JP3810367B2 - 自動車両駆動装置の取り付け組立体、トルク測定方法及び制御システム - Google Patents

自動車両駆動装置の取り付け組立体、トルク測定方法及び制御システム Download PDF

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Description

【０００１】
（技術分野）
本発明は、一般的に自動車両の駆動装置に関し、更に詳しくは、前記自動車両の走行車輪のための及び該走行車輪によって伝達されるトルクを検知するための駆動装置取り付け組立体に関わる。更に、本発明は、前記トルクの測定方法及び前記トルクを利用する自動車両制御システムに関する。
【０００２】
（背景技術）
近年、前記自動車両の制動及び駆動トラクションは、前記自動車両の別の走行車輪又は事前設定したアルゴリズムに関連して前記走行車輪の速度を検知することによって制御されている。
【０００３】
前記制御システム及びそれに伴う修正作動を始動させるために、通常１５°の走行車輪の回転が必要とされる。このことは次にトラクションを回復させるに十分な前記走行車輪速度を減少させることも包含するが、前記制御システムにおける１５°の遅れによって前記走行車輪は、常に必要以上に減速される。しかる後、前記走行車輪の速度を加速させることが必要である。前記制御システムは、慣性の相当の変化と、その結果として力とエネルギの損失を招く。その速度よりもむしろ前記走行車輪によって伝達されるトルクを利用することにより、加速又は制動下で前記走行車輪がトラクションを失う状態に到達しないように、前記駆動装置を制御することが可能となる。
【０００４】
（発明の開示）
本発明の目的の一つは、現在使用されている装置の改良であるトルク検知システムを提供することにある。
【０００５】
本発明に基づいて、我々は、自動車両に走行車輪を取り付けるための駆動装置取り付け組立体において、該駆動装置取り付け組立体が、回転部品と、該回転部品を回転可能に支持するための第１の軸受と、前記回転部品によって結合されてそれと共に回転可能であるホイールハブと、前記第１の軸受によって支持され且つ前記回転部品に結合されてそれと共に回転する制動要素と、前記回転部品と前記ホイールハブとの間の結合部から前記回転部品に沿って離間している前記制動要素と前記回転部品との間の結合部と、前記ホイールハブと前記制動要素との間で前記ホイールハブを支持し且つ相対的な回転を許容する支持手段と、前記ホイールハブと前記制動要素との間で前記回転部品に担持されていてトルク又は前記トルクの変化を検知するトルク検知手段とから成ることを特徴とする自動車両に走行車輪を取り付けるための自動車両駆動装置の取り付け組立体を提供する。
【０００６】
前記ホイールハブと前記制動要素との間にある前記支持手段は、好ましくは第２の軸受から成る。前記トルク検知手段は、好ましくは、前記回転駆動要素と前記制動要素との前記結合部及び前記回転駆動要素と前記ホイールハブとの前記結合部との間に配設されるトルクセンサである。
【０００７】
前記第１の軸受は、好ましくは挿入された各転動要素を有するインナ及びアウタレースを具備し、前記回転駆動要素に結合される前記制動要素の一部が、前記インナレースの少なくとも一部を支持又は具備する。前記アウタレースは、前記自動車両の懸架装置、例えばナックルによって担持される。
【０００８】
特に、本発明は、自動車両の走行車輪のための回転可能な駆動装置取り付け組立体が、自動車両懸架ナックルと、駆動軸と、前記駆動軸を回転可能に支持するための前記ナックルによって担持される第１の軸受と、前記駆動軸によって駆動されるために前記駆動軸に結合されるホイールハブと、前記第１の軸受によって回転可能に担持され且つそれと共に回転する前記駆動軸に結合されるブレーキディスク支持体と、前記駆動軸と前記ホイールハブ間の結合部から前記駆動軸に沿って離間している前記ブレーキディスク支持体と前記ホイールハブとの間の結合部と、前記ブレーキディスク支持体と前記ホイールハブとの間で前記ホイールハブを支持し且つ相対的な回転を許容する第２の軸受と、前記駆動軸から伝達されるトルク又は前記トルクの変化を検知するトルク検知手段とから成ることを特徴とする自動車両における走行車輪のための回転可能な自動車両駆動装置の取り付け組立体を提供する。
【０００９】
本発明の他の実施態様に従がって、我々は、自動車両の駆動装置において走行車輪から伝達されたトルク又はトルク変化を測定する方法であって、自動車両の走行車輪に連結される回転駆動要素に駆動トルクと制動トルクとを別々に入力し、前記回転駆動要素によって伝達される前記トルク又は前記トルクの変化を測定することから成り、前記走行車輪によって受ける前記トルクを測定する自動車両駆動装置のトルク測定方法を提供する。
【００１０】
前記測定したトルクは、１個以上の走行車輪によって受ける駆動トルクと制動トルク又は前記各トルクの変化を検知することを含む自動車両駆動装置の制御方法で利用される。
【００１１】
更に、我々は、１個以上の走行車輪によって受ける駆動トルクと制動トルク又は前記各トルクの変化を個々の入力として有する自動車両駆動装置の制御システムを提供する。前記制御システムは、アンチスキッド制動システム及び又はトラクション制御及び又は変速機及び又は可変差動装置を制御することができる。
【００１２】
前記測定した各トルク信号は、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）及び又はトラクションコントロールの第１の情報源として利用されるが、滑らかな変速のための自動変速機の制御にも利用可能であることが考察される。更に、前記各信号は、出力軸を経てトルク分割するための能動的な又は制御可能な差動装置への入力として利用することも可能である。
【００１３】
一層複雑な適用は、コーナリング時の走行車輪の制動又は加速を制御する能動的な偏揺れ制御のようなシステムで行われる。
【００１４】
（発明を実施するための最良の形態）
図１を参照すれば、自動車輌のフロント部が１０で略示されている。２個の被動走行前輪１１及び１２がある。前記走行車輪１２は、例えばブレーキディスク１４を担持するホイールハブ１３に取り付けられる。ブレーキキャリパ１５は、前記ブレーキディスク１４と協働し、前記ホイールハブ１３と前記キャリパ１５は、ナックル１６に担持される。前記ナックル１６の上端部は、懸架支柱１７に連結され、その下端部で枢支リンク１８によって担持される。パワーステアリングラックは１９に示され、各ホールジョイント２０によって前記各ナックル１６に連結される。前記各ホイールハブ１３は、前記各走行車輪１１、１２のための駆動軸２１によって駆動される。前記駆動軸２１は、固定式等速ジョイント２２のインナ部材を駆動し、そのブーツが２２で示されている。
前記等速ジョイント２２のアウタ部材２３は、前記ホイールハブ１３を駆動するために前記駆動軸２１に連結される。
【００１５】
図２は、本発明の実施態様を略図で示したものである。図２を図１に関連して参照すると、前記駆動軸２１は、前記等速ジョイント２２の前記インナ部材(図示せず)に連結される。前記等速ジョイント２２は、前記ホイールハブ１３に連結される前記アウタ部材２３を具備し、それについて以下に説明する。
【００１６】
軸状の回転駆動要素２４がある。図２における前記回転駆動要素２４の右手側端部に隣接して前記ホイールハブ１３と前記回転駆動要素２４との間にスプライン結合部２５がある。２６は制動要素であり、その外側部分は、ブレーキディスク１４を担持している。前記制動要素２６は、その左手側の端部に隣接する前記回転駆動要素２４の２８で示す位置にスプライン結合されるインナリム２７を有する。前記インナリム２７は、複列の転動要素軸受３０における一方のインナレース２９を担持している。前記軸受３０のアウタレース３１は、前記ナックル１６（図２に図示せず）によって支持される。
【００１７】
更に、前記ホイールハブ１３とフランジ３３を有する前記制動要素２６の前記インナリム２７との間に単列の転動要素軸受３２があり、前記フランジ３３は、前記単列の転動要素軸受３２のインナレースを担持し、前記軸受３２のアウタレースは前記ホイールハブ１３に担持される。
【００１８】
前記軸受３０の各転動要素は３４で示され、前記各転動要素３４の左手側の列のインナレース３５は、リング３６によって所定位置に保持される。前記リング３６の外周は、スプライン加工され、そして前記等速ジョイント２２のアウタ部材２３は、前記リング３６上の前記各スプラインと係合する内側スプライン付きフランジ３７を有する。スナップリング（図示しせず）が、前記アウタ部材２３を前記リング３６上に把持するので前記アウタ部材２３は、前記リング３６に対して軸方向と回転方向の両方向に固定される。前記軸受３０と前記等速ジョイント２２の結合部は、国際出願番号ＰＣＴ／ＧＢ９８／０２６８１に記載されているようなものでも良い。
【００１９】
前記回転駆動要素２４は、それが前記インナリム２７に前記リング３６を固定させるために前記インナリム２７に外側に向って形成されているフランジ３９と係合するフランジ３８をその左手側の端部に有する。前記リング３６は、前記インナリム２７の肩部４０に強制駆動するように係合する。前記フランジ３８は、前記回転駆動要素２４の右手側の端部にあるナット４１によって前記フランジ３９に対し押し付けられる。従って、前記ナット４１は、前記ホイールハブ１３、ナックル１６、アウタレース３１、軸受３０及び等速ジョイント２２を一緒に保持する。
【００２０】
前記回転駆動要素２４は、前記等速ジョイント２２の前記アウタ部材２３によって前記インナリム２７及び前記スプライン結合部２８を介して駆動され、そして前記スプライン結合部２５を介して前記ホイールハブ１３を駆動させる。前記ブレーキディスク１４もまた、前記制動要素２６及び前記スプライン結合部２８を介して前記回転駆動要素２４に結合される。前記スプライン結合部２８を介した前記ブレーキディスク１４と前記回転駆動要素２４との回転結合は、前記スプライン結合部２５を介した前記回転駆動要素２４と前記ホイールハブ１３との駆動結合とは独立し且つ前記回転駆動要素２４に沿って離間していることに注目されるであろう。
【００２１】
前記各スプライン結合部２５，２８との間に前記回転駆動要素２４の中間平坦部４２があり、該中間平坦部４２は、前記回転駆動要素２４における前記トルク及び又は前記トルクの変化を検知可能なトルクセンサ５０が取り付けられる。前記トルクセンサ５０は、前記走行車輪が前記ホイールハブ１３によって駆動される場合、前記ホイールハブ１３に担持されている前記走行車輪に入力される前記トルクを検知可能である。更に、前記トルクセンサ５０は、前記スプライン結合部２８で前記回転駆動要素２４に結合され前記ブレーキディスク１４によって制動される場合、前記走行車輪によって伝達される前記トルクを検知可能である。
【００２２】
前記走行車輪によって伝達される前記トルクは、タイヤの接地部分と路面間の摩擦係数に依存する。測定した前記トルクから前記摩擦係数を推定して前記アンチロックブレーキ装置（ＡＢＳ）と前記トラクションコントロールを提供する制御アルゴリズムを利用することが可能であるが、前記推定は、摩耗又は環境による前記タイヤの劣化や路面の変化を考慮に入れることができない。従って、前記走行車輪から伝達される前記トルク曲線の形状を利用することがより現実的である。図３の点Ａに注目すると、前記タイヤのグリップ力は、この点においてまさに不十分になるところであり、スリップはまだ発生していないが、もし修正されなければ発生しそうな状況である。このトルクの変化率は、測定することが可能であり、その事前設定したレベルにおいて（他の自動車両因子、例えばスロットル位置、有効吸気圧力、及び歯車位置等と関連して）、修正動作が、他方の走行車輪とは独立して前記走行車輪に付与された駆動トルクの減少又は方向変更、又はブレーキ作動力の減少と言う形で適用可能である。
【００２３】
前記修正動作は、エンジン統御システムに直接的に制御を組み入れたり、前記エンジン統御システム自体によっても達成される。前記修正動作を実施することによって前記エンジン統御システムは、該システムの出力損失における随伴減少に加えられる速度検知中（例えば、１５乃至２０ミリ秒）の時間利点を提供する。
【００２４】
このように取得したトルク信号は、制動中の前記スリップを防止するための前記アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）への信号、及び又は駆動中の前記走行車輪スリップを防止するための前記トラクションコントロールシステムへの入力として機能するような多くの目的のために利用される。
