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Die Erfindung betrifft eine Steuerungsvorrichtung für ein Fahrzeug mit Vierradantrieb zum geeigneten Verteilen der Antriebskraft, die von einer Antriebsquelle, wie beispielsweise einem Motor, erzeugt wird.
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Verschiedene Steuerungsvorrichtungen für vierradangetriebene Fahrzeuge sind vorgeschlagen und in die Praxis umgesetzt worden. Beispielsweise offenbart die japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung
(JP-A) Nr. 2005-289160 eine Antriebskraft-Steuerungsvorrichtung für ein vierradangetriebenes Fahrzeug mit einem Drehmoment-Verteilungsmechanismus, der dazu in der Lage ist, ein Verteilungsverhältnis der Antriebskraft von Vorder- und Hinterrädern oder rechten und linken Antriebskraft-Verteilungsverhältnissen der Vorderräder und Hinterräder zu ändern. Die Antriebskraft-Steuerungsvorrichtung steuert, in Übereinstimmung mit einem Anstieg des Absolutwerts eines Querbeschleunigungssignals, das Antriebskraft-Verteilungsverhältnis der Vorderräder und Hinterräder so, dass das Hinterrad-Verteilungsverhältnis größer wird. Die Antriebskraft-Steuerungsvorrichtung steuert auch das rechte und linke Antriebskraft-Verteilungsverhältnis der Vorderräder oder Hinterräder so, dass die Antriebskraft für das drehende äußere Rad größer ist. Gemäß der Antriebskraft-Steuerungsvorrichtung für ein vierradangetriebenes Fahrzeug, die in der
JP-A Nr. 2001-277882 offenbart ist, wird beispielsweise entweder die Vorder- oder Hinterräder als Hauptantriebsräder angenommen und die jeweils anderen werden angenommen als Hilfsantriebsräder und die Antriebskraft-Steuerungsvorrichtung steuert die Antriebskraft, die auf die Hilfsantriebsräder verteilt wird, durch Ändern der Eingriffskraft einer Kupplung. Genauer gesagt, wenn die Raddrehzahl von einem der Hauptantriebsräder gleich ist oder größer als eine erste vorbestimmte Drehzahl und die Raddrehzahl des anderen Hauptantriebsrads kleiner ist als die erste vorbestimmte Drehzahl, oder wenn die mittlere beziehungsweise gemittelte Raddrehzahl der Hauptantriebsräder gleich oder größer ist als eine zweite vorbestimmte Drehzahl und die mittlere Raddrehzahl der Hilfsantriebsräder kleiner ist als die zweite vorbestimmte Drehzahl, wird die Eingriffskraft der Kupplung so gesteuert, dass die Antriebskraft auf die Hilfsantriebsräder verteilt wird, bis die mittlere Raddrehzahl der Hilfsantriebsräder gleich oder größer wird als eine dritte vorbestimmte Drehzahl, welche ein Wert ist, der gleich ist oder größer als die zweite vorbestimmte Drehzahl.
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In der zuvor beschriebenen Steuerungsvorrichtung für ein vierradangetriebenes Fahrzeug, welche in der
JP-A Nr. 2005-289160 offenbart ist, ist jedoch ein Kupplungselement zum Ändern des Antriebskraft-Verteilungsverhältnisses der rechten und linken Räder für jedes der rechten und linken Räder vorgesehen und daher kann das Verhalten des Fahrzeugs unterschiedlich sein zwischen den linken und rechten Rädern in Folge von mechanischen Unterschieden zwischen den Kupplungselementen (Variation der Charakteristiken). Zudem ist die in der
JP-A Nr. 2001-277882 offenbarte Steuerungsvorrichtung zum Durchführen der Antriebskraft-Verteilungssteuerung, basierend auf dem Betriebszustand des Fahrzeugs, wie beispielsweise Raddrehzahlen, nützlich zum Verbessern der Traktionsleistung und der Drehleistung durch Verschieben des Drehmoments von der Hauptantriebsachse auf die Hilfsantriebsachse. Wenn jedoch das Gierverhalten des Fahrzeugs gesteuert wird durch Aufbringen eines Giermoments auf das Fahrzeug, muss das auf die Hilfsantriebsachse übertragene Antriebsdrehmoment weiter rückverteilt werden durch Kupplungen, die separat vorgesehen sind an den rechten und linken Rädern. Dementsprechend kann eine hochexakte Antriebskraft-Verteilungssteuerung nicht durchgeführt werden aufgrund der mechanischen Differenzen zwischen den in der
JP-A Nr. 2005-289160 beschriebenen Kupplungselementen und es kann unmöglich sein, die beabsichtigte Steuerung des Fahrzeuggierverhaltens durchzuführen.
