JP2008513266A - パワートレーンおよびパワートレーン制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】四輪駆動自動車用の改善されたパワートレーンおよび該パワートレーンを制御する改善された方法を提供することにある。
【解決手段】本発明は、常時駆動されるリヤアクスル（ＨＡ）および必要に応じて駆動されるフロントアクスル（ＶＡ）と、駆動ユニット（１２）とを有し、該駆動ユニット（１２）の出力（１８）は、リヤアクスル（ＨＡ）の差動装置（２２）の入力部材およびフロントアクスル（ＶＡ）を駆動するクラッチ装置（３０）に連結され、該クラッチ装置（３０）は、実質的に互いに独立的に制御される第一および第二摩擦クラッチ（３４、３８）を備え、該摩擦クラッチ（３４、３８）の入力部材（３２）は駆動ユニット（１２）の出力（１８）に連結され、摩擦クラッチ（３４、３８）の出力部材は、それぞれ、フロントアクスル（ＶＡ）の左右のドライブシャフト（３６、４０）に連結されている構成の自動車のパワートレーン（１０）に関する。
【選択図】図１

Description

本発明は、四輪駆動自動車のパワートレーン（drivetrain）および前記形式のパワートレーン制御方法に関する。

自動車の中で、四輪駆動は、元来、オフ・ロード車両にもっぱら使用されていた。しかしながら、近年では、主として路上走行用に設計された車両（例えば、セダンの形態の乗用車、ステーションワゴン、ＳＵＶ等）にも、特に、走行条件が好ましくない場合に走行安全性を高めるべく、四輪駆動が装備されるようになっている。

四輪駆動車では、一般に、差動制御型システムとクラッチ制御型システムとの間で区別がなされている。差動制御型システムでは、駆動ユニットからの駆動トルクは、差動装置により、フロントアクスルとリヤアクスルとの間で分割される。クラッチ制御型システムでは、一般に、一方のアクスルのみが駆動され、他方のアクスルは必要に応じて駆動される。ここで、最も簡単な場合には、客室（運転席）から操作できる手動操作型クラッチを設けることができる。しかしながら、前記形式の現在の四輪駆動車は、アクスル間に回転速度差が生じるとき（または生じたとき）に第二アクスルと係合する自動クラッチ（例えばＨａｌｄｅｘ（登録商標）クラッチ）を使用している。前記システムは、「ハング・オン」システムとも呼ばれている。

ドライビングダイナミックス（運転動力学）に関してみると、ハング・オンシステムは、差動制御型システムにおいて、例えば可変トルク分配手段による影響を受けることができ、このため、一般に、オーバーステアな挙動またはアンダーステアなドライビング挙動をするように設定できる。

差動制御型システムでは、牽引力が欠如した場合に、クラッチにより前後方向差動をロックして、高摩擦値をもつアクスルにトルクが伝達されるようにすることも知られている。

クラッチ制御型システムでは、リヤアクスルにハング・オンを備えたシステムの間で区別がなされている。これらは一般に、フロントアクスルでの牽引力が欠如した場合にリヤアクスルにトルクが配分される構成の前輪駆動車である。逆に、リヤアクスルが駆動され、フロントアクスルはハング・オンアクスルとして具現されている構成のシステムも知られている。

本明細書では、駆動ユニットとは、駆動トルクを供給するユニットであると理解されたい。これは、例えば、単独のまたはトランスミッションと組合された内燃機関または電気モータのようなエンジンであると考えることができる。

トランスミッションには、手動シフト多段トランスミッション、自動コンバータ組立体、デュアルクラッチトランスミッション、自動シフトトランスミッション、連続可変トランスミッション等がある。

下記特許文献１に開示されたパワートレーンが知られており、このパワートレーンでは、後輪が、それぞれのクラッチにより個々に、すなわち互いに独立的に制御される。クラッチは電磁クラッチとして具現されており、その係合は、車輪の回転速度に従って制御される。両クラッチが「断」のときは、駆動トルクはフロントアクスルのみに伝導される。リヤアクスルが作動されると、左右の車輪間に動力が分割され、これにより差動機能が発揮される。

下記特許文献２から四輪駆動車用パワートレーンが知られており、このパワートレーンでは、フロントアクスルが常時駆動され、前後方向の差動装置を介してまたは直接的に駆動ユニットの出力に連結されている。駆動ユニットはまた、（前後方向の差動装置またはハング・オンクラッチを介して）リヤアクスルの差動装置に連結されている。また、各後輪には、これらの後輪の回転速度を別々に制御できるように、並列に配置された個別制御型摩擦クラッチが割当てられる。従って、例えばコーナリング時に、コーナの外側の後輪に、内側の後輪よりも高いトルクが配分されるようにすることにより、コーナリング挙動を向上させることができる。

下記特許文献３から、後輪駆動型自動車の２つの摩擦クラッチを制御する同様な概念が知られている。

また、前記形式のパワートレーン概念は、「Ｈｏｎｄａ ＳＨ−ＡＷＤ」の名称で知られている。

前記システムでは、駆動トルクは、遊星差動装置により３０：７０から７０：３０の特別な比で、フロントアクスルとリヤアクスルとの間で分配される。リヤアクスルに配分されたトルクは、左右の後輪用ドライブシャフトに連結された独立的に制御可能な２つの電磁クラッチに供給される。従って、リヤアクスルに配分されたトルクは、０：１００から１００：０の比で後輪に分配される。

