JP5583484B2 - Control apparatus and control method - Google Patents
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Description
本発明は、制御装置および制御方法に関し、特に、ドライブシャフトを使用し、電気モータからの動力を駆動輪に伝達する自動車や各種産業車両の制御装置および制御方法に関する。 The present invention relates to a control device and a control method, and more particularly to a control device and a control method for an automobile and various industrial vehicles that use a drive shaft and transmit power from an electric motor to drive wheels.
車両の制御装置として、従来には特許文献1や特許文献2等に記載のものがある。特許文献1は、等速自在継手の作動角が大角度域にある場合に大きなトルクが入力されたときのみ破損のおそれがある部位の肉厚及びボール溝(トラック溝)の深さをそれぞれ大トルクに耐え得る程度に確保でき、しかも、等速自在継手の小型化に寄与できるようにしたものである。
Conventionally, there are devices described in
すなわち、前記特許文献1に記載のものでは、等速自在継手の交差角が予め設定した大角度領域に含まれていると判断されたとき、ドライブシャフトへ伝達される駆動力が予め設定した所定値を超えないように当該駆動力が可変制御される。このため、等速自在継手の交差角により規定される条件が成立したとき、所定値を超える駆動力がドライブシャフトを介して等速自在継手に入力されることがないように設定している。
That is, in the device described in
前記特許文献2に記載のものは、ドライブシャフトや等速自在継手等の駆動系部品の強度を保証するようにしたものである。すなわち、この特許文献2に記載のものは、車両状態よりドライブシャフトジョイント角度が所定角度以上であるか否かを判断するジョイント角度判断手段と、車両状態より運転者に急発進または急加速の意図があるか否かを判断する急発進等判断手段と、ドライブシャフトジョイント角度が所定角度以上であり、かつ、運転者に急発進または急加速の意図がある場合には、車輪に伝達される駆動力を抑制する駆動力抑制手段とを備える。このため、ドライブシャフトジョイント角度が所定角度以上であり、かつ、運転者に急発進または急加速の意図があるような車両状態では、駆動源から変速機、ドライブシャフト等を介して駆動輪に伝達される駆動力(駆動トルク)が抑制されるので、そのような車両状態での急発進または急加速を回避することができる。そして、駆動系部品に伝達されるトルクを低減することができる。したがって、駆動系部品にかかる負荷が小さくて済み、駆動系部品にダメージが蓄積されにくくなるので、駆動系部品の耐久性を向上させることができ、その駆動系部品の強度を保証することができる。この場合、駆動系部品のサイズを大きくしたり、駆動系部品の材料を強度的に優れたものに置換することなく、駆動系部品の強度を十分に確保することが可能になるので、併せてコストダウンも図ることができる。
The thing of the said
前記特許文献1では、交差角の大角度領域と判断する操舵角閾値τsを決め、閾値τsを超えた場合、予め設定されたエンジントルクTer(等速自在継手に損傷を与えないエンジントルク)を超えないように制御するものである。すなわち、制御されるエンジンと転舵角の関係は図3に示すようになる。
In
また、特許文献2では、運転者に急発進・急加速の意図がある場合に駆動力を抑制する点が前記特許文献1と異なる。しかしながら、急発進・急加速の判断手段を単にアクセル開度と捉えると特許文献1と同様な構成となる。このため、トルクの制御は特許文献1と同様となる。
Further,
ところで、ドライブシャフトの駆動輪側に使用される等速自在継手(トルク伝達部材にボールを用いた固定式等速自在継手)は、作動角と捩り強度の関係は図4(a)のグラフ図のようになる。 By the way, the constant velocity universal joint (fixed type constant velocity universal joint using a ball as a torque transmission member) used on the drive wheel side of the drive shaft shows the relationship between the operating angle and the torsional strength in the graph of FIG. become that way.
