JP2014519582A - 差動構成を制御するための方法およびシステム - Google Patents

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Abstract

本発明は自動車両(1、2、3)の少なくとも2つの差動駆動用駆動輪のための差動構成(40、400)を制御するための方法に関し、差動駆動は、所定の車両パラメータに依存してロック状態と非ロック状態の間で差動構成を制御するステップを備える、ロック位置および開放位置をそれぞれとるように構成され、車両の重心位置に依存してロック状態と非ロック状態の間で差動構成(40、400)を制御(S1)するステップを備える。本発明はまた差動構成(40、400)を制御するためのシステムにも関する。本発明はまた差動構成にも関する。本発明はまた自動車両にも関する。本発明はまたコンピュータプログラムおよびコンピュータプログラム製品にも関する。
【選択図】図6

Description

本発明は請求項1の前文による差動構成を制御する方法に関する。本発明は請求項8の前文による差動構成を制御するためのシステムに関する。本発明はさらに請求項15の前文による差動構成に関する。また、本発明は自動車両にも関する。加えて、本発明はコンピュータプログラムおよびコンピュータプログラム製品に関する。
国際公開第81/02049号パンフレットは車両のロック可能な差動装置用の制御システムを示し、差動装置は中立位置でロック解除され、差動装置は全車速域中の所定の低速域で直進前進中にロックされ、全車速域中の所定の高速域への移行中にロック解除される。さらに、車速域の高速域でもオペレータが手動で差動装置をロックする可能性がある。
国際公開第2004/087453号パンフレットは車両用差動装置が電気制御される後輪駆動車両を示し、差動装置は車両のセンサからの入力測定データに依存して制御される。
作業用車両などのような大型車両、例えば多輪駆動式であり、垂直調整可能な荷重運搬用浚渫レードルを伴う連結式車両などでは、例えば狭い通路の不整地で、車両が非効率的な駆動の結果により立ち往生してスリップし始める状況が発生する可能性がある。この結果、車両を駆動するために駆動輪の差動ロックが必要となる。
本発明の目的は、車両の効率的な駆動を容易にする車両用差動構成を制御するための方法を提供することである。
本発明の目的は、車両の効率的な駆動を容易にする車両用差動構成を制御するためのシステムを提供することである。
以下の説明から明らかなように、これらおよび他の目的は、内容紹介を通じて述べられた種類の、および加えて添付の特許請求の範囲1、8、15、24、27および28の特徴的条項に列挙された特徴を示す、差動構成を制御するための方法およびシステム、差動構成、自動車両、コンピュータプログラムおよびコンピュータプログラム製品により達成される。方法、システム、差動構成および自動車両の好適な実施形態は、添付の従属請求項2〜7、9〜14、16〜23および25〜26に定義される。
本発明によれば、上記目的は自動車両の少なくとも2つの差動駆動用駆動輪のための差動構成を制御する方法により達成され、差動駆動が、所定の車両パラメータに依存してロック状態と非ロック状態の間で差動構成を制御するステップを備える、ロック位置および開放位置をそれぞれとるように構成される、方法は、車両の重心位置に依存してロック状態と非ロック状態の間で差動構成を制御するステップを備える。それにより重心位置が変化し車両の牽引能力に影響を与える、垂直方向に調節可能な浚渫レードルを伴うローダーなどのような、例えば連結式車両の効率的な駆動が容易になり、この場合に差動構成は、例えば車両の方向、関節角度、浚渫レードルの昇降、荷重等に応じた重心位置に依存してロック状態または非ロック状態を維持してもよい。
一実施形態によれば、方法は操舵角、荷重および車両物理量を含む1つ以上の車両パラメータに基づいて車両の重心位置を決定するステップを備える。それにより作業用車両等の車両の効率的な推進および牽引能力のための駆動トルクの最適化が容易になる。
方法の一実施形態によれば、ロック状態と非ロック状態の間で差動構成を制御するステップはまた速度、操舵角および駆動トルクのいずれかの車両パラメータを含む。
一実施形態によれば、方法は、i)一般的な車両駆動の通常ケースにおいて牽引能力を確保するために差動構成をロック状態に維持し、ii)車両の牽引能力を継続的に確保するために、車両の重心位置を含む所定の車両パラメータにより表される、一般的な車両駆動の通常ケースからの偏差により、差動構成を非ロック状態に制御するステップを備える。
一般的な車両駆動の通常ケースにおいて差動構成をロック状態に維持することにより、駆動輪および/または駆動軌道などの全ての駆動要素が同じ速度で回転するように車両の差動構成がロック状態にあるという点で、牽引能力が最適化されるであろうし、差動構成がロックされないであろう場合に、例えば車両が立ち往生する、滑るまたは同等の状態となるような方法で牽引能力に影響を与えるであろう、例えば予期せぬ事態により、差動構成のロックが必要となることは、その結果決して生じない。差動構成は、従って、車両の牽引能力を促進するために実際に必要とされる場合にだけ非ロック状態に変更され、必要とされる駆動要素のためだけにロック解除され、駆動トルクがそれぞれの駆動要素に最適な方法で配分されるのに必要な程度だけロック解除される。したがって、方法は、実施形態に係る連結式車両が多輪駆動車両により構成されている、鉱山車両、高さ調節可能な浚渫レードルを伴うローダー、ダンプまたは同等の車両などの、例えば連結式作業用車両、例えば作業用車両の非常に効率的な推進を容易にする。車両はまた関節をなす多輪駆動の、すなわち複数軌道が駆動される軌道車両により構成されてもよい。
一実施形態によれば、方法は、i)車両の重心位置が所定の位置と異なり、かつ、速度が第1の所定値を超えるおよび/または駆動トルクが所定値を下回る場合に、またはii)速度が第1の所定値より大きい第2の所定値を超える場合に、差動構成を非ロック状態に制御するステップを備える。このような方法で差動構成を制御することにより、駆動トルクは車両の牽引能力が確保されるように最適化される。
一実施形態によれば、方法は、i)操舵角が所定値を超え、かつ、速度が第1の所定値を超えるおよび/または駆動トルクが所定値を下回る場合、またはii)速度が第1の所定値より大きい第2の所定値を超える場合に、差動構成を非ロック状態に制御するステップを備える。このような方法で差動構成を制御することにより、駆動トルクは車両の牽引能力が確保されるように最適化される。
一実施形態によれば、方法は駆動要素の決定された相互トルク配分に差動構成を制御するステップを備える。これにより、各駆動輪のトルク配分は車両の牽引能力のために最適化されてもよい。
本発明によれば、目的は自動車両の少なくとも2つの差動駆動用駆動輪のための差動構成を制御するためのシステムにより達成され、差動駆動は、ロック位置と開放位置をそれぞれとるように構成されており、所定の車両パラメータに依存してロック状態と非ロック状態の間で差動構成を制御するように現在構成されている手段は、車両の重心位置に依存してロック状態と非ロック状態の間で差動構成を制御するための手段を備える。これにより重心位置が変化し車両の牽引能力に影響を与える、垂直方向に調節可能な浚渫レードルを伴うローダーなどのような、例えば連結式車両の効率的な駆動が容易になり、差動構成は重心位置に依存してロック状態または非ロック状態に維持されてもよく、この場合に重心位置は例えば車両の方向、関節角度、浚渫レードルの昇降、荷重等に例えば依存する。
システムの一実施形態によれば、ロック状態と非ロック状態の間で差動構成を制御するための手段は、また速度、操舵角および駆動トルクのいずれかの車両パラメータを含む。これにより、自動車両の効率的な推進および牽引能力のための駆動トルクの最適化が容易になる。
一実施形態によれば、システムは操舵角、荷重および車両物理量を含む1つ以上の車両パラメータに基づいて車両の重心位置を決定するための手段を備える。これにより、作業用車両等の車両の効率的な推進および牽引能力のための駆動トルクの最適化が容易になる。
一実施形態によれば、システムは一般的な車両駆動の通常ケースにおいて牽引能力を確保するために差動構成をロック状態に維持するための手段と、車両の牽引能力を継続的に確保するために、車両の重心位置を含む所定の車両パラメータにより表される、一般的な車両駆動の通常ケースからの偏差により、差動構成を非ロック状態に制御するための手段とを備える。
一般的な車両駆動の通常ケースにおいて差動構成をロック状態に維持するための手段を利用することにより、駆動輪および/または駆動軌道などのような全ての駆動要素が同じ速度で回転するように車両の差動構成が既にロックされた状態にあるという点で、牽引能力が最適化されるであろうし、差動構成がロックされないであろう場合に、例えば車両が立ち往生する、滑るまたは同等の状態となるような方法で牽引能力に影響を与えるであろう、例えば予期せぬ事態により、差動構成のロックが必要となることは、その結果決して発生しない。差動構成は、従って、車両の牽引能力を促進するために実際に必要とされる場合にだけ非ロック状態に変更され、必要とされる駆動要素のためだけにロック解除され、駆動トルクがそれぞれの駆動要素に最適な方法で配分されるのに必要な程度だけロック解除される。したがって、方法は、実施形態による連結式車両が多輪駆動車両により構成されている、鉱山車両、高さ調節可能な浚渫レードルを伴うローダー、ダンプまたは同等の車両などの、例えば連結式作業用車両、例えば作業用車両の非常に効率的な推進を容易にする。車両はまた関節をなす多輪駆動の、すなわち複数軌道が駆動される軌道車両により構成されてもよい。
