专利名称：四轮驱动机动车的动力传动系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及四轮驱动机动车的动力传动系统，更具体地说，本发明涉及根据机动车的驱动状态调节机动车前后轮的动力分配的动力传动系统。
背景技术：
近年来，随需要进行电控的四轮驱动机动车得到了广泛的实际应用。例如，在日本未审查专利公报2002-127772(EP1203688A2)号中揭示了相关的技术。
该专利公报中揭示的四轮驱动机动车以前轮发动机/前轮驱动的机动车为基础，并被配置成通过自动传动装置从发动机向前轮提供动力，并通过转移离合器从发动机向后轮提供部分动力。
传递到后轮的动力量通过控制转移离合器的接合力进行调节。通过这样的方法，前后轮之间动力的分配发生变化而达到使机动车的运转性能适合于其驱动状态，诸如在转向的早期阶段易于转弯，在迅速加速中限制打滑，以及在减速中保持稳定性。
但是，因为在上述专利公报中揭示的动力传动系统只能调节前后轮之间的动力分配，在控制机动车的转弯性能，具体在控制机动车的转向不足和转向过度方面存在限制。因此，对于这样的控制，就需要同时使用制动力控制装置，牵引力控制装置等装置，导致整个系统结构和控制的复杂化，因而导致诸如机动车重量的增加以及生产成本的显著提高等问题。
发明内容
鉴于上述问题而提出了本发明。本发明的目的是提供一种能适当控制机动车的转弯性能的四轮驱动机动车的动力传动系统，提供这样的动力传动系统能避免机动车重量的增加以及避免生产成本的显著提高。
为了达到上述目的，本发明提供一种四轮驱动机动车的动力传动系统，该系统包括动力传动机构(8)，动力传动控制装置(11)和差速齿轮单元(9)，动力传动机构(8)设置在机动车内，该机动车被配置成使动力始终传递到由一对前轮(5a)和一对后轮(5b)构成的两对车轮中的一对车轮的第一对车轮，该动力传动机构(8)将动力传递到两对车轮中的另一对车轮的第二对车轮；动力传动控制装置(11)用于控制动力传动机构(8)以调节传递到第二对车轮的动力(Tout)；差速齿轮单元(9)设置在第二对车轮的左右车轮之间，将从动力传动机构(8)传递到第二对车轮的动力(Tout)在第二对车轮的左右车轮之间分配，本发明的动力传动系统的特征在于差速齿轮单元(9)是一种扭矩敏感的差速齿轮单元，具有取决于传递到第二对车轮的动力在第二对车轮的左右车轮之间产生差速限制力的差速限制功能，动力传动控制装置(11)根据机动车的驱动状态控制从动力传动机构(8)传递到差速齿轮单元(9)的动力(Tout)。
在这种情况下，动力始终传递到由一对前轮和一对后轮构成的两对车轮中的一对车轮的第一对车轮，而由动力传动控制装置进行控制确定的动力通过动力传动机构传递到第二对车轮并通过差速齿轮单元在第二对车轮的左右车轮之间分配。动力传动控制装置根据机动车的驱动状态控制动力。当提供到带有差速限制功能的扭矩敏感差速齿轮单元的动力通过这样的控制而发生变化时，取决于所提供动力的这种变化，在第二对车轮的左右车轮之间产生差速限制力。
当机动车转弯时，位于转弯内侧的内车轮和位于转弯外侧的外车轮之间的动力分配取决于内外车轮之间产生的差速限制力而发生变化，结果，具有阻碍机动车转弯这样方向的偏转力矩或具有促进机动车转弯这样方向的偏转力矩作用在机动车上。这样，机动车的转弯性能就能取决于传递到差速齿轮单元的动力而被适当地控制。
这样，不再需要诸如为控制机动车转弯性能而设置的制动力控制装置和牵引力控制装置那样的装置，而机动车的转弯性能可适当地得到控制，不会由于设置这样的装置而引起机动车重量的增加和生产成本的显著提高。
动力传动控制装置最好包括用于探测机动车转弯状态的转弯状态探测装置，并根据由转弯状态探测装置探测的转弯状态控制动力传动机构。
在这种情况下，因为动力传动机构根据机动车的转弯状态，例如机动车当时是否处于转向不足或转向过度状态而受到动力传动控制装置的控制，就能产生具有适合于机动车当前转弯状态的方向的偏转力矩。
较好的是，动力传动控制装置应被设置成降低传递到差速齿轮单元的动力以产生具有促进机动车转弯这样方向的偏转力矩，而增加传递到差速齿轮单元的动力以产生具有阻碍机动车转弯这样方向的偏转力矩。
当机动车转弯时，在位于第二对车轮的转弯内侧的内车轮抓紧道路路面的情况下，差速齿轮单元施加的差速限制力越大，传递到内车轮的动力也越大，因此就产生阻碍机动车转弯的偏转力矩。这样，在内车轮抓紧道路路面的情况下，差速限制力被如下控制为了产生具有促进机动车转弯这样方向的偏转力矩，传递到差速齿轮单元的动力减少以减小差速限制力；为了产生具有阻碍机动车转弯这样方向的偏转力矩，传递到差速齿轮单元的动力增加以增大差速限制力。
通过用这样的方式增加或减小通过位于第二对车轮的转弯内侧的内车轮施加的驱动力，就能产生作用到机动车上的适当的偏转力矩，更适合控制机动车的转弯性能。
