特開 2025-13047 車両の制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025013047

(43)【公開日】2025-01-24

(54)【発明の名称】車両の制御装置

(51)【国際特許分類】

   B60W 10/04 20060101AFI20250117BHJP

   B60W 10/10 20120101ALI20250117BHJP

   F16D 3/20 20060101ALI20250117BHJP

【ＦＩ】

B60W10/04

B60W10/00 104

B60W10/10

F16D3/20 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023116333

(22)【出願日】2023-07-14

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100085361

【弁理士】

【氏名又は名称】池田 治幸

(74)【代理人】

【識別番号】100147669

【弁理士】

【氏名又は名称】池田 光治郎

(72)【発明者】

【氏名】濱中 翔吾

【テーマコード（参考）】

3D241

【Ｆターム（参考）】

3D241AA18

3D241AD48

3D241AE03

3D241AE14

3D241AE30

3D241BA56

3D241CB02

3D241CB06

3D241CC01

3D241CC11

3D241CC13

3D241CC17

3D241DA52Z

3D241DC05Z

3D241DC53Z

(57)【要約】

【課題】対向溝構造の等速継手における異音の発生を抑制できる、車両の制御装置を提供する。
【解決手段】エンジン１２と、エンジン１２と一対の駆動輪２４との間の動力伝達経路ＰＴにドライブシャフト３６及び対向溝構造の等速継手２２と、を備える車両１０の、電子制御装置９０は、外気温ＴＨairが所定の外気温判定値ＴＨair_jdg以下、エンジン１２の冷却水温ＴＨwatが所定の水温判定値ＴＨwat_jdg以下、前後加速度Ａxが所定の加速度判定値Ａx_jdg以上、且つ操舵角φstが所定の操舵角判定値φst_jdgを超過している判定された場合、ドライブシャフト３６の軸トルクＴdsを要求軸トルクＴdsdemよりも低くなるように制御する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンと、前記エンジンと一対の駆動輪との間の動力伝達経路にドライブシャフト及び対向溝構造の等速継手と、を備える車両の、制御装置であって、
外気温が所定の外気温判定値以下、前記エンジンの冷却水温が所定の水温判定値以下、前記車両の前後加速度が所定の加速度判定値以上、且つ操舵角が所定の操舵角判定値を超過していると判定された場合、前記ドライブシャフトの軸トルクを目標軸トルクよりも低くなるように制御する
ことを特徴とする車両の制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

対向溝構造の等速継手を備える車両の、制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

対向溝構造の等速継手を備える車両が知られている。例えば、特許文献１に記載のものがそれである。対向溝構造の等速継手では、等速継手の外側トラック溝及び内側トラック溝から成る溝部内に設けられたボールを挟む挟み角は、ジョイント角に応じて変化し、零値を含む零値近傍の所定の範囲内となる場合がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－８４９９２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、挟み角が零値を含む零値近傍の所定の範囲内となると、ボールが等速継手の溝部内にロックされたボールロック状態となるとともに、挟み角が所定の範囲外となると、ボールが等速継手の溝部内を移動可能なボール解放状態となる場合がある。これにより、所定の条件が成立する場合には、ボールがボールロック状態からボール解放状態へ変化することで、ボールが等速継手のケージに衝突して異音が発生する場合がある。

【0005】

本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、対向溝構造の等速継手における異音の発生を抑制できる、車両の制御装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の要旨とするところは、エンジンと、前記エンジンと一対の駆動輪との間の動力伝達経路にドライブシャフト及び対向溝構造の等速継手と、を備える車両の、制御装置であって、（ａ）外気温が所定の外気温判定値以下、（ｂ）前記エンジンの冷却水温が所定の水温判定値以下、（ｃ）前記車両の前後加速度が所定の加速度判定値以上、且つ（ｄ）操舵角が所定の操舵角判定値を超過していると判定された場合、前記ドライブシャフトの軸トルクを目標軸トルクよりも低くなるように制御することにある。

【発明の効果】

【0007】

本発明の車両の制御装置によれば、（ａ）外気温が所定の外気温判定値以下、（ｂ）前記エンジンの冷却水温が所定の水温判定値以下、（ｃ）前記車両の前後加速度が所定の加速度判定値以上、且つ（ｄ）操舵角が所定の操舵角判定値を超過していると判定された場合、前記ドライブシャフトの軸トルクが目標軸トルクよりも低くなるように制御される。対向溝構造の等速継手で異音が発生する条件（ａ）～（ｄ）が全て成立する場合には、ドライブシャフトの軸トルクが目標軸トルクよりも低くなるように制御されることで、異音の発生が抑制される。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の実施例に係る電子制御装置が搭載された車両の概略構成図であるとともに、電子制御装置における制御機能の要部を表す機能ブロック図である。

