DE102015112924A1

DE102015112924A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Steuerung eines Differenzials mit Durchrutschbeschränkung

Info

Publication number: DE102015112924A1
Application number: DE102015112924.8A
Authority: DE
Inventors: Tomoaki Kato
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2014-08-07
Filing date: 2015-08-06
Publication date: 2016-02-11
Also published as: JP2016037161A; CN105365816B; US9598069B2; JP6413454B2; US20160039403A1; CN105365816A

Abstract

In einer Steuerungsvorrichtung für ein Differenzial mit Durchrutschbeschränkung bzw. ein Differenzial mit begrenztem Schlupf (limited slip differential), das einen Differenzialbetrieb von vorderen und hinteren Rädern eines Vierradantriebsfahrzeugs begrenzt, das darauf angebracht eine Fahrzeugverhaltenssteuerungsvorrichtung aufweist, die ein Verhalten des Fahrzeugs steuert, indem eine Bremskraft gesteuert wird, umfasst eine ECU (5), die eine Drehmomentkopplung (4) als das Differenzial mit Durchrutschbeschränkung steuert: eine Differenzialbegrenzungskraftberechnungsvorrichtung (511), die ein Solldrehmoment (T) der Drehmomentkopplung (4) auf der Grundlage eines Fahrzeugfahrzustands berechnet; eine Differenzialbegrenzungskraftkorrekturvorrichtung (512), die eine Korrektur ausführt, um das Solldrehmoment (T) auf der Grundlage eines Befehls von der Fahrzeugverhaltenssteuerungsvorrichtung zu verringern; und eine Thermische-Last-Berechnungsvorrichtung (513), die eine thermische Last der Drehmomentkopplung (4) berechnet. Die Differenzialbegrenzungskraftkorrekturvorrichtung (512) begrenzt die Korrektur des Solldrehmoments (T) auf der Grundlage des Befehls von der Fahrzeugverhaltenssteuerungsvorrichtung, wenn die thermische Last der Drehmomentkopplung (4) größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegenden Erfindung betrifft Vorrichtungen und Verfahren zur Steuerung eines Differenzials mit Durchrutschbeschränkung bzw. eines Differenzials mit begrenztem Schlupf (limited slip differential), das in der Lage ist, den Differenzialbetrieb von vorderen und hinteren Rädern eines Vierradantriebsfahrzeugs zu begrenzen bzw. zu beschränken.
2. Beschreibung des verwandten Standes der Technik
Herkömmlicherweise sind Vierradantriebsfahrzeuge in dem Stand der Technik bekannt, die ein Differenzial mit Durchrutschbeschränkung bzw. ein Differenzial mit begrenztem Schlupf (limited slip differential), das in der Lage ist, den Differenzialbetrieb von vorderen und hinteren Rädern des Vierradantriebsfahrzeugs zu begrenzen, und eine Fahrzeugverhaltensteuerungsvorrichtung umfassen, die ein Verhalten des Fahrzeugs steuert, indem eine Bremskraft aufgebracht wird.
Beispielsweise umfasst ein Vierradantriebsfahrzeug, das in Absatz [0073] der japanischen Patentanmeldung Nr. 2003-231428 ( JP 2003-231428 A ) beschrieben ist, eine Antriebskraftverteilungssteuerungseinrichtung, die eine Verteilung einer Antriebskraft zu vorderen und hinteren Rädern steuert, und eine Stabilitätssteuerungseinrichtung, die ein Verhalten des Fahrzeugs steuert, indem eine Bremskraft aufgebracht wird. Die Antriebskraftverteilungssteuerungseinrichtung steuert eine Verteilung der Antriebskraft zu den vorderen und hinteren Rädern, indem eine Eingriffskraft einer Kupplung gesteuert wird, die in einen Antriebskraftübertragungsweg von einer Kraftmaschine, die als eine Antriebsquelle dient, zu den vorderen Rädern, die als angetriebene Räder dienen, eingefügt ist.
Wenn die Eingriffskraft der Kupplung durch die Steuerung der Antriebskraftverteilungssteuerungseinrichtung vergrößert wird, wird das Vierradantriebsfahrzeug in einen Vierradantriebszustand geschaltet, in dem ein Differenzialbetrieb der vorderen und hinteren Räder begrenzt wird. Wenn jedoch diese Kupplung ausgerückt wird, ist der Differenzialbetrieb der vorderen und hinteren Räder nicht länger begrenzt, wobei das Vierradantriebsfahrzeug in einen Zweiradantriebszustand geschaltet wird, in dem die Antriebskraft der Antriebsquelle nur zu den hinteren Rädern übertragen wird, die als Hauptantriebsräder dienen. Beispielsweise vergrößert, wenn eine Differenzialdrehung zwischen den vorderen und hinteren Räder aufgrund eines Rutschens bzw. eines Schlupfs der vorderen und hinteren Räder zunimmt, die Antriebskraftverteilungssteuerungseinrichtung die Eingriffskraft der Kupplung, um den Antriebszustand in den Vierradantriebszustand zu schalten, um hierdurch das Rutschen bzw. Schlupfen zu unterdrücken.
Wenn die Stabilitätssteuerungseinrichtung eine Fahrzeugverhaltensstabilisierungssteuerung ausführt, begrenzt die Antriebskraftverteilungssteuerungseinrichtung die Eingriffskraft der Kupplung entsprechend der Größe bzw. Magnitude der aufgebrachten Bremskraft. Dies unterdrückt eine Störung zwischen der Steuerung durch die Antriebskraftverteilungssteuerungseinrichtung und der Steuerung durch die Stabilitätssteuerungseinrichtung.
Beispielsweise besteht, wenn ein Fahrzeug auf einer Straße mit niedrigem μ fährt, wie beispielsweise eine Schotterstraße, die Neigung, dass die Differenzialdrehung zwischen den vorderen und hinteren Rädern zunimmt, wobei der Antriebszustand häufiger in den Vierradantriebszustand geschaltet wird. Wenn eine derartige Fahrzeugverhaltensstabilisierungssteuerung ausgeführt wird, wenn das Vierradantriebsfahrzeug, das in der JP 2003-231428 A beschrieben ist, in dem Vierradantriebszustand ist, wird die Eingriffskraft der Kupplung entsprechend der Bremskraft begrenzt. Dementsprechend können Reibungselemente der Kupplung reibend aufeinander gleiten, wobei eine Reibungswärme durch dieses reibende Gleiten erzeugt werden kann. Wenn eine thermische Last aufgrund der Wärme, die in der Kupplung erzeugt wird, zunimmt, kann die Kupplung in einem ausgerückten bzw. ausgekuppelten Zustand (der Zweiradantriebszustand) gehalten werden, bis die Temperatur der Kupplung auf einen vorbestimmten Wert oder weniger abnimmt, um die Kupplung vor einer Beschädigung durch Überhitzung zu schützen.
In einem derartigen Fall kann, auch wenn eine Differenzialdrehung zwischen den vorderen und hinteren Rädern aufgrund eines Rutschens bzw. Schlupfens der Hauptantriebsräder zunimmt, der Antriebszustand nicht in den Vierradantriebszustand geschaltet werden, was eine Fahrstabilität auf einer Straße mit niedrigem μ verringert.
KURZZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steuerungsvorrichtung für ein Differenzial mit Durchrutschbeschränkung bzw. ein Differenzial mit begrenztem Schlupf (limited slip differential), die eine Vergrößerung in einer thermischen Last des Differenzials mit Durchrutschbeschränkung unterdrücken kann, das einen Differenzialbetrieb von vorderen und hinteren Rädern in einem Vierradantriebsfahrzeug begrenzen kann, das eine Fahrzeugverhaltenssteuerungsvorrichtung, die ein Verhalten des Fahrzeugs steuert, indem eine Bremskraft gesteuert wird, daran angebracht aufweist, und ein Steuerungsverfahren zum Steuern des Differenzials mit Durchrutschbeschränkung bereitzustellen.
Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst eine Steuerungsvorrichtung für ein Differenzial mit Durchrutschbeschränkung, die bei einem Fahrzeug angebracht ist, das eine Fahrzeugverhaltenssteuerungsvorrichtung, die ein Verhalten des Fahrzeugs steuert, indem eine Bremskraft gesteuert wird, die vorderen und hinteren Rädern zugeführt wird, und das Differenzial mit Durchrutschbeschränkung umfasst, das einen Differenzialbetrieb der vorderen und hinteren Räder begrenzt, und die das Differenzial mit Durchrutschbeschränkung steuert: eine Differenzialbegrenzungskraftberechnungsvorrichtung, die einen Sollwert einer Differenzialbegrenzungskraft, die den Differenzialbetrieb der vorderen und hinteren Räder begrenzt, auf der Grundlage eines Fahrzeugfahrzustands berechnet; eine Differenzialbegrenzungskraftkorrekturvorrichtung, die eine Korrektur, um den Sollwert der Differenzialbegrenzungskraft, der durch die Differenzialbegrenzungskraftberechnungsvorrichtung berechnet wird, zu verringern, auf der Grundlage eines Befehls von der Fahrzeugverhaltenssteuerungsvorrichtung ausführt; und eine Thermische-Last-Berechnungsvorrichtung, die eine thermische Last des Differenzials mit Durchrutschbeschränkung berechnet. In der Steuerungsvorrichtung begrenzt die Differenzialbegrenzungskraftkorrekturvorrichtung die Korrektur des Sollwerts der Differenzialbegrenzungskraft auf der Grundlage des Befehls von der Fahrzeugverhaltenssteuerungsvorrichtung, wenn die thermische Last, die durch die Thermische-Last-Berechnungsvorrichtung berechnet wird, größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist.
Gemäß einer anderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst ein Steuerungsverfahren zum Steuern eines Differenzials mit Durchrutschbeschränkung, das einen Differenzialbetrieb von vorderen und hinteren Rädern begrenzt, zu denen eine Antriebskraft einer Antriebsquelle eines Vierradantriebsfahrzeugs verteilt wird: ein Berechnen eines Sollwerts einer Differenzialbegrenzungskraft, die den Differenzialbetrieb der vorderen und hinteren Räder begrenzt, auf der Grundlage eines Fahrzeugfahrzustands; ein Ausführen einer Korrektur zum Verringern des berechneten Sollwerts der Differenzialbegrenzungskraft auf der Grundlage eines Befehls von einer Fahrzeugverhaltensteuerungsvorrichtung, die ein Verhalten des Fahrzeugs steuert, indem einen Bremskraft gesteuert wird, die den vorderen und hinteren Rädern zugeführt wird; und ein Berechnen einer thermischen Last des Differenzials mit Durchrutschbeschränkung. In der Korrektur der Differenzialbegrenzungskraft wird die Korrektur des Sollwerts der Differenzialbegrenzungskraft auf der Grundlage des Befehls von der Fahrzeugverhaltenssteuerungsvorrichtung begrenzt, wenn die thermische Last, die in der Berechnung der thermischen Last berechnet wird, größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist.
