机动车的平衡单元以及用于控制所述平衡单元的方法
【专利摘要】为了降低用于运行无差速器的、离合器控制的、具有第一离合器和第二离合器的平衡单元的、现有技术中已知的系统和方法的复杂性以及开发应用耗费和车辆应用耗费，本发明提出，与行驶状态无关地始终用相同量值的相同可变调节参量来控制第一离合器和第二离合器。
【专利说明】
机动车的平衡单元以及用于控制所述平衡单元的方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的、用于控制机动车、特别是轿车的无差速器的、离合器控制的平衡单元、特别是横向平衡单元的系统，以及一种根据权利要求5的前序部分的、用于控制这种平衡单元的方法。本发明此外涉及一种计算机程序产品，所述计算机程序产品促使一用于控制这种系统的电子控制单元根据本发明的方法来控制所述平衡单元。
【背景技术】
[0002]这种平衡单元和系统及其运行方法例如已经由EP 2 116 411 Al或者DE 40 39391 Al公开。在此，两个可被独立地控制的控制阀分别用于以确定的控制压力来有针对性地控制第一或者第二离合器，以便与行驶状态有关地影响能够由相应的离合器传递到配属的驱动轮上的离合器力矩。该构型特别是使得能够实现以不同的转矩加载右边的和左边的驱动轮并且在几乎每个可以想象的行驶情况中调节分配到轴的两个驱动轮上的期望功率或者力矩。
[0003]但是上述系统和方法的缺点是太复杂。它们要求复杂的和潜在故障率高的硬件和软件。在车辆中的开发和应用耗费是特别高的。此外如果考虑到这种系统和方法一般被视为用于具有可关断或者可接通的全轮驱动的车辆的全轮模块并且在车辆的使用寿命期间实际在全轮驱动中的行驶份额典型地是非常小的，则用于这种系统和方法的开发和应用的耗费通常被制造商认为是过高的和太过昂贵的。这对于低于高端市场的车辆的制造商和由于车辆的预定用途对这样复杂的系统没有特别需要的车辆类型的制造商尤为如此，例如在越野车辆时就是这种情况。
【发明内容】
[0004]因此，本发明的任务在于，提供一种用于运行本文开头所述类型的无差速器平衡单元的系统和一种用于运行这种平衡单元的方法，所述系统和方法在其复杂性方面相对于已知的系统和方法显著地降低了并且仍然是在所有重要方面均令人满意的驱动方案。特别是，考虑具有可接通的全轮驱动的驱动方案。本发明发现了一条通过降低技术方面的耗费来“减配”已知的系统和方法的途径，此外也具有的目标是，使低于高端市场的车辆的车辆制造商对所述系统和方法感兴趣。
[0005]该任务在用于运行平衡单元的系统方面通过以下方式解决，S卩，控制装置设置为使得所述第一离合器和所述第二离合器与行驶状态无关地始终被分别处于相同量值的相同可变调节参量控制。在用于运行平衡单元的方法方面，根据本发明提出，所述第一离合器和所述第二离合器与行驶状态无关地始终被分别处于相同量值的相同可变调节参量控制。
[0006]所述第一离合器和所述第二离合器可以通过改变调节参量在车辆运行期间与行驶状态无关地并且针对性地被调节，以便能够传递确定的转矩或者离合器力矩，这句话表示，对于可传递的离合器力矩负责的调节参量能够如此改变，以至于可由离合器传递的离合器力矩不仅可以被调节为使得不发生打滑(离合器以全开动力闭合，可以传递最大设计的离合器力矩)，而且可以被调节为使得永远发生打滑(离合器打开，没有传递值得一提的离合器力矩)，而且还可以有针对性地被调节为使得在至少一个离合器上发生在上述两个极限状态之间的离合器打滑(离合器不以全开动力闭合，但是也不完全打开，以便在两个离合器中的至少一个上有针对性地产生确定的离合器力矩或者有针对性地允许有限的打滑)。
[0007]上述系统或者上述方法显著地简化了由现有技术已知的系统。一方面可以取消附加的控制元件例如压力控制阀和诸如此类。此外，需开发的控制软件不再必须保证分开的控制元件的控制并且取消迄今为止使用的测量技术的大部分。由于相同的原因，这种系统在车辆中的应用也简单得多，因为对于不同的行驶状态不再需要考虑转矩分配，在转矩分配的情况下，这两个离合器并且从而一个轴的两个驱动轮被不同地控制。