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Die vorliegende Erfindung erfolgt im Hinblick auf die zuvor beschriebenen Umstände und zielt darauf ab, eine Steuerungsvorrichtung für ein Fahrzeug mit Vierradantrieb bereitzustellen. Selbst in einem solchen Fall, in dem das vierradangetriebene Fahrzeug Kupplungselemente separat für rechte und linke Räder aufweist, kann die Steuerungsvorrichtung ein Giermoment auf das Fahrzeug in geeigneter Weise aufbringen durch Unterdrücken von Schlupf (Gleiten/Rutschen) der Hauptantriebsräder, während Unterschiede bezüglich rechts und links sowie eine Verschiebung in Folge von mechanischen Differenzen zwischen den Kupplungselementen vermieden werden.
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Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt eine Steuerungsvorrichtung für ein Fahrzeug mit Vierradantrieb bereit, welche aufweist: eine Antriebskraft-Verteilungseinrichtung, Kupplungen, eine Betriebszustand-Detektionseinrichtung, eine Zielgiermoment-Berechnungseinrichtung und eine Steuerungseinrichtung. Die Antriebskraft-Verteilungseinrichtung ist bereitgestellt zwischen einer Hauptantriebsachse, welche entweder eine der Vorderachse oder Hinterachse ist, und einer Hilfsantriebsachse, welche die jeweils andere der Vorderachse und Hinterachse ist, und ändert variabel die Antriebskraftverteilung zwischen der Hauptantriebsachse und der Hilfsantriebsachse. Die Kupplungen sind bereitgestellt für die Hilfsantriebsachse und schließen und lösen Übertragung von Antriebskraft auf jedes eines linken Rades und eines rechten Rades, statt eines Differenzialmechanismus zwischen den rechten und linken Rädern. Die Betriebszustand-Detektionseinrichtung detektiert einen Betriebszustand eines Fahrzeugs. Die Giermoment-Berechnungseinrichtung berechnet, als ein Zielgiermoment, ein Giermoment, das auf das Fahrzeug aufgebracht wird, basierend auf dem Betriebszustand des Fahrzeugs. Wenn eine vorbestimmte Antriebsbedingung des Fahrzeugs erfüllt ist und das Zielgiermoment auf das Fahrzeug aufgebracht wird, steuert die Steuerungseinrichtung die Antriebskraftverteilung, basierend auf dem Zielgiermoment durch Eingriff der Kupplungseinheit der Hilfsantriebsachse auf der Seite eines drehenden äußeren Rades und löst die Kupplungseinheit hiervon auf einer Seite eines drehenden inneren Rades.
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Die Erfindung wird im Folgenden weiter erläutert anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezug auf die Zeichnungen, in denen
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1 eine beispielhafte Darstellung ist, die eine schematische Konfiguration eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
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2 ein Funktionsblockdiagramm ist, das eine Steuerungseinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
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3 ein Flussdiagramm ist, welches eine Vierradantrieb-Steuerung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, und
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4A und 4B beispielhafte Darstellungen sind, die die Aktivierung von jeder Kupplung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei 4A eine beispielhafte Darstellung ist, die alle Kupplungen in gelöstem Zustand zeigt, und 4B eine beispielhafte Darstellung ist, die einen Kupplungssteuerungszustand zeigt, wenn ein Giermoment auf ein Fahrzeug aufgebracht wird.
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Im Folgenden wird nunmehr eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die Zeichnungen erläutert.
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In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Motor, der in einem vorderen Bereich eines Fahrzeugs vorgesehen ist. Die Antriebskraft des Motors 1 wird von einer Automatikgetriebe-Vorrichtung (einschließlich eines Drehmomentwandlers und dergleichen) 2 an der Rückseite des Motors 1 auf eine Übertragungseinrichtung 3 mittels einer Getriebeausgangswelle 2a übertragen.
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Die auf die Übertragungseinrichtung 3 übertragene Antriebskraft wird weitergegeben an ein Hinterachs-Enduntersetzungsgetriebe 7 mittels einer Hinterachs-Antriebswelle 4, einer Kardanwelle 5 und einer Antriebskegelradwelle 6, sowie auf ein Vorderachs-Enduntersetzungsgetriebe 11 mittels eines Reduktionsantriebsgetriebes 8, eines Reduktionsantriebsgetriebes 9 und einer Vorderachs-Antriebswelle 10, welche eine Kegelradwelleneinheit ist. Die Automatikgetriebe-Vorrichtung 2, die Übertragungseinrichtung 3, das Vorderachs-Enduntersetzungsgetriebe 11 und dergleichen sind integral in einem Gehäuse 12 untergebracht.
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Das Fahrzeug ist dahingehend konfiguriert, die an das Hinterachs-Enduntersetzungsgetriebe 7 abgegebene Antriebskraft auf das linke Hinterrad 14rl zu übertragen mittels einer linken Hinterrad-Antriebswelle 13rl und weiterhin auf ein rechtes Hinterrad 14rr mittels einer rechten Hinterrad-Antriebswelle 13rr.