一実施形態によれば、システムは、i)車両の重心位置が所定の位置と異なり、かつ、速度が第1の所定値を超えるおよび/または駆動トルクが所定値を下回る場合に、またはii)速度が第1の所定値より大きい第2の所定値を超える場合に、差動構成を非ロック状態に制御するための手段を備える。そのような方法で差動構成を制御するための手段を利用することにより、駆動トルクは車両の牽引能力が確保されるように最適化される。
一実施形態によれば、システムは、i)操舵角が所定値を超え、かつ、速度が第1の所定値を超えるおよび/または駆動トルクが所定値を下回る場合に、またはii)速度が第1の所定値より大きい第2の所定値を超える場合に、差動構成を非ロック状態に制御するための手段を備える。そのような方法で差動構成を制御するための手段を利用することにより、駆動トルクは車両の牽引能力が確保されるように最適化される。
本発明は上記実施形態のいずれかによるシステムにより制御されるように構成された差動構成にさらに関連し、差動構成は、第1の駆動要素に駆動的に連結された第1の遊星歯車構成と、第1の遊星歯車構成に出力軸を介して駆動的に連結され、かつ、第2の駆動要素に駆動的に連結された第2の遊星歯車構成とを備える少なくとも1つの差動装置、および第1と第2の遊星歯車構成の間に配置された電動機を備え、第1の遊星歯車構成は差動機能を提供するために第2の遊星歯車構成と共に作用するように構成されている。これにより効率的な駆動および差動駆動が容易になる。
差動構成の一実施形態によれば、第1および第2の遊星歯車構成の輪歯車は差動機能のための逆転アセンブリを介して係合される。このことは差動構成の要素に関してより少ない部品での差動機能の効率化を容易にする。これにより差動装置が駆動軸から分離されるので差動構成は完全にロックされてもよい。差動構成がロックされている際、制動は動作中の要素の部品が低減されるように非回転要素に関してもたらされる。さらに、トルクベクタリングが容易になる。
差動構成の一実施形態によれば、逆転アセンブリは駆動軸から分離された軸構成を備える。これにより差動駆動は電動機の駆動から分離され、上述した利点をもたらす。
差動構成の一実施形態によれば、逆転アセンブリは軸構成を介して第1および第2の遊星歯車構成の輪歯車に連結された回転方向変更構成を備える。これは効率的な差動機能を提供するために逆回転をもたらす効率的な方法である。
差動構成の一実施形態によれば、差動構成を制御するために逆転アセンブリに係合するおよび非係合するように動作可能である少なくとも1つの差動制御部が存在する。これによりトルクベクタリングおよび/または完全なロックおよび/または差動制限(Limited-Slip Differential)が実現されてもよい。
差動構成の一実施形態によれば、少なくとも1つの差動制御部は逆転アセンブリを制動するためのカップリング構成を備える。これにより完全なロックまたは差動制限が実現されてもよい。
差動構成の一実施形態によれば、少なくとも1つの差動制御部は電動機を備える。これによりトルクベクタリングが実現されてもよい。
差動構成の一実施形態によれば、少なくとも1つの差動制御部は遊星歯車構成の第1および/または第2のキャリアをブロックするように現在構成されている。これにより駆動要素同士は同じ速度または異なる速度で回転するようにされ、したがって差動機能が提供されてもよい。
差動構成の一実施形態によれば、少なくとも1つの差動制御部は駆動要素の回転が防止されるように第1および第2のキャリアをロックするように構成されている。これによりパーキングブレーキまたは緊急ブレーキのために利用されてもよい、車両の制動が容易になる。
本発明のより良い理解は添付図面と併せて読まれる際に以下の詳細な説明を参照することにより得られるであろう。いくつかの図面を通して同様の参照文字は同様の部分を参照する。
本発明に係る自動車両の異なる図を概略的に示す。 同上 同上 同上 同上 同上 同上 同上 本発明の一実施形態に係る差動構成を制御するためのシステムを概略的に示す。 同上 同上 本発明の一実施形態に係る自動車両を概略的に示す。 本発明に係る差動構成を概略的に示す。 本発明の一実施形態に係る差動構成の差動装置を概略的に示す。 本発明に係る差動構成を制御するための差動制御部の異なる実施形態を概略的に示す。 同上 本発明の一実施形態に係る差動構成を制御するための方法のブロック図を概略的に示す。 同上 本発明の一実施形態に係るコンピュータを概略的に示す。
以下、用語「リンク」は、光電子通信線などの物理的なコネクタ、または例えば無線またはマイクロ波リンクなどの無線接続のような非物理的なコネクタであってもよい通信リンクを指す。
以下、用語「駆動要素」は、車輪付き車両の駆動輪または動輪、および/または軌道車両の駆動軌道または動軌道(driving track)を備える自動車両の推進のための対地駆動力伝達要素を指す。
差動構成の用語「ロック状態」は以下、反対の駆動要素同士が同じ回転速度で回転可能な状態を意味する。用語「非ロック状態」は以下、開放状態と差動構成のある程度の閉鎖が許容される部分開放状態とを含むロック状態から、差動構成が分離される状態を意味する。これにより非ロック状態で駆動要素同士は互いに異なる回転速度で回転することができる。
図1〜図6は、本発明に係る自動車両1の異なる図を概略的に示す。自動車両1は作業用車両により構成された本実施形態によるものである。自動車両1は連結式車両により構成された本実施形態によるものである。本実施形態に係る自動車両1は多輪駆動車両で構成される。
連結式車両1は前方車両部10および後方車両部20を有する。前方および後方車両部10、20は車両1を操舵するように構成される操舵装置15を中心に回動可能である。
連結式車両1は車両1を駆動するための駆動系30を備える。駆動系30は車両1の推進用電動機32、および車両1の駆動輪の形の駆動要素に電動機32から動力を伝達するために電動機32に連結された伝達構成Tを備える。駆動系30は電動機32から駆動輪に駆動トルクを伝達するための差動構成40を備える。
駆動系30は、前部駆動軸12を駆動するために前方車両部10に配置された前部伝達構成34を備え、前部伝達構成34は、差動機能を提供するための任意の適切な差動装置により構成されてもよい前部差動装置44を備える。
駆動系30は、後部駆動軸22を駆動するために後方車両部20に配置された後部伝達構成36を備え、後部伝達構成36は、差動機能を提供するための任意の適切な差動装置により構成されてもよい後部差動装置46を備える。
伝達構成Tは前部伝達構成34および後部伝達構成36を備える。伝達構成Tは差動構成40を備える。差動構成40は前部差動装置44および後部差動装置46を備える。
駆動系30は、1つ以上の電動機および/または少なくとも1つの燃焼機関および/または例えばネット接続、燃料電池、電池、または相当するような他のエネルギー源を含む任意の適切な伝達構成を備えていてもよい。駆動系30はまた動力伝達用カルダン軸38を備えていてもよい。
前部駆動軸12は左駆動軸部12aおよび右駆動軸部12bを備える。前方車両部10は、左駆動軸部12aに連結された左前駆動輪14aと、右駆動軸部12bに連結された対向する右前駆動輪14bとを備える駆動輪14の前方対を備える。
前方車両部10は、所定の車両パラメータに基づいて前部差動装置44を制御するように構成され前部差動装置44に連結された差動制御部50を備える。前部差動装置44は、駆動トルクが差動装置44からそれぞれの駆動軸部12a、12bを介してそれぞれの前部駆動輪14a、14bに伝達されるように前部駆動軸12に連結される。
後部駆動軸22は左駆動軸部22aおよび右駆動軸部22bを備える。後方車両部10は、左駆動軸部22aに連結された左後駆動輪24aと、右駆動軸部22bに連結された対向する右後駆動輪24bとを備える駆動輪24の後方対を備える。
後方車両部20は、所定の車両パラメータに基づいて後部差動装置46を制御するように構成され後部差動装置46に連結された差動制御部52を備える。後部差動装置46は、駆動トルクが差動装置46からそれぞれの駆動軸部22a、22bを介してそれぞれの後部駆動輪24a、24bに伝達されるように後部駆動軸22に連結される。連結式車両1の後方車両部20は本実施形態に係る運転手台26を有する。
連結式車両1は荷重Lを受容して除去するように構成された持上アーム60a、60bを介して前方車両部10に連結された浚渫レードルを備え、荷重Lは砂利、石、砂、神または相当する任意の荷重により構成されていてもよい。持上アーム60a、60bは浚渫レードル60を持ち上げおよび下げるように構成され、また変形例では荷重Lの受容および除去のために浚渫レードル60を回転させるための手段も備える。
前方車両部10は重量、密度、寸法および形状を含む、前方車両部10の物理量に基づいた重心G1を有する。後方車両部10は重量、密度、寸法および形状を含む、後方車両部10の車両物理量に基づいた重心G2を有する。浚渫レードル60は浚渫レードル60および浚渫レードル60の荷重Lの物理量に基づいた重心G3を有する。
連結式車両1は、浚渫レードル60、浚渫レードルの荷重Lの位置、車両1の角度、すなわち関節角度α1と呼ばれる前方と後方車両部10、20のそれぞれの長手方向の延長線同士の間の相互角度、車両部10、20の間の可能な傾斜角度(図7参照)、車両部間の可能なロール角(図8参照)、丘陵での車両1の傾きを含む車両1の傾きを含む水平面Hに対する車両の向きに依存する重心Gを有し、地面Aは車両の長手方向の延長線上および車両1の側面傾斜/ロールで水平面Hに対して角度α2を形成し、地面Aは水平面Hに対して角度α3を形成する。