また、コーナリング時には、前輪の回転速度よりも後輪の回転速度を増大させることができる。前記パワートレーンの概念は、ドライビングダイナミックス、特にヨーモーメント（偏揺モーメント）に影響を与えるように意図したものである。

しかしながら、今では一般に、フロントアクスルの平均半径の方が、リヤアクスルの平均半径よりも大きいのが事実である。従って、コーナリング時には、フロントアクスルは、リヤアクスルよりも高速で回転しなければならない。これは、一般に、前後方向の差動装置により補償される。

従来の差動制御型システムおよび従来のクラッチ制御型（「ハング・オン」）システムの場合には、前後方向クラッチをロックした場合でも、フロントアクスルとリヤアクスルとの間の回転速度を同期させることができるに過ぎない。従って、従来の前記形式のシステムの場合には、コーナリング時にハング・オンクラッチが作動され、次に、フロントアクスルとリヤアクスルとの間で下に横たわる面により捩りモーメントが発生される。この捩りモーメントは駆動トルクに重畳され、フロントアクスルでの駆動トルクを低減させ、かつリヤアクスルでの駆動トルクを増大させる。これにより、一般に、アンダーステアな傾向のドライビング挙動が生じる。

前記ＨｏｎｄａのＳＨシステムでは、コーナリング時に、リヤアクスルの回転速度が増大される。
リヤアクスルでの回転速度を増大させるには、リヤアクスルのギヤ装置に非常に複雑な遊星差動装置が必要とされる。総体的にいえることは、ＳＨ−ＡＷＤシステムは比較的複雑であるということである。

米国特許ＵＳ−Ｂ−６，３７８，６７７号明細書 ドイツ国特許ＤＥ ３９ ００ ６３８ Ｃ２号明細書 ドイツ国特許ＤＥ−Ｃ ３６ ３５ ４０６号明細書

本発明の目的は、四輪駆動自動車用の改善されたパワートレーンおよび前記形式のパワートレーンを制御する改善された方法を提供することにある。本発明の改善は、特に、ドライビングダイナミックスの分野においてなされるものである。

上記目的は、常時駆動されるリヤアクスルおよび必要に応じて駆動されるフロントアクスルと、駆動ユニットとを有し、該駆動ユニットの出力は、リヤアクスルの差動装置の入力部材およびフロントアクスルを駆動するクラッチ装置に連結され、該クラッチ装置は、実質的に互いに独立的に制御される第一および第二摩擦クラッチを備え、該摩擦クラッチの入力部材は駆動ユニットの出力に連結され、摩擦クラッチの出力部材は、それぞれ、フロントアクスルの左右のドライブシャフトに連結されている構成の自動車のパワートレーンにより達成される。

また、上記目的は、自動車のパワートレーン、より詳しくは、左右の前輪が必要に応じて実質的に互いに独立的に駆動される構成のパワートレーンを制御する方法において、車両がコーナを走行する時点を検出する段階と、前輪に駆動トルクを独立的に供給することにより、コーナリング時のヨーモーメントに影響を与える段階とを有する方法により達成される。

本発明による前記形式のパワートレーンおよび該パワートレーンの制御方法は、卓越したドライビングダイナミックスを提供できる。

コーナリング時に、コーナの外側の前輪に高トルクが配分されるならば（これは、摩擦クラッチを個々にすなわち独立的に作動させることにより可能になる）、コーナの方向にポジティブなヨーモーメントを発生させることができる。この場合には、従来のハング・オンシステムでハング・オンクラッチが作動されるときに一般的に引起こされるアンダーステアなドライビング挙動を回避できる。また、車両が、前輪、特にコーナの外側の前輪によってコーナ内にいわば引き込まれるようなスポーティなドライビング挙動を得ることもできる。

主としてリヤアクスルが駆動されるという事実の結果として、動的なアクスル荷重伝達により良い加速度値を得ることができる。

ドライビング安定性もポジティブに影響を受ける。
例えば、両摩擦クラッチを作動させることにより、または特にコーナの内側の前輪の摩擦クラッチを作動させることにより、コーナリング時の荷重シフトオーバーステアを防止できる。オーバーランモードでは、増大するフロントアクスル荷重ポテンシャルはまた、効果（ダイナミックなアクスル荷重伝達効果）を有する。

独立的に作動する摩擦クラッチの結果として、左側および右側で異なる摩擦値（μスプリット）をもつ路面上では、トルクを、高摩擦値をもつ車輪に伝達できる。これにより、牽引力が向上される。
例えば多層駐車場に駐車する場合のように、特に、ゆっくり走行するときのコーナリング時に、パワートレーンの捩れを防止することができる。従って、これにより効率が向上しかつタイヤ摩耗を低減できる。タイヤがキイーッと鳴くノイズも防止される。

