專利名稱：車輛的差速作用控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及差速作用控制裝置，特別是車輛的差速作用控制裝置，它包括設(shè)在前輪之間、后輪之間以及前軸和后軸之間的各個差速器。
所謂四輪驅(qū)動車輛。除了設(shè)在前輪之間的前差速器和設(shè)在后輪之間的后差速器以外，在前驅(qū)動軸和后驅(qū)動軸之間還設(shè)有中央差速器。對于四輪驅(qū)動車輛來說，不僅在前輪之間和后輪之間可提供適當(dāng)?shù)牟钏僮饔?，而且在前軸和后軸之間也能夠提供適當(dāng)?shù)牟钏僮饔茫员阃ㄟ^這些差速器消除所謂急轉(zhuǎn)彎制動作用。
然而應(yīng)注意到，對傳統(tǒng)的四輪驅(qū)動車輛來說，如果車輛的某一車輪開始空轉(zhuǎn)，就難以進行穩(wěn)定的起動或穩(wěn)定的加速，這是因為此時發(fā)動機的驅(qū)動扭矩難以有效地傳遞到除空轉(zhuǎn)輪以外的其它輪子上。結(jié)果，驅(qū)動穩(wěn)定性、制動性能和加速性能都被降低了。
為此，1987年公開的日本專利公開說明書NO.62-166114公開了一種可以根據(jù)車輛的驅(qū)動狀態(tài)通過液壓控制對前、后和/或中央差速器進行鎖定和釋放的差速作用控制裝置。
差速作用控制裝置接收控制線路中各相應(yīng)輪的輪速以及轉(zhuǎn)向角信號，根據(jù)這些信號判斷車輛此時是在粗糙路面上行駛，還是在直行、加速或制動，并且控制前、后和中央差速器，以便改善轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性、制動性能和加速性能。
應(yīng)注意到，傳統(tǒng)的差速作用控制裝置在某個差速器需要鎖定時總是將兩個或多個差速器同時鎖定。因此，傳遞到車輪上的扭矩值突然改變而引起所謂的扭矩沖擊。在上述日本專利公開NO.62-166114中所述的差速作用控制裝置中，差速控制是依照諸如加速、減速等某種特定的車輛運行狀態(tài)來進行的。因此，這顯然無法實現(xiàn)使駕駛員感到滿意的很好的差速控制。
此外，在日本專利公開NO.62-166114所述的差速作用控制裝置中，每個差速器是根據(jù)不同的控制參數(shù)來控制的。然而，最好是檢測出各差速器相互間的控制狀態(tài)并根據(jù)車輛的整體行駛特性來控制各個差速器。如果差速器相互獨立地控制，就會降低操縱靈活性、行駛穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向特性。
例如，在一個四輪驅(qū)動車輛中，當(dāng)中央差速器鎖定時，驅(qū)動力在前、后差速器上的分配率是相等的，當(dāng)中央差速器釋放時，驅(qū)動力在前差速器上的分配相對于后差速器來說減小。在中央差速器釋放的情況下而某一個后輪發(fā)生滑移時，若增加對后差速器的驅(qū)動力分配，將會加重轉(zhuǎn)向過度的傾向。其原因如下對車輪的扭矩分配率變化時，盡管此時發(fā)動機的輸出功率沒有變化，但從每個車輪傳遞到地面上的驅(qū)動力隨之發(fā)生了變化。然而應(yīng)當(dāng)理解，車輪的容量，也就是每一個車輪能夠向地面所傳遞的驅(qū)動力總量，基本上是恒定的而不管傳給車輪的力的方向是否有所變化(這一現(xiàn)象還常采用摩擦圓來解釋)。因此，如果分配給后輪的驅(qū)動力增加，后輪的附著力，也就是后輪對于作用于車輛的側(cè)向力的阻力將減小，從而加劇車輛的轉(zhuǎn)向過度傾向。因此，最好是能夠?qū)γ總€差速器的差速作用控制狀態(tài)進行檢測或監(jiān)測，以加強對車輛差速作用的全面控制。
因此，本發(fā)明的目的是通過對車輛整個運行狀態(tài)的差速作用的控制來提供良好的車輛轉(zhuǎn)向特性。
本發(fā)明的另一目的是提供一種差速作用控制裝置，通過它獲得安全的車輛駕駛特性。
本發(fā)明的另一個目的是無論驅(qū)動力在前后輪之間的分配怎樣變化，都能夠根據(jù)該驅(qū)動力的分配而對每個差速器進行差速控制，以實現(xiàn)良好的運行特性。
本發(fā)明上述和其它的目的可通過下述裝置-車輛的差速作用控制裝置來實現(xiàn)，它包括設(shè)置在軸之間的用以提供軸之間差速作用的軸間差速器、設(shè)置在輪之間的用以提供輪之間差速作用的輪間差速器、用于測定車輛的運行狀態(tài)并根據(jù)所測定的運行狀態(tài)來設(shè)定預(yù)定參數(shù)的參數(shù)設(shè)定裝置、用于根據(jù)所述參數(shù)來設(shè)定車輛標(biāo)定橫向擺動率的標(biāo)的橫向擺動率設(shè)定裝置、用于測定車輛運行時實際橫向擺動率的測定裝置、以及包括根據(jù)實際橫向擺動率和標(biāo)的橫向擺動率之間的差值來控制軸間和輪間差速器差速作用的差速控制裝置。
在較佳的實施例中，當(dāng)標(biāo)的橫向擺動率小于實際橫向擺動率時，相對于輪間差速器而言，差速控制裝置增加軸間差速器的約束差速作用的約束力。
在本發(fā)明的另一方面，輪間差速器包括設(shè)置在前輪之間的前差速器和設(shè)置在后輪之間的后差速器。當(dāng)標(biāo)的橫向擺動率大于實際橫向擺動率時，相對于其余的差速器而言，差速控制裝置增加后差速器的差速約束力。
在另一個較佳實施例中，當(dāng)標(biāo)的橫向擺動率小于實際橫向擺動率時，相對于前、后差速器而言，差速控制裝置增加軸間差速器的差速約束力。當(dāng)標(biāo)的橫向擺動率大于實際橫向擺動率時，相對于前差速器而言，差速控制裝置最好是增加后差速器以及軸間差速器的差速約束力。這樣就可以校正車輛的轉(zhuǎn)向不足傾向。另外，當(dāng)實際橫向擺動率大大超過標(biāo)的橫向擺動率時，差速控制裝置停止進行差速控制，避免差速約束力發(fā)生變化。
