專利名稱：驅(qū)動轉(zhuǎn)矩分配的扭轉(zhuǎn)控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種在機(jī)械工程尤其是車輛制造中以及任何功能性 連接目標(biāo)中的轉(zhuǎn)矩自動控制所需的地方應(yīng)用的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩分配的扭轉(zhuǎn) 控制。
背景技術(shù)：
車輛中使用的大量的轉(zhuǎn)矩分配器利用一個永久連接的驅(qū)動軸操 作。在道路和軸上的車輪之間粘力缺失的情況下，分配器自動齒合沒 有永久連接的驅(qū)動軸。通常齒合通過油槽中的多層離合器的方式進(jìn) 行。離合器的齒合/脫空通常由利用外饋能量的液壓或電磁執(zhí)行器進(jìn) 行，并且由電子控制裝置產(chǎn)生指令。驅(qū)動輪上的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩的分配也 由車輛的機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)上的操作控制，其與"車輪-道路"相互作用有 功能性關(guān)聯(lián)。
控制的效率多數(shù)依靠系統(tǒng)工作得有多快。為了實(shí)現(xiàn)高標(biāo)準(zhǔn)的道路 安全性和低成本的運(yùn)行，也還需要精密分配控制操作。分配的精密性 很大程度上依賴確定粘力缺失的準(zhǔn)確性。在這些控制(速度，發(fā)動機(jī) 模式，轉(zhuǎn)彎，加速)考慮下的采用的運(yùn)行參數(shù)也是很重要的。
在電子控制中，粘力缺失通常由ABS傳感器通過記錄驅(qū)動輪的 滑行來間接被記錄。缺少粘力值評估。在當(dāng)已經(jīng)存在能量損失和對運(yùn) 行穩(wěn)定性有負(fù)面影響的后果出現(xiàn)時，才進(jìn)行這種記錄。粘力值的記錄 取代粘力缺失后果的記錄。因此給出分配控制指令的起始被延遲。當(dāng) 粘力缺失通過傳動機(jī)構(gòu)后配合的轉(zhuǎn)矩傳感器的方式被記錄時(JP 63013824)，沒有上文所述的延遲，但是粘力缺失仍缺少足夠精確的 量化評估。
作為控制指令結(jié)果的控制操作在執(zhí)行器操作(改變運(yùn)行狀態(tài))時進(jìn)行。在發(fā)出控制指令給執(zhí)行器^，控制操作進(jìn) 一歩被執(zhí)行器操作所 需的時間延遲。
利用電子控制的轉(zhuǎn)矩分配中的分配控制過程包括下述階段粘力 缺失的記錄；對執(zhí)行器的控制指令的生成和發(fā)送；執(zhí)行器的操作。
在通過傳感器方式的控制中，滿足分配需求的程度與設(shè)計(jì)復(fù)雜程 度之間存在直接關(guān)聯(lián)，這是伴隨著設(shè)計(jì)的。
所有電子控制轉(zhuǎn)矩分配器的主要缺點(diǎn)是控制操作在對其需要增 加的時刻時的延遲。這種缺點(diǎn)的原因是不直接記錄粘力缺失和其導(dǎo)致 的后果，以及分配控制過程的階段的分離和連續(xù)實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于產(chǎn)生驅(qū)動轉(zhuǎn)矩分配的扭轉(zhuǎn)控制，利用本發(fā)明， 路面和非永久性連接驅(qū)動輪上的車輪之間的粘力變化被通過包括對 扭轉(zhuǎn)負(fù)載敏感的彈性元件的裝置直接記錄，并且這些裝置中的機(jī)械轉(zhuǎn) 移轉(zhuǎn)化為可不同程度應(yīng)用的物理控制操作。
