FL、20RR、20RL)と、ドライブシャフト20(20FR、20FL、20RR、20RL)に設けられた差動制限装置40(40FR、40FL、40RR、40RL)と、差動制限装置40(40FR、40FL、40RR、40RL)を駆動するインバータ5F、5Rと、駆動源2及びインバータ5F、5Rを制御する電子制御ユニット(ECU)6と、を備えている。各車輪3(3FR、3FL、3RR、3RL)は、ドライブシャフト20FR、20FL、20RR、20RLに接続されている。
A vehicle 1 employing a drive shaft according to the present invention is shown in FIG. A white arrow in the figure indicates the forward direction of the vehicle 1. This vehicle 1 is connected to a center differential gear 10C which is connected to a drive source 2 (motor or engine), a center differential gear 10C which distributes the driving force of the
この車両1には、要所に複数のセンサ(図示せず)が取り付けられており、センサによって得られた信号(パラメータ)はECU6に送られる。ECU6はこの信号に基づいて、駆動源2及びインバータ5F、5Rに制御信号を発する。
A plurality of sensors (not shown) are attached to the vehicle 1 at important points, and signals (parameters) obtained by the sensors are sent to the
図1に示す車両1においては、前後のディファレンシャルギア10F、10Rともに差動制限装置40(40FR、40FL、40RR、40RL)を設けたが、前後輪3(3FR、3FL、3RR、3RL)の一方の前輪側ディファレンシャルギア10Fのみに差動制限装置40(40FR、40FL)を設ける構成としてもよいし、後輪側ディファレンシャルギア10Rのみに、差動制限装置40(40RR、40RL)を設ける構成としてもよい。この差動制限装置40(40FR、40FL、40RR、40RL)として、トルク感応型ディファレンシャルギア(トルセンLSD)等のように機械式に差動を制限するタイプのディファレンシャルギアを採用するのが好ましい。
In the vehicle 1 shown in FIG. 1, the differential limiting device 40 (40FR, 40FL, 40RR, 40RL) is provided for both the front and rear differential gears 10F, 10R, but one of the front and rear wheels 3 (3FR, 3FL, 3RR, 3RL) is provided. The differential limiting device 40 (40FR, 40FL) may be provided only on the front wheel side
図1に示した車両1に搭載した後輪3(3RR、3RL)側の駆動系を図2、図4〜図8を用いて説明する。図2はプラネタリ型、図4はクラッチ付きのプラネタリ型、図5はダイレクト型、図6はスター型、図7はソーラ型、図8は多段型の差動制限装置40(40RR、40RL)をそれぞれ設けた態様をそれぞれ示す。 A drive system on the rear wheel 3 (3RR, 3RL) side mounted on the vehicle 1 shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS. 2 and 4 to 8. 2 is a planetary type, FIG. 4 is a planetary type with a clutch, FIG. 5 is a direct type, FIG. 6 is a star type, FIG. 7 is a solar type, and FIG. 8 is a multistage type differential limiting device 40 (40RR, 40RL). Each provided aspect is shown.