较好的是，动力传动控制装置应被设置成增加传递到差速齿轮单元以产生具有促进机动车转弯这样方向的偏转力矩的动力，而减少传递到差速齿轮单元以产生具有阻碍机动车转弯这样方向的偏转力矩的动力。
当机动车转弯时，位于第二对车轮的转弯内侧的内车轮的转动速度通常要小于位于第二对车轮的转弯外侧的外车轮的转动速度。在这种情况下，当传递到差速齿轮单元的动力增加以产生差速限制力时，动力从高速转动的外车轮传递到低速转动的内车轮，因此，通过内车轮施加的驱动力变得大于通过外车轮施加的驱动力。在这种状态下，当传递到差速齿轮单元的动力进一步增加以增大差速限制力时，通过内车轮施加的驱动力增大，内车轮打滑。结果内车轮的转动速度变得大于外车轮的转动速度。作为结果，由于差速限制力，动力从高速转动的内车轮传递到低速转动的外车轮，因此通过外车轮施加的驱动力变得大于通过内车轮施加的驱动力。通过驱动力在第二对车轮的左右车轮之间的这样的分配，产生具有促进机动车转弯这样方向的偏转力矩。为了产生具有促进机动车转弯这样方向的偏转力矩，在位于第二对车轮的转弯内侧的内车轮打滑的情况下，传递到差速齿轮单元的动力如上所述地增大。为了产生具有阻碍机动车转弯这样方向的偏转力矩，在内车轮打滑的情况下，传递到差速齿轮单元的动力减少以减小差速限制力，增加通过内车轮施加的驱动力。
通过增加或减少以这样的方式经位于第二对车轮的转弯外侧的外车轮施加的驱动力，就能产生作用在机动车上的适当的偏转力矩，更加适合控制机动车的转弯性能。
在一个优选模式中，动力传动控制装置将传递到差速齿轮单元的动力设定成一个预先确定的值或更大以产生具有促进机动车转弯这样方向的偏转力矩，将传递到差速齿轮单元的动力设定成小于该预先确定的值以产生具有阻碍机动车转弯这样方向的偏转力矩。
具有促进机动车转弯这样方向的偏转力矩可以通过将传递到差速齿轮单元的动力设定成一个预先确定的值或更大而产生。在这种场合，通过在经由位于第二对车轮的转弯内侧的内车轮施加的驱动力增加以使该轮打滑从而增加其转速的情况下限制差速运动，使经由位于第二对车轮的转弯外侧的外车轮施加的驱动力增加。具有阻碍机动车转弯这样方向的偏转力矩可以通过将传递到差速齿轮单元的动力设定成小于预先确定的值而产生。在这种场合，通过限制差速运动不使内车轮打滑，使经由内车轮施加的驱动力增加。
通过以这种方式增加或减少经位于第二对车轮的转弯外侧的外车轮施加的驱动力，就能产生作用在机动车上的适当的偏转力矩，更加适合控制机动车的转弯性能。
较好的是，动力传动控制装置根据基于机动车的驱动状态或运转状态中的至少任何一个状态所设定的目标动力传递量控制动力传动机构。
在这种情况下，因为目标动力传递量基于机动车的驱动状态或运转状态的至少任何一个状态设定，动力传动机构就能以反映机动车的驱动状态或运转状态的方式受到控制。这样，机动车的转弯性能就能更加适合得到控制。
较好的是，动力传动控制装置在机动车的实际偏转率和基于机动车的驱动状态设定的目标偏转率的基础上设定目标动力传递量。
在这种情况下，因为目标动力传递量在机动车的实际偏转率和从机动车的驱动状态获得的目标偏转率的基础上设定，动力传动机构就能以反映机动车的驱动状态的方式受到控制。这样，机动车的转弯性能就能更加适合得到控制。
较好的是，动力传动控制装置用于设定传递到差速齿轮单元的动力以产生具有促进机动车转弯这样方向的偏转力矩的预先确定值是一个临界的动力传递量，该量是当机动车转弯时为了由差速限制力产生促进机动车转弯的偏转力矩而传递到差速齿轮单元所需要的动力量。
在这种情况下，因为该临界的动力传递量被用作为了产生促进机动车转弯的偏转力矩所需要传递的动力量，就能有保证地产生促进机动车转弯的偏转力矩和阻碍机动车转弯的偏转力矩。这样，机动车的转弯性能就能通过动力传动机构上的适当控制而得到更大改进。
除此之外，较好的是动力传动控制装置还基于机动车的驱动状态或运转状态的至少任何一个状态设定目标动力传递量，并根据机动车的转弯状态，目标动力传递量和临界动力传递量控制动力传动机构。
在这种情况下，除了机动车的转弯状态和临界动力传递量以外，动力传动机构还根据基于机动车的驱动状态或运转状态的至少任何一个状态设定的目标动力传递量受到控制。因为动力传动机构能以如此反映机动车的驱动状态或运转状态的方式受到控制，机动车的转弯性能就能更加适合得到控制。
更好的是，动力传动控制装置根据机动车的转弯状态，目标动力传递量，临界动力传递量和动力传动机构能进行传递的最大动力传递量控制动力传动机构。
在这种情况下，除了机动车的转弯状态，目标动力传递量，临界动力传递量之外，动力传动机构还基于动力传动机构能进行传递的最大动力传递量受到控制。这样，动力传动机构上传递比最大动力传递量更高的动力的不适当的控制可被避免，机动车的转弯性能就能更加适合得到控制。
在理想的模式中，动力传动机构将部分动力从提供到第一对车轮的动力的动力源传递到差速齿轮单元。
