DE60035166T2

DE60035166T2 - Antriebskraftverteilungssystem für ein Kraftfahrzeug mit Allradantrieb

Info

Publication number: DE60035166T2
Application number: DE60035166T
Authority: DE
Inventors: Tsuyoshi Murakami; Ryohei Shigeta
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 1999-09-08
Filing date: 2000-09-07
Publication date: 2008-02-07
Anticipated expiration: 2020-09-08
Also published as: EP1104715A2; EP1104715A3; DE60035166D1; US6606549B1; EP1104715B1

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebskraftverteilungssteuerung für ein vierradgetriebenes Fahrzeug, und noch genauer eine Antriebskraftverteilungssteuerung für ein vierradgetriebenes Fahrzeug, die geeignete Antriebskräfte zu vorderen und hinteren Rädern gemäß einem Fahrzustand eines Fahrzeugs verteilen kann, um dabei die Fahrstabilität und ein Steuergefühl zu verbessern.
Beschreibung des Stands der Technik
Allgemein ist eine Antriebskraftverteilungssteuerung für ein vierradgetriebenes Fahrzeug bekannt, die eine Eingriffskraft einer Momentenverteilungskupplung gemäß dem Unterschied der Drehzahl zwischen Vorder- und Hinterrädern steuert, bekannt. 1 zeigt ein beispielhaftes Kennfeld zum Steuern, das in einer solchen Antriebskraftverteilungssteuerung für ein vierradgetriebenes Fahrzeug verwendet wird. In 1 stellt die vertikale Achse eine Eingriffskraft T dar, und die horizontale Achse stellt einen Drehzahlunterschied ΔN zwischen vorderen und hinteren Rädern dar.
Zu der Zeit der Beschleunigung und des Anfahrens auf einer so genannten Straße mit niedrigem μ wie zum Beispiel einer schneebedeckten Straße oder einer eisigen Straße kann das Beschleunigen oder Anfahren in einer stabilen Weise beeinträchtigt sein, falls die Eingriffskraft T bei der Zeit der Beschleunigung oder des Anfahrens wegen des Einsatzes einer in 1 durch eine strichpunktierte Linie gekennzeichnete Kennfeldkurve P stark verteilt ist.
Jedoch macht es eine erhöhte Eingriffskraft schwierig, einen Drehzahlunterschied zu absorbieren, der zwischen den vorderen und hinteren Rädern erzeugt wurde, während ein Fahrzeug mit einem großen Lenkwinkel um eine enge Kurve fährt oder geparkt wird oder in einer Garage abgestellt wird, was in dem Auftreten eines so genannten Bremsphänomen in der Kurve (in dem das Fahren so schwierig wird, als ob Bremsen angewendet werden) und einem möglichen Absterben der Maschine resultiert.
Dieses Problem kann durch den Einsatz der Kennfeldkurve B gelöst werden, welche die Eingriffskraft stark ansteigen lässt, wenn der Drehzahlunterschied ΔN steigt, und durch eine Kennfeldkurve C, die die Eingriffskraft moderat ansteigen lässt, wenn der Drehzahlunterschied ΔN ansteigt, wie aus 1 ersichtlich ist. Diese Kennfeldkurven B und C werden ausgewählt abhängig davon verwendet, ob der Drehzahlunterschied ΔN zwischen den vorderen und hinteren Rädern wegen des Anfahrens des Fahrzeugs auf einer Straße mit niedrigem μ oder einer Beschleunigung produziert wird, oder wegen des Fahrens um eine enge Kurve. Jedoch war es schwierig, zu beurteilen, ob der Drehzahlunterschied ΔN zwischen den vorderen und hinteren Rädern wegen des Anfahrens des Fahrzeugs auf einer Straße mit niedrigem μ oder Beschleunigung oder wegen des Fahrens um eine enge Kurve erzeugt wird. Um diese Schwierigkeit zu lösen, wurde eine Technologie vorgeschlagen, in der ein Lenkwinkel unter Verwendung eines Lenkwinkelsensors erfasst wird, und, wenn ein Lenkwinkel größer als ein vorbestimmter Wert erfasst wird, beurteilt wird, dass ein Fahrzeug um eine enge Kurve fährt, oder sich in einer Fahrbetriebsart enger Kurve befindet. Außerdem wurde eine Technologie vorgeschlagen, in der das Ausmaß, um das ein Beschleuniger hinuntergedrückt ist, unter Verwendung eines Beschleunigersensors erfasst wird, und wenn ein Ausmaß des Niederdrückens eines Beschleunigers größer als ein vorbestimmter Wert erfasst wird, beurteilt wird, dass das Fahrzeug beschleunigt oder sich in einer Beschleunigungsbetriebsart befindet.
Jedoch erhöhen das Bereitstellen des Lenksensors und des Beschleunigungssensors die Kosten, was nicht erwünscht ist.
Wenn eine Verwendung des Lenksensors und des Beschleunigersensors zu vermeiden ist, verwendet deswegen die bekannte Antriebskraftverteilungssteuerung für ein vierradgetriebenes Fahrzeug eine Kennfeldkurve A, die in 1 durch eine durchgehende Linie gezeigt ist, und die einen Anstieg zwischen dem der Kennfeldkurve B, welche die Eingriffskraft mit dem Anstieg des Drehzahlunterschieds ΔN stark erhöht, und dem der Kennfeldkurve C, welche die Eingriffskraft mit dem Ansteigen des Drehzahlunterschieds ΔN moderat erhöht, verwendet.
Da jedoch die Kennfeldkurve A, die in der bekannten Antriebskraftverteilungssteuerung für ein vierradgetriebenes Fahrzeug verwendet wird, zwischen den Kennfeldkurven B und C liegt, kann eine große Eingriffskraft zu der Zeit des Anfahrens auf einer Straße mit niedrigem μ oder zu der Zeit der Beschleunigung nicht erreicht werden, so dass Räder, die die verteilte Antriebskraft empfangen, leicht rutschen oder durchdrehen. Außerdem tritt das oben erwähnte Bremsphänomen in der Kurve leicht auf, wenn das Fahrzeug mit niedriger Geschwindigkeit um eine enge Kurve fährt, oder geparkt wird, oder in einer Garage abgestellt wird.
