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HINTERGRUND
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Verhindern einer Beschädigung an einem Antriebssystem bei Fahrzeugen. Insbesondere betrifft sie ein Verfahren zum Verhindern einer Beschädigung an einem Antriebssystem bei Fahrzeugen, welche auftreten kann, wenn ein Fahrzeug mit Vierradantrieb gefahren wird.
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Beschreibung bezogener Technik
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Im Allgemeinen kann ein Vierradantrieb, welcher eine Methode zum Übertragen von Leistung an alle vier Räder beim Antreiben eines Fahrzeugs ist, eingeteilt werden in Teilzeit-Vierradantrieb und Vollzeit-Vierradantrieb.
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Bei einem Teilzeit-Vierradantrieb werden zu normalen Zeiten nur zwei Räder angetrieben, und vier Räder werden wahlweise auf einer unebenen Straße angetrieben. Für einen Vollzeit-Vierradantrieb wird die Antriebsleistung zu jeder Zeit an die vier Räder übertragen, um die vier Räder anzutreiben. Ein Vierradantrieb wird auch als Allradantrieb (AWD) bezeichnet.
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Damit ein Fahrzeug einen Vollzeit-Vierradantrieb nutzt, werden sowohl die Vorderradachse als auch die Hinterradachse mit dem Getriebe verbunden, um eine Verbrennungsmotorleistung an die Vorderräder und Hinterräder zu verteilen, und eine Antriebswelle wird genutzt, um eine Antriebskraft auf die Vorderräder zu übertragen.
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Ein typisches Vierradantrieb-Fahrzeug weist eine Leistungsübertragungsstruktur auf, bei welcher die vom Verbrennungsmotor abgegebene Antriebsleistung mittels des Getriebes an ein Verteilergetriebe übertragen wird und dann an die Hinterradseite und die Vorderradseite verteilt wird. Vorderrad-Antriebswellen, ein Vorderrad-Differenzial und Ähnliches sind zwischen dem Verteilergetriebe und den Vorderrädern installiert. Wenn ein Vierradantrieb-Fahrzeug betrieben wird, indem Antriebskraft des (Verbrennungs-)Motors zusätzlich zu den Hinterrädern an die Vorderräder übertragen wird, wird die Antriebskraft, die von dem (Verbrennungs-)Motor abgegeben wird, mittels den Vorderrad-Antriebswellen und dem Vorderraddifferenzial an die Vorderräder übertragen.
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Wenn ein herkömmliches Vierradantrieb-Fahrzeug auf einer Straße anhält, berühren die Vorderräder des Fahrzeugs die Straße mit einer hohen Reibung, während die Hinterräder die Straße mit einer niedrigen Reibung berühren. Wenn das Fahrzeug in diesem Zustand beginnt, eine volle Wende zu machen und sich mit weit geöffneter Drosselklappe (WOT) zu bewegen, können die Hinterräder durchdrehen, wobei sie ein Maximaldrehmoment erzeugen, welches als ein Aufprall wirkt, welcher eine Beschädigung an der Vorderrad-Antriebswelle verursacht.
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Wenn das Fahrzeug eine volle Wende macht, wird die Bruchfestigkeit der Antriebswelle am niedrigsten, und somit steigt das Risiko einer Beschädigung der Antriebswelle.
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In der herkömmlichen Technik wird die Größe der Antriebswelle erhöht, um das Risiko einer Beschädigung der Antriebswelle abzuschwächen, welches verursacht wird durch ein maximales Aufprall-Drehmoment, welches auf die Antriebswellen einwirkt in einem Zustand, in welchem die Bruchfestigkeit der Vorderrad-Antriebswellen vermindert ist.
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Allerdings kann ein Erhöhen einer Größe der Antriebswelle zu einem Anstieg von Herstellungskosten und einem Gewicht eines Fahrzeugs führen, wodurch eine Verschlechterung einer Treibstoffeffizienz verursacht wird. Außerdem wird die Gestaltung nachteilig. Darum tritt eine Störung zwischen benachbarten Komponenten auf.
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Die Information, die in diesem Hintergrundabschnitt bereitgestellt wird, dient nur dem besseren Verständnis des allgemeinen Hintergrunds dieser Erfindung und sollte nicht als eine Anerkennung oder irgendeine Form von Vorschlag aufgefasst werden, dass diese Information den einem Fachmann bekannten Stand der Technik darstellt.
