JP5125781B2 - 動力伝達機構保護装置 - Google Patents

Description

本発明は、動力源側と被駆動側との間で動力伝達を行う動力伝達機構に対する動力伝達機構保護装置に関する。

動力伝達機構の耐久性を向上させるために動力伝達機構に対する負荷を調節する技術が提案されている（例えば特許文献１，２，３参照）。特許文献１では無段変速機において荷重が疲れ限度よりも大きい場合にその荷重を積算して、積算値が走行距離に対応した最大値よりも大きくなると、変速線を変速比が小さくなる変速線に切り替えている。特許文献２ではマイナー則により各面圧における回数を積算して耐久性強度との比率がしきい値を越えると対応する変速比の使用を禁止するものである。特許文献３ではマイナー値を利用して多板摩擦クラッチのクラッチフェーシング温度を積算し残存寿命を予測して表示している。
特開２００４−１２５０１０号公報（第１１−１６頁、図７，８） 特開２００６−４６５８４号公報（第５−７頁、図１） 特開平８−３０３４８５号公報（第４−５頁、図３，４）

前記特許文献３では多板摩擦クラッチの寿命が予測されるのみで、どのように対処すべきかはドライバーに任され、実際に多板摩擦クラッチを保護して耐久性を向上させることはできない。前記特許文献１，２は現時点にて既に生じた耐久性低下に対処しており、動力伝達機構を予防的に保護して耐久性を伸ばすためには不十分である。

本発明は、将来の耐久性低下を予測して予防的に対処することにより将来にわたって動力伝達機構の耐久性を十分に維持することを目的とするものである。

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に記載の動力伝達機構保護装置は、動力源側と被駆動側との間で動力伝達を行う動力伝達機構に対する動力伝達機構保護装置であって、動力伝達に伴って前記動力伝達機構に生じる負荷を上限負荷以下に制限する負荷制限手段と、動力伝達に伴って前記動力伝達機構に生じた負荷を検出する機構負荷検出手段と、前記機構負荷検出手段にて検出された負荷に基づいて負荷毎に出現回数を積算する負荷出現回数積算手段と、前記負荷出現回数積算手段にて積算されている負荷毎の出現回数を、将来到達する基準タイミングにおける出現回数に換算して基準タイミング被害値を算出する基準タイミング被害値算出手段と、前記基準タイミング被害値算出手段にて算出された基準タイミング被害値が、前記動力伝達機構の負荷と繰り返し回数との関係線上に設定した代表点での被害値より大きい場合には、前記上限負荷を低下させる上限負荷調節手段とを備え、前記上限負荷調節手段は、前記上限負荷の低下処理として、前記基準タイミング被害値算出手段にて算出された基準タイミング被害値が前記代表点での被害値より大きい場合には、負荷毎の被害値の内で被害値が最も大きい負荷を抽出する第１処理と、この第１処理にて抽出された負荷以下に前記上限負荷を設定したと仮定して、前記負荷出現回数積算手段にて積算されている負荷毎の出現回数を、前記基準タイミングにおける出現回数に換算して基準タイミング被害値を算出すると共に、この基準タイミング被害値が前記代表点での被害値以下にできる場合には、前記仮定した上限負荷を実際の上限負荷として設定する第２処理とを実行することを特徴とする。

基準タイミング被害値算出手段は、負荷出現回数積算手段にて積算されている負荷毎の出現回数を、将来到達する基準タイミングにおける出現回数に換算して基準タイミング被害値を算出している。すなわち動力伝達機構が現状と同様な状態で動力伝達を今後も継続した場合に、将来到達する基準タイミングに生じる基準タイミング被害値を求めている。

上限負荷調節手段は基準タイミング被害値が前記代表点での被害値より大きい場合に負荷制限手段にて動力伝達機構での負荷を制限する場合に用いる上限負荷を低下させている。この上限負荷の低下処理では、具体的には、負荷毎の被害値の内で被害値が最も大きい負荷以下に上限負荷を設定したと仮定して、負荷出現回数積算手段にて積算されている出現回数から、基準タイミングで要求される目標出現回数へ到達する際に前記代表点での被害値以下にできる負荷を求めている。そしてこのような負荷が存在する場合は、この負荷を実際の上限負荷として設定することで、基準タイミングにて被害値が大きくなる最大要因と予想される負荷を抑制することができる。このことにより動力伝達機構において実際に耐久性低下が生じる前に、将来到達する基準タイミングでの耐久性低下を予測するとともにそうした低下を効果的に防止できる上限負荷が設定できるので、以後、動力伝達機構にかかる負荷を予防的に抑制することで、動力伝達機構を十分に保護して耐久性を伸ばすことができる。

このように将来の耐久性低下を予測して予防的に対処することにより将来にわたって動力伝達機構の耐久性を十分に維持することができる。
請求項２に記載の動力伝達機構保護装置では、請求項１において、前記基準タイミングは、前記動力伝達機構の保証終期であることを特徴とする。

前述したような予防的処理により保証終期まで動力伝達機構を十分に高い耐久性に維持して用いることができ、長期に安定した動力伝達機構の使用が可能となる。
請求項３に記載の動力伝達機構保護装置では、請求項１において、前記基準タイミングは、前記動力伝達機構の保証終期よりも前に設定されたタイミングであることを特徴とする。

このように保証終期に限らず、これよりも前に基準タイミングを設定しても良く、動力伝達機構を十分に高い耐久性に維持して、長期に安定した動力伝達機構の使用が可能となる。

請求項４に記載の動力伝達機構保護装置では、請求項１〜３のいずれか一項において、前記第２処理にて前記抽出された負荷以下に前記上限負荷を設定したと仮定しても、前記基準タイミング被害値が前記代表点での被害値以下にできなかった場合には、再度、前記抽出された負荷より小さい負荷以下にて第１処理から処理を繰り返すことを特徴とする。

このように上限負荷を設定しても基準タイミング被害値を代表点での被害値以下にできない場合には、第１処理から処理を繰り返すことで、確実に基準タイミング被害値を代表点での被害値以下にできる上限負荷が設定できる。