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Die an das Vorderrad-Enduntersetzungsgetriebe 11 abgegebene Antriebskraft wird übertragen auf ein linkes Vorderrad 14fl mittels einer linken Vorderrad-Antriebswelle 13fl und auf ein rechtes Vorderrad 14fr mittels einer rechten Vorderrad-Antriebswelle 13fr.
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Die Übertragungseinheit 3 beinhaltet eine Mehrplatten-Nasskupplung (Übertragungskupplung) 15 und einen Übertragungskolben 16. Die Übertragungskupplung 15, die als die Antriebskraft-Verteilungseinrichtung dient, ist eine Kapazitätsbedarf-(capacity-type)-Übertragungskupplung mit variabler Drehmomentverteilung, die ausgebildet ist durch alternierendes Anlegen einer Antriebsplatte 15a, die an dem Reduktionsantriebsgetriebe 8 vorgesehen ist, und einer Antriebsplatte 15b, die an der Hinterachs-Antriebswelle 4 vorgesehen ist. Der Übertragungskolben 16 gibt die Eingriffskraft der Übertragungskupplung 15 (Drehmoment der hinteren Antriebswelle) in einer variablen Art und Weise ab. Dieses Fahrzeug ist daher ein vierradangetriebenes Fahrzeug mit einem Frontmotor, einer Vorderradantriebsauslegung (FF) und dazu in der Lage, das Drehmomentverteilungsverhältnis der Vorderräder (Hauptantriebsachse) und der Hinterräder (Hilfsantriebsachse) zu verändern in einem Bereich von zum Beispiel 100:0 bis 50:50 durch Steuern von Druckkraft mit dem Übertragungskolben 16 und Steuern der Eingriffskraft der Übertragungskupplung 15.
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Die Druckkraft des Übertragungskolbens 16 wird abgegeben von einer Übertragungskupplung-Antriebseinheit 31trc, die dargestellt ist durch einen Hydraulikkreis mit mehreren Solenoidventilen und dergleichen. Ein Steuersignal (Übertragungskupplung-Eingriffskraft Pt) zum Antreiben der Übertragungskupplung-Antriebseinheit 31trc wird abgegeben von einer später beschriebenen Steuerungseinheit 30.
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Das Hinterrad-Enduntersetzungsgetriebe 7 hat keinen Differenzialmechanismus. Stattdessen ist eine linke Radkupplung 17l, die als die Kupplung dient, welche frei die Übertragung der Antriebskraft einleiten und trennen kann, in der linken Hinterrad-Antriebswelle 13rl zwischengefügt, während eine rechte Radkupplung 17r, die als die Kupplung dient, welche die Übertragung der Antriebskraft frei verbinden und lösen kann, in der rechten Hinterrad-Antriebswelle 13rr zwischengefügt ist. Wenn die rechte und linke Radkupplung 17l und 17r die Antriebswellen 13rl beziehungsweise 13rr zuschalten oder lösen, führen sie das Zuschalten oder Lösen aus in Synchronisation mit einer Drehgeschwindigkeit, was allgemein bekannt ist. Die rechten und linken Radkupplungen 17r und 17l werden aktiviert durch rechte und linke Radkupplungsantriebseinheiten 31wcr und 31wcl, die dargestellt sind durch hydraulische Schaltkreise mit mehreren Solenoidventilen und dergleichen. Steuersignale zum Antreiben der rechten und linken Radkupplungsantriebseinheiten 31wcr und 31wcl werden von der später beschriebenen Steuerungseinheit 30 ausgegeben.
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Als nächstes werden Einzelheiten der Steuerungseinheit 30 beschrieben.
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Die Steuerungseinheit 30 ist verbunden mit Raddrehzahlsensoren der Räder 14fl, 14fr, 14rl und 14rr (einem Linkes-Vorderrad-Drehzahlsensor 21fl, einem Rechtes-Vorderrad-Drehzahlsensor 21fr, einem Linkes-Hinterrad-Drehzahlsensor 21rl und einem Rechtes-Hinterrad-Drehzahlsensor 21rr), einem Lenkradwinkelsensor 22, einem Gierratensensor 23, einem Motordrehzahlsensor 24, einem Einlassluftmengensensor 25 und einer Getriebesteuerungseinheit 26 zum Durchführen einer Gangwechselsteuerung und dergleichen der Automatikgetriebe-Vorrichtung 2, die Betriebszustanddetektoren sind, und empfängt Signale von Drehzahlen der Räder (einer Linkes-Vorderrad-Drehzahl ωfl, einer Rechtes-Vorderrad-Drehzahl ωfr, einer Linkes-Hinterrad-Drehzahl ωrl und einer Rechtes-Hinterrad-Drehzahl ωrr), einem Lenkradwinkel θH, einer Gierrate γ, einer Motordrehzahl ωEG, einer Einlassluftmenge mair und einem Getriebeverhältnis GTM.