In der vorstehend genannten Ausgestaltung kann eine Vergrößerung in einer thermischen Last des Differenzials mit Durchrutschbeschränkung bzw. des Differenzials mit begrenztem Schlupf (limited slip differential), das den Differenzialbetrieb der vorderen und hinteren Räder begrenzt, in dem Vierradantriebsfahrzeug unterdrückt werden, das die Fahrzeugverhaltenssteuerungsvorrichtung daran angebracht aufweist.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Die vorstehend genannten und weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nachstehenden Beschreibung beispielhafter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung ersichtlich, wobei gleiche Bezugszeichen verwendet, um gleiche Elemente darzustellen, wobei:
1 ein Diagramm zeigt, das schematisch ein Beispiel der Konfiguration eines Vierradantriebsfahrzeugs zeigt, das daran angebracht eine Steuerungsvorrichtung für ein Differenzial mit Durchrutschbeschränkung bzw. ein Differenzial mit begrenztem Schlupf (limited slip differential) gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung aufweist;
2 ein schematisches Konfigurationsdiagramm zeigt, das eine Drehmomentkopplung und einen zugehörigen umgebenden Bereich gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt,
3 ein Blockschaltbild zeigt, das die funktionale Konfiguration einer ECU zeigt;
4A und 4B ein Flussdiagramm zeigen, das eine Verarbeitung der ECU gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
5A und 5B ein Flussdiagramm zeigen, das eine Verarbeitung der ECU gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt;
6 ein Diagramm zeigt, das schematisch ein Beispiel der Konfiguration eines Vierradantriebsfahrzeugs zeigt, das daran angebracht eine Steuerungsvorrichtung für ein Differenzial mit Durchrutschbeschränkung bzw. ein Differenzial mit begrenztem Schlupf (limited slip differential) gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung aufweist; und
7 ein schematisches Konfigurationsdiagramm zeigt, das eine Drehmomentkopplung und einen zugehörigen umgebenden Bereich gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 1 oder 4 beschrieben. 1 zeigt ein Diagramm, das schematisch ein Beispiel der Konfiguration eines Vierradantriebsfahrzeugs zeigt, das daran angebracht eine Steuerungsvorrichtung für ein Differenzial mit Durchrutschbeschränkung bzw. ein Differenzial mit begrenztem Schlupf (limited slip differential) gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung aufweist.
Wie es in 1 gezeigt ist, umfasst ein Vierradantriebsfahrzeug 100 eine Kraftmaschine 102, rechte und linke vordere Räder 104b, 104a und rechte und linke hintere Räder 105b, 105a. Die Kraftmaschine 102 ist eine Antriebsquelle, die ein Drehmoment für ein Fahren erzeugt. Die vorderen Räder 104b, 104a sind ein Paar von rechten und linken Hauptantriebsrädern, zu denen die Antriebskraft der Kraftmaschine 102 konstant übertragen wird. Die hinteren Räder 105b, 105a sind ein Paar von rechten und linken Hilfsantriebsrädern, zu denen die Antriebskraft der Kraftmaschine 102 entsprechend dem Fahrzustand übertragen wird.
Das Vierradantriebsfahrzeug 104 kann zwischen einem Vierradantriebszustand und einem Zweiradantriebszustand umschalten. In dem Vierradantriebszustand wird die Antriebskraft der Kraftmaschine 102 zu den rechten und linken vorderen Rädern 104b, 104a und den rechten und linken hinteren Rädern 105b, 105a übertragen. In dem Zweiradantriebszustand wird die Antriebskraft der Kraftmaschine 102 nur zu den rechten und linken vorderen Rädern 104b, 104a übertragen. Die rechten und linken vorderen Räder 104b, 104a (das rechte vordere Rad 104b und das linke vordere Rad 104a) werden bisweilen kollektiv als die ”vorderen Räder 104” bezeichnet. Die rechten und linken hinteren Räder 105b, 105a (das rechte hintere Rad 105b und das linke hintere Rad 105a) werden bisweilen kollektiv als die ”hinteren Räder 105” bezeichnet.
Das Vierradantriebsfahrzeug 100 weist daran angebracht als ein Antriebskraftübertragungssystem 101 eine Antriebswelle bzw. Kardanwelle 2, eine Klauenkupplung 3 und eine Drehmomentkopplung 4 auf. Die Antriebswelle 2 ist eine Antriebskraftübertragungswelle, die ein Drehmoment von der Kraftmaschine 102 zu den rechten und linken hinteren Rädern 105b, 105a überträgt. Die Klauenkupplung 3 ist zwischen der Antriebswelle 2 und der Kraftmaschine 102 bereitgestellt. Die Drehmomentkopplung 4 ist ein Differenzial mit Durchrutschbeschränkung bzw. ein Differenzial mit begrenztem Schlupf (limited slip differential) und ist zwischen der Antriebswelle 2 und dem linken hinteren Rad 105a bereitgestellt.
Das Vierradantriebsfahrzeug 100 weist ferner daran angebracht eine elektrische Steuerungseinheit (ECU) 5 und eine Stabilitätssteuerungseinrichtung (ESC) 8 auf. Die ECU 5 ist eine Steuerungsvorrichtung, die die Klauenkupplung 3 und die Drehmomentkopplung 4 steuert. Die ESC 8 ist eine Fahrzeugverhaltenssteuerungsvorrichtung, die ein Verhalten des Vierradantriebsfahrzeugs 100 steuert, indem die Bremskraft, die auf die rechten und linken vorderen Räder 104b, 104a und die rechten und linken hinteren Räder 105b, 105a aufgebracht wird, gesteuert wird.
Das Vierradantriebsfahrzeug 100 schaltet in den Vierradantriebszustand, wenn die Antriebskraft durch sowohl die Klauenkupplung 3 als auch die Drehmomentkopplung 4 übertragen wird, und schaltet in den Zweiradantriebszustand, wenn die Antriebskraft nicht durch zumindest ein Element aus der Klauenkupplung 3 und der Drehmomentkopplung 4 übertragen wird. Um den Fahrwiderstand zu verringern, um eine Kraftstoffwirtschaftlichkeitsleistungsfähigkeit zu verbessern, unterbricht die ECU 5 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Übertragung der Antriebskraft durch die Klauenkupplung 3 und die Drehmomentkopplung 4 in dem Zweiradantriebszustand, wobei sie eine Drehung der Antriebswelle 2 während eines Fahrens in dem Zweiradantriebszustand stoppt.
Ein Drehmoment der Kraftmaschine 102 wird zu den rechten und linken vorderen Rädern 104b, 104a über ein Getriebe 103, ein vorderes Differenzial 106 und rechte und linke Vorderradantriebswellen 108b, 108a übertragen. Das vordere Differenzial 106 weist ein Paar von Seitenzahnrädern bzw. Antriebswellenrädern 109, ein Paar von Ritzelzahnrädern 110, eine Ritzelzahnradwelle 111a und ein Vorderes-Differenzial-Gehäuse 111 auf. Das Paar von Seitenzahnrädern 109 ist mit den rechten und linken Vorderradantriebswellen 108b, 108a gekoppelt, um in Bezug auf die rechten und linken Vorderradantriebswellen 108b, 108a nicht drehbar zu sein. Das Paar von Ritzelzahnrädern 110 ist in Eingriff mit dem Paar von Seitenzahnrädern 109, sodass Zahnradwellen des Paares von Ritzelzahnrädern 110 sich senkrecht zu denen des Paares von Seitenzahnrädern 109 erstrecken. Die Ritzelzahnradwelle 111a hält das Paar von Ritzelzahnrädern 110. Das Vorderes-Differenzial-Gehäuse 111 beherbergt das Paar von Seitenzahnrädern 109, das Paar von Ritzelzahnrädern 110 und die Ritzenzahnradwelle 111a.
Das Drehmoment der Kraftmaschine 102 wird zu der Antriebswelle 2 über das Getriebe 103, das Vorderes-Differenzial-Gehäuse 111 des vorderen Differenzials 106, die Klauenkupplung 3 und einen vorderradseitigen Zahnradmechanismus 6 übertragen. Das Drehmoment der Kraftmaschine 102, das zu der Antriebswelle 2 übertragen worden ist, wird weiter zu den rechten und linken hinteren Rädern 105b, 105a über einen hinterradseitigen Zahnradmechanismus 7, ein hinteres Differenzial 107, die Drehmomentkopplung 4 und rechte und linke Hinterradantriebswellen 112b, 112a übertragen.
Das hintere Differenzial 107 weist ein Paar von Seitenzahnrädern bzw. Antriebswellenrädern 113, ein Paar von Ritzelzahnrädern 114, eine Ritzelzahnradwelle 115 und ein Hinteres-Differenzial-Gehäuse 116 auf. Das Paar von Ritzelzahnrädern 114 ist derart in Eingriff mit dem Paar von Seitenzahnrädern 113, dass Zahnradwellen des Paares von Ritzelzahnrädern 114 sich senkrecht zu denen des Paares von Seitenzahnrädern 113 erstrecken. Die Ritzenzahnradwelle 115 hält das Paar von Ritzelzahnrädern 114. Das Hinteres-Differenzial-Gehäuse 116 beherbergt das Paar von Seitenzahnrädern 113, das Paar von Ritzelzahnrädern 114 und die Ritzelzahnradwelle 115. Eine Seitenzahnradwelle 14 ist mit dem linken Seitenzahnrad 113 des Paares von Seitenzahnrädern 113 gekoppelt, um in Bezug auf das linke Seitenzahnrad 113 nicht drehbar zu sein. Die rechte Hinterradantriebswelle 112b ist mit dem rechten Seitenzahnrad 113 des Paares von Seitenzahnrädern 113 gekoppelt, um in Bezug auf das rechte Seitenzahnrad 113 nicht drehbar zu sein.
Ein Ritzelzahnrad 6a ist an ein Ende der Antriebswelle 2 gekoppelt, das bei der stromaufwärts liegenden Seite bzw. vorgeschalteten Seite (die Seite der Kraftmaschine 102 eines Drehmomentübertragungsweges) angeordnet ist, und ein Ritzelzahnrad 7a ist an ein Ende der Antriebswelle 2 gekoppelt, das bei der stromabwärts liegenden Seite bzw. nachgeschalteten Seite (die Seite der rechten und linken hinteren Räder 105a, 105b) des Drehmomentübertragungsweges angeordnet ist. Das Ritzelzahnrad 6a ist in Eingriff mit einem Hohlrad bzw. einem Zahnkranz 7b, der bei dem Hinteres-Differenzial-Gehäuse 116 fixiert ist. Das Ritzelzahnrad 6a und das Hohlrad bzw. der Zahnkranz 6b bilden den vorderradseitigen Zahnradmechanismus 6, und das Ritzelzahnrad 7a und das Hohlrad bzw. der Zahnkranz 7b bilden den hinterradseitigen Zahnradmechanismus 7.
