(57)【要約】【課題】停止状態で、車輪の駆動トルクを推定することができる車両を実現する。【解決手段】駆動装置であるエンジン２からの駆動トルクを車輪１に伝達し、かつ、伝達する駆動トルクに応じて透磁率が変化する第一被検出部１６を有するドライブシャフト８と、第一被検出部１６の透磁率に応じた検出信号を出力する第一センサ２５ａ（２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ）とを含んで構成される駆動トルク検出装置と、少なくとも車両の停止状態で、第一センサ２５ａ（２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ）の検出信号に基づいてドライブシャフト８により伝達される前記駆動トルクを推定する機能を有する制御装置７とを備えた構成とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動装置からの駆動トルクを車輪に伝達し、かつ、伝達する駆動トルクに応じて透磁率が変化する第一被検出部を有するドライブシャフトと、前記第一被検出部の透磁率に応じた検出信号を出力する第一センサとを含んで構成される駆動トルク検出装置と、
少なくとも車両の停止状態で、前記第一センサの検出信号に基づいて前記ドライブシャフトにより伝達される駆動トルクを推定する機能を有する制御装置と、を備えた、
車両。
【請求項２】
前記駆動トルク検出装置が、すべての車輪のそれぞれについて備えられている、請求項１に記載の車両。
【請求項３】
前記車輪の操舵角の変化に伴って軸方向に変位し、かつ、作用する軸力に応じて透磁率が変化する第二被検出部を有するタイロッドと、前記第二被検出部の透磁率に応じた検出信号を出力する第二センサとを含んで構成される軸力検出装置をさらに備え、
前記制御装置は、前記第二センサの検出信号に基づいて、前記タイロッドに作用する軸力を推定する機能を有する、
請求項１または２に記載の車両。
【請求項４】
前記軸力検出装置が、すべての車輪のそれぞれについて備えられている、請求項３に記載の車両。
【請求項５】
車体フレームから懸架装置を介して前記車輪に作用する荷重に応じた検出信号を出力する荷重検出装置をさらに備え、
前記制御装置は、前記荷重検出装置の検出信号に基づいて、前記車輪に作用する荷重を推定する機能を有する、
請求項１〜４のうちの何れか１項に記載の車両。
【請求項６】
前記荷重検出装置が、すべての車輪のそれぞれについて備えられている、請求項５に記載の車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輪に伝達される駆動トルクを検出する機能を備えた車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車などの車両の走行安定性を確保するために、たとえば、車輪の回転速度、車両の加速度およびヨーレートなどを検出し、これらの検出結果を用いて、車輪のブレーキシステム、前後左右のそれぞれの車輪への駆動トルク配分などを制御する方法が知られている（たとえば、特開２００８−１４４７８８号公報参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１４４７８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
車輪の回転速度や車体の加速度およびヨーレートなどは、車両の停止状態では検出することができない。このため、車両が発進する際に、前後左右のそれぞれの車輪への駆動トルク配分などを適切に制御することが難しいといった問題がある。
【０００５】
本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、車両の停止状態で、車輪の駆動トルクを推定できる構造を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の車両は、駆動トルク検出装置と、制御装置とを備える。
前記駆動トルク検出装置は、駆動装置からの駆動トルクを車輪に伝達し、かつ、伝達する駆動トルクに応じて透磁率が変化する第一被検出部を有するドライブシャフトと、前記第一被検出部の透磁率に応じた検出信号を出力する第一センサとを含んで構成される。
前記制御装置は、少なくとも車両の停止状態で、前記第一センサの検出信号に基づいて前記ドライブシャフトにより伝達される駆動トルクを推定する機能を有する。
本発明の車両では、前記駆動トルク検出装置が、すべての車輪のそれぞれについて備えられている構成を採用することができる。
