SE533094C2 - Torque vectoring-anordning och medel för dess kontroll - Google Patents

Description

C154 Uppfinníngen Detta uppnås enligt uppfinningen genom en torque vectoring-anordning med två hydrauliskt kontrollerade skivkopplingar, som är förbundna med en drivaxel, vilken sträcker sig genom anordningen, och som i ingreppsläge är avsedda att förbinda driv- axeln med endera av två kugghylsor, som vardera står i splinesingrepp med ett excent- riskt rör, vilket är excentriskt lagrat i förhållande till drivaxeln, och en momentöverför- ande mekanism med ett utväxlingsförhållande av 1:1 mellan det excentriska röret och en differentialhushylsa, som är koaxiell med drivaxeln och bildar del av ett differentialhus hos en differential på drivaxeln, med vilken differential torque vectoring-anordningen är förbunden.

En annan aspekt av uppfinningen är ett sätt att reglera kördynamiken hos ett fordon genom att kontrollera en drivmomentfördelning från en fordonsmotor mellan en första axel och en andra axel hos fordonet, vilket sätt innefattar: att mottaga ett flertal ingångssignaler, varvid varje ingångssignal representerar en respektive rådande köregenskap för fordonet; att analysera en eller flera av ingångssignalerna för att bestämma om en änd- ring i kördynamiken behövs samt, om det bestäms att en ändring i kördynamiken behövs, att kontrollera den nämnda torque vectoring-anordningen .för att föra någon av de två hydrauliskt kontroll- erade skivkopplingarna i ingrepp.

Ytterligare aspekter på uppfinningen är en tillhörande dataprogramprodukt och en tillhörande anordning for reglering av kördynamiken hos ett fordon enligt de efter- följ ande oberoende patentkraven.

Kort beskrivning av ritningarna Uppfinningen skall beskrivas närmare i det följande under hänvisning till de bifogade ritningarna, på vilka Fig. l är en mycket schematisk illustration av en fyrhj ulsdriven bil med en torque vectoring-anordning enligt uppfinningen, Fi g. 2 är en schematisk vy uppifrån av den bakre differentialen hos bilen med en torque vectoring-anordning enligt uppfinningen, Fig. 3 är en sektionerad sidovy av en torque vectoring-anordning enligt upp- finningen, Fig. 4 är en tvärsektionsvy av en momentöveríöringsmekanism till höger i fig. 3, 10 15 20 25 30 Üåå Fig. 5 är ett blockschema som på en schematisk nivå illustrerar hur torque vectoring-anordningen enligt fig. l-4 kan kontrolleras med hjälp av en kontrollanord- ning, såsom en elektronisk kontrollenhet (ECU), för att reglera kördynamiken hos ett fordon, Fi g. 6 är ett flödesschema som illustrerar ett sätt att reglera kördynamiken hos ett fordon genom att kontrollera en momentfórdelning från en fordonsmotor mellan en första axel och en andra axel hos fordonet samt F ig. 7 är ett blockschema som illustrerar en anordning för att utföra sättet enligt fig. 6.

Detaljerad beskrivning av utfóringsformer Fig. 1 visar mycket schematiskt huvuddragen hos en fyrhjulsdriven bil. En motor 1 är drivforbunden med »styrbara främre hjul 2 via en konventionell differential 3 och främre drivaxlar 4. En kardanaxel 5 förbinder rnotom 1 med en konventionell bakre differential 6 för att fördela moment till bakhjul 7 via bakre drivaxlar 8. En nedan beskriven torque vectoring-anordning 9 är anordnad vid den bakre differentialen 6.

Fig. 2 är en schematisk illustration av den bakre differentialen 6, dc bakre drivaxlama 8 och torque vectoring-anordningen 9. Differentialen 6 är inhyst i en fast differentialkåpa 10, visad med streckade linjer. Kardanaxeln 5 är försedd med ett pinjongkugghjul ll i kuggingrepp med ett kronhjul 12. Kronhjulet 12 är fäst vid ett differentialhus 13. De bakre drivaxlarna 8 sträcker sig in i differentialhuset 13 och är där försedda med koniska drivkugghjul 14 i kuggingrepp med koniska differential- kugghjul 15, vilka är roterbart lagrade i differentialhuset 13. Denna konstruktion är välkänd fór varje fackman på området bilkonstruktion. Differentialen kan alternativt ha någon annan konstruktion.

Den nedan beskrivna torque vectoring-anordningen 9 är fäst vid differential- kåpan 10, och en del 22 därav är en del av differentialhuset 13, såsom kommer att framgå.

Fig. 3 är en sektion genom torque vectoring-anordningen 9 enligt uppfinning- en. Anordningen har ett hus 20, som företrädesvis är delat i två huspartier 20A och 20B.

Huset 20 skall fästas vid differentialkåpan 10 på ett konventionellt, ej visat sätt.

Den bakre drivaxeln 8, som visas i fig. 2 men ej i fig. 3, skall sträcka sig centralt genom anordningen 9. Den skall fästas vid ett centralt nav 21 genom splines- ingrepp, Den sträcker sig även utan ingrepp genom en differentialhushylsa 22, som skall fästas vid eller utgöra en del av det i fig. 2 visade differentialhuset 13. 10 15 20 25 30 533 C134 Ett excentriskt rör 23 är excentriskt lagrat för rotation i huset 20 med hjälp av radiallager 24, exempelvis radialnållager. Det excentriska röret 23 är excentriskt i förhållande till och förbundet med differentialhushylsan 22 med hjälp av en moment- överförande mekanism 25. Denna mekanism 25 kommer att beskrivas närmare nedan under hänvisning till fig. 4 och kommer att ge samma rotationshastighet till det excentriska röret 23 som rotationshastigheten hos differentialhushylsan 22.

Förbundna med navet 22 är två skivkopplingsanordningar, kallade en skivkoppling låg 26 och en skivkoppling hög 27 till vänster respektive höger i ñg. 3.

Varje sådan koppling innefattar ett antal omväxlande skivor, förbundna å ena sidan med navet 21 och å andra sidan med en kugghylsa låg 28 respektive en kugghylsa hög 29.

Kopplingsskivorna är förbundna med navet och med de respektive kugghylsoma för rotation därmed men med en möjlighet för axiell rörelse och därigenom för ingrepp med varandra.