Die Klauenkupplung 3 weist ein erstes Drehelement 31, ein zweites Drehelement 32 und eine Muffe 33 auf. Das erste Drehelement 31 ist bei einem Ende in der axialen Richtung des Vorderes-Differenzial-Gehäuses 111 fixiert. Das zweite Drehelement 32 ist bei dem Hohlrad bzw. Zahnkranz 6b des Zahnradmechanismus 6 fixiert. Die Muffe 33 kann sich entlang von Drehachsen des ersten Drehelements 31 und des zweiten Drehelements 32 durch eine nicht gezeigte Betätigungseinrichtung vorschrieben und zurückziehen. Wenn die Muffe 33 der Klauenkupplung 3 in Eingriff mit sowohl dem ersten Drehelement 31 als auch dem zweiten Drehelement 32 ist, sind die ersten und zweiten Drehelemente 31, 32 aneinander gekoppelt, um in Bezug zueinander nicht drehbar zu sein. Wenn die Muffe 33 nicht mit einem der ersten und zweiten Drehelemente 31, 32 in Eingriff ist, sind die ersten und zweiten Drehelemente 31, 32 voneinander entkoppelt.
Drehzahlsensoren 15a bis 15e sind mit der ECU 5 verbunden. Die Drehzahlsensoren 15b, 15a erfassen die Drehzahlen der rechten und linken vorderen Räder 104b, 104a. Die Drehzahlsensoren 15d, 15c erfassen die Drehzahlen der rechten und linken hinteren Räder 105b, 105a. Der Drehzahlsensor 15e erfasst die Drehzahl der Antriebswelle 2.
Das Vierradantriebsfahrzeug 100 umfasst ferner Bremsvorrichtungen 16b, 16a, die den rechten und linken vorderen Rädern 104b, 104a entsprechen, und Bremsvorrichtungen 16d, 16c, die den rechten und linken hinteren Rädern 105b, 105a entsprechen. Beispielsweise umfasst jede der Bremsvorrichtungen 16a bis 16d einen Bremsrotor bzw. eine Bremsscheibe und einen Bremssattel, der Bremsbeläge aufweist, die den Bremsrotor zwischen sich einpferchen. Die Bremsvorrichtungen 16a bis 16d können individuell die Bremskraft für jedes Rad steuern, indem der Druck eines Bremsöls, das dem Bremssattel zugeführt wird, variiert wird. Die Bremsvorrichtungen 16a bis 16d können elektromagnetische Bremsen sein, die eine Bremskraft durch eine elektrische Betätigungseinrichtung erzeugen.
Die ESC 8 weist eine Funktion zum Stabilisieren eines Fahrzeugverhaltens auf, indem die Bremskraft der Bremsvorrichtungen 16a bis 16d im Falle eines Untersteuerns, eines Übersteuerns usw. während eines Fahrens auf einer Straße mit niedrigem μ oder während eines Drehens bei hoher Geschwindigkeit gesteuert wird. Die ESC 8 weist ferner eine Antiblockierbremsfunktion auf, um die Bremskraft während einer Bremsbetätigung durch den Fahrer zu justieren, um ein Blockieren der rechten und linken vorderen Räder 104b, 104a und der rechten und linken hinteren Räder 105b, 105a zu unterdrücken.
2 zeigt ein Diagramm, das schematisch ein Beispiel der Konfiguration der Drehmomentkopplung 4 und eines zugehörenden umgebenden Bereichs zeigt. Die Drehmomentkopplung 4 weist mehrere Scheibenkupplungen 41, eine elektromagnetische Kupplung 42, einen Nockenmechanismus 43, eine innere Welle 44 und ein Gehäuse 40 auf, das diese Bauteile beherbergt. Die Drehmomentkopplung 4 ist zusammen mit dem hinteren Differenzial 107 und dem Zahnradmechanismus 7 in einem Differenzialträger 12 untergebracht.
Der Raum in dem Differenzialträger 12 ist in erste und zweite Räume 12a, 12b durch eine Unterteilungswand 121 aufgeteilt, wobei jeder der ersten und zweiten Räume 12a, 12b mit einer Flüssigkeit darin abgedichtet ist. Der erste Raum 12a, der den Zahnradmechanismus 7 und das hintere Differenzial 107 beinhaltet, ist mit einem Differenzialöl, das nicht gezeigt ist, gefüllt, das für eine Schmierung von Zahnrädern bei einem vorbestimmten Füllfaktor geeignet ist. Der zweite Raum 12b, der die Drehmomentkopplung 4 beinhaltet, ist mit einem Schmieröl, das nicht gezeigt ist, gefüllt, das für ein Schmieren von inneren Kupplungsplatten 411 und äußeren Kupplungsplatten 412 bei einem vorbestimmten Füllfaktor geeignet ist.
Die Seitenzahnradwelle 14 ist ein Einzelteilelement, das durch ein Wellenelement 141 und einen Flanschabschnitt 142 gebildet ist. Das Wellenelement 141 weist ein zugehöriges Ende auf, das mit dem ersten Seitenzahnrad 113 des hinteren Differenzials 107 gekoppelt ist, wobei der Flanschabschnitt 142 bei dem anderen Ende des Wellenelements 141 bereitgestellt ist. Das Wellenelement 141 ist durch ein Loch in der Unterteilungswand 121 eingefügt. Die Drehmomentkopplung 4 kann die Größe eines Drehmoments justieren, das zwischen der Seitenzahnradwelle 14 und der linken Hinterradantriebswelle 112a übertragen wird.
Das Gehäuse 40 der Drehmomentkopplung 4 ist durch erste und zweite Gehäuseelemente 401, 402 gebildet, die so gekoppelt sind, dass sie zueinander nicht drehbar sind. Das erste Gehäuseelement 401 weist eine zylindrische Form auf und das zweite Gehäuseelement 402 ist so angeordnet, dass es ein erstes Ende des ersten Gehäuseelements 401 schließt. Das erste Gehäuseelement 401 ist an die Seitenzahnradwelle 14 gekoppelt, um in Bezug auf die Seitenzahnradwelle 14 nicht drehbar zu sein.
Die Mehrfachscheibenkupplung 41 ist zwischen dem ersten Gehäuseelement 401 des Gehäuses 40 und der zylindrischen inneren Welle 44 angeordnet. Die Mehrfachscheibenkupplung 41 ist durch die inneren Kupplungsplatten 411 und die äußeren Kupplungsplatten 412 gebildet. Die inneren Kupplungsplatten 411 sind durch eine Keilverzahnung in Eingriff mit der Außenumfangsoberfläche der inneren Welle 44, um in Bezug auf die innere Welle 44 nicht drehbar zu sein. Die äußeren Kupplungsplatten 412 sind durch eine Keilverzahnung in Eingriff mit der Innenumfangsoberfläche des ersten Gehäuseelements 401, um in Bezug auf das erste Gehäuseelement 401 nicht drehbar zu sein. Die innere Welle 44 ist an die linke Hinterradantriebswelle 112a durch eine Keilverzahnungseinpassung gekoppelt, um in Bezug auf die linke Hinterradantriebswelle 112a nicht drehbar zu sein.
Die elektromagnetische Kupplung 42 weist eine ringförmige elektromagnetische Spule 421 und eine Ankernocke bzw. Ankerkurvenscheibe 422 auf und ist auf der Drehachse des Gehäuses 40 platziert. Die elektromagnetische Kupplung 42 bewegt die Ankernocke 422 zu der elektromagnetischen Spule 421 durch eine elektromagnetische Kraft, die durch die elektromagnetische Spule 421 erzeugt wird, und lässt die Ankernocke 422 auf dem zweiten Gehäuseelement 402 reibend gleiten. Das zweite Gehäuseelement 402 weist einen nicht-magnetischen Ring 402a bei einem zugehörigen Mittelabschnitt in der radialen Richtung auf. Der nicht-magnetische Ring 402a ist aus einem nicht-magnetischen Material hergestellt und verhindert einen Kurzschluss eines Magnetflusses, der erzeugt wird, wenn ein Strom der elektromagnetischen Spule 421 zugeführt wird.
Der Nockenmechanismus 43 umfasst die Ankernocke 422, die als ein Nockenelement dient, und weist eine Hauptnocke 431 und einen kugelförmigen Nockenmitnehmer 432 auf. Die Hauptnocke 431 ist am nächsten zu der Ankernocke 422 entlang der Drehachse des Gehäuses 40 platziert, und der Nockenmitnehmer 432 ist zwischen der Hauptnocke 431 und der Ankernocke 422 angeordnet. Wenn ein Strom der elektromagnetischen Spule 421 zugeführt wird, empfängt der Nockenmechanismus 43 durch die Ankernocke 422 eine Drehkraft von dem Gehäuse 40, wobei er die Drehkraft in eine Presskraft bzw. Drückkraft umwandelt, die als eine Kupplungskraft der Mehrfachscheibenkupplung 41 dienen wird. Wenn die Stromgröße, die der elektromagnetischen Spule 421 zugeführt wird, zunimmt, nimmt die Reibungskraft zwischen der Ankernocke 422 und dem zweiten Gehäuseelement 402 dementsprechend zu, wobei die Hauptnocke 431 die Mehrfachscheibenkupplung 41 stärker drückt bzw. presst. Das heißt, die Drehmomentkopplung 4 kann die Presskraft auf die Mehrfachscheibenkupplung 41 entsprechend der Stromgröße, die der elektromagnetischen Spule 421 zugeführt wird, variabel steuern, wobei sie die Größe eines Drehmoments, das zwischen der Seitenzahnradwelle 14 und der linken Hinterradantriebswelle 112a übertragen wird, justieren kann.
Wenn eine ausreichend große Drehmomentgröße durch die Drehmomentkopplung 4 übertragen wird und sich die Seitenzahnradwelle 14 und die linke Hinterradantriebswelle 112a zusammen drehen, sind die linke Hinterradantriebswelle 112a und die Antriebswelle 2 über den Zahnradmechanismus 7, das hintere Differenzial 107, die Seitenzahnradwelle 14 und die Drehmomentkopplung 4 miteinander gekoppelt, sodass ein Drehmoment dazwischen übertragen werden kann, wobei die rechte Hinterradantriebswelle 112b und die Antriebswelle 2 miteinander über den Zahnradmechanismus 7 und das hintere Differenzial 107 gekoppelt sind, sodass ein Drehmoment dazwischen übertragen werden kann.
Wenn die Drehmomentübertragung durch die Drehmomentkopplung 4 unterbrochen ist und die Seitenzahnradwelle 14 und die linke Hinterradantriebswelle 112a voneinander entkoppelt sind, wird das Drehmoment von der Antriebswelle 2 nicht länger zu der linken Hinterradantriebswelle 112a übertragen, wobei dementsprechend das Drehmoment von der Antriebswelle 2 nicht länger zu der rechten Hinterradantriebswelle 112b übertragen wird. Der Grund, warum das Drehmoment von der Antriebswelle 2 ebenso nicht länger zu der rechten Hinterradantriebswelle 112b übertragen wird, ist in Eigenschaften allgemeiner Differenzialgetriebe begründet, in denen ebenso kein Drehmoment zu einem zweiten Seitenzahnrad übertragen wird, wenn ein erstes Seitenzahnrad sich frei dreht.