この図4(a)は、固定式等速自在継手の構造による特性である。すなわち、一般的に固定式等速自在継手の捩り強度は作動角が大きくない領域では、固定式等速自在継手に連結されているシャフトが最弱となり、作動角が大きくなると等速自在継手の外側継手部材、及び内部部品(内側継手部材、ボール、ケージ等)が損傷し、その強度は作動角に伴い低下する。 FIG. 4A shows characteristics of the fixed type constant velocity universal joint. In other words, in general, the torsional strength of a fixed type constant velocity universal joint has the weakest shaft connected to the fixed type constant velocity universal joint when the operating angle is not large. The outer joint member and internal parts (inner joint member, ball, cage, etc.) are damaged, and their strength decreases with the operating angle.
このような特性を持つ等速自在継手に対し、前記従来の制御方法(等速自在継手に損傷を与えない作動角−トルク制御)を適用すれば、図4(b)のようになる。このような場合、操舵角閾値により制御させる等速自在継手トルクは最大操舵角における等速自在継手の許容トルクを基に設定されるため、操舵閾値から操舵最大角までの間の作動角領域では等速自在継手の性能が有効に使われない領域Hが発生する。なお、図4(b)において、θjmaxは固定式等速自在継手の最大作動角であり、θsmaxは最大操舵時の固定式等速自在継手の作動角であり、θsは操舵角閾値τsにおける固定式等速自在継手作動角であり、KJは固定式等速自在継手の損傷が発生するトルクであり、KEmaxはエンジン最大トルク時の固定式等速自在継手入力トルク(最大入力トルク)であり、KEerは操舵角閾値τsにより制御された固定式等速自在継手入力トルクである。 If the conventional control method (operation angle-torque control that does not damage the constant velocity universal joint) is applied to the constant velocity universal joint having such characteristics, the result is as shown in FIG. In such a case, the constant velocity universal joint torque to be controlled by the steering angle threshold is set based on the allowable torque of the constant velocity universal joint at the maximum steering angle, so in the operating angle region between the steering threshold and the maximum steering angle. A region H in which the performance of the constant velocity universal joint is not effectively used occurs. In FIG. 4B, θjmax is the maximum operating angle of the fixed type constant velocity universal joint, θsmax is the operating angle of the fixed type constant velocity universal joint at the time of maximum steering, and θs is fixed at the steering angle threshold τs. KJ is the torque that causes damage to the fixed constant velocity universal joint, KEmax is the fixed constant velocity universal joint input torque (maximum input torque) at the maximum engine torque, KEer is a fixed type constant velocity universal joint input torque controlled by the steering angle threshold τs.
このため、操舵角閾値をまたぐような状況ではその前後でエンジントルク変化(ドライブシャフトへの伝達トルク変化)が発生し、車の挙動が変化するおそれがある。 For this reason, in a situation where the steering angle threshold is crossed, an engine torque change (change in torque transmitted to the drive shaft) occurs before and after that, and the behavior of the vehicle may change.
本発明の課題は、等速自在継手の作動角の全域において等速自在継手に対するモータからの過大入力による損傷を未然に防ぐことが可能で、しかも、等速自在継手の作動角に大きい領域において等速自在継手性能を有効に活用することができる制御装置及び制御方法を提案する。 The problem of the present invention is that it is possible to prevent the constant velocity universal joint from being damaged by excessive input from the motor in the entire operating angle of the constant velocity universal joint, and in the region where the operating angle of the constant velocity universal joint is large. A control device and a control method capable of effectively utilizing constant velocity universal joint performance are proposed.
