DE102022103438A1

DE102022103438A1 - Abschwächung der drehmomentlenkung unter einsatz eines sperrdifferenzials an einer lenkachse

Info

Publication number: DE102022103438A1
Application number: DE102022103438.0A
Authority: DE
Inventors: Keith Weston; Jonathan Michael Graves; Andrew MONTICELLO; Brent Clark
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2021-02-17
Filing date: 2022-02-14
Publication date: 2022-08-18
Also published as: CN114940209A; US20220260145A1; US11746871B2

Abstract

Die Offenbarung stellt eine Abschwächung der Drehmomentlenkung unter Einsatz eines Sperrdifferenzials an einer Lenkachse bereit. Ein Verfahren zum Abschwächen von Drehmomentlenkung in einem Fahrzeug, das eine Lenkachse mit einem Sperrdifferenzial und einem Paar von Ausgangselementen aufweist. Das Sperrdifferenzial beinhaltet ein Paar von Differenzialausgängen und eine Kupplung. Das Verfahren beinhaltet: Betreiben des Sperrdifferenzials mit der Kupplung in der ersten Bedingung; Bestimmen, dass sich das Fahrzeug in einem Zustand befindet, in dem eine Drehmomentlenkungsbedingung auftritt oder wahrscheinlich auftritt; und Betreiben der Kupplung zum Reduzieren einer Drehmomentdifferenz zwischen den Differenzialausgaben, um die Drehmomentlenkungsbedingung abzuschwächen. Ein Fahrzeug mit einer Lenkachse und einer Steuerung, die dazu konfiguriert ist, eine Kupplung in der Lenkachse zu betreiben, um Drehmomentlenkung zu mildern, wird ebenfalls bereitgestellt.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Abschwächung der Drehmomentlenkung, die ein Sperrdifferenzial an einer Lenkachse einsetzt.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Dieser Abschnitt stellt lediglich Hintergrundinformationen in Bezug auf die vorliegende Offenbarung bereit, bei denen es sich nicht unbedingt um den Stand der Technik handelt. Einige Fahrzeuge mit Vierradantrieb und/oder Allradantrieb erfahren unter bestimmten Umständen Drehmomentlenkung, bei der mehr Antriebsdrehmoment auf die Antriebsräder an einer Lenkachse übertragen wird und relativ mehr Drehmoment zwischen einem der Antriebsräder an der Lenkachse und dem Boden als zwischen dem anderen der Antriebsräder an der Lenkachse und dem Boden übertragen wird. Es wäre wünschenswert, eine Lenkachse und zugehörige Steuerungen bereitzustellen, die eine Drehmomentlenkung mildern können.
KURZDARSTELLUNG
Dieser Abschnitt stellt eine allgemeine Kurzdarstellung der Offenbarung bereit und ist keine umfassende Offenbarung ihres vollständigen Schutzumfangs oder all ihrer Merkmale.
In einer Form stellt die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zum Abschwächen von Drehmomentlenkung in einem Fahrzeug mit einer Lenkachse bereit. Die Lenkachse weist ein Sperrdifferenzial und ein Paar von Ausgangselementen auf. Das Sperrdifferenzial beinhaltet ein Paar von Differenzialausgängen und eine Kupplung. Jeder der Differenzialausgänge ist zur gemeinsamen Drehung an ein jeweiliges der Ausgangselemente gekoppelt. Die Kupplung ist selektiv zwischen einer ersten Bedingung, die eine Drehzahldifferenzierung zwischen den Differenzialausgaben in einem vorbestimmten maximalen Ausmaß zulässt und eine Drehzahldifferenzierung zwischen den Differenzialausgaben in einem vorbestimmten minimalen Ausmaß verhindert, und einer zweiten Bedingung, die eine Drehzahldifferenzierung zwischen den Differenzialausgaben in einem vorbestimmten minimalen Ausmaß zulässt und eine Drehzahldifferenzierung zwischen den Differenzialausgaben in einem vorbestimmten maximalen Ausmaß verhindert, betreibbar. Das Verfahren beinhaltet: Betreiben des Sperrdifferenzials mit der Kupplung in der ersten Bedingung; Bestimmen, dass sich das Fahrzeug in einem Zustand befindet, in dem eine Drehmomentlenkungsbedingung auftritt oder wahrscheinlich auftritt; und Betreiben der Kupplung zum Reduzieren einer Drehmomentdifferenz zwischen den Differenzialausgaben, um die Drehmomentlenkungsbedingung abzuschwächen.
In einer anderen Form stellt die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zum Unterstützen eines Fahrzeugführers beim Durchführen eines Driftmanövers in einem Fahrzeug bereit. Das Fahrzeug beinhaltet eine Lenkachse, das ein Sperrdifferenzial und ein Paar von Ausgangselementen aufweist. Das Sperrdifferenzial beinhaltet ein Paar von Differenzialausgängen und eine Kupplung. Jeder der Differenzialausgänge ist zur gemeinsamen Drehung an ein jeweiliges der Ausgangselemente gekoppelt. Die Kupplung ist selektiv zwischen einer ersten Bedingung, die eine Drehzahldifferenzierung zwischen den Differenzialausgaben in einem vorbestimmten maximalen Ausmaß zulässt und eine Drehzahldifferenzierung zwischen den Differenzialausgaben in einem vorbestimmten minimalen Ausmaß verhindert, und einer zweiten Bedingung, die eine Drehzahldifferenzierung zwischen den Differenzialausgaben in einem vorbestimmten minimalen Ausmaß zulässt und eine Drehzahldifferenzierung zwischen den Differenzialausgaben in einem vorbestimmten maximalen Ausmaß verhindert, betreibbar. Das Verfahren beinhaltet: Bestimmen eines Werts einer Eigenschaft, die einen Gierwinkel angibt; Bestimmen, dass das Driftmanöver eingeleitet wurde; Betreiben der Kupplung in der zweiten Bedingung, wenn der Wert der Eigenschaft angibt, dass ein Absolutwert des Gierwinkels einen ersten vorbestimmten Schwellenwert überschreitet und das Driftmanöver eingeleitet wurde, oder ansonsten Betreiben der Kupplung in einer Zwischenbedingung, wenn der Wert der Eigenschaft angibt, dass der Absolutwert des Gierwinkels den ersten vorbestimmten Schwellenwert nicht überschreitet, wobei die Zwischenbedingung die Drehzahldifferenzierung zwischen den Differenzialausgaben in einem vorbestimmten ersten Zwischenausmaß verhindert, das zwischen dem maximalen und minimalen Ausmaß liegt, in dem die Drehzahldifferenzierung verhindert wird.