Die Drehmomentkopplung 4 kann somit kontinuierlich das Drehmoment, das zwischen der Antriebswelle 2 und den rechten und linken hinteren Rädern 105b, 105a übertragen wird, justieren, indem die Drehmomentgröße variiert wird, die durch die Drehmomentkopplung 4 übertragen wird. Wenn die Klauenkupplung 3 in dem gekoppelten Zustand ist und die inneren Kupplungsplatten 411 reibend in Eingriff mit den äußeren Kupplungsplatten 412 in der Mehrfachscheibenkupplung 41 sind, wird der Differenzialbetrieb der vorderen Räder 104 (rechte und linke vordere Räder 104b, 104a) und der hinteren Räder 105 (rechte und linke hintere Räder 105b, 105a) begrenzt. Das heißt, wenn das Drehmoment, das durch die Mehrfachscheibenkupplung 41 übertragen wird, zunimmt, wird eine Vergrößerung in einer Differenz zwischen der mittleren Drehzahl der rechten und linken vorderen Räder 104b, 104a und der mittleren Drehzahl der rechten und linken hinteren Räder 105b, 105a (eine Differenz in einer Drehzahl zwischen den vorderen und hinteren Rädern) unterdrückt. Wenn die inneren Kupplungsplatten 411 reibend voll in Eingriff mit den äußeren Kupplungsplatten 412 sind, schaltet das Vierradantriebsfahrzeug 100 in einen direkt gekoppelten Vierradantriebszustand.
Wie es vorstehend beschrieben ist, fungiert die Drehmomentkopplung 4 als ein Differenzial mit Durchrutschbeschränkung bzw. ein Differenzial mit begrenztem Schlupf (limited slip differential), das in der Lage ist, den Differenzialbetrieb der vorderen und hinteren Räder 104, 105 zu begrenzen bzw. zu beschränken. Das heißt, die Reibungskraft, die zwischen der Vielzahl von inneren Kupplungsplatten 411 und der Vielzahl von äußeren Kupplungsplatten 412 in der Mehrfachscheibenkupplung 41 der Drehmomentkopplung 4 erzeugt wird, dient als eine Differenzialbegrenzungskraft, die den Differenzialbetrieb der vorderen und hinteren Räder 104, 105 begrenzt.
Wie es in 1 gezeigt ist, weist die ECU 5 eine Steuerungsvorrichtung 51, eine Speichervorrichtung 52 und eine Stromausgabeschaltung 53 auf. Die Steuerungsvorrichtung 51 umfasst eine arithmetische Schaltung, die eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) umfasst. Die Speichervorrichtung 52 umfasst ein Speicherelement, wie beispielsweise einen Nur-Lese-Speicher (ROM) oder einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM). Die Stromausgabeschaltung 53 führt der elektromagnetischen Spule 421 der Drehmomentkopplung 4 einen Anregungsstrom zu. Die ECU 5 kann verschiedene Informationen über den Fahrzustand, wie beispielsweise die Fahrzeuggeschwindigkeit des Vierradantriebsfahrzeugs 100, das Ausgabedrehmoment der Kraftmaschine 102, die Beschleunigungseinrichtungsbetätigungsgröße und die Bremspedalbetätigungsgröße (die Größe, um die ein Bremspedal niedergedrückt wird), beispielsweise über ein fahrzeuginternes Kommunikationsnetzwerk erhalten, wie beispielsweise ein Controller-Area-Network (CAN).
Die ECU 5 berechnet ein Solldrehmoment, das zu den hinteren Rädern 105 zu übertragen ist, auf der Grundlage der erhaltenen Informationen über den Fahrzustand und steuert die Drehmomentkopplung 4 derart, dass ein Drehmoment entsprechend dem Solldrehmoment zu den hinteren Rädern 105 übertragen wird. Die funktionale Konfiguration und das Steuerungsverfahren der ECU 5 werden nachstehend ausführlich beschrieben.
3 zeigt ein Blockschaltbild, das die funktionale Konfiguration der ECU 5 zeigt. Die ECU 5 kann die Drehzahlen der rechten und linken vorderen Räder 104b, 104a, der rechten und linken hinteren Räder 105b, 105a und der Antriebswelle 2 durch die Drehzahlsensoren 15a bis 15e erfassen. Die ECU 5 kann verschiedene Informationen über den Fahrzustand des Vierradantriebsfahrzeugs 100 über ein fahrzeuginternes Kommunikationsnetzwerk 17 erhalten. Die ECU 5 ist mit der ESC 8 verbunden und kann Befehlssignale von der ESC 8 empfangen.
Da die CPU der Steuerungsvorrichtung 51 der ECU 5 auf der Grundlage eines Programms 521 arbeitet, das in der Speichervorrichtung 52 gespeichert ist, fungiert die Steuerungsvorrichtung 51 als eine Differenzialbegrenzungskraftberechnungsvorrichtung 511, eine Differenzialbegrenzungskraftkorrekturvorrichtung 512 und eine Thermische-Last-Berechnungsvorrichtung 513. Die Speichervorrichtung 52 speichert in sich ein ΔN-empfindliches Drehmomentkennfeld bzw. eine ΔN-empfindliche Drehmomentabbildung 522 und ein beschleunigungseinrichtungsbetätigungsgrößen-empfindliches Drehmomentkennfeld bzw. eine beschleunigungseinrichtungsbetätigungsgrößen-empfindliche Drehmomentabbildung 523, auf die durch die CPU der Steuerungsvorrichtung 51 Bezug genommen wird, wenn die Steuerungsvorrichtung 51 als die Differenzialbegrenzungskraftberechnungsvorrichtung 511 arbeitet. Die Stromausgabeschaltung 53 weist beispielsweise ein Schaltelement, wie beispielsweise einen Leistungstransistor, auf und gibt einen Strom entsprechend dem Solldrehmoment an die Drehmomentkopplung 4 durch eine Impulsbreitenmodulationssteuerung (PWM-Steuerung) aus, die durch die Steuerungsvorrichtung 51 ausgeführt wird.
Die Steuerungsvorrichtung 51 der ECU 5 führt im Allgemeinen die nachstehend beschriebene Verarbeitung als die Differenzialbegrenzungskraftberechnungsvorrichtung 511, die Differenzialbegrenzungskraftkorrekturvorrichtung 512 und die Thermische-Last-Berechnungsvorrichtung 513 aus. Die Differenzialbegrenzungskraftberechnungsvorrichtung 511 berechnet einen Sollwert der Differenzialbegrenzungskraft, die den Differenzialbetrieb der vorderen und hinteren Räder 104, 105 (das Drehmoment, das durch die Drehmomentkopplung 4 übertragen wird) begrenzt, auf der Grundlage des Fahrzeugfahrzustands, der durch die Drehzahlsensoren 15a bis 15e und das fahrzeuginterne Kommunikationsnetzwerk 17 erhalten wird. Die Differenzialbegrenzungskraftkorrekturvorrichtung 512 führt eine Korrektur entsprechend einem Befehl von der ESC 8 aus, um den Sollwert der Differenzialbegrenzungskraft, der durch die Differenzialbegrenzungskraftberechnungsvorrichtung 511 berechnet worden ist, zu verringern. Die Thermische-Last-Berechnungsvorrichtung 513 berechnet eine thermische Last der Drehmomentkopplung 4.
Ein spezifisches Beispiel einer Verarbeitung, die durch die Steuerungsvorrichtung 51 ausgeführt wird, wird unter Bezugnahme auf 4A und 4B beschrieben. 4A und 4B zeigen ein Flussdiagramm, das eine Abfolge von Schritten zeigt, die Verarbeitungen umfassen, die durch die Steuerungsvorrichtung 51 als die Differenzialbegrenzungskraftberechnungsvorrichtung 511, die Differenzialbegrenzungskraftkorrekturvorrichtung 512 und die Thermische-Last-Berechnungsvorrichtung 513 ausgeführt werden. Die Steuerungsvorrichtung 51 führt wiederholt die Verarbeitung, die in dem Flussdiagramm gemäß 4A und 4B gezeigt ist, in einer vorbestimmten Steuerungsperiode aus.
Die Steuerungsvorrichtung 51 berechnet zuerst eine thermische Last HE der Drehmomentkopplung 4 (Schritt S10). Beispielsweise kann die thermische Last HE erhalten werden, indem die Erwärmungsgröße, die erhalten wird, indem die Größe einer Wärmeabgabe von einer Wärmeerzeugung subtrahiert wird, akkumuliert wird. Die Wärmeerzeugung wird erhalten, indem das Drehmoment, das durch die Drehmomentkopplung 4 in dem Vierradantriebszustand übertragen wird, mit der Differenz in der Drehzahl zwischen den vorderen und hinteren Rädern 104, 105 multipliziert wird. Die Wärmeabgabe wird in Anbetracht der Umgebungstemperatur und der Fahrzeuggeschwindigkeit erhalten. In dem Fall, bei dem die Drehmomentkopplung 4 mit einem Temperatursensor versehen ist, kann die thermische Last HE auf der Grundlage des Erfassungswerts des Temperatursensors erhalten werden. Schritt S10 ist eine Verarbeitung, die durch die Steuerungsvorrichtung 51 als die Thermische-Last-Berechnungsvorrichtung 513 ausgeführt wird.
Als Nächstes bestimmt die Steuerungsvorrichtung 51, ob ein Überhitzungsschutzkennzeichen bzw. Überhitzungsschutzflag F gesetzt ist (F = 1) (Schritt S11). Das Überhitzungsschutzflag F ist ein Kennzeichen bzw. Flag, das angibt, dass eine Überhitzungsschutzsteuerung in Betrieb ist. Die Überhitzungsschutzsteuerung ist eine Verarbeitung, die ausgeführt wird, wenn es erfasst wird, dass die Drehmomentkopplung 4 in einem Überhitzungszustand ist. In der Überhitzungsschutzsteuerung wird das Drehmoment, das durch die Drehmomentkopplung 4 übertragen wird, auf null verringert, bis die thermische Last der Drehmomentkopplung 4 kleiner oder gleich einem vorbestimmten Wert wird. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das Überhitzungsschutzflag F in Schritten S13, S15, die nachstehend beschrieben werden, gesetzt (ein) oder gelöscht (aus).
Wenn das Überhitzungsschutzflag F eingeschaltet bzw. gesetzt ist (S11: Ja), wird bestimmt, ob die thermische Last HE, die in Schritt S10 berechnet wird, kleiner oder gleich einem ersten Schwellenwert HE1 ist (Schritt S12). Der erste Schwellenwert HE1 ist ein Schwellenwert, der verwendet wird, um zu bestimmen, dass die thermische Last der Drehmomentkopplung 4 in ausreichender Weise durch die Überhitzungsschutzsteuerung nach der Erfassung, dass die Drehmomentkopplung 4 in dem Überhitzungszustand ist, verringert worden ist. Wenn die thermische Last HE kleiner oder gleich dem ersten Schwellenwert HE1 in Schritt S12 ist (S12: Ja), löscht die Steuerungsvorrichtung 51 das Überhitzungsschutzflag F (F = 0) (Schritt S13). Wenn die thermische Last HE größer als der erste Schwellenwert HE1 in Schritt S12 ist (S12: Nein), stellt die Steuerungsvorrichtung 51 das Solldrehmoment T auf null ein (Schritt S16), wobei sie die Überhitzungsschutzsteuerung fortsetzt.