本発明の制御装置は、電気モータを動力源とし、この電気モータからの動力をドライブシャフトを介して駆動輪に伝達する車両における制御装置であって、前記ドライブシャフトに用いられる等速自在継手の作動角全域で、ドライブシャフト限界トルク以下にドライブシャフト入力トルクを制限する制御手段を備え、前記等速自在継手の作動角に対するこの等速自在継手の限界トルクを予め実験的に求め、これに基づいて導き出される作動角と限界トルクとの関係の関数である近似式にて、前記ドライブシャフト限界トルクを定義するものである。 The control device of the present invention is a control device in a vehicle that uses an electric motor as a power source and transmits the power from the electric motor to the drive wheels via the drive shaft, and is a constant velocity universal joint used for the drive shaft. Control means for limiting the drive shaft input torque below the drive shaft limit torque over the entire operating angle is provided , and the limit torque of the constant velocity universal joint with respect to the operation angle of the constant velocity universal joint is experimentally determined in advance, and based on this The drive shaft limit torque is defined by an approximate expression that is a function of the relationship between the operating angle and the limit torque .
本発明の制御装置によれば、等速自在継手の作動角全域で、ドライブシャフト限界トルク以下にドライブシャフト入力トルクを制限するこができ、シャフト、外側継手部材、及び内部部品(内側継手部材、ボール、ケージ等)の損傷を防止できる。 According to the control device of the present invention, the drive shaft input torque can be limited below the drive shaft limit torque over the entire operating angle of the constant velocity universal joint, and the shaft, the outer joint member, and the internal parts (inner joint member, Ball, cage, etc.) can be prevented.
等速自在継手の作動角に対するこの等速自在継手の限界トルクを予め実験的に求め、これに基づいて導き出される作動角と限界トルクとの関係の関数である近似式にて、前記ドライブシャフト限界トルクを定義することができる。 A limit torque of the constant velocity universal joint with respect to the operating angle of the constant velocity universal joint is experimentally obtained in advance, and an approximate expression that is a function of a relationship between the operating angle and the limit torque derived based on the limit torque is used to determine the drive shaft limit Torque can be defined.
前記制御手段は、前記電気モータの出力トルクを制御することによって前記ドライブシャフト入力トルクを制御することができる。電気モータは、モータ制御によって電流や電圧など高精度に制御でき、電気モータの出力トルクを正確に制御することが可能となる。 The control means can control the drive shaft input torque by controlling the output torque of the electric motor. The electric motor can be controlled with high accuracy such as current and voltage by motor control, and the output torque of the electric motor can be accurately controlled.
前記車両は変速機を有さないものであっても、変速機を有するとともに、伝達トルク増減機構を有さないものであってもよい。このような車両においては、モータのトルクが駆動トルクとして直接的に伝達される。 The vehicle may have no transmission, or may have a transmission and no transmission torque increase / decrease mechanism. In such a vehicle, the torque of the motor is directly transmitted as drive torque.
前記制御手段は、ステアリング装置からの信号にてドライブシャフト入力トルクを制限するようにしたり、懸架装置からの信号にてドライブシャフト入力トルクを制限するようにしたりできる。 The control means can limit the drive shaft input torque by a signal from the steering device, or can limit the drive shaft input torque by a signal from the suspension device.
ドライブシャフトは、一端側に固定式等速自在継手が連結され、他端側に摺動式等速自在継手が連結されるものであっても、一端側に第1の摺動式等速自在継手が連結され、他端側に第2の摺動式等速自在継手が連結されるものであってもよい。 Even if the drive shaft has a fixed constant velocity universal joint connected to one end and a sliding constant velocity universal joint connected to the other end, the first sliding constant velocity universal is connected to one end. The joint may be connected, and the second sliding type constant velocity universal joint may be connected to the other end side.
本発明では、等速自在継手の作動角全域で、等速自在継手に対するモータからの過大入力による損傷を有効に防止できる。また、等速自在継手の作動角の大きな領域において等速自在継手性能を有効に活用することができる。しかも、従来のような階段状の駆動トルクの変化が発生しにくく、車のドライバビリティ(運転しやすさ、操縦性)が向上する。 In the present invention, it is possible to effectively prevent damage to the constant velocity universal joint due to excessive input from the motor over the entire operating angle of the constant velocity universal joint. Further, the constant velocity universal joint performance can be effectively utilized in a region where the operating angle of the constant velocity universal joint is large. In addition, the change in the stepwise driving torque unlike the conventional case is hardly generated, and the drivability (ease of driving and maneuverability) of the vehicle is improved.
ところで、前記従来技術は等速自在継手の高作動角のトルク制御のみで、制御されない作動角領域においてドライブシャフトが損傷しないように、想定されるエンジン(動力源)からのドライブシャフトに対する最大入力トルク以上の許容負荷トルクを持つドライブシャフトが必要であった。これに対して、本発明では作動角全域で入力トルクを制御するため、車両の性能が満足できれば、最大出力トルク以下の許容負荷トルクを持つドライブシャフトの選定が可能となり、ドライブシャフトの小型、軽量化が可能となる。 By the way, the above-mentioned prior art is only the torque control of the high operating angle of the constant velocity universal joint, and the maximum input torque to the drive shaft from the assumed engine (power source) so that the drive shaft is not damaged in the uncontrolled operating angle region. A drive shaft having the above allowable load torque was required. On the other hand, in the present invention, since the input torque is controlled over the entire operating angle, if the vehicle performance is satisfactory, it becomes possible to select a drive shaft having an allowable load torque less than the maximum output torque. Can be realized.
適用する等速自在継手に対し実験的に求め、等速自在継手の作動角に対する近似式を利用するものでは、等速自在継手の設計や想定する破損モードにより異なる限界トルクに対応することができ、高精度の制御が可能となる。 Experimentally obtained for the applicable constant velocity universal joint, and using an approximation formula for the operating angle of the constant velocity universal joint, it is possible to cope with different limit torques depending on the design of the constant velocity universal joint and the assumed failure mode. Highly accurate control is possible.
電気モータの出力トルクを制御するものでは、高精度な制御が可能となる。モータのトルクが駆動トルクとして直接的に伝達されるものでは、制御性及び応答性に優れる。 In what controls the output torque of an electric motor, highly accurate control is attained. When the motor torque is directly transmitted as the drive torque, the controllability and responsiveness are excellent.
ドライブシャフトは、一端側に固定式等速自在継手が連結され、他端側に摺動式等速自在継手が連結されたものであってもよく、両側のそれぞれ摺動式等速自在継手が連結されるものであっても、種々のタイプのものに対応できる。 The drive shaft may be one in which a fixed type constant velocity universal joint is connected to one end side and a sliding type constant velocity universal joint is connected to the other end side. Even if it is connected, it can respond to various types.
以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明の制御装置を用いた車両(電気自動車)の簡略図を示している。すなわち、この電気自動車は、電気エネルギーを蓄積,発生させるバッテリ1と、このバッテリ1の電気エネルギーにて駆動する駆動モータ(電気モータ)2と、電気モータ2を制御するモータコントローラ3等を備える。
FIG. 1 shows a simplified diagram of a vehicle (electric vehicle) using the control device of the present invention. That is, the electric vehicle includes a
電気モータ2の出力軸は、デファレンシャル(フロントデフ)5を介して一対のドライブシャフト6,6に連結される。また、ドライブシャフト6は、デファレンシャル5と摺動式等速自在継手を介して接続され、駆動輪(前輪)7と固定式等速自在継手を介して接続される。モータコントローラ3にはアクセルペダル4が接続され、このアクセルペダル4の踏み込み量に基づいてモータコントローラ3がモータ2の回転数を制御する。なお、車体の後方には、後輪10,10が配置されている。
An output shaft of the
摺動式等速自在継手としては、ダブルオフセット型、トリポード型、クロスグルーブ型等の種々のタイプのものを用いることができ、固定式等速自在継手としても、バーフィールド型、アンダーカットフリー型等の種々のタイプのものを用いることができる。 Various types of sliding constant velocity universal joints such as double offset type, tripod type, cross groove type can be used, and fixed constant velocity universal joints can also be used as barfield type, undercut free type Various types such as can be used.
ダブルオフセット型の等速自在継手は、内周面に複数のトラック溝が形成された外側継手部材と、外周面に複数のトラック溝が形成された内側継手部材と、前記外側継手部材のトラック溝と内側継手部材のトラック溝との間に介在してトルクを伝達するボールと、このボールを収容するポケットを有するケージとを備え、ケージの外周面の中心と内周面の中心とが、継手中心に対し、軸方向に逆方向にオフセットしているものである。 The double offset type constant velocity universal joint includes an outer joint member having a plurality of track grooves formed on the inner peripheral surface, an inner joint member having a plurality of track grooves formed on the outer peripheral surface, and a track groove of the outer joint member. And a cage having a pocket for accommodating the ball, wherein the center of the outer peripheral surface of the cage and the center of the inner peripheral surface are the joints. It is offset in the opposite direction in the axial direction with respect to the center.
トリポード型の等速自在継手は、円周方向に向き合って配置されたローラ案内面を有する3つのトラック溝が軸方向に形成された外側継手部材と、半径方向に突出した3つの脚軸を備えたトリポード部材と、前記脚軸に外嵌されるローラ部材とを備えたものである。 The tripod type constant velocity universal joint includes an outer joint member in which three track grooves having roller guide surfaces arranged in the circumferential direction are formed in the axial direction, and three leg shafts projecting in the radial direction. A tripod member and a roller member fitted on the leg shaft.
クロスグルーブ型の等速自在継手は、軸線に対して互いに逆方向に傾いたボール溝を円周方向に交互に形成した外周面を有する内側継手部材と、軸線に対して互いに逆方向に傾いたトラック溝を円周方向に交互に形成した内周面を有する外側継手部材と、内側継手部材のトラック溝と外輪のトラック溝との交差部に組み込んだトルク伝達ボールと、トルク伝達ボールを保持するケージとを備えたものである。 The cross groove type constant velocity universal joint has an inner joint member having an outer peripheral surface in which ball grooves inclined in opposite directions with respect to the axis are alternately formed in the circumferential direction, and inclined in directions opposite to each other with respect to the axis. An outer joint member having an inner peripheral surface in which track grooves are alternately formed in the circumferential direction, a torque transmission ball incorporated at the intersection of the track groove of the inner joint member and the track groove of the outer ring, and the torque transmission ball are held It is equipped with a cage.
バーフィールド型の固定式等速自在継手は、内径面に複数のトラック溝が円周方向等間隔に軸方向に沿って形成された外側継手部材と、外径面に外側継手部材のトラック溝と対をなす複数のトラック溝が円周方向等間隔に軸方向に沿って形成された内側継手部材と、外側継手部材のトラック溝と内側継手部材のトラック溝とが協働して形成されるボールトラックにそれぞれ配されたトルク伝達ボールと、ボールを保持するケージとを備えたものである。 The Barfield type fixed constant velocity universal joint includes an outer joint member in which a plurality of track grooves are formed on the inner diameter surface along the axial direction at equal intervals in the circumferential direction, and a track groove of the outer joint member on the outer diameter surface. A ball in which a plurality of paired track grooves are formed along the axial direction at equal intervals in the circumferential direction, and the track groove of the outer joint member and the track groove of the inner joint member are formed in cooperation. A torque transmission ball disposed on each track and a cage for holding the ball are provided.
アンダーカットフリー型の固定式等速自在継手は、バーフィールド型の固定式等速自在継手が、トラック溝底が円弧部のみであるのに対して、トラック溝底が円弧部及び直線部とからなるものである。 Undercut-free fixed constant velocity universal joints are different from barfield fixed fixed constant velocity universal joints where the track groove bottom is only an arc portion, while the track groove bottom is formed from an arc portion and a straight portion. It will be.
この自動車においては、駆動輪7(タイヤ)側の等速自在継手(固定式等速自在継手)の作動角全域で、ドライブシャフト限界トルク以下にドライブシャフト入力トルクを制限する制御手段を、前記モータコントローラ3が備えている。
In this motor vehicle, the control means for limiting the drive shaft input torque below the drive shaft limit torque over the entire operating angle of the constant velocity universal joint (fixed constant velocity universal joint) on the drive wheel 7 (tire) side is the motor. The
この場合、等速自在継手の作動角に対するこの等速自在継手の限界トルクを予め実験的に求め、これに基づいて導き出される作動角と限界トルクとの関係の関数である近似式にて、前記ドライブシャフト限界トルクを定義している。 In this case, the limit torque of the constant velocity universal joint with respect to the operation angle of the constant velocity universal joint is experimentally obtained in advance, and an approximate expression that is a function of the relationship between the operation angle and the limit torque derived based on this is given by Defines drive shaft limit torque.
固定式等速自在継手の作動角と固定式等速自在継手の限界トルクとの関係は、図2(a)に示すグラフ図となる。許容限界トルク(線図)は等速自在継手の設計により作動角に対する特性が異なる。このため、理論的に計算で求めることは困難であり、実験的に求めるのが好ましい。 The relationship between the operating angle of the fixed type constant velocity universal joint and the limit torque of the fixed type constant velocity universal joint is a graph shown in FIG. The allowable limit torque (diagram) varies with the operating angle depending on the design of the constant velocity universal joint. For this reason, it is difficult to obtain theoretically by calculation, and it is preferable to obtain experimentally.
すなわち、許容限界トルクを1回の過大トルクに対する耐力を基準とする場合、自動車技術会規格「自動車の駆動軸用等速自在継手」(JASO C304−89)に規定されている「静的ねじり強さ試験」を用いることができる。 That is, when the allowable limit torque is based on the proof strength against a single excessive torque, the “static torsional strength” defined in the automobile engineering standard “Constant universal joint for driving shafts of automobiles” (JASO C304-89) Can be used.
作動角を変化させ、静的ねじり強さを求める。具体的には、最大作動角50度の固定式等速自在継手の場合、例えば、0°、10°、20°、30°、40°、50°のそれぞれの角度での静的ねじり強さを求める。この場合、サンプル数を各条件毎に複数個(少なくとも2個)とする。そして、得られたデータをグラフ化し、これに基づいて実験式を導く。データにばらつきが多い場合、試験サンプル数を増やすなどして統計的手法を用いる。 Change the operating angle to determine the static torsional strength. Specifically, in the case of a fixed type constant velocity universal joint having a maximum operating angle of 50 degrees, for example, static torsional strength at respective angles of 0 °, 10 °, 20 °, 30 °, 40 °, and 50 °. Ask for. In this case, the number of samples is plural (at least two) for each condition. The obtained data is graphed, and an empirical formula is derived based on the graph. If there is a lot of variation in the data, use statistical methods such as increasing the number of test samples.
このため、図2(a)のAの範囲の式(0°≦θ<θaの範囲の式)は静的ねじり強度T(θ)=Taとなり、図2(a)のBの範囲の式(θa≦θ≦θmax(50°))は静的ねじり強度T(θ)=Tb−Tc・θとなる。この際、強度のばらつきを考慮する。強度のばらつきを10%とした場合、KJ(θ)=0.9T(θ)として等速自在継手限界トルクを設定する。
Therefore, the formula in the range A in FIG. 2A (the formula in the
このように、実験的に求めた近似式によって、図2(b)に示すようなドライブシャフト入力トルク範囲を設定できる。すなわち、等速自在継手限界トルクは作動角θに対し決めることができるが、作動角θに対する限界トルクは、等速自在継手の想定する破損モードにより異なる。このため、適用する等速自在継手に対して実験的に求め、作動角θに対する近似式KJ(θ)を求めることになる。想定する破損モードとは、静的破壊に近い一つの強度を基準にするか、繰り返し入力を想定した基準とするかは車両によって異なる。このため、図2(a)では、Aの範囲及びBの範囲では直線であったが、等速自在継手の設計や想定する破損モードにより曲線やさらに複数の直線・曲線の組み合わせになる場合がある。 In this way, the drive shaft input torque range as shown in FIG. 2B can be set by an approximate expression obtained experimentally. That is, the constant velocity universal joint limit torque can be determined with respect to the operating angle θ, but the limit torque with respect to the operating angle θ differs depending on the assumed failure mode of the constant velocity universal joint. For this reason, it calculates | requires experimentally with respect to the constant velocity universal joint to apply, and calculates | requires the approximate expression KJ ((theta)) with respect to the working angle (theta). The assumed failure mode is different depending on whether the vehicle is based on one strength close to static failure or on the assumption of repeated input. For this reason, in FIG. 2 (a), although it was a straight line in the range of A and the range of B, there may be a case where a curve or a combination of a plurality of lines / curves is combined depending on the design of the constant velocity universal joint and the assumed failure mode. is there.
この実施形態のように、構成が1モータ、デファレンシャル6、左右のドライブシャフト6の場合、モータトルクをTm、デファレンシャルの減速比をR、ドライブシャフトの入力をTdとすると、次の数1の関係式が得られる。このため、作動角θにおいて、次の数2に示す関係式、すなわち、数3に示す関係式となるように制御することにより、過大入力による万が一の等速自在継手の損傷を防ぎ、かつ作動角の大きい領域でのCVJの性能を有効に活用することができる。
ここで、衝撃的な入力を想定し、安全係数A(A≧1)を加味するようにしてもよい。この安全係数を加味した場合、次の数4の関係式となる。このように安全係数を加味した場合、図2(b)に示すドライブシャフト入力トルク範囲となる。
実際には、モータ2のトルクは運転者のアクセル開度や車両の安全制御により決まるので、この発明の制御では作動角θにおける出力可能なモータの最大トルクに制限値を設ける。
Actually, the torque of the
本発明では、等速自在継手の作動角全域で、ドライブシャフト限界トルク以下にドライブシャフト入力トルクを制限するこができ、シャフト6の損傷及び内部部品(内側継手部材、ボール、ケージ等)の損傷を防止できる。等速自在継手の作動角の大きな領域において等速自在継手性能を有効に活用することができる。また、従来のような階段状の駆動トルクの変化が発生しにくく、車のドライバビリティ(運転しやすさ、操縦性)が向上する。
In the present invention, the drive shaft input torque can be limited below the drive shaft limit torque over the entire operating angle of the constant velocity universal joint, so that the
本発明では作動角全域で入力トルクを制御するため、車両の性能が満足できれば、モータからのドライブシャフトに対する最大出力トルク以下の許容負荷トルクを持つドライブシャフト6の選定が可能となり、ドライブシャフト6の小型、軽量化が可能となる。
In the present invention, since the input torque is controlled over the entire operating angle range, if the vehicle performance is satisfactory, it becomes possible to select the
適用する等速自在継手に対し実験的に求め、等速自在継手の作動角に対する近似式を利用するものでは、等速自在継手の設計や想定する破損モードにより異なる限界トルクに対応することができ、高精度の制御が可能となる。 Experimentally obtained for the applicable constant velocity universal joint, and using an approximation formula for the operating angle of the constant velocity universal joint, it is possible to cope with different limit torques depending on the design of the constant velocity universal joint and the assumed failure mode. Highly accurate control is possible.