連結式車両は差動制御部50、52に接続される電子制御部100、200、300を備え、電子制御部100、200、300および差動制御部50、52は車両の差動構成を制御するシステムに含まれる。
電子制御部100、200、300は、一般的な車両駆動の通常ケースにおいて車両の牽引能力を確保するために差動構成40をロック状態に維持するように構成される。電子制御部100、200、300は、車両の牽引能力を継続的に確保するために、所定の車両パラメータにより表される、一般的な車両駆動の通常ケースからの偏差により、差動構成40を非ロック状態に制御するようにさらに構成される。車両パラメータは車両1の変形重心位置による車両の速度および車両の駆動トルクを含む。これにより変形例に係る電子制御部は車両の重心位置Gに基づいて車両1を制御するように構成される。
図1は連結式車両1の平面図を概略的に示し、図中、車両1は直進駆動するように配置され、前方および後方車両部10、20はそれぞれ長手方向に沿って整列されている。車両1は車両1の浚渫レードル60が荷重Lで満たされている荷重状態になっている。
図2は連結式車両1の平面図を概略的に示し、図中、車両1が直進方向から離れる方向に旋回駆動するように配置され、前方および後方車両部10、20の長手方向の延長線は互いに対して関節角度α1を相互に形成する。これにより車両の重心位置Gは車両1の重心Gが図1の車両の重心Gの重心位置に対して移動するように変更される。
図3は連結式車両1の側面図を概略的に示し、図中、車両1の浚渫レードル60は積載され下降位置にある。車両1はこの図で基本的に水平な地面A上で運転されている。
図4は連結式車両1の側面図を概略的に示し、図中、車両の浚渫レードル60は積載され上昇位置にある。車両1はこの図で上り坂、つまり水平面Hに対して角度α2を形成する傾斜を有する地面A上で運転されている。浚渫レードル60が上昇位置であるという事実のために、車両1の重心位置Gは車両の重心Gが図3の車両の重心Gの重心位置に対して移動するように変更される。
図5は連結式車両1の背面から見た図を概略的に示し、図中、車両1の浚渫レードル60は積載され上昇位置にある。車両1は直進駆動するように配置され、前方および後方車両部10、20はそれぞれ長手方向に沿って整列されている。車両1はこの図で横傾斜、つまり地面Aと水平面Hとの間で角度α3を形成する車両1の長手方向に対する横方向水平面に対して傾きを有する地面上で運転されている。
図6は連結式車両1の後方からの斜視図を概略的に示し、図中、車両1の浚渫レードル60が積載され上昇位置にある。車両1は直進方向から離れる方向に旋回駆動するように配置され、前方および後方車両部10、20は互いに対して関節角度を相互に形成する。車両1はこの図で横傾斜、つまり後方車両部10の長手方向に対する横方向水平面に対して傾斜を有する地面上で運転されている。これにより車両の重心位置は車両1の重心Gが図5の車両の重心Gの重心位置に対して移動するように変更される。
図7〜図8は本発明に係る自動車両2の異なる図を概略的に示す。本実施形態に係る自動車両1は駆動軌道を用いて駆動要素によって駆動されるように構成された連結式軌道車両2により構成される。連結式車両2は前部駆動軌道72A、72bを伴う前方車両部70と、後部駆動軌道82A、82Bを伴う後方車両部80とを備える。代替案によれば、前部軌道のみが運転される。前方および後方車両部70、80は操舵装置75によって操舵可能に相互連結される。前方および後方車両部70、80は、図1〜図6における実施形態による変形例によれば、操舵装置75の周りを旋回可能である。
連結式車両2は車両2の駆動のための図示しない駆動系を備え、駆動系は車両推進用の電動機および/または内燃機関および電動機から軌道72a、72b、82a、82bの駆動用出力駆動アセンブリへの動力伝達のために駆動手段に連結される伝達構成などのような駆動手段を備える任意の適切な駆動系により構成されていてもよい。駆動系は駆動トルクを駆動軌道72、72b、82a、82bに伝達するために伝達構成に含まれる差動構成をさらに備える。
連結式車両は自動車両の差動駆動用駆動軌道のための差動構成を制御するためのシステムI、II、IIIを備え、操舵は図1〜図6、図9〜図11および図13aに関連して説明した実施形態のいずれかに従って行われるように構成される。
図7は自動車両2の側面図を概略的に示し、図中、前方車両部70および後方車両部80は傾斜角度α4が前方および後方車両部70、80の間に形成されるように互いに対して傾斜している。これにより前方車両部70は傾斜地面A1の上り坂に配置され、後方車両部80は傾斜地面A2の下り坂に配置される。前方および後方車両部70、80はこれにより操舵装置75の少なくとも一つの車軸の周りで互いに対して回転される。
図8は自動車両2の後方からの図を概略的に示し、図中、前方車両部70および後方車両部80はロール角α5が前方と後方車両部70、80との間に形成されるように互いに対して回転される。これにより前方車両部70は、傾斜した地面A1で、右側に斜めに傾いているような位置にあり、後方車両部80は、傾斜した地面A2で、左側に斜めに傾いているような位置にある。前方および後方車両部はこれにより操舵装置75の少なくとも1つのロール軸Zの周りで互いに対して回転される。
図9は本発明の一実施形態に係る差動構成を制御するためのシステムIのブロック図を概略的に示す。システムIは制御用の電子制御部100を備える。
システムIは車両の旋回の程度を検知するための操舵角決定要素110を備える。本実施形態に係る操舵角決定要素110は連結式車両の前方と後方車両部の長手方向の延長線同士の間に形成された相互の角度を検知するように構成された関節角度センサを備える。本実施形態に係る操舵角決定要素110は車両の操舵歯車の角度偏向を検出するための操舵歯車角度センサを備える。実施形態に係る操舵角決定要素110は車両の車輪の角度偏向を検出するための車輪角度センサを備える。
システムIは車両の速度を決定するための速度決定要素120をさらに備える。速度決定要素120は任意の適切な速度計/速度センサにより構成されていてもよい。
加えて、システムIは車両の駆動トルクを決定するための駆動トルク決定要素130を備える。
変形例によれば、システムIは水平面に対する傾斜を測定するためのジャイロを備える。
変形例によれば、システムIは例えば図7に従ってトレーラまたは同等の構成を伴う連結式車両の傾斜角を決定するための図示しない傾斜角度判定要素、および/または図7に従ってトレーラまたは同等の構成を伴う連結式車両のロール角を決定するための図示しないロール角判定要素を備える。変形例に係る傾斜角度判定要素および/またはロール角決定要素は操舵角判定要素110および/またはジャイロ140に含まれる。
システムIは、一般的な車両駆動の通常ケースにおいて、例えば図1〜図6または図7〜図8に係る自動車両の牽引能力を確保するために差動構成40の第1の差動装置44をロック状態に維持する第1の差動制御部50を備える。第1の差動制御部50は結果的にデフォルト位置で第1の差動装置44をロック状態に維持するように構成される。
システムIは、一般的な車両駆動の通常ケースにおいて、例えば図1〜図6または図7〜図8に係る自動車両の牽引能力を確保するために差動構成40の第2の差動装置46をロック状態に維持する第2の差動制御部52を備える。第2の差動制御部52は結果的にデフォルト位置で第2の差動装置46をロック状態に維持するように構成される。
電子制御部100はリンク111を介して操舵角決定要素110に信号接続される。電子制御部は車両旋回データを表す操舵角判定要素110からの信号を、リンク111を介して受信するように構成される。
電子制御部100はリンク121を介して速度決定要素120に信号接続される。電子制御部は速度決定要素120からの車両の速度データを表す信号を、リンク121を介して受信するように構成される。
電子制御部100はリンク131を介して駆動トルク決定要素130に信号接続される。電子制御部100は駆動トルク決定要素130からの車両の駆動トルクデータを表す信号を、リンク131を介して受信するように構成される。
電子制御部100はリンク141を介してジャイロに信号接続される。電子制御部100はジャイロ140からの車両の方位データを表す信号を、リンク141を介して受信するように構成される。
電子制御部100は車両の旋回データ、速度データ、駆動トルクデータ、および適応可能な場合に車両の方位データをベースに車両の状態を決定するように構成される。電子制御部はその結果、車両の旋回、速度、駆動トルクおよび適応可能な場合に車両方位を含む車両パラメータに基づいて駆動要素の駆動トルク配分を決定するように構成される。
電子制御部100はリンク151を介して第1の差動制御部50に信号接続される。電子制御部100は車両状態に関する情報を含む車両状態データを表す信号を、リンク151を介して第1の差動制御部50に送信するように構成される。
電子制御部100はリンク152を介して第2の差動制御部52に信号接続される。電子制御部100は車両状態に関する情報を含む車両状態データを表す信号を、リンク152を介して第2の差動制御部52に送信するように構成される。
