JP5056660B2 - 車両の動力伝達系の共振判定装置 - Google Patents

Description

この発明はデュアルマスフライホイールを介して動力を伝達する車両の動力伝達系の共振判定装置に関する。

エンジンの出力変動が駆動系に伝達されるのを抑制するためにデュアルマスフライホイールを使用する技術が知られている。デュアルマスフライホイールは、プライマリフライホイールとセカンダリフライホイールとをバネなどの弾性体により接続されたものであり、２つのフライホイールは弾性体の弾性力により相対回転を許容されている。プライマリフライホイールにはエンジンの出力軸であるクランクシャフトが連結されており、セカンダリフライホイールには変速機の入力軸が連結されている。エンジンの出力変動は、２つのフライホイールの間に接続されている弾性体により吸収される。

しかしながら、デュアルマスフライホイールは、２つのフライホイールの接続手段として弾性体を用いているため共振回転速度が存在し、共振が生じた場合は２つのフライホイール間での相対回転角が大きくなり衝突が生じ、場合によってはデュアルマスフライホイールに損傷を与える可能性がある。

このようなデュアルマスフライホイールの共振を抑制する技術として特許文献１がある。特許文献１では、内燃機関の回転速度が共振回転速度領域に所定時間とどまっていた場合、燃料停止や減量により共振回転速度領域から離脱させている。
特開２００５−５４６０１号公報（第５−９頁、図２−５）

しかしながら、上述のようなデュアルマスフライホイールの振動特性は、クラッチの係合状態や変速機の変速段など、セカンダリフライホイールと車輪との間の動力伝達状態により変化する。そのため、上記の特許文献１のように一定の共振判定条件を満たした時に共振であると判定する場合、動力伝達状態によっては共振の判定が遅れたり、共振していないのに共振である、又は共振しているのに共振でない、といった誤判定をしたりする可能性がある。

本発明はこうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、動力伝達状態が変更されてもデュアルマスフライホイールの共振を精度よく判定することのできる車両の動力伝達系の共振判定装置を提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、デュアルマスフライホイールが備えられ、振動特性が異なる複数の動力伝達状態を有する車両の動力伝達系の共振判定装置において、動力伝達系の動力伝達状態に基づいて変更される共振判定条件を満たした時に共振状態であると判定することをその要旨とする。

上記構成によれば、動力伝達系の動力伝達状態に基づいて変更される共振判定条件を満たした時に共振状態であると判定するため、動力伝達状態が変更されることで振動特性が変化しても高い精度で共振状態であることを判定できる。

請求項２に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、動力伝達系は車輪軸に動力を伝達する伝動状態と車輪軸に動力を伝達しない遮断状態とに切替可能であり、複数の動力伝達状態は伝動状態と遮断状態とを含むことをその要旨とする。

車輪軸は動力伝達径の中でも回転軸方向の長さが長いため、動力伝達系を構成する他の部材と比較して回転方向のねじりが発生しやすい。そのため、車輪軸に動力が伝達されない場合の振動特性は車輪軸のねじりによる影響を受けないが、車輪軸に動力が伝達される場合の振動特性は車輪軸のねじりによる影響を受ける。その結果、異なる振動特性を持つ。

上記構成によれば、伝動状態と遮断状態とを含む動力伝達状態に基づいて共振判定条件を変更するため、振動特性が変化しても高い精度で共振状態であることを判定できる。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、共振判定条件は平均エンジン回転速度と共振判定回転速度との偏差が所定回転速度未満であることを含んでおり、伝動状態である場合は遮断状態である場合よりも共振判定回転速度が高いことをその要旨とする。

車輪軸に動力が伝達されない場合は、デュアルマスフライホイールのバネにより振動し、車輪軸に動力が伝達される場合はデュアルマスフライホイールのバネと車輪軸のねじりとにより振動する。一般に、車輪軸のねじりによる回転方向の弾性力の弾性係数は、デュアルマスフライホイールのバネの弾性係数よりも大きいため、デュアルマスフライホイールのバネに起因する共振回転速度は上昇する。

上記構成によれば、共振判定条件には平均エンジン回転速度と共振判定回転速度との偏差が所定回転速度未満であることが含まれており、伝動状態である場合は遮断状態である場合よりも共振判定回転速度が高いため、振動特性の違いが大きく現れる共振回転速度を用いて高い精度で共振判定を行うことができる。

具体的には、請求項４に記載の発明によるように、動力伝達系に変速機と変速機への動力を伝達・遮断することが可能な係合装置とが備えられ、伝動状態は係合装置が動力を伝達するとともに変速機が動力を伝達する変速段を形成している状態であり、遮断状態は変速機が動力を遮断する変速段を形成している状態であるといった態様を採用できる。

具体的には、請求項５に記載の発明によるように、動力伝達系に変速機と変速機への動力を伝達・遮断することが可能な係合装置とが備えられ、伝動状態は係合装置が動力を伝達するとともに変速機が動力を伝達する変速段を形成している状態であり、遮断状態は係合装置が動力を遮断する状態であるといった態様を採用できる。

請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、動力伝達系に変速機と変速機への動力を伝達・遮断することが可能な係合装置とが備えられ、複数の動力伝達状態は、係合装置が動力を遮断する第１状態と、係合装置が動力を伝達するとともに変速機が動力を遮断する変速段を形成している第２状態と、係合装置が動力を伝達するとともに変速機が動力を伝達する変速段を形成している第３状態と、を含むことをその要旨とする。

