DE102018121967A1

DE102018121967A1 - Antriebskraftübertragungssteuerungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102018121967A1
Application number: DE102018121967.9A
Authority: DE
Inventors: Hirokazu Kondo
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2017-09-12
Filing date: 2018-09-10
Publication date: 2019-03-14
Also published as: US10919387B2; CN109572422B; JP2019048589A; CN109572422A; JP6922573B2; US20190077257A1

Abstract

Eine Steuerungsvorrichtung (7) ist konfiguriert, um eine Antriebskraftübertragungsvorrichtung (2) zu steuern. Die Steuerungsvorrichtung (7) umfasst eine Momentsollwertberechnungseinrichtung (71), die konfiguriert ist, um einen Momentsollwert für das rechte sowie das linke Hinterrad (192, 191) basierend auf einer Vorder-Hinterraddrehzahldifferenz zu berechnen, eine Sollwertbegrenzungseinrichtung (72), die konfiguriert ist, um den Momentsollwert auf einen Wert kleiner oder gleich einem oberen Grenzwert zu begrenzen, und eine Stromsteuerung (73), die konfiguriert ist, um einen Strom, der zu der Antriebskraftübertragungsvorrichtung (2) zuzuführen ist, derart zu steuern, dass eine basierend auf dem Momentsollwert bestimmte Antriebskraft an das rechte sowie das linke Hinterrad (192, 191) übertragen wird. Wenn die Vorder-Hinterraddrehzahldifferenz ansteigt, stellt die Sollwertbegrenzungseinrichtung (72) den oberen Grenzwert kleiner ein, wenn ein Änderungsausmaß der Vorder-Hinterraddrehzahldifferenz pro Zeiteinheit ansteigt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Antriebskraftübertragungssteuerungsvorrichtung, die an einem Vierrad-angetriebenen Fahrzeug zu montieren ist, das konfiguriert ist, um zwischen einem Vierrad-Antriebsmodus und einem Zweirad-Antriebsmodus umzuschalten.
Beschreibung des Standes der Technik
Bislang war als ein Vierrad-angetriebenes Fahrzeug, das konfiguriert ist, um zwischen einem Vierrad-Antriebsmodus, in dem eine Antriebskraft einer Antriebsquelle zu Hauptantriebsrädern und Hilfsantriebsrädern übertragen wird, und einem Zweirad-Antriebsmodus, in dem die Antriebskraft nur zu den Hauptantriebsrädern übertragen wird, umzuschalten, ein Vierrad-angetriebenes Fahrzeug bereitgestellt, das konfiguriert ist, um die Antriebskraft, die zu den Hilfsantriebsrädern zu übertragen ist, durch Erhöhen oder Verringern einer Eingriffskraft einer Kupplung anzupassen.
In einem Vierrad-angetriebenen Fahrzeug, das in der japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2010-241210 ( JP 2010-241210 A ) beschrieben ist, wird, um die Größe und das Gewicht einer Getriebeeinheit in einem Antriebskraftübertragungspfad zu Hilfsantriebsrädern zu reduzieren, während eine Beschädigung der Getriebeeinheit verhindert wird, wird ein oberer Grenzwert, der in Anbetracht der Stärke bzw. Haltbarkeit der Getriebeeinheit bestimmt wird, bezüglich einer Antriebskraft, die zu den Hilfsantriebsrädern zu übertragen ist, eingestellt, und ein Kupplungsmoment wird derart gesteuert, dass die Antriebskraft den oberen Grenzwert nicht übersteigt.
Die durch eine Kupplung zu übertragende Antriebskraft kann temporär dessen Sollwert übersteigen, wenn die Eingriffskraft der Kupplung abrupt ansteigt. Um eine Beschädigung von Komponenten des Antriebskraftübertragungspfads, durch den die Antriebskraft zu den Hilfsantriebsrädern in dem Vierrad-angetriebenen Fahrzeug umfassend das beispielsweise in der JP 2010-241210 A beschriebenen Steuerungssystem, zu verhindern, ist es notwendig, dass der obere Grenzwert in Anbetracht des Übersteigens der zu übertragenden Antriebskraft relativ kleiner eingestellt wird. Wenn beispielsweise die Eingriffskraft der Kupplung leicht ansteigt, begrenzt diese Einstellung des oberen Grenzwertes die zu den Hilfsantriebsrädern zu übertragende Antriebskraft mehr als erforderlich. Daher besteht die Möglichkeit, dass ein Effekt des Erhöhens der Antriebsstabilität des Vierrad-angetriebenen Fahrzeugs durch Verteilen der Antriebskraft zu den Hilfsantriebsrädern nicht ausreichend ausgeübt werden kann.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Antriebskraftübertragungssteuerungsvorrichtung bereitzustellen, die die Fahrstabilität eines Vierrad-angetriebenen Fahrzeugs durch Anpassen eines oberen Grenzwertes einer Antriebskraft, die zu Hilfsantriebsräder übertragen werden kann, erhöhen kann, während sicher eine Beschädigung von Komponenten eines Antriebskraftübertragungspfades, über den die Antriebskraft zu den Hilfsantriebsrädern übertragen wird, sicher verhindert wird.
Eine Antriebskraftübertragungssteuerungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst:

eine Antriebskraftübertragungsvorrichtung, die an einem Vierrad-angetriebenen Fahrzeug zu montieren ist, das konfiguriert ist, um zwischen einem Vierrad-Antriebsmodus, bei dem eine Antriebskraft eine Antriebsquelle an Hauptantriebsräder und Hilfsantriebsräder übertragen wird, und einem Zweirad-Antriebsmodus, bei dem die Antriebskraft nur zu den Hauptantriebsrädern übertragen wird, umzuschalten, wobei die Antriebskraftübertragungsvorrichtung konfiguriert ist, um die an die Hilfsantriebsräder zu übertragende Antriebskraft anzupassen; und
eine Steuerungsvorrichtung, die konfiguriert ist, um die Antriebskraftübertragungsvorrichtung durch Zuführen eines Stroms an die Antriebskraftübertragungsvorrichtung zu steuern.

Die Steuerungsvorrichtung umfasst:

eine Sollwertberechnungseinrichtung, die konfiguriert ist, um einen Sollwert der zu den Hilfsantriebsrädern zu übertragenden Antriebskraft basierend auf einer Drehzahldifferenz zwischen den Hauptantriebsrädern und den Hilfsantriebsrädern zu berechnen;
eine Sollwertbegrenzungseinrichtung, die konfiguriert ist, um einen oberen Grenzwert des Sollwertes einzustellen, und den Sollwert auf einen Wert kleiner oder gleich dem oberen Grenzwert zu begrenzen; und
eine Strombegrenzungseinrichtung, die konfiguriert ist, um den zu der Antriebskraftübertragungsvorrichtung zuzuführenden Strom zu steuern, so dass eine Antriebskraft, die basierend auf dem Sollwert, der auf den Wert kleiner oder gleich dem oberen Grenzwert begrenzt ist, bestimmt wird, an die Hilfsantriebsräder übertragen wird.

Wenn die Drehzahldifferenz ansteigt, ist die Sollwertbegrenzungseinrichtung konfiguriert, um den oberen Grenzwert kleiner einzustellen, wenn ein Änderungsausmaß der Drehzahldifferenz pro Zeiteinheit ansteigt.
Gemäß der Antriebskraftübertragungssteuerungsvorrichtung des vorstehend beschriebenen Aspekts kann die Fahrstabilität des Vierrad-angetriebenen Fahrzeugs durch Anpassen des oberen Grenzwertes der Antriebskraft, die an die Hilfsantriebsräder übertragen werden kann, erhöht werden, während eine Beschädigung der Komponenten des Antriebskraftübertragungspfades, über den die Antriebskraft an die Hilfsantriebsräder übertragen wird, sicher verhindert wird.
Figurenliste
Die vorstehenden und weiteren Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung von exemplarischen Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die anhängenden Zeichnungen ersichtlich, wobei gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um gleich Elemente zu bezeichnen, und in denen gilt:

1 ist eine schematische Konfigurationsdarstellung, die ein Beispiel der schematischen Konfiguration eines Vierrad-angetriebenen Fahrzeugs veranschaulicht, an dem eine Steuerungsvorrichtung für eine Antriebskraftübertragungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung montiert ist;
2 ist eine Teilansicht, die ein Beispiel der Struktur der Antriebskraftübertragungsvorrichtung veranschaulicht;
3 ist eine Steuerungsblockdarstellung, die ein Beispiel der Steuerungskonfiguration der Steuerungsvorrichtung veranschaulicht;
4 ist ein Graph, der ein Beispiel eines Momentsollwertkennfeldes veranschaulicht;
5 ist ein Graph, der ein Beispiel eines Kennfeldes eines oberen Referenzgrenzwertes veranschaulicht;
6 ist ein Graph, der ein Beispiel eines Korrekturkoeffizientenkennfeldes veranschaulicht;
7 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel einer Verarbeitungsprozedur veranschaulicht, die durch eine Steuerungseinheit als eine Momentsollwertberechnungseinrichtung und eine Sollwertbegrenzungseinrichtung in einer Berechnungsperiode auszuführen ist;
8 ist ein Graph, der ein Beispiel von Änderungen eines Momentsollwerts und eines Ist-Moments veranschaulicht, wenn eine Vorder-Hinterraddrehzahldifferenz ansteigt;
9 ist ein Graph, der ein Vergleichsbeispiel der Änderungen des Momentsollwerts und des Ist-Moments veranschaulicht, wenn die Vorder-Hinterraddrehzahldifferenz ansteigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
Es wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit Bezugnahme auf 1 bis 8 beschrieben.