図2に示すように、プラネタリ型の差動制限装置40(40RR、40RL)は、後述する減速機構41(遊星歯車機構)のリングギア45が、差動制限装置40(40RR、40RL)のハウジング等の固定部(非回転部分)に固定された構成となっている。この駆動系を構成するディファレンシャルギア10Rは、ファイナルドライブギア11、ファイナルドリブンギア12、デフケース13、デフピニオン14、デフピニオンシャフト15、及びデフサイドギア16R、16Lから構成される。デフケース13の内側にデフピニオンシャフト15が固定され、このデフピニオンシャフト15にはデフピニオン14が設けられている。すなわち、デフピニオン14は、デフケース13とともに回転(公転)しつつ、デフピニオンシャフト15の軸周りに回転(自転)することができるようになっている。
As shown in FIG. 2, the planetary differential limiting device 40 (40RR, 40RL) includes a
デフケース13の外側には、プロペラシャフト4Rによって軸周りに回転するファイナルドライブギア11と噛み合うファイナルドリブンギア12が設けられている。デフケース13内には、デフピニオン14と噛み合う左右一対のデフサイドギア16R、16Lが設けられ、各デフサイドギア16R、16Lは左右のドライブシャフト20RR、20RLに接続されている。駆動源2からファイナルドリブンギア12に入力された駆動力は、ディファレンシャルギア10Rによって左右の車輪3(3RR、3RL)に分配される。
A final driven
左右の車輪3(3RR、3RL)が路面から受ける抵抗が等しいときは、デフピニオン14は自転することなくデフケース13とともに公転し、左右のデフサイドギア16R、16L及びドライブシャフト20(20RR、20RL)に駆動力を均等に伝達する。その一方で、旋回時等のように路面からの抵抗が、内輪の方が大きく外輪の方が小さいときは、抵抗が大きい内輪側のデフサイドギア16R、16Lが遅く回転しようとしてデフピニオン14を押し返すことにより、デフピニオン14が自転する。デフピニオン14が自転すると、デフピニオン14に噛み合う外輪側のデフサイドギア16R、16Lの回転が、デフピニオン14の自転速度分だけ増速される。この結果、旋回中心からの距離(半径)が大きい外輪の方が内輪よりも早く回転し、車両1をスムーズに旋回することができる。
When the left and right wheels 3 (3RR, 3RL) receive the same resistance from the road surface, the
差動制限装置40(40RR、40RL)は、減速機構41と電動機46から構成されており、後述するドライブシャフト20(20RR、20RL)の摺動式等速ジョイント21のアウターレース24に設けられている。左右の車輪3(3RR、3RL)を駆動するドライブシャフト20(20RR、20RL)及び差動制限装置40(40RR、40RL)は同一の部品で構成されている。
The differential limiting device 40 (40RR, 40RL) includes a
減速機構41は、サンギア42と、プラネタリギア43と、プラネタリギア43を支持するプラネタリキャリア44と、リングギア45とを備えた遊星歯車機構である。サンギア42は、後述する電動機のロータ47と一体に回転可能に連結されている。プラネタリキャリア44は、後述する摺動式等速ジョイント21のアウターレース24と一体に回転可能に連結されている。これにより、電動機46の回転軸の回転を減速するとともに駆動力を増幅し、減速機構41に接続されたドライブシャフト20(20RR、20RL)を介して左右の車輪3(3RR、3RL)に駆動力を伝達している。逆に、車輪3(3RR、3RL)の回転及び駆動力を電動機46に伝達することもできる。
The
電動機46は、ロータ47とステータ48から構成される。上述したように、ロータ47はサンギア42と一体に回転可能に連結されている。ステータ48のコイルに電流を供給することにより、コイルとロータ47が有する永久磁石とが相互作用して、ロータ47を軸周りに回転させることができる。ステータ48は、差動制限装置40(40RR、40RL)のハウジング等の固定部(非回転部分)に固定されている。
The
図3に示すように、ドライブシャフト20(20RR、20RL)は、摺動式等速ジョイント21と、シャフト本体22と、固定式等速ジョイント23とを備えている。
As shown in FIG. 3, the drive shaft 20 (20 RR, 20 RL) includes a sliding type constant velocity joint 21, a
摺動式等速ジョイント21は、アウターレース24、ローラ25、スパイダー26、ダストブーツ27、及びブーツバンド28から構成されたトリポード形の等速ジョイントである。アウターレース24の内面側には、ドライブシャフト20(20RR、20RL)の軸方向に沿う3本の案内溝が形成されている。各案内溝には、スパイダー26に保持されたローラ25が一つずつ設けられている。このローラ25は、その外周が案内溝に接した状態となっており、このローラ25を保持するスパイダー26を、アウターレース24に対して軸方向に相対移動可能かつ軸周りに相対回転不能としている。スパイダー26の中心には、シャフト本体22との嵌合部が形成されており、スパイダー26とシャフト本体22は、軸方向に相対移動不能かつ軸周りに相対回転不能となっている。これにより、アウターレース24に入力された回転を、ローラ25及びスパイダー26を介して、シャフト本体22に伝達することができる。ここでは、トリポード型の摺動式等速ジョイント21を示したが、ダブルオフセット型の摺動式等速ジョイントでも良い。
The sliding type constant velocity joint 21 is a tripod type constant velocity joint including an