クラッチ装置のフロントアクスル差動ギヤ装置はフロントアクスルには必ずしも必要なく、省略できることも有利である。

駆動ユニットがフロントアクスルの領域内に配置されるならば特に有利である。

この場合には、車輪重量の良い全体的配分を得ることができる。
好ましい一実施形態によれば、駆動ユニットは、フロントアクスルの領域内で、自動車の縦方向に対して横置きに配置される。

これにより、スペースの良好な利用が可能になる。

或いは、駆動ユニットは、フロントアクスルの領域内で縦置きに配置することもできる。

前記構成の結果として、本発明は、基本バージョンとして後輪駆動のみを意図する車両にも適用できる。

全体として好ましい一実施形態によれば、駆動ユニットの出力は、フロントアクスルに対して同軸状である中間軸（好ましくは中空軸）に連結されたギヤに連結されている。

前記実施形態は、駆動ユニットがフロント横置き構造に構成されている場合に特に有効であり、リヤアクスルへの駆動出力の位置および摩擦クラッチの入力部材の位置を、フロントアクスルの構造に関して都合よく選択できるようにする。

この場合、中間軸がアンギュラギヤ装置を介してカルダン軸を駆動し、該カルダン軸がリヤアクスルの差動装置の入力部材に連結される構成ならば特に有利である。

ここで、中間軸にリングギヤが固定されていて、該リングギヤがカルダン軸を駆動する構成ならば特に有利である。

また、前述のように、中間軸がクラッチ装置の入力に連結される構成ならば全体的に有利である。

他の実施形態によれば、駆動ユニットはリヤアクスルの領域内に配置されている。
この構造は、古典的な後輪駆動構成またはミッドシップエンジン構造のようなスポーティ車両において特に有効である。

摩擦クラッチがフロントアクスルに対して同軸状に配置されているならば、全体として有利である。

この構造は、構造的に簡単な態様で摩擦クラッチをフロントアクスルに一体化することを可能にする。

また、摩擦クラッチが共通入力部材を有するならば特に好ましい。

この実施形態も全体的構造を簡単化する。

リヤアクスルとフロントアクスルとの間に伝達比差（transmission ratio difference）が設定されているならば特に有利である。

この場合、伝達比差が常時設定されているならば特に有利である。

この実施形態において、極く短時間の間はフロントアクスルの一方または両方の摩擦クラッチが完全に「続」になり、この間は、伝達比差によって、例えば車輪のスリップによりフロントアクスルとリヤアクスルとの間に大きい捩りをもたらさないようにすることが一般的に必要であると考えられる。

この概念では、車両は主としてリヤアクスルにより駆動されると考えられる。フロントアクスルすなわちフロントアクスルの個々の車輪は、実際には必要に応じて係合されるに過ぎない。

伝達比差の結果として、ドライビングダイナミックスに特定の影響を与えることができる。

ここで、伝達比差は、０．１−２０％の間、より詳しくは０．２−１０％の間、好ましくは０．５−３％の間、特に好ましくは１−２％の間の範囲内にあるのが特に有利である。

これにより、一方では、ドライビングダイナミックスに依然として充分な影響を与えることができ、他方では、摩擦クラッチが完全に「続」であるときに過度の捩りが生じることを防止できる。

しかしながら、この場合に、伝達比差は、フロントアクスルの回転速度がリヤアクスルの回転速度より大きくなるように選択されることが特に好ましい。

前記実施形態では、コーナリング時に、コーナの外側の前輪がコーナの外側の後輪よりも高回転速度で駆動されるようにするのが特に好ましい。これにより、アンダーステアなドライビング挙動を回避できる。車両が、前輪によりコーナ内側に引き込まれるようにすることができる。これにより、特に、スポーティなドライビング挙動を得ることができる。

本発明による方法では、前輪に駆動トルクを個々に供給することによって意図したヨーモーメントが得られるように閉ループ制御することによりヨーモーメントを調節するのが有利である。

この場合、意図するヨーモーメントは、例えば、ステアリング角度センサ、縦方向および横方向加速度センサおよび車両速度センサを含む前述のセンサに基いて決定できる。別のヨーセンサを設けることも考えられることはもちろんである。

ここで、意図するヨーモーメントは固定値にする必要がないことも同様に自明である。意図するヨーモーメントは、実際には、例えばスポーティなドライビング態様またはより快適なドライビング態様を望む場合に、手動入力により影響を与えることができる。

本発明による方法の他の好ましい実施形態によれば、車両の車輪を個々に制動することによりヨーモーメントに影響を与える段階は、前輪に駆動トルクを個々に供給することにより意図したヨーモーメントが得られるように閉ループ制御することによっては意図したヨーモーメントが調節できない場合にのみ実行される。

車両の車輪を個々に制動することは、従来技術において「ＥＳＰ」の用語で一般に知られている技術である。前記閉ループ制御方法は、特に、横方向ダイナミックスに関して危険な状況においても、車両が横にそれてしまうことを防止する。

このようなＥＳＰ閉ループ制御の介入は、一般にドライビングダイナミックスに悪影響を及ぼすので、本発明に従って、被駆動輪に適当な駆動トルクを供給することにより準アクティブな態様で意図するヨーモーメントになるように調節することを最初に試みるのが有利である。これによってももはや車両の不安定性を防止できない場合にのみ、古典的な閉ループ制御方法への切換えが行なわれる。

