DE102015120394A1

DE102015120394A1 - Steuervorrichtung für ein Fahrzeug mit Vierradantrieb

Info

Publication number: DE102015120394A1
Application number: DE102015120394.4A
Authority: DE
Inventors: Masaki Mita
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2014-11-28
Filing date: 2015-11-25
Publication date: 2016-06-02
Also published as: JP2016101874A; CN105644361A; JP6380055B2; US20160152238A1; CN105644361B; US10124801B2

Abstract

Eine Steuervorrichtung für ein Fahrzeug mit Vierradantrieb ist geschaffen worden, die ermöglicht, dass eine Drehung einer Antriebswelle während des Fahrens in einem Zweiradantriebszustand angehalten wird, während ein schnelles Schalten zu einem Vierradantriebszustand zum Zeitpunkt einer schnellen Beschleunigung ermöglicht ist. Das Fahrzeug (1) mit Vierradantrieb hat Vorderräder (21), Hinterräder (22), zu denen eine Antriebskraft eines Verbrennungsmotors (11) über eine Antriebswelle (15) übertragen wird, eine Klauenkupplung (3), die ein Blockieren einer Übertragung der Antriebskraft von dem Verbrennungsmotor (11) zu der Antriebswelle (15) ermöglicht, und eine Mehrscheibenkupplung (41), die ein Blockieren einer Übertragung der Antriebskraft von der Antriebswelle (15) zu den Hinterrädern (22) ermöglicht. Während des Zweiradantriebs, bei dem die Übertragung der Antriebskraft durch die Klauenkupplung (3) und die Mehrscheibenkupplung (41) blockiert ist, berechnet eine ECU (5) in dem Fahrzeug (1) mit Vierradantrieb eine Abschätzantriebskraft, die abgeschätzt wird und die zu den Vorderrädern (21) zu übertragen ist, auf der Basis einer Fahrzeuggeschwindigkeit und eines Gaspedalbetätigungsbetrages. Die ECU (5) ermöglicht, dass die Mehrscheibenkupplung (41) die Antriebskraft überträgt, wenn die geschätzte Antriebskraft größer als ein Antriebskraftgrenzwert ist, der gemäß einem Rutschgrenzmoment für die Vorderräder (21) definiert ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Steuergerät für ein Fahrzeug mit Vierradantrieb.
2. Beschreibung des zugehörigen Standes der Technik
Ein Typ des Fahrzeugs mit Vierradantrieb überträgt konstant eine Antriebskraft eines Verbrennungsmotors, der eine Antriebsquelle ist, zu Hauptantriebsrädern, die erste Antriebsräder aus Vorderrädern und Hinterrädern sind, während gemäß einem Fahrzustand die Antriebskraft des Verbrennungsmotors zu Hilfsantriebsrädern übertragen wird, die zweite Antriebsräder der Vorderräder und Hinterräder sind. Ein Beispiel dieses Typs an Fahrzeug mit Vierradantrieb ermöglicht ein Blockieren der Übertragung der Antriebskraft zwischen dem Verbrennungsmotor und einer Antriebswelle, die die Antriebskraft zu den Hilfsantriebsrädern überträgt, und zwischen der Antriebswelle und den Hilfsantriebsrädern während eines Zweiradantriebs, bei dem die Antriebskraft des Verbrennungsmotors lediglich zu den Hauptantriebsrädern übertragen wird (sh. die veröffentlichten japanischen Patentanmeldungen JP 2009-166706 A und JP 2014-054880 A ). Dieser Typ an Fahrzeug mit Vierradantrieb hat unlängst Aufmerksamkeit erlangt, da das Fahrzeug ermöglicht, dass die Drehung der Antriebswelle während des Zweiradantriebs angehalten wird, um einen Fahrwiderstand zu unterdrücken, der sich aus dem Drehwiderstand gegenüber der Antriebswelle ergibt, um dadurch eine Verringerung des Kraftstoffverbrauchs zu ermöglichen.
Das in JP 2009-166706 A beschriebene Fahrzeug mit Vierradantrieb stellt automatisch einen Zweiradantriebszustand während des Fahrens in einem Vierradantriebszustand ein, wenn eine Rutschrate der Hauptantriebsräder gleich wie oder geringer als ein vorbestimmter Zweiradantriebsschaltwert ist, und kehrt automatisch in den Vierradantriebszustand während des Fahrens in dem Zweiradantriebszustand zurück, wenn die Rutschrate einen vorbestimmten Vierradantriebsschaltwert überschreitet.
Das in JP 2014-054880 A beschriebene Fahrzeug mit Vierradantrieb hat eine zentrale Kupplung zwischen der Abgabewelle eines Getriebes und der Antriebswelle und ein Paar an hinteren Kupplungen zwischen dem Paar an Hinterrädern, die als die Hilfsantriebsräder dienen, und einer hinteren Differenzialvorrichtung. Eine Steuereinheit, die die zentrale Kupplung und die hinteren Kupplungen steuert, gibt die zentrale Kupplung und die hinteren Kupplungen frei, um einen Zweiradantriebsmodus (FWD-Modus) einzustellen, bei dem die Antriebskraft lediglich zu den Vorderrädern übertragen wird, wenn eine Straße als eine solche mit einem hohen Reibungszustand abgeschätzt wird, und lässt die zentrale Kupplung und die hinteren Kupplungen einrücken, um einen Vierradantriebsmodus (AWD-Modus) einzustellen, bei dem die Antriebskraft zu den Vorderrädern und den Hinterrädern übertragen wird, wenn die Straße als eine solche mit einem niedrigen Reibungszustand abgeschätzt wird.
Die Steuereinheit lässt die zentrale Kupplung einrücken, wenn die Straße als eine solche mit einem mittleren Reibungszustand abgeschätzt wird, der zwischen dem hohen Reibungszustand und dem niedrigen Reibungszustand liegt, während die hinteren Kupplungen freigegeben werden, um einen Bereitschaftsmodus einzustellen, bei dem die Antriebswelle durch ein Drehmoment gedreht wird, das durch die zentrale Kupplung übertragen wird. Wenn in dem Bereitschaftsmodus der Bedarf an einem schnellen Einrücken der hinteren Kupplungen auftritt, kann eine Schwingung unterdrückt werden, die durch das Moment der Drehträgheit der Antriebswelle und dergleichen verursacht wird.
In dem in JP 2009-166706 A beschriebenen Fahrzeug mit Vierradantrieb wird beispielsweise, wenn eine schnelle Beschleunigung in dem Zweiradantriebszustand schnell die zu den Hauptantriebsrädern übertragene Antriebskraft erhöht, die Rutschrate der Hauptantriebsräder höher, so dass bewirkt wird, dass der Vierradantriebszustand eingestellt wird. Jedoch sind die Kupplungen nach der Erhöhung der Rutschrate eingerückt, was zu einer vorübergehenden Verzögerung führt. Somit kann das Rutschen der Hauptantriebsräder vor dem Einstellen des Vierradantriebszustandes vorübergehend die Fahrstabilität verschlechtern.
In dem in JP 2014-054880 A beschriebenen Fahrzeug mit Vierradantrieb dreht sich, wenn die Straße eine solche mit mittlerem Reibungszustand ist, die Antriebswelle sogar in dem Zweiradantriebszustand, was ein schnelles Schalten zu dem Vierradantriebszustand ermöglicht. Jedoch kann beispielsweise eine Situation auftreten, bei der ein schnelles Schalten von dem Zweiradantriebszustand zu dem Vierradantriebszustand durch Ausführen einer schnellen Beschleunigung ausgeführt werden muss, wenn die Straße eine solche mit einem hohen Reibungszustand ist. In einem derartigen Fall kann die vorübergehende Verzögerung beim Schalten zu dem Vierradantriebszustand die zu den Hauptantriebsrädern übertragene Antriebskraft schnell erhöhen, was zu einer höheren Wahrscheinlichkeit eines Rutschens der Hauptantriebsräder führt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG:
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Steuervorrichtung für ein Fahrzeug mit Vierradantrieb zu schaffen, die ermöglicht, dass das Drehen einer Antriebswelle, die eine Antriebskraft zu Hilfsantriebsrädern überträgt, während des Fahrens in einem Zweiradantriebszustand angehalten wird, während ein schnelles Schalten zu einem Vierradantriebszustand zu dem Zeitpunkt einer schnellen Beschleunigung ermöglicht wird.
In einem Aspekt der vorliegenden Erfindung hat eine Steuervorrichtung für ein Fahrzeug mit Vierradantrieb eine Abschätzantriebskraftberechnungseinheit, die eine abgeschätzte Antriebskraft berechnet, die abgeschätzt wird, um zu Hauptantriebsrädern übertragen zu werden, zu denen eine Antriebskraft einer Antriebsquelle konstant übertragen wird. Das Fahrzeug mit Vierradantrieb hat die Hauptantriebsräder, Hilfsantriebsräder, zu denen die Antriebskraft der Antriebsquelle über eine Antriebswelle übertragen wird, die die Antriebskraft in einer nach vorne und nach hinten weisenden Richtung des Fahrzeugs überträgt, eine erste Kupplung, die ein Blockieren der Übertragung der Antriebskraft von der Antriebsquelle zu der Antriebswelle ermöglicht, und eine zweite Kupplung, die ein Blockieren einer Übertragung der Antriebskraft von der Antriebswelle zu den Hilfsantriebsrädern ermöglicht. Die Steuervorrichtung ist in dem Fahrzeug mit Vierradantrieb montiert, um die erste und zweite Kupplung zu steuern. Während des Zweiradantriebs, bei dem die Übertragung der Antriebskraft durch die erste und zweite Kupplung blockiert ist, berechnet die Abschätzantriebskraftberechnungsschaltung die abgeschätzte Antriebskraft, die auf die Hauptantriebsräder aufgebracht wird, auf der Basis einer Fahrzeuggeschwindigkeit und eines Betrages einer durch einen Fahrer ausgeführten Gaspedalbetätigung. Während des Zweiradantriebs ermöglicht die Steuervorrichtung, dass eine aus der ersten und zweiten Kupplung die Antriebskraft überträgt, wenn die abgeschätzte Antriebskraft größer als ein Antriebskraftgrenzwert ist, der gemäß einem Rutschgrenzmoment für die Hauptantriebsräder definiert ist.
Die Steuervorrichtung für das Fahrzeug mit Vierradantrieb bei dem vorstehend beschriebenen Aspekt ermöglicht, dass die Drehung der Antriebswelle, die die Antriebskraft zu den Hilfsantriebsrädern überträgt, während des Fahrens in dem Zweiradantriebszustand angehalten wird, während ein schnelles Schalten zu dem Vierradantriebszustand zum Zeitpunkt einer schnellen Beschleunigung ermöglicht ist.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorstehend erläuterten und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen anhand der nachstehend dargelegten Beschreibung der Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen deutlich hervor, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Beispiels eines Aufbaus eines Fahrzeugs mit Vierradantrieb mit einer Steuervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, die an diesem montiert ist.