In einer weiteren Form stellt die vorliegende Offenbarung ein Fahrzeug bereit, das eine Lenkachse und eine Steuerung beinhaltet. Die Lenkachse weist ein Sperrdifferenzial mit einem Paar von Ausgangselementen und eine Kupplung auf. Die Kupplung ist selektiv zwischen einer ersten Bedingung, die eine Drehzahldifferenzierung zwischen den Differenzialausgaben in einem vorbestimmten maximalen Ausmaß zulässt und eine Drehzahldifferenzierung zwischen den Differenzialausgaben in einem vorbestimmten minimalen Ausmaß verhindert, und einer zweiten Bedingung, die eine Drehzahldifferenzierung zwischen den Differenzialausgaben in einem vorbestimmten minimalen Ausmaß zulässt und eine Drehzahldifferenzierung zwischen den Differenzialausgaben in einem vorbestimmten maximalen Ausmaß verhindert, betreibbar. Die Steuerung ist an die Kupplung gekoppelt und zu Folgendem konfiguriert: Betreiben der Kupplung in der ersten Bedingung; Bestimmen, dass sich das Fahrzeug in einem Zustand befindet, in dem eine Drehmomentlenkungsbedingung auftritt oder wahrscheinlich auftritt; und Betreiben der Kupplung zum Reduzieren einer Drehmomentdifferenz zwischen den Differenzialausgaben, um die Drehmomentlenkungsbedingung abzuschwächen.
In noch einer weiteren Form stellt die vorliegende Offenbarung ein Fahrzeug mit einer Lenkachse und einer Steuerung bereit. Die Lenkachse weist ein Sperrdifferenzial mit einem Paar von Ausgangselementen und eine Kupplung auf. Die Kupplung ist selektiv zwischen einer ersten Bedingung, die eine Drehzahldifferenzierung zwischen den Differenzialausgaben in einem vorbestimmten maximalen Ausmaß zulässt und eine Drehzahldifferenzierung zwischen den Differenzialausgaben in einem vorbestimmten minimalen Ausmaß verhindert, und einer zweiten Bedingung, die eine Drehzahldifferenzierung zwischen den Differenzialausgaben in einem vorbestimmten minimalen Ausmaß zulässt und eine Drehzahldifferenzierung zwischen den Differenzialausgaben in einem vorbestimmten maximalen Ausmaß verhindert, betreibbar. Die Steuerung ist an die Kupplung gekoppelt und zu Folgendem konfiguriert: Bestimmen eines Werts einer Eigenschaft, die einen Gierwinkel angibt; Bestimmen, dass ein Driftmanöver eingeleitet wurde; Betreiben der Kupplung in der zweiten Bedingung, wenn der Wert der Eigenschaft angibt, dass ein Absolutwert des Gierwinkels einen ersten vorbestimmten Schwellenwert überschreitet und das Driftmanöver eingeleitet wurde, oder ansonsten Betreiben der Kupplung in einer Zwischenbedingung, wenn der Wert der Eigenschaft angibt, dass der Absolutwert des Gierwinkels den ersten vorbestimmten Schwellenwert nicht überschreitet, wobei die Zwischenbedingung die Drehzahldifferenzierung zwischen den Differenzialausgaben in einem vorbestimmten ersten Zwischenausmaß verhindert, das zwischen dem maximalen und minimalen Ausmaß liegt, in dem die Drehzahldifferenzierung verhindert wird.
Weitere Anwendungsbereiche werden aus der in dieser Schrift bereitgestellten Beschreibung ersichtlich. Die Beschreibung und konkreten Beispiele in dieser Kurzdarstellung dienen lediglich der Veranschaulichung und sollen den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.
Figurenliste
Die in dieser Schrift beschriebenen Zeichnungen dienen lediglich der Veranschaulichung ausgewählter Ausführungsformen und nicht allen möglichen Umsetzungen und sollen den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.

1 ist eine schematische Veranschaulichung eines beispielhaften Fahrzeugs, das eine Lenkachse und eine Steuerung aufweist, die dazu konfiguriert sind, Drehmomentlenkung gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung abzuschwächen;
2 ist eine Schnittansicht eines Abschnitts der in 1 dargestellten Lenkachse; und
3 ist eine schematische Ansicht in Form eines Ablaufdiagramms eines beispielhaften Verfahrens zum Betreiben der Lenkachse, das gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung durchgeführt wird.

Entsprechende Bezugszeichen geben entsprechende Teile in den verschiedenen Ansichten der Zeichnungen an.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Unter Bezugnahme auf 1 der Zeichnungen ist ein beispielhaftes Fahrzeug schematisch veranschaulicht und wird im Allgemeinen durch das Bezugszeichen 10 angegeben. Das Fahrzeug 10 beinhaltet einen Antriebsstrang 12, einen Antrieb 14 und eine Steuerung 16. Der Antriebsstrang 12 kann eine Antriebsmaschine, wie etwa eine Brennkraftmaschine 20, und ein Getriebe 22 umfassen. Es versteht sich jedoch, dass die Antriebsmaschine zusätzlich zu oder anstelle der Brennkraftmaschine 20 einen Elektromotor (nicht gezeigt) umfassen könnte.