この場合に、全体として得られる安全性が高いほど、ＥＳＰの介入する度合いは小さくなる。

また、コーナリング時に、前輪に駆動トルクを個々に供給することによりヨーモーメントに影響を与える段階は、少なくとも一方の前輪を、後輪の回転速度より高い回転速度で駆動することを含むことが特に好ましい。

前述のように、前記方法により特に高度のドライビングダイナミックスを得ることができる。

従って、ドライビングダイナミックスおよび牽引力の条件に従って前輪でのトルクを最適化できる全輪（四輪）駆動システムが全体的に提供される。

リヤアクスルの差動装置は、リヤアクスルのドライブシャフトがトランスミッションに連結された構成の従来のべべルギヤ遊星歯車差動装置として具現できる。しかしながら、リヤアクスルの差動装置は、左右の後輪のための個々に制御可能な２つの摩擦クラッチを備えたクラッチ装置により同様に実現できる。

本明細書において、用語「摩擦クラッチ」とは広義に解釈すべきである。この用語は乾式摩擦クラッチを指すものということができるが、特に好ましくは、湿式多板クラッチを指す。しかしながら、用語「摩擦クラッチ」とは、例えば磁鉄粉クラッチのような他のクラッチシステムをも含むものである。

また、ドライビングダイナミックスは、牽引モードにおけるだけでなく、オーバーランモードにおいても、本発明による方法により改善できることに留意されたい。例えば、コーナにおいて牽引モードからオーバーランモードへの荷重シフトの場合に、コーナの内側の前輪または両前輪にトルクを供給することにより、オーバーステアに反作用するアンダーステアモーメントが発生され、リヤアクスルのギヤ装置に一般的な緊迫した逸脱（オーバーステア）が生じることが防止される。

フロントアクスルがリヤアクスルよりも高い回転速度を有するように、リヤアクスルとフロントアクスルとの間の伝達比差を設定する概念は、本明細書において別の発明であると考えることもできる。

最後に、摩擦クラッチの駆動ユニット出力部材と入力部材との間の連結は一般に直接的であること、すなわち別のクラッチの介入が行なわれないことに留意されたい。しかしながら、これは単に好ましい実施形態である。

上記特徴および以下に更に説明する特徴は、本発明の範囲から逸脱することなく、それぞれに特定する実施形態に使用できるだけでなく、他の実施形態にも使用できることは自明である。

以下、本発明の例示実施形態を図示しかつ説明する。
図１において、本発明によるパワートレーンの第一実施形態の全体が、参照番号１０で示されている。

パワートレーン１０は、四輪駆動自動車、より詳しくは、フロントアクスルＶＡおよびリヤアクスルＨＡを備えた乗用車を駆動する機能を有している。
フロントアクスルＶＡの車輪は符号ＶＬおよびＶＲで示され、リヤアクスルＨＡの車輪は符号ＨＬおよびＨＲで示されている。
自動車は、フロントアクスルＶＡにより舵取りされる。

パワートレーン１０は、駆動トルクを供給する駆動ユニット１２を有している。
より正確には、駆動ユニット１２は、エンジン１４（この実施形態では内燃機関）と、トランスミッション１６（この実施形態では多段トランスミッション、例えば始動・分離クラッチを備えた手動シフトトランスミッション、自動シフトトランスミッションＡＳＧまたはデュアルクラッチトランスミッション）とを有している。

駆動ユニット１２は、フロントアクスルＶＡの領域、より正確にはフロントアクスルＶＡの前方に横置きされている。
駆動ユニット１２は、「最終ドライブ」の形態をなす出力１８を有している。出力（最終ドライブ）１８は、トランスミッション１６の駆動出力軸に配置されたギヤと、フロントアクスルＶＡ対して同軸状に配置されたギヤとからなるギヤセットにより形成されている。

出力１８は、後述のように、カルダン軸すなわち駆動出力軸２０に連結されている。カルダン軸２０は、リヤアクスルＨＡの差動装置２２（この実施形態では、従来形式のべべルギヤ差動装置）に連結されている。リヤアクスル差動装置２２は、リヤアクスルＨＡの左側ドライブシャフト２４および右側ドライブシャフト２６に連結されている。
従って、パワートレーン１０は、リヤアクスルＨＡを常時駆動するように設計されている。

フロントアクスルＶＡの領域、より詳しくはフロントアクスルＶＡに対して同軸状に、パワーテークオフユニット（ＰＴＵ）２８が設けられている。
パワーテークオフユニット２８はアンギュラギヤ装置２９を有している。アンギュラギヤ装置のリングギヤがフロントアクスルＶＡに対して同軸状に配置されかつ中空軸装置（ここではこれ以上詳細には説明しない）により駆動ユニット１２の出力１８に連結されている。
また、中空軸装置は、フロントアクスルＶＡのクラッチ装置３０に連結されている。