本發(fā)明目的的實(shí)現(xiàn)是通過驅(qū)動轉(zhuǎn)矩分配的扭轉(zhuǎn)控制手段，其包括 具有驅(qū)動元件的驅(qū)動軸，永久性和非永久性連接驅(qū)動軸的差動和互鎖 機(jī)構(gòu)，具有操作非永久性連接驅(qū)動軸的齒合裝置的軸離合器，以及用 于控制本發(fā)明應(yīng)用目標(biāo)系統(tǒng)和機(jī)構(gòu)的操作的執(zhí)行器，其與"車輪-道 路"相互作用有功能性關(guān)聯(lián)。
在機(jī)械連接永久性連接驅(qū)動軸的軸內(nèi)，至少一個單元被整合用 于形成相對移動，其通過對扭轉(zhuǎn)加載敏感的彈性元件在軸長度方向?qū)?至少兩個相對移動元件分離。通過這些元件，形成用于將相對移動轉(zhuǎn) 化為物理控制操作的單元。
將相對運(yùn)動轉(zhuǎn)化為物理控制操作的單元包括中空可旋轉(zhuǎn)元件，其 與用于形成相對移動的單元的其中一個相對移動元件連接，并且位于 與另一個共軸的位置。凸輪廓線切入可旋轉(zhuǎn)元件。這些輪廓線與從圓 盤凸出的桿體的圓形末端相互作用，其中圓盤通過花鍵連接連接軸。 通過第二滑行運(yùn)動單元，圓盤也連接到控制桿的一個末端，其中間部分被懸掛在擺體上，K軸被牢同同定在底架l:。 S;，l盤相對的控制桿 的末端連接到用于控制/、V:用B標(biāo)的機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)的操作的執(zhí)行器h，其 與"車輪-道路"相互作用冇功能性關(guān)聯(lián)。
控制桿通過離合器的傳動系連接非永久性連接驅(qū)動軸的:辛:少一 個軸離合器的齒合裝置，并且沿著離合器的傳動系，安裝用于分配物 理控制操作的裝置。
控制桿通過剎車的傳動系連接剎車系統(tǒng)的控制單元，并且沿著剎 車的傳動系，安裝有用于分配剎車操作的裝置。
本發(fā)明提供用于在實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩控制的執(zhí)行單元上進(jìn)行的控 制操作，其操作在其目標(biāo)產(chǎn)生的時候出現(xiàn)。如此提高的控制效率保證 在惡劣和突變的路面條件下提高車輛的道路安全性，并提高燃油效 率。本發(fā)明提供簡單的技術(shù)手段在軸的扭轉(zhuǎn)加載情況下形成并應(yīng)用扭 轉(zhuǎn)反應(yīng)。這些反應(yīng)包括扭轉(zhuǎn)信息，其直接、精確并連續(xù)地反應(yīng)粘力值 以及道路安全風(fēng)險值的間隔內(nèi)傳輸進(jìn)行的有用功。


附圖描述了轉(zhuǎn)矩分配的轉(zhuǎn)矩控制的模型架構(gòu)，其中
圖1是轉(zhuǎn)矩分配的轉(zhuǎn)矩控制的機(jī)械架構(gòu)的示意圖。
圖2是形成相對移動的單元的運(yùn)動學(xué)結(jié)構(gòu)的實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
在機(jī)械連接永久性連接驅(qū)動軸2的軸1中，整合至少一個用于形 成相對移動的單元3，其通過對轉(zhuǎn)矩加載敏感的彈性元件4在軸長度
上將至少兩個相對移動元件分開。通過這些元件，形成將相對移動轉(zhuǎn)
化為物理控制操作的單元5。
將相對運(yùn)動轉(zhuǎn)化為物理控制操作的單元5包括中空可旋轉(zhuǎn)元件 6，其與用于形成相對移動的單元3的其中一個相對移動元件連接， 并且位于與另一個共軸的位置。凸輪廓線7切入可旋轉(zhuǎn)元件6。這些 輪廓線與從圓盤9凸出的桿體8的圓形末端相互作用，其中圓盤9通
5過花鍵連接10連接軸1 。通過第二滑行運(yùn)動,.兀11 ，問盤9也連接 到控制桿12的一個末端，JL:中問部分被懸掛在擺體13 l:，其軸被牢 固固定在底架上。h;'圓盤9相對的控制桿12的末端連接到用于控制 應(yīng)用目標(biāo)的機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)的操作的執(zhí)行器上，其S "車輪-道路"相互 作用有功能性關(guān)聯(lián)。
控制桿12通過離合器14的傳動系連接非永久性連接驅(qū)動軸17 的至少一個軸離合器16的齒合裝置15，并且沿著離合器14的傳動系， 安裝用于分配物理控制操作的裝置18。
控制桿12通過剎車19的傳動系連接剎車系統(tǒng)20的控制單元， 并且沿著剎車19的傳動系，安裝有用于分配剎車操作的裝置21。
圖2所示為操作中的軸-角度反應(yīng)。其上連接圓盤9的部分軸1 的相對移動是通過位于這部分兩個末端的螺桿花鍵連接10提供的。 相對移動部分在此處是圓盤9，單元5通過其形成。彈性元件4是螺 旋彈簧，每個均影響一定方向旋轉(zhuǎn)中的軸向阻力。在圓盤9的外圍由 凸輪廓線形成的情況下，其沿著軸長度方向延伸，這樣控制桿12跟 隨凸輪廓線(通過在底架內(nèi)并且具有凸輪的滑動聯(lián)軸器)，然后實(shí)現(xiàn) 結(jié)構(gòu)的變化，其中徑向-扭轉(zhuǎn)反應(yīng)被影響(通過角度和軸向元件)。 裝置的操作
依照特定應(yīng)用的需要，用于形成相對移動的單元3被構(gòu)造成形成 扭轉(zhuǎn)的各種機(jī)械或其它類型的物理表現(xiàn)形式，例如流體的或電子的。 由于軸1的部分之間以及安裝在其上的部分與軸本身之間提供的機(jī)械 相對移動，產(chǎn)生了這些機(jī)會。
單元5的結(jié)構(gòu)完全依賴扭轉(zhuǎn)的選定物理表現(xiàn)形式的類型。同樣的 可以應(yīng)用到執(zhí)行器類型(機(jī)械，液壓或電子)的選擇上，其依次確定 用于分配控制操作的裝置18和21的類型。在傳動機(jī)制之前，單元3 可以位于驅(qū)動軸上，驅(qū)動軸的半軸上以及軸上。
圖1圖示了傳動機(jī)制之后，在驅(qū)動軸1上有安裝單元3的本發(fā)明 的純機(jī)械結(jié)構(gòu)的實(shí)施例。示例中的軸1的驅(qū)動元件(傳動機(jī)制之后放 置，圖未示)是齒輪變速箱24。軸1的兩個部分的機(jī)械角度相對變換，作為扭轉(zhuǎn)加載的結(jié)果，實(shí)際l:足軸的扭轉(zhuǎn)反K、/:， JC由單兀3形成。
圖示實(shí)施例中的^兀5包括具朽凸輪廓線7的可旋轉(zhuǎn)形狀兀件 6，，桿體8，圓盤9和控制桿12。與控制桿12 起被連續(xù)按壓到凸 輪廓線7和圓盤9的桿體8在負(fù)載改變過程中跟隨輪廓線。S;閱盤9 相對的控制桿12的末端對通過傳動系14和19控制的目標(biāo)以及分配 控制操作的裝置18和21進(jìn)行物理控制操作。在上述的情況下，物理 操作是機(jī)械性的，傳動系足彈性軸傳動(繩索)，并且裝置18和21 僅通過其功能而被有條件地設(shè)計(jì)，對r彈性軸傳動其減少到軋輥22 和23的機(jī)械移位。
在非永久性連接驅(qū)動軸17的半軸被單獨(dú)的離合器16啟動的情況 下，同樣可以分配軸上的車輪之間的轉(zhuǎn)矩。
當(dāng)轉(zhuǎn)矩未被施加到單元3上時(利用彈性元件的最大形變)，軋 輥22和23的位置確定三種類型的傳動系狀態(tài)。軋輥僅使繩索拉緊的 狀態(tài)可定義為傳動系的"0張力"。在這種狀態(tài)下，軋輥不對控制操 作有校正影響。在軋輥拉緊傳動系使其(部分或完全)與離合器16 或剎車20齒合的情況下，這種狀態(tài)被定義為"正張力"。通過傳動 系14的"正張力"，可以實(shí)現(xiàn)某種程度齒合離合器16，因此保證驅(qū) 動軸之間的各種發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩的偏離率。在軋輥放松傳動系的情況下， 這種狀態(tài)被定義為"負(fù)張力"。根據(jù)放松的程度，控制操作可以被延 遲和減弱，或者被中斷。
