专利名称：驱动转矩分配的扭转控制的制作方法
技术领域：
本发明关于一种在机械工程尤其是车辆制造中以及任何功能性 连接目标中的转矩自动控制所需的地方应用的驱动转矩分配的扭转 控制。
背景技术：
车辆中使用的大量的转矩分配器利用一个永久连接的驱动轴操 作。在道路和轴上的车轮之间粘力缺失的情况下，分配器自动齿合没 有永久连接的驱动轴。通常齿合通过油槽中的多层离合器的方式进 行。离合器的齿合/脱空通常由利用外馈能量的液压或电磁执行器进 行，并且由电子控制装置产生指令。驱动轮上的发动机转矩的分配也 由车辆的机构和系统上的操作控制，其与"车轮-道路"相互作用有 功能性关联。
控制的效率多数依靠系统工作得有多快。为了实现高标准的道路 安全性和低成本的运行，也还需要精密分配控制操作。分配的精密性 很大程度上依赖确定粘力缺失的准确性。在这些控制(速度，发动机 模式，转弯，加速)考虑下的采用的运行参数也是很重要的。
在电子控制中，粘力缺失通常由ABS传感器通过记录驱动轮的 滑行来间接被记录。缺少粘力值评估。在当已经存在能量损失和对运 行稳定性有负面影响的后果出现时，才进行这种记录。粘力值的记录 取代粘力缺失后果的记录。因此给出分配控制指令的起始被延迟。当 粘力缺失通过传动机构后配合的转矩传感器的方式被记录时(JP 63013824)，没有上文所述的延迟，但是粘力缺失仍缺少足够精确的 量化评估。
作为控制指令结果的控制操作在执行器操作(改变运行状态)时进行。在发出控制指令给执行器^，控制操作进 一歩被执行器操作所 需的时间延迟。
利用电子控制的转矩分配中的分配控制过程包括下述阶段粘力 缺失的记录；对执行器的控制指令的生成和发送；执行器的操作。
在通过传感器方式的控制中，满足分配需求的程度与设计复杂程 度之间存在直接关联，这是伴随着设计的。
所有电子控制转矩分配器的主要缺点是控制操作在对其需要增 加的时刻时的延迟。这种缺点的原因是不直接记录粘力缺失和其导致 的后果，以及分配控制过程的阶段的分离和连续实现。
发明内容
本发明的目的在于产生驱动转矩分配的扭转控制，利用本发明， 路面和非永久性连接驱动轮上的车轮之间的粘力变化被通过包括对 扭转负载敏感的弹性元件的装置直接记录，并且这些装置中的机械转 移转化为可不同程度应用的物理控制操作。
本发明目的的实现是通过驱动转矩分配的扭转控制手段，其包括 具有驱动元件的驱动轴，永久性和非永久性连接驱动轴的差动和互锁 机构，具有操作非永久性连接驱动轴的齿合装置的轴离合器，以及用 于控制本发明应用目标系统和机构的操作的执行器，其与"车轮-道 路"相互作用有功能性关联。
在机械连接永久性连接驱动轴的轴内，至少一个单元被整合用 于形成相对移动，其通过对扭转加载敏感的弹性元件在轴长度方向将 至少两个相对移动元件分离。通过这些元件，形成用于将相对移动转 化为物理控制操作的单元。
将相对运动转化为物理控制操作的单元包括中空可旋转元件，其 与用于形成相对移动的单元的其中一个相对移动元件连接，并且位于 与另一个共轴的位置。凸轮廓线切入可旋转元件。这些轮廓线与从圆 盘凸出的杆体的圆形末端相互作用，其中圆盘通过花键连接连接轴。 通过第二滑行运动单元，圆盘也连接到控制杆的一个末端，其中间部分被悬挂在摆体上，K轴被牢同同定在底架l:。 S;，l盘相对的控制杆 的末端连接到用于控制/、V:用B标的机构和系统的操作的执行器h，其 与"车轮-道路"相互作用冇功能性关联。
控制杆通过离合器的传动系连接非永久性连接驱动轴的:辛:少一 个轴离合器的齿合装置，并且沿着离合器的传动系，安装用于分配物 理控制操作的装置。
控制杆通过刹车的传动系连接刹车系统的控制单元，并且沿着刹 车的传动系，安装有用于分配刹车操作的装置。
本发明提供用于在实现发动机转矩控制的执行单元上进行的控 制操作，其操作在其目标产生的时候出现。如此提高的控制效率保证 在恶劣和突变的路面条件下提高车辆的道路安全性，并提高燃油效 率。本发明提供简单的技术手段在轴的扭转加载情况下形成并应用扭 转反应。这些反应包括扭转信息，其直接、精确并连续地反应粘力值 以及道路安全风险值的间隔内传输进行的有用功。