Wenn das Überhitzungsschutzflag F in Schritt S11 aus ist (S11: Nein), bestimmt die Steuerungsvorrichtung 51, ob die thermische Last HE, die in Schritt S10 berechnet wird, größer oder gleich einem Überhitzungsbestimmungsschwellenwert HE0 ist (Schritt S14). Der Überhitzungsbestimmungsschwellenwert HE0 ist ein Schwellenwert, der verwendet wird, um zu erfassen, dass die Drehmomentkopplung 4 in dem Überhitzungszustand ist, wobei er deutlich größer als der Schwellenwert HE1 ist. Wenn die thermische Last HE größer oder gleich dem Überhitzungsbestimmungsschwellenwert HE0 ist (S14: Ja), setzt die Steuerungsvorrichtung 51 das Überhitzungsschutzflag F (F = 1) (Schritt S15), wobei sie das Solldrehmoment T auf null einstellt (Schritt S16).
Wenn die thermische Last HE kleiner als der Überhitzungsbestimmungsschwellenwert HE0 in Schritt S14 ist (S14: Nein), oder wenn die thermische Last HE kleiner oder gleich dem ersten Schwellenwert HE1 in Schritt S12 ist (S12: Ja), berechnet die Steuerungsvorrichtung 51 das Solldrehmoment T (Schritt S17).
Die Verarbeitung zum Berechnen des Solldrehmoments T in Schritt S17 ist eine Verarbeitung, die durch die Steuerungsvorrichtung 51 als die Differenzialbegrenzungskraftberechnungsvorrichtung 511 ausgeführt wird. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel berechnet die Steuerungsvorrichtung 51 das Solldrehmoment T durch die Summe eines ersten Drehmoments T1, das erhalten wird, indem auf die ΔN-empfindliche Drehmomentabbildung 522 Bezug genommen wird, und eines zweiten Drehmoments T2, das erhalten wird, indem auf die beschleunigungseinrichtungsbetätigungsgrößen-empfindliche Drehmomentabbildung 523 Bezug genommen wird.
In der ΔN-empfindlichen Drehmomentabbildung 522 sind Kennlinien definiert, in denen das erste Drehmoment T1 auf einen größeren Wert eingestellt ist, wenn ein absoluter Wert der Differenz in einer Drehzahl zwischen den vorderen und hinteren Rädern (ΔN) zunimmt. In der beschleunigungseinrichtungsbetätigungsgrößen-empfindlichen Drehmomentabbildung 523 sind Kennlinien definiert, in denen das zweite Drehmoment T2 auf einen größeren Wert eingestellt ist, wenn die Beschleunigungseinrichtungsbetätigungsgröße (die Größe, um die das Beschleunigungseinrichtungspedal niedergedrückt wird) durch den Fahrer zunimmt. Das heißt, die Steuerungsvorrichtung 51 berechnet das Solldrehmoment T auf der Grundlage des Fahrzeugfahrzustands, der durch die Drehzahlsensoren 15a bis 15e und das fahrzeuginterne Kommunikationsnetzwerk 17 erhalten wird.
Dann bestimmt die Steuerungsvorrichtung 51, ob es einen Drehmomentbefehl von der ESC 8 gibt (Schritt S18). Die ESC 8 kann einen Drehmomentbefehl zu der ECU 5 senden, um das Solldrehmoment T zu begrenzen bzw. zu beschränken oder um das Solldrehmoment T auf null einzustellen, wenn die ESC 8 eine Fahrzeugverhaltensstabilisierungssteuerung ausführt, indem eine Bremskraft justiert wird. Das heißt, die ESC 8 sendet einen Drehmomentbefehl zu der ECU 5 in dem Fall, bei dem eine gewünschte Fahrzeugverhaltensstabilisierung nicht erreicht werden kann, indem eine Bremskraft gesteuert wird, wenn der Differenzialbetrieb der vorderen und hinteren Räder 104, 105 durch die Drehmomentkopplung 4 begrenzt wird.
Wenn es einen Drehmomentbefehl von der ESC 8 gibt (S18: Ja), führt die Steuerungsvorrichtung 51 Schritte S19 bis S25 aus, die nachstehend beschrieben sind. Wenn es keinen Drehmomentbefehl von der ESC 8 gibt (S18: Nein), führt die Steuerungsvorrichtung 51 die Schritte S19 bis S25 nicht aus. Die Schritte S19 bis S25 sind eine Verarbeitung, um eine Korrektur auszuführen, um das Solldrehmoment T auf der Grundlage eines Befehls von der ESC 8 zu verringern, und sind eine Verarbeitung, die durch die Steuerungsvorrichtung 51 als die Differenzialbegrenzungskraftkorrekturvorrichtung 512 ausgeführt wird.
Wenn es einen Steuerungsbefehl von der ESC 8 gibt (S18: Ja), bestimmt die Steuerungsvorrichtung 51, ob der Fahrer des Vierradantriebsfahrzeugs 100 eine Bremsbetätigung (einen Bremsbetrieb) ausführt (Schritt S19). Wenn der Fahrer keine Bremsbetätigung ausführt (S19: Nein), bestimmt die Steuerungsvorrichtung 51, ob der Fahrer des Vierradantriebsfahrzeugs 100 eine Beschleunigungseinrichtungsbetätigung ausführt, ob nämlich ein Beschleunigungseinrichtungspedal bzw. Gaspedal auch nur leicht niedergedrückt wird (Schritt S20). Diese Bestimmung kann beispielsweise dadurch getroffen werden, ob die Größe, um die das Beschleunigungseinrichtungspedal niedergedrückt wird, größer oder gleich einem vorbestimmten Wert Acc1 nahe an null ist. Wenn der Fahrer eine Beschleunigungseinrichtungsbetätigung ausführt (S20: Ja), bestimmt die Steuerungsvorrichtung 51, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit V des Vierradantriebsfahrzeugs 100 kleiner oder gleich einem vorbestimmten Wert V1 ist (Schritt S21). Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V kleiner oder gleich dem vorbestimmten Wert V1 ist (S21: Ja), bestimmt die Steuerungsvorrichtung 51, ob die thermische Last HE, die in Schritt 10 berechnet wird, größer oder gleich einem zweiten Schwellenwert HE2 ist (Schritt S22).
Wenn die thermische Last HE größer oder gleich dem zweiten Schwellenwert HE2 ist (S22: Ja), bestimmt die Steuerungsvorrichtung 51, ob ein angefordertes Drehmoment R von der ESC 8 kleiner als eine vorbestimmte untere Grenze RT1 ist (Schritt S23). Wenn das angeforderte Drehmoment R kleiner als die untere Grenze RT1 ist (S23: Ja), korrigiert die Steuerungsvorrichtung 51 das Solldrehmoment T auf die untere Grenze RT1 (Schritt S24).
Der zweite Schwellenwert HE2 ist ein Wert, der höher als der erste Schwellenwert HE1 ist und niedriger als der Überhitzungsbestimmungsschwellenwert HE0 ist. Je größer die thermische Last HE ist, desto höher ist die Temperatur der Drehmomentkopplung 4. Beispielsweise ist es wünschenswert, die untere Grenze RT1 auf zumindest die Hälfte von Tmax einzustellen, wobei Tmax einen maximalen Wert des Solldrehmoments T darstellt, der einer Nenndrehmomentübertragungskapazität der Drehmomentkopplung 4 entspricht.
Wenn der Fahrer des Vierradantriebsfahrzeugs 100 eine Bremsbetätigung ausführt (S19: Ja), wenn der Fahrer des Vierradantriebsfahrzeugs 100 keine Beschleunigungseinrichtungsbetätigung ausführt (S20: Nein), wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V höher als der vorbestimmte Wert V1 ist (S21: Nein), wenn die thermische Last HE nicht größer oder gleich dem zweiten Schwellenwert HE2 ist (S22: Nein) oder wenn das angeforderte Drehmoment R größer oder gleich der vorbestimmten unteren Grenze RT1 ist (S23: Nein), korrigiert die Steuerungsvorrichtung 51 das Solldrehmoment T auf das angeforderte Drehmoment R von der ESC 8 (Schritt S25).
Die Steuerungsvorrichtung 51 steuert die Stromausgabeschaltung 53, um einen Strom an die Drehmomentkopplung 4 auszugeben (Schritt S26), wobei der Strom dem Solldrehmoment T, das in Schritt S17 berechnet wird, dem Solldrehmoment T, das in Schritt S24 oder S25 korrigiert wird, oder dem Solldrehmoment T, das auf null in Schritt S16 eingestellt wird, entspricht, und schließt eine Verarbeitung für eine einzelne Steuerungsperiode ab.
Von den Schritten S10 bis S26 in dem vorstehend beschriebenen Verfahren zum Steuern der Drehmomentkopplung 4 entspricht Schritt S10 einer Berechnung der thermischen Last HE der Drehmomentkopplung 4 gemäß der vorliegenden Erfindung, Schritt S17 entspricht einer Berechnung eines Sollwerts der Differenzialbegrenzungskraft, die den Differenzialbetrieb der vorderen und hinteren Räder 104, 105 auf der Grundlage des Fahrzeugfahrzustands gemäß der vorliegenden Erfindung begrenzt. Die Schritte S19 bis S25 entsprechen einer Ausführung einer Korrektur zur Verringerung eines Sollwerts der Differenzialbegrenzungskraft auf der Grundlage eines Befehls von der ESC 8 gemäß der vorliegenden Erfindung. In der Korrektur der Differenzialbegrenzungskraft begrenzt, wenn die thermische Last HE, die in der Berechnung der thermischen Last berechnet wird, größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist (zweiter Schwellenwert HE), die Steuerungsvorrichtung 51 eine Korrektur eines Sollwerts der Differenzialbegrenzungskraft auf der Grundlage eines Befehls von der ESC 8.
Gemäß den vorstehend beschriebenen Schritten begrenzt, wenn die thermische Last HE, die in Schritt S10 berechnet wird, größer oder gleich dem vorbestimmten Wert (zweiter Schwellenwert HE2) ist (S22: Ja), die Steuerungsvorrichtung 51 eine Korrektur eines Sollwerts der Differenzialbegrenzungskraft (Solldrehmoment T) auf der Grundlage eines Befehls von der ESC 8 (Schritte S23 bis S25). Das heißt, auch wenn ein Befehl, eine Korrektur auszuführen, um das Solldrehmoment T zu verringern, von der ESC 8 gesendet wird, führt die Steuerungsvorrichtung 51 nicht notwendigerweise eine Korrektur aus, um das Solldrehmoment T entsprechend diesem Befehl zu verringern. Wenn die thermische Last HE größer oder gleich dem zweiten Schwellenwert HE2 ist (S22: Ja) und das angeforderte Drehmoment R von der ESC 8 kleiner als die vorbestimmte untere Grenze RT1 ist (S23: Ja), stellt die Steuerungsvorrichtung 51 das Solldrehmoment T auf die untere Grenze RT1 ein.