1 ist eine schematische Konfigurationsdarstellung, die ein Beispiel der schematischen Konfiguration eines Vierrad-angetriebenen Fahrzeugs veranschaulicht, an dem eine Steuerungsvorrichtung für eine Antriebskraftübertragungsvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung montiert ist.
Wie in 1 veranschaulicht ist, umfasst ein Vierrad-angetriebenes Fahrzeug 1 eine Maschine 11, ein Getriebe 12, ein rechtes und ein linkes Vorderrad 182 und 181, und ein rechtes sowie ein linkes Hinterrad 192 und 191. Die Maschine 11 dient als eine Antriebsquelle. Das Getriebe 12 variiert die Drehzahl einer Kraft, die von der Maschine 11 ausgegeben wird. Das rechte sowie das linke Vorderrad 182 und 181 dienen als Hauptantriebsräder, an die eine Antriebskraft der Maschine 11, die über die durch das Getriebe 12 ausgeführte Drehzahlvariation erhalten wird, konstant übertragen wird. Das rechte sowie das linke Hinterrad 192 und 191 dienen als Hilfsantriebsräder, an die die Antriebskraft der Maschine 11 abhängig von einem Fahrzustand des Vierrad-angetriebenen Fahrzeugs übertagen wird. Wenn die Antriebskraft der Maschine 11 an das rechte sowie das linke Vorderrad 182 und 181 und das rechte sowie das linke Hinterrad 192 und 191 übertragen wird, befindet sich das Vierrad-angetriebene Fahrzeug 1 in einem Vierrad-Antriebsmodus. Wenn die Antriebskraft der Maschine 11 nur an das rechte sowie das linke Vorderrad 182 und 181 übertragen wird, befindet sich das Vierrad-angetriebene Fahrzeug 1 in einem Zweirad-Antriebsmodus. Radgeschwindigkeits- bzw. Drehzahlsensoren 101 bis 104 sind in Bezug auf das rechte sowie das linke Vorderrad 182 und 181 und das rechte sowie das linke Hinterrad 192 und 191 angeordnet.
Ein Frontdifferenzial 13, eine Gelenkwelle 14, ein Heckdifferenzial 15, eine Zahnradgetriebewelle 150, eine rechte sowie eine linke Vorderrad-seitige Antriebswelle 162 und 161, eine rechte sowie eine linke Hinterrad-seitige Antriebswelle 172 und 171, eine Antriebskraftübertragungsvorrichtung 2, und eine Steuerungsvorrichtung 7 sind an dem Vierrad-angetriebenen Fahrzeug 1 montiert. Die Zahnradgetriebewelle 150 überträgt die Antriebskraft an das Heckdifferenzial 15. Die Antriebskraftübertragungsvorrichtung 2 ist zwischen der Gelenkwelle 14 und der Zahnradgetriebewelle 150 angeordnet. Die Steuerungsvorrichtung 7 steuert die Antriebskraftübertagungsvorrichtung 2. Die Antriebskraftübertragungsvorrichtung 2 und die Steuerungsvorrichtung 7 bilden eine Antriebskraftübertragungssteuerungsvorrichtung 8.
Die Antriebskraftübertagungsvorrichtung 2 ist konfiguriert, um die Antriebskraft, die an das rechte sowie das linke Hinterrad 192 und 191 in dem Vierrad-Antriebsmodus zu übertragen ist, anzupassen. Die Antriebskraftübertragungsvorrichtung 2 überträgt die Antriebskraft von der Gelenkwelle 14 zu der Zahnradgetriebewelle 150 basierend auf einem von der Steuerungsvorrichtung 7 zugeführten Strom. Die Steuerungsvorrichtung 7 ist konfiguriert, um Radgeschwindigkeits- bzw. Drehzahlsignale, die die Drehzahlen des rechten sowie des linken Vorderrades 182 und 181 und des rechten sowie des linken Hinterrades 192 und 191 angeben, die durch die Radgeschwindigkeitssensoren 101 bis 104 erfasst werden, zu beziehen. Die Steuerungsvorrichtung 7 steuert die Antriebskraftübertragungsvorrichtung 2 durch Zuführen eines Stroms an die Antriebskraftübertragungsvorrichtung 2. Die Antriebskraftübertragungsvorrichtung 2 ist ebenso konfiguriert, um die Übertragung der Antriebskraft an das rechte sowie das linke Hinterrad 192 und 191 durch Zuführen eines Stroms an die Antriebskraftübertragungsvorrichtung 2. Die Antriebskraftübertragungsvorrichtung 2 ist ebenso konfiguriert, um die Übertragung der Antriebskraft an das rechte sowie das linke Hinterrad 192 und 191 zu unterbrechen. Die Steuerungsvorrichtung 7 ist ebenso konfiguriert, um zwischen dem Vierrad-Antriebsmodus und dem Zweirad-Antriebsmodus durch Steuern der Antriebskraftübertragungsvorrichtung 2 umzuschalten.
Die Antriebskraft der Maschine 11 wird über das Getriebe 12, das Frontdifferenzial 13, und die rechte sowie die linke Vorderrad-seitigen Antriebswellen 162 und 161 an das rechte sowie das linke Vorderrad 182 und 181 übertragen. Das Frontdifferenzial 13 umfasst ein Paar von seitlichen Zahnrädern 131 und 131, ein Paar von Ritzeln 132 und 132, eine Ritzelwelle 133 und ein Frontdifferenzialgehäuse 134. Die seitlichen Zahnräder 131 und 131 sind mit der rechten sowie der linken Vorderrad-seitigen Antriebswelle 162 und 161 gekoppelt, um bezüglich der rechten sowie der linken Vorderrad-seitigen Antriebswellen 162 und 161 nicht drehbar zu sein. Die Ritzel 132 und 132 befinden sich in Eingriff mit den seitlichen Zahnrädern 131 und 131, wobei deren Achsen orthogonal zueinander eingerichtet sind. Die Ritzelwelle 133 stützt die Ritzel 132 und 132. Das Frontdifferenzialgehäuse 134 beherbergt die seitlichen Zahnräder 131 und 131, die Ritzel 132 und 132 sowie die Ritzelwelle 133.
Ein Hohlrad 135 ist an dem Frontdifferenzialgehäuse 134 fixiert. Das Hohlrad 135 befindet sich in Eingriff mit einem Ritzel 141, das an dem Ende der Gelenkwelle 14 an einer Frontseite des Fahrzeugs bereitgestellt ist. Das Ende der Gelenkwelle 14 an der Heckseite des Fahrzeugs ist mit einem Gehäuse 20 der Antriebskraftübertragungsvorrichtung 2 gekoppelt. Die Antriebskraftübertragungsvorrichtung 2 umfasst eine innere Welle 23, die angeordnet ist, um relativ zu dem Gehäuse 20 drehbar zu sein. Die Ritzelwelle 150 ist mit der inneren Welle 23 gekoppelt, um nicht relativ zu der inneren Welle 23 drehbar zu sein. Details der Antriebskraftübertagungsvorrichtung 2 werden später beschrieben.
Das Heckdifferenzial 15 umfasst ein Paar von seitlichen Zahnrädern 151 und 151, ein Paar von Ritzeln 152 und 152, eine Ritzelwelle 153, ein Heckdifferenzialgehäuse 154, und ein Hohlrad 155. Die seitlichen Zahnräder 151 und 151 sind mit der rechten sowie der linken Hinterrad-seitigen Antriebswelle 172 und 171 gekoppelt, um nicht relativ zu der rechten sowie der linken Hinterrad-seitigen Antriebswelle 172 und 171 drehbar zu sein. Die Ritzel 152 und 152 befinden sich in Eingriff mit den seitlichen Zahnrädern 151 und 151, wobei deren Zahnradachsen orthogonal zueinander eingestellt sind. Die Ritzelwelle 153 stützt die Ritzel 152 und 152. Das Heckdifferenzialgehäuse 154 beherbergt die seitlichen Zahnräder 151 und 151, die Ritzel 152 und 152, und die Ritzelwelle 153. Das Hohlrad 155 ist mit dem Heckdifferenzialgehäuse 154 fixiert, und befindet sich in Eingriff mit der Zahnradgetriebewelle 150.