固定式等速ジョイント23は、アウターレース29、ボール30、ボールケージ31、インナーレース32、ダストブーツ27、及びブーツバンド28から構成される。アウターレース29の内面側には、シャフト本体22の軸方向に対して球面状に湾曲する6本の案内溝が形成されている。各案内溝には、ボールケージ31によって保持されたボール30が一つずつ設けられている。インナーレース32の中心には、シャフト本体22との嵌合部が形成されており、シャフト本体22に入力された回転を、インナーレース32、ボール30、及びアウターレース29を介して、車輪3(3RR、3RL)に伝達することができる。
The fixed constant velocity joint 23 includes an
各ボール30は、インナーレース32の外周面に設けた球面状に湾曲した案内溝と、アウターレース29の内周面に設けた球面状に湾曲した案内溝の両方に当接しており、案内溝内のボール30の転動範囲内において、シャフト本体22に対してアウターレース29を所望の角度に傾斜させることができる。このように傾斜させた場合においても、ボール30の中心を通る面が、シャフト本体22及びアウターレース29と同じ傾斜角度をなすため、等速性が確保される。固定式等速ジョイント23のアウターレース29の軸方向端部にはスプライン部33が形成されており、図3には記載されていないが、このスプライン部33にハブベアリングが取り付けられている。車輪3(3RR、3RL)には、このハブベアリングを介して駆動力が伝達される。
Each
摺動式等速ジョイント21及び固定式等速ジョイント23には、路面から跳ね返った泥水等の異物が、各等速ジョイント21、23の内部に入り込むのを防止するとともに、内部に充填したグリースを保持するためのダストブーツ27が設けられている。このダストブーツ27の左右両端部には、ブーツバンド28が設けられており、ダストブーツ27による水密性をさらに高めている。
The sliding type constant velocity joint 21 and the fixed type constant velocity joint 23 prevent foreign matter such as muddy water splashing from the road surface from entering the constant velocity joints 21 and 23 and are filled with grease filled in the inside. A
図4に示すように、図2に示したプラネタリ型の差動制限装置40(40RR、40RL)に、クラッチ49を設けた構成とすることもできる。このクラッチ49は、摺動式等速ジョイント21のアウターレース24と、プラネタリキャリア44との間に設けられている。差動制限装置40(40RR、40RL)を機能させるときのみクラッチ49を接続状態として、電動機46のロータ47とドライブシャフト20(20RR、20RL)を一体に回転させる一方で、電動機46を駆動させる必要がないときは、クラッチ49を切断状態として、差動制限装置40(40RR、40RL)(電動機46及び減速機構41)が車両1の走行抵抗になるのを防ぐことができる。
As shown in FIG. 4, the planetary type differential limiting device 40 (40RR, 40RL) shown in FIG. The clutch 49 is provided between the
クラッチ49を設ける代わりに、又はクラッチ49を設けるとともに、電動機46のロータ47が有する永久磁石を励磁コイルとすることもできる。このように励磁コイルを用いれば、電動機46を駆動しないときに励磁コイルへの電流の供給を遮断することにより、車両1の走行中の抵抗となるコギング力を除去することが可能となる。
Instead of providing the clutch 49, or in addition to providing the clutch 49, a permanent magnet included in the
図5に示すように、減速機構を用いずに、摺動式等速ジョイント21のアウターレース24に、電動機46のロータ47を直接設けた構成とすることもできる。このようにすることで、差動制限装置40(40RR、40RL)の部品点数を減らして、製造コストの削減を図ることができる。
As shown in FIG. 5, the
図6に示すように、スター型の差動制限装置40(40RR、40RL)を採用することもできる。スター型の差動制限装置40(40RR、40RL)は、遊星歯車機構のプラネタリキャリア44が、差動制限装置40(40RR、40RL)の固定部に固定された構成となっている。また、図7に示すように、ソーラ型の差動制限装置40(40RR、40RL)を採用することもできる。ソーラ型の差動制限装置40(40RR、40RL)は、遊星歯車機構のサンギア42が、差動制限装置40(40RR、40RL)の固定部に固定された構成となっている。ソーラ型の差動制限装置40(40RR、40RL)においては、電動機46のロータ47とステータ48の内外径方向の配置が、プラネタリ型及びスター型の差動制限装置40(40RR、40RL)におけるそれらの配置とは逆になっている。
As shown in FIG. 6, a star-type differential limiting device 40 (40RR, 40RL) may be employed. The star-type differential limiting device 40 (40RR, 40RL) has a configuration in which a