在这种情况下，来自动力源的动力被传递到第一对车轮，该动力的一部分由动力传动机构传递到差速齿轮单元。这样，动力传动系统能用具有单动力源的简单的结构驱动前轮和后轮。
这里，较好的是，当第一对车轮的转速低于第二对车轮的转速，或当从动力源提供的输出动力低于设定为传递到差速齿轮单元的动力量时，动力传动控制装置禁止将动力传递到差速齿轮单元。
当第一对车轮的转速低于第二对车轮的转速时，动力传动机构不能将动力传递到第二对车轮。另外，当从动力源提供的输出动力低于传递到差速齿轮单元所需要的动力量时，该所需量的动力不能被传递到差速齿轮单元。在这些情况下，差速运动不能取决于传递到差速齿轮单元的动力适当地受到限制，因此不可能产生作用在机动车上的适当的偏转力矩。通过在这样的情况下禁止向差速齿轮单元传递动力，就能防止这样的问题。
在另一理想的模式中，动力传动机构从和将动力提供到第一对车轮的动力源分离的第二动力源将动力传递到差速齿轮单元。
在这样的情况下，来自第一动力源的动力被传递到第一对车轮，而来自和第一动力源分离的第二动力源的动力被传递到差速齿轮单元。这样，动力传动系统能以具有为前轮和后轮分离设置的动力源的简单结构驱动前轮和后轮。
附图简要说明
图1是显示根据本发明第一实施例的四轮驱动机动车的动力传动系统的全部结构的示意图；图2是显示在图1的动力传动系统中计算后轮输出扭矩的过程的框图；图3是显示当具有图1动力传动系统的四轮驱动机动车转弯时驱动力怎样通过左右后轮施加的说明图；图4是显示图1的动力传动系统的输出扭矩设定部分的细节的框图；和图5是显示根据本发明第二实施例的四轮驱动机动车的动力传动系统的全部结构的示意图。
具体实施例方式
下面描述第一实施例，在该实施例中本发明具体化为一种用于随需要进行电控的以前轮发动机/前轮驱动的机动车为基础的四轮驱动机动车的动力传动系统。
图1是显示根据第一实施例的四轮驱动机动车的动力传动系统的全部结构的示意图。自动传动装置(automatic transmission)2被连接到横向安装的发动机1(动力源)。前差速齿轮单元3(下文将称为前差速)的环形齿轮3a和自动传动装置2的输出齿轮2a啮合。前差速3的左右侧齿轮3b各自通过驱动轴4和左右前轮5a连接，因此来自发动机1的动力通过前差速3传递到前轮5a。动力切断单元6(下文称为PTU)的环形齿轮6a和前差速3的差速箱3c连接，前传动轴71的前端的传动齿轮7a和环形齿轮6a啮合。自动传动装置2，前差速3和PTU6被设置在一个共用机箱中。
电控联结器8(动力传动机构)设置在前传动轴71的后部和后传动轴72的后部之间。传动轴72的后端的传动齿轮7b和后差速齿轮单元9(下文称为后差速)的环形齿轮9a啮合。后差速9的左右侧齿轮9b各自通过驱动轴10和左右后轮5b连接。
电控联结器8能通过调节设置在其中的电磁离合器8a的接合力控制从前传动轴71传递到后传动轴72的动力而控制传递到后差速9的动力。通过电控联结器8的这种操作，从发动机1提供到前轮5a的动力和提供到后轮5b的动力之比可以被调节到例如100∶0和50∶50之间的任何值。
将一个扭矩敏感滑动限制差速(下文称为LSD)设置为后差速9。LSD9包括用于取决于通过后传动轴72提供的扭矩产生差速限制力并从而限制左右车轮之间的差速运动的扭矩敏感差速限制机构9c。对于扭矩敏感差速限制机构9c，可应用诸如斜齿轮型结构或凸轮型结构的已知结构。
在机动车内部，除了发动机控制ECU，轴控制ECU，ABS控制ECU等以外还设置一个用于四轮驱动11(动力传动控制装置)的ECU。和这些其他的ECU一样，该用于四轮驱动11的ECU包括输入/输出单元，用于储存控制程序、控制映射等的存储器(ROM，RAM等)、中央处理单元(CPU)、定时器计数器等。
诸如用于探测机动车的纵向加速度Gx的纵向加速度传感器12，用于探测机动车的横向加速度Gy的横向加速度传感器13，用于探测机动车的偏转率Yr(实际偏转率)的偏转率传感器14(转弯状态探测装置)，用于探测机动车的各个车轮的车轮速度Vfl，Vfr，Vrl，Vrr的车轮速度传感器15a到15d，用于探测转向角St的转向角传感器16，用于探测制动操作信息Bk的制动传感器17和用于探测停车制动操作信息Pbk的停车制动传感器18等的各个传感器被连接到四轮驱动11的ECU的输入侧。还有发动机控制ECU 19和ABS控制ECU 20也被连接到四轮驱动11的ECU的输入侧。包括上述电控联结器8的电磁离合器8a的各种装置被连接到四轮驱动11的ECU的输出侧。
四轮驱动11的ECU基于来自上述各个传感器的探测信息控制电控联结器8的电磁离合器8a的接合力。所进行的控制不仅用于随需要电控的四轮驱动机动车的通用目的，诸如前轮5a和后轮5b之间适当的动力分配以达到转向早期阶段转弯的便利，迅速加速中限制打滑，以及在减速中的稳定性。在本实施例中，该所进行的控制也用于控制提供到后差速9的输入扭矩以调节后差速9的差速限制力从而缓解机动车转弯中的转向过度和转向不足。当机动车转弯时需要后一种控制。这样，当确定机动车正在基于例如转向角St、偏转率Yr等进行转弯时，前一种控制就切换到后一种控制。在另一种情况下进行前一种控制。前一种控制的详尽解释将省略，因为该解释相似于上述作为已有技术的例如日本未审查专利公报2002-127772(EP1203688A2)号中揭示的内容。下文将详尽描述后一种控制。
将要提供到后差速9的输入扭矩作为后轮输出扭矩Tout根据图2框图中显示的过程进行计算。对于该计算，除了来自上述各个传感器的探测信息以外还应用具体于每辆机动车的各个机动车常数。作为机动车常数，电控联结器8能传递到后差速9的最大扭矩Tmax(最大动力传递量)，LSD特征Lsd(例如相对于输入扭矩特性的差速限制力)，机动车因素Sv(例如机动车重量W，车轮基础L等)被预先馈入。
由纵向加速度传感器12探测的纵向加速度Gx和由车轮速度传感器15a到15d探测的车轮速度Vfl，Vfr，Vrl，Vrr被馈入到车体速度计算部分31。该车体速度计算部分31基于馈入的信息计算车体速度Vb。在车体速度Vb的计算中应用例如在日本专利3063628号中公开的过程。在本文不给出其细节的该过程中，车体速度Vb基于四个车轮中第三个最快车轮的车轮速度，例如当机动车转弯时后内车轮的车轮速度，进行计算。当任何车轮打滑时，车体速度Vb基于纵向加速度Gx计算。
由车体速度计算部分31计算的车体速度Vb和由转向角传感器16探测的转向角St被馈入参考偏转率计算部分32。参考偏转率计算部分32基于所馈入的信息根据下列表达式(1)计算参考偏转率Yrs(目标偏转率)Yrs＝St×Vb/(1+A×Vb2)/L ……(1)式中A为机动车的稳定因子，L为车轮基础。所获得的参考偏转率Yrs表示以当前的车体速度Vb和转向角St转弯的机动车的理想偏转率。
由参考偏转率计算部分32计算的参考偏转率Yrs和由偏转率传感器14探测的实际偏转率Yr被馈入目标扭矩设定部分33。目标扭矩设定部分33基于馈入的信息计算将被提供到后差速9的目标扭矩Ttgt(目标传递量)。所计算的目标扭矩Ttgt作为为了改变作用在机动车上的偏转力矩以将实际偏转率修正到参考偏转率Yrs而将要输入到后差速9所需要的输入扭矩。具体地说，作为图2中显示的映射，参考偏转率Yrs和实际偏转率Yr之间的差接近于零的区域被认为是死区，在该区域，目标扭矩Ttgt被设定为零。在该差的绝对值为一个预先确定的值或更大的区域，目标扭矩Ttgt被设定成其增加和该差的绝对值的增加成比例。
由纵向加速度传感器12探测的纵向加速度Gx，由横向加速度传感器13探测的横向加速度Gy，由转向角传感器16探测的转向角St，由偏转率传感器14探测的偏转率Yr和由车体速度计算部分31计算的车体速度Vb被馈入道路表面摩擦系数估算部分34。该道路表面摩擦系数估算部分34基于馈入的信息估算道路表面的摩擦系数Myu。
怎样估算道路表面的摩擦系数Myu的细节将省略，因为该细节可从例如日本已审查实用新型公报Hei 6-18276号中获知。为了简洁的目的，考虑机动车转弯过程中打滑的发生率和道路表面的摩擦系数相关，横向加速度的估算值根据机动车转弯时的机动车速度、转向角等按照算术表达式进行计算。然后，基于通过这样的计算得到的横向加速度的估算值和横向加速度的实际测量值即由传感器探测的值之间的比例获得道路表面的摩擦系数。例如，当横向加速度的估算值和实际测量值的比值约等于1时，就认为机动车不会打滑，且道路表面的摩擦系数高。当该比值小于1并且机动车打滑时，将道路表面的摩擦系数认为对应于该比值的一个数值。
作为机动车常数的机动车因素Sv，由纵向加速度传感器12探测的纵向加速度Gx，和由横向加速度传感器13探测的横向加速度Gy被馈入内轮负荷计算部分35。内轮负荷计算部分35基于所馈入的信息计算后内轮负荷Wri。后内轮负荷Wri表示施加在后内轮即位于机动车转弯时内侧的后轮上的负荷并以下文叙述的过程进行计算。
当机动车转弯时，施加在前后轮5a和5b上的负荷不同于机动车停车时施加的负荷。首先，根据表达式(2)得到表示在前轮5a和后轮5b之间转变的负荷量的纵向负荷转变量ΔWxΔWx＝W×Gx×hg/L ……(2)式中W是机动车重量，hg是重心的高度，L是车轮基础，这些数据作为机动车因素Sv被预先馈入。
另外，根据表达式(3)得到表示在左后轮和右后轮之间转变的负荷量的横向负荷转变量ΔWyrΔWyr＝W×Gy×{hs/(1+Kf/Kr-W×hs/Kr)+Lf×hr/L}/Tr ……(3)式中Tr是后轮轮距，hs是重心高度减去重心的运转高度(roll height)，Kf是前轮的运转刚度(roll stiffness)，Kr是后轮的运转刚度，Lf是前轮的轴线和重心之间的距离，hr是后轮的运转中心高度(roll center height)。这些数据作为机动车因素Sv被预先馈入。
接着，根据表达式(4)得到后内轮负荷WriWri＝(Wr×9.8+ΔWx)/2-ΔWyr ……(4)式中Wr是停车时后轮上的负荷。
由道路表面摩擦系数估算部分34估算的道路表面摩擦系数，由内轮负荷计算部分35计算的后内轮负荷Wri以及作为机动车常数馈入的LSD特征Lsd被馈入最小扭矩计算部分36。最小扭矩计算部分36基于所馈入的信息计算最小扭矩Tc(预先确定值，传递动力的临界量)。如上所述，在后差速9中，差速限制力的作用取决于通过扭矩敏感差速限制机构9c提供的输入扭矩。取决于该差速限制力，作用在机动车上的转弯力矩由于位于机动车转弯内侧的后内轮的打滑而改变。所计算的提供用来使后内轮打滑所需要的最小输入扭矩被作为最小扭矩Tc。
图3是显示当机动车转弯时驱动力怎样通过左右后轮5b施加的说明图。例如，当机动车如图3所示右转弯时，位于转弯外侧的左后轮5b上的负荷增加而位于转弯内侧的右后轮5b上的负荷减小。在这种情况下，通过电控联结器8提供到后差速9的动力根据LSD特征Lsd在左右后轮5b之间分配。这样，在正常的抓紧道路路面的行驶中，扭矩通过扭矩敏感差速限制机构9c从位于转弯的外侧并高速转动的车轮转移到位于转弯内侧并以较低速度转动的车轮，因此，较大的驱动力通过右后轮5b施加。在这种状态下，当提供到后差速9的输入扭矩逐渐增加时，LSD9的差速限制力增加，因此通过右后轮5b施加的驱动力逐渐增加并超过由右后轮5b上的负荷和道路表面的摩擦系数Myu确定的对地面的抓紧力。结果，右后轮5b开始打滑，抓紧力迅速下降。所计算的引起这种情况的临界输入扭矩被作为最小扭矩Tc。
因此，通过将等于或大于最小扭矩Tc的扭矩提供到后差速9，就可以使后内轮5b打滑以使后内轮5b的转动速度高于后外轮5b的转动速度。在这种状态下，当差速运动受到限制时，扭矩被从后内轮5b转移到后外轮5b，因此就产生具有促进机动车转弯这样方向的偏转力矩。相反，当小于最小扭矩Tc的扭矩被提供到后差速9并且差速运动受到限制同时后内轮保持抓紧路面时，就产生具有阻碍机动车转弯这样方向的偏转力矩。
由最小扭矩计算部分36计算的最小扭矩Tc，由参考偏转率计算部分32计算的参考偏转率Yrs，由目标扭矩设定部分33计算的目标扭矩Ttgt，可以被传递到后差速9的被作为机动车常数馈入的最大扭矩Tmax，以及由偏转率传感器14探测的偏转率Yr被馈入到输出扭矩设定部分37。输出扭矩设定部分37基于所馈入的信息计算将通过电控联结器8提供到后差速9的后轮输出扭矩Tout。
基本上说，后轮输出扭矩Tout被设定到目标扭矩Ttgt。但是，由于上述利用扭矩敏感LSD9c的特性产生偏转力矩的原理，就有不能产生具有适当方向的偏转力矩的情况。因此，如显示输出力矩设定部分37的细节的图4所示，后轮输出扭矩Tout根据最大扭矩Tmax和最小扭矩Tc之间的定量关系以及机动车的转弯状态(转向过度或转向不足)以不同的方式设定。这里，转弯状态不在空挡转向的基础上考虑。转弯状态被看作为实际偏转率Yr偏离参考偏转率Yrs的方向。
下文的描述将在图4的基础上进行。当最大扭矩Tmax等于或大于最小扭矩Tc(Tmax≥Tc)时，就可以将等于或大于最小扭矩Tc的输入扭矩提供到后差速9以产生具有促进机动车转弯这样方向的偏转力矩，以及将小于最小扭矩Tc的输入扭矩提供到后差速9以产生具有阻碍机动车转弯这样方向的偏转力矩。
因此，当最大扭矩Tmax等于或者大于最小扭矩Tc(Tmax≥Tc)时，如果机动车以转向不足的状态转弯(Yr＜Yrs)，后轮输出扭矩Tout就被设定在最小扭矩Tc和最大扭矩Tmax之间。例如，当目标扭矩Ttgt经计算小于最小扭矩Tc时，后轮输出扭矩Tout被设定到最小扭矩Tc。当目标扭矩Ttgt经计算在最小扭矩Tc和最大扭矩Tmax之间时，后轮输出扭矩Tout被设定到目标扭矩Ttgt。当目标扭矩Ttgt经计算大于最大扭矩Tmax时，后轮输出扭矩Tout被设定到最大扭矩Tmax。结果，具有促进机动车转弯这样方向的偏转力矩作用在机动车上，因此缓解了转向不足的现象。
当最大扭矩Tmax等于或者大于最小扭矩Tc(Tmax≥Tc)时，如果机动车以转向过度的状态转弯(Yr＞Yrs)，后轮输出扭矩Tout就被设定成小于最小扭矩Tc。例如，当目标扭矩Ttgt经计算小于最小扭矩Tc时，后轮输出扭矩Tout被设定到目标扭矩Ttgt。当目标扭矩Ttgt经计算等于或大于最小扭矩Tc时，后轮输出扭矩Tout被设定成小于最小扭矩Tc的值。结果，具有阻碍机动车转弯这样方向的偏转力矩作用在机动车上，缓解了转向过度的现象。
当最大扭矩Tmax小于最小扭矩Tc(Tmax＜Tc)时，就可以将等于或大于最小扭矩Tc的输入扭矩提供到后差速9以使后轮5b打滑，产生促进机动车转弯的偏转力矩。当保持后内轮5b抓紧道路路面时，只有阻碍机动车转弯的偏转力矩才能够产生。
因此，当最大扭矩Tmax小于最小扭矩Tc(Tmax＜Tc)并且机动车以转向不足(Yr＜Yrs)的状态转弯时，后轮输出扭矩Tout被限制到零，表示作用在机动车上的偏转力矩不能被修正。
当最大扭矩Tmax小于最小扭矩Tc(Tmax＜Tc)并且机动车以转向过度(Yr＞Yrs)的状态转弯时，后轮输出扭矩Tout被设定成小于最大扭矩Tmax。例如，当目标扭矩Ttgt经计算小于最大扭矩Tmax时，后轮输出扭矩Tout被设定到目标扭矩Ttgt。当目标扭矩Ttgt经计算等于或大于最大扭矩Tmax时，后轮输出扭矩Tout被设定到最大扭矩Tmax。或者说，在这种情况下，理想的后轮输出扭矩Tout的设定范围的上限为最小扭矩Tc。但是，能够产生的后轮输出扭矩Tout最大被限制到最大扭矩Tmax。因此，后轮输出扭矩Tout最大被设定到最大扭矩Tmax。结果，缓解了机动车转向过度的现象。
如图2所示，各个车轮的车轮速度Vfl，Vfr，Vrl，Vrr被馈入前后轮速度计算部分38。前后轮速度计算部分38基于馈入的信息根据如下表达式(5)和(6)计算前轮速度Vf和后轮速度VrVf＝(Vfl+Vfr)/2 ……(5)Vr＝(Vrl+Vrr)/2 ……(6)由输出扭矩设定部分37计算的后轮输出扭矩Tout，由前后轮速度计算部分38计算的前轮速度Vf和后轮速度Vr，从发动机控制ECU19馈入的当前的发动机扭矩Te，由制动传感器17探测的制动操作信息Bk，由停车制动传感器18探测的停车制动操作信息Pbk，从ABS控制ECU20馈入的ABS监视器Abs(ABS系统操作信息)被馈入到输出限制部分39。当下面的条件1)到5)都不满足时输出限制部分39就将后轮输出扭矩Tout本身馈送，当条件1)到5)中的任何一项满足时输出限制部分39将后轮输出扭矩Tout限制到零并将其馈送。
1)前轮速度Vf小于后轮速度Vr(Vf＜Vr)。
2)后轮输出扭矩Tout大于发动机扭矩Te(Tout＞Te)。
3)正在进行制动操作(Bk＝ON)。
4)正在进行停车制动操作(Pbk＝ON)。
5)正在进行ABS操作(Abs＝ON)。
当条件1)满足时，动力不能从前传动轴71传递到后传动轴72，因此来自发动机1的动力不能通过电控联结器8提供到后轮5b。这说明提供到后差速9的输入扭矩不能受到控制，说明偏转力矩不能利用扭矩敏感的LSD9的特性进行修正。这样，控制被暂仃。
当条件2)满足时，不可能将大于发动机扭矩Te的后轮输出扭矩Tout提供到后差速9。因此，存在这样的风险，由于不能产生适合于机动车的驱动状态的差速限制力，机动车的转弯行为将变坏。这样，控制被暂仃。
关于条件3)、4)和5)，制动、停车制动以及ABS都会作为干扰影响提供到后差速9的扭矩，因此不能预期合适的控制。这样，控制被暂仃。
以如上所述计算的后轮输出扭矩Tout为基础，电控联结器8的接合力受到控制。具体地说，从没有显示的映射可知，负荷比被设定到对应于后轮输出扭矩Tout的值，电磁离合器8a基于该负荷比被激励，从而控制电控联结器8的接合力。结果，对应于后轮输出扭矩Tout的扭矩被提供到后差速9。在该受控提供扭矩的基础上，扭矩敏感的差速限制机构9c按照图3显示的特性将差速限制力施加在后差速9上。这样，当机动车在转向不足的状态下转弯时，产生具有促进机动车转弯这样方向的偏转力矩以缓解转向不足，改进机动车的转弯行为。当机动车在转向过度的状态下转弯时，产生具有阻碍机动车转弯这样方向的偏转力矩以缓解转向过度，改进机动车的稳定性。
如上所述可以理解，本实施例的四轮驱动机动车的动力传动系统的功能相似于制动力控制装置和牵引力控制装置，当机动车转弯时，所设置的该两个装置用于总体控制机动车的转弯特性。因此，这些装置就可以省略。该动力传动系统的结构基本上和用于随需要电控的四轮驱动机动车的常见结构相同，该机动车配置成将来自发动机1的驱动前轮5a的动力的一部分通过电控联结器8提供到后轮5b。由于除了扭矩敏感的LSD9和如图2所示的由四轮驱动11的ECU进行的控制外不需要其他的添加，因此这样的做法很简单。这样，该动力传动系统能适合控制机动车的转弯特性，避免机动车重量的增加以及避免生产成本的显著提高。
输出扭矩设定部分37根据实际的偏转率Yr和参考偏转率Yrs确定机动车是否处于转向不足或转向过度状态，并基于确定的结果设定后轮的输出扭矩。因此能始终产生具有适合于机动车的转弯状态的方向的偏转力矩，能更适合控制机动车的转弯性能。
输出扭矩设定部分37基于从实际偏转率Yr和参考偏转率Yrs获得的目标扭矩Ttgt设定后轮输出扭矩Tout，参考偏转率Yrs是按照机动车的驱动状态的偏转率的理想值。因此，电控联结器8能以反映机动车的驱动状态的方式受到控制。这也为机动车的转弯性能提供了适合的控制。
在本实施例中，作用在机动车上的偏转力矩通过使转弯机动车的后内轮打滑或抓紧路面而发生变化以阻碍或促进机动车的转弯，输出扭矩设定部分37将表示使转弯机动车的后内轮打滑所需要的最小扭矩Tc的后轮输出扭矩Tout设定为一个临界扭矩。这样，就能保证产生促进机动车转弯的偏转力矩和阻碍机动车转弯的偏转力矩，就能更加适合控制机动车的转弯性能。
替代在后内轮即位于转弯内侧的后轮的整个打滑区域和抓紧路面区域控制后差速9的差速限制力，该差速限制力还可以在转弯内侧的车轮的抓紧路面区域内进行控制。在这种情况下，如基于图3所作的解释，后差速9的差速限制力越大，提供到后内轮的扭矩也越大，这样就产生了具有阻碍机动车转弯这样方向的偏转力矩。因此，为了产生具有促进机动车转弯这样方向的偏转力矩，通过减小提供到后差速9的输入扭矩来减小差速限制力。为了产生具有阻碍机动车转弯这样方向的偏转力矩，通过增加提供到后差速9的输入扭矩增加差速限制力。这种控制方法具有相似于上述实施例产生的效果。
除了目标扭矩Ttgt和最小扭矩Tc以外，输出扭矩设定部分37设定后轮输出扭矩Tout时还考虑到可以被传递到后差速9的最大扭矩Tmax。这样做防止了后轮输出扭矩Tout被不适当地设定到大于最大扭矩Tmax的值，从而防止了在电控联结器8上的不适当的控制。
另外，输出限制部分39基于预先设置的条件1)到5)禁止扭矩提供到后差速9。例如，当由于前轮5a和后轮5b之间的转速差或发动机扭矩Te的短缺不可能向后轮5b提供适合的动力时，控制就被暂仃。因此，就能防止当动力在象这类不适当的情况下传递时可能发生的问题。
下面将说明本发明的第二实施例。在第二实施例中，本发明作为用于混合四轮驱动机动车中的动力传动系统实施，在混合四轮驱动机动车中，向前轮发动机/前轮驱动的机动车添加一个用于驱动后轮的电动机。在第二实施例的结构中，很多构件和第一实施例的相同。因此，下文的描述将集中在不同构件上，而相同的构件将用相同的参考数字表示，对其的描述将被省略。
图5是根据第二实施例的四轮驱动机动车的动力传动系统的全部结构的示意图。该前轮侧和前轮发动机/前轮驱动的机动车该侧的结构相当相似。来自发动机1的动力通过自动传动装置2传递到左右前轮5a，前差速3和驱动轴4。
用于驱动后轮5b的电动机51(第二动力源)设置在机动车后部，减速齿轮机构52和电动机51的输出轴51a连接。减速齿轮机构52的输出齿轮52a和包括扭矩敏感的差速限制机构9c的后差速9的环形齿轮9a啮合，后差速9的左右侧齿轮9b各自通过驱动轴10和左右后轮5b连接。在以这种方式配置的四轮驱动机动车中，提供到前轮5a的动力可在发动机输出的限度内调节，而提供到后轮5b的动力可在电动机输出的限度内调节。
在根据具有如上所述配置的第二实施例的四轮驱动机动车的动力传动系统中，用于四轮驱动11的ECU和在第一实施例中一样按照图2所示的过程设定后轮输出扭矩Tout，并基于该后轮输出扭矩Tout控制电动机51的输出，以替代控制电控联结器8的接合力。应该注意，在第二实施例中，从电动机51提供到后差速9的输入扭矩独立于前轮5a侧的发动机1受到控制。结果，第一实施例中在条件1)和2)下可能发生的相关于将动力提供到后轮5b的问题就不会发生。因此，基于这些条件的输出限制不会作用到第二实施例上。应该注意，使用电动机51能提供的最大输出扭矩作为最大扭矩Tmax。
虽然相同的解释被省略，但机动车的转弯特性还是能象在第一实施例中一样，通过调节提供到后差速9的输入扭矩来调节后差速9的差速限制力而受到适合的控制。因为仅向前轮发动机/前轮驱动机动车添加了驱动后轮用的电动机51和减速齿轮机构52，因此结构简单，而且还能省略制动力控制装置和牵引力控制装置，。这样，就能避免机动车重量的增加以及避免生产成本的显著提高。
虽然上文已描述了两个实施例，但是本发明并不限于这些实施例。例如，在本发明被应用到基于前轮发动机/前轮驱动机动车的随需要电控的四轮驱动机动车的第一实施例中，以及在本发明被应用到带有被添加到前轮发动机/前轮驱动机动车的驱动后轮用电动机51的混合四轮驱动机动车的第二实施例中，通过调节后差速9的差速限制力产生作用在机动车上的适当的偏转力矩。但是，也可以这样配置，使差速限制力不是在后轮5b一侧调节，而是在前轮5a一侧调节。具体地说，本发明可以被应用到基于前轮发动机/后轮驱动机动车的随需要电控的四轮驱动机动车或被应用到带有被添加到前轮发动机/后轮驱动机动车的用于驱动前轮的电动机的混合四轮驱动机动车，通过控制提供到前差速的输入扭矩来调节前差速的差速限制力。
另外，这些实施例被配置成基于参考偏转率Yrs和实际偏转率Yr设定将提供到后差速9(或前差速)的目标扭矩Ttgt。但是，本发明并不限于此。本发明可以被配置成根据诸如由车体速度计算部分31计算的车体速度Vb，由横向加速度传感器13探测的横向加速度Gy，以及从由转向角传感器16探测的转向角St和车体速度Vb获得的经计算的横向加速度的行驶状态，或根据诸如车体速度Vb，转向角St和减速位置(加速位置)的驱动状态来设定目标扭矩Ttgt。
权利要求