Kugghylsan låg 28 är lagrad i huset 20 med hjälp av ett radiellt nållager 28A, medan kugghylsan hög 29 är lagrad på differentialhushylsan 22 med hjälp av ett radiellt nållager 29A.

Kugghylsan låg 28 är Försedd med innerkuggar 28” För kugg- eller splines- ingrepp med ett parti av motsvarande ytterkuggar på det excentriska röret 23. Kugg- hylsan hög 29 är försedd med yttre kugghjul 29' för kugg- eller splinesingrepp med ett parti av motsvarande innerkuggar i det excentriska röret 23.

Skivkopplingen låg 26 kan fås i ingrepp genom axiell rörelse av dess kopp- lingsskivor mot en reaktionsbricka låg 30 på navet 21 med hjälp av en kolv låg 31.

Kolven låg 31 är axiellt rörlig i huset 20 under inverkan av hydraulvätska tillförd till ett cylinderutrymme lågt 32 och kan verka på kopplingsskivorna över ett axiallager lågt 33.

På motsvarande sätt kan skivkopplingen hög 27 fås i ingrepp genom axiell rörelse av dess kopplingsskivor av en reaktionsbricka hög 34 på navet 21 med hjälp av en kolv hög 35. Kolven hög 35 är axiellt rörlig i huset 20 under inverkan av hydraulvätska tillförd till ett cylinderutryrnme högt 36 och kan verka på kopplingsskivorna över en kraftöverförande kedja bestående av ett axiallager högt 37, en kraftöverförande ring 38, en kraftöverförande hylsa 39 samt en ingreppsring 40 axiellt rörligt anordnad på navet 21.

Det finns en reaktionskraftring 41 anordnad vid den vänstra sidan av navet 21, från vilken ring reaktionskrafter kan överföras till huset 20 över ett reaktionskraftlager 42. 10 15 20 25 30 35 lffl Cad! (JJ Ü ÉÛ n..

Huset 20 är mot sin vänstra ände försett med ett radiallager 43 för den ej visade drivaxeln 8 (fig. 2) och med en tätning 44.

Hänvisning görs nu till fig. 4 och den högra delen av fig. 3, där en kraftöverför- ande mekanism 25 visas. Denna mekanism 25 innefattar ett antal alternerande stålskivor 45, 46 med hål, där axialtappar 47 med mindre diameter än hålen hålls. Ytterskívor 45 är i ytterkuggingrepp med inre kuggar hos det excentriska röret 23, medan ínnerskivor 46 står i innerkuggingrepp med yttre kuggar hos differentialhushylsan. Mekanismen 25 kommer att ge samma rotationshastighet till det excentriska röret 23 som rotations- hastigheten hos differentialhushylsan 22.

Med den visade och beskrivna anordningen kommer det att vara möjligt att öka eller minska rotationshastigheten hos drivaxeln 8 i jämförelse med differentialhushylsan 22. Om skivkopplingen hög 27 är i ingrepp, då differentialhushylsan 22 och drivaxeln 8 roterar, kommer rotationshastigheten hos navet 21 att tendera att öka med det valda utväxlingsförhållandet, exempelvis 1,1. Om skivkopplingen låg 26 på motsvarande sätt är i ingrepp, då differentialhushylsan 22 och drivaxeln 8 roterar, kommer rotations- hastigheten hos navet 21 att tendera att minska med det valda utväxlingsförhållandet, exempelvis 0,9.

Ett hydraulsystem, innefattande ett förråd av hydraulvätska, en pump, en ackumulator och lämpliga ventiler, är anordnat för att tillföra hydraulvätska till de två cylinderutrymmena 32 och 36 för att uppnå de önskade egenskaperna hos anordningen.

Systemet är elektriskt kontrollerat via lämplig mjukvara. Den visade och beskrivna momentöverförande mekanismen 25 kan inom ramen för uppfinningen ersättas med en liknande mekanism, som uppnår samma ändamål att erhålla ett utväxlingsiörhållande av 1:1.

En torque vectoring-anordning enligt uppfinningen kan användas i antingen tvåhj ulsdrivna fordon eller fyrhj ulsdrivna fordon och i båda fallen antingen för den främre eller den bakre drivaxeln. Såsom indikeras av hänvisningsbeteckningen 9” i fig. 1, kan en torque vectoring-anordning enligt uppfinningen även användas i ett längs- gående arrangemang i kardanaxeln 5, förutsatt att motorrnomentet tillförs genom en differential till torque vectoring-anordningen, som fördelar vridmoment till de främre och bakre drivaxlarna.

En variation av uppfinningen är att anordna en torque vectoring-anordning, innefattande en skivkoppling, en inre kugganordning och en momentöverförande mekanism såsom visats och beskrivits i denna beskrivning, vid vardera sidan om differentialen. 10 15 20 25 30 35 533 C134 Med hänvisning till tig. 5-7 kommer det nu att beskrivas hur torque vectoring- anordningen enligt tig. 1-4 kan kontrolleras av en kontrollanordning, såsom en elektron- isk kontrollenhet (ECU) för att reglera kördynamiken hos ett fordon. Såsom visas i fig. 5, är en kontrollanordning 100 operativt förbunden med torque vectoring-anordningen 9 (som blott indikeras schematiskt i fig. 5). Kontrollanordningen 100 är anordnad att mottaga, vid ett ingångsinterface, ett flertal ingångssignaler 110 representerande respektive rådande köregenskaper för fordonet, att utföra aritmetiska och logiska operationer på de mottagna ingångspararnetrama och att göra lämpliga beslut på kontrolloperationer att tillföras torque vectoring-anordningen 9 för att erhålla och bibehålla den önskade kördynamiken hos fordonet vid varje rådande situation. För detta ändamål har kontrollanordningen 100 programmerats med ett flertal regler och referensdata, som hjälper till i beslutsfattandet. Närhelst ett beslut görs att reglera fordonets kördynamik, genereras kontrollsignaler 142 och tillförs aktuatorer 56 och 57 hos de två hydrauliskt kontrollerade skivkopplingarna 26 respektive 27 i torque vectoring-anordningen 9.