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Die Steuerungseinheit 30 berechnet ein Giermoment zum Unterdrücken einer Untersteuerungstendenz des Fahrzeugs als Zielgiermoment Mzt. Wenn die mittlere Raddrehzahl des rechten und linken Rades der Vorderachse ((ωfl + ωfr)/2) größer ist als die Raddrehzahl eines drehenden äußeren Rades der Hinterachse, führt die Steuerungseinheit 30 eine Steuerung aus wie folgt: wenn das Zielgiermoment Mzt auf das Fahrzeug aufgebracht wird, wird die Radkupplung der Hinterachse für das drehende äußere Rad in Eingriff gesetzt und die Radkupplung für das drehende innere Rad wird gelöst, so dass die Eingriffskraft der Übertragungskupplung 15 gesteuert wird basierend auf dem Zielgiermoment Mzt.
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Die Steuerungseinheit 30 beinhaltet demzufolge, wie in 2 gezeigt, hauptsächlich eine Fahrzeuggeschwindigkeit-Berechnungseinheit 30a, eine Zielgierrate-Berechnungseinheit 30b, eine Gierrateabweichung-Berechnungseinheit 30c, eine Zielgiermoment-Berechnungseinheit 30d, eine Drehendes-Äußeres-Rad-Antriebskraft-Berechnungseinheit 30e, eine Motordrehmoment-Berechnungseinheit 30f, eine Getriebeausgangsdrehmoment-Berechnungseinheit 30g, eine Übertragungskupplung-Eingriffskraft-Berechnungseinheit 30h, eine Kupplungseingriff-Bestimmungseinheit 30i und eine Kupplung-Steuerungseinheit 30j.
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Die Fahrzeuggeschwindigkeit-Berechnungseinheit 30a empfängt die Raddrehzahlen ωfl, ωfr, ωrl und ωrr von den Raddrehzahlsensoren 21fl, 21fr, 21rl und 21rr. Daraufhin wird die Fahrzeuggeschwindigkeit V berechnet durch beispielsweise Berechnen des Mittelwerts der Raddrehzahlen ωfl, ωfr, ωrl und ωrr und sie wird ausgegeben an die Zielgierrate-Berechnungseinheit 30b.
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Die Zielgierrate-Berechnungseinheit 30b empfängt den Lenkradwinkel θH von dem Lenkradwinkelsensor 22 und empfängt die Fahrzeuggeschwindigkeit V von der Fahrzeuggeschwindigkeit-Berechnungseinheit 30a. Daraufhin wird die Zielgierrate γt berechnet entsprechend beispielsweise der folgenden Gleichung (1) und ausgegeben an die Gierrateabweichung-Berechnungseinheit 30c. γt = (1/(1 + A·V2))·(V/I)·(θH/n) (1)
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Wobei A ein Stabilitätsfaktor ist, I ein Radstand ist und n ein Lenkgetriebeübersetzungsverhältnis ist.
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Die Gierrateabweichung-Berechnungseinheit 30c empfängt die Gierrate γ von dem Gierratensensor 23 und empfängt die Zielgierrate γt von der Zielgierrate-Berechnungseinheit 30b. Daraufhin wird die Gierrateabweichung Δγ berechnet entsprechend der Gleichung (2) und ausgegeben an die Zielgiermoment-Berechnungseinheit 30d. Δγ = γ – γt (2)
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Die Zielgiermoment-Berechnungseinheit 30d empfängt den Lenkradwinkel θH von dem Lenkradwinkelsensor 22 und empfängt die Gierrateabweichung Δγ von der Gierrateabweichung-Berechnungseinheit 30c. Daraufhin wird das Zielgiermoment Mzt gesetzt entsprechend beispielsweise der folgenden Gleichung (3) oder (4) und wird ausgegeben an die Drehendes-Äußeres-Rad-Antriebskraft-Berechnungseinheit 30e.
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Wenn |Δγ| > e gegeben ist und die Gierratenabweichung Δγ und der Lenkradwinkel θH unterschiedliche Vorzeichen aufweisen: Mzt = GMZ·Δγ (3) Anderenfalls: Mzt = 0 (4)
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Wobei e einen Aktivierungsgrenzwert bezeichnet, der vorab gesetzt wird durch Experimente, Berechnung und dergleichen, und GMZ eine Giermomentzunahme bezeichnet, die vorab gesetzt wird durch Experimente, Berechnung und dergleichen. Genauer gesagt, wenn ein Unterschied zwischen einem Zielfahrzeugverhalten und einem tatsächlichen Fahrzeugverhalten groß ist (|Δγ| > e) und das Fahrzeugverhalten eine Untersteuerungstendenz aufweist (die Gierratensensorabweichung Δγ und der Lenkradwinkel θH haben unterschiedliche Vorzeichen), wird das Zielgiermoment Mzt, das an das Fahrzeug ausgegeben wird, berechnet entsprechend der obigen Gleichung (3). In den anderen Fällen ist das an das Fahrzeug abgegebene Zielgiermoment Mzt gleich null. Wie zuvor beschrieben, wird bei der obigen Ausführungsform die Zielgiermoment-Berechnungseinrichtung dargestellt durch die Fahrzeuggeschwindigkeit-Berechnungseinheit 30a, die Zielgiermoment-Berechnungseinheit 30b, die Gierrateabweichung-Berechnungseinheit 30c und die Zielgiermoment-Berechnungseinheit 30d.