係合装置が動力を遮断する第１状態の場合、デュアルマスフライホイールのバネにより、クランクシャフトから係合装置までの間で振動が起こる。係合装置が動力を伝達するとともに変速機が動力を遮断する変速段を形成している第２状態の場合、少なくとも変速機の入力軸までは動力が伝達されるため、慣性モーメントの大きさが第１状態と異なる。また、係合装置が動力を伝達するとともに変速機が動力を伝達する変速段を形成している第３状態の場合、車輪軸に動力が伝達されるため、車輪軸のねじりが振動特性に影響を及ぼす。さらに、この第３状態の場合、第１状態及び第２状態と比較して慣性モーメントの大きさも異なる。そのため、第３状態の場合は、第１状態および第２状態と異なる振動特性を持つ。その結果、上述の第１状態、第２状態、第３状態は、それぞれ異なる振動特性を持つ。

上記構成によれば、第１状態、第２状態、第３状態を含む動力伝達状態に基づいて共振判定条件を変更するため、振動特性が変化しても高い精度で共振状態であることを判定できる。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、共振判定条件は平均エンジン回転速度と共振判定回転速度との偏差が所定回転速度未満であることを含んでおり、第１状態である場合の共振判定回転速度は、第２状態である場合よりも高く、第３状態である場合よりも低いことをその要旨とする。

係合装置が動力を遮断する第１状態である場合は、係合装置が動力を伝達するとともに変速機が動力を遮断する変速段を形成している第２状態である場合と比較して、デュアルマスフライホイールよりも車輪側の慣性モーメントが小さい。そのため、第１状態である場合は、第２状態である場合よりも、その慣性モーメントの差に起因する共振回転速度が高い。また、第１状態である場合は、係合装置が動力を伝達するとともに変速機が動力を伝達する変速段を形成している第３状態である場合と比較して、デュアルマスフライホイールよりも車輪側の慣性モーメントが小さい。しかし、一般に車輪軸のねじりが有する弾性係数はデュアルマスフライホイールのバネの弾性係数よりも大きいため、第１状態におけるデュアルマスフライホイールのバネに起因する共振回転速度は、第３状態における共振回転速度よりも低い。

上記構成によれば、共振判定条件は平均エンジン回転速度と共振判定回転速度との偏差が所定回転速度未満であることを含んでおり、第１状態である場合の共振判定回転速度は、第２状態である場合よりも高く、第３状態である場合よりも低いため、振動特性の違いが大きく現れる共振回転速度を用いて高い精度で共振判定を行うことができる。

請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれか一項に記載の発明において、エンジンのクランキング中は共振状態であると判定することを禁止することをその要旨とする。
クランキング中は、エンジン回転速度が共振回転速度と一致してもエンジン回転速度はさらに上昇するため、エンジン回転速度が共振回転速度に留まらない。そのため、共振が起こりにくく、共振判定を行う必要性が低い。

上記構成によれば、クランキング中は共振状態であると判定することを禁止するため、共振が起こりにくい状態において判定を禁止することで誤判定を防止することができる。

以下、この発明にかかる車両の動力伝達系の共振判定装置を具体化した実施形態について、図１〜８を参照して説明する。
図１は、この発明にかかる車両の動力伝達系の共振判定装置を搭載した車両のパワートレーンを示す概略構成図である。

車両は、エンジン１と、手動変速機３と、ディファレンシャルギヤ５と、ドライブシャフト７と、駆動輪９（前輪）と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１１とを含む。本発明に係る車両の動力伝達系の共振判定装置は、ＥＣＵ１１により実現される。

エンジン１は、燃焼室に燃料を供給するインジェクタと同燃焼室に吸入される空気量を調節する電子スロットルバルブ１３とを備えている。インジェクタの燃料噴射量と電子スロットルバルブ１３の開度はそれぞれＥＣＵ１１により制御されており、燃焼室で燃料と空気との混合気が燃焼させられることによりシリンダ内のピストンが押し下げられて、クランクシャフトが回転させられる。

エンジン１の出力軸であるクランクシャフトにはクラッチ１５を介して手動変速機３が連結されており、回転駆動力の伝達・遮断が可能となっている。クラッチ１５は運転者のクラッチペダルＣ操作により係合状態（伝達状態）と開放状態（遮断状態）が選択される。

クランクシャフトにおけるエンジン１とクラッチ１５の間には、デュアルマスフライホイール１７が連結されている。デュアルマスフライホイール１７は、プライマリフライホイールとセカンダリフライホイールとをバネにより接続されたものであり、２つのフライホイールはバネの弾性力により相対回転を許容されているとともにエンジン１の出力変動が駆動系に伝達されるのを抑制している。

クラッチ１５を介して回転駆動力が伝達される手動変速機３は、１つの回転軸に設けられた複数のギヤがもう１つの回転軸に設けられたギヤと噛み合った構造になっている。運転者がシフトレバーＳを所定の変速段を選択する位置に操作すると、シフトケーブルを介してシフトフォークがスライドし、運転者の選択した変速段を形成するためのギヤが回転駆動力を伝達するようになる。

手動変速機３の出力軸は、ディファレンシャルギヤ５を介して左右のドライブシャフト７と連結され、左右の駆動輪９に回転駆動力を伝達することを可能にしている。ディファレンシャルギヤ５は、手動変速機３の出力軸の回転速度を所定の終減速比で減速するとともに、左右の駆動輪９に回転駆動力を分配することを可能にしている。