在另一個較佳實施例中，當(dāng)實際橫向擺動率大大超過標(biāo)定橫向擺動率時，差速控制裝置減小前差速器的差速約束力。
根據(jù)本發(fā)明，對于車輛的運行狀態(tài)進行測定以便根據(jù)運行狀態(tài)設(shè)定標(biāo)的橫向擺動率并且以標(biāo)的橫向擺動率收斂于實際橫向擺動率的方式來進行差速控制。標(biāo)的橫向擺動率依照它的預(yù)定特征來確定，標(biāo)的橫向擺動率預(yù)定特征是根據(jù)車輛的轉(zhuǎn)向角而預(yù)先設(shè)定的。這樣，如果轉(zhuǎn)向角被測出，那么根據(jù)與轉(zhuǎn)向角之間的預(yù)定關(guān)系，標(biāo)定橫向擺動率就能夠正確地給出。一般來說，當(dāng)軸間差速器的差速作用被約束時，在前輪之間和后輪之間的驅(qū)動力分配都是相等的，于是車輛趨向于直線行駛，另一方面意味著在轉(zhuǎn)彎時，對車輛的控制就有轉(zhuǎn)向不足的傾向。
與上述內(nèi)容相反，如果輪間差速器的差速作用受到約束，傳到左、右輪的驅(qū)動力相等，因此使車輛有直線行駛的傾向。如果車輛處于恒定的轉(zhuǎn)向操縱中使軸間差速器能夠有差速作用，在前、后輪之間的差速作用就能夠消除急轉(zhuǎn)彎制動現(xiàn)象。在這種情況下，轉(zhuǎn)向特性被控制而趨向于轉(zhuǎn)向過度，從而使車輛的最小轉(zhuǎn)彎半徑減小?？刂坪蟛钏倨饕约s束左、右后輪之間的差速作用時，轉(zhuǎn)彎過程中的外側(cè)后輪承受后差速器的制動扭矩。因此，與側(cè)向力相比，車輪的附著力大部分以制動力產(chǎn)生作用，這使得轉(zhuǎn)彎時外側(cè)后輪對側(cè)向力的阻力減小。于是，車輛的轉(zhuǎn)向特性被控制而趨向于轉(zhuǎn)向過度。
根據(jù)本發(fā)明，差速控制裝置依照參數(shù)設(shè)定車輛的標(biāo)定橫向擺動率，并且根據(jù)實際和標(biāo)的橫向擺動率來控制軸間和輪間差速器的差速作用。這樣，通過差速控制就可以改變車輛的轉(zhuǎn)向特性，以此獲得所需的轉(zhuǎn)向特性。
例如，假定實際橫向擺動率大于標(biāo)的橫向擺動率，或者轉(zhuǎn)向特性有轉(zhuǎn)向過度的傾向，與輪間差速器的差速作用相比軸間差速器的差速作用受到約束。因此，如上所述，驅(qū)動力在前后輪之間相等分配，也就是前后輪之間的差速作用被約束。結(jié)果抑制急轉(zhuǎn)彎轉(zhuǎn)向作用，以使車輛的轉(zhuǎn)向特性朝著轉(zhuǎn)向不足方面調(diào)整。特別是對于同時設(shè)有前、后差速器的車輛來說，如果實際橫向擺動率小于標(biāo)定橫向擺動率，換言之，車輛若有轉(zhuǎn)向不足的特性，與其它差速器相比后差速器的差速約束力有所增加，當(dāng)實際橫向擺動率大于標(biāo)定橫向擺動率時，也就是車輛若有轉(zhuǎn)向過度特性，與前、后差速器相比軸間差速器的差速約束力有所增加，這樣就可以有效地抑制車輛過大的轉(zhuǎn)向過度傾向。
此外，如果實際橫向擺動率小于標(biāo)的橫向擺動率，與前差速器相比后差速器的差速約束力有所增加，并且如果與前差速器相比軸間差速器的差速約束力有所增加，就能夠有效地使車輛趨向于轉(zhuǎn)向不足。
如果實際橫向擺動率大大超過標(biāo)的橫向擺動率，就停止對差速作用的差速控制，防止差速作用變化。這樣，即使此時車輛正處于緊急狀態(tài)，車輛的轉(zhuǎn)向特性也能保持不變，這使駕駛員能保持車輛穩(wěn)定的運行并保證車輛的安全性。在另一個實施例中，如果實際橫向擺動率大大超過標(biāo)的橫向擺動率，就減小前差速器的差速約束力，以改善前輪的操縱性。這樣，當(dāng)車輛處于緊急狀態(tài)時，駕駛員就可以在車輛轉(zhuǎn)向方面作出快速的反應(yīng)。
在本發(fā)明的另一方面，車輛的差速作用控制裝置包括設(shè)置在軸之間的用于在前后輪之間分配驅(qū)動力的分配裝置、用于測定車輛的運行狀態(tài)并根據(jù)運行狀態(tài)來設(shè)定預(yù)定參數(shù)的參數(shù)設(shè)定裝置、用于控制輪間差速器差速約束力的差速控制裝置，以及包括根據(jù)上述分配裝置所確定的前后輪之間的分配率而改變差速約束力的約束力改變裝置。
較好的是，當(dāng)前、后差速器當(dāng)中的一個差速器的扭矩分配率增加時，改變裝置最好減小該一個差速器的差速約束力。當(dāng)左、右輪之間允許有差速作用時，車輛在轉(zhuǎn)向狀態(tài)，例如轉(zhuǎn)彎或曲線行進中的轉(zhuǎn)向特性不發(fā)生急劇的變化，這樣就可以改善轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性。當(dāng)后輪的分配率增加時，車輛的轉(zhuǎn)向特性趨向于轉(zhuǎn)向過度，與比相反，當(dāng)前輪的分配率增加時，加大轉(zhuǎn)向不足。
在另一個較佳實施例中，當(dāng)前、后輪中的任一個的驅(qū)動力分配率增加時，改變裝置增加該一個輪間差速器的約束力。例如，如果前輪的分配率增加，改變裝置增加前差速器的差速約束力。另一方面，如果后輪的分配率增加，改變裝置就增加后差速器的約束力。當(dāng)車輛在光滑的路面或低摩擦路面上基本上無轉(zhuǎn)向條件地行駛時，其中增加了扭矩分配率的左右之間的差速作用受到約束，以改善操縱的靈活性。例如，當(dāng)后輪的驅(qū)動力分配率增加時，后輪易產(chǎn)生滑移，在這種情況下，通過約束后差速器的差速作用就可以消除這種滑移現(xiàn)象。
