JP6350371B2 - 車両用駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は車両用駆動装置に係り、特に、デフケースに固設されたリングギヤを介してディファレンシャル装置に駆動力が入力される車両用駆動装置の改良に関するものである。

シフトレバーによって前後進が切り換えられた場合に、駆動力源トルクを一時的に制限することにより、運転者の意図しない急発進を防止するようにした車両用駆動装置が知られている（特許文献１参照）。また、このような車両用駆動装置においては、一般に、ディファレンシャル装置のデフケースにボルト等によってリングギヤが固設され、そのリングギヤを介してディファレンシャル装置に駆動力が入力されるようになっている。

特開２００９−２６４１２８号公報

ところで、デフケースに対するリングギヤの取付強度は、急発進時や急加速時等の高負荷入力時の入力負荷に応じて設定されるが、高負荷入力が繰り返されると疲労やボルトの緩み等によって取付強度が徐々に低下する可能性がある。例えば多数のボルトによって固定されている場合、一般に走行頻度が少ない後進時にボルトが緩みモード（緩み勝手）となり、その後進時にリングギヤに大きな入力負荷が加えられると徐々に緩む場合がある。ボルトの本数を増やすなどして取付強度を高くすることも考えられるが、軽量化やコストダウンを図る上で障害になる。

これに対し、特許文献１に記載の駆動力源トルクの制限制御によって取付強度の低下を抑制することもできるが、駆動力源トルクが一律に制限されると、発進性能や加速性能等の車両の走行性能が損なわれる可能性がある。

本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、デフケースに固設されたリングギヤを介してディファレンシャル装置に駆動力が入力される車両用駆動装置において、車両の走行性能をできるだけ維持しつつ高負荷の繰り返し入力に起因するリングギヤの取付強度の低下を抑制することにある。

かかる目的を達成するために、本発明は、ボルトによってデフケースに固設されたリングギヤを介してディファレンシャル装置に駆動力が入力される車両用駆動装置において、(a) 前記ボルトが緩みモードとなる車両の後進時に前記リングギヤに加えられる入力負荷が予め定められた高負荷判定値以上の高負荷か否かを判定する高負荷入力判定手段と、(b) その高負荷入力判定手段によって高負荷と判定された回数をカウントして記憶する高負荷入力カウント手段と、(c) その高負荷入力カウント手段のカウント数に応じて、そのカウント数が大きい場合は小さい場合に比較して前記車両の後進時に前記リングギヤに加えられる入力負荷を大きく制限する入力負荷制限手段と、を有することを特徴とする。

このような車両用駆動装置においては、ボルトが緩みモードとなる車両の後進時にリングギヤに加えられる入力負荷が高負荷と判定された回数をカウントして記憶し、そのカウント数に応じて車両の後進時にリングギヤに加えられる入力負荷を制限するため、一定値以上の高負荷を一律に制限する場合に比較して、車両の走行性能をできるだけ維持しつつ、車両後進時の高負荷の繰り返し入力に起因するボルトの緩みによるリングギヤの取付強度の低下が抑制される。また、このように取付強度の低下が抑制されることから、リングギヤの取付要求強度が緩和され、例えばボルトの締結容量や本数を減らしたり回り止めを省略したり取付方法そのものを変更したりして軽量化やコストダウンを図ることができる。

本発明の一実施例である車両用駆動装置の制御系統を含む概略構成図である。 図１のエンジン制御部が備えている高負荷入力判定部および高負荷入力カウント部の作動を具体的に説明するフローチャートである。 図１のエンジン制御部が備えているエンジントルク制限部の作動を具体的に説明するフローチャートである。 図３のステップＲ５で算出されるエンジントルク制限値の一例を示した図である。

本発明は、駆動力源としてエンジンを備えているエンジン駆動車両、電動モータを備えている電気自動車、或いはその両方を備えているハイブリッド車両など、種々の車両用駆動装置に適用され得る。ディファレンシャル装置は、駆動力を左右の駆動輪に分配するものでも良いし、４輪駆動車両において駆動力を前後輪に分配するものでも良い。リングギヤは、例えばはすば歯車等の円筒歯車でも良いし、ハイポイドギヤやかさ歯車などでも良い。このリングギヤは、例えば多数のボルトによってデフケースに固設される。

