JP2006510545A - ４輪駆動機構を備えた自動車両の駆動トレイン内の切換可能なクラッチを制御するための方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、４輪駆動機構を備えた自動車両（１）の前車軸（ＶＡ）と後車軸（ＨＡ）の間の駆動トレイン（ＡＳ）内の切換可能なクラッチ（Ｋ）を制御するための方法に関し、この方法では、１つの車軸が直接的に駆動され、他方の車軸がハングオンシステムとしてクラッチ（Ｋ）を介して連結される。
４輪駆動機構を備えた自動車両の前車軸と後車軸の間の駆動トレイン内の切換可能なクラッチを制御するための方法、及び、該当する全車両の走行動性の対応的な安全性をもち、完全な４輪駆動特性という改善された使用可能性を備えたそれに対応する装置を創作するために、クラッチ（Ｋ）が予備制御措置を介して調節可能に常にトルクを用いて付勢されることが提案される。

Description

本発明は、４輪駆動機構を備えた自動車両（モータビークル）の前車軸（フロントアクスル）と後車軸（リヤアクスル）の間の駆動トレイン内の切換可能なクラッチを制御するための方法に関する。

全輪駆動される自動車両のための従来技術からは、全輪駆動車両の構造形式で１つの車軸が持続的に駆動されていて、各々第２の車軸がこの駆動トレインに言わば引っ掛けられている即ち所謂ハングオンシステム(Hang-on-System)として形成されていることが知られている。周知の１つの適用事例では後車軸が持続的に駆動され、前車軸がハングオンシステムとして接続される。そのために車両の駆動トレイン内のセンターディファレンシャルが切換可能なクラッチにより置換されていて、このクラッチを用い、ここでは前車軸が後車軸に連結され得る。

従来技術において、制御装置ロジックによる、切換可能に実施されているクラッチのコントロールでは、車軸間のタイヤ円周誤差（タイヤの大きさのずれ）は考慮されない。前車軸と後車軸の間でタイヤ円周誤差があると、全輪稼動の場合即ち車軸の固定連結時には全駆動トレインに緊張（歪み）が起こる。それにより、ドライブシャフト、プロペラシャフト、ディファレンシャルのような構成部材が比較的高く負荷されることになる。それに対応し、全ての関与構成要素は、対応する車両の限界負荷の枠内でタイヤ円周誤差に起因する追加的な負荷を伴わない場合におけるよりも大きな負荷に対して設計されなくてはならない。更にタイヤはスリップして走行し、このことは接地面においてより大きな磨耗即ち摩損を意味する。

ハングオンシステムとして後車軸を有するシステムにおいて状況は対応的に現われる。その際、以降で本発明の実施例に関連して表されるが、前車軸ハングオンシステムの前車軸の車輪（即ち車輪の直径）が小さすぎることに関する関係は、後車軸ハングオン配置構成では後車軸の車輪（即ち車輪の直径）が小さすぎることにおいて得られ、またその逆もそうである。両方の異なるハングオンシステム間のこれらの簡単な関係に基づき、本記述の枠内では排除の意味ではなく前車軸ハングオンシステムだけに関するものとする。

従来技術の本質的な短所は、固定全輪駆動の実施による、例として挙げた前記の短所を有する駆動トレインの緊張が、同意のもと甘受されるということにある。選択肢としては、例えば、特許文献１及び特許文献２の教えに従い、駆動トレイン内の強い緊張を緩和するために、切換可能なクラッチがとにかく開放される。従って、構成された各緊張は確かに補整される即ち取り除かれるが、その際に車両は、少なくともこの補整過程の期間の間、全輪特性をもはや持たないことになる。このことは、車両が、衝撃的に振舞い、また運転者にとっては殆ど予期せぬ形でこの状態ではむしろ純粋に後輪駆動又は前輪駆動の自動車両のように振舞うということを意味する。稼動事例に応じ、唐突に始まるこの過程は、車両がそれにより必然的にむしろ不安定になってしまうように、車両の走行特性に対してネガティブに作用する。

独国特許発明第３７２１６２６Ｃ２号明細書 独国特許出願公開第１９７０６７２０Ａ１号明細書

本発明の課題は、４輪駆動機構を備えた自動車両の前車軸と後車軸の間の駆動トレイン内の切換可能なクラッチを制御するための方法、及び、該当する全車両の走行動性の対応的な安全性をもち、完全な４輪駆動特性という改善された使用可能性を備えたそれに対応する装置を創作することである。

前記の課題は、本発明に従い、各々の独立請求項である請求項１及び請求項１４に記載した特徴により解決される。本発明の有利な他の構成は各々の下位請求項で特徴付けられている。

それによると本発明に従う方法は、クラッチが予備制御措置を介して調節可能に常にトルクを用いて付勢されることにより傑出する。このトルクは、その大きさに関し、切換可能なクラッチ自体において又は例えば制御式液圧装置において調節可能である。

この発明は、車輪直径誤差（車輪直径のずれ）及びその結果として得られる全輪駆動式車両の駆動トレイン内の緊張（歪み）の場合にも完全なトルク補整は必要でないという認識を基礎にしている。それによりタイヤ許容ロジックの枠内でトルクが決定され、このトルクを用い、駆動トレインは、その都度、緊張状態にあってよい。このトルクを具現し得るために、クラッチが適切な方式でタイヤ許容ロジックに従ってコントロールされる。従ってクラッチは、走行稼動中、実質的に常に閉じられたままである。それにより全輪駆動の有利な特性を完全に利用し、本発明の他の構成では、各走行動性領域内において、前車軸と後車軸に対する駆動トレイン内の所望のトルク分配が常に実現され得て、この際、通常の使用時には、走行中において、緊張状態にある駆動トレイン内のトルク補整の目的でクラッチを開くことが回避される。それに対応し、本発明に従う方法により稼動される自動車両は、周知の車両に比べ、切換可能なクラッチの持続的な影響により、スリップ及び他のネガティブな現象を明らかに制約し、実質的に持続的に作用する全輪駆動と、高い車両安定性とをもって稼動され得る。