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Die Drehendes-Äußeres-Rad-Antriebskraft-Berechnungseinheit 30e empfängt das Zielgiermoment Mzt von der Zielgiermoment-Berechnungseinheit 30d. Daraufhin wird eine Drehendes-Äußeres-Rad-Antriebskraft Fd berechnet gemäß beispielsweise der folgenden Gleichung (5) und ausgegeben an die Übertragungskupplung-Eingriffskraft-Berechnungseinheit 30h. Fd = 2·|Mzt|/w (5)
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Wobei w ein Hinterachsenradprofil beziehungsweise eine Hinterachsenradspurweite bezeichnet.
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Die Motordrehmoment-Berechnungseinheit 30f empfängt die Motordrehzahl ωEG von dem Motordrehzahlsensor 24 und empfängt die Einlassluftmenge mair von dem Einlassluftmengensensor 25. Daraufhin wird das Motordrehmoment TEG gesetzt durch beispielsweise Einsicht in ein Kennfeld (Motorcharakteristikkennfeld), das vorab gesetzt wird, und wird ausgegeben an die Getriebeausgangsdrehmoment-Berechnungseinheit 30g.
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Die Getriebeausgangsdrehmoment-Berechnungseinheit 30g empfängt das Getriebeübersetzungsverhältnis GTM von der Getriebesteuerungseinheit 26 und empfängt das Motordrehmoment TEG von der Motordrehmoment-Berechnungseinheit 30f. Daraufhin wird das Getriebeausgangsdrehmoment TTM berechnet durch beispielsweise die folgende Gleichung (6) und ausgegeben an die Übertragungskupplung-Eingriffskraft-Berechnungseinheit 30h. TTM = TEG·GTM (6)
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Die Übertragungskupplung-Eingriffskraft-Berechnungseinheit 30h empfängt die Drehendes-Äußeres-Rad-Antriebskraft Fd von der Drehendes-Äußeres-Rad-Antriebskraft-Berechnungseinheit 30e und empfängt das Getriebeausgangsdrehmoment TTM von der Getriebeausgangsdrehmoment-Berechnungseinheit 30g. Daraufhin wird die Übertragungskupplung-Eingriffskraft Pt berechnet gemäß beispielsweise der folgenden Gleichung (7) und ausgegeben an die Kupplung-Steuerungseinheit 30j. Pt = min((Fd·Rt/GFr), TTM)·Ct (7)
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Wobei Rt einen Radradius bezeichnet, GFr eine Endreduktionsübersetzung der Hinterachse und min((Fd·Rt/GFr), TTM) den kleineren bezeichnet von (Fd·Rt/GFr) und TTM. In anderen Worten, die Übertragungskupplung-Eingriffskraft Pt wird so gesteuert, dass sie ein Übertragungsdrehmoment (Fd·Rt/GFr) in Übereinstimmung mit einer Untersteuerungsreduktionsanforderung ist, während das Getriebeausgangsdrehmoment TTM als der obere Grenzwert angenommen wird. Ct ist eine Konstante, die bestimmt wird basierend auf der Spezifikation der Kupplung.
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Die Kupplungseingriff-Bestimmungseinheit 30i empfängt die Raddrehzahl ωfl, ωfr, ωrl und ωrr von den Raddrehzahlsensoren 21fl, 21fr, 21rl und 21rr und empfängt den Lenkradwinkel θH von dem Lenkradwinkelsensor 22. Daraufhin wird eine Bestimmung durchgeführt, ob die Bedingung der folgenden Gleichung (mittlere Raddrehzahl der rechten und linken Räder der Hauptantriebsachse ≥ Raddrehzahl des drehenden äußeren Rades der Hilfsantriebsachse) erfüllt ist oder nicht und das Bestimmungsergebnis wird an die Kupplung-Steuerungseinheit 30j ausgegeben. (ωfl + ωfr)/2 ≥ ωout (8)
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Wobei ωout eine Raddrehzahl des äußeren Rades der Hinterachse bezeichnet.