Der Antrieb 14 kann ein Verteilergetriebe 30, eine erste Kardanwelle 32, eine erste Achse 34, eine zweite Kardanwelle 36 und eine zweite Achse 38 beinhalten. Das Verteilergetriebe 30 ist herkömmlicherweise dazu konfiguriert, Drehleistung von dem Antriebsstrang 12 zu empfangen. Das Verteilergetriebe 30 ist in zumindest einem Vierrad- oder Allradantriebsmodus betreibbar, in dem das Verteilergetriebe 30 Drehleistung von dem Antriebsstrang 12 über die erste und zweite Kardanwelle 32 und 36 jeweils sowohl auf die erste als auch auf die zweite Achse 34 und 38 überträgt. Das Verteilergetriebe 30 kann auch in einem Zweiradmodus betreibbar sein, in dem das Verteilergetriebe 30 Drehleistung von dem Antriebsstrang 12 nur auf die zweite Achse 38 (über die zweite Kardanwelle 36) überträgt. Die erste Kardanwelle 32 ist dazu konfiguriert, Drehleistung zwischen dem Verteilergetriebe 30 und der ersten Achse 34 zu übertragen. Die erste Achse 34 ist eine Lenkachse, die dazu konfiguriert ist, Drehleistung auf ein Paar von ersten Fahrzeugrädern 40 zu übertragen, während zugelassen wird, dass die ersten Fahrzeugrädern 40 durch ein Lenksystem (nicht gezeigt) relativ zum Antrieb 14 geschwenkt werden, um das Fahrzeug 10 zu lenken.
Unter Bezugnahme auf 2 beinhaltet die erste Achse 34 ein Sperrdifferenzial 50 und ein Paar von Ausgangselementen 52. Das Sperrdifferenzial 50 kann einen Differenzialeingang 60, ein Paar von Differenzialausgängen 62 und eine Kupplung 64 beinhalten. In dem konkreten bereitgestellten Beispiel ist der Differenzialeingang 60 ein Differenzialgehäuse und das Sperrdifferenzial 50 beinhaltet einen Differenzialzahnradsatz 66, der in dem Differenzialgehäuse aufgenommen ist. Der Differenzialradsatz 66 weist ein Paar von Seitenzahnrädern 68, bei denen es sich um die Differenzialausgänge 62 handelt, und eine Vielzahl von Differenzialritzeln 70 auf. Die Seitenzahnräder 68 sind relativ zu dem Differenzialgehäuse um die Drehachse 72 des Differenzialgehäuses drehbar. Die Differenzialritzel 70 sind herkömmlicherweise an dem Differenzialgehäuse (Differenzialeingang 60) zur Drehung um jeweilige Differenzialritzelachsen 76 montiert und stehen mit den Seitenzahnrädern 68 in Eingriff. Jedes der Ausgangselemente 52 ist zur gemeinsamen Drehung an einen zugeordneten der Differenzialausgänge 62 und an ein zugeordnetes der ersten Fahrzeugräder 40 (1) gekoppelt. In dem konkreten bereitgestellten Beispiel weist jedes Ausgangselement 52 ein männliches Keilsegment 80 auf, das mit einem weiblichen Keilsegment 82 in Eingriff steht, der an einem entsprechenden der Seitenzahnräder 68 ausgebildet ist.
Die Kupplung 64 kann selektiv zwischen einer ersten Bedingung, die eine Drehzahldifferenzierung zwischen den Differenzialausgaben 62 in einem vorbestimmten maximalen Ausmaß zulässt und eine Drehzahldifferenzierung zwischen den Differenzialausgaben 62 in einem vorbestimmten minimalen Ausmaß verhindert, und einer zweiten Bedingung, die eine Drehzahldifferenzierung zwischen den Differenzialausgaben 62 in einem vorbestimmten minimalen Ausmaß zulässt und eine Drehzahldifferenzierung zwischen den Differenzialausgaben 62 in einem vorbestimmten maximalen Ausmaß verhindert, betrieben werden. Es kann eine beliebige Art von Kupplung eingesetzt werden, aber in dem konkreten bereitgestellten Beispiel beinhaltet die Kupplung 64 eine Vielzahl von ersten Reibscheiben 90, eine Vielzahl von zweiten Reibscheiben 92 und einen Kupplungsaktor 94. Jede der ersten Reibscheiben 90 ist axial verschiebbar, jedoch nicht drehbar an eines der Seitenzahnräder 68 gekoppelt. In dem bereitgestellten Beispiel weisen die ersten Reibscheiben 90 eine ringförmige Form auf und definieren eine gezahnte innere Öffnung (nicht speziell gezeigt), die mit einem Außenkeilsegment 96 in Eingriff steht, das an dem einen der Seitenzahnräder 68 ausgebildet ist. Jede der zweiten Reibscheiben 92 ist nicht drehbar, jedoch axial verschiebbar an den Differenzialeingang 60 gekoppelt. In dem bereitgestellten Beispiel weisen die zweiten Reibscheiben 92 eine Ringform mit einem außenverzahnten Außenumfang (nicht spezifisch gezeigt) auf, der mit einer innenverzahnten Öffnung 98 in dem Differenzialgehäuse (Differenzialeingang 60) in Eingriff steht, das konzentrisch um das Außenkeilsegment 96 an dem einen der Seitenzahnräder 68 angeordnet ist. Die erste und die zweite Reibscheibe 90 und 92 sind miteinander verschachtelt und bilden ein Kupplungspaket 100.
Der Kupplungsaktor 94 kann eine beliebige Art eines elektrischen, mechanischen, hydraulischen oder pneumatischen Aktors sein, der dazu konfiguriert ist, eine Druckkraft auf das Kupplungspaket 100 auszuüben, um die erste und die zweite Reibscheibe 90 und 92 reibschlüssig miteinander in Eingriff zu bringen. In dem bereitgestellten Beispiel umfasst der Kupplungsaktor 94 einen Kugelrampenmechanismus 104, einen Anker 106, einen Elektromagneten 108, eine Druckplatte 110, eine Vielzahl von Stiften 112 (nur einer gezeigt) und eine Vielzahl von Federn 114 (nur eine gezeigt).
