CN102141098B - 离合器装置的致动方法和机动车辆的动力传动系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及离合器装置的致动方法和用于机动车辆的动力传送系统。该离合器装置包括具有公共输入元件的第一摩擦离合器和第二摩擦离合器，该公共输入元件连接至动力单元，第一摩擦离合器包括连接至第一驱动轴的第一输出元件，并且第二摩擦离合器包括连接至第二驱动轴的第二输出元件，所述驱动轴分别连接至车辆的第一驱动轮和第二驱动轮。当指示第一驱动轮和第二驱动轮的路面的不同摩擦系数(μ‑低和μ‑高)时，第一摩擦离合器和第二摩擦离合器以如下方式被致动：使得两个驱动轮的驱动扭矩被限制为具有较低摩擦系数的驱动轮的驱动扭矩，该驱动扭矩可被传递至路面。

Description

离合器装置的致动方法和机动车辆的动力传动系统

技术领域

本发明涉及用于机动车辆动力传动系统的离合器装置的致动方法，所述离合器装置包括具有公共输入元件的第一摩擦离合器和第二摩擦离合器，该公共输入元件连接至动力单元，所述第一摩擦离合器包括连接至第一驱动轴的第一输出元件，并且所述第二摩擦离合器包括连接至第二驱动轴的第二输出元件，所述驱动轴分别连接至所述车辆的第一驱动轮和第二驱动轮。

本发明还涉及包括用于机动车辆的动力传动系统，该动力传动系统包括动力单元和该种离合器装置。

背景技术

在机动车辆中，动力单元的驱动动力输出一般通过差速器分配至两个驱动轮。此处，差速器对转弯时驱动轮的不同转速进行补偿。通过这样做，建立在左手驱动轮和右手驱动轮之间的扭矩平衡。

DE 10 2004 046 008A1公开了前文所描述种类的离合器装置，其中驱动动力输出分别通过第一摩擦离合器和第二摩擦离合器传输至第一驱动轮和第二驱动轮而无需机械差速器。

在所描述的动力传动系统中，这种双离合器装置用于四轮驱动车辆的选择性地接合的车轴。在这种情形下，这种双离合器装置的摩擦离合器是常开的，并根据需要独立地闭合。以这种方式，“扭矩矢量控制”驱动概念得以实现。双离合器装置致动的详细内容在本文中没有具体描述。

发明内容

鉴于上文所述，本发明的一个目的是提供一种离合器装置的改进致动方法和一种机动车辆的改进动力传动系统。

在前文详述的致动方法的情形中，因为当指示第一驱动轮和第二驱动轮的不同路面摩擦系数时，第一摩擦离合器和第二摩擦离合器以如下方式被致动：使得两个驱动轮的驱动扭矩被限制为具有较低摩擦系数的驱动轮的驱动扭矩，该具有较低摩擦系数的驱动轮的驱动扭矩可被传递至路面，所以这个目的得以实现。

前述目的还通过动力传动系统得以实现，该动力传动系统包括设置用于执行前述方法的控制单元。

根据本发明的致动方法优选地用在具有单驱动车轴的机动车辆中，以使得当向前直行行驶时离合器装置的摩擦离合器是常闭的。备选地，该方法还可应用于具有多于一个驱动车轴的车辆，其中摩擦离合器被设计为“悬挂式(hang-on)离合器”并且是常开的。在这种情形中，依据本发明的方法限于两个摩擦离合器都是选择性接合的应用场合。

在具有单驱动车轴的车辆的情形中，通常存在的机械差速器被双离合器装置取代。如本文所述，当向前直行行驶时，摩擦离合器是常闭的。为了影响转弯(扭矩矢量控制)时的偏转力矩的目的，双离合器装置的摩擦离合器可优选地彼此独立操作。此详细内容已在前文提及的DE 10 2004 046 008的申请中加以阐明。

当行驶于具有不同摩擦系数的路面(所谓的异μ(μ-split)路面)时，两个驱动轮的驱动扭矩被限制为具有较低摩擦系数的驱动轮的、可传递至路面的驱动扭矩(通常较低)，这种措施允许双离合器装置复制被设计用做扭矩平衡的开放式差速器的功能。在这种情形中，驱动扭矩被均匀分配给对应于具有较低附着潜能的车轮水平的两个车轮。

