車両の制御装置
【課題】差動装置に発生した故障を早期に検出し、破損の進行を抑制することができる車両の制御装置を提供する。
【解決手段】電子制御装置は、各車輪の回転数を表す信号を取得し（ステップＳ１１）、
駆動輪と従動輪の回転数差から駆動輪回転数の振れ量を算出する（ステップＳ１２）。次に、電子制御装置は、駆動輪回転数の振れ量が規定値より大きいか否かを判定し（ステップＳ１３）、規定値を超えていると判定した場合には（ステップＳ１３でＹＥＳ）、規定値を超えているデータの時刻が周期性を有しているか否かを判定する（ステップＳ１４）。電子制御装置は、駆動輪回転数の振れ量が周期性を有すると判定した場合には（ステップＳ１４でＹＥＳ）、差動装置が故障していると判断する（ステップＳ１５）。
【解決手段】電子制御装置は、各車輪の回転数を表す信号を取得し（ステップＳ１１）、
駆動輪と従動輪の回転数差から駆動輪回転数の振れ量を算出する（ステップＳ１２）。次に、電子制御装置は、駆動輪回転数の振れ量が規定値より大きいか否かを判定し（ステップＳ１３）、規定値を超えていると判定した場合には（ステップＳ１３でＹＥＳ）、規定値を超えているデータの時刻が周期性を有しているか否かを判定する（ステップＳ１４）。電子制御装置は、駆動輪回転数の振れ量が周期性を有すると判定した場合には（ステップＳ１４でＹＥＳ）、差動装置が故障していると判断する（ステップＳ１５）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の制御装置に関し、特に、差動装置の異常を検出する車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関や回転電機などの駆動力発生装置を搭載した車両は、一般に、駆動力発生装置から出力された駆動力を左右の駆動輪に分配する差動装置を備えている。
【０００３】
このような差動装置は、２つのデフピニオンギヤが取り付けられたデフケースと、２つのデフピニオンギヤの左右に噛み合わされ駆動輪に回転を伝達する左右のサイドギヤとを備えている。この差動装置は、車両の直進時にはデフピニオンギヤが公転のみを行い、この公転が左右のサイドギヤを等しく回転させ、左右の駆動輪の回転数が等しくなるようになっている。一方、車両の旋回時には、デフピニオンギヤが公転に加え自転も行うことにより、左右のサイドギヤの回転数を異ならしめ、左右の駆動輪の差動を許容するようになっている。
【０００４】
また、左右の駆動輪のうちのいずれか一方が、凍結した低摩擦の路面に接地したり脱輪を起こすと、差動装置に入力された駆動力の大部分がこの駆動輪に伝達されることとなり、もう一方の駆動輪に伝達される駆動力が減少し、車両の前進が不可能となったり走行が不安定になるという問題が生じる。さらには、左右の駆動輪の差回転が増大すると、デフピニオンギヤやサイドギヤに過大な負荷がかかることとなる。
【０００５】
そこで、一般に、差動装置は左右の駆動輪の差動を制限するためのＬＳＤ（Limited Slip Differential Gear）を備えており、駆動力が左右の駆動輪のいずれか一方のみに伝達することを防止して、車両の走行安定性を高めるとともに、差動装置に過大な負荷がかかることを防止するようになっている。
【０００６】
このような差動装置を備える車両において、設置された差動装置の仕様が通常と異なることを検出した場合には、運転者に対し警告を行う制御装置を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
この特許文献１に記載された従来の制御装置は、駆動力発生装置としての内燃機関から出力された駆動力を前輪と後輪とに分配するセンターディファレンシャル装置と、センターディファレンシャル装置の前輪側出力軸から出力された駆動力を左右の前輪に分配する前輪側差動装置と、センターディファレンシャル装置の後輪側出力軸から出力された駆動力を左右の後輪に分配する後輪側差動装置とを備えた４輪駆動車に設置されており、センターディファレンシャル装置は、前輪および後輪へ駆動力を等分分配する４輪駆動モードと後輪のみへ分配する後輪駆動モードとの間で切り替え可能となっている。
【０００８】
このような車両に搭載された特許文献１に記載の制御装置は、センターディファレンシャル装置が後輪駆動モードに移行したことを条件に、前輪と後輪の回転数を検出して前後車輪速比を算出するとともに、前輪側出力軸および後輪側出力軸に基づいて前後出力軸速度比を算出する。そして、制御装置は、算出した前後車輪速比と前後出力軸速度比とに基づいて前輪側差動装置および後輪側差動装置のいずれか一方に仕様が異なる差動装置が設置されているか否かを判定し、仕様が異なると判定した場合には、運転者に対し音声信号などで警告を行うようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−１７３０５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述のような特許文献１に記載の従来の制御装置にあっては、前輪側の差動装置および後輪側の差動装置のうちいずれか一方に仕様が異なる差動装置が設置されているか否かを検出するようになっているものの、差動装置に発生した故障を検出するようなものではなかった。
【００１１】
そのため、差動装置を構成するサイドギヤやピニオンギヤに歯欠けが発生したとしても、制御装置は差動装置の故障を検出できず、運転者は差動装置の故障を知ることなく車両の走行を継続してしまっていた。結果として、歯欠けが発生したギヤの破損が進行し、完全な破壊に至り、車両が走行不能に陥る可能性があった。
【００１２】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、差動装置の故障発生を早期に検出し、破損の進行を抑制することができる車両の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る車両の制御装置は、上記目的達成のため、（１）駆動力発生装置と、前記駆動力発生装置から出力される駆動力を左右の駆動輪に分配するとともに前記左右の駆動輪の差動を許容する差動装置とを備えた車両に搭載される車両の制御装置であって、前記左右の駆動輪の回転数を検出する第１の車輪速センサと、前記駆動力が伝達されない左右の従動輪の回転数を測定する第２の車輪速センサと、前記第１の車輪速センサと前記第２の車輪速センサにより検出された前記駆動輪の回転数と前記従動輪の回転数との回転数差を算出する回転数差算出手段と、前記回転数差算出手段により算出された回転数差が周期的に規定値を超えている場合に前記差動装置が故障していると判定する故障判定手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１４】
この構成により、駆動輪の回転数と従動輪の回転数とが周期的に乖離する原因となるギヤの歯欠けが差動装置において発生したことを検出できるので、差動装置が完全破損する前に差動装置の故障を検出し、故障の検出を運転者にアナウンスしたりエンジントルクの制限を実行することが可能となる。したがって、差動装置の故障発生を早期に検出し、破損の進行を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、差動装置に発生した故障を早期に検出し、破損の進行を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態に係る制御装置を搭載した車両の概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る差動装置を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る差動装置に故障が発生した場合における車輪の回転数の変化を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る差動装置に故障が発生していない場合における車輪の回転数の変化を表す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る故障判定処理を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は前輪駆動車に適用された本発明による車両の制御装置を示す概略構成図である。
【００１９】
図１に示すように、車両１は、駆動力発生装置としてのエンジン１０と、エンジン１０の出力軸を構成するクランクシャフト１１から入力した駆動力を増幅するトルクコンバータおよび入力回転を所望の変速比で変速して出力するトランスミッションを含む自動変速機１２と、を備えている。エンジン１０は、ガソリンや軽油などの炭化水素系の燃料の供給を受けて動力を出力する内燃機関により構成されており、後述する電子制御装置３２により燃料噴射量や点火時期、吸入空気量等の制御を受けている。なお、駆動力発生装置としては、エンジン１０に限定されず、モータジェネレータや、モータジェネレータとエンジンとを組み合わせたハイブリッド機構などにより構成されていてもよい。
【００２０】
自動変速機１２の出力軸１４の回転は、差動装置２８を介して左右のドライブシャフト６２ＦＬ及び６２ＦＲへ伝達され、これにより車両１の前輪を構成する左右の駆動輪２９ＦＬ及び２９ＦＲが回転駆動される。
【００２１】
左右の駆動輪２９ＦＬ及び２９ＦＲは、操舵輪としての機能を有しており、運転者によるステアリングホイールの転舵に応じて操舵されるようになっている。また、車両１は、後輪を構成しエンジン１０からの駆動力が伝達されない左右の従動輪２９ＲＬ及び２９ＲＲを備えている。
【００２２】
なお、以下の説明においては、左右の駆動輪２９ＦＬ、２９ＦＲを互いに区別する必要がない場合には、駆動輪２９Ｆとして説明し、左右の従動輪２９ＲＬ、２９ＲＲを互いに区別する必要がない場合には、従動輪２９Ｒとして説明する。また、駆動輪と従動輪とを区別する必要がない場合には、車輪２９として説明する。
【００２３】
車両１は、左右の駆動輪２９ＦＬ、２９ＦＲおよび左右の従動輪２９ＲＬ、２９ＲＲの回転数をそれぞれ検出する車輪速センサ３０ＦＬ、３０ＦＲ、３０ＲＬ、３０ＲＲを備えている。車輪速センサ３０ＦＬ、３０ＦＲ、３０ＲＬ、３０ＲＲは、例えば、磁界の変化を測定する半導体式センサと、磁性粉が充填されたゴムにより形成され円周方向にＮ極およびＳ極が均等に配置されている磁気ロータと、によって構成されている。車輪２９の回転とともに磁気ロータが回転すると、車輪速に応じた磁界の変化が発生し、半導体式センサは、この磁界の変化に応じて、車輪速を表す信号を電子制御装置３２に送信するようになっている。なお、以下の説明においては、車輪速センサ３０ＦＬ、３０ＦＲ、３０ＲＬ、３０ＲＲを互いに区別する必要がない場合には、車輪速センサ３０として説明する。
【００２４】
また、車両１は、電子制御装置３２を備えている。電子制御装置３２は、運転者によるアクセルペダル３４の操作やエンジン負荷等に応じてエンジン１０の出力及び自動変速機１２のギヤ段を制御すると共に、運転者によるブレーキペダル３６の踏み込み操作に応じて油圧回路を制御し、これにより車両１の制駆動力を制御する。
【００２５】
電子制御装置３２は、エンジン１０に対する制御を行うエンジンＥＣＵ、自動変速機１２に対する制御を行うトランスミッションＥＣＵ、車輪２９の制動力を制御するＡＢＳ＿ＥＣＵなど公知のＥＣＵ（Electronic Control Unit）により構成されている。これらのＥＣＵは、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＲＯＭ（Read Only Memory）および入出力インターフェースを有している。電子制御装置３２は、アクセルペダル３４の踏み込み量を検出するアクセル開度センサ３５からアクセル開度を表す信号やブレーキペダル３６の踏込み量を検出する公知のブレーキスイッチからの信号を入力したり、車速信号、イグニッション信号、シフトポジション信号などの各種信号を公知の方法により入力するようになっている。
【００２６】
エンジンＥＣＵは、クランクシャフト１１の回転数や冷却水温などエンジン１０の運転状態を検出する各種センサからの信号や、アクセル開度センサ３５から入力される信号に基づいてエンジン１０に供給される燃料の噴射量や点火時期を制御する。また、車両１はエンジン１０に吸気を行うための吸気通路と、吸気通路に設置され吸入空気量を調節するための電子スロットル装置６６とを備えており、エンジンＥＣＵは、アクセル開度センサ３５から入力される信号に基づき電子スロットル装置６６のスロットル弁の開度を制御し、吸入空気量を調節するようになっている。
【００２７】
トランスミッションＥＣＵは、車速センサや電子スロットル装置６６に設置されたスロットル開度センサなどから入力される信号に基づいて、トルクコンバータのロックアップクラッチを係合状態と非係合状態との間で切り替えたり、ＲＯＭに記憶されている変速マップに基づいてトランスミッションのギヤ段をシフトさせるようになっている。
【００２８】
ＡＢＳ＿ＥＣＵは、後述するように、ＡＢＳユニット３７を介して各車輪２９の制動手段３８を制御し、車両１を制御するようになっている。また、ＡＢＳ＿ＥＣＵは、各車輪速センサ３０により検出される車輪速や、周知のセンサにより検出される車両前後方向および横方向の加速度、ヨーレート、操舵角などの各種パラメータに基づいて、ＡＢＳ（Anti-lock Brake System）制御やＴＲＣ（Traction Control）制御、ＶＳＣ（Vehicle Stability Control）制御を実行するようになっている。
【００２９】
ＡＢＳ制御は、車輪速センサ３０や図示しない加速度センサから入力される信号に基づき、急ブレーキ時や滑りやすい路面でブレーキをかけたときに起こる車輪２９のロックを抑制するようになっている。
【００３０】
ＶＳＣ制御は、車両１の旋回時において、各車輪速センサ３０や、操舵角センサおよびヨーレートセンサから入力される信号に基づき、運転者による急激なハンドル操作や滑りやすい路面における各車輪２９の横滑りを検知して、各車輪２９に加える制動力およびエンジン１０の出力を制御し、車両１のスピンやコースアウトなどを抑制するようになっている。また、ＴＲＣ制御は、車輪速センサ３０などＡＢＳ制御で使用されるセンサから入力される信号を利用して、車両１の発進時や加速時に駆動輪２９Ｆの空転を抑制するための制御である。
【００３１】
これらのＥＣＵは、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信により必要な信号を互いに送受するようになっている。なお、電子制御装置３２は、上記のＥＣＵの組み合わせに限定されず、１以上のＥＣＵにより構成されていればよい。
【００３２】
なお、電子制御装置３２は、後述するように、本発明に係る車両の制御装置、回転数差算出手段および故障検出手段を構成する。
【００３３】
また、車両１は、ＡＢＳユニット３７を備えている。ＡＢＳユニット３７は、車両１の速度が規定速度よりも高いときにブレーキペダル３６が規定量以上踏み込まれると、いわゆるポンピングブレーキ操作を自動的に行うための装置である。このＡＢＳユニット３７は、種々の公知のシステムにより構成されている。
【００３４】
車両１は、さらに、音声信号を再生するスピーカ６８と、車両１の走行状態や故障の発生を表示する表示装置６７とを備えている。表示装置６７は、例えば運転席の近傍に設置され速度メータや複数の警告灯を有するインストルメントパネルにより構成されている。スピーカ６８および表示装置６７は、電子制御装置３２と接続されており、電子制御装置３２は、各センサから入力した信号に基づいて、予めＲＯＭに記憶されている音声信号をスピーカ６８に送信したり、表示装置６７に対し警告灯を表示させるための信号を送信するようになっている。
【００３５】
車両１は、さらに、各車輪２９に設置された制動手段３８と、各制動手段３８に対してブレーキ液圧の供給を行う液圧配管３９と、を備えている。ＡＢＳユニット３７は、各液圧配管３９のブレーキ液圧を個別に調節するようになっている。
【００３６】
ＡＢＳユニット３７は、運転者によるブレーキペダル３６の踏み込み操作に応じて駆動されるブレーキマスタシリンダ４１と、ブレーキペダル３６の踏み込みによって生じる圧力を増圧し、ブレーキマスタシリンダ４１に入力するブレーキブースタを備えている。
【００３７】
制動手段３８は、ディスクロータと、これら各ディスクロータを夫々に押圧して機械的な制動力を発生させるブレーキパッドやピストンが配備されたキャリパと、を備えたものであり、各液圧配管３９から供給されたブレーキ液圧によってピストンが作動して、そのブレーキ液圧の大きさに応じた制動力を発生させるようになっている。
【００３８】
また、ＡＢＳユニット３７は、電子制御装置３２のＡＢＳ＿ＥＣＵによって駆動制御されるようになっている。例えば、ＡＢＳユニット３７は、各車輪２９の増圧弁や減圧弁等の制御弁を備えており、ＡＢＳ＿ＥＣＵは、この制御弁を開閉させることによって、ブレーキマスタシリンダ４１のブレーキ液圧を各液圧配管３９に供給したり、そのブレーキ液圧を増減して各液圧配管３９に供給したりするようになっている。したがって、ＡＢＳ＿ＥＣＵは、ＡＢＳユニット３７を駆動制御することによって、運転者のブレーキ操作量、すなわちブレーキペダル３６の操作量に応じた制動力を車両１に働かせたり、ＡＢＳユニット３７によって増圧又は減圧されたブレーキ液圧による制動力を車両１に働かせるようになっている。
【００３９】
図２は、本発明の実施の形態に係る差動装置２８を示す図である。
【００４０】
差動装置２８は、軸受５６、５７により回転自在に支持された中空のデフケース５５を有し、このデフケース５５の外周にはファイナルドライブピニオン５４と噛み合うファイナルリングギヤ５８が設けられている。これらのファイナルドライブピニオン５４およびファイナルリングギヤ５８は、ファイナルギヤ対６５を構成している。
【００４１】
また、デフケース５５の内部には２つのピニオンギヤ６０が取り付けられたピニオンシャフト５９が配置されている。このピニオンギヤ６０には２つのサイドギヤ６１、６９が噛み合わされている。サイドギヤ６１、６９は、左右のドライブシャフト６２ＦＬ、６２ＦＲを介して左右の駆動輪２９ＦＬ、２９ＦＲにそれぞれ連結されている。
【００４２】
車両１が直進走行をしており、駆動輪２９ＦＬと駆動輪２９ＦＲとの回転数が等しい場合には、左右のドライブシャフト６２ＦＬ、６２ＦＲは等しい回転数で回転するため、サイドギヤ６１、６９も互いに同じ回転数で回転する。したがって、差動装置２８において、ファイナルギヤ対６５の出力回転数と、ドライブシャフト６２ＦＬ、６２ＦＲの回転数とは等しくなる。
【００４３】
これに対し、車両１が左に旋回している場合には、駆動輪２９ＦＲの回転数は駆動輪２９ＦＬの回転数よりも増加する。この場合、ピニオンギヤ６０が回転することにより、ドライブシャフト６２ＦＬ、６２ＦＲの回転数に差、すなわち差回転が生じることが許容される。
【００４４】
以下、本発明の実施の形態に係る車両の制御装置の特徴的な構成について、図１および図２を参照して説明する。
【００４５】
車両１の制御装置を構成する電子制御装置３２は、左右の駆動輪２９ＦＬ、２９ＦＲおよび左右の従動輪２９ＲＬ、２９ＲＲの回転数を車輪速センサ３０ＦＬ、３０ＦＲ、３０ＲＬ、３０ＲＲからそれぞれ取得すると、左側の駆動輪２９ＦＬと左側の従動輪２９ＲＬとの回転数差および右側の駆動輪２９ＦＲと右側の従動輪２９ＲＲとの回転数差を算出し、算出した回転数差と測定時刻とを対応付けたデータとしてＲＡＭに記憶するようになっている。したがって、本実施の形態に係る電子制御装置３２は、本発明に係る回転数差算出手段を構成する。
【００４６】
ここで、所定時間とは、差動装置２８の故障を判定するのに十分なデータが蓄積される時間であり、例えば数秒などに設定されている。また、測定時刻とは、各データの相対的な時間差がわかるものであればよい。
【００４７】
なお、電子制御装置３２は、左側の駆動輪２９ＦＬと左側の従動輪２９ＲＬとの回転数差および右側の駆動輪２９ＦＲと右側の従動輪２９ＲＲとの回転数差をそれぞれ算出する代わりに、左右の駆動輪２９ＦＬ、２９ＦＲの回転数の平均値および左右の従動輪２９ＲＬ、２９ＲＲの回転数の平均値をそれぞれ算出し、これらの平均値の回転数差を算出するようにしてもよい。また、左右の駆動輪２９Ｆおよび従動輪２９Ｒのうち、左側あるいは右側のみの回転数を比較するようにしてもよい。
【００４８】
また、電子制御装置３２は、ＲＡＭに記憶された回転数差が規定値を超えている時間間隔を算出し、この時間間隔が周期性を有しているか否かを判定する。
【００４９】
図３（ａ）は、ピニオンギヤ６０やサイドギヤ６１、６９における歯欠けなど、差動装置２８に故障が発生した場合における車輪２９の回転数の変化を示すグラフであり、実線は駆動輪２９Ｆの回転数を、破線は従動輪２９Ｒの回転数をそれぞれ表している。また、図３（ｂ）は、図３（ａ）の領域７０の近傍を拡大したグラフである。
【００５０】
図３（ａ）に示すように、長時間にわたる高差動状態の継続や旋回の過度な使用に起因して、ピニオンギヤ６０やサイドギヤ６１、６９における歯欠けなど差動装置２８に故障が発生している場合には、駆動輪２９Ｆの回転数が従動輪２９Ｒの回転数と周期的に乖離する。
【００５１】
そこで、電子制御装置３２は、駆動輪２９Ｆと従動輪２９Ｒとの回転数差が周期的に規定値を超えている場合、すなわち駆動輪２９Ｆの回転数の振れ量が周期的に規定値を超えている場合には、差動装置２８に故障が発生していると判定するようになっている。この場合、電子制御装置３２は、例えば、差動装置２８が故障した際に通常発生する回転数差の周期性よりも十分短い時間ごとに回転数差の平均値をとり、この平均値と規定値とを比較するようにする。また、電子制御装置３２は、駆動輪２９Ｆの振れ量が予め設定されてる時間間隔の範囲内で規定値を超えている場合に、駆動輪２９Ｆの振れ量が周期性を有していると判断するようにする。
【００５２】
ここで、規定値としては、車輪速センサ３０の測定誤差により通常生じ得る回転数差より大きい値であり、かつ、差動装置２８が故障した場合に通常発生する回転数差の最大値よりも小さい値に設定されると、故障の誤検出を防止できるとともに故障の検出精度を高めることができるので好適である。
【００５３】
一方、図４（ａ）に示すように、差動装置２８に故障が発生していない場合には、駆動輪２９Ｆの回転数と従動輪２９Ｒの回転数とがほぼ一致する。
【００５４】
また、車輪２９のいずれかが小石などの障害物の上を走行した場合には、図４（ｂ）に示すように、駆動輪２９Ｆと従動輪２９Ｒとの回転数差が一時的に規定値を超える可能性が生じるものの、この回転数差の発生は周期性を有していない。
【００５５】
したがって、本実施の形態に係る電子制御装置３２は、回転数差算出手段により算出された回転数差が周期的に規定値を超えている場合に差動装置が故障していると判定する故障判定手段を構成する。
【００５６】
また、電子制御装置３２は、差動装置２８に故障が発生していると判定した場合には、運転者に対する警告を表す信号を生成する。具体的には、電子制御装置３２は、スピーカ６８に故障発生を表す音声信号を再生させるとともに、警告灯などの表示装置６７に故障の発生を表す警告を表示させるようにする。また、車両１がナビゲーションシステムを備えている場合には、ナビゲーションシステムを構成するディスプレイに警告を表示させるようにしてもよい。
【００５７】
また、電子制御装置３２は、差動装置２８に故障が発生していると判定した場合には、トルク制限および変速制限を実行する。
【００５８】
具体的には、電子制御装置３２は、差動装置２８が故障している場合には、エンジン１０に吸入される空気量の制限やフューエルカットを実行することにより、エンジン１０の機関回転数が所定値以下となるよう制御するようになっている。また、自動変速機１２におけるギヤ段を固定し、差動装置２８内部における損傷の進行を防止するようになっている。なお、電子制御装置３２は、ギヤ段を固定する代わりに、所定のギヤ段内におけるシフトを許容するようにしてもよい。
【００５９】
図４は、本発明の実施の形態に係る故障判定処理を説明するためのフローチャートである。
【００６０】
なお、以下の処理は、電子制御装置３２を構成するＣＰＵによって所定の時間間隔で実行されるとともに、ＣＰＵによって処理可能なプログラムを実現する。
【００６１】
まず、電子制御装置３２は、車輪速センサ３０から各車輪２９の回転数を表す信号を取得する（ステップＳ１１）。
【００６２】
次に、電子制御装置３２は、駆動輪２９Ｆと従動輪２９Ｒの回転数差から駆動輪回転数の振れ量を算出する（ステップＳ１２）。具体的には、電子制御装置３２は、車輪速センサ３０から取得した各車輪２９の回転数に基づいて、駆動輪２９Ｆと従動輪２９Ｒとの回転数差を算出し、駆動輪回転数の振れ量として、所定時間分のデータをＲＡＭに記憶する。このとき、電子制御装置３２は、車両１の左右の駆動輪２９Ｆと従動輪２９Ｒとの回転数差をそれぞれ算出してもよく、左右の駆動輪２９Ｆの平均値と左右の従動輪２９Ｒの平均値との回転数差を算出してもよい。
【００６３】
次に、電子制御装置３２は、ステップＳ１２において算出した駆動輪回転数の振れ量が規定値より大きいか否かを判定する（ステップＳ１３）。具体的には、電子制御装置３２は、ＲＡＭに記憶されているデータのうち、いずれかの時刻において駆動輪回転数の振れ量が規定値を超えているか否かを判定する。電子制御装置３２は、駆動輪回転数の振れ量がいずれの時刻においても規定値を超えていないと判定した場合には（ステップＳ１３でＮＯ）、ＲＥＴＵＲＮに移行する。一方、電子制御装置３２は、駆動輪回転数の振れ量がいずれかの時刻において規定値を超えていると判定した場合には（ステップＳ１３でＹＥＳ）、規定値を超えているデータに対応する時刻をＲＡＭに記憶する。
【００６４】
次に、電子制御装置３２は、ＲＡＭに記憶されているデータのうち規定値を超えている時刻が周期性を有しているか否か、すなわち回転数差が周期性を有しているか否かを判定する（ステップＳ１４）。具体的には、電子制御装置３２は、ＲＡＭに記憶されているデータにおいて規定値を超えている時刻同士の差分、すなわち回転数差が規定値を超えている時間間隔を算出し、この時間間隔が予め定められた値の範囲内に含まれている場合には、駆動輪回転数の振れ量が周期性を有すると判定し（ステップＳ１４でＹＥＳ）、差動装置２８に歯欠けなどの故障が発生していると判断する（ステップＳ１５）。一方、電子制御装置３２は、回転数差が規定値を超えている時間間隔が予め定められた値の範囲内に含まれていない場合には、回転数差が周期性を有していないと判定し（ステップＳ１４でＮＯ）、ＲＥＴＵＲＮに移行する。
【００６５】
次に、電子制御装置３２は、ステップＳ１６において、表示装置６７における警告表示およびスピーカ６８による音声信号の再生など、運転者に対し差動装置２８が故障している旨のアナウンスを実行する。
【００６６】
次に、電子制御装置３２は、エンジントルクの制限およびギヤ段の固定を実行する（ステップＳ１７）。電子制御装置３２は、上述したように、エンジントルクの制限として電子スロットル装置６６を構成するスロットル弁の開度を制限する制御あるいはフューエルカットを実行する。また、自動変速機１２に対し、ギヤ段の固定あるいは特定ギヤ段間のみのシフトの許可などギヤ段の制限を実行する。
【００６７】
以上のように、本発明の実施の形態に係る制御装置は、駆動輪２９Ｆの回転数と従動輪２９Ｒの回転数とが周期的に乖離する原因となるギヤの歯欠けが差動装置２８において発生したことを検出できるので、差動装置２８が完全破損する前に差動装置２８の故障を検出し、故障の検出を運転者にアナウンスしたりエンジントルクの制限を実行することが可能となる。したがって、差動装置２８の故障発生を早期に検出し、破損の進行を抑制することができる。
【００６８】
なお、以上の説明においては、制御装置が前輪駆動の車両１に搭載される場合について説明したが、これに限定されず、制御装置が４輪駆動や後輪駆動などの車両に搭載されるようにしてもよい。制御装置が４輪駆動の車両に搭載される場合には、車両が前輪のみあるいは後輪のみに駆動力を伝達可能とするセンターディファレンシャル装置を備えるようにし、電子制御装置３２は、前輪のみあるいは後輪のみに駆動力が伝達されている状態において上述した故障判定処理を実行するようにする。
【００６９】
また、車両１が自動変速機１２を備える場合について説明したが、これに限定されず、車両１が手動変速機を備えるようにしてもよい。
【００７０】
以上のように、本発明に係る車両の制御装置は、差動装置に発生した故障を早期に検出し、破損の進行を抑制することができるという効果を奏するものであり、差動装置の異常を検出する車両の制御装置に有用である。
【符号の説明】
【００７１】
１ 車両
１０ エンジン
１１ クランクシャフト
１２ 自動変速機
１４ 出力軸
２８ 差動装置
２９ 車輪
２９ＦＬ、２９ＦＲ、２９Ｆ 駆動輪
２９ＲＬ、２９ＲＲ、２９Ｒ 従動輪
３０、３０ＦＬ、３０ＦＲ、３０ＲＬ、３０ＲＲ 車輪速センサ
３２ 電子制御装置
３４ アクセルペダル
３５ アクセル開度センサ
３６ ブレーキペダル
３７ ＡＢＳユニット
３８ 制動手段
３９ 液圧配管
４１ ブレーキマスタシリンダ
５４ ファイナルドライブピニオン
５５ デフケース
５６、５７ 軸受
５８ ファイナルリングギヤ
５９ ピニオンシャフト
６０ ピニオンギヤ
６１、６９ サイドギヤ
６２ＦＬ、６２ＦＲ ドライブシャフト
６５ ファイナルギヤ対
６６ 電子スロットル装置
６７ 表示装置
６８ スピーカ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の制御装置に関し、特に、差動装置の異常を検出する車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関や回転電機などの駆動力発生装置を搭載した車両は、一般に、駆動力発生装置から出力された駆動力を左右の駆動輪に分配する差動装置を備えている。
【０００３】
このような差動装置は、２つのデフピニオンギヤが取り付けられたデフケースと、２つのデフピニオンギヤの左右に噛み合わされ駆動輪に回転を伝達する左右のサイドギヤとを備えている。この差動装置は、車両の直進時にはデフピニオンギヤが公転のみを行い、この公転が左右のサイドギヤを等しく回転させ、左右の駆動輪の回転数が等しくなるようになっている。一方、車両の旋回時には、デフピニオンギヤが公転に加え自転も行うことにより、左右のサイドギヤの回転数を異ならしめ、左右の駆動輪の差動を許容するようになっている。
【０００４】
また、左右の駆動輪のうちのいずれか一方が、凍結した低摩擦の路面に接地したり脱輪を起こすと、差動装置に入力された駆動力の大部分がこの駆動輪に伝達されることとなり、もう一方の駆動輪に伝達される駆動力が減少し、車両の前進が不可能となったり走行が不安定になるという問題が生じる。さらには、左右の駆動輪の差回転が増大すると、デフピニオンギヤやサイドギヤに過大な負荷がかかることとなる。
【０００５】
そこで、一般に、差動装置は左右の駆動輪の差動を制限するためのＬＳＤ（Limited Slip Differential Gear）を備えており、駆動力が左右の駆動輪のいずれか一方のみに伝達することを防止して、車両の走行安定性を高めるとともに、差動装置に過大な負荷がかかることを防止するようになっている。
【０００６】
このような差動装置を備える車両において、設置された差動装置の仕様が通常と異なることを検出した場合には、運転者に対し警告を行う制御装置を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
この特許文献１に記載された従来の制御装置は、駆動力発生装置としての内燃機関から出力された駆動力を前輪と後輪とに分配するセンターディファレンシャル装置と、センターディファレンシャル装置の前輪側出力軸から出力された駆動力を左右の前輪に分配する前輪側差動装置と、センターディファレンシャル装置の後輪側出力軸から出力された駆動力を左右の後輪に分配する後輪側差動装置とを備えた４輪駆動車に設置されており、センターディファレンシャル装置は、前輪および後輪へ駆動力を等分分配する４輪駆動モードと後輪のみへ分配する後輪駆動モードとの間で切り替え可能となっている。
【０００８】
このような車両に搭載された特許文献１に記載の制御装置は、センターディファレンシャル装置が後輪駆動モードに移行したことを条件に、前輪と後輪の回転数を検出して前後車輪速比を算出するとともに、前輪側出力軸および後輪側出力軸に基づいて前後出力軸速度比を算出する。そして、制御装置は、算出した前後車輪速比と前後出力軸速度比とに基づいて前輪側差動装置および後輪側差動装置のいずれか一方に仕様が異なる差動装置が設置されているか否かを判定し、仕様が異なると判定した場合には、運転者に対し音声信号などで警告を行うようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−１７３０５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述のような特許文献１に記載の従来の制御装置にあっては、前輪側の差動装置および後輪側の差動装置のうちいずれか一方に仕様が異なる差動装置が設置されているか否かを検出するようになっているものの、差動装置に発生した故障を検出するようなものではなかった。
【００１１】
そのため、差動装置を構成するサイドギヤやピニオンギヤに歯欠けが発生したとしても、制御装置は差動装置の故障を検出できず、運転者は差動装置の故障を知ることなく車両の走行を継続してしまっていた。結果として、歯欠けが発生したギヤの破損が進行し、完全な破壊に至り、車両が走行不能に陥る可能性があった。
【００１２】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、差動装置の故障発生を早期に検出し、破損の進行を抑制することができる車両の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る車両の制御装置は、上記目的達成のため、（１）駆動力発生装置と、前記駆動力発生装置から出力される駆動力を左右の駆動輪に分配するとともに前記左右の駆動輪の差動を許容する差動装置とを備えた車両に搭載される車両の制御装置であって、前記左右の駆動輪の回転数を検出する第１の車輪速センサと、前記駆動力が伝達されない左右の従動輪の回転数を測定する第２の車輪速センサと、前記第１の車輪速センサと前記第２の車輪速センサにより検出された前記駆動輪の回転数と前記従動輪の回転数との回転数差を算出する回転数差算出手段と、前記回転数差算出手段により算出された回転数差が周期的に規定値を超えている場合に前記差動装置が故障していると判定する故障判定手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１４】
この構成により、駆動輪の回転数と従動輪の回転数とが周期的に乖離する原因となるギヤの歯欠けが差動装置において発生したことを検出できるので、差動装置が完全破損する前に差動装置の故障を検出し、故障の検出を運転者にアナウンスしたりエンジントルクの制限を実行することが可能となる。したがって、差動装置の故障発生を早期に検出し、破損の進行を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、差動装置に発生した故障を早期に検出し、破損の進行を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態に係る制御装置を搭載した車両の概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る差動装置を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る差動装置に故障が発生した場合における車輪の回転数の変化を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る差動装置に故障が発生していない場合における車輪の回転数の変化を表す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る故障判定処理を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は前輪駆動車に適用された本発明による車両の制御装置を示す概略構成図である。
【００１９】
図１に示すように、車両１は、駆動力発生装置としてのエンジン１０と、エンジン１０の出力軸を構成するクランクシャフト１１から入力した駆動力を増幅するトルクコンバータおよび入力回転を所望の変速比で変速して出力するトランスミッションを含む自動変速機１２と、を備えている。エンジン１０は、ガソリンや軽油などの炭化水素系の燃料の供給を受けて動力を出力する内燃機関により構成されており、後述する電子制御装置３２により燃料噴射量や点火時期、吸入空気量等の制御を受けている。なお、駆動力発生装置としては、エンジン１０に限定されず、モータジェネレータや、モータジェネレータとエンジンとを組み合わせたハイブリッド機構などにより構成されていてもよい。
【００２０】
自動変速機１２の出力軸１４の回転は、差動装置２８を介して左右のドライブシャフト６２ＦＬ及び６２ＦＲへ伝達され、これにより車両１の前輪を構成する左右の駆動輪２９ＦＬ及び２９ＦＲが回転駆動される。
【００２１】
左右の駆動輪２９ＦＬ及び２９ＦＲは、操舵輪としての機能を有しており、運転者によるステアリングホイールの転舵に応じて操舵されるようになっている。また、車両１は、後輪を構成しエンジン１０からの駆動力が伝達されない左右の従動輪２９ＲＬ及び２９ＲＲを備えている。
【００２２】
なお、以下の説明においては、左右の駆動輪２９ＦＬ、２９ＦＲを互いに区別する必要がない場合には、駆動輪２９Ｆとして説明し、左右の従動輪２９ＲＬ、２９ＲＲを互いに区別する必要がない場合には、従動輪２９Ｒとして説明する。また、駆動輪と従動輪とを区別する必要がない場合には、車輪２９として説明する。
【００２３】
車両１は、左右の駆動輪２９ＦＬ、２９ＦＲおよび左右の従動輪２９ＲＬ、２９ＲＲの回転数をそれぞれ検出する車輪速センサ３０ＦＬ、３０ＦＲ、３０ＲＬ、３０ＲＲを備えている。車輪速センサ３０ＦＬ、３０ＦＲ、３０ＲＬ、３０ＲＲは、例えば、磁界の変化を測定する半導体式センサと、磁性粉が充填されたゴムにより形成され円周方向にＮ極およびＳ極が均等に配置されている磁気ロータと、によって構成されている。車輪２９の回転とともに磁気ロータが回転すると、車輪速に応じた磁界の変化が発生し、半導体式センサは、この磁界の変化に応じて、車輪速を表す信号を電子制御装置３２に送信するようになっている。なお、以下の説明においては、車輪速センサ３０ＦＬ、３０ＦＲ、３０ＲＬ、３０ＲＲを互いに区別する必要がない場合には、車輪速センサ３０として説明する。
【００２４】
また、車両１は、電子制御装置３２を備えている。電子制御装置３２は、運転者によるアクセルペダル３４の操作やエンジン負荷等に応じてエンジン１０の出力及び自動変速機１２のギヤ段を制御すると共に、運転者によるブレーキペダル３６の踏み込み操作に応じて油圧回路を制御し、これにより車両１の制駆動力を制御する。
【００２５】
電子制御装置３２は、エンジン１０に対する制御を行うエンジンＥＣＵ、自動変速機１２に対する制御を行うトランスミッションＥＣＵ、車輪２９の制動力を制御するＡＢＳ＿ＥＣＵなど公知のＥＣＵ（Electronic Control Unit）により構成されている。これらのＥＣＵは、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＲＯＭ（Read Only Memory）および入出力インターフェースを有している。電子制御装置３２は、アクセルペダル３４の踏み込み量を検出するアクセル開度センサ３５からアクセル開度を表す信号やブレーキペダル３６の踏込み量を検出する公知のブレーキスイッチからの信号を入力したり、車速信号、イグニッション信号、シフトポジション信号などの各種信号を公知の方法により入力するようになっている。
【００２６】
エンジンＥＣＵは、クランクシャフト１１の回転数や冷却水温などエンジン１０の運転状態を検出する各種センサからの信号や、アクセル開度センサ３５から入力される信号に基づいてエンジン１０に供給される燃料の噴射量や点火時期を制御する。また、車両１はエンジン１０に吸気を行うための吸気通路と、吸気通路に設置され吸入空気量を調節するための電子スロットル装置６６とを備えており、エンジンＥＣＵは、アクセル開度センサ３５から入力される信号に基づき電子スロットル装置６６のスロットル弁の開度を制御し、吸入空気量を調節するようになっている。
【００２７】
トランスミッションＥＣＵは、車速センサや電子スロットル装置６６に設置されたスロットル開度センサなどから入力される信号に基づいて、トルクコンバータのロックアップクラッチを係合状態と非係合状態との間で切り替えたり、ＲＯＭに記憶されている変速マップに基づいてトランスミッションのギヤ段をシフトさせるようになっている。
【００２８】
ＡＢＳ＿ＥＣＵは、後述するように、ＡＢＳユニット３７を介して各車輪２９の制動手段３８を制御し、車両１を制御するようになっている。また、ＡＢＳ＿ＥＣＵは、各車輪速センサ３０により検出される車輪速や、周知のセンサにより検出される車両前後方向および横方向の加速度、ヨーレート、操舵角などの各種パラメータに基づいて、ＡＢＳ（Anti-lock Brake System）制御やＴＲＣ（Traction Control）制御、ＶＳＣ（Vehicle Stability Control）制御を実行するようになっている。
【００２９】
ＡＢＳ制御は、車輪速センサ３０や図示しない加速度センサから入力される信号に基づき、急ブレーキ時や滑りやすい路面でブレーキをかけたときに起こる車輪２９のロックを抑制するようになっている。
【００３０】
ＶＳＣ制御は、車両１の旋回時において、各車輪速センサ３０や、操舵角センサおよびヨーレートセンサから入力される信号に基づき、運転者による急激なハンドル操作や滑りやすい路面における各車輪２９の横滑りを検知して、各車輪２９に加える制動力およびエンジン１０の出力を制御し、車両１のスピンやコースアウトなどを抑制するようになっている。また、ＴＲＣ制御は、車輪速センサ３０などＡＢＳ制御で使用されるセンサから入力される信号を利用して、車両１の発進時や加速時に駆動輪２９Ｆの空転を抑制するための制御である。
【００３１】
これらのＥＣＵは、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信により必要な信号を互いに送受するようになっている。なお、電子制御装置３２は、上記のＥＣＵの組み合わせに限定されず、１以上のＥＣＵにより構成されていればよい。
【００３２】
なお、電子制御装置３２は、後述するように、本発明に係る車両の制御装置、回転数差算出手段および故障検出手段を構成する。
【００３３】
また、車両１は、ＡＢＳユニット３７を備えている。ＡＢＳユニット３７は、車両１の速度が規定速度よりも高いときにブレーキペダル３６が規定量以上踏み込まれると、いわゆるポンピングブレーキ操作を自動的に行うための装置である。このＡＢＳユニット３７は、種々の公知のシステムにより構成されている。
【００３４】
車両１は、さらに、音声信号を再生するスピーカ６８と、車両１の走行状態や故障の発生を表示する表示装置６７とを備えている。表示装置６７は、例えば運転席の近傍に設置され速度メータや複数の警告灯を有するインストルメントパネルにより構成されている。スピーカ６８および表示装置６７は、電子制御装置３２と接続されており、電子制御装置３２は、各センサから入力した信号に基づいて、予めＲＯＭに記憶されている音声信号をスピーカ６８に送信したり、表示装置６７に対し警告灯を表示させるための信号を送信するようになっている。
【００３５】
車両１は、さらに、各車輪２９に設置された制動手段３８と、各制動手段３８に対してブレーキ液圧の供給を行う液圧配管３９と、を備えている。ＡＢＳユニット３７は、各液圧配管３９のブレーキ液圧を個別に調節するようになっている。
【００３６】
ＡＢＳユニット３７は、運転者によるブレーキペダル３６の踏み込み操作に応じて駆動されるブレーキマスタシリンダ４１と、ブレーキペダル３６の踏み込みによって生じる圧力を増圧し、ブレーキマスタシリンダ４１に入力するブレーキブースタを備えている。
【００３７】
制動手段３８は、ディスクロータと、これら各ディスクロータを夫々に押圧して機械的な制動力を発生させるブレーキパッドやピストンが配備されたキャリパと、を備えたものであり、各液圧配管３９から供給されたブレーキ液圧によってピストンが作動して、そのブレーキ液圧の大きさに応じた制動力を発生させるようになっている。
【００３８】
また、ＡＢＳユニット３７は、電子制御装置３２のＡＢＳ＿ＥＣＵによって駆動制御されるようになっている。例えば、ＡＢＳユニット３７は、各車輪２９の増圧弁や減圧弁等の制御弁を備えており、ＡＢＳ＿ＥＣＵは、この制御弁を開閉させることによって、ブレーキマスタシリンダ４１のブレーキ液圧を各液圧配管３９に供給したり、そのブレーキ液圧を増減して各液圧配管３９に供給したりするようになっている。したがって、ＡＢＳ＿ＥＣＵは、ＡＢＳユニット３７を駆動制御することによって、運転者のブレーキ操作量、すなわちブレーキペダル３６の操作量に応じた制動力を車両１に働かせたり、ＡＢＳユニット３７によって増圧又は減圧されたブレーキ液圧による制動力を車両１に働かせるようになっている。
【００３９】
図２は、本発明の実施の形態に係る差動装置２８を示す図である。
【００４０】
差動装置２８は、軸受５６、５７により回転自在に支持された中空のデフケース５５を有し、このデフケース５５の外周にはファイナルドライブピニオン５４と噛み合うファイナルリングギヤ５８が設けられている。これらのファイナルドライブピニオン５４およびファイナルリングギヤ５８は、ファイナルギヤ対６５を構成している。
【００４１】
また、デフケース５５の内部には２つのピニオンギヤ６０が取り付けられたピニオンシャフト５９が配置されている。このピニオンギヤ６０には２つのサイドギヤ６１、６９が噛み合わされている。サイドギヤ６１、６９は、左右のドライブシャフト６２ＦＬ、６２ＦＲを介して左右の駆動輪２９ＦＬ、２９ＦＲにそれぞれ連結されている。
【００４２】
車両１が直進走行をしており、駆動輪２９ＦＬと駆動輪２９ＦＲとの回転数が等しい場合には、左右のドライブシャフト６２ＦＬ、６２ＦＲは等しい回転数で回転するため、サイドギヤ６１、６９も互いに同じ回転数で回転する。したがって、差動装置２８において、ファイナルギヤ対６５の出力回転数と、ドライブシャフト６２ＦＬ、６２ＦＲの回転数とは等しくなる。
【００４３】
これに対し、車両１が左に旋回している場合には、駆動輪２９ＦＲの回転数は駆動輪２９ＦＬの回転数よりも増加する。この場合、ピニオンギヤ６０が回転することにより、ドライブシャフト６２ＦＬ、６２ＦＲの回転数に差、すなわち差回転が生じることが許容される。
【００４４】
以下、本発明の実施の形態に係る車両の制御装置の特徴的な構成について、図１および図２を参照して説明する。
【００４５】
車両１の制御装置を構成する電子制御装置３２は、左右の駆動輪２９ＦＬ、２９ＦＲおよび左右の従動輪２９ＲＬ、２９ＲＲの回転数を車輪速センサ３０ＦＬ、３０ＦＲ、３０ＲＬ、３０ＲＲからそれぞれ取得すると、左側の駆動輪２９ＦＬと左側の従動輪２９ＲＬとの回転数差および右側の駆動輪２９ＦＲと右側の従動輪２９ＲＲとの回転数差を算出し、算出した回転数差と測定時刻とを対応付けたデータとしてＲＡＭに記憶するようになっている。したがって、本実施の形態に係る電子制御装置３２は、本発明に係る回転数差算出手段を構成する。
【００４６】
ここで、所定時間とは、差動装置２８の故障を判定するのに十分なデータが蓄積される時間であり、例えば数秒などに設定されている。また、測定時刻とは、各データの相対的な時間差がわかるものであればよい。
【００４７】
なお、電子制御装置３２は、左側の駆動輪２９ＦＬと左側の従動輪２９ＲＬとの回転数差および右側の駆動輪２９ＦＲと右側の従動輪２９ＲＲとの回転数差をそれぞれ算出する代わりに、左右の駆動輪２９ＦＬ、２９ＦＲの回転数の平均値および左右の従動輪２９ＲＬ、２９ＲＲの回転数の平均値をそれぞれ算出し、これらの平均値の回転数差を算出するようにしてもよい。また、左右の駆動輪２９Ｆおよび従動輪２９Ｒのうち、左側あるいは右側のみの回転数を比較するようにしてもよい。
【００４８】
また、電子制御装置３２は、ＲＡＭに記憶された回転数差が規定値を超えている時間間隔を算出し、この時間間隔が周期性を有しているか否かを判定する。
【００４９】
図３（ａ）は、ピニオンギヤ６０やサイドギヤ６１、６９における歯欠けなど、差動装置２８に故障が発生した場合における車輪２９の回転数の変化を示すグラフであり、実線は駆動輪２９Ｆの回転数を、破線は従動輪２９Ｒの回転数をそれぞれ表している。また、図３（ｂ）は、図３（ａ）の領域７０の近傍を拡大したグラフである。
【００５０】
図３（ａ）に示すように、長時間にわたる高差動状態の継続や旋回の過度な使用に起因して、ピニオンギヤ６０やサイドギヤ６１、６９における歯欠けなど差動装置２８に故障が発生している場合には、駆動輪２９Ｆの回転数が従動輪２９Ｒの回転数と周期的に乖離する。
【００５１】
そこで、電子制御装置３２は、駆動輪２９Ｆと従動輪２９Ｒとの回転数差が周期的に規定値を超えている場合、すなわち駆動輪２９Ｆの回転数の振れ量が周期的に規定値を超えている場合には、差動装置２８に故障が発生していると判定するようになっている。この場合、電子制御装置３２は、例えば、差動装置２８が故障した際に通常発生する回転数差の周期性よりも十分短い時間ごとに回転数差の平均値をとり、この平均値と規定値とを比較するようにする。また、電子制御装置３２は、駆動輪２９Ｆの振れ量が予め設定されてる時間間隔の範囲内で規定値を超えている場合に、駆動輪２９Ｆの振れ量が周期性を有していると判断するようにする。
【００５２】
ここで、規定値としては、車輪速センサ３０の測定誤差により通常生じ得る回転数差より大きい値であり、かつ、差動装置２８が故障した場合に通常発生する回転数差の最大値よりも小さい値に設定されると、故障の誤検出を防止できるとともに故障の検出精度を高めることができるので好適である。
【００５３】
一方、図４（ａ）に示すように、差動装置２８に故障が発生していない場合には、駆動輪２９Ｆの回転数と従動輪２９Ｒの回転数とがほぼ一致する。
【００５４】
また、車輪２９のいずれかが小石などの障害物の上を走行した場合には、図４（ｂ）に示すように、駆動輪２９Ｆと従動輪２９Ｒとの回転数差が一時的に規定値を超える可能性が生じるものの、この回転数差の発生は周期性を有していない。
【００５５】
したがって、本実施の形態に係る電子制御装置３２は、回転数差算出手段により算出された回転数差が周期的に規定値を超えている場合に差動装置が故障していると判定する故障判定手段を構成する。
【００５６】
また、電子制御装置３２は、差動装置２８に故障が発生していると判定した場合には、運転者に対する警告を表す信号を生成する。具体的には、電子制御装置３２は、スピーカ６８に故障発生を表す音声信号を再生させるとともに、警告灯などの表示装置６７に故障の発生を表す警告を表示させるようにする。また、車両１がナビゲーションシステムを備えている場合には、ナビゲーションシステムを構成するディスプレイに警告を表示させるようにしてもよい。
【００５７】
また、電子制御装置３２は、差動装置２８に故障が発生していると判定した場合には、トルク制限および変速制限を実行する。
【００５８】
具体的には、電子制御装置３２は、差動装置２８が故障している場合には、エンジン１０に吸入される空気量の制限やフューエルカットを実行することにより、エンジン１０の機関回転数が所定値以下となるよう制御するようになっている。また、自動変速機１２におけるギヤ段を固定し、差動装置２８内部における損傷の進行を防止するようになっている。なお、電子制御装置３２は、ギヤ段を固定する代わりに、所定のギヤ段内におけるシフトを許容するようにしてもよい。
【００５９】
図４は、本発明の実施の形態に係る故障判定処理を説明するためのフローチャートである。
【００６０】
なお、以下の処理は、電子制御装置３２を構成するＣＰＵによって所定の時間間隔で実行されるとともに、ＣＰＵによって処理可能なプログラムを実現する。
【００６１】
まず、電子制御装置３２は、車輪速センサ３０から各車輪２９の回転数を表す信号を取得する（ステップＳ１１）。
【００６２】
次に、電子制御装置３２は、駆動輪２９Ｆと従動輪２９Ｒの回転数差から駆動輪回転数の振れ量を算出する（ステップＳ１２）。具体的には、電子制御装置３２は、車輪速センサ３０から取得した各車輪２９の回転数に基づいて、駆動輪２９Ｆと従動輪２９Ｒとの回転数差を算出し、駆動輪回転数の振れ量として、所定時間分のデータをＲＡＭに記憶する。このとき、電子制御装置３２は、車両１の左右の駆動輪２９Ｆと従動輪２９Ｒとの回転数差をそれぞれ算出してもよく、左右の駆動輪２９Ｆの平均値と左右の従動輪２９Ｒの平均値との回転数差を算出してもよい。
【００６３】
次に、電子制御装置３２は、ステップＳ１２において算出した駆動輪回転数の振れ量が規定値より大きいか否かを判定する（ステップＳ１３）。具体的には、電子制御装置３２は、ＲＡＭに記憶されているデータのうち、いずれかの時刻において駆動輪回転数の振れ量が規定値を超えているか否かを判定する。電子制御装置３２は、駆動輪回転数の振れ量がいずれの時刻においても規定値を超えていないと判定した場合には（ステップＳ１３でＮＯ）、ＲＥＴＵＲＮに移行する。一方、電子制御装置３２は、駆動輪回転数の振れ量がいずれかの時刻において規定値を超えていると判定した場合には（ステップＳ１３でＹＥＳ）、規定値を超えているデータに対応する時刻をＲＡＭに記憶する。
【００６４】
次に、電子制御装置３２は、ＲＡＭに記憶されているデータのうち規定値を超えている時刻が周期性を有しているか否か、すなわち回転数差が周期性を有しているか否かを判定する（ステップＳ１４）。具体的には、電子制御装置３２は、ＲＡＭに記憶されているデータにおいて規定値を超えている時刻同士の差分、すなわち回転数差が規定値を超えている時間間隔を算出し、この時間間隔が予め定められた値の範囲内に含まれている場合には、駆動輪回転数の振れ量が周期性を有すると判定し（ステップＳ１４でＹＥＳ）、差動装置２８に歯欠けなどの故障が発生していると判断する（ステップＳ１５）。一方、電子制御装置３２は、回転数差が規定値を超えている時間間隔が予め定められた値の範囲内に含まれていない場合には、回転数差が周期性を有していないと判定し（ステップＳ１４でＮＯ）、ＲＥＴＵＲＮに移行する。
【００６５】
次に、電子制御装置３２は、ステップＳ１６において、表示装置６７における警告表示およびスピーカ６８による音声信号の再生など、運転者に対し差動装置２８が故障している旨のアナウンスを実行する。
【００６６】
次に、電子制御装置３２は、エンジントルクの制限およびギヤ段の固定を実行する（ステップＳ１７）。電子制御装置３２は、上述したように、エンジントルクの制限として電子スロットル装置６６を構成するスロットル弁の開度を制限する制御あるいはフューエルカットを実行する。また、自動変速機１２に対し、ギヤ段の固定あるいは特定ギヤ段間のみのシフトの許可などギヤ段の制限を実行する。
【００６７】
以上のように、本発明の実施の形態に係る制御装置は、駆動輪２９Ｆの回転数と従動輪２９Ｒの回転数とが周期的に乖離する原因となるギヤの歯欠けが差動装置２８において発生したことを検出できるので、差動装置２８が完全破損する前に差動装置２８の故障を検出し、故障の検出を運転者にアナウンスしたりエンジントルクの制限を実行することが可能となる。したがって、差動装置２８の故障発生を早期に検出し、破損の進行を抑制することができる。
【００６８】
なお、以上の説明においては、制御装置が前輪駆動の車両１に搭載される場合について説明したが、これに限定されず、制御装置が４輪駆動や後輪駆動などの車両に搭載されるようにしてもよい。制御装置が４輪駆動の車両に搭載される場合には、車両が前輪のみあるいは後輪のみに駆動力を伝達可能とするセンターディファレンシャル装置を備えるようにし、電子制御装置３２は、前輪のみあるいは後輪のみに駆動力が伝達されている状態において上述した故障判定処理を実行するようにする。
【００６９】
また、車両１が自動変速機１２を備える場合について説明したが、これに限定されず、車両１が手動変速機を備えるようにしてもよい。
【００７０】
以上のように、本発明に係る車両の制御装置は、差動装置に発生した故障を早期に検出し、破損の進行を抑制することができるという効果を奏するものであり、差動装置の異常を検出する車両の制御装置に有用である。
【符号の説明】
【００７１】
１ 車両
１０ エンジン
１１ クランクシャフト
１２ 自動変速機
１４ 出力軸
２８ 差動装置
２９ 車輪
２９ＦＬ、２９ＦＲ、２９Ｆ 駆動輪
２９ＲＬ、２９ＲＲ、２９Ｒ 従動輪
３０、３０ＦＬ、３０ＦＲ、３０ＲＬ、３０ＲＲ 車輪速センサ
３２ 電子制御装置
３４ アクセルペダル
３５ アクセル開度センサ
３６ ブレーキペダル
３７ ＡＢＳユニット
３８ 制動手段
３９ 液圧配管
４１ ブレーキマスタシリンダ
５４ ファイナルドライブピニオン
５５ デフケース
５６、５７ 軸受
５８ ファイナルリングギヤ
５９ ピニオンシャフト
６０ ピニオンギヤ
６１、６９ サイドギヤ
６２ＦＬ、６２ＦＲ ドライブシャフト
６５ ファイナルギヤ対
６６ 電子スロットル装置
６７ 表示装置
６８ スピーカ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動力発生装置と、前記駆動力発生装置から出力される駆動力を左右の駆動輪に分配するとともに前記左右の駆動輪の差動を許容する差動装置とを備えた車両に搭載される車両の制御装置であって、
前記左右の駆動輪の回転数を検出する第１の車輪速センサと、
前記駆動力が伝達されない左右の従動輪の回転数を測定する第２の車輪速センサと、
前記第１の車輪速センサと前記第２の車輪速センサにより検出された前記駆動輪の回転数と前記従動輪の回転数との回転数差を算出する回転数差算出手段と、
前記回転数差算出手段により算出された回転数差が周期的に規定値を超えている場合に前記差動装置が故障していると判定する故障判定手段と、を備えたことを特徴とする車両の制御装置。
【請求項１】
駆動力発生装置と、前記駆動力発生装置から出力される駆動力を左右の駆動輪に分配するとともに前記左右の駆動輪の差動を許容する差動装置とを備えた車両に搭載される車両の制御装置であって、
前記左右の駆動輪の回転数を検出する第１の車輪速センサと、
前記駆動力が伝達されない左右の従動輪の回転数を測定する第２の車輪速センサと、
前記第１の車輪速センサと前記第２の車輪速センサにより検出された前記駆動輪の回転数と前記従動輪の回転数との回転数差を算出する回転数差算出手段と、
前記回転数差算出手段により算出された回転数差が周期的に規定値を超えている場合に前記差動装置が故障していると判定する故障判定手段と、を備えたことを特徴とする車両の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−１４９５０８（Ｐ２０１１−１４９５０８Ａ）
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１９８４（Ｐ２０１０−１１９８４）
【出願日】平成２２年１月２２日（２０１０．１．２２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月２２日（２０１０．１．２２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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