さらに、図8に示すように、遊星歯車機構の代わりに複数のギアを多段に配置した多段式減速機50を採用することもできる。この減速機構41は例示的なものであって、電動機46の回転軸の回転を所定の回転速度に減速する機能を有するものであれば、これらに代えて適宜採用することができる。
Furthermore, as shown in FIG. 8, a
この発明に係る車両の走行制御方法の制御フローを示すフローチャートを図9に示す。この制御フローにおいては、まず、車両が発進状態か(本図中の符号S11)、直進状態か(本図中の符号S12)、又は旋回状態か(本図中の符号S13)が順次判断される。この判断は、車両の要所に設けられた複数のセンサ(図示せず)によって得られた信号(パラメータ)が電子制御ユニット(ECU)に送られ、この信号に基づいてECUが所定の演算を行うことによりなされる。車両が発進状態であると判断されたとき(符号S11のYES側)は、発進アシストステップ(本図中の符号S20)に、直進状態であると判断されたとき(符号S12のYES側)は、安定制御ステップ(本図中の符号S30)に、旋回状態であると判断されたとき(符号S13のYES側)は、旋回制御ステップ(本図中の符号S40)に、それぞれ移行する。各ステップが終了すると、エンド状態となる(本図中の符号S14)。 FIG. 9 is a flowchart showing a control flow of the vehicle travel control method according to the present invention. In this control flow, first, it is sequentially determined whether the vehicle is in a starting state (reference S11 in the figure), in a straight running state (reference S12 in the figure), or in a turning state (reference S13 in the figure). The In this determination, signals (parameters) obtained by a plurality of sensors (not shown) provided at important points of the vehicle are sent to an electronic control unit (ECU), and the ECU performs a predetermined calculation based on these signals. Done by doing. When it is determined that the vehicle is in a starting state (YES side of reference S11), when it is determined that the vehicle is in a straight traveling state (YES side of reference S12) during the start assist step (reference S20 in the figure). When it is determined that the vehicle is in the turning state (YES side of reference S13), the process proceeds to the turning control step (reference S40 in the figure). When each step is completed, an end state is established (reference S14 in the figure).
図10に発進アシストステップ(本図中の符号S20)の詳細を示す。発進アシストステップにおいては、まず、前後輪の回転速度VF、VR及び車両の目標車速Vを算出する(速度算出ステップ。本図中の符号S21)。次に、前後輪の回転速度差VF−VRが、予め決めた回転速度差閾値ΔVFSよりも大きく、かつ前後輪のうち回転速度が小さい方の車輪の回転速度VF、VRが目標車速Vよりも小さいかどうかを判断する(アシスト判断ステップ。本図中の符号S22)。 FIG. 10 shows details of the start assist step (reference S20 in the figure). In starting assistance step, firstly, the rotational speed V F of the front and rear wheels, to calculate the V R and the target vehicle speed V of the vehicle (reference numeral S21 in in speed calculation step. This drawing). Then, the rotational speed difference V F -V R of the front and rear wheels, predetermined greater than the rotational speed difference threshold value [Delta] V FS, and the rotational speed V F of the wheel towards the rotational speed is smaller among the front and rear wheels, is V R It is determined whether or not the vehicle speed is lower than the target vehicle speed V (assist determination step, symbol S22 in the figure).