【図2】車輪側等速継手の説明図であって、図２（ａ）は軸方向の断面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）を右方向から見た側面図である。

【図3】車輪側等速継手についての説明図であって、図３（ａ）は、車輪側等速継手における挟み角とジョイント角との関係を示す図であり、図３（ｂ）は、ボールの押し出しによる異音発生のメカニズムを説明する図である。

【図4】電子制御装置の制御作動を説明するフローチャートの例である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

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。なお、実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比及び形状等は必ずしも正確に描かれていない。

【実施例0010】

図１は、本発明の実施例に係る電子制御装置９０が搭載された車両１０の概略構成図であるとともに、電子制御装置における制御機能の要部を表す機能ブロック図である。図１において、前後方向Ｘは、車両１０の前後方向であり、車幅方向Ｙは、車両１０の幅方向（＝左右方向）である。

【0011】

車両１０は、走行用の動力源であるエンジン１２と一対の駆動輪２４との間の動力伝達経路ＰＴにおいて、エンジン１２側から順に、クランク軸３０、トルクコンバータ１４、ＡＴ入力軸３２、自動変速機１６、ＡＴ出力軸３４、デフ１８、一対のドライブシャフト３６等を備え、これらは周知の構成である。車両１０は、例えばＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）方式の車両であり、一対の駆動輪２４は、操舵輪でもある。また、車両１０は、油圧制御回路３８及び電子制御装置９０を備える。

【0012】

ドライブシャフト３６は、それぞれデフ１８側に配置されたデフ側等速継手２０（以下、単に「等速継手２０」と記す。）と、駆動輪２４側に配置された車輪側等速継手２２（以下、単に「等速継手２２」と記す。）と、を含む。ドライブシャフト３６は、等速継手２０及び等速継手２２の２箇所において、その軸線方向が変化可能となっている。等速継手２２は、対向溝型の等速継手である。等速継手２２は、本発明における「等速継手」に相当する。

【0013】

図２は、等速継手２２の説明図であって、図２（ａ）は軸方向の断面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）を右方向から見た側面図である。

【0014】

等速継手２２は、外側継手部材４２及び内側継手部材４４を備える。内側継手部材４４にはシャフト４６（駆動輪２４側）がスプライン等を介して動力伝達可能に連結される。図２は、外側継手部材４２の中心線ＣＬ１及び内側継手部材４４の中心線ＣＬ２が一直線上に位置するジョイント角φ＝０［deg］の基準状態を示した図である。ジョイント角φ［deg］は、中心線ＣＬ１及びＣＬ２が一直線上に位置する基準状態を０［deg］とする両者（ＣＬ１及びＣＬ２）の交差角度である。

【0015】

外側継手部材４２の内周面には、中心線ＣＬ１まわりに等角度間隔で、第１外側トラック溝５０ａ、第２外側トラック溝５０ｂが交互にそれぞれ複数（本実施例では３個）設けられている。内側継手部材４４の外周面には、中心線ＣＬ２まわりに等角度間隔で、第１内側トラック溝５２ａ、第２内側トラック溝５２ｂが交互にそれぞれ複数（本実施例では３個）設けられている。第１内側トラック溝５２ａと第１外側トラック溝５０ａとの間には、トルク伝達用のボール５４ａが介在させられ、第２内側トラック溝５２ｂと第２外側トラック溝５０ｂとの間にも、トルク伝達用のボール５４ｂが介在させられている。外側継手部材４２と内側継手部材４４との間の円環状空間には、円環形状のケージ５６がジョイント中心Ｏまわりに回動可能に配設されている。ケージ５６に等角度間隔で設けられた６つのポケット５８（開口）内に、それぞれボール５４ａ，５４ｂがそれぞれ保持されている。ケージ５６の外周面は球面形状を成しており、外側継手部材４２の内周面に摺動可能に嵌合されて保持されている。第１外側トラック溝５０ａ及び第１内側トラック溝５２ａによって第１溝部６０ａが構成されており、第２外側トラック溝５０ｂ及び第２内側トラック溝５２ｂによって第２溝部６０ｂが構成されている。これら第１溝部６０ａ及び第２溝部６０ｂは、中心線ＣＬ１，ＣＬ２まわりに交互に設けられているとともに、図２（ｂ）から明らかなように中心線ＣＬ１，ＣＬ２を挟んで対称位置に第１溝部６０ａ及び第２溝部６０ｂが配置されている。

