JP2007508171A - 少なくとも一時的に四輪稼動される自動車用の制御システム - Google Patents

Abstract

少なくとも一時的に四輪稼動される自動車用の制御システムであって、制御ユニットを備え、この制御ユニットを用い、持続的に駆動ユニットと接続されている第一の駆動輪に対し及び要求に応じて駆動ユニットと接続可能である第二の駆動輪に対し、駆動ユニットの駆動モーメントが可変に配分可能であり、また駆動モーメントの配分のために、駆動ユニットと第二の駆動輪との間に配設されている伝達クラッチのクラッチモーメントが制御ユニットを用いて調節される、前記制御システムにおいて、制御ユニットが次のように構成されていること、即ち、特性曲線を介し、目標・クラッチモーメントに、伝達クラッチを操作するアクチュエータのための調整距離が割り当てられること、制御ユニットにより、安定走行している車輪を保証する少なくとも１つの定義された稼動条件が存在する場合、調整距離であって、特性曲線に従い、完全には遮断されていない伝達クラッチの状態をもたらす調整距離が設定されること、及び、引き続き、制御ユニットにより、実際のクラッチモーメントが、前軸における駆動スリップと、後軸における駆動スリップと、全駆動モーメントとから計算可能であること。

Description

本発明は、特許請求項１の前提部に記載した、少なくとも一時的に四輪稼動される自動車（原動機付き車両；モータビークル）用の制御システムに関する。

この種の制御システムは例えば特許文献１に記載されている。それによると前後方向ロックとしての摩擦クラッチ（伝達クラッチ）の適切な制御により前軸（フロントアクスル）の車輪と後軸（リヤアクスル）の車輪との間のトルク配分比を変更させるトルク配分装置が知られている。トルク配分比を固定することにより車両の走行特性が多大に影響され得る。その際、特許文献１の対象は特にカーブ走行時の走行動性に従事している。

以下、これに関して一般化し、持続的に駆動ユニットと接続されている車輪を第一の駆動輪と称し、伝達クラッチを介して要求に応じて駆動ユニットと接続可能な車輪を第二の駆動輪と称するものとする。

ＤＥ１００５４０２３Ａ１

本発明の課題は冒頭に掲げた形式の制御システムを伝達クラッチの調節精度の観点で改善することである。

前記の課題は特許請求項１に記載した構成により解決される。有利な構成は従属特許請求項の対象である。

本発明の基礎を成す認識は、新たなシステムでは目標・クラッチモーメントに調整距離（アジャストメント・トラベル）を割り当てる制御ユニット内の特性曲線が、目標・クラッチモーメントに対応する実際のクラッチモーメントを比較的正確にもたらすということである。ところが以前のシステムではそれと同じ調整距離が、目標・クラッチモーメントよりも小さい実際のクラッチモーメントをもたらしてしまう。

このことは、目標・クラッチモーメントと実際に調節されたクラッチモーメントとの間の差が検出可能であると認識され得る。目標・クラッチモーメントは周知であるが実際に調節されたクラッチモーメントは周知ではない。実際に調節されたクラッチモーメントは、追加的なセンサを節約し、本発明に従ってできるだけ簡単に計算され得る。この際、この計算は、計算内の簡素化により１つの稼動条件の場合にだけ、特に車輪が安定走行している場合にだけ実施可能であり、その理由は所定の周知でない値が無視され得るためである。

前軸のため及び後軸のための周知のスリップカーブを考察すると、スリップを伴わない全車輪の安定走行が保証されるためには、好ましくはスリップカーブの直線領域が存在すべきである。別に表現すると、前軸の車輪及び後軸の車輪においてできるだけ同一のタイヤ特性が保証されているためには、前軸の車輪及び後軸の車輪において同じタイヤ縦剛性（ｋ）が存在すべきである（図３ａ及び図３ｂにおける周知のスリップカーブの図も参照）。

好ましくは、伝達クラッチの調節精度の本発明に従う監視は、いずれにせよ設けられている車輪回転数センサ或いは車輪角速度センサを用いて実施される。この際、伝達クラッチ或いはそのアクチュエータの調節不正確性による場合を除いてできるだけ車輪スリップが発生し得ないことを保証している他の稼動条件時において診断が実施されると、診断の精度が向上され得る。