[0008]为了操作第一离合器和为了操作所述第二离合器，优选分别设置单独的离合器促动器，所述调节参量作用于所述离合器促动器，以便操作所述离合器。在此，作用到两个离合器上的调节参量的量值的调节优选通过唯一的调节参量单元来进行。调节参量单元是提供所述用于操作离合器促动器的调节参量的单元。因此，其尤其可以是液压栗，所述液压栗提供液压压力作为调节参量。但是(视实际使用的离合器操作机构而定)也可以是其他调节参量单元，所述其他调节参量单元提供例如电流、机械力、磁力或者气动压力。
[0009]优选地设置，所述调节参量是压力，所述系统包括一转速被调节的液压栗并且调节参量的改变通过改变所述液压栗的转速来进行。该构型使得能够使得调节参量以中央方式产生和改变。因为压力很大程度上还可以被无损失地并且特别是“均匀地”被传递，因此保证了两个离合器上的调节参量始终是相同的，即始终并且与行驶情况无关地总是在两个离合器的每一个上施加相同的压力。
[0010]上述实施例表明，该系统是没有个别控制元件的系统，通过所述个别控制元件能够以对于各离合器个别的方式提供用于所述第一离合器的、处于第一量值的调节参量和用于所述第二离合器的、处于与所述第一量值不同的第二量值的调节参量，如果假设设置个别控制元件的话。特别是，通过特意地取消个别控制元件、特别是取消对于每个离合器单独设置的液压式压力控制阀并且因此取消这种控制元件的所需的独立的和个别的控制，可以实现相对于现有技术显著的简化。
[0011]因此，在将液压栗用作调节参量单元时，由液压栗产生的压力在没有中间连接另外的、设置在液压栗下游的压力控制阀的情况下不仅传递到第一离合器上而且传递到第二离合器上。
[0012]仍然需要避免传动系在转弯时卡紧，这需要转弯内侧驱动轮和转弯外侧驱动轮之间的转速平衡。此外，该系统或者该方法也可以用于在紧急情况下有针对性地支撑驾驶员或者有针对性地避免紧急的行驶情况。为了确保这一点，一般位于车辆的CAN-总线上的数据例如轮转速或者转向角或者其他相关的行驶状态数据被读入并且被纳入到在相应的行驶状态中所需的离合器操作力的计算中。
[0013]可以设置，将转弯内侧驱动轮的力锁合潜力作为在转弯时的调节参量的计算基础。这导致，驱动转弯外侧驱动轮的离合器允许打滑，以便避免传动系的卡紧。
[0014]在另一构型中可以设置，只有在不超过确定的横向加速度阈值的情况下才将转弯内侧轮的力锁合潜力作为在转弯行驶时计算调节参量的基础。在横向加速度阈值以上时，将转弯外侧轮的力锁合潜力作为在转弯时的调节参量的计算基础。
[0015]在从静止加速的情况下，可以使用用于识别驱动轮的不同力锁合潜力的系统(μ_split识别)，其中，调节参量的计算决定性地遵循具有较高力锁合潜力的驱动轮的力锁合潜力(μ-high调节)。在此，平衡单元将会如自锁差速器般地起作用。
[0016]当后轴的具有较高力锁合潜力的驱动轮过度推进并且因此逼迫车辆围绕竖轴转动时，会出现紧急行驶情况，为了在较高速度时避免紧急行驶情况，在计算调节参量时车辆速度增加的情况下，y-high调节可以被μ-low调节叠加，在所述μ-low调节的情况下，具有较低的力锁合潜力的驱动轮的力锁合潜力对于调节参量的计算是决定性的。由此，在较高速度时的行驶稳定性被改善。当然，也可以在不存在设置用于启动或者用于低车辆速度的μ-high调节的情况下设置用于特别是较高的车辆速度(例如大于50km/h)的μ-low调节。
[0017]平衡单元本身以及具有这种平衡单元的传动系同样被视为属于本发明，所述平衡单元以及传动系分别具有如之前和之后解释那样的、用于运行平衡单元的系统。电子控制单元(ECU)也被视为属于本发明，在所述电子控制单元的程序存储器中存储计算机程序产品，所述计算机程序产品设置用于实施之前和之后解释的方法。
【附图说明】
[0018]由从属权利要求和下面参考附图对优选实施例的说明中得出本发明的其他特征和优点。其中示出了:
[0019]图1:在现有技术中已知的具有控制装置的、离合器控制的、无差速器平衡单元的示意图；