【０００７】
本発明の車両では、軸力検出装置をさらに備えた構成を採用することができる。
前記軸力検出装置は、前記車輪の操舵角の変化に伴って軸方向に変位し、かつ、作用する軸力に応じて透磁率が変化する第二被検出部を有するタイロッドと、前記第二被検出部の透磁率に応じた検出信号を出力する第二センサとを含んで構成される。
この場合に、前記制御装置は、前記第二センサの検出信号に基づいて、前記タイロッドに作用する軸力を推定する機能を有するものとする。
本発明の車両では、前記軸力検出装置が、すべての車輪のそれぞれについて備えられている構成を採用することができる。
【０００８】
本発明の車両では、荷重検出装置をさらに備えた構成を採用することができる。
前記荷重検出装置は、車体フレームから懸架装置を介して前記車輪に作用する荷重に応じた検出信号を出力する。
この場合に、前記制御装置は、前記荷重検出装置の検出信号に基づいて、前記車輪に作用する荷重を推定する機能を有するものとする。
本発明の車両では、前記荷重検出装置が、すべての車輪のそれぞれについて備えられている構成を採用することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の車両によれば、停止状態で、車輪の駆動トルクを推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の実施の形態の１例を示す、車両の概念構成図である。
【図２】図２は、図１の車両に組み込まれる車輪用のドライブシャフトおよびハブユニット軸受の断面図である。
【図３】図３は、図１の車両に組み込まれるステアリング装置を構成するタイロッドおよびその周辺部の断面図である。
【図４】図４は、滑り易い坂道で停車している車両を示す模式図である。
【図５】図５は、旋回する車両、および、該車両の前後左右のそれぞれの車輪の摩擦円などを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［実施の形態の１例］
実施の形態の１例について、図１〜図５を用いて説明する。
図１は、本例の車両の概略構成を示している。本例の車両は、前後左右のそれぞれの車輪１を駆動することができ、かつ、運転状態や路面状況などに応じて、前後左右のそれぞれの車輪１への駆動トルク配分を変化させることが可能な、ＡＷＤ車である。
【００１２】
すなわち、本例では、駆動装置に相当するエンジン２で発生した駆動トルクは、変速機３を通過した後、センターデフ４により、フロントデフ５側とリアデフ６側とに配分される。さらに、フロントデフ５側に配分された駆動トルクは、該フロントデフ５により、左右のそれぞれの前輪（車輪１）に配分され、リアデフ６側に配分された駆動トルクは、該リアデフ６により、左右のそれぞれの後輪（車輪１）に配分される。センターデフ４、フロントデフ５、およびリアデフ６による、それぞれの駆動トルクの配分比率は、車両の運転状態や路面状況などに応じて、制御装置（ＥＣＵ）７により、その都度決定される。なお、この際に、制御装置７は、車両の運転状態や路面状況などを、車両に搭載されたヨーレートセンサ、加速度センサ、操舵角センサなどの他、以下に説明する本例の車両に特有のセンサや検出装置の検出信号に基づいて判断する。
【００１３】
フロントデフ５およびリアデフ６により、前後左右のそれぞれの車輪１に配分された駆動トルクは、それぞれの車輪１毎に設けられたドライブシャフト８およびハブユニット軸受９（図２）を介して、それぞれの車輪１に伝達される。
【００１４】
ドライブシャフト８は、図２に示すように、伝達軸１０と、デフ側等速ジョイント１１と、車輪側等速ジョイント１２とを備える。
【００１５】
デフ側等速ジョイント１１は、トリポード型の等速ジョイントであり、伝達軸１０の車幅方向内側（図２における右側）の端部に対して、トルク伝達を可能に接続されている。デフ側等速ジョイント１１は、車幅方向内側部に、入力軸１３を有している。入力軸１３は、フロントデフ５またはリアデフ６（図１参照）の出力部に対して、トルク伝達を可能に接続されている。
【００１６】
車輪側等速ジョイント１２は、ツェッパ型の等速ジョイントであり、伝達軸１０の車幅方向外側（図２における左側）の端部に対して、トルク伝達を可能に接続されている。車輪側等速ジョイント１２は、車幅方向外側部に、出力軸１４を有している。出力軸１４は、ハブユニット軸受９に対して、トルク伝達を可能に接続されている。出力軸１４の車幅方向内側の端部は、カップ状に構成されたジョイント用外輪１５の底部である、該ジョイント用外輪１５の車幅方向外側の端部の径方向中央部に対して、一体に結合されている。出力軸１４およびジョイント用外輪１５は、磁歪特性を有する材料である、鋼製である。ジョイント用外輪１５の車幅方向外側の端部の外周面は、円筒面状の第一被検出部１６となっている。
