説明

少なくとも一時的に四輪稼動される自動車用の制御装置

少なくとも一時的に四輪稼動される自動車用の制御装置であって、制御ユニットを備え、この制御ユニットを用い、駆動ユニットの駆動モーメントが、持続的に駆動ユニットと接続されている第一の駆動輪に対し及び要求に応じて伝達クラッチを介して駆動ユニットと接続可能である第二の駆動輪に対し、アクチュエータ装置を用いて伝達クラッチにおいて調節すべきである目標・クラッチモーメントを制御ユニットが検出することにより、可変に配分可能である、前記制御装置において、目標・クラッチモーメントの検出時に、伝達クラッチの少なくとも1つの負荷度及び/又はアクチュエータ装置の少なくとも1つの負荷度が考慮されるように制御ユニットが構成されている。この際、重要な位置を占めることは、特に、スリップを防止するためのできるだけ迅速な閉鎖に関し、伝達クラッチの短時間・負荷度を考慮することである。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、特許請求項1の前提部に記載した、少なくとも一時的に四輪稼動される自動車(原動機付き車両;モータビークル)用の制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
この種の制御装置は例えば特許文献1に記載されている。それによると、前後方向ロックとして摩擦クラッチ(伝達クラッチ)を適切に制御することにより、前軸(フロントアクスル)の車輪と後軸(リヤアクスル)の車輪との間のトルク配分比を変更させるトルク配分装置が知られている。トルク配分比を固定することにより車両の走行特性が多大に影響され得る。その際、特許文献1の対象は特にカーブ走行時の走行動性に従事している。ここで一時的に四輪稼動される自動車とは、伝達クラッチを介して連結可能な後輪駆動部(リヤホイールドライブ)を備えた基本的に前輪駆動される自動車、又は、伝達クラッチを介して連結可能な前輪駆動部(フロントホイールドライブ)を備えた基本的に後輪駆動される自動車、又は、前軸と後軸との間のトルク配分を変更する調整可能な伝達クラッチを備えたフルタイム全輪駆動車両であり得る。
【0003】
以下、これに関して一般化し、持続的に駆動ユニットと接続されている車輪を第一の駆動輪と称し、伝達クラッチを介して要求に応じて駆動ユニットと接続可能な車輪を第二の駆動輪と称するものとする。
【0004】
更にこの種の周知の制御装置は、多くの場合、第一の駆動軸(第一のドライブアクスル)の回転数と第二の駆動軸(第二のドライブアクスル)の回転数との間の回転数差に依存した伝達クラッチの制御を有している(例えば特許文献2)。
【0005】
【特許文献1】DE10054023A1
【特許文献2】DE3427725C2
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明の課題は、伝達クラッチの使用可能性及び/又は伝達クラッチを制御するためのアクチュエータ装置の使用可能性に関し、冒頭に掲げた形式の制御装置を改善することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
前記の課題は、特許請求項1に記載した構成により解決される。有利な他の構成は従属特許請求項の対象である。
【0008】
本発明は、中でも、伝達クラッチ及び/又はアクチュエータ装置の使用可能性を向上させる目的で、目標・クラッチモーメントの検出時には、部分的に矛盾する要求が得られることになるという認識を基礎としている。これらの異なる要求は、先ずは制御ユニット内部で異なる中間・目標・クラッチモーメントとして反映され、これらの中間・目標・クラッチモーメントは、実際に調節すべき最終的な目標・クラッチモーメントを獲得するために整合されなくてはならない。従って本発明の対象は、特に、走行動的な要求を考慮しないわけではない異なる中間・目標・クラッチモーメントの優先付けストラクチャの形式のモーメント整合である。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
図面には本発明の実施形態が描かれている。
【実施例1】
【0010】