2A zeigt eine Schnittansicht eines Aufbaubeispiels einer Klauenkupplung und eines umgebenden Abschnittes von ihr.
2B zeigt eine schematische Darstellung eines Eingriffabschnittes der Klauenkupplung in einem freigegebenen Zustand.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines Beispiels eines Aufbaus einer Drehmomentkupplung und ihres umgebenden Abschnittes.
4 zeigt eine Blockdarstellung eines funktionalen Aufbaus einer ECU.
5 zeigt eine Darstellung eines Beispiels einer Antriebslinienmomenttabelle, auf die die Steuervorrichtung Bezug nimmt, die als eine Abschätzantriebskraftberechnungsschaltung fungiert.
6 zeigt ein Flussdiagramm eines Teils eines Prozesses, der durch die Steuervorrichtung ausgeführt wird.
7 zeigt grafische Darstellungen eines Beispiels eines Betriebs, der ausgeführt wird, wenn der Fahrer ein Gaspedal niederdrückt, während das Fahrzeug mit Vierradantrieb in einem Zweiradantriebszustand fährt, wobei die grafische Darstellung A vorübergehende Änderungen bei dem Betrag der Gaspedalbetätigung zeigt, die grafische Darstellung B vorübergehende Änderungen bei der geschätzten Antriebskraft zeigt, die grafische Darstellung C vorübergehende Änderungen bei der Antriebskraft zeigt, die tatsächlich von einer Übertragung zu einem Antriebskraftübertragungssystem übertragen wird, und die grafische Darstellung D vorübergehende Änderungen einer elektrischen Stromstärke zeigt, die zu einer elektromagnetischen Spule in einer Drehmomentkupplung geliefert wird.
8 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit Vierradantrieb gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
9 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit Vierradantrieb gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Nachstehend sind die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 1 bis 7 beschrieben. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Beispiels eines Aufbaus eines Fahrzeugs mit Vierradantrieb mit einer Steuervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, die an diesem montiert ist.
Wie dies in 1 gezeigt ist, hat ein Fahrzeug 1 mit Vierradantrieb einen Verbrennungsmotor 11, der als eine Antriebsquelle dient, die ein Drehmoment für ein Fahren erzeugt, ein Getriebe 12, das eine Abgabeleistung von dem Verbrennungsmotor 11 einstellt, ein rechtes und ein linkes Vorderrad 21R und 21L, zu denen eine durch das Getriebe 12 eingestellte Antriebskraft des Verbrennungsmotors 11 konstant übertragen wird, und ein Paar aus einem rechten und einem linken Hinterrad 22R und 22L, zu denen die Antriebskraft des Verbrennungsmotors 11 gemäß einem Fahrzustand übertragen wird. Das heißt in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind das rechte und linke Vorderrad 21R und 21L Hauptantriebsräder, und das rechte und linke Hinterrad 22R und 22L sind Hilfsantriebsräder. Die Antriebskraft des Verbrennungsmotors 11, die durch das Getriebe 12 eingestellt wird, wird zu dem rechten und linken Hinterrad 22R und 22L, die als Hilfsantriebsräder dienen, über eine Antriebswelle 15 übertragen, die sich in einer Vorn-Hinten-Richtung des Fahrzeugs 1 mit Vierradantrieb erstreckt, um als eine antreibende Welle zu dienen.
Das Fahrzeug 1 mit Vierradantrieb kann zwischen einem Vierradantriebszustand, bei dem die Antriebskraft des Verbrennungsmotors 11 zu dem rechten und linken Vorderrad 21R und 21L und zu dem rechten und linken Hinterrad 22R und 22L übertragen wird, und einem Zweiradantriebszustand geschaltet werden, bei dem die Antriebskraft lediglich zu dem rechten und linken Vorderrad 21R und 21L übertragen wird. Das rechte und linke Vorderrad 21R und 21L (das rechte Vorderrad 21R und das linke Vorderrad 21L) sind nachstehend mitunter als Vorderräder 21 bezeichnet. Das rechte und linke Hinterrad 22R und 22L (das rechte Hinterrad 22R und das linke Hinterrad 22L) sind nachstehend mitunter als Hinterräder 22 bezeichnet.
Als ein Antriebskraftübertragungssystem (Antriebslinie) 10, das die Antriebskraft des Verbrennungsmotors 11, die durch das Getriebe 12 eingestellt wird, zu dem rechten und linken Vorderrad 21R und 21L und zu dem rechten und linken Hinterrad 22R und 22L überträgt, hat das Fahrzeug 1 mit Vierradantrieb ein vorderes Differenzial 13, eine Klauenkupplung 3, einen Vorderradgetriebemechanismus 14, die Antriebswelle 15, einen Hinterradgetriebemechanismus 16, ein hinteres Differenzial 17, eine Drehmomentkupplung 4, eine rechte und eine linke Vorderradantriebswelle 182 und 181 und eine rechte und eine linke Hinterradantriebswelle 192 und 191.
Das Fahrzeug 1 mit Vierradantrieb ist des Weiteren mit einer elektrischen Steuereinheit (ECU) 5 ausgestattet, die als eine Steuervorrichtung dient, die die Klauenkupplung 3 und die Drehmomentkupplung 4 steuert. Das Fahrzeug 1 mit Vierradantrieb ist außerdem mit einem ersten Drehzahlsensor 501, der eine Drehzahl des linken Vorderrades 211 erfasst, einem zweiten Drehzahlsensor 502, der eine Drehzahl des rechten Vorderrades 21R erfasst, einem dritten Drehzahlsensor 503, der eine Drehzahl des linken Hinterrades 221 erfasst, einem vierten Drehzahlsensor 504, der eine Drehzahl des rechten Hinterrades 22R erfasst, einem fünften Drehzahlsensor 505, der eine Drehzahl der Antriebswelle 15 erfasst, und einem Gaspedalsensor 506 versehen, der so aufgebaut ist, dass er den Betrag der Gaspedalbetätigung (Gaspedalöffnungsgrad oder Gaspedalbetätigungsgrad) eines Gaspedals 111 erfasst, das ein Fahrer zum Zwecke des Betätigens niedertritt und das als eine Betätigungseinrichtung zum Zwecke des Beschleunigens dient. Die ECU 5 kann die Erfassungsergebnisse von diesen Sensoren erlangen.
Das Fahrzeug 1 mit Vierradantrieb ist in dem Vierradantriebszustand, wenn sowohl die Übertragung der Antriebskraft durch die Klauenkupplung 3 als auch die Übertragung der Antriebskraft durch die Drehmomentkupplung 4 beide ausgeführt werden, und ist in dem Zweiradantriebszustand, wenn zumindest eine der Übertragungen der Antriebskraft durch die Klauenkupplung 3 und durch die Drehmomentkupplung 4 nicht ausgeführt wird. Um einen Fahrwiderstand zu unterdrücken, der sich aus dem Drehwiderstand gegenüber der Antriebswelle 15 ergibt, ermöglicht zum Reduzieren des Kraftstoffverbrauchs die ECU 5 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Blockieren von beiden Übertragungen der Antriebskraft durch die Klauenkupplung 3 und durch die Drehmomentkupplung 4, um die Drehung der Antriebswelle 15 anzuhalten. Der sich aus dem Drehwiderstand gegenüber der Antriebswelle 15 ergebende Fahrwiderstand umfasst einen Drehwiderstand gegenüber beispielsweise einem Lager, das die Antriebswelle 15 so stützt, dass die Antriebswelle 15 sich drehen kann, und einem Rührwiderstand gegenüber einem Schmiermittel in dem Vorderradgetriebemechanismus 14 und dem Hinterradgetriebemechanismus 16.
Die Antriebskraft des Verbrennungsmotors 11 wird zu dem rechten und linken Vorderrad 21R und 211 über das Getriebe 12, das vordere Differenzial 13 und die rechte und linke Vorderradsantriebswelle 182 und 181 übertragen. Das vordere Differenzial 13 hat ein Paar an Seitenzahnrädern 131, die mit der rechten und linken Vorderradsantriebswelle 182 und 181 so gekuppelt sind, dass deren Drehung relativ zu der rechten und linken Vorderradsantriebswelle 182 und 181 verhindert wird, ein Paar an Antriebzahnrädern 182, die mit den Seitenzahnrädern 131 derart in Zahneingriff stehen, dass eine Zahnradachse der Antriebszahnräder 132 senkrecht zu einer Zahnradachse der Seitenzahnräder 131 ist, eine Antriebszahnradwelle 133, die die Antriebszahnräder 132 stützt, und ein vorderes Differenzialgehäuse 134, in dem die Seitenzahnräder 131, die Antriebszahnräder 132 und die Antriebszahnradwelle 133 untergebracht sind.
Die Antriebskraft des Verbrennungsmotors 11 wird zu der Antriebswelle 15 über das Getriebe 12, das vordere Differenzialgehäuse 134 des vorderen Differenzials 13, die Klauenkupplung 3 und den Vorderradgetriebemechanismus 14 übertragen. Die Antriebskraft des Verbrennungsmotors 11, die zu der Antriebswelle 15 übertragen wird, wird des Weiteren zu einem hinteren Differenzial 17 über den Hinterradgetriebemechanismus 16 und von dem hinteren Differenzial 17 zu dem linken Hinterrad 221 über die Drehmomentkupplung 4 und die linke Hinterradantriebswelle 191 oder von dem hinteren Differenzial 17 zu dem rechten Hinterrad 22R über die rechte Hinterradantriebswelle 192 übertragen.
Das hintere Differenzial 17 hat ein Paar an Seitenzahnrädern 171, ein Paar an Antriebszahnrädern 172, die mit den Seitenzahnrädern 171 derart in Zahneingriff stehen, dass eine Zahnradachse der Antriebszahnräder 172 senkrecht zu einer Zahnradachse der Seitenzahnräder 171 ist, eine Antriebszahnradwelle 173, die die Antriebszahnräder 172 stützt, und ein hinteres Differenzialgehäuse 174, in dem die Seitenzahnräder 171, die Antriebszahnräder 172 und die Antriebszahnradwelle 173 untergebracht sind. Eine Seitenzahnradwelle 175, die ein Kuppeln der Drehmomentkupplung 4 ermöglicht, ist mit dem linken Seitenzahnrad 171 so gekuppelt, dass eine Drehung relativ zu dem linken Seitenzahnrad 171 verhindert wird. Die rechte Hinterradantriebswelle 192 ist mit dem rechten Seitenzahnrad 171 so gekuppelt, dass eine Drehung relativ zu dem rechten Seitenzahnrad 171 verhindert wird.