Die bekannte Antriebskraftverteilungssteuerung für ein vierradgetriebenes Fahrzeug kann nämlich nicht bestimmen, ob ein Drehzahlunterschied ΔN zwischen den vorderen und hinteren Rädern wegen einer Beschleunigung oder eines Anfahrens oder wegen eines Fahrens um eine enge Kurve erzeugt wird, und kann deswegen die Eingriffskraft der Momentenverteilungskupplung gemäß den Fahrzuständen des vierradgetriebenen Fahrzeugs nicht fein steuern. Entsprechend kann die Antriebskraftverteilungssteuerung die Fahrstabilität und ein Lenkgefühl nicht verbessern.
Eine Antriebskraftverteilungssteuerung, welche die in dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zusammengefassten Merkmale umfasst, ist aus der Druckschrift US 5 752 211 A bekannt. Die ersten und zweiten Einheiten dieser bekannten Steuerung setzen die Eingriffskraft bei einem gegebenen Drehzahlunterschied zwischen den Drehzahlen der vorderen Räder und der hinteren Räder auf einen größeren Wert, wenn die Beschleunigung des Fahrzeugs größer als die vorbestimmte Höhe ist, als wenn die Beschleunigung des Fahrzeugs nicht größer als die vorbestimmte Höhe ist. Wenn die Drehzahl der vorderen Räder größer als die der hinteren Räder wegen einer Beschleunigungsbetriebsart des Fahrzeugs ist, wird deswegen die Eingriffskraft hoch gemacht. Wenn die Drehzahl der vorderen Räder größer als die Drehzahl der hinteren Räder wegen des Fahrens des Fahrzeugs um eine enge Kurve ist, das heißt in der Betriebsart enger Kurve, wird die Eingriffskraft klein gemacht. Dies resultiert darin, dass die Eingriffskraft geeignet für die zwei oben erwähnten Fahrzustände des Fahrzeugs, das heißt für die Beschleunigungsbetriebsart und für die Betriebsart enger Kurve eingestellt ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Antriebskraftverteilungssteuerung für ein vierradgetriebenes Fahrzeug bereitzustellen, das die Eingriffskraft der Momentenverteilungskupplung gemäß den Fahrzuständen des Fahrzeugs fein steuern kann, um dabei die Fahrstabilität und ein Lenkgefühl zu verbessern.
Gemäß der Erfindung ist diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 definierte Antriebskraftverteilungssteuerung gelöst.
Die erste Beurteilungseinheit beurteilt, ob die Drehzahl der vorderen Räder oder die Drehzahl der hinteren Räder größer ist.
Das vierradgetriebene Fahrzeug, das auf Basis eines Vorderradantriebs konstruiert ist, in dem die durch den Hauptbeweger erzeugte Antriebskraft direkt zu den vorderen Rädern übertragen wird, weist die folgenden Kennzeichen auf. Wenn das Fahrzeug sich in einer Betriebsart enger Kurve befindet (wenn das Fahrzeug mit niedriger Geschwindigkeit um eine enge Kurve fährt, oder geparkt wird, oder in einer Garage abgestellt wird) oder in einer Beschleunigungsbetriebsart ist (wenn das Fahrzeug beschleunigt, oder wenn das Fahrzeug auf einer Straße mit niedrigem μ anfährt, wie zum Beispiel auf einer mit Schnee bedeckten Straße oder eisigen Straße), wird die Drehzahl der vorderen Räder größer als die der hinteren Räder (nach vorne drehende Betriebsart). Wenn das Fahrzeug sich im Gegensatz in einer umgekehrt drehenden Betriebsart befindet (wenn gebremst wird, oder die Motorbremse wirkt), wird die Drehzahl der hinteren Räder größer als die der vorderen Räder. Deswegen ist es möglich, durch eine Beurteilung, ob die Drehzahl der vorderen Räder größer ist oder die Drehzahl der hinteren Räder, zu beurteilen, ob das Fahrzeug sich in der vorwärts drehenden Betriebsart oder in der umgekehrt drehenden Betriebsart befindet.
Wenn die zweite Beurteilungseinheit der Steuerung gemäß der Erfindung beurteilt hat, dass die Drehzahl der vorderen Räder größer als die Drehzahl der hinteren Räder ist, beurteilt die erste Beurteilungseinheit, ob die Beschleunigung des Fahrzeugs größer als eine vorbestimmte Höhe ist. Wie oben beschrieben wurde, hat die vorwärts drehende Betriebsart zwei Betriebsarten; das heißt die Betriebsart enger Kurve und die Beschleunigungsbetriebsart. Da die Beschleunigung des Fahrzeugs in der Betriebsart enger Kurve kleiner ist als in der Beschleunigungsbetriebsart, ist es möglich, durch eine Beurteilung, ob die Beschleunigung des Fahrzeugs größer als eine vorbestimmte Höhe ist, zu beurteilen, ob das Fahrzeug sich in der Betriebsart enger Kurve oder in der Betriebsart der Beschleunigung befindet.
Die erste Einstellungseinheit stellt die Eingriffskraft auf einen relativ großen ersten Wert ein, wenn die erste Beurteilungseinheit beurteilt hat, dass die Beschleunigung des Fahrzeugs größer als die vorbestimmte Höhe ist; das heißt, wenn das Fahrzeug sich in der Beschleunigungsbetriebsart befindet.
Wenn das Fahrzeug nämlich auf einer Straße mit niedrigem μ anfährt, oder bei einer Beschleunigung beschleunigt, die größer ist als die vorbestimmte Höhe, kann die Eingriffskraft der Momentenverteilungskupplung erhöht werden, um das Verteilungsverhältnis der durch den Hauptbeweger erzeugten Antriebskraft auf die hinteren Räder zu erhöhen. Deswegen kann das Anfahren und Beschleunigen auf eine stabile Weise bewirkt werden, während ein Rutschen der vorderen Räder verhindert ist.
Die zweite Einstellungseinheit stellt die Eingriffskraft auf einen zweiten Wert kleiner als der erste Wert ein, wenn die erste Beurteilungseinheit beurteilt hat, dass das Beschleunigen des Fahrzeugs nicht größer als die vorbestimmte Höhe ist.
Wenn das Fahrzeug nämlich bei einer niedrigen Geschwindigkeit um eine enge Kurve fährt, oder geparkt wird, oder in einer Garage abgestellt wird, kann die Eingriffskraft der Momentenverteilungskupplung gesenkt werden, um den Drehzahlunterschied zwischen den vorderen und hinteren Rädern zu absorbieren. Somit kann das oben beschriebene Bremsphänomen enger Kurve verhindert werden.
Außerdem stellt die dritte Einstellungseinheit die Eingriffskraft auf einen dritten Wert kleiner als der erste Wert aber größer als der zweite Wert, wenn die zweite Beurteilungseinheit beurteilt hat, dass die Drehzahl der vorderen Räder kleiner als die Drehzahl der hinteren Räder ist.
Wenn nämlich die Drehzahl der hinteren Räder größer als die Drehzahl der vorderen Räder wegen zum Beispiel der Verzögerung des Fahrzeugs wird, die mittels einem Bremsen oder einer Motorbremse verursacht wird, wird die Eingriffskraft auf den dritten Wert kleiner als der erste Wert aber größer als der zweite Wert eingestellt, um ein Rutschen der Vorderräder zu verhindern, und dabei die Fahrstabilität zu verbessern.
Vorteilhafte weitere Entwicklungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Verschiedene andere Aufgaben, Merkmale und viele der anhängenden Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich erkannt werden, da dieselbe mit Bezug auf die folgende detaillierte Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform besser verstanden wird, wenn sie im Zusammenhang mit den anhängenden Zeichnungen berücksichtigt wird, in denen:
1 ein Diagramm ist, das ein beispielhaftes Steuerungskennfeld zeigt, das in einer bekannten Antriebskraftverteilungssteuerung für ein vierradgetriebenes Fahrzeug verwendet wird;
2 eine Ansicht ist, die schematisch die Struktur eines vierradgetriebenen Fahrzeugs zeigt, das mit einer Antriebskraftverteilungssteuerung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bereitgestellt ist;
3A, 3B und 3C Diagramme sind, die Steuerungskennfelder für die Eingriffskraft zeigen, auf die sich die CPU bezieht, um eine in 2 gezeigte Kupplung zu steuern;
4 ein Flussdiagramm ist, das den Fluss einer Verarbeitung zeigt, welche die CPU durchführt, um die Eingriffskraft der Kupplung in der bevorzugten Ausführungsform zu steuern;
5A eine Schnittansicht eines Sensors ist;
5B eine vergrößerte Ansicht von Fühlzähnen ist, die auf den äußeren Umfangsflächen von ringförmigen Teilen bereitgestellt sind, die aus 5A ersichtlich sind; und
5C Zeitdiagramme von Signalen sind, die von den in 5A gezeigten Sensoren ausgegeben werden.
2 ist ein Diagramm, das schematisch die Struktur eines vierradgetriebenen Fahrzeugs zeigt, das mit einer Antriebskraftverteilungssteuerung gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bereitgestellt ist. In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Beschreibung gegeben, während ein vierradgetriebenes Fahrzeug, das auf Basis eines Vorderradantriebs konstruiert ist, als Beispiel genommen wird.
[Grundstruktur]
Eine Antriebskraft (Antriebsleistung), die durch eine an einem vierradgetriebenen Fahrzeug 10B montierte Maschine 12 erzeugt wird, wird von einem Getriebe 14 zu einem vorderen Differenzialgetriebe 16 übertragen, und wird weiter zu vorderen Achsenwellen 18 übertragen, die mit dem vorderen Differenzialgetriebe 16 verbunden sind, wobei vordere Räder FT1 und FT2, die mit den vorderen Achsenwellen 18 verbunden sind, angetrieben werden.
Außerdem wird die zu dem vorderen Differenzialgetriebe 16 übertragene Antriebskraft zu einer ersten Antriebswelle 20 übertragen, die mit dem vorderen Differenzialgetriebe 16 verbunden ist, und dann zu einer Kupplung 22, die mit der ersten Antriebswelle 20 verbunden ist. Eine zweite Antriebswelle 24 ist mit der Kupplung 22 verbunden. Die Kupplung 22 hat eine elektromagnetische Kupplung 22a, die aus einer Vielzahl von Kupplungsscheiben zusammengesetzt ist.
Wenn die Vielzahl von Kupplungsscheiben der Kupplung 22 in einen eingreifenden Zustand gebracht werden, wird ein Drehmoment von der ersten Antriebswelle 20 zu der zweiten durch die Kupplung 22 verbundenen Antriebswelle 24 übertragen. Ein Drehmoment der zweiten Antriebswelle 24 wird zu einem hinteren Differenzialgetriebe 26 übertragen, und dann zu hinteren Achsenwellen 28, die mit den hinteren Differenzialgetriebe 26 verbunden sind, wobei hintere Räder RT1 und RT2 angetrieben werden, die mit den hinteren Achsenwellen 28 verbunden sind.
[Sensorstruktur]
Ein Sensor zum Erfassen eines Drehzahlunterschieds zwischen den ersten und zweiten Antriebswellen 20 und 24 umfasst erste und zweite Sensoren 50 und 52. Der erste Sensor 50 ist in der Nähe der ersten Antriebswelle 20 vorgesehen, um die Drehzahl für die erste Antriebswelle 20 zu erfassen, und der zweite Sensor 52 ist in der Nähe der zweiten Antriebswelle 24 vorgesehen, um die Drehzahl der zweiten Antriebswelle 24 zu erfassen.