Der Kugelrampenmechanismus 104 beinhaltet herkömmlicherweise einen ersten Kugelrampenring 120, einen zweiten Kugelrampenring 122 und eine Vielzahl von Kugeln 124, die zwischen dem ersten und dem zweiten Kugelrampenring 120 und 122 in konischen Kugelbahnen aufgenommen sind (nicht spezifisch gezeigt). Der erste und der zweite Kugelrampenring 120 und 122 sind drehbar an dem Differenzialgehäuse (Differenzialeingang 60) aufgenommen. Der zweite Kugelrampenring 122 ist axial entlang der Drehachse 72 des Differenzialgehäuses (Differenzialeingang 60) bewegbar. Der Anker 106 ist eine ringförmige Struktur, die aus einem ferromagnetischen Material ausgebildet ist und fest an den ersten Kugelrampenring 120 gekoppelt ist, sodass der Anker 106 zwischen dem ersten Kugelrampenring 120 und dem Elektromagneten 108 angeordnet ist. Der Elektromagnet 108 weist eine ringförmige Spule 130 auf und ist konzentrisch um das Differenzialgehäuse (Differenzialeingang 60) montiert. Die ringförmige Spule 130 ist elektrisch an die Steuerung 16 gekoppelt. Die Steuerung 16 kann der ringförmigen Spule 130 selektiv elektrische Leistung bereitstellen. Die Druckplatte 110 ist zwischen dem Kupplungspaket 100 und einer Schulter 134 an dem Seitenzahnrad 68 angeordnet und ist entlang der Drehachse 72 bewegbar. Jeder der Stifte 112 ist in einem Loch 138 aufgenommen, das seitlich durch das Differenzialgehäuse (Differenzialeingang 60) ausgebildet ist und an der Druckplatte 110 anliegt. Jede der Federn 114 ist um einen entsprechenden der Stifte 112 angeordnet und ist axial zwischen einer Schulter 140 an dem Differenzialgehäuse (Differenzialeingang 60) und dem zweiten Kugelrampenring 122 aufgenommen.
Wenn der ringförmigen Spule 130 keine elektrische Leistung durch die Steuerung 16 bereitgestellt wird, erzeugen die Federn 114 einen Widerstand an dem zweiten Kugelrampenring 122, der dazu neigt, eine relative Drehung zwischen dem ersten und dem zweiten Kugelrampenring 120 und 122 zu verursachen, die eine Ausrichtung der tiefsten Teile der Kugelbahnen an den Kugeln 124 bewirkt, sodass sich der zweite Kugelrampenring 122 relativ nahe an dem ersten Kugelrampenring 120 befindet. Bei dieser (ersten) Bedingung wird eine Drehzahldifferenzierung zwischen den Differenzausgängen 62 in einem maximalen Ausmaß zugelassen und die Kupplung 64 verhindert eine Drehzahldifferenzierung zwischen den Differenzausgängen 62 in einem vorbestimmten minimalen Ausmaß. Je nach der Länge der Stifte 112 und der Federrate der Federn 114 könnte der Kupplungsaktor 94 dazu konfiguriert sein, dem Kupplungspaket 100 keine Vorlast bereitzustellen, sodass das Sperrdifferenzial 50 als offenes Differenzial arbeitet, oder mit einem vorbestimmten Maß an Vorlast, sodass eine erste vorbestimmte Drehmomentdifferenz zwischen dem Drehmoment, das durch die Differenzialausgänge 62 ausgegeben wird, benötigt wird, bevor eine Drehzahldifferenzierung zugelassen wird.
Die Steuerung 16 kann die ringförmige Spule 130 betreiben, um ein Magnetfeld zu erzeugen, das eingesetzt wird, um einen Drehwiderstand auf den ersten Kugelrampenring 120 auszuüben. Der Drehwiderstand an dem ersten Kugelrampenring 120 kann die Drehzahl des ersten Kugelrampenrings 120 relativ zu der Drehzahl des zweiten Kugelrampenrings 122 verlangsamen, wodurch eine relative Drehung zwischen dem ersten und dem zweiten Kugelrampenring 120 und 122 verursacht wird, was aufgrund der Verjüngung der Kugelbahnen bewirkt, dass sich der zweite Kugelrampenring 122 entlang der Drehachse 72 in eine Richtung weg vom ersten Kugelrampenring 120 bewegt. Die Bewegung des zweiten Kugelrampenrings 122 in seinem vollsten Ausmaß weg von dem ersten Kugelrampenring 120 betätigt die Kupplung 64 in einer (zweiten) Bedingung, die eine Drehzahldifferenzierung zwischen den Differenzialausgängen 62 in einem vorbestimmten minimalen Ausmaß zulässt und eine Drehzahldifferenzierung zwischen den Differenzausgängen 62 in einem vorbestimmten maximalen Ausmaß verhindert. In dieser Hinsicht ist eine zweite vorbestimmte Drehmomentdifferenz von höherer Größe zwischen dem Drehmoment, das durch die Differenzialausgaben 62 ausgegeben wird, erforderlich, bevor das Sperrdifferenzial 50 eine Drehzahldifferenzierung zwischen den Differenzialausgaben 62 zulässt.
Unter Bezugnahme auf 1 und 3 kann die Steuerung 16 dazu konfiguriert sein, die Kupplung 64 des Sperrdifferenzials 50 zu betreiben, um Drehmomentlenkung abzuschwächen und/oder einen Fahrzeugführer beim Betreiben des Fahrzeugs 10 zum Durchführen eines Driftmanövers zu unterstützen. Ein Driftmanöver ist eine Situation, in welcher der Fahrzeugführer absichtlich mit einem Traktionsverlust übersteuert, während er die Kontrolle behält und das Fahrzeug 10 durch die gesamte Kurve fährt. Übersteuern ist, was auftritt, wenn sich das Fahrzeug 10 um mehr als das vom Fahrzeugführer über ein Lenkrad befohlene Maß dreht, während Untersteuern ist, was auftritt, wenn sich das Fahrzeug 10 weniger als das vom Fahrzeugführer über das Lenkrad befohlene Maß dreht.