【0016】

図２に示す基準状態において、第１溝部６０ａでは、第１外側トラック溝５０ａ及び第１内側トラック溝５２ａがボール５４ａを挟む挟み角α［deg］が正値、すなわち外側継手部材４２のカップ開口側（図２（ａ）の右方向）に向かって開いている。一方、第２溝部６０ｂでは、第２外側トラック溝５０ｂ及び第２内側トラック溝５２ｂがボール５４ｂを挟む挟み角β［deg］が負値、すなわち外側継手部材４２のカップ奥側（図２（ａ）の左方向）に向かって開いている。

【0017】

図３は、等速継手２２についての説明図であって、図３（ａ）は、等速継手２２における挟み角α，βとジョイント角φとの関係を示す図であり、図３（ｂ）は、ボール５４ｂの押し出しによる異音発生のメカニズムを説明する図である。

【0018】

図３（ａ）では、シャフト４６の中心線ＣＬ２とボール５４ａ，５４ｂの中心とを含む平面における、挟み角α，βとジョイント角φとの関係を示したものである。すなわち、ボール５４ａ及びボール５４ｂを含む平面で内側継手部材４４を上下に折り曲げた場合に、ジョイント角φに応じて変化する挟み角α，βを示した図である。例えば、ジョイント角φの正値側は、図２（ａ）に示す矢印Ｕpへ内側継手部材４４のシャフト４６を折り曲げる方向で、ジョイント角φの負値側は、図２（ａ）に示す矢印Ｄnへ内側継手部材４４のシャフト４６を折り曲げる方向である。図３（ａ）に示すように、中心線ＣＬ１よりも上側に位置するボール５４ａの挟み角αは、ジョイント角φの全域で正値である。中心線ＣＬ１よりも下側に位置するボール５４ｂの挟み角βは、ジョイント角φ＜０の領域で負値である。挟み角βは、ジョイント角φが零値から増加するに従って負値から正値に変化する。

【0019】

ところで、図３（ｂ）に示すように、挟み角βが零値を含む零値近傍の所定の範囲であるロック領域内の角度値β1（ＬＫ２≧β1≧ＬＫ１）である場合には、挟み角βに基づいたボール５４ｂの押し出し力Ｆ１［N］が第２溝部６０ｂに対するボール５４ｂの摩擦力Ｒ［N］よりも小さいボールロック状態となる。押し出し力Ｆ１は、ボール５６ｂをケージ５６の方向へ向かわせる力であり、摩擦力Ｒは、押し出し力Ｆ１とは反対方向に作用してボール５６ｂの移動を阻止させる力である。ボールロック状態では、ボール５４ｂは、第２溝部６０ｂ内を移動せずロックされた状態である。例えば、外気温ＴＨair［℃］が低く且つエンジン１２が始動直後である場合においては、等速継手２２の温度が低く、第２溝部６０ｂとボール５４ｂとの間にある潤滑油（グリス）の粘度が高くなることによって摩擦力Ｒが増加するため、ボールロック状態が発生する。

【0020】

挟み角βがロック領域外の角度値β2（β2＜ＬＫ１，ＬＫ２＜β2）である場合には、挟み角βに基づいたボール５４ｂの押し出し力Ｆ２［N］が第２溝部６０ｂに対するボール５４ｂの摩擦力Ｒよりも大きいボール解放状態となる。押し出し力Ｆ２は、ボール５６ｂをケージ５６の方向へ向かわせる力であり、摩擦力Ｒは、押し出し力Ｆ２とは反対方向に作用してボール５６ｂの移動を阻止させる力である。ボール解放状態では、ボール５４ｂは、第２溝部６０ｂ内を移動可能な状態である。挟み角βにおけるボールロック状態とボール解放状態との境界を表す角度値ＬＫ１，ＬＫ２は、実験的に或いは設計的に予め定められた値である。