クラッチ装置３０は、中空軸装置すなわちアンギュラギヤ装置２９のリングギヤに回転可能に固定された入力部材３２を有している。
クラッチ装置３０は、入力部材３２をフロントアクスルＶＡの左側ドライブシャフト３６に連結する第一摩擦クラッチ３４を有している。クラッチ装置３０はまた、入力部材３２をフロントアクスルＶＡの右側ドライブシャフト４０に連結する第二摩擦クラッチ３８を有している。

フロントアクスルＶＡは、該フロントアクスルのドライブシャフト３６とドライブシャフト４０との間の伝達関係における更なるカップリングは全く備えておらず、特に、従来のアクスル差動装置すなわち横方向差動装置（transverse differential）は全く備えていない。

各摩擦クラッチ３４、３８は、フロントアクスルＶＡに対して同軸状に配置されている。両摩擦クラッチ３４、３８は、駆動ユニット１２の出力１８からカルダン軸２０の両側に配置されている。

左側ドライブシャフト３６は、第一摩擦クラッチ３４の出力部材（ここでは、これ以上詳細には説明しない）から、中空軸装置を介して左側前輪ＶＬに連結されている。

図示のパワートレーンでは、リヤアクスルＨＡには、駆動トルクが常時配分される。摩擦クラッチ３４、３８が「断」のときは、自動車はもっぱらリヤアクスルＨＡのみにより駆動される（何らかのドラグトルクが生じる場合を除く）。

摩擦クラッチ３４、４８は、湿式多板クラッチとして具現するのが好ましい。摩擦クラッチ３４、３８は、個々にすなわち互いに独立的に制御することができる。従って、駆動トルクは、要求およびドライビング状況に応じて、両前輪ＶＬ、ＶＲまたは一方の前輪ＶＬ、ＶＲ並びにリヤアクスルＨＡに伝達される。従って、前輪は「ハング・オン原理（hang-on principle）」に従って、必要に応じて係合される。

また、フロントアクスルＶＡとリヤアクスルＨＡとの間には、０．１−２０％、好ましくは０．２−１０％、特に０．５−３％、本実施形態の場合は１．５％の伝達比差が設定される。伝達比差は、摩擦クラッチ３４、３８が「続」のときに、各前輪ＶＬ、ＶＲが後輪ＨＬ、ＨＲより高回転速度を有するように選択される。

図２は、ドライビンダイナミックスにポジティブな影響を与えるのに、パワートレーン１０が如何に使用されるかを示す図面である。
ここで、図２は、車両が左方にコーナリングしているところを示すものである。ここで、フロントアクスルの半径は符号ＲＶで示され、リヤアクスルの半径は符号ＲＨで示されている。半径ＲＶは、本来的に半径ＲＨより大きい。

駆動トルク５０は、駆動ユニット１２により、カルダン軸２０およびリヤアクスル差動装置２２を介して各後輪ＨＬ、ＨＲに加えられる。
左方にコーナリングするとき、主として、コーナの外側の前輪ＶＲの摩擦クラッチが作動され、これにより、前記前輪ＶＲは駆動トルク５２を受ける。コーナの内側の前輪ＶＬの摩擦クラッチ３４は負荷されないか、いずれにせよ殆ど負荷されないので、コーナの内側の前輪には駆動トルクが殆ど配分されないか、全く配分されない。
このようにして、車両は、いわば、コーナの外側の前輪ＶＲによりコーナの内方に引っ張られるようになる。

この効果は、フロントアクスルＶＡの回転速度がリヤアクスルＨＡの回転速度より大きい場合には更に増大される。また、この場合に、後輪ＨＬ、ＨＲの半径と比較して、コーナの外側の前輪ＶＲの大きい半径を少なくとも部分的に補償することができる。極端な場合には、大きい半径が過度に補償されてしまうこともある。これは、実質的に、選択されるコーナ半径に基いて定まる。特に比較的高速で車両を安定にするため、伝達比差についての上記１．５％の選択値は、例えば、幅狭コーナの場合にはオーバーステアなドライビング挙動が設定され、大きいコーナ半径をもつ幅広コーナの場合には僅かにアンダーステアなドライビング挙動が設定される。

前記形式のドライビング挙動を得るための一般的な伝達比差は、０．１−２０％の間、より詳しくは０．２−１０％の間、好ましくは０．５−３％の間、特に好ましくは１−２％である。しかしながら、正確な仕様は車両毎に変化する。摩擦クラッチが受ける荷重が大きいほど、選択できる差は大きくなる。

本発明によるパワートレーンは、下記の長所を得ることができる。
ドライビングダイナミックスの大きい改善が得られる。図２に示すように、コーナの外側の前輪ＶＲに駆動トルク５２が作用する結果として、コーナの方向にポジティブなヨーモーメントすなわちオーバーステアなヨーモーメントを発生させることができる。
これに対し、コーナの内側の前輪ＶＬにも駆動トルク５６（図２破線で示されている）が作用する場合またはコーナの内側の前輪ＶＬのみに駆動トルク５６が作用する場合には、ネガティブなヨーモーメントすなわちアンダーステアなヨーモーメント５８を発生させることができる。

コーナリング時にポジティブなヨーモーメント５４を加えることにより、アンダーステアなドライビング挙動を回避でき、スポ−ティなドライビング挙動が得られる。これにより、高レベルの安全性および小さいＥＳＰ閉ループ制御介入が得られる。

また、サイドフォースの損失が生じるとき、フロントアクスルにはトルクが作用するため、限界領域において、過度のパワーの結果としてサイドフォースの損失により引起こされるリヤアクスルの何らかの不安定性が生じる可能性が回避される。これにより、オーバーステアな挙動が防止される。また、これにより安全性が増大し、かつＥＳＰ閉ループ制御介入の数が低減される。

コーナリング時に、両クラッチを作動させるか、内側前輪のクラッチのみを作動させることにより、荷重シフトバーステアが防止される。ここでオーバーランモードにおいては、フロントアクスルの比較的高い荷重ポテンシャルが好ましい効果を有する（ダイナミックなアクスル荷重伝達による）。

他の長所は、リヤアクスルが常時駆動されるという事実にある。この場合、常時駆動されるのは、主として、動的アクスル荷重伝達の結果として加速中に負荷される被駆動アクスルである。

独立的に作用する摩擦クラッチ３４、３８の結果として、特にμスプリット状況において、トルクを、高い摩擦値をもつ車輪に伝達できる。

コーナリング時（例えば、多層駐車場での駐車時）のパワートレーンの捩れも低減される。これにより、効率が改善されかつタイヤ摩耗が低減される。タイヤがキイーッと悲鳴をあげるノイズも低減される。

従来のフロントアクスル差動装置（例えば、べべルギヤ差動装置）を省略できる結果として、ヨーモーメントにポジティブな影響を与えることができる、コスト有効性に優れたドライビングダイナミックスを有する四輪駆動システムを提供できる。

図３には、本発明による他のパワートレーンの全体が、参照番号１０’で示されている。
このパワートレーン１０’は、駆動ユニット１２’がリヤアクスルの領域内に配置されている点で図１のパワートレーン１０とは異なっている。しかしながら、作動モードは同じである。リヤアクスルＨＡは常時駆動され、フロントアクスルＶＡは、個々に制御可能な摩擦クラッチを備えたクラッチ装置３０’により駆動される。

図４には、本発明による更に別の実施形態によるパワートレーン１０''が示されている。
この実施形態では、駆動ユニット１２''は図１の実施形態と同様にフロントアクスルの領域内に配置（この実施形態では、縦置き配置）されており、従ってトランスミッション１６''はエンジン１４''の後ろに配置されている。

トランスミッション１６''の出力は、カルダン軸２０''に直接連結されている。フロントアクスルへの駆動出力は、例えば、カルダン軸２０''により駆動されるギヤを介して行なわれ、かつシャフト（例えば、傾斜シャフト）を介してフロントアクスルＶＡの他のギヤに連結されている。
フロントアクスルＶＡは駆動ユニット１２''の下に配置するか、駆動ユニット１２''を通して配置することもできる。
全体的な設計および作動モードは、図１のパワートレーン１０と同じである。

図５に示す構造は、例えば図１のパワートレーン１０において実施できる。
ここで、パワーテークオフユニット２８は第一中空軸６０を有し、該中空軸６０は、トランスミッション１６の最終駆動出力１８のギヤ（図５には示されていない）に回転可能に固定連結されている。

第一中空軸セクション６０および該中空軸セクションに回転可能に固定連結された駆動ギヤが、カルダン縦軸線６２に対して一方の側、例えば自動車の左側（車両の移動方向で見て左側）に配置されている。この場合も、第一中空軸セクション６０は、図示のようにトランスミッション１６のハウジング６３内に配置されている。

パワーテークオフユニット２８は、フロントアクスルＶＡに対して同軸状に配置されている。第二中空軸セクション６４がパワーテークオフユニット２８内に回転可能に取付けられており、第二中空軸セクション６４は、第一中空軸セクション６０に回転可能に固定連結されている。中空軸６０、６４は、フロントアクスルＶＡの左側ドライブシャフト３６を包囲している。

第二中空軸セクション６４には、支持スリーブ６６が固定されており、該支持スリーブ６６には、カルダン軸２０を駆動すべく機能するリングギヤ６８が固定されている。
支持スリーブ６６は、Ｘ型配置をなす第一ベアリング７０および第二ベアリング７２により取付けられている。

図５にはカルダン軸７４も示されており、該カルダン軸７４の前端部には、リングギヤ６８と係合するべべルギヤ７６が形成されている。この係合は、ハイポイド歯の係合にすることができる。

カルダン縦軸線６２と整合しているカルダン軸スタブ７４が、Ｏ型配置された２つのベアリングにより同様に取付けられている。
第二中空軸セクション６４はリングギヤ６８を越えて右側まで延びており、かつ支持スリーブ６６を介してクラッチ装置３０の共通入力部材３２に連結されている。

入力部材３２はＴ型ウェブ８２を有し、該Ｔ型ウェブ８２の左側には摩擦クラッチ３４が配置され、右側には摩擦クラッチ３８が配置されている。
摩擦クラッチ３４、３８の両側には、第一摩擦クラッチ３４を作動させる第一油圧アクチュエータ８４および第二摩擦クラッチ３８を作動させる第二油圧アクチュエータ８６が配置されている。

第一摩擦クラッチ３４の出力部材は左側ドライブシャフト３６に連結され、第二摩擦クラッチ３８の出力部材は右側ドライブシャフト４０に連結されている。
パワーテークオフユニット２８はハウジング９０を有し、該ハウジング９０は、トランスミッションハウジング６３上に横方向にフランジ取付けされるコアハウジング９２を備えている。内部に第一油圧アクチュエータ８４を保持する中間ハウジング９４が、コアハウジング９２の右側すなわちフロントアクスルＶＡの方向に隣接している。中間ハウジング９４は、内部に第二油圧アクチュエータ８６を保持するハウジングカバー９６に隣接している。

右側ドライブシャフト４０は、ベアリングによりハウジングカバー９６内に取付けられかつ該ハウジングカバー９６から外に出ている。
左側ドライブシャフト３６は中空軸セクション６０、６４を通って延び、かつトランスミッションハウジング６３内に延び、更に該トランスミッションハウジング６３から出て左側に延びている（図１と比較されたい）。

コアハウジング９２は、リヤアクスルの方向に、内部にカルダン軸７４が回転可能に取付けられたカルダン軸ハウジング９８に隣接している。
支持スリーブ６６を取付ける第一ベアリング７０が、コアハウジング９２内に支持されている。支持スリーブ６６を取付ける第二ベアリング７２が、中間ハウジング９４内に固定されている。

摩擦クラッチ３４、３８は、油圧アクチュエータ８４、８６により閉ループ態様で制御できることは自明である。
閉ループ制御は、車両の既存のセンサ、例えば、ＡＢＳ／ＥＳＰ用車輪回転速度センサ、加速度センサ、車両速度センサ等を用いて実施できる。

閉ループ制御は、車両の意図する挙動を検出する目的、縦方向ダイナミックスおよび横方向ダイナミックスに関して車両の実際のドライビング挙動を決定する目的、および閉ループ制御偏差が生じた場合に車両の実際のドライビング挙動に自動的に影響を与える目的を有している。

主として駆動されるリヤアクスルＨＡに車輪スリップが検出されたとき、一方または両方のクラッチ３４、３８を作動させることにより、牽引安定性およびドライビング安定性を高めることができる。

例えば、コーナを加速するときに「アンダーステアリング」が検出されると、コーナの外側の前輪ＶＬまたはＶＲのクラッチが作動されて、当該前輪に付加トルクが加えられる。これにより、アンダーステアなドライビング挙動に反作用する。
例えばコーナリング時にオーバーステアリングが検出された場合には、コーナの内側の前輪のクラッチまたは両クラッチを、ターゲット態様で作動させることにより、オーバーステアに反作用する対応ヨーモーメントが発生される。
かくして、ドライビングダイナミックスおよび牽引力の条件に従って前輪のトルクを最適化できる車輪駆動が全体的に与えられる。

図６には、パワートレーンを制御するための本発明による方法の好ましい一実施形態が参照番号１００により全体的に示されている。
本発明による方法１００は、スタート段階Ｓ１の後に段階Ｓ２を有し、該段階Ｓ２では、例えば、ステアリング角度および横方向加速度、および適当な場合にはヨー角度および／またはヨー速度が検出され、ドライビングダイナミックスの意図した状態およびドライビングダイナミックスの実際の状態を検出する。

次に、段階Ｓ３で、車両がコーナリング走行をしているか否かが尋問される。コーナリング走行をしている場合には、上記ターゲット態様で、より詳しくは、クラッチ装置３０の摩擦クラッチ３４、３８に影響を与えることにより、段階Ｓ４でアクティブ閉ループヨーモーメント制御が行なわれる。

段階Ｓ５では、ターゲットヨーモーメントすなわち意図したヨーモーメントが得られたか否かが尋問される。ターゲットヨーモーメントが得られた場合には、段階Ｓ４でアクティブ閉ループヨーモーメント制御が続けられ、これにより、意図したヨーモーメントにアクティブに調節される。

ドライビングダイナミックスの実際の状態を決定することにより、ターゲットヨーモーメントが、実際の閉ループヨーモーメント制御によっては得られないことが検出された場合（段階Ｓ５でＮの場合）には、段階Ｓ６で、パッシブ閉ループヨーモーメント制御が行なわれ、これにより、車両の個々の車輪が、従来のＥＳＰ閉ループ制御システムにより、ターゲット態様で制動される。

本発明の第一実施形態による自動車用パワートレーンを示す概略平面図である。 本発明によるパワートレーンの図１に対応する図面であり、ドライビングダイナミックスファクタを示すものである。 自動車用パワートレーンの他の実施形態を示す平面図である。 本発明によるパワートレーンの更に別の実施形態を示す平面図である。 図１の実施形態に対応する本発明によるパワートレーンのフロントアクスルの一部の概略断面図である。 本発明によるパワートレーン制御方法の一実施形態を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ パワートレーン
１２ 駆動ユニット
２０ カルダン軸（駆動出力軸）
２８ パワーテークオフ
３４ 第一摩擦クラッチ
３８ 第二摩擦クラッチ
ＨＡ リヤアクスル
ＶＡ フロントアクスル
ＶＬ、ＶＲ 前輪
ＨＬ、ＨＲ 後輪