Die Steuerung kann bei der Blase 500 beginnen und zu Entscheidungsblock 502 übergehen, wo die Steuerung bestimmen kann, ob ein Driftmodus (d. h. ein Betriebsmodus des Fahrzeugs 10, der dazu konfiguriert ist, den Fahrzeugführer zu unterstützen, ein Driftmanöver durchzuführen) aktiv ist. Die Aktivierung des Driftmodus kann durch die Übertragung eines Signals an die Steuerung 16 erzielt werden, das zum Beispiel durch einen Schalter oder eine grafische Benutzerschnittstelle erzeugt wird. Wenn die Steuerung bestimmt, dass der Driftmodus aktiviert wurde, geht die Steuerung zu Entscheidungsblock 504 über.
In Entscheidungsblock 504 bestimmt die Steuerung, ob ein Driftmanöver eingeleitet wurde. Die Steuerung kann auf Grundlage von Fahrzeugdaten bestimmen, die Folgendes beinhalten: ob der Antrieb 14 in einem Zweiradantriebsmodus oder einem Vierradantriebsmodus betrieben wird, eine Drosselposition, einen Lenkradwinkel, ein Lenkraddrehmoment und die Gierung oder den Seitenschlupf des Fahrzeugs 10. Wenn die Steuerung bestimmt, das kein Driftmanöver eingeleitet wurde, kann die Steuerung zum Entscheidungsblock 502 zurückkehren.
Zurückkehrend zu Entscheidungsblock 504 kann, wenn die Steuerung bestimmt, dass ein Driftmanöver eingeleitet wurde, die Steuerung zu Entscheidungsblock 506 übergehen, wo die Steuerung bestimmen kann, ob die Gierung (oder der Gierfehler) des Fahrzeugs einen vorbestimmten Gier- (oder Gierfehler-) Schwellenwert überschreitet. Der vorbestimmte Gier-(oder Gierfehler-) Schwellenwert kann auf ein gewünschtes Maß, wie etwa 30 Grad, eingestellt werden. Wenn die Steuerung bestimmt, dass die Gierung (oder der Gierfehler) den Gier- (oder Gierfehler-) Schwellenwert überschreitet, kann die Steuerung zu Block 508 übergehen.
In Block 508 steuert die Steuerung das Sperrdifferenzial 50, um die ersten Fahrzeugräder drehend zu koppeln, um ein Untersteuern herbeizuführen. In dieser Hinsicht steuert die Steuerung 16 die Zufuhr von elektrischer Leistung zu der ringförmigen Spule 130, um die Kupplung 64 nach Bedarf in Abhängigkeit von dem Maß an Gegenlenkung, das durch den Fahrzeugführer bereitgestellt wird, in der zweiten Bedingung zu betreiben. In einer Situation, in der der Fahrzeugführer ein relativ hohes Maß an Gegenlenkung bereitstellt, kann das Sperrdifferenzial 50 eingesetzt werden, um das Innere eines der ersten Fahrzeugräder 40 zu sättigen, um zusätzliche Gierung zu erzeugen. In einer Situation, in der der Fahrzeugführer ein relativ niedriges Maß an Gegenlenkung bereitstellt, kann das Sperrdifferenzial 50 eingesetzt werden, um dem Inneren eines der ersten Fahrzeugräder 40 zusätzliches Drehmoment bereitzustellen, um das Fahrzeug 10 wirksam zu untersteuern. Die Steuerung kann zu Entscheidungsblock 502 zurückkehren.
Zurückkehrend zu Entscheidungsblock 506, wenn die Steuerung bestimmt, dass die Gierung (oder der Gierfehler) den Gier- (oder Gierfehler-) Schwellenwert nicht überschreitet, kann die Steuerung zu Block 510 übergehen, um die Kupplung 64 des Sperrdifferenzials 50 zu betreiben, um Drehmoment seitlich zwischen den ersten Fahrzeugrädern 40 zu übertragen, um Radschlupf zu reduzieren und Traktion zu gewinnen. Es versteht sich, dass die Kupplung 64 entweder tatsächlich oder effektiv in einer Bedingung zwischen der ersten und der zweiten Bedingung betrieben werden kann, um dadurch die Größe des Drehmoments, bei dem ein Schlupf zwischen der ersten und der zweiten Reibscheibe 90 und 92 auftritt, auf ein Niveau zu variieren, das zwischen denjenigen liegt, die erzeugt werden, wenn die Kupplung 64 bei der ersten Bedingung und der zweiten Bedingung betrieben wird. Die Steuerung kann zu Entscheidungsblock 502 zurückkehren.
Zurückkehrend zu Entscheidungsblock 502, wenn die Steuerung bestimmt, dass der Driftmodus nicht aktiviert wurde, geht die Steuerung zu Entscheidungsblock 512 über. In Entscheidungsblock 512 bestimmt die Steuerung, ob eine Instabilität in der Bewegung oder im Weg des Fahrzeugs angegeben wurde. Wenn die Steuerung bestimmt, dass eine Fahrzeuginstabilität angegeben wurde, kann die Steuerung zu Entscheidungsblock 514 übergehen.
