(57)【要約】  自動車における第一の車輪対（１０ａ，１０ｂ）に対応する第一の車軸（１３）から第二の車輪対（１８ａ，１８ｂ）に対応する第二の車軸（１６）に回転トルクを可変に伝達するための回転トルク伝達装置であって、回転トルクを可変に伝達する形で第一と第二の車軸（１３，１６）を連結するクラッチユニット（１５）であり、このクラッチユニットは、第一の車軸（１３）と回転を伝達する形で連結された少なくとも一つの第一のクラッチ部品（１５ａ）と、第二の車軸（１６）と回転を伝達する形で連結された少なくとも一つの第二のクラッチ部品（１５ｂ）とを有し、これらのクラッチ部品は、回転トルクを伝達する形で互いに連携動作するか、或いはそのような連携動作に移行することが可能であるクラッチユニットと、これらのクラッチ部品の相対的な位置と機械的な押圧力の両方又は一方を調節することによって、これらのクラッチ部品間の連携動作の強さを調節するための制御可能な調節手段（１９，２０）と、この調節手段を駆動するための制御手段（２１）であり、多数の入力信号にもとづき、所定の制御により第一の制御信号を計算して、この調節手段を駆動するための出力を供給するのに適したデータ処理ユニットを有する制御手段とを有する装置において、第一と第二の車軸（１３；１６）の回転速度の差分に関する尺度である第二の制御信号を第一の制御信号に重畳し、その際走行状況によって生じるこの差分の変化にもとづく第二の制御信号の変更が、同じ走行状況によって生じる第一の制御信号の変更に対して時間的に先行するものである。
2007512999.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車における第一の車輪対（１０ａ，１０ｂ）に対応する第一の車軸（１３）から第二の車輪対（１８ａ，１８ｂ）に対応する第二の車軸（１６）に回転トルクを可変に伝達するための回転トルク伝達装置であって、
回転トルクを可変に伝達する形で第一と第二の車軸（１３；１６）を連結するクラッチユニット（１５）であり、このクラッチユニット（１５）は、第一の車軸（１３）と回転を伝達する形で連結された少なくとも一つの第一のクラッチ部品（１５ａ）と、第二の車軸（１６）と回転を伝達する形で連結された少なくとも一つの第二のクラッチ部品（１５ｂ）とを有し、これらのクラッチ部品は、回転トルクを伝達する形で互いに連携動作するか、或いはそのような連携動作に移行することが可能であるクラッチユニットと、
これらのクラッチ部品の相対的な位置と機械的な押圧力の両方又は一方を調節することによって、これらのクラッチ部品（１５ａ，１５ｂ）間の連携動作の強さを調節するための制御可能な調節手段（１９，２０）と、
この調節手段を駆動するための制御手段（２１）であり、多数の入力信号にもとづき、所定の制御により第一の制御信号を計算して、この調節手段（１９，２０）を駆動するための出力を供給するのに適したデータ処理ユニットを有する制御手段（２１）と、
を有する装置において、
第一と第二の車軸（１３；１６）の回転速度の差分に関する尺度である第二の制御信号を第一の制御信号に重畳し、その際走行状況によって生じるこの差分の変化にもとづく第二の制御信号の変更が、同じ走行状況によって生じる第一の制御信号の変更に対して時間的に先行することを特徴とする装置。
【請求項２】
第一と第二の車軸（１３；１６）の回転速度が、それぞれ少なくとも一つの専用のセンサー（２９）により検出可能であることと、比較器（３０）を備えており、この比較器は、これらのセンサー（２９）の出力信号を入力信号として受けて、比較器の出力信号として第二の制御信号を供給することとを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
センサー（２９）が、それぞれ一つのアナログ電気信号を供給し、これらの信号が、各々の車軸（１３；１６）の回転速度に関する尺度となることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
当該の比較器が、アナログ差動増幅器（３０）であることを特徴とする請求項２又は３に記載の装置。
【請求項５】
当該の比較器が、デジタルデータ処理ユニットを有することを特徴とする請求項２又は３に記載の装置。
【請求項６】
センサー（２９）の中の少なくとも一つが、ホール素子又は誘導送信機を有することを特徴とする請求項２から５までのいずれか一つに記載の装置。
【請求項７】
当該のセンサーが、共通の筐体（２９）内に配置されていることを特徴とする請求項２から６までのいずれか一つに記載の装置。
【請求項８】
当該の調節手段が、油圧式圧力ピストン構造（１９）を有することを特徴とする請求項１から７までのいずれか一つに記載の装置。
【請求項９】
電気的に駆動可能な油圧バルブ（２０）を駆動することによって、油圧式圧力ピストン構造（１９）の制御を行うことを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
当該の油圧バルブが、力に比例するバルブ（２０）であることを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
電気的に駆動可能な油圧ポンプ（３２）を駆動することによって、油圧式圧力ピストン構造（１９）の制御を行うことを特徴とする請求項８に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車における第一の車輪対に対応する第一の車軸から第二の車輪対に対応する第二の車軸に回転トルクを可変に伝達するための回転トルク伝達装置に関し、この装置は、回転トルクを可変に伝達する形で第一と第二の車軸を連結するクラッチユニット（このクラッチユニットは、第一の車軸と回転を伝達する形で連結された少なくとも一つの第一のクラッチ部品と、第二の車軸と回転を伝達する形で連結された少なくとも一つの第二のクラッチ部品とを有し、これらのクラッチ部品は、回転トルクを伝達する形で互いに連携動作するか、或いはそのような連携動作に移行することが可能である）と、これらのクラッチ部品の相対的な位置と機械的な押圧力の両方又は一方を調節することによって、これらのクラッチ部品間の連携動作の強さを調節するための制御可能な調節手段と、この調節手段を駆動するための制御手段（この制御手段は、多数の入力信号にもとづき、所定の制御により第一の制御信号を計算して、この調節手段を駆動するための出力を供給するのに適したデータ処理ユニットを有する）とを有するものである。
【背景技術】
【０００２】
このような装置は、例えば、特許文献１により周知である。そのような回転トルク伝達装置は、しばしば四輪駆動の自動車に使用されている。この場合、通常前輪である第一の車輪対は、主にエンジンによって駆動されている。主に後輪が駆動されるシステム及び同様の所謂フルタイム四輪駆動方式も知られている。駆動回転トルクは、例えば、前方の差動装置を用いて、第一の車軸にも伝達される。この車軸は、第一のクラッチ部品、例えば、一組のクラッチディスク又はクラッチ板と連結されている。このクラッチユニットは、第一のクラッチ部品と、第二のクラッチ部品、例えば、相対的な位置又は相互の押圧力を変化させることによって、第一のクラッチ部品と連携動作する、或いはその連携動作の強さを変化させることができる第二の組のクラッチディスク又はクラッチ板との間の制御可能な連携動作を果たすものである。ここで、基本的に、如何なる種類のクラッチ、例えば、機械式、油圧式又は流体式クラッチも使用可能である。第二の車軸は、第二のクラッチ部品と回転を伝達する形で連結されており、この車軸自体は、例えば、後方の差動装置を介して、通常後輪である自動車の第二の車輪対と連結されている。クラッチユニットのクラッチ部品間の連携動作の強さに応じて、より大きな又はより小さな回転トルクが、第二の車輪対に伝達される。回転トルクを伝達する度合いは、その時点の走行状況に応じて決めるのが望ましい。回転トルクは、走行状況に応じて変更され、例えば、加速時には最大となり、その際大きな牽引力が実現され、入換え時には、駆動系統の捩れを防止するために、最小となる。
【０００３】
起こり得る様々な走行状況に適合するためには、クラッチユニットのクラッチ部品間の連携動作の複雑な制御が必要である。そのために、制御可能な調節手段を配備することは周知である。引用した文献では、例えば、二組のクラッチディスク間の相対的な力を変化させることができる油圧式圧力ピストン装置が開示されている。この油圧式圧力ピストン装置を駆動するために、電気的に制御可能な油圧バルブが配備されている。多数の個別センサー、例えば、車両速度センサー、個別の車輪速度センサー、縦及び横加速度センサー、操縦角センサー等の出力信号を、データ処理装置の入力信号として使用することによって、その時々の走行状況への適合を実現している。この信号の流れは、例えば、車両内部のＣＡＮバスを介して行うことができる。このデータ処理装置、例えば、特別な制御機器は、所定の決定制御にもとづき、多数の入力信号から、油圧バルブを駆動するために使用する制御信号を生成するように、プログラム技術により構成されている。しかし、特許文献２と特許文献３に開示された装置は、詳細には異なるが、基本原理では同じ動作をするものである。
【０００４】
ここに説明した制御原理により、回転トルクの伝達を異なる走行状況に非常に良好に適合させることに成功している。