2 ist eine Teilansicht, die ein Beispiel der Struktur der Antriebskraftübertragungsvorrichtung 2 veranschaulicht. In 2 ist die obere Seite bezüglich einer Drehachse O ein aktiver Zustand (Momentübertragungszustand) der Antriebskraftübertragungsvorrichtung 2, und die untere Seite bezüglich der Drehachse O ist ein inaktiver Zustand (Moment-Nicht-Übertragungszustand) der Antriebskraftübertragungsvorrichtung 2. Eine Richtung parallel zur Drehachse O wird nachstehend als eine Axialrichtung bezeichnet.
Die Antriebskraftübertragungsvorrichtung 2 umfasst das Gehäuse 20, die rohrförmige innere Welle 23, eine Hauptkupplung 3, einen Nockenmechanismus 4, und einen Mechanismus einer elektromagnetischen Kupplung 5. Das Gehäuse 20 ist aus einem Frontgehäuse 21 und einem Heckgehäuse 22 gebildet. Die innere Welle 23 wird derart gestützt, um relativ zu dem Gehäuse 20 koaxial drehbar zu sein. Die Hauptkupplung 3 ist zwischen dem Gehäuse 20 und der inneren Welle 23 angeordnet. Der Nockenmechanismus 4 erzeugt eine Schubkraft zum Drücken der Hauptkupplung 3. Der elektromagnetische Kupplungsmechanismus 5 betätigt den Nockenmechanismus 4, in dem diesem Strom von der Steuerungsvorrichtung 7 zugeführt wird. Der Nockenmechanismus 4 und der elektromagnetische Kupplungsmechanismus bilden ein Stellglied 6, das konfiguriert ist, um eine Druckkraft zum Drücken der Hauptkupplung 3 basierend auf einem von der Steuerungsvorrichtung 7 zugeführten Strom zu erzeugen. Das Gehäuse 20 ist mit Schmieröl (nicht veranschaulicht) gefüllt. Die Antriebskraftübertragungsvorrichtung 2 überträgt die Antriebskraft an das rechte sowie das linke Hinterrad 192 und 191 über die Hauptkupplung 3.
Das Frontgehäuse 21 weist eine zylindrische Form mit Boden auf, die integral einen zylindrischen Abschnitt 21a und einen Bodenabschnitt 21b umfasst. Ein Innengewinde 21c ist an der Innenfläche des zylindrischen Abschnitts 21a an dessen oberen Ende ausgebildet. Die Gelenkwelle 14 (siehe 1) ist mit dem Bodenabschnitt 21b des Frontgehäuses 21, beispielsweise über ein Gelenkkreuz, gekoppelt. Das Frontgehäuse 21 weist eine Vielzahl von äußeren Kerbverzahnungsvorsprüngen 211 auf, die sich in der Axialrichtung erstrecken und an der Innenumfangsfläche des zylindrischen Abschnitts 21a bereitgestellt sind.
Das Heckgehäuse 22 ist aus einem ersten ringförmigen Element 221, einem zweiten ringförmigen Element 222 und einem dritten ringförmigen Element 223 ausgebildet. Das erste ringförmige Element 221 ist aus einem magnetischen Material, wie etwa Eisen, ausgebildet. Das zweite ringförmige Element 222 ist integral mit einer inneren Umfangsseite des ersten ringförmigen Elements 221 durch Schweißen oder dergleichen verbunden, und ist aus einem nichtmagnetischen Material, wie etwa austhenitischen Edelstahl, ausgebildet. Das dritte ringförmige Element 223 ist integral mit einer Innenumfangsseite des zweiten ringförmigen Elements 222 durch Schweißen oder dergleichen verbunden, und ist aus einem magnetischen Material, wie etwa Eisen, ausgebildet. Ein ringförmiger Gehäuseraum 22a ist zwischen dem ersten ringförmigen Element 221 und dem dritten ringförmigen Element 223 ausgebildet. Der Gehäuseraum 22a beherbergt eine elektromagnetische Spule 53. Ein Außengewinde 221a ist an der Außenumfangsfläche des ersten ringförmigen Elements 221 ausgebildet. Das Außengewinde 221a befindet sich in Eingriff mit dem Innengewinde 21c des Frontgehäuses 21.
Die innere Welle 23 wird an einer Innenumfangsseite des Gehäuses 20 über ein Kugellager 24 und ein Nadellager 25 gestützt. Die innere Welle 23 weist eine Vielzahl von inneren Kerbverzahnungsvorsprüngen 231 auf, die sich in der Axialrichtung erstrecken, und an der Außenumfangsfläche der inneren Welle 23 bereitgestellt sind. Ein Kerbverzahnungspassabschnitt 232 ist an der Innenfläche der inneren Welle 23 an dessen einem Ende ausgebildet. Ein Ende der Zahnradgetriebewelle 150 (siehe 1) ist in dem Kerbverzahnungspassungsabschnitt 232 eingepasst, so dass die Zahnradgetriebewelle 150 nicht relativ zu der inneren Welle 23 drehbar ist.
Die Hauptkupplung 3 ist aus einer Vielzahl von äußeren Hauptkupplungsplatten 31 und einer Vielzahl von inneren Hauptkupplungsplatten 32, die abwechselnd entlang der Axialrichtung angeordnet sind, ausgebildet. Eine Gleitreibung zwischen den äußeren Hauptkupplungsplatten 31 und den inneren Hauptkupplungsplatten 32 wird mit dem Schmieröl geschmiert. Die äußeren Hauptkupplungsplatten 31 drehen sich zusammen mit dem Frontgehäuse 21, und die inneren Hauptkupplungsplatten 32 drehen sich zusammen mit der inneren Welle 23. Die äußeren Hauptkupplungsplatten 31 weisen eine Vielzahl von Eingriffsvorsprüngen 311 auf, die sich in Eingriff mit den äußeren Kerbverzahnungsvorsprüngen 211 des Frontgehäuses 21 in Eingriff befinden und an den Außenumfangskanten der äußeren Hauptkupplungsplatten 31 bereitgestellt sind. Über den Eingriff zwischen den Eingriffsvorsprüngen 311 und den äußeren Kerbverzahnungsvorsprüngen 211 wird die Drehung der äußeren Hauptkupplungsplatten 31 relativ zu dem Frontgehäuse 21 eingeschränkt, und die äußeren Hauptkupplungsplatten 31 sind in der Axialrichtung relativ zu dem Frontgehäuse 21 bewegbar.
Die inneren Hauptkupplungsplatten 32 weisen eine Vielzahl von Eingriffsvorsprüngen 321 auf, die sich in Eingriff mit den inneren Kerbverzahnungsvorsprüngen 231 der inneren Welle 23 befinden, und an den inneren Umfangskanten der inneren Hauptkupplungsplatten 32 bereitgestellt sind. Über den Eingriff zwischen den Eingriffsvorsprüngen 321 und den inneren Kerbverzahnungsvorsprüngen 231 wird die Drehung der inneren Hauptkupplungsplatten 32 relativ zu der inneren Welle 23 eingeschränkt, und die inneren Hauptkupplungsplatten 32 sind in der Axialrichtung relativ zu der inneren Welle 23 bewegbar. Die innere Hauptkupplungsplatte 32 umfasst eine plattenförmige Basis 331 und Reibungselemente 332. Die Basis 331 ist aus einem Metall gebildet. Die Reibungselemente 332 sind an beiden Flächen der Basis 331 angebracht. Eine Vielzahl von Öllöchern 333 ist in der Basis 331 an einer inneren Seite bezüglich des Teils, wo die Reibungselemente 332 angebracht sind, ausgebildet. Das Schmieröl strömt durch die Öllöcher 333. Ölnuten (nicht veranschaulicht) sind in der inneren Hauptkupplungsplatte 32 auf den Flächen, wo sich die Basis 331 und die Reibungselemente 332 in Kontakt miteinander befinden, ausgebildet. Das Schmieröl strömt entlang den Ölnuten.
Der Nockenmechanismus 4 umfasst einen Pilotnocken 41, einen Hauptnocken 42, und eine Vielzahl von Nockenkugeln 43. Der Pilotnocke 41 empfängt eine Drehkraft des Gehäuses 20 über den elektromagnetischen Kupplungsmechanismus 5. Der Hauptnocken 42 dient als ein Druckelement, das konfiguriert ist, um die Hauptkupplung 3 in der Axialrichtung zu drücken. Die Nockenkugeln 43 sind zwischen dem Pilotnocken 41 und dem Hauptnocken 42 angeordnet.
Der Hauptnocken 42 weist einen integralen Druckabschnitt 421 mit einer ringförmigen Plattenform sowie einen Nockenabschnitt 422 auf. Der Druckabschnitt 421 drückt die Hauptkupplung 3, in dem dieser mit der inneren Hauptkupplungsplatte 32 an einem Ende der Hauptkupplung 3 in Kontakt gebracht wird. Der Nockenabschnitt 422 ist an der Innenumfangsseite des Hauptnockens 42 bezüglich des Druckabschnitts 421 bereitgestellt. Kerbverzahnungseingriffsabschnitte 421a, die an der inneren Umfangskante des Druckabschnitts 421 ausgebildet sind, befinden sich in Eingriff mit inneren Kerbverzahnungsvorsprüngen 231 der innen Welle 23, wodurch die Drehung des Hauptnockens 42 relativ zu der inneren Welle 23 begrenzt wird. Der Hauptnocken 42 wird von der Hauptkupplung 3 in der Axialrichtung über eine konische Tellerfeder 44, die zwischen dem Hauptnocken 42 und einer gestuften Fläche 23a, die auf der inneren Welle 23 angeordnet ist, weggedrängt.
Der Pilotnocken 41 weist Kerbverzahnungsvorsprünge 411 an dessen Außenumfangskante auf. Die Kerbverzahnungsvorsprünge 411 empfangen von dem elektromagnetischen Kupplungsmechanismus 5 eine Drehkraft zum Drehen des Pilotnockens 41 relativ zu dem Hauptnocken 42. Ein Axial-Nadellager 45 ist zwischen dem Pilotnocken 41 und dem dritten ringförmigen Element 223 des Heckgehäuses 22 angeordnet. Eine Vielzahl von Nockennuten 41a und 422a sind an Oberflächen, wo sich der Pilotnocken 41 und der Nockenabschnitt 422 des Hauptnockens 42 gegenüberstehen, ausgebildet. Die Axialtiefen der Nockennuten 41a und 422a variieren entlang einer Umfangsrichtung. Die Nockenkugeln 43 sind zwischen den Nockennuten 41a des Pilotnockens 41 und den Nockennuten 422a des Hauptnockens 42 angeordnet.
Über die Drehung des Pilotnockens 41 relativ zu dem Hauptnocken 42, erzeugt der Nockenmechanismus 4 eine Druckkraft zum Drücken der Hauptkupplung 3. Die Hauptkupplung 3 empfängt die Druckkraft von dem Nockenmechanismus 4, und die äußeren Hauptkupplungsplatten 31 sowie die inneren Hauptkupplungsplatten 32 werden miteinander in Reibungskontakt gebracht. Die Antriebskraft wird durch die Reibungskraft übertragen.
Der elektromagnetische Kupplungsmechanismus 5 umfasst einen Anker 50, eine Vielzahl von äußeren Pilotkupplungsplatten 51, eine Vielzahl von inneren Pilotkupplungsplatten 52, die elektromagnetische Spule 53, und ein ringförmiges Joch 54. Das Joch 54 hält die elektromagnetische Spule 53 zurück, und ist aus einem magnetischen Material ausgebildet. Die elektromagnetische Spule 53 wird durch das Joch 54 zurückgehalten, und ist in dem Gehäuseraum 22a des Heckgehäuses 22 beherbergt. Das Joch 54 wird auf dem dritten ringförmigen Element 223 des Heckgehäuses 22 über ein Kugellager 26 gestützt. Die äußere Umfangsfläche des Jochs 54 steht der inneren Umfangsfläche des ersten ringförmigen Elements 221 gegenüber. Die innere Umfangsfläche des Jochs 54 steht der äußeren Umfangsfläche des dritten ringförmigen Elements 223 gegenüber.
Der elektromagnetischen Spule 53 wird ein Strom von der Steuerungsvorrichtung 7 über ein Elektrokabel 531 als ein Spulenstrom zugeführt. Wenn die elektromagnetische Spule 53 erregt wird, wird ein magnetischer Fluss in einem magnetischen Pfad G umfassend das Joch 54, das erste ringförmige Element 221 und das dritte ringförmige Element 223 des Heckgehäuses 22, die äußeren Pilotkupplungsplatten 51, die inneren Pilotkupplungsplatten 52 und den Anker 50, erzeugt.
Die äußeren Pilotkupplungsplatten 51 und die inneren Pilotkupplungsplatten 52 sind plattenförmige Elemente, die aus einem magnetischen Material, wie etwa Eisen, ausgebildet sind, und abwechselnd entlang der Axialrichtung zwischen dem Anker 50 und dem Heckgehäuse 22 angeordnet sind. In den äußeren Pilotkupplungsplatten 51 und den inneren Pilotkupplungsplatten 52 ist eine Vielzahl von bogenförmigen Schlitzen zum Verhindern eines Kurzschlusses des magnetischen Flusses an Positionen nebeneinander dem zweiten ringförmigen Element 222 des Heckgehäuses 22 in der Axialrichtung ausgebildet.
Die äußeren Pilotkupplungsplatten 51 weisen eine Vielzahl von Eingriffsvorsprüngen 511 auf, die sich in Eingriff mit den äußeren Kerbverzahnungsvorsprüngen 211 des Frontgehäuses 21 befinden, und an den äußeren Umfangskanten der äußeren Pilotkupplungsplatten 51 bereitgestellt sind. Die inneren Pilotkupplungsplatten 52 weisen eine Vielzahl von Eingriffsvorsprüngen 521 auf, die sich in Eingriff mit den Kerbverzahnungsvorsprüngen 411 des Pilotnockens 41 befinden, und an den inneren Umfangskanten der inneren Pilotkupplungsplatten 52 bereitgestellt sind. Eine Gleitreibung zwischen den äußeren Pilotkupplungsplatten 51 und den inneren Pilotkupplungsplatten 52 wird mit Schmieröl geschmiert, gleichermaßen der Hauptkupplung 3.
Der Anker 50 ist ein ringförmiges Element, das aus einem magnetischen Material, wie etwa Eisen, ausgebildet ist. Eine Vielzahl von Eingriffsvorsprüngen 501 ist an einem äußeren Umfangsabschnitt des Ankers 50 ausgebildet. Die Eingriffsvorsprünge 501 befinden sich in Eingriff mit den äußeren Kerbverzahnungsvorsprüngen 211 des Frontgehäuses 21. Daher ist der Anker 50 in der Axialrichtung relativ zu dem Frontgehäuse 21 bewegbar, und eine Drehung des Ankers 50 relativ zu dem Frontgehäuse 21 ist begrenzt.
Der elektromagnetische Kupplungsmechanismus 5 zieht den Anker 50 in Richtung des Jochs 54 durch eine magnetische Kraft, die durch die Erregung der elektromagnetischen Spule 53 erzeugt wird, an. Über die Bewegung des Ankers 50 wird eine Reibungskraft zwischen den äußeren Pilotkupplungsplatten 51 und den inneren Pilotkupplungsplatten 52 erzeugt. Die äußeren Pilotkupplungsplatten 51 und die inneren Pilotkupplungsplatten 52 werden in Richtung des Heckgehäuses 22 durch den Anker 50 gedrückt, und miteinander in Reibungskontakt gebracht.
In der Antriebskraftübertragungsvorrichtung 2 wird eine basierend auf dem zu der elektromagnetischen Spule 53 zugeführten Strom erzeugte Drehkraft an den Pilotnocken 41 über die Betätigung des elektromagnetischen Kupplungsmechanismus 5 übertragen, der Pilotnocken 41 dreht sich relativ zu dem Hauptnocken 42, und die Nockenkugeln 43 rollen entlang den Nockennuten 41a und 422a. Über die Rollbewegung der Nockenkugeln 43 wird eine Druckkraft zum Drücken der Hauptkupplung 3 in dem Hauptnocken 42 erzeugt, und eine Reibungskraft wird zwischen den äußeren Hauptkupplungsplatten 31 und den inneren Hauptkupplungsplatten 32 erzeugt. Mit der Reibungskraft überträgt die Antriebskraftübertragungsvorrichtung 2 die Antriebskraft zwischen dem Gehäuse 20 und der inneren Welle 23, und gibt die Antriebskraft an die Zahnradgetriebewelle 150 aus.
Wie in 1 veranschaulicht ist, umfasst die Steuerungsvorrichtung 7 eine Steuerungseinheit 70, eine Speichereinheit 74 und eine Energieversorgungsumschalteinheit 75. Die Steuerungseinheit 70 umfasst eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU). Die Speichereinheit 74 speichert beispielsweise ein durch die CPU auszuführendes Programm. Die Energieversorgungsumschalteinheit 75 führt einen Spulenstrom zu der elektromagnetischen Spule 53 der Antriebskraftübertragungsvorrichtung 2 durch Umschalten einer Spannung einer Gleichstrom-(DC)-Energieversorgung, wie etwa einer Batterie, zu. Die Energieversorgungsumschalteinheit 75 umfasst ein Schaltelement, wie etwa einen Transistor, und erzeugt den Spulenstrom durch Umschalten der DC-Spannung basierend auf einem pulsweiten Modulations-(PWM)-Signal, das von der Steuerungseinheit 70 ausgegeben wird.
Die CPU führt das in der Speichereinheit 74 gespeicherte Programm aus, und daher fungiert die Steuerungseinheit 70 als eine Momentsollwertberechnungseinrichtung 71, eine Sollwertbegrenzungseinrichtung 72, und eine Stromsteuerungseinrichtung 73. Die Momentsollwertberechnungseinrichtung 71 berechnet einen Momentsollwert, der ein Sollwert (Zielwert) der Antriebskraft ist, die zu dem rechten sowie dem linken Hinterrad 192 und 191 zu übertragen ist. Die Sollwertbegrenzungseinrichtung 72 stellt einen oberen Grenzwert des Momentsollwertes ein, und begrenzt den Momentsollwert auf einen Wert kleiner oder gleich dem oberen Grenzwert. Die Stromsteuerungseinrichtung 73 steuert den Spulenstrom, der zu der Antriebskraftübertragungsvorrichtung 2 zuzuführen ist, so dass die Antriebskraft, die basierend auf dem Momentsollwert, der auf den Wert kleiner oder gleich dem oberen Grenzwert begrenzt ist, an das rechte sowie das linke Hinterrad 192 und 191 übertragen wird. Die Speichereinheit 74 speichert eine Vielzahl von Kennfeldern in einem nichtvolatilen Speicher, zusätzlich zu dem Programm. Die Kennfelder werden bei der später beschriebenen Steuerungsverarbeitung verwendet. Ein Teil oder alle der Funktionen der Momentsollwertberechnungseinrichtung 71, der Sollwertbegrenzungseinrichtung 72 und der Stromsteuerung 73 können durch eine Schaltung, wie etwa eine Anwendung spezifische integrierte Schaltung (ASIC) oder ein Feld-programmierbares Gate Array (FPGA) implementiert werden.
3 ist eine Steuerungsblockdarstellung, die ein Beispiel der Steuerungskonfiguration der Steuerungsvorrichtung 7 veranschaulicht. Die Steuerungseinheit 70 führt jede Verarbeitungsoperation in dem Steuerungsblock in jeder vorbestimmten Berechnungsperiode (beispielsweise 5 ms) aus. Die Speichereinheit 74 speichert ein Momentsollwertkennfeld 741, ein Kennfeld eines oberen Referenzgrenzwertes 742, und ein Korrekturkoeffizientenkennfeld 743 in dem nicht volatilen Speicher.
Die Steuerungseinheit 70 bewirkt die Momentsollwertberechnungseinheit 711, um einen Momentsollwert T* basierend auf Radgeschwindigkeits- bzw. Drehzahlsignalen des rechten sowie des linken Vorderrades 182 und 181 und dem rechten sowie linken Hinterrad 192 und 191 zu berechnen, die mittels einer durch die Radgeschwindigkeitssensoren 101 bis 104 ausgeführte Erfassung ausgegeben werden. Die Momentsollwertberechnungseinheit 711 berechnet den Momentsollwert T* durch Bezugnahme auf das Momentsollwertkennfeld 741 basierend auf einer Vorder-Hinterraddrehzahldifferenz, die eine Differenz zwischen einer durchschnittlichen Drehzahl des rechten sowie linken Vorderrades 182 und 181 und einer durchschnittlichen Drehzahl des rechen sowie linken Hinterrades 192 und 191 ist.
4 ist ein Graph, der ein Beispiel des Momentsollwertkennfeldes 741 veranschaulicht. Das Momentsollwertkennfeld 741 definiert eine Beziehung, in der der Momentsollwert T* mit einem Anstieg der Vorder-Hinterraddrehzahldifferenz ansteigt. Die Verarbeitungsoperation der Momentsollwertberechnungseinheit 711 ist eine Verarbeitungsoperation, die durch die Steuerungseinheit 70 als die Momentsollwertberechnungseinrichtung 71 ausgeführt wird.
Die Steuerungseinheit 70 bewirkt eine Berechnungseinheit eines oberen Referenzgrenzwertes 721, um einen oberen Referenzgrenzwert durch Bezugnahme auf das Kennfeld eines oberen Referenzgrenzwertes 742 basierend auf der Vorder-Hinterradrehzahldifferenz zu berechnen, und bewirkt eine Korrekturkoeffizientenberechnungseinheit 722, um einen Korrekturkoeffizienten durch Bezugnahme auf das Korrekturkoeffizientenkennfeld 743 basierend auf einem Änderungsausmaß der Vorder-Hinterraddrehzahldifferenz pro Zeiteinheit zu berechnen. Der durch die Korrekturkoeffizientenberechnungseinheit 722 berechnete Korrekturkoeffizient wird mit einer vorbestimmten Zeitkonstante durch eine Filtereinheit 723 geglättet. Eine Einstelleinheit eines oberen Grenzwertes 724 multipliziert den oberen Referenzgrenzwert mit dem Korrekturkoeffizienten, der der Filterverarbeitung durch die Filtereinheit 723 unterzogen wurde. Das Produkt wird als ein oberer Grenzwert eingestellt.
Wenn der Momentsollwert T* größer ist als der durch die Einstelleinheit eines oberen Grenzwertes 724 eingestellte obere Grenzwert, ersetzt die Momentsollwertbegrenzungseinheit 725 den Momentsollwert T* mit dem oberen Grenzwert. Wenn der Momentsollwert T* kleiner oder gleich dem durch die Einstelleinheit eines oberen Grenzwertes 724 eingestellten oberen Grenzwert ist, gibt die Momentsollwertbegrenzungseinheit 725 direkt den Momentsollwert T* aus. D. h., dass die Momentsollwertbegrenzungseinheit 725 den Momentsollwert T* auf einen Wert kleiner oder gleich dem durch die Einstelleinheit eines oberen Grenzwertes 724 eingestellten oberen Grenzwert begrenzt.
5 ist ein Graph, der ein Beispiel des Kennfeldes eines oberen Referenzgrenzwertes 742 veranschaulicht. In diesem Ausführungsbeispiel bestimmt die Berechnungseinheit eines oberen Referenzgrenzwertes 721 den oberen Referenzgrenzwert basierend auf der Vorder-Hinterraddrehzahldifferenz und einer abgeschätzten Temperatur der Hauptkupplung 3, so dass der obere Referenzgrenzwert mit einem Anstieg der Vorder-Hinterraddrehzahldifferenz abnimmt, und wenn die abgeschätzte Temperatur der Hauptkupplung 3 abnimmt. Das Kennfeld des oberen Referenzgrenzwertes 742 definiert eine Beziehung zwischen der Vorder-Hinterraddrehzahldifferenz und dem oberen Referenzgrenzwert bei einer Vielzahl von abgeschätzten Temperaturen T₁₁ bis T₁₄ . Die Berechnungseinheit eines oberen Referenzgrenzwertes 721 bestimmt den oberen Referenzgrenzwert durch Interpolation basierend auf der abgeschätzten Temperatur der Hauptkupplung 3. Unter den abgeschätzten Temperaturen T₁₁ bis T₁₄ ist die abgeschätzte Temperatur T₁₁ am höchsten und die abgeschätzte Temperatur T₁₄ ist am niedrigsten. Zumindest die abgeschätzte Temperatur T₁₄ ist kleiner oder gleich 0°C. Bei jeder der abgeschätzten Temperaturen T₁₁ bis T₁₄ nimmt der obere Referenzgrenzwert mit einem Anstieg der Vorder-Hinterraddrehzahldifferenz ab. Bei einer beliebigen Vorder-Hinterraddrehzahldifferenz nimmt der obere Referenzgrenzwert mit einer Abnahme der abgeschätzten Temperatur der Hauptkupplung 3 ab.
Das Verfahren zum Berechnen der abgeschätzten Temperatur der Hauptkupplung 3 ist nicht insbesondere beschränkt, sondern die abgeschätzte Temperatur der Hauptkupplung 3 kann basierend auf beispielsweise einem integrierten Wert, der durch Integrieren, über eine vorbestimmte Zeit, eines Produkts der Vorder-Hinterraddrehzahldifferenz mit dem Momentsollwert T*, die eine kumulative Last auf die Hauptkupplung 3 ist, bestimmt werden. Die abgeschätzte Temperatur der Hauptkupplung 3 kann durch Addieren einer Umgebungstemperatur oder einer Fahrzeuggeschwindigkeit zu dem integrierten Wert bestimmt werden. Wenn die Temperatur der Hauptkupplung 3 niedrig ist, steigt die Viskosität des Schmieröls an, und die Antriebskraft, die an das rechte sowie das linke Hinterrad 192 und 191 zu übertragen ist, neigt dazu, dessen Zielwert zu übersteigen. Diese Tendenz ist ausgeprägt, wenn die Temperatur der Hauptkupplung 3 kleiner oder gleich 0°C ist.
6 ist ein Graph, der ein Beispiel des Korrekturkoeffizientenkennfeldes 743 veranschaulicht. In diesem Ausführungsbeispiel bestimmt die Korrekturkoeffizientenberechnungseinheit 722 den Korrekturkoeffizienten, so dass der Korrekturkoeffizient abnimmt, wenn das Änderungsausmaß der Vorder-Hinterraddrehzahldifferenz pro Zeiteinheit ansteigt und die abgeschätzte Temperatur der Hauptkupplung 3 abnimmt. Der Korrekturkoeffizient ist ein positiver Wert kleiner als 1.
Das Korrekturkoeffizientenkennfeld 743 definiert eine Beziehung zwischen der Vorder-Hinterraddrehzahldifferenz und dem Korrekturkoeffizienten bei einer Vielzahl von abgeschätzten Temperaturen T₂₁ bis T₂₃ . Die Korrekturkoeffizientenberechnungseinheit 722 bestimmt den Korrekturkoeffizienten durch Interpolation basierend auf der abgeschätzten Temperatur der Hauptkupplung 3. Unter den abgeschätzten Temperaturen T₂₁ bis T₂₃ ist die abgeschätzte Temperatur T₂₁ am höchsten, und die abgeschätzte Temperatur T₂₃ ist am niedrigsten. Zumindest die abgeschätzte Temperatur T₂₃ ist kleiner oder gleich 0°C. Bei jeder der abgeschätzten Temperaturen T₂₁ bis T₂₃ nimmt der Korrekturkoeffizient ab, wenn das Änderungsausmaß der Vorder-Hinterraddrehzahldifferenz pro Zeiteinheit zunimmt. Bei einem beliebigen Änderungsausmaß der Vorder-Hinterraddrehzahldifferenz pro Zeiteinheit nimmt der Korrekturkoeffizient ab, wenn die abgeschätzte Temperatur der Hauptkupplung 3 abnimmt.
Wenn die Vorder-Hinterraddrehzahldifferenz ansteigt, verwendet die Korrekturkoeffizientenberechnungseinheit 722 den Korrekturkoeffizienten, der basierend auf dem Maximalwert des Änderungsausmaßes der Vorder-Hinterraddrehzahldifferenz pro Zeiteinheit in der darauffolgenden Berechnung des oberen Grenzwertes für eine vorbestimmte Zeit bestimmt wird. Wenn insbesondere ein Änderungsausmaß der Vorder-Hinterraddrehzahldifferenz pro Zeiteinheit, die in jeder Berechnungsperiode berechnet wird, kleiner ist als ein Änderungsausmaß der Vorder-Hinterraddrehzahldifferenz pro Zeiteinheit in einer vorhergehenden Berechnungsperiode, während die Vorder-Hinterraddrehzahldifferenz ansteigt, wird ein in dieser Berechnungsperiode bestimmter Korrekturkoeffizient mit einem Korrekturkoeffizienten in der vorhergehenden Berechnungsperiode ersetzt.
Wenn ein gegenwärtiger Wert des Korrekturkoeffizienten, der durch die Korrekturkoeffizientenberechnungseinheit 722 in jeder Berechnungsperiode berechnet wird, größer ist als ein vorhergehender Wert des Korrekturkoeffizienten in der vorhergehenden Berechnungsperiode, erhöht die Filtereinheit 723 die Zeitkonstante der Filterverarbeitung als im Vergleich zu einem Fall, in dem der gegenwärtige Wert kleiner ist als der vorhergehende Wert. Daher, wenn das Änderungsausmaß der Vorder-Hinterraddrehzahldifferenz pro Zeiteinheit abnimmt, nimmt der Korrekturkoeffizient, der der Filterverarbeitung durch die Filtereinheit 723 unterworfen ist, leicht zu.
Die Verarbeitungsoperationen der Berechnungseinheit eines oberen Referenzgrenzwertes 721, der Korrekturkoeffizientenberechnungseinheit 722, der Filtereinheit 723, der Einstelleinheit eines oberen Grenzwertes 724 und der Momentsollwertbegrenzungseinheit 725 sind Verarbeitungsoperationen, die durch die Steuerungseinheit 70 als die Sollwertbegrenzungseinrichtung 72 ausgeführt werden. Wenn die Vorder-Hinterraddrehzahldifferenz ansteigt, stellt die Sollwertbegrenzungseinrichtung 72, über die Verarbeitungsoperationen der Korrekturkoeffizientenberechnungseinheit 722, der Filtereinheit 723 und der Einstelleinheit eines oberen Grenzwertes 724, einen kleineren oberen Grenzwert für den Momentsollwert T* ein, wenn das Änderungsausmaß der Vorder-Hinterraddrehzahldifferenz pro Zeiteinheit ansteigt. Die Momentsollwertbegrenzungseinheit 725 kann die Verarbeitung des Begrenzens des Momentsollwertes T* auf einen Wert kleiner oder gleich dem oberen Grenzwert nur ausführen, wenn die abgeschätzte Temperatur der Hauptkupplung 3 niedriger ist als ein vorbestimmter Wert. In diesem Fall gilt vorzugsweise, dass beispielsweise ein Wert kleiner oder gleich 0°C als der vorbestimmte Wert verwendet wird.
Die Steuerungseinheit 70 dient als die Stromsteuerung 73, um Verarbeitungsoperationen einer Stromsollwertberechnungseinheit 731, einer Abweichungsberechnungseinheit 732, einer Proportional-Integral-(PI)-Steuerungseinheit 733 und einer PWM-Steuerungseinheit 734 auszuführen. Die Stromsollwertberechnungseinheit 731 berechnet einen Stromsollwert I* entsprechend dem Momentsollwert T*, der von der Momentsollwertbegrenzungseinheit 725 ausgegeben wird. Der Stromsollwert I* ist ein Sollwert des Spulenstroms, der zu der elektromagnetischen Spule 53 der Antriebskraftübertragungsvorrichtung zuzuführen ist. Die Abweichungsberechnungseinheit 732 berechnet eine Abweichung zwischen einem Ist-Stromwert I und dem Stromsollwert I*. Der Ist-Stromsollwert I ist ein Erfassungswert von einem Stromsensor 751, der konfiguriert ist, um den Spulenstrom zu erfassen, der von der Energieversorgungsumschalteinheit 75 ausgegeben wird.
Die PI-Steuerungseinheit 733 führt eine PI-Berechnung für die durch die Abweichungsberechnungseinheit 732 berechneten Abweichung aus, und berechnet eine relative Einschaltdauer („Duty Ratio“) eines PWM-Signals, das an die Energieversorgungsumschalteinheit 75 auszugeben ist, so dass der Ist-Stromwert I den Stromsollwert I* annähert. Daher wird eine Stromrückführungssteuerung bzw. - Regelung ausgeführt. Die PWM-Steuerungseinheit 734 erzeugt ein PWM-Signal zum Ein- oder Ausschalten der Schaltelemente der Energieversorgungsumschalteinheit 75 basierend auf dem durch die PI-Steuerungseinheit 733 berechneten relativen Einschaltdauer, und gibt das PWM-Signal an die Energieversorgungsumschalteinheit 75 aus. Die Energieversorgungsumschalteinheit 75 gibt einen Spulenstrom, der basierend auf der relativen Einschaltdauer bestimmt wird, an die elektromagnetische Spule 53 der Antriebskraftübertragungsvorrichtung 2 aus.
7 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel einer Verarbeitungsprozedur, die durch die Steuerungseinheit 70 der Steuerungsvorrichtung 7 als die Momentsollwertberechnungseinrichtung 71 und die Sollwertbegrenzungseinrichtung 72 in einer Berechnungsperiode auszuführen ist, veranschaulicht.
Die Steuerungseinheit 70 berechnet eine Drehzahldifferenz (Vorderraddrehzahl - Hinterraddrehzahl), die eine Differenz zwischen einer durchschnittlichen Drehzahl des rechten sowie des linken Vorderrades 182 und 181 pro Zeiteinheit (Vorderraddrehzahl) und einer Durchschnittsdrehzahl des rechten sowie des linken Hinterrades 192 und 191 pro Zeiteinheit (Hinterraddrehzahl) ist, basierend auf Radgeschwindigkeitssignalausgaben mittels einer Erfassung, die durch die Radgeschwindigkeitssensoren 101 bis 104 ausgeführt wird (Schritt S1). Die Drehzahldifferenz entspricht der vorstehend beschriebenen Vorder-Hinterraddrehzahldifferenz. Die Steuerungseinheit 70 berechnet einen Momentsollwert T* durch Bezugnahme auf das Momentsollwertkennfeld 741 basierend auf der in Schritt S1 bestimmten Drehzahldifferenz (Schritt S2).
Als nächstes bestimmt die Steuerungseinheit 70, ob die abgeschätzte Temperatur der Hauptkupplung 3 kleiner oder gleich einem vorbestimmten Wert ist (Schritt S3). Wenn die abgeschätzte Temperatur der Hauptkupplung 3 höher ist als der vorbestimmte Wert (S3: Nein), wird die in dem Ablaufdiagramm veranschaulichte Verarbeitung beendet. Wenn die abgeschätzte Temperatur der Hauptkupplung 3 kleiner oder gleich dem vorbestimmten Wert ist (S3: Ja), berechnet die Steuerungseinheit 70 einen oberen Referenzgrenzwert durch Bezugnahme auf das Kennfeld eines oberen Referenzgrenzwertes 742 basierend auf der in Schritt S1 bestimmten Drehzahldifferenz (Schritt S4).