以下に、ＥＣＵ１１と各センサの構成について述べる。
ＥＣＵ１１には、車速センサ１９と、シフトレバーＳのポジションスイッチ２１と、アクセルペダルＡのアクセル開度センサ２３と、ブレーキペダルＢのストロークセンサ２５と、電子スロットルバルブ１３のスロットル開度センサ２７と、エンジン回転速度センサ２９と、Ｔ／Ｍ入力軸回転速度センサ３１と、クラッチペダルＣの踏力センサ３３とがハーネスなどを介して接続されている。

車速センサ１９は、ドライブシャフト７の回転速度から車両の速度を検知し、検知結果を表す信号をＥＣＵ１１に送信する。
シフトレバーＳの位置は、ポジションスイッチ２１により検知され、検知結果を表す信号がＥＣＵ１１に送信される。

アクセル開度センサ２３は、アクセルペダルＡの開度（踏み込み量）を検知し、検知結果を表す信号をＥＣＵ１１に送信する。
ストロークセンサ２５は、ブレーキペダルＢのストローク量を検知し、検知結果を表す信号をＥＣＵ１１に送信する。

スロットル開度センサ２７は、アクチュエータにより開度が調整される電子スロットルバルブ１３の開度を検知し、検知結果を表す信号をＥＣＵ１１に送信する。
エンジン回転速度センサ２９は、エンジン１の出力軸であるクランクシャフトの回転速度を検知し、検知結果を表す信号をＥＣＵ１１に送信する。

Ｔ／Ｍ入力軸回転速度センサ３１は、手動変速機３の入力軸回転速度Ｎ_Ｔを検知し、検知結果を表す信号をＥＣＵ１１に送信する。
踏力センサ３３は、クラッチペダルＣの踏力を検知し、検知結果を表す信号をＥＣＵ１１に送信する。

ＥＣＵ１１は、車速センサ１９、ポジションスイッチ２１、アクセル開度センサ２３、ストロークセンサ２５、スロットル開度センサ２７、エンジン回転速度センサ２９、Ｔ／Ｍ入力軸回転速度センサ３１、などから送られてきた信号を入力し、ＲＯＭ（Read Only Memory）に記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、車両が所望の走行状態となるように、エンジン１および機器類を制御する。

ここで、請求項に記載の構成要素が実施形態においてどの構成要素に相当するのかを説明すると、係合装置はクラッチ１５、車両の動力伝達系の共振判定装置はＥＣＵ１１、に相当する。

ところで、上記のように動力伝達系にデュアルマスフライホイール１７が連結されている車両においては、デュアルマスフライホイール１７のバネに起因する共振が起こる場合がある。共振が起こるときのエンジン回転速度（共振回転速度）は、プライマリフライホイール及びセカンダリフライホイールの慣性モーメントや、デュアルマスフライホイール１７のバネの弾性係数、動力伝達系に他の弾性力を持つ部材がある場合にはその部材の弾性係数、などによって変化する。一般には、セカンダリフライホイールの慣性モーメントをプライマリフライホイールよりも大きくすることで、共振回転速度を非常用使用域であるアイドル回転速度未満になるように設計してある。

しかしながら、動力伝達系の共振回転速度は非常用使用域であるだけであり、例えばエンジン始動時や、クラッチが係合した状態で停車した時には、エンジン回転速度がアイドル回転速度未満になり、共振が発生する可能性がある。

以下に、共振が発生する３つの例を挙げる。
まず、第１の例として、アイドリングしている車両の停止中において、クラッチ１５を解放して手動変速機３が１速を形成した状態から、徐々にクラッチ１５を係合していき、クラッチ１５が完全に係合する前に開放した場合を想定する。尚、この間は運転者がブレーキペダルＢを踏み込んでおり、車両が発進しない状態とする。

図２は、その場合のエンジン回転速度の変化を示すタイムチャートである。
初期状態は、車速が０、エンジン回転速度はアイドル回転速度、クラッチ１５は開放状態、手動変速機３の変速段は１速、である。

この状態で、時間ｔ１からクラッチ１５を徐々に係合していくと、車両が停止しているため、エンジン回転速度が減少していく。
エンジン回転速度が後に説明する第１の共振回転速度ω１＊図との整合よりも減少してから、時間ｔ２にてクラッチ１５を開放する。クラッチ１５を開放すると、エンジン１の出力軸であるクランクシャフトにかかっていた負荷がなくなるため、エンジン回転速度は上昇し始める。

ここで、フライホイールがデュアルマスフライホイールでなければ、共振回転速度を持たないためエンジン回転速度はアイドル回転速度ωidle＊図との整合まで上昇する。しかし、本発明では動力伝達系にデュアルマスフライホイール１７が設けられているため、エンジン回転速度の上昇途中に第１の共振回転速度が存在し、エンジン回転速度が第１の共振回転速度と一致した時、つまり時間ｔ３になった時に共振が発生する。

図３は、この共振が起こっている場合における動力伝達系の連結状態を示す概念図である。プライマリ（Ｐｒｉ）フライホイールとセカンダリ（Ｓｅｃ）フライホイールの間に記載されている記号は、右から順にバネ、減衰、ヒステリシスを表している。

