DE112006001862T5 - Differentialbegrenzungssteuerungsvorrichtung für Fahrzeug mit Vierradantrieb - Google Patents

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Abstract

Differentialbegrenzungssteuerungsvorrichtung für ein Fahrzeug mit Vierradantrieb, wobei, während eine Antriebsleistung von einem Motor permanent zu mindestens einem Paar Rädern, also zu den Vorder- und/oder Hinterrädern, übertragen wird, die Antriebsleistung zwischen den Vorder- und Hinterrädern verteilt wird,
wobei die Differentialbegrenzungssteuerungsvorrichtung aufweist:
einen zwischen den rechten und linken Antriebsrädern, denen die Antriebsleistung permanent zugeführt wird, angeordneten Differentialbegrenzungsmechanismus für die rechten/linken Räder zum Ausüben einer Differentialbegrenzungskraft zwischen den rechten und linken Antriebsrädern;
einen zwischen den Vorder- und Hinterrädern angeordneten Vorder-/Hinterrad-Differentialbegrenzungsmechanismus zum Ausüben einer Differentialbegrenzungskraft zwischen den Vorder- und Hinterrädern; und
eine Vorder-/Hinterrad-Differentialbegrenzungssteuerungseinrichtung zum Korrigieren einer Drehzahldifferenz zwischen den Vorder- und Hinterrädern derart, dass sie gemäß einer Drehzahldifferenz zwischen den rechten und linken Antriebsrädern abnimmt, und zum Steuern der durch den Vorder-/Hinterrad-Differentialbegrenzungsmechanismus ausgeübten Differentialbegrenzungskraft gemäß der korrigierten Drehzahldifferenz.

Description

  • Technischer Bereich
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Differentialbegrenzungssteuerungsvorrichtung zum Steuern einer zwischen rechten und linken Rädern und zwischen Vorder- und Hinterrädern eines Fahrzeugs mit Vierradantrieb ausgeübten Differentialbegrenzungskraft.
  • Hintergrundtechnik
  • Hinsichtlich Fahrzeugen mit Vierradantrieb ist ein Fahrzeug mit Vierradantrieb auf Anforderung bekannt, bei dem die Antriebsleistung eines Motors permanent entweder zu den Vorderrädern oder zu den Hinterrädern übertragen wird, und, falls erforderlich, ein Teil der Antriebsleistung auch zu den jeweils anderen unter den Vorder- und Hinterrädern übertragen wird, und ein Fahrzeug mit permanentem Vierradantrieb, bei dem die Antriebskraft permanent zu allen vier Rädern übertragen wird. In einigen Fahrzeugen mit Vierradantrieb ist zwischen den rechten und linken Rädern oder zwischen den Vorder- und Hinterrädern eine elektronisch gesteuerte Differentialbegrenzungsvorrichtung angeordnet. Die Differentialbegrenzungssteuerungsvorrichtung übt gemäß dem Fahrtzustand des Fahrzeugs und der Drehzahldifferenz zwischen den Rädern eine geeignete Differentialbegrenzungskraft zwischen den rechten und linken Rädern oder zwischen den Vorder- und Hinterrädern aus, um zu veranlassen, dass die Antriebsleistung zwischen den Rädern geeignet verteilt wird, und dadurch das Kurvenfahrtverhalten und die Fahrtstabilität des Fahrzeugs zu verbessern.
  • In Fällen, in denen beispielsweise das innere Vorderrad eines Fahrzeugs mit Vierradantrieb auf Anforderung schlupft, weil dem Rad während der Kurvenfahrt eine übermäßige Antriebsleistung zugeführt wird, wird eine Differentialbegrenzungssteuerung ausgeführt, um zu verhindern, dass das innere Rad schlupft, indem gemäß der Drehzahldifferenz zwischen den rechten und linken Rädern eine Differentialbegrenzungskraft erzeugt wird.
  • Außerdem ist eine Technik für Fahrzeuge bekannt, die keine Differentialbegrenzungsvorrichtung zwischen den rechten und linken Rädern aufweisen, wobei die zwischen den Vorder- und Hinterrädern angeordnete Differentialbegrenzungsvorrichtung dazu verwendet wird, Schlupf zu verhindern, wie beispielsweise in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2003-237398 (nachstehend als Patentdokument 1 bezeichnet) dargestellt ist. Wenn der Schlupf eines der vier Räder durch die zwischen den Vorder- und Hinterrädern ausgeübte Differentialbegrenzungskraft verhindert wird, wird die Differentialbegrenzungskraft tendenziell unzureichend sein, weil die Drehzahldifferenz zwischen den Vorder- und Hinterrädern 1/2 der durch den Schlupf erzeugten Drehzahldifferenz zwischen den rechten und linken Rädern entspricht. Unter Berücksichtigung dieses Sachverhalts wird die Differentialbegrenzungskraft gemäß der in Patentdokument 1 beschriebenen Technik so korrigiert, dass sie zunimmt.