Als nächstes berechnet die Steuerungseinheit 70 ein Änderungsausmaß der Drehzahldifferenz (Schritt S5). Das Änderungsausmaß der Drehzahldifferenz ist eine Differenz zwischen einer Drehzahldifferenz in einer vorhergehenden Berechnungsperiode und einer Drehzahldifferenz in einer gegenwärtigen Berechnungsperiode, und entspricht dem Änderungsausmaß der Vorder-Hinterraddrehzahldifferenz pro Zeiteinheit, die vorstehend beschrieben wurde. Z. B. weist das Änderungsausmaß der Drehzahldifferenz einen großen positiven Wert auf, wenn die Differenz zwischen der Vorderraddrehzahl und der Hinterraddrehzahl aufgrund eines Schlupfs des rechten sowie des linken Vorderrades 182 und 181 ansteigt. Die Steuerungseinheit 70 berechnet einen Korrekturkoeffizienten durch Bezugnahme auf das Korrekturkoeffizientenkennfeld 743 basierend auf dem Änderungsausmaß der Drehzahldifferenz pro Zeiteinheit (Schritt S6).
Als nächstes vergleicht die Steuerungseinheit 70 den gegenwärtigen Wert des Änderungsausmaßes der Drehzahldifferenz, das in Schritt S5 bestimmt wird, mit dem vorhergehenden Wert des Änderungsausmaßes der Drehzahldifferenz, das in der vorhergehenden Berechnungsperiode bestimmt wird, wodurch eine Beziehung der Größenordnungen bestimmt wird (Schritt S7). Wenn der gegenwärtige Wert kleiner oder gleich dem vorhergehenden Wert bei der Bestimmung des Schritts S7 (S7: Ja), d. h., wenn das Änderungsausmaß der Drehzahldifferenz konstant ist oder abnimmt, führt die Steuerungseinheit 70 Verarbeitungsoperationen von Schritt S8 und den darauffolgenden Schritten aus. Wenn der gegenwärtige Wert größer als der vorhergehende Wert ist (S7: Nein), d. h., wenn das Änderungsausmaß der Drehzahldifferenz ansteigt, führt die Steuerungseinheit 70 Verarbeitungsoperationen der Schritte S11 bis S14 aus.
In der Verarbeitungsoperation des Schritts S8 bestimmt die Steuerungseinheit 70, ob der Wert eines Dauer-Zeitgebers bzw. Timers kleiner ist als ein Schwellenwert. Der Dauer-Zeitgeber ist ein Zeitgeber, der derart bereitgestellt ist, dass, wenn die Vorder-Hinterraddrehzahldifferenz ansteigt, der basierend auf dem Maximalwert des Änderungsausmaßes der Vorder-Hinterraddrehzahldifferenz pro Zeiteinheit bestimmte Korrekturkoeffizient in der darauffolgenden Berechnung des oberen Grenzwertes für eine vorbestimmte Zeit verwendet wird. Z. B. beträgt der Schwellenwert in Schritt S8 500 ms. D. h., wenn das Änderungsausmaß der Drehzahldifferenz ansteigt, wird der Korrekturkoeffizient in jeder Berechnungsperiode aktualisiert. Wenn das Änderungsausmaß der Drehzahldifferenz abnimmt, verbleibt der Korrekturkoeffizient auf einem relativ kleinen Wert in einem Fall, in dem das Änderungsausmaß der Drehzahldifferenz maximal ist.
Wenn der Wert des Dauer-Zeitgebers kleiner ist als der Schwellenwert, bei der Bestimmungsverarbeitung des Schritts S8 (S8: Ja), inkrementiert die Steuerungseinheit 70 den Dauer-Zeitgeber (Schritt S9), und ersetzt den gegenwärtigen Wert des Korrekturkoeffizienten mit dem vorhergehenden Wert in der vorhergehenden Berechnungsperiode (Schritt S10). Das Inkrement in Schritt S9 entspricht der Berechnungsperiode.
Wenn das Bestimmungsergebnis von Schritt S7 oder Schritt S8 nein ist, setzt die Steuerungseinheit 70 den Wert des Dauer-Zeitgebers auf 0 (Schritt S11), und bestimmt eine Beziehung der Größenordnungen zwischen dem gegenwärtigen Wert und dem vorhergehenden Wert des Korrekturkoeffizienten (Schritt S12). Wenn bei dieser Bestimmung der gegenwärtige Wert des Korrekturkoeffizienten kleiner ist als der vorhergehende Wert (S12: Ja), führt die Steuerungseinheit 70 eine Filterverarbeitung bezüglich des Korrekturkoeffizienten mit einer Zeitkonstanten τ₁ aus (Schritt S13). Wenn bei der Bestimmung von Schritt S12 der gegenwärtige Wert des Korrekturkoeffizienten größer oder gleich dem vorhergehenden Wert ist (S12: Nein), führt die Steuerungseinheit 70 eine Filterverarbeitung bezüglich des Korrekturkoeffizienten mit einer Zeitkonstanten τ₂ aus (Schritt S14). Die Zeitkonstante τ₂ ist größer als die Zeitkonstante τ₁ . Wenn der Korrekturkoeffizient ansteigt, steigt der Korrekturkoeffizient im Vergleich zu dem Fall, in dem der Korrekturkoeffizient abnimmt, leicht an. Z. B. beträgt die Zeitkonstante τ₁ 0 Sekunden und die Zeitkonstante τ₂ beträgt 1 Sekunde.
Nach den vorstehend beschriebenen Verarbeitungsoperationen berechnet die Steuerungseinheit 70 einen oberen Grenzwert durch Multiplizieren des oberen Referenzgrenzwertes mit dem Korrekturkoeffizienten (Schritt S15). Anschließend bestimmt die Steuerungseinheit 70, ob der in Schritt S2 bestimmte Momentsollwert T* größer ist als der obere Grenzwert (Schritt S16). Wenn der Momentsollwert T* größer ist als der obere Grenzwert (S16: Ja), ersetzt die Steuerungseinheit 70 den Momentsollwert T* mit dem in Schritt S15 bestimmten oberen Grenzwert (Schritt S17). D. h., dass der Momentsollwert T* auf einen Wert kleiner oder gleich dem oberen Grenzwert begrenzt wird. Wenn der Momentsollwert T* kleiner oder gleich dem oberen Grenzwert ist, führt die Steuerungseinheit 70 Verarbeitungsoperationen als die Stromsteuerung 73 durch Verwenden des in Schritt S2 bestimmten Momentsollwerts T* aus, ohne den Momentsollwert T* mit dem oberen Grenzwert zu ersetzten.
8 und 9 sind Graphen, die Beispiele von Änderungen eines Momentsollwerts veranschaulichen, wenn die Vorder-Hinterraddrehzahldifferenz beispielsweise aufgrund eines Schlupfs von einem des rechten und des linken Vorderrades 182 und 181 ansteigt, und ein Ist-Moment, das eine gegenwärtige an das rechte sowie das linke Hinterrad 192 und 191 übertragene Antriebskraft ist. 8 ist ein Beispiel des Falles, in dem der Momentsollwert auf den oberen Grenzwert, der wie vorstehend beschrieben eingestellt ist, begrenzt wird. 9 ist ein Vergleichsbeispiel eines Falles, in dem die Verarbeitung des Begrenzens des Momentsollwerts nicht ausgeführt wird. In 8 und 9 stellt die horizontale Achse eine Zeitachse dar, und die vertikale Achse repräsentiert die Größenordnung eines Moments.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel nimmt der Korrekturkoeffizient ab, wenn das Änderungsausmaß der Vorder-Hinterraddrehzahldifferenz pro Zeiteinheit ansteigt. Der obere Grenzwert wird durch ein Produkt des Korrekturkoeffizienten mit dem oberen Referenzgrenzwert eingestellt. Daher wird der obere Grenzwert kleiner eingestellt, wenn das Änderungsausmaß der Vorder-Hinterraddrehzahldifferenz pro Zeiteinheit ansteigt, wodurch der Momentsollwert begrenzt wird. Daher kann ein Übersteigen bzw. Überschwingen des Ist-Moments unterbunden werden, wie in 8 veranschaulicht ist. Wenn die Verarbeitung des Begrenzens des Momentsollwerts nicht ausgeführt wird, schwingt das Ist-Moment über, wie beispielsweise in 9 veranschaulicht ist. Daher ist es erforderlich, die Festigkeiten der Abschnitte, wie etwa der Gelenkwelle 14 und dem Heckdifferenzial 15 zum Übertragen der Antriebskraft an das rechte sowie das linke Hinterrad 192 und 191 zu erhöhen. Alternativ ist es erforderlich, die an das rechte sowie das linke Hinterrad 192 und 191 zu übertragende Antriebskraft in Anbetracht des Überschwingens signifikant zu begrenzen.