In Entscheidungsblock 514 kann die Steuerung bestimmen, ob die Fahrzeuginstabilität Übersteuern oder Untersteuern beinhaltet. Wenn die Steuerung bestimmt, dass die Fahrzeuginstabilität ein Übersteuern beinhaltet, kann die Steuerung zu Block 516 übergehen, wo die Steuerung das Sperrdifferenzial 50 betreiben kann, um die ersten Fahrzeugräder drehend zu koppeln, um ein Übersteuern zu reduzieren (d. h. durch Herbeiführen einer Situation, die ansonsten ein Untersteuern erzeugen oder verursachen würde). In dieser Hinsicht steuert die Steuerung 16 die Zufuhr von elektrischer Leistung zu der ringförmigen Spule 130, um die Kupplung 64 nach Bedarf in Abhängigkeit von dem Maß an Gegenlenkung, das durch den Fahrzeugführer bereitgestellt wird, in der zweiten Bedingung zu betreiben. Die Steuerung kann zu Entscheidungsblock 502 zurückkehren.
Zurückkehrend zu Entscheidungsblock 514 kann, wenn die Steuerung bestimmt, dass die Fahrzeuginstabilität Untersteuern beinhaltet, die Steuerung zu Block 518 übergehen, wo die Steuerung die Kupplung 64 des Sperrdifferenzials 50 in der ersten Bedingung betreiben kann, um den Einfluss des Sperrdifferenzials 50 auf die Untersteuerungsbedingung zu minimieren. Die Steuerung kann zu Entscheidungsblock 502 zurückkehren.
Zurückkehrend zu Entscheidungsblock 512 kann, wenn die Steuerung bestimmt, dass keine Fahrzeuginstabilität angegeben wurde, die Steuerung zu Entscheidungsblock 520 übergehen, wo die Steuerung bestimmen kann, ob das Fahrzeug 10 auf einem generell geraden Weg fährt (oder gelenkt wird). Wenn die Steuerung bestimmt, dass das Fahrzeug 10 auf einem generell geraden Weg fährt, würde der Fahrzeugführer keine Drehmomentlenkung erfahren, und somit geht die Steuerung zu Block 522 über, wo die Steuerung die Kupplung 64 des Sperrdifferenzials 50 in der ersten Bedingung betreibt. Die Steuerung kann zu Entscheidungsblock 502 zurückkehren.
Zurückkehrend zu Entscheidungsblock 520, kann die Steuerung, wenn die Steuerung bestimmt, dass das Fahrzeug nicht auf einem generell geraden Weg fährt gelenkt wird, zu Entscheidungsblock 524 übergehen, wo die Steuerung bestimmt, ob eine Drehzahldifferenz zwischen den ersten Fahrzeugrädern 40 (d. h. eine seitliche Raddrehzahldifferenz der ersten Fahrzeugräder 40) größer als ein vorbestimmter Drehzahldifferenzschwellenwert ist. Wenn die Steuerung bestimmt, dass die Drehzahldifferenz zwischen den ersten Fahrzeugrädern 40 nicht größer als der vorbestimmte Drehzahldifferenzschwellenwert ist, kann die Steuerung zu Block 522 übergehen. Wenn die Steuerung jedoch bestimmt, dass die Drehzahldifferenz zwischen den ersten Fahrzeugrädern 40 größer als der vorbestimmte Drehzahldifferenzschwellenwert ist, kann die Steuerung zu Entscheidungsblock 526 übergehen.
In Entscheidungsblock 526 kann die Steuerung bestimmen, ob eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10 eine vorbestimmte Fahrzeuggeschwindigkeitsschwelle überschreitet. Die Fahrzeuggeschwindigkeitsschwelle kann auf eine gewünschte Größe eingestellt werden, wie etwa 10 Meilen pro Stunde. Wenn die Steuerung bestimmt, dass die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10 größer als die vorbestimmte Fahrzeuggeschwindigkeitsschwelle ist, kann die Steuerung zu Block 528 übergehen.
In Block 528 kann die Steuerung die Kupplung 64 des Sperrdifferenzials 50 betreiben, um Drehmoment seitlich zwischen den ersten Fahrzeugrädern 40 zu übertragen, um Radschlupf zu reduzieren, Traktion zu gewinnen und Drehmomentlenkung abzuschwächen. Es versteht sich, dass die Kupplung 64 entweder tatsächlich oder effektiv in einer Bedingung zwischen der ersten und der zweiten Bedingung betrieben werden kann, um dadurch die Größe des Drehmoments, bei dem ein Schlupf zwischen der ersten und der zweiten Reibscheibe 90 und 92 auftritt, auf ein Niveau zu variieren, das zwischen denjenigen liegt, die erzeugt werden, wenn die Kupplung 64 bei der ersten Bedingung und der zweiten Bedingung betrieben wird. Die Steuerung kann zu Entscheidungsblock 502 zurückkehren.
Zurückkehrend zu Entscheidungsblock 526 kann die Steuerung, wenn die Steuerung bestimmt, dass die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10 nicht größer als die vorbestimmte Fahrzeuggeschwindigkeitsschwelle ist, zu Block 530 übergehen, wo die Steuerung die Kupplung 64 des Sperrdifferenzials 50 betreiben kann, um die ersten Fahrzeugräder 40 drehend zu koppeln, um die Traktion zu erhöhen und Drehmomentlenkung zu reduzieren. In dieser Hinsicht kann die Steuerung 16 die Zufuhr von elektrischer Leistung zu der ringförmigen Spule 130 steuern, um die Kupplung 64 nach Bedarf in der zweiten Bedingung zu betreiben, um Drehmomentlenkung abzuschwächen. Die Steuerung kann zu Entscheidungsblock 502 zurückkehren.
Es versteht sich, dass die vorstehende beschriebenen Verfahrensschritte, Prozesse und Vorgänge nicht so auszulegen sind dass deren Durchführung unbedingt in der konkreten erörterten oder veranschaulichten Reihenfolge erforderlich ist, es sei denn, sie sind speziell als eine Reihenfolge der Durchführung festgelegt. Es versteht sich zudem, dass zusätzliche oder alternative Schritte eingesetzt werden können.