前車軸車輪が小さすぎる場合、この前車軸は、従来技術による駆動トレインでは、車軸の固定連結を用いたコンセプトにより、機関トルクが小さい際、負のトルクで走行し、これは、以降で図２の図面における細い連続線ｖａとして描かれている。対応的に、後車軸車輪が小さすぎる場合、この後車軸には負のトルクが予想され得て、これは図３における鎖線ｈａで描かれている。駆動トルク分配は、タイヤ誤差及び機関トルクに依存し、より精密にはその都度のカルダントルクに依存し、このことは走行動性を多大に損なわせる。対応することが後車軸車輪が小さすぎる場合にも該当する。適切な中立的な走行状態、例えば、カーブを伴わず走行動性調整即ちＤＳＣ調整の作動を伴わず非制動で非駆動の走行時において、車輪速度又は回転数誤差に基づき、前車軸と後車軸の間のタイヤ誤差が検出される。その結果、この実施形態ではクラッチがそのために短期的にだけ開かれる。従って、その際、システムは車軸間の平均的な車輪不等の形式でその都度の条件を学習し、これらの条件には、ハングオンシステムを持続的な全輪駆動として車輪におけるスリップを伴わずに有効にさせるという目的を伴う適合された調整コンセプトが適用される。

予備制御としてのクラッチトルクの規定は、本発明の実施形態に従い、主としてアクセルペダル位置により行われ、また、車両が完全ロックされた領域の近くで運動するように、即ち車両が良好な近似として固定状態の全輪駆動の動向を示すように形成されている。この場合に車輪不等があると緊張トルクが発生し、この緊張トルクは両方の車軸における理想的なトルク経過に累積されていて、その結果、本発明に従う方法の作動を伴わない場合、部分的に極めて不利に作用する合計経過が生じる。ここで、予備制御が対応的に減少されることによりタイヤ許容ロジックが作動する。この際、考慮すべきことは、一方では緊張状態の種類及び／又はどの車軸がより小さな回転円周を有するかということであり、他方では負荷状態であり、この負荷状態は、有効なカルダントルクの符号からドラッグモード又は駆動モードとして得られる。後車軸に比べて前車軸の車輪が小さすぎる場合、駆動時には、カルダントルクがゼロから増加する場合、予備制御は、タイヤ許容ロジックにより、許容される緊張トルクへと制限される。ゼロより小さいカルダントルクのため、即ちドラッグ時のカルダントルクのためには、タイヤ許容ロジックが予備制御をカルダントルクの関与部分へと制限する。つまり、タイヤ円周誤差があるにも拘らず、車軸に対するドラッグトルクの所望の最適な分配が達成され得る。後車軸車輪が小さすぎる場合、点対称的に鏡像されたトルク曲線が得られ、その結果、駆動とドラッグ時の間の調整役割だけが交換される。走行動性のこれらの状況に対応し、タイヤ許容ロジックの作用のもと、クラッチに作用するトルクが固定され、これは、以降で、有利にも連続的な曲線経過を有する本発明の具体的な実施形態のグラフに関連して更に詳細に説明される。

本発明の有利な他の構成では、タイヤ許容ロジックが、前車軸と後車軸の間の誤差がデッドゾーン即ち作動を伴わないゾーンをあとにする場合に初めてアクティブに作動し、そのゾーンは本発明の他の構成により速度に依存して選択される。

この際、本システムは、前車軸と後車軸を、分配変速機を介し、それらの車軸の少なくとも共通の平均的な速度がタイヤ誤差の場合にも調節されるように互いに連結させることにより、車軸速度を同期する。クラッチのコントロールにおいて、本発明の実施形態における前記の特徴により、制御装置ロジックの形式において、車軸間のタイヤ円周誤差は、タイヤ許容ロジックに対応し、許容可能な差トルクの決定により、制御可能なクラッチ内で考慮される。そのために本発明の実施形態では、前車軸と後車軸の回転数の測定が、既述したように、中立的な直線走行及び短期的に開かれたクラッチにおいて実施される。従って、従来技術による方法に比べ、全輪特性は、車両走行特性などの非安定性の形式に傾向してしまう状態の範囲外でのみ保証されて解消される。更に、全輪駆動特性の損失を伴うこの段階は極めて短期的に継続するだけで、更に、走行の部分において車輪不等を習得した後、測定の反復は要求されない。前車軸と後車軸の平均的な回転数差を基礎にし、生じる緊張トルクが、過度に緊張されたクラッチ即ち堅固に閉じられたクラッチの場合のために又は車輪直径誤差のために決定される。

前述の形式の方法は、道路路床の高摩擦係数が標準化されている場合に、確定された車輪直径誤差に基づいて生じるトルク状況を観察することに基づく。選択的な実施形態において、本発明に従う方法は、この観察においてその都度の実際の道路状況及び摩擦係数状況が考慮されるように構成される。前述の教えに従い、前車軸と後車軸の間におけるタイヤ円周誤差による駆動トレインの緊張は、タイヤ許容ロジックにより、有意義な領域内で境界付けられる即ち移動される。しかし、起こり得る緊張の度合いは、タイヤ円周誤差と、その都度の実際の摩擦係数状況とに依存する。最初に述べた種類のタイヤ許容ロジックは、実質的に持続的に全輪駆動される車両の走行動性を改善するが、中でも変化する道路状況には適応されない。ここでは、常に、最も深刻な場合、即ち高摩擦係数を有する路床上の夏用タイヤから出発する。このことは、特徴的なカルダントルクの決定を特にもたらし、この特徴的なカルダントルクの上側では、前車軸車輪が小さすぎる場合、加速のために正に前車軸における駆動トルクを利用するために予備制御がもはや制限されない。より低い摩擦係数時には予備制御の制限は明らかにより小さなカルダントルクの場合に解消され得て、その理由は、駆動トレインが高摩擦係数におけるほど強くは緊張されないためである。

タイヤ許容ロジックのために入力値としては個々の車輪のタイヤ誤差が必要不可欠である。これらのタイヤ誤差は、最初に述べた測定方法では、カーブ又は走行動性調整作動などを伴わずに非制動で非駆動の走行時に、自由車輪速度に基づき、クラッチが開いている場合に検出される。このことは、クラッチが決定のために開かれなくてはならないという短所を有する。クラッチの開放は、再び、車両がこの状態で純粋な後輪駆動を有するという結果を直接的に伴う。更に、この方法では、クラッチが閉じられている場合、普通に努められる全輪駆動において、タイヤ誤差の観察可能性が失われる。

この原理的な短所を完全に排除するために、選択的な方法では、特殊なクラッチトルク時に、前述のように、非制動で非駆動でありカーブの影響及び／又は調整作動を伴わないと記載された状態と同じ適切な走行状態で、前車軸と後車軸の間の回転数差が決定される。この種の２つの値ペアを基礎にし、外挿法により前車輪と後車軸の間の平均的なタイヤ誤差と、クラッチがオーバーロックされている状態で生じる緊張トルクとが検出され得る。この方法は、以降で、図面と関連し、前車軸と後車軸の間の０.６％の直径誤差の例における詳細として記載される。

この方法の高精度を達成するために、識別のために使用されているクラッチトルクができるだけ異なった大きさで選択され、それにより、これらのクラッチトルクは、前車軸と後車軸の間において極めて明らかな回転数差を有する大きな支持ベースを示している。他方では、最低限必要なクラッチトルクを下回ることはなく、駆動トレイン内で最大限許容される緊張トルクを上回ることもない。

従って全体として本発明に従い、全ての走行状況において持続的な全輪駆動を具現する可能性が達成され、つまり特に緊張状態の補整の目的で強制される切換可能なクラッチの開放を伴うことなくである。タイヤ直径誤差の決定及び／又は監視のためにも、クラッチの開放は比較的長くある必要はない。従って本発明の有利な実施形態では切換可能なクラッチの開放が完全に排除され得る。

従って本発明に従い、前車軸と後車軸の間でタイヤ誤差を有する車両の場合には、各状態において境界付けられて許容される駆動トレインの緊張が得られることになる。それにより、例えば、ドライブシャフト、プロペラシャフト、ディファレンシャルのような、駆動トレインの構成部材が、固定車軸連結を伴う持続的な全輪駆動の場合よりも少なく負荷される。この過程は、摩損を減少させ、寿命を長くし、コストと重量を軽減させ、その理由は、寸法決定が対応的に行われ得るためである。駆動トレインの過剰の緊張という、運転者にとって知覚可能な、操舵と走行特性に対してネガティブな影響は、克服される。更に、タイヤ摩損が減少されるが同時に車両のサイドガイドポテンシャルは減少されず、その理由は、車輪スリップが過剰の緊張により強制されないためである。更に本方法により車両内の駆動分配は、走行動性が駆動時にもドラッグ時にも改善されるように影響される。

次に、図面に基づき、本発明の実施形態を詳細に説明する。

図１による図面には全輪駆動式車両１の駆動トレインＡＳの概要図が示されている。前車軸ハングオンシステムのここで見られる事例において後車軸ＨＡは機関・変速機ユニットＭＧにより駆動トレインＡＳを介して駆動される。分配変速機ＶＧ内の切換可能なクラッチＫを介し、前車軸ＶＡは駆動トレインＡＳを介して後車軸ＨＡと接続される。この際、クラッチＫは制御ユニットＳを介してコントロールされ、ここで制御ユニットＳはラインＬを介して前車軸ＶＡ及び後車軸ＨＡの車輪２における回転数センサＳＲと接続されている。機関・変速機ユニットＭＧによりカルダントルクＭ_Kが切換可能なクラッチＫに対して伝達され、このクラッチＫの方はそのトルクを前車軸ＶＡのプロペラシャフトトルクＭ_{G va}と後車軸ＨＡのプロペラシャフトトルクＭ_{G ha}とに分配する。次に、切換可能なクラッチＫのコントロールの方式と、その都度のセンサ信号の生成及び評価とを詳細に説明する。

さて、全輪駆動式車両において今までの従来技術における大きな短所は、前車軸ＶＡと後車軸ＨＡの間で車輪直径誤差（車輪直径のずれ）がある場合に駆動トレインＡＳ内に緊張（歪み）が発生するということにある。しかし、例えば車両１内の異なる重量分配の結果として、車輪タイヤの不均等な損耗により、そのような車輪直径誤差を排除することはできない。それに対応し、例えばプロペラシャフトやディファレンシャルのような、駆動トレインＡＳの全ての要素も、遥かに高い負荷のために設計されなくてはならない。全駆動システムは、走行稼動中に持続的に発生する車輪２のスリップにより、初めて、実質的に連続的に増加する駆動トレインＡＳの緊張を補整する即ち取り除く。しかし、この過程は車輪タイヤ２の接地面領域で摩損を増加させてしまう。

図２の図面は、前車軸ＶＡの車輪が小さすぎる場合に本発明の第１実施形態により発生するトルクのグラフを表している。このグラフは、例として車輪直径の０.８％誤差において、駆動トレインＡＳ内の物理的な関係を明確化している。次に先ずは本発明に従うタイヤ許容ロジックの作動を伴わない状態を示すことにする。その後で、各々、タイヤ許容ロジックの影響が、全輪駆動の放棄に対する有意義な選択肢として、また固定連結状態の全輪駆動に対する境界付けとして示される。この際、タイヤ許容ロジックは、以下では、全輪駆動車両において対応的に形成されている制御ユニットＳ内で転換される方法として把握される。

細線ｖａ、ｈａは、固定状態の全輪駆動を伴う車両と同様に振舞うものである、オーバーロックされている車両、即ちオーバーロックされているクラッチＫ（クラッチＫがロックされていて（閉じられていて）緊張トルクで付勢されている状態）を伴う車両において、プロペラシャフトにおける特性、即ちトルク経過Ｍ_Gを各々示している。車輪直径の誤差により、後車軸ＨＡのためのトルク経過ｈａ並びに前車軸ＶＡのためのトルク経過ｖａは、一点鎖線で記されている理想曲線に対し、所定の値分、矢印ｄに沿って等間隔で変位される。この変位量は、道路表面と車輪タイヤ２の接地面との間の摩擦係数状態が同じであるという前提のもと、車輪タイヤ直径誤差がより大きい場合には更に増加する。従って、ここで想定されている前車軸ＶＡと後車軸ＨＡの間の０.８％という誤差により、全体として、駆動トレインＡＳ内には２００Ｎｍよりも幾らか大きな緊張トルクΔＳがあることになる。比較して前車軸ＶＡの車輪がより小さい、従って比較して速く回転する前車軸ＶＡは、このトルクを用いて制動される。車道上の連結においては内部力即ち内部トルクに係るものなので、後車軸ＨＡは対応的に駆動される。

描かれているグラフにおいて、左側の半面Ｂは制動状態又はドラッグ状態を示していて、右側の半面Ａは駆動状態を特徴付けている。小さな正のカルダントルクＭ_Kにおいて、前車軸ＶＡは、本発明に従う調整作動を伴わず且つクラッチＫがオーバーロックされている場合、駆動トレインＡＳ内で増加する緊張に基づき、曲線ｖａが示すように負のトルクの領域内を進んでいく。それに対して後車軸ＨＡは、曲線ｈａが示すように高められた駆動トルクとして進んでいく。ここではほぼ＋４００Ｎｍのところに位置する特徴的なカルダントルクＭ_K＝Ｃ以降、前車軸ＶＡによっても駆動トルクが伝達される。この状態でタイヤ許容差Δｒにより発生する車輪スリップは、車輪タイヤにおける摩損の増加をもたらす。更にそれらの車輪スリップは、車輪タイヤのサイドガイドポテンシャルを減少させ、従って自動車両の走行動性に対してネガティブな影響を及ぼす。

図２の図面にグラフとして再現されている、後車軸に比べて前車軸の車輪が小さすぎる事例において、カルダントルクＭ_Kがゼロから上昇する場合の駆動事例Ａでは、予備制御が、タイヤ許容ロジックにより、許容される緊張トルクΔｍへと制限される。この制限は、所謂特徴的なカルダントルクＣの到達に至るまで維持され、それ以降は、前車軸トルクＭ_{G va}も継続的に正になる。特徴的なカルダントルクＣよりも大きいカルダントルクＭ_Kにとって、前車軸ＶＡにおける駆動トルクを利用し得るために前記の制限は解消される。つまり、本発明の教えに従うタイヤ許容ロジックは、クラッチの予備制御を、許容される緊張トルクΔｍへと減少させるものであり、図２によるグラフでは上昇するカルダントルクで見て、特徴的なカルダントルクＭ_K＝Ｃ付近の領域が到達されるまでである。切換可能なクラッチＫを介した調整作動であってプロペラシャフトトルク曲線Ｍ_{G va} Ｍ_{G ha}の経過において認識可能な強い調整作動を伴っている部分は、図２において括弧により明確化されている。つまり、例えば、前車軸ＶＡのプロペラシャフトトルクＭ_{G va}は、クラッチＫの被調整作動に従い、負荷交換時において、ほぼ−２００Ｎｍの負のトルクからここではほぼ−５０Ｎｍの値Δｍ上に境界付けられる。同程度なものとして、走行安定性にとって危険なこの点において、後車軸ＨＡのプロペラシャフトトルクＭ_{G ha}も、ほぼ２００Ｎｍの正のトルクからほぼ５０Ｎｍ上に境界付けられる。大きさ（値）からして、クラッチトルクは、その最小値をもって、クラッチＫが接触状態に留まり、従って言わば直ちに各トルクがクラッチＫを介して調節可能であるように選択されている。従って、車両が一定走行時に定義領域を超えて緊張することなく、完全な全輪駆動パフォーマンスが保証されている。

この際、運転者のその都度のトラクション要望は、アクセルペダル位置の勾配を介してセンサ検知される、即ちアクセルペダルインタープリタを介して確定される。前記の勾配、従って運転者により望まれる加速度が、定義された閾値を超過すると、同じタイヤ円周にとってこの状況で適合する予備制御に移行される、即ちタイヤ許容ロジックによる制限が解消され、クラッチＫがオーバーロックされる。制限への復帰は急には行われず、時間遅延して行われ、このことは、ここではシステムのローパス特性により実現されている。この方法により、トラクション時には、スリップが発生し得る以前にクラッチＫが閉じられる。

特徴的なカルダントルクＭ_K＝Ｃの上側では、前車軸ＶＡにおける駆動トルクを完全に利用するために、予備制御はもはや制限されない。これらの関係は、図２の図面においてｖａ、ｈａの線に比べて太く描かれているプロペラシャフトトルク曲線Ｍ_{G va} Ｍ_{G ha}の経過により明確化され、それらの曲線は、特徴的なカルダントルクＭ_K＝Ｃの上側の領域の対向側において、タイヤ許容ロジックの影響のもと、付属の細線からずれている。

図２のグラフの左側の半面Ｂにおける機関ドラッグ（エンジンブレーキ）時、タイヤ許容ロジックの作動を伴わない場合、車両は、細線ｈａ、ｖａにより特徴付けられている特性を示す：後車軸ＨＡは明らかに正のトルクで走行し、それだけ見ても車両はまだ加速するであろう。前車軸ＶＡだけが既に負のトルクで走行し、それにより車両は前車軸により制動減速されるであろう。

ゼロよりも小さいカルダントルクのため、即ちドラッグＢ時、タイヤ許容ロジックは予備制御をカルダントルクＭ_Kの関与部分ｘ上へと制限する。つまり、タイヤ円周誤差があるにも拘らず、車軸ＶＡ、ＨＡに対するドラッグトルクの所望の最適な分配が達成され得る。本事例においてこの関与部分ｘはほぼ４０％である。前車軸ＶＡに置かれているドラッグトルクは対応的に制限され、それにより、分配変速機ＶＧにおけるトルク清算に基づき、後車軸ＨＡが同様にドラッグ状態に引き入れられる。しかしこの際、クラッチトルクは、領域Ａと領域Ｂの連続移行を達成するために、許容される緊張トルクΔｍよりも小さいことはない。つまり、この調整機能を装備した車両の調和した負荷交換特性が達成される。従って、前車軸ＶＡではトルク経過Ｍ_{G va}が生じ、対応的に分配変速機ＶＧではトルク清算Ｍ_K＝Ｍ_{G va}＋Ｍ_{G ha}が生じ、後車軸ＨＡではトルク経過Ｍ_{G ha}が生じる。

図３による図面は、図２に対応する他のグラフの形式で、前車軸ＶＡに対して後車軸ＨＡの車輪が小さすぎる場合に駆動トレインＡＳ内で発生するプロペラシャフトトルクＭ_Gを示している。このグラフでは再び例として０.８％の車輪直径の誤差が表されている。それに対応し、結果として得られる駆動トレインＡＳの緊張トルクは、ここでもほぼ２００Ｎｍに位置する。車軸ＨＡ、ＶＡに対する作用が反対にされている。後車軸ＨＡの車輪が小さい、従って前車軸ＶＡに対して相対的により速く回転する後車軸ＨＡが、ここでは制動される。それに対し、前車軸ＶＡは駆動される。つまり図２及び図３のグラフは実質的に互いに点対称鏡像のような状況にある。

後車軸車輪が小さすぎる場合、タイヤ許容ロジックは、ゼロよりも大きなカルダントルクＭ_Kのため、即ち駆動事例Ａ時、前車軸ＶＡに行く駆動トルクがカルダントルクＭ_Kの関与部分ｘへと固定されることによって予備制御を制限する。つまり、分配変速機ＶＧにおけるトルク清算に応じ、後車軸ＨＡは同様に駆動トルクを、太線Ｍ_{G ha}により描かれているように置くことになる。駆動トルク分配はパラメータｘの選択により予め定められ、パラメータｘはここでは再び４０％の値を有する。それに対応し、最適の駆動分配が予め定められ、この際、駆動Ａとドラッグ事例Ｂの間の連続移行のために、ここでも５０Ｎｍという最小クラッチトルクΔｍが得られる。

機関ドラッグ事例Ｂにおいて、Ｍ_K＝０の領域におけるクラッチトルクは、後車軸ＨＡにおけるドラッグトルクを減少させるために、制御によりほぼ５０Ｎｍの値Δｍに制限される。それからの結果として、分配変速機ＶＧにおけるトルク清算に応じ、前車軸ＶＡではトルク経過Ｍ_{G va}が生じ、後車軸ＨＡではトルク経過Ｍ_{G ha}が生じる。つまり機関ドラッグトルク調整（エンジン・ドラッグトルク・コントロール）との共同作用においてここでも調和した負荷交換特性が得られる。

車輪直径誤差により常に駆動トレインＡＳ内で増加する緊張トルクの影響は車両の速度に依存する。つまりｖ＝０の速度では確かに調整作動の誘因はなく、それに対してｖ＝１００ｋｍ／ｈの速度では走行動性を守るために本発明に従うタイヤ許容ロジックの作動が既に有意義であり得る。更に、前車軸及び後車軸における車輪２の車輪直径の誤差、即ち半径誤差（半径のずれ）Δｒが大きい場合、誤差が小さい場合におけるよりもむしろ調整作動が必要である。図４の図面には例として速度ｖに対する半径誤差Δｒの関係が描かれている。図２及び図３のグラフに基づき、比較して前車軸車輪が小さすぎる状況と、比較して後車軸車輪が小さすぎる状況とが互いに鏡像的な状態にあるので、前車軸ＶＡの車輪２と後車軸ＨＡの車輪２の間における半径誤差Δｒの値だけが観察される。平均的な半径誤差Δｒが、速度に依存するデッドゾーン、即ち速度に依存し且つ調整を伴わないゾーンＮをあとにすると、タイヤ許容ロジックは、領域Ｒで示唆されているように、予備制御の制限としてアクティブになる。つまり、ｖ＝１００ｋｍ／ｈの速度で０.３の半径誤差Δｒにおいて調整は実施されず、また、ｖ＝１３０ｋｍ／ｈの速度で同じ半径誤差Δｒではタイヤ許容ロジックが既にアクティブとなっている。

タイヤ許容ロジックの前述の第１の試みでは、その都度、車軸間の平均的な車輪直径誤差を確定するために、前車軸ＶＡ及び後車軸ＨＡの自由回転する車輪２が調べられる。それに従い、この測定のためには強制的にクラッチＫが、少なくとも短い測定時間の間、完全に開かれる必要があり、この際、この測定時間中、駆動機構の全輪特性は使用可能な状態にはなく、完全に開かれたクラッチは、それを閉じる場合には、延長された反応時間、即ち応答時間を有することになる。

しかし、実際に生じる緊張（歪み）は、平均的な車輪直径誤差の他、極めて本質的なものとして、その都度の実際の路床の摩擦係数μと、車輪タイヤの特性とに依存する。前述のタイヤ許容ロジックの形式の予備制御は、変化する道路状況には適合されない。極めて深刻な場合を常に出発点とする：高摩擦係数・路盤上の夏用タイヤである。特にこのことは特徴的なカルダントルクＣの決定をもたらし、このカルダントルクＣの上側では、前車軸車輪が小さすぎる場合、前車軸ＶＡにおける駆動トルクを利用するために、予備制御はもはや制限されない。摩擦係数が低い場合、予備制御の制限は、カルダントルクが明らかにより小さい場合に解消され、その理由は、駆動トレインが高摩擦係数におけるほど強く緊張していないためである。

タイヤ許容ロジックのための入力値としては個々の車輪のタイヤ誤差が必要不可欠である。これらのタイヤ誤差は、最初に述べた測定方法において、カーブや走行動性調整作動を伴わず非制動で非駆動の走行時の適切な走行状態で、自由車輪速度に基づき、クラッチが開かれている場合に検出される。このことは、決定のためにクラッチが開かれなくてはならないという短所を有する。またクラッチのこの開放は、直接的に、車両がこの状態で純粋な後輪駆動を有するという結果を伴う。更にこの方法において、タイヤ誤差の観察可能性は、クラッチが閉じている場合に普通に努められる全輪駆動時には失われてしまう。

この原則的な短所を排除するために、選択的な方法では、非制動で非駆動でありカーブ作動及び／又は調整作動を伴うことなくと前述されているものと同じ適切な走行状態で、特殊なクラッチトルクにおいて、摩擦係数に依存した前車軸と後車軸の間の回転数差が決定される。図５の図面は、この方法を、前車軸の車輪と後車軸の車輪の間の０.６％の直径誤差を例として具現化している：クラッチトルクＭ_kupの予め調節される値のために、クラッチトルクＭ_kupと回転数誤差Δｎから値ペアが形成される。前車軸ＶＡと後車軸ＨＡの間の回転数差はクラッチトルクに線形的に依存する。それにより、クラッチトルクＭ_kupの測定点ａ、ｂのこの種の２つの値ペア間では、線形外挿法により、Ｐ₁において即ち縦座標部分においては、前車軸ＶＡと後車軸ＨＡの間のタイヤ誤差Δｒが検出され得て、Ｐ₂において即ち横座標との交差点においては、クラッチＫのオーバーロックされている状態で駆動トレインＡＳ内に生じるであろう緊張トルクが検出され得る。

点Ｐ₁は、通常時における値、即ち強すぎる摩損が車輪タイヤにない及び／又は圧力損失がない場合における値として固定されている。それに対してＰ₂は、図５の描写で示唆されているように、その都度の実際の摩擦係数μに依存する：クラッチが開かれている場合、即ちＭ_kup＝０Ｎｍの場合、前車軸ＶＡと後車軸ＨＡの間の回転数差はタイヤ誤差Δｒに対応して生じる、即ち、前車軸ＶＡと後車軸ＨＡの間の誤差Δｒは回転数差Δｎから導き出され得る。Δｒは純粋に幾何学的形状によって決定され、従って摩擦係数に依存しない。タイヤの損耗は極めてゆっくりと進行し、その結果、その大きさは、タイヤにおける圧力損失が発生しないのであれば、対応的に緩慢な動向を示す。

クラッチトルクＭ_kupが増加されると回転数差Δｎは小さくなる。それらの車軸は益々と同期される。最大緊張トルクΔＳ_maxに対応し且つここではほぼ１６０Ｎｍに位置する特殊なクラッチトルクＭ_kup以降、回転数差Δｎはゼロとなり、横座標との交差点Ｐ₂に達している。このことはクラッチＫの部分ロック状態からオーバーロック状態への移行である。最大緊張トルク、即ちオーバーロックされた状態のための緊張トルクΔＳ_maxは、前車軸ＶＡと後車軸ＨＡの間の誤差の大きさと、車軸負荷と、タイヤ特性と、実際の摩擦係数とに依存する。車軸負荷は車両形状と縦加速度を介して十分に正確に認識されていて、それにより、タイヤ特性と摩擦係数、即ち車輪スリップ経過が、本質的であり未知の影響量として見なされ得る。

横座標との交差点Ｐ₂の位置は、冬の道路状況の場合、例として記入されている位置から左の方へ移動し、乾燥した夏の道路状況で車両が夏用タイヤを装備している場合、右の方へ移動し、遥かに高いμ値へと向かう。それに対応し、図２及び図３の図面内で両方の矢印ｄにより描かれているトルク経過ｈａ、ｖａの平行変位も変化する：雪で覆われた車道における冬の状況下において、これらの曲線は互いにより近くに位置し、それに対し、夏の条件下では、間隔ｄがより大きくなる。それに対応し、夏に増加し、それに対して冬に減少する駆動トレインＡＳの緊張により、特徴的なカルダントルクＭ_K＝Ｃは変位し、それを超過する場合、予備制御に対する調整作動が終了し、クラッチＫが必要に応じて完全にロックされ得る。

２つの異なるクラッチトルクを調節し、適切な走行状況におけるその都度の回転数差を検出することにより、前記のように関係が決定されている。誤差Δｒ並びに緊張トルクΔＳ_maxは線形外挿法により決定され得る。

この方法において高精度を達成するためには、識別のために使用されているクラッチトルクＭ_kupができるだけ異なった大きさで選択され、その結果、これらのクラッチトルクＭ_kupは、前車軸ＶＡと後車軸ＨＡの間において極めて明らかな回転数差Δｎを有する大きな支持ベースΔＭを示している。他方では、最低限必要なクラッチトルクΔｍを下回ることはない。ほぼ５０Ｎｍであるこの最低限必要なクラッチトルクΔｍにおいて、クラッチ内のディスクは、クラッチによる任意のトルクの切換のために極端に短い反応時間即ち応答時間が実現可能である間は互いに接している。更に、点ｂの選択時、駆動トレインＡＳ内で最大限許容される緊張トルクも超過されない。つまり、認識アルゴリズムのために可能なクラッチトルクＭ_kupの領域が得られ、又は、最低限必要なクラッチトルクと最大限許容される緊張トルク、従って最大クラッチトルクがこの領域から選択される。

従って、前車軸ＶＡと後車軸ＨＡの間の誤差Δｒの決定は、有利には、部分ロックされた状態で可能である。この誤差は、部分ロックされた状態でむしろ観察可能且つ監視可能である。このためにクラッチＫは開かれる必要はもはやなく、このことは全輪駆動の使用可能性を対応的に装備された車両において著しく向上させる。例えばタイヤにおける圧力損失やタイヤ摩損による、前車軸ＶＡと後車軸ＨＡの間の誤差Δｒの変化は、適当な走行状況時に準連続的にクラッチを開くことなく認識され得る。タイヤ許容ロジックは対応的に適合される。

緊張トルクΔＳ_maxの認識から、特徴的なカルダントルクＣが導き出され、このカルダントルクＣの上側ではＶＡの車輪が小さすぎる場合に予備制御がもはや制限されない。それにより、摩擦係数が低い場合、予備制御の制限は、明らかにより小さなカルダントルクの場合に解消され得る。タイヤ許容ロジックは、例えば冬の道路状況に適合される。予備制御は高摩擦係数と同じ程度では減少されず、タイヤ特性及び支配的な摩擦係数、即ち対応的なスリップ経過に適応される。このことはシステム機能の最善化を導いてくれる。

周知である、緊張トルクΔＳ_maxと、誤差Δｒと、車軸負荷とから、タイヤ縦方向剛性が良好な精度で決定され得る。このタイヤ縦方向剛性は、μ＝ｋ×ｓにより、車輪スリップ曲線の線形領域を表し、即ちタイヤと道路の間の摩擦係数を再現する。この情報は、例えば、前車軸トルク、ブラインドトルクなどの計算のような他の全ての分析観察の基礎となる。

車両のカーブ走行時、前車軸ＶＡは、通常、所謂アッカーマン条件に基づいて後車軸ＨＡよりも速く回転する。アナロジー観察により、この状態は、前車軸ＶＡにおいて小さすぎる車輪タイヤを伴う走行へと転換され、対応的にタイヤ許容ロジックにより駆動トレインＡＳの十分な支障のためにカーブ走行時にも処理される。この際、図４の図面に従うデッドゾーンＮをあとにする場合、その都度に許容される緊張トルクΔｍが適切な操舵角度に依存した特性曲線により予め定められる。

従って、本発明に従う方法を使用することにより、駆動分配は、走行動性が駆動時並びにスリップ時の持続的な全輪駆動において改善されるように影響される。

全輪駆動式車両の駆動トレインの概要図を示す図である。 前車軸車輪が小さすぎる場合に本発明の第１実施形態により発生するトルクを示すグラフである。 前車軸に対して後車軸の車輪が小さすぎる場合に本発明の第２実施形態により駆動トレイン内に発生するトルクを示すグラフである。 作動を伴わない領域及び調整の必要のある領域における速度依存性を示す図である。 その都度のクラッチトルクに依存して前車軸と後車軸の間の回転数差を摩擦係数に依存して決定するための方法を示す図である。

符号の説明

１ 全輪駆動式車両
２ 車輪
ＨＡ 後車軸
ＭＧ 機関・変速機ユニット
ＡＳ 駆動トレイン
ＶＧ 分配変速機
Ｋ 分配変速機ＶＧの一部としての切換可能なクラッチ
ＶＡ 前車軸
Ｓ 制御ユニット
Ｌ ライン
ＳＲ 回転数センサ
Ｍ_K カルダントルク
Ｍ_G プロペラシャフト内のトルク経過
Ｍ_{G va} 前車軸ＶＡのプロペラシャフトトルク
Ｍ_{G ha} 後車軸ＨＡのプロペラシャフトトルク
Ａ 駆動状態
Ｂ ドラッグ状態
ｈａ 後車軸ＨＡのためのトルク経過
ｖａ 前車軸ＶＡのためのトルク経過
ΔＳ 緊張トルク
Ｃ 特徴的なカルダントルク
Δｍ 許容される緊張トルクに減少されているクラッチトルク
ｘ ＶＡとＨＡの間の予め定められたトルク分配
ＭＳＲ 機関ドラッグトルク調整
Ｒ 調整作動を伴う領域
Ｎ 調整作動を伴わない領域／デッドゾーン
ｖ 速度
Δｒ 前車軸と後車軸における車輪の半径誤差
Δｎ 回転数誤差
Ｍ_kup クラッチトルク
ａ クラッチトルクＭ_kupのテスト値即ち調節値
ｂ クラッチトルクＭ_kupのテスト値即ち調節値
Ｐ₁ 測定点
Ｐ₂ 測定点

Claims (18)

1. ４輪駆動機構を備えた自動車両（１）の前車軸（ＶＡ）と後車軸（ＨＡ）の間の駆動トレイン（ＡＳ）内の切換可能なクラッチ（Ｋ）を制御するための方法であって、１つの車軸が直接的に駆動され、他方の車軸がハングオンシステムとしてクラッチ（Ｋ）を介して連結される、前記方法において、
   クラッチ（Ｋ）が予備制御措置を介して調節可能に常にトルクを用いて付勢されることを特徴とする方法。
2. タイヤ許容ロジック内で車輪タイヤ（２）の不等のための値が検出され、これらの値を基礎にし、駆動トレイン（ＡＳ）の緊張（ΔＳ）が決定されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. タイヤ直径誤差（Δｒ）の形式で前車軸（ＶＡ）と後車軸（ＨＡ）の間の車輪タイヤ不等が測定されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
4. タイヤ直径誤差（Δｒ）を決定するために、中立的な走行状態でクラッチ（Ｋ）が開かれ、前車軸（ＶＡ）と後車軸（ＨＡ）の間の回転数差（Δｎ）が決定されることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
5. タイヤ直径誤差（Δｒ）が、クラッチ（Ｋ）を開くことなく、クラッチ（Ｋ）が部分ロックされている場合に前車軸（ＶＡ）と後車軸（ＨＡ）の間の回転数差（Δｎ）が決定されることにより決定されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. タイヤ直径誤差（Δｒ）を決定するために、２つの点（Ｐ₁、Ｐ₂）における測定が実施されることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
7. 線形外挿法による測定（Ｐ₁、Ｐ₂）を使用し、境界Δｎ＝０及びＭ＝０における値が決定されることを特徴とする、請求項５又は６に記載の方法。
8. 測定（Ｐ₁、Ｐ₂）のために、互いにできるだけ離れて位置するクラッチ（Ｋ）のトルク値（ａ、ｂ）が利用されることを特徴とする、請求項５〜７のいずれか一項に記載の方法。
9. 予備制御措置が、タイヤ許容ロジックを仲介し、前車軸（ＶＡ）と後車軸（ＨＡ）の間の誤差（Δｎ、Δｒ）がデッドゾーン即ち作動を伴わないゾーン（Ｎ）をあとにする場合に初めてアクティブに作動することを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
10. 作動を伴わないゾーン（Ｎ）が、その都度の速度（ｖ）に依存して選択されることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
11. 特徴的なカルダントルク（Ｃ）周辺の領域が決定され、この特徴的なカルダントルクの上側では、前車軸車輪が小さすぎる場合、加速のために正に前車軸（ＶＡ）における駆動トルクを利用するために予備制御がもはや制限されないことを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
12. カーブ走行時、デッドゾーン（Ｎ）をあとにする場合、その都度の許容される緊張トルク（Δｍ）が、特に適切な操舵角度に依存する特性曲線により予め定められることを特徴とする、請求項９〜１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 前車軸（ＶＡ）と後車軸（ＨＡ）の間の予め定められたトルク分配（ｘ）を基礎にした調整が行われることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
14. 駆動トレイン（ＡＳ）内の前車軸（ＶＡ）と後車軸（ＨＡ）の間の所望のトルク分配（ｘ）が、所定の走行動性領域内、特に、前車軸車輪が小さすぎる場合にはドラッグ（Ｂ）時において及び／又は後車軸車輪が小さすぎる場合には駆動（Ａ）時において実現されることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
15. ４輪駆動機構を備えた自動車両（１）の前車軸（ＶＡ）と後車軸（ＨＡ）の間の駆動トレイン（ＡＳ）内の切換可能なクラッチ（Ｋ）を制御するための装置であって、１つの車軸（ＶＡ、ＨＡ）が直接的に駆動されていて、他方の車軸（ＨＡ、ＶＡ）がハングオンシステムとしてクラッチ（Ｋ）を介して形成されている、前記装置において、
    本装置が、請求項１〜１４のいずれか一項を記載した方法を実施するために形成されていることを特徴とする装置。
16. クラッチ（Ｋ）が制御ユニット（Ｓ）を用いてコントロールされ、更に制御ユニット（Ｓ）がライン（Ｌ）を介して前車軸（ＶＡ）及び後車軸（ＨＡ）の車輪（２）における回転数センサ（ＳＲ）と接続されていることを特徴とする、請求項１５に記載の装置。
17. クラッチ（Ｋ）が分配変速機（ＶＧ）の一部であることを特徴とする、請求項１５又は１６に記載の装置。
18. 予備制御措置がタイヤ許容ロジックにより実現及び／又は決定されていることを特徴とする、請求項１６又は１７に記載の装置。

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