(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の駆動軸をエンジンで駆動し、他方の駆動軸をエンジンで発電される電気エネルギーによって駆動される電動モータを介して駆動するモータ四輪駆動車において、
走行状態に応じた駆動力を発生させるよう電動モータを駆動制御する電動モータ駆動制御手段と、
前記電動モータと駆動輪との間を断接可能な断接機構を設け、前記電動モータ駆動制御手段により電動モータを駆動しないときは前記断接機構を切り離す断接機構制御手段と、
前記断接機構制御手段が電動モータと駆動輪とを切り離している間、所定期間毎に一時的に電動モータを回転駆動するフレッティング抑制制御手段と、
を備えたことを特徴とするモータ四輪駆動車の駆動制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載されたモータ四輪駆動車の駆動制御装置において、
車速を検出する車速検出手段を設け、
前記フレッティング抑制制御手段は、車速が設定車速以上であるとき所定期間毎に一時的に電動モータを回転駆動するフレッティング防止制御を実行することを特徴とするモータ四輪駆動車の駆動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、前後輪の一方の車輪をエンジン駆動力で駆動すると共に、エンジンによって発電されたエネルギーを利用して前後輪の他方の車輪を駆動するモータ四輪駆動車の駆動制御装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、モータ四輪駆動車のモータ動力伝達装置としては、例えば、特開２００１−２８７５５０号公報に記載のものが知られている。
【０００３】
この従来公報には、前輪を駆動するエンジンによって発電されたエネルギーを利用して後輪をモータ駆動するモータ動力伝達装置が記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のモータ四輪駆動車のモータ動力伝達装置にあっては、惰性走行時等の所定の条件ではモータを停止し、クラッチを解放して駆動輪とモータを切り離す構成となっているため、モータからクラッチまでの減速歯車やその軸受においては常に同一部位での接触状態が保たれ、車両走行中に歯車や軸受の特定の接触部位のみが振動入力を受け続けると、その接触部位にフレッティングを生じ、歯車や軸受の寿命低下の原因となったり、異音の発生原因となることがあるという課題がある。
【０００５】
ここで、「フレッティング」とは、接触２面間に微少な相対運動が加わったときに、表面損傷を生じさせる作用のことをいう。
【０００６】
本発明は、上記課題に着目してなされたもので、モータ駆動系の歯車や軸受の接触部位に生じるフレッティングの発生を遅らせ、歯車や軸受の寿命を延ばすと共に、モータ回転時における異音発生を抑制することができるモータ四輪駆動車の駆動制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では、一方の駆動軸をエンジンで駆動し、他方の駆動軸をエンジンで発電される電気エネルギーによって駆動される電動モータを介して駆動するモータ四輪駆動車において、走行状態に応じた駆動力を発生させるよう電動モータを駆動制御する電動モータ駆動制御手段と、前記電動モータと駆動輪との間を断接可能な断接機構を設け、前記電動モータ駆動制御手段により電動モータを駆動しないときは前記断接機構を切り離す断接機構制御手段と、前記断接機構制御手段が電動モータと駆動輪とを切り離している間、所定期間毎に一時的に電動モータを回転駆動するフレッティング抑制制御手段と、を備えた。
【０００８】
ここで、フレッティング抑制制御は、モータ駆動音が乗員にとって耳障りとなる停車時や低速走行域では実行しないで、車両が設定車速以上の走行中に限って実行するようにしても良い。
【０００９】
【発明の効果】
よって、本発明にあっては、走行時等で断接機構制御手段が電動モータと駆動輪とを切り離している間、フレッティング抑制制御手段において、所定期間毎に一時的に電動モータを回転駆動する制御を行うため、モータ駆動系の歯車や軸受の接触部位が電動モータの回転駆動毎に変更され、特定の接触部位のみが振動入力を受け続けることで発生するフレッティングの発生を遅らせ、歯車や軸受の寿命を延ばすと共に、モータ回転時における異音発生を抑制することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のモータ四輪駆動車の駆動制御装置を実現する実施の形態を、図面に基づいて説明する。
【００１１】
（第１実施例）
まず、構成を説明する。