Die vorangehende Beschreibung der Ausführungsformen wurde zum Zweck der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Sie erhebt keinerlei Anspruch auf Vollständigkeit und soll die Offenbarung nicht einschränken. Einzelne Elemente oder Merkmale einer konkreten Ausführungsform sind im Allgemeinen nicht auf diese bestimmte Ausführungsform beschränkt, sondern sind gegebenenfalls austauschbar und können in einer ausgewählten Ausführungsform verwendet werden, auch wenn dies nicht ausdrücklich gezeigt oder beschrieben ist. Dieselben können auch auf viele Arten variiert werden. Derartige Variationen sind nicht als Abweichung von der Offenbarung anzusehen und es ist beabsichtigt, dass alle derartigen Modifikationen in den Schutzumfang der Offenbarung aufgenommen werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeug bereitgestellt, das Folgendes aufweist: eine Lenkachse mit einem Sperrdifferenzial, wobei das Sperrdifferenzial ein Paar von Differenzialausgangselementen und eine Kupplung aufweist, wobei die Kupplung selektiv zwischen einer ersten Bedingung, die eine Drehzahldifferenzierung zwischen den Differenzausgängen in einem vorbestimmten maximalen Ausmaß zulässt und eine Drehzahldifferenzierung zwischen den Differenzausgängen in einem vorbestimmten minimalen Ausmaß verhindert, und einer zweiten Bedingung, die eine Drehzahldifferenzierung zwischen den Differenzausgängen in einem vorbestimmten minimalen Ausmaß zulässt und eine Drehzahldifferenzierung zwischen den Differenzausgängen in einem vorbestimmten maximalen Ausmaß verhindert, betreibbar ist; und eine Steuerung, die an die Kupplung gekoppelt ist, wobei die Steuerung zu Folgendem konfiguriert ist: Betreiben der Kupplung in der ersten Bedingung; Bestimmen, dass sich das Fahrzeug in einem Zustand befindet, in dem eine Drehmomentlenkungsbedingung auftritt oder wahrscheinlich auftritt; und Betreiben der Kupplung zum Reduzieren einer Drehmomentdifferenz zwischen den Differenzialausgängen, um die Drehmomentlenkbedingung abzuschwächen.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Sperrdifferenzial eine Reibungskupplung, die einen der Differenzialausgänge an einen Eingang des Sperrdifferenzials koppelt.
Gemäß einer Ausführungsform umfassen die Differenzialausgänge Seitenzahnräder.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Sperrdifferenzial eine Vielzahl von Differenzialritzeln, wobei jedes der Differenzialritzel mit den Seitenzahnrädern in Eingriff steht.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die Kupplung einen Kupplungsaktor, wobei der Kupplungsaktor einen Elektromagneten und einen Anker aufweist, wobei der Elektromagnet selektiv betreibbar ist, um ein Magnetfeld zum Anziehen des Ankers zu erzeugen.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die Kupplung einen Kupplungsaktor und ein Kupplungspaket, wobei der Kupplungsaktor einen Kugelrampenmechanismus aufweist, der ein Paar Kugelrampenringe aufweist, wobei einer der Kugelrampenringe relativ zu dem anderen der Kugelrampenringen zwischen einer ersten axialen Position und einer zweiten axialen Position beweglich ist, und wobei die Bewegung des einen der Kugelrampenringe relativ zu dem anderen der Kugelrampenringe aus der ersten axialen Position in Richtung der zweiten axialen Position das Kupplungspaket in Eingriff nimmt.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner zu Folgendem konfiguriert: Bestimmen eines Werts einer Eigenschaft, die einen Gierwinkel angibt; Bestimmen, dass ein Driftmanöver eingeleitet wurde; und Betreiben der Kupplung in der zweiten Bedingung, wenn der Wert der Eigenschaft angibt, dass ein Absolutwert des Gierwinkels einen ersten vorbestimmten Schwellenwert überschreitet und das Driftmanöver eingeleitet wurde, oder ansonsten Betreiben der Kupplung in einer Zwischenbedingung, wenn der Wert der Eigenschaft angibt, dass der Absolutwert des Gierwinkels den ersten vorbestimmten Schwellenwert nicht überschreitet, wobei die Zwischenbedingung die Drehzahldifferenzierung zwischen den Differenzialausgaben in einem vorbestimmten ersten Zwischenausmaß verhindert, das zwischen dem maximalen und minimalen Ausmaß liegt, in dem die Drehzahldifferenzierung verhindert wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Unterstützen eines Fahrzeugführers beim Durchführen eines Driftmanövers in einem Fahrzeug Folgendes, wobei das Fahrzeug eine Lenkachse aufweist, wobei die Lenkachse ein Sperrdifferenzial und ein Paar von Ausgangselementen aufweist, wobei das Sperrdifferenzial ein Paar von Differenzialausgängen und eine Kupplung aufweist, wobei jeder der Differenzialausgänge zur gemeinsamen Drehung an ein jeweiliges der Ausgangselemente gekoppelt ist, wobei die Kupplung selektiv zwischen einer ersten Bedingung, die eine Drehzahldifferenzierung zwischen den Differenzialausgängen in einem vorbestimmten maximalen Ausmaß zulässt und eine Drehzahldifferenzierung zwischen den Differenzialausgaben in einem vorbestimmtes minimalen Ausmaß verhindert, und einer zweite Bedingung, die eine Drehzahldifferenzierung zwischen den Differenzialausgaben in einem vorbestimmten minimalen Ausmaß zulässt und die Drehzahldifferenzierung zwischen den Differenzialausgaben in einem vorbestimmten maximalen Ausmaß verhindert, betreibbar ist, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Bestimmen eines Werts einer Eigenschaft, die einen Gierwinkel angibt; Bestimmen, dass das Driftmanöver eingeleitet wurde; und Betreiben der Kupplung in der zweiten Bedingung, wenn der Wert der Eigenschaft angibt, dass ein Absolutwert des Gierwinkels einen ersten vorbestimmten Schwellenwert überschreitet und das Driftmanöver eingeleitet wurde, oder ansonsten Betreiben der Kupplung in einer Zwischenbedingung, wenn der Wert der Eigenschaft angibt, dass der Absolutwert des Gierwinkels den ersten vorbestimmten Schwellenwert nicht überschreitet, wobei die Zwischenbedingung eine Drehzahldifferenzierung zwischen den Differenzialausgaben in einem vorbestimmten ersten Zwischenausmaß verhindert, das zwischen dem maximalen und dem minimalen Ausmaß liegt, in dem die Drehzahldifferenzierung verhindert wird.