  • In Situationen, in denen das innere Vorderrad schlupft, ist die mittlere Raddrehzahl des rechten und linken Vorderrades aufgrund des Schlupfes des inneren Rades jedoch höher als diejenige des rechten und linken Hinterrades, so dass nicht nur die Differentialbegrenzung zwischen den rechten und linken Rädern, sondern auch die Differentialbegrenzung basierend auf der Drehzahldifferenz zwischen den Vorder- und Hinterrädern ausgeführt wird. Während einer Kurvenfahrt eines Fahrzeugs tritt aufgrund eines Spurkreisunterschiedes des Innenrades eine Drehzahldifferenz zwischen den Vorder← und Hinterrädern auf. Infolgedessen wird durch die Differentialbegrenzung zwischen den Vorder- und Hinterrädern eine Kurvenfahrt des Fahrzeugs behindert und ein Untersteuerungszustand unterstützt, wodurch das Problem entsteht, dass Kurvenfahrtverhalten des Fahrzeugs schlechter wird.
  • Gemäß der in Patentdokument 1 dargestellten Technik wird die zwischen den Vorder- und Hinterrädern ausgeübte Differentialbegrenzungskraft erhöht, um Schlupf zu verhindern. Durch Erhöhen der Differentialbegrenzungskraft wird jedoch ein Untersteuerungszustand unterstützt und das Kurvenfahrtverhalten schlechter, so dass das Problem ungelöst bleibt.
  • Kurze Beschreibung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung wurde entwickelt, um das vorstehend erwähnte Problem zu lösen, und es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Differentialbegrenzungssteuerungsvorrichtung für ein Fahrzeug mit Vierradantrieb bereitzustellen, die dazu geeignet ist, einen Untersteuerungszustand zu verhindern, der einer Differentialbegrenzung zwischen Vorder- und Hinterrädern zugeordnet werden kann, wenn die Drehzahldifferenz zwischen rechten und linken Rädern aufgrund von Schlupf zunimmt, um ein geeignetes Kurvenfahrtverhalten des Fahrzeugs aufrechtzuerhalten.
  • Um diese Aufgabe zu lösen, wird durch die vorliegende Erfindung eine Differentialbegrenzungssteuerungsvorrichtung für ein Fahrzeug mit Vierradantrieb bereitgestellt, wobei, während eine Antriebsleistung von einem Motor permanent zu mindestens einem Paar Rädern, d.h. zu den Vorder- und/oder den Hinterrädern, übertragen wird, die Antriebsleistung zwischen den Vorder- und Hinterrädern verteilt wird. Die Differentialbegrenzungssteuerungsvorrichtung weist auf: einen zwischen rechten und linken Antriebsrädern, denen die Antriebsleistung des Motors permanent zugeführt wird, angeordneten Differentialbegrenzungsmechanismus für die rechten/linken Räder zum Ausüben einer Differentialbegrenzungskraft zwischen den rechten und linken Antriebsrädern; einen zwischen den Vorder- und Hinterrädern angeordneten Vorder-/Hinterrad-Differentialbegrenzungsmechanismus zum Ausüben einer Differentialbegrenzungskraft zwischen den Vorder- und Hinterrädern; und eine Vorder-/Hinterrad-Differentialbegrenzungssteuerungseinrichtung zum Korrigieren einer Drehzahldifferenz zwischen den Vorder- und Hinterrädern gemäß einer Drehzahldifferenz zwischen den rechten und linken Antriebsrädern derart, dass sie abnimmt, und zum Steuern der durch den Vorder-/Hinterrad-Differentialbegrenzungsmechanismus ausgeübten Differentialbegrenzungskraft gemäß der korrigierten Drehzahldifferenz.
  • Daher wird die Drehzahldifferenz zwischen den Vorder← und Hinterrädern gemäß der Drehzahldifferenz zwischen den rechten und linken Vorder- oder Hinterrädern, denen die Antriebsleistung des Motors permanent zugeführt wird, derart korrigiert, dass sie abnimmt, und auf der Basis der korrigierten Drehzahldifferenz wird die Differentialbegrenzungskraft des Vorder-/Hinterrad-Differentialbegrenzungsmechanismus durch die Vorder-/Hinterrad-Differentialbegrenzungssteuerungseinrichtung gesteuert. In einem Fahrzeug, in dem die Antriebsleistung des Motors beispielsweise permanent zu den Vorderrädern übertragen wird, wird, wenn das innere Vorderrad aufgrund einer Kurvenfahrt beginnt zu schlupfen, die mittlere Radgeschwindigkeit des rechten und des linken Vorderades höher als diejenige des rechten und des linken Hin terrades. Durch die erfindungsgemäße Differentialbegrenzungssteuerungsvorrichtung wird die Drehzahldifferenz zwischen den Vorder- und Hinterrädern gemäß der Drehzahldifferenz zwischen dem rechten und dem linken Vorderrad so korrigiert, dass sie abnimmt. Dadurch kann eine Situation vermieden werden, gemäß der die Differentialbegrenzung zwischen den Vorder- und Hinterrädern aufgrund der Drehzahldifferenz zwischen dem rechten und dem linken Vorderrad verstärkt wird, wodurch verhindert wird, dass ein Unterteuerungszustand durch die Drehzahlbegrenzung zwischen den Vorder- und Hinterrädern unterstützt wird.