Die Antriebswelle 15 hat ein Vorderendantriebszahnrad 141, das mit dieser an ihrem Ende der stromaufwärtigen Seite der Antriebskraftübertragung (der Seite des Verbrennungsmotors 11) gekuppelt ist, und ein Hinterendantriebszahnrad 161, das mit ihr an ihrem Ende an der stromabwärtigen Seite der Antriebskraftübertragung (Seite des Hinterrades 22) gekuppelt ist. Das Vorderendantriebszahnrad 141 steht mit einem Hohlrad 142 in Zahneingriff, das als ein Abgabeelement der Klauenkupplung 3 dient. Das Hinterendantriebszahnrad 161 steht mit einem Hohlrad 162 in Zahneingriff, das an dem hinteren Differenzialgehäuse 174 fixiert ist. Das Vorderendantriebszahnrad 141 und das Hohlrad 142 bilden den Vorderradgetriebemechanismus 14. Das Hinterendantriebszahnrad 161 und das Hohlrad 162 bilden den Hinterradgetriebemechanismus 16.
2A zeigt eine Schnittansicht der Klauenkupplung 3 und eines diese umgebenden Abschnittes. 2B zeigt eine Darstellung eines Eingriffabschnittes der Klauenkupplung 3 in einem freigegebenen (ausgerückten) Zustand. 2A zeigt den Bereich einer oberen Hälfte des vorderen Differenzialgehäuses 134 in der Klauenkupplung 3 in Bezug auf eine Drehachse O.
Die Klauenkupplung 3 hat ein erstes Drehelement 31, das an einem axialen Ende des vorderen Differenzialgehäuses 134 fixiert ist, und ein zweites Drehelement 32, das in der axialen Richtung in Bezug auf das erste Drehelement 31 bewegbar ist, ein drittes Drehelement, an dem das Hohlrad 142 des Vorderradgetriebemechanismus 14 fixiert ist, einen Aktuator 34, der das zweite Drehelement 32 in Bezug auf das erste Drehelement 31 nach vorn und zurück bewegt, und eine Schaltgabel (Joch) 35, die eine Bewegungskraft des Aktuators 34 zu dem zweiten Drehelement 32 überträgt. Die Klauenkupplung 3 ist ein Aspekt einer ersten Kupplung in der vorliegenden Erfindung, die ein Blockieren einer Übertragung der Antriebskraft von dem Verbrennungsmotor 11 zu der Antriebswelle 15 ermöglicht.
Das erste Drehelement 31 ist wie ein Ring geformt, durch den die rechte Vorderradantriebswelle 182 eingeführt ist, und hat an einer Außenumfangsfläche des ersten Drehelementes 31 eine Vielzahl an Keilzähnen 311, die so ausgebildet sind, dass sie sich parallel zu der Drehachse O des vorderen Differenzialgehäuses 134 erstrecken. Für jedes Paar an in Umfangsrichtung benachbarten Keilzähnen (Keilverzahnungszähne) 311 der Vielzahl an Keilzähnen 311 ist ein Vertiefungsabschnitt 330 zwischen den Keilzähnen 311 ausgebildet.
Das dritte Drehelement 33 ist wie ein Rohr geformt, durch das die rechte Vorderradantriebswelle 182 eingeführt ist, und kann sich relativ zu und koaxial zu dem ersten Drehelement 31 drehen. Das dritte Drehelement 33 hat außerdem an einer Außenumfangsfläche von ihm eine Vielzahl an Keilzähnen 331, die so ausgebildet sind, dass sie sich parallel zu der Drehachse O des vorderen Differenzialgehäuses 134 erstrecken. Für jedes Paar an in Umfangsrichtung benachbarten Keilzähnen 331 der Vielzahl an Keilzähnen 331 ist ein Vertiefungsabschnitt 330 zwischen den Keilzähnen 331 ausgebildet.
Das zweite Drehelement 32 ist ein hülsenartiges Kupplungselement, das radial an der Außenseite des ersten Drehelementes 31 und des dritten Drehelementes 33 so gestützt ist, dass es in der axialen Richtung koaxial zu dem ersten Drehelement 31 und dem dritten Drehelement 33 bewegbar ist. An einer Innenumfangsfläche des zweiten Drehelementes 32 ist eine Vielzahl an Keilzähnen 321 ausgebildet, die mit den Keilzähnen 311 des ersten Drehelements 31 und den Keilzähnen 331 des dritten Drehelementes 33 in Eingriff treten können.
Das zweite Drehelement 32 steht konstant mit dem dritten Drehelement 33 in Eingriff und kann sich in der axialen Richtung in Bezug auf das dritte Drehelement 33 bewegen. Genauer gesagt stehen die Keilzähne 321 des zweiten Drehelementes 32 mit den Vertiefungsabschnitten 330 des dritten Drehelementes 33 in Zahneingriff. Indem dieser Zahneingriffszustand aufrecht erhalten wird, kann das zweite Drehelement 32 sich in der axialen Richtung in Bezug auf das dritte Drehelement 33 bewegen.
Wenn das zweite Drehelement 32 zu dem ersten Drehelement 31 durch den Aktuator 34 bewegt wird, stehen die Keilzähne 321 des zweiten Drehelements 32, die als vorragende Abschnitte dienen, mit den Vertiefungsabschnitten 311 des ersten Drehelementes 31 in Zahneingriff, um das zweite Drehelement 32 mit dem ersten Drehelement 31 so zu kuppeln, dass verhindert wird, dass das zweite Drehelement 32 und das erste Drehelement 31 sich relativ zueinander drehen. Somit werden das erste Drehelement 31 und das dritte Drehelement 33 über das zweite Drehelement 32 so miteinander gekuppelt, dass eine relativ zueinander erffolgende Drehung verhindert ist. Die Antriebskraft des Verbrennungsmotors 11 kann von dem ersten Drehelement 31 zu dem dritten Drehelement 33 übertragen werden.
Wenn andererseits das zweite Drehelement 32 von dem ersten Drehelement 31 getrennt wird, wird der Zahneingriff zwischen der Vielzahl an Keilzähnen 321 des zweiten Drehelementes 32 und den Vertiefungsabschnitten 311 des ersten Drehelements 31 freigegeben (aufgehoben), was die Relativdrehung zwischen dem ersten Drehelement 31 und dem dritten Drehelement 33 ermöglicht. Somit wird die Übertragung der Antriebskraft von dem ersten Drehelement 31 zu dem dritten Drehelement 33 blockiert.
Der Aktuator 34 umfasst einen elektromagnetischen Aktuator, der einen beweglichen Eisenkern durch eine Magnetkraft bewegt, die erzeugt wird, indem eine elektrische Stromstärke durch eine Anregungsspule tritt. In dem Aktuator 34 bewegt sich eine Welle 341 in der axialen Richtung in Bezug auf einen Hauptkörperabschnitt 340, um das zweite Drehelement 32 nach vorn und zurück über die Schaltgabel 35 zu bewegen, die mit der Welle 341 gekuppelt ist. Die Schaltgabel 35 steht gleitfähig mit einer ringartigen Nut 322, die an einem Außenumfang des zweiten Drehelements 32 ausgebildet ist, in Eingriff, um das zweite Drehelement 32 nach vorn und zurück parallel zu der Drehachse O des vorderen Differenzialgehäuses 134 zu bewegen.
3 zeigt eine schematische Ansicht eines Beispiels eines Aufbaus der Drehmomentkupplung 4 und eines diese umgebenden Abschnittes. Die Drehmomentkupplung 4 hat eine Mehrscheibenkupplung 41, eine elektromagnetische Kupplung 42, einen Nockenmechanismus 43, eine Innenwelle 44 und ein Gehäuse 45, in dem die Mehrscheibenkupplung 41, die elektromagnetische Kupplung 42, der Nockenmechanismus 43 und die Innenwelle 44 untergebracht sind. Die Drehmomentkupplung 4 ist in einem Differenzialträger 170 zusammen mit dem Hinterradgetriebemechanismus 16 und dem hinteren Differenzial 17 untergebracht.
Ein Raum in dem Differenzialträger 170 ist in einen ersten Raum 170a und einen zweiten Raum 170b in einer flüssigkeitsdichten Weise durch eine Trennwand 176 getrennt. Der erste Raum 170a mit dem Hinterradgetriebemechanismus 16 und dem hinteren Differenzial 17, die in diesem angeordnet sind, ist mit einem Getriebeöl, das zum Schmieren von (in den Zeichnungen nicht gezeigt) Zahnrädern geeignet ist, bei einer vorbestimmten Einfüllrate gefüllt. Der zweite Raum 170b mit der darin angeordneten Drehmomentkupplung 4 ist bei einer vorbestimmten Einfüllrate mit einem (in den Zeichnungen nicht gezeigten) Schmiermittel gefüllt, das zum Schmieren einer inneren Kupplungsplatte 411 und einer äußeren Kupplungsplatte 412 geeignet ist, die nachstehend beschrieben sind.
Die Seitenzahnradwelle 175 hat einstückig einen Wellenabschnitt 175a, der mit einem der Seitenzahnräder 171 des hinteren Differenzials 17 an einem Ende des Wellenabschnittes 175a gekuppelt ist, und einen Flanschabschnitt 175b, der an dem anderen Ende des Wellenabschnittes 175a vorgesehen ist. Der Wellenabschnitt 175a ist durch die Trennwand 176 eingeführt. Die Drehmomentkupplung 4 ermöglicht eine Einstellung der Antriebskraft, die von der Seitenzahnradwelle 175 übertragen wird, zu der linken Hinterradantriebswelle 191.
Ein Gehäuse 45 für die Drehmomentkupplung 4 umfasst ein erstes Gehäuseelement 451 und ein zweites Gehäuseelement 452, die miteinander so gekuppelt sind, dass ein relativ zueinander folgendes Drehen verhindert wird. Das erste Gehäuseelement 451 ist wie ein mit einem Boden versehener Zylinder geformt, und das zweite Gehäuseelement 452 ist so angeordnet, dass ein Ende des ersten Gehäuseelementes 451 verdeckt ist. Das erste Gehäuseelement 451 des Gehäuses 45 ist mit den Seitenzahnrädern 175 so gekuppelt, dass eine Drehung relativ zu der Seitenzahnradwelle 175 verhindert ist.