【００２５】
次に、図４は本発明が利用されるトラクションコントロールシステムの略図である。
【００２６】
レベル１において、トルクｄＴの対時間トルク変化率が、各被動走行車輪について測定される。従がって、ｄＴ１／ｄｔ及びｄＴ２／ｄｔの各入力が得られる。
次に、レベル２において各駆動軸のトルク変化率が、以前に測定した変化率と比較され、前記駆動軸の負荷が測定される。
【００２７】
レベル３において、前記レベル２の出力が、前記トルク変化の測定時間中のスロットル位置の変化と比較されて、これが運転者の要求事項の尺度を与える。
【００２８】
レベル４において、前記レベル３からの信号が、前記駆動軸に付与される実際のトルクを得られるようにエンジン応答と比較される。
【００２９】
レベル５において、前記２個の走行車輪における各トルク変化率（ｄＴ１／ｄｔ及びｄＴ２／ｄｔ）が比較される。もしも両者が等しい場合、レベル６においてエンジン制御が適用される。両者が等しくない場合、前記各走行車輪のうちの一方がスリップしていることを示すので、スリップしている前記走行車輪からスリップしていない前記走行車輪へトルクの一部を移送するように差動動作の制御が行われる。
【００３０】
本発明は、前記トラクションコントロールシステムに関して記述してきたが、制動中の走行車輪ロッキングを防止するために前記トラクションコントロールシステムとは単に逆である前記アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）にも同様に利用することが可能である。
【００３１】
更に、取得した前記各入力信号は、前記各出力軸を経て前記トルクを分割する前記能動的な差動装置への円滑な変速を得る又は入力を供給するように前記自動車両の自動変速機を制御するために利用される。更にまた、自動偏揺れ制御を付与する別のシステムに利用される。
【００３２】
（発明の効果）
前記システムの各利点は、以下の通りである。
（ｉ）前記中間平坦部４２上の前記トルクセンサ５０は、種々の要素から保護されている。
（ii）前記走行車輪トラクションとそれが前記駆動トルクであるか前記制動トルクかを検知される前記トルクとの間に直接的な相互関係がある。
（iii）前記システムは、コンパクトであり、保守や如何なる較正も必要ない。
【００３３】
本発明は、上述したように被動走行車輪において駆動トルク及び制動トルクを検知するのに利用されることが考察されるものである。しかしながら、本発明はまた、非被動走行車輪のおける制動トルクを検知するために利用することも可能である。
その場合の装置は、前記回転駆動要素２４が駆動されないことを除いて図２に示したものと同様である。例えば、前輪駆動自動車両において前輪は、図２のように配設することができ、非被動走行車輪である後輪は、前記回転駆動要素２４が駆動されないことを除いて図２に示したように配設することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 自動車のフロント懸架装置と駆動装置の要部を示す斜視図である。
【図２】 本発明の自動車両駆動装置取り付け組立体の要部を示す縦断面図である。
【図３】 走行車輪がスリップ点に到達する過程で走行車輪が受けたトルクのトルク曲線を示すグラフである。
【図４】 本発明が適用されるトラクションコントロールシステムの略図である。

Claims (9)

  1. 自動車両に走行車輪(11,12)を取り付けるための駆動装置取り付け組立体において、該駆動装置取り付け組立体が、回転部品(24)と、該回転部品(24)を回転可能に支持するための第１の軸受(30)と、前記回転部品(24)によって結合されてそれと共に回転可能であるホイールハブ(13)と、前記第１の軸受(30)によって支持され且つ前記回転部品(24)に結合されてそれと共に回転する制動要素(26)と、前記回転部品(24)と前記ホイールハブ(13)との間の結合部(25)から前記回転部品(24)に沿って離間している前記制動要素(26)と前記回転部品(24)との間の結合部(28)と、前記ホイールハブと前記制動要素(26)との間で前記ホイールハブ(13)を支持し且つ相対的な回転を許容する支持手段と、前記ホイールハブ(13)と前記制動要素(26)との間で前記回転部品(24)に担持されていてトルク又は前記トルクの変化を検知するトルク検知手段とから成ることを特徴とする自動車両に走行車輪を取り付けるための自動車両駆動装置の取り付け組立体。