この条件を満たさないとき(符号S22のNO側)は、前後輪の速度差がほとんどなく、スムーズに加速がなされているか、又は、発進アシストが不要な程度まで速度が上がっていると判断されるため、電動機を停止して発進アシストをOFF状態とする(本図中の符号S26)。その一方で、この条件を満たすとき(符号S22のYES側)は、前輪の回転速度に対して後輪の回転速度が小さい、すなわち前輪がスリップしており、しかも速度が十分に上がっていない状態であるため、発進アシストが必要であると判断される。この場合は、ブレーキがOFF状態か(本図中の符号S23)、及び、駐車ブレーキがOFF状態か(本図中の符号S24)について順次判断される。運転者が減速の意志を有している(ブレーキ操作を行っている)場合には、発進アシストが不要であるためである。 When this condition is not satisfied (NO side of reference S22), it is determined that there is almost no speed difference between the front and rear wheels, and acceleration is being performed smoothly, or the speed is increased to the point where start assistance is unnecessary. Therefore, the motor is stopped and the start assist is turned off (reference S26 in the figure). On the other hand, when this condition is satisfied (YES side of S22), the rotational speed of the rear wheel is smaller than the rotational speed of the front wheel, that is, the front wheel is slipping and the speed is not sufficiently increased. Therefore, it is determined that start assistance is necessary. In this case, it is sequentially determined whether the brake is OFF (reference S23 in the figure) and whether the parking brake is OFF (reference S24 in the figure). This is because when the driver has the intention of deceleration (the brake operation is performed), start assistance is unnecessary.
さらに、リバースギアが接続OFF状態にあるかどうかが判断される(本図中の符号S25)。接続OFF状態のときは(符号S25のYES側)、電動機を正転して前進方向の発進アシストを行う(本図中の符号S27)。その一方で、接続ON状態のときは(符号S25のNO側)、電動機を逆転して後退方向の発進アシストを行う(本図中の符号S28)。発進アシストが終了すると、エンド状態となる(本図中の符号S14)。なお、本図においては、発進時に前輪がスリップし得る場合の制御フローを示したが、後輪がスリップし得る場合についても、同様の制御フローを適用することができる。 Further, it is determined whether or not the reverse gear is in a connection OFF state (reference S25 in the figure). When the connection is OFF (YES side of reference S25), the electric motor is rotated forward to perform start assist in the forward direction (reference S27 in the figure). On the other hand, when the connection is ON (NO side of reference S25), the motor is reversely rotated to perform start assist in the reverse direction (reference S28 in the figure). When the start assist is completed, an end state is established (reference S14 in the figure). In addition, in this figure, although the control flow in case the front wheel can slip at the time of start was shown, the same control flow can be applied also to the case in which the rear wheel can slip.
図11に安定制御ステップ(本図中の符号S30)の詳細を示す。安定制御ステップにおいては、まず、左右の車輪(本フローチャートでは後輪)の回転速度VRR、VRLの回転速度差ΔVRを算出する(速度差算出ステップ。本図中の符号S31)。次に、この回転速度差ΔVRの絶対値が、予め決めた許容速度差閾値ΔVRSよりも大きいかどうかを判断する(安全性判断ステップ。本図中の符号S32)。 FIG. 11 shows details of the stability control step (reference S30 in the figure). In stable control step, firstly, the rotational speed V RR of the left and right wheels (rear wheels in this flowchart) to calculate the rotational speed difference [Delta] V R of V RL (reference numeral S31 in in the speed difference calculation step. This drawing). Next, the absolute value of the rotational speed difference [Delta] V R is to determine whether greater than predetermined permissible speed difference threshold value [Delta] V RS (safety determination step. Sign S32 in in this figure).