Claims (18)

1. 常時駆動されるリヤアクスル（ＨＡ）および必要に応じて駆動されるフロントアクスル（ＶＡ）と、駆動ユニット（１２）とを有し、該駆動ユニット（１２）の出力（１８）は、リヤアクスル（ＨＡ）の差動装置（２２）の入力部材およびフロントアクスル（ＶＡ）を駆動するクラッチ装置（３０）に連結され、該クラッチ装置（３０）は、実質的に互いに独立的に制御される第一および第二摩擦クラッチ（３４、３８）を備え、該摩擦クラッチ（３４、３８）の入力部材（３２）は駆動ユニット（１２）の出力（１８）に連結され、摩擦クラッチ（３４、３８）の出力部材は、それぞれ、フロントアクスル（ＶＡ）の左右のドライブシャフト（３６、４０）に連結されていることを特徴とする自動車のパワートレーン（１０）。
2. 前記駆動ユニット（１２）は、フロントアクスル（ＶＡ）の領域内に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のパワートレーン。
3. 前記駆動ユニット（１２）は、フロントアクスル（ＶＡ）の領域内で、自動車の縦方向に対して横置きに配置されていることを特徴とする請求項２に記載のパワートレーン。
4. 前記駆動ユニットは、フロントアクスルの領域内で縦置きに配置されていることを特徴とする請求項２に記載のパワートレーン。
5. 前記駆動ユニット（１２）の出力（１８）は、フロントアクスル（ＶＡ）に対して同軸状の中間軸（６０、６４）に連結されたギヤに連結されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のパワートレーン。
6. 前記中間軸（６０、６４）は、アンギュラギヤ装置（６８、７６）を介してカルダン軸（２０）を駆動し、該カルダン軸（２０）は、リヤアクスル（ＨＡ）の差動装置（２２）の入力部材（２２）に連結されていることを特徴とする請求項５に記載のパワートレーン。
7. 前記中間軸（６０、６４）にはリングギヤ（６８）が固定されており、該リングギヤ（６８）はカルダン軸（２０）を駆動することを特徴とする請求項６に記載のパワートレーン。
8. 前記中空軸（６０、６４）は、クラッチ装置（３０）の入力（３２）に連結されていることを特徴とする請求項５乃至７の何れか１項に記載のパワートレーン。
9. 前記駆動ユニット（１２'）はリヤアクスル（ＨＡ'）の領域内に配置されていることを特徴とする請求項８に記載のパワートレーン。
10. 前記摩擦クラッチ（３４、４８）は、フロントアクスル（ＶＡ）に対して同軸状に配置されていることを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載のパワートレーン。
11. 前記摩擦クラッチ（３４、３８）は共通入力部材（３２）を有することを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載のパワートレーン。
12. 前記リヤアクスル（ＨＡ）とフロントアクスル（ＶＡ）との間には伝達比差が設定されていることを特徴とする請求項１乃至１１の何れか１項に記載のパワートレーン。
13. 前記伝達比差は、０．１−２０％の間、より詳しくは０．２−１０％の間、好ましくは０．５−３％の間、特に好ましくは１−２％の間の範囲内にあることを特徴とする請求項１２に記載のパワートレーン。
14. 前記伝達比差は、フロントアクスル（ＶＡ）の回転速度がリヤアクスル（ＨＡ）の回転速度より大きくなるように選択されることを特徴とする請求項１２又は請求項１３に記載のパワートレーン。
15. 自動車のパワートレーン（１０）、より詳しくは、左右の前輪（ＶＬ、ＶＲ）が必要に応じて実質的に互いに独立的に駆動される構成の請求項１から１４のいずれか１項記載のパワートレーン（１０）を制御する方法（１００）において、
    車両がコーナを走行する時点を検出する段階（Ｓ３）と、
    前輪（ＶＬ、ＶＲ）に駆動トルクを独立的に供給することにより、コーナリング時のヨーモーメントに影響を与える段階（Ｓ４）とを有することを特徴とする方法（１００）。
16. 前記ヨーモーメントは、前輪（ＶＬ、ＶＲ）に駆動トルクを個々に供給することによって意図したヨーモーメントが得られるように閉ループ制御することにより調節されることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
17. 車両の車輪を個々に制動することによりヨーモーメントに影響を与える段階（Ｓ６）は、前輪に駆動トルクを個々に供給（Ｓ４）することにより意図したヨーモーメントが得られるように閉ループ制御することによっては意図したヨーモーメントが調節できない場合にのみ実行されることを特徴とする請求項１５又は請求項１６に記載の方法。
18. 前輪に駆動トルクを個々に供給することにより、コーナリング時のヨーモーメントに影響を与える段階（Ｓ４）は、少なくとも一方の前輪（ＶＬ、ＶＲ）を後輪の回転速度より高い回転速度で駆動することを含むことを特徴とする請求項１５乃至１７の何れか１項に記載の方法。

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