この共振時の動力伝達系の連結状態は、クラッチ１５が開放状態であるため、図３に示すようにエンジン１の出力軸であるクランクシャフトからクラッチカバーまでが連結されている状態である。

この場合の共振回転速度、つまり上述の共振回転速度ω１＊図との整合は、プライマリフライホイールよりエンジン側の慣性モーメントと、セカンダリフライホイールからクラッチカバーまでの慣性モーメントと、デュアルマスフライホイール１７のバネが持つ振動係数とによって決まる。

尚、上記第１の例では運転者の加速要求がない場合を想定したが、加速要求がある場合でもクラッチ１５の係合速度によっては同様の共振が起こり得る。すなわち、運転者がクラッチ１５の操作に連動してアクセルペダルＡを操作する場合でも共振が起こり得る。

また、本例では車両の停止中であるとしたが、車両の走行中においても共振回転速度付近になった時にクラッチ１５が開放されれば同様の共振が起こり得る。
次に、第２の例として、変速段がニュートラルである場合において、クランキングを開始して、エンジン回転速度が共振回転速度付近まで上昇した時にクランキングを終了した場合を想定する。尚、この間はクラッチ１５が係合状態に保たれていることとする。

図４は、その場合のエンジン回転速度の変化を示すタイムチャートである。実線は共振が起こる場合、二点鎖線は正常にエンジンが始動する場合をあらわしている。
初期状態は、車速とエンジン回転速度とはともに０、クラッチ１５は係合状態、手動変速機３の変速段はニュートラル、である。

この状態で、時間ｔ４からイグニッション信号がＯＮになり、クランキングが開始されると、エンジン回転速度が上昇する。イグニッション信号がＯＮになると同時にエンジン１の燃焼室には燃料噴射が開始される。尚、クランキングはイグニッション信号がＯＦＦになるまで継続される。

正常にエンジンが始動する場合は、クランキングが継続され、エンジン回転速度がアイドル回転速度よりも高くなってから、時間ｔ６にてイグニッション信号がＯＦＦになると、エンジン回転速度はアイドル回転速度に安定する（二点鎖線）。

一方、共振が起こる場合は、エンジン回転速度が後に説明する第２の共振回転速度ω２＊図との整合付近まで上昇した時、つまり時間ｔ５になった時にイグニッション信号がＯＦＦになると、エンジン回転速度が第２の共振回転速度と一致し、共振が発生する（実線）。

図５は、この共振が起こっている場合における動力伝達系の連結状態を示す概念図である。
この共振時の動力伝達系の連結状態は、クラッチ１５が係合状態であり、かつ手動変速機３の変速段がニュートラルであるため、図５に示すようにエンジン１の出力軸であるクランクシャフトから手動変速機３の入力軸までが連結されている状態である。

この場合の共振回転速度、つまり上述の第２の共振回転速度ω２＊図との整合は、プライマリフライホイールよりエンジン側の慣性モーメントと、セカンダリフライホイールから手動変速機３の入力軸までの慣性モーメントと、デュアルマスフライホイールのバネが持つ振動係数とによって決まる。

弾性部材の両側に慣性モーメントの大きな部材が接続されている場合、両側の部材の慣性モーメントの差が大きいほど、共振回転速度は低くなる。そのため、上述の第１の例における共振状態と第２の例における共振状態を比較すると、クランクシャフトから手動変速機３の入力軸までが連結している第２の例の方が慣性モーメントの差が大きいため、第２の共振回転速度ω２は第１の共振回転速度ω１より低くなる。

次に、第３の例として、手動変速機３変速段が前進段である場合において、一定の速度で走行している状態から惰性走行を開始して、走行抵抗の影響で車両が減速していき、停車した場合を想定する。尚、この間はクラッチ１５が係合状態に保たれていることとする。

図６は、その場合のエンジン回転速度の変化を示すタイムチャートである。
初期状態は、車速とエンジン回転速度とはそれぞれ一定の値、クラッチ１５は係合状態、手動変速機３の変速段は前進段、である。

この状態で、時間ｔ７からアクセルペダルＡのストローク量が０になり、惰性走行が開始されると、車両にかかる走行抵抗により車速とエンジン回転速度がともに低下していく。

エンジン回転速度が後に説明する第３の共振回転速度ω３付近にまで低下する、つまり時間ｔ８になると、動力伝達系の共振が発生する。共振状態であっても動力伝達系がエンジン１から駆動輪まで連結されている限り、車速とエンジン回転速度は低下していくため、エンジン回転速度が第３の共振回転速度ω３＊図との整合から離れるにしたがって、共振が弱くなり、やがて時間ｔ９にて共振は止まる。

その後、時間ｔ１０になり、エンジン１の回転が止まり、車両は停止する。
図７は、この共振が起こっている場合における動力伝達系の連結状態を示す概念図である。

この共振時の動力伝達系の連結状態は、クラッチ１５が係合状態であり、かつ手動変速機３の変速段が前進段であるため、図７に示すようにエンジン１の出力軸であるクランクシャフトからドライブシャフト７を経て駆動輪９までが連結されている状態である。

この場合の共振回転速度、つまり上述の第３の共振回転速度ω３＊図との整合は、プライマリフライホイールよりエンジン側の慣性モーメントと、セカンダリフライホイールからディファレンシャルギヤ５までの慣性モーメントと、駆動輪９の慣性モーメントと、デュアルマスフライホイール１７のバネが持つ弾性係数と、ドライブシャフト７の弾性係数とによって決まる。ここで、ドライブシャフト７の弾性係数を考慮するのは、他の部材と比較して回転軸方向の長さが長いため、ねじりトルクが発生しやすく、弾性体とみなすことができるからである。

慣性モーメントの大きな３つの慣性部材、第１慣性部材、第２慣性部材、第３慣性部材を有し、第１弾性部材の両端に第１慣性部材と第２慣性部材が接続され、第２弾性部材の両端に第２慣性部材と第３慣性部材とが接続された振動系では、第１慣性部材と第２慣性部材との慣性モーメントの差が大きいほど、共振回転速度は低くなる。また、第２弾性部材の弾性係数が第１弾性部材よりも大きくなるにつれて共振回転速度は高くなる。

第３の例における共振状態では、クランクシャフトからクラッチカバーまでだけでなく、クラッチディスクから駆動輪９までも連結しており、上述の第１の例における共振状態と比較してデュアルマスフライホイール１７のバネの両端における慣性モーメントの差が大きい。また、ディファレンシャルギヤ５と駆動輪９の間にはねじりトルクを発生させるドライブシャフト７が連結されており、ドライブシャフト７の弾性係数はデュアルマスフライホイール１７の弾性係数よりも大きい。

ここでのデュアルマスフライホイール１７は第１弾性部材、ドライブシャフト７は第２弾性部材に当たる。そのため、慣性モーメントが大きいことは共振回転速度を低くする要因となり、ドライブシャフト７の弾性係数が大きいことは共振回転速度を高くする要因となる。通常の車両においては、慣性モーメントが大きいことよりも弾性係数が大きいことによる影響が大きいため、この動力伝達系全体としての共振回転速度は高くなる。つまり、第３の共振回転速度ω３は第１の共振回転速度ω１よりも高くなる。

尚、上記第３の例では、共振回転速度に関する説明を簡単にするためにクランクシャフトから駆動輪９までの動力伝達系について述べたが、駆動輪９を通して伝わる車両の振動も考慮することが好ましい。

また、本例では、変速段が前進段であると仮定したが、後進段が形成されている場合でも同様の共振が起こり得る。
また、慣性モーメントが大きいことよりも弾性係数が大きいことによる影響が大きいため、動力伝達系全体としての共振回転速度は第１の例と比較して高くなるとしたが、慣性モーメント及び弾性係数のバランスによっては、慣性モーメントが大きいことによる影響が大きくなり、共振回転速度が第１の例と比較して低くなる場合もある。

以上、共振が発生する３つの例を挙げて共振回転速度について説明した。
デュアルマスフライホイール１７に起因する共振回転速度は、セカンダリフライホールから駆動輪側の慣性モーメントが大きくなるにつれて低くなり、セカンダリフライホイールから駆動輪側に接続された弾性部材の弾性係数が大きくなるにつれて高くなる。

クラッチ１５が開放されている時の共振回転速度、すなわち第１の共振回転速度ω１と、クラッチ１５が係合されていて変速段がニュートラルである時の共振回転速度、すなわち第２の共振回転速度ω２と、クラッチ１５が係合されていて手動変速機３の変速段が前進段である時の共振回転速度、すなわち第３の共振回転速度ω３とを比較すると、第２の共振回転速度ω２は第１の共振回転速度ω１より低く、第３の共振回転速度ω３は第１の共振回転速度ω１より高くなる。

尚、上記第１の例における時間t1からt2の間では、動力伝達系がエンジン１から車輪軸まで連結されており、エンジン回転速度が第３の共振回転速度ω３を通過するため、通過時に共振が起こる可能性もある。

以下に、図８を参照して本実施形態の車両の動力伝達系の共振判定装置であるＥＣＵ１１で実行されるプログラムの処理手順について説明する。
図８は本実施形態における動力伝達系で共振が発生したか否かを判定するフローチャートである。

ステップ（以下、ステップをＳと記載する）１０にて、イグニッション信号がＯＦＦであるか否かを判定している。ここで肯定された、つまりクランキングをしていない状態であると判定された場合はＳ２０に進む。また、否定された、つまりクランキングをしている状態であると判定された場合はリターンされる。

クランキング中は、エンジン１の燃焼室への燃料噴射をするとともに、スタータモーターによってクランクシャフトが回転させられている、すなわちエンジンがモーターにより加速されている状態であるため、エンジン回転速度が共振回転速度と一時的に一致してもさらに加速されるため、共振が発生しにくい。そのため、Ｓ１０を設けることで、クランキング中は共振判定をしないようにしている。

Ｓ２０にて、エンジン回転速度変動幅（＝｜ωｒ−ωａ｜）が所定値ωｃ以上であるか否かを判断される。ここでωｒはエンジン回転速度の極大値であり、ωａは所定時間内の回転速度の平均値である。ここで肯定された場合は、Ｓ３０に進み、否定された場合は、リターンされる。

より詳しくは、エンジン回転速度の極大値ωｒは、エンジン回転速度が上昇から低下、または低下から上昇に転じた時のエンジン回転速度である。そして、このエンジン回転速度の極大値ωｒが所定時間内の平均回転速度ωａから所定値ωｃよりも離れている場合には肯定する。逆に、所定値ωｃよりも近い場合に否定する。