【0021】

ところで、車両１０に備えられたステアリングホイール４８の操舵角φst［deg］が０［deg］の場合には、ジョイント角φは０［deg］である。操舵角φstが０［deg］でない場合には、操舵角φstの絶対値の大きさに応じてジョイント角φは大きくなる、操舵角φstとジョイント角φとの所定の関係が成り立つ。

【0022】

ここで、ボールロック状態とボール解放状態との境界であるジョイント角φに対応した操舵角φstを「操舵角判定値φst_jdg」とし、操舵角φstが操舵角判定値φst_jdgよりも大きい角度値φst_xである場合について考える。

【0023】

操舵輪のタイヤ、すなわち一対の駆動輪２４が一回転すると、挟み角βはジョイント角φが正値になったり負値になったりする。すなわち、操舵輪のタイヤの回転により、ボール５４ｂはボールロック状態になったりボール解放状態になったりする。ボール５４ｂがボールロック状態からボール解放状態に変化する時、ボール５４ｂは、ケージ５６とボール５４ｂとの隙間であるガタＧ［mm］をケージ５６に向けて押し出されてケージ５６に衝突する。この時、衝突音（異音）が発生する。車両１０が急発進状態、すなわち等速継手２２が伝達するトルクである軸トルクＴds［Nm］が大きいほど、この異音は大きくなる。軸トルクＴdsは、ドライブシャフト３６が駆動輪２４に伝達するトルクであって、等速継手２２が伝達するトルクでもある。軸トルクＴdsは、本発明における「軸トルク」に相当し、この「軸トルク」は、車両１０の走行時の駆動量であるという点に関しては、駆動力、動力、及び力と同義である。

【0024】

図１に戻り、電子制御装置９０は、例えば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ことにより車両１０の各種制御を実行する。なお、電子制御装置９０は、本発明における「制御装置」に相当する。例えば、電子制御装置９０は、エンジン１２から出力されるトルクであるエンジントルクＴe［Nm］を制御する。電子制御装置９０には、車両１０に備えられた各種センサ等（例えば外気温センサ７０、水温センサ７２、前後加速度センサ７４、操舵角センサ７６、アクセル開度センサ７８、車速センサ８０など）による検出値に基づく各種信号等（例えば外気温ＴＨair、エンジン１２の冷却水の水温である冷却水温ＴＨwat［℃］、車両１０の前後方向Ｘの加速度である前後加速度Ａx［m/sec^２］、操舵角φst［deg］、運転者のアクセル操作量であるアクセル開度θacc［%］、車速Ｖ［km/h］など）が、それぞれ入力される。電子制御装置９０からは、車両１０に設けられた各装置（例えばエンジン１２、油圧制御回路３８など）に各種指令信号（例えば、エンジン１２を運転制御するためのエンジン制御信号Ｓe、自動変速機１６を変速制御するための変速制御信号Ｓatやトルクコンバータ１４の不図示のロックアップクラッチＬＵを断接制御するためのＬＵ断接制御信号Ｓluなど）が出力される。

【0025】

電子制御装置９０は、エンジン制御部９２、変速制御部９４、ＬＵ制御部９６、及び条件判定部９８を機能的に備える。

【0026】

エンジン制御部９２は、例えば駆動要求量マップにアクセル開度θacc及び車速Ｖを適用することで、運転者による車両１０に対する駆動トルクＴr［Nm］の要求量である要求駆動トルクＴrdem［Nm］を算出する。駆動要求量マップは、予め実験的に或いは設計的に求められて記憶された、要求駆動トルクＴrdemを求めるための関係である。エンジン制御部９２は、車両１０に対する要求駆動トルクＴrdemを実現するようにエンジントルクＴeを制御する。変速制御部９４は、例えば変速マップを用いて自動変速機１６の変速判断を行い、必要に応じて変速制御を実行する。ＬＵ制御部９６は、トルクコンバータ１４のロックアップクラッチＬＵの断接状態を制御する。

