JP7533332B2 - Drive shaft fatigue damage estimation device - Google Patents
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Description
本発明は、車両の駆動源が発生したトルクを操舵駆動輪に伝達するドライブシャフトの疲労損傷度を推定するドライブシャフトの疲労損傷度の推定装置に関する。 The present invention relates to a drive shaft fatigue damage estimation device that estimates the degree of fatigue damage of a drive shaft that transmits torque generated by a drive source of a vehicle to the steering drive wheels.
車両の動力伝達系部品の修理・交換の時期を通知する装置として、特許文献1に記載の装置が知られている。同文献に記載の装置は、車両の走行情報に基づき、動力伝達系部品の疲労損傷度を推定している。疲労損傷度の推定に用いる走行情報には、車両の駆動源が発生しているトルクの情報が含まれている。そして、同装置は、疲労損傷度が一定の値に達すると、インストルメントパネルの表示等により、動力伝達系部品の修理・交換が必要であることを車両のユーザに通知している。 The device described in Patent Document 1 is known as a device that notifies the user when it is time to repair or replace a power transmission system component of a vehicle. The device described in this document estimates the degree of fatigue damage to the power transmission system components based on vehicle driving information. The driving information used to estimate the degree of fatigue damage includes information on the torque generated by the vehicle's drive source. When the degree of fatigue damage reaches a certain value, the device notifies the vehicle user that the power transmission system component needs to be repaired or replaced by displaying it on the instrument panel, etc.
なお、車両の動力伝達系部品には、駆動源が発生したトルクを駆動輪に伝達するドライブシャフトが含まれる。前輪駆動の車両では、ドライブシャフトがトルクを伝える駆動輪が、ステアリングの操作に応じて向きを変える操舵輪となっている。ここでは、駆動輪であり、かつ操舵輪でもある車輪を操舵駆動輪と記載する。 Note that the power transmission system components of a vehicle include a drive shaft that transmits torque generated by the drive source to the drive wheels. In a front-wheel drive vehicle, the drive wheels to which the drive shaft transmits torque are steered wheels that change direction in response to steering operations. Here, wheels that are both drive wheels and steered wheels are referred to as steered drive wheels.
操舵駆動輪に連結されるドライブシャフトでは、ステアリングの操作状況によっても疲労損傷の進み方が変化する。一方、上記文献1に記載の装置での疲労損傷度の推定では、ステアリングの操作状況が疲労損傷の進み方に影響するという、ドライブシャフトに特有の事情までは考慮していない。そのため、ドライブシャフトの疲労損傷度の推定には、その推定精度を向上する上で未だ改善の余地がある。 In drive shafts connected to steered drive wheels, the progression of fatigue damage also changes depending on the steering operation conditions. However, the estimation of the degree of fatigue damage using the device described in the above-mentioned document 1 does not take into account the unique circumstances of drive shafts, namely, that the steering operation conditions affect the progression of fatigue damage. Therefore, there is still room for improvement in the accuracy of estimating the degree of fatigue damage in drive shafts.
上記課題を解決する推定装置は、駆動源が発生したトルクを操舵駆動輪に伝達するドライブシャフトの疲労損傷度を推定する。同推定装置は、ステアリングの操舵角に基づいて操舵駆動輪に対するドライブシャフトのジョイント角を演算するとともに、同ジョイント角の演算値とドライブシャフトの軸トルク及び回転数とに基づいて同ドライブシャフトの疲労損傷の進行度合を示す疲労負荷の値を演算する処理を、既定の演算周期毎に繰り返し実施する。そして、同推定装置は、演算周期毎の疲労負荷の演算値を積算した値を、疲労損傷度の推定値として算出する。 The estimation device that solves the above problem estimates the degree of fatigue damage of a drive shaft that transmits torque generated by a drive source to the steered drive wheels. The estimation device calculates the joint angle of the drive shaft relative to the steered drive wheels based on the steering angle of the steering wheel, and calculates a fatigue load value that indicates the degree of progress of fatigue damage of the drive shaft based on the calculated joint angle value and the shaft torque and rotation speed of the drive shaft, repeatedly performing the process at a predetermined calculation cycle. The estimation device then calculates an estimated value of the degree of fatigue damage by integrating the calculated fatigue load values for each calculation cycle.
車両の走行中にドライブシャフトに加わる繰り返し応力の応力振幅は、ジョイント角とドライブシャフトの軸トルクとの関数として求められる。また、演算周期における繰り返し応力の繰り返し数は、ドライブシャフトの回転数に比例した値となる。よって、上記のような疲労負荷の値は、ジョイント角とドライブシャフトの軸トルク及び回転数の関数として求められる。そして、演算周期毎の疲労負荷の演算値を積算した値が、ドライブシャフトの疲労損傷度を示す値となる。そのため、上記推定装置では、疲労損傷の進行にジョイント角が与える影響を反映したかたちで、ドライブシャフトの疲労損傷度を推定できる。したがって、ドライブシャフトの疲労損傷度の推定精度を向上できる。 The stress amplitude of the repeated stress applied to the drive shaft while the vehicle is running is calculated as a function of the joint angle and the axial torque of the drive shaft. Furthermore, the number of repetitions of the repeated stress in a calculation cycle is a value proportional to the rotation speed of the drive shaft. Therefore, the fatigue load value as described above is calculated as a function of the joint angle and the axial torque and rotation speed of the drive shaft. The integrated value of the fatigue load calculated for each calculation cycle is a value indicating the degree of fatigue damage to the drive shaft. Therefore, the above estimation device can estimate the degree of fatigue damage to the drive shaft in a form that reflects the effect of the joint angle on the progression of fatigue damage. This can improve the accuracy of estimating the degree of fatigue damage to the drive shaft.
以下、ドライブシャフトの疲労損傷度の推定装置の一実施形態を、図1~図4を参照して詳細に説明する。本実施形態の推定装置30は、ハイブリッド車両10に設置されている。 Below, one embodiment of an estimation device for the degree of fatigue damage in a drive shaft will be described in detail with reference to Figures 1 to 4. The estimation device 30 of this embodiment is installed in a hybrid vehicle 10.
<動力伝達系の構成>
まず、図1を参照して、本実施形態の推定装置30が設置されたハイブリッド車両10の動力伝達系の構成を説明する。ハイブリッド車両10には、エンジン11、発電機12、及びモータ13の3つの駆動源が搭載されている。エンジン11及び発電機12は、動力分割機構14に連結されている。動力分割機構14は、サンギア、リングギア、プラネタリキャリアの3つの回転要素を有する遊星ギア機構である。動力分割機構14の回転要素の一つにはエンジン11のクランク軸が、もう一つには発電機12の回転軸が、残りの一つには減速ギア機構15が、それぞれ連結されている。なお、減速ギア機構15には、モータ13の回転軸も連結されている。
<Power transmission system configuration>
First, the configuration of a power transmission system of a hybrid vehicle 10 in which an estimation device 30 of this embodiment is installed will be described with reference to Fig. 1. The hybrid vehicle 10 is equipped with three drive sources, namely, an engine 11, a generator 12, and a motor 13. The engine 11 and the generator 12 are connected to a power split mechanism 14. The power split mechanism 14 is a planetary gear mechanism having three rotating elements, namely, a sun gear, a ring gear, and a planetary carrier. One of the rotating elements of the power split mechanism 14 is connected to the crankshaft of the engine 11, another is connected to the rotating shaft of the generator 12, and the remaining is connected to a reduction gear mechanism 15. The reduction gear mechanism 15 is also connected to the rotating shaft of the motor 13.
減速ギア機構15は、ディファレンシャルギア16を介して左右のドライブシャフト17が連結されている。ディファレンシャルギア16は、左右のドライブシャフト17の差動回転を許容するための差動装置である。左右のドライブシャフト17には、左右の操舵駆動輪18がそれぞれ連結されている。なお、左右のドライブシャフト17におけるディファレンシャルギア16との連結部には、インナジョイント17Aがそれぞれ設けられている。また、左右のドライブシャフト17における操舵駆動輪18との連結部には、アウタジョイント17Bがそれぞれ設けられている。なお、このハイブリッド車両10では、インナジョイント17Aには摺動式の等速ジョイントが、アウタジョイント17Bには固定式の等速ジョイントが、それぞれ採用されている。 The reduction gear mechanism 15 is connected to left and right drive shafts 17 via a differential gear 16. The differential gear 16 is a differential device that allows the left and right drive shafts 17 to rotate differentially. Left and right steering wheels 18 are connected to the left and right drive shafts 17, respectively. An inner joint 17A is provided at the connection between the left and right drive shafts 17 and the differential gear 16. An outer joint 17B is provided at the connection between the left and right drive shafts 17 and the steering wheels 18, respectively. In this hybrid vehicle 10, a sliding constant velocity joint is used for the inner joint 17A, and a fixed constant velocity joint is used for the outer joint 17B.
<操舵機構の構成>
続いて、ハイブリッド車両10の操舵機構の構成を説明する。操舵機構は、車体左右方向に延びるタイロッド20と、操舵駆動輪18を保持するナックルアーム21と、により構成されたリンク機構を備える。また、操舵機構は、ステアリングギア機構23を備えている。ステアリングギア機構23は、ステアリング22の回転をタイロッド20の左右の動きに変換する。このタイロッド20の動きをナックルアーム21に伝えることで、操舵駆動輪18の舵角が変更される。
<Configuration of steering mechanism>
Next, the configuration of the steering mechanism of the hybrid vehicle 10 will be described. The steering mechanism includes a link mechanism made up of a tie rod 20 extending in the left-right direction of the vehicle body and a knuckle arm 21 that holds the steered drive wheels 18. The steering mechanism also includes a steering gear mechanism 23. The steering gear mechanism 23 converts the rotation of a steering wheel 22 into left-right movement of the tie rod 20. By transmitting the movement of this tie rod 20 to the knuckle arm 21, the steering angle of the steered drive wheels 18 is changed.
<推定装置の構成>
以上のように構成されたハイブリッド車両10に設置される推定装置30の構成を説明する。推定装置30は、演算処理装置31、主記憶装置32、及び不揮発性メモリ33を備えている。主記憶装置32には、ドライブシャフト17の疲労損傷度の推定処理用のプログラムやデータが記憶されている。推定装置30は、主記憶装置32に記憶されたプログラムを演算処理装置31が読み込んで実行することで、ドライブシャフト17の疲労損傷度の推定処理を実施する。また、推定装置30には、モータ13の電流値を検出する電流センサ34、同モータ13の回転数を検出するレゾルバ35、ステアリング22の操舵角を検出する操舵角センサ36が接続されている。なお、実際には、ハイブリッド車両10の制御用の電子制御ユニットが、こうした推定装置30としての役割を担っている。
<Configuration of Estimation Device>
The configuration of the estimation device 30 installed in the hybrid vehicle 10 configured as above will be described. The estimation device 30 includes an arithmetic processing device 31, a main storage device 32, and a non-volatile memory 33. The main storage device 32 stores a program and data for estimating the fatigue damage degree of the drive shaft 17. The estimation device 30 performs the process of estimating the fatigue damage degree of the drive shaft 17 by having the arithmetic processing device 31 read and execute the program stored in the main storage device 32. In addition, a current sensor 34 that detects the current value of the motor 13, a resolver 35 that detects the rotation speed of the motor 13, and a steering angle sensor 36 that detects the steering angle of the steering wheel 22 are connected to the estimation device 30. Note that, in reality, an electronic control unit for controlling the hybrid vehicle 10 plays the role of the estimation device 30.
<疲労損傷度の推定処理>
続いて、図2を参照して、ドライブシャフト17の疲労損傷度を推定するための推定装置30の処理について説明する。推定装置30は、ハイブリッド車両10の走行中、既定の演算周期P毎に、図2に示す疲労損傷度推定ルーチンの処理を繰り返し実行している。なお、本ルーチンの処理は、左右のドライブシャフト17のそれぞれについて個別に実行される。また、本ルーチンで演算される各数値も、左右のドライブシャフト17のそれぞれに個別の値となっている。
<Fatigue Damage Degree Estimation Process>
Next, the process of the estimation device 30 for estimating the degree of fatigue damage of the drive shaft 17 will be described with reference to Fig. 2. The estimation device 30 repeatedly executes the process of the fatigue damage degree estimation routine shown in Fig. 2 at every predetermined calculation period P while the hybrid vehicle 10 is running. Note that the process of this routine is executed separately for each of the left and right drive shafts 17. Furthermore, each numerical value calculated in this routine is a different value for each of the left and right drive shafts 17.
なお、本実施形態の推定装置30が疲労損傷度を推定するドライブシャフト17では、アウタジョイント17Bのボール溝の表面層が疲労損傷の進行が最も早い部位となっている。疲労損傷度推定ルーチンでは、厳密には、こうしたアウタジョイント17Bのボール溝の表面層の疲労損傷度を推定している。 In the drive shaft 17 for which the estimation device 30 of this embodiment estimates the degree of fatigue damage, the surface layer of the ball groove of the outer joint 17B is the area where fatigue damage progresses most quickly. Strictly speaking, the fatigue damage estimation routine estimates the degree of fatigue damage in the surface layer of the ball groove of the outer joint 17B.
本ルーチンを開始すると推定装置30はまずステップS100において、ステアリング22の操舵角からアウタジョイント17Bのジョイント角θを、すなわち操舵駆動輪18に対するドライブシャフト17のジョイント角θを演算する。また、推定装置30は、続くステップS110において、モータ13の回転数からドライブシャフト17の回転数Dを演算する。さらに、推定装置30は、同ステップS110において、モータ13の電流値からドライブシャフト17の軸トルクTを演算する。なお、回転数Dは、単位時間におけるドライブシャフト17の回転の回数を示している。 When this routine starts, the estimation device 30 first calculates the joint angle θ of the outer joint 17B from the steering angle of the steering wheel 22 in step S100, i.e., the joint angle θ of the drive shaft 17 relative to the steered drive wheels 18. In the following step S110, the estimation device 30 calculates the rotation speed D of the drive shaft 17 from the rotation speed of the motor 13. In the same step S110, the estimation device 30 also calculates the shaft torque T of the drive shaft 17 from the current value of the motor 13. Note that the rotation speed D indicates the number of rotations of the drive shaft 17 per unit time.
左右のドライブシャフト17は、ディファレンシャルギア16、減速ギア機構15を介してモータ13に連結されている。よって、モータ13の回転数と、減速ギア機構15及びディファレンシャルギア16のギア比と、から左右のドライブシャフト17の回転数Dが求められる。また、モータ13の電流値からは、モータ13の軸トルクが求まる。そして、モータ13の軸トルクからは、ディファレンシャルギア16の入力トルクが求められる。左右のドライブシャフト17には、ディファレンシャルギア16の入力トルクが分配される。よって、モータ13の電流値から左右のドライブシャフト17の軸トルクTが求められる。 The left and right drive shafts 17 are connected to the motor 13 via the differential gear 16 and the reduction gear mechanism 15. Therefore, the rotation speed D of the left and right drive shafts 17 can be calculated from the rotation speed of the motor 13 and the gear ratio of the reduction gear mechanism 15 and the differential gear 16. The shaft torque of the motor 13 can be calculated from the current value of the motor 13. The input torque of the differential gear 16 can be calculated from the shaft torque of the motor 13. The input torque of the differential gear 16 is distributed to the left and right drive shafts 17. Therefore, the shaft torque T of the left and right drive shafts 17 can be calculated from the current value of the motor 13.
続いて推定装置30は、ステップS120において、ジョイント角θに基づき、式(1)の関係を満たす値を補正軸トルクTcの値として演算する。式(1)における「θmax」は、最大ジョイント角である。最大ジョイント角θmaxは、操舵駆動輪18の舵角変更範囲におけるジョイント角θの最大値を示している。 Then, in step S120, the estimation device 30 calculates a value that satisfies the relationship in equation (1) based on the joint angle θ as the value of the corrected shaft torque Tc. "θmax" in equation (1) is the maximum joint angle. The maximum joint angle θmax indicates the maximum value of the joint angle θ within the steering angle change range of the steered drive wheels 18.
次のステップS150において推定装置30は、累積疲労負荷AFに基づき、ドライブシャフト17のダメージレベルを算出した後、今回の本ルーチンの処理を終了する。ダメージレベルは、ドライブシャフト17の疲労損傷の程度を示す値として算出されている。本実施形態ではダメージレベルとして、レベル0からレベル9までの10段階のレベルを設定している。そして、ステップS150では、累積疲労負荷AFの値を0から次第に増加させていったときに、レベル0からレベル9へと段階的にレベル数が増加していくようにダメージレベルの値を算出している。 In the next step S150, the estimation device 30 calculates the damage level of the drive shaft 17 based on the accumulated fatigue load AF, and then ends the processing of this routine. The damage level is calculated as a value indicating the degree of fatigue damage to the drive shaft 17. In this embodiment, ten levels are set as the damage levels, from level 0 to level 9. Then, in step S150, the damage level value is calculated so that when the value of the accumulated fatigue load AF is gradually increased from 0, the number of levels increases stepwise from level 0 to level 9.
ハイブリッド車両10では、こうして推定装置30が算出したダメージレベルが一定の値を超えると、インストルメントパネル等に設けられた警告灯を点灯している。また、ハイブリッド車両10では、ダメージレベルが一定の値を超えると、エンジン11やモータ13の出力制限を実施している。 In the hybrid vehicle 10, when the damage level calculated by the estimation device 30 in this manner exceeds a certain value, a warning light provided on the instrument panel or the like is turned on. In addition, in the hybrid vehicle 10, when the damage level exceeds a certain value, output restrictions are imposed on the engine 11 and the motor 13.
また、車両管理のためのデータセンタとのデータ通信装置がハイブリッド車両10に搭載されている場合には、ダメージレベルを次のように利用できる。車両管理用のデータセンタは、管理下の各車両からダメージレベルと走行距離とを収集する。そして、データセンタでは、収集したデータから各車両のドライブシャフト17の交換時期の予測が行われる。そして、その予測結果に基づき、整備工場への車両の入庫日をユーザに通知する。また、データセンタでは、各車両の交換時期の予測結果から、将来のドライブシャフト17の交換数の推移を予測して、必要な時期に必要な数のドライブシャフト17が納入されるようにサプライヤへの発注が行われる。 If the hybrid vehicle 10 is equipped with a data communication device for communication with a data center for vehicle management, the damage level can be used as follows. The data center for vehicle management collects the damage level and mileage from each vehicle under its management. The data center then predicts when to replace the drive shaft 17 of each vehicle from the collected data. Based on the prediction results, the data center then notifies the user of the date the vehicle will be brought into the maintenance workshop. The data center also predicts the future trend in the number of drive shaft 17 replacements from the predicted replacement times for each vehicle, and places an order with the supplier so that the required number of drive shafts 17 are delivered at the required time.
<実施形態の作用、効果>
本実施形態の作用及び効果について説明する。
ハイブリッド車両10の走行中、ドライブシャフト17の各部には繰り返し応力が発生する。そして、その繰り返し応力によりドライブシャフト17の各部の疲労損傷が進行する。ドライブシャフト17の各部における繰り返し応力の応力振幅Sは、軸トルクTとジョイント角θとの関数として求まる。アウタジョイント17Bのボール溝の表面層における応力振幅Sは、軸トルクTに比例し、かつ「θ/2」の正接の値に比例する値となる。
<Actions and Effects of the Embodiment>
The operation and effects of this embodiment will be described.
While the hybrid vehicle 10 is traveling, repeated stress is generated in each portion of the drive shaft 17. The repeated stress causes fatigue damage to progress in each portion of the drive shaft 17. The stress amplitude S of the repeated stress in each portion of the drive shaft 17 is determined as a function of the axial torque T and the joint angle θ. The stress amplitude S in the surface layer of the ball groove of the outer joint 17B is proportional to the axial torque T and to the tangent value of "θ/2".
図3に、軸トルクTを一定としたときの、アウタジョイント17Bのボール溝の表面層の応力振幅Sとジョイント角θとの関係を示す。ここで、ジョイント角θが最大ジョイント角θmaxであるときの応力振幅Sを「Smax」とする。このとき、ジョイント角θが「θ1」であるときの応力振幅S1は、式(3)に示す値となる。ジョイント角θを最大ジョイント角θmaxとした状態での「Smax」は、軸トルクTに比例する値となる。よって、上述した式(2)の関係を満たす値として演算される補正軸トルクTcは、アウタジョイント17Bのボール溝の表面層の応力振幅Sに比例する値となる。 Figure 3 shows the relationship between the stress amplitude S of the surface layer of the ball groove of the outer joint 17B and the joint angle θ when the axial torque T is constant. Here, the stress amplitude S when the joint angle θ is the maximum joint angle θmax is "Smax". In this case, the stress amplitude S1 when the joint angle θ is "θ1" is the value shown in formula (3). "Smax" when the joint angle θ is the maximum joint angle θmax is a value proportional to the axial torque T. Therefore, the corrected axial torque Tc calculated as a value that satisfies the relationship of formula (2) above is a value proportional to the stress amplitude S of the surface layer of the ball groove of the outer joint 17B.
以上の本実施形態のドライブシャフト17の疲労損傷度の推定装置30によれば、以下の効果を奏することができる。
(1)本実施形態では、既定の演算周期P毎にジョイント角θと、ドライブシャフトの軸トルクT及び回転数Dと、に基づいて疲労負荷Fを演算している。そして、演算周期P毎の疲労負荷Fの演算値を積算した値を、ドライブシャフト17の疲労損傷度の推定値である累積疲労負荷AFの値として算出している。そのため、疲労損傷の進行にジョイント角θが与える影響を反映したかたちで、ドライブシャフト17の疲労損傷度を推定できる。したがって、ドライブシャフト17の疲労損傷度の推定精度を向上できる。
According to the above-described device 30 for estimating the fatigue damage degree of the drive shaft 17 of the present embodiment, the following effects can be achieved.
(1) In this embodiment, the fatigue load F is calculated for each predetermined calculation cycle P based on the joint angle θ and the shaft torque T and rotation speed D of the drive shaft. The calculated values of the fatigue load F for each calculation cycle P are then integrated to calculate the cumulative fatigue load AF, which is an estimate of the fatigue damage level of the drive shaft 17. Therefore, the fatigue damage level of the drive shaft 17 can be estimated in a form that reflects the effect of the joint angle θ on the progression of fatigue damage. This improves the accuracy of estimating the fatigue damage level of the drive shaft 17.
(2)ドライブシャフト17の疲労損傷度の高精度の推定が可能であるため、ドライブシャフト17の交換時期の予測も精度良く行える。そのため、整備工場への入庫日のユーザへの案内や、交換部品の発注といった、ドライブシャフト17の交換の準備を適切に行える。 (2) Because it is possible to estimate the degree of fatigue damage to the drive shaft 17 with high accuracy, it is also possible to predict with high accuracy when to replace the drive shaft 17. This allows appropriate preparations for the replacement of the drive shaft 17 to be made, such as informing the user of the date of bringing the drive shaft 17 into the repair shop and ordering replacement parts.
(3)ドライブシャフト17の疲労損傷が進行して、異音の発生や車体振動の増加等の不具合が生じると、車両に対するユーザの信頼が損なわれる。これに対して本実施形態では、ドライブシャフト17の交換時期を正確に予測でき、不具合が生じる前の適切な時期の部品交換を促せる。そのため、車両へのユーザ評価を高められる。 (3) If fatigue damage to the drive shaft 17 progresses and causes problems such as abnormal noise and increased vehicle body vibration, the user's trust in the vehicle will be damaged. In contrast, in this embodiment, it is possible to accurately predict when to replace the drive shaft 17, and to encourage part replacement at the appropriate time before a problem occurs. This improves the user's evaluation of the vehicle.
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態の推定装置30は、ハイブリッド車両10以外の車両において、ドライブシャフトの疲労損傷度の推定を行う装置としての実施も可能である。
This embodiment can be modified as follows: This embodiment and the following modifications can be combined with each other to the extent that there is no technical contradiction.
The estimation device 30 of the above embodiment may be implemented as a device that estimates the degree of fatigue damage of a drive shaft in a vehicle other than the hybrid vehicle 10 .
・上記実施形態では、ドライブシャフト17の軸トルクT、及び回転数Dを、モータ13の電流値、及び回転数から求めていたが、それ以外のパラメータから求めるようにしてもよい。例えば、エンジンのみを駆動源として備える従来型の車両の場合、エンジンのトルク、回転数、変速機のギア段等から、ドライブシャフト17の軸トルクT、及び回転数Dを求めることが可能である。 - In the above embodiment, the shaft torque T and rotation speed D of the drive shaft 17 are calculated from the current value and rotation speed of the motor 13, but they may be calculated from other parameters. For example, in the case of a conventional vehicle equipped with an engine as the only driving source, it is possible to calculate the shaft torque T and rotation speed D of the drive shaft 17 from the engine torque, rotation speed, gear position of the transmission, etc.
・上記実施形態では、ドライブシャフト17の疲労損傷度として、アウタジョイント17Bのボール溝の表面層における疲労損傷度を推定していた。ドライブシャフト17のそれ以外の部位の疲労損傷度を推定の対象としてもよい。 In the above embodiment, the degree of fatigue damage in the surface layer of the ball groove of the outer joint 17B was estimated as the degree of fatigue damage in the drive shaft 17. The degree of fatigue damage in other parts of the drive shaft 17 may also be estimated.
・上記実施形態では、繰り返し応力の応力振幅Sに比例する値である補正軸トルクTcを、式(1)の関係を満たす値となるように演算していた。軸トルクT、ジョイント角θと応力振幅Sとの関係は、ドライブシャフトの構成や部位により異なったものとなる。そうした場合にも、応力振幅Sは、軸トルクT及びジョイント角θの関数として求められる。よって、補正軸トルクTcの演算に用いる、軸トルクT及びジョイント角θの関数には、ドライブシャフトの構成や疲労損傷度を推定する部位に応じた適切な関数を採用するとよい。 - In the above embodiment, the corrected shaft torque Tc, which is a value proportional to the stress amplitude S of the repeated stress, was calculated to be a value that satisfies the relationship of formula (1). The relationship between the shaft torque T, joint angle θ, and stress amplitude S varies depending on the configuration and location of the drive shaft. Even in such cases, the stress amplitude S can be found as a function of the shaft torque T and joint angle θ. Therefore, it is advisable to adopt an appropriate function of the shaft torque T and joint angle θ used to calculate the corrected shaft torque Tc according to the configuration of the drive shaft and the location for which the fatigue damage degree is to be estimated.
・上記実施形態では、応力振幅Sと交換時期繰り返し数Nfとの関係から導出した式(2)の関係を満たす値として、演算周期P毎の疲労損傷の進行度合を示す疲労負荷Fの値を演算していた。応力振幅Sと交換時期繰り返し数Nfとの関係もドライブシャフトの構成や部位により異なったものとなる。そうした場合にも、疲労負荷Fは、ジョイント角θ、軸トルクT、及び回転数Dの関数として求められる。よって、疲労負荷Fの演算に用いる、ジョイント角θ、軸トルクT、及び回転数Dの関数には、ドライブシャフトの構成や疲労損傷度を推定する部位に応じた適切な関数を採用するとよい。 - In the above embodiment, the value of the fatigue load F, which indicates the degree of progression of fatigue damage for each calculation cycle P, was calculated as a value that satisfies the relationship of formula (2) derived from the relationship between the stress amplitude S and the number of replacement cycles Nf. The relationship between the stress amplitude S and the number of replacement cycles Nf also differs depending on the configuration and location of the drive shaft. Even in such cases, the fatigue load F can be found as a function of the joint angle θ, the shaft torque T, and the rotation speed D. Therefore, it is advisable to adopt appropriate functions for the joint angle θ, the shaft torque T, and the rotation speed D used to calculate the fatigue load F according to the configuration of the drive shaft and the location for which the degree of fatigue damage is to be estimated.
10…ハイブリッド車両
11…エンジン
12…発電機
13…モータ
14…動力分割機構
15…減速ギア機構
16…ディファレンシャル
17…ドライブシャフト
17A…インナジョイント
17B…アウタジョイント
18…操舵駆動輪
20…タイロッド
21…ナックルアーム
22…ステアリング
23…ステアリングギア機構
30…推定装置
31…演算処理装置
32…主記憶装置
33…不揮発性メモリ
34…電流センサ
35…レゾルバ
36…舵角センサ
REFERENCE SIGNS LIST 10 hybrid vehicle 11 engine 12 generator 13 motor 14 power split mechanism 15 reduction gear mechanism 16 differential 17 drive shaft 17A inner joint 17B outer joint 18 steered drive wheel 20 tie rod 21 knuckle arm 22 steering 23 steering gear mechanism 30 estimation device 31 calculation processing device 32 main memory device 33 non-volatile memory 34 current sensor 35 resolver 36 steering angle sensor
Claims (1)
ステアリングの操舵角に基づいて前記操舵駆動輪に対する前記ドライブシャフトのジョイント角を演算するとともに、同ジョイント角の演算値と前記ドライブシャフトの軸トルク及び回転数とに基づいて同ドライブシャフトの疲労損傷の進行度合を示す疲労負荷の値を演算する処理を、既定の演算周期毎に繰り返し実施し、
かつ前記演算周期毎の前記疲労負荷の演算値を積算した値を、前記疲労損傷度の推定値として算出する
ドライブシャフトの疲労損傷度の推定装置。 A device for estimating a degree of fatigue damage of a drive shaft that transmits torque generated by a drive source to steering drive wheels, comprising:
a joint angle of the drive shaft relative to the steered drive wheels is calculated based on a steering angle of a steering wheel, and a fatigue load value indicating a degree of progress of fatigue damage of the drive shaft is calculated based on the calculated joint angle value and the shaft torque and rotation speed of the drive shaft, the process being repeatedly performed at predetermined calculation intervals;
and calculating an estimated value of the fatigue damage degree by integrating the computed values of the fatigue load for each computation cycle.
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