  • Auf diese Weise verhindert die erfindungsgemäße Differentialbegrenzungssteuerungsvorrichtung, dass die Differentialbegrenzung zwischen den Vorder- und Hinterrädern verstärkt wird, wenn die Drehzahldifferenz zwischen den rechten und linken Rädern, denen die Antriebsleistung des Motors permanent zugeführt wird, aufgrund von Schlupf zunimmt, so dass ein Untersteuerungszustand, der der Differentialbegrenzung zwischen den Vorder- und Hinterrädern zugeordnet werden kann, verhindert wird, was ermöglicht, dass ein geeignetes Kurvenfahrtverhalten des Fahrzeugs aufrechterhalten werden kann.
  • Vorzugsweise weist die Differentialbegrenzungssteuerungsvorrichtung ferner auf: eine Einrichtung zum Berechnen eines Kurvenfahrt-Drehzahldifferenz-Sollwertes, der bei einer Kurvenfahrt des Fahrzeugs zwischen dem rechten und dem linken Antriebsrad erreicht werden soll; und eine Einrichtung zum Berechnen eines Drehzahldifferenz-Istwertes zwischen den rechten und linken Antriebsrädern, wobei die Vorder-/Hinterrad-Differentialbegrenzungssteuerungseinrichtung als Drehzahldifferenz zwischen den rechten und linken Antriebsrädern eine Differenz zwischen dem durch die Einrichtung zum Berechnen eines Kurvenfahrt-Drehzahldifferenz- Sollwertes berechneten Kurvenfahrt-Drehzahldifferenz-Sollwert und dem durch die Einrichtung zum Berechnen eines Drehzahldifferenz-Istwertes berechneten Drehzahldifferenz-Istwert berechnet und die Drehzahldifferenz zwischen den Vorder- und Hinterrädern gemäß der berechneten Drehzahldifferenz zwischen den rechten und linken Antriebsrädern so korrigiert, dass sie niedriger wird.
  • Daher wird die Drehzahldifferenz zwischen den Vorder← und Hinterrädern gemäß der aufgrund der Kurvenfahrt des Fahrzeugs verursachten Differenz zwischen dem Kurvenfahrt-Drehzahldifferenz-Sollwert und dem Kurvenfahrt-Drehzahldifferenz-Istwert so korrigiert, dass sie kleiner wird. Die Drehzahldifferenz zwischen den rechten und linken Rädern beinhaltet nicht nur eine Komponente, die Schlupf zugeordnet werden kann, sondern auch eine Komponente, die der Kurvenfahrt zugeordnet werden kann. Durch Bestimmen der Differenz zwischen dem Kurvenfahrt-Drehzahldifferenz-Sollwert und dem Drehzahldifferenz-Istwert kann jedoch die Komponente ausgeschlossen werden, die der Kurvenfahrt zugeordnet werden kann. Dadurch wird die durch Schlupf zwischen dem rechten und dem linken Vorderrad verursachte Drehzahldifferenz erhalten, und die Drehzahldifferenz zwischen den Vorder- und Hinterrädern wird gemäß der durch Schlupf zwischen dem rechten und dem linken Vorderrad verursachten Drehzahldifferenz so korrigiert, dass sie kleiner wird.
  • Auf diese Weise wird die Drehzahldifferenz zwischen den Vorder- und Hinterrädern gemäß der Differenz zwischen dem Kurvenfahrt-Drehzahldifferenz-Sollwert und dem Drehzahldifferenz-Istwert so korrigiert, dass sie kleiner wird, so dass die Differentialbegrenzung zwischen den Vorder- und Hinterrädern geeigneter ausgeführt werden kann, ohne dass sie durch die Kurvenfahrt des Fahrzeugs beeinflusst wird.
  • Vorzugsweise subtrahiert die Vorder-/Hinterrad-Differentialbegrenzungssteuerungseinrichtung in der Differentialbegrenzungssteuerungsvorrichtung 1/2 der Drehzahldifferenz zwischen den rechten und linken Antriebsrädern von der Drehzahldifferenz zwischen den Vorder- und Hinterrädern, und steuert die Differentialbegrenzungskraft des Vorder-/Hinterrad-Differentialbegrenzungsmechanismus gemäß der durch die Subtraktion erhaltenen Drehzahldifferenz.
  • Wenn aufgrund von Schlupf eine Drehzahldifferenz zwischen den rechten und linken Rädern auftritt, nimmt die Drehzahldifferenz zwischen den Vorder- und Hinterrädern um 1/2 der zwischen den rechten und linken Rädern auftretenden Drehzahldifferenz zu. Unter Berücksichtigung dieses Phänomens wird in der erfindungsgemäßen Differentialbegrenzungsvorrichtung 1/2 der Drehzahldifferenz zwischen den rechