Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ И УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА МЕЖДУ ДВУМЯ КОЛЕСНЫМИ ОСЯМИ МОТОРНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Изобретение относится к распределению крутящего момента между первой колесной осью и второй колесной осью моторного транспортного средства, по меньшей мере, с двумя ведущими колесными осями, которые в дальнейшем будут называться также просто передней осью и задней осью. В частности, оно касается распределения крутящего момента между передней осью и задней осью транспортного средства с четырьмя ведущими колесами. В частности, но не ограничительно, изобретение касается распределения крутящего момента от главной оси, которая постоянно приводится во вращение, на вспомогательную ось, вращаемую периодически или, по крайней мере, в меньшей степени, чем главная ось, например, от передней оси на заднюю ось автотранспортного средства с четырьмя ведущими колесами.

Транспортные средства, оборудованные, по меньшей мере, четырьмя ведущими колесами и называемые также внедорожниками, предназначены для преодоления различных препятствий и обладают для этого характеристиками моторики, адаптированными к условиям перемещения транспортного средства. Когда транспортное средство движется во внедорожном режиме, условия перемещения транспортного средства являются сложными, и скорость транспортного средства является низкой или средней.

Если транспортное средство предназначено также для движения по шоссейным дорогам, необходимо, чтобы водитель мог выбирать, по меньшей мере, между двумя и даже тремя режимами работы, которые могут быть, например, режимом работы с одной ведущей колесной осью, шоссейным режимом работы, по меньшей мере, с двумя ведущими колесными осями, при котором отношение между крутящим моментом, передаваемым на переднюю ось, и крутящим моментом, передаваемым на заднюю ось, изменяется в зависимости от параметров, характеризующих поведение транспортного средства на шоссе (например, скорость транспортного средства, скорость колес, положение педали акселератора, угол поворота рулевого колеса, угловая скорость транспортного средства на вираже), чтобы достичь компромисса между устойчивостью транспортного средства и расходом топлива, и внедорожным режимом работы, при котором приоритет отдается обеспечению сцепления транспортного средства с дорогой на низкой скорости.

Чтобы водитель мог выбирать режим работы, транспортное средство оборудовано переключателем на несколько положений.

В документе EP 1188596 описано транспортное средство, оборудованное переключателем на три положения, выдающим три разных сигнала, соответствующих режиму работы с двумя ведущими колесами, автоматическому режиму с четырьмя ведущими колесами и зафиксированному режиму работы с четырьмя ведущими колесами или внедорожному режиму. Когда водитель пытается активировать внедорожный режим на слишком высокой скорости, этот режим блокируется, и управление остается в шоссейном режиме с четырьмя ведущими колесами.

Одной из задач изобретения является усовершенствование автоматического переключения между внедорожным режимом управления и шоссейным режимом управления распределителем крутящего момента между двумя колесными осями моторного транспортного средства.

В связи с этим первым объектом изобретения является устройство распределения крутящего момента между первой колесной осью и второй колесной осью моторного транспортного средства, по меньшей мере, с двумя ведущими колесными осями, содержащее:

- ручной переключатель режима распределения, выполненный с возможностью перемещения между, по меньшей мере, первым устойчивым положением и вторым неустойчивым положением, при этом на переключатель действует механическое усилие возврата из второго неустойчивого положения в первое устойчивое положение в отсутствие действия со стороны водителя, при этом переключатель выдает переходный сигнал выбора внедорожного режима, переходя из первого во второе положение;

- распределитель крутящего момента для распределения крутящего момента между первой колесной осью и второй колесной осью в зависимости от команды распределения крутящего момента,

- средства выработки команды распределения крутящего момента в зависимости, по меньшей мере, от движений переключателя и от скорости транспортного средства, содержащие:

- средства определения первого заданного значения распределения крутящего момента,

- средства определения второго заданного значения распределения крутящего момента,

- средства выбора первого заданного значения или второго заданного значения в качестве команды распределения крутящего момента, при этом средства выбора переходят от первого заданного значения ко второму заданному значению, по меньшей мере, когда переключатель выдает сигнал выбора внедорожного режима, тогда как скорость транспортного средства ниже заранее определенного порога перехода во внедорожный режим, при этом средства выбора переходят от второго заданного значения к первому заданному значению, по меньшей мере, когда скорость транспортного средства превышает заранее определенный порог максимальной скорости во внедорожном режиме.

Таким образом, активация внедорожного режима является ручной, тогда как возврат в шоссейный режим является автоматическим, по меньшей мере, когда соблюдены определенные условия. Естественно, заранее определенный порог перехода во внедорожный режим меньше или равен заранее определенному порогу максимальной скорости во внедорожном режиме. Эти пороговые значения можно установить во время отладки на заводе или на автостанции, и их сохраняют в энергонезависимой памяти транспортного средства.

Естественно, можно предусмотреть также возврат из внедорожного режима в шоссейный режим, предусмотрев, чтобы средства выбора переходили от второго заданного значения к первому заданному значению, по меньшей мере, когда переключатель выдает сигнал выбора внедорожного режима.

Согласно предпочтительному варианту выполнения, средства выработки команды содержат схему выдержки времени, остающуюся активной, когда электрическое питание транспортного средства отключено, тогда как выбрано второе заданное значение, затем восстанавливается после времени остановки Т, для выбора второго заданного значения, если время остановки Т меньше времени выдержки T_R, и для выбора первого заданного значения в противоположном случае. Время выдержки можно установить во время отладки на заводе или на автостанции, и его сохраняют в энергонезависимой памяти транспортного средства. Его выбирают превышающим время, необходимое для запуска двигателя после его остановки. Таким образом, можно сохранить активированный внедорожный режим после несвоевременной остановки двигателя.

Согласно предпочтительному варианту выполнения, средства выбора выполнены таким образом, что, если команда распределения крутящего момента равна второму заданному значению и скорость транспортного средства остается выше промежуточного порога скорости во внедорожном режиме в течение времени, превышающего заранее определенное время, в качестве команды распределения крутящего момента выбирают первое заданное значение, при этом промежуточный порог является меньшим заранее определенного порога максимальной скорости во внедорожном режиме.

Предпочтительным является то, что второе заданное значение не зависит от скорости транспортного средства. На практике распределитель крутящего момента можно зафиксировать для осуществления полной передачи крутящего момента.

Согласно другому предпочтительному варианту выполнения, первое заданное значение изменяется в зависимости от параметров, включающих в себя, по меньшей мере, скорость транспортного средства.

Согласно предпочтительному варианту выполнения, переключатель в первом положении выдает постоянный сигнал выбора шоссейного режима. Переключатель выполнен с возможностью перемещения между первым положением и третьим устойчивым положением, при этом первое положение находится между вторым и третьим положением, при этом переключатель в третьем положении выдает постоянный сигнал выбора режима с одной ведущей колесной осью, при этом средства выработки команды распределения крутящего момента содержат средства определения третьего заданного значения распределения крутящего момента, и средства выбора выполнены с возможностью выбора третьего заданного значения в качестве команды распределения крутящего момента, по меньшей мере, когда переключатель выдает третий сигнал выбора.

При этом переключатель выдает три разных сигнала:

- сигнал выбора режима с одной ведущей колесной осью, который является постоянным в том смысле, что действует, пока переключатель находится в третьем положении;

- сигнал выбора шоссейного режима с двумя ведущими колесными осями, который тоже является постоянным в том смысле, что действует, пока переключатель находится в первом положении;

- переходный сигнал выбора внедорожного режима и возврата в шоссейный режим, который выдается только временно, например, в виде импульса во время цикла прохождения переключателя через второе неустойчивое положение выбора внедорожного режима.

Предпочтительно каждый сигнал передается по отдельному каналу связи. Для управления переходами между различными положениями переключателя предусмотрено, чтобы во время перехода между первым положением и третьим положением переключатель проходил через зону перекрывания, в которой сигнал выбора шоссейного режима и сигнал выбора режима с одной ведущей колесной осью присутствуют одновременно. По этой же причине предусмотрено, чтобы передача сигнала выбора шоссейного режима не прекращалась, когда переключатель перемещается до второго неустойчивого положения выбора внедорожного режима и возвращается в первое положение выбора шоссейного режима. Таким образом, обеспечивают непрерывное отслеживание положения переключателя без теневой зоны.

Другим объектом изобретения является способ распределения крутящего момента между первой колесной осью и второй колесной осью автотранспортного средства, по меньшей мере, с двумя ведущими колесными осями, оборудованного переключателем, выполненным с возможностью перемещения между, по меньшей мере, первым устойчивым положением активации первого режима распределения крутящего момента и вторым неустойчивым положением активации второго режима распределения крутящего момента для применения внедорожного режима транспортного средства, отличающийся тем, что, когда электрическое питание транспортного средства выключено, тогда как активирован второй режим распределения крутящего момента, затем восстанавливается после времени остановки Т, второй режим распределения выбирают в момент восстановления, если время остановки Т меньше времени выдержки Tt, в противном случае выбирают первый режим распределения.

Еще одним объектом изобретения является способ распределения крутящего момента между первой колесной осью и второй колесной осью автотранспортного средства, по меньшей мере, с двумя ведущими колесными осями, оборудованного переключателем, выполненным с возможностью перемещения между, по меньшей мере, первым устойчивым положением активации первого режима распределения крутящего момента и вторым неустойчивым положением активации второго режима распределения крутящего момента для применения внедорожного режима транспортного средства, в котором во втором режиме распределения определяют, не превышает ли транспортное средство первый заранее определенный порог максимальной скорости во внедорожном режиме, и в случае утвердительного результата переходят в первый внедорожный режим распределения, отличающийся тем, что во втором режиме распределения определяют, не превышает ли транспортное средство второй заранее определенный промежуточный порог скорости во внедорожном режиме, строго меньший первого порога максимальной скорости во внедорожном режиме, в течение времени, превышающего время Tseuil2, и в случае утвердительного результата переходят в первый режим распределения.

Изобретение поясняется чертежами, на которых представлено следующее:

фиг.1 - схема устройства распределения крутящего момента автотранспортного средства;

фиг.2 - схема варианта выполнения средств выработки команды распределения крутящего момента;

фиг.3 - схема способа выбора команды распределения крутящего момента.

Для большей ясности на всех фигурах идентичные или аналогичные элементы обозначены идентичными позициями.

На фиг.1 показано устройство 1 распределения крутящего момента автотранспортного средства. Автотранспортное средство содержит переднюю ось 2, на которой установлены два передних колеса 3 и 4, заднюю ось 5, на которой установлены два задних колеса 6 и 7, и источник 8 крутящего момента, предназначенный для приведения во вращение колес 3, 4, 6 и 7 автотранспортного средства. Этот источник 8 крутящего момента вращает задние колеса 6, 7 через заднее средство 9а трансмиссии и вращает передние колеса 3, 4 через переднее средство 9b трансмиссии. Источником 8 крутящего момента может быть электрический двигатель, двигатель внутреннего сгорания или гибридное решение. Кроме того, автотранспортное средство содержит коробку 10 передач для передачи крутящего момента на колеса 3, 4, 6 и 7 транспортного средства, педаль 11 акселератора и педаль 12 сцепления. Следует отметить, что педаль 12 сцепления является факультативной, так как транспортное средство может быть оборудовано автоматической коробкой передач, и в этом случае транспортное средство не имеет педали сцепления. Распределение крутящего момента производит распределитель 13 крутящего момента, который показан очень схематично и который может находиться на выходе коробки 10 передачи или может быть встроен в коробку передач.

Устройство 1 распределения дополнительно содержит кнопку 100 ручного переключения с несколькими фиксированными положениями, такими как:

- первое устойчивое положение, называемое «с четырьмя ведущими колесами - шоссейный»,

- второе неустойчивое положение, называемое «с четырьмя ведущими колесами - внедорожный», и

- в случае необходимости, третье устойчивое положение, называемое «с двумя ведущими колесами».

Второе положение является неустойчивым в том смысле, что в отсутствие действия со стороны водителя переключатель автоматически возвращается из второго положения в первое положение под действием возвратной пружины.

Переключатель подключен к трем линиям соединения 100.1, 100.2, 100.3, передающим соответственно три сигнала S1, S2 и S3. В первом положении переключатель выдает только сигнал S1. При переходе из первого положения во второе положение он продолжает выдавать сигнал S1 одновременно с сигналом S2. В третьем положении переключатель выдает только третий сигнал S3. Однако между первым положением и третьим положением существует зона перекрывания, в которой сигналы S1 и S3 присутствуют одновременно. Таким образом, можно в любой момент определить состояние переключателя в зависимости от сигналов S1, S2 и S3.

Сигнал S2 выдается только временно, когда переключатель переходит во второе положение, после чего его отпускают.

Устройство 1 распределения содержит электронный блок управления UCE, который управляет распределителем 13 крутящего момента, и датчики скорости 14-17, предназначенные для измерения соответственно скорости каждого из колес 3, 4, 6 и 7 автотранспортного средства, а также датчики 18 и 19 положения для измерения соответственно положений педали 11 акселератора и педали 12 сцепления.

Блок UCE, показанный на фиг.2, выполнен с возможностью получения положения педали 11 акселератора от датчика 18 положения через линию 20, положения педали 12 сцепления от датчика 19 положения через линию 21, скоростей колес 3, 4, 6 и 7, выдаваемых соответственно датчиками 14-17 скорости и передаваемых соответственно через линии 22-25. Кроме того, блок UCE выполнен с возможностью приема информации о включенном передаточном отношении от коробки 10 передач через линию 26. Блок UCE принимает также сигналы S1, S2 и S3 от ручного переключателя 100 через линии 100.1, 100.2 и 100.3.

Блок UCE позволяет вырабатывать команду С распределения крутящего момента в зависимости от данных скорости, положения педали и включенной передачи, причем эта команда направляется в распределитель крутящего момента. В настоящем описании условно будет считаться, что вращается только передняя ось транспортного средства, когда команда С крутящего момента является нулевой, и в этом данном случае это значит, что крутящий момент, передаваемый на вспомогательную ось, является нулевым.

Блок UCE содержит вычислительные средства 30 для вычисления различных данных на основании информации, поступающей от элементов автотранспортного средства, и для передачи вычисленных данных через проводную сеть 32 в средства 31 выработки, содержащие средства 31.1 выработки команды С₁ в шоссейном режиме, средства 31.2 выработки команды С₂ во внедорожном режиме и средства 31.3 выработки команды С3 в режиме с двумя ведущими колесами. Эти три заданных значения команд C₁, С₂, С₃ поступают в блок, предназначенный для генерирования команды С передачи сглаженного крутящего момента без перерыва, которая равна одному из значений C₁, С₂, С₃, за исключением переходных периодов. Именно эту команду С блок UCE передает в распределитель 13 крутящего момента.

Средства 31.1 выработки команды С1 в шоссейном режиме в основном учитывают скорость V транспортного средства и разность скорости Δωо между передней осью и задней осью. Они могут также учитывать температуру Θ распределителя крутящего момента, которую можно измерять при помощи температурного датчика или оценивать на основании хронологии разности скорости Δw, как описано, например, в документе WO2010/007271. Средства 31.1 выработки может также содержать специальные средства для оптимизации команды на трогание с места, как описано, например, в документе WO 2009/095627. Средства 31.1 могут также содержать специальные средства для оптимизации команды при прохождении виражей или в ситуациях торможения, как описано в документе WO 2007/138221.

Средства 31.2 выработки команды С₂ во внедорожном режиме могут просто устанавливать постоянное отношение передачи крутящего момента между передней осью и задней осью. Вместе с тем, стратегия может быть более сложной, как предложено, например, в документе FR 09/55718.

Средства 31.3 выработки могут выдавать команду С₃=0, соответствующую полному отсутствию передачи крутящего момента или не равному нулю, но низкому значению команды, предназначенной для поддержания в движении кинематической цепи 9а передачи на вспомогательную ось 5 с одновременной минимизацией расхода топлива.

Блок UCE содержит также средства 200 выбора применяемой команды в зависимости от движений переключателя 100, от скорости транспортного средства и от состояния электрического питания двигателя АРС. Когда переключатель находится в первом положении, блок UCE отвечает на первый сигнал S1 для выдачи на распределитель крутящего момента заданного значения крутящего момента, выработанного средством 31.1 выработки. Аналогично, когда переключатель находится в третьем положении, блок UCE отвечает на третий сигнал S1 для подачи на распределитель крутящего момента заданного значения момента, выработанного средством 31.3 выработки.

Когда переключатель переводят из первого положения во второе положение, блок UCE проверяет, чтобы скорость транспортного средства была ниже заранее определенного порога V_pas скорости перехода во внедорожный режим, и при положительном результате отвечает на совокупность сигналов S2 и S1, выбирая команду С₂, выработанную средством 31.2 выработки для ее передачи в распределитель 13 крутящего момента. Если же скорость транспортного средства превышает порог скорости V_pas перехода во внедорожный режим, средства выбора применяемой команды С₁ сохраняют команду, выработанную средством 31.1 выработки.

Если с помощью средств 200 выбор применяемой команды выбран внедорожный режим и команда С₂, инициированная средством 31.2 выработки, эта команда сохраняется, пока не соблюдено одно из трех следующих условий:

- скорость транспортного средства превышает максимальную скорость Vmax во внедорожном режиме;

- скорость транспортного средства превышает промежуточный порог скорости V_int и остается выше этого порога в течение времени, превышающего заранее определенное время Т_Т;

- электрическое питание транспортного средства выключено в течение времени, превышающего заранее определенное время выдержки T_R.

Если соблюдено одно из условий, средства выбора устанавливают шоссейный режим и выдают в распределитель крутящего момента команду С₁ от средства 31.1 выработки. Понятно, что скорость перехода V_pas во внедорожный режим ниже максимальной скорости V_max во внедорожном режиме. Точно так же, скорость V;_nt ниже скорости V_max. Эти три пороговых значения определяют во время отладки и сохраняют в энергонезависимой памяти транспортного средства.

Сохранение внедорожного режима в памяти после выключения контакта электрического питания транспортного средства в течение заданного времени позволяет в условиях вождения по бездорожью перезапустить внедорожный режим после того, как двигатель заглох, что может часто происходить в трудных условиях вождения. Следовательно, время выдержки T_R выбирают таким образом, чтобы оно превышало время, необходимое водителю, чтобы возобновить движение транспортного средства.

Промежуточный порог скорости V_int во внедорожном режиме служит для ограничения расхода топлива, когда условия движения транспортного средства ближе к условиям движения по шоссе, даже если транспортное средство движется на скорости ниже максимальной скорости V_max во внедорожном режиме.

Изобретение не ограничивается представленным на фигурах примером выполнения. Изобретение можно, например, применять для транспортного средства, переключатель которого имеет только два положения, из которых одно устойчивое и одно неустойчивое и которые соответствуют двум режимам работы и двум стратегиям выработки заданного значения крутящего момента. Его можно также применять, когда предусмотрено более трех режимов работы.

Изобретение можно применять для транспортных средств, имеющих более двух ведущих колесных осей. Кроме того, каждая колесная ось может содержать любое число колес, предпочтительно превышающее или равное двум.