【００１７】
ハブユニット軸受９は、外方部材１７と、内方部材１８と、複数個の転動体１９とを備える。
【００１８】
外方部材１７は、筒状に構成されたもので、内周面に複列の外輪軌道２０を有すると共に、軸方向中間部の径方向外側部に静止側フランジ２１を有している。静止側フランジ２１は、懸架装置３８を構成するナックル２４に結合固定されている。
【００１９】
内方部材１８は、筒状に構成されたもので、外周面に複列の内輪軌道２２を有すると共に、軸方向外側部の径方向外側部に回転側フランジ２３を有している。このような内方部材１８は、出力軸１４に対してトルク伝達を可能に外嵌固定されている。また、車輪１（図１参照）は、回転側フランジ２３に支持固定されている。
【００２０】
複数個の転動体１９は、複列の外輪軌道２０と複列の内輪軌道２２との間に転動自在に配置されている。
【００２１】
また、第一被検出部１６の周囲には、ドライブシャフト８と共に駆動トルク検出装置を構成する、磁歪式の第一センサ２５ａ（２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ）が配置されている。第一センサ２５ａ（２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ）は、第一被検出部１６の透磁率に応じた検出信号を出力するものであり、第一被検出部１６の透磁率に応じてインダクタンスを変化させるコイルを含んで円環状に構成されている。このような第一センサ２５ａ（２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ）は、第一被検出部１６の周囲に配置された状態で、外方部材１７の車幅方向内側の端部に内嵌保持されている。
【００２２】
エンジン２からの駆動トルク、すなわち前後左右のそれぞれの車輪１に配分された駆動トルクが、ドライブシャフト８および内方部材１８を介して、それぞれの車輪１に伝達される際に、第一被検出部１６には、当該駆動トルクに応じた応力が作用する。この結果、逆磁歪効果により、第一被検出部１６の透磁率が、当該駆動トルクに応じて変化する。したがって、第一センサ２５ａ（２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ）は、当該駆動トルクに応じた検出信号を出力する。このような第一センサ２５ａ（２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ）の検出信号は、制御装置７に入力される。
【００２３】
また、本例の車両は、運転者がステアリングホイール２６を操作することにより、左右のそれぞれの前輪（車輪１）だけでなく、左右のそれぞれの後輪（車輪１）にも操舵角を付与することが可能な、４ＷＳ車である。
【００２４】
すなわち、本例の車両を構成するステアリング装置は、車両の前側部に車幅方向に配置されたステアリングギヤユニット２７と、車両の後側部に車幅方向に配置されたアクチュエータ３２とを備える。運転者がステアリング装置を構成するステアリングホイール２６を回転させると、ステアリングホイール２６の回転運動は、ステアリングギヤユニット２７を構成するラック軸２８（図３参照）の直線運動に変換される。この結果、それぞれ基端部をラック軸２８の軸方向両端部に球面継手３０を介して接続された、１対のタイロッド３１が押し引きされることによって、左右のそれぞれの前輪（車輪１）に操舵角が付与される。また、これと同期して、アクチュエータ３２が電子制御されることにより、アクチュエータ３２を構成するアクチュエータロッド３３（図３参照）が直線運動する。この結果、それぞれ基端部をアクチュエータロッド３３の軸方向両端部に球面継手３０を介して接続された、１対のタイロッド３１が押し引きされることによって、左右のそれぞれの後輪（車輪１）に操舵角が付与される。なお、タイロッド３１の先端部は、懸架装置３８を構成するナックル２４（図２参照）に設けられたナックルアームに接続されている。
【００２５】