このＳ２０では、共振が発生していることを判定する論理積条件の１つを満たしているか否かが判断される。論理積条件の１つであるため、否定された場合は共振が起こっていないと判断され、リターンされる。

Ｓ３０にて、クラッチ１５が開放状態であるか否かが判断される。この判断は、クラッチペダルＣの踏力を検知する踏力センサ３３から得られた信号に基づいて行われる。ここで肯定された場合は、Ｓ４０に進み、否定された場合は、Ｓ５０に進む。

Ｓ４０にて、エンジンの平均回転速度ωａが第１の共振回転速度ω１付近であるか否かが判断される。具体的には、平均回転速度ωａと共振回転速度ω１との偏差が所定回転速度α未満であるか否か、すなわち平均回転速度ωａがω１−αからω１＋αの間にあるか否かを判断される。ここでの第１の共振回転速度ω１は、上記第１の例で述べた値と同じであり、予め定められた値である。ここで肯定された場合は、Ｓ８０で共振が発生していると判定された後リターンされ、否定された場合は、リターンされる。

このＳ４０では、Ｓ２０と同様に共振が発生していることを判定する論理積条件の１つを満たしているか否かが判断される。Ｓ４０で肯定されることは、動力伝達系がクランクシャフトからクラッチカバーまで連結されている第１状態であり、エンジン回転速度がその連結状態での共振回転速度ω１付近にあり、かつ振動が起こっていることを意味する。そのため、ここで肯定された場合はＳ８０にて共振であると判定される。論理積条件の１つであるため、否定された場合は共振が起こっていないと判断され、リターンされる。

Ｓ３０にて否定された場合は、Ｓ５０にて、手動変速機３の変速段がニュートラルであるか否かが判断される。この判断はシフトレバーＳのポジションスイッチ２１の信号に基づいて行われる。ここで肯定された場合は、Ｓ６０に進み、否定された場合は、Ｓ７０に進む。

Ｓ６０にて、エンジンの平均回転速度ωａが第２の共振回転速度ω２付近であるか否かが判断される。具体的には、平均回転速度ωａと共振回転速度ω２との偏差が所定回転速度α未満であるか否か、すなわち平均回転速度ωａがω２−αからω２＋αの間にあるか否かを判断される。ここでの第２の共振回転速度ω２は、上記第２の例で述べた値と同じであり、予め定められた値である。ここで肯定された場合は、Ｓ８０で共振が発生していると判定された後リターンされ、否定された場合は、リターンされる。

このＳ６０では、Ｓ２０と同様に共振が発生していることを判定する論理積条件の１つを満たしているか否かが判断される。Ｓ６０で肯定されることは、動力伝達系がクランクシャフトから手動変速機３の入力軸まで連結されている第２状態であり、エンジン回転速度がその連結状態での共振周波数ω２付近にあり、かつ振動が起こっていることを意味する。そのため、ここで肯定された場合はＳ８０にて共振であると判定される。論理積条件の１つであるため、否定された場合は共振が起こっていないと判断され、リターンされる。

Ｓ５０にて否定された場合は、Ｓ７０にて、エンジンの平均回転速度ωａが第３の共振回転速度ω３付近であるか否かが判断される。具体的には、平均回転速度ωａと共振回転速度ω３との偏差が所定回転速度α未満であるか否か、すなわち平均回転速度ωａがω３−αからω３＋αの間にあるか否かを判断される。ここでの第３の共振回転速度ω３は、上記第３の例で述べた値と同じであり、予め定められた値である。ここで肯定された場合は、Ｓ８０で共振が発生していると判定された後リターンされ、否定された場合は、リターンされる。

このＳ７０では、Ｓ２０と同様に共振が発生していることを判定する論理積条件の１つを満たしているか否かが判断される。Ｓ７０で肯定されることは、動力伝達系がクランクシャフトからタイヤまで連結されている第３状態であり、エンジン回転速度がその連結状態での共振周波数ω３付近にあり、かつ振動が起こっていることを意味する。そのため、ここで肯定された場合はＳ８０にて共振であると判定される。論理積条件の１つであるため、否定された場合は共振が起こっていないと判断され、リターンされる。

以上、共振判定装置であるＥＣＵ１１で実行されるプログラムの処理手順について説明した。
イグニッション信号がＯＦＦであることを条件に共振判定が開始される。共振判定は、エンジン回転速度変動幅が所定値より大きいことと、エンジン回転速度がその時点での動力伝達系の連結状態によって異なる共振回転速度（ω１、ω２、ω３）付近であることとの２条件に基づいて行う。

この様に、動力伝達系の連結状態によって適した異なる共振判定条件を持つため、高い精度で共振状態であることを判定できる。
上記実施形態では次のような効果を奏することができる。

（１）動力伝達系の動力伝達状態に基づいて変更される共振判定条件を満たした時に共振状態であると判定するため、動力伝達状態が変更されることで振動特性が変化しても高い精度で共振状態であることを判定できる。

（２）クラッチ１５が動力を遮断する第１状態、クラッチ１５が動力を伝達するとともに手動変速機３が動力を遮断する変速段を形成している第２状態、クラッチ１５が動力を伝達するとともに手動変速機３が動力を伝達する変速段を形成している第３状態を含む動力伝達状態に基づいて共振判定条件を変更するため、振動特性が変化しても高い精度で共振状態であることを判定できる。