[Elektrische Anordnung]
Wie aus 2 ersichtlich ist, ist das vierradgetriebene Fahrzeug 10B mit einer ECU 30 ausgestattet, die die Kupplung 22 und andere Bauteile steuert. Die ECU 30 hat einen Eingangs-/Ausgangsschaltkreis 32, eine CPU 34, ROM 36 und RAM 38. Der Eingangs-/Ausgangsschaltkreis 32 gibt ein Steuersignal 30a zu der Kupplung 22 aus. Bei dem Empfang des Steuersignals betätigt die Kupplung 22 die elektromagnetische Kupplung 22a und steuert die zwischen der Vielzahl von Kupplungsscheiben erzeugte Eingriffskraft gemäß der Spannung des Steuersignals.
Wie aus 2 ersichtlich ist, gibt der Eingangs-/Ausgangsschaltkreis 32 Erfassungssignale ein, die von den ersten und zweiten Sensoren 50 und 52 ausgegeben wurden. Das Erfassungssignal 50a von dem ersten Sensor 50 repräsentiert die Drehzahl der ersten Angriffswelle 20; das heißt die Drehzahl N1, die auf der Eingangsseite der Kupplung 22 gemessen wird (im folgenden als „Eingangsdrehzahl N1" bezeichnet), und das die Eingangsdrehzahl N1 repräsentierende Signal 50a wird „Eingangsdrehzahlsignal" genannt. Das Erfassungssignal 52a von dem zweiten Sensor 52 repräsentiert die Drehzahl der zweiten Antriebswelle 24; das heißt die Drehzahl N2, wie sie auf der Ausgangsseite der Kupplung 22 gemessen wurde (im Folgenden als „Ausgangsdrehzahl N2" bezeichnet), und dass die Ausgangsdrehzahl N2 repräsentierende Signal 52a wird ein „Ausgangsdrehzahlsignal" genannt. Die CPU 34 berechnet den Drehzahlunterschied ΔN zwischen der Eingangsdrehzahl N1 und der Ausgangsdrehzahl N2 auf Basis des Eingangsdrehzahlsignals und des Ausgangsdrehzahlsignals.
Das ROM 36 speichert verschiedene Steuerkennfelder und ein Computerprogramm, welches es der CPU 34 ermöglicht, verschiedene Arten von Steuerung durchzuführen. Das RAM 38 speichert vorübergehend ein durch die CPU 34 auszuführendes Computerprogramm und Ergebnisse von Berechnungen, die durch die CPU 34 durchgeführt wurden.
Als nächstes werden mit Bezug auf 3A, 3B und 3C Steuerungskennfelder für die Eingriffskraft beschrieben, auf welche sich die CPU 34 während der Ausführung des Computerprogramms zum Steuern der Kupplung 22 bezieht.
In der folgenden Beschreibung wird das Fahrzeug als in einer vorwärts drehenden Betriebsart befindlich betrachtet, wenn die Eingangsdrehzahl N1 > die Ausgangsdrehzahl N2 und das Fahrzeug in einer umgekehrt drehenden Betriebsart befindlich betrachtet, wenn die Eingangsdrehzahl N1 < die Ausgangsdrehzahl N2.
Die Steuerungskennfelder für die Eingriffskraft haben ein Kennfeld 36a für die Betriebsart enger Kurve, das aus 3A ersichtlich ist, ein Kennfeld 36b für die Beschleunigungsbetriebsart, das aus 3B ersichtlich ist, und ein Kennfeld 36c für die umgekehrt drehende Betriebsart, das aus 3C ersichtlich ist.
Das Kennfeld 36a für die Betriebsart enger Kurve ist ein Steuerungskennfeld für die Eingriffskraft, das verwendet wird, wenn das vierradgetriebene Fahrzeug 10B mit geringer Geschwindigkeit dreht; zum Beispiel, wenn das Fahrzeug 10B um eine enge Kurve gefahren wird, geparkt wird oder in einer Garage abgestellt wird. Das Kennfeld 36a der Betriebsart enger Kurve weist derartige Kennzeichen auf, dass die Eingriffskraft T moderat ansteigt, wenn der Drehzahlunterschied ΔN steigt.
Das Kennfeld 36a der Betriebsart enger Kurve wird nämlich verwendet, wenn das Fahrzeug 10B mit niedriger Geschwindigkeit dreht; insbesondere, wenn das Fahrzeug 10B mit einem großen Lenkwinkel dreht. Die Verwendung des Kennfelds 36a der Betriebsart enger Kurve ermöglicht es, dass die Eingriffskraft T relativ klein beibehalten wird, sogar wenn der Drehzahlunterschied ΔN während des Drehens steigt. Somit wird das oben beschriebene Bremsphänomen enger Kurve verhindert.
Das Kennfeld 36b für die Beschleunigungsbetriebsart ist ein Steuerungskennfeld für die Eingriffskraft das verwendet wird, wenn das vierradgetriebene Fahrzeug 10B auf einer Straße mit niedrigem μ anfährt, oder mit einer Beschleunigung größer als eine vorbestimmte Höhe beschleunigt. Das Kennfeld 36b der Beschleunigungsbetriebsart weist derartige Kennzeichen auf, dass die Eingriffskraft T stark steigt, wenn der Drehzahlunterschied ΔN steigt, wenn der Drehzahlunterschied ΔN relativ klein ist (bis der Drehzahlunterschied ΔN ΔNt erreicht), und die Eingriffskraft T moderat ansteigt, wenn der Drehzahlunterschied ΔN relativ groß ist (nachdem der Drehzahlunterschied ΔN ΔNt erreicht hat).
Wenn das vierradgetriebene Fahrzeug 10B auf einer Straße mit niedrigem μ anfährt oder bei einer Beschleunigung größer als die vorbestimmte Höhe beschleunigt, kann die Eingriffskraft T stark erhöht werden, so dass das Verteilungsverhältnis der durch die Maschine erzeugten Antriebskraft auf die Hinterräder erhöht werden kann. Somit werden das Beschleunigen und das Anfahren auf eine stabile Weise bewirkt, während ein Rutschen der vorderen Räder verhindert ist.
Das Kennfeld 36c für die umgekehrt drehende Betriebsart ist ein Steuerungskennfeld für die Eingriffskraft, das verwendet wird, wenn die Eingangsdrehzahl N1 < die Ausgangsdrehzahl N2 ist; das heißt, wenn die Drehzahl der hinteren Räder größer als die der vorderen Räder wird. Wegen zum Beispiel einer Verzögerung, die mit den Bremsen oder Motorbremse erzeugt wird. Das Verhältnis des Anstiegs der Eingriffskraft T zu dem Anstieg des Drehzahlunterschieds ΔN ist ein Mittelwert, der kleiner ist als der in dem Kennfeld 36b der Beschleunigungsbetriebsart, aber größer als der in dem Kennfeld 36a der Betriebsart enger Kurve.
Wenn nämlich das Fahrzeug 10B durch Bremsen oder die Motorbremse verzögert wird, wird die Eingriffskraft T gesteuert, eine mittlere Höhe zu erreichen. Somit ist ein Rutschen der vorderen Räder verhindert und dabei die Fahrstabilität verbessert.
Als nächstes wird der Fluss der Verarbeitung mit Bezug auf das Flussdiagramm der 4 beschrieben, welches die CPU 34 ausführt, um die Eingriffskraft T zu steuern. Die CPU 34 gibt das Eingangsdrehzahlsignal 50a, das von dem ersten Sensor 50 ausgegeben wurde, und das Ausgangsdrehzahl 52a, das von dem zweiten Sensor 52 ausgegeben wurde, ein (S110). Die CPU 34 berechnet dann die Eingangsdrehzahl N1 auf Basis des Eingangsdrehzahlsignals 50a und berechnet die Ausgangsdrehzahl N2 auf Basis des Ausgangsdrehzahlsignals 52a (S112). Wenn das Eingangsdrehzahlsignal 50a ein periodisches Signal ist, wird der Zeitraum des Eingangsdrehzahlsignals gemessen, und die Eingangsdrehzahl N1 wird auf Basis des gemessenen Zeitraums berechnet. Wenn das Ausgangsdrehzahlsignal 52a ein periodisches Signal ist, wird ähnlich der Zeitraum des Ausgangsdrehzahlsignals 52a gemessen, und die Ausgangsdrehzahl N2 wird auf Basis des gemessenen Zeitraums berechnet.
Folgend subtrahiert die CPU 34 die Ausgangsdrehzahl N2 von der Eingangsdrehzahl N1, um dabei den Drehzahlunterschied ΔN zu erhalten, und berechnet die Beschleunigung α des vierradgetriebenen Fahrzeugs 10B auf der Basis des Ansteigens der Ausgangsdrehzahl N2 pro Zeiteinheit (S114). Der Grund, warum die Beschleunigung α des vierradgetriebenen Fahrzeugs 10B auf Basis der Ausgangsdrehzahl N2 berechnet wird, ist, dass in dem vierradgetriebenen Fahrzeug 10B, das auf Basis des Vorderradantriebs konstruiert ist, die Vorderräder leicht bei der Zeit der Beschleunigung oder des Anfahrens durchdrehen, und deswegen kann die Beschleunigung α nicht genau von der Eingangsdrehzahl N1 berechnet werden, die die Drehzahl der ersten Antriebswelle 20 repräsentiert, die auf der Seite der Vorderräder bereitgestellt ist.
Folgend beurteilt die CPU 34 ob der Drehzahlunterschied ΔN, der in S114 berechnet wurde, positiv oder negativ ist (S116). Wenn der Drehzahlunterschied ΔN positiv ist (S116: Ja), beurteilt die CPU 34, ob die Beschleunigung α, die in S114 berechnet wurde, größer als ein voreingestellter, in dem ROM 36 gespeicherter Wert α1 ist; das heißt, ob das vierradgetriebene Fahrzeug 10B sich in einer Betriebsart enger Kurve oder einer Beschleunigungsbetriebsart befindet (S118).
Wenn die Beschleunigung α niedriger als der voreingestellte Wert α1 ist; das heißt, wenn das Fahrzeug 10B sich in der Betriebsart enger Kurve befindet (S118: Nein), während Bezug auf das in dem ROM 36 gespeicherte Kennfeld 36a der Betriebsart enger Kurve genommen wird, extrahiert die CPU 34 eine Eingriffskraft T entsprechend dem Drehzahlunterschied ΔN, der in S114 berechnet wurde (S120). Folgend gibt die CPU 34 ein Steuersignal 30a zu der Kupplung 22 aus, das einen Spannungswert entsprechend der Eingriffskraft T aufweist, die in Schritt S120 bestimmt wurde (S126). In diesem Fall, da das Kennfeld 36a der Betriebsart enger Kurve derart eingestellt ist, dass das Anstiegsverhältnis der Eingriffskraft T zu dem Anstieg des Drehzahlunterschieds ΔN relativ klein ist, ist die Spannung des zu der Kupplung 22 ausgegebenen Steuersignals 30a relativ niedrig.
Entsprechend greifen die Kupplungsscheiben der elektromagnetischen Kupplung 22a mit einer relativ kleinen Eingriffskraft ein, und somit wird ein relativ kleines Drehmoment von der ersten Antriebswelle 20 zu der zweiten Antriebswelle 24 übertragen, wodurch die Antriebskraft der hinteren Räder RT1 und RT2 verringert werden kann.
Somit kann das oben beschriebene Bremsphänomen in der Kurve verhindert werden, welches ansonsten wegen der übermäßigen Verteilung des Moments auf die Hinterräder RT1 und RT2 auftreten würde.
Wenn der Drehzahlunterschied ΔN positiv ist und die Beschleunigung α nicht weniger als der voreingestellte Wert α1 ist; das heißt, das Fahrzeug 10B befindet sich in der Beschleunigungsbetriebsart (S118: Ja), während mit Bezug auf das in dem ROM 36 gespeicherte Kennfeld 36b der Beschleunigungsbetriebsart genommen wird, extrahiert die CPU 34 eine Eingriffskraft T entsprechend dem Drehzahlunterschied ΔN, der in S114 berechnet wurde (S122). Folgend gibt die CPU 34 ein Steuersignal 30a zu der Kupplung 22 aus, das eine Spannung entsprechend der in S122 bestimmten Eingriffskraft T aufweist (S126). Da in diesem Fall das Kennfeld 36b der Beschleunigungsbetriebsart derart eingestellt ist, dass die Eingriffskraft T stark ansteigt, sogar wenn der Drehzahlunterschied ΔN klein ist, ist die Spannung des zu der Kupplung 22 ausgegebenen Steuersignals 30a relativ hoch.
Entsprechend greifen die Kupplungsscheiben der elektromagnetischen Kupplung 22a mit einer relativ großen Eingriffskraft ein, und somit wird ein relativ großes Drehmoment von der ersten Antriebswelle 20 zu der zweiten Antriebswelle 24 übertragen, wodurch die Antriebskraft der hinteren Räder RT1 und RT2 erhöht werden kann.
Da das Verteilungsverhältnis des Moments zu den Hinterrädern RT1 und RT2 nämlich erhöht werden kann, wird eine Beschleunigung oder ein Anfahren bewirkt, während ein Rutschen der vorderen Räder FT1 und FT2 verhindert ist.
Wenn der Drehzahlunterschied ΔN negativ ist; das heißt, wenn das Fahrzeug sich in der umgekehrt drehenden Betriebsart befindet (S116: Nein), während Bezug auf das in dem ROM 36 gespeicherte Kennfeld 36c der umgekehrt drehenden Betriebsart genommen wird, extrahiert die CPU 34 eine Eingriffskraft T entsprechend dem in S114 berechneten Drehzahlunterschied ΔN (S124). Folgend gibt die CPU 34 ein Steuersignal 30a zu der Kupplung 22 aus, das einen Spannungswert entsprechend der in S124 bestimmten Eingriffskraft T aufweist (S126). Wie oben beschrieben wurde, ist das Kennfeld 36c der umgekehrt drehenden Betriebsart derart eingestellt, dass das Anstiegsverhältnis der Eingriffskraft T zu dem Anstieg des Drehzahlunterschieds ΔN ein mittlerer Wert wird, der kleiner ist als der in dem Kennfeld 36b der Beschleunigungsbetriebsart, aber größer als der in dem Kennfeld 36a der Betriebsart enger Kurve. Deswegen kann die Eingriffskraft T auf eine mittlere Höhe entsprechend dem Drehzahlunterschied ΔN gesteuert werden.
Wenn die Drehzahl der vorderen Räder FT1 und FT2 wegen der Motorbremse sinkt, wird das Fahrzeug 10B durch die Trägheit gezwungen, seine Fahrt fortzusetzen, so dass die vorderen Räder FT1 und FT2 leicht rutschen und durchdrehen. Unter Berücksichtigung dieses Problems wird ein Antriebsmoment auf die hinteren Räder RT1 und RT2 verteilt. Wenn jedoch ein übermäßig großes Antriebsmoment auf die hinteren Räder RT1 und RT2 verteilt wird, auf denen eine kleinere Last wirkt, wenn mit den vorderen Rädern FT1 und FT2 verglichen wird, rutschen die hinteren Räder RT1 und RT2 leicht und drehen durch, was die Lenkstabilität verschlechtert. Deswegen wird das Eingriffsmoment T auf die oben beschriebene mittlere Höhe gesteuert.
Wenn das Fahrzeug B nämlich mittels der Bremse oder der Motorbremse verzögert wird, kann eine Antriebskraft entsprechend dem Grad der Verzögerung auf die hinteren Räder verteilt werden. Deswegen kann ein Rutschen der Räder verhindert werden, und dabei die Fahrstabilität verbessert werden.
In dem Fall eines Fahrzeugs, an dem ein Antiblockierbremssystem (ABS) montiert ist, wird ein sich von dem der vorliegenden Erfindung unterscheidendes Steuerprogramm ausgeführt, wenn das ABS-System in Betrieb ist, um eine Wechselwirkung mit der ABS-Steuerung zu vermeiden.
Wie oben beschrieben wurde, kann die Eingriffskraft der Momentenverteilungskupplung fein gemäß den Fahrzuständen des vierradgetriebenen Fahrzeugs 10B gesteuert werden, in dem lediglich die ersten und zweiten Sensoren 50 und 52 zum Erfassen der Drehzahl verwendet werden, wenn die Antriebskraftverteilungssteuerung für ein vierradgetriebenes Fahrzeug gemäß der vorliegenden Ausführungsform verwendet werden. Deswegen kann die Fahrstabilität und das Lenkgefühl verbessert werden, ohne einen Lenksensor oder einen Beschleunigersensor zu verwenden.
Die vorliegende Ausführungsform kann derart modifiziert werden, das ein Schritt zum Berechnen der Fahrzeuggeschwindigkeit V des vierradgetriebenen Fahrzeugs 10B vor S122 und vor S124 eingefügt wird, und die Steigung einer Kennfeldkurve von sowohl dem Kennfeld 36b für die Beschleunigungsbetriebsart als auch das Kennfeld 36c für die umgekehrt drehende Betriebsart (Erfassen der Eingriffskraft T, die aus dem Kennfeld extrahiert wurde), gemäß der Fahrzeuggeschwindigkeit V gesteuert wird. Somit ist eine feinere Steuerung möglich. In diesem Fall kann die Fahrzeuggeschwindigkeit V nicht genau berechnet werden, falls die Fahrzeuggeschwindigkeit V auf Basis der Eingangsdrehzahl N1 berechnet wird, wegen des Durchdrehens der Vorderräder FT1 und FT2. Deswegen ist die Fahrzeuggeschwindigkeit V wünschenswert auf der Basis der Ausgangsdrehzahl N2 berechnet.