図１は第１実施例のモータ四輪駆動車の駆動制御装置を示す全体システム図、図２は第１実施例装置の４ＷＤ制御系を示すブロック図である。この第１実施例システムは、図１に示すように、左右前輪1L,1Rが内燃機関であるエンジン２によって駆動され、左右後輪3L,3Rが電動機であるモータ４（電動モータ）によって駆動可能な車両の場合の例である。
【００１２】
図１に示すように、エンジン２の出力トルクTeが、トランスミッション＆ディファレンシャルギア５を介して左右前輪1L,1Rに伝達されるようになっている。また、エンジン２の出力トルクTeの一部は、無端ベルト６を介して発電機７に伝達される。
【００１３】
上記発電機７は、エンジン回転数Neにプーリ比を乗じた回転数Nhで回転し、４ＷＤコントローラ８によって調整される界磁電流Ifhに応じて、エンジン２に対し負荷となり、その負荷トルクに応じた電力を発電する。その発電機７が発電した電力は、電線９を介してモータ４に供給可能になっている。その電線９の途中には、ジャンクションボックス１０が設けられている。
【００１４】
上記モータ４の駆動トルクは、ギア減速機１１及びクラッチ１２（断接機構）を介して左右後輪3L,3Rに伝達可能になっている。尚、符号１３は左右後輪3L,3Rのディファレンシャルギアをあらわす。
【００１５】
上記エンジン２の吸気管路１４（例えば、インテークマニホールド）には、スロットルバルブ１５が介装されている。このスロットルバルブ１５は、アクセルペダル１７の踏み込み量等に応じてスロットル開度が調整制御されるアクセルバイワイヤー方式である。すなわち、上記スロットルバルブ１５は、ステップモータ１９をアクチュエータとし、そのステップモータ１９のステップ数に応じた回転角によりバルブ開度が調整制御される。そのステップモータ１９の回転角は、エンジンコントローラ１８からの開度信号によって調整制御される。
【００１６】
上記スロットルバルブ１５のバルブ開度を検出するスロットルセンサ１６を有し、該スロットルセンサ１６は、検出したバルブ開度に応じた検出信号を、エンジンコントローラ１８及び４ＷＤコントローラ８に出力している。
【００１７】
上記アクセルペダル１７の踏み込み量を検出するアクセルセンサ２０を有し、該アクセルセンサ２０は、検出した踏み込み量に応じた検出信号を、エンジンコントローラ１８及び４ＷＤコントローラ８に出力している。
【００１８】
また、エンジン２の回転数を検出するエンジン回転数検出センサ２１を備え、このエンジン回転数センサ２１は、検出した踏み込み量に応じた検出信号を、エンジンコントローラ１８及び４ＷＤコントローラ８に出力している。
【００１９】
上記エンジンコントローラ１８では、所定のサンプリング時間毎に、入力した各信号に基づいてバルブ開度制御処理が行われる。
【００２０】
上記発電機７は、図２に示すように、出力電圧Ｖを調整するための電圧調整器２２（レギュレータ）を備え、４ＷＤコントローラ８によって界磁電流Ifhが調整されることで、エンジン２に対する発電負荷トルクTh及び発電する電圧Ｖが制御される。電圧調整器２２は、４ＷＤコントローラ８から発電機制御指令（界磁電流値）を入力し、その発電機制御指令に応じた値に発電機７の界磁電流Ifhを調整すると共に、発電機７の出力電圧Ｖを検出して４ＷＤコントローラ８に出力可能となっている。なお、発電機７の回転数Nhは、エンジン２の回転数Neからプーリ比に基づき演算することができる。
【００２１】
また、上記ジャンクションボックス１０内には、電流センサ２３が設けられ、該電流センサ２３は、発電機７からモータ４に供給される電力の電流値Iaを検出し、当該検出した電機子電流信号を４ＷＤコントローラ８に出力する。また、電線９を流れる電圧値（モータ４の電圧）が、４ＷＤコントローラ８で検出される。なお、図２において符号２４はリレーであり、４ＷＤコントローラ８からの指令によってモータ４に供給される電力（電流）の遮断及び接続が制御される。
【００２２】
また、モータ４は、４ＷＤコントローラ８からの指令によって界磁電流Ifmが制御され、その界磁電流Ifmの調整によって駆動トルクTmが調整される。なお、符号２５はモータ４の温度を測定するサーミスタである。
【００２３】
上記モータ４の駆動軸の回転数Nmを検出するモータ用回転数センサ２６を備え、該モータ用回転数センサ２６は、検出したモータの回転数信号を４ＷＤコントローラ８に出力する。
【００２４】
上記クラッチ１２は、油圧クラッチや電磁クラッチ等により構成され、４ＷＤコントローラ８からのクラッチ制御指令に応じたトルク伝達率でトルクの伝達を行う。
【００２５】