Die Mehrscheibenkupplung 41 ist zwischen dem ersten Gehäuseelement 451 des Gehäuses 45 und der zylindrischen Innenwelle 44 angeordnet. Die Mehrscheibenkupplung 41 hat eine Vielzahl an inneren Kupplungsplatten 411, die an einer Außenumfangsfläche der Innenwelle 44 so verkeilt ist, dass eine Drehung relativ zu der Innenwelle 44 verhindert ist, und eine Vielzahl an äußeren Kupplungsplatten 412, die an einer Innenumfangsfläche des ersten Gehäuseelementes 451 so verkeilt sind, dass eine Drehung relativ zu dem ersten Gehäuseelement 451 verhindert ist. Die inneren Kupplungsplatten 411 und die äußeren Kupplungsplatten 412 sind abwechselnd entlang der axialen Richtung angeordnet. Die Innenwelle 44 ist an der linken Hinterradantriebswelle 191 so verkeilt, dass eine Drehung relativ zu der linken Hinterradantriebswelle 191 verhindert ist.
Die elektromagnetische Kupplung 42 hat eine ringartige elektromagnetische Spule 421 und einen Ankernocken 422 und ist an der Drehachse des Gehäuses 45 angeordnet. Die elektromagnetische Kupplung 42 ist so aufgebaut, dass die elektromagnetische Spule 421 eine elektromagnetische Kraft erzeugt zum Bewegen des Ankernockens 422 zu der elektromagnetischen Spule 421, damit der Ankernocken 422 an dem zweiten Gehäuseelement 452 in einer reibungsbehafteten Weise gleitet. In einem mittleren Abschnitt des zweiten Gehäuseelementes 452 ist in einer radialen Richtung von diesem ein nichtmagnetischer Ring 452a vorgesehen, der aus einem nichtmagnetischen Material besteht, das einen Kurzschluss eines Magnetflusses verhindert, der sich aus einem Hindurchtreten eines elektrischen Stroms durch die elektromagnetische Spule 421 ergibt.
Der Nockenmechanismus 43 hat den Ankernocken 422 als ein Nockenelement und hat einen Hauptnocken 431, der parallel zu dem Ankernocken 422 entlang der Drehachse des Gehäuses 45 angeordnet ist, und einen kugelartigen Nockenfolgemechanismus, 432, der zwischen dem Hauptnocken 431 und dem Ankernocken 422 angeordnet ist. Der Nockenmechanismus 43 ist so aufgebaut, dass der Ankernocken 422 einer Drehkraft von dem Gehäuse 45 ausgesetzt ist als ein Ergebnis des Hindurchtretens eines elektrischen Stroms durch die elektromagnetische Spule 421, um die Drehkraft in eine Druckkraft umzuwandeln, die die Mehrscheibenkupplung 41 in der axialen Richtung druckt.
Wenn ein elektrischer Strom durch die elektromagnetische Spule 421 tritt, wird die zwischen dem Ankernocken 422 und dem zweiten Gehäuseelement 452 ausgeübte Reibungskraft erhöht, um zu ermöglichen, dass der Hauptnocken 431 die Mehrscheibenkupplung 41 drückt. Somit wird eine Reibungskraft zwischen den inneren Kupplungsplatten 411 und den äußeren Kupplungsplatten 412 der Mehrscheibenkupplung 41 ausgeübt, um zu ermöglichen, dass die Antriebskraft von dem Gehäuse 45 zu der Innenwelle 44 übertragen wird. Das heißt, die Mehrscheibenkupplung 41 ist ein Aspekt einer zweiten Kupplung in der vorliegenden Erfindung und ermöglicht ein Blockieren der Übertragung der Antriebskraft von der Antriebswelle 15 zu den Hinterrädern 22. Darüber hinaus ist die Mehrscheibenkupplung 41 eine Reibungskupplung, die eine Antriebskraft durch die Reibung zwischen den Kupplungsplatten (zwischen den inneren Kupplungsplatten 411 und den äußeren Kupplungsplatten 412) überträgt.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, ermöglicht die Drehmomentkupplung 4, dass die auf die Mehrscheibenkupplung 41 ausgeübte Druckkraft variabel gesteuert wird gemäß dem Betrag des elektrischen Stroms (Strommenge), der durch die elektromagnetische Spule 421 tritt, womit eine Einstellung der Antriebskraft ermöglicht wird, die von der Seitenzahnradwelle 175 zu der linken Hinterradantriebswelle 191 übertragen wird.
Wenn die Mehrscheibenkupplung 41 der Drehmomentkupplung 4 eine hohe Kapazität (hohes Leistungsvermögen) hat, um ein Drehmoment zu übertragen, und die Seitenzahnradwelle 175 und die linke Hinterradantriebswelle 191 sich einstückig drehen, sind die linke Hinterradantriebswelle 191 und die Antriebswelle 15 miteinander so gekuppelt, dass eine Übertragung des Drehmoments über den Hinterradgetriebemechanismus 16, das hintere Differenzial 17, die Seitenzahnradwelle 175 und die Drehmomentkupplung 4 ermöglicht ist. Darüber hinaus sind die rechte Hinterradantriebswelle 192 und die Antriebswelle 15 miteinander so gekuppelt, dass die Übertragung des Momentes über den Hinterradgetriebemechanismus 16 und das hintere Differenzial 17 ermöglicht ist.
Wenn andererseits kein elektrischer Strom durch die elektrische Spule 421 tritt um das Kuppeln zwischen der Seitenzahnradwelle 175 und der linken Hinterradantriebswelle 191 freizugeben, wird kein Drehmoment von der Antriebswelle 15 zu der linken Hinterradantriebswelle 191 übertragen. Demgemäß wird keine Antriebskraft von der Antriebswelle 15 zu der rechten Hinterradantriebswelle 192 übertragen. Die Verhinderung der Übertragung der Antriebskraft zu der rechten Hinterradantriebswelle 192 trägt zu einer Charakteristik einer allgemeinen Differenzialvorrichtung bei, bei der ein Leerlaufen von einem der Seitenzahnräder verhindert, dass ein Moment zu dem anderen Seitenzahnrad übertragen wird.
Wie dies in 1 gezeigt ist, hat die ECU 5 eine Steuerschaltung 51, die eine arithmetische Schaltung ist inklusive einer CPU, eine Speichervorrichtung 52, die ein Speicherelement wie beispielsweise ein ROM oder ein RAM ist, und eine Stromausgabeschaltung 53, die eine Steuerstromstärke (Anregungsstromstärke) zu dem Aktuator 34 in der Klauenkupplung 3 und der elektromagnetischen Spule 421 in der Drehmomentkupplung 4 liefert. Die ECU 5 verwendet einen ersten bis fünften Drehzahlsensor 501 bis 505, um das Erfassen der Drehzahlen des rechten und linken Vorderrades 21R und 21L, des rechten und linken Hinterrades 22R und 22L und der Antriebswelle 15 zu ermöglichen, und verwendet einen Gaspedalsensor 506, um das Erfassen des Betrages der Gaspedalbetätigung zu ermöglichen, die an dem Gaspedal 111 ausgeführt wird. Die ECU 5 ermöglicht des Weiteren, dass verschiedene Informationen über den Fahrzustand wie beispielsweise ein Lenkwinkel und eine Gierrate über ein im Fahrzeug vorgesehenes Kommunikationsnetzwerk erlangt werden wie beispielsweise ein Computer Area Network (CAN).
Die ECU 5 berechnet ein Solldrehmoment, das zu den Hinterrädern 22 zu übertragen ist, auf der Basis der erlangten Information über den Fahrzustand, und steuert die Drehmomentkupplung 4 so, dass die dem Sollmoment entsprechende Antriebskraft zu den Hinterrädern 22 übertragen wird. In dem Zweiradantriebszustand werden die Klauenkupplung 3 und die Mehrscheibenkupplung 41 der Drehmomentkupplung 4 freigegeben (ausgerückt), um eine Drehung der Antriebswelle 15 anzuhalten. Wenn der Zweiradantriebszustand zu dem Vierradantriebszustand geschaltet wird, wird eine Steuerstromstärke zu der elektromagnetischen Spule 421 in der Drehmomentkupplung 4 geliefert, um ein Drehmoment der Hinterräder 22 zu der Antriebswelle 15 über die Mehrscheibenkupplung 41 und das hintere Differenzial 17 zu übertragen, womit die Antriebswelle 15 gedreht wird. Dann werden das erste Drehelement 31 und das zweite Drehelement 32 der Klauenkupplung 3 drehend miteinander synchronisiert. Die Steuerstromstärke wird zu dem Aktuator 34 in der Klauenkupplung 3 geliefert, um das zweite Drehelement 32 in der axialen Richtung zu bewegen, um die Keilzähne 321 des zweiten Drehelementes 32 mit den Vertiefungsabschnitten 310 des ersten Drehelementes 31 in Zahneingriff zu bringen. Ein Funktionsaufbau der ECU 5 und ein Steuerverfahren, das durch die ECU 5 ausgeführt wird, ist nachstehend detailliert beschrieben.
5 zeigt eine Blockdarstellung des Funktionsaufbaus der ECU 5. Die Steuerschaltung 51, die in der ECU 5 vorgesehen ist, fungiert als eine Abschätzantriebskraftberechnungsschaltung 511, eine Antriebskraftgrenzwertberechnungsschaltung 512 und eine Kupplungssteuerschaltung 513, wenn die CPU auf der Basis eines in der Speichervorrichtung 52 gespeicherten Programms 521 arbeitet. Die Speichervorrichtung 52 speichert eine nachstehend beschriebene Antriebslinienmomenttabelle 522 zusätzlich zu dem Programm 521. Die Stromstärkeausgabeschaltung 53 hat ein Schaltelement wie beispielsweise einen Leistungstransistor, um eine elektrische Stromstärke zu der Klauenkupplung 3 und der Drehmomentkupplung 4 auf der Basis eines Stromstärkebefehlssignals von der Steuerschaltung 51 auszugeben.
Die Abschätzkraftantriebskraftberechnungsschaltung 511 berechnet eine geschätzte Antriebskraft, die abgeschätzt wird, um zu den Vorderrädern 21 übertragen zu werden, auf der Basis eines Betrages einer an dem Gaspedal 111 durch den Fahrer ausgeführten Gaspedalbetätigung während des Zweiradantriebs, bei dem die Übertragung der Antriebskraft durch die Klauenkupplung 3 und die Mehrscheibenkupplung 41 in der Drehmomentkupplung 4 blockiert ist. Die Antriebskraftgrenzwertberechnungsschaltung 512 berechnet ein Rutschgrenzmoment für die Vorderräder und berechnet dann einen Antriebskraftgrenzwert gemäß dem Rutschgrenzmoment. Die Kupplungssteuerschaltung 513 ermöglicht, dass die Mehrscheibenkupplung 41 in der Drehmomentkupplung 4 die Antriebskraft überträgt, wenn die durch die Abschätzantriebskraftberechnungsschaltung 511 berechnete abgeschätzte Antriebskraft während des Zweiradantriebs größer ist als der Antriebskraftgrenzwert, der durch die Antriebskraftgrenzwertberechnungsschaltung 512 berechnet wird.
5 zeigt die Darstellung eines Beispiels der Antriebslinienmomenttabelle 522, auf die die Steuerschaltung 51 Bezug nimmt, die als die Abschätzantriebskraftberechnungsschaltung 511 fungiert. Die Antriebslinienmomenttabelle 522 definiert die Beziehung zwischen sowohl einer Fahrzeuggeschwindigkeit als auch dem Betrag des Gaspedalbetätigens und einer Antriebskraft, die von dem Getriebe 12 zu dem Antriebskraftübertragungssystem 10 ausgegeben wird (nachstehend als Antriebslinienmoment bezeichnet). In dem Zweiradantrieb, bei dem die Antriebskraft lediglich zu den Vorderrädern 21 übertragen wird, wird die Antriebskraft, die unter Bezugnahme auf die Antriebslinienmomenttabelle 522 erlangt wird, als die geschätzte Antriebskraft bestimmt, die abgeschätzt wird, um zu den Vorderrädern 21 übertragen zu werden.
In dem in 5 gezeigten Beispiel zeigt die Abszissenachse die Fahrzeuggeschwindigkeit, und die Ordinatenachse zeigt das Antriebslinienmoment. Das Antriebslinienmoment, das der Fahrzeuggeschwindigkeit entspricht, ist durch polygonale Linien abgebildet, die den verschiedenen Beträgen der Gaspedalbetätigung (Gaspedalöffnungsgrad oder Gaspedalbetätigungsgrad) entsprechen. In dem in 5 gezeigten Beispiel sind die erste bis sechste polygonale Linie L1 bis L6 abgebildet. Die erste polygonale Linie L1 zeigt den geringsten Betrag der Gaspedalbetätigung (beispielsweise einen Gaspedalbetätigungsbetrag von 10%). Die sechste polygonale Linie zeigt den höchsten Betrag der Gaspedalbetätigung (beispielsweise einen Gaspedalbetätigungsbetrag von 100%). Die zweite bis fünfte polygonale Linie L2 bis L5 zeigen die Antriebslinienmomente, die bei den Beträgen der Gaspedalbetätigung zwischen der ersten polygonalen Linie L1 und der sechsten polygonalen Linie L6 ausgeübt werden.
Die Steuerschaltung 51 fungiert als die Abschätzantriebskraftberechnungsschaltung 511, um auf die Antriebslinienmomenttabelle 522 Bezug zu nehmen zum Bestimmen der abgeschätzten Antriebskraft. Zu diesem Zeitpunkt kann die Steuerschaltung 51 zum Zwecke der Bezugnahme eine aus der ersten bis sechsten polygonalen Linie L1 bis L6 wählen, die zu dem Gaspedalbetätigungsbetrag am nächsten ist, der durch den Gaspedalsensor 506 erfasst wird, oder die abgeschätzte Antriebskraft bestimmen durch Interpolieren von zwei polygonalen Linien, zwischen denen der durch den Gaspedalsensor 506 erfasste Gaspedalbetätigungsbetrag liegt. Die bestimmte abgeschätzte Antriebskraft wird mit einem Antriebskraftgrenzwert, der durch die Antriebskraftgrenzwertberechnungsschaltung 512 in einem ausgeführten Prozess arithmetisch bestimmt wird, verglichen gemäß nachstehend beschriebenen Flussdiagrammen durch die Steuerschaltung 51, die als die Kupplungssteuerschaltung 513 fungiert.
Die Antriebskraftgrenzwertberechnungsschaltung 512 berechnet das Rutschgrenzmoment für die Vorderräder 21 in dem Zweiradantriebszustand auf der Basis eines abgeschätzten Wertes für einen Straßenoberflächenreibungskoeffizienten für eine Straßenoberfläche, auf der das Fahrzeug 1 mit Vierradantrieb fährt, und eines abgeschätzten Wertes für eine Last, die an den Vorderrädern 21 wirkt. Die Antriebskraftgrenzwertberechnungsschaltung 512 bestimmt dann den Antriebskraftgrenzwert gemäß dem Rutschgrenzmoment. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel berücksichtigt die Antriebskraftgrenzwertberechnungsschaltung 512 außerdem eine Querkraft, die an den Vorderrädern 21 wirkt, bei der Berechnung des Rutschgrenzmomentes. In dieser Hinsicht ist das Rutschgrenzmoment das Obergrenzenmoment (Antriebskraft), das zu den Vorderrädern 21 übertragen werden kann, ohne zu bewirken, dass die Räder im Leerlauf laufen, und oberhalb dem eine übermäßige Antriebskraft auf die Vorderräder 21 in Bezug auf die Reibungskraft aufgebracht werden kann, die zwischen einer Reifenbodenkontaktfläche und der Straßenoberfläche ausgeübt wird, was bewirkt, dass die Vorderräder 21 im Leerlauf laufen. Das Rutschgrenzmoment erhöht sich mit einer Zunahme des Straßenoberflächenreibungskoeffizienten und der Last, die auf die Vorderräder 21 wirkt, und ändert sich durch die Querkraft während des Drehens. Die Querkraft kann auf der Basis von beispielsweise einem erfassten Wert von einem Gierratensensor oder dem Lenkwinkel und der Fahrzeuggeschwindigkeit abgeschätzt werden.
Der Straßenoberflächenreibungskoeffizient kann durch verschiedene gut bekannte und weitgehend angewendete Verfahren geschätzt werden. Insbesondere kann der Straßenoberflächenreibungskoeffizient auf der Basis von beispielsweise der Verteilung der Reflektionsintensität von Licht in Bildern, die durch eine Abbildungsvorrichtung aufgenommen werden, die die Straßenoberfläche abbildet, oder auf der Basis des Verhaltens des Fahrzeugs während des Beschleunigens oder Verzögerns oder während einer Kurvenfahrt abgeschätzt werden. Die an den Vorderrädern 21 wirkende Last kann beispielsweise abgeschätzt werden durch ein Multiplizieren eines Vorn-Zu-Hinten-Radlastverhältnisses, das sich mit der Beschleunigung ändert, mit dem Gewicht des Fahrzeugs, oder auf der Basis eines erfassten Wertes von einem Lastsensor, der in einem Lager einer Nabeneinheit eingebaut ist, die die Vorderräder 21 so stützt, dass die Vorderräder 21 drehbar sind.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel berechnet die Antriebskraftgrenzwertberechnungsschaltung 512 das Rutschgrenzmoment auf der Basis des abgeschätzten Wertes für den Straßenoberflächenreibungskoeffizient, des abgeschätzten Wertes für die an den Vorderrädern 21 wirkende Last und der Querkraft, die an den Vorderrädern 21 wirkt, um den Antriebskraftgrenzwert zu bestimmen, wobei ein Spielraum (Toleranzbereich) berücksichtigt wird auf der Basis des Rutschgrenzmomentes. Anders ausgedrückt wird der Antriebskraftgrenzwert so festgelegt, dass er um einen vorbestimmten Betrag geringer als das Rutschgrenzmoment ist. Dieser Prozess wird unter Berücksichtigung des Folgenden ausgeführt. Die abgeschätzten Werte für den Straßenoberflächenreibungskoeffizient und die Last und die Querkraft, die an den Vorderrädern 21 wirkt, sind nicht unbedingt so genau, sondern können Fehler umfassen, und somit kann auch das auf der Basis dieser geschätzten Werte berechnete Rutschgrenzmoment einen Fehler umfassen.
Darüber hinaus wird, um zuverlässig zu verhindern, dass die Vorderräder 21 während des Zweiradantriebs leerlaufen, der Zweiradantriebszustand vorzugsweise früher zu dem Vierradantriebszustand geschaltet.
6 zeigt Flussdiagramme eines Teils des Prozesses, der durch die Steuerschaltung 51 ausgeführt wird. Die Steuerschaltung 51 führt den in dem Flussdiagramm gezeigten Prozess in vorbestimmten Perioden aus. Wenn die abgeschätzte Antriebskraft größer als der Antriebskraftgrenzwert ist, stellt die Steuerschaltung 51 die Mehrscheibenkupplung 41 in der Drehmomentkupplung 4 ein, um zu ermöglichen, dass die Antriebskraft so übertragen wird, dass die von den Hinterrädern 22 auf die Antriebswelle 15 übertragene Drehkraft durch die Mehrscheibenkupplung 41 eine Drehsynchronisation des ersten Drehelementes 31 und des zweiten Drehelementes 32 in der Klauenkupplung 3 ermöglicht. Somit gelangen das erste Drehelement 31 und das zweite Drehelement 32 miteinander in Zahneingriff. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die durch die Mehrscheibenkupplung 41 übertragene Drehkraft auf einen höheren Wert festgelegt, wenn die geschätzte Antriebskraft größer als der Antriebskraftgrenzwert um zumindest einen vorbestimmten Wert als dann ist, wenn die Differenz zwischen der abgeschätzten Antriebskraft und dem Antriebskraftgrenzwert geringer als der vorbestimmte Wert ist.
Ein spezifisches Beispiel dieser Prozesse ist anschließend gemäß den Flussdiagrammen in 6 beschrieben. In den Flussdiagrammen wird der Prozess von Schritt S1 durch die Steuerschaltung 51 ausgeführt, die als die Abschätzantriebskraftberechnungsschaltung 511 fungiert. Die Prozesse der Schritte S2 und S3 werden durch die Steuerschaltung 51 ausgeführt, die als die Antriebskraftgrenzwertberechnungsschaltung 512 fungiert. Die Prozesse der Schritte S4 bis S11 werden durch die Steuerschaltung 51 ausgeführt, die als die Kupplungssteuerschaltung 513 fungiert.
Die Steuerschaltung 51 bestimmt, ob der Antriebszustand des Fahrzeugs 1 mit Vierradantrieb der Zweiradantriebszustand ist oder nicht (Schritt S1). Wenn der Antriebszustand des Fahrzeugs 1 mit Vierradantrieb nicht der Zweiradantriebszustand ist (S1: NEIN), beendet die Steuerschaltung 51 den Prozess in den in 6 gezeigten Flussdiagrammen, ohne den Prozess bei den Schritten S2 bis S11, die nachstehend beschrieben sind, auszuführen. Wenn andererseits der Antriebszustand des Fahrzeugs 1 mit Vierradantrieb der Zweiradantriebszustand ist (S1: JA), nimmt die Steuerschaltung 51 Bezug auf die Antriebslinienmomenttabelle 522 auf der Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit und des Betrags der Gaspedalbetätigung, der an dem Gaspedal 111 ausgeführt wird, um die geschätzte Antriebskraft zu berechnen (Schritt S2).
Dann berechnet die Steuerschaltung 51 das Rutschgrenzmoment auf der Basis der geschätzten Werte für den Straßenoberflächenreibungskoeffizienten und die Last und die Querkraft, die an den Vorderrädern 21 wirkt (Schritt S3). Die Steuerschaltung 51 berechnet des Weiteren den Antriebskraftgrenzwert entsprechend dem Rutschgrenzmoment (Schritt S4).
Dann vergleicht die Steuerschaltung 51 die geschätzte Antriebskraft, die bei Schritt S2 berechnet wird, mit dem bei Schritt S4 berechneten Antriebskraftgrenzwert im Hinblick auf die Höhe (Schritt S5). Wenn die geschätzte Antriebskraft größer als der Antriebskraftgrenzwert ist (S5: JA), bestimmt die Steuerschaltung 51, ob die Differenz zwischen der geschätzten Antriebskraft und dem Antriebskraftgrenzwert gleich wie oder größer als der vorbestimmte Wert ist oder nicht (Schritt S6). Wenn das Bestimmungsergebnis anzeigt, dass die Differenz zwischen der geschätzten Antriebskraft und dem Antriebskraftgrenzwert gleich wie oder größer als der vorbestimmte Wert ist (S6: JA), gibt die Steuerschaltung 51 ein Befehlssignal zu der Stromstärkeausgabeschaltung 53 aus, das einen Befehl zum Liefern einer Stromstärke mit einem ersten vorbestimmten Stromstärkewert zu der elektromagnetischen Spule 421 in der Drehmomentkupplung 4 anzeigt (Schritt S7). Wenn in dem Bestimmungsprozess von Schritt S6 die Differenz zwischen der geschätzten Antriebskraft und dem Antriebskraftgrenzwert geringer als der vorbestimmte Wert ist (S6: NEIN), gibt die Steuerschaltung 51 ein Befehlssignal zu der Stromstärkeausgabeschaltung 53 aus, das einen Befehl zum Liefern einer elektrischen Stromstärke mit einem zweiten vorbestimmten Stromstärkewert zu der elektromagnetischen Spule 421 in der Drehmomentkupplung 4 anzeigt (Schritt S8).
Die zu der elektromagnetischen Spule 421 in dem Prozess von Schritt S7 gelieferte elektrische Stromstärke ist größer als die elektrische Stromstärke, die zu der elektromagnetischen Spule 421 in dem Prozess bei Schritt S8 geliefert wird. Das heißt, der erste vorbestimmte Stromstärkewert ist größer als der zweite vorbestimmte Stromstärkewert. Folglich ist die Drehkraft, die durch die Mehrscheibenkupplung 41 in der Drehmomentkupplung 4 übertragen wird, größer, wenn die Differenz zwischen der geschätzten Antriebskraft und dem Antriebskraftgrenzwert gleich wie oder größer als der vorbestimmte Wert ist, als in dem Fall, bei dem die Differenz geringer als der vorbestimmte Wert ist. Somit nimmt, wenn die Differenz zwischen der geschätzten Antriebskraft und dem Antriebskraftgrenzwert gleich wie oder größer als der vorbestimmte Wert ist, die Drehzahl der Antriebswelle 15 noch schneller zu, womit sich die Zeitspanne reduziert, bis das erste Drehelement 31 und das zweite Drehelement 32 in der Klauenkupplung 3 drehend synchronisiert sind. Jedoch ist es aufgrund des schnellen Anstiegs der Drehzahl der Antriebswelle 15 in diesem Fall eher wahrscheinlich, dass ein Schwingen oder Rauschen auftritt, als in dem Fall, bei dem die Differenz zwischen der geschätzten Antriebskraft und dem Antriebskraftgrenzwert geringer als der vorbestimmte Wert ist.
Wenn andererseits in dem Bestimmungsprozess von Schritt S5 die geschätzte Antriebskraft größer als der Antriebskraftgrenzwert ist (S5: NEIN), bestimmt die Steuerschaltung 51, ob zu dem Vierradantriebszustand geschaltet wird oder nicht auf der Basis beispielsweise einer Differenz in der Drehzahl zwischen den Vorderrädern 21 und den Hinterrädern 22, die auf der Basis der erfassten Werte von dem ersten bis vierten Drehzahlsensor 501 bis 504 berechnet wird (Differenz der Drehzahl zwischen Vorderrädern und Hinterrädern) (Schritt S9). Anders ausgedrückt wird, selbst wenn die geschätzte Antriebskraft geringer als der Antriebskraftgrenzwert ist, wenn beispielsweise ein Rutschen des linken Vorderrades 21L oder des rechten Vorderrades 21R auftritt, so dass die Drehzahldifferenz zwischen den Vorder- und Hinterrädern zunimmt, der Zweiradantriebszustand zu dem Vierradantriebszustand geschaltet, bei dem die Antriebskraft auch auf die Hinterräder 22 verteilt wird.
Das Bestimmungsergebnis in Schritt S9 zeigt an, dass der Zweiradantriebszustand zu dem Vierradantriebszustand geschaltet werden muss (Schritt S9: JA), wobei die Steuerschaltung 51 den Prozess in Schritt S8 ausführt. Wenn das Bestimmungsergebnis negativ ist (S9: NEIN), beendet die Steuerschaltung 51 den Prozess in den in 6 gezeigten Flussdiagrammen.
Nach dem Ausführen des Prozesses des Schrittes S7 oder des Schrittes S8 bestimmt die Steuerschaltung 51 des Weiteren, ob das erste Drehelement 31 und das zweite Drehelement 32 in der Klauenkupplung 3 drehsynchronisiert worden sind (Schritt S10). Diese Bestimmung hängt davon ab, ob der folgende Wert ausreichend gering ist, um zu ermöglichen, dass das erste Drehelement 31 und das zweite Drehelement 32 miteinander in Zahneingriff gelangen, oder nicht: eine Differenz zwischen der Drehzahl des ersten Drehelementes 31, die von einer durchschnittlichen Drehzahl des rechten und linken Vorderrades 21R und 211 erlangt wird, und der Drehzahl des zweiten Drehelementes 32, die von einer Multiplikation der Drehzahl der Antriebswelle 15, die durch den fünften Drehzahlsensor 505 erfasst wird, mit einem Übersetzungsverhältnis des Vorderradgetriebemechanismus 14 herrührt.
Beim Bestimmen, dass die Differenz zwischen der Drehzahl des ersten Drehelementes 31 und der Drehzahl des zweiten Drehelementes 32 gering ist, und dass das erste Drehelement 31 und das zweite Drehelement 32 drehsynchronisiert worden sind (Schritt S10: JA), liefert die Steuerschaltung 51 eine elektrische Stromstärke zu dem Aktuator 34, um das zweite Drehelement 32 zu dem ersten Drehelement 31 in der axialen Richtung zu bewegen, damit das erste Drehelement 31 mit dem zweiten Drehelement 32 in Zahneingriff gelangt. Dann wird die Klauenkupplung 3 so eingestellt, dass ein Übertragen der Antriebskraft ermöglicht wird, womit das Schalten zu dem Vierradantriebszustand vollendet ist.
7 zeigt grafische Darstellungen eines Beispiels eines Betriebs, der ausgeführt wird, wenn der Fahrer das Gaspedal 111 niederdrückt, während das Fahrzeug 1 mit Vierradantrieb in dem Zweiradantriebszustand fährt. Die grafische Darstellung A zeigt vorübergehende Änderungen des Gaspedalbetätigungsbetrages, die grafische Darstellung B zeigt vorübergehende Änderungen der geschätzten Antriebskraft, die grafische Darstellung C zeigt vorübergehende Änderungen der Antriebskraft, die tatsächlich von dem Getriebe 12 zu dem Antriebskraftübertragungssystem 10 übertragen wird (Istantriebslinienmoment), und die grafische Darstellung D zeigt vorübergehende Änderungen der elektrischen Stromstärke, die zu der elektromagnetischen Spule 421 in der Drehmomentkupplung 4 geliefert wird. Die grafische Darstellung B in 7 zeigt ein Rutschgrenzmoment Ta, einen Antriebskraftgrenzwert Tb und einen Wert (dieser Wert ist nachstehend als ein zweiter Antriebskraftgrenzwert Tc bezeichnet), der größer als der Antriebskraftgrenzwert Tb um einen vorbestimmten Wert ist (der vorbestimmte Wert im Schritt S6 in den Flussdiagrammen von 6) zusammen mit der geschätzten Antriebskraft. Eine gemeinsame Zeitachse wird für die grafischen Darstellungen A bis D in 7 angewendet.
Wenn der Gaspedalbetätigungsbetrag von dem Zeitpunkt t1 zu dem Zeitpunkt t4 zunimmt, wie dies in der grafischen Darstellung A in 7 gezeigt ist, nimmt die geschätzte Antriebskraft, die auf der Basis dieses Gaspedalbetätigungsbetrages berechnet wird, von dem Zeitpunkt t1 zu dem Zeitpunkt t4 ähnlich dem Gaspedalbetätigungsbetrag zu, wie dies in der grafischen Darstellung B in 7 gezeigt ist. Andererseits nimmt die Antriebskraft, die tatsächlich zu dem Antriebskraftübertragungssystem 10 übertragen wird, von dem Zeitpunkt t1 zu dem Zeitpunkt t5 mit einer vorübergehenden Verzögerung in Bezug auf die Zunahme des Gaspedalbetätigungsbetrages allmählich zu, wie dies in der grafischen Darstellung C in 7 gezeigt ist.
Wenn die geschätzte Antriebskraft größer als der Antriebskraftgrenzwert Tb zu dem Zeitpunkt t2 ist, wie dies in der grafischen Darstellung B in 7 gezeigt ist, wird eine elektrische Stromstärke mit dem zweiten Stromstärkewert I2 zu der elektromagnetischen Spule 421 geliefert, wie dies in der grafischen Darstellung D in 7 gezeigt ist. Wenn die geschätzte Antriebskraft gleich wie oder größer als der zweite Antriebskraftgrenzwert Tc zu dem Zeitpunkt T3 ist, wird eine elektrische Stromstärke mit dem ersten Stromstärkewert I1 zu der elektromagnetischen Spule 421 geliefert. Dann werden, wenn die Lieferung der elektrischen Stromstärke zu der elektromagnetischen Spule 421 ermöglicht, dass das erste Drehelement 31 und das zweite Drehelement 32 in der Klauenkupplung 3 drehsynchronisiert werden, das erste Drehelement 31 und das zweite Drehelement 32 zu dem Zeitpunkt t5 miteinander gekuppelt. Das Fahrzeug 1 mit Vierradantrieb schaltet somit von dem Zweiradantriebszustand zu dem Vierradantriebszustand.