（３）動力伝達系が、クラッチ１５が動力を遮断する第１状態、クラッチ１５が動力を伝達するとともに手動変速機３が動力を遮断する変速段を形成している第２状態、クラッチ１５が動力を伝達するとともに手動変速機３が動力を伝達する変速段を形成している第３状態を有しており、共振判定条件は平均エンジン回転速度と共振判定回転速度との偏差が所定回転速度未満であることを含んでおり、第１状態である場合の共振判定回転速度は、第２状態である場合よりも高く、第３状態である場合よりも低いため、振動特性の違いが大きく現れる共振回転速度を用いて高い精度で共振判定を行うことができる。

（４）スタータが作動している、すなわちエンジン１がスタータモーターにより駆動されている時は、エンジン回転速度が共振回転速度と一致してもスタータモーターがさらにエンジン回転速度を上昇させるため、エンジン回転速度が共振回転速度に留まらない。そのため、共振が起こりにくく、共振判定を行う必要性が低い。また、スタータ作動時はスタータモーターからデュアルマスフライホイール１７に動力を伝達することができるように連結されているため、スタータ非作動時と比較して共振条件が異なる。そのため、誤判定をする可能性がある。本実施形態では、スタータ作動時には共振判定を行わないため、共振判定をする必要性が低く、共振判定を実行したとしても誤判定をする可能性がある条件下での判定を禁止し、誤判定を防止することができる。

上記実施形態の変更例を以下に示す。
・本実施形態では、予め設定された第１、第２、第３の共振回転速度ω１、ω２、ω３を用いたが、それぞれ実験値を用いてもよく、計算値を用いてもよい。計算値を用いる場合は、クランクシャフトから駆動輪９までの動力伝達系だけではなく、駆動輪９を通して伝わる車両の振動も考慮することが好ましい。

・本実施形態では、慣性モーメントが大きいことよりも弾性係数が大きいことによる影響が大きいため、第１の共振回転速度ω１は第２の共振回転速度ω２よりも高く第３の共振回転速度ω３よりも低いとしたが、慣性モーメント及び弾性係数のバランスによっては、慣性モーメントが大きいことによる影響が大きくなることもあり、その場合は第１の共振回転速度ω１を第３の共振回転速度ω３よりも高くすることが好ましい。

・本実施形態では、手動変速機３が動力伝達状態か動力非伝達状態かに基づいて共振回転速度を変更したが、各変速段により慣性モーメントが異なることを考慮して、変速段毎に異なる共振回転速度を設定してもよい。

・本実施形態では、平均エンジン回転速度が共振回転速度に近いか否かに基づいて共振を判定したが、他の振動特性に関するパラメータでもよく、例えば共振周期に近いか否かに基づいて判定してもよい。

・本実施形態では、手動変速機３に適用した形態としたが、動力伝達系にデュアルマスフライホイール１７が設けられていればよく、例えば自動でクラッチ操作が行われるＡＭＴ（Automated Manual Transmission）に適用することも可能である。

・本実施形態では、共振を判定したあとにリターンされるフローチャートにしたが、共振が判定された後に共振抑制制御を行ってもよい。この場合、上述の第１状態又は第２状態において共振であると判定された後にはエンジンの出力を減少させ、第３状態において共振であると判定された後にはエンジンの出力を減少、又は増大させることが好ましい。これは、第１の状態又は第２の状態において共振が起こっている場合、動力が駆動輪まで伝達されないため、駆動輪による反力が得られず、エンジンの出力を増大させてもエンジン回転速度を共振回転速度ω１，ω２より高くすることができないのに対し、第３状態において共振が起こっている場合は、動力が駆動輪まで伝達され、駆動輪の反力が存在するため、エンジンの出力を増大するとエンジン回転速度が上昇させられ、共振回転速度ω３より高くすることができるからである。

上記実施形態から把握できる他の技術思想を、以下にその効果とともに記載する。
付記１ 請求項1に記載の車両の動力伝達系の共振判定装置において、前記デュアルマスフライホイールは、第１のフライホイールと、第２のフライホイールと、前記２つのフライホイールを接続する弾性体と、を有し、前記動力伝達系は、前記第１のフライホイールと一体回転する部材のトータル慣性モーメントと前記第２のフライホイールと一体回転する部材のトータル慣性モーメントとの偏差が小さい小慣性偏差状態と同偏差が大きい大慣性偏差状態とに切替可能であり、前記複数の動力伝達状態は、前記小慣性偏差状態と前記大慣性偏差状態とを含むことを特徴とする車両の動力伝達系の共振判定装置。

上記構成によれば、複数の動力伝達系は、第１のフライホイールと一体回転する部材のトータル慣性モーメントと前記第２のフライホイールと一体回転する部材のトータル慣性モーメントとの偏差が小さい小慣性偏差状態と同偏差が大きい大慣性偏差状態とを含むため、慣性モーメントの変化により振動特性が変化しても高い精度で共振状態であることを判定できる。

付記２ 付記１に記載の車両の動力伝達系の共振判定装置において、前記共振判定条件は、平均エンジン回転速度と共振判定回転速度との偏差が所定回転速度未満であることを含んでおり、前記動力伝達状態が前記小慣性偏差状態である場合は、前記大慣性偏差状態である場合よりも前記共振判定回転速度が低いことを特徴とする車両の動力伝達系の共振判定装置。