請求項５に記載の動力伝達機構保護装置では、請求項１〜４のいずれか一項において、前記上限負荷調節手段による前記上限負荷の調節は、前記上限負荷の低下処理と共に、前記基準タイミング被害値算出手段にて算出された基準タイミング被害値が前記代表点での被害値より基準幅以上小さい場合には、前記上限負荷の初期値を限度として前記上限負荷を上昇させることを特徴とする。

このように当初、基準タイミング被害値が代表点での被害値より大きい状態が生じ、このことにより上限負荷を低下させた場合においても、その後、動力伝達機構での動力伝達状態が変化して、基準タイミング被害値算出手段にて算出された基準タイミング被害値が代表点での被害値より十分に小さくなる場合も生じる。この基準タイミング被害値が十分に低下したことを代表点での被害値より基準幅以上小さくなったことで判定する。そして十分に小さくなれば上限負荷の初期値を上限として上限負荷を上昇させる。このことにより動力伝達機構に対して高い動力伝達性能を維持させつつ、動力伝達機構を十分に保護して耐久性を伸ばすことができる。

請求項６に記載の動力伝達機構保護装置では、請求項１〜５のいずれか一項において、前記基準タイミング被害値算出手段は、前記出現回数の換算を、前記動力伝達機構又は前記動力源の現在までの駆動履歴と前記基準タイミングにおける駆動履歴との比率に基づいて実行することを特徴とする。

このように駆動履歴の比率を用いることにより、負荷出現回数積算手段にて積算されている負荷毎の出現回数を、将来到達する基準タイミングにおける出現回数に換算した基準タイミング被害値を容易に算出することができる。

請求項７に記載の動力伝達機構保護装置では、請求項１〜６のいずれか一項において、前記動力伝達機構は車両の駆動輪に動力を伝達させるための機構であり、前記基準タイミング被害値算出手段は、前記出現回数の換算を、車両の現在の走行距離と前記基準タイミングにおける走行距離との比率に基づいて実行することを特徴とする。

このように車両の駆動輪に動力を伝達させるための動力伝達機構であれば、車両の走行距離を駆動履歴として、走行距離の比率により基準タイミング被害値を算出することができる。

請求項８に記載の動力伝達機構保護装置では、請求項７において、前記動力伝達機構は、４輪駆動車において動力を後輪又は前輪に分配する機構であることを特徴とする。
４輪駆動車の場合には動力伝達機構としては、動力を後輪又は前輪に分配する機構を挙げることができる。したがって、この動力分配機構において、将来の耐久性低下を前述したごとく予測して予防的に対処することにより将来にわたって動力分配機構の耐久性を十分に維持することができる。

請求項９に記載の動力伝達機構保護装置では、請求項１〜８のいずれか一項において、前記動力伝達機構の負荷の代わりに、この負荷に対応する物理量を用いたことを特徴とする。

尚、動力伝達機構での負荷を直接用いなくても、この負荷に対応する物理量（例えば動力伝達機構の歪み量、単位時間当たりの発熱量等）を用いて前述した処理を実行しても良い。

請求項１０に記載の動力伝達機構保護装置では、請求項１〜９のいずれか一項において、前記代表点は、前記関係線上において前記動力伝達機構の負荷が疲労限界にある座標点であることを特徴とする。

前記代表点は、前記関係線上において動力伝達機構の負荷が疲労限界にある座標点を挙げることができ、上限負荷調節手段がこの座標点で予測される被害値と基準タイミング被害値とを比較することにより、将来の耐久性低下を予測して予防的に対処でき、将来にわたって動力伝達機構の耐久性を十分に維持することができる。

［実施の形態１］
図１は、上述した発明が適用された４輪駆動車の概略構成を表すブロック図である。図１に示すように、車両２は、エンジン４、トランスミッション６、トランスファ８、前輪差動装置１０、前輪１２、プロペラシャフト１４、制御カップリング１６、後輪差動装置１８、及び後輪２０を備えている。更に車両２にはＥＣＵ（電子制御ユニット）２２が搭載され、後述する制御を実行している。

この車両２は、前輪１２を主駆動輪とし、後輪２０を副駆動輪とするＦＦベースの４輪駆動車である。エンジン４の出力軸は、トランスミッション６の入力軸に接続される。トランスミッション６は変速機であれば良く、自動変速機、手動変速機あるいは無段変速機が挙げられる。エンジン４は、動力源であれば良く、内燃機関、電動モータ、あるいはハイブリッドエンジンなどが挙げられる。

トランスミッション６の内部には、入力軸からの動力伝達経路に接続される前輪差動装置１０が設けられ、この前輪差動装置１０はドライブシャフトを介して前輪１２に接続されている。更にトランスミッション６には、トランスファ８が接続されている。トランスファ８には、エンジン４の動力を後輪側に伝達するプロペラシャフト１４の前端側が配置され、プロペラシャフト１４の後端側は制御カップリング１６の入力側に接続されている。制御カップリング１６の出力側には、後輪差動装置１８が接続され、この後輪差動装置１８はドライブシャフトを介して後輪２０に接続されている。

エンジン４で発生する動力は、トランスミッション６、前輪差動装置１０及びドライブシャフトを介して前輪１２に伝達される。更にエンジン４の動力は、前輪差動装置１０からは、トランスファ８、プロペラシャフト１４及び制御カップリング１６に伝達される。ここで差動制御用の制御カップリング１６が係合状態であれば、エンジン４の動力は制御カップリング１６から後輪差動装置１８に伝達され、更にドライブシャフトを介して後輪２０に伝達される。これらトランスミッション６、前輪差動装置１０、トランスファ８、プロペラシャフト１４、制御カップリング１６、後輪差動装置１８及びドライブシャフトが、動力源側であるエンジン４と被駆動側である後輪２０との間で動力伝達を行う動力伝達機構に該当する。