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Die Kupplung-Steuerungseinheit 30j empfängt die Übertragungskupplung-Eingriffskraft Pt von der Übertragungskupplung-Eingriffskraft-Berechnungseinheit 30h und empfängt das Bestimmungsergebnis der obigen Gleichung (8) von der Kupplungseingriff-Bestimmungseinheit 30i. Daraufhin wird, wenn die obige Gleichung (8) erfüllt ist, das Vorderrad dahingehend bestimmt, zu Schlupf zu tendieren, wodurch ein Signal ausgegeben wird an die Antriebseinheit von entweder einem der rechten und linken Radkupplungsantriebseinheiten 31wcl und 31wcr, je nachdem, welche das drehende äußere Rad ist, um den Eingriff der Radkupplung des drehenden äußeren Rades zu bewirken, und ein anderes Signal wird ausgegeben an die Antriebseinheit von entweder der rechten oder linken Radkupplungsantriebseinheit 31wcl und 31wcr, je nachdem, welche das drehende innere Rad ist, so dass die Radkupplung des drehenden inneren Rades gelöst wird. Daraufhin wird die Übertragungskupplung-Eingriffskraft Pt an die Übertragungskupplung-Antriebseinheit 31trc ausgegeben, wodurch die Übertragungskupplung 15 eingreift mit der Übertragungskupplung-Eingriffskraft Pt. Dementsprechend wird das Antriebsdrehmoment entsprechend der Übertragungskupplung-Eingriffskraft Pt übertragen von der Vorderachse auf das drehende äußere Rad über die Radkupplung hiervon der Hinterachse.
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Wenn die obige Gleichung (8) nicht erfüllt ist, wird ein Signal ausgegeben an die Übertragungskupplung-Antriebseinheit 31trc und die rechte und linke Radkupplungsantriebseinheit 31wcl und 31wcr, um die Kupplungen (Übertragungskupplung 15, die rechte und linke Radkupplung 17l und 17r) zu lösen. Wie zuvor beschrieben, wird bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Steuerungseinrichtung dargestellt durch die Drehendes-Äußeres-Rad-Antriebskraft-Berechnungseinheit 30e, die Motordrehmoment-Berechnungseinheit 30f, die Getriebeausgangsdrehmoment-Berechnungseinheit 30g, die Übertragungskupplung-Eingriffskraft-Berechnungseinheit 30h, die Kupplungseingriff-Bestimmungseinheit 30i und die Kupplung-Steuerungseinheit 30j.
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Die von der Steuerungseinheit 30, welche wie zuvor beschrieben konfiguriert ist, ausgeführte Vierradantrieb-Steuerung wird unter Bezug auf das Flussdiagramm gemäß 3 beschrieben.
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Zuerst werden in Schritt (im Folgenden abgekürtzt als „S”) S101 erforderliche Parameter gelesen. Genauer gesagt, die Signale der Vierraddrehzahlen ωfl, ωfr, ωrl und ωrr, der Lenkradwinkel θH, die Gierrate γ, die Motordrehzahl ωEG, die Einlassluftmenge mair, das Getriebeübersetzungsverhältnis GTM und dergleichen werden gelesen.
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Im folgenden Schritt S102 berechnet die Zielgierrate-Berechnungseinheit 30b die Zielgierrate γt mit der obigen Gleichung (1).
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Im folgenden Schritt S103 berechnet die Gierrateabweichung-Berechnungseinheit 30c die Gierratenabweichung Δγ mit der obigen Gleichung (2).
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Im folgenden Schritt S104 setzt die Zielgiermoment-Berechnungseinheit 30d das Zielgiermoment Mzt unter Verwendung der Gleichung (3) oder (4), wie zuvor beschrieben.
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Im folgenden Schritt S105 berechnet die Drehendes-Äußeres-Rad-Antriebskraft-Berechnungseinheit 30e die Drehendes-Äußeres-Rad-Antriebskraft Fd mit der oben beschriebenen Gleichung (5).
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Im folgenden Schritt S106 bestimmt die Kupplungseingriff-Bestimmungseinheit 30i, ob oder ob nicht die Gleichung (8), das heißt (ωfl + ωfr)/2 ≥ ωout (mittlere Raddrehzahl der rechten und linken Räder der Hauptantriebsachse ≥ Raddrehzahl des drehenden äußeren Rades der Hilfsantriebsachse) erfüllt ist. Wenn die Gleichung (8) nicht erfüllt ist, wird Schritt S107 durchgeführt, wobei die Kupplung-Steuerungseinheit 30j ein Signal an die Übertragungskupplung-Antriebseinheit 31trc ausgibt und die rechte und linke Radkupplungsantriebseinheit 31wcl und 31wcr, um so die Kupplungen (Übertragungskupplung 15, rechte und linke Radkupplungen 17l und 17r) zu lösen, und das Programm wird verlassen.