第1の差動制御部50はリンク141を介して第1の差動装置44に信号接続される。第1の差動制御部50は電子制御部100から送信された車両状態データに基づいた所望の駆動トルクに関する情報を構成する駆動トルクデータを表す信号を、リンク141を介して第1の差動装置44に送信するように構成される。
第2の差動制御部52はリンク142を介して第2の差動装置46に信号接続される。第2の差動制御部52は電子制御部100から送信された車両状態データに基づいた所望の駆動トルクに関する情報を構成する駆動トルクデータを表す信号を、リンク142を介して第2の差動装置46に送信するように構成される。
第1の差動制御部50はリンク143を介して第1の差動装置44に信号接続される。第1の差動制御部50は実際の駆動トルクに関する情報を構成する駆動トルクデータを表す信号を、リンク143を介して第1の差動装置44から受信するように構成される。
第2の差動制御部52はリンク144を介して第1の差動装置46に信号接続される。第2の差動制御部52は実際の駆動トルクに関する情報を構成する駆動トルクデータを表す信号を、リンク144を介して第2の差動装置46から受信するように構成される。
電子制御部100はリンク153を介して第1の差動制御部50に信号接続される。電子制御部100は実際の駆動トルクに関する情報を構成する駆動トルクデータを表す信号を、リンク153を介して第1の差動制御部50から受信するように構成される。
電子制御部100はリンク154を介して第2の差動制御部52に信号接続される。電子制御部100は実際の駆動トルクに関する情報を構成する駆動トルクデータを表す信号を、リンク154を介して第2の差動制御部52から受信するように構成される。
電子制御部100は所望の駆動トルクデータを実際の駆動トルクデータと比較するように構成され、差異が存在する場合に、牽引能力を最適化するために、車両の各駆動要素、例えば駆動輪および駆動軌道で実際の車両状態のための所望の駆動トルクが得られるように第1および第2の差動制御部50、52が第1および第2の差動装置44、46を制御するように、決定された車両状態を補正する。
車両状態データが一般的な車両駆動の通常ケースから外れている場合、すなわち所定の通常の車両状態とは異なる場合、第1の差動制御部50は第1の差動装置44を非ロック状態に制御するように構成され、および/または第2の差動制御部52は第2の差動装置46を非ロック状態に制御するように構成される。
車両状態データが一般的な車両駆動の通常ケースにある場合、すなわち所定の車両状態にある場合、差動構成40がロック状態に維持されるように、第1の差動制御部50は第1の差動装置44をロック状態に維持するように構成され、第2の差動制御部52は第2の差動装置46をロック状態に維持するように構成される。
第1の差動装置44の非ロック状態は第1の差動装置44の全開状態、および第1の差動装置44の一部開放状態を含む。
第2の差動装置46の非ロック状態は第2の差動装置46の全開状態、および第2の差動装置46の一部開放状態を含む。
一般的な車両駆動の通常ケースから偏差する場合、すなわち通常の車両状態から外れている場合、第1および/または第2の差動装置44、46は、車両状態に応じて、前部および/または後部駆動要素が異なる速度で回転することができるように適切な程度まで開放される。
電子制御部100は結果的に、決定された車両状態が所定の通常の車両状態にある一般的な車両駆動の通常ケースにおいて、車両の牽引能力を確保するために差動構成40をロック状態に維持するように構成される。電子制御部100は車両の牽引能力の継続的な確保のために、所定の通常の車両状態から異なる所定の車両状態により表される、一般的な車両駆動の通常ケースからの偏差により、差動構成40を非ロック状態に制御するようにさらに構成される。
電子制御部100は結果として特定の車両状態により、すなわち車両の牽引能力を妨げることなく車両の駆動要素の最適なトルク配分にできるだけ近づけるための特定の駆動状態の間、差動構成40がどの程度の開放を許容されるべきであるか、結果として差動構成40でどの程度の「スリップ」が許容されるべきであるかを決定するように構成される。
電子制御部100は変形例によれば、i)操舵角が所定値を超え、かつ、速度が第1の所定値を超えるおよび/または駆動トルクが所定値を下回る場合に、またはii)速度が第1の所定値より大きい第2の所定値を超える場合に、差動構成40を非ロック状態に制御するように構成される。
図10は本発明の実施形態による差動構成を制御するためのシステムIIのブロック図を概略的に示す。システムIIは制御用の電子制御部200を備える。
システムIIは車両の重心位置を決定するための重心位置決定要素210を備える。
システムIIは車両の速度を決定するための速度決定要素120をさらに備える。
加えて、システムIIは車両の駆動トルクを決定するための駆動トルク決定要素130を備える。
システムIIは車両の旋回の程度を検知するための、例えば図9を参照して説明した実施形態による操舵角決定要素110を備える。
システムIIは変形例によれば、例えば図9に関連して説明した要素に従って、図示しない傾斜角決定要素および/またはロール角決定要素を備える。傾斜角決定要素および/またはロール角決定要素は変形例によれば以下による操舵角決定要素および/またはジャイロ140内に含まれる。
システムIIは所定の車両パラメータに依存してロック状態と非ロック状態の間で自動車両の少なくとも2つの差動駆動用駆動要素のための差動構成40を制御するための差動制御部50を備える。差動構成40は差動装置44を備える。
電子制御部200はリンク211を介して重心位置決定要素210に信号接続される。電子制御部200は車両重心位置データを表す信号を、リンク211を介して重心位置決定要素210から受信するように構成される。
電子制御部200はリンク122を介して車速決定要素120に信号接続される。電子制御部200は車両の速度データを表す信号を、リンク122を介して車速決定要素120から受信するように構成される。
電子制御部200はリンク132を介して駆動トルク決定要素130に信号接続される。電子制御部200は車両の駆動トルクデータを表す信号を、リンク132を介して駆動トルク決定要素130から受信するように構成される。
電子制御部200はリンク112を介して操舵角決定要素110に信号接続される。電子制御部は車両旋回データを表す信号を、リンク112を介して操舵角決定要素110から受信するように配置される。
電子制御部200は重心位置決定用データ、速度データ、駆動トルクデータおよび車両旋回データに基づいて車両状態を決定する。電子制御部は結果的に車両の重心位置、車速、駆動トルクおよび車両旋回を含む車両パラメータをベースとして駆動要素のトルク配分を決定するように構成される。
電子制御部200はリンク155を介して差動制御部50に信号接続される。電子制御部200は車両状態に関する情報を含む車両状態データを表す信号を、リンク155を介して差動制御部50に送信するように配置される。
図9に関連して説明した実施形態によれば、差動制御部50はリンク145を介して差動装置44に信号接続され、電子制御部200から送信された車両状態データに基づいた所望の駆動トルクに関する情報を構成する駆動トルクデータを表す信号を、リンク145を介して差動装置44に送信するように構成される。
差動制御部50はリンク146を介して差動装置44にさらに信号接続され、実際の駆動トルクに関する情報を構成する駆動トルクデータを表す信号を、リンク146を介して差動装置44から受信するように構成される。
電子制御部200はリンク156を介して差動制御部50に信号接続され、実際の駆動トルクに関する情報を構成する駆動トルクデータを表す信号を、リンク156を介して差動制御部50から受信するように構成される。
電子制御部200は所望の駆動トルクデータを実際の駆動トルクデータと比較するように構成され、差異が存在する場合、牽引を最適化するために、車両のそれぞれの駆動要素、例えば駆動輪または駆動軌道などで実際の車両状態のための所望の駆動トルクが得られるように差動制御部50が差動装置44を制御するように、決定された車両状態を補正する。
差動制御部50は車両の重心位置に依存してロック状態と非ロック状態の間で差動装置44を制御するように構成される。差動制御部50は重心位置データ、速度データおよび駆動トルクデータを含む車両状態データに基づいてロック状態と非ロック状態の間で差動装置44を制御するように構成される。
差動制御部50は車両状態データが、車両の重心位置、車速、車両のトルクに応じた所定の車両状態にある場合、差動装置をロック状態に維持するように構成される。
変形例によれば、差動制御部50は一般的な車両駆動の通常ケースにおいて車両の牽引力を確保するために差動構成40の差動装置44をロック状態に維持するように構成される。差動制御部50は結果的に変形例によればデフォルト位置で差動装置40をロック状態に維持するように構成される。
電子制御部200は結果的に一実施形態によれば、決定された車両状態が車両の重心位置を含む所定の通常の車両状態にある一般的な車両駆動の通常ケースにおいて、車両の牽引能力を確保するために差動構成40をロック状態に維持する。電子制御部200は車両の牽引能力を継続的に確保するために、所定の通常の車両状態とは異なる車両の重心位置を含む所定の車両状態により表される、一般的な車両駆動の通常ケースからの偏差により、差動構成40をロック状態に制御するようにさらに構成される。
図11は本発明の一実施形態による差動構成の制御用のシステムIIIのブロック図を概略的に示す。