制御カップリング１６は、プロペラシャフト１４から伝達される動力を入力として、ＥＣＵ２２から出力される指令値としての指令電流Ｉｃに基づいて、プロペラシャフト１４側から後輪差動装置１８側へのトルク伝達量を調節する。制御カップリング１６としてはトルク伝達量が可変の各種の伝達機構を用いることができるが、多板クラッチ等を挙げることができる。このような制御カップリング１６は指令電流Ｉｃに基づいて、クラッチの圧着力が、クラッチの解放状態から直結状態までの間で連続的に制御されることにより、後輪２０側に出力されるトルク伝達量が調節される。

尚、ＥＣＵ２２には、指令電流Ｉｃによって制御カップリング１６のトルク伝達量を制御するために、車輪速センサ２４、変速比センサ２６、スロットル開度センサ２８、アクセル開度センサ３０、エンジン回転数センサ３２及び前後Ｇセンサ３４からの検出信号が入力されている。車輪速センサ２４は前輪１２と後輪２０との回転速度をそれぞれ検出している。変速比センサ２６はトランスミッション６の変速比あるいは変速段を検出している。スロットル開度センサ２８は、ガソリンエンジンであるエンジン４の吸入空気量を調節するスロットル弁の開度を検出する。アクセル開度センサ３０はドライバーによるアクセルペダルの踏み込み量を検出する。エンジン回転数センサ３２はエンジン４のクランク軸の回転数を検出する。前後Ｇセンサ３４は車両２の発生する前後方向の加速度を検出する。

ＥＣＵ２２は、上述した各センサ２４〜３４により検出された走行状況に応じて、制御カップリング１６の直結状態から解放状態までを制御して、副駆動輪である後輪２０へのトルク伝達量を調節している。例えば、ＥＣＵ２２は前輪１２及び後輪２０における回転状態の偏差に基づいて後輪２０へのトルク伝達量を制御する。すなわち路面の摩擦係数の高低により前後輪の回転状態に偏差が生じた場合に後輪２０に動力が配分されて伝達される。

ＥＣＵ２２においては、上述した動力分配制御と共に図２のフローチャートに示す動力伝達機構保護処理が実行される。この動力伝達機構保護処理は、所定時間毎あるいはエンジン４の所定回転毎に繰り返し実行される処理であり、エンジン４から後輪２０へ至る動力伝達経路における動力伝達機構の耐久性を維持するためになされる処理である。特に、トランスファ８においては、前輪差動装置１０側とはスプラインなどにより嵌合されていることから、耐久性維持を考慮する必要があり、このスプライン嵌合部分での耐久性を維持するために実行されている。

本処理が実行されると、まず耐久性判定タイミングか否かが判定される（Ｓ１０２）。ここで耐久性判定タイミングは、動力伝達機構の所定の駆動履歴毎、ここでは車両２の予め定めた走行距離毎、例えば１０００ｋｍ走行単位で判定タイミングとする。１００ｋｍ走行毎のように１０００ｋｍ以下でも良く、１万ｋｍ走行毎のように１０００ｋｍを越えても良い。ただし品質上想定している保証走行距離よりも小さい走行距離とする。

ここで１０００ｋｍ走行毎の耐久性判定タイミングでなければ（Ｓ１０２でＮＯ）、次にトルク毎回数積算処理を実行する（Ｓ１０４）。このトルク毎回数積算処理の詳細を図３のフローチャートに示す。

トルク毎回数積算処理（図３）では、まず制御カップリング１６による動力伝達中か否かが判定される（Ｓ１５２）。これはＥＣＵ２２自身が指令電流Ｉｃを制御カップリング１６に出力しているか否かにより判定する。

動力伝達中でなければ（Ｓ１５２でＮＯ）、次に動力伝達終了タイミングか否かが判定される（Ｓ１５４）。指令電流Ｉｃを停止した直後、すなわち指令電流Ｉｃ＞０（アンペア）状態から、指令電流Ｉｃ＝０（アンペア）状態に変更された直後か否かが判定される。動力伝達終了タイミングでなければ（Ｓ１５４でＮＯ）、このままトルク毎回数積算処理（図３）を出る。

動力伝達機構保護処理（図２）の説明に戻り、ステップＳ１０４が終了したので、動力伝達機構保護処理（図２）についても一旦処理を出る。
次の制御実行周期においても、耐久性判定タイミングでなく（Ｓ１０２でＮＯ）、動力伝達中でなく（Ｓ１５２でＮＯ）、動力伝達終了タイミングでもない（Ｓ１５４でＮＯ）場合には、上述したごとくの処理が繰り返されて、実質的な処理はなされない。

ＥＣＵ２２が後輪２０を駆動する必要性が生じて、指令電流Ｉｃを出力し始めた場合には（Ｓ１５２でＹＥＳ）、今回の後輪駆動のために制御カップリング１６にてなされるトルク伝達において、その伝達トルクの最高値を、最高負荷トルクＴｐｋとして検出する処理を実行する（Ｓ１５６）。具体的には、後輪２０への伝達トルクは指令電流Ｉｃに基づく制御カップリング１６での係合力とそのスリップ状態とにより求めることができるので、指令電流Ｉｃと車輪速センサ２４にて得られている前輪１２と後輪２０との回転速度差とにより、予め定められたマップから制御カップリング１６での伝達トルクを検出できる。指令電流Ｉｃ出力が継続している間、制御実行周期毎に伝達トルク算出を繰り返し、その内で最大の伝達トルクを最高負荷トルクＴｐｋとして検出する。

このような最高負荷トルクＴｐｋの検出処理（Ｓ１５６）を繰り返した後、Ｉｃ＝０（アンペア）となって今回の後輪駆動が終了すると、動力伝達中ではなくなるので（Ｓ１５２でＮＯ）、ステップＳ１５４の判定がなされる。今回は動力伝達終了タイミングであることから（Ｓ１５４でＹＥＳ）、直前の動力伝達期間にて得られている最高負荷トルクＴｐｋに対応するトルク毎カウンタをインクリメントする（Ｓ１５８）。すなわち該当するトルク毎カウンタの値が回数１回分積算されることになる。尚、トルクの値はデジタル的に量子化された値であり、この量子化されたトルク値毎にカウンタが設けられている。

図４のグラフにトルク毎カウンタの状態について一例を示す。このグラフは縦軸（対数目盛）にトルク（Ｎｍ）を、横軸（対数目盛）に前記トルク毎カウンタの回数を示している。トルク毎に積算された出現回数分布の一例は実線にて示されている。

ここで、トルクＴ１，Ｔ２はそれぞれトルク毎カウンタは値Ｎ１，Ｎ２である。制御カップリング１６はＥＣＵ２２により上限トルクＴｌｉｍを越えないように係合状態を調節しているので、トルク毎カウンタの積算はこの上限トルクＴｌｉｍ以下で所定幅にて量子化されたトルク毎になされる。後述するごとく、上限トルクＴｌｉｍは低下されることがあるが、常にトルク毎カウンタ自体は、上限トルクＴｌｉｍの初期値Ｔｌｉｍｉｎｉ以下にて設定されたトルク毎に積算を実行し、ＥＣＵ２２の電源オフ時においてもその値を不揮発性メモリに保持している。

尚、マイナー則におけるＳ−Ｎ線に相当する負荷としてのトルクＴと繰り返し回数Ｎとの関係線はＴ−Ｎ線で表されている。
ここで今回、トルクＴ１に対応するトルク毎カウンタがインクリメントされて、図４に示したごとく実線Ｒ上で表される位置（回数Ｎ１）になったものとする。

こうしてトルク毎回数積算処理（Ｓ１０４）を出て、次の制御実行周期では、耐久性判定タイミングでなければ（Ｓ１０２でＮＯ）、トルク毎回数積算処理（図３）では動力伝達中でなく（Ｓ１５２でＮＯ）、動力伝達終了タイミングでもないので（Ｓ１５４でＮＯ）、このままトルク毎回数積算処理（Ｓ１０４）を出ることになる。

以後、次の後輪駆動まで、耐久性判定タイミングにならなければ、同様に動力伝達機構保護処理（図２）ではステップＳ１０２でＮＯ、トルク毎回数積算処理（図３）ではステップＳ１５２，Ｓ１５４にて共にＮＯと判定される処理が繰り返される。

そして再び後輪駆動が開始されると（Ｓ１５２でＹＥＳ）、この駆動における最高負荷トルクＴｐｋが検出される（Ｓ１５６）。この後輪駆動の動力伝達終了タイミングでは（Ｓ１５４でＹＥＳ）、最高負荷トルクＴｐｋがトルクＴ２であるとすると、このトルクＴ２に対応するトルク毎カウンタがインクリメントされる（Ｓ１５８）。このことにより図４に示したごとくトルクＴ２について実線Ｒ上で表される位置（回数Ｎ２）になったものとする。

上述した処理を繰り返し、その後、耐久性判定タイミングに到達すると（Ｓ１０２でＹＥＳ）、トルク毎回数積算値を保証走行距離（ｋｍ）に対応させて換算する処理が行われる（Ｓ１０６）。例えば車両製造から現在まで、走行距離Ｄａ（ｋｍ）を走行していたとすると、予め車両２に対して設定されている保証走行距離Ｄｓ（＞Ｄａ）との比Ｄｓ／Ｄａにより、保証走行距離走破時推定積算値を算出する。具体的には、図４の実線Ｒに示されているごとく、現在までの実際に生じた後輪駆動におけるトルク毎回数積算値が求められているとすると、これを前記比Ｄｓ／Ｄａとの積を計算する。この換算により全てのトルク毎回数積算値の分布が一点鎖線Ｆのごとくとなる。

次にステップＳ１０６にて算出された換算値（図４の一点鎖線Ｆ）を用いて、Ｔ−Ｎ線が通過する代表値として、疲労限界トルクＴｓの座標点Ａｓへ、マイナー則に基づく計算により集約計算する（Ｓ１０８）。このＴ−Ｎ線は、前述したごとくマイナー則におけるＳ−Ｎ線に相当し、予め標準の動力伝達機構について求められている破損ラインである。

この集約計算は、Ｔ−Ｎ線を直線としてその傾きαを用いて、保証走行距離に対応させて換算された全てのトルクについて、座標点Ａｓ上（ここでは座標点Ａｓの回数Ｅｎｓ上）に集約し、全てのトルクについて総計することで集約トルクＴａｓ（被害値に相当）を求める処理である。

例えば、トルクＴ１においては保証走行距離に対応させて回数Ｎ１が回数Ｆｎ１に換算されることで座標点ａ１となる。この座標点ａ１に対して行われる回数Ｅｎｓへの集約計算について説明する。

まずトルクＴ１が回数Ｆｎ１である状態と、これを集約する回数Ｅｎｓにおける座標点Ａ１での部分集約トルクＴｓ１とは、マイナー則により式１に示すごとくの関係にある。
［式１］ Ｔｓ１／Ｔ１＝（Ｅｎｓ／Ｆｎ１）^α
ここで「^α」は直前の数値のα乗を表している。

したがって部分集約トルクＴｓ１は式２のごとく求められる。
［式２］ Ｔｓ１ ← Ｔ１・（Ｅｎｓ／Ｆｎ１）^α
同様にしてトルクＴ２については、保証走行距離に対応させて回数Ｎ２が回数Ｆｎ２に換算されることで座標点ａ２となる。この座標点ａ２に対して行われる回数Ｅｎｓへの集約計算が行われることにより、回数Ｅｎｓにおける座標点Ａ２での部分集約トルクＴｓ２は式３のごとく求められる。

［式３］ Ｔｓ２ ← Ｔ２・（Ｅｎｓ／Ｆｎ２）^α
前記式２，３に述べた計算を上限トルクＴｌｉｍ以下の各トルク毎に実行して、回数Ｅｎｓ上での部分集約トルクを算出する。そしてこうして算出された部分集約トルクを総計して、回数Ｅｎｓ上での集約トルクＴａｓを求める。

こうしてステップＳ１０８の集約計算が終了すると、算出された集約トルクＴａｓに基づいて限界をオーバーしているか否か、すなわち保証終期（すなわち保証走行距離走破時）にトランスファ８の耐久性が維持されているか否かを判定する（Ｓ１１０）。

集約トルクＴａｓが座標点Ｂ１のごとく、座標点ＡｓのトルクＴｓ以下であれば、限界をオーバーしない、すなわち、図４に実線Ｒにて示される現在までの動力伝達状態を将来にわたって継続しても十分に保証走行距離走破までトランスファ８の耐久性が維持できると判断できる。

したがってステップＳ１１０でＮＯと判定されて、このまま本処理を出る。そして以後、次の耐久性判定タイミングまでは、ステップＳ１０２にてＮＯと判定される状態となり、前述したトルク毎回数積算処理（Ｓ１０４：図３）を繰り返すことになる。

集約トルクＴａｓが座標点Ｂ２のごとく、座標点ＡｓのトルクＴｓを越えていれば、限界をオーバーする、すなわち図４に実線Ｒにて示される現在までの動力伝達状態を将来にわたって継続した場合には、保証走行距離走破までにトランスファ８の耐久性が維持できなくなるおそれがあると判断できる。

したがってステップＳ１１０でＹＥＳと判定されて、次に上限トルクＴｌｉｍ低下処理が実行される（Ｓ１１２）。この処理は例えば、上限トルクＴｌｉｍを現在の設定値よりも、量子化された一段下のトルクに低下させる処理である。

そして再度、ステップＳ１０８に戻り、前述したごとく疲労限界トルクＴｓの座標点Ａｓ上へマイナー則に基づき集約計算する。今回は上限トルクＴｌｉｍを一段下げたため、下げる前の上限トルクＴｌｉｍにてカウントされていたトルク毎回数は今回の上限トルクＴｌｉｍにてカウントされていたトルク毎回数に合計されて、集約計算が実行される。このことにより、計算上では、車両２の製造から今まで、今回の一段低い上限トルクＴｌｉｍを用いて制御カップリング１６において係合制御がなされてきた場合の被害値を求める集約計算がなされることになる。

そして、こうして得られた集約トルクＴａｓが座標点ＡｓのトルクＴｓを越えていれば（Ｓ１１０でＹＥＳ）、再度、上限トルクＴｌｉｍ低下処理が実行され（Ｓ１１２）、ステップＳ１０８に戻り、前述したごとく疲労限界トルクＴｓの座標点Ａｓ上へマイナー則に基づく計算により集約計算する。そしてこの場合も集約トルクＴａｓが座標点ＡｓのトルクＴｓを越えていれば（Ｓ１１０でＹＥＳ）、再度、上限トルクＴｌｉｍ低下処理が実行される（Ｓ１１２）。このようにしてステップＳ１１０にて集約トルクＴａｓが限界オーバーではないと判定されるまで、上限トルクＴｌｉｍを次第に低下させて行く。

この上限トルクＴｌｉｍ低下を繰り返したことにより、算出された集約トルクＴａｓが限界オーバーではないと判定されると（Ｓ１１０でＮＯ）、一旦処理を出る。
以後、ＥＣＵ２２は、後輪駆動時には、限界オーバーとならない状態まで低下された上限トルクＴｌｉｍを上限として制御カップリング１６の係合状態のトルク制御を実行することになる。

上述した構成において、ＥＣＵ２２が負荷制限手段、機構負荷検出手段、負荷出現回数積算手段、基準タイミング被害値算出手段、及び上限負荷調節手段に相当する。ＥＣＵ２２により実行される処理の内で、上限トルクＴｌｉｍを越えないように制御カップリング１６の係合状態を調節する処理が負荷制限手段としての処理に相当する。トルク毎回数積算処理（図３）のステップＳ１５６が機構負荷検出手段としての処理に、ステップＳ１５８が負荷出現回数積算手段としての処理に相当する。動力伝達機構保護処理（図２）のステップＳ１０６，Ｓ１０８が基準タイミング被害値算出手段としての処理に、ステップＳ１１０，Ｓ１１２が上限負荷調節手段としての処理に相当する。

以上説明した本実施の形態１によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．トルク毎回数積算処理（図３）では、検出した最高負荷トルクＴｐｋに基づいてトルク毎にその出現回数を積算している。動力伝達機構保護処理（図２）では、積算されているトルク毎の出現回数を、将来到達する保証走行距離走破時における出現回数に換算してこの走破時の被害値（ここでは集約トルクＴａｓ）を算出している。

そしてこの被害値が代表点としての座標点Ａｓでの被害値より大きい場合に、ここでは集約トルクＴａｓが疲労限界トルクＴｓよりも大きい場合に上限トルクＴｌｉｍを低下させている。このことにより動力伝達機構、特にトランスファ８において耐久性低下が生じる前に、将来の耐久性低下を予測して、以後、トランスファ８の負荷となるトルクを抑制することで、トランスファ８を十分に保護し耐久性を伸ばしている。

このように将来の耐久性低下を予測して予防的に対処することにより将来にわたって動力伝達機構の耐久性を十分に維持することができる。
（ロ）．保証走行距離走破時の被害値算出は、実際に積算されている出現回数の換算を、実際の走行距離と保証走行距離との比率に基づいて実行している。このことにより、保証走行距離走破時の被害値を容易に算出することができ、耐久性低下予防に貢献できる。

（ハ）．代表点としての座標点Ａｓは、Ｔ−Ｎ線上において動力伝達機構の負荷であるトルクが疲労限界にある座標点である。この座標点Ａｓの回数Ｅｎｓにて集約した集約トルクＴａｓと座標点Ａｓでの疲労限界トルクＴｓとを比較することにより、予測される基準タイミング被害値と代表点での被害値とを容易に比較することができる。このことにより将来の耐久性低下を予測して予防的に対処でき、将来にわたって動力伝達機構の耐久性を十分に維持することができる。