また、ステアリングギヤユニット２７は、図３に示すように、筒状のラックハウジング２９を有している。ラック軸２８は、ラックハウジング２９の径方向内側に、軸方向の移動可能に配置されている。ラック軸２８の軸方向両端部と１対のタイロッド３１の基端部との接続部の周囲は、それぞれゴム製で蛇腹筒状のブーツ３５により覆われている。ブーツ３５の両端部は、ラックハウジング２９の軸方向端部とタイロッド３１の軸方向中間部とに、軸方向の移動を阻止された状態で外嵌されている。
【００２６】
また、アクチュエータ３２は、やはり図３に示すように、筒状のアクチュエータハウジング３４を有している。アクチュエータロッド３３は、アクチュエータハウジング３４の径方向内側に、軸方向の移動可能に配置されている。アクチュエータロッド３３の軸方向両端部と１対のタイロッド３１の基端部との接続部の周囲は、それぞれゴム製で蛇腹筒状のブーツ３５により覆われている。ブーツ３５の両端部は、アクチュエータハウジング３４の軸方向端部とタイロッド３１の軸方向中間部とに、軸方向の移動を阻止された状態で外嵌されている。
【００２７】
また、タイロッド３１は、磁歪特性を有する材料である、鋼製である。タイロッド３１のうち、ブーツ３５により周囲を覆われた軸方向範囲の車幅方向外側（図３における左側）の端部の外周面は、円筒面状の第二被検出部３６となっている。
【００２８】
また、第二被検出部３６の周囲には、タイロッド３１と共に軸力検出装置を構成する、磁歪式の第二センサ３７ａ（３７ｂ、３７ｃ、３７ｄ）が配置されている。第二センサ３７ａ（３７ｂ、３７ｃ、３７ｄ）は、第二被検出部３６の透磁率に応じた検出信号を出力するものであり、第二被検出部３６の透磁率に応じてインダクタンスを変化させるコイルを含んで円環状に構成されている。このような第二センサ３７ａ（３７ｂ、３７ｃ、３７ｄ）は、第二被検出部３６の周囲に配置された状態で、ブーツ３５の車幅方向外側部に内嵌保持されている。
【００２９】
車両の旋回時に、車輪１に左右方向の路面反力、すなわちグリップ力が作用すると、タイロッド３１には、当該左右方向の路面反力に応じた軸力が作用する。この結果、逆磁歪効果により、第二被検出部３６の透磁率が、当該軸力に応じて変化する。したがって、第二センサ３７ａ（３７ｂ、３７ｃ、３７ｄ）は、当該軸力に応じた検出信号を出力する。第二センサ３７ａ（３７ｂ、３７ｃ、３７ｄ）の検出信号は、制御装置７に入力される。
【００３０】
また、本例の車両では、車輪１毎の懸架装置３８に、荷重検出装置４０ａ（４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ）がそれぞれ組み付けられている。懸架装置３８は、ダンパとスプリングとが一体となったコイルオーバー３９を有している。コイルオーバー３９を構成するダンパは、下端部がナックル２４（図２参照）に支持され、上端部が車体フレーム４１に固定されている。荷重検出装置４０ａ（４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ）は、コイルオーバー３９を構成するダンパの上端部に組み付けられている。荷重検出装置４０ａ（４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ）は、車体フレーム４１から懸架装置３８を介して車輪１に作用する荷重に応じた検出信号を出力する。本例では、このような荷重検出装置４０ａ（４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ）として、前記荷重に応じて内部の油圧が変化する油圧室と、該油圧室内の油圧を測定するための油圧センサとを備えたものを使用している。荷重検出装置４０ａ（４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ）の検出信号は、制御装置７に入力される。なお、図１では、図示の便宜上、前後左右のそれぞれの車輪１の車幅方向外側にコイルオーバー３９が位置しているが、これらのコイルオーバー３９は、実際には、前後左右のそれぞれの車輪１の車幅方向内側に配置されている。
【００３１】
本例の車両では、制御装置７は、前後左右のそれぞれの車輪１の駆動トルク、すなわち、車輪１毎のドライブシャフト８により伝達される駆動トルクを、第一センサ２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄの検出信号に基づいて推定する。また、制御装置７は、前後左右のそれぞれのタイロッド３１の軸力、すなわち、それぞれの車輪１に作用する左右方向の路面反力を、第二センサ３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄの検出信号に基づいて推定する。また、制御装置７は、車体フレーム４１から懸架装置３８を介して前後左右のそれぞれの車輪１に作用する荷重を、荷重検出装置４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄの検出信号に基づいて推定する。そして、制御装置７は、これらの駆動トルク、軸力、および荷重のそれぞれの推定結果と、ヨーレートセンサなどの他のセンサや検出装置の検出信号から推定した各種の状態量などを利用して、前後左右のそれぞれの車輪１の駆動トルク配分の制御を行ったり、その他の走行安定性を確保するためのシステムの制御を行ったりする。