或者，當(dāng)前后輪之間的扭矩分配率變化時，改變裝置可能使驅(qū)動扭矩分配不增加的輪間差速器的差速約束力加大，通過控制約束驅(qū)動扭矩分配減小的輪間差速器的差速作用，可以改善直線行駛的操縱穩(wěn)定性。這點可以解釋如下如果降低某車輪的扭矩分配，如上所述，該車輪獲得抵抗側(cè)向力的一增大的附著力。這樣，即使車體受到外部作用，例如側(cè)風(fēng)，車輛也可避免側(cè)滑。另外，通過上述的差速控制，車輪的差速作用被約束。作為一種附加效果，車輛在直線行駛時的操縱穩(wěn)定性得到改善。
在本發(fā)明的另一方面，當(dāng)前后輪之間的扭矩分配率變化時，可以降低扭矩分配不增加的差速器的差速約速力。通過允許扭矩分配不增加的左右輪之間有差速作用，可以改善車輛的轉(zhuǎn)向特性。其原因解釋如下當(dāng)扭矩分配降低時，車輪抵抗側(cè)向力的附著力得到增強。然而，如果該車輪的差速作用被約束，抵抗側(cè)向力的附著力就被降低。結(jié)果，車輛的轉(zhuǎn)向特性可能會降低。為了避免上述情況，本發(fā)明至少在車輛的轉(zhuǎn)彎狀態(tài)下，允許扭矩分配不增加的差速器有差速作用，可利用左右輪之間的轉(zhuǎn)速差來作為前面提到的參數(shù)。
在中央差速器的約束力控制過程中，驅(qū)動力的分配率最好在40∶60至50∶50之間變化。中央差速器通常是一行星齒輪機構(gòu)并且在前后輪的驅(qū)動軸之間分配驅(qū)動力。
結(jié)合附圖參閱下面對較佳實施例的詳細說明，本發(fā)明的進一步的目的、特征和優(yōu)點將變得更為明顯。


圖1是設(shè)有本發(fā)明差速作用控制裝置的車輛控制系統(tǒng)的示意圖;
圖2是設(shè)在中央差速器中的多片式電磁離合器的截面視圖;
圖3是差速控制主程序的流程圖;
圖4是差速作用約束力的計算程序的流程圖;
圖5是根據(jù)橫向擺動率差值來較正差速約束力以便確定最終差速約束力的程序流程圖;
圖6是表達約束力與控制離合器線圈中控制電流之間相互關(guān)系的曲線圖;
圖7是表達中央差速器差速轉(zhuǎn)速與約束力權(quán)重系數(shù)之間相互關(guān)系的曲線圖;
圖8是中央差速器中橫向擺動率差值與根據(jù)該差值的約束力校正系數(shù)之間相互關(guān)系的曲線圖;
圖9是中央差速器中差速轉(zhuǎn)速與影響操縱靈活性的約束力之間相互關(guān)系的曲線圖;
圖10是中央差速器中差速轉(zhuǎn)速與影響操縱穩(wěn)定性的約束力之間相互關(guān)系的曲線圖;
圖11是表達前差速器差速轉(zhuǎn)速與約束力權(quán)重系數(shù)之間相互關(guān)系的曲線圖;
圖12是表達后差速器差速轉(zhuǎn)速與約束力權(quán)重系數(shù)之間相互關(guān)系的曲線圖;
圖13是前差速器中橫向擺動率差值與根據(jù)該差值的約束力校正系數(shù)之間相互關(guān)系的曲線圖;
圖14是后差速器中橫向擺動率差值與根據(jù)該差值的約束力校正系數(shù)之間相互關(guān)系的曲線圖;
圖15是車速與車輛標(biāo)的橫向擺動率校正系數(shù)之間相互關(guān)系的曲線圖;
圖16是轉(zhuǎn)向角與車輛標(biāo)的橫向擺動率校正系數(shù)之間相互關(guān)系的曲線圖;
圖17是車輛轉(zhuǎn)向不足時橫向擺動率差值與約束力調(diào)整之間相互關(guān)系的曲線圖;
圖18是車輛轉(zhuǎn)向過度時橫向擺動率差值與約束力調(diào)整之間相互關(guān)系的曲線圖;
圖19表達后差速器中差速轉(zhuǎn)速與約束力權(quán)重系數(shù)之間相互關(guān)系的曲線圖;
圖20是后差速器的驅(qū)動力分配率與約束力校正系數(shù)之間相互關(guān)系的曲線圖;
圖21是后差速器中差速轉(zhuǎn)速與影響操縱靈活性的約束力之間相互關(guān)系的曲線圖;
圖22是后差速器中差速轉(zhuǎn)速與影響操縱穩(wěn)定性的約束力之間相互關(guān)系的曲線圖;
圖23是表達前差速器中差速轉(zhuǎn)速與約束力權(quán)重系數(shù)之間相互關(guān)系的曲線圖;
圖24是根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的表達后差速器的驅(qū)動力分配率與約束力校正系數(shù)之間相互關(guān)系的曲線圖。
參照圖1，它表示了車輛控制系統(tǒng)的示意圖。首先來說明車輛的動力傳動系統(tǒng)。
車輛設(shè)有發(fā)動機10，變速箱11與之可操縱地相連。中央差速器12設(shè)置在變速箱11的輸出端。前驅(qū)動軸13和后驅(qū)動軸14都與中央差速器12相連，發(fā)動機的輸出扭矩由前驅(qū)動軸輸至前輪，由后驅(qū)動軸輸至后輪。前驅(qū)動軸13通過前軸15與前輪16相連，后驅(qū)動軸14通過后軸17與后輪18相連。在前軸15上設(shè)有前差速器19，以及后軸17上設(shè)有后差速器20。所示的車輛設(shè)有防抱死制動系統(tǒng)[Anti-SkidBrakingSystem(ABS)]以及相應(yīng)的ABS控制單元21。此外，該車輛還設(shè)有用于控制變速箱11和發(fā)動機10的傳動控制單元22。
控制單元21和22接收反映車輛各種運行狀態(tài)的各個信號。相應(yīng)于前輪16和后輪18分別設(shè)有輪速傳感器，以測定前后輪的轉(zhuǎn)速。來自輪速傳感器的信號被送至ABS控制單元21。此外，還設(shè)有制動開關(guān)，以測定車輛制動器是否在工作并產(chǎn)生一個相應(yīng)的信號。在發(fā)動機進氣系統(tǒng)中還設(shè)有節(jié)氣門傳感器，以檢測節(jié)流閥的節(jié)氣門開度。
控制單元22接收來自節(jié)氣門傳感器的節(jié)氣門開度信號、來自橫向擺動率傳感器31的車輛運行的橫向擺動率信號、來自發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器的發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號、來自轉(zhuǎn)向角傳感器的轉(zhuǎn)向角信號等等。橫向擺動率可通過回轉(zhuǎn)儀類型的傳感器或采用其它方式來測定。例如，一對用來測定車體所作用的側(cè)向力的側(cè)引力傳感器以一定的縱向間隔關(guān)系設(shè)置在車體重心的相對兩側(cè)。兩個傳感器顯示數(shù)的差值可用來表示車輛的橫向擺動率?；蛘撸瑱M向擺動率可根據(jù)左右輪的輪速差來測定。
控制單元22發(fā)出節(jié)氣門開啟信號來控制發(fā)動機10的節(jié)氣門開度，它還發(fā)出噴油信號來控制噴油器。此時，控制單元22發(fā)出點火信號來控制點火正時，還有，控制單元22向變速箱11發(fā)出換擋信號來進行換擋控制。控制單元22與ABS控制單元21相連，控制單元22通過后者接收到測算出的摩擦系數(shù)μ和各個輪的輪速。同時，在車輛處于緊急情況下如有必要，控制單元22發(fā)出停止信號并釋放差速器的鎖定狀態(tài)。
控制單元21和22分別設(shè)有包括輸入/輸出接口在內(nèi)的輸入/輸出部分25和26，用來處理各種信號的中央處理器(CPU)27和28、以及用來存儲數(shù)據(jù)和程序的存儲器29和30。所有的輸入和輸出信號都通過輸入/輸出部分25和26來傳遞。在差速作用的控制中，控制單元22發(fā)出用以控制中央差速器12、前差速器19和后差速器20的差速作用的各種控制電流信號。根據(jù)控制電流的數(shù)值，中央差速器12、前、后差速器19、20都可分別處于釋放、半鎖定和全鎖定狀態(tài)。在釋放狀態(tài)，可以進行完全的差速作用。與此相反，在鎖定狀態(tài)下，差速作用被阻止。在半鎖定狀態(tài)，電流值受到控制，以此改變差速器差速作用中的約束力，因而改變驅(qū)動力的分配率。在所示實施例中，假定在差速器不產(chǎn)生任何差速作用的情況下，分配率是50∶50，中央差速器對于驅(qū)動力在前驅(qū)動軸13和后驅(qū)動軸14之間的分配率的變化范圍是從50∶50至40∶60。通過改變電磁離合器50的控制電流，所述分配率也就是發(fā)動機扭矩的分配就可以連續(xù)地變化。
圖2表示了根據(jù)本發(fā)明較佳實施例的多摩擦片式電磁離合器50的截面視圖。電磁離合器50分別設(shè)置在中央、前、后差速器12、19、20中。通過對電磁離合器電流的控制就可以控制各個差速器12、19、20，連續(xù)地改變它們的差速效果，從鎖定狀態(tài)直到釋放狀態(tài)。任何一種電磁離合器只要它能夠約束前后驅(qū)動軸13、14之間的差速作用，就可用來控制差速作用。在圖2中，電磁離合器50設(shè)有幾組由內(nèi)片和外片構(gòu)成的離合片51以及一個執(zhí)行件52，后者用來產(chǎn)生對離合片51的壓力。離合器50上設(shè)有一個傳動件54，用于將驅(qū)動力傳給驅(qū)動機構(gòu)如前驅(qū)動軸和后驅(qū)動軸的之一。離合器50上還設(shè)有另一個傳動件55，用于將驅(qū)動力傳給另一個驅(qū)動機構(gòu)。標(biāo)號53表示支承元件，用于將執(zhí)行件52旋轉(zhuǎn)支承在傳動件54上。當(dāng)離合器線圈受電磁作用時，執(zhí)行件52壓緊離合片51。在電磁離合器50中，隨著線圈56的供給電流的增加，多組摩擦片51中所產(chǎn)生的摩擦力也增大。換句話說，離合器50的壓力隨著線圈56的供給電流的增加而增大。這樣，通過對離合器線圈的供給電流的控制就可以連續(xù)地控制中央、前、后輪差速器12、19、20的差速作用。
圖3、4、5表示根據(jù)本發(fā)明對差速器12、19、20進行差速控制的流程圖。
圖3表示差速控制的主程序。首先控制單元22計算各輪的輪速(右前輪輪速NFR，左前輪輪速NFL，右后輪輪速NRR，左后輪輪速NRL)(S1);然后，控制單元22計算中央、前、后差速器12、19、20的差速轉(zhuǎn)速dNC、dNF、dNR(S2)。
然后，通過執(zhí)行圖4流程圖所示的程序，控制單元22計算各個差速器12、19、20在差速作用中的鎖定力即約束力FC、FF、FR(S3)。約束力FC、FF、FR確定后，控制單元22計算中、央、前、后差速器12、19、20的離合器50的線圈的控制電流IC、IF、IR(S4)。此時，電流IC、IF、IR可以表示成約束力FC、FF、FR的函數(shù)，即IF＝f(FF)、IC＝f(FC)、IR＝f(FR)。因此，如果能夠提供一個表達控制電流和約束力之間相互關(guān)系的預(yù)定函數(shù)，那么就可以從所要求的約束力數(shù)值算出控制電流?；蛘撸刂齐娏鞯奶匦钥赏ㄟ^圖6所示的曲線來表達，圖中表達的前差速器控制電流與所述差速作用的約束力相關(guān)。
通過向線圈56提供由上述程序算出的線圈56的控制電流，控制單元22即可得到約束力FF、FC、FR。
參照圖4，下面描述計算約束力FF、FC、FR的程序，它相應(yīng)于圖3中的步驟S3。
這個程序同時適用于各個差速器12、19、20。所以，盡管只針對中央差速器進行描述，但也適用于其它的差速器，即前、后差速器19和20。
控制單元22根據(jù)權(quán)重函數(shù)kcl(dNC)計算權(quán)重KC1(KC1＝kc1(dNC)，權(quán)重函數(shù)kc1(dNC)用于改善操縱靈活性，籍此使車輛獲得更好的操縱性，尤其是在轉(zhuǎn)彎時;控制單元還根據(jù)用于改善操縱穩(wěn)定性的權(quán)重函數(shù)kc2(dNC)計算權(quán)重KC2，(見步驟T1)。如圖7所示，當(dāng)中央差速器12的差速轉(zhuǎn)速dNC變化時，權(quán)重值在0至1之間變化。在圖7中，當(dāng)所述轉(zhuǎn)速dNC增加而超過某一預(yù)定值時，權(quán)重函數(shù)kc1(dNC)的值從0變化到1。與比相反，當(dāng)差速轉(zhuǎn)速dNC小于某一預(yù)定值時，權(quán)重函數(shù)KC2(dNC)的值大致為1，然后，如圖7所示，權(quán)重函數(shù)KC2(dNC)的值從1變化到0。權(quán)重函數(shù)值的確立基于下述原則當(dāng)約束力FC減小時，操縱靈活性得到改善，另一方面，當(dāng)約束差速作用的約束力FC增加時，操縱穩(wěn)定性得到改善。
然后，控制單元22根據(jù)車體的橫向擺動率(步驟2)計算用來調(diào)整約束力FC的校正值HC1、HC2。校正值HC1根據(jù)校正函數(shù)hc1(dφ)來確定，該函數(shù)影響操縱靈活性;校正值HC2根據(jù)校正函數(shù)hc2(dφ)來確定，該函數(shù)影響操縱穩(wěn)定性。因此，橫向擺動率的各個校正函數(shù)可由下述公式表示HC1＝hc1(dφ)，HC2＝hc2(dφ)。所述實施例的橫向擺動率校正函數(shù)hc1(dφ)和hc2(dφ)如圖8所示。當(dāng)標(biāo)定橫向擺動率φt與實際橫向擺擺動率φR之間的差值dφ增加時，影響操縱靈活的校正函數(shù)hc1(dφ)的值從1逐漸減小，而另一方面，影響操縱穩(wěn)定性的校正函數(shù)hc2(dφ)的值從1逐漸增加。為了改善操縱穩(wěn)定性，增大約束力FC，以便盡快地將實際橫向擺動率φR控制到標(biāo)的橫向擺動率φt。與此相反，在改善操縱穩(wěn)定性的過程中，減小約束力FC，以便改善車輛的轉(zhuǎn)彎性能。
然后，控制單元22計入校正值HC1、HC2更新權(quán)重值KC1和KC2(見步驟T3)。根據(jù)差速轉(zhuǎn)速dNC的函數(shù)來計算差速作用的約束力FC。為此，設(shè)立一個影響操縱靈活性的控制函數(shù)fc1(dNC)和一個影響操縱穩(wěn)定性的控制函數(shù)fc2(dNC)。約束力的值是根據(jù)函數(shù)fc1和fc2的值并計入權(quán)重值KC1和KC2后算出的，也就是說，約束力FC根據(jù)下式得出FC＝｛KC1＊fc1(dNC)+KC2＊fc2(dNC)｝/(KC1+KC2)(見步驟T4)控制函數(shù)fc1(dNC)的取值如圖9所示。當(dāng)差速轉(zhuǎn)速dNC很小時，隨著dNC的增加，約束力FC迅速地增大，此后，即便差速轉(zhuǎn)速增加，約束力FC的增量也不象dNC小數(shù)值那樣有很大的增加。影響操縱穩(wěn)定性的控制函數(shù)fc2(dNC)具有圖10所示的特征約束力fc2(dNC)基本上正比于差速轉(zhuǎn)速dNC，然后，隨著差速轉(zhuǎn)速的增加，約束力FC的增量減小，當(dāng)差速轉(zhuǎn)速dNC相對大時，約束力FC的增量隨著差速轉(zhuǎn)速dNC的增加而增大。
前、后差速器19、20的約束力FF、FR的數(shù)值計算程序與中央差速器12的約束力FC計算程序相同。因此不再詳述。然而應(yīng)當(dāng)注意，權(quán)重函數(shù)Kf1(dNC)，Kf2(dNC)、Kr1(dNC)，Kr2(dNC)、前差速器19的橫向擺動率校正函數(shù)hf1(dφ)和hf2(dφ)、后差速器20的橫向擺動率校正函數(shù)hr1(dφ)和hr2(dφ)分別不同于中央差速器12的相應(yīng)函數(shù)。(dNF前差速器19的差速轉(zhuǎn)速。dNR后差速器20的差速轉(zhuǎn)速)例如，前差速器19的權(quán)重函數(shù)kf1(dNF)和kf2(dNF)具有圖11所示的特征，而后差速器20的權(quán)重函數(shù)Kr1(dNR)和kr2(dNR)則具有圖12所示的特征。在差速轉(zhuǎn)速dNF未超過某一預(yù)定值之前，影響操縱靈活性的前差速器19的權(quán)重函數(shù)kf1取值基本為0，此后，權(quán)重函數(shù)kf1的值隨著差速轉(zhuǎn)速dNF的增加而迅速增大，然后，不管差速轉(zhuǎn)速dNF怎樣增加，權(quán)重函數(shù)kf1的值基本保持為1。而另一方面，在差速轉(zhuǎn)速dNF達到某一預(yù)定值之前，權(quán)重函數(shù)kf2(dNF)的取值基本為1，并且隨著差速轉(zhuǎn)速dNF的增加，函數(shù)值迅速降低到大致為0，此后，無論dNF怎樣增加，函數(shù)kf2(dNF)的值基本保持為0。換句話說，相對于中央差速器12和后差速器20而言，在差速轉(zhuǎn)速dNF達到某一預(yù)定值之前，控制前差速器19以影響操縱穩(wěn)定性。隨著差速轉(zhuǎn)速dN的增加，使中央差速器12、前差速器19以及后差速器20的差速控制以這樣的順序轉(zhuǎn)換，即從影響操縱穩(wěn)定性轉(zhuǎn)換為影響操縱靈活性。因而，中央差速器12具有最小的差速轉(zhuǎn)速dN，在該轉(zhuǎn)速下權(quán)重值發(fā)生變化，以影響操縱靈活性而不是操縱穩(wěn)定性。