図1には、要求に応じて伝達クラッチ1を介して連結可能な前輪駆動部を備えた基本的に後輪駆動される自動車(原動機付き車両;モータビークル)の形式の一時的に四輪稼動される車両が描かれている。伝達クラッチ1は制御ユニット8を介して調節可能である。制御ユニット8は、その外部に備えられた即ち例えば伝達クラッチ1の近傍に又は伝達クラッチ1に直接的に装着された補助制御装置10を含み得て、補助制御装置10は、例えば、設定された目標・クラッチモーメントを、伝達クラッチ1の位置調整ユニット(ここでは非図示)をコントロールするための電流に変換する。制御ユニット8は必ずしも2つの部分制御装置に分割される必要はない。
【0011】
図1による車両では、伝達クラッチ1が開いていると駆動ユニット9の全トルク(駆動モーメント)が後軸3の車輪6及び7に伝達される。駆動ユニット9は、好ましくは内燃機関9.1と変速機9.2と少なくとも1つの駆動制御装置(ここでは詳細に描かれていない)とから構成される。この駆動制御装置は例えば周知の自動車データバスCANを介して制御ユニット8と交信する。図1において後輪6及び7は第一の駆動輪であり、その理由はそれらが持続的に駆動ユニット9と接続されているためである。伝達クラッチ1におけるクラッチモーメントの増加に伴い駆動ユニット9は前軸2の車輪4及び5も駆動する。従って前輪4及び5は第二の駆動輪である。
【0012】
制御ユニット8は、他の入力信号に加え、特に、アクセルペダルの位置FP、ステアリング角度LW、ヨー角速度r、全車輪4、5、6、7の車輪回転数nVL、nVR、nHL、nHR(VL;前輪左側、VR;前輪右側、HL;後輪左側、HR;後輪右側)、内燃機関回転数nM、内燃機関モーメントMM、並びに車両速度vを検知又は検出する。
【0013】
駆動ユニット9の駆動モーメントを配分するために、駆動ユニット9或いは第一の駆動輪6及び7と第二の駆動輪4及び5との間に配設されている伝達クラッチ1に対し、調節すべきクラッチモーメントMKsoll(K;クラッチ、soll;目標)が設定される。好ましくは、制御ユニット8は目標・クラッチモーメントMKsollを補助制御装置10へと出力する。補助制御装置10は、目標・クラッチモーメントMKsollを、ここで特には描かれていないアクチュエータ装置をコントロールするための電流に変換する。
【0014】
制御ユニット8は、アクチュエータ装置或いは伝達クラッチ1の負荷度を、2つの部分制御ユニットに分割されている場合には好ましくは補助制御装置10により検知し、又は対応する入力信号に依存してそれ自身で検出する。この際、好ましくは、伝達クラッチ1のオイルディスクの長時間・負荷度B3と、伝達クラッチ1のオイルディスクの短時間・負荷度B2と、アクチュエータの負荷度B1とが区別される。アクチュエータは好ましくは電動機(電気モータ)であり、この電動機はオイルディスクの開閉のためにウォーム伝動装置を動かす。負荷度は、特に、摩擦損失、損傷特性曲線、又は温度経過を検知することに基づいて検出される絶対値又は相対値であり得る。
【0015】
図2に制御ユニット8の他の詳細が示されている。
【0016】
制御ユニット8内では、調整器ユニットを用い、車輪滑り(ホイールスリップ)と、オーバーステア及びアンダーステアのような走行動的な値とを考慮し、目標・クラッチモーメントMKsollを決定するための走行動的な調整関与部分MK_Regler(Regler;調整器)が検出される。(ここで詳細には描かれていない)前制御ユニット内では、特に運転者の要望をうかがわせる検出された入力信号に依存し、基礎前制御関与部分MK_vor(vor;前)が検出され、好ましくは前制御整合器21へと出力される。
【0017】
長時間・保護ブロック27内では伝達クラッチ1の長時間・負荷度B3が考慮される。長時間・負荷度B3が、設定されている閾値よりも大きい場合、長時間・保護ブロック27により、最大許容クラッチモーメントMK_L_lang(lang;長い)が設定される。この際、長時間・負荷度B3は、例えば検出された所謂摩擦損失による損傷により特徴付けられ得る。また好ましくは、最大許容クラッチモーメントMK_L_langは、外温に比例する値が、設定されている温度閾値よりも大きい場合にだけ設定される。本発明に従うこの構成の基礎には、長時間負荷時には高い外温が伝達クラッチ1の機械的な負荷を追加的に増加させるという認識がある。最大許容クラッチモーメントMK_L_langも好ましくは前制御整合器21へと出力される。
【0018】
アクチュエータ・保護ブロック26により、基本的に、アクチュエータ装置或いは電動機の負荷度B1の上昇時には、アクチュエータ装置の保持電流を減少するために、アクチュエータに関連した制限モーメントMK_M_max(max;最大)が設定可能である。また、定義されている複数の負荷度閾値を上回ることに依存し、アクチュエータに関連した複数の制限モーメントMK_M_maxを設定することも可能である。アクチュエータに関連した制限モーメントMK_M_maxも好ましくは前制御整合器21へと出力される。
【0019】
前制御整合器21は、好ましくは、提供されている入力信号から最小選択を行なう。特に、最大許容クラッチモーメントMK_L_langとアクチュエータに関連した制限モーメントMK_M_maxとが設定されている場合、両方のモーメントのうちより小さい方のモーメントが選択される。しかし、より高い基礎前制御関与部分MK_vorがある場合には、選択的に、最大許容クラッチモーメントMK_L_langよりも、アクチュエータに関連した制限モーメントMK_M_maxがより高く優先付けられ得て、その理由は、長時間の影響が短時間の影響よりもむしろ低い割合で優先付け可能であるためである。つまり、最小選択に代わり、選択的に、最大許容クラッチモーメントMK_L_langよりも、アクチュエータに関連した制限モーメントMK_M_maxをより高く優先付けることも可能である。
【0020】
前制御整合器21の出力モーメントMK_vor_korr(korr;修正)は、修正された基礎前制御関与部分であり、つまりこの部分では、少なくとも、場合による保持電流の減少に関してアクチュエータの負荷度B1が考慮され、更に伝達クラッチ1のオイルディスクの長時間・負荷度B3が考慮されている。
【0021】
加算器22内では、走行動的な調整関与部分MK_Reglerと前制御整合器21の出力モーメントMK_vor_korrの合算が行なわれる。加算器22の出力信号はヒステリシスユニット23の入力信号であり、このヒステリシスユニット23により、アクチュエータ或いは電動機の負荷度B1の上昇に伴いアクチュエータ装置の位置調整頻度を減少するためにヒステリシスバンドが広げられ得る。図示されている具体的な実施例では、そのために、ヒステリシスユニット23内に異なる3つのヒステリシスバンドが保管されている。比較的幅の狭いヒステリシスバンドH1は第1負荷度閾値の到達に至るまで選択され、中間のヒステリシスバンドH2は第2負荷度閾値の到達に至るまで選択され、比較的幅の広いヒステリシスバンドH3は第2負荷度閾値の超過以降に選択される。つまり全体として、それにより、アクチュエータ装置の負荷度B1の上昇に伴い目標・クラッチモーメントMKsollが、アクチュエータ装置の位置調整頻度が減少されるように検出される。
【0022】
ヒステリシスユニット23の出力信号は出力ユニット25の入力信号である。出力ユニット25内では、ヒステリシスユニット23の出力信号にとって基礎を成すモーメントMK_Hと、伝達クラッチ1の短時間・負荷度B2の考慮を基礎にする最小限必要なクラッチモーメントMK_L_kurzとの間で最大選択が行なわれる。最小限必要なクラッチモーメントMK_L_kurzは、好ましくは短時間・保護ブロック24により、短時間・負荷度B2が、設定されている閾値よりも大きい場合に設定される。
【0023】
つまり出力ユニット25内では、実際に調節すべき目標・クラッチモーメントMKsollが、制御ユニット内部における、異なる中間・目標・クラッチモーメントのモーメント整合の後、最終的に決定され、好ましくは補助制御装置10へと出力される。
【0024】
図2に描かれている特に有利な実施例により、以下のように、アクチュエータの負荷度B1の考慮、伝達クラッチ1の短時間・負荷度B2の考慮、伝達クラッチ1の長時間・負荷度B3の考慮に関し、優先付けストラクチャが達成される。
【0025】
短時間・負荷度B2の考慮を基礎にする最小限必要なクラッチモーメントMK_L_kurzの設定は、長時間・負荷度B3の考慮を基礎にする最大許容クラッチモーメントMK_L_langの設定に比べ、より高く優先付けられる。
【0026】