本発明の長所は追加的なセンサ機構を伴わない調節精度の診断にある。

図面には本発明の実施例が描かれている。

図１には、要求に応じて伝達クラッチ１を介して連結可能な前輪駆動部（フロントホイールドライブ）を備えた基本的に後輪駆動される自動車（原動機付き車両；モータビークル）の形式の一時的に四輪稼動される車両が描かれている。伝達クラッチ１は制御ユニット８を介して調節可能である。制御ユニット８はその外部に備えられた補助制御装置１０を含み得て、補助制御装置１０は例えば、設定された目標・クラッチモーメントＭ_Ksoll（K:クラッチ、soll:目標）を、伝達クラッチ１の調整ユニットをコントロールするための電流に変換する。この際、好ましくは、制御ユニット８或いは補助制御装置１０（設けられているのであれば）内に、目標・クラッチモーメントＭ_Ksollにアクチュエータの定義された調整距離（アジャストメント・トラベル）φを割り当てる特性曲線が保存される（図２の連続線を参照）。

図１による車両では、伝達クラッチ１が開いていると、好ましくは内燃機関９.１と変速機９.２と少なくとも１つの駆動制御装置（ここで固有には描かれていない）とから成る駆動ユニット９の全トルク（全駆動モーメントＭ_KAR）が後軸３の車輪６及び７へと伝達される。ここで後輪６及び７は第一の駆動輪であり、その理由はそれらが持続的に駆動ユニット９と接続されているためである。伝達クラッチ１においてクラッチモーメントが増加すると駆動ユニット９は前軸２の車輪４及び５も駆動する。従って前輪４及び５は第二の駆動輪である。

可変のトルク配分のため、つまり設定すべき目標・クラッチモーメントＭ_Ksollを検出するために、制御ユニット８は、他の入力信号に加え、特に全車輪４、５、６、７の車輪回転数又は車輪角速度ｗ_VL、ｗ_HL、ｗ_VR、ｗ_HR（VL:前輪左側、HL:後輪左側、VR:前輪右側、HR:後輪右側）を検知する。更に制御ユニット８はそれに加えて例えば、車両速度Ｖ_FZG（FZG:車両）、ステアリング角度ＬＷ、アクセルペダル値ＦＰを検知又は検出する。本発明に従う診断のために、前軸に対する駆動シャフトの角速度ｗ_VA（VA:前軸）並びに後軸に対する駆動シャフトの角速度ｗ_HA（HA:後軸）が、いずれにせよ検知されている車輪角速度ｗ_VL、ｗ_HL、ｗ_VR、ｗ_HRから計算される。制御ユニット８或いは補助制御装置１０内で角速度ｗ_VAとｗ_HAの間に差が認識されると、伝達クラッチ１のスリップが存在している。

全駆動モーメントＭ_KARは、設定された目標・クラッチモーメントＭ_Ksollに依存し、つまりは図２における特性曲線を介して目標・クラッチモーメントＭ_Ksollから得られて調節される伝達クラッチ１のアクチュエータの調整距離φに依存し、前軸により伝達される駆動モーメントＭ_VAと後軸により伝達される駆動モーメントＭ_HAとに配分される。実際に調節されたクラッチモーメントＭ_KUPP（KUPP:クラッチ）は、部分遮断（部分ロック）された状態で、前軸により伝達される駆動モーメントＭ_VAに対応する。

制御ユニット８；８、１０により、本発明に従い、車輪が安定走行していることを保証する少なくとも１つの定義された稼動条件が存在する場合、調整距離φであって、前記の特性曲線に従い、完全には遮断（ロック）されていない伝達クラッチ１の状態をもたらす調整距離φが設定される、つまり伝達クラッチ１はスリップすべきである。安定走行している車輪は、例えば前軸の車輪及び後軸の車輪において同じタイヤ縦剛性ｋがある場合に保証されている；つまり図３ａと図３ｂを見ると、本発明に従う診断はスリップカーブの直線領域ＬＢ内だけで実施される。引き続き、制御ユニットにより、実際のクラッチモーメントＭ_KUPPが、前軸における駆動スリップsl_VAと、後軸における駆動スリップsl_HAと、全駆動トルクＭ_KARとから、例えば次式を用いて計算される。

この際、Ｍ_KUPPは実際に調節されたクラッチモーメントであり、Ｍ_KARは伝達クラッチにおける入力モーメント或いは全駆動モーメントであり、sl_VAは前軸における駆動スリップであり、sl_HAは後軸における駆動スリップである。

本発明は、車輪が安定走行している場合、後軸により伝達される駆動モーメントの計算 Ｍ_HA＝konst x sl_HA、及び前軸により伝達される駆動モーメントの計算 Ｍ_VA＝konst x sl_VA のための定数konstが無視される或いは短縮され得るという認識に基づいている。前軸における駆動スリップsl_VA及び後軸における駆動スリップsl_HAは、測定可能、或いは車輪角速度ｗ_VL、ｗ_HL、ｗ_VR、ｗ_HRから計算可能である。