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KURZE ERLÄUTERUNG
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Verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung zielen darauf ab ein Verfahren bereitzustellen zum Verhindern einer Beschädigung an einem Antriebssystem bei Fahrzeugen mittels Änderns und Steuerns des Grenzdrehmoments eines Allradantrieb-(AWD-)Drehmoments, welches mittels einer Antriebswelle auf die Räder übertragen wird, um eine Beschädigung der Antriebswelle unter Fahrzuständen, in welchen eine Bruchfestigkeit der Antriebswelle vermindert ist, zu verhindern.
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Gemäß einem Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Verhindern einer Beschädigung an einem Antriebssystem bei Fahrzeugen bereit, wobei das Verfahren aufweist: einen ersten Schritt des Ermittelns, ob ein Vierradantriebfahrzeug eine Kurve fährt, basierend auf einem Lenkwinkelsignal, einen zweiten Schritt des Ermittelns, basierend auf einem Gaspedal-Öffnungsratensignal des Fahrzeugs, ob ein Maximaldrehmoment, welches in der Lage ist, eine Beschädigung der Vorderrad-Antriebswellen zu verursachen, erzeugt wird, einen dritten Schritt des Prüfens eines Bodenwellen-Einfederungsbetrags des Fahrzeugs und des Ermittelns, ob es wahrscheinlich ist, dass die Vorderrad-Antriebswellen beschädigt werden durch ein Maximaldrehmoment, welches auf die Vorderrad-Antriebswellen übertragen wird, wenn das Fahrzeug eine Kurve fährt; und einen vierten Schritt des Absenkens, wenn es wahrscheinlich ist, dass die Vorderrad-Antriebswellen beschädigt werden, eines Maximalwerts eines Vierradantriebdrehmoments, welches an die Vorderrad-Antriebswellen angelegt wird.
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In einer beispielhaften Ausführungsform kann das Ermitteln, ob das Maximaldrehmoment des zweiten Schritts an die vorderen Antriebswellen angelegt ist, aufweisen Ermitteln, ob Schlupf von Hinterrädern auftritt, basierend auf einem Signal, welches eine Radgeschwindigkeit von Vorderrädern anzeigt, und einem Signal, welches eine Radgeschwindigkeit von Hinterrädern anzeigt. Wenn ein Unterschied zwischen der Radgeschwindigkeit der Vorderräder und der Radgeschwindigkeit der Hinterräder größer oder gleich einem Grenzwert ist, kann ermittelt werden, dass Schlupf der Hinterräder auftritt.
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Der dritte Schritt kann aufweisen Prüfen des Bodenwellen-Einfederungsbetrag des Fahrzeugs basierend auf einer Bodenfreiheit-Änderungsrate, wobei die Bodenfreiheit-Änderungsrate eine Änderung einer Höhe vom Erdboden zu einem Boden des Fahrzeugs angibt, und Ermitteln, wenn die Bodenfreiheit-Änderungsrate größer oder gleich einem ersten Referenzwert ist, der festgelegt ist als ein Minimalwert, der eine Möglichkeit der Vorderrad-Antriebswellen-Beschädigung durch das Maximaldrehmoment, welches daran angelegt wird, angibt, dass es wahrscheinlich ist, dass die Vorderrad-Antriebswellen beschädigt werden durch das Maximaldrehmoment, welches darauf übertragen wird, wenn das Fahrzeug eine Kurve fährt.
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Außerdem, wenn die Bodenfreiheit-Änderungsrate größer oder gleich einem ersten Referenzwert ist, der festgelegt ist als ein Minimalwert, der eine Möglichkeit der Vorderrad-Antriebswellen-Beschädigung durch das Maximaldrehmoment, welches daran angelgt wird, angibt, und kleiner als oder gleich einem zweiten Referenzwert ist, welcher festgelegt ist als ein Maximalwert, der eine Möglichkeit der Vorderrad-Antriebswellen-Beschädigung durch das Maximaldrehmoment, welches daran angelgt wird, angibt, wird ermittelt, dass es wahrscheinlich ist, dass die Vorderrad-Antriebswellen beschädigt werden durch das Maximaldrehmoment, welches darauf übertragen wird, wenn das Fahrzeug eine Kurve fährt.
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Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform kann der vierte Schritt aufweisen ein Ermitteln eines Grenzdrehmoments zum Beschränken des Maximaldrehmoments des Vierradantrieb-Drehmoments gemäß "Bruchfestigkeit·2(LH + RH)/Vorderraddifferenzial-Übersetzungsverhältnis".