システムIIIは車両の旋回の程度を検知するための操舵角決定要素110を備える。操舵角決定要素110は一実施形態によれば連結式車両の前方と後方車両部の長手方向の延長線同士の間に形成された相互の角度を検知するように構成された角度センサを備える。操舵角決定要素110は一実施形態によれば車両の操舵歯車の偏差を検知するための操舵歯車センサを備える。操舵角決定要素110は一実施形態によれば車両の車輪の角度偏差を決定するための車輪角センサを備える。
システムIIIは連結式車両の重量、長さ、幅、高さ、元の重量分布、および各車両部の重量、高さ、などのような基本的なデータを含む車両の物理量決定要素310を備える。
システムIIIは車両の荷重を決定するための荷重決定要素320を備え、荷重は例えば図1〜図6を参照して説明した車両の浚渫レードルでの荷重、または同様のダンプの荷台での荷重などの任意の荷重により構成されてもよい。
システムIIIは、例えば図1〜図6の車両による垂直方向に調節可能な浚渫レードル、または車両の垂直方向に調節可能な荷台等の車両の昇降可変部分の高さを決定するように構成された昇降決定要素330をさらに備える。
システムIIIは車両の重心位置を決定するための重心位置決定モジュール340を備える。重心位置決定モジュール340は操舵角決定要素にリンク113を介して信号接続される。重心決定モジュール340は車両の旋回データを表す信号を、リンク113を介して受信するように構成される。
重心位置決定モジュール340は車両の物理量決定要素310にリンク311を介して信号接続される。重心位置決定モジュール340は車両の物理量データを表す信号を、リンク311を介して受信するように構成される。
重心位置決定モジュール340は荷重決定要素320にリンク321を介して信号接続される。重心位置決定モジュール340は車両荷重データを表す信号を、リンク321を介して受信するように構成される。
重心位置決定モジュール340は昇降決定要素330にリンク331を介して信号接続される。重心位置決定モジュール340は昇降データを表す信号を、リンク331を介して受信するように構成される。
重心位置決定モジュール340は車両旋回データ、車両物理量データ、車両荷重データおよび昇降データに基づいて車両の重心位置を決定するように構成される。重心位置決定モジュール340は結果として車両パラメータの車両物理量、浚渫レードルまたは荷台の荷重とされてもよい車両荷重、浚渫レードルまたは荷台または同等の部分の昇降、重心位置決定モジュールに格納されている変形例に係る物理量データに基づいて車両の重心位置を決定するように構成される。
システムIIIはまた水平面に対する向きを決定するためのジャイロ140を備える。
システムIIIは加えて地面の傾斜に注意を払うために車両方向モジュール350をさらに備える。
車両方向モジュール350は重心位置決定モジュール340にリンク341を介して信号接続される。車両方向モジュール350は重心位置データを表す信号を、リンク341を介して受信するように構成される。
車両方向モジュール350はジャイロ140にリンク142を介して信号接続される。車両方向モジュール350は車両の傾斜データを表す信号を、リンク142を介して受信するように構成される。
車両方向モジュール350は重心位置データおよび傾斜データに基づいて水平面に対する車両の向きを決定するように構成される。
システムIIIは車両の速度を決定するための速度決定要素120を備える。
加えて、システムIIIは車両の駆動トルクを決定するための駆動トルク決定要素130を備える。
システムIIIはまた車両の駆動輪の最適な駆動トルク配分を決定するように構成されたトルク配分最適化モジュール360を備える。駆動トルクの最適化は差動構成が車両の特定の運転状態でどの程度開放されるべきかを決定するように構成される。
駆動トルク最適化モジュール360は車両方向モジュール350にリンク361を介して信号接続される。トルク配分最適化モジュール360は車両の方向データを表す信号を、リンク361を介して受信するように構成される。
トルク配分最適化モジュール360は駆動トルク決定要素130にリンク133を介して信号接続される。トルク配分最適化モジュール360は駆動トルクデータを表す信号を、リンク133を介して受信するように構成される。
駆動トルク最適化モジュール360は車両の方向データおよび駆動トルクデータに基づいて最適な駆動トルク配分を決定するように構成される。
システムIIIは差動制御モジュール370を備える。差動制御モジュール370は操舵角決定要素110にリンク114を介して信号接続される。差動制御モジュール370は車両の旋回データを表す信号を、リンク114を介して操舵角決定要素110から受信するように構成される。
差動制御モジュール370はトルク配分最適化モジュール360にリンク361を介して信号接続される。差動制御モジュール370は車両の最適なトルク配分のトルク配分データを表す信号を、リンク361を介してトルク配分最適化モジュール360から受信するように構成される。
差動制御モジュール370は速度決定要素130にリンク123を介して信号接続される。差動制御モジュール370は車速データを表す信号を、リンク123を介して速度決定要素120から受信するように構成される。
差動制御モジュール370は車両の旋回データ、トルク配分データおよび車速データに基づいて車両状態を決定するように構成される。差動制御モジュール370はその結果車両の旋回、駆動トルク、および車両の向きを含む車両パラメータに基づいて駆動要素のトルク配分を決定するように構成される。
システムIIIは所定の車両パラメータに依存して、自動車両の差動駆動のための駆動輪または駆動軌道などの少なくとも2つの対地駆動力伝達要素の差動構成40をロック状態と非ロック状態の間で制御するために、例えば図9に関連して説明した差動制御部に応じた、少なくとも1つの差動制御部50、52をさらに備える。差動構成40は少なくとも差動装置44、46を備える。ここで第1および第2の差動制御部50、52が示される。
差動制御モジュール370は第1の差動制御部50にリンク371を介して信号接続される。差動制御モジュール370は車両状態に関する情報を含む車両状態データを表す信号を、リンク371を介して第1の差動制御部50に送信するように構成される。
差動制御モジュール370は第2の差動制御部52にリンク372を介して信号接続される。差動制御モジュール370は車両状態に関する情報を含む車両状態データを表す信号を、リンク372を介して第2の差動制御部52に送信するように構成される。
車両状態データが一般的な車両駆動の通常ケースから外れている場合、すなわち所定の通常の車両状態とは異なる場合、第1の差動制御部50は第1の差動装置44を非ロック状態に制御するように構成され、および/または第2の差動制御部52は第2の差動装置46を非ロック状態に制御するように構成される。
車両状態データが一般的な車両駆動の通常ケースにある場合、すなわち所定の車両状態にある場合、差動構成40がロック状態に維持されるように第1の差動制御部50は第1の差動装置44をロック状態に維持するように構成され、第2の差動制御部52は第2の差動制御装置46をロック状態に維持するように構成される。
第1の差動制御部50は第1の差動装置44にリンク147を介して信号接続される。第1の差動制御部50は電子制御部300から送信された車両状態データに基づいて所望の駆動トルクに関する情報を構成する駆動トルクデータを表す信号を、リンク147を介して第1の差動装置44に送信するように構成される。
差動制御部52は第2の差動装置46にリンク148を介して信号接続される。第2の差動制御部52は電子制御装置300から送信された車両状態データに基づいて所望の駆動トルクに関する情報を構成する駆動トルクのデータを表す信号を、リンク148を介して第2の差動装置46に送信するように構成される。
第1の差動制御部50は第1の差動装置44にリンク149を介して信号接続される。第1の差動制御部50は実際の駆動トルクに関する情報を構成する駆動トルクデータを表す信号を、リンク149を介して第1の差動装置44から受信するように構成される。
第2の差動制御部52は第2の差動装置46にリンク150を介して信号接続される。第2の差動制御部52は実際の駆動トルクに関する情報を構成する駆動トルクデータを表す信号を、リンク150を介して第2の差動装置46から受信するように構成される。
差動制御部370は第1の差動制御部50にリンク373を介して信号接続される。差動制御モジュール370は実際の駆動トルクに関する情報を構成する駆動トルクデータを表す信号を、リンク373を介して第1の差動制御部50から受信するように構成される。
差動制御モジュール370は第2の差動制御部52にリンク374を介して信号接続される。電子制御部300は実際の駆動トルクに関する情報を構成する駆動トルクデータを表す信号を、リンク374を介して第2の差動制御部52から受信するように構成される。
差動制御モジュール370は所望の駆動トルクデータを実際の駆動トルクデータと比較するように構成され、差異が存在する場合、接地性を最適化するために、実際の車両状態のための所望の駆動トルクが車両の、例えば駆動輪などの各対地伝達要素で得られるように第1および第2の差動制御部52が第1および第2の差動制御装置44、46を制御するように、決定された車両状態を補正する。