好ましくは、特性曲線に従って部分遮断された状態に対応する調整距離φ、或いは本発明に従うスリップ妥当性監視は、特に１つの又は複数の車輪におけるスリップ発生の原因とはなり得ない定義された他の稼動条件の場合にだけ設定される。そのために少なくとも次の稼動条件が特に有利である：
・ 設定されている車両速度・限界値の超過（ｖ_FZG＞ｖ_grenz（grenz:限界））（それにより実質的に均一の摩擦値が保証される；その理由は軸間の摩擦値差が、増加する車両速度と共により高周波となるためである。それらが固有振動数以上に位置すると、それらは本発明に従うスリップ妥当性監視にとって無視可能である。）、
・ 直進走行（＝＞カーブ走行による運動学的なスリップはない）、
・ 一定走行（＝＞静的な及び動的な軸荷重の移動はない）、
・ 面内の走行（＝＞静的な及び動的な軸荷重の移動はない）、及び／又は、
・ 少なくとも実質的に規則的な振動状態（定常状態）に入ったシステムの状態の存在（特に車輪スリップの勾配が少なくともほぼゼロであるべきである。）

伝達クラッチを介して連結可能な前輪駆動部を備えた基本的に後輪駆動される自動車を例にした、制御ユニットを介して調節可能な伝達クラッチを備えた一時的に四輪稼動される車両を示す概要図である。 アクチュエータの調整距離に対し、設定された目標・クラッチモーメントを割り当てるための、元々保管されている（連続線で描かれた）特性曲線と、修正された（破線で描かれた）特性曲線を示す図である。 前軸の車両のため及び後軸の車輪のための所謂スリップカーブの典型的な経過状況を示す図である。

符号の説明

１ 伝達クラッチ
２ 前軸
３ 後軸
４ 車輪（前輪）
５ 車輪（前輪）
６ 車輪（後輪）
７ 車輪（後輪）
８ 制御ユニット
９ 駆動ユニット
９．１ 内燃機関
９．２ 変速機
１０ 補助制御装置

Claims (7)

1. 少なくとも一時的に四輪稼動される自動車用の制御システムであって、制御ユニットを備え、この制御ユニットを用い、持続的に駆動ユニットと接続されている第一の駆動輪に対し及び要求に応じて駆動ユニットと接続可能である第二の駆動輪に対し、駆動ユニットの駆動モーメントが可変に配分可能であり、また駆動モーメントの配分のために、駆動ユニットと第二の駆動輪との間に配設されている伝達クラッチのクラッチモーメントが制御ユニットを用いて調節される、前記制御システムにおいて、
   制御ユニット（８；８、１０）が次のように構成されていること、即ち、
   特性曲線を介し、目標・クラッチモーメント（Ｍ_Ksoll）に、伝達クラッチを操作するアクチュエータのための調整距離（φ）が割り当てられること、
   制御ユニットにより、安定走行している車輪を保証する少なくとも１つの定義された稼動条件が存在する場合、調整距離（φ）であって、特性曲線に従い、完全には遮断されていない伝達クラッチ（１）の状態をもたらす調整距離（φ）が設定されること、及び、
   引き続き、制御ユニットにより、実際のクラッチモーメント（Ｍ_KUPP）が、前軸における駆動スリップ（sl_VA）と、後軸における駆動スリップ（sl_HA）と、全駆動モーメント（Ｍ_KAR）とから計算可能であること
   を特徴とする制御システム。
2. 目標・クラッチモーメントに割り当てられている各調整距離が、実際のクラッチモーメントの目標・クラッチモーメントからのずれに比例して変更されて保存されることにより、特性曲線が修正されることを特徴とする、特許請求項１に記載の制御システム。
3. １つの稼動条件が、設定されている車両速度・限界値の超過（ｖ_FZG＞ｖ_grenz）であることを特徴とする、特許請求項１又は２に記載の制御システム。
4. １つの稼動条件が、少なくとも実質的に直進走行であることを特徴とする、特許請求項１〜３のいずれか一項に記載の制御システム。
5. １つの稼動条件が、少なくとも実質的に一定走行であることを特徴とする、特許請求項１〜４のいずれか一項に記載の制御システム。
6. １つの稼動条件が、少なくとも実質的に面内の走行であることを特徴とする、特許請求項１〜５のいずれか一項に記載の制御システム。
7. １つの稼動条件が、少なくとも実質的に規則的な振動状態に入ったシステムの状態の存在であることを特徴とする、特許請求項１〜６のいずれか一項に記載の制御システム。

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