回転速度差ΔVRが、許容速度差閾値ΔVRS以下のときは、車両が安定的に直進していると判断できる。このため、左右の車輪に回生制動を行うことなく、車両が直進状態かどうかの判断(本図中の符号S12)に戻る(符号S32のNO側)。その一方で、回転速度差ΔVRが、許容速度差閾値ΔVRSよりも大きいとき(符号S32のYES側)は、左右一方の車輪がスリップしており、車両の走行状態が不安定になっていると判断できる。このため、電動機を発電機として回生制動することによって、スリップしている一方側の車輪の回転速度を低下させ、左右の車輪の回転速度差ΔVRを小さくする。これにより、車両を安定的に直進させることができるとともに、ディファレンシャルギアの作用によって、スリップが生じている車輪側(路面からの抵抗が小さい車輪側)に駆動力が逃げるのを防止することができる。 Rotational speed difference [Delta] V R is, when the following allowable speed difference threshold value [Delta] V RS, it can be determined that the vehicle goes straight in a stable manner. For this reason, it returns to the judgment (code | symbol S12 in this figure) whether the vehicle is a straight ahead state, without performing regenerative braking to the left and right wheels (NO side of code S32). On the other hand, the rotational speed difference [Delta] V R is, when greater than the allowable speed difference threshold value [Delta] V RS (YES side sign S32) is one of the left and right wheels slips, the running state of the vehicle becomes unstable Can be judged. Therefore, by regenerative braking motor as a generator to lower the rotational speed of the one side of the slipping wheel, to reduce the rotational speed difference [Delta] V R of the left and right wheels. As a result, the vehicle can be moved straight ahead stably, and the driving force can be prevented from escaping to the wheel side where the slip occurs (the wheel side having a small resistance from the road surface) due to the action of the differential gear. .
左右一方の車輪がスリップしていると判断されるときは、右側の車輪の回転速度VRRと、左側の車輪の回転速度VRLを比較し(本図中の符号S33)、右側の車輪の回転速度VRRの方が大きいとき(符号S33のYES側)は、右側の車輪に対して回生制動を行う(回生ステップ。本図中の符号S34)。その一方で、左側の車輪の回転速度VRLの方が大きいとき(符号S33のNO側)は、左側の車輪に対して回生制動を行う(回生ステップ。本図中の符号S35)。回生ステップが終了すると、エンド状態となる(本図中の符号S14)。なお、本図においては、後輪に回転速度差が生じた場合の制御フローを示したが、前輪に回転速度差が生じた場合や、前後輪ともに回転速度差が生じた場合についても、同様の制御フローを適用することができる。 When it is determined that one of the left and right wheels is slipping, the rotation speed V RR of the right wheel is compared with the rotation speed V RL of the left wheel (reference S33 in this figure), and the right wheel When the rotational speed V RR is larger (YES side of reference S33), regenerative braking is performed on the right wheel (regenerative step, reference S34 in the figure). On the other hand, when the rotational speed VRL of the left wheel is higher (NO side of reference S33), regenerative braking is performed on the left wheel (regenerative step; reference S35 in the figure). When the regeneration step is completed, an end state is established (reference S14 in the figure). In addition, in this figure, the control flow when the rotational speed difference occurs in the rear wheel is shown, but the same applies when the rotational speed difference occurs in the front wheel or when the rotational speed difference occurs in the front and rear wheels. The control flow can be applied.
図12に旋回制御ステップ(旋回方向確認ステップ。本図中の符号S40)の詳細を示す。旋回制御ステップにおいては、まず、ステアリングの操舵角や車両に設けられた加速度センサによって車両の旋回方向(右又は左)が確認される(本図中の符号S41)。次に、操舵輪のうち旋回方向内側の車輪(以下、内輪と称する。)の回転速度Vinと、旋回方向外側の車輪(以下、外輪と称する。)の回転速度Voutの大小関係を比較する(比較ステップ。本図中の符号S42)。 FIG. 12 shows the details of the turning control step (turning direction confirmation step, symbol S40 in the figure). In the turning control step, first, the turning direction (right or left) of the vehicle is confirmed by the steering angle of the steering and the acceleration sensor provided in the vehicle (reference S41 in the figure). Next, among the steered wheels, a comparison is made of the magnitude relationship between the rotational speed V in of the wheel on the inner side in the turning direction (hereinafter referred to as the inner wheel) and the rotational speed V out of the wheel on the outer side in the turning direction (hereinafter referred to as the outer wheel). (Comparison step; S42 in the figure).