Folglich wird die Antriebskraft des Verbrennungsmotors 11, die lediglich zu den Vorderrädern 21 übertragen wird, auch zu den Hinterrädern 22 übertragen, um die auf den Vorderrädern 21 wirkende Last zu reduzieren, womit ein mögliches Rutschen (Laufen im Leerlauf) der Vorderräder 21 unterdrückt wird. In der grafischen Darstellung C von 7 ist die Antriebskraft, die von dem Getriebe 12 zu dem Antriebskraftübertragungssystem 10 übertragen wird, anhand von durchgehenden Linien gezeigt. In dieser Hinsicht sind vorübergehende Änderungen der Antriebskraft, die zu den Vorderrädern 21 zu dem Zeitpunkt t5 und später übertragen wird, anhand von gestrichelten Linien gezeigt.
Das vorstehend beschriebene erste Ausführungsbeispiel erzeugt die nachstehend erörterten Wirkungen.

(1) Die Steuerschaltung 51 in der ECU 5 vergleicht die geschätzte Antriebskraft, die auf der Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit und des Gaspedalbetätigungsbetrags berechnet wird, mit dem Antriebskraftgrenzwert, der gemäß dem Rutschgrenzmoment definiert ist, um die Mehrscheibenkupplung 41 in der Drehmomentkupplung 4 einzustellen, um zu ermöglichen, dass die Antriebskraft derart übertragen wird, dass die von den Hinterrädern 22 zu der Antriebswelle 15 über die Mehrscheibenkupplung 41 übertragene Drehkraft ermöglicht, dass das erste Drehelement 31 und das zweite Drehelement 32 in der Klauenkupplung 3 drehsynchronisiert werden. Das erste Ausführungsbeispiel ermöglicht somit, dass das Schalten zu dem Vierradantriebszustand früher als in einem Fall vollendet ist, bei dem das Schalten zu dem Vierradantriebszustand dann gestartet wird, wenn ein Rutschen der Vorderräder 21 auftritt, oder als bei einem Fall, bei dem das Schalten zu dem Vierradantriebszustand durch eine Änderung der Antriebskraft ausgelöst wird, die tatsächlich zu dem Antriebskraftübertragungssystem 10 übertragen wird. Ein mögliches Rutschen der Vorderräder 21 wird unterdrückt, um zu ermöglichen, dass das Fahrzeug 1 mit Vierradantrieb noch stabiler fährt.
(2) Die Steuerschaltung 51 in der ECU 5 lässt eine elektrische Stromstärke durch die elektromagnetische Spule 421 in der Drehmomentkupplung 4 treten, um die Mehrscheibenkupplung 41, die eine Reibungskupplung ist, einzustellen, damit eine Übertragung der Antriebskraft ermöglicht wird, womit die Antriebswelle 15 gedreht wird. Die Mehrscheibenkupplung 41 ermöglicht die Einstellung der Drehkraft, die gemäß der zu der elektromagnetischen Spule 421 gelieferten elektrischen Stromstärke übertragen wird, womit ermöglicht wird, dass eine mögliche Schwingung oder ein mögliches Rauschen unterdrückt werden, wenn die Antriebswelle 15 sich dreht.
(3) Die Steuerschaltung 51 in der ECU 5 schaltet die elektrische Stromstärke, die zu der elektromagnetischen Spule 421 in der Drehmomentkupplung 4 zu liefern ist, in einer Vielzahl an Stufen (in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in zwei Stufen) gemäß der Differenz zwischen der geschätzten Antriebskraft und dem Antriebskraftgrenzwert. Somit können das erste Drehelement 31 und das zweite Drehelement 32 in der Klauenkupplung 3 bei Bedarf frühzeitiger drehsynchronisiert werden, wobei mögliche Schwingungen oder ein mögliches Rauschen unterdrückt werden, wenn sich die Antriebswelle 15 dreht.
(4) Die Steuerschaltung 51 in der ECU 5 berechnet das Rutschgrenzmoment auf der Basis der geschätzten Werte für den Straßenoberflächenreibungskoeffizienten und der Last, die an den Vorderrädern 21 wirkt, um den Antriebskraftgrenzwert gemäß dem Rutschgrenzmoment einzustellen. Somit kann ein mögliches Rutschen der Vorderräder 21 geeignet unterdrückt werden, wenn die zu dem Antriebskraftübertragungssystem 10 übertragene Antriebskraft zunimmt.
(5) Die Steuerschaltung 51 in der ECU 5 berechnet das Rutschgrenzmoment unter Berücksichtigung der Querkraft, die an den Vorderrädern 21 wirkt. Folglich kann selbst dann, wenn das Fahrzeug 1 mit Vierradantrieb eine Kurvenfahrt ausführt, ein mögliches Rutschen der Vorderräder 21 geeignet unterdrückt werden.

Nachstehend ist ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 8 beschrieben.
8 zeigt eine schematische Darstellung eines Aufbaus eines Fahrzeugs 1A mit Vierradantrieb gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Fahrzeug 1A mit Vierradantrieb unterscheidet sich von dem Fahrzeug 1 mit Vierradantrieb gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel im Hinblick auf den Aufbau, bei dem die Antriebskraft von dem vorderen Differenzialgehäuse 134 zu dem Hohlrad 142 in dem Vorderradgetriebemechanismus 14 über die Reibungskupplung übertragen wird. In 8 sind die Bauteile, die die gleichen wie bei dem Fahrzeug 1 mit Vierradantrieb gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel sind, anhand der gleichen Bezugszeichen wie in 1 bezeichnet, und deren Beschreibung unterbleibt.
Das Fahrzeug 1A mit Vierradantrieb gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat eine Drehmomentkupplung 3A anstelle der Klauenkupplung 3 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Die Drehmomentkupplung 3A hat ein erstes Drehelement 36, das wie eine Welle geformt ist und mit dem vorderen Differenzialgehäuse 134 so gekuppelt ist, dass eine Drehung relativ zu dem vorderen Differenzialgehäuse 134 verhindert wird, ein zweites Drehelement 37, das wie ein mit einem Boden versehener Zylinder geformt ist und mit dem Hohlrad 142 in dem Vorderradgetriebemechanismus 14 so gekuppelt ist, dass eine Drehung relativ zu dem Hohlrad 142 verhindert wird, eine Mehrscheibenkupplung 38, die zwischen dem ersten Drehelement 36 und dem zweiten Drehelement 37 angeordnet ist und als eine Reibungskupplung dient, und einen Drückmechanismus 39, der die Mehrscheibenkupplung 38 drückt.
Die Mehrscheibenkupplung 38 hat eine Vielzahl an inneren Kupplungsplatten 381, die mit dem ersten Drehelement 36 so gekuppelt sind, dass sie in der axialen Richtung in Bezug auf das erste Drehelement 36 bewegbar sind, während eine Drehung relativ zu dem ersten Drehelement 36 verhindert ist, und eine Vielzahl an äußeren Kupplungsplatten 382, die mit dem zweiten Drehelement 37 so gekuppelt sind, dass sie in der axialen Richtung in Bezug auf das zweite Drehelement 37 bewegbar sind, während eine Drehung relativ zu dem zweiten Drehelement 37 verhindert ist. Der Drückmechanismus 39 kann aus einer elektromagnetischen Kupplung und einem Nockenmechanismus ähnlich wie die Drehmomentkupplung 4 an der Seite des Hinterrades 22, die unter Bezugnahme auf 3 beschrieben ist, ausgebildet sein.
Wenn in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Zweiradantriebszustand zu dem Vierradantriebszustand geschaltet wird, kann die Antriebswelle 15 durch die Drehkraft gedreht werden, die über die Mehrscheibenkupplung 41 in der Drehmomentkupplung 4 an der Seite des Hinterrades 22 übertragen wird, wie dies im ersten Ausführungsbeispiel der Fall ist, oder durch eine Drehkraft, die über die Mehrscheibenkupplung 38 in der Drehmomentkupplung 3A an der Seite des Vorderrades 21 übertragen wird. Das heißt wenn der Zweiradantriebszustand zu dem Vierradantriebszustand geschaltet wird, kann eine der folgenden Kupplungen zum Ermöglichen der Übertragung der Antriebskraft festgelegt werden: die Mehrscheibenkupplung 38 in der Drehmomentkupplung 3A an der Seite des Vorderrades 21, die ein Blockieren der Übertragung der Antriebskraft von dem Verbrennungsmotor 11 zu der Antriebswelle 15 ermöglicht, und die Mehrscheibenkupplung 41 in der Drehmomentkupplung 4 an der Seite des Hinterrades 22, die ein Blockieren der Übertragung der Antriebskraft von der Antriebswelle 15 zu den Hinterrädern 22 ermöglicht. Wenn die Antriebswelle 15 durch die Drehkraft gedreht wird, die über die Mehrscheibenkupplung 38 in der Drehmomentkupplung 3A an der Seite des Vorderrades 21 übertragen wird, kann eine Klauenkupplung für die Drehmomentkupplung 4 an der Seite des Hinterrades 22 angewendet werden.
Das vorliegende Ausführungsbeispiel kann ebenfalls solche Wirkungen erzeugen, die ähnlich wie die Wirkungen des ersten Ausführungsbeispiels sind. Das heißt wenn die geschätzte Antriebskraft größer als der Antriebskraftgrenzwert ist, kann eine der folgenden Kupplungen zum Ermöglichen einer Übertragung der Antriebskraft festgelegt werden: die Mehrscheibenkupplung 38 in der Drehmomentkupplung 3A an der Seite des Vorderrades 21, die der ersten Kupplung der vorliegenden Erfindung entspricht, und die Mehrscheibenkupplung 41 in der Drehmomentkupplung 4 an der Seite des Hinterrades 22, die der zweiten Kupplung der vorliegenden Erfindung entspricht. Dann wird, wenn die andere Mehrscheibenkupplung zum Ermöglichen der Übertragung der Antriebskraft festgelegt wird, die Antriebswelle 15 gedreht (sie hat sich schon gedreht), was ein schnelles Schalten zu dem Vierradantriebszustand ermöglicht.
Nachstehend ist ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 9 beschrieben.