［実施の形態２］
本実施の形態では、前記実施の形態１（図１〜３）の構成の内で、ＥＣＵ２２が実行する動力伝達機構保護処理（図２）の上限トルクＴｌｉｍ低下処理（Ｓ１１２）が異なる。他の構成は同じであるので、図１〜４を参照して説明する。

本実施の形態では、上限トルクＴｌｉｍ低下処理（Ｓ１１２）として、図５に示すごとくの処理が実行される。まずステップＳ１０６にてトルク毎回数積算値を保証走行距離（ｋｍ）に対応させて換算した後のトルクの内で、最大の被害値のトルクＴｄｍａｘを抽出する（Ｓ２０２）。すなわち、限界オーバーに最大に寄与した最高負荷トルクＴｐｋを抽出することに相当する。同一寄与の最高負荷トルクＴｐｋが２つ以上存在すれば、その内の最大のトルク値を、最大の被害値のトルクＴｄｍａｘとして抽出する。

そして上限トルクＴｌｉｍに、ステップＳ２０２にて抽出した最大被害値トルクＴｄｍａｘより一段下のトルクを仮に設定する（Ｓ２０４）。
このことにより、前記実施の形態１にて説明したごとく再度ステップＳ１０８の処理を実行し、限界オーバーでなくなれば（Ｓ１１０でＮＯ）、動力伝達機構保護処理（図２）を出る。このことによりステップＳ２０４での上限トルクＴｌｉｍの仮設定は本設定となる。

再び、限界オーバーであれば（Ｓ１１０でＹＥＳ）、前記図５の上限トルクＴｌｉｍ低下処理（Ｓ２０２，Ｓ２０４）を実行することを繰り替えし、最終的に限界オーバーでなくなれば（Ｓ１１０）、動力伝達機構保護処理（図２）を出る。このことにより直前のステップＳ２０４での上限トルクＴｌｉｍの仮設定が本設定となる。

以上説明した本実施の形態２によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．前記実施の形態１の（イ）〜（ハ）に説明したごとくの効果が得られると共に、上限トルクＴｌｉｍ低下処理（図５）が限界オーバーに最大に寄与した被害値を考慮した上限トルクＴｌｉｍの設定を行っている。

すなわち、被害値が最も大きいトルク以下のトルク（上述の例では被害値が最も大きいトルクより１つ下のトルク）を上限トルクＴｌｉｍに設定したと仮定して、既に積算されている出現回数から、保証走行距離走破時に、座標点Ａｓでの疲労限界トルクＴｓ以下にできるトルクを求めている。そしてこのようにして求められたトルクを上限トルクＴｌｉｍとして設定している。このことで保証走行距離走破時にて被害値が大きくなる最大要因と予想されるトルクでの被害値を抑制することができる。

こうして動力伝達機構において耐久性低下が生じる前に、保証走行距離走破時の耐久性低下を効果的に防止できる上限トルクＴｌｉｍが設定できる。したがって、以後、動力伝達機構にかかる負荷を十分に抑制でき、動力伝達機構を予防的に保護して耐久性を伸ばすことができる。

［実施の形態３］
本実施の形態では、前記実施の形態２における上限トルクＴｌｉｍ低下処理（図５）の代わりに、図６に示す処理を実行するものである。他の構成は前記実施の形態２と同じであるので、図１〜４を参照して説明する。

上限トルクＴｌｉｍ低下処理（図６）では、まずステップＳ１０６にてトルク毎回数積算値を保証走行距離に対応させて換算した後のトルクの内で、最大の被害値のトルクＴｄｍａｘを抽出する（Ｓ２１２）。この処理は図５のステップＳ２０２と同じである。

そしてこのように抽出した最大被害値トルクＴｄｍａｘが現在の上限トルクＴｌｉｍとは異なるトルクか否かが判定される（Ｓ２１４）。異なれば（Ｓ２１４でＹＥＳ）、上限トルクＴｌｉｍには抽出された最大被害値トルクＴｄｍａｘが仮に設定される（Ｓ２１６）。

最大被害値トルクＴｄｍａｘが現在の上限トルクＴｌｉｍと同一であれば（Ｓ２１４でＮＯ）、上限トルクＴｌｉｍには、抽出した最大被害値トルクＴｄｍａｘより一段下のトルクを仮に設定する（Ｓ２１８）。

ステップＳ２１６又はステップＳ２１８にて上限トルクＴｌｉｍを仮設定すると、前記実施の形態１にて説明したごとくに再度ステップＳ１０８の処理を実行し、限界オーバーでなくなれば（Ｓ１１０でＮＯ）、動力伝達機構保護処理（図２）を出る。このことによりステップＳ２１６又はステップＳ２１８での上限トルクＴｌｉｍの仮設定は本設定となる。

再び、限界オーバーであれば（Ｓ１１０でＹＥＳ）、前記図６の上限トルクＴｌｉｍ低下処理を実行することを繰り替えし、最終的に限界オーバーでなくなれば（Ｓ１１０）、動力伝達機構保護処理（図２）を出る。このことにより直前のステップＳ２１６又はステップＳ２１８での上限トルクＴｌｉｍの仮設定は本設定となる。

以上説明した本実施の形態３によっても前記実施の形態２と同様な効果を生じる。
［実施の形態４］
本実施の形態では、動力伝達機構保護処理（図２）の代わりに図７の処理を実行する。これ以外の構成は、前記実施の形態１〜３のいずれかの構成と同じである。したがって図１，３，４を参照して説明する。

動力伝達機構保護処理（図７）において、ステップＳ３０２〜Ｓ３１２までの各処理内容は、図２にて説明したステップＳ１０２〜Ｓ１１２までの各処理内容と同じである。異なる処理は、ステップＳ３１０にて限界オーバーではない（Ｓ３１０でＮＯ）と判定されると、上限トルクＴｌｉｍの上昇条件が成立しているか否かが判定され（Ｓ３１４）、上昇条件が成立していれば上限トルクＴｌｉｍ上昇処理（Ｓ３１６）が実行される点である。