入力負荷制限手段としては、エンジン等の駆動力源のトルクを制限する駆動力源トルク制限手段が適当であるが、駆動力源からリングギヤに至る動力伝達経路に設けられたクラッチや反力調整装置等によって動力伝達を制限するものでも良い。この入力負荷制限手段は、例えばリングギヤに高負荷が入力する可能性があるか否かを判断し、高負荷が入力する可能性がある場合だけ入力負荷を制限するように構成される。また、高負荷入力のカウント数が大きくなるに従って連続的に入力負荷の制限を大きくすることが望ましいが、２段階或いは３段階以上の多段階で段階的に入力負荷の制限を大きくするものでも良い。なお、入力負荷の制限を大きくすることは、入力負荷が小さくなることを意味する。

以下、本発明の実施例を、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例である車両用駆動装置１０の制御系統を含む概略構成図である。この車両用駆動装置１０はエンジン駆動車両に関するもので、走行用の駆動力源としてエンジン１２を備えており、エンジン１２から出力された駆動力は、トルクコンバータ（Ｔ／Ｃ）１４から自動変速機１６、ディファレンシャル装置１８、および一対の車軸２０を経て左右の駆動輪２２に伝達される。自動変速機１６は、遊星歯車式や２軸噛合式等の有段変速機、或いはベルト式等の無段変速機で、回転方向を反転させて前後進を切り換えることができるように構成される。無段変速機の場合は、遊星歯車式等の前後進切換装置が直列に設けられる。ディファレンシャル装置１８は、自動変速機１６から伝達された駆動力を左右の駆動輪２２に分配する傘歯車式の差動装置で、デフケース２４を備えているとともに、そのデフケース２４には多数のボルト２６によってリングギヤ２８が固設されている。ボルト２６のねじは、走行頻度が高い前進時にリングギヤ２８に駆動力が伝達された場合に締まりモード（締まり勝手）となるように定められており、後進時には緩みモードとなる。リングギヤ２８は、例えばはすば歯車が好適に用いられ、自動変速機１６の出力歯車と噛み合わされて駆動力が伝達される。ボルト２６が締まりモードになるか緩みモードになるかは、リングギヤ２８の回転方向やはすば歯車のねじれ方向が影響する。

この車両用駆動装置１０は、エンジン１２の出力制御や自動変速機１６の変速制御等を行うためのコントローラとして電子制御装置３０を備えている。電子制御装置３０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェース等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、ＣＰＵはＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ予めＲＯＭに記憶されたプログラムに従って信号処理を行うもので、エンジン１２の出力制御を行うエンジン制御部３２、および自動変速機１６の変速制御を行う変速制御部４０を備えている。この電子制御装置３０には、シフトレバー５０の操作ポジションＰshを表す信号が操作ポジションセンサ５２から供給される他、アクセルペダルの操作量であるアクセル操作量Ａcc、エンジン１２のスロットル弁開度θth、エンジン回転速度ＮＥ、トルクコンバータ１４のタービン回転速度ＮＴ、自動変速機１６の出力歯車の回転速度（出力回転速度）Ｎout など、制御に必要な各種の信号が各センサから供給される。シフトレバー５０は運転者によって移動操作されるもので、運転席横等の運転席の近傍に配設されており、駐車用のＰポジション、後進走行用のＲポジション、前進走行用のＤポジション、手動変速用のＳポジション、動力伝達を遮断するＮポジションへ選択的に操作される。

エンジン制御部３２は、スロットル制御のためにスロットルアクチュエータにより電子スロットル弁を開閉制御する他、燃料噴射制御のために燃料噴射装置による燃料噴射を制御し、点火時期制御のためにイグナイタ等の点火装置による点火時期を制御するなどしてエンジン１２の出力制御を実行する。スロットル制御は、予め記憶された関係からアクセル操作量Ａccに基づいてスロットルアクチュエータを駆動し、アクセル操作量Ａccが増加するほどスロットル弁開度θth、すなわちエンジン出力（駆動力）を増加させるように行われる。また、変速制御部４０は、自動変速機１６の変速制御を行うもので、シフトレバー５０がＤポジションへ操作された前進時に、例えば車速Ｖ（出力回転速度Ｎout に対応) およびアクセル操作量Ａccをパラメータとして予め設定された変速マップに従って、変速ギヤ段や変速比の変速制御を実行する。変速制御部４０はまた、シフトレバー５０がＲポジションへ操作されると後進ギヤ段を成立させる。

