JPH0763628A

JPH0763628A - ドライブシャフト及びその軸トルク測定方法

Info

Publication number: JPH0763628A
Application number: JP5216129A
Authority: JP
Inventors: Ken Yamamoto; 山本　　憲
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 1993-08-31
Filing date: 1993-08-31
Publication date: 1995-03-10

Abstract

(57)【要約】【目的】両端にて等速ジョイント２、３を介して動力
伝達系に接続されるドライブシャフト１を軽量にする。【構成】各等速ジョイント２、３の外輪2a、3aにパル
サーリング４、５を取り付け、両パルサーリングによっ
て発生する回転信号を検出し、ドライブシャフト１に生
じたねじれに対応する回転信号の位相差を演算処理して
軸トルクを求め、求めたトルク信号に基づいてエンジン
の出力を制御することにより過大トルクの発生を防止す
る。このようにして過大トルクを防止することにより、
ドライブシャフト１の軸径及び等速ジョイント２、３の
サイズダウンを可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、自動車のエンジンの
動力を車輪に伝達する役目を持っている駆動輪車軸すな
わちドライブシャフトに関する。このようなドライブシ
ャフトとしては、前輪駆動車の前車軸、後輪駆動車の後
車軸、全輪駆動車の全車軸が該当する。

【０００２】

【従来の技術】独立懸架方式のサスペンションを採用す
る自動車のドライブシャフトでは、サスペンションの動
きに追随しながら駆動力を伝達する必要がある。このた
め、ドライブシャフトの一端は等速ジョイントを介して
ディファレンシャルと連結され、他端は等速ジョイント
を介して車軸（アクスル）と連結される。このようにし
てドライブシャフトはエンジンの動力を車輪まで伝える
駆動系統に組み込まれ、エンジンの動力は最終的にドラ
イブシャフトによって車輪に伝えられる。

【０００３】また、最近の自動車はあらゆる部分に電子
制御技術が導入されており、アンチロックブレーキシス
テム（ＡＢＳ）、トラクションコントールシステム（Ｔ
ＣＳ）、ノンスリップデフ（ＬＳＤ）などの走行制御で
は車輪速信号が利用されている。このために、通常、ド
ライブシャフトのアウトボード側（アクスル側）にＡＢ
Ｓ（アンチロックブレーキシステム）制御用のパルサー
リングが設けられ、車輪の回転に伴い歯車状のパルサー
リングが回転すると、それに近接して車体側に設置され
た電磁ピックアップに車輪回転数に比例した周波数のパ
ルスが発生するようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】自動車に使用されるド
ライブシャフトの等速ジョイントは、自動車の急発進や
急加速時等の過大トルクが発生してもこれに十分耐えら
れる強度が要求される。そのため、軸径やジョイント外
径は大きく、重量も重くならざるを得ない。

【０００５】一方、燃費改善には車体の軽量化が非常に
効果的であり、ドライブシャフトも軽量化の必要にせま
られている。

【０００６】そこで、この発明の主要な目的は、ドライ
ブシャフトの軽量化を図ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、両端に等速
ジョイントを具備した自動車のドライブシャフトであっ
て、各等速ジョイントすなわちインボード側、アウトボ
ード側のそれぞれの等速ジョイントの外輪にパルサーリ
ングを取り付けたことを特徴とする。

【０００８】請求項２の発明は、両端にて等速ジョイン
トを介して動力伝達系に接続される自動車のドライブシ
ャフトの各等速ジョイントの外輪にパルサーリングを取
り付け、両パルサーリングによって発生する回転信号を
検出し、ドライブシャフトに生じたねじれに対応する回
転信号の位相差を演算処理して軸トルクを求めることを
特徴とするドライブシャフトの軸トルク測定方法であ
る。

【０００９】請求項３の発明は、このようにして求めた
軸トルクの信号を車両走行制御に用いるようにしたもの
である。

【００１０】

【作用】ＡＢＳ制御用の車輪の回転数を検出する回転数
検出装置（スピードセンサ）用パルサーリングを一方の
等速ジョイントの外輪に備えたドライブシャフトに、さ
らに、他方の等速ジョイントの外輪にもう一つのパルサ
ーリングを取り付けておけば、トルクによってドライブ
シャフトがねじれたとき、そのねじれは両パルサーリン
グによって発生する回転信号の位相差となって現われ
る。

【００１１】このドライブシャフトに生じたねじれに対
応する回転信号の位相差を演算処理して軸トルクを求め
る。求めたトルク信号に基づいてエンジンの出力を制御
し過大トルクの発生を抑えることにより、等速ジョイン
トのサイズダウンを図るものである。

【００１２】また、そのようにして求めたトルク信号を
車両走行制御に用いることにより、最適な制御が可能と
なる。

【００１３】

【実施例】図１に示すように、ドライブシャフト（１）
は両端にて等速ジョイント（２、３）を介して駆動系統
に接続される。図示する実施例の場合、インボード側は
トリポード型スライド式等速ジョイント（２）によりデ
ィファレンシャル（図示せず）と連結され、アウトボー
ド側はバーフィールド型固定式等速ジョイント（３）に
よりアクスル（図示せず）と連結される。

【００１４】なお、ドライブシャフト（１）の両端の等
速ジョイントは図示例のような組合せに限られない。た
とえば、前輪駆動車の前車軸すなわち駆動輪前車軸の場
合、前輪が操舵されるため、車輪側継手は大きな作動角
と共に等速性が要求される。この要求を満たすためバー
フィールド型固定式継手（ゼッパ型固定式継）、トリポ
ード型固定式継手などが用いられる。車体側継手にはサ
スペンションの動きを許容する作動角が要求される。こ
の作動角は車輪側継手ほど大きくないが、サスペンショ
ンの動きに伴う車体の長さ変化を可能にする必要があ
る。このため車体側継手にはバーフィールド型スライド
式継手、トリポード型スライド式継手、クロスグローブ
型継手などが用いられる。独立懸架方式の駆動輪後車軸
は舵取り機能が不要で大きな作動角を必要としないため
カルダン継手が使用される場合もある。

【００１５】アウトボード側の等速ジョイント（３）の
外輪（3a）にはＡＢＳ制御用のパルサーリング（５）が
取り付けられている。インボード側の等速ジョイント
（２）の外輪（2a）にも同種のパルサーリング（４）が
取り付けられている。車体側には、これらのパルサーリ
ング（４、５）に近接する位置に電磁ピックアップ
（６、７）が設置され、歯車状のパルサーリング（４、
５）が回転すると電磁ピックアップ（６、７）に回転数
に比例した周波数のパルスが発生する。パルサーリング
と電磁ピックアップとでスピードセンサを構成する。

【００１６】自動車の急発進、急加速時においては、駆
動系統に発生する軸トルクは大きく、四輪及び二輪車の
駆動系統の中でクラッチ部を除く最も剛性の低いところ
はドライブシャフトである。そのため、ドライブシャフ
ト（１）はねじられる。このねじり角度を電磁ピックア
ップ（６、７）からのパルス信号に基づいて演算し、軸
トルクを求める。

【００１７】図２に示すように、トルクが発生していな
い場合はドライブシャフト（１）の両端におけるねじれ
はなく、パルサーリング（４、５）によるパルス（図２
（ａ）、（ｂ））も位相が合っている。しかし、トルク
が発生すると軸がねじれるため、インボード側のパルサ
ーリング（４）により発生するパルス（図２（ａ））よ
りもアウトボード側のパルサーリング（５）により発生
するパルス（図２（ｃ））が遅れるため位相差ｔ’が生
ずる。この位相差ｔ’をパルス信号に基づいて演算する
ことにより軸トルクＴを求めることができる。すなわ
ち、アウトボード側のパルサーリング（５）によるパル
ス（図２（ｃ））の周期ｔ、位相差ｔ’は、クロックを
ａ、周期ｔと位相差ｔ’の時のクロックのカウント数を
それぞれｎ、ｎ’とすると、ｔ＝ｎａ、ｔ’＝ｎ’ａで
あるから、軸トルクＴは数１で求められる。

【００１８】［数１］Ｔ≒Ｊｋ・２πｎ’／ｎここに、Ｊは慣性モーメント、ｋは剛性係数である。

【００１９】次に、図３のブロック線図に従って説明す
ると、いま、自動車が走行すると両パルサーリング
（４、５）の回転に伴ってパルスが発生し（図２（ａ）
（ｃ））、このパルスが電磁ピックアップ（６、７）で
取り入れられ、それぞれ、演算装置（８、９）に入力さ
れる。そして、演算装置（８）においては、両パルス信
号が共に入力され、これらのパルスからクロックカウン
タが周期ｔ、ｔ’を計測する。この周期ｔ、ｔ’から上
記の数１式に基づいてトルクＴが求められる。なお、従
来と同様に、演算装置（９）に入力されたアウトボード
側のパルサーリング（５）によるパルス信号はＡＢＳ制
御に利用される。

【００２０】このようにして求めた軸トルクの信号に基
づいて、たとえばエンジンの点火タイミングを遅らせる
等のエンジン制御を行ない、そうすることによって過大
トルクの発生を防止する。過大トルクの発生が防止でき
ればドライブシャフト（１）の軸径や等速ジョイント
（２、３）の外径のサイズダウンが可能となる。

【００２１】また、このようにして求めた軸トルク信号
は、トラクションコントロールのためのエンジン制御
や、ＡＴトランスミッションの制御、電子制御ＬＳＤ等
の走行制御に利用することができる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したところから明らかなよう
に、この発明は、ＡＢＳ用パルサーリングの付いたドラ
イブシャフトにパルサーリングをさらに一つ追加して軸
トルクを検出するようにしたものであるため、極めて低
コストで、ドライブシャフトの軸トルクを検出すること
ができる。そして、軸トルクの信号に基づいてエンジン
制御を行なうことで過大トルクの発生を抑えることがで
きる。したがって、ドライブシャフトの軸及びジョイン
トのサイズダウンが実現し、車両の軽量化に寄与する。
さらに、軽量化できたことで自動車の燃費が向上する。

【００２３】また、軸トルクを走行制御に利用すること
で最適制御が可能となる。たとえば、トラクションコン
トロールに必要なエンジン制御用の駆動軸トルク信号と
して利用することができる。ＡＴトランスミッションに
駆動軸トルク制御を加えることにより効率の向上が得ら
れ、燃費が改善される。電子制御ＬＳＤに駆動軸トルク
制御を加えることにより最適なトルク配分が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例を示すドライブシャフトの縦断面図

【図２】パルサーリングの回転により発生するパルスの
タイムチャート

【図３】軸トルク測定装置のブロック線図

【符号の説明】

１ドライブシャフト２等速ジョイント 2a 外輪３等速ジョイント 3a 外輪４パルサーリング５パルサーリング６電磁ピックアップ７電磁ピックアップ８演算装置９演算装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】両端にて等速ジョイントを介して自動車
の駆動系統に接続されるドライブシャフトであって、各
等速ジョイントの外輪にパルサーリングを取り付けたこ
とを特徴とするドライブシャフト。
【請求項２】両端にて等速ジョイントを介して自動車
の駆動系統に接続されるドライブシャフトの各等速ジョ
イントの外輪にパルサーリングを取り付け、両パルサー
リングによって発生する回転信号を検出し、ドライブシ
ャフトに生じたねじれに対応する回転信号の位相差を演
算処理して軸トルクを求めることを特徴とするドライブ
シャフトの軸トルク測定方法。
【請求項３】請求項２の方法によって求めた軸トルク
の信号を車両走行制御に用いることを特徴とする自動車
の走行制御方法。