Dementsprechend wird, wenn die thermische Last HE größer oder gleich dem zweiten Schwellenwert HE2 ist, die Mehrfachscheibenkupplung 41 der Drehmomentkopplung 4 nicht ausgerückt bzw. ausgekuppelt, wobei eine Differenzialdrehung zwischen den inneren und äußeren Kupplungsplatten 411, 412 unterdrückt wird, wobei der Vierradantriebszustand aufrechterhalten wird. Genauer gesagt korrigiert, wenn die thermische Last HE, die in Schritt S10 berechnet wird, größer oder gleich dem zweiten Schwellenwert HE2 ist, die Steuerungsvorrichtung 51 das Solldrehmoment T derart, dass das Solldrehmoment T nicht kleiner als die untere Grenze RT1 wird.
Wenn der Fahrer einen Bremsbetrieb bzw. eine Bremsbetätigung ausführt (S19: Ja), oder wenn der Fahrer keine Beschleunigungseinrichtungsbetätigung ausführt (S20: Nein), begrenzt die Steuerungsvorrichtung 51 eine Korrektur des Solldrehmoments T nicht auf der Grundlage eines Befehls von der ESC 8, auch wenn die thermische Last HE größer oder gleich dem zweiten Schwellenwert HE2 ist. Das heißt, wenn der Fahrer eine Bremsbetätigung ausführt, oder wenn der Fahrer keine Beschleunigungseinrichtungsbetätigung ausführt, korrigiert die Steuerungsvorrichtung 51 das Solldrehmoment T auf einen Wert, der durch die ESC 8 angefordert wird (angefordertes Drehmoment R) (Schritt S25). Der Grund hierfür ist nachstehend beschrieben. Wenn der Fahrer eine Bremsbetätigung ausführt oder wenn der Fahrer keine Beschleunigungseinrichtungsbetätigung ausführt, ist es klar, dass der Fahrer beabsichtigt zu verzögern, wobei eine Stabilisierung eines Fahrzeugverhaltens über einer Aufrechterhaltung des Vierradantriebszustands priorisiert wird.
Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V höher als der vorbestimmten Wert V1 ist (S21: Nein), begrenzt die Steuerungsvorrichtung 51 eine Korrektur des Solldrehmoments T auf der Grundlage eines Befehls von der ESC 8 nicht, auch wenn die thermische Last HE größer oder gleich dem zweiten Schwellenwert HE2 ist. Das heißt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V höher als der vorbestimmte Wert V1 ist, korrigiert die Steuerungsvorrichtung 51 das Solldrehmoment T auf einen Wert, der durch die ESC 8 angefordert wird (angefordertes Drehmoment R) (Schritt S25). Der Grund hierfür ist nachstehend beschrieben. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V hoch ist, ist es weniger wahrscheinlich, dass eine Differenzialdrehung zwischen den inneren und äußeren Kupplungsplatten 411, 412 der Mehrfachscheibenkupplung 41 übermäßig groß wird, wobei eine geringere Notwendigkeit besteht, den Vierradantriebszustand aufrecht zu erhalten. Beispielsweise ist es wünschenswert, den vorbestimmten Wert V1 auf 30 km/h oder weniger einzustellen.
Das erste Ausführungsbeispiel, das vorstehend beschrieben ist, weist die nachstehend genannten Funktionen und Wirkungen auf.

(1) Wenn die thermische Last HE gleich einem vorbestimmten Wert (zweiter Schwellenwert HE2) ist, begrenzt die Steuerungsvorrichtung 51 eine Korrektur, um das Solldrehmoment T auf der Grundlage eines Befehls von der ESC 8 zu verringern. Dementsprechend wird der Vierradantriebszustand aufrechterhalten und eine Differenzialdrehung zwischen den inneren und äußeren Kupplungsplatten 411, 412 wird unterdrückt. Eine Wärmeerzeugung aufgrund eines reibenden Gleitens zwischen den inneren und äußeren Kupplungsplatten 411, 412 wird somit unterdrückt, wobei eine Vergrößerung in der thermischen Last der Drehmomentkopplung 4 unterdrückt werden kann. Es ist folglich möglich, die Situation zu vermeiden, bei der es erforderlich ist, die Überhitzungsschutzsteuerung auszuführen, in der das Solldrehmoment T auf null eingestellt wird und die Drehmomentkopplung 4 gekühlt wird. Eine Fahrstabilität kann während eines Fahrens auf einer Straße mit niedrigem μ aufrechterhalten werden.
(2) Die thermische Last HE kann höher als der zweite Schwellenwert HE2 in der Situation werden, bei der es in hohem Maße erforderlich ist, eine Fahrstabilität zu vergrößern, indem der Fahrzustand auf den Vierradantriebszustand geschaltet wird, wie in dem Fall, bei dem der Fahrer, der ein relativ gutes Fahrkönnen hat, auf einer Straße mit niedrigem μ oder einer langen Bergaufsteigung fährt. In der Steuerung der ECU 5 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist, auch wenn die thermische Last HE größer als der zweite Schwellenwert HE2 ist, das Solldrehmoment T größer oder gleich der unteren Grenze RT1, wobei der Vierradantriebszustand aufrechterhalten wird. Ein stabiles Fahren entsprechend der Absicht des Fahrers kann somit verwirklicht werden.
(3) Wenn der Fahrer eine Bremsbetätigung ausführt, begrenzt die Steuerungsvorrichtung 51 eine Korrektur des Solldrehmoments T auf der Grundlage eines Befehls von der ESC 8 nicht, auch wenn die thermische Last HE größer oder gleich dem zweiten Schwellenwert HE2 ist. Dies kann in ausreichender Weise Wirkungen der Fahrzeugverhaltensstabilisierungssteuerung der ESC 8 bereitstellen, wenn das Fahrzeug verzögert wird, plötzlich gestoppt wird usw.
(4) Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V höher als der vorbestimmte Wert V1 ist, begrenzt die Steuerungsvorrichtung 51 eine Korrektur des Solldrehmoments T auf der Grundlage eines Befehls von der ESC 8 nicht, auch wenn die thermische Last HE größer oder gleich dem zweiten Schwellenwert HE2 ist. Dies kann in ausreichender Weise Wirkungen der Fahrzeugverhaltensstabilisierungssteuerung der ESC 8 bereitstellen, wenn das Fahrzeug mit hohen Geschwindigkeiten fährt, da es eine relativ geringe Wahrscheinlichkeit gibt, dass die Drehmomentkopplung 4 in einem Überhitzungszustand ist.

Ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf 5A und 5B beschrieben. 5A und 5B zeigen ein Flussdiagramm, das ein Beispiel einer Verarbeitung zeigt, die durch die Steuerungsvorrichtung 51 der ECU 5 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ausgeführt wird.
Eine Steuerung der Drehmomentkopplung 4 durch die ECU 5 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die gleiche wie in dem ersten Ausführungsbeispiel, mit der Ausnahme, dass eine Korrektur zur Verringerung des Solldrehmoments T in einer Vielzahl von Schritten entsprechend der thermische Last HE fein ausgeführt wird. In 5A und 5B sind diejenigen Schritte, die die gleiche Verarbeitung wie die gemäß den Schritten des ersten Ausführungsbeispiels aufweisen, das in Bezug auf 4A und 4B beschrieben ist, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei eine Beschreibung hiervon nicht wiederholt wird.
Die Verarbeitung, die durch die Steuerungsvorrichtung 51 der ECU 5 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ausgeführt wird, unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel darin, dass Schritte S22A bis S22C hinzugefügt sind. Das heißt, in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wenn die thermische Last HE größer oder gleich dem zweiten Schwellenwert HE2 ist (S22: Ja), bestimmt die Steuerungsvorrichtung 51, ob die thermische Last HE größer oder gleich einem dritten Schwellenwert HE3 ist, der höher als der zweite Schwellenwert HE2 ist (Schritt S22A).
Wenn die thermische Last HE kleiner als der dritte Schwellenwert HE3 ist (S22A: Nein), bestimmt die Steuerungsvorrichtung 51, ob das angeforderte Drehmoment R von der ESC 8 kleiner als die erste untere Grenze RT1 ist (Schritt S23). Wenn das angeforderte Drehmoment R kleiner als die erste untere Grenze RT1 ist (S23: Ja), korrigiert die Steuerungsvorrichtung 51 das Solldrehmoment T auf die erste untere Grenze RT1 (Schritt S24).
Wenn die thermische Last HE größer oder gleich dem dritten Schwellenwert HE3 in Schritt S22A ist (S22A: Ja), bestimmt die Steuerungsvorrichtung 51, ob das angeforderte Drehmoment R von der ESC 8 kleiner als eine zweite untere Grenze RT2 ist (Schritt S22B). Wenn das angeforderte Drehmoment R kleiner als die zweite untere Grenze RT2 ist (S22B: Ja), korrigiert die Steuerungsvorrichtung 51 das Solldrehmoment T auf die zweite untere Grenze RT2 (Schritt S22C). Der dritte Schwellenwert HE3 ist größer als der zweite Schwellenwert HE2, wobei die zweite untere Grenze RT2 größer als die erste untere Grenze RT1 ist. Beispielsweise ist es wünschenswert, die erste untere Grenze RT1 auf die Hälfte des maximalen Werts Tmax des Solldrehmoments T einzustellen, und die zweite untere Grenze RT2 auf einen Wert einzustellen, der kleiner als der maximale Wert Tmax des Solldrehmoments T ist und größer als die erste untere Grenze RT1 ist.
Wenn das angeforderte Drehmoment R größer oder gleich der ersten unteren Grenze RT1 in Schritt S23 ist (S23: Nein), oder wenn das angeforderte Drehmoment R größer oder gleich der zweiten unteren Grenze RT2 in Schritt S22B ist (S22B: Nein), korrigiert die Steuerungsvorrichtung 51 das Solldrehmoment T auf das angeforderte Drehmoment R von der ESC 8 (Schritt S25).
Die Steuerungsvorrichtung 51 steuert die Stromausgabeschaltung 53, um einen Strom entsprechend dem Solldrehmoment T, das in Schritt S17 berechnet wird, dem Solldrehmoment T, das in Schritt S24, S22C oder S25 korrigiert wird, oder dem Solldrehmoment T, das in Schritt S16 auf null eingestellt wird, an die Drehmomentkopplung 4 auszugeben (Schritt S26).
Das heißt, in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wenn die thermische Last HE größer oder gleich dem ersten vorbestimmten Wert (zweiter Schwellenwert HE2) ist (S22: Ja), korrigiert die Steuerungsvorrichtung 51 das Solldrehmoment T derart, dass das Solldrehmoment T nicht niedriger als die voreingestellte erste untere Grenze RT1 wird (Schritte S23, S24). Wenn die thermische Last HE größer oder gleich dem zweiten vorbestimmten Wert (dritter Schwellenwert HE3) ist, der größer als der erste vorbestimmte Wert (zweiter Schwellenwert HE2) ist (S22A: Ja), korrigiert die Steuerungsvorrichtung 51 das Solldrehmoment T derart, dass das Solldrehmoment T nicht niedriger als die zweite untere Grenze RT2 wird, die höher als die erste untere Grenze RT1 ist (Schritt S22B, S22C).