第１のフライホイールと一体回転する部材のトータル慣性モーメントと前記第２のフライホイールと一体回転する部材のトータル慣性モーメントとの偏差が小さい場合は、偏差が大きい場合と比較して、デュアルマスフライホイールのバネに起因する共振回転速度は上昇する。

上記構成によれば、共振判定条件には平均エンジン回転速度と共振判定回転速度との偏差が所定回転速度未満であることが含まれており、小慣性偏差状態である場合は大慣性偏差状態である場合よりも共振判定回転速度が高いため、振動特性の違いが大きく現れる共振回転速度を用いて高い精度で共振判定を行うことができる。

付記３ 付記１又は２に記載の車両の動力伝達系の共振判定装置において、前記動力伝達系に変速機と前記変速機への動力を伝達・遮断することが可能な係合装置とが備えられ、前記大慣性偏差状態は、前記係合装置が動力を伝達するとともに前記変速機が動力を遮断する変速段を形成している状態であり、前記小慣性偏差状態は、前記係合装置が動力を遮断している状態であることを特徴とする車両の動力伝達系の共振判定装置。

付記４ 請求項６又は７に記載の車両の動力伝達系の共振判定装置を有し、第１状態又は第２状態において共振であると判定された場合は動力源の出力を減少させ、第３状態において共振であると判定された場合は動力源の出力を減少、又は増大させる車両の内燃機関制御装置。

この発明の実施形態にかかる共振判定装置を搭載した車両のパワートレーンを示す概略構成図。 本実施形態において共振が発生する第１の例を示すタイムチャート。 第１の例における動力伝達系の連結状態を示す概念図。 本実施形態において共振が発生する第２の例を示すタイムチャート。 第２の例における動力伝達系の連結状態を示す概念図。 本実施形態において共振が発生する第３の例を示すタイムチャート。 第３の例における動力伝達系の連結状態を示す概念図。 本実施形態における動力伝達系で共振が発生したか否かを判定するフローチャート。

符号の説明

１…エンジン、３…手動変速機、５…ディファレンシャルギヤ、１１…ＥＣＵ、１５…クラッチ、１７…デュアルマスフライホイール、１９…車速センサ、２９…エンジン回転速度センサ、３３…クラッチの踏力センサ。

Claims (8)

1. デュアルマスフライホイールが備えられ、振動特性が異なる複数の動力伝達状態を有する車両の動力伝達系の共振判定装置において、
   前記動力伝達系の動力伝達状態に基づいて変更される共振判定条件を満たした時に共振状態であると判定する
   ことを特徴とする車両の動力伝達系の共振判定装置。
2. 請求項１に記載の車両の動力伝達系の共振判定装置において、
   前記動力伝達系は、車輪軸に動力を伝達する伝動状態と車輪軸に動力を伝達しない遮断状態とに切替可能であり、
   前記複数の動力伝達状態は、前記伝動状態と前記遮断状態とを含む
   ことを特徴とする車両の動力伝達系の共振判定装置。
3. 請求項２に記載の車両の動力伝達系の共振判定装置において、
   前記共振判定条件は、平均エンジン回転速度と共振判定回転速度との偏差が所定回転速度未満であることを含んでおり、
   前記伝動状態である場合は前記遮断状態である場合よりも前記共振判定回転速度が高い
   ことを特徴とする車両の動力伝達系の共振判定装置。
4. 請求項２又は３に記載の車両の動力伝達系の共振判定装置において、
   前記動力伝達系に変速機と前記変速機への動力を伝達・遮断することが可能な係合装置とが備えられ、
   前記伝動状態は、前記係合装置が動力を伝達するとともに前記変速機が動力を伝達する変速段を形成している状態であり、
   前記遮断状態は、前記変速機が動力を遮断する変速段を形成している状態である
   ことを特徴とする車両の動力伝達系の共振判定装置。
5. 請求項２又は３に記載の車両の動力伝達系の共振判定装置において、
   前記動力伝達系に変速機と前記変速機への動力を伝達・遮断することが可能な係合装置とが備えられ、
   前記伝動状態は、前記係合装置が動力を伝達するとともに前記変速機が動力を伝達する変速段を形成している状態であり、
   前記遮断状態は、前記係合装置が動力を遮断する状態である
   ことを特徴とする車両の動力伝達系の共振判定装置。
6. 請求項１に記載の車両の動力伝達系の共振判定装置において、
   前記動力伝達系に変速機と前記変速機への動力を伝達・遮断することが可能な係合装置とが備えられ、
   前記複数の動力伝達状態は、前記係合装置が動力を遮断する第１状態と、前記係合装置が動力を伝達するとともに前記変速機が動力を遮断する変速段を形成している第２状態と、前記係合装置が動力を伝達するとともに前記変速機が動力を伝達する変速段を形成している第３状態と、を含む
   ことを特徴とする車両の動力伝達系の共振判定装置。
7. 請求項６に記載の車両の動力伝達系の共振判定装置において、
   前記共振判定条件は、平均エンジン回転速度と共振判定回転速度との偏差が所定回転速度未満であることを含んでおり、
   前記第１状態である場合の前記共振判定回転速度は、前記第２状態である場合よりも高く、前記第３状態である場合よりも低い
   ことを特徴とする車両の動力伝達系の共振判定装置。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の車両の動力伝達系の共振判定装置において、
   エンジンのクランキング中は共振状態であると判定することを禁止する
   ことを特徴とする車両の動力伝達系の共振判定装置。

Images