ここでステップＳ３１４にて判定される上限トルクＴｌｉｍ上昇条件は次の条件ａ、ｂ、ｃの論理積条件である。
ａ．今回の耐久性判定タイミングにて一度も限界オーバーであると判定されていない。すなわち上限トルクＴｌｉｍ低下処理（Ｓ３１２）が実行されていない。

ｂ．保証走行距離に換算した被害値（ここでは集約トルク）が座標点Ａｓよりも十分に低い被害値である。例えば保証走行距離走破時の想定被害値（図４の座標点Ｃ：想定回数分布は破線で示すラインＬｃ）以下の低い被害値である。

ｃ．現在の上限トルクＴｌｉｍは、初期値Ｔｌｉｍｉｎｉ（車両製造時の上限トルクＴｌｉｍ）より小さい。
この上限トルクＴｌｉｍ上昇条件が満足されない場合には（Ｓ３１４でＮＯ）、このまま動力伝達機構保護処理（図７）を出ることになる。

上限トルクＴｌｉｍ上昇条件が満足された場合には、上限トルクＴｌｉｍの上昇処理が実行される（Ｓ３１６）。例えば、上限トルクＴｌｉｍを一段高いトルクに上昇させる仮設定処理を行う。そして再度、上限トルクＴｌｉｍを一段上昇させた状態で回数が積算されているとして、ステップＳ３０８の処理を実行する。この結果、限界オーバーでなく（Ｓ３１０でＮＯ）、かつ上限トルクＴｌｉｍ上昇条件が不成立ならば（Ｓ３１４でＮＯ）、処理を出る。このことによりステップＳ３１６にて仮に上昇させた上限トルクＴｌｉｍが本設定されて、以後、トルク毎回数積算処理（Ｓ３０４）が実行されることになる。

又、ステップＳ３０８の処理の結果、限界オーバーでなく（Ｓ３１０でＮＯ）、かつ上限トルクＴｌｉｍ上昇条件成立（Ｓ３１４でＹＥＳ）ならば、更に上限トルクＴｌｉｍの上昇処理が実行され（Ｓ３１６）、再度上昇した上限トルクＴｌｉｍの状態で回数が積算されているとして、ステップＳ３０８の処理を実行する。このような処理を繰り返して、限界オーバーでなく（Ｓ３１０でＮＯ）、かつ上限トルクＴｌｉｍ上昇条件が不成立ならば（Ｓ３１４でＮＯ）、処理を出る。このことにより直前のステップＳ３１６にて仮に上昇させた上限トルクＴｌｉｍが本設定されて、以後、トルク毎回数積算処理（Ｓ３０４）が実行されることになる。

上述した構成において、動力伝達機構保護処理（図７）のステップＳ３０６，Ｓ３０８が基準タイミング被害値算出手段としての処理に、ステップＳ３１０〜Ｓ３１６が上限負荷調節手段としての処理に相当する。

以上説明した本実施の形態４によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．前記実施の形態１〜３のいずれかの構成と組み合わせているので、前記実施の形態１〜３のいずれかの効果を生じる。

（ロ）．保証走行距離走破時の耐久性低下を予想して上限トルクＴｌｉｍを低下させた場合も、その後の走行では予想よりも被害値が少なくなり、保証走行距離走破時の被害値（基準タイミング被害値：ここでは集約トルク）が疲労限界トルクＴｓよりも基準幅（疲労限界トルクＴｓと座標点Ｃのトルクとの差）以下に小さくなることがある。このことをステップＳ３１４にて判定して、上限トルク初期値Ｔｌｉｍｉｎｉを上限として上限トルクＴｌｉｍを上昇させる。このことにより動力伝達機構に高い動力伝達状態を維持させつつ、動力伝達機構を予防的に保護して耐久性を伸ばすことができる。

［その他の実施の形態］
（ａ）．前記各実施の形態においては、保証走行距離走破時の耐久性低下の予想を、Ｔ−Ｎ線上での疲労限界トルクＴｓの座標点Ａｓにおける回数Ｅｎｓへ集約して、被害値に相当する集約トルクを求めて、この集約トルクの大小にて被害値程度を判定していた。この代わりに、座標点Ａｓでの疲労限界トルクＴｓへ回数を集約することで被害値に相当する集約回数を求めて、この集約回数の大小にて被害値程度を判定しても良い。

すなわち、トルクと回数との関係を示す前記式１により、この式１における回数Ｅｎｓを部分集約回数として求めて全トルク分を総計することで集約回数を求める。そして、この集約回数が、図４における回数Ｅｎｓより大きければ、ステップＳ１１０あるいはステップＳ３１０では限界オーバーと判定するようにしても良い。

又、マイナー則の被害値自体にて比較しても良い。
（ｂ）．保証走行距離走破時の耐久性低下の予想は、Ｔ−Ｎ線上での代表点として疲労限界トルクＴｓの座標点Ａｓにおいて行ったが、Ｔ−Ｎ線上の他の座標点を代表点として、その座標点の回数への集約による比較、その座標点のトルクへの集約による比較、あるいはその座標点でマイナー則の被害値自体により比較しても良い。

（ｃ）．前記各実施の形態では負荷として動力伝達機構により伝達されるトルクを用いていたが、このトルクの代わりに、トルクに対応する物理量として動力伝達機構の歪み量を用いても良い。例えば図１に示したプロペラシャフト１４等に歪み計を配置して、この歪み計にて検出された歪み量を用いて、歪み量毎に回数を積算させても良い。又、制御カップリング１６に生じる単位時間当たりの発熱量毎に回数を積算させても良い。

（ｄ）．前記実施の形態４において、上限トルクＴｌｉｍ上昇処理（Ｓ３１６）は上限トルク初期値Ｔｌｉｍｉｎｉを限界として上限トルクＴｌｉｍを上昇させていた。この代わりに、予想する被害値が座標点Ａｓよりも低い基準位置、例えば疲労限界トルクＴｓよりも基準幅低い位置（図４に示した座標点Ｃなど）を集約トルクの上限として上限トルクＴｌｉｍを上昇させても良い。