In der vorliegenden Ausführungsform entspricht die Maschine 12 dem Hauptbeweger der vorliegenden Erfindung; und die Kupplung 22 entspricht der Momentenverteilungskupplung der vorliegenden Erfindung. Außerdem dient S118 des durch die CPU 34 ausgeführten Programms als erste Beurteilungseinheit der vorliegenden Erfindung, S116 des Programms dient als zweite Beurteilungseinheit der vorliegenden Erfindung und S122 des Programms dient als die erste Einstellungseinheit der vorliegenden Erfindung, S120 des Programms dient als die zweite Einstellungseinheit der vorliegenden Erfindung, und S124 des Programms dient als die dritte Einstellungseinheit der vorliegenden Erfindung.
Wenn die Antriebskraftverteilungssteuerung für ein vierradgetriebenes Fahrzeug gemäß der vorliegenden Ausführungsform auf ein mit einem ABS-System ausgestattetes Fahrzeug angewendet wird, kann der Drehzahlunterschied ΔN auf Basis der Radgeschwindigkeiten der vorderen und hinteren Räder berechnet werden, die auf der Basis von Signalen erhalten werden, die von den Radgeschwindigkeitssensoren ausgegeben werden, die für die vorderen bzw. die hinteren Räder bereitgestellt sind.
Anstelle der ersten und zweiten Sensoren 50 und 52, die aus 2 ersichtlich sind, kann ein Sensor 40 verwendet werden, der aus 5A bis 5C ersichtlich ist, zum Erfassen des Drehzahlunterschieds zwischen den ersten und zweiten Antriebswellen 20 und 24 verwendet werden. 5A ist eine Schnittansicht des Sensors 40; 5B ist eine vergrößerte Ansicht von Fühlzähnen, die auf den äußeren Umfangsflächen von ringförmigen Teilen bereitgestellt sind, die in 5A gezeigt sind; und 5C zeigt Zeitdiagramme von Signalen, die von den in 5A gezeigten Sensoren ausgegeben werden.
Wie aus 5A ersichtlich ist, hat die Kupplung 22 ein Kupplungsgehäuse 22b, das mit der ersten Antriebswelle 20 verbunden ist. Die zweite Antriebswelle 24 ist in das Kupplungsgehäuse 22b eingefügt, und ein Drehmoment der ersten Antriebswelle 20 wird über die elektromagnetische Kupplung 22a auf die zweite Antriebswelle 24 übertragen. Ringförmige Teile 42 und 43, die jeweils aus einem magnetischen Material hergestellt sind, sind koaxial an der Umfangsfläche der zweiten Antriebswelle 24 angebracht.
Wie aus 5B ersichtlich ist, sind eine Vielzahl von Kühlzähnen 42a von gleichmäßiger Länge und Höhe auf der äußeren Umfangsfläche des ringförmigen Teils 42 mit einem gleichförmigen Abstand bereitgestellt. Eine Vielzahl von Fühlzähnen 43a, die die gleiche Größe und Form wie die der Fühlzähne 42a aufweisen, sind auf der äußeren Umfangsfläche des ringförmigen Teils 43 mit einem gleichförmigen Abstand derart bereitgestellt, dass die Fühlzähne 43a von den Fühlzähnen 42a um einen halben Abstand verschoben sind. Jeder Fühlzahl 43a überlappt nämlich mit dem entsprechenden Fühlzahl 42a über einen Abstand, der der halben Zahnlänge entspricht. Erfassungsköpfe 41a und 41b, die jeweils eine Spule haben, sind an der äußeren Oberfläche des Kupplungsgehäuses 22b bei Orten angebracht, die den ringförmigen Teilen 42 bzw. 43 gegenüber liegen. Die ringförmigen Teile 42 und 43 und die Erfassungsköpfe 41a und 41b bestimmen den Sensor 40.
Die Erfassungsköpfe 41a und 41b sind in Kontakt mit nicht dargestellten Rutschringen, die als Signalaufnahmeeinrichtung dienen, und die Erfassungsköpfe 41a und 41b geben über die Rutschringe Erfassungssignale aus. Die Erfassungssignale sind Impulssignale, wie aus 5C ersichtlich ist, und der Zeitraum (Abstand) der Impulssignale entspricht dem Abstand, bei dem die Fühlzähne 42a und 43a erfasst werden.
Wenn ein Drehzahlunterschied ΔN zwischen den ersten und zweiten Antriebswellen 20 und 24 erzeugt wird, wird der Drehzahlunterschied ΔN durch die Erfassung des Zeitraums der Impulssignale erfasst. Die Berechnung des Zeitraums α wird durch die CPU 34 durchgeführt, die in der ECU 30 bereitgestellt ist (siehe 2).
Wie oben beschrieben wurde, überlappt jeder der Fühlzähne 42a, der auf dem ringförmigen Teil 42 bereitgestellt ist, über einen Abstand, welcher der halben Zahnlänge entspricht, mit einem entsprechenden der Fühlzähne 43a, der auf dem ringförmigen Teil 43 bereitgestellt sind. Deswegen ändert sich das Phasenverhältnis zwischen der Impulssignalausgabe von den Erfassungsköpfen 41a und 41b, wenn die Richtung der relativen Drehung zwischen den ersten und zweiten Antriebswellen 20 und 24 sich ändern. Hier wird angenommen, dass eine Drehung nach vorwärts eine relative Drehung in solch eine Richtung ist, dass die Phase des Erfassungssignals von dem Erfassungskopf 41a um einen halben Zeitraum die Phase des Erfassungssignals von dem Erfassungskopf 41b anführt, wie aus 5C ersichtlich ist. Deswegen verzögert sich die Phase des Erfassungssignals von dem Erfassungskopf 41a um einen halben Zeitraum von der Phase des Erfassungssignals von dem Erfassungskopf 41b.