内輪の回転速度Vinの方が外輪の回転速度Voutよりも大きいとき(符号S42のYES側)は、旋回時の遠心力によって内輪が浮き上がり、スリップが生じていると判断できる。このときは、内輪側の電動機を発電機として回生制動することによって、内輪の回転速度を低下させるとともに、外輪側の電動機を正転させる(差動制限ステップ。本図中の符号S45)。これにより、左右のディファレンシャルギアの差動を制限して、路面からの抵抗が小さい車輪がスリップしたときに、その車輪に駆動力が逃げるのを防止することができる。 When the rotation speed V in of the inner ring is higher than the rotation speed V out of the outer ring (YES side of S42), it can be determined that the inner ring is lifted by the centrifugal force at the time of turning and a slip has occurred. At this time, regenerative braking is performed using the motor on the inner ring side as a generator, thereby reducing the rotation speed of the inner ring and causing the motor on the outer ring side to rotate forward (differential limiting step, symbol S45 in the figure). Thereby, the differential of the left and right differential gears is limited, and when a wheel with low resistance from the road surface slips, the driving force can be prevented from escaping to the wheel.
その一方で、内輪の回転速度Vinの方が外輪の回転速度Voutよりも小さいとき(符号S42のNO側)は、ディファレンシャルギアが正常に機能していると判断できる。このときは、外輪の回転速度Voutと、内輪の回転速度Vinの回転速度差Vout−Vinを計算し、この回転速度差Vout−Vinと予め決めた内外輪の許容回転速度差ΔVDSとの大小関係を比較する(本図中の符号S43)。内外輪の回転速度差Vout−Vinの方が許容回転速度差ΔVDSよりも大きいとき(符号S43のYES側)は、車両の旋回状態が、ディファレンシャルギアの機能を超えていると判断できる。このときは、内輪側の電動機を発電機として回生制動することによって、内輪の回転速度を低下させるとともに、外輪側の電動機を正転させる(旋回アシストステップ。本図中の符号S44)。これにより、ディファレンシャルギアの機能がアシストされ、車両をスムーズに旋回させることができる。このとき、一方の電動機の回生制動によって電力を、他方の電動機の駆動に用いることによって、高いエネルギー効率を維持しつつ、車両を安定的に旋回させることができる。旋回アシストステップ又は差動制限ステップが終了すると、エンド状態となる(本図中の符号S14)。 On the other hand, when the rotational speed V in of the inner ring is smaller than the rotational speed V out of the outer ring (NO side of S42), it can be determined that the differential gear is functioning normally. At this time, a rotational speed difference V out -V in between the rotational speed V out of the outer ring and the rotational speed V in of the inner ring is calculated, and this rotational speed difference V out -V in and a predetermined allowable rotational speed of the inner and outer rings The magnitude relationship with the difference ΔV DS is compared (reference S43 in the figure). When towards the rotational speed difference V out -V in the inner and outer rings is greater than the allowable rotation speed difference [Delta] V DS (YES side sign S43), the turning state of the vehicle is, it can be determined to exceed the capabilities of the differential gear . At this time, regenerative braking is performed by using the motor on the inner ring side as a generator, thereby reducing the rotation speed of the inner ring and causing the motor on the outer ring side to rotate forward (turning assist step; symbol S44 in the figure). Thereby, the function of the differential gear is assisted and the vehicle can be turned smoothly. At this time, by using electric power by regenerative braking of one electric motor for driving the other electric motor, the vehicle can be turned stably while maintaining high energy efficiency. When the turning assist step or the differential limiting step ends, the end state is established (reference S14 in the figure).
その一方で、内外輪の回転速度差Vout−Vinが許容回転速度差ΔVDS以下のとき(符号S43のNO側)は、ディファレンシャルギアの機能によってスムーズに車両が旋回しており、旋回アシストは不要であるといえる。このため、旋回アシストを行うことなく、車両が旋回状態かどうかの判断(本図中の符号S13)に戻る。 On the other hand, when the rotational speed difference V out -V in between the inner and outer wheels is equal to or smaller than the allowable rotational speed difference ΔV DS (NO side of S43), the vehicle is smoothly turning by the function of the differential gear, and turning assistance Is unnecessary. For this reason, it returns to the judgment (code | symbol S13 in this figure) whether a vehicle is a turning state, without performing turning assistance.