9 zeigt eine schematische Darstellung eines Aufbaus eines Fahrzeugs 1B mit Vierradantrieb gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Fahrzeug 1B mit Vierradantrieb unterscheidet sich von dem Fahrzeug 1 mit Vierradantrieb gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel im Hinblick auf die Anordnungsposition der Drehmomentkupplung 4 in dem Antriebskraftübertragungssystem 10. In dem Fahrzeug 1B mit Vierradantrieb ist die linke Hinterradantriebswelle 191 mit dem linken Seitenzahnrad 171 in dem hinteren Differenzial 17 so gekuppelt, dass eine Drehung relativ zu dem linken Seitenzahnrad 171 verhindert ist. Ein Hinterradgetriebemechanismus 16A hat das Hohlrad 162, das an dem hinteren Differenzialgehäuse 174 fixiert ist, und eine Antriebszahnradwelle 163, die mit dem Hohlrad 162 in Zahneingriff steht.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Gehäuse 45 der Drehmomentkupplung 4 mit der Antriebswelle 15 über eine in den Zeichnungen nicht gezeigte Kreuzverbindung gekuppelt, und die Innenwelle 44 ist mit der Antriebszahnradwelle 163 in dem Hinterradgetriebemechanismus 16A so gekuppelt, dass eine Drehung relativ zu der Antriebszahnradwelle 163 verhindert ist. Während des Vierradantriebs wird die Antriebskraft des Verbrennungsmotors 11 zu dem hinteren Differenzialgehäuse 174 des hinteren Differenzials 17 über die Antriebswelle 15 und die Drehmomentkupplung 4 übertragen und dann zu dem rechten und linken Hinterrad 22R und 221 verteilt.
Wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel legt, wenn die geschätzte Antriebskraft größer als der Antriebskraftgrenzwert ist, die Steuerschaltung 51 in der ECU 5 die Mehrscheibenkupplung 41 in der Drehmomentkupplung 4 fest, um eine Übertragung der Antriebskraft derart zu ermöglichen, dass die Antriebswelle 15 durch die Drehkraft gedreht wird, die von den Hinterrädern 22 über das hintere Differenzial 17 und die Drehmomentkupplung 4 übertragen wird. Nachdem die Drehung der Antriebswelle 15 eine Drehsynchronisation des ersten Drehelementes 31 und des zweiten Drehelementes 32 in der Klauenkupplung 3 ermöglicht, werden das erste Drehelement 31 und das zweite Drehelement 32 miteinander gekuppelt.
Das vorliegende Ausführungsbeispiel erzeugt ebenfalls ähnliche Wirkungen wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel.
Die vorliegende Erfindung kann zum Zwecke des Ausführens nach Bedarf variiert werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise ist in den vorstehend erläuterten Ausführungsbeispielen der Fall beschrieben, bei dem die Vorderräder 21 die Hauptantriebsräder sind und die Hinterräder 22 Hilfsantriebsräder sind. Jedoch ist die vorliegende Erfindung auch auf ein Fahrzeug mit Vierradantrieb anwendbar, bei dem die Hinterräder als Hauptantriebsräder dienen und die Vorderräder als Hilfsantriebsräder dienen.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist der Fall erläutert, bei dem der Antriebskraftgrenzwert geringer als das Rutschgrenzmoment festgelegt ist. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Der Antriebskraftgrenzwert kann gleich wie oder größer als das Rutschgrenzmoment festgelegt sein. Das heißt der Antriebskraftgrenzwert kann ein Wert sein, der mit einer Zunahme/Abnahme des Rutschgrenzmomentes zunimmt und abnimmt. Jedoch ermöglicht ein derartiges Einstellen des Antriebskraftgrenzwertes, dass er kleiner als das Rutschgrenzmoment ist, ein schnelleres Schalten zu dem Vierradantriebszustand, wenn der Fahrer eine schnelle Beschleunigung auszuführen wünscht.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist der Fall erläutert, bei dem die elektrische Stromstärke, die zu der elektromagnetischen Spule 421 in der Drehmomentkupplung 4 geliefert wird, gemäß der Differenz zwischen der geschätzten Antriebskraft und dem Antriebskraftgrenzwert derart zunimmt, dass die Stromstärke mit einer Zunahme bei der Differenz in einer Vielzahl an Stufen zunimmt. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Eine vorgegebene Stromstärke kann zu der elektromagnetischen Spule 421 in der Drehmomentkupplung 4 geliefert werden, wenn die Differenz zwischen der geschätzten Antriebskraft und dem Antriebskraftgrenzwert gleich wie oder größer als ein vorbestimmter Wert ist.
Die Drehmomentkupplung 4 ist nicht auf den Aufbau beschränkt, bei dem ermöglicht wird, dass die Mehrscheibenkupplung 41 durch die Nockenaxialbewegung des Nockenmechanismus 43 gedrückt wird, der durch die elektromagnetische Kupplung 42 betätigt wird. Die Drehmomentkupplung 4 kann so aufgebaut sein, dass die Drehkraft eines Elektromotors in eine Druckkraft in der axialen Richtung durch den Nockenmechanismus oder dergleichen umgewandelt wird, um die Mehrscheibenkupplung 41 zu drücken. Alternativ kann die Drehmomentkupplung 4 so aufgebaut sein, dass die Mehrscheibenkupplung 41 durch einen Kolben gedrückt wird, der dem Druck eines Hydrauliköls ausgesetzt ist, das von einer Hydraulikdruckquelle zugeführt wird.
Die Steuervorrichtung für das Fahrzeug mit Vierradantrieb ermöglicht, dass eine Drehung einer Antriebswelle während des Fahrens in einem Zweiradantriebszustand angehalten wird, während ein schnelles Schalten zu einem Vierradantriebszustand zum Zeitpunkt einer schnellen Beschleunigung ermöglicht ist. Das Fahrzeug 1 mit Vierradantrieb hat Vorderräder 21, Hinterräder 22, zu denen eine Antriebskraft eines Verbrennungsmotors 11 über eine Antriebswelle 15 übertragen wird, eine Klauenkupplung 3, die ein Blockieren einer Übertragung der Antriebskraft von dem Verbrennungsmotor 11 zu der Antriebswelle 15 ermöglicht, und eine Mehrscheibenkupplung 41, die ein Blockieren einer Übertragung der Antriebskraft von der Antriebswelle 15 zu den Hinterrädern 22 ermöglicht. Während des Zweiradantriebs, bei dem die Übertragung der Antriebskraft durch die Klauenkupplung 3 und die Mehrscheibenkupplung 41 blockiert ist, berechnet eine ECU 5 in dem Fahrzeug 1 mit Vierradantrieb eine Abschätzantriebskraft, die abgeschätzt wird und die zu den Vorderrädern 21 zu übertragen ist, auf der Basis einer Fahrzeuggeschwindigkeit und eines Gaspedalbetätigungsbetrages. Die ECU 5 ermöglicht, dass die Mehrscheibenkupplung 41 die Antriebskraft überträgt, wenn die geschätzte Antriebskraft größer als ein Antriebskraftgrenzwert ist, der gemäß einem Rutschgrenzmoment für die Vorderräder 21 definiert ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2009-166706 A [0002, 0003, 0006]
JP 2014-054880 A [0002, 0004, 0007]

Claims

Steuervorrichtung für ein Fahrzeug mit Vierradantrieb mit: einer Abschätzantriebskraftberechnungsschaltung, die eine Abschätzantriebskraft berechnet, die abgeschätzt wird, um zu Hauptantriebsrädern übertragen zu werden, zu denen eine Antriebskraft einer Antriebsquelle konstant übertragen wird, wobei das Fahrzeug mit Vierradantrieb die Hauptantriebsräder, Hilfsantriebsräder, zu denen die Antriebskraft der Antriebsquelle über eine Antriebswelle übertragen wird, die die Antriebskraft in der Vorn/Hinten-Richtung des Fahrzeugs überträgt, eine erste Kupplung, die ein Blockieren der Übertragung der Antriebskraft von der Antriebsquelle zu der Antriebswelle ermöglicht, und eine zweite Kupplung aufweist, die ein Blockieren der Übertragung der Antriebskraft von der Antriebswelle zu den Hilfsantriebsrädern ermöglicht, wobei die Steuervorrichtung in dem Fahrzeug mit Vierradantrieb montiert ist, um die erste und zweite Kupplung zu steuern, wobei während des Zweiradantriebs, bei dem die Übertragung der Antriebskraft durch die erste und zweite Kupplung blockiert ist, die Abschätzantriebskraftberechnungsschaltung die Abschätzantriebskraft, die auf die Hauptantriebsräder aufgebracht wird, auf der Basis einer Fahrzeuggeschwindigkeit und eines Betrages einer Gaspedalbetätigung, die durch den Fahrer ausgeführt wird, berechnet, und wobei während des Zweiradantriebs die Steuervorrichtung ermöglicht, dass eine Kupplung aus der ersten und zweiten Kupplung die Antriebskraft überträgt, wenn die geschätzte Antriebskraft größer als ein Antriebskraftgrenzwert ist, der gemäß einem Rutschgrenzmoment für die Hauptantriebsräder definiert ist.
Steuervorrichtung für ein Fahrzeug mit Vierradantrieb gemäß Anspruch 1, wobei die Steuervorrichtung den Antriebskraftgrenzwert so festlegt, dass er geringer als das Rutschgrenzmoment ist.
Steuervorrichtung für ein Fahrzeug mit Vierradantrieb gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Kupplung eine Klauenkupplung ist, die die Antriebskraft überträgt durch einen Zahneingriff zwischen Vertiefungsabschnitten, die in einem ersten Drehelement ausgebildet sind, und vorragenden Abschnitten, die an einem zweiten Drehelement ausgebildet sind, und eine zweite Kupplung eine Reibungskupplung ist, die die Antriebskraft durch Reibung zwischen Kupplungsplatten überträgt, und wenn die geschätzte Antriebskraft größer als der Antriebskraftgrenzwert ist, die Steuervorrichtung ermöglicht, dass die zweite Kupplung die Antriebskraft so überträgt, dass eine Drehkraft, die von den Hilfsantriebsrädern zu der Antriebswelle durch die zweite Kupplung übertragen wird, ermöglicht, dass das erste Drehelement und das zweite Drehelement in der ersten Kupplung drehsynchronisiert werden.
Steuervorrichtung für ein Fahrzeug mit Vierradantrieb gemäß Anspruch 3, wobei die Steuervorrichtung einen größeren Wert für die Drehkraft, die durch die zweite Kupplung übertragen wird, festlegt, wenn die geschätzte Antriebskraft zumindest um einen vorbestimmten Wert größer als der Antriebskraftgrenzwert ist, wenn eine Differenz zwischen der geschätzten Antriebskraft und dem Antriebskraftgrenzwert geringer als der vorbestimmte Wert ist.
Steuervorrichtung für ein Fahrzeug mit Vierradantrieb gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Steuervorrichtung das Rutschgrenzmoment auf der Basis eines geschätzten Wertes für einen Straßenoberflächenreibungskoeffizienten und eines geschätzten Wertes für eine Last, die an den Hauptantriebsrädern wirkt, berechnet.
Steuervorrichtung für ein Fahrzeug mit Vierradantrieb gemäß Anspruch 5, wobei die Steuervorrichtung des Weiteren eine Querkraft, die an den Hauptantriebsrädern wirkt, beim Berechnen des Rutschgrenzmomentes berücksichtigt.