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird zusätzlich zu den Funktionen und Wirkungen, die in dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben sind, eine Korrektur zur Verringerung des Solldrehmoments T in einer Vielzahl von Schritten entsprechend der thermische Last HE ausgeführt. Dementsprechend wird in dringenden Situationen, in denen die thermische Last der Drehmomentkopplung 4 groß ist, das Solldrehmoment T zumindest bei einem größeren Wert (zweite untere Grenze RT) gehalten, wobei eine Vergrößerung in der thermische Last der Drehmomentkopplung 4 zuverlässiger unterdrückt werden kann.
Ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die 6 und 7 beschrieben. Das vorliegende Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von den ersten und zweiten Ausführungsbeispielen in der Konfiguration eines Vierradantriebsfahrzeugs 100A. Die Verarbeitung, die durch die Steuerungsvorrichtung 51 der ECU 5 ausgeführt wird, ist jedoch ähnlich zu der, die in Bezug auf die Flussdiagramme gemäß den 4 und 5 beschrieben ist. In 6 sind die gleichen Bauteile wie diejenigen, die mit Bezug auf 1 beschrieben sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei eine Beschreibung hiervon nicht wiederholt wird.
Das Vierradantriebsfahrzeug 100A gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist nicht die Klauenkupplung 3 (siehe 1) auf, wobei ein Hohlrad 6b des vorderradseitigen Zahnradmechanismus 6 direkt an das Vorderes-Differenzial-Gehäuse 111 des vorderen Differenzials 106 gekoppelt ist. Die linke Hinterradantriebswelle 112a ist an das linke Seitenzahnrad 113 des hinteren Differenzials 107 gekoppelt, um in Bezug auf das linke Seitenzahnrad 113 nicht drehbar zu sein, wobei eine Drehmomentkopplung 9 zwischen der Antriebswelle bzw. Kardanwelle 2 und dem hinteren Differenzial 107 angeordnet ist.
Genauer gesagt ist die Drehmomentkopplung 9 zwischen einer Ritzelzahnradwelle 70, die das Ritzelzahnrad 7a des hinterradseitigen Zahnradmechanismus 7 bei einem zugehörigen Ende aufweist, und dem hinteren Ende der Antriebswelle 2 angeordnet, wobei die Größe eines Drehmoments, das von der Antriebswelle 2 zu der Ritzelzahnradwelle 70 übertragen wird, durch die Drehmomentkopplung 9 justiert werden kann. Wenn die Größe des Drehmoments, das durch die Drehmomentkopplung 9 übertragen wird, zunimmt, wird der Differenzialbetrieb der vorderen und hinteren Räder 104, 105 begrenzt.
Die Drehmomentkopplung 9 überträgt das Drehmoment entsprechend einem Strom, der von der Stromausgabeschaltung 53 der ECU 5 zugeführt wird, von der Antriebswelle 2 zu der Ritzelzahnradwelle 70. Die Konfiguration der Drehmomentkopplung 9 wird nachstehend beschrieben.
7 zeigt eine Schnittdarstellung, die ein Beispiel der Konfiguration der Drehmomentkopplung 9 zeigt. Die Drehmomentkopplung 9 ist im Allgemeinen durch ein Gehäuse 91, eine innere Welle 92, eine Hauptkupplung 93, eine Vorkupplung bzw. Pilotkupplung 94, eine elektromagnetische Spule 95, einen Anker 96 und einen Nockenmechanismus 97 gebildet. Das Gehäuse 91 ist an die Antriebswelle 2 gekoppelt. Die innere Welle 92 wird gehalten, um in Bezug auf das Gehäuse 91 drehbar zu sein. Die Hauptkupplung 93 ist zwischen der Innenumfangsoberfläche des Gehäuses 91 und der Außenumfangsoberfläche der inneren Welle 92 angeordnet. Die Pilotkupplung 94 ist am nächsten zu der Hauptkupplung 93 in der axialen Richtung platziert. Die elektromagnetische Spule 95 und der Anker 96 legen eine Drückkraft bzw. Presskraft in der axialen Richtung an die Pilotkupplung 94 an. Der Nockenmechanismus 97 wandelt eine Drehkraft des Gehäuses 91, die durch die Pilotkupplung 94 übertragen wird, in eine Presskraft bzw. Drückkraft der Hauptkupplung 93 um.
Das Gehäuse 91 ist aus einem mit einem Boden versehenen zylindrischen vorderen Gehäuse 911 und einem ringförmigen hinteren Gehäuse 912 gebildet. Das ringförmige hintere Gehäuse 912 ist an das vordere Gehäuse 911 durch Schrauben usw. gekoppelt, um sich zusammen mit dem vorderen Gehäuse 911 zu drehen. Eine Vielzahl von Keilverzahnungszähnen 911a ist auf der Innenumfangsoberfläche des vorderen Gehäuses 911 ausgebildet, um entlang einer Drehachse O angeordnet zu sein. Das hintere Gehäuse 912 wird durch erste bis dritte Elemente 912a, 912b, 912c gebildet. Das erste Element 912a ist aus einem magnetischen Material hergestellt und an das vordere Gehäuse 911 gekoppelt. Das zweite Element 912b ist aus einem nicht-magnetischen Material hergestellt und integral an den Innenumfang des ersten Elements 912a gekoppelt. Das dritte Element 912c ist aus einem magnetischen Material hergestellt und integral an den Innenumfang des zweiten Elements 912b gekoppelt.
Die innere Welle 92 wird auf dem Innenumfang des Gehäuses 91 durch ein Kugellager 981 und ein Nadellager 982 gehalten. Eine Vielzahl von Keilverzahnungszähnen 92a ist auf der Außenumfangsoberfläche der inneren Welle 92 ausgebildet, um entlang der Drehachse O angeordnet zu sein. Eine Vielzahl von Keilverzahnungszähnen 92b ist auf der Innenumfangsoberfläche der inneren Welle 92 ausgebildet, um einen Wellenabschnitt der Ritzelzahnradwelle 70 (siehe 6) an die innere Welle 92 zu koppeln, sodass der Wellenabschnitt der Ritzelzahnradwelle 70 in Bezug auf die innere Welle 92 nicht drehbar ist.
Die Hauptkupplung 93 ist eine Mehrfachscheibenkupplung, die eine Vielzahl von äußeren Kupplungsplatten 931 und eine Vielzahl von inneren Kupplungsplatten 932 aufweist, die abwechselnd entlang der Drehachse O angeordnet sind. Die äußeren Kupplungsplatten 931 weisen eine Vielzahl von Vorsprüngen 931a auf, die in Eingriff mit der Vielzahl von Keilverzahnungszähnen 911a des vorderen Gehäuses 911 sind. Die äußeren Kupplungsplatten 931 sind in Bezug auf das vordere Gehäuse 911 nicht drehbar und sind in der axialen Richtung in Bezug auf das vordere Gehäuse 911 bewegbar. Die inneren Kupplungsplatten 932 weisen eine Vielzahl von Vorsprüngen 932a auf, die in Eingriff mit der Vielzahl von Keilverzahnungszähnen 92a der inneren Welle 92 sind. Die inneren Kupplungsplatten 932 sind in Bezug auf die innere Welle 92 nicht drehbar und sind in der axialen Richtung in Bezug auf die innere Welle 92 bewegbar.
Die Pilotkupplung 94 ist eine Nassmehrfachscheibenkupplung, die eine Vielzahl von äußeren Kupplungsplatten 941 und eine Vielzahl von inneren Kupplungsplatten 942 aufweist, die abwechselnd entlang der Drehachse O angeordnet sind. Die äußeren Kupplungsplatten 941 weisen eine Vielzahl von Vorsprüngen 941a auf, die in Eingriff mit der Vielzahl von Keilverzahnungszähnen 911a des vorderen Gehäuses 911 sind. Die äußeren Kupplungsplatten 941 sind in Bezug auf das vordere Gehäuse 911 nicht drehbar und sind in der axialen Richtung in Bezug auf das vordere Gehäuse 911 bewegbar. Die inneren Kupplungsplatten 942 weisen eine Vielzahl von Vorsprüngen 942b auf, die in Eingriff mit einer Vielzahl von Keilverzahnungszähnen 971a sind, die auf der Außenumfangsoberfläche einer Pilotnocke bzw. Pilotkurvenscheibe 91 des Nockenmechanismus 97 ausgebildet sind, der nachstehend beschrieben ist. Die inneren Kupplungsplatten 942 sind in Bezug auf die Pilotnocke 971 nicht drehbar und sind in der axialen Richtung in Bezug auf die Pilotnocke 971 bewegbar.
Der Nockenmechanismus 97 weist die Pilotnocke 971, eine Hauptnocke 973 und eine Vielzahl von kugelförmigen Nockenkugeln 972 auf. Die Hauptnocke 973 presst bzw. drückt die Hauptkupplung 93 in der axialen Richtung. Die Vielzahl von Nockenkugeln 972 ist zwischen der Pilotnocke 971 und der Hauptnocke 973 angeordnet. Keilverzahnungszähne 973a, die auf der Innenumfangsoberfläche der Hauptnocke 973 ausgebildet sind, greifen in die Vielzahl von Keilverzahnungszähnen 92a der inneren Welle 92 ein, was eine relative Drehung zwischen der Hauptnocke 973 und der inneren Welle 92 begrenzt. Ein Nadellängslager 984 ist zwischen der Pilotnocke 971 und dem dritten Element 912c des hinteren Gehäuses 912 angeordnet.
Eine Vielzahl von Nockennuten 971b, 973b ist in den gegenüberliegenden Oberflächen der Pilotnocke 971 und der Hauptnocke 973 derart ausgebildet, dass die Tiefen in der axialen Richtung der Nockennuten 971b, 973b in der Umfangsrichtung variieren. Wenn die Nockenkugeln 972 in den Nockennuten rollen, erzeugt der Nockenmechanismus 97 einen axialen Druck, der die Hauptnocke 973 gegen die Hauptkupplung 93 presst bzw. drückt.
Die elektromagnetische Spule 94 wird durch ein Joch 951 gehalten, das durch das dritte Element 912c über ein Kugellager 983 getragen wird. Die elektromagnetische Spule 95 ist auf der entgegengesetzten Seite des hinteren Gehäuses 912 von der Pilotkupplung 94 platziert. Ein Anregungsstroms wird von der Stromausgabeschaltung 53 (siehe 1) der Steuerungsvorrichtung 51 der elektromagnetischen Spule 95 über einen elektrischen Draht 952 zugeführt.
Der Anker 96 ist aus einem ringförmigen magnetischen Material hergestellt und so platziert, dass er die Pilotkupplung 94 zwischen dem Anker 96 und dem hinteren Gehäuse 912 anordnet, und dass er in der axialen Richtung bewegbar ist. Eine Vielzahl von Keilverzahnungszähnen 96a, die in die Vielzahl von Keilverzahnungszähnen 911a des vorderen Gehäuses 911 eingreifen, ist auf der Außenumfangsoberfläche des Ankers 96 ausgebildet.
In der Drehmomentkopplung 9, die wie vorstehend beschrieben konfiguriert ist, wird, wenn ein Anregungsstrom von der Stromausgabeschaltung 53 der ECU 5 der elektromagnetischen Spule 95 zugeführt wird, ein magnetischer Fluss in einem magnetischen Pfad G erzeugt, der durch das Joch 951, die ersten und dritten Elemente 912a, 912c des hinteren Gehäuses 912, die Pilotkupplung 94 und den Anker 96 geht. Der Anker 96 wird zu dem hinteren Gehäuse 912 durch die magnetische Kraft dieses magnetischen Flusses angezogen, wodurch die Pilotkupplung 94 gepresst bzw. gedrückt wird.