另一方面，隨著差速轉(zhuǎn)速dN的增加，按照中央差速器12、后差速器20、前差速器19的順序依次提供改善操縱靈活性的權(quán)重值。
圖13和14表示了前、后差速器19、20的橫向擺動率校正函數(shù)hf1(dφ)、hf2(dφ)和hr1(dφ)、hr2(dφ)的特征。比較三個差速器12、19、20的特征，隨著差速轉(zhuǎn)速dN的增加，三個差速器中中央差速器12的變化最慢，前差速器19的橫向擺動率校正函數(shù)變化最快，三者中后差速器20的特征居中。換句話說，當(dāng)橫向擺動率差值dφ還很小時，橫向擺動率校正函數(shù)hf1(dφ)和hf2(dφ)的特征之間就已經(jīng)有明顯的相互區(qū)別，這意味著在橫向擺動率校正的取值中，當(dāng)差速轉(zhuǎn)速dN還很小時，用以改善操縱靈活性的控制作用有別于用以改善操縱穩(wěn)定性的控制作用，當(dāng)差速轉(zhuǎn)速dNR很小時，橫向擺動率校正函數(shù)hr1(dφ)和hr2(dφ)的特征之間也有相互區(qū)別，但后差速器20的這些特征之間的區(qū)別不象前差速器19的那樣明顯。
在約束差速作用的最終約束力FC、FF、FR得到最終確定，根據(jù)橫向擺動率來校正約束力FC、FF、FR。下面參照圖5來描述根據(jù)標(biāo)定橫向擺動率φr與實際橫向擺動率φR之間的差值dφ對約束力FC、FF、FR進行最終校正的計算程序。
控制單元獲知車速V、實際橫向擺動率φR、轉(zhuǎn)向角φ、前差速器的差速轉(zhuǎn)速dNF、中央差速器的差速轉(zhuǎn)速dNC和后差速器的差速轉(zhuǎn)速dNR(見步驟P1)。
然后控制單元22計算標(biāo)的橫向擺動率φr(見步驟P2)標(biāo)定橫向擺動率由下式表示φT＝K＊φs其中，K是車速校正系數(shù)，如圖15所示，它隨車速的增加而呈指數(shù)地增加。φs是轉(zhuǎn)向角校正系數(shù)，如圖16所示，它基本上隨轉(zhuǎn)向角的增加而呈正比地增加。
然后，控制單元22比較標(biāo)的橫向擺動率φT和實際橫向擺動率φR(見步驟P3)。如果標(biāo)的橫向擺動率φT基本等于實際橫向擺動率φR，控制單元22就繼續(xù)保持現(xiàn)有的差速控制，不改變中央、前、后差速器12、19、20的約束力FC、FF、FR。如果標(biāo)的橫向擺動率φT大于實際橫向擺動率φR，也就是車輛若有轉(zhuǎn)向不足的傾向，控制單元22就根據(jù)橫向擺動率差值dφV來調(diào)整約束力FF、FC、FR(見步驟P4、P5和P6)。當(dāng)橫向擺動率差值dφV增加時，控制單元22對離合器50進行控制，以便按照后差速器20、中央差速器12、前差速器19這一順序增大相應(yīng)的約束力FR、FC、FF。結(jié)果，后輪對側(cè)向力的阻力減力，因而控制車輛朝轉(zhuǎn)向過度特性發(fā)展。此外，前差速器的約束力相對小，因此前輪抵抗側(cè)向力的作用，以此獲得轉(zhuǎn)向性能的改善。
另一方面，如果實際橫向擺動率φR大于標(biāo)的橫向擺動率φT，控制單元22就進一步判斷橫向擺動率差值dφ0大于一個預(yù)定值(見步驟P7和P8)與否。如果差值dφ0大于該預(yù)定值，控制單元22就停止差速器19、12、20的差速作用，此時，該控制單元不改變約束力FF、FC、FR，因而不降低車輛的操縱穩(wěn)定性。
在這一判斷中，如果差值dφ0小于該預(yù)定值，也就是說，如果轉(zhuǎn)向過度的傾向不明顯，當(dāng)差值dφ0增加時，控制單元22按照中央差速器12、前差速器19、后差速器20的順序增加相的應(yīng)約束力FC、FF、FR(見步驟P10)。在這一控制中，由于中央差速器12的約束力FC的增加，前輪之間和后輪之間的驅(qū)動力差值被均等，以此產(chǎn)生急轉(zhuǎn)彎制動傾向，并有利于朝著轉(zhuǎn)向不足轉(zhuǎn)變。此外，由于前差速器19的約束力FF增加，車輛的轉(zhuǎn)向特性進一步朝著轉(zhuǎn)向不足方面變化，這是由于前輪對側(cè)向力的阻力減小了。最后，約束力FR增加，這樣，除了轉(zhuǎn)向不足特性得到改進外還可以改善車輛的直線行駛特性。
根據(jù)橫向擺動率進行的校正就依照上述的程序來確定。最后，控制單元22計算出前、后、中央差速器19、20、12和最終約束力FF、FR、FC(見步驟P11)。
此外在橫向擺動率差值dφ0超過了預(yù)定值的情況下，控制單元22也可以通過使控制電流為零而只釋放前差速器19。因此可以改善車輛的操縱性，從而擺脫危急的運行狀態(tài)。
下面描述本發(fā)明的另一個實施例。下文僅針對后差速器20進行描述，對其余的差速器來說，由于確定差速作用約束力的程序都是相同的，因此省略對其余差速器12、19的描述。