伝達クラッチ1の短時間・負荷度B2の考慮を基礎にする最小限必要なクラッチモーメントMK_L_kurzの設定は、アクチュエータ装置の負荷度B1の考慮を基礎にするアクチュエータに関連した制限モーメントMK_M_maxの設定に比べ、より高く優先付けられる。
【0027】
保持電流を減少するためにアクチュエータ装置の負荷度B1の考慮を基礎にするアクチュエータに関連した制限モーメントMK_M_maxの設定は、伝達クラッチ1の長時間・負荷度B3の考慮を基礎にする最大許容クラッチモーメントMK_L_langの設定に比べ、より高く優先付けられる。選択的に、保持電流を減少するためにアクチュエータ装置の負荷度B1の考慮を基礎にするアクチュエータに関連した制限モーメントMK_M_maxの設定時、及び、最大許容クラッチモーメントMK_L_langの設定時、最小選択が成され得る。
【0028】
しかし、同じ優先付けストラクチャが達成され得る、調整器ブロック及び計算ブロックの別の構成も想定可能である。
【0029】
全体として、本発明に従い、最も高い優先度で始まる以下の優先付けリストが得られる:
1.滑り(スリップ)を防止するためのできるだけ迅速な閉鎖に関し、伝達クラッチ1の短時間・負荷度B2を考慮すること。
2.過熱を保護するための位置調整頻度の減少に関し、アクチュエータの負荷度B1を考慮すること。
3.過熱を保護するための保持電流の減少に関し、アクチュエータの負荷度B1を考慮すること。
4.損失出力を防止するためのできるだけ迅速な開放に関し、伝達クラッチ1の長時間・負荷度B3を考慮すること。
5.上記の3及び4に対して選択的に:保持電流の減少に関してアクチュエータの負荷度B1を考慮する場合、及び、伝達クラッチ1の長時間・負荷度B3を考慮する場合における最小選択。
【図面の簡単な説明】
【0030】
【図1】伝達クラッチを介して連結可能な前輪駆動部を備えた基本的に後輪駆動される自動車を例にした、制御ユニットを介して調節可能な伝達クラッチを備えた一時的に四輪稼動される車両の概要を示す図である。
【図2】制御ユニットの一部分を示す図である。
【符号の説明】
【0031】
1 伝達クラッチ
2 前軸
3 後軸
4 車輪(前輪)
5 車輪(前輪)
6 車輪(後輪)
7 車輪(後輪)
8 制御ユニット
9 駆動ユニット
9.1 内燃機関
9.2 変速機
10 補助制御装置
21 前制御整合器
22 加算器
23 ヒステリシスユニット
24 短時間・保護ブロック
25 出力ユニット
26 アクチュエータ・保護ブロック
27 長時間・保護ブロック

【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも一時的に四輪稼動される自動車用の制御装置であって、制御ユニットを備え、この制御ユニットを用い、駆動ユニットの駆動モーメントが、持続的に駆動ユニットと接続されている第一の駆動輪に対し及び要求に応じて伝達クラッチを介して駆動ユニットと接続可能である第二の駆動輪に対し、アクチュエータ装置を用いて伝達クラッチにおいて調節すべきである目標・クラッチモーメントを制御ユニットが検出することにより、可変に配分可能である、前記制御装置において、
目標・クラッチモーメント(MKsoll)の検出時に、伝達クラッチ(1)の少なくとも1つの負荷度(B2、B3)及び/又はアクチュエータ装置の少なくとも1つの負荷度(B1)が考慮されるように制御ユニット(8;8、10)が構成されていることを特徴とする制御装置。
【請求項2】
伝達クラッチ(1)の短時間・負荷度(B2)と長時間・負荷度(B3)が考慮され、この際には、上昇する短時間・負荷度(B2)が目標・クラッチモーメント(MKsoll)の検出時にモーメントを増加するように作用し、上昇する長時間・負荷度(B3)が目標・クラッチモーメント(MKsoll)の検出時にモーメントを減少するように作用すること、及び、短時間・負荷度(B2)の考慮が長時間・負荷度(B3)の考慮よりもより高く優先付けられることを特徴とする、特許請求項1に記載の制御装置。
【請求項3】
伝達クラッチ(1)の短時間・負荷度(B2)が考慮されること、及び、短時間・負荷度(B2)が、設定されている閾値よりも大きい場合、目標・クラッチモーメント(MKsoll)の検出時に、最小限必要なクラッチモーメント(MK_L_kurz)が設定されることを特徴とする、特許請求項1又は2に記載の制御装置。