（ｅ）．前記各実施の形態では、動力伝達機構において上限トルクＴｌｉｍを調節することにより耐久性向上の対象となったのはトランスファのみであった。このトランスファに加えて、動力伝達機構の他の１ヶ所あるいは２ヶ所以上の部分についても、耐久性上、伝達するトルクによる被害値を考慮する必要がある場合には、それぞれの部分について被害値を考慮しても良い。すなわち動力伝達機構上の複数部分についてＴ−Ｎ線とこの線上の疲労限界トルクの座標点を設定しておき、ステップＳ１０６，Ｓ１０８又はステップＳ３０６，Ｓ３０８にて予想した被害値が動力伝達機構上の各部分において限界オーバーか否かを判定する（Ｓ１１０，Ｓ３１０）。いずれか１ヶ所でも限界オーバーであれば、上限トルクＴｌｉｍを低下させるようにする。

更に、前記実施の形態４のごとく上限トルクＴｌｉｍを上昇させる場合には、動力伝達機構上の全ての部分にて上限トルクＴｌｉｍ上昇条件が成立した場合に、上限トルクＴｌｉｍを上昇させることとする。

（ｆ）．前記各実施の形態では、車両における車輪駆動のための動力伝達機構の例を示したが、これに限らず各種の用途における動力伝達機構に適用することができる。

実施の形態１における４輪駆動車の概略構成を表すブロック図。 実施の形態１のＥＣＵが実行する動力伝達機構保護処理のフローチャート。 同じくトルク毎回数積算処理のフローチャート。 同じく処理の一例を示すグラフ。 実施の形態２のＥＣＵが実行する上限トルクＴｌｉｍ低下処理のフローチャート。 実施の形態３のＥＣＵが実行する上限トルクＴｌｉｍ低下処理のフローチャート。 実施の形態４のＥＣＵが実行する動力伝達機構保護処理のフローチャート。

符号の説明

２…車両、４…エンジン、６…トランスミッション、８…トランスファ、１０…前輪差動装置、１２…前輪、１４…プロペラシャフト、１６…制御カップリング、１８…後輪差動装置、２０…後輪、２２…ＥＣＵ、２４…車輪速センサ、２６…変速比センサ、２８…スロットル開度センサ、３０…アクセル開度センサ、３２…エンジン回転数センサ、３４…前後Ｇセンサ。

Claims (10)

1. 動力源側と被駆動側との間で動力伝達を行う動力伝達機構に対する動力伝達機構保護装置であって、
   動力伝達に伴って前記動力伝達機構に生じる負荷を上限負荷以下に制限する負荷制限手段と、
   動力伝達に伴って前記動力伝達機構に生じた負荷を検出する機構負荷検出手段と、
   前記機構負荷検出手段にて検出された負荷に基づいて負荷毎に出現回数を積算する負荷出現回数積算手段と、
   前記負荷出現回数積算手段にて積算されている負荷毎の出現回数を、将来到達する基準タイミングにおける出現回数に換算して基準タイミング被害値を算出する基準タイミング被害値算出手段と、
   前記基準タイミング被害値算出手段にて算出された基準タイミング被害値が、前記動力伝達機構の負荷と繰り返し回数との関係線上に設定した代表点での被害値より大きい場合には、前記上限負荷を低下させる上限負荷調節手段とを備え、
   前記上限負荷調節手段は、前記上限負荷の低下処理として、
   前記基準タイミング被害値算出手段にて算出された基準タイミング被害値が前記代表点での被害値より大きい場合には、負荷毎の被害値の内で被害値が最も大きい負荷を抽出する第１処理と、
   この第１処理にて抽出された負荷以下に前記上限負荷を設定したと仮定して、前記負荷出現回数積算手段にて積算されている負荷毎の出現回数を、前記基準タイミングにおける出現回数に換算して基準タイミング被害値を算出すると共に、この基準タイミング被害値が前記代表点での被害値以下にできる場合には、前記仮定した上限負荷を実際の上限負荷として設定する第２処理とを実行する
   ことを特徴とする動力伝達機構保護装置。
2. 請求項１において、前記基準タイミングは、前記動力伝達機構の保証終期であることを特徴とする動力伝達機構保護装置。
3. 請求項１において、前記基準タイミングは、前記動力伝達機構の保証終期よりも前に設定されたタイミングであることを特徴とする動力伝達機構保護装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項において、前記第２処理にて前記抽出された負荷以下に前記上限負荷を設定したと仮定しても、前記基準タイミング被害値が前記代表点での被害値以下にできなかった場合には、再度、前記抽出された負荷より小さい負荷以下にて第１処理から処理を繰り返すことを特徴とする動力伝達機構保護装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項において、前記上限負荷調節手段による前記上限負荷の調節は、前記上限負荷の低下処理と共に、前記基準タイミング被害値算出手段にて算出された基準タイミング被害値が前記代表点での被害値より基準幅以上小さい場合には、前記上限負荷の初期値を限度として前記上限負荷を上昇させることを特徴とする動力伝達機構保護装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項において、前記基準タイミング被害値算出手段は、前記出現回数の換算を、前記動力伝達機構又は前記動力源の現在までの駆動履歴と前記基準タイミングにおける駆動履歴との比率に基づいて実行することを特徴とする動力伝達機構保護装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項において、前記動力伝達機構は車両の駆動輪に動力を伝達させるための機構であり、前記基準タイミング被害値算出手段は、前記出現回数の換算を、車両の現在の走行距離と前記基準タイミングにおける走行距離との比率に基づいて実行することを特徴とする動力伝達機構保護装置。
8. 請求項７において、前記動力伝達機構は、４輪駆動車において動力を後輪又は前輪に分配する機構であることを特徴とする動力伝達機構保護装置。
9. 請求項１〜８のいずれか一項において、前記動力伝達機構の負荷の代わりに、この負荷に対応する物理量を用いたことを特徴とする動力伝達機構保護装置。
10. 請求項１〜９のいずれか一項において、前記代表点は、前記関係線上において前記動力伝達機構の負荷が疲労限界にある座標点であることを特徴とする動力伝達機構保護装置。

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