In einem Aspekt der Erfindung beträgt der erste vorbestimmte Schwellenwert 30 Grad.

Claims

Verfahren zum Abschwächen von Drehmomentlenkung in einem Fahrzeug, das eine Lenkachse aufweist, wobei die Lenkachse ein Sperrdifferenzial und ein Paar von Ausgangselementen aufweist, wobei das Sperrdifferenzial ein Paar von Differenzialausgängen und eine Kupplung aufweist, wobei jeder der Differenzialausgänge zur gemeinsamen Drehung an ein jeweiliges der Ausgangselemente gekoppelt ist, wobei die Kupplung selektiv zwischen einer ersten Bedingung, die eine Drehzahldifferenzierung zwischen den Differenzialausgängen in einem vorbestimmten maximalen Ausmaß zulässt und eine Drehzahldifferenzierung zwischen den Differenzialausgängen in einem vorbestimmten minimalen Ausmaß verhindert, und einer zweiten Bedingung, die eine Drehzahldifferenzierung zwischen den Differenzialausgängen in einem vorbestimmten minimalen Ausmaß zulässt und eine Drehzahldifferenzierung zwischen den Differenzialausgängen in einem vorbestimmten maximalen Ausmaß verhindert, betreibbar ist, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Betreiben des Sperrdifferenzials mit der Kupplung in der ersten Bedingung; Bestimmen, dass sich das Fahrzeug in einem Zustand befindet, in dem eine Drehmomentlenkungsbedingung auftritt oder wahrscheinlich auftritt; und Betreiben der Kupplung zum Reduzieren einer Drehmomentdifferenz zwischen den Differenzialausgaben, um die Drehmomentlenkbedingung abzuschwächen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen, dass sich das Fahrzeug in dem Zustand befindet, in dem die Drehmomentlenkungsbedingung auftritt oder wahrscheinlich auftritt, ein Bestimmen umfasst, dass das Fahrzeug angewiesen wird, in einer Fahrlinie zu fahren, die nicht generell gerade ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Bestimmen, dass die Fahrlinie nicht generell gerade ist, Folgendes umfasst: Bestimmen eines ersten Parameters, der einen Eingangslenkwinkel angibt; und Bestimmen, dass die Fahrlinie nicht generell gerade ist, wenn ein Wert des ersten Parameters angibt, dass ein Absolutwert des Eingangslenkwinkels einen ersten vorbestimmten Wert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Bestimmen, dass sich das Fahrzeug in dem Zustand befindet, in dem die Drehmomentlenkungsbedingung auftritt oder wahrscheinlich auftritt, ferner ein Bestimmen umfasst, dass ein zweiter Parameter, der eine Größe einer Drehzahldifferenz zwischen den Drehzahlen der Differenzialausgaben angibt, einen zweiten vorbestimmten Wert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren vor Betreiben der Kupplung zum Reduzieren einer Drehmomentdifferenz zwischen den Differenzialausgaben, um die Drehmomentlenkbedingung abzuschwächen, Folgendes umfasst: Bestimmen, ob eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs eine vorbestimmte Fahrzeuggeschwindigkeitsschwelle überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Betreiben der Kupplung zum Reduzieren einer Drehmomentdifferenz zwischen den Differenzialausgaben, um die Drehmomentlenkbedingung abzuschwächen, Folgendes umfasst: Betreiben der Kupplung in einer ersten Zwischenbedingung, wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs die vorbestimmte Fahrzeuggeschwindigkeitsschwelle nicht überschreitet, oder ansonsten Betreiben der Kupplung in einer zweiten Zwischenbedingung, wobei die erste Zwischenbedingung eine Drehzahldifferenzierung zwischen den Differenzialausgaben in einem vorbestimmten ersten Zwischenausmaß verhindert, das zwischen dem maximalen und dem minimalen Ausmaß liegt, in dem die Drehzahldifferenzierung verhindert wird, und wobei die zweite Zwischenbedingung eine Drehzahldifferenzierung zwischen den Differenzialausgaben in einem vorbestimmten zweiten Zwischenausmaß verhindert, das zwischen dem ersten Zwischenausmaß und dem maximalen Ausmaß liegt, in dem die Drehzahldifferenzierung verhindert wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Betreiben der Kupplung zum Reduzieren einer Drehmomentdifferenz zwischen den Differenzialausgaben, um die Drehmomentsteuerungsbedingung abzuschwächen, ein Betreiben der Kupplung in einer Bedingung umfasst, die zumindest teilweise auf Grundlage einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs zwischen der ersten und der zweiten Bedingung liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, ferner umfassend: Bestimmen eines Werts einer Eigenschaft, die einen Gierwinkel angibt; Bestimmen, dass das Driftmanöver eingeleitet wurde; und Betreiben der Kupplung in der zweiten Bedingung, wenn der Wert der Eigenschaft angibt, dass ein Absolutwert des Gierwinkels einen ersten vorbestimmten Schwellenwert überschreitet und das Driftmanöver eingeleitet wurde, oder ansonsten Betreiben der Kupplung in einer Zwischenbedingung, wenn der Wert der Eigenschaft angibt, dass der Absolutwert des Gierwinkels den ersten vorbestimmten Schwellenwert nicht überschreitet, wobei die Zwischenbedingung die Drehzahldifferenzierung zwischen den Differenzialausgaben in einem vorbestimmten ersten Zwischenausmaß verhindert, das zwischen dem maximalen und minimalen Ausmaß liegt, in dem die Drehzahldifferenzierung verhindert wird.