控制單元22根據(jù)權(quán)重函數(shù)kr1(dNR)計算權(quán)重KR1(KR1＝kr1(dNR)，權(quán)重函數(shù)kr1(dNR)用于改善操作靈活性，籍此使車輛獲得更好的操縱性，尤其是在轉(zhuǎn)彎時，控制單元22還根據(jù)用于改善操縱穩(wěn)定性的權(quán)重函數(shù)kr2(dNR)計算權(quán)重KR2(類似于圖4中的步驟T1)。如圖19所示，隨著后差速器20差速轉(zhuǎn)速dNR的變化，權(quán)重值在0至1之間變化。在圖19中，當(dāng)差速轉(zhuǎn)速dNR增加超過某一預(yù)定值時，權(quán)重函數(shù)kr1(dNR)的值也增加，從0變化到1;與此相反，當(dāng)差速轉(zhuǎn)速dNR小于某一預(yù)定值時，權(quán)重kr2(dNR)取值大致為1，然后權(quán)重函數(shù)kr2(dNR)的值從1變化到0，如圖19所示。權(quán)重函數(shù)值的確立基于下述原則當(dāng)約束力FR減小時，操縱靈活性得到改善;另一方面，當(dāng)約束力FR增加以約束差速作用時，操縱穩(wěn)定性得到改善。
在所述實施例中，控制單元22計算從中央差速器12傳給后差速器20的發(fā)動機驅(qū)動力的分配率S。按照一個與圖4中步驟T2相似的程序，控制單元22根據(jù)分配率S確定出用來調(diào)整后差速器20差速約束力FR的校正值HR1、HR2。校正值HR1根據(jù)分配率校正函數(shù)hr1(S)來確定，該函數(shù)影響操縱靈活性;校正值HR2根據(jù)分配率校正函數(shù)hr2(S)來確定，該函數(shù)影響操縱穩(wěn)定性。也就是，HR1＝hr1(S)、HR2＝hr2(S)。
在所述實施例中，分配率函數(shù)hr1(S)和hr2(S)分別具有圖20所示的特征。在圖20中，隨著分配給后差速器20的分配率的增加，分配率校正函數(shù)hr1(S)的值從2逐漸減少，與之相反，分配率校正函數(shù)hr2(S)的值從零逐漸增加。后差速器20的約束力FR增加，以此約束左右后輪之間的差速作用，因而車輛的操縱穩(wěn)定性得以改善。在另一方面，后差速器20約束力FR的減小有利于左右后輪之間的差速作用，從而避免車輪的滑移。
然后，控制單元22計入校正值HR1、HR2更新權(quán)重值KR1、KR2(類似于圖4中的步驟T3)。差速作用的約束力FR是根據(jù)差速轉(zhuǎn)速dNR的函數(shù)來計算的，為此，設(shè)立一個影響操縱靈活性的控制函數(shù)fr1(dNR)和一個影響操縱穩(wěn)定性的控制函數(shù)fr2(dNR)。約束力FR的值就根據(jù)控制函數(shù)值fr1、fr2并計入權(quán)重值KR1、KR2后計算得出。也就是說，約束力FR由下式得出FR＝｛KR1＊fr1(dNR)+KR2＊fr2(dNR)}/(KR1+KR2)(類似于圖4中的步驟T4)控制函數(shù)fr1(dNR)的取值如圖21所示，即當(dāng)差速轉(zhuǎn)速dNR相對小時，隨著dNR的增加，約束力FR迅速地增大，此后，即便差速轉(zhuǎn)速增加，約束力FR的增量也不象dNR小數(shù)值時那樣有很大的增加。影響操縱穩(wěn)定性的控制函數(shù)fr2(dNR)具有圖22所示的特征約束力fr2(dNR)基本上正比于差速轉(zhuǎn)速dNR，然后，隨著差速轉(zhuǎn)速dNR的增加，約束力FR的增量減小，當(dāng)差速轉(zhuǎn)速dNR相對大時，約束力FR的增量隨差速轉(zhuǎn)速dNR的增加而增大。
用以確定中央差速器和前差速器12、19的約束力FC、FF的計算程序與后差速器20約束力FR的計算程序相同。因此不再詳述。
例如，前差速器19的權(quán)重函數(shù)kf1(dNF)和kf2(dNF)具有圖23所示的特征，它類似于圖11中所示的前述實施例的特征。在差速轉(zhuǎn)速dNF未超過某一預(yù)定值之前，影響操縱靈活性的前差速器19的權(quán)重函數(shù)kf1取值基本為0，此后權(quán)重函數(shù)kf1的值隨著差速器轉(zhuǎn)速dNF的增加而迅速增大，然后，不管差速轉(zhuǎn)速dNF怎樣增加，權(quán)重函數(shù)kf1的值基本保持為1。而另一方面，在差速轉(zhuǎn)速dNF達到所述預(yù)定值之前，權(quán)重函數(shù)kf2(dNF)的取值基本為1，并且隨著差速轉(zhuǎn)速dNF的增加，函數(shù)值迅速降低到大致為0，此后，無論差速轉(zhuǎn)速怎樣增加，函數(shù)kf2(dNF)的值基本保持為0。相對于后差速器20而言，在差速轉(zhuǎn)速dNF達到所述預(yù)定值之前，控制前速器19來影響操縱的穩(wěn)定性。也就是說，相對于后差速器20而言，在差速轉(zhuǎn)速dN達到一個較大值之前，差速轉(zhuǎn)速dN的增加并未使前差速器19轉(zhuǎn)變?yōu)橛绊懖倏v靈活性。
在這個實施例中，隨著中央差速器12的約束力FC的增大，分配給后差速器的驅(qū)動力分配率減小。通常，中央差速器12對于后差速器20與前差速器19的驅(qū)動力分配率是在大約60∶40至50∶50之間變化。如果分配率要按40∶60提供，中央差速器12的約束力FC就要減小。
或者，分配率校正函數(shù)hr1(S)和hr2(S)可按照圖24所示來設(shè)定。在這個實施例中，所述函數(shù)值的變化特性不同于圖20所示的特性。也就是說，當(dāng)分配給后差速器20的分配率增加時，分配率校正函數(shù)hr1(S)的值從0逐漸增加;與之相反，分配率校正函數(shù)hr2(S)的值從2逐漸減小。圖24中函數(shù)hr1(S)和hr2(S)的特性與圖20中所示的特性正好相反。因此，可以獲得區(qū)別于圖20前述實施例的車輛運行特性。在這個實施例中，中央差速器12的約束力FC可通過與前述實施例相同的程序來獲得。