1.一种四轮驱动机动车的动力传动系统，包括设置在机动车中的动力传动机构(8)，该机动车被配置成动力始终被传递到由一对前轮(5a)和一对后轮(5b)构成的两对车轮中的一对车轮的第一对车轮，该动力传动机构(8)将动力传递到该两对车轮中的另一对车轮的第二对车轮；动力传动控制装置(11)，用于控制动力传动机构(8)，调节传递到第二对车轮的动力(Tout)；和差速齿轮单元(9)，设置在第二对车轮的左右车轮之间，在第二对车轮的左右车轮之间分配从动力传动机构(8)传递到第二对车轮的动力(Tout)，其特征在于差速齿轮单元(9)是扭矩敏感的差速齿轮单元，具有取决于传递到其上的动力在第二对车轮的左右车轮之间产生差速限制力的差速限制功能，和动力传动控制装置(11)根据机动车的驱动状态控制从动力传动机构(8)传递到差速齿轮单元(9)的动力(Tout)。
2.如权利要求1所述的四轮驱动机动车的动力传动系统，其特征在于动力传动控制装置(11)包括用于探测机动车转弯状态的转弯状态探测装置(14)并根据由转弯状态探测装置(14)探测的转弯状态控制动力传动机构(8)。
3.如权利要求2所述的四轮驱动机动车的动力传动系统，其特征在于动力传动控制装置(11)减小传递到差速齿轮单元(9)的动力(Tout)以产生具有促进机动车转弯这样方向的偏转力矩，而增大传递到差速齿轮单元(9)的动力(Tout)以产生具有阻碍机动车转弯这样方向的偏转力矩。
4.如权利要求2所述的四轮驱动机动车的动力传动系统，其特征在于动力传动控制装置(11)增大传递到差速齿轮单元(9)的动力(Tout)以产生具有促进机动车转弯这样方向的偏转力矩，而减小传递到差速齿轮单元(9)的动力(Tout)以产生具有阻碍机动车转弯这样方向的偏转力矩。
5.如权利要求2所述的四轮驱动机动车的动力传动系统，其特征在于动力传动控制装置(11)将传递到差速齿轮单元(9)的动力设定成预先确定的值(Tc)或更大以产生具有促进机动车转弯这样方向的偏转力矩，将传递到差速齿轮单元(9)的动力设定成小于该预先确定的值(Tc)以产生具有阻碍机动车转弯这样方向的偏转力矩。
6.如权利要求2到5所述的任一四轮驱动机动车的动力传动系统，其特征在于动力传动控制装置(11)根据基于机动车的驱动状态或转弯状态的至少任何一个状态设定的目标动力传递量(Ttgt)控制动力传动机构(8)。
7.如权利要求6所述的四轮驱动机动车的动力传动系统，其特征在于动力传动控制装置(11)在机动车的实际偏转率(Yr)和基于机动车的驱动状态设定的目标偏转率(Yrs)的基础上设定目标动力传递量(Ttgt)。8.如权利要求5所述的四轮驱动机动车的动力传动系统，其特征在于所述预先确定值是临界的动力传递量(Tc)，该量是当机动车转弯时为了由差速限制力产生促进机动车转弯的偏转力矩而传递到差速齿轮单元(9)所需要的动力大小。
9.如权利要求8所述的四轮驱动机动车的动力传动系统，其特征在于动力传动控制装置(11)基于机动车的驱动状态或转弯状态的至少任何一个状态设定目标动力传递量(Ttgt)，并根据机动车的转弯状态、目标动力传递量(Ttgt)和临界动力传递量(Tc)控制动力传动机构(8)。
10.如权利要求9所述的四轮驱动机动车的动力传动系统，其特征在于动力传动控制装置(11)根据机动车的转弯状态、目标动力传递量(Ttgt)、临界动力传递量(Tc)和动力传动机构(8)能传递的最大动力传递量(Tmax)控制动力传动机构(8)。
11.如权利要求1到10所述的任一四轮驱动机动车的动力传动系统，其特征在于动力传动机构(8)将部分动力从提供动力到第一对车轮的动力源传递到差速齿轮单元(9)。
12.如权利要求11所述的四轮驱动机动车的动力传动系统，其特征在于当第一对车轮的转速(Vf)低于第二对车轮的转速(Vr)，或当从动力源(1)提供的输出动力(Te)低于设定为传递到差速齿轮单元(9)的动力量(Ttgt)时，动力传动控制装置(11)禁止将动力传递到差速齿轮单元(9)。
13.如权利要求1到10所述的任一四轮驱动机动车的动力传动系统，其特征在于动力传动机构(8)将来自与把动力提供到第一对车轮的动力源(1)分离的第二动力源(51)的动力传递到差速齿轮单元(9)。
全文摘要
一种四轮驱动机动车的动力传动系统，包括动力传动机构(8)和差速齿轮单元(9)，动力传动机构(8)设置在机动车中，该机动车被配置成动力始终被传递到由一对前轮和一对后轮构成的两对车轮中的一对车轮上，该动力传动机构(8)将动力传递到另一对车轮上，差速齿轮单元(9)设置在另一对车轮的左右车轮之间，在左右车轮之间分配从动力传动机构(8)传递到该另一对车轮的动力。差速齿轮单元(9)是扭矩敏感的差速齿轮单元，带有取决于传递到其上的动力在左右车轮之间产生差速限制力的差速限制功能，动力传动控制装置(11)根据机动车的驱动状态控制从动力传动机构(8)传递到差速齿轮单元(9)的动力。
文档编号B60W10/16GK1644421SQ20041010016
公开日2005年7月27日 申请日期2004年12月3日 优先权日2003年12月4日
发明者后田祐一, 泽濑薰 申请人:三菱自动车工业株式会社