差動制御モジュール370は車両の重心位置に依存してロック状態と非ロック状態の間で差動構成40を制御するように構成される。差動制御モジュール370は一実施形態によれば、決定された車両状態が所定の通常の車両状態にある一般的な車両駆動の通常ケースにおいて、車両の牽引能力を確保するために差動構成40をロック状態に維持するように構成される。差動制御モジュール370は、車両の牽引能力を継続的に確保するため、所定の通常の車両状態とは異なる所定の車両状態により表される、一般的な車両駆動の通常ケースからの偏差により、差動構成40を非ロック状態に制御するようにさらに構成される。
システムIIIは差動制御を手動で無効化するためのアクチュエータ380を備える。アクチュエータ380は差動制御モジュールにリンク381を介して信号接続される。アクチュエータは、活性化されると、操作者/運転者からの要望に応じて差動構成40を制御するための信号を、差動制御モジュール370にリンク381を介して送信するように構成される。アクチュエータ380は一実施形態によればオンおよびオフの機能位置を有し、駆動輪または駆動軌道など全ての駆動要素が同じ速度で回転するように、オン位置は差動構成40が完全にロックされていること、すなわち通常の位置で終わることを意味し、オフ位置は差動構成40の差動機能が完全に利用されるように差動構成40が完全に開放されていることを意味する。代替実施形態によれば、アクチュエータ380は加えてオフとオンの位置との間に操作者/運転者が差動構成を開放で所望の程度に手動制御することができるような位置を有する。
図12は本発明に係る伝達構成/差動構成400を含む自動車両3を概略的に示す。自動車両3は連結式車両等の作業用車両で構成されてもよい。自動車両3は多輪車両で構成されてもよい。自動車両3はトレーラ付き車両で構成されてもよい。自動車両3は軌道車両で構成されてもよい。
図13aは差動機能を提供するための差動構成400または差動装置を備える/構成する伝達構成400を概略的に示し、図13bは本発明によるシステムI、II、IIIによって制御されるように構成された差動装置420を概略的に示す。伝達構成400は差動装置420を備える。伝達構成400は差動装置420を備える。伝達構成400はロータ412およびステータ414付きの電動機410を備え、ロータ412は駆動軸416に連結され、ロータ412は駆動軸416を回転させるように構成される。
差動装置420は第1の遊星歯車構成430および第2の遊星歯車構成440、第1と第2の遊星歯車構成430、440の間に配置された電動機410を備える。
第2の遊星歯車構成440は駆動軸416に対して回転可能および実質的に係合された出力軸450を介して第1の遊星歯車構成430と駆動係合している。
出力軸450は駆動軸416と位置合わせされる。駆動軸416は一実施形態によれば電動機410により駆動される中空の駆動軸416であり、出力軸450は貫通して延び中空軸416内に回転自在に配置される。
第1の遊星歯車構成430は第1の駆動要素452に駆動的に連結される。第2の遊星歯車構成は第2の駆動要素454に駆動的に連結される。第1および第2の駆動要素452、454は自動車両を推進するように構成された対地伝達要素であり、駆動要素は一実施形態では駆動輪により構成され、別の実施形態では駆動軌道により構成される。駆動要素は変形例では地面との係合で歯車減速を提供するための遊星歯車構成などのような歯車減速構成を備える。
第1の遊星歯車構成430は太陽歯車432、キャリア436により搬送される遊星歯車434のセット、および輪歯車438を備える。第1の遊星歯車構成430で太陽歯車432は遊星歯車434のセットと噛合しており、遊星歯車434のセットは輪歯車438と噛合している。第1の遊星歯車構成430のキャリア436は出力駆動トルクを第1の駆動要素452に伝達するように構成される。
第2の遊星歯車構成440は太陽歯車442、キャリア446により搬送される遊星歯車444のセット、および輪歯車448を備える。第2の遊星歯車構成440で太陽歯車442は遊星歯車444のセットと噛合しており、遊星歯車444のセットは輪歯車448と噛合している。第2の遊星歯車構成440のキャリア446は駆動トルクを第2の駆動要素454に伝達するように構成される。
第2の遊星歯車構成440は第1の遊星歯車構成430の太陽歯車432が出力軸450を通して第2の遊星歯車構成440の太陽歯車442に連結されるように、出力軸450を介して第1の遊星歯車構成430に噛合している。
差動装置420は逆転アセンブリ422をさらに備え、第1および第2の遊星歯車構成430、440の輪歯車438、448は逆転アセンブリ422を介して差動機能のために係合される。逆転アセンブリ422は駆動軸416から分離されておりしたがって伝達構成400により駆動から分離されている。逆転アセンブリ422は駆動軸416から分離され出力軸450から分離された軸構成424を備える。
逆転アセンブリ422は第1および第2の遊星歯車構成430、440の輪歯車438、448に軸構成424を介して連結される回転方向変更構成を備える。
逆転アセンブリ422は本実施形態では第1の歯車構成の輪歯車438が一定の回転速度で一回転方向に回転することを許容され、第2の遊星歯車構成440の輪歯車448が第1の遊星歯車構成430の輪歯車438と略同じ回転速度で反対の回転方向に回転するときのように第1の遊星歯車構成430の輪歯車438と第2の遊星歯車構成440の輪歯車448との間に連結される。
順方向に回転する輪歯車438、448は遊星歯車構成430、440のキャリア436、446の出力軸の回転速度を増加させ、逆方向に回転する輪歯車448、438は遊星歯車構成440、430のキャリア446、436の出力軸の回転速度を対応して減少させる。
例えば、第1の遊星歯車構成430の輪歯車438が順方向に回転する場合、キャリア436の出力軸の回転速度を増加させ、第2の遊星歯車構成440の輪歯車448が逆方向に回転する場合、キャリア446の出力軸の回転速度を減少させる。
それぞれのキャリア436、446の出力軸の回転速度の合計は電動機の定常回転速度に対して一定であり、輪歯車438、448のいずれが順方向または逆方向に回転するかに依存せず、それぞれの輪歯車の回転速度に依存せず、または輪歯車がロックされている、すなわちそれぞれのキャリア436、446の出力軸が同じ回転速度で回転するように輪歯車が回転していないかに依存しない。
例えば、電動機の回転速度が3000rpmである場合、輪歯車がまだ停止している場合には、それぞれのキャリア436、446は同じ回転方向に1000rpmで回転し、合計は2000rpmであり、第1の輪歯車が順方向に一定の回転速度で回転し、第2の輪歯車が逆方向に同じ回転速度で回転する場合には、キャリア436は順方向に1100rpmで回転し、キャリア446は順方向に900rpmで回転する。
図13aに概略的に示すように、逆転アセンブリ422は第1の遊星歯車構成430の輪歯車438に噛合する第1の歯車426、第2の遊星歯車構成440の輪歯車448に噛合する第2の歯車427、および軸424aにより構成される軸構成424を介して第2の歯車427に連結され、第1の歯車426と噛合する第3の歯車428を備え、第1の歯車426および第3の歯車428が回転方向を変更させる。第2および第3の歯車426、427はそれらが同じ回転速度で回転するようにこのように固定して軸424aに連結される。
図13bから部分的に分かるように、逆転アセンブリ422は第3の歯車の代わりに、第2の差動軸424bを介して第1の歯車426に連結された第4の歯車429aを備えていてもよく、第4の歯車は図示しない第5の歯車と噛合し、第4および第5の歯車が回転変更をもたらす。軸構成424は本実施形態では第1の差動軸424aおよび第2の差動軸424bにより構成される。
差動装置420で電動機410からの入力動力は第1および第2の遊星歯車構成430、440の太陽歯車432、442に伝達され、出力動力は第1および第2の遊星歯車構成430、440のキャリア436、446の軸から各出力アセンブリ452、454にそれぞれ伝達される。
差動装置420は開放状態に制御されてもよく、すなわち最終駆動が異なる回転速度を受けたとき、例えば最終駆動が車両の車輪に連結され車両が旋回しているとき、すなわちカーブでの運転中に、第1の遊星歯車構成440の輪歯車438および第2の遊星歯車構成440の輪歯車448は反対の回転方向に回転する。
図13aに示すように、差動装置420は差動装置420を制御するための任意の適切な差動制御部460を備えていてもよい。差動制御部460は本発明では電子制御部からの車両状態データに基づいて制御されるように構成される。差動制御部460は図13aに点線で示すように差動装置428を制御するために第1の歯車426、第2の歯車427または第3の歯車428に連結するように構成されてもよい。
図13aに追加の差動制御部460’を示す。差動制御部460’はキャリア436および/またはキャリア446に連結して構成され、差動制御部460’は差動機能を提供するためにキャリア436および/またはキャリア446に対して連結要素160aを介して動力を提供するように構成され、変形例によれば各出力アセンブリ452、454は最適なトルク配分を容易にするために同じ回転速度で回転するようにされてもよい。
差動装置420は本実施形態では伝達構成400の遊星キャリア436、446を備える。これにより伝達構成400は差動機能を提供する差動構成を構成する。
変形例によれば、それぞれのキャリア436、446のロックは車両の駆動が停止されるようにそれぞれの出力アセンブリが回転を防止されるように差動制御部460により容易となる。差動制御部460’は結果として出力アセンブリ452、454、例えば駆動輪の回転が防止されるように、同様にキャリア436、446に連結してロックすることにより駐車ブレーキおよび緊急ブレーキとして利用されてもよい。