【０００５】
しかし、この異なる条件への非常に良好な適合は、多数の信号の検知とそれらの計算量の多い処理を必要としている。両方とも比較的時間がかかる。特に、例えば、車輪速度などの信号が、直接的に検知されず、別の制御機器、例えば、ＡＢＳ制御器などでの他の計算プロセスの副産物として生じる場合、この制御信号は、実際の走行状況の変化後に時間的に遅れて生成される。しかし、この遅れは、大部分の場合、全く重大なことではない。しかし、走行状況が突然変化する場合、例えば、単一の車輪が、突然氷面上を走ったり、異なる理由から一つ以上の車輪のスリップが、全く突然に変化する場合、回転トルクの配分をより一層短時間で適合させることが望ましい。
【特許文献１】ドイツ特許出願明細書第１９７１１７１９−Ａ１号
【特許文献２】ドイツ特許出願明細書第３６２６０２４−Ａ１号
【特許文献３】ドイツ特許登録明細書第３４２７７２５−Ｃ２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この発明の課題は、複雑さによる欠点を無くして、限界的な走行状況において、回転トルクの配分のより速い適合を可能とするように、この種の回転伝達装置を改善することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題は、請求項１の上位概念の特徴と関連して、第一と第二の車軸の回転速度の差分に関する尺度である第二の制御信号を第一の制御信号に重畳し、その際走行状況の変化によって生じるこの差分の変化にもとづく第二の制御信号の変更を、同じ走行状況の変化によって生じる第一の制御信号の変更に対して時間的に先行させることによって解決される。
【０００８】
この発明の基本的な考えは、調節手段の駆動を、二つの異なる起源の制御信号を重畳することによって実行することである。この場合、第一の制御信号は、「遅れ」を伴うすべての走行状況において、回転トルクの配分を最適化するのに適した周知の複雑な制御信号とすることができる。それに対して、第二の制御信号は、少数の入力量、特に、第一と第二の車軸の差分速度だけから生成され、従って、複雑な信号よりも明らかに速く入手することができる。この限りにおいて、この第一と第二の車軸間の差分速度は、常に少なくとも一つの車輪が、その他の車輪よりも大きなスリップを示すための兆候であるので、第二の制御信号の生成に特に適している。この差分速度の検出は、更に以下で説明する通り、特に簡単であり、そのため速い。従って、この発明によって、僅かな差分であっても、突然発生する走行状況の変化時において、回転トルク配分を直ちに適合させることが可能となる。そして、それに対応した複雑な信号の時間的に遅れて調節される変更は、回転トルク配分の微調整となって現れる。確かに、基本的には、第二の制御信号の生成のために必要な第一と第二の車軸間の差分速度を直接検出することが可能である。しかし、このことは、そのために専用に配備された差分装置が必要である。従って、この発明の有利な実施構成で規定される通り、それぞれ少なくとも一つの専用のセンサーによって、第一と第二の車軸の回転速度を検知するとともに、これらのセンサーの出力信号を入力信号として受けて、比較器の出力信号として、第二の制御信号を供給する比較器を配備するのが有利である。これに代わって、インテリジェント評価ロジックを用いて、差分速度を直接検出する単一のセンサーを使用することも可能である。これらの言及した部品は、標準的な電気又は電子構成部品として実装することができ、そのことは、安価であるとともに、保守が不要となることを保証するものである。
【０００９】
具体的な変換では、異なる制御方針に準拠することができる。有利な実施構成では、例えば、センサーは、それぞれ各車軸の回転速度に関する尺度となるアナログ電気信号を供給するものと規定する。そのようなセンサーの実施構成では、比較器をアナログ差動増幅器として実現するのが有利である。このようにして、新しい走行状況の発生と第二の制御信号の適合との間に存在する時間遅延が最小化される。特に、時間のかかる計算が不要となる。信号パス中における変換プロセスの数も最小化される。しかし、これに代わって、比較器をデジタル処理ユニットを有するように構成することもできる。この変化形態は、センサーが、デジタル信号を供給するように構成した場合、特に有利となる。これは、例えば、ホール素子センサー又は誘導送信機において、出力信号が電気パルス列を供給し、その際パルス周波数が各車軸の回転速度に比例する場合である。このようなデータは、デジタル比較器によって直接検出、処理することができ、その結果この場合も時間のかかる計算が不要となるとともに、第二の制御信号は、純粋にアナログの場合と同様に走行状況の変化に速く追従するものとなる。
