CN1757553A - 集成扭矩和侧滚控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及集成扭矩和侧滚控制系统。一种用于包括至少一个驱动轴的机动车辆的集成控制装置，所述驱动轴具有左车轴和右车轴，在它们上面都安装有一个车轮。该集成控制装置包括一个机动车辆扭矩控制系统、一个车体侧滚控制系统和一个共同的流体压力源，该流体压力源用于控制车体侧滚控制系统和机动车辆扭矩控制系统。机动车辆扭矩控制系统包括至少一个流体驱动的离合器，以调节机动车辆的车轮之间的传动扭矩的分布，从而提高在一个驱动面上机动车辆的牵引力。车体侧滚控制系统包括至少一个施力装置，用于使车体相对于机动车辆底盘倾斜，从而抵消引起翻转的力。

Description

集成扭矩和侧滚控制系统
技术领域
本发明总体上涉及用于机动车辆的控制系统，更具体而言，涉及一种具有车体侧滚控制系统和机动车辆扭矩控制系统的集成流体控制系统，其中车体侧滚控制系统和机动车辆扭矩控制系统由一个共同的流体压力源操控。
背景技术
已知多种扭矩控制系统，用来调节机动车辆的驱动轮之间的驱动扭矩分布，从而提高机动车辆在路面上的牵引力，例如使用限滑差速器来自动地限制滑动以及偏置一对转动构件之间的扭矩分布。一般地，这种系统是液压驱动的，因此需要一个液压源，例如一个液压泵。
另外，已知包括液压驱动器的车体侧滚控制系统，其中液压致动器连接在机动车辆的簧上(srung)质量和簧下(unsprung)质量之间，并适于在机动车辆由于横向加速度而发生车体滚动的相反方向上施加一个力，从而抵抗车体滚动。一般地，车体侧滚控制系统也是液压驱动的，也需要一个液压源。
一般地，扭矩控制系统和车体侧滚控制系统都需要配备一个独立的、专门的液压泵，这就增加了机动车辆的复杂性和综合成本。因此，本发明的目的是通过提供一个共同的流体压力源来控制车体侧滚控制系统和机动车辆扭矩控制系统，从而克服现有技术中的缺点。
发明内容
本发明提供了一种新型的用于具有至少一个驱动轴的机动车辆的集成流体控制系统，驱动轴包括左、右车轴，在它们上面都安装有一个车轮。
根据本发明的集成流体控制系统包括一个机动车辆扭矩控制系统、一个车体侧滚控制系统和一个共同的流体压力源，机动车辆扭矩控制系统包括至少一个流体控制的离合器，用于调节所述机动车辆左右轮之间的传动扭矩分布，从而提高机动车辆在一个驱动面上的牵引力和稳定性，车体侧滚控制系统包括至少一个流体控制的施力装置，用于使车体相对于机动车辆底盘倾斜，从而抵消引起翻转的力，共同的流体压力源用于控制所述车体侧滚控制系统和机动车辆扭矩控制系统。
根据本发明优选实施方式的集成流体控制系统还包括一个共同的电子控制单元(ECU)，操作机动车辆扭矩控制系统的至少一个流体控制离合器的至少一个可变控制阀，和操作车体侧滚控制系统的至少一个流体控制施力装置的至少一个可变控制阀。
ECU用来操作共同的流体压力源和以一个或多个指示至少一个机动车辆参数的传感器(例如机动车辆速度传感器、机动车辆横向加速度传感器、偏航角速度传感器、转向角度传感器等)发出的输入信号和/或作为控制输入的集成控制系统(例如流体压力传感器)的至少一个运行参数为基础的可变控制阈。
因此，根据本发明的用于机动车辆的集成流体控制系统展现出提供了共同的流体压力源的机动车辆控制系统新装置，用来操作车体侧滚控制系统和机动车辆扭矩控制系统。本发明的集成流体控制系统比现有的流体控制系统成本更低、效率更高、重量更轻，且需要更小的空间。
附图说明
参考附图来研究下述详细说明时，本发明的其它目的和优点会更加明显，其中：
图1示出了根据本发明优选实施方式的机动车辆扭矩控制系统的机械示意图。
图2示出了根据本发明优选实施方式的车体侧滚控制系统的机械示意图。
图3示出了根据本发明优选实施方式的集成液体控制系统的电动液压示意图。
具体实施方式
现在参照附图详细说明本发明的优选实施方式。
图1示意性地描绘了根据本发明优选实施方式的用于机动车辆的驱动轴8的机动车辆扭矩控制系统。应该理解，本发明不仅适用于任意个驱动轴的全轮驱动(AWD)或四轮驱动(4WD)的机动车辆，同样也适用于单轴驱动的两轮驱动机动车辆。应该理解，驱动轴8既可以是前轴也可以是后轴。另外，AWD或4WD机动车辆的前轴和后轴都可以配备本发明的机动车辆扭矩控制系统。
驱动轴8包括一个差动器组件14和左车轴16a及右车轴16b，左车轴16a和右车轴10b从差动器组件14轴向向外延伸并分别起驱动作用地连接到左轮11a和右轮11b上。差动器组件14被从原动机，例如内燃机或电动机等(未示出)产生的驱动扭矩通过小齿轮传动轴12和环形齿轮13驱动而旋转。
如图1中进一步示出的，驱动轴8包括一个机动车辆扭矩控制系统10，用来选择性地控制左轮11a和右轮11b之间的扭矩分布，以提高机动车辆在驱动面上的牵引力。机动车辆扭矩控制系统10依次包括三个流体控制、可选择性啮合的离合器组件：锁闭离合器22、左车轴分离离合器20a和右车轴分离离合器20b。
锁闭离合器22适于防止左车轴16a和右车轴16b之间的相对转动，从而锁闭差动器组件14。根据本发明的优选实施方式，锁闭离合器22是液压驱动多板离合器组件，包括一个摩擦离合器组件，该摩擦离合器组件将左右车轴16a和16b之一选择性的摩擦连接到环形齿轮13或差动器组件14的差动器箱(未示出)上。因此，差动器组件14构成限滑差动器，这样可以通过控制锁闭离合器22的咬合力来合适地限制左后轮11a和右后轮11b之间的差速运动。
提供左车轴分离离合器20a和右车轴分离离合器20b，分别用于选择性地将差动器组件14连接到左轮11a和右轮11b上。根据本发明的优选实施方式，左、右车轴分离离合器20a和20b是基本上相同的液压驱动摩擦离合器，并且都包括一个摩擦离合器组件，该摩擦离合器组件分别选择性地将差动器组件14摩擦连接到左轮11a和右轮11b上。
另外，如图3所示，每个离合器20a、20b和22都由一个相应的流体离合驱动器(未示出)来选择性地驱动，每个流体离合驱动器都包括一个容纳液压驱动活塞的活塞腔，响应于从一个共同的流体压力源50产生的流体压力，活塞压缩相应的离合器20a、20b和22的离合器组件，从而啮合离合器20a、20b和22。具体地，共同的流体压力源50向离合器20a、20b和22的流体离合驱动器提供压缩的液体或气体。应该理解，扭矩传递值(即扭矩比)是渐进连续变化的，并且与活塞施加在离合器组件上的离合器啮合力的值成正比，其中离合器啮合力是活塞腔内流体压力的函数。
如图3所示，扭矩控制系统10还包括可变控制阀21a、21b和24，它们平行地连接到共同的流体压力源50上，并用于调整从共同的流体压力源50施加到离合驱动器上的流体压力。更具体地，可变左、右控制阀21a和21b分别与左、右离合器20a和20b流体连接，用于连续调节从共同的流体压力源50施加到左、右离合器20a和20b的离合驱动器上的流体压力。类似的，可变锁闭控制阀24与锁闭离合器22流体连接，用于调节从共同的流体压力源50施加到锁闭离合器22的离合驱动器上的流体压力。优选的，可变控制阀21a、21b和24是电磁型的比例流量控制阀。应该理解，任何其它合适类型的可变控制阀都落在本发明的范围内。
本领域的普通技术人员应该理解，通过控制施加到离合器20a、20b和22的离合驱动器上的流体压力，离合器啮合比率，并且因此通过离合器20a、20b和22传递的扭矩值(或扭矩传动比)相对于施加到离合器20a、20b和22的离合驱动器上的流体压力的值是按比例连续变化的。换句话说，通过调节可变控制阀21a、21b和24，则在啮合状态和非啮合状态之间提供施加到离合器20a、20b和22的离合驱动器上的流体压力值，扭矩控制系统的扭矩传动比可以连续变化。因此，本发明的机动车辆扭矩控制系统10通过驱动轴提供了无限变化的扭矩传动比，以匹配机动车辆的各种运行状态。
图2示意性地描绘了根据本发明优选实施方式的机动车辆的车轴8的车体侧滚控制系统30。在图2的优选实施例中，机动车辆的车轴8是前转向轴，其中每个车轮11a和11b分别可转动地安装到各自的左、右车轴16a和16b上，并且分别通过悬置装置34a和34b连接到机动车辆的车体(未示出)上。例如，悬置装置34a和34b包括一个卷簧36和一个减震器38。
根据本发明的车体侧滚控制系统30连接在左、右车轮11a和11b之间，从而防止机动车辆的过度的车体侧滚，尤其是在转弯期间。应该理解，虽然联系机动车辆的前轴说明本发明，但是本发明同样适用于机动车辆的后轴。而且，机动车辆的前后轴都可以配备本发明的车体侧滚控制系统。
再参照图2，车体侧滚控制系统30包括一根扭杆32和至少一个相对于机动车辆底盘35使车体倾斜的施力装置，从而抵消引起翻转的力。根据如图2所示本发明的优选实施方式，车体侧滚控制系统30包括一个独立的流体压力驱动器形式的施力装置，例如液压传动装置40。液压传动装置40安装在扭杆32的一端33和一个悬置装置34a之间，从而与机动车辆的簧上质量和簧下质量可操作地连接。应该理解，可选择的是，本发明的车体侧滚控制系统30可以包括两个基本上相同的液压传动装置40，都连接在扭杆32的一端与悬置装置34a、34b中的一个之间。应该理解，液压传动装置40既可以是单动式的也可以是双动式的。
进一步如图2和3所示，液压传动装置40包括一个压力缸42、一个活塞44和一个活塞杆46，压力缸42中容纳液压流体，活塞44在压力缸42中往复运动，活塞杆46连接到活塞44上并穿过压力缸42而延伸。
如图3所示，车体侧滚控制系统30还包括一个并行的连接到共同的流体压力源50上的电控可变侧滚控制阀41。更具体地，可变控制阀41流体连接到压力缸42上，用于调节从共同的流体压力源50施加到压力缸42上的流体压力。优选的，可变控制阀41是一个电磁型的比例流量控制阀。应该理解，任何其它合适类型的可变控制阀都落在本发明的范围内。
由上所述，很明显，本发明的机动车辆扭矩控制系统10和车体侧滚控制系统8都具有集成的控制系统18(图3中所示)，该控制系统18包括共同的流体压力源50和共同的电子控制单元(ECU)58，电子控制单元58控制共同的流体压力源50、机动车辆扭矩控制系统10的离合器20a、20b和22各自的可变控制阀21a、21b和24以及车体侧滚控制系统30的可变控制阀41。
根据图3中所示的本发明的优选实施方式，共同的流体压力源50包括一个由电动机56驱动的流体泵52，与流体泵52流体连通的流体蓄压器53，和一个存储合适的流体供给的流体容器54。更优选的，所使用的流体是液压流体，例如液压油，泵52是一种容积式(positive displacement)液压泵，例如齿轮泵，流体蓄压器53是一种液压高压蓄压器，用于在一定压力下存储合适体积的液压流体，这样共同的流体压力源50就利用压缩的液压流体提供了机动车辆扭矩控制系统10的全部三个离合器20a，20b和22，以及车体侧滚控制系统30的液压传动装置40。可选择的是，共同的流体压力源50的流体泵52可以是下列形式：与机动车辆传动相关的液压泵、与动力转向系统相关的液压泵或电动液压泵、与防锁闭刹车系统(ABS)相关的液压泵、与液压混合动力系系统相关的液压泵、或者任何现有的车载压缩液压流体源。
如图3所示，液压泵52接收从液压流体容器54流出的液压流体，并通过主液压通道46将液压流体供给到蓄压器53，其中主液压通道46包括一个单向阀55，该单向阀只允许从液压泵52方向流来的流体通过。由共同的液压源50产生的液压通过供给通道47施加到离合器20a、20b和22以及液压传动装置40上，并分别施加到相应的可变控制阀21a、21b、24和41上。流向离合器20a、20b、22和液压传动装置40的过量液体通过回流通道48返回到流体容器54。
基于指示至少一个机动车辆参数和/或作为控制输入的集成控制系统18的至少一个运行参数的一个或多个传感器发出的输入信号，ECU58将控制信号发送给电动机56和可变控制阀21a、21b、24和41。根据本发明的优选实施方式，ECU58接收从下列传感器发出的信号：指示离合器20a、20b和22的输入和输出速度差异的传感器74、74和76，指示压力缸42中活塞44位置的传感器78，指示压力缸42中活塞44速度的传感器80，机动车辆速度传感器82，机动车辆横向加速度传感器84，偏航角速度(yaw speed)传感器86和转向角度传感器86。应该理解，指示各种机动车辆参数的任何其它合适的传感器都可以使用。ECU58还接收从下列传感器发出的信号：提供信号以指示供给通道47中流体压力的压力传感器62，提供信号以指示通过控制阀21a供给到左离合器20a的流体压力的压力传感器64，提供信号以指示通过控制阀24供给到锁闭离合器22的流体压力的压力传感器66，提供信号以指示通过控制阀21b供给到右离合器20b的流体压力的压力传感器68，和提供信号以指示通过控制阀41供给到液压传动装置40的流体压力的压力传感器70。如图3所示，ECU58可以连接到一个机动车辆电子网络，例如控制区网络(CAN)。
当给可变控制阀21a、21b和24通电时，它们能够在从最小压力到最大压力的可变范围内调节共同的流体压力源50的供给压力，因此响应从ECU58发出的控制信号，可以有选择地和可变地控制通过离合器20a、20b和22传递并在从最小力矩值到最大力矩值范围内施加到输出驱动轴16a和16b上的传动力矩。换句话说，可变控制阀21a、21b和24能够提供在完全啮合状态和完全非啮合状态之间离合器20a、20b和22的部分传动。类似的，可变控制阀41能够在从最小压力到最大压力的可变范围内调节共同的流体压力源50的供给压力，从而有选择地和可变地控制液压传动装置40，因此响应于从ECU58发出的控制信号而控制机动车辆的侧滚。
因此，本发明的集成控制系统18可选择地、可变地控制机动车辆扭矩控制系统10和车体侧滚控制系统30。
运行中，当ECU58确定不需要扭矩控制或测滚控制时(一般是在机动车辆的直线运动期间)，阀21a、21b、24和41设定为最小压力，这样离合器20a、20b和22处于非啮合状态，液压传动装置40不对压力缸42中活塞44的运动产生阻力。
但是，当ECU58确定需要机动车辆扭矩控制时，一个或多个控制阀21a、21b和24移动到对离合驱动器啮合相应的离合器21a、21b和24提供一定液压压力的位置，从而可选择地、可变地控制通过离合器21a、21b和24传递的传动扭矩，这由ECU58响应于从传感器72-76和82-80发出的信号而确定。类似的，当ECU确定需要侧滚控制时，控制阀41移动到向压力缸42中活塞44的运动产生一定阻力的位置，这由ECU58响应于从传感器78-86发出的信号而确定。
因此，根据本发明的用于机动车辆的集成流体控制系统展现出一种用来操作机动车辆扭矩控制系统和车体侧滚控制系统的新装置。应该理解，任何其它需要流体压力源(例如液压气动系统或空气悬挂系统)、稳定控制系统、轴间耦合装置、轴间差动器组件等的机动车辆控制系统都可以由本发明的集成控制系统来控制。
前面对发明优选实施方式的描述是根据专利法规用来说明的。它并不表示穷举的描述或将本发明限制在所公开的精确形式。在上述教导下，可以作明显的改进或改变。选用上面所公开的实施方式是为了更好的说明本发明的宗旨和它的应用，从而使本领域的普通技术人员只要遵循此处所描述的原则，就能够最好地应用本发明的各种实施方式以及适应所期望的具体应用而作各种改进。因此在不背离本发明的目的和范围的情况下，可以对上面描述的发明作改变。本发明的范围由附加的权利要求来限定。

Claims (20)

1.一种用于具有至少一个驱动轴的机动车辆的集成流体控制系统，驱动轴具有各在其上安装有一个车轮的左、右车轴，所述液压控制系统包括：
一个机动车辆扭矩控制系统，包括至少一个流体控制的离合器，用于调节所述机动车辆的车轮之间的传动力矩分布，从而提高所述机动车辆在一个驱动面上的牵引力和稳定性；
一个车体侧滚控制系统，包括至少一个流体控制的施力装置，其可运行地连接机动车辆的簧上质量和簧下质量，用于使车体相对于机动车辆底盘倾斜，从而抵消引起翻转的力；和
一个共同的流体压力源，用于控制所述车体侧滚控制系统和所述机动车辆扭矩控制系统。
2.如权利要求1所述的集成流体控制系统，其特征在于，所述扭矩控制系统包括至少一个与所述共同的流体压力源流体连通的可变控制阈，用于选择性地调节从所述共同的流体压力源施加到至少一个离合器上的流体压力，从而使通过所述至少一个离合器的扭矩传动比在啮合状态和非啮合状态之间连续变化，所述车体侧滚控制系统包括至少一个与所述共同的流体压力源流体连通的可变控制阀，用于选择性地调节从所述共同的流体压力源施加到所述至少一个施力装置上的流体压力。
3.如权利要求2所述的集成流体控制系统，其特征在于，所述扭矩控制系统的至少一个可变控制阀和所述车体侧滚控制系统的至少一个可变控制阀响应于至少一个机动车辆参数由电子控制器来可选择地、可变地控制。
4.如权利要求3所述的集成流体控制系统，其特征在于，所述扭矩控制系统包括：
一个差动器组件，连接到所述左、右车轴上，左、右车轴从所述差动器组件向外延伸；
一个流体控制的、可选择的啮合锁闭离合器，用于限制所述左、右车轴之间的相对转动；和
一个锁闭离合驱动器，响应于从所述共同的流体压力源产生的流体压力，在非啮合状态和啮合状态之间可选择地控制所述锁闭离合器。
5.如权利要求4所述的集成流体控制系统，其特征在于，所述扭矩控制系统还包括一个与所述共同的流体压力源流体连通的可变锁闭控制阀，用于选择性地调节从所述共同的流体压力源施加到所述锁闭离合驱动器上的流体压力，从而连续改变在啮合状态和非啮合状态之间通过所述锁闭离合器的扭矩传动比。
6.如权利要求5所述的集成流体控制系统，其特征在于，所述锁闭离合器是一个摩擦离合器。
7.如权利要求3所述的集成流体控制系统，其特征在于，所述扭矩控制系统还包括一个左车轴分离离合器、一个右车轴分离离合器和左右离合驱动器，其中左车轴分离离合器用于选择性地断开从机动车辆的原动机到左轮的传动扭矩，右车轴分离离合器用于选择性地断开从机动车辆的原动机到右轮的传动扭矩，左右离合驱动器用于响应于从共同的流体压力源产生的流体压力，在非啮合状态和啮合状态之间选择性地控制相应的左右离合器。
8.如权利要求7所述的集成流体控制系统，其特征在于，所述扭矩控制系统还包括可变左、右控制阀，它们都与共同的流体压力源流体连通，用于选择性地调节从所述共同的流体压力源施加到每个左右离合驱动器上的流体压力。
9.如权利要求8所述的集成流体控制系统，其特征在于所述左、右离合器是摩擦离合器。
10.如权利要求3所述的集成流体控制系统，其特征在于，所述车体侧滚控制系统还包括一个与所述共同的流体压力源流体连通的可变控制阀，用于选择性地调节从共同的流体压力源施加到所述至少一个流体控制的施力装置上的流体压力。
11.如权利要求10所述的集成流体控制系统，其特征在于所述车体侧滚控制系统的至少一个流体控制的施力装置是流体压力传动装置。
12.如权利要求11所述的集成流体控制系统，其特征在于，所述流体压力传动装置包括一个与所述可变侧滚控制阀流体连通的压力缸，一个在所述压力缸中往复运动的活塞，和一个连接到所述活塞上并通过所述压力缸延伸的活塞杆；所述压力缸的一个末端连接到机动车辆的簧上质量和簧下质量中的一个，所述压力缸的另一个末端连接到机动车辆的簧上质量和簧下质量中的另一个。
13.如权利要求1所述的集成流体控制系统，其特征在于，所述扭矩控制系统和所述车体侧滚控制系统由电子控制器响应于至少一个机动车辆参数或至少一个所述集成流体控制系统的运行参数来可选择地、可变地控制。
14.如权利要求1所述的集成流体控制系统，其特征在于，用于所述机动车辆扭矩控制系统和所述车体侧滚控制系统的共同的流体压力源，由一个电子控制器响应于至少一个机动车辆参数或至少一个所述集成流体控制系统的运行参数来可选择地、可变地控制。
15.如权利要求1所述的集成流体控制系统，其特征在于，所述共同的流体压力源包括一个流体泵；所述流体泵是单动流体泵、与机动车辆传动有关的液压泵、与驱动转向系统有关的液压泵、与防锁闭刹车系统有关的液压泵和与液压混合动力系系统有关的液压泵中的一种。
16.如权利要求15所述的集成流体控制系统，其特征在于，所述共同的流体压力源还包括一个与所述流体泵流体连通的流体蓄压器。
17.如权利要求16所述的集成流体控制系统，其特征在于，所述共同的流体压力源还包括一个流体容器，存储合适流体的供给。
18.如权利要求3所述的集成流体控制系统，其特征在于，所述电子控制器连接到多个传感器上，每个传感器指示至少一个机动车辆参数或作为控制输入的集成控制系统的至少一个控制参数。
19.如权利要求18所述的集成流体控制系统，其特征在于，所述至少一个机动车辆参数是所述离合器之一的输入和输出之间的速度差异、机动车辆速度、机动车辆横向加速度、偏航角速度和转向角度之一。
20.如权利要求18所述的集成流体控制系统，其特征在于，所述至少一个集成控制系统的控制参数是由所述共同的流体压力源施加到所述扭矩控制系统和侧滚控制系统上的流体压力、施加到所述机动车辆扭矩控制系统的至少一个离合器上的流体压力和施加到所述车体侧滚控制系统的至少一个流体控制的施力装置上的流体压力之一。
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