I den illustrerade utföringsfornren är kontrollanordningen 100 en elektronisk kontrollenhet (ECU), som är integrerad med eller fastkopplad till torque vectoring- anordnin gen 9 och därför har den dedicerade uppgiften att kontrollera torque vectoring- anordningen 9. I andra utföringsforrner kan kontrollanordningen 100 emellertid imple- menteras av en annan ECU, som redan existerar i fordonet för ett annat ändamål, såsom en ECU för ett låsningsfritt bromssystem (ABS) eller ett elektroniskt stabilitetsprogram (ESP). I ytterligare andra uttöringsforrner kan kontrollanordningen 100 implementeras av en applikationsspeeifik, integrerad krets (ASIC), en ”filed-programmable gate array” (FPGA) som ett annat slag av programmerbar logikanordning eller som väsentligen varje praktiskt utförande av mjukvara (prograrninstruktioner) utförda på en lämplig hårdvara.

Kontrollanordningen 100 är sålunda konfigurerad att utföra ett sätt 200, som illustreras på en allmän nivå i fig. 6, att reglera kördynamiken hos fordonet genom att kontrollera momentfördelningen från fordonsmotorn mellan en första axel 101 och en andra axel 102 hos fordonet.

I utföringsformer där torque vectoring-anordningen 9 är monterad mellan två hjul hos samma drivaxel, såsom visas vid 9 i fig. 1, kan den första axeln 101 vara en halva av drivaxeln 8 (exempelvis kopplad till det bakre vänstra hjulet) medan den andra axeln 102 kan vara den andra halvan av drivaxeln 8 (exempelvis kopplad till det bakre högra hjulet). Detta kallas nedan en transversell applikation. 10 15 20 25 30 35 533 01311 I andra utföringsformer, där torque vectoring-anordningen 9 är monterad mellan den främre drivaxeln 4 och den bakre drivaxeln 8, såsom indikeras av en streckad box 9” i fig. 1, kan den första axeln 101 vara en halva av kardanaxeln 5, medan den andra axeln 102 kan vara den andra halvan av kardanaxeln 5. Detta kallas nedan en longitudinell applikation.

Hänvisning görs nu till fig. 6. Sättet 200 innefattar ett första steg 210 att mottaga ett flertal ingångssignaler 1 10, varvid varje ingångssignal representerar en respektive rådande köregenskap för fordonet. I ett följande steg 220 analyseras en eller flera av ingångssignalerna l 10 för att bestämma om en ändring i kördynamiken krävs.

Det kontrolleras sedan, i ett steg 230, om det verkligen krävs en ändring i kördynamik- en, och om resultatet av kontrollen är positivt, utförs ett steg 240, vilket innefattar kontroll av torque vectoring-anordningen 9 enligt krav 1 för att påverka någon av de två hydrauliskt kontrollerade skivkopplingarna 26, 27 till ingrepp genom selektiv generer- ing av en första kontrollsignal 1421 (fig. 7) för påverkan av den första hydrauliskt kontrollerade skivkopplingen 26, en andra kontrollsignal 1422 för påverkan av den andra hydrauliskt kontrollerade skivkopplingen 27 eller båda. De genererade första och eller andra kontrollsignalerna 1421, 1422 förs till den respektive aktuatorn 56 eller 57.

Sättet enligt ñg. 6 kan implementeras som en dataprograrnprodukt innefattande ett dataläsbart medium, som har ett dataprogram innefattande pro grarninstruktioner, vilket dataprogram kan laddas i en dataprocessenhet (såsom ECU 100) och är anpassat att få dataprocessenheten att utföra stegen hos metoden, då dataprogrammet körs av dataprocessenheten.

Fig. 7 är ett blockschema, som illustrerar en utföringsforrn av kontrollanord- ningen 100 mera detaljerat. Kontrollanordningen 100 mottar ett flertal ingångssignaler 110 representerande respektive rådande köregenskaper för fordonet. I den visade utför- ingsformen innefattar ingångssignalerna 110 en hjulhastighetssignal 1 11, en rattvinkel- signal 112, en girhastighetssignal 113, en sidoaccelerationssignal 114, en gaspedalläges- signal 115, en bromspedallägessignal 116, en rnotormornentsignal 117, en motorhastig- hetssignal 118, en uppskattad fordonshastighetssignal 119,, och en kalkylerad drivlinje- momentsignal 1191,. Av dessa representerar ingångssignalerna 111-118 ”verkliga” I egenskaper, mätta av olika sensorer i fordonet, medan ingångssignalerna 119,, och 1191, är kalkylerade med utgångspunkt från andra ingångssignaler.

Kontrollanordníngen 100 har ett flertal kontrollprogram 120 för att reglera fordonets kördynamik. Varje kontrollprogram är konfigurerat att individuellt analysera en eller flera av ingångssignalema 110 för att bestämma om en ändring i kördynamiken 10 15 20 25 30 35 krävs och att generera en begäran 130 om aktivering av någon av de två hydrauliskt kontrollerade skivkopplingama 26, 27 hos torque vectoring-anordningen 9. 1 den visade utföringsformen innefattar kontrollprogrammen 120 ett traktionsökningsprogram 121, ett motorbromsfördelningsprogram 122, ett styregenskaperna manipulerande program 123, ett girdämpningsprogram 124, ett stabilitetsökningsprogram 125 och ett stabilitets- återtagningspro gram 126.

Eftersom kontrollprogrammen 120 kan operera samtidigt och individuellt, kommer situationer att uppträda då begäran 130 från två eller flera kontrollprogram 120 är i konflikt med varandra. Därför finns ett medlings- och prioriteringsprogram 140.

Medlings- och prioriteringspro grammet 140 är avsett att mottaga samtidiga begäran 130 för påverkan från två eller flera av kontrollprogrammen 120, att mottaga en eller flera ytterligare ingångssignaler 150, som inte innefattas i nämnda ingångssignaler 1 10, och ~ baserat på mottagna samtidiga begäran och ytterligare ingångssignaler - prioritera bland, kombinera eller inhibera mottagna samtidiga begäran och antingen generera en slutgiltig begäran 1421, 1422 för påverkan av någon av de två hydrauliskt kontrollerade skivkopplingarna 26, 27 eller avstå från att generera en sådan slutgiltig begäran.