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Hierbei kann die Bruchfestigkeit eine Bruchfestigkeit der Vorderrad-Antriebswellen sein, LH kann ein Drehmoment bezeichnen, welches an der linken Antriebswelle der Vorderrad-Antriebswellen, welche zwischen dem linken Vorderrad und dem Vorderraddifferenzial angeordnet ist, angelegt ist, und RH kann ein Drehmoment bezeichnen, welches an der rechten Antriebswelle der Vorderrad-Antriebswellen, welche zwischen dem rechten Vorderrad und dem Vorderraddifferenzial angeordnet ist, angelegt ist.
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Außerdem kann das Maximaldrehmoment des Vierradantrieb-Drehmoments für eine feststehende Grenzdrehmoment-Beibehaltungszeit beschränkt sein auf einen Wert des bestimmten Grenzdrehmoments.
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Weitere Aspekte und beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung sind unten erläutert.
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Die obigen und weitere Merkmale der Erfindung sind unten erläutert.
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Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung haben andere Eigenschaften und Vorzüge, welche anhand der beigefügten, hierin mit aufgenommenen Zeichnungen, und der folgenden detaillierten Beschreibung, welche gemeinsam dazu dienen, bestimmte Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu erläutern, ersichtlich sind bzw. genauer erläutert werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist ein Diagramm, welches Eingangssignale darstellt, welche nötig sind, um ein Verfahren zum Verhindern einer Beschädigung an einem Antriebssystem bei Fahrzeugen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auszuführen, und
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2 ist ein schematisches Flussdiagramm, welches ein Verfahren zum Verhindern einer Beschädigung an einem Antriebssystem bei Fahrzeugen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
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Es sollte zu verstehen sein, dass die beigefügten Zeichnungen nicht zwangsläufig maßstabsgerecht sind, und dass sie eine etwas vereinfachte Darstellung verschiedener Eigenschaften präsentieren, die die Grundprinzipien der Erfindung veranschaulichen. Die spezifischen hierin offenbarten Gestaltungsmerkmale der vorliegenden Erfindung, einschließlich beispielsweise spezifischen Abmessungen, Ausrichtungen, Positionierungen und Formen, werden teilweise durch die geplante Nutzung und Anwendungsumgebung bestimmt.
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In den Figuren bezeichnen Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Teile der vorliegenden Erfindung durchgängig in den mehreren Figuren der Zeichnung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Es wird nun detailliert Bezug genommen auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung(en), für welche Beispiele im Zusammenhang in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und im Text unten erläutert werden. Auch wenn die Erfindung im Zusammenhang mit beispielhaften Ausführungen erläutert wird, ist zu verstehen, dass die vorliegende Beschreibung die Erfindung(en) nicht auf diese Ausführungsbeispiele einschränken soll. Im Gegensatz dazu soll(en) die Erfindung(en) nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen abdecken, sondern auch verschiedene Alternativen, Modifikationen, Entsprechungen und andere Ausführungsformen, sofern sie innerhalb des von den angehängten Ansprüchen definierten Geistes und Umfangs der Erfindung liegen.
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Allgemein schaltet ein Front-(Verbrennungs-)Motor-Hinterradantrieb-(FR)-basiertes Vollzeit-Vierradantriebfahrzeug in manchen Fällen vom Vollzeit-Vierradantrieb auf FR, und somit werden die vier Räder, welche die Vorderräder und Hinterräder aufweisen, in Vollzeit oder Teilzeit als Antriebsräder genutzt. In diesem Fall wird die Antriebskraft, welche an die Vorderradseite übertragen wird, an die Vorderräder mittels einer Vorderrad-Antriebswelle und eines Vorderraddifferenzials übertragen.
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Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Verhindern einer Beschädigung an einem FR-basierten Antriebssystem eines Vollzeit-Vierradantriebs bei Fahrzeugen. Insbesondere stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren bereit zum Verhindern einer Beschädigung an einer Vorderrad-Antriebswelle mittels Änderns eines Grenzwerts eines AWD Drehmoments (oder Vierradantrieb Drehmoments) in einer Fahrsituation, welche die Bruchfestigkeit der Vorderrad-Antriebswellen, welche das Antriebssystem eines Vollzeit-Vierradantriebfahrzeugs bilden, beeinträchtigt.
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Hierin wird im Folgenden eine Beschreibung bereitgestellt mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen, so dass Fachmänner die vorliegende Erfindung leicht ausführen können.
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In der folgenden Beschreibung werden Allradantriebs-(AWD-)Drehmoment und Vierradantriebs-Drehmoment synonym verwendet als ein Antriebs-Drehmoment, welches vom Verbrennungsmotor des Vollzeit-Vierradantriebfahrzeugs bereitgestellt und an die Räder übertragen wird.
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Das Vierradantrieb Drehmoment kann ermittelt und gesteuert werden mittels eines Steuergeräts zum Ausführen eines Steuervorgangs, welcher einen Betrieb eines AWD Antriebssystems betrifft, welches ein Getriebe, ein Verteilergetriebe, eine Antriebswelle und ein Differenzial des Fahrzeugs aufweist. Beispielsweise kann das Vierradantriebs-Drehmoment geregelt werden gemäß einem Anzeige-Drehmoment einer elektronischen Steuereinheit (ECU), welche gestaltet ist, einen Betrieb des Verteilergetriebes zu steuern.
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1 ist ein Diagramm, welches Eingangssignale darstellt, welche nötig sind, um ein Verfahren zum Verhindern einer Beschädigung an einem Antriebssystem bei Fahrzeugen gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu verwirklichen, und 2 ist ein schematisches Flussdiagramm, welches ein Verfahren zum Verhindern einer Beschädigung an einem Antriebssystem bei Fahrzeugen gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
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Wie in 1 dargestellt ist, empfängt ein Steuergerät (AWD ECU) Signale bezüglich eines Lenkwinkels, einer Gaspedal-Öffnungsrate, einer Bodenfreiheit, Radgeschwindigkeiten von vier Rädern und Ähnlichen, um ein Vierradantrieb-Drehmoment zu ermitteln und zu steuern.
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Das Steuergerät ermittelt, basierend auf dem Lenkwinkelsignal, ob das Fahrzeug geradeaus fährt oder lenkt, und ermittelt, basierend auf dem Gaspedal-Öffnungsratensignal, ob ein maximales Aufprall-Drehmoment, d.h. ein maximales Aufprall-Drehmoment des Vierradantrieb-Drehmoments) erzeugt worden ist mittels eines plötzlichen Anstiegs des Verbrennungsmotordrehmoments. Wenn die Gaspedal-Öffnungsrate sich plötzlich ändert, steigt das Verbrennungsmotordrehmoment drastisch an und erzeugt dadurch ein Maximaldrehmoment, welches wie ein Aufprall wirkt, bei welchem es wahrscheinlich ist, dass er eine Beschädigung der Vorderrad-Antriebswelle verursacht. Deshalb kann das Maximal-Aufpralldrehmoment eine Beschädigung der Antriebswelle verursachen, deren Bruchfestigkeit verringert ist.
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Um zu ermitteln, ob die Gaspedal-Öffnungsrate sich plötzlich geändert hat, kann das Steuergerät die Änderungsrate der Gaspedal-Öffnungsrate in Echtzeit erfassen und prüfen, und kann ermitteln, dass eine plötzliche Änderung der Gaspedal-Öffnungsrate aufgetreten ist, wenn die Änderungsrate der Gaspedal-Öffnungsrate größer als oder gleich ist einer vorbestimmten Referenz-Änderungsrate.
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Hierbei kann die Referenz-Änderungsrate, welche dafür vorgesehen ist, ein Auftreten einer plötzlichen Änderung der Gaspedal-Öffnungsrate zu ermitteln, zu einem Wert festgelegt werden, der mittels Versuch und Auswertung in einer tatsächlichen Fahrzeugumgebung ermittelt wurde, oder zu einem typischen Wert.
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Außerdem kann das Steuergerät ein Auftreten einer Bodenwellen-Einfederung bei dem Fahrzeug und einen Bodenwellen-Einfederungsbetrag (Bodenwellen-Zustand) basierend auf dem Bodenfreiheitssignal prüfen, wodurch eine Vollständige-Bodenwelle-Situation ermittelt und erkannt werden kann, bei welcher die Bruchfestigkeit der Antriebswelle am niedrigsten wird.
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Die Bodenfreiheit, welche eine Höhe vom Erdboden zum Boden des Fahrzeugs (oder eine Höhe vom Erdboden zum hinteren Querlenker) bezeichnet, kann erfasst werden mittels eines Fahrzeug-Höhensensors, welcher am Fahrzeug angebracht sein kann. Die Änderungsrate des Bodenwellen-Einfederungsbetrags kann geprüft werden basierend auf der Änderungsrate der Bodenfreiheit.
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Hierbei stellt der Bodenwellen-Zustand des Fahrzeugs einen Zustand dar, bei welchem die Höhe des Fahrzeugbodens angehoben wird, wenn die Federung zusammengedrückt wird. Der Zustand, in welchem die Federung in maximalem Ausmaß verkürzt (zusammengedrückt) ist, wird als ein vollständiger-Bodenwellen-Zustand bezeichnet.
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Anders ausgedrückt kann sich die Höhe vom hinteren Querlenker zum Erdboden ändern, wenn die Federung zusammengedrückt und gedehnt (wiederhergestellt) wird. Dementsprechend kann der Bodenwellen-Zustand des Fahrzeugs gemäß einer Kompression der Federung geprüft werden basierend auf der Änderungsrate der Bodenfreiheit pro Zeiteinheit.
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Außerdem berechnet das Steuergerät die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs basierend auf dem Radgeschwindigkeitssignal der Vorderräder und Hinterräder und ermittelt, ob ein Schlupf der Hinterräder aufgetreten ist oder nicht.
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Wenn beispielsweise die Fahrzeuggeschwindigkeit, die basierend auf den Radgeschwindigkeitssignalen der vier Räder geprüft wurde, höher oder gleich ist einer festgelegten Referenz-Fahrzeuggeschwindigkeit und die Radgeschwindigkeitsdifferenz zwischen den Vorderrädern und den Hinterrädern größer oder gleich einem vorbestimmten Grenzwert ist, wird ermittelt, dass Schlupf an den Hinterrädern des Fahrzeugs während der Fahrt aufgetreten ist.
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Hierbei ist die Referenz-Fahrzeuggeschwindigkeit auf eine Geschwindigkeit festgelegt, bei welcher Schlupf der Hinterräder als wahrscheinlich auftretend ermittelt ist, und ein Wert, der mittels Versuch und Auswertung in einer tatsächlichen Fahrzeugumgebung ermittelt wurde, oder ein typischer Wert können als Referenz-Fahrzeuggeschwindigkeit festgelegt werden. Außerdem ist die Technologie eines Berechnens einer Fahrzeuggeschwindigkeit basierend auf der Radgeschwindigkeit im Fachgebiet wohlbekannt, so dass eine detaillierte Beschreibung davon nicht bereitgestellt wird.
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Wenn das Fahrzeug eine Kurve fährt, wird der maximale Gelenkwinkel der Vorderrad-Antriebswelle typischerweise gemäß dem Bodenwellen-Einfederungsbetrag des gefederten Fahrzeugs ermittelt. Die Bruchfestigkeit der Antriebswelle nimmt ab, wenn der Gelenkwinkel der Vorderrad-Antriebswelle größer wird. Insbesondere wird die Vorderrad-Antriebswelle mit hoher Wahrscheinlichkeit beschädigt, wenn das maximale Vierradantrieb Drehmoment an die Vorderrad-Antriebswelle angelegt wird, wenn sich der Bodenwellen-Einfederungsbetrag innerhalb eines bestimmten Bereichs befindet.
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Das heißt, wenn ein Bodenwellen-Einfederungsbetrag des Fahrzeugs innerhalb eines bestimmten Bereichs vorliegt, wenn der Gelenkwinkel der Vorderrad-Antriebswelle auftritt, während das Fahrzeug eine Kurve fährt, und die Vorderrad-Antriebswelle bis zu einem Ausmaß gebogen wird, bei dem ein Bereich erreicht ist, in dem eine Beschädigung-möglich ist, kann die Vorderrad-Antriebswelle durch das maximale Vierradantrieb-Drehmoment, welches an der Vorderrad-Antriebswelle angelegt wird, beschädigt werden.
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Dementsprechend kann die Vorderrad-Antriebswelle vor einer Beschädigung geschützt werden, welche durch das maximale Vierradantrieb-Drehmoment, welches an sie angelegt wird, verursacht wird, mittels Verringerns des Vierradantrieb-Drehmoments bei einem Bodenwellen-Zustand, bei welchem der Gelenkwinkel in dem Bereich auftritt, in welchem die Vorderrad-Antriebswelle beschädigt wird, wenn das Fahrzeug eine Kurve fährt und ein maximaler-Aufprall-Drehmoment angewendet wird.
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Hierin wird im Folgenden das Verfahren der vorliegenden Erfindung zum Verhindern einer Beschädigung an dem Antriebssystem bei Fahrzeugen mit Bezug auf 2 beschrieben.
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Wie in 2 gezeigt ist, wird der Kurvenfahrzustand des Fahrzeugs basierend auf dem Lenkwinkelsignal geprüft. Wenn der erfasste Lenkwinkel größer oder gleich einem vorbestimmten Referenzwinkel ist, wird ermittelt, dass das Fahrzeug eine Kurve fährt.
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Der Referenzwinkel ist ein Winkel, mittels dessen das Fahrzeug als eine Kurve fahrend ermittelt wird. Der Referenzwinkel wird ermittelt mittels Versuch und Auswertung in einer tatsächlichen Fahrzeugumgebung und wird gemäß jedem Fahrzeug (oder jedem Fahrzeugtyp) festgelegt.
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Als nächstes wird ein Auftreten von Schlupf der Hinterräder ermittelt basierend auf den Radgeschwindigkeitssignalen der Räder. Wenn die Radgeschwindigkeitsdifferenz zwischen den Vorderrädern und den Hinterrädern größer oder gleich einem vorbestimmten Grenzwert ist, wird ermittelt, dass Schlupf der Hinterräder des Fahrzeugs aufgetreten ist.
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Wenn beispielsweise die basierend auf den Radgeschwindigkeitssignalen der vier Räder geprüfte Fahrzeuggeschwindigkeit größer oder gleich einer festgelegten Referenz-Fahrzeuggeschwindigkeit ist, und ein Wert, der erhalten wird, indem die Radgeschwindigkeit der Vorderräder von der Radgeschwindigkeit der Hinterräder subtrahiert wird, größer als Null ist, wird bestimmt, dass bei den Hinterrädern des Fahrzeugs, welches mit einer bestimmten Geschwindigkeit fährt, Schlupf aufgetreten ist.
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Wenn ein Aufprall-Drehmoment erzeugt wird wegen eines plötzlichen Anstiegs des Verbrennungsmotordrehmoments während Schlupf der Hinterräder auftritt, kann ermittelt werden, dass das Aufprall-Drehmoment an der Vorderrad-Antriebswelle angelegt ist. Das heißt, es kann ermittelt werden, basierend auf den Radgeschwindigkeitssignalen der Räder, ob es wahrscheinlich ist oder nicht, dass das Aufprall-Drehmoment an der Vorderrad-Antriebswelle angelegt (dieser zugeführt) wird.
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Als nächstes wird ein Auftreten eines Aufprall-Drehmoments gemäß einem plötzlichen Anstieg des Verbrennungsmotordrehmoments geprüft basierend auf dem Gaspedal-Öffnungsratensignal. Wenn die erfasste Gaspedal-Öffnungsrate größer oder gleich einer vorbestimmten Referenz-Öffnungsrate ist, wird ermittelt, dass ein maximales Aufprall-Drehmoment, welches eine Beschädigung an der Vorderrad-Antriebswelle hervorrufen kann, erzeugt worden ist gemäß einem plötzlichen Anstieg des (Verbrennungs-)Motordrehmoments.
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Danach wird der Bodenwellen-Einfederungsbetrag des Fahrzeugs basierend auf der Änderungsrate der Bodenfreiheit geprüft. Der Bodenwellen-Einfederungsbetrag die Änderung der Bodenfreiheit pro Zeiteinheit können geprüft werden basierend auf der Bodenfreiheit-Änderungsrate. Dementsprechend, wenn die Bodenfreiheit-Änderungsrate größer oder gleich einer vorbestimmten Referenz-Änderungsrate (oder einem ersten Referenzwert) ist, wird erkannt, dass die Vorderrad-Antriebswelle des Fahrzeugs, welches gerade eine Kurve fährt, beschädigt werden kann wegen einer Verschlechterung ihrer Bruchfestigkeit, welche aus einem Auftreten einer Bodenwellen-Einfederung in der Federung resultiert.
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Alternativ wird, wenn die Bodenfreiheit-Änderungsrate größer oder gleich einem ersten vorbestimmten Referenzwert (Referenz-Änderungsrate) ist und kleiner oder gleich einem zweiten Referenzwert ist, erkannt, dass die Bruchfestigkeit der Vorderrad-Antriebswelle des Fahrzeugs, welches gerade eine Kurve fährt, bis zu einem Niveau abgesenkt ist, bei welchem die Vorderrad-Antriebswelle beschädigt werden kann durch das maximale Vierradantrieb-Drehmoment, welches angelegt wird, während die Vorderrad-Antriebswelle einen extremen Winkel einnimmt wegen eines Auftretens einer Bodenwellen-Einfederung in der Federung.
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Anders ausgedrückt ist, wenn die Bodenfreiheit-Änderungsrate größer oder gleich dem ersten vorbestimmten Referenzwert ist, die Bruchfestigkeit der Vorderrad-Antriebswelle des Fahrzeugs, welches lenkt, verringert wegen eines Auftretens einer Bodenwelle in der Federung. Insbesondere wenn die Bodenfreiheit-Änderungsrate zwischen dem ersten vorbestimmten Referenzwert und dem zweiten vorbestimmten Referenzwert liegt, wird die Bruchfestigkeit der Vorderrad-Antriebswelle am schechtesten wegen eines Auftretens einer Bodenwelle in der Federung.
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Hierbei sind der erste Referenzwert und der zweite Referenzwert so festgelegt, dass sie dem Minimalwert und dem Maximalwert in einem Bodenwellen-Einfederungsbetrag-Bereich entsprechen, innerhalb dessen es wahrscheinlich ist, dass die Vorderrad-Antriebswelle gebogen und beschädigt wird, wenn das maximale Aufprall-Drehmoment angewendet wird. Der erste Referenzwert und der zweite Referenzwert werden als Werte festgelegt, welche mittels Versuchs und Auswertung in einer tatsächlichen Fahrzeugumgebung ermittelt werden.
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Wenn der Bodenwelle-Zustand, welcher den Winkel der Vorderrad-Antriebswelle beeinträchtigt, erfüllt ist, weil ein Kurvenfahren des Fahrzeugs auftritt, welches dazu führt, dass die Vorderrad-Antriebswelle abgewinkelt wird, ist die Bruchfestigkeit der Antriebswelle verringert, und somit ist es wahrscheinlich, dass die Vorderrad-Antriebswelle beschädigt wird durch das maximale Vierradantrieb-Drehmoment, welches daran angelegt wird. Dementsprechend wird das Grenzdrehmoment des Vierradantrieb-Drehmoments ermittelt und gesteuert entsprechend Gleichung 1 unten, um das maximale Vierradantrieb-Drehmoment, welches an der Vorderrad-Antriebswelle angelegt wird, zu verringern. Grenzdrehmoment = Bruchfestigkeit·2(LH + RH)/Vorderraddifferenzial-Übersetzung Gleichung 1
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Hierbei ist Bruchfestigkeit die Bruchfestigkeit der Vorderrad-Antriebswelle, LH bezeichnet ein Drehmoment, welches an einer linken (oder fahrersitzseitigen) Antriebswelle der Vorderrad-Antriebswelle, welche zwischen dem linken Vorderrad und dem Vorderraddifferenzial angeordnet ist, angelegt wird, und RH bezeichnet ein Drehmoment, welches an einer rechten (oder beifahrersitzseitigen) Antriebswelle, welche zwischen dem rechten Vorderrad und dem Vorderraddifferenzial angeordnet ist, angelegt wird. Die Vorderraddifferenzial-Übersetzung bezeichnet eine vorbestimmte Übersetzung des Vorderraddifferenzials, welches im Fahrzeug eingebaut ist, und ist als ein (konstanter) Wert festgelegt, der bestimmt wird, wenn das Fahrzeug konstruiert wird. Hierbei wird in Gleichung 1 angenommen, dass dasselbe Drehmoment an die linke und die rechte Antriebswelle angelegt wird.
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Außerdem ist das Grenzdrehmoment ein Drehmomentwert, welcher angegeben wird, um das Maximaldrehmoment des Vierradantrieb-Drehmoments zu begrenzen. Das Maximaldrehmoment des Vierradantrieb-Drehmoments, welches an den Vorderrad-Antriebswellen während eines Fahrens des AWD Fahrzeugs angelegt wird, kann verringert werden mittels Verringerns des Grenzdrehmoments unter Verwendung von Gleichung 1.
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Das Grenzdrehmoment, das auf diese Weise bestimmt wird, begrenzt das Maximaldrehmoment des Vierradantrieb-Drehmoments für eine festgelegte Grenzdrehmoment-Beibehaltungszeit. Anders ausgedrückt wird das Maximaldrehmoment des Vierradantrieb-Drehmoments für die festgelegte Grenzdrehmoment-Beibehaltungszeit auf den Wert des bestimmten Grenzdrehmoments begrenzt. Hierbei kann die Grenzdrehmoment-Beibehaltungszeit mittels einer Hysterese ermittelt werden und gemäß den Eigenschaften des Fahrzeugs mittels eines bestimmten Versuchs und Auswertung anpassbar sein.
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In herkömmlichen Fällen ist das Grenzdrehmoment zum Begrenzen des Maximaldrehmoments des Vierradantrieb-Drehmoments, welches an die Räder übertragen wird, als ein bestimmter Wert für alle Zustände festgelegt, und somit werden die Vorderrad-Antriebswellen beschädigt durch ein Aufprall-Drehmoment, welches daran angelegt wird, wenn ein ungünstiger Zustand hinsichtlich der. Festigkeit der Antriebswelle eintritt, Allerdings wird, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, das Grenzdrehmoment entsprechend dem Fahrzustand des Fahrzeugs im Hinblick auf eine Situation, in welcher die Festigkeit der Antriebswelle gesenkt ist, geändert. Dementsprechend wird, wenn die Antriebswellen einen ungünstigen Winkel aufweisen, das Maximaldrehmoment des Vierradantrieb-Drehmoments, welches an den Vorderrad-Antriebswellen angelegt wird, gesenkt, um eine Beschädigung der Antriebswellen zu vermeiden, ohne die Größe der Antriebswelle zu erhöhen.
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Wie aus der obigen Beschreibung ersichtlich ist, stellt die vorliegende Erfindung die folgenden Wirkungen bereit.
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Gemäß Ausführungsformen eines Verfahrens der vorliegenden Erfindung zum Verhindern einer Beschädigung am Antriebssystem bei Fahrzeugen, kann eine Beschädigung an der Antriebswelle verhindert werden mittels Änderns und Optimierens des Grenzwerts des AWD-Drehmoments mittels Erkennens einer Situation, in welcher Zustände (z.B. ein Lenkzustand, ein Bodenwellenzustand) welche die Bruchfestigkeit der Antriebswelle beeinträchtigen, vorliegen. In diesem Fall kann eine Beschädigung an der Antriebswelle verhindert werden, ohne die Größe der Antriebswelle zu erhöhen. Dementsprechend können Herstellungskosten und Gewicht eines Fahrzeugs verringert werden und Treibstoffeffizienz verbessert werden im Vergleich zu herkömmlichen Fällen.
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Demzufolge kann eine Beschädigung an den Vorderrad-Antriebswellen verhindert werden bei einem Hinterradantrieb- (FR)-basierten Allradantrieb- (AWD-) Fahrzeug, während das AWD Drehmoment innerhalb eines erlaubten Bereichs maximiert ist.
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Um die Erklärung zu vereinfachen und für eine genaue Definition in den beigefügten Ansprüchen werden die Begriffe „höher“, „niedriger“, „innen“, „außen“ etc. verwendet, um Merkmale der beispielhaften Ausführung zu bezeichnen mit Bezug auf die Positionierung dieser Merkmale wie in den Figuren dargestellt.
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Die vorangehenden Beschreibungen bestimmter beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindungen wurden zum Zweck der Veranschaulichung und Beschreibung aufgezeigt. Es ist nicht beabsichtigt, dass sie vollständig sein sollen, oder die Erfindung auf die genau offenbarten Formen beschränken sollen, und offenbar sind viele Änderungen und Variationen im Licht der obigen Lehre möglich. Die beispielhaften Ausführungsformen wurden gewählt und beschrieben, um bestimmte Prinzipien der Erfindung und ihre praktische Anwendung zu beschreiben, so dass Fachmänner in die Lage versetzt werden, sowohl verschiedene beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, als auch verschiedenen Alternativen und Abwandlungen davon herzustellen und zu verwenden. Es ist vorgesehen, dass der Schutzumfang der Erfindung durch die angehängten Ansprüche und ihre Entsprechungen definiert wird.