通過裝置18驅(qū)動軸之間的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩分配的一定偏離率的設(shè)定 實(shí)際上是轉(zhuǎn)矩的扭轉(zhuǎn)分配(控制)給定策略的確定。用于控制特定類 型車輛的策略的選擇應(yīng)該充分考慮到特定的路況條件，ABS操作(以 及其它安全系統(tǒng))，或駕駛者偏好的驅(qū)動類型，其歸結(jié)為裝置18的 軋輥22的換擋。這種軋輥換擋與離合器工作行程是相稱的。
在本發(fā)明的機(jī)械結(jié)構(gòu)的凸輪實(shí)施例中，控制桿12的位置依照凸 輪7上的桿體8的位置。這個位置是由單元3的彈性元件4的形變程 度以及旋轉(zhuǎn)方向決定。對于兩個旋轉(zhuǎn)方向中的每一個在彈性元件4從 0到最大形變的范圍內(nèi)，桿體8滑過凸輪廓線7在最高點(diǎn)和最低點(diǎn)之間的不同梯度(平分(halves))，或者最高點(diǎn)和厳低點(diǎn)之間相鄰梯 度的相鄰?fù)馆啞?br> 只有當(dāng)永久連接驅(qū)動軸.l:的車輪和道路之間存在粘力時，軸1通 過發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩的載入使彈性兀件4變形。在傳動系14的"0張力"情 況下，彈性元件的O形變對應(yīng)完全齒合的離合器16 (完全齒合的第二 驅(qū)動軸17)，并且最大形變對應(yīng)完全脫空的離合器(完全脫空的第二 驅(qū)動軸)?？梢赃x擇彈性兀件的彈性特性(單元3的特征)使其最大 形變(以及第二驅(qū)動軸的完全脫離)發(fā)生在永久連接驅(qū)動軸2上的車 輪和道路之間的粘力的道路安全值足夠高的時候。當(dāng)僅通過永久連接 驅(qū)動軸驅(qū)動時，低于特性設(shè)定值下粘力的每次降低將導(dǎo)致第二驅(qū)動軸 17的即時齒合(與降低相稱)。在"0張力"的情況下，齒合也發(fā)生 在低于這些值下發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩的每次降低，因此在粘力良好的路面上彈 性元件4變形為最大延展。
在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩同時傳輸給兩個軸的情況下，并且在傳動系14的0 或"正張力"情況下，車輪行駛的距離差，其作為不平道路或轉(zhuǎn)彎的 結(jié)果，將顯示道路-車輪-軸-彈性元件-軸離合器-軸-車輪-道 路的連鎖上的負(fù)載。負(fù)載的吸收和差的補(bǔ)償在這一連鎖最弱的時刻發(fā) 生。當(dāng)?shù)诙S的操作由降低的粘力引起時，這些負(fù)載將被忽略。同樣 的負(fù)載，在道路粘力良好的情況下，可以由裝置18通過設(shè)置傳動系 14的輕微"負(fù)張力"避免。
裝置18可以被構(gòu)造為具有大量實(shí)施例一從由人工控制的機(jī)械到 全自動機(jī)電(mechanotronic)裝置。機(jī)械的，自動化的和自動的實(shí)施 例需要外饋能量以便進(jìn)行換擋。自動化的和自動的實(shí)施例也需要一些 移動參數(shù)的信息，并處理這些信息。這種處理的技術(shù)手段在邏輯元件 到電算的范圍內(nèi)變化。在自動的實(shí)施例中例如裝置18可以在外露發(fā) 送機(jī)轉(zhuǎn)矩的較強(qiáng)降低的每個時刻設(shè)定輕微的"負(fù)張力"。
在車輛上坡和下坡時傳動系19和裝置21實(shí)施輔助，并作為自動 停車制動。為了實(shí)現(xiàn)這些功能，需要0速度和踏上型剎車踏板20，傳 動系19的"0"或輕微的"正張力"應(yīng)該通過裝置21設(shè)定(人工或
8自動)。閑此，即使在釋放剎車踏板20之后剎車仍保持開"狀態(tài)， 并在所有車輪上操作，且僅在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩在軸1上實(shí)現(xiàn)后才向動釋放。 當(dāng)達(dá)到一定速度時(如5kph)，傳動系19應(yīng)該被放松。如果啟動之 后，裝置21的操作沒有終止，那么剎車將在加速器的每個釋放時激 活。裝置21的終止操作可以人工或fl動進(jìn)行。
依照單元3的彈性連接的配置所選的運(yùn)動學(xué)結(jié)構(gòu)，可以形成扭轉(zhuǎn) 的角軸以及徑向力學(xué)反應(yīng)(扭轉(zhuǎn)反應(yīng))。
如果發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩通過由傾斜嵌齒制成的齒輪對24由圓盤9(如圖 1所示)在軸1上實(shí)現(xiàn)，那么軸1中沒有角度分量的純軸向反應(yīng)也可 以實(shí)現(xiàn)。在這種情況下，彈性元件4應(yīng)該放在圓盤9的兩側(cè)，并且齒 輪對也將實(shí)現(xiàn)圖2中螺旋聯(lián)軸節(jié)的功能。
在簡化的實(shí)施例中，軸(或安裝在其上)的軸向移動元件可以直 接連接到離合器齒合裝置，差的互鎖或其它控制裝置。
如果橡膠彈性元件的部分容積填充液體，并通過軸由通道連接液 壓離合器齒合裝置，那么圖1所示的實(shí)施例中的機(jī)械控制操作可以變 為液態(tài)的(例如液壓形式的)。同樣，如果控制桿12的末端連接液 壓生成裝置，傳動系14和19也可以變?yōu)橐簤盒问降模⑶覚C(jī)械控制 操作可以變?yōu)橐簤盒问降?。裝置18和21中也將發(fā)生必要的改變。如 果單元3或者控制桿12控制電接觸，將實(shí)現(xiàn)電驅(qū)動。通過記錄單元3 形成的機(jī)械相對變化的磁性或光電傳感器，可以實(shí)現(xiàn)沒有用于轉(zhuǎn)化的 機(jī)械單元5的扭轉(zhuǎn)電子控制。由于在探測時進(jìn)行粘力的力學(xué)等效以及 有效功的測量，這種電子控制的優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)矩直接探測的準(zhǔn)確性。
軸的扭轉(zhuǎn)負(fù)載的扭轉(zhuǎn)反應(yīng)可以用做關(guān)于粘力值(對于路面條件) 和關(guān)于運(yùn)動過程中每一時刻傳輸進(jìn)行的有效功的扭轉(zhuǎn)信息。這對于操 作與"車輪-道路"相互作用有關(guān)的本發(fā)明應(yīng)用的目的的所有機(jī)構(gòu)和 系統(tǒng)的控制都是合理的，并且易于實(shí)現(xiàn)。這種應(yīng)用的一個示例可以是 互鎖機(jī)構(gòu)對永久性連接驅(qū)動軸的差動的控制。在圖1中，點(diǎn)劃線標(biāo)記 了這些時機(jī)。扭轉(zhuǎn)信息通過本發(fā)明技術(shù)手段的應(yīng)用目標(biāo)可以是發(fā)動 機(jī)，傳輸機(jī)構(gòu)，剎車系統(tǒng)等。除了其高的信息潛力外，扭轉(zhuǎn)反應(yīng)也包括易于采用能量潛力用于
扭轉(zhuǎn)信息即時應(yīng)用(轉(zhuǎn)化)到物理控制操作中。
作為本發(fā)明目的的獲得和應(yīng)用扭轉(zhuǎn)信息的技術(shù)手段可以用于簡
化操作，并提高用于車輛安全性和穩(wěn)定性的程序的效率。
權(quán)利要求