ここで、エンジン制御部３２は、アクセル操作量Ａccに基づくエンジン出力制御の他に、後進時に前記リングギヤ２８に大きな負荷が繰り返し加えられてボルト２６が緩み、リングギヤ２８の取付強度が低下することを抑制するため、高負荷入力判定部３４、高負荷入力カウント部３６、およびエンジントルク制限部３８を備えている。図２は、高負荷入力判定部３４および高負荷入力カウント部３６の作動を具体的に説明するフローチャートで、ステップＳ１〜Ｓ４は高負荷入力判定部３４に相当し、ステップＳ５は高負荷入力カウント部３６に相当する。また、図３は、エンジントルク制限部３８の作動を具体的に説明するフローチャートで、ステップＲ１〜Ｒ７はエンジントルク制限部３８に相当する。高負荷入力判定部３４は高負荷入力判定手段に相当し、高負荷入力カウント部３６は高負荷入力カウント手段に相当し、エンジントルク制限部３８は入力負荷制限手段に相当する。

図２のステップＳ１では、ボルト２６が緩みモードとなる後進時か否かを、シフトレバー５０がＲポジションへ操作されているか否かによって判断し、Ｒポジションへ操作されている場合すなわち後進時にはステップＳ２以下を実行する。ステップＳ２では、自動変速機１６からリングギヤ２８に加えられる入力トルクの推定値Ｔinを、例えばエンジントルク推定値Ｔｅ、トルクコンバータ１４のトルク増幅比ｔ、自動変速機１６の変速比γに基づいて次式(1) に従って算出する。エンジントルク推定値Ｔｅは、例えばスロットル弁開度θthおよびエンジン回転速度ＮＥをパラメータとして予め定められたデータマップや演算式などから求められ、トルク増幅比ｔは、例えば速度比ｅ（＝ＮＴ／ＮＥ）をパラメータとして予め定められたデータマップや演算式などから求められる。
Ｔin＝Ｔｅ×ｔ×γ ・・・(1)

ステップＳ３では、リングギヤ２８の入力負荷値Ｆinを、上記入力トルク推定値Ｔin、リングギヤ２８の噛合い回数ｎ、ボルト２６の本数ｐに基づいて次式(2) に従って算出する。噛合い回数ｎは、リングギヤ２８の回転速度および歯数を掛け算することによって求められ、リングギヤ２８の回転速度は、自動変速機１６の出力歯車の出力回転速度Ｎout および歯数比から求められる。
Ｆin＝Ｔin×ｎ／ｐ ・・・(2)

そして、次のステップＳ４では、上記入力負荷値Ｆinが予め定められた高負荷判定値α以上の高負荷か否かを判定し、Ｆin≧αの場合には、ステップＳ５で高負荷入力カウンタのカウント数Ｃに「１」を加算する。高負荷判定値αは、ボルト２６に緩みが生じるか否かに基づいて適宜定められる。高負荷入力カウンタのカウント数Ｃは、車両のメインスイッチのＯＮ、ＯＦＦに拘らず記憶内容を維持できる記録媒体に記憶され、初期値は「０」である。なお、本実施例では入力負荷値Ｆinに基づいて高負荷入力か否かを判断しているが、例えば入力トルク推定値Ｔinをそのまま用いて判定したり、エンジントルク推定値Ｔｅや速度比ｅに基づいて判定したりするなど、高負荷入力か否かの判定を簡略的に行うこともできる。

一方、図３のステップＲ１では、シフトレバー５０がＲポジションへ操作されているか否かを判断し、Ｒポジションへ操作されている場合すなわち後進時にはステップＲ２以下を実行する。ステップＲ２では、高負荷入力の履歴が有るか否か、すなわち高負荷入力カウンタのカウント数Ｃが「０」か否かを判断し、Ｃ≠０の場合にはステップＲ３を実行する。ステップＲ３では、トルクコンバータ１４の速度比ｅが予め定められた高負荷判定値βより小さいか否か、すなわちトルク増幅比ｔが大きいか否かを判断し、ｅ＜βの場合にはステップＲ４を実行する。トルクコンバータ１４の速度比ｅが小さくなると、その後にトルク増幅作用でリングギヤ２８の入力負荷が大きくなる可能性が高い。ステップＲ４は、リングギヤ２８の入力負荷でボルト２６が緩む高負荷入力になる可能性が高いか否かを判定するもので、エンジン１２のトルク変化やトルクコンバータ１４のトルク増幅作用には応答遅れがあるため、例えば前記ステップＳ２〜Ｓ４と同様に入力負荷値Ｆinを算出して判定することもできるが、ここではステップＲ３で速度比ｅが小さい旨の判定が為されているため、アクセル操作量Ａccやスロットル弁開度θth、或いはエンジントルク推定値Ｔｅに基づいて簡略的に高負荷入力か否かの判定を行うこともできる。

そして、上記ステップＲ４で高負荷入力の判定が為された場合には、ステップＲ５を実行し、高負荷入力カウンタのカウント数Ｃをパラメータとして予め定められたデータマップや演算式に従ってエンジントルク制限値を算出する。図４は、このエンジントルク制限値を算出するデータマップの一例で、カウント数Ｃが大きくなるに従ってエンジントルク制限値が連続的（実施例では直線的）に小さくなるように定められている。このエンジントルク制限値は、必ずしもボルト２６の緩みを完全に防止できる必要はなく、制限無しの場合に比較してボルト２６の緩みを抑制できれば良い。次のステップＲ６では、エンジントルクの制限制御を実行する前提条件（エンジン水温など）が成立しているか否かを判断し、前提条件が成立している場合にはステップＲ７でエンジントルクの制限制御を実行する。このエンジントルクの制限制御は、例えばスロットル弁開度θthを制限することによって行われる。ステップＲ５のエンジントルク制限値としてスロットル弁開度θthの制限値が定められても良い。このようにエンジントルクが制限されることにより、リングギヤ２８に加えられる入力負荷が制限され、高負荷入力に起因するボルト２６の緩みが抑制される。

このように本実施例の車両用駆動装置１０においては、ボルト２６が緩みモードとなる車両の後進時にリングギヤ２８に加えられる入力負荷値Ｆinが高負荷と判定された回数をカウントして記憶し、そのカウント数Ｃに応じて車両の後進時にエンジントルクを制限することによりリングギヤ２８に加えられる入力負荷を徐々に制限するため、一定値以上の高負荷を一律に制限する場合に比較して、発進性能や加速性能等の車両の走行性能をできるだけ維持しつつ、車両後進時の高負荷の繰り返し入力に起因するボルト２６の緩み（取付強度の低下）が抑制される。また、このように取付強度の低下が抑制されることから、リングギヤ２８の取付要求強度が緩和され、ボルト２６の締結容量（太さなど）を低減したり本数を減らしたり取付方法そのものを変更したりして軽量化やコストダウンを図ることができる。

また、本実施例ではトルクコンバータ１４の速度比ｅが小さい場合、すなわちその後にトルク増幅作用でリングギヤ２８の入力負荷が大きくなる可能性が高い場合に、エンジントルクの制限制御が実行されるため、この点でも車両の走行性能をできるだけ維持しつつ高負荷入力に起因するボルト２６の緩みを適切に抑制できる。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更，改良を加えた態様で実施することができる。

１０：車両用駆動装置 １８：ディファレンシャル装置 ２４：デフケース ２６：ボルト ２８：リングギヤ ３４：高負荷入力判定部（高負荷入力判定手段） ３６：高負荷入力カウント部（高負荷入力カウント手段） ３８：エンジントルク制限部（入力負荷制限手段）

Claims (1)

1. ボルトによってデフケースに固設されたリングギヤを介してディファレンシャル装置に駆動力が入力される車両用駆動装置において、
   前記ボルトが緩みモードとなる車両の後進時に前記リングギヤに加えられる入力負荷が予め定められた高負荷判定値以上の高負荷か否かを判定する高負荷入力判定手段と、
   該高負荷入力判定手段によって高負荷と判定された回数をカウントして記憶する高負荷入力カウント手段と、
   該高負荷入力カウント手段のカウント数に応じて、該カウント数が大きい場合は小さい場合に比較して前記車両の後進時に前記リングギヤに加えられる入力負荷を大きく制限する入力負荷制限手段と、
   を有することを特徴とする車両用駆動装置。

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