上記各車輪1L,1R,3L,3Rには、車輪速センサ27FL,27FR,27RL,27RRが設けられている。各車輪速センサ27FL,27FR,27RL,27RRは、対応する車輪1L,1R,3L,3Rの回転速度に応じたパルス信号を車輪速検出値として４ＷＤコントローラ８に出力する。
【００２６】
上記４ＷＤコントローラ８は、アクセルセンサ２０からのアクセル開度に応じた駆動力を発生させるようにモータ４を駆動制御する（電動モータ駆動制御手段）。
【００２７】
上記４ＷＤコントローラ８は、左右後輪3L,3Rによりモータ４が回転されるのを防止し、フリクションを低減するため、モータ駆動制御によりモータ４を駆動しないときは、前記クラッチ１２を切り離す制御を行う（断接機構制御手段）。
【００２８】
上記４ＷＤコントローラ８は、クラッチ１２を解放し、左右後輪3L,3Rとモータ４とを切り離している間、所定期間毎に一時的にモータ４を回転駆動する制御を行う（フレッティング抑制制御手段）。
【００２９】
このフレッティング抑制制御は、前輪速センサ27FL,27FRからの左右前輪速平均値等により検出される車速Ｖが設定車速Ｖ0以上であるとき、所定期間Ｔ0毎に△ｔ時間だけ一時的にモータ４を回転駆動する。
【００３０】
次に、作用を説明する。
【００３１】
［フレッティング抑制制御処理］
図３は４ＷＤコントローラ８で実行されるフレッティング抑制制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。
【００３２】
ステップＳ１では、車速Ｖが設定車速Ｖ0以上であるか否かが判断され、Ｖ≧Ｖ0である場合はステップＳ２へ移行し、Ｖ＜Ｖ0である場合にはリターンへ移行する。
【００３３】
ステップＳ２では、クラッチ１２が切断状態であるか否か判定され、クラッチ１２が切断状態である場合はステップＳ３へ移行し、クラッチ１２が接続状態である場合はステップＳ７へ移行する。
【００３４】
ステップＳ３では、タイマー値ＴがＴ＝Ｔ＋１と加算される。つまり、ステップＳ１の車速条件とステップＳ２のクラッチ切断条件を満足する状況が続くと、タイマー値Ｔが制御起動周期毎に大きな値となる。
【００３５】
ステップＳ４では、ステップＳ３でのタイマー値Ｔが設定タイマー値Ｔ0以上か否かが判断され、Ｔ≧Ｔ0である場合はステップＳ５へ移行し、Ｔ＜Ｔ0である場合はリターンへ移行する。
【００３６】
ステップＳ５では、△ｔ時間だけ一時的にモータ４を回転駆動する指令が出力される。
【００３７】
ステップＳ６では、一時的なモータ４の回転駆動が終了したことにより、タイマー値ＴがＴ＝０にリセットされる。
【００３８】
ステップＳ７では、クラッチ１２が接続状態であるとの判定に基づいて、タイマー値ＴがＴ＝０にリセットされる。
【００３９】
［フレッティング抑制制御作用］
まず、モータ４の停止中は、クラッチ１２も切断状態とされるため、車両走行中であっても、後輪3L,3Rからの回転力によりギア減速機１１は回転しない。
【００４０】
ここで、モータ４により駆動される後輪駆動系として、第１実施例装置のように、噛み合い歯車によるギア減速機１１を適用した場合、歯車同士の接触部位、つまり、噛み合い位置は常に同じ位置であり、その状態で車両からの振動入力を受け続けると、その接触部位にフレッティングを生じ、歯車寿命の低下や次回歯車が回転した時に異音が発生するという問題がある。
【００４１】
また、このギア減速機１１の軸部分に軸受を用いた場合、ボールやころ等の転動体の転送面が常に同じ位置で接触しており、その状態で車両から振動を受けると、その接触部位にフレッティングを生じ、軸受寿命の低下や次回軸受が回転した時に異音が発生するという問題がある。
【００４２】
これに対し、第１実施例では、走行中であって、クラッチ１２が切断されている状態が長時間にわたり継続すると、図３のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ４という流れが繰り返され、ステップＳ４のタイマー値Ｔが設定タイマー値Ｔ0以上という条件を満足すると、ステップＳ５へ進み、ステップＳ５にて△ｔ時間だけ一時的にモータ４を回転駆動する指令が出力される。すなわち、図４のタイムチャートに示すように、クラッチ１２の切断状態が継続するような走行時には、クラッチ１２の切断開始から設定タイマー値Ｔ0の期間が経過するとモータ４が△ｔ時間だけ一時的に回転駆動され、モータ４の回転駆動後、再び設定タイマー値Ｔ0の期間が経過するとモータ４が△ｔ時間だけ一時的に回転駆動されるというように、モータ４の一時的な回転駆動が繰り返されることになる。
【００４３】
このように、動力伝達時以外の走行中であって、クラッチ１２が切断されている状態が長時間にわたり継続する場合は、一時的にモータ４を回転駆動し、歯車及び軸受の接触部位を変更し、常に同じ部位への振動入力による接触を回避するようにしたため、
▲１▼フレッティングの発生を遅らせ、歯車や軸受の寿命を延ばす。
▲２▼フレッティングの発生を遅らせ、次回の歯車や軸受の回転時に異音の発生を抑制する。
という利点が得られる。
【００４４】
なお、停車時や低速走行時等であって、車速Ｖが設定車速Ｖ0未満である場合には、図３のフローチャートにおいて、ステップＳ１→リターンへと進む流れとなり、所定期間毎に一時的にモータ４を回転駆動させるフレッティング抑制制御は実行されない。これは、停車時や低速走行域では、モータ駆動音が乗員にとって耳障りとなるためであり、モータ駆動音が乗員にとって騒音とならない車両が設定車速Ｖ0以上の走行中に限ってフレッティング抑制制御を実行している。
【００４５】
次に、効果を説明する。
第１実施例のモータ四輪駆動車の駆動制御装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００４６】
(1) クラッチ１２を解放し、左右後輪3L,3Rとモータ４とを切り離している間、所定期間毎に一時的にモータ４を回転駆動するフレッティング抑制制御を行うようにしたため、モータ後輪駆動系の歯車や軸受の接触部位に生じるフレッティングの発生を遅らせ、歯車や軸受の寿命を延ばすと共に、モータ４の回転時における異音発生を抑制することができる。
【００４７】
(2) フレッティング抑制制御は、前輪速センサ27FL,27FRからの左右前輪速平均値等により検出される車速Ｖが設定車速Ｖ0以上であるとき、所定期間Ｔ0毎に△ｔ時間だけ一時的にモータ４を回転駆動するようにしたため、走行時にはフレッティングの発生を遅らせながら、停車時や低速走行時に乗員にとって耳障りとなるモータ騒音の発生を防止することができる。
【００４８】
以上、本発明のモータ四輪駆動車の駆動制御装置を第１実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この第１実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００４９】
例えば、第１実施例では、フレッティング抑制制御として、一定周期で一定時間だけモータを回転駆動させる例を示したが、走行中であっても表面損傷を生じさせやすい車両からの振動入力があるような凹凸路面の走行時等においては、フレッティング抑制制御の周期を短くモータ回転駆動時間を長くしたり、逆に、走行中であっても表面損傷を生じさせることがない車両からの振動入力があるような路面走行時等においては、フレッティング抑制制御の周期を長くモータ回転駆動時間を短くしたりというように、フレッティング作用に対する様々な影響要素により、モータを回転駆動させる周期や回転駆動時間を可変値により与えるようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例のモータ四輪駆動車の駆動制御装置を示す全体システム図である。
【図２】第１実施例装置の４ＷＤ制御系を示すブロック図である。
【図３】第１実施例装置における４ＷＤコントローラで実行されるフレッティング抑制制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】第１実施例装置でのフレッティング抑制制御時におけるクラッチ切断状態、モータ回転数指令、モータ回転数、車速の各特性を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
1L,1R  左右前輪
２  エンジン
3L,3R  左右後輪
４  モータ（電動モータ）
５  トランスミッション＆ディファレンシャルギア
６  無端ベルト
７  発電機
８  ４ＷＤコントローラ
９  電線
１０  ジャンクションボックス
１１  ギア減速機
１２  クラッチ（断接機構）
１３  ディファレンシャルギア
１４  吸気管路
１５  スロットルバルブ
１６  スロットルセンサ
１７  アクセルペダル
１８  エンジンコントローラ
１９  ステップモータ
２０  アクセルセンサ
２１  エンジン回転数センサ
２２  電圧調整器（レギュレータ）
２３  電流センサ
２４  リレー
２５  サーミスタ
２６  モータ用回転数センサ
27FL,27FR,27RL,27RR  車輪速センサ
２８  インヒビタースイッチ
２９  ブレーキスイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
0003671946.tif 000004
【図４】
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