I den visade utföringsforrnen innefattar de ytterligare ingångssignalerna 150 en eller flera begäran 150C, 1504 om att ta bort momenttördelningskontroll från en eller flera externa kontrollprogram i fordonet, såsom ett låsningsfritt bromssystem (ABS) eller ett elektroniskt stabilitetsprogram (ESP). De ytterligare ingångssignalerna 150 innefattar åtminstone en av en maxmomentgräns 150,, och en minrnomentgräns 1501, för de två hydrauliskt kontrollerade skivkopplingama 26, 27 hos torque vectoring- anordningen 9.

Kontrollprogrammen 120 kommer nu beskrivas i viss detalj.

Traktionsökningsprogramrnet 1 21 För transversella applikationer (vänster till höger hjul): Kontrollprogrammet 121 skall kontrollera torque vectoring-anordningen 9 på ett sådant sätt att drivmomentet riktas till det hjul som har eller förmodligen har den bästa traktionsmöjligheten. Den nominella rotationshastigheten hos hjulen måste övervakas för att åstadkomma en korrekt kontrollintervention. Om ett hjul roterar snabbare än sin nominella hastighet, skall hjulets rotationshastighet minskas inom torque vectoring-anordningens 9 slipkontrollauktoritet. Det vill säga om ett av hjulen på axeln där torque vectoring-anordningen 9 är anordnad roterar fortare än sin nominella rotationshastighet, skall kontrollprogrammet 121 begära en ökning i låsmomentet för kopplingsanordningen 26 eller 27, därmed minskande detta hjuls rotationshastighet. 10 15 20 25 30 35 533 053» Detta kommer att åstadkomma en ökning av drivmomentet hos det motsatta hjulet, samtidigt som drivmomentet kommer att reduceras vid hjulet med slip. Om båda hjulen på axeln anses rotera fortare än sin nominella hastighet, skall kontrollprogrammet 121 begära en reduktion av låsmomentet hos vilken av de ansatta kopplingsanordningarna 26, 27 som helst.

För longirudínella applikationer (mellan främre och bakre axeln): Kontrollprogrammet 121 skall kontrollera torque vectoring-anordningen 9 att öka momentfördelningen till den axeln som har eller antas ha den bästa traktionsför- mågan. Den nominella rotationshastighetsskillnaden mellan den främre och den bakre axeln måste övervakas för att göra en korrekt kontrollintervention. Om differential- hastigheten mellan axeln blir för hög eller för låg i jämförelse med ett önskat värde, indikerar detta en högre friktionsanvändning vid en av axlarna. Torque vectoring- anordningen 9 skall användas för att kontrollera hastighetsdifferensen mellan axlarna för att uppnå samma friktionsutnyttjande hos båda axlarna. Om differentialhastigheten är för hög, skall kontrollprogrammet 121 först begära en reduktion av låsmomentet till kopplingsanordningen för ökning av differentialhastigheten mellan axlarna och för det andra begära en ökning av låsmomentet hos kopplingen som minskar differential- hastigheten mellan axlarna. Det motsatta gäller för fallet när differentialhastigheten är för låg. Då detta utförs, kommer drivmomentet att automatiskt fördelas enligt den optimala traktionspotentialen. lngångssignaler: Kontrollprogrammet 121 utnyttjar hjulhastigheterna hos axeln där anordningen 9 arbetar (vid transversell applikation), hjulhastighctema hos alla fyra hjulen (vid longitudinell applikation), rattvinkel och uppskattad fordonshastighet.

Motorbromsfördelningsprogram 122 För transversella applikationer (vänster till höger hju1): Kontrollprogrammet 122 skall kontrollera torque vectoring-anordningen 9 på ett sådant sätt att motorbromsmomentet riktas till det hjul som har eller förmodas ha den bästa traktionsförmågan. Den nominella rotationshastigheten hos hjulen måste över- vakas för att göra en korrekt kontrollintervention. Om hjulet roterar saktare än sin nominella hastighet, skall detta hjuls rotationshastighet ökas inom torque vectoring- anordningens 9 slipkontrollauktoritet. Det vill säga om ett av hjulen på axeln där torque vectoring-anordningen 9 är anordnad roterar saktare än sin nominella rotationshastighet, skall kontrollprogrammet 122 begära en ökning i låsmomentet för den kopplingsanord- ning som ökar rotationshastigheten hos detta hjul. Detta kommer att ge en ökning av drivmomentet vid detta hjul och samtidigt minska drivmomentet vid det motsatta hjulet. 10 15 20 25 30 35 533 0311 10 Om båda hjulen på axeln anses rotera långsammare än sin nominella hastighet, skall kontrollprogrammet 122 begära en reduktion av låsmomentet hos någon av de ansatta kopplingsanordningarna hos torque vectoring-anordningen 9.

För longítudinella applikationer (mellan främre och bakre axel): Kontrollprogrammet 122 skall kontrollera torque vectoring-anordningen 9 för att öka momentfördelningen till den axel som har eller förmodas ha den bästa traktionsförrnågan. Den nominella rotationshastighetsskillnaden hos de främre och bakre axlarna måste övervakas för att göra en korrekt kontrollintervention. Om differentialhastigheten mellan axlarna blir för hög eller för låg i jämförelse med vad som önskas, indikerar detta ett högre friktionsutnyttj ande vid en av axlarna. Torque vectoring-anordningen 9 skall användas för att kontrollera differentialhastigheten mellan axlarna för att uppnå samma friktionsutnyttj ande hos båda axlarna. Om differentialhastigheten är för hög, skall kontrollprogrammet 122 först begära en reduktion av låsmomentet till den kopplingsanordning som ökar differentialhastigheten mellan axlama och för det andra begära en ökning av låsmomentet hos den koppling som minskar differentialhastigheten mellan axlarna. Det motsatta gäller för det fall att differentialhastigheten är för låg. När detta sker, kommer motorbromsen att automatiskt fördelas till den axel som har den bästa greppotentialen.

Mjukvaran för motorbromsökning kommer att utnyttja: hjulhastigheterna hos axeln där anordningen 9 verkar (vid transversell applikation), hjulhastigheterna för alla fyra hjulen (vid longitudinell applikation), rattvinkel och beräknad fordonshastighet.

Program 123 för manipulation av styregenskaper Ändamålet är att manipulera styregenskaperna eller understyrningsgradienten hos fordonet. Fordonet är i grunden satt att bilda chassiinställningsegenskaper och ändringar i egenskaper med avseende på däcksidokraftgenerering med avseende på driv-/bromsmomentöverföring.

För transversella applikationer (vänster till höger): Kontrollprogrammet 123 skall utföra en momentfördelning mellan vänster och höger hjul för att antingen öka eller minska girhastigheten i fordonets svängriktning (minska respektive öka understyrningen). För att öka girhastigheten (minska under- styrningen), skall girmornentet i fordonets styrriktning ökas av kontrollprogrammet 123.

Den nominella hastighetsskillnaden mellan vänster och höger hjul hos axeln skall övervakas. Om den nominella hastighetsskillnaden är inom det inbyggda slipområdet hos torque vectoring-anordningen 9, skall kontrollprogrammet 123 begära en ökning av låsmomentet hos den kopplingsanordning som ökar ytterhj ulets rotationshastighet. Då 10 15 20 25 30 533 093% ll kommer ett högre positivt drivmoment att ansättas på det yttre styrhjulet, och ett mindre drivmoment kommer att ansättas på innerhjulet. Detta ökar girmomentet i styrriktning- en.

Om det är önskvärt att minska girhastigheten (öka understyrningen), skall motsatt kontroll ske. Kontrollprogrammet 123 skall begära en låsmomentökning för den kopplingsanordning som ökar det inre styrhjulets hastighet. Detta är under förutsättning att den nominella hastighetsskillnaden för drivsituationen är sådan att det inre hjulets hastighet kan ökas av torque vectoring-anordningen 9.

Då kommer ett girmoment i motsatt riktning mot styrriktningen att induceras, och fordonets girhastighet kommer att minska i absolut värde.

För applikationer där anordningen används mellan axlarna (fram till bak): Kontrollprogrammet 123 skall fördela moment mellan främre och bakre axlar för att påverka däckens styregenskaper för att uppnå en ändring i styregenskaper och öka/minska girrnomentet från längsgående krafter hos däcken.

Om understyrningen skall reduceras, skall kontrollprogrammet 123 minska svängstyvheten hos de bakre däcken genom att ge den bakre axeln ett högre absolut- värde på längsgående moment. Samtidigt skall kontrollprogrammet 123 beräkna reduktionen i de bakre däckens svängstyvhet mot de främre däckens längsgående krafiförflyttning i girriktningen på grund av rattvinkeln. Även ändringen i de främre däckens svängstyvhet på grund av momentöverföring skall tas i beräkning. Kontroll- programmet 123 skall beräkna den momentfördelning som ger den högsta girmoment- ökningen i fordonets styrriktning och/eller ger en robust kontroll. Kontrollprogrammet 123 skall öka låsmomentet till den kopplingsanordning som ger en hastighetsökníng hos den axeln som skall ha ett ökat drivmoment för att uppnå den önskade momentfördel- ningen. För att öka understymingen gäller det motsatta. Sidostyvheten hos de främre däcken skall reduceras för att ge högre absoluta värden hos tillskottet av längsgående krafter. Kontrollprogrammet 123 skall ta i beräkningen det girrnoment som induceras från den främre axelns längsgående kraft och rattvinkel och momentfördelningseffekt på de bakre däckens svängstyvhet. Kontrollprogrammet 123 skall öka låsmomentet hos den kopplingsanordning som motsvarar den önskade momentfördelningen och ger den högsta girmomentreduktioncn (i svängriktningen) och/eller robust kontroll. Den nominella hastighetsskillnaden mellan de främre och bakre axlarna skall kalkyleras, och om hastighetsskillnaden är inom det kontrollerbra området hos anordningen 9, skall aktionen utföras. 10 15 20 25 30 12 Kontrollprogrammet 123 för manipulation av styregenskaperna utnyttjar: hjulhastigheter, rattvinkel, beräknad fordonshastighet och drivlinemoment.

Girdämpningsprogram 124 För transversella applikationer (vänster till höger): Kontrollprogrammet 124 skall reducera fordonets giroscillerande uppträdande.

Det oscillerande uppträdandet skall reduceras genom att reducera höga fordonsgir- accelerationer i förhållande till rattutslag. Den nominella differentialhastigheten mellan de bakre däcken skall kalkyleras för att utföra den korrekta kontrollen. För att reducera giraccelerationer i medursriktning skall kontrollprogrammet 124 begära ökat låsmoment till den kopplingsanordning som ökar det högra hjulets rotationshastighet. Kontroll- verkan skall blott ske om den nominella vänster-/högerhastíghetsskillnaden är sådan att torque vectoring-anordningen 9 har kontrollauktoriteten att öka det högra hjulets hastig- het.

För att reducera giraccelerationer i motursriktning skall kontrollprogrammet 124 begära ökat låsmoment till den kopplingsanordning som ökar rotatíonshastigheten hos det vänstra hjulet. Kontrollaktion skall blott ske, om den nominella vänster-/höger- hastighets skillnaden är sådan att torque vectoring-anordningen 9 har kontrollauktoritet att öka dct vänstra hjulets hastighet.

För longitudinella applikationer (mellan främre och bakre axlar): Kontrollprogrammet 124 skall reducera oscillerande uppträdande i girhastig- heten hos fordonet. Det oscillerande uppträdandet skall uppnås genom motverkan av den differentialhastighet som uppträder mellan de främre och bakre axlarna vid gir- hastighetsökning. Den nominella differentialhastigheten mellan de främre och bakre axlarna skall beräknas som bas för att utföra den korrekta kontrollaktionen. Kontroll- programmet 124 skall begära en lâsmomentökning hos den kopplingsanordning som motverkar differentialhastighetsändringen vid girhastighetsändring. Det vill säga om clifferentialhastigheten ökar med girhastighetsändring, skall torque vectoring-anord- ningen 9 begära ett låsmoment till den kopplingsanordning som verkar för att minska differentialhastigheten. Om differentialhastigheten kommer att minska med girhastig- hetsändringen, kommer kontrollprogrammet 124 att begära ett låsmoment till den kopplingsanordning som ökar differentialhastígheten. Kontrollen av anordningarna skall bara ske, om kontrollauktoriteten hos torque vectoring-anordningen kan utföra den avsedda ändringen i differentialhastighet i förhållande till den kalkylerade nominella hastighetsskillnaden. 10 15 20 25 30 533 C994 13 Kontrollprogrammet 124 för girdämpningsökning kommer att använda: hjulhastigheterna hos den axel där anordningen verkar (vid transversell applikation), hj ulhastigheterna hos alla fyra hjulen (vid longitudinell applikation), rattvinkel, beräknad fordonshastighet, girhastighet och sidoacceleration.

Stabilitetökiiingsprogram 125 Här är ändamålet att öka fordonsstabiliteten. Med ökad fordonsstabilitets- kontroll menas att påverka anordningen för att öka marginalen till överstyming och understyrnin g vid olika körsituationer. Kontrollprogrammet 125 skall avkänna kör- situationer som kan resultera i över- eller understyming och verka för att undvika uppträdandet av understymings- eller överstyrningskörförhållanden.

För transversella applikationer (vänster till höger): Kontrollprogrammet 125 skall kontrollera torque vectoring-anordningen 9 för att differentiera det moment som ansätts vid det vänstra och det högra hjulet på ett sådant sätt att fordonet följ er rattkommandot så bra som möjligt med eller utan hänsyn till den utnyttjbara markfriktionen.

När körsituationer där fordonet kan understyra avkänns, skall kontrollpro- grammet 125 öka ginnomentet i riktningen för den avsedda svängen. För att göra den korrekta kontrollintcrventionen måste den nominella hastighetsskillnaden mellan de vänstra och högra hjulen kalkyleras. Om det befmns att torque vectoring-anordningen 9 har auktoritet vid körsituationen att öka rotationshastigheten hos ytterhjulet, skall kontrollprogrammet 125 begära ett ökat låsmoment hos den kopplingsanordning som får ytterhjulet att rotera fortare. Mer positivt drivmoment kommer då att överföras till svängens ytterhj ul och samtidigt kommer mindre att överföras till det inre hjulet Detta indueerar ett extra drivmoment i fordonets svängningsriktning.

När körsituationer där fordonet kan bli överstyrt avkänns, skall kontrollpro- grammet 125 minska girmomentet i riktningen för den avsedda svängen. För att göra den korrekta kontrollinterventionen måste den nominella hastighetsskillnaden mellan de vänstra och högra hjulen beräknas. Om det befinns att torque vectoring-anordningen har auktoritet vid körsituationen att öka rotationshastigheten hos innerhjulet, skall kontrollprogrammet 125 begära ett ökat låsmoment hos den kopplingsanordning som får det inre svänghjulet att rotera snabbare. Mer positivt drivmoment kommer då att överföras till det inre hjulet och samtidigt kommer mindre att överföras till det yttre svänghj ulet. Detta inducerar ett girmoment motsatt fordonets svängningsriktning.

För longitudinella applikationer mellan främre och bakre axel: 10 15 20 25 30 35 E33 G54 14 Kontrollprogrammet 125 skall kontrollera momentuppdelningen mellan de främre och bakre axlama för att modulera fordonets girmoment.

Då körsituationer som kan leda till understyrning avkänns, skall kontrollpro- grammet l25 öka girmomentet i riktningen för den avsedda svängen.

För att reducera understyrning skall kontrollprogrammet 125 minska sväng- styvheten hos de bakre däcken genom att ge den bakre axeln ett högre absolut värde på det längsgående momentet. Samtidigt skall kontrollprogrammet 125 evaluera reduktion- en i de bakre däckens svängstyvhet mot de främre däckens longitudinella kraftförskj ut- ning i girriktningen tack vare rattvinkeln. De främre däckens svängstyvhetsändring på grund av momentöverföringen skall tas med i beräkningen. Kontrollprogrammet 125 skall beräkna den momentfördelning som ger den högsta girmomentökningen i for- donets svängriktning och/eller ger en robust kontroll. Kontrollprogrammet 125 skall öka låsmomentet till kopplingsanordningen hos torque vectoring-anordningen 9 som utför en hastighetsökning hos den axel som skall ha ett ökat drivmoment för att uppnå den önskade mornentfördelningen.

I körsituationer där överstyrning kan hända, skall kontrollprogrammet 125 minska fordonsgirmoinent i riktningen för den avsedda svängen, dvs. öka fordonets understyrning. Sidostyvheten hos de främre däcken skall reduceras genom att ge de främre däcken högre absoluta värden på längsgående krafter. Ko ntrollprogrammet 125 skall ta med i beräkningen det girrnoment som induceras från den främre axelns längsgående kraft och rattvinkel. Även momentfördelningseffekten på de bakre däckens svängstyvhet skall tas med i beräkningen. Kontrollprogrammet 125 skall öka lås- mornentet hos kopplingsanordningen hos torque vectoring-anordningen 9 motsvarande den önskade momcntfördelning som ger den högsta girmomentreduktionen (i sväng- riktningen) och/eller en robust kontroll. Den nominella hastighetsskillnadcn mellan de främre och bakre axlarna skall beräknas, och om hastighetsskillnaden är inom det kontrollerbara området hos torque vectoring-anordningen 9, skall aktion utföras.

Kontrollpro grammet 125 för manipulering av styregenskapema kommer att utnyttja rattvínkeln, hjulhastigheterna på den axel där anordningen arbetar (vid transversell applikation), hjulhastigheterna hos alla fyra hjulen (vid longitudinell applikation), uppskattad fordonshastighet, drivlinemoment, gaspedalläge och sido- acceleration.

P_rggrarn 126 för stabilitetsåtertagning Instabilitet är då fordonets laterala dynamik avviker för mycket från de linjära styre genskapema. 10 15 20 25 30 35 533 ÜEH-'í 15 T ransversella applikationer (vänster till höger): Kontrollprogrammet 126 kommer att påverka anordningen att utföra en differentiering av det moment som ansätts på det vänstra och det högra hjulet på ett sådant sätt att oönskad överstyrning/understyrning minskas.

Vid för mycket understyrning: Kontrollprogrammet 126 kommer att försöka öka girrnomentet i fordonets svängriktning. Övervakning av den nominella differentialhastigheten mellan de vänstra och högra hjulen krävs för att göra en framgångsrik intervention. Om den nominella vänster-/högerdifferentialskillnaden över axeln är sådan att torque vectoring-anord- ningen 9 har potentialen att öka ytterhjulets hastighet, kommer kontrollprogrammet 126 att öka låsmomentet hos den kopplingsanordning hos torque vectoring-anordningen 9 som ökar ytterhj ulets hastighet. Drivmomentöverföringen till det yttre hjulet kommer då att öka, och momentöverföringen till det inre hjulet kommer att minska och uppnå ett ökat girmoment i svängriktningen. Om den nominella hastigheten vänster/höger är högre än den inbyggda över/underslipauktoriteten hos torque vectoring-anordningen 9, kommer kontrollprogrammet inte att begära något aktueringstryck i någon kopplings- anordning.

Vid för mycket överstyming: Kontrollprogrammet 126 kommer att försöka inducera ett girmoment i den svängriktningen motsatta riktningen. Även här är det nödvändigt att övervaka den nominella differentialhastigheten vänster till höger för att göra en framgångsrik intervention. Om den nominella differcntialhastigheten över axeln är sådan att torque vectoring-anordningen 9 kan öka innerhjulets hastighet, kommer kontrollprogrammet 126 att öka låsmomentet hos den kopplingsanordning som ökar innerhastigheten.

Drivmomentet kommer då att öka på innerhjulet och minska på ytterhjulet och sålunda inducera ett girmoment i den svängriktningen motsatta riktningen.

Longitudinella applikationer (mellan främre och bakre axel): Detta betyder att kontrollprogrammet 126 som påverkar anordningen skall utföra en momentfördelning mellan de främre och bakre axlarna som strävar att avlägsna icke önskvärd överstyrning/understyming.

Vid för mycket understyrning: Kontrollprogrammet 126 skall praktisera en princip att öka svängstyvheten hos framaxeln och minska svängstyvheten hos bakaxeln. Det nödvändigt att övervaka den nominella hastighetsskillnaden mellan de främre och bakre axlarna för att göra en korrekt intervention. Om den nominella hastighetsskillnaden mellan de främre och 10 15 20 25 30 bakre axlarna är inom över-/underslipauktoriteten hos torque vectoring-anordningen 9, skall kontrollprogrammet 126 reducera drivlinemomentet vid framaxeln. Vid positivt motormoment skall kontrollprogrammet 126 öka låsmomentet hos den koppling som ökar bakaxelhastigheten. Positivt drivmoment kommer då att överföras till bakaxeln och samtidigt tas bort från framaxeln. Vid negativt drivlinemoment (motorbroms) skall kontrollprogrammet 126 öka lâsmomentet till den kopplingsanordning som minskar rotationshastigheten hos bakhjulen. Negativt drivmoment kommer då att överföras till bakaxeln, och samtidigt kommer negativt drivmoment att reduceras vid framaxeln.

Gränsen för låsmomentaktivering är i båda fallen det tillgängliga drivlinemomentet (plus lämplig marginal) för att uppnå den avsedda fördelningen av svängstyvhet.

Vid för mycket överstyrning: Kontrollprogrammet 126 skall praktisera en princip att öka svängstyvheten hos bakaxeln och minska svängstyvheten hos framaxeln. Den nominella hastighetsskillnad- en mellan de främre och bakre axlarna måste övervakas för att göra en korrekt interven- tion. Om den nominella hastighetsskillnaden mellan de främre och bakre axlama är inom hastighetsökningsauktoriteten hos torque vectoring-anordningen 9, skall kontroll- programmet 126 reducera drivlinemomentet vid bakaxeln. Vid positivt motorrnoment skall bakaxelmomentet minskas genom att först minska lâsmomentet till den kopplings- anordning som ökar bakaxelns rotationshastighet och sedan öka lâsmomentet hos den kopplingsanordning som minskar framaxelns rotationshastighet. Positivt drivmoment kommer då att överföras till framaxeln och minskat moment till bakaxeln.

Vid negativt drivlinemoment skall bakaxelns drivmoment ökas genom att först reducera låsmomentet till den kopplingsanordning som minskar bakaxelhastigheten och sedan öka momentet hos den koppling som minskar bakaxelmomentet. Gränsen för låsmomentaktiveringen är i båda fallen det tillgängliga drivlinemomentet (plus lämplig marginal) för att uppnå den avsedda svängstyvhetfördelningen.

Ingångssignaler till kontrollprogrammet 126 för att återfå stabilitet är: drivline- moment (vid longitudinell applikation), hjulhastigheter hos den axel där anordningen arbetar (vid transversell applikation), hjulhastigheterna hos alla fyra hjulen (vid longitudinell applikation), beräknad fordonshastighet, rattvinkel och girhastighet.

Claims (20)

10 15 20 25 30 35 5133 055% 17 PATENTKRAV

1. Torque vectoring-anordning (9) för att med vilje rikta olika vridmoment till de två hjulen (7) hos en drivaxel på ett landsvägsfordon, kännetecknad av två hydrauliskt kontrollerade skivkopplingar (26, 27) som är förbundna med en drivaxel (8), vilken sträcker sig genom anordningen, och som i ingreppsläge är avsedda att förbinda drivaxeln med endera av två kugghylsor (28, 29) som vardera står i splinesingrepp med ett excentriskt rör (23), vilket är excentriskt lagrat i förhållande till drivaxeln, och en momentöverförande mekanism (25) med ett utväx- lingsförhållande av l:l mellan det excentriska röret (23) och en differentialhushylsa (22) som är koaxiell med drivaxeln och bildar del av ett differentialhus (13) hos en differential (6) på drivaxeln, med vilken differential torque vectoring-anordningen (9) är förbunden.

2. Anordning enligt krav I, varvid en skivkoppling låg (26) för uppnående av en rotationshastighetsminskning för drivaxeln (8) är förbunden med en kugghylsa låg (28) i splinesingrepp med en ytteromkrets hos det excentriska röret (23).

3. Anordning enligt krav 1, varvid en skivkoppling hög (27) för uppnående av en rotationshastighetsökning för drivaxeln (8) är förbunden med en kugghylsa hög (29) i splinesingrepp med en inneromkrets hos det excentriska röret (23).

4. Anordning enligt krav 2 och 3, varvid skivkopplingama (26, 27) är anord- nade på ett nav (21) i splinesingrepp med drivaxeln (8).