Die CPU 34 vergleicht die Phase der Erfassungssignalausgabe von dem Erfassungskopf 41a und die Phase von der Erfassungssignalausgabe von dem Erfassungskopf 41b und beurteilt, welche die andere anführt, um dabei zu beurteilen, ob die erfasste relative Drehung eine Drehung nach vorne oder eine umgekehrte Drehung ist.
Der oben erwähnte Sensor 40 ist aus den ringförmigen Teilen 42 und 43 zusammengesetzt, die aus einem magnetischen Material hergestellt sind, und aus den Erfassungsköpfen 41a und 41b, die jeweils eine Spule aufweisen. Jedoch kann ein drehender Impulsgeber oder ein anderer geeigneter Sensor verwendet werden. Wenn ein drehender Impulsgeber verwendet wird, ist ein Licht abgebendes Element des Impulsgebers an einem Teil angebracht, welches zusammen mit dem einen aus erster und zweiter Antriebswelle 20 und 24 dreht, und ein Lichtaufnahmeelement des Impulsgebers ist an einem Teil angebracht, welches zusammen mit dem anderen aus erster und zweiter Antriebswelle 20 und 24 dreht.
Offensichtlich sind verschiedene Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung im Licht der obigen Lehren möglich. Es ist deswegen zu verstehen, dass innerhalb des Bereichs der anhängenden Ansprüche die vorliegende Erfindung anders ausgeführt werden kann, als sie hierin spezifisch beschrieben ist.

Claims

Steuerung zur Verteilung der Antriebskraft für ein Vierrad-getriebenes Fahrzeug (10B), in dem eine durch einen Hauptbeweger (12) produzierte Antriebskraft direkt zu Vorderrädern (FT1, FT2) übertragen wird und über eine Momentenverteilungskupplung (22) zu Hinterrädern (RT1, RT2) übertragen wird, wobei die Steuerung zur Verteilung der Antriebskraft die Eingriffskraft (T) der Momentenverteilungskupplung (22) gemäß Fahrzuständen des Fahrzeugs steuert, wobei die Steuerung zur Verteilung der Antriebskraft umfasst: eine erste Beurteilungseinheit (S118) zum Beurteilen ob die Beschleunigung (α) des Fahrzeugs (10B) größer als eine vorbestimmte Höhe (α₁) ist; eine erste Einstellungseinheit (S122) zum Einstellen der Eingriffskraft (T) auf einen ersten Wert, wenn die erste Beurteilungseinheit (S118) beurteilt hat, dass die Beschleunigung (α) des Fahrzeugs (10B) größer ist als die vorbestimmte Höhe (α₁); und eine zweite Einstellungseinheit (S120) zum Einstellen der Eingriffskraft (T) auf einen zweiten Wert kleiner als der erste Wert, wenn die erste Beurteilungseinheit (S118) beurteilt hat, dass die Beschleunigung (α) des Fahrzeugs (10B) nicht größer als die vorbestimmte Höhe (α₁) ist, wobei die Steuerung zur Verteilung der Antriebskraft gekennzeichnet ist, durch das außerdem Umfassen von einer zweiten Beurteilungseinheit (S116) zum Beurteilen, ob die Drehzahl (N1) zu der Vorderräder (FT1, FT2) oder die Drehzahl (N2) der Hinterräder (RT1, RT2) größer ist, und einer dritten Einstellungseinheit (S124) zum Einstellen der Eingriffskraft (T) auf einen dritten Wert kleiner als der erste Wert aber größer als der zweite Wert, wenn die zweite Beurteilungseinheit (S116) beurteilt hat, dass die Drehzahl (N1) der Vorderräder (FT1, FT2) geringer ist als die Drehzahl (N2) der Hinterräder (RT1, RT2), wobei die erste Beurteilungseinheit (S118) angeordnet ist, tätig zu sein, wenn die zweite Beurteilungseinheit (S116) beurteilt hat, dass die Drehzahl (N1) der Vorderräder (FT1, FT2) größer ist als die Drehzahl (N2) der Hinterräder (RT1, RT2).
Steuerung zur Verteilung der Antriebskraft nach Anspruch 1, wobei jede der ersten bis dritten Einstellungseinheiten (S122, S120, S124) die Eingriffskraft (T) in Abhängigkeit von dem Drehzahlunterschied (ΔN) zwischen den Vorder- und Hinterrädern einstellt.
Steuerung zur Verteilung der Antriebskraft nach Anspruch 2, wobei jede der ersten bis dritten Einstellungseinheiten (S122, S120, S124) die Eingriffskraft (T) unter Benutzung eines Steuerungskennfeldes einstellt.
Steuerung zur Verteilung der Antriebskraft nach einem der Ansprüche eins bis drei, außerdem mit einem Sensor (40; 50; 52) zum Erfassen des Drehzahlunterschieds zwischen der Drehzahl auf der Eingangsseite der Momentenverteilungskupplung (22) und der Drehzahl auf der Abgabeseite der Momentenverteilungskupplung (22).
Steuerung zur Verteilung der Antriebskraft nach Anspruch 4, wobei der Sensor (40) erste und zweite ringförmige Teile (42, 43) umfasst, die vorgesehen sind, zusammen mit einem aus eingangsseitigen und abgabeseitigen Teilen (22b, 24) der Momentenverteilungskupplung (22) zu drehen, und die mit Fühlzähnen (42a, 43a) bereit gestellt sind, die auf deren äußeren Umfangsflächen bei einem vorbestimmten Abstand derart ausgebildet sind, dass ein Phasenunterschied zwischen den Zähnen (42a) des ersten ringförmigen Teils (42) und den Zähnen (43a) des zweiten ringförmigen Teils (43) bereit gestellt ist, und einem Paar von Fühlköpfen (41a, 41b), die vorgesehen sind, zusammen mit dem anderen aus den eingangsseitigen und abgabeseitigen Teilen (22b, 24) der Momentenverteilungskupplung (22) zu drehen und zu den Fühlzähnen (42a) des ersten ringförmigen Teils (42) beziehungsweise den Fühlzähnen (43a) des zweiten ringförmigen Teils (43) gerichtet sind.