【００３２】
特に、本例では、上述した前後左右のそれぞれの車輪１に関する、駆動トルク、タイロッド３１の軸力、および荷重の推定は、車両が走行しているときだけでなく、車両が停止しているとき、すなわち車両の走行速度がゼロのときでも行える。したがって、車両が停止しているときでも、上述した駆動トルク、タイロッド３１の軸力、および荷重の推定結果を利用して、車両の走行安定性を確保するための制御などを行える。
【００３３】
たとえば、図４に示すように、車両が滑り易い坂道で停止しているときには、前後左右のそれぞれの車輪１に関する、駆動トルク、タイロッド３１の軸力、および荷重から、前後左右のそれぞれの車輪１に関して個別に、図５に示すような、摩擦円Ｃａ、Ｃｂ、Ｃｃ、Ｃｄの大きさと、前後方向（縦方向）の路面反力Ｘａ、Ｘｂ、Ｘｃ、Ｘｄと、左右方向（横方向）の路面反力Ｙａ、Ｙｂ、Ｙｃ、Ｙｄと、前後方向および左右方向の路面反力の合力Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄとを推定する。そして、路面反力の合力Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄに余裕がある、すなわち、路面反力の合力Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄが摩擦円Ｃａ、Ｃｂ、Ｃｃ、Ｃｄの半径よりも小さい車輪１に対して、大きな駆動トルクの配分を行えば、滑り易い坂道での車両の発進能力を上げることができる。
【００３４】
また、図５に示すように、車両の旋回時においても、図４に示した場合と同様、路面反力の合力Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄに余裕がある車輪１に対して、大きな駆動トルクの配分を行えば、車両の旋回時の加速能力を上げることができる。
【００３５】
本発明は、駆動装置としてエンジンのみを使用する車両に限らず、駆動装置としてエンジンと電動モータとを併用するハイブリッド車や、駆動装置として電動モータのみを使用する電気自動車にも適用可能である。
また、ＡＷＤ車に限らず、ＦＦ車、ＦＲ車、ＲＲ車などの、他の駆動形式の車両にも適用可能である。
また、４ＷＳ車に限らず、前輪のみを操舵輪とする車両にも適用可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１  車輪
２  エンジン
３  変速機
４  センターデフ
５  フロントデフ
６  リアデフ
７  制御装置
８  ドライブシャフト
９  ハブユニット軸受
１０  伝達軸
１１  デフ側等速ジョイント
１２  車輪側等速ジョイント
１３  入力軸
１４  出力軸
１５  ジョイント用外輪
１６  第一被検出部
１７  外方部材
１８  内方部材
１９  転動体
２０  外輪軌道
２１  静止側フランジ
２２  内輪軌道
２３  回転側フランジ
２４  ナックル
２５ａ〜２５ｄ  第一センサ
２６  ステアリングホイール
２７  ステアリングギヤユニット
２８  ラック軸
２９  ラックハウジング
３０  球面継手
３１  タイロッド
３２  アクチュエータ
３３  アクチュエータロッド
３４  アクチュエータハウジング
３５  ブーツ
３６  第二被検出部
３７ａ〜３７ｄ  第二センサ
３８  懸架装置
３９  コイルオーバー
４０ａ〜４０ｄ  荷重検出装置  
４１  車体フレーム
【図１】
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【図２】
2018192895.tif 000004
【図３】
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【図４】
2018192895.tif 000006
【図５】
2018192895.tif 000007