なお、上記の実施形態はあくまでも一例であって、従来の車両の構成に大幅な変更を加えることなく、安価に車両の走行性能及び燃費性能を高める、という本願発明の課題を解決し得る限りにおいて、差動制限装置の構成や制御ステップの構成を適宜変更することが許容される。 The above embodiment is merely an example, as long as it can solve the problem of the present invention that the running performance and fuel consumption performance of the vehicle can be improved at low cost without significantly changing the configuration of the conventional vehicle. The configuration of the differential limiting device and the configuration of the control steps are allowed to be changed as appropriate.
1 車両
2 駆動源
3(3FR、3FL、3RR、3RL) 車輪(前輪、後輪)
4F、4R プロペラシャフト
5F、5R インバータ
6 電子制御ユニット
10C センターディファレンシャルギア
10F、10R ディファレンシャルギア
11 ファイナルドライブギア
12 ファイナルドリブンギア
13 デフケース
14 デフピニオン
15 デフピニオンシャフト
16R、16L デフサイドギア
20(20FR、20FL、20RR、20RL) ドライブシャフト
21 摺動式等速ジョイント
22 シャフト本体
23 固定式等速ジョイント
24 (摺動式等速ジョイントの)アウターレース
25 ローラ
26 スパイダー
27 ダストブーツ
28 ブーツバンド
29 (固定式等速ジョイントの)アウターレース
30 ボール
31 ボールケージ
32 インナーレース
33 スプライン部
40(40FR、40FL、40RR、40RL) 差動制限装置
41 減速機構
42 サンギア
43 プラネタリギア
44 プラネタリキャリア
45 リングギア
46 電動機
47 ロータ
48 ステータ
49 クラッチ
50 多段減速機
1
4F,
Claims (4)
車両(1)の走行状態が、発進状態、直進状態、又は旋回状態のいずれであるかを判断する判断ステップ(S11、S12、S13)と、走行状態が前記発進状態のときに、前後の車輪(3)のうち回転速度が小さい方の車輪(3)に対し、その車輪(3)に対して電動機(46)で駆動力をアシストする発進アシストステップ(S20)と、走行状態が前記直進状態のときに、左右の車輪(3)の回転速度差を低減させる安定制御ステップ(S30)と、走行状態が前記旋回状態のときに、左右の車輪(3)の回転速度を制御する旋回制御ステップ(S40)と、を備え、前記減速機構(41)で減速した回転駆動力の伝達が、摺動式等速ジョイント(21)のアウターレース(24)を介してなされることを特徴とする車両の走行制御方法。 A sliding constant velocity joint (21) is provided on one end side, and includes an electric motor (46) and a speed reduction mechanism (41) that decelerates rotation of the output shaft of the electric motor (46). The vehicle (1) is provided with a drive shaft (20) that transmits the driving force of the drive source (2) to the left and right wheels (3), and includes an electric differential limiting device (40) that limits the differential of 3). In the vehicle travel control method for controlling the travel of the vehicle,
A determination step (S11, S12, S13) for determining whether the traveling state of the vehicle (1) is a starting state, a straight traveling state, or a turning state; and when the traveling state is the starting state, the front and rear wheels (3) A start assist step (S20) for assisting the driving force of the wheel (3) with a motor (46) with respect to the wheel (3) having a lower rotational speed, and the traveling state is the straight traveling state. A stability control step (S30) for reducing the difference in rotational speed between the left and right wheels (3), and a turning control step for controlling the rotational speed of the left and right wheels (3) when the running state is the turning state. (S40), and the transmission of the rotational driving force decelerated by the speed reduction mechanism (41) is made through the outer race (24) of the sliding type constant velocity joint (21). Traveling control method .
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CN109278536B (en) * | 2017-07-19 | 2024-02-27 | 宇通客车股份有限公司 | Wheel drive system and vehicle using same |
WO2020158087A1 (en) * | 2019-01-29 | 2020-08-06 | 株式会社日立インダストリアルプロダクツ | Regenerative braking system and electrically driven vehicle |
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