  2. 前記ホイールハブ(13)と前記制動要素(26)との間にある前記支持手段が、第２の軸受(32)から成ることを特徴とする請求項１に記載の自動車両に走行車輪を取り付けるための自動車両駆動装置の取り付け組立体。
  3. 前記トルク検知手段が、前記回転部品(24)と前記制動要素(26)との前記結合部(28)及び前記回転部品(24)と前記ホイールハブ(13)との前記結合部(25)との間に配設されるトルクセンサ(50)であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の自動車両に走行車輪を取り付けるための自動車両駆動装置の取り付け組立体。
  4. 前記第１の軸受(30)が、挿入された各転動要素を有するインナ及びアウタレース(29,31)を具備し、前記回転部品(24)に結合される前記制動要素(26)の一部が、前記インナレース(29)の少なくとも一部を支持又は備えることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の自動車両に走行車輪を取り付けるための自動車両駆動装置の取り付け組立体。
  5. 前記アウタレース(31)が、前記自動車両の懸架装置、例えばナックル(16)によって担持されることを特徴とする請求項４に記載の自動車両に走行車輪を取り付けるための自動車両駆動装置の取り付け組立体。
  6. 自動車両の走行車輪(11,12)のための回転可能な駆動装置取り付け組立体において、該取り付け組立体が、自動車両懸架ナックル(16)と、駆動軸(21)と、前記駆動軸(21)を回転可能に支持するための前記ナックル(16)によって担持される第１の軸受(30)と、前記駆動軸(21)によって駆動されるために前記駆動軸(21)に結合されるホイールハブ(13)と、前記第１の軸受(30)によって回転可能に担持され且つそれと共に回転する前記駆動軸(21)に結合されるブレーキディスク支持体(14)と、前記駆動軸(21)と前記ホイールハブ(13)間の結合部(25)から前記駆動軸(21)に沿って離間している前記ブレーキディスク支持体(14)と前記駆動軸 (21)との間の結合部(28)と、前記ブレーキディスク支持体(14)と前記ホイールハブ(13)との間で前記ホイールハブ(13)を支持し且つ相対的な回転を許容する第２の軸受(32)と、前記駆動軸(21)から伝達されるトルク又は前記トルクの変化を検知するトルク検知手段とから成ることを特徴とする自動車両における走行車輪のための回転可能な自動車両駆動装置の取り付け組立体。
  7. 前記トルク検知手段が、前記駆動軸(21)と前記ブレーキディスク支持体(14)との前記結合部(25)と前記駆動軸(21)と前記ホイールハブ(13)との前記結合部(28)との間に配置されるトルクセンサ(50)であることを特徴とする請求項６に記載の自動車両における走行車輪のための回転可能な自動車両駆動装置の取り付け組立体。
  8. 前記第１の軸受(30)が、挿入された各転動要素を有するインナ及びアウタレース(29,31)を具備し、前記駆動軸(21)に結合される前記ブレーキディスク支持体(14)の一部が、前記インナレース(29)の少なくとも一部を支持又は具備することを特徴とする請求項６又は７に記載の自動車両における走行車輪のための回転可能な自動車両駆動装置の取り付け組立体。
  9. 前記駆動軸(21)が、自在継手(22)の一方に連結され、前記自在継手(22)の他方が前記自動車両駆動部に連結されることを特徴とする請求項６〜８の何れか１項に記載の自動車両における走行車輪のための回転可能な自動車両駆動装置の取り付け組立体。
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