附图描述了转矩分配的转矩控制的模型架构，其中
图1是转矩分配的转矩控制的机械架构的示意图。
图2是形成相对移动的单元的运动学结构的实施例。
具体实施例方式
在机械连接永久性连接驱动轴2的轴1中，整合至少一个用于形 成相对移动的单元3，其通过对转矩加载敏感的弹性元件4在轴长度
上将至少两个相对移动元件分开。通过这些元件，形成将相对移动转
化为物理控制操作的单元5。
将相对运动转化为物理控制操作的单元5包括中空可旋转元件 6，其与用于形成相对移动的单元3的其中一个相对移动元件连接， 并且位于与另一个共轴的位置。凸轮廓线7切入可旋转元件6。这些 轮廓线与从圆盘9凸出的杆体8的圆形末端相互作用，其中圆盘9通
5过花键连接10连接轴1 。通过第二滑行运动,.兀11 ，问盘9也连接 到控制杆12的一个末端，JL:中问部分被悬挂在摆体13 l:，其轴被牢 固固定在底架上。h;'圆盘9相对的控制杆12的末端连接到用于控制 应用目标的机构和系统的操作的执行器上，其S "车轮-道路"相互 作用有功能性关联。
控制杆12通过离合器14的传动系连接非永久性连接驱动轴17 的至少一个轴离合器16的齿合装置15，并且沿着离合器14的传动系， 安装用于分配物理控制操作的装置18。
控制杆12通过刹车19的传动系连接刹车系统20的控制单元， 并且沿着刹车19的传动系，安装有用于分配刹车操作的装置21。
图2所示为操作中的轴-角度反应。其上连接圆盘9的部分轴1 的相对移动是通过位于这部分两个末端的螺杆花键连接10提供的。 相对移动部分在此处是圆盘9，单元5通过其形成。弹性元件4是螺 旋弹簧，每个均影响一定方向旋转中的轴向阻力。在圆盘9的外围由 凸轮廓线形成的情况下，其沿着轴长度方向延伸，这样控制杆12跟 随凸轮廓线(通过在底架内并且具有凸轮的滑动联轴器)，然后实现 结构的变化，其中径向-扭转反应被影响(通过角度和轴向元件)。 装置的操作
依照特定应用的需要，用于形成相对移动的单元3被构造成形成 扭转的各种机械或其它类型的物理表现形式，例如流体的或电子的。 由于轴1的部分之间以及安装在其上的部分与轴本身之间提供的机械 相对移动，产生了这些机会。
单元5的结构完全依赖扭转的选定物理表现形式的类型。同样的 可以应用到执行器类型(机械，液压或电子)的选择上，其依次确定 用于分配控制操作的装置18和21的类型。在传动机制之前，单元3 可以位于驱动轴上，驱动轴的半轴上以及轴上。
图1图示了传动机制之后，在驱动轴1上有安装单元3的本发明 的纯机械结构的实施例。示例中的轴1的驱动元件(传动机制之后放 置，图未示)是齿轮变速箱24。轴1的两个部分的机械角度相对变换，作为扭转加载的结果，实际l:足轴的扭转反K、/:， JC由单兀3形成。
图示实施例中的^兀5包括具朽凸轮廓线7的可旋转形状兀件 6，，杆体8，圆盘9和控制杆12。与控制杆12 起被连续按压到凸 轮廓线7和圆盘9的杆体8在负载改变过程中跟随轮廓线。S;阅盘9 相对的控制杆12的末端对通过传动系14和19控制的目标以及分配 控制操作的装置18和21进行物理控制操作。在上述的情况下，物理 操作是机械性的，传动系足弹性轴传动(绳索)，并且装置18和21 仅通过其功能而被有条件地设计，对r弹性轴传动其减少到轧辊22 和23的机械移位。
在非永久性连接驱动轴17的半轴被单独的离合器16启动的情况 下，同样可以分配轴上的车轮之间的转矩。
当转矩未被施加到单元3上时(利用弹性元件的最大形变)，轧 辊22和23的位置确定三种类型的传动系状态。轧辊仅使绳索拉紧的 状态可定义为传动系的"0张力"。在这种状态下，轧辊不对控制操 作有校正影响。在轧辊拉紧传动系使其(部分或完全)与离合器16 或刹车20齿合的情况下，这种状态被定义为"正张力"。通过传动 系14的"正张力"，可以实现某种程度齿合离合器16，因此保证驱 动轴之间的各种发动机转矩的偏离率。在轧辊放松传动系的情况下， 这种状态被定义为"负张力"。根据放松的程度，控制操作可以被延 迟和减弱，或者被中断。
通过装置18驱动轴之间的发动机转矩分配的一定偏离率的设定 实际上是转矩的扭转分配(控制)给定策略的确定。用于控制特定类 型车辆的策略的选择应该充分考虑到特定的路况条件，ABS操作(以 及其它安全系统)，或驾驶者偏好的驱动类型，其归结为装置18的 轧辊22的换挡。这种轧辊换挡与离合器工作行程是相称的。
在本发明的机械结构的凸轮实施例中，控制杆12的位置依照凸 轮7上的杆体8的位置。这个位置是由单元3的弹性元件4的形变程 度以及旋转方向决定。对于两个旋转方向中的每一个在弹性元件4从 0到最大形变的范围内，杆体8滑过凸轮廓线7在最高点和最低点之间的不同梯度(平分(halves))，或者最高点和厳低点之间相邻梯 度的相邻凸轮。
只有当永久连接驱动轴.l:的车轮和道路之间存在粘力时，轴1通 过发动机转矩的载入使弹性兀件4变形。在传动系14的"0张力"情 况下，弹性元件的O形变对应完全齿合的离合器16 (完全齿合的第二 驱动轴17)，并且最大形变对应完全脱空的离合器(完全脱空的第二 驱动轴)。可以选择弹性兀件的弹性特性(单元3的特征)使其最大 形变(以及第二驱动轴的完全脱离)发生在永久连接驱动轴2上的车 轮和道路之间的粘力的道路安全值足够高的时候。当仅通过永久连接 驱动轴驱动时，低于特性设定值下粘力的每次降低将导致第二驱动轴 17的即时齿合(与降低相称)。在"0张力"的情况下，齿合也发生 在低于这些值下发动机转矩的每次降低，因此在粘力良好的路面上弹 性元件4变形为最大延展。
在发动机转矩同时传输给两个轴的情况下，并且在传动系14的0 或"正张力"情况下，车轮行驶的距离差，其作为不平道路或转弯的 结果，将显示道路-车轮-轴-弹性元件-轴离合器-轴-车轮-道 路的连锁上的负载。负载的吸收和差的补偿在这一连锁最弱的时刻发 生。当第二轴的操作由降低的粘力引起时，这些负载将被忽略。同样 的负载，在道路粘力良好的情况下，可以由装置18通过设置传动系 14的轻微"负张力"避免。
装置18可以被构造为具有大量实施例一从由人工控制的机械到 全自动机电(mechanotronic)装置。机械的，自动化的和自动的实施 例需要外馈能量以便进行换挡。自动化的和自动的实施例也需要一些 移动参数的信息，并处理这些信息。这种处理的技术手段在逻辑元件 到电算的范围内变化。在自动的实施例中例如装置18可以在外露发 送机转矩的较强降低的每个时刻设定轻微的"负张力"。
在车辆上坡和下坡时传动系19和装置21实施辅助，并作为自动 停车制动。为了实现这些功能，需要0速度和踏上型刹车踏板20，传 动系19的"0"或轻微的"正张力"应该通过装置21设定(人工或
8自动)。闲此，即使在释放刹车踏板20之后刹车仍保持开"状态， 并在所有车轮上操作，且仅在发动机转矩在轴1上实现后才向动释放。 当达到一定速度时(如5kph)，传动系19应该被放松。如果启动之 后，装置21的操作没有终止，那么刹车将在加速器的每个释放时激 活。装置21的终止操作可以人工或fl动进行。
依照单元3的弹性连接的配置所选的运动学结构，可以形成扭转 的角轴以及径向力学反应(扭转反应)。
如果发动机转矩通过由倾斜嵌齿制成的齿轮对24由圆盘9(如图 1所示)在轴1上实现，那么轴1中没有角度分量的纯轴向反应也可 以实现。在这种情况下，弹性元件4应该放在圆盘9的两侧，并且齿 轮对也将实现图2中螺旋联轴节的功能。
在简化的实施例中，轴(或安装在其上)的轴向移动元件可以直 接连接到离合器齿合装置，差的互锁或其它控制装置。