1. 驅(qū)動轉(zhuǎn)矩分配的扭轉(zhuǎn)控制，其包括具有驅(qū)動元件的驅(qū)動軸，永久性和非永久性連接驅(qū)動軸的差動和互鎖機(jī)構(gòu)，具有操作該非永久性連接驅(qū)動軸的齒合裝置的軸離合器，以及用于控制應(yīng)用目標(biāo)系統(tǒng)和機(jī)構(gòu)的操作的執(zhí)行器，其與“車輪-道路”相互作用有功能性關(guān)聯(lián)，其特征在于在機(jī)械連接到永久性連接驅(qū)動軸(2)的軸(1)中，整合至少一個用于形成相對移動的單元(3)，其通過對扭轉(zhuǎn)加載敏感的彈性元件(4)在軸(1)長度上將至少兩個相對移動元件分開，通過該元件，形成將相對移動轉(zhuǎn)化為物理控制操作的單元(5)。
2. 如權(quán)利要求l所述的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩分配的扭轉(zhuǎn)控制，其特征在于， 該將相對移動轉(zhuǎn)化為該物理控制操作的單元(5)包括中空可旋轉(zhuǎn)元 件(6)，其與該用于形成相對移動的單元(3)的相對移動元件中的 一個連接，并且位于與另一個共軸的位置，從而切入可該中空可旋轉(zhuǎn) 元件(6)的凸輪廓線(7)與從圓盤(9)凸出的桿體(8)的圓形末 端相互作用，該圓盤(9)通過花鍵連接(10)連接到該軸(1)，并 且通過第二滑行運(yùn)動單元(11)該圓盤(9)連接到控制桿(12)的 一個末端，該控制桿(12)中間部分被懸掛在擺體(13)的軸上，該 軸被牢固固定在底架上，與該圓盤(9)相對的該控制桿(12)的該 末端連接用于控制應(yīng)用目標(biāo)的機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)的操作的執(zhí)行器上，其與 "車輪-道路"相互作用有功能性關(guān)聯(lián)。
3. 如權(quán)利要求1和2所述的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩分配的扭轉(zhuǎn)控制，其特征在 于，該控制桿(12)通過離合器的傳動系(14)連接非永久性連接驅(qū) 動軸(17)的至少一個軸離合器(16)的齒合裝置(15)，并且沿著 該離合器的傳動系(14)安裝用于分配物理控制操作的裝置(18)。
4. 如權(quán)利要求1和2所述的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩分配的扭轉(zhuǎn)控制，其特征在 于，該控制桿(12)通過剎車的傳動系(19)連接剎車系統(tǒng)的控制單 元(20)，并且沿著該剎車的傳動系安裝用于分配剎車操作的裝置 (21)。
全文摘要
本發(fā)明提供所有車輛裝置的控制中驅(qū)動軸的扭轉(zhuǎn)負(fù)載下扭轉(zhuǎn)反應(yīng)使用的技術(shù)手段，其與“車輪-道路”相互作用有功能性關(guān)聯(lián)。驅(qū)動永久性連接驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)矩通過形成相對移動的單元(3)被轉(zhuǎn)移。這個單元根據(jù)對扭轉(zhuǎn)負(fù)載敏感的彈性元件(4)的形變偵測永久性連接驅(qū)動輪與路面粘力的變化。單元(3)啟動用于將相對移動轉(zhuǎn)化為物理控制操作的單元(5)。單元(5)直接或通過可調(diào)節(jié)的傳動系作用在用于轉(zhuǎn)矩分配控制的裝置上。
文檔編號F16H48/32GK101449085SQ200780013468
公開日2009年6月3日 申請日期2007年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月24日
發(fā)明者斯蒂利揚(yáng)·措涅夫·甘切夫 申請人:斯蒂利揚(yáng)·措涅夫·甘切夫