[0020]图2:本发明的具有控制装置的简化平衡单元;和
[0021]图3:可替换图2中示出的平衡单元的平衡单元，在所述平衡单元中设置唯一的用于两个输出元件的驱动片承载件。
【具体实施方式】
[0022]在图1中示出了由现有技术已知的平衡单元I以及用于其运行的系统的示意图。具有两个离合器单元10的平衡单元的下面描述的对称基本结构以相同的方式适用于图2中示出的结构。给图中给出的特定附图标记配置的字母“L”和“R”分别代表所述对称基本结构的左边的(“L”)或者右边(“R”)的构件。
[0023]车辆驱动装置的驱动功率通过输入元件2、典型地万向节轴和与其连接的驱动轮3传递到盘形齿轮4上并且从那儿传递到左边或者右边的驱动片承载件5上，分别给所述左边或者右边的驱动片承载件5不相对转动地配置轴向可移动地设置的驱动片6。这些驱动片与左边或者右边的驱动片7共同作用，所述左边或者右边的驱动片又与左边或者右边的输出或从动元件8不相对转动地共同作用并且轴向可移动地但不相对转动地设置在左边或者右边的从动片承载件9上。这样构造的左边或者右边的离合器单元10是基本已知的片式离合器。
[0024]不仅给右边的离合器单元而且给左边的离合器单元分别配置一优选液压操作的离合器促动器11，其中，替代液压式离合器操作，也可以有意义地使用其他的离合器操作机构，特别是机电式、电磁式、电动液压式或者气动式离合器操作机构。通过所述离合器促动器控制离合器单元并且对于所述离合器中的每一个通过调节参量“液压压力”来影响压紧力(从动片或者驱动片通过压紧力彼此压紧)，从而能够有针对性地调节可由离合器传递的力矩。在不是借助于液压压力工作的离合器操作机构中，调节参量(视所选的机构而定)例如可以是机械力、电流强度、电压或者气动压力。
[0025]在附图中，与输入元件2不相对转动地耦合的驱动片承载件5实施成外片承载件并且与驱动轮不相对转动地耦合的从动片承载件实施成内片承载件。当然，该构型也可以颠倒过来。
[0026]在图1中示出用于运行和控制左边的或者右边的离合器单元的系统，在所述系统中，所述两个离合器10中的左边的离合器或者右边的离合器可以与行驶状态无关地个别地被不同的压力Pl或者Pr控制。也就是说，视行驶情况而定，可以使用分别不同量值的调节参量“液压压力”来控制左边的或者右边的离合器。这具有的优点是，由液压式的、马达运行的栗单元12产生的输出压力Po视行驶状态而定可以最优地作用于这两个离合器，以便精确地给左边的或者右边的驱动轮分派对于相应的行驶状态和期望的行驶行为而言被视为最优的驱动力矩或者驱动功率。因此，在不同的行驶情况中有利地影响牵引或者行驶动态。
[0027 ]如在图1中可看出的是，该系统是费事的。电子控制单元13检测系统中存在的压力Po、PL和Pr并且基于存储的特性曲线族并且在考虑行驶状态数据(轮速度、加速力、车辆倾斜度、速度、转向角度等等)的情况下通过两个彼此无关地动作的控制阀14个别地控制左边或者右边的离合器。为此所需的控制算法的开发和这种系统在车辆中的批量应用是费事、旷日持久和昂贵的。由于对于控制装置和传感装置使用的构件数量很大，因此故障和构件失效的潜在风险增大。对于这种情况，此外需要实施后备选项，所述后备选项可靠地排除不期望地导致不再可靠的行驶状态的情况。
[0028]在图2中示出对此替代的、用于运行在其他方面相对于图1没有改变的离合器单元10的系统。在此，图2已经示出，该系统大幅简化。在此，不仅仅省去左边的和右边的离合器的不同的个别控制，而且总体上省去控制元件例如控制阀的使用以及传感装置。
[0029]可由系统可变地产生的调节参量与行驶状态无关地、即与当时的行驶情况无关地始终以相同的量值不仅传递到左边的而且也传递到右边的离合器上。因此，尽管由两个离合器可传递的离合器力矩是可变的，但是对于这两个离合器而言一直是相同的。这虽然限制了图1中的构型提供的可能性，但是导致显著简化的、成本低廉的和容易运用的实施形式，所述实施形式仍然能提供令人满意的行驶行为和对牵引和行驶行为的足够的影响可能性。此外，考虑到在具有可接通的全轮驱动的车辆中，车辆在其使用寿命中实际上在全轮模式下运行的行驶是非常少的，本发明提供下述可能性，即下述车辆也配备有可接通的全轮驱动，在所述车辆中使用如在图1中示意示出的系统被视为是太费事的。