【0027】

条件判定部９８は、外気温ＴＨair、冷却水温ＴＨwat、前後加速度Ａx、操舵角φstをそれぞれ取得するとともに、等速継手２２で異音が発生する所定の条件が成立しているか否かを判定する。例えば、異音が発生する所定の条件とは、（ａ）外気温ＴＨairが所定の外気温判定値ＴＨair_jdg以下、（ｂ）エンジン１２の冷却水温ＴＨwatが所定の水温判定値ＴＨwat_jdg以下、（ｃ）前後加速度Ａxが所定の加速度判定値Ａx_jdg以上、且つ（ｄ）操舵角φstが所定の操舵角判定値φst_jdgを超過と、条件（ａ）～（ｄ）が全て成立している場合である。外気温判定値ＴＨair_jdg及び水温判定値ＴＨwat_jdgは、それぞれ第２溝部６０ｂとボール５４ｂとの間にある潤滑油（グリス）の粘度が高くなることによって摩擦力Ｒが増加してボールロック状態が発生する、実験的に或いは設計的に予め定められた所定の外気温及び所定の水温である。加速度判定値Ａx_jdgは、車両１０が急発進状態になることにより等速継手２２で発生する異音が許容範囲外となる、実験的に或いは設計的に予め定められた所定の加速度値である。操舵角判定値φst_jdgは、ボールロック状態とボール解放状態との境界であるジョイント角φに対応した操舵角φstであって、実験的に或いは設計的に予め定められた所定の角度値である。

【0028】

異音が発生する所定の条件が成立していないと条件判定部９８が判定した場合には、エンジン制御部９２は、要求駆動トルクＴrdemを実現するエンジントルクＴeをエンジン１２から出力させる。この場合、軸トルクＴdsは、要求駆動トルクＴrdemをドライブシャフト３６上で実現した要求軸トルクＴdsdem［Nm］となる。なお、要求軸トルクＴdsdemは、本発明における「目標軸トルク」に相当する。異音が発生する所定の条件が成立していると条件判定部９８が判定した場合には、エンジン制御部９２は、要求駆動トルクＴrdemを実現するよりも低いエンジントルクＴeをエンジン１２から出力させる。この場合、軸トルクＴdsは、要求駆動トルクＴrdemをドライブシャフト３６上で実現した要求軸トルクＴdsdemよりも低い値となる。

【0029】

図４は、電子制御装置９０の制御作動を説明するフローチャートの例である。まず、条件判定部９８の機能に対応するステップＳ１０（以下、「ステップ」を省略する。）において、外気温ＴＨair、冷却水温ＴＨwat、前後加速度Ａx、操舵角φstが取得され、条件判定部９８の機能に対応するＳ２０において、条件（ａ）～（ｄ）が全て成立しているか否かが判定される。Ｓ２０の判定がＹＥＳの場合には、エンジン制御部９２の機能に対応するＳ３０において、軸トルクＴdsが要求軸トルクＴdsdemよりも低くなるように制御される。Ｓ２０の判定がＮＯの場合には、エンジン制御部９２の機能に対応するＳ４０において、軸トルクＴdsが要求軸トルクＴdsdemとなるように制御される。Ｓ３０の実行後及びＳ４０の実行後は、リターンとなる。

【0030】

本実施例の電子制御装置９０によれば、（ａ）外気温ＴＨairが所定の外気温判定値ＴＨair_jdg以下、（ｂ）エンジン１２の冷却水温ＴＨwatが所定の水温判定値ＴＨwat_jdg以下、（ｃ）前後加速度Ａxが所定の加速度判定値Ａx_jdg以上、且つ（ｄ）操舵角φstが所定の操舵角判定値φst_jdgを超過していると判定された場合、軸トルクＴdsが要求軸トルクＴdsdemよりも低くなるように制御される。対向溝構造の等速継手２２で異音が発生する条件（ａ）～（ｄ）が成立する場合には、軸トルクＴdsが要求軸トルクＴdsdemよりも低くなるように制御されることで、異音の発生が抑制される。

【0031】

なお、上述したのは本発明の実施例であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において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。

【0032】

前述の実施例では、車両１０はＦＦ方式であったが、これに限らない。例えば、本発明は、ＲＲ（リヤエンジン・リヤドライブ）方式の車両にも適用される。

【符号の説明】

【0033】

１０：車両、１２：エンジン、２２：車輪側等速継手（等速継手）、２４：駆動輪、３６：ドライブシャフト、９０：電子制御装置（制御装置）、ＰＴ：動力伝達経路、ＴＨair：外気温、ＴＨair_jdg：外気温判定値、ＴＨwat：冷却水温、ＴＨwat_jdg：水温判定値、Ａx：前後加速度、Ａx_jdg：加速度判定値、φst：操舵角、φst_jdg：操舵角判定値、Ｔds：軸トルク、Ｔdsdem：要求軸トルク（目標軸トルク）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】