如果橡胶弹性元件的部分容积填充液体，并通过轴由通道连接液 压离合器齿合装置，那么图1所示的实施例中的机械控制操作可以变 为液态的(例如液压形式的)。同样，如果控制杆12的末端连接液 压生成装置，传动系14和19也可以变为液压形式的，并且机械控制 操作可以变为液压形式的。装置18和21中也将发生必要的改变。如 果单元3或者控制杆12控制电接触，将实现电驱动。通过记录单元3 形成的机械相对变化的磁性或光电传感器，可以实现没有用于转化的 机械单元5的扭转电子控制。由于在探测时进行粘力的力学等效以及 有效功的测量，这种电子控制的优点是转矩直接探测的准确性。
轴的扭转负载的扭转反应可以用做关于粘力值(对于路面条件) 和关于运动过程中每一时刻传输进行的有效功的扭转信息。这对于操 作与"车轮-道路"相互作用有关的本发明应用的目的的所有机构和 系统的控制都是合理的，并且易于实现。这种应用的一个示例可以是 互锁机构对永久性连接驱动轴的差动的控制。在图1中，点划线标记 了这些时机。扭转信息通过本发明技术手段的应用目标可以是发动 机，传输机构，刹车系统等。除了其高的信息潜力外，扭转反应也包括易于采用能量潜力用于
扭转信息即时应用(转化)到物理控制操作中。
作为本发明目的的获得和应用扭转信息的技术手段可以用于简
化操作，并提高用于车辆安全性和稳定性的程序的效率。
权利要求
1. 驱动转矩分配的扭转控制，其包括具有驱动元件的驱动轴，永久性和非永久性连接驱动轴的差动和互锁机构，具有操作该非永久性连接驱动轴的齿合装置的轴离合器，以及用于控制应用目标系统和机构的操作的执行器，其与“车轮-道路”相互作用有功能性关联，其特征在于在机械连接到永久性连接驱动轴(2)的轴(1)中，整合至少一个用于形成相对移动的单元(3)，其通过对扭转加载敏感的弹性元件(4)在轴(1)长度上将至少两个相对移动元件分开，通过该元件，形成将相对移动转化为物理控制操作的单元(5)。
2. 如权利要求l所述的驱动转矩分配的扭转控制，其特征在于， 该将相对移动转化为该物理控制操作的单元(5)包括中空可旋转元 件(6)，其与该用于形成相对移动的单元(3)的相对移动元件中的 一个连接，并且位于与另一个共轴的位置，从而切入可该中空可旋转 元件(6)的凸轮廓线(7)与从圆盘(9)凸出的杆体(8)的圆形末 端相互作用，该圆盘(9)通过花键连接(10)连接到该轴(1)，并 且通过第二滑行运动单元(11)该圆盘(9)连接到控制杆(12)的 一个末端，该控制杆(12)中间部分被悬挂在摆体(13)的轴上，该 轴被牢固固定在底架上，与该圆盘(9)相对的该控制杆(12)的该 末端连接用于控制应用目标的机构和系统的操作的执行器上，其与 "车轮-道路"相互作用有功能性关联。
3. 如权利要求1和2所述的驱动转矩分配的扭转控制，其特征在 于，该控制杆(12)通过离合器的传动系(14)连接非永久性连接驱 动轴(17)的至少一个轴离合器(16)的齿合装置(15)，并且沿着 该离合器的传动系(14)安装用于分配物理控制操作的装置(18)。
4. 如权利要求1和2所述的驱动转矩分配的扭转控制，其特征在 于，该控制杆(12)通过刹车的传动系(19)连接刹车系统的控制单 元(20)，并且沿着该刹车的传动系安装用于分配刹车操作的装置 (21)。
全文摘要
本发明提供所有车辆装置的控制中驱动轴的扭转负载下扭转反应使用的技术手段，其与“车轮-道路”相互作用有功能性关联。驱动永久性连接驱动轮的转矩通过形成相对移动的单元(3)被转移。这个单元根据对扭转负载敏感的弹性元件(4)的形变侦测永久性连接驱动轮与路面粘力的变化。单元(3)启动用于将相对移动转化为物理控制操作的单元(5)。单元(5)直接或通过可调节的传动系作用在用于转矩分配控制的装置上。
文档编号F16H48/32GK101449085SQ200780013468
公开日2009年6月3日 申请日期2007年2月22日 优先权日2006年2月24日
发明者斯蒂利扬·措涅夫·甘切夫 申请人:斯蒂利扬·措涅夫·甘切夫