由于双离合器装置的摩擦离合器在行进时都是常闭的，如果不使用根据本发明的措施，当行驶于异μ路面时，会因驱动轮上不同的推力而形成偏转力矩，这样使得车辆会绕纵轴转向。

根据本发明的方法意味着，在一侧或另一侧(左手或右手)上车轮附着潜能不同的情形中，可传递的驱动扭矩被限制为最低的扭矩，以呈现出扭矩平衡原则(开放式差速器功能)。

因此，所述目的已全部实现。

尤其优选的是，仅在车速超过阈值时，才执行当指示不同的摩擦系数时对驱动扭矩的限制。

所述阈值可以是例如在范围为1km/h至120km/h内的固定值。所述阈值优选地斜坡输入或输出，例如始于约0km/h-50km/h，至例如约100km/h。然后在约100km/h时达到开放式差速器功能。斜坡输入或输出并非必须以线性来实现，而是也可依据预定的特征曲线来实现。在超过约100km/h时，残余的锁紧力矩也可维持，也即正常操作的渐弱并不是完全回复至0。

通过使用阈值，可以设立在较高速度的扭矩平衡功能，从而使得在较高速度时围绕纵轴的不期望偏转力矩得以避免。

相对而言，在较低速时这种偏转力矩可能易于衡消。另一方面，双离合器装置的特别的优势之一是当在异μ路面开始行驶时，完全锁紧的差速器的功能实际上可通过闭合两个离合器得到，这样牵引力得以提升。因此，对驱动扭矩的限制优选地不在低速时执行。

低速时产生的车辆偏转反应是可接受的，并可通过相应的控制算法或手动地衡消。

根据另一优选实施方式，当以增加的横向加速度转弯时，不执行在指示不同的摩擦系数时对驱动扭矩的限制。限制算法将限制扭矩至内转弯车轮。另一方面，借助双离合器装置，相比于开放式差速器，可以通过相应的附加算法来提升转弯速度限制。

优选地根据相应驱动轮的设定转速和实际转速之差，彼此独立地控制正常操作中的摩擦离合器的离合器压力。

如果依据公共输入元件和各个输出元件之间的设定转速差和实际转速差之差，彼此独立地控制正常运行中的摩擦离合器的离合器压力，则这是尤其优选的和/或这构成了独立的发明。

如果设定牵引操作中的设定转速差使得输入元件相比于相应的输出元件具有较高的转速，则这是尤其优选的。

因此，如果设定超速(overrun)状态下的设定转速差使得输入元件相比于摩擦离合器的相应输出元件具有较低的转速，则这是优选的。

这改进了致动设施并得到了高控制稳定性。

本文的设定转速差一般是车轮转速、转向角度和横向加速度等的函数。

当转弯时，外转弯车轮的设定转速差原则上非常小，但是优选地总大于0。与此同时，内转弯车轮的设定转速差总是大于外转弯车轮的设定转速差。因此，可获得用于实现较高转弯速度限制的扭矩矢量控制。

当指示不同的摩擦系数时，如果两个摩擦离合器的离合器压力被调整为被分配给具有较低摩擦系数的驱动轮的摩擦离合器的离合器压力，则这是在此处是进一步优选的。

因此，如果检测到在异μ路面上高速行驶，则两个摩擦离合器承受到两个计算的摩擦离合器压力的最低者。换言之，如果左手驱动轮(举例而言)在具有低摩擦系数(μ-低)的表面行驶，则两个摩擦离合器将承受针对左手摩擦离合器进行计算的离合器压力。因此，该系统像开放式差速器那样工作。

无需明言也应理解，上面详述的特征和下面待说明的特征不仅可用于所详述的具体组合，也可在不偏离本发明的范围的情形下以其他组合的方式使用或是独立使用。

附图说明

本发明的示例性的实施方式被呈现在附图中并在后面的说明书中对其进行了更详尽地描述。在附图中：

图1示出了具有根据本发明的动力传动系统的机动车辆的示意表示图；

图2示出了图1中的动力传动系统在向前直行行驶时的示意图；

图3示出了在转弯时图2中的驱动轮；

图4示出了在行驶在异μ路面上时图2中的驱动轮；

图5示出了在正常行驶时对图1中所示的动力传动系统的摩擦离合器的离合器压力的控制的示意图；以及

图6示出了当行驶于异μ路面上时对应于图5的表示。

具体实施方式

在图1中，示意性地呈现了诸如乘用车(举例而言)之类的机动车辆，该机动车辆标示为10。

车辆10包括具有动力单元14的动力传动系统12。动力单元14包括诸如内燃机(举例而言)之类的原动机16或混合动力驱动电动机、起动离合器18(可能包括)和变速器20(例如多极变速器或无极变速器)。

变速器20的输出连接至双离合器装置22，动力单元14的驱动动力输出通过该双离合器装置22被分配至第一驱动轮24和第二驱动轮26。

双离合器装置22包括第一摩擦离合器28和第二摩擦离合器30，第一摩擦离合器28和第二摩擦离合器30具有公共输入元件32。输入元件32连接至变速器20的输出。

第一摩擦离合器28包括第一输出元件34，该第一输出元件34通过驱动轴(图中未标示出)连接至第一驱动轮24。第二摩擦离合器30包括第二输出元件36，该第二输出元件36通过驱动轴(图中未标示出)连接至第二驱动轮26。

摩擦离合器28和30被设计成传递高驱动扭矩，并且，举例而言摩擦离合器28和30每个被具体实现为湿式运行(wet-running)多片离合器。通过控制装置38，摩擦离合器28和30一般可彼此独立地被致动。

此外，车辆10的未被驱动轮被示出为40和42。

驱动轮24和26可为车辆10的前车轴的车轮，或为车辆10的后车轴的车轮。动力单元14可横向地或纵向地安装于车辆10内。

假设摩擦离合器28和30还被设计用于起动，则如果合适的话，动力单元14还可形成为不具有起动离合器18。

第一驱动轮24的转速标示为n₁。第二驱动轮26的转速标示为n₂。双离合器装置22的公共输入元件32的转速标示为n_e。

此外，图1还示意地示出控制装置38利用第一离合器压力p₁致动第一摩擦离合器28，并且利用第二离合器压力p₂致动第二摩擦离合器30。

图2示出了向前直行行驶时的驱动轮24和26。在这种情形下，两个摩擦离合器28和30是常闭的。转速n₁和转速n₂相同。此外，离合器压力p₁和离合器压力p₂也相同。

图3示出了转弯时的驱动轮24和26。在这种情形下，第二驱动轮26是外转弯轮，因此，相比于内转弯轮24的转速n₁，第二驱动轮26具有较高的转速n₂。相应地，分配的第二摩擦离合器30的离合器压力p₂一般大于分配给第一驱动轮24的摩擦离合器的离合器压力p₁。

图4示出了行驶于具有不同的摩擦系数路面上的驱动轮24和26。这里的第一驱动轮24行驶于具有摩擦系数为μ₁的路面上。与此同时，第二驱动轮26行驶于具有摩擦系数为μ₂的路面上，其中μ₂大于μ₁。

这种情形可能会出现，举例而言，如果第一驱动轮24行驶在冰面上而第二驱动轮26行驶在干燥路面上时。

如果在这种情形下，摩擦离合器28和30被致动使得每个车轮可递送最大驱动扭矩，其中该最大驱动扭矩可通过相应的驱动轮24和26被传输，则将围绕车辆10的纵轴产生高偏转力矩。

由于摩擦离合器28分配至具有较低摩擦系数的驱动轮24，摩擦离合器28将被调整至与第二摩擦离合器30相比显著更低的离合器压力p₁。

为了避免出现这类偏转力矩(尤其是当车辆以较高速度行进时)，将分配给具有较高摩擦系数μ₂的驱动轮26的第二摩擦离合器30的离合器压力p₂设置为与分派给第一摩擦离合器28的相同的较低离合器压力p₂，其中该第一摩擦离合器28被分配给具有较低摩擦系数μ₁的驱动轮24。

图5示出了正常行驶(向前直行行驶或转弯)期间用于控制离合器压力p₁和p₂的控制算法的示意图。

总体上可见，离合器压力p₁和p₂基本上彼此独立地被控制。

离合器压力p₁和p₂均被调整至一个值，以使得在公共输入元件32和各个输出元件34和36之间设置转速差。在牵引操作中，输入元件32相比于各个输出元件34和36要转动得更快。在超速状态下，刚好相反。

转速差可以非常小。优选地，转速差小于约40rpm，例如小于5rpm。

因此，预先确定第一摩擦离合器28的第一设定转速差Δn_R1。此外，通过将测量到的输入元件32的转速n_e和测量到的第一驱动轮24的转速n₁彼此相减来形成实际的转速差Δn_R2。依据作为结果而形成的第一控制偏移Δn_e1而形成第一离合器压力p₁。如果Δn_e1＝0，则维持第一离合器压力p₁。如果Δn_e1＜0，则增加第一离合器压力p₁。如果Δn_e1＞0，则减少第一离合器压力p₁。

第二离合器压力p₂相应地被调整，从而形成实际转速差Δn₂，将Δn₂从设定转速差Δn_R2减去从而形成第二控制偏移Δn_e2。

图6示出了针对两个驱动轮24和26(如图4中所示)指示不同摩擦系数的情形。

在这种情形中，两个摩擦离合器的离合器压力设置为相同值，也即设置为分配给具有较低摩擦系数的驱动轮的离合器的离合器压力。在这种情形中，这个值是第一离合器压力p₁。

以如图5显示的情形的相同的方式调整第一离合器压力p₁。然而在这种情形中，相应的离合器压力值也同样分派给第二摩擦离合器30。从而获得开放式机械差速器的功能，也即建立了一种扭矩平衡，该扭矩平衡适合于驱动扭矩，该驱动扭矩可传递至行驶于具有较低摩擦系数(在这种情形中为μ₁)的路面上的驱动轮。至于第一驱动轮和第二驱动轮是否行驶于具有不同摩擦系数的路面的查找，可以以各种方式确定。例如，这可通过离合器压力的曲线图(profile)予以确定。如果需要，这里也可考虑转向角度。一般而言，路面的摩擦系数也可通过转向角度、车速和偏转角度来确定而无需考虑离合器压力，或是通过其他方式予以确定。

Claims (7)

1.一种机动车辆动力传动系统(12)的离合器装置(22)的致动方法，所述离合器装置(22)包括具有公共输入元件(32)的第一摩擦离合器(28)和第二摩擦离合器(30)，所述公共输入元件(32)连接至动力单元(14)，所述第一摩擦离合器(28)包括第一输出元件(34)，所述第一输出元件(34)连接至第一驱动轴，并且所述第二摩擦离合器(30)包括第二输出元件(36)，所述第二输出元件(36)连接至第二驱动轴，所述第一驱动轴和第二驱动轴分别连接至所述车辆(10)的第一驱动轮(24)和第二驱动轮(26)，其中，

当指示所述第一驱动轮(24)和所述第二驱动轮(26)的不同路面摩擦系数(μ-低，μ-高)时，所述第一摩擦离合器(28)和所述第二摩擦离合器(30)以如下方式致动：使得将两个驱动轮(24，26)的驱动扭矩限制为具有较低摩擦系数的驱动轮的驱动扭矩，所述驱动扭矩可传递至路面，其特征在于，

仅当所述车辆(10)的速度超过阈值时，才执行当指示不同摩擦系数时对所述驱动扭矩的限制，其中当在具有不同路面摩擦系数(μ-低，μ-高)的异μ路面开始行驶时，完全锁紧的差速器的功能通过闭合所述第一和第二摩擦离合器(28，30)得到，并且其中所述阈值在预定的速度范围内依据预定的特征曲线斜坡输入或输出，并因此在该预定的速度范围内依据该预定的特征曲线来建立差分功能。

2.如权利要求1的致动方法，其特征在于，所述摩擦离合器(28，30)在正常操作中的离合器压力(p₁，p₂)，依据所述相应驱动轮的设定转速和实际转速之间的差值被彼此独立地控制。

3.如权利要求1或2所述的致动方法，其特征在于：所述摩擦离合器(28，30)在正常操作中的离合器压力(p₁，p₂)依据所述公共输入元件(32)和相应输出元件(34，36)之间的设定转速差(Δn_R1，Δn_R2)和实际转速差(Δn₁，Δn₂)之间的差值被彼此独立地控制。

4.如权利要求3的致动方法，其特征在于，设定牵引操作中的设定转速差(Δn_R1，Δn_R2)，使得所述输入元件(32)比相应的输出元件(34，36)具有更高的转速。

5.如权利要求3的致动方法，其特征在于，设定超速状态下的设定转速差(Δn_R1，Δn_R2)，使得所述输入元件(32)比相应输出元件(34，36)具有更低的转速。

6.如权利要求3的致动方法，其特征在于，当指示不同摩擦系数(μ-低，μ-高)时，两个摩擦离合器(28，30)的离合器压力(p₁，p₂)被调整至分配给具有较低摩擦系数(μ-低)的驱动轮的摩擦离合器的离合器压力。

7.一种用于机动车辆(10)的动力传动系统(12)，所述动力传动系统(12)包括动力单元(14)和用于将驱动动力输出分配至所述机动车辆(10)的第一驱动轮(24)和第二驱动轮(26)的离合器装置(22)，所述离合器装置(22)包括具有公共输入元件(32)的第一摩擦离合器(28)和第二摩擦离合器(30)，所述公共输入元件(32)连接至所述动力单元(14)，所述第一摩擦离合器(28)包括连接至第一驱动轴的第一输出元件(34)，并且所述第二离合器(30)包括连接至第二驱动轴的第二输出元件(36)，所述第一驱动轴和第二驱动轴分别连接至所述机动车辆(10)的所述第一驱动轮(24)和所述第二驱动轮(26)，所述动力传动系统(12)还包括控制单元(38)，所述控制单元(38)被设置为执行如权利要求1至6其中之一的方法。