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Wenn als ein Ergebnis der Bestimmung, die von der Kupplungseingriff-Bestimmungseinheit 30i in Schritt S106 durchgeführt wird, die obige Gleichung (8) erfüllt ist und das Vorderrad dazu tendiert, zu rutschen, geht das Programm weiter zu Schritt S108, wobei die Getriebeausgangsdrehmoment-Berechnungseinheit 30g das Getriebeausgangsdrehmoment TTM berechnet mit der Gleichung (6), wie zuvor beschrieben. Daraufhin berechnet in dem folgenden Schritt S109 die Übertragungskupplung-Eingriffskraft-Berechnungseinheit 30h die Übertragungskupplung-Eingriffskraft Pt mit der Gleichung (7), wie zuvor erläutert.
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In dem folgenden Schritt S110 gibt die Kupplung-Steuerungseinheit 30j ein Signal an die Antriebseinheit von entweder der rechten oder linken Radkupplungsantriebseinheit 31wcl und 31wcr aus, je nachdem, welches das drehende äußere Rad ist, um die Radkupplung des drehenden äußeren Rades in Eingriff zu bringen, wobei ein anderes Signal an die Antriebseinheit von entweder der rechten oder linken Radkupplungsantriebseinheit 31wcl und 31wcr ausgegeben wird, je nachdem, welches das drehende äußere Rad ist, um die Radkupplung des drehenden inneren Rades zu lösen.
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In dem folgenden Schritt S111 gibt die Kupplung-Steuerungseinheit 30j die Übertragungskupplung-Eingriffskraft Pt an die Übertragungskupplung-Antriebseinheit 31trc aus, um die Übertragungskupplung 15 in Eingriff zu bringen mit der Übertragungskupplung-Eingriffskraft Pt, und das Antriebsdrehmoment entsprechend der Übertragungskupplung-Eingriffskraft Pt wird von der Vorderachse auf das drehende äußere Rad übertragen mittels der Radkupplung des drehenden äußeren Rades der Hinterachse und das Giermoment zum Verhindern der Untersteuerungstendenz des Fahrzeugs wird auf das Fahrzeug aufgebracht.
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Genauer gesagt, wie in 4A dargestellt, wenn die mittlere Raddrehzahl des rechten und linken Rades der Vorderachse nicht größer ist als die Raddrehzahl des drehenden äußeren Rades der Hinterachse (NEIN in S106), sind alle Kupplungen (die Übertragungskupplung 15, die rechte und linke Radkupplung 17l und 17r) gelöst und der Laufwiderstand kann reduziert werden, selbst ohne Drehung der Antriebs- beziehungsweise Kardanwelle 5, so dass die Antriebskraft mit einem höheren Grad an Effizienz verwendet werden kann. Wenn die mittlere Raddrehzahl des rechten und linken Rades der Vorderachse größer ist als die Raddrehzahl des drehenden äußeren Rades der Hinterachse (JA in S106), wird die Radkupplung des Hilfsantriebsrades auf der drehenden äußeren Seite in Eingriff versetzt und die Radkupplung auf der drehenden inneren Seite gelöst, während die Eingriffskraft der Übertragungskupplung 15 gesteuert wird, basierend auf dem Zielgiermoment Mzt, das erforderlich ist, um die Untersteuerungstendenz des Fahrzeugs zu verhindern. Wenn, wie beispielsweise in 4B gezeigt, das Fahrzeug nach links lenkt, ist die Radkupplung 17r auf der drehenden äußeren Seite (auf der Seite des rechten Hinterrads 14rr) in Eingriff und die Radkupplung 17l auf der drehenden inneren Seite (auf der Seite des linken Hinterrades 14rl) ist nicht in Eingriff, während die Antriebskraft von der Übertragungskupplung 15 zwischen der Vorderachse und der Hinterachse gesteuert wird, basierend auf dem Zielgiermoment Mzt. Als Ergebnis wird das Antriebsdrehmoment, das erforderlich ist, um die Untersteuerungstendenz des Fahrzeugs zu verhindern, in geeigneter Weise übertragen von der Vorderradseite zu dem rechten Hinterrad 14rr und die Untersteuerungstendenz des Fahrzeugs wird zuverlässig verhindert.