[0030]在图2中的相对于图1的系统简化的系统中特别是设置，在没有其他控制元件例如控制阀的情况下(在使用液压栗时特别是在无需设置连接在液压栗下游的个别控制元件的情况下)并且因此“无控制阀地”给第一和第二离合器“提供”影响离合器片的压紧力的调节参量。在图2示出的情况下，调节参量“液压压力”的量值通过液压栗单元的栗功率调整，特别是通过其随着转速改变的输送功率调整。在其他类型的离合器操作机构的情况下，上述表述当然也同样地适用于需要被影响的调节参量。
[0031]图3示出在图2中示出的平衡单元的替代的构型。在此，两个输出元件8或者从动片承载件9共享一个共同的驱动片承载件5，这使得能够实现非常紧凑的构造形式。
[0032]通往左边的离合器促动器IlL的虚线和左边的离合器促动器本身的虚线图应该说明，左边的离合器促动器是可以被可选地设置的。因为对于平衡单元的两个离合器侧共享一个驱动片承载件5的情况下，仅须在一侧设置离合器促动器11R。在背离该离合器促动器的侧仅仅设置轴向的支撑件，通过所述支撑件支撑轴向的离合力。
[0033]但是这种构型的缺点可在于，离合力在片数量增多的情况下在离合器单元的背离离合器促动器的侧不足够地起作用，因为在各单个片在负载下移动时在齿部上出现高的轴向摩擦力，所述高的轴向摩擦力反作用于离合器片的轴向移动。因此，如果需要的话，也可以如在图2中那样可选地设置第二离合器促动器。
[0034]附图标号列表:
[0035]I 平衡单元
[0036]2 输入元件
[0037]3 驱动轮
[0038]4 盘形齿轮
[0039]5 驱动片承载件
[0040]6 驱动片[0041 ] 7 从动片
[0042]8 输出元件
[0043]9 从动片承载件
[0044]10 离合器单元
[0045]11 离合器促动器
[0046]12 液压的栗单元
[0047]13 电子控制单元
[0048]14 个别控制元件
[0049]15 驱动轮
[0050]L/R 左边/右边
【主权项】
1.一种用于控制机动车的能够被至少间歇性驱动的轴的无差速器平衡单元(I)的系统，其中，所述平衡单元(I)具有 -输入元件(2) -第一输出元件(8L)，所述第一输出元件能够通过摩擦锁合的第一离合器(1L)与所述输入元件(2)耦合，以便将驱动功率传递到第一驱动轮(15L)上，和 -第二输出元件(SR)，所述第二输出元件能够通过摩擦锁合的第二离合器(1R)与所述输入元件(2)耦合，以便将驱动功率传递到第二驱动轮(15R)上， 其中，设置控制装置，借助于所述控制装置能够通过在车辆运行期间改变调节参量而与行驶状态有关地并且有针对性地调节能够由所述第一离合器(1L)和所述第二离合器(10R)传递的离合器力矩，其特征在于，所述控制装置设置为使得所述第一离合器(1L)和所述第二离合器(1R)与行驶状态无关地被具有相同量值的相同可变调节参量控制。2.根据上一个权利要求所述的系统，其特征在于，设置离合器促动器(11L，11R)用于操作所述第一离合器(1L)和用于操作所述第二离合器(1R)，所述调节参量作用于所述离合器促动器，以便操作所述离合器(10L，10R)，设置唯一的调节参量单元(12)，通过所述调节参量单元能够调节作用于两个离合器(10L，10R)的调节参量的量值。3.根据上述两个权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述调节参量是液压压力，所述系统包括一转速被调节的液压栗(12)作为调节参量单元;调节参量的改变通过改变所述液压栗(12)的转速来进行。4.根据上述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统是没有个别控制元件(14L，14R)的系统，通过所述个别控制元件能够调节用于所述第一离合器(1L)并且具有第一量值的调节参量和用于所述第二离合器(1R)并且具有与所述第一量值不同的第二量值的调节参量。5.—种用于运行机动车的能够被至少间歇性驱动的轴的无差速器平衡单元(I)的方法，其中，所述平衡单元(I)具有 -输入元件(2) -第一输出元件(8L)，所述第一输出元件能够通过摩擦锁合的第一离合器(1L)与所述输入元件(2)耦合，以便将驱动功率传递到第一驱动轮(15L)上，和 -第二输出元件(SR)，所述第二输出元件能够通过摩擦锁合的第二离合器(1R)与所述输入元件(2)耦合，以便将驱动功率传递到第二驱动轮(15R)上， 其中，经由一控制装置能够通过在车辆运行期间改变调节参量而与行驶状态有关地并且有针对性地调节所述第一离合器(10L)和所述第二离合器(10R)的可传递的离合器力矩，其特征在于，所述第一离合器(1L)和所述第二离合器(1R)与行驶状态无关地被具有相同量值的调节参量控制。6.根据上一个权利要求所述的方法，其特征在于，设置离合器促动器(11L，11R)用于操作所述第一离合器(1L)并且用于操作所述第二离合器(1R)，所述调节参量作用于所述离合器促动器，以便操作所述离合器(10L，10R)，作用于两个离合器(10L，10R)的调节参量的量值的调节通过唯一的调节参量单元(12)来进行。7.根据上两个权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述调节参量是压力，并且调节参量的改变通过改变一液压栗(12)的转速来进行。8.根据上三个权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述调节参量在没有中间连接另外的个别控制元件(14)的情况下不仅作用于所述第一离合器(1L)而且作用于所述第二离合器(1R)，通过所述个别控制元件能够调节用于所述第一离合器(1L)并且具有第一量值的调节参量和用于所述第二离合器(1R)并且具有与所述第一量值不同的第二量值的调节参量。9.根据上四个权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，将转弯内侧轮的力锁合潜力作为在转弯行驶时计算调节参量的决定性基础。10.根据上一个权利要求所述的方法，其特征在于，在横向加速度阈值以下时，将转弯内侧轮的力锁合潜力作为在转弯行驶时计算调节参量的决定性基础，在横向加速度阈值以上时，将转弯外侧轮的力锁合潜力作为在转弯时计算调节参量的决定性基础。11.根据上六个权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，设置驱动轮的不同力锁合潜力的识别(μ-split识别)并且在从静止加速的情况下，在计算调节参量时，将具有较高力锁合潜力的驱动轮的力锁合潜力作为对于调节参量的计算是决定性的(μ-high调节)。12.根据上七个权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在车辆速度较高的情况下，在计算调节参量时设置μ-low调节，在所述μ-low调节中，将具有较低力锁合潜力的驱动轮的力锁合潜力作为对于调节参量的计算是决定性的。13.—种计算机程序产品，当用于控制根据权利要求1-4中任一项所述的系统的电子控制装置实施包含在计算机程序产品的程序代码中的程序例程时，所述计算机程序产品促使所述电子控制单元(13)根据权利要求5-12中任一项所述的方法来控制平衡单元。14.一种用于根据权利要求5-12中任一项所述的方法来控制平衡单元的电子控制单元(13)，其具有程序存储器，所述程序存储器装载有根据上述权利要求13所述的计算机程序τ?: 口广PR ο
【文档编号】B60K23/08GK105916719SQ201380081736
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2013年12月18日
【发明人】M·赫克, H·尼森
【申请人】Gkn动力传动系统国际公司