【００１０】
構造の簡単化と部品数の最小化のためには、センサーを共通の筐体内に配置するのが有利である。このような二重式センサーは、クラッチ板ドラムを備えたクラッチユニットの場合には、それに直接隣接して配置することができる。有利には、比較器も同じ筐体内に配備することができる。
【００１１】
従来技術で周知の通り、クラッチ装置を操作するための調節手段を油圧式圧力ピストン構造として構成するのが特に有利である。それにも関わらず、別の変化形態、例えば、電動式調節手段も考えられる。例えば、電気駆動式連接棒システム及びボールランプシステムが回転トルク配分の調節手段として知られている。そこでは、この発明の基本的な考えは、触れられていない。しかし、その時々の場合において、具体的に制御信号（全体）を様々に利用することができる。油圧式圧力ピストン構造の場合、クラッチ装置を操作するために、電気的に駆動可能な油圧バルブを配備し、制御信号を駆動して、油圧式圧力ピストン構造を制御するのが特に有利である。基本的には、体積流量に比例する油圧バルブも使用可能であるが、この発明の特に有利な実施構成では、油圧バルブを力に比例するバルブとして構成するものと規定する。
【００１２】
この発明の別の実施構成では、油圧バルブを用いて圧力ピストン構造を駆動する代わりに、直接油圧ポンプを駆動するために第二の制御信号を使用するものと規定する。しかし、多くの場合、この変化形態は、そのためにポンプのモーターの電流を比較的大きく変化させなければならないので、バルブの変化形態に比べて、時間的な遅れを呈してしまうこととなる。この発明のその他の特徴及び利点は、以下における特別な記述及び図面から明らかとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、四輪駆動式自動車の駆動系統と幾つかの信号パスの大幅に簡略化した模式図を図示している。第一の車輪対１０ａ，１０ｂ（前輪）は、直接エンジン１１によって駆動される。この車輪対１０ａ，１０ｂと連結している軸１２の回転は、図示していない差動装置を用いて、この発明による回転トルク伝達装置１４の入力車軸である第一の車軸１３に伝達される。クラッチユニット１５を用いて、この入力車軸１３の回転トルクは、部分的に出力車軸１６に伝達される。この車軸は、同じく図示されていない差動装置を介して、第二の車輪対１８ａ，１８ｂ（後輪）と連結している軸１７を駆動する。クラッチユニット１５の調節に応じて、入力車軸１３の回転トルクのより大きな又はより小さな部分が、出力車軸１６に伝達される。
【００１４】
図示した実施例では、クラッチディスクを互いに交互に配置したクラッチ板ドラムとして実現されたクラッチユニット１５の操作は、図１で矢印だけで示した油圧式圧力ピストン１９を用いて行われる。この圧力ピストン１９の駆動は、図示した実施例では、図１で同じく矢印だけで示した油圧式制御バルブ２０によって行われる。このバルブ２０を制御するために、従来技術で周知の通り、回転トルク配分器１４に組み込まれた制御機器２１が配備されている。
【００１５】
この制御機器２１は、自動車の異なるセンサー、例えば、操舵角センサー２２、ブレーキセンサー２３、インストルメント機器２４、エンジン制御機器２５、ＡＢＳ−ＥＰＳ制御機器２６などから供給される多数の入力信号を使用する。図示した実施例では、これらのセンサー／制御機器は、それぞれ回転トルク配分器の制御機器２１にも繋がっているＣＡＮバス２７で接続されている。これらの入力信号から、回転トルク配分器の制御機器は、複雑な決定制御にもとづき、制御バルブ２０を駆動するための複雑な制御信号を計算する。
【００１６】
この発明では、この第一の制御回路には、第一の制御回路から生成される第一の制御信号に重畳される第二の制御信号を生成する第二の制御回路２８が並列して配置されている。従って、この制御バルブは、第一と第二の制御信号を重畳した形で駆動される。この発明による第二の制御回路を説明するために、図２を参照されたい。
【００１７】
図２は、クラッチユニット１５とその駆動構成の一部を大幅に簡略化した模式図を図示している。図示した実施例では、クラッチユニット１５は、クラッチディスク１５ａ，１５ｂを互いに交互に配置したクラッチ板ドラムとして実現されており、これらのクラッチディスクは、入力車軸１３又は出力車軸１６に組み込まれており、それらと回転を伝達する形で連結され、互いに連携動作することができる。この連携動作の強さは、図示した実施例では、油圧式圧力ピストン１９によって実現され、このピストンは、圧力パイプ３１を介して、作動油タンク３３からの供給を受けるポンプ３２と繋がっている。図示した実施例では、圧力パイプ３１とポンプ３２は、周知の手法で逆止めバルブ３４と繋がっている。別の実施構成では、これに代わる解決策を用いることができる。また、圧力パイプ３１は、電気的に駆動可能な制御バルブ２０を介して、制御した形で作動油を作動油タンク３３に戻すことができる逆止めパイプ３５と繋がれている。一定したポンプ動作において、バルブ開口部２０を変更することによって、圧力パイプ３１内の圧力とそのためクラッチディスク１５ａと１５ｂ間の連携動作の強さを調節することができる。
【００１８】
既に説明した通り、このバルブ２０に関する制御信号の一部は、回転トルク配分器の制御機器２１から出ている。この接続は、図２において破線で示している。この発明では、入力車軸１３及び出力車軸１６のその時々の速度を測定して、それに対応した信号を出力する二重式速度センサー２９を有する第二の制御回路２８を配備している。この例では、二重式速度センサー２９の出力信号は、規定の手法によりその時々の車軸速度に関する尺度となるアナログ電圧レベルである。これらの信号は、図示した実施例では、差動増幅器３０として実現された比較器に供給され、この比較器は、それに対応して第一と第二の車軸間の差分速度に関する尺度となる差分信号を生成する。この比較器の出力信号は、第二の制御信号として、第一の制御信号に重畳されて、それと共にバルブ２０に対する全体的な制御信号を形成する。
【００１９】
少数の入力信号とアナログ差動増幅器３０での速いアナログ処理のために、第二の制御信号は、ほぼ時間遅延無しに車軸１３と１６の差分速度の変化に追従する。同時に、車軸１３と１６の差分速度は、少なくとも一つの車輪のスリップに関する直接的な尺度となり、さもなければこの状態を検知するためには、測定値の詳細な解析が必要である。走行状況の変化が突然発生した場合、例えば、一つの車輪が、突然軟弱な土台に遭遇して、大きなスリップを示した場合、第二の制御信号は、直ちに変更されて、それに対応してバルブ２０を駆動することによって、それを補償する形での回転トルク配分の変更を直ちに始動するものである。同じ走行状況の変化は、当然に回転トルク配分器の制御機器２１によっても検知されるが、この制御機器は、それに対して多数の入力信号を受けて、複雑な決定制御にもとづき、それらを計算しなければならない。従って、それに対応してバルブ２０に関する適合された制御信号は、時間的に遅れた形でしか生成することができない。しかし、その時点では、既に、内部の制御回路によって、好適な補償が始動されている。そのため、第一の制御信号の変更は、僅かに回転トルク配分の微調整としてだけ作用する。この発明では、第一の制御信号によるその時々の走行状況への回転トルク配分の複雑な適合をほぼ喪失すること無く、この発明による第二の制御信号によって、突然に発生する走行状況の変化への回転トルク配分の応答時間の明らかな短縮を実現することに成功している。
【００２０】
この発明を特別な実施例にもとづき図示した。しかし、この発明の範囲内には、多数の変化形態が考えられる。例えば、圧力パイプ３１内で必要な圧力の変更を、バルブ２０に代わって、ポンプ３２を直接駆動することによって実現することができる。クラッチユニット１５を、油圧式以外に、例えば、電動式に操作することも基本的には可能である。更に、クラッチ装置の実現形態は、図示したクラッチ板ドラムに限定されるものではない。その他のクラッチ構成、例えば、流体式クラッチ又は同様のクラッチも同じく使用することが可能である。更に、第二の制御回路２８は、図２に図示したアナログ形式に限定されるものではない。特に出力信号としてパルス列を生成するセンサーでは、入力車軸１３と出力車軸１６間の当該の差分速度のデジタルによる検出も、図示したアナログ形式の場合と同様に速く実行することが可能である。その場合に必要なデジタルデータ処理ユニットは、例えば、回転トルク配分器の制御機器２１内に配備する、或いは別々に配備することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】自動車の回転トルク配分器を駆動するための駆動系統と信号パスの簡略化した模式図
【図２】第二の制御信号を用いた回転トルク配分器とその駆動の簡略化した模式図
【図１】
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【図２】
2007512999.tif 000004
【国際調査報告】
2007512999.tif 000005
2007512999.tif 000006
2007512999.tif 000007
2007512999.tif 000008