図14aは圧力を受けたときに制動作用を提供するためのディスク462aのセットを有する複数のディスクブレーキ要素462により構成されているカップリング構成462により表される差動制御部を概略的に示し、複数のディスクブレーキ要素462は差動装置420の制御を容易にするように逆転アセンブリ422と係合するように動作可能である。
複数のディスクブレーキ要素462によって制動制御は容易となる。複数のディスクブレーキ要素462は差動時に逆転アセンブリ422の係合中に差動装置420の完全にロックされた動作状態をもたらし、例えば車両の反対側の車輪同士が同じ回転速度で回転することを強制されるように、完全な差動ロックは第1および第2の出力アセンブリ452、454、例えば地面係合の最終駆動が駆動輪または駆動軌道の形で同じ回転速度にロックされるようにもたらされる。本発明の実施形態によるシステムI、II、IIIは、一般的な車両駆動の通常ケースにおいて、車両の牽引能力を確保するために複数のディスクブレーキ要素462によって差動構成400/差動装置420をロック状態に維持するように構成される。
複数のディスクブレーキ要素462は差動時に逆転アセンブリ422の係合中に差動制動の動作状態をさらにもたらし、差動構成400/差動装置420は駆動要素452、454、例えば車両の両側の駆動輪または駆動軌道の間の回転速度差が、差動装置420のロックのために必要とされるように制御される。これにより相対輪の動きは回転速度差によって防止される。本発明の実施形態によるシステムI、II、IIIは、車両の牽引能力を継続的に確保するために、複数のディスクブレーキ要素462によって、一般的な車両駆動の通常ケースからの偏差により、差動構成400/差動装置420を非ロック状態に制御するように構成される。
図14bは差動装置420の制御を容易にするために逆転アセンブリ422と係合するように動作可能な電動機466、例えば、電動機または油圧電動機により構成される差動制御部を概略的に示す。電動機410は1つの駆動要素452、454からの動力が別の駆動要素452、454に伝達可能となるように逆転アセンブリ422に係合するように動作時にトルクベクタリングをもたらす。例えば、車両のカーブ走行時には、内側車輪からの動力は外側車輪に伝達される。この機能は車両、例えば、車両の操舵を制御するために使用されてもよい。
駆動軸416から分離された本発明に係る差動装置420付きの伝達構成400は高駆動/低駆動および差動駆動の分離を容易にする。
駆動軸416から分離された本発明に係る差動装置420付きの伝達構成400は図14aを参照して説明した差動ロックおよび図14bを参照して上述した容易なトルクベクタリングを容易にする。
駆動軸416から分離された本発明に係る差動装置420付きの伝達構成400はパワーエレクトロニクス、電子制御部、ハイブリッド駆動、ディーゼル電気駆動等と有利に組み合わされてもよい。
駆動軸416から分離された本発明に係る差動装置420付きの伝達構成400は電動機410および歯車の冷却、歯車の潤滑、および回転部品を決定するためのレゾルバを含んでいてもよい。
駆動軸416から分離された本発明に係る差動装置420付きの伝達構成400はハウジング内に収容されてもよく、電気駆動システム400は自動車両の駆動軸416と一体化されてもよい。駆動軸416は堅固懸架、振子式懸架、減衰等されてもよい。
本発明に係る伝達構成400は四輪駆動の駆動系に長手方向で配置されてもよい。
駆動軸416から分離された本発明に係る差動装置420付きの伝達構成400は差動制御部が電動機により構成され、低速ギアを用いる際、ピボット旋回をもたらすために使用されてもよい。
駆動軸416から分離された本発明に係る差動装置420付きの伝達構成400は差動制御部が電動機により構成され、低速ギアを用いる際、牽引制御用に使用されてもよい。
伝達構成はそれぞれのキャリア436、446の出力軸の速度を決定するためのセンサ手段を備える。センサ手段は任意の適切な位置に配置されてもよい。センサ手段は一実施形態によればそれぞれのキャリア436、446用のレゾルバである。
伝達構成はロータ軸の速度および位置を決定するための手段を備える。ロータ軸速度/位置決定手段はレゾルバ等などのセンサ要素により構成されてもよい。
図15は本発明の実施形態に係る差動構成を制御するための方法のブロック図を概略的に示す。
一実施形態によれば差動構成を制御するための方法は第1のステップS1を備える。このステップで差動構成は車両の重心位置に依存してロック状態と非ロック状態の間で制御される。
図16は本発明の一実施形態に係る差動構成を制御するための方法のブロック図を概略的示す。
実施形態によれば方法はステップS10を備える。このステップでは、差動構成はロック状態に維持される。
実施形態によれば方法はステップS11を備える。このステップでは、車両の駆動状態がチェックされる。
一実施形態によれば方法はサブステップS11aを備える。このステップでは、車両の駆動状態で重心位置が所定値を超えたかどうかがチェックされ、速度が第1の所定値を超え、これらの基準が満たされた場合、ステップS12で差動構成は非ロック状態に制御され、車両の駆動状態が新たにチェックされる。このステップでは、変形例によれば車両状態でまた操舵角が所定の値(図示せず)を超えたかどうかがチェックされ、他の基準と一緒にこの基準が満たされた場合、差動構成は非ロック状態に制御され、車両の駆動状態が新たにチェックされる。
一実施形態によれば方法はサブステップS11bを備える。このステップでは、車両の駆動状態で駆動トルクが所定の値を下回るかどうかがチェックされ、この基準が満たされた場合、ステップS12で差動構成は非ロック状態に制御され、車両の駆動状態が新たにチェックされる。
一実施形態によれば方法はサブステップS11cを備える。このステップでは、車両の駆動状態で速度が第1の所定値より大きい第2の所定値を超えるかどうかがチェックされ、この基準が満たされた場合、ステップS12で差動構成は非ロック状態に制御され、車両の駆動状態が新たにチェックされる。
サブステップ11a、11bまたは11cの中の基準のいずれも満たされていない場合、差動構成は差動構成がロック状態にある場合はロック状態に維持され、差動構成が非ロック状態にある場合は、差動構成はロック状態に制御される。
図17を参照すると、装置500の図が示されている。図9〜図11を参照しながら説明される制御部100、200、300は本実施形態による装置500を備えていてもよい。装置500は不揮発性メモリ520、データ処理装置510および読み出し/書き込みメモリ550を備える。不揮発性メモリ520は装置500の機能を制御するためのオペレーティングシステムなどのコンピュータプログラムが格納される第1の記憶部530を有する。さらに、装置500はバスコントローラ、シリアル通信ポート、I/O手段、A/Dコンバータ、時刻日付エントリおよび送信部、イベントカウンタ、および割り込みコントローラ(図示せず)を備える。不揮発性メモリ520はまた第2の記憶部540を有する。
コンピュータプログラムPは革新的な方法による差動構成の制御を容易にするためのルーチンを備えて提供される。プログラムPは車両の重心位置に依存してロック状態と非ロック状態の間で差動構成を制御するためのルーチンを備える。コンピュータプログラムPは実行可能な方法でまたは圧縮された状態で別のメモリ560および/または読み出し/書き込みメモリ550内に格納されてもよい。
データ処理装置510が特定の機能を実行することが記載されている際には、データ処理装置510が別のメモリ560に格納されたプログラムの特定の部分、または読み出し/書き込みメモリ550に格納されたプログラムの特定の部分を実行することが理解されるべきである。
データ処理装置510はデータバス515によってデータ通信ポート599と通信してもよい。不揮発性メモリ520はデータバス512を介してデータ処理装置510と通信するように適合される。別のメモリ560はデータバス511を介してデータ処理装置510と通信するように適合される。読み出し/書き込みメモリ550はデータバス514を介してデータ処理装置510と通信するように適合される。制御部100、200、300に接続されたデータ通信ポート599、例えばリンクに接続されてもよい。
データがデータポート599で受信される際には、一時的に第2の記憶部540に格納される。受信した入力データが一時的に格納されている際、データ処理装置510は上述のようにコードを実行するように設定される。データポート599で受信された信号は車両の重心位置に依存してロック状態と非ロック状態の間で差動構成を制御するために装置500により使用することができる。
本明細書に記載される方法の一部は別のメモリ560または読み出し/書き込みメモリ550に格納されたプログラムを実行するデータ処理装置510を用いて装置110により実行することができる。装置100がプログラムを実行する際、本明細書に記載の方法の一部が実行される。
本発明の好ましい実施形態の前述の説明は例示および説明の目的で提供されている。それは網羅的であることまたは開示された正確な形態に本発明を限定することを意図するものではない。明らかに、多くの修正および変形が当業者には明らかであろう。実施形態は本発明の原理およびその実用的な用途を最良に説明するために選択および説明され、それによって他の当業者が種々の実施形態についての発明および種々の改変が考えられる特定の用途に適するように理解することを可能にする。