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Wie zuvor beschrieben, wird gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das Giermoment zum Unterdrücken einer Untersteuerungstendenz des Fahrzeugs berechnet als ein Zielgiermoment Mzt und, wenn die mittlere Raddrehzahl des rechten und linken Rades an der Vorderachse größer ist als die Raddrehzahl des drehenden äußeren Rades der Hinterachse, führt die Steuerungseinheit 30 eine Steuerung wie folgt aus: wenn das Zielgiermoment Mzt auf das Fahrzeug aufgebracht wird, ist die Radkupplung des drehenden äußeren Rades der Hinterachse in Eingriff und die Radkupplung an der drehenden inneren Seite ist gelöst, so dass die Eingriffskraft der Übertragungskupplung 15 gesteuert wird basierend auf dem Zielgiermoment Mzt. Wenn die mittlere Raddrehzahl des rechten und linken Rades der Vorderachse nicht größer ist als die Raddrehzahl des drehenden äußeren Rades der Hinterachse, sind die Übertragungskupplung 15 und die rechten und linken Radkupplungen 17l und 17r gelöst. Daher werden selbst in dem Fall eines vierradangetriebenen Fahrzeugs, das Kupplungselemente aufweist, die separat für sowohl das rechte als auch das linke Rad bereitgestellt sind, die Kupplungselemente des rechten und linken Rades dargestellt durch die Radkupplungen 17l und 17r und es kann lediglich der Eingriff beziehungsweise das Lösen hiervon gesteuert werden, und somit kann ein geeignetes Giermoment aufgebracht werden auf das Fahrzeug durch Steuern der Übertragungskupplung 15 und Unterdrücken von Rutschen des Hauptantriebsrades, während rechts und links Unterschiede und ein Verschieben in Folge von mechanischen Differenzen zwischen Kupplungselementen unterdrückt werden. Die Eingriffskraft Pt der Übertragungskupplung 15 wird gesteuert an dem Übertragungsdrehmoment gemäß einer Untersteuerungsreduktionsanfrage, wobei das Getriebeausgangsdrehmoment TTM als der obere Grenzwert angenommen wird.
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Dies kann das Rutschen der Hauptantriebsräder unterdrücken, während eine interne Drehmomentzirkulation des Antriebssystems in Folge von übermäßiger Eingriffskraft der Übertragungskupplung 15 verhindert wird.
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In dem obigen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die Hauptantriebsachse die Vorderachse des Fahrzeugs und die Hilfsantriebsachse ist die Hinterachse des Fahrzeugs. Die vorliegende Erfindung kann jedoch ebenso angewendet werden auf ein Fahrzeug, bei dem die Hauptantriebsachse die Hinterachse des Fahrzeugs ist und die Hilfsantriebsachse die Vorderachse des Fahrzeugs.
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Bei der obigen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Fahrzeug die Übertragungskupplung 15 auf, welche die Antriebskraft zwischen der Vorderachse und der Hinterachse verteilt. Die vorliegende Erfindung kann jedoch ebenso angewandt werden auf ein Fahrzeug, bei dem die Antriebskraft der Vorderachse und die Antriebskraft der Hinterachse dahingehend konfiguriert sind, von unterschiedlichen Antriebsquellen angetrieben zu werden, und die Antriebskraft durch Steuerung der Antriebsquellen verteilt wird. Ein Fahrzeug kann beispielsweise eine Vorderachse aufweisen, die von einer Antriebskraft angetrieben wird, die von einem Motor (beispielsweise Verbrennungsmotor) bereitgestellt wird, und eine Hinterachse, die angetrieben wird von einer Kraft, die von einem Elektromotor bereitgestellt wird.
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Des Weiteren wird bei der obigen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für die Berechnung des Zielgiermoments Mzt die Zielgierrate γt verwendet als der Zielparameter des Fahrzeugverhaltens und die Gierrate γ, die als der tatsächliche Parameter des Fahrzeugverhaltens detektiert wird, wird verwendet. Alternativ kann eine Zielquerbeschleunigung verwendet werden als der Zielparameter des Fahrzeugverhaltens und die detektierte Querbeschleunigung kann als der tatsächliche Parameter des Fahrzeugverhaltens verwendet werden.
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ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNG
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Es wird eine Steuerungsvorrichtung für ein vierradangetriebenes Fahrzeug bereitgestellt. Ein Giermoment zum Unterdrücken einer Untersteuerungstendenz des Fahrzeugs wird als ein Zielgiermoment Mzt berechnet. Wenn die mittlere Raddrehzahl des rechten und linken Rades einer Vorderachse größer ist als die Raddrehzahl eines drehenden äußeren Rades einer Hinterachse, führt eine Steuerungseinheit 30 eine Steuerung wie folgt aus: wenn das Zielgiermoment Mzt auf das Fahrzeug aufgebracht wird, wird eine Radkupplung des drehenden äußeren Rades der Hinterachse in Eingriff gesetzt und eine Radkupplung eines drehenden inneren Rades wird gelöst, so dass die Eingriffskraft einer Übertragungskupplung 15 gesteuert wird, basierend auf dem Zielgiermoment Mzt. Wenn die mittlere Raddrehzahl des rechten und linken Rades der Vorderachse nicht größer ist als die Raddrehzahl des drehenden äußeren Rades der Hinterachse, werden die Übertragungskupplung 15, die rechte Radkupplung 17r und die linke Radkupplung 17l gelöst.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2005-289160 A [0002, 0003, 0003]
- JP 2001-277882 A [0002, 0003]