【請求項4】
伝達クラッチ(1)の長時間・負荷度(B3)が考慮されること、及び、長時間・負荷度(B3)が、設定されている閾値よりも大きい場合、目標・クラッチモーメント(MKsoll)の検出時に、最大許容クラッチモーメント(MK_L_lang)が設定されることを特徴とする、特許請求項1〜3のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項5】
外温に比例する値が、設定されている温度閾値よりも大きい場合にだけ、最大許容クラッチモーメント(MK_L_lang)が設定されることを特徴とする、特許請求項4に記載の制御装置。
【請求項6】
短時間・負荷度(B2)の考慮を基礎にする最小限必要なクラッチモーメント(MK_L_kurz)の設定が、長時間・負荷度(B3)の考慮を基礎にする最大許容クラッチモーメント(MK_L_lang)の設定に比べ、より高く優先付けられることを特徴とする、特許請求項1〜5のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項7】
アクチュエータ装置の負荷度(B1)の上昇に伴い目標・クラッチモーメント(MKsoll)が、アクチュエータ装置の位置調整頻度が減少されるように検出されることを特徴とする、特許請求項1〜6のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項8】
目標・クラッチモーメント(MKsoll)の出力前にヒステリシスユニット(23)が設けられていること、及び、負荷度(B1)の上昇に伴いアクチュエータ装置の位置調整頻度を減少するためにヒステリシスバンドが広げられることを特徴とする、特許請求項7に記載の制御装置。
【請求項9】
アクチュエータ装置の負荷度(B1)の上昇に伴い目標・クラッチモーメント(MKsoll)が、アクチュエータに関連した制限モーメント(MK_M_max)の設定によりアクチュエータ装置の保持電流が減少可能であるように検出されることを特徴とする、特許請求項1〜8のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項10】
目標・クラッチモーメント(MKsoll)の検出時に、負荷度の考慮、特に伝達クラッチ(1)の短時間・負荷度(B2)の考慮を基礎にする最小限必要なクラッチモーメント(MK_L_kurz)の設定が、アクチュエータ装置の負荷度(B1)の考慮を基礎にするアクチュエータに関連した制限モーメント(MK_M_max)の設定に比べ、より高く優先付けられることを特徴とする、特許請求項1〜9のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項11】
目標・クラッチモーメント(MKsoll)の検出時に、アクチュエータ装置の負荷度(B1)の考慮を基礎にするアクチュエータに関連した制限モーメント(MK_M_max)の設定が、負荷度の考慮、特に伝達クラッチ(1)の長時間・負荷度(B3)の考慮を基礎にする最大許容クラッチモーメント(MK_L_lang)の設定に比べ、より高く優先付けられることを特徴とする、特許請求項1〜10のいずれか一項に記載の制御装置。

【図1】
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【図2】
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【公表番号】特表2006−528570(P2006−528570A)
【公表日】平成18年12月21日(2006.12.21)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−520775(P2006−520775)
【出願日】平成16年7月17日(2004.7.17)
【国際出願番号】PCT/EP2004/008093
【国際公開番号】WO2005/009774
【国際公開日】平成17年2月3日(2005.2.3)
【出願人】(391009671)バイエリッシェ モートーレン ウエルケ アクチエンゲゼルシャフト (194)
【氏名又は名称原語表記】BAYERISCHE MOTOREN WERKE AKTIENGESELLSCHAFT
【Fターム(参考)】