Die äußeren Kupplungsplatten 941 und die inneren Kupplungsplatten 942 der Pilotkupplung 94 gleiten somit reibend aneinander, eine Drehkraft des Gehäuses 91 wird zu der Pilotnocke 971 des Nockenmechanismus 97 über die Pilotkupplung 94 übertragen und die Pilotnocke 971 dreht sich in Bezug auf die Hauptnocke 973. Aufgrund der relativen Drehung zwischen der Pilotnocke 971 und der Hauptnocke 973 rollen die Nockenkugeln 972 in den Nockennuten 971b, 973b, wobei ein axialer Druck in einer Richtung erzeugt wird, in der die Pilotnocke 971 und die Hauptnocke 973 voneinander getrennt werden. Aufgrund dieses Druckes des Nockenmechanismus 97 wird die Hauptkupplung 93 durch die Hauptnocke 973 gedrückt bzw. gepresst und ein Drehmoment wird von der Antriebswelle 2 zu der Ritzelzahnradwelle 70 durch die Reibung zwischen der Vielzahl von äußeren Kupplungsplatten 941 und der Vielzahl von inneren Kupplungsplatten 942 übertragen.
Das vorliegende Ausführungsbeispiel weist Funktionen und Wirkungen auf, die ähnlich zu denen gemäß den ersten und zweiten Ausführungsbeispielen sind.
Obwohl die Vorrichtung und das Verfahren zum Steuern eines Differenzials mit Durchrutschbeschränkung gemäß der vorliegenden Erfindung vorstehend auf der Grundlage der ersten bis dritten Ausführungsbeispiele beschrieben wird, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele begrenzt, wobei sie in verschiedenerlei Formen ausgeführt werden kann, ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen.
Beispielsweise ist jedes der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele in Bezug auf den Fall beschrieben, bei dem die Drehzahlsensoren 15a bis 15e mit der ECU 5 verbunden sind. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf begrenzt. Die Drehzahlsensoren 15a bis 15e können mit der ESC 8 verbunden sein, wobei die ECU 5 Erfassungssignale der Drehzahlsensoren 15a bis 15e über ein fahrzeuginternes Kommunikationsnetzwerk, wie beispielsweise CAN, erhalten kann.
Das zweite Ausführungsbeispiel ist in Bezug auf den Fall beschrieben, bei dem eine Korrektur zur Verringerung des Solldrehmoments T in zwei Schritten entsprechend der thermischen Last HE ausgeführt wird. Die Korrektur zum Verringern des Solldrehmoments T kann jedoch in drei oder mehr Schritten ausgeführt werden. Alternativ hierzu kann die Korrektur zum Verringern des Solldrehmoments T kontinuierlich stufenlos begrenzt sein.
In einer Steuerungsvorrichtung für ein Differenzial mit Durchrutschbeschränkung bzw. ein Differenzial mit begrenztem Schlupf (limited slip differential), das einen Differenzialbetrieb von vorderen und hinteren Rädern eines Vierradantriebsfahrzeugs begrenzt, das darauf angebracht eine Fahrzeugverhaltenssteuerungsvorrichtung aufweist, die ein Verhalten des Fahrzeugs steuert, indem eine Bremskraft gesteuert wird, umfasst eine ECU (5), die eine Drehmomentkopplung (4) als das Differenzial mit Durchrutschbeschränkung steuert: eine Differenzialbegrenzungskraftberechnungsvorrichtung (511), die ein Solldrehmoment (T) der Drehmomentkopplung (4) auf der Grundlage eines Fahrzeugfahrzustands berechnet; eine Differenzialbegrenzungskraftkorrekturvorrichtung (512), die eine Korrektur ausführt, um das Solldrehmoment (T) auf der Grundlage eines Befehls von der Fahrzeugverhaltenssteuerungsvorrichtung zu verringern; und eine Thermische-Last-Berechnungsvorrichtung (513), die eine thermische Last der Drehmomentkopplung (4) berechnet. Die Differenzialbegrenzungskraftkorrekturvorrichtung (512) begrenzt die Korrektur des Solldrehmoments (T) auf der Grundlage des Befehls von der Fahrzeugverhaltenssteuerungsvorrichtung, wenn die thermische Last der Drehmomentkopplung (4) größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2003-231428 [0003]
JP 2003-231428 A [0003, 0006]

Claims

Steuerungsvorrichtung für ein Differenzial mit Durchrutschbeschränkung, die bei einem Fahrzeug angebracht ist, das eine Fahrzeugverhaltenssteuerungsvorrichtung, die ein Verhalten des Fahrzeugs steuert, indem eine Bremskraft gesteuert wird, die vorderen und hinteren Rädern zugeführt wird, und das Differenzial mit Durchrutschbeschränkung umfasst, das in der Lage ist, einen Differenzialbetrieb der vorderen und hinteren Räder zu begrenzen, und die das Differenzial mit Durchrutschbeschränkung steuert, wobei die Steuerungsvorrichtung umfasst: eine Differenzialbegrenzungskraftberechnungsvorrichtung, die einen Sollwert einer Differenzialbegrenzungskraft, die den Differenzialbetrieb der vorderen und hinteren Räder begrenzt, auf der Grundlage eines Fahrzeugfahrzustands berechnet; eine Differenzialbegrenzungskraftkorrekturvorrichtung, die eine Korrektur, um den Sollwert der Differenzialbegrenzungskraft, der durch die Differenzialbegrenzungskraftberechnungsvorrichtung berechnet wird, zu verringern, auf der Grundlage eines Befehls von der Fahrzeugverhaltenssteuerungsvorrichtung ausführt; und eine Thermische-Last-Berechnungsvorrichtung, die eine thermische Last des Differenzials mit Durchrutschbeschränkung berechnet; wobei die Differenzialbegrenzungskraftkorrekturvorrichtung die Korrektur des Sollwerts der Differenzialbegrenzungskraft auf der Grundlage des Befehls von der Fahrzeugverhaltenssteuerungsvorrichtung begrenzt, wenn die thermische Last, die durch die Thermische-Last-Berechnungsvorrichtung berechnet wird, größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist.
Steuerungsvorrichtung für das Differenzial mit Durchrutschbeschränkung nach Anspruch 1, wobei, wenn die thermische Last, die durch die Thermische-Last-Berechnungsvorrichtung berechnet wird, größer oder gleich dem vorbestimmten Wert ist, die Differenzialbegrenzungskraftkorrekturvorrichtung den Sollwert der Differenzialbegrenzungskraft derart korrigiert, dass der Sollwert der Differenzialbegrenzungskraft nicht niedriger als eine vorbestimmte untere Grenze wird.
Steuerungsvorrichtung für das Differenzial mit Durchrutschbeschränkung nach Anspruch 1 oder 2, wobei, wenn ein Fahrer des Fahrzeugs eine Bremsbetätigung ausführt, die Differenzialbegrenzungskraftkorrekturvorrichtung die Korrektur des Sollwerts der Differenzialbegrenzungskraft auf der Grundlage des Befehls von der Fahrzeugverhaltenssteuerungsvorrichtung nicht begrenzt, auch wenn die thermische Last, die durch die Thermische-Last-Berechnungsvorrichtung berechnet wird, größer oder gleich dem vorbestimmten Wert ist.
Steuerungsvorrichtung für das Differenzial mit Durchrutschbeschränkung nach Anspruch 1 oder 3, wobei, wenn der Fahrer des Fahrzeugs keine Beschleunigungseinrichtungsbetätigung ausführt, die Differenzialbegrenzungskraftkorrekturvorrichtung die Korrektur des Sollwerts der Differenzialbegrenzungskraft auf der Grundlage des Befehls von der Fahrzeugverhaltensteuerungsvorrichtung nicht begrenzt, auch wenn die thermische Last, die durch die Thermische-Last-Berechnungsvorrichtung berechnet wird, größer oder gleich dem vorbestimmten Wert ist.
Steuerungsvorrichtung für das Differenzial mit Durchrutschbeschränkung nach Anspruch 1 oder 4, wobei, wenn eine Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs größer als ein vorbestimmter Wert ist, die Differenzialbegrenzungskraftkorrekturvorrichtung die Korrektur des Sollwerts der Differenzialbegrenzungskraft auf der Grundlage des Befehls von der Fahrzeugverhaltenssteuerungsvorrichtung nicht begrenzt, auch wenn die thermische Last, die durch die Thermische-Last-Berechnungsvorrichtung berechnet wird, größer oder gleich dem vorbestimmten Wert ist.
Steuerungsvorrichtung für das Differenzial mit Durchrutschbeschränkung nach Anspruch 1 oder 5, wobei, wenn die thermische Last, die durch die Thermische-Last-Berechnungsvorrichtung berechnet wird, größer oder gleich einem ersten vorbestimmten Wert ist, die Differenzialbegrenzungskraftkorrekturvorrichtung den Sollwert der Differenzialbegrenzungskraft derart korrigiert, dass der Sollwert der Differenzialbegrenzungskraft nicht niedriger wird als eine voreingestellte erste untere Grenze, wobei, wenn die thermische Last größer oder gleich einem zweiten vorbestimmten Wert ist, der größer als der erste vorbestimmte Wert ist, die Differenzialbegrenzungskraftkorrekturvorrichtung den Sollwert der Differenzialbegrenzungskraft derart korrigiert, dass der Sollwert der Differenzialbegrenzungskraft nicht niedriger als eine zweite untere Grenze wird, die größer als die erste untere Grenze ist.
Steuerungsverfahren zum Steuern eines Differenzials mit Durchrutschbeschränkung, das einen Differenzialbetrieb von vorderen und hinteren Rädern begrenzt, zu denen eine Antriebskraft einer Antriebsquelle eines Vierradantriebsfahrzeugs verteilt wird, wobei das Verfahren umfasst: ein Berechnen eines Sollwerts einer Differenzialbegrenzungskraft, die den Differenzialbetrieb der vorderen und hinteren Räder begrenzt, auf der Grundlage eines Fahrzeugfahrzustands; ein Ausführen einer Korrektur zum Verringern des berechneten Sollwerts der Differenzialbegrenzungskraft auf der Grundlage eines Befehls von einer Fahrzeugverhaltensteuerungsvorrichtung, die ein Verhalten des Fahrzeugs steuert, indem einen Bremskraft gesteuert wird, die den vorderen und hinteren Rädern zugeführt wird; und ein Berechnen einer thermischen Last des Differenzials mit Durchrutschbeschränkung; wobei in der Korrektur zum Verringern des berechneten Sollwerts der Differenzialbegrenzungskraft die Korrektur des Sollwerts der Differenzialbegrenzungskraft auf der Grundlage des Befehls von der Fahrzeugverhaltenssteuerungsvorrichtung begrenzt wird, wenn die thermische Last, die in der Berechnung der thermischen Last berechnet wird, größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist.