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Die Erfindung befaßt sich
mit einem Verfahren und einer Vorrichtung zum Steuern des Gieransprechverhaltens
eines Fahrzeugs beim Durchfahren einer Kurve. Insbesondere befaßt sich
die Erfindung mit einem Gierbewegungs-Managementsystem, bei dem eine Antriebsstrangdrehmomentsteuerung
eingesetzt wird, um das Fahrverhalten des Fahrzeugs zu steuern.
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Fahrzeuge haben viele Bewegungsfreiheitsgrade.
Bei den meisten Analysen werden diese Bewegungsfreiheitsgrade als
Bewegungen um drei senkrechte Achsen charakterisiert, nämlich eine Wankbewegung
um eine von vorne nach hinten durch das Fahrzeug verlaufende Achse,
eine Nickbewegung um eine von links nach rechts durch das Fahrzeug
verlaufende Achse, und eine Gierbewegung um eine von der Oberseite
zu der Bodenseite durch das Fahrzeug verlaufenden Achse. Die Gierbewegung
eines Fahrzeugs tritt im allgemeinen auf, wenn das Fahrzeug eine
Kurve durchfährt,
oder wenn das Fahrzeug wegen eines Traktionsverlustes nicht mehr
gesteuert werden kann, und wenn es eine unkontrollierte Drehbewegung
um die eigene Achse ausführt.
Als Gier wird die Winkeländerung
von der ursprünglichen
Ausrichtung zu der anschließenden Ausrichtung
beschrieben und kann in der Maßeinheit Grade
gemessen werden. Die Gierrate ist die Winkeländerung bezogen auf die Zeit,
welche üblicherweise
in der Maßeinheit
Grad pro Zeiteinheit gemessen wird. Die Fahrzeuggierrate wird größer, wenn
ein Fahrzeug in eine Kurve einfährt,
oder eine Drehbewegung um seine eigene Achse beginnt, und sie wird kleiner,
wenn die Fahrzeugausrichtung wieder im Geradeauslauf ist.
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In jüngster Zeit wurden Traktionssteuereinrichtungen
vorgeschlagen, um das Gieransprechverhalten eines Fahrzeugs dadurch
einzustellen, daß die
Drehgeschwindigkeit (Drehzahl) an den Rädern des Fahrzeugs begrenzt
wird. Die Traktionsteuerung ist ein bekanntes System, bei dem eine
Einrichtung genutzt wird, um die Traktion eines Fahrzeugs bei unterschiedlichen
Straßenverhältnissen
zu steuern. Die Traktionssteuerung wird beispielsweise mittels eines Bremssystems
verwirklicht, welches die Drehgeschwindigkeit (Drehzahl) irgendeines
speziellen Rades des Fahrzeugs begrenzt. Ein typischer Bremstraktionssteuersystem
arbeitet ähnlich
wie ein Antiblockiersystem (ABS), nur mit umgekehrter Wirkung. ABS
ist ein bekanntes Bremssystem, welches elektronisch die Fahrzeugradgeschwindigkeit
(Fahrzeugraddrehzahl) überwacht,
und in entsprechender Weise den Hydraulikdruck für die Bremse reguliert, um
eine maximale Bremsleistung bereitzustellen, und um zu verhindern,
daß die
Räder blockieren.
Ein Bremstraktionssteuersystem unter Einsatz von ABS-Komponenten arbeitet
derart, daß die
Bremsen nicht angezogen werden, um ein Durchdrehen eines Rades zu
verhindern, sondern daß man
verhindert, daß ein
Rad blockiert.
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Obgleich das Bremstraktionssteuersystem gewisse
Vorteile hat, wäre
es jedoch wünschenswert, ein
verbessertes Giermanagementsystem zu haben.
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Nach der Erfindung wird ein Giermanagementsystem
für ein
Fahrzeug bereitgestellt, welches zwei Antriebsräder umfaßt, welche jeweils mit einem Differential über eine
rechte Halbachse und eine linke Halbachse und einer Gelenkwelle
(Kardanwelle) verbunden sind, welche dem Differential eine Antriebskraft
erteilt. Auch ist ein Giersensor zum Erfassen der Änderungsrate
des Gierwinkels des Fahrzeugs vorgesehen, und eine Drehmomentübertragungseinrichtung überträgt selektiv
das Drehmoment von dem Differential auf die rechte Halbachse und
die linke Halbachse. Eine Steuereinrichtung ist vorgesehen, welche
Informationen von dem Giersensor erhält, und die Drehmomentübertragungseinrichtung
in Abhängigkeit
von den Informationen von dem Giersensor steuert.
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Nach der Erfindung wird auch ein
Giermanagementsystem für
ein Fahrzeug bereitgestellt, welches zwei Antriebsräder umfaßt, die
jeweils mit einem Differential über
eine rechte Halbwelle und eine linke Halbwelle verbunden sind, und
das eine Gelenkwelle (Kardanwelle) umfaßt, welche eine Drehantriebskraft
dem Differential erteilt. Ferner ist ein Giersensor zum Erfassen
der Änderungsrate
des Gierwinkels des Fahrzeugs vorgesehen, und es ist ein Lenkrad-Winkelsensor zum
Erfassen des Lenkwinkels vorgesehen. Eine Drehmomentübertragungseinrichtung überträgt selektiv
das Drehmoment von dem Differential auf die rechte Halbachse und
die linke Halbachse. Eine Steuereinrichtung ist vorgesehen, welche
Informationen von dem Giersensor und dem Lenkrad-Winkelsensor erhält, um die Drehmomentübertragungseinrichtung
in Abhängigkeit
von den Informationen dieser Sensoren zu steuern.
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Ferner wird nach der Erfindung ein
Giermanagementsystem für
ein Fahrzeug angegeben, welches zwei Antriebsräder umfaßt, die jeweils mit einem Differential über eine
rechte Halbwelle und eine linke Halbwelle verbunden sind, und das
eine Gelenkwelle (Kardanwelle) umfaßt, welche dem Differential
eine Drehantriebskraft erteilt. Auch ist ein Giersensor zum Erfassen
der Änderungsrate
des Gierwinkels des Fahrzeugs vorgesehen, so wie ein Geschwindigkeitssensor
zum Erfassen der Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Eine Drehmomentübertragungseinrichtung überträgt selektiv
das Drehmoment von dem Differential auf die rechte Halbwelle und
die linke Halbwelle. Eine Steuereinrichtung ist vorgesehen, welche
die Informationen von dem Giersensor und dem Lenkgeschwindigkeitssensor
erhält, um
die Drehmomentübertragungseinrichtung
in Abhängigkeit
von den Informationen von diesen Sensoren zu steuern.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und
Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung
von bevorzugten Ausführungsformen unter
Bezugnahme auf die beigefügte
Zeichnung. Darin gilt:
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1 ist
eine schematische Draufsicht auf einen Fahrzeugantriebsstrang, welcher
ein Giermanagementsystem nach der Erfindung hat;
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2 ist
eine Schnittansicht der linken hydraulischen Kupplungsanordnung
des Antriebsstrangs nach 1;
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3 ist
eine Tabelle zur Verdeutlichung eines Programmbeispiels für das Giermanagementsystem
nach der Erfindung;
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4 ist
eine schematische Ansicht einer zweiten bevorzugten Ausführungsform
nach der Erfindung, bei der ein Fahrzeugantriebsstrang elektrisch
betriebene linke und rechte Kupplungen an der jeweiligen Halbachse
umfaßt,
um das auf die jeweiligen Hinterräder des Fahrzeugs übertragene
Drehmoment zu steuern;
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5 ist
eine schematische Draufsicht auf eine alternative bevorzugte Ausführungsform
eines Fahrzeugantriebsstrangs mit einem Giermanagementsystem nach
der Erfindung;
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6 ist
ein Diagramm zur Verdeutlichung des Lenkradwinkels eines Fahrzeugs
als Funktion der Zeit;
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7 ist
ein Diagramm zur Verdeutlichung der Sollgierrate zu einem Zeitpunkt
während
des Durchfahrens einer Kurve entsprechend 6;
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8 ist
ein Diagramm zur Verdeutlichung der aktuellen bzw. tatsächlichen
Fahrzeuggierrate, welche als Funktion der Zeit bei einer Kurvenfahrt nach 6 auftreten kann; und
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9 ist
ein Diagramm zur Verdeutlichung des Gierratenfehlers als eine Zeitfunktion
während einer
Kurvenfahrt nach 6.
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1 ist
eine Draufsicht auf einen Fahrzeugantriebsstrang mit einem Giermanagementsystem nach
der Erfindung. Wie in 1 gezeigt
ist, ist eine Antriebsstranganordnung, welche dort insgesamt mit 10 bezeichnet
ist, bei einem Fahrzeug derart beschaffen und ausgelegt, daß eine Drehenergie
(Drehmo ment) von einer Drehenergiequelle, wie einer Brennkraftmaschine/Getriebe-Anordnung 12 übertragen
wird. Die Brennkraftmaschine/Getriebeanordnung 12 überträgt eine
Drehantriebskraft (Drehmoment) auf die Gelenkwelle (Kardanwelle) 14,
die ihrerseits die Drehantriebskraft (Drehmoment) auf das Differential 16 überträgt. Das
Differential 16 kann von irgendeiner geeigneten Einrichtung
gebildet werden, welche die Drehantriebskraft von der Gelenkwelle 14 in
eine Drehkraft umwandelt, welche an den hinteren Radachsanordnungen 17 anliegt.
Die hinteren Radachsanordnungen 17 umfassen eine linke,
innere Halbwellenachse 18 und eine rechte, innere Halbwellenachse 20.
Das Differential 16 legt ein Drehmoment an die linke, innere
Halbwellenachse 18 und die rechte, innere Halbwellenachse 20 in
einem Verhältnis an,
welches durch das Differential 16 gesteuert wird. Bei der
bevorzugten Ausführungsform
ist das Differential 16 ein Differential mit begrenztem
Schlupf, welches eine mittlere Kupplung 22 umfaßt. Die
mittlere Kupplung 22 ist eine Einrichtung zur Übertragung
des Drehmoments auf beide Räder
bei einem Fahrzeug, wenn eines der Räder durchdreht. Somit stellt
die mittlere Kupplung 22 sicher, daß sowohl die linke, innere
Halbwellenachse 18 als auch die rechte, innere Halbwellenachse 20 in
Drehung versetzt werden, wenn ein Rad den Reibungskontakt mit dem
Untergrund verliert. Die mittlere Kupplung 22 kann eine federbelastete
Kupplung, eine Konuskupplung, eine Scheibenkupplung, eine hydraulische
Kupplung oder auch eine andere Kupplung sein, welche an sich bekannt
ist. Beispielsweise kann es sich auch um eine Viskosekupplung handeln,
bei der die Fluidviskosität durch
eine Steuereinrichtung reguliert wird.
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Die linke Achsanordnung 17 umfaßt eine
linke, äußere Halbwellenachse 24,
und die rechte Achsanordnung 17 umfaßt eine rechte, äußere Halbwellenachse 30.
Das Drehmoment von der linken, inneren Halbwellenachse 18 wird
selektiv auf die linke, äußere Halbwellenachse 24 durch
Regulieren des Schlupfs der linken Kupplung 26 angelegt,
welche ihrerseits die Geschwindigkeit (Drehzahl) des linken Rads 28 regelt.
In ähnlicher
Weise wird das Drehmoment von der rechten, inneren Halbwellenachse 20 auf
die rechte, äußere Halbwellenachse 30 durch
die Regulierung des Schlupfs der rechten Kupplung 32 angelegt,
welche ihrerseits selektiv die Geschwindigkeit (Drehzahl) des rechten
Rades 24 regelt. Die Kupplungen können von Nasskupplungen oder
Trockenkupplungen gebildet werden. Eine Nasskupplung enthält ein Kupplungsöl zur schnelleren
Wärmeableitung.
Eine Trockenkupplung enthält
kein Öl
zur Wärmeableitung.
Obgleich die linken und rechten Räder 28, 34 als
Einzelräder
dargestellt sind, kann es sich natürlich auch gegebenenfalls um
Mehrfachräder,
wie Doppelräder
oder dergleichen, handeln.
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Die Antriebsstranganordnung 10 umfaßt einen
Giersensor 36 zum Messen des Giermoments oder der Gierrate
des Fahrzeugs, und diese Daten werden zu einer Steuereinrichtung 38 übertragen. Eine
Anzahl von Betriebsbedingungen, welche einen Einfluß auf die
Gierrate des Fahrzeugs haben können,
können
ebenfalls mit Fernsensoren überwacht werden.
Beispielsweise kann ein Lenkwinkelsensor 40 eingesetzt
werden, um den Lenkwinkel des Fahrzeugs bei einem beliebig gegebenen
Moment zu bestimmen. Ein Geschwindigkeitssensor 41 kann
eingesetzt werden, um die Geschwindigkeit des Fahrzeugs oder eines
einzelnen, arbeitenden Rades, wie der Räder 28 und 34 zu überwachen.
Weitere Fernsensoren, welche nichtgezeigt sind, können zusätzlich gegebenenfalls
vorgesehen sein, um den Status der Drosselklappe, der Kupplung,
der Getriebeschaltung, der Bremsen oder andere wesentliche Einflußgrößen hinsichtlich
des Betriebsverhaltens eines Fahrzeugs zu erfassen.
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Die Steuereinrichtung 38 erhält Informationen
von dem Giersensor 36 und gegebenenfalls von den weiteren
Sensoren. Die Steuereinrichtung 38 nutzt dann die Informationen,
um ein Hydrauliksystem 43 zu steuern, welches selektiv
ein Drehmoment von den inneren Halbwellenachsen 18, 20 auf
die äußeren Halbwellenachsen 24, 30 überträgt. Das
Hydrauliksystem 43 ist eine Drehmomentübertragungseinrichtung. 1 zeigt, daß das Hydrauliksystem 43 eine
Hydraulikpumpe 42 umfaßt,
welche Hydraulikfluid von einem Vorratsbehälter 46 umwälzt, um
selektiv die linke Kupplung 26 und die rechte Kupplung 32 in
Eingriff zu bringen, sowie auch die mittlere Kupplung 22 des
Differentials 16. Der Ausgang von der Steuereinrichtung 38 enthält Wechselventile 44, um
den Fluiddruck zu steuern, welcher von der Hydraulikpumpe 42 jeweils
an die Kupplungen 22, 26, 32 angelegt
wird.
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2 ist
eine schematische Ansicht einer Hydraulikkupplung, welche als linke
Kupplung 26 und rechte Kupplung 32 bei dem Giermanagementsystem
nach 1 zum Einsatz kommen
kann. Obgleich in der Zeichnung auf die linke Kupplung 26 Bezug
genommen wird, sind die Betätigungseinrichtungen
für die
linke Kupplung 26 und die rechte Kupplung 32 ähnlich wie
bei 2, so daß man davon ausgehen
kann, daß die 2 repräsentativ für die jeweilige Achskupplung
steht. Die linke Kupplung 26 umfaßt ein Kupplungsgehäuse 50,
welches mit dem Achsgehäuse 52 verbunden
ist, und die beide konzentrisch um eine Mittelachse 54 angeordnet
sind. Die linke, innere Halbwellenachse 18 geht durch das Achsgehäuse 52 und
das Kupplungsgehäuse 50 an der
Mittelachse 54. Eine innere Kupplungsscheibe 56 ist
an der inneren Halbwellenachse 18 angebracht, um eine Drehenergie
von der inneren Halbwellenachse 18 auf die innere Kupplungsscheibe 56 zu übertragen.
Eine äußere Kupplungsscheibe 58 ist fest
an der äußeren Halbwellenachse 24 angebracht, so
daß die äußere Halbwellenachse 24 sich
mit derselben Drehzahl wie die äußere Kupplungsscheibe 58 dreht.
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Bei aktiviertem Hydrauliksystem sind
die innere Kupplung 56 und die äußere Kupplung 58 eingerückt, wenn
die Wechselventile 44 durch die Steuereinrichtung 38 betätigt sind,
um zu ermöglichen, daß Hydraulikfluid
in die Fluideintrittsleitung 60 eintreten kann. Das Hydraulikfluid
strömt
von der Fluideintrittsleitung 60 in die Fluidleitung 62,
in welcher Kolbenholräume 64 und 66 vorgesehen
sind, so daß Kolben 68 und 70 entsprechend
bewegt werden, welche in den Hohlräumen angeordnet sind. Bei einer Zunahme
des Fluiddrucks wird bewirkt, daß die innere Kupplungsscheibe 56 in
Richtung auf die äußere Kupplungsscheibe 58 durch
die Bewegung des inneren Kolbens 68 in den Kolbenhohlraum 64 gedrückt wird.
Die äußere Kupplungsscheibe 58 wird
ebenfalls in Richtung zu der inneren Kupplungsscheibe 56 durch
die Bewegung des äußeren Kolbens 70 in
den Kolbenhohlraum (Kolbenkammer) 66 gedrückt. Die Hydraulikkraft
an dem Kolben steuert die Schlupfgröße zwischen der inneren Kupplungsscheibe 56 und der äußeren Kupplungsscheibe 58.
Der Kupplungsschlupf kann derart geregelt werden, daß man irgendeine
Größe von einem
Schlupf Null bis zu einem vollständigen
Schlupf zwischen den Scheiben erhält.
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Wie in 1 gezeigt
ist, wird der Schlupf zwischen den zwei Achskupplungen 18, 20 und
der mittleren Differentialkupplung 22 durch ein Hydrauliksystem 43 unter
Einsatz der Ausgänge
von der Steuereinrichtung 38 gesteuert. Wie zuvor angegeben worden
ist, kann die Steuereinrichtung 38 Eingänge von dem Giersensor und
gegebenenfalls einigen weiteren Sensoren erhalten, welche die Betriebsparameter
des Fahrzeugs überwachen.
Wenn das Fahrzeug die Steuerfähigkeit
zu verlieren beginnt, und beispielsweise eine Eigendrehbewegung
nach links ausführt,
kann der Giersensor 36 die Änderung der Gierrate feststellen
und das Drehmoment einstellen, welches auf die jeweiligen Hinterräder 28, 34 einwirkt,
um die Gierrate zu kompensieren und zu korrigieren. Ein spezifisches
Programm für
die Steuereinrichtung 38 hängt von der Art des Fahrzeugs
und von den fahrzeugspezifischen Daten ab. Eine typische Ausgangsweise
von der Steuereinrichtung 38 für die verschiedenen Betriebsarten
des Fahrzeugs ist in der Tabelle nach 3 zusammen
gefasst.
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Die Tabelle in 3 beschreibt den Betriebszustand für das Kupplungssystem
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
nach 1. Der vertikale
Bereich der Tabelle beschreibt drei mögliche Fahrzeugbetriebszustände, welche
eine normale Vorwärtsfahrt
des Fahrzeugs, ein Fahrzeug, bei dem das vordere Ende nach links
rutscht, und ein Fahrzeug in einem Zustand verdeutlicht, bei dem
das vordere Ende nach rechts rutscht. Der horizontale Teil der Tabelle
zeigt den Betriebsstatus der mittleren Kupplung 22, der
linken Kupplung 26 und der rechten Kupplung 32.
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Wenn ein Fahrzeug in normaler Vorwärtsfahrt
ohne Traktionsverlust an den Rädern
fährt,
ist die mittlere Kupplung 22 ausgerückt, um die Reibung am Differential 16 möglichst
gering zu halten, und hierdurch den Kraftstoffverbrauch zu optimieren.
In dieser Betriebsart drehen sich die linke, innere Halbwellenachse 26 und
die rechte, innere Halbwellenachse 20 mit ein und derselben
Geschwindigkeit, und daher sind die linke Kupplung 26 und
die rechte Kupplung 32 vollständig eingerückt.
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Wenn jedoch das vordere Ende des
Fahrzeugs nach links weg zu rutschen beginnt, und das Fahrzeug weiter
vorwärts
fährt,
erfaßt
die Steuereinrichtung die Änderung
der Gierrate mittels des Giersensors 36. Die Steuereinrichtung 38 nutzt
dann hydraulische, elektrische oder andere Mittel dazu, die mittlere
Kupplung 22 zur Schlupfbegrenzung des Differentials 16 einzurücken. Die
mittlere Kupplung 22 bringt eine Reibungskraft auf die
Nebenräder
(nicht gezeigt) im Innern des Differentials 16 auf, so
daß ein Drehmoment
auf effektive Weise auf die linke Kupplung 26 zur Einwirkung
gebracht werden kann, während
die rechte Kupplung 32 ausgerückt bleibt. Bei dieser Betriebsart
wird das Drehmoment auf das rechte, hintere Rad 34 aufgehoben,
während
das Drehmoment ausschließlich
auf das linke hintere Rad 28 zu Einwirkung gebracht wird,
so daß die
Vorderseite des Fahrzeugs nach rechts gedrückt werden kann, um das Fahrzeug
zu korrigieren und wiederum entsprechend auszurichten.
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Wenn in ähnlicher Weise das vordere
Ende des Fahrzeugs nach rechts weg zu rutschen beginnt, währenddem
das Fahrzeug vorwärts
fährt,
rückt die Steuereinrichtung 38 die
mittlere Kupplung 22 des Differentials 16 mit
Schlupfbegrenzung ein. Die mittlere Kupplung 22 legt eine
Reibungskraft auf die Nebenräder
im Innern des Differentials 16 an, so daß das Drehmoment
auf effektive Weise auf die rechte Kupplung 32 aufgebracht
werden kann, während
die linke Kupplung 26 ausgerückt bleibt. In dieser Betriebsart
wird das Drehmoment auf das linke hintere Rad 28 aufgehoben,
während
das Drehmoment ausschließlich
auf das rechte hintere Rad 34 zur Einwirkung gebracht wird,
so daß ermöglicht wird,
daß das rechte
Hinterrad 34 das vordere Ende des Fahrzeugs unter Ausrichtrichtung
zurückdrückt.
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Viele weitere Sensoreingänge können genutzt
werden, um entsprechend abgeänderte
Programme zu verwirklichen, wie eine Simultanüberwachung des Lenkradwinkels
oder der Fahrzeuggeschwindigkeit, ohne daß man hierdurch den Schutzgedanken
nach der Erfindung verlässt.
Ein Lenkradsensor 40 ist ein Sensor, welcher den Drehwinkel
eines Fahrzeugs basierend auf dem Ausmaß der Winkeldrehung überwacht,
welches ein Lenkrad beim Durchfahren einer Kurve durchläuft. Lenkradsensoren
umfassen im allgemeinen Drehpotentiome tereinrichtungen, aber es
können
gegebenenfalls auch andere Einrichtungen, wie magnetorestive Sensoren, optoelektronische
Sensoren oder andere ähnliche Einrichtungen
eingesetzt werden. Ein Radgeschwindigkeitssensor (Raddrehzahlsensor) 41 ist
eine Einrichtung, welche die Drehgeschwindigkeit bzw. Drehzahl des
Rads überwacht.
Der Drehzahlsensor 42 kann ein Drehzahlsensor mit Zähnen sein,
eine Drehpotentiometereinrichtung oder eine andere ähnliche Drehzahlsensoreinrichtung.
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Der Lenkradsensor 40 kann
in Kombination mit dem Giersensor 36 eingesetzt werden,
um zu erfassen, wenn ein Fahrzeug übersteuert oder untersteuert
wird, während
es eine Kurve durchfährt,
wobei die Fahrzeuggierrate mit dem Lenkradwinkel verglichen wird.
Wenn beispielsweise der Lenkradsensor 40 feststellt, daß sich ein
Fahrzeug um 10° pro Sekunde
nach links drehen sollte, aber der Giersensor 36 angibt,
daß das
Fahrzeug sich mit 20° pro
Sekunde dreht, dann tritt ein Übersteuern
auf, und das Giermanagementsystem muß dies durch das Ausrücken der
rechte Kupplung 32 kompensieren. Das Drehmoment auf das
linke Rad 38 über
die linke Kupplung 26 bleibt unverändert aufrecht erhalten. Wenn
in ähnlicher
Weise der Lenkradsensor 40 feststellt, daß das Fahrzeug
mit 20° pro
Sekunde nach links drehen sollte, aber der Giersensor 36 angibt, daß sich das
Fahrzeug nur mit 10° pro
Sekunde dreht, dann tritt ein Untersteuern auf, und das Giermanagementsystem
muß durch
Ausrücken
der linken Kupplung 26 eine Kompensation hierfür schaffen.
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Die Programmierung des Giermanagementsystems
nach 3 unter Einsatz
von Sensorsystemen und Steuereinrichtungen nach 1 stellt nur eine bevorzugte Ausführungsform
nach der Erfindung dar. Obgleich 1 ein
Hydrauliksystem zur Steuerung der Kupplung zeigt, kommen auch andere Steuersysteme,
wie beispielsweise eine elektronische Steuereinheit, in Betracht.
Wie in 4 gezeigt ist,
kann das Giermanagementsystem 10 mit einer Drehmomentübertragungseinrichtung
versehen sein, welche eine elektronische gesteuertes Kupplungssystem
aufweist, wie dies mit 48 bezeichnet ist. Dies kann an
Stelle eines hydraulisch gesteuerten Kupplungssystems vorgesehen
sein. 4 ist ähnlich 1, abgesehen davon, daß elektronische
Betätigungseinrich tungen 45 eingesetzt
werden, um die linken und rechten elektronischen Kupplungen 50, 52 jeweils
zu betätigen,
wenn ein elektronisches Signal von der Steuereinrichtung 38 geliefert
wird. Das elektronische Signal von der Steuereinrichtung 38 kann selektiv
die linke Kupplung 50 und/oder die rechte Kupplung 52 sowie
die mittlere Kupplung 22 des Differentials mit Schlupfbegrenzung
betätigen.
Der Kupplungsschlupf kann derart reguliert werden, daß er irgendeinen
Wert zwischen Null und dem vollständigen Schlupf zwischen den
Scheiben annimmt.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines
Giermanagementsystems ist in 5 gezeigt, wobei
das Giermanagementsystem eine Drehmomentübertragungseinrichtung 78 umfaßt, die
ein Differential 80 umfaßt, welches eine mittlere Kupplung 82,
eine linke Kupplung 84 und eine rechte Kupplung 86,
sowie eine linke Halbachse 88 und eine rechte Halbachse 90 hat.
Das Arbeitsprinzip des Systems ist ähnlich wie bei dem zuvor beschriebenen,
abgesehen davon, daß man
keine inneren und äußeren Halbwellen
benötigt,
da das Drehmoment direkt von der mittleren Kupplung 82 auf
die linke Kupplung 84 und/oder auf die rechte Kupplung 86 übertragen
wird, um selektiv ein Drehmoment an die linke Halbachse 88 und
die rechte Halbachse 90 anzulegen.
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Die 6 bis 9 zeigen schematisch die Funktionsweisen
des Giermanagementsystems bei einem System, welches einen Giersensor 36 und
einen Lenkradwinkelsensor 40 umfaßt, und zwar in einem Zustand,
wenn das Fahrzeug eine Kurve durchfährt. 6 ist ein Diagramm 92 zur Verdeutlichung des
Lenkradwinkels eines Fahrzeugs bei einer Linkskurve in Form einer
Zeitfunktion. Der Lenkradwinkel beträgt an der linken Seite der
horizontalen Achse zum Zeitpunkt Null (A) Null, bevor das Fahrzeug
in eine Kurve einfährt.
Wenn das Fahrzeug sich nach links zu drehen beginnt (B), ändert sich
der Lenkradwinkel in Kurvenrichtung, und der Lenkradwinkel wird bei
einem Lenkwinkel zu einem Zeitpunkt (C) über die Zeit (E) hinweg konstant
gehalten. Der Winkel wird bezüglich
der Originalrichtung des Fahrzeugs gemessen.
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7 ist
ein Diagramm 93 zur Verdeutlichung der Soll-Gierrate, welche
bei einer Kurvenfahrt nach 6 zu
erwarten ist, und zwar in Form einer Zeitfunktion. Die Gierrate
wird durch den Lenkradwinkel getrieben, und die Soll-Gierrate ist
die Projektion der Gierrate bei einem perfekten Ansprechen des Fahrzeugs
auf eine entsprechende Funktion des Lenkradwinkels. Zum Zeitpunkt
Null (A) hat das Fahrzeug begonnen, in die Kurve einzufahren, so
daß die Soll-Gierrate
etwa Null ist. Wenn das Fahrzeug in die Kurve (B) einfährt, wird
die Soll-Gierrate
des Fahrzeugs proportional zu der Rate größer, mit der sich der Lenkradwinkel ändert. Wenn
das Lenkrad mit einem konstanten Lenkradwinkel während der Kurvenfahrt (C) bis
(D) gehalten wird, bleibt auch die Soll-Gierrate des Fahrzeugs konstant,
wenn das Fahrzeug seine Richtung mit einer konstanten Rate ändert. Wenn
das Fahrzeug die Kurve abgeschlossen hat (E), nähert sich die Gerade wiederum
Null an, da die Richtung des Fahrzeugs sich zeitabhängig nicht
mehr ändert.
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8 ist
ein Diagramm 94 zur Verdeutlichung einer aktuellen Fahrzeug-Gierrate, welche
zu einem Zeitpunkt während
des Durchfahrens einer Kurve nach 6 auftreten
kann. Wie bei dem Diagramm 93 dargestellt ist, bezieht
sich dieses Diagramm auf die Soll-Gierrate. Zum Zeitpunkt Null (A) hat
das Fahrzeug noch nicht begonnen, in die Kurve einzufahren, so daß die Soll-Gierrate und die
tatsächliche
Gierrate etwa Null sind. 8 zeigt,
daß die
tatsächliche
Gierrate des Fahrzeugs kleiner als die Soll-Gierrate ist, wenn das
Fahrzeug beginnt, in die Kurve einzufahren, und zwar zu dem Zeitpunkt
(B) wenn das Fahrzeug untersteuert ist. Beim Durchfahren der Kurve
zum Zeitpunkt (C) kann das Fahrzeug weg rutschen und übersteuern,
so daß bewirkt
wird, daß die
tatsächliche
Gierrate die Soll-Gierrate überschreitet.
Wie in 8 gezeigt ist,
kann die tatsächliche
Gierrate 94 kleiner als die Soll-Gierrate 93 zum Zeitpunkt
(D) zu Korrekturzwecken sein, bevor sie sich der Soll-Gierrate 93 wiederum
annähert,
wenn die Kurve zum Zeitpunkt (E) durchfahren ist. Die Differenz
zwischen der Soll-Gierrate und der tatsächlichen Gierrate ist als Gierratenabweichung
bekannt, und dies ist in einem schraffierten Teil in dem Diagramm
in 8 verdeutlicht.
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9 ist
ein Diagramm 95 bezüglich
der Gierratenabweichung. Die Steuereinrichtung 38 kann derart
programmiert sein, daß sie
feststellt, wenn die Gierratenabweichung 95 größer als
ein vorbestimmter und vorgegebener Abweichungsschwellwert ist, welcher
erforderlich wäre,
um eine Korrektur durch das Giermanagementsystem zu erhalten. Ein
oberer Abweichungsschwellwertbalken oder Grenzwert 96 ist
oberhalb der Null-Achse gezeigt, und ein unterer Abweichungsschwellwertbalken
oder Grenzwert 97 ist unterhalb der Null-Achse in 9 gezeigt. Die oberen und
unteren Abweichungsschwellwertbalken stellen die oberen und unteren
Grenzwerte für
die Abweichungen dar, bei denen keine Korrektur hinsichtlich der
Gierrate durch das Managementsystem nach der Erfindung erforderlich
ist. Das Giermanagementsystem kann die oberen und unteren Abweichungsschwellwertbalken
als eine Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit, des Lenkradwinkels
oder anderer überwachter
Eingangsgrößen ändern, um
eine größere Abweichungstoleranz
gegebenenfalls zuzulassen.
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Die Ausrichtung (d.h. nach oben oder
unten) der Gierratenabweichung 95 oberhalb oder unterhalb der
Null-Achse dient lediglich als eine Angabe für die Richtung, in welcher
eine Gierkorrektur erforderlich ist. Wenn beispielsweise während einer
Linkskurve nach 6 eine
negative Gierratenabweichung auftritt, welche den unteren Abweichungsschwellwertbalken 97 überschreitet,
würde dies
angeben, daß man
ein besonderes Drehmoment an das rechte Hinterrad anlegen sollte,
um die Gierrate einzustellen. Wenn bei ein und derselben Linkskurve
eine Gierratenabweichung auftritt, welche den oberen Abweichungsschwellwertbalken 96 überschreitet,
würde dies
bedeuten, daß ein
besonderes Drehmoment an das linke Hinterrad angelegt werden sollte,
um die Gierrate entsprechend einzustellen. Die Gierratenabweichungen,
welche zwischen dem oberen und unteren Schwellwertbalken liegen,
sind solche Gierratenabweichungen, welche tolerierbar sind, und
die keine Korrektur durch das Giermanagementsystem erforderlich
machen.
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Unter Bezugnahme auf 9 ist gezeigt, daß die Gierratenabweichung die
Abweichungsschwellwertbalken in drei Fällen bei der Kurvenfahrt nach
den 6 bis 9 überschreitet. Die Gierratenabweichung
ist mit Null zum Zeitpunkt Null (A) angegeben, da das Fahrzeug noch
nicht in die Linkskurve eingefahren ist. Wenn das Fahrzeug zum Zeitpunkt (B)
in die Kurve einfährt,
wird eine Gierratenabweichung 95 beobachtet, welche größer als
der untere Abweichungsschwellwertbalken 97 ist. Somit ist
eine Korrektur der Gierrate dahingehend erforderlich, daß ein zusätzliches
Drehmoment an das rechte Hinterrad 34 nach Maßgabe des
Managementsystems nach der Erfindung angelegt wird. Wenn das Fahrzeug
später
nach dem Durchfahren der Kurve zum Zeitpunkt (C) den Zustand erreicht,
bei dem die Gierratenabweichung 95 größer als der obere Abweichungsschwellwertbalken 96 ist,
kann diese Abweichung mittels des Giermanagementsystems dadurch korrigiert
werden, daß man
sukzessiv ein Drehmoment an das linke Hinterrad 28 anlegt.
Wenn sich die Gierrate wiederum zum Zeitpunkt (D) ändert, wird wiederum
eine Korrektur dadurch notwendig, so daß ein Drehmoment an das rechte
Hinterrad 34 angelegt wird. Bei einem schließlich annäherungsweise
sinusförmigen
Verlauf der Gierratenabweichung 95 wird diese bis zum Zeitpunkt
(E) ausreichend klein, so daß der
Fehler zwischen den oberen und unteren Abweichungsschwellwertbalken 96 und 97 liegt.
Obgleich somit auch eine Gierratenabweichung vorhanden ist, liegt
diese innerhalb eines Bereiches, welcher im Hinblick auf die zulässige Gierratenabweichung
toleriert werden kann, so daß man
keine Korrektur durch das Giermanagementsystem benötigt.
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Das Giermanagementsystem nach der
Erfindung gemäß der voranstehenden
Beschreibung nutzt den Lenkradwinkel als Eingang für die Steuereinrichtung 38,
um zu bestimmen, was hinsichtlich der Steuerung der Drehmomentübertragungseinrichtung 43, 48, 78 unternommen
werden muß.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung
kann man die Geschwindigkeit des Fahrzeugs als Eingang für die Steuereinrichtung
in Verbindung mit der Gierrate nehmen, um die Drehmomentübertragungseinrichtung 43, 48 oder 78 entsprechend
zu steuern. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung
erfaßt
der Radgeschwindigkeitssensor (Raddrehzahlsensor) 41 die Geschwindigkeit
des Fahrzeugs. Dies kann dadurch erfolgen, daß die Geschwindigkeit der Antriebsräder erfaßt wird.
Gegebenenfalls können
auch andere geeignete Einrichtungen hierfür eingesetzt werden. Das Ansprechen
auf die gemessene oder festgestellte Gierrate ist teilweise eine
Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit. Die Steuereinrichtung 38 ist
derart programmiert, daß sie
Informationen von dem Giersensor 36 und dem Raddrehzahlsensor 41 erhält, um die
Drehmomentübertragungseinrichtung 43, 48, 78 in
Abhängigkeit
von diesen Informationen von dem Giersensor 36 und dem
Geschwindigkeitssensor 48 zu steuern.
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Diese bevorzugte Ausführungsform
nach der Erfindung ist bei einem automatischen Ansprechen der Steuereinrichtung 38 im
Falle einer Drehbewegung des Fahrzeugs um seine eigene Achse von
Vorteil. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung
ist die Steuereinrichtung gegebenenfalls derart programmiert, daß man relativ
hohe Gierraten bei niedrigen Geschwindigkeiten und nur relativ kleine
Gierraten bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten zulässt. Die
Steuerung kann gegebenenfalls derart programmiert werden, daß man wenigstens
auf zwei Weisen dieser Gierrate/Geschwindigkeit Rechnung tragen
kann. Zum einen kann die Steuereinrichtung 38 derart programmiert
sein, daß die
Drehmomentübertragungseinrichtung 43,
48, 78 aktiviert wird, um eine Eigendrehbewegung des Fahrzeugs um
seine Achse zu korrigieren, wenn die Gierrate inakzeptabel hoch
für die
Fahrzeuggeschwindigkeit ist. Ferner kann die Steuereinrichtung 38 auch
derart programmiert werden, daß die
Schwellwerte oder die Schwellwertbalken 96, 97 dadurch
modifiziert werden, daß sie
näher an
die Gierratenabweichungslinie 99 für Null bei höheren Fahrzeuggeschwindigkeiten herangebracht
werden. Der Eingang von dem Lenkradwinkelsensor 40 kann
auch bei dieser bevorzugten Ausführungsform
zum Einsatz kommen.
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Obgleich voranstehend bevorzugte
Ausführungsformen
nach der Erfindung und deren Einzelheiten beschrieben worden sind,
ist die Erfindung natürlich
nicht hierauf beschränkt,
sondern es sind zahlreiche Abänderungen
und Modifikationen möglich, die
der Fachmann im Bedarfsfall treffen wird, ohne den Erfindungsgedanken
zu verlassen.