雖然通過特定的較佳實施例對本發(fā)明作了說明，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會認識到，在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)可以作出許多的改進和完善。
本發(fā)明的范圍僅由所附的權(quán)利要求書來限定。
權(quán)利要求
1.一種車輛的差速作用控制裝置，其特征在于，它包括設(shè)置在軸之間的用以提供軸之間差速作用的軸間差速器，設(shè)置在輪之間的用以提供輪之間差速作用的輪間差速器，用于測定車輛的運行狀態(tài)并根據(jù)所測定的車輛運行狀態(tài)來設(shè)定預(yù)定參數(shù)的參數(shù)設(shè)定裝置，用于根據(jù)所述參數(shù)來設(shè)定車輛標(biāo)的橫向擺動率的標(biāo)定橫向擺動率設(shè)定裝置，用于測定車輛運行時實際橫向擺動率的橫向擺動率測定裝置，以及根據(jù)車輛的實際橫向擺動率和標(biāo)的橫向擺動率之間的差值來控制軸間和輪間差速器差速作用的差速控制裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的差速作用控制裝置，其中，當(dāng)標(biāo)定橫向擺動率小于實際橫向擺動率時，相對于輪間差速器而言，控制裝置增加軸間差速器的約束差速作用的約束力。
3.如權(quán)利要求1所述的差速作用控制裝置，其中，輪間差速器包括設(shè)置在前輪之間的前差速器和設(shè)置在后輪之間的后差速器，當(dāng)標(biāo)的橫向擺動率大于實際橫向擺動率時，相對于其余的差速器而言，差速控制裝置增加后差速器的差速約束力。
4.如權(quán)利要求1所述的差速作用控制裝置，其中，輪間差速器包括設(shè)置在前輪之間的前差速器和設(shè)置在后輪之間的后差速器，當(dāng)標(biāo)的橫向擺動率小于實際橫向擺動率時，相對于前、后差速器而言，差速控制裝置增加軸間差速器的差速約速力。
5.如權(quán)利要求1所述的差速作用控制裝置，其中，輪間差速器包括設(shè)置在前輪之間的前差速器和設(shè)置在后輪之間的后差速器，當(dāng)標(biāo)的橫向擺動率大于實際橫向擺動率時，相對于前差速器而言，差速控制裝置增加后差速器以及軸間差速器的差速約束力。
6.如權(quán)利要求1所述的差速作用控制裝置，其中，當(dāng)實際橫向擺動率大大超過標(biāo)的橫向擺動率時，差速控制裝置停止進行控制，使差速約束力不發(fā)生變化。
7.如權(quán)利要求1所述的差速作用控制裝置，其中，當(dāng)實際橫向擺動率大大超過標(biāo)的橫向擺動率時，差速控制裝置減小前差速器的差速約束力。
8.一種車輛的差速作用控制裝置，其特征在于，它包括設(shè)置在軸之間的用于在前后輪之間分配驅(qū)動力的分配裝置，用于測定車輛的運行狀態(tài)并根據(jù)運行狀態(tài)來設(shè)定預(yù)定參數(shù)的參數(shù)設(shè)定裝置，用于控制輪間差速器差速約束力的差速控制裝置，以及根據(jù)上述分配裝置所確定的前后輪之間的分配率而改變差速約束力的約束力改變裝置。
9.如權(quán)利要求8所述的差速作用控制裝置，其中，輪間差速器包括在左右前輪之間進行差速作用的前差速器以及在左右后輪之間進行差速作用的后差速器，當(dāng)前、后差速器當(dāng)中的一個差速器的扭矩分配率增加時，改變裝置減小該一個差速器的差速約束力。
10.如權(quán)利要求8所述的差速作用控制裝置，其中，輪間差速器包括在左右前輪之間進行差速作用的前差速器以及在左右后輪之間進行差速作用的后差速器，當(dāng)前、后差速器當(dāng)中的一個差速器的扭矩分配率增加時，改變裝置增加該一個差速器的差速約束力。
11.如權(quán)利要求8所述的差速作用控制裝置，其中，輪間差速器包括在左右前輪之間進行差速作用的前差速器以及在左右后輪之間進行差速作用的后差速器，當(dāng)前、后差速器當(dāng)中的一個差速器的扭矩分配率增加時，改變裝置增加另一個差速器的差速約束力。
12.如權(quán)利要求8所述的差速作用控制裝置，其中，輪間差速器包括在左右前輪之間進行差速作用的前差速器以及在左右后輪之間進行差速作用的后差速器，當(dāng)前、后差速器當(dāng)中的一個差速器的扭矩分配率增加時，改變裝置減小另一個差速器的差速約束力。
13.如權(quán)利要求8所述的差速作用控制裝置，其中，所述參數(shù)是左右輪之間的轉(zhuǎn)速差。
14.如權(quán)利要求8所述的差速作用控制裝置，其中，前、后差速器之間的驅(qū)動力分配率在40∶60至50∶50之間變化。
全文摘要
車輛的差速作用控制裝置，包括設(shè)置在軸之間的用以提供軸之間差速作用的軸間差速器、設(shè)置在輪之間的用以提供輪之間差速作用的輪間差速器、用于測定車輛的運行狀態(tài)并根據(jù)所測定的運行狀態(tài)來設(shè)定預(yù)定參數(shù)的裝置、用于根據(jù)所述參數(shù)來設(shè)定車輛標(biāo)的橫向擺動率的設(shè)定裝置、用于測定車輛運行時實際橫向擺動率的測定裝置、以及包括根據(jù)實際橫向擺動率與標(biāo)的橫向擺動率之間的差值來控制軸間和輪間差速器差速作用的差速控制裝置。通過本差速作用控制，車輛的轉(zhuǎn)向特性可加以改變，以便獲得某種需要的特性。
文檔編號B60K23/08GK1093985SQ9410176
公開日1994年10月26日 申請日期1994年1月12日 優(yōu)先權(quán)日1993年1月12日
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