差動構成の一実施形態によれば、第1および第2の遊星歯車構成の輪歯車は差動機能のための逆転アセンブリを介して係合される。このことは差動構成の要素に関してより少ない摩耗での差動機能の効率化を容易にする。これにより差動装置が駆動軸から分離されるので差動構成は完全にロックされてもよい。差動構成がロックされている際、制動は動作中の要素の摩耗が低減されるように非回転要素に関してもたらされる。さらに、トルクベクタリングが容易になる。

Claims (28)

  1. 自動車両(1、2、3)の少なくとも2つの差動駆動用駆動輪のための差動構成(40、400)を制御する方法であって、前記差動駆動が、所定の車両パラメータに依存してロック状態と非ロック状態の間で前記差動構成を制御するステップを備える、ロック位置と開放位置をそれぞれとるように構成される、方法において、前記車両の重心位置に依存して前記差動構成(40、400)をロック状態と非ロック状態の間で制御する(S1)ステップを特徴とする、方法。
  2. ロック状態と非ロック状態の間で前記差動構成(40、400)を制御する前記ステップはまた車両パラメータの速度、操舵角および駆動トルクのいずれかを含む、請求項1に記載の方法。
  3. 操舵角、荷重および車両物理量を含む1つ以上の車両パラメータに基づいて前記車両の重心位置を決定するステップを備える、請求項1または2に記載の方法。
  4. i)一般的な車両駆動の通常ケースにおいて牽引能力を確保するために前記差動構成(40、400)をロック状態に維持し、ii)前記車両の牽引能力を継続的に確保するために、前記車両の重心位置を含む所定の車両パラメータにより表される、前記一般的な車両駆動の通常ケースからの偏差により、前記差動構成(40、400)を非ロック状態に制御する、ステップを備える、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
  5. i)前記車両の重心位置が所定の位置と異なり、かつ、前記速度が第1の所定値を超えるおよび/または前記駆動トルクが所定値を下回る場合に、またはii)前記速度が前記第1の所定値より大きい第2の所定値を超える場合に、前記差動構成(40、400)を非ロック状態に制御するステップを備える、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
  6. i)前記操舵角が所定値を超え、かつ、前記速度が第1の所定値を超えるおよび/または前記駆動トルクが所定値を下回る場合に、またはii)前記速度が前記第1の所定値より大きい第2の所定値を超える場合に、前記差動構成(40、400)を非ロック状態に制御するステップを備える、請求項5に記載の方法。
  7. 前記差動構成(40、400)を駆動要素の決定された相互トルク配分に制御するステップを備える、請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。
  8. 自動車両(1、2、3)の少なくとも2つの差動駆動用駆動輪のための差動構成(40、400)を制御するためのシステムであって、前記差動駆動が、ロック位置と開放位置をそれぞれとるように構成されており、所定の車両パラメータに依存してロック状態と非ロック状態の間で前記差動構成を制御するように現在構成されている手段において、前記車両の重心位置に依存してロック状態と非ロック状態の間で前記差動構成(40、400)を制御するための手段(200、300、50、52、460、460’、462、466)を特徴とする、システム。
  9. ロック状態と非ロック状態の間で前記差動構成(40、400)を制御するための前記手段(200、300、50、52、460、460´、462、466)が、また車両パラメータの速度、操舵角および駆動トルクのいずれかを含む、請求項8に記載のシステム。
  10. 操舵角、荷重および車両物理量を含む1つ以上の車両パラメータに基づいて前記車両の重心位置を決定するための手段(110、310、320、330、340)を備える、請求項8または9に記載のシステム。
  11. 一般的な車両駆動の通常ケースにおいて牽引能力を確保するために前記差動構成(40、400)をロック状態に維持するための手段(200、300、50、52、460、460´462、466)、および前記車両の牽引能力を継続的に確保するために、前記車両の重心位置を含む所定の車両パラメータにより表される、一般的な車両駆動の通常ケースからの偏差により、前記差動構成(40、400)を非ロック状態に制御するための手段(200、300、50、52、460、460´、462、466)を備える、請求項8〜10のいずれか一項に記載のシステム。
  12. i)前記車両の重心位置が所定の位置と異なり、かつ、前記速度が第1の所定値を超えるおよび/または前記駆動トルクが所定値を下回る場合に、またはii)前記速度が前記第1の所定値より大きい第2の所定値を超える場合に、前記差動構成(40、400)を非ロック状態に制御するための手段(200、300、50、52、460、460´、462、466)を備える、請求項8〜11のいずれか一項に記載のシステム。
  13. i)前記操舵角が所定値を超え、かつ、前記速度が第1の所定値を超えるおよび/または前記駆動トルクが所定値を下回る場合に、またはii)前記速度が前記第1の所定値より大きい第2の所定値を超える場合に、前記差動構成(40、400)を非ロック状態に制御するための手段(200、300、50、52、460、460´、462、466)を備える、請求項12に記載のシステム。
  14. 前記差動構成(40、400)を駆動要素の決定された相互トルク配分に制御するための手段(200、300、50、52、460、460´、462、466)を備える、請求項8〜13のいずれか一項に記載のシステム。
  15. 差動構成において、請求項6〜10のいずれか一項に記載のシステムによって制御されるように構成されていることを特徴とし、前記差動構成(400)が、第1の駆動要素(454)に駆動的に連結されている第1の遊星歯車構成(430)と、前記第1の遊星歯車構成(430)に出力軸(450)を介して駆動的に連結され、かつ、第2の駆動要素(454)に駆動的に連結されている第2の遊星歯車構成(440)とを備える少なくとも1つの差動装置(400)、および前記第1と第2の遊星歯車構成(430、440)の間に配置された電動機(410)を備え、前記第1の遊星歯車構成(430)が、差動機能を提供するために前記第2の遊星歯車構成(440)と共に作用するように構成されている、差動構成。
  16. 前記第1および第2の遊星歯車構成(430、440)の輪歯車(438、448)が、前記差動機能のための逆転アセンブリ(422)を介して係合される、請求項15に記載の差動構成。
  17. 前記逆転アセンブリ(422)が、駆動軸(416)から分離された軸構成(424)を備える、請求項16に記載の差動構成。
  18. 前記逆転アセンブリ(422)が、軸構成を介して前記第1および第2の遊星歯車構成(430、440)の前記輪歯車(438、448)に連結された回転方向変更構成を備える、請求項16または17に記載の差動構成。
  19. 現在構成されている少なくとも1つの差動制御部(462、464、460、466)が、前記差動構成(420)を制御するために前記逆転アセンブリ(422)を係合および非係合するように動作可能である、請求項16〜18のいずれか一項に記載の差動構成。
  20. 前記少なくとも1つの差動制御部(460、462、464、466)が、前記逆転アセンブリ(422)を制動するためのカップリング構成(462、464)を備える、請求項19に記載の差動構成。
  21. 前記少なくとも1つの差動制御部が電動機(466)を備える、請求項19に記載の差動構成。
  22. 少なくとも1つの差動制御部(460´)が、前記遊星歯車構成(430、440)の第1および/または第2のキャリア(436、446)をブロックするように現在構成されている、請求項15〜21のいずれか一項に記載の差動構成。
  23. 前記少なくとも1つの差動制御部(460´)が駆動要素の回転が防止されるように前記第1および第2のキャリア(436、446)をロックするように構成されている、請求項22に記載の差動構成。
  24. 請求項8〜14のいずれか一項に記載のシステム(I、II、III)を備える自動車両。
  25. 請求項15〜23のいずれか一項に記載の差動構成を備える、請求項24に記載の自動車両。
  26. 前記車両が連結式車両で構成されている、請求項24または25に記載の自動車両。
  27. 自動車両の少なくとも2つの差動駆動用駆動要素のための差動構成を制御するためのコンピュータプログラム(P)であって、前記差動駆動が、所定の車両パラメータに依存してロック状態と非ロック状態の間で差動構成により制御される際に、ロック状態と開放状態をそれぞれとるように構成され、当該コンピュータプログラム(P)が、電子制御部(100、200、300、500)または前記電子制御部(100、200、300、500)に接続された他のコンピュータ(500)により実行される際に、前記電子制御部に請求項1〜7のいずれか一項に記載のステップを実行させるプログラムコードを備える、コンピュータプログラム。
  28. 請求項27に記載のコンピュータプログラムを記憶するデジタル記憶媒体を備えるコンピュータプログラム製品。
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