5. Anordning enligt krav 4, varvid navet (21) är försett med reaktionsbrickor (30, 34) för skivkopplingama (26, 27).

6. Anordning enligt krav 1, där varje skivkoppling (26, 27), innefattande alter- nerande kopplingsskivor, kan kontrolleras av hydraulfluid tillförd till ett cylinder- utrymme (32, 36) i ett hus (20) hos anordningen och verkar på en kolv (31, 35) och vidare på kopplingen via ett axiallager (33, 37).

7. Anordning enligt krav 2, varvid kugghylsan låg (28) är lagrad i ett hus (20) hos anordningen med hjälp av ett radiallager (28A).

8. Anordning enligt krav 3, där kugghylsan hög (29) är lagrad på differential- hushylsan (22) med hjälp av ett radiallager (29A).

9. Anordning enligt krav 1, varvid det excentriska röret (23) är lagrat i ett hus (20) hos anordningen med hjälp av radiallager (24).

10. Anordning enligt krav 1, varvid den kraftöverförande mekanismen (25) innefattar alternerande skivor, nämligen ytterskivor (45) i yttre kuggingrepp med inre kuggar i det excentriska röret (23) och innerskivor (46) i inre kuggingrepp med yttre 10 15 20 25 30 Lil w 121.21 18 kuggar på differentialhushylsan (22) och tappar (47) i motsvarande hål i skivorna (45, 46) för att förbinda skivorna.

11. Sätt att reglera kördynamiken genom att kontrollera en drivmomentför- delning från en fordonsmotor mellan en första axel och en andra axel hos fordonet, vilket sätt innefattar: att mottaga (210) ett flertal ingångssignaler (110), varvid varje ingångssignal representerar en respektive rådande köregenskap för fordonet; att analysera en eller flera av ingångssignalerna (110) för att bestämma om en ändring i kördynamiken behövs; samt om det bestäms att en ändring i kördynamiken behövs, att kontrollera (240) torque vectoring-anordningen (9) enligt krav 1 för att föra någon av de två hydrauliskt kontrollerade skivkopplingarna (26, 27) i ingrepp.

12. Sätt enligt krav 1 1, varvid steget att kontrollera innefattar att selektivt alstra en första kontrollsignal (1421) för aktuering av en första (26) av nämnda två hydrauliskt kontrollerade skivkopplingar och/eller en andra kontrollsignal (1422) för aktuering av en andra (27) av nämnda två hydrauliskt kontrollerade skivkopplingar.

13. Sätt enligt krav ll eller 12, ytterligare innefattande: att åstadkomma ett flertal kontrollprogram (120) för att reglera kördynamiken hos fordonet, varvid varje kontrollprogram är konfigurerat att individuellt analysera en eller flera av ingångssignalerna (110) för att bestämma om det krävs en ändring i kör- dynamik och att generera en begäran (130) för aktuering av någon av de nämnda tvâ hydrauliskt kontrollerade skivkopplingarna (26, 27) hos torque vectoring-anordningen (9)-

14. Sätt enligt krav 13, ytterligare innefattande: att åstadkomma ett medlings- och prioriteringsprogram (140) konfigurerat att: mottaga samtidiga begäran (130) för aktivering från två eller flera av kontrollprogrammen (120); mottaga en eller flera ytterligare ingångssignaler (150) inte innefattade i nämnda flertal av ingângssignaler (110), och baserat på de mottagna samtidiga begäran och ytterligare ingångssignaler prioritera bland, kombinera eller stoppa de mottagna samtidiga begäran och antingen generera en slutgiltig begäran (1421, 1422) för aktuering av någon av de två hydrauliskt kontrollerade skivkopp1inga1na(26, 27) eller avstå från att generera en sådan slutgiltig begäran. 10 15 20 25 30 35 054 19

15. Sätt enligt krav 14, varvid de ytterligare ingångssignalerna (150) innefattar en eller flera begäran (1500, 150.1) att ta bort momentfördelningskontroll från ett eller flera externa kontrollpro gram i fordonet, såsom ett låsningsfritt bromssystem (ABS) eller ett elektroniskt stabilitetsprogram (ESP).

16. Sätt enligt krav 13 eller 14, där de ytterligare ingångssignalerna (150) innefattar minst en av en maxmomentöverfórings gräns (1 50a) och en mimnoment- överföringsgräns (1 501,) för de två hydrauliskt kontrollerade skivkopplingarna (26, 27) hos torque vectoring-anordningen (9).

17. Sätt enligt något av kraven 13-16, varvid nämnda flertal av kontrollpro- gram innefattar två eller flera program valda från gruppen bestående av : ett traktionsökningsprogram (121), ett motorbrornsfórdelningsprogram (122); ett program (123) för manipulation av styregenskaper; ett girdämpningsprogram (l24); ett stabilitetsökningsprogram (l25); och ett program (126) for stabilitetsåtertagning.

18. Sätt enligt något av kraven 11-17, där nämnda flertal av ingångssignaler innefattar två eller flera signaler valda från gruppen bestående av: en hjulhastighetssignal (1 11); en rattvinkelsignal (112); en girhastighetssignal (113); en sídoaccelerationssignal (114); en gaspedallägessignal (115); en bromspedallägessignal (1 16); en motormomentsignal (1 17); en motorhastighetssignal (118); en signal (1195) for beräknad fordonshastighet; samt en signal (1 191,) for beräknat drivlinemoment.

19. Dataprograrnprodukt innefattande ett dataläsbart medium, som därpå har ett dataprogram innefattande programinstruktioner, vilket dataprogram kan laddas ned i en dataprocessenhet och kan få dataprocessenheten att utföra stegen enligt något av kraven 11-18, då dataprogramrnet körs av dataprocessenheten.

20. Anordning (100) för reglering av kördynarniken hos ett fordon genom kontroll av en momentfördelning från en fordonsmotor mellan en första axel och en andra axel hos fordonet, vilken anordning innefattar: 10 533 (H34 20 organ för att mottaga ett flertal ingångssignaler (110), varvid varje ingångssignal representerar en respektive rådande köregenskap for fordonet; organ for att analysera en eller flera av ingångssignalerna (110) for att bestämma om det krävs en ändring i kördynamiken; samt organ for att kontrollera torque vectoring-anordningen (9) enligt krav 1 att aktuera någon av de hydrauliskt kontrollerade skivkopplingama (26, 27) till dess ingreppsläge som svar på organen for att analysera, under förutsättning att en ändring i kördynamiken krävs.