D. h., dass gemäß diesem Ausführungsbeispiel der obere Grenzwert kleiner eingestellt wird, wenn das Änderungsausmaß der Vorder-Hinterraddrehzahldifferenz pro Zeiteinheit ansteigt, wodurch eine erforderliche Antriebskraft in Richtung des rechten sowie des linken Hinterrades 192 und 191 verteilt werden kann, während eine Beschädigung der Komponenten des Antriebskraftübertragungspfades, über den die Antriebskraft zu dem rechten sowie dem linken Hinterrad 192 und 191 übertragen wird, sicher unterbunden wird. Daher kann die Fahrstabilität des Vierrad-angetriebenen Fahrzeuges erhöht werden.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel nehmen der obere Referenzgrenzwert und der Korrekturkoeffizient ab, wenn die abgeschätzte Temperatur der Hauptkupplung 3 abnimmt. Daher kann das Überschwingen der Antriebskraft, die an das rechte sowie das linke Hinterrad 192 und 191 zu übertragen ist, auch bei niedriger Temperatur unterbunden werden, bei der die Viskosität des Schmieröls hoch ist. Wenn die Vorder-Hinterraddrehzahldifferenz ansteigt, wird der basierend auf dem Maximalwert des Änderungsausmaßes der Vorder-Hinterraddrehzahldifferenz pro Zeiteinheit bestimmte Korrekturkoeffizient in der darauffolgenden Berechnung des oberen Grenzwertes für eine vorbestimmte Zeit verwendet. Daher wird das Überschwingen sicherer unterbunden.
Die vorliegende Erfindung kann angemessen modifiziert werden, ohne von dem Geist der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Z. B. ist die Konfiguration des Antriebssystems des Vierrad-angetriebenen Fahrzeugs 1 sowie die Anordnungsposition der Antriebskraftübertagungsvorrichtung 2 nicht auf die in 1 veranschaulichten beschränkt, sondern können verschiedenartig modifiziert werden. Das Stellglied 6, das konfiguriert ist, um die Druckkraft zum Drücken der Hauptkupplung 3 zu erzeugen, ist nicht auf das Stellglied 6 unter Verwendung des Nockenmechanismus 4 und dem elektromagnetischen Kupplungsmechanismus 5 beschränkt. Z. B. kann der Nockenmechanismus 4 durch einen Elektromotor betätigt werden, oder die Hauptkupplung 3 kann über einen Hydraulikdruck einer durch einen Elektromotor zu betätigenden Ölpumpe gedrückt werden.
Eine Steuerungsvorrichtung (7) ist konfiguriert, um eine Antriebskraftübertragungsvorrichtung (2) zu steuern. Die Steuerungsvorrichtung (7) umfasst eine Momentsollwertberechnungseinrichtung (71), die konfiguriert ist, um einen Momentsollwert für das rechte sowie das linke Hinterrad (192, 191) basierend auf einer Vorder-Hinterraddrehzahldifferenz zu berechnen, eine Sollwertbegrenzungseinrichtung (72), die konfiguriert ist, um den Momentsollwert auf einen Wert kleiner oder gleich einem oberen Grenzwert zu begrenzen, und eine Stromsteuerung (73), die konfiguriert ist, um einen Strom, der zu der Antriebskraftübertragungsvorrichtung (2) zuzuführen ist, derart zu steuern, dass eine basierend auf dem Momentsollwert bestimmte Antriebskraft an das rechte sowie das linke Hinterrad (192, 191) übertragen wird. Wenn die Vorder-Hinterraddrehzahldifferenz ansteigt, stellt die Sollwertbegrenzungseinrichtung (72) den oberen Grenzwert kleiner ein, wenn ein Änderungsausmaß der Vorder-Hinterraddrehzahldifferenz pro Zeiteinheit ansteigt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2010241210 [0003]
JP 2010241210 A [0003, 0004]

Claims

Antriebskraftübertragungssteuerungsvorrichtung, mit: einer Antriebskraftübertragungssteuervorrichtung, die an einen Vierrad-angetriebenen Fahrzeug zu montieren ist, das konfiguriert ist, um zwischen einem Vierrad-Antriebsmodus, bei dem eine Antriebsquelle an Hauptantriebsräder und Hilfsantriebsräder übertragen wird, und einem Zweirad-Antriebsmodus, bei dem die Antriebskraft nur zu den Hauptantriebsrädern übertragen wird, umzuschalten, wobei die Antriebskraftübertragungsvorrichtung konfiguriert ist, um die an die Hilfsantriebsräder zu übertragende Antriebskraft anzupassen; und einer Steuerungsvorrichtung, die konfiguriert ist, um die Antriebskraftübertragungsvorrichtung durch Zuführen eines Stroms an die Antriebskraftübertragungsvorrichtung zu steuern, wobei die Steuerungsvorrichtung umfasst: eine Sollwertberechnungseinrichtung, die konfiguriert ist, um einen Sollwert der an die Hilfsantriebsräder zu übertragenden Antriebskraft basierend auf einer Drehzahldifferenz zwischen den Hauptantriebsrädern und den Hilfsantriebsrädern zu berechnen; eine Sollwertbegrenzungseinrichtung, die konfiguriert ist, um einen oberen Grenzwert des Sollwertes einzustellen, und den Sollwert auf einen Wert kleiner oder gleich dem oberen Grenzwert zu begrenzen; und eine Stromsteuerung, die konfiguriert ist, um den Strom, der der Antriebskraftübertragungsvorrichtung zuzuführen ist, derart zu steuern, dass eine Antriebskraft, die basierend auf dem Sollwert, der auf den Wert kleiner oder gleich dem oberen Grenzwert begrenzt ist, bestimmt wird, an die Hilfsantriebsräder übertragen wird, und wenn die Drehzahldifferenz ansteigt, die Sollwertbegrenzungseinrichtung konfiguriert ist, um den oberen Grenzwert kleiner einzustellen, wenn ein Änderungsausmaß der Drehzahldifferenz pro Zeiteinheit ansteigt.
Antriebskraftübertragungssteuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Antriebskraftübertragungssteuervorrichtung konfiguriert ist, um die Antriebskraft über eine Kupplung umfassend eine Vielzahl von Kupplungsplatten, deren Gleitreibung mit Schmieröl geschmiert wird, zu übertragen, und die Sollwertbegrenzungseinrichtung konfiguriert ist, um einen oberen Referenzgrenzwert basierend auf der Drehzahldifferenz derart zu bestimmen, dass der obere Referenzgrenzwert abnimmt, wenn die Drehzahldifferenz ansteigt, einen Korrekturkoeffizienten zu bestimmen, der abnimmt, wenn das Änderungsausmaß der Drehzahldifferenz pro Zeiteinheit ansteigt, und den oberen Grenzwert durch Multiplizieren des oberen Referenzgrenzwertes mit dem Korrekturkoeffizienten einzustellen.
Antriebskraftübertragungssteuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die Sollwertbegrenzungseinrichtung konfiguriert ist, um den oberen Referenzgrenzwert basierend auf der Drehzahldifferenz und einer abgeschätzten Temperatur der Kupplung zu bestimmen, so dass der obere Referenzgrenzwert abnimmt, wenn die Drehzahldifferenz zunimmt und die abgeschätzte Temperatur der Kupplung abnimmt.
Antriebskraftübertragungssteuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei die Sollwertbegrenzungseinrichtung konfiguriert ist, um den Korrekturkoeffizienten derart zu bestimmen, dass der Korrekturkoeffizient abnimmt, wenn das Änderungsausmaß der Drehzahldifferenz pro Zeiteinheit ansteigt und die abgeschätzte Temperatur der Kupplung abnimmt.
Antriebskraftübertragungssteuerungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei, wenn die Drehzahldifferenz ansteigt, die Sollwertbegrenzungseinrichtung konfiguriert ist, um einen basierend auf einem Maximalwert des Änderungsausmaßes der Drehzahldifferenz pro Zeiteinheit bestimmten Korrekturkoeffizienten bei einer darauffolgenden Berechnung des oberen Grenzwertes für eine vorbestimmte Zeit zu verwenden.
Antriebskraftübertragungssteuerungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die Steuerungsvorrichtung konfigurieret ist, um eine Verarbeitung des Begrenzens des Sollwertes auf den Wert kleiner oder gleich dem oberen Grenzwert nur auszuführen, wenn die abgeschätzte Temperatur der Kupplung kleiner ist, als ein vorbestimmter Wert.
Antriebskraftübertragungssteuerungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei die Sollwertbegrenzungseinrichtung konfiguriert ist, um die Filterverarbeitung bezüglich des Korrekturkoeffizienten mit einer vorbestimmten Zeitkonstante auszuführen.