電気モータ2の出力トルクを制御するものでは、より高精度な制御が可能となる。前記車両は変速機を有さないものであっても、変速機を有するとともに、伝達トルク増減機構を有さないものであってもよい。このような車両においては、モータ2のトルクとドライブシャフト入力トルクは、駆動伝達要素の伝達ロスを無視すれば、1対1の関係となり、制御が容易である。このため、制御性及び応答性に優れたものとなる。
In the case of controlling the output torque of the
ドライブシャフト6は、一端側に固定式等速自在継手が連結され、他端側に摺動式等速自在継手が連結されたものであってもよく、両端側にそれぞれ摺動式等速自在継手が連結されるものであっても、種々のタイプのものに対応できる。
The
すなわち、前記実施形態では、転舵輪ドライブシャフトのアウトボード等速自在継手を想定して記述したが、本発明の制御はドライブシャフトに対するトルク制御であり、たとえば、インボート側のスライド式等速自在継手に対して等速自在継手限界トルクKJ(θ)を設け、同様の制御をすることも出来る。この場合、サスペンションの移動量などを等速自在継手作動角に代用することは合理的である。アウトボード側とは、自動車等の車両に組付けた状態で車両の外側となる方であり、また、自動車等の車両に組付けた状態で車両の内側となる方をインボード側と呼ぶ。 That is, in the above-described embodiment, the description has been made assuming the outboard constant velocity universal joint of the steered wheel drive shaft. However, the control of the present invention is the torque control for the drive shaft, for example, the inboard side slide type constant velocity universal. A constant velocity universal joint limit torque KJ (θ) can be provided for the joint, and the same control can be performed. In this case, it is reasonable to substitute the movement amount of the suspension for the operating angle of the constant velocity universal joint. The outboard side is a side that is on the outside of the vehicle when assembled on a vehicle such as an automobile, and a side that is on the inside of the vehicle when assembled on a vehicle such as an automobile is called an inboard side.
本発明において等速自在継手の作動角を直接的に計測するのは困難であり、ステアリング装置からの情報、例えば、ハンドルの操舵角やステアリングラックの位置などを作動角に代用することは合理的である。また、懸架装置からの信号(情報)、例えば、サスペンションのショックアブソーバーの縮み量などを用いることができる。 In the present invention, it is difficult to directly measure the operating angle of the constant velocity universal joint, and it is reasonable to substitute information from the steering device such as the steering angle of the steering wheel or the position of the steering rack as the operating angle. It is. Further, a signal (information) from the suspension device, for example, the amount of contraction of the shock absorber of the suspension can be used.
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、本発明の制御では、アウトボード及びインボードの両等速自在継手に対するトルク制御も可能である。使用する電気モータとしては、DCM(直流モータ)、SM(永久磁石形同期モータ)、IM(誘導モータ)、SRM(スイッチトリラクタンスモータ)等の種々のタイプのものを用いることができる。また、使用するバッテリー1としても、用いるモータ等に応じて、そのモータにエネルギーを供給できて、これによって、車両が駆動できるものであればよく、リチウムイオンバッテリー等の種々のバッテリーを用いることができる。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible. For example, in the control of the present invention, both the outboard and inboard constant speeds are used. Torque control for the universal joint is also possible. As an electric motor to be used, various types such as DCM (DC motor), SM (permanent magnet synchronous motor), IM (induction motor), SRM (switched reluctance motor) can be used. Also, the
2 電気モータ
3 モータコントローラ
5 デファレンシャル
6 ドライブシャフト
2
Claims (8)
前記ドライブシャフトに用いられる等速自在継手の作動角全域で、ドライブシャフト限界トルク以下にドライブシャフト入力トルクを制限する制御手段を備え、前記等速自在継手の作動角に対するこの等速自在継手の限界トルクを予め実験的に求め、これに基づいて導き出される作動角と限界トルクとの関係の関数である近似式にて、前記ドライブシャフト限界トルクを定義することを特徴とする制御装置。 A control device in a vehicle that uses an electric motor as a power source and transmits power from the electric motor to drive wheels via a drive shaft,
Control means for limiting the drive shaft input torque below the drive shaft limit torque over the entire operating angle of the constant velocity universal joint used for the drive shaft, and the limit of the constant velocity universal joint relative to the operating angle of the constant velocity universal joint A control device characterized in that the drive shaft limit torque is defined by an approximate expression which is a function of a relationship between an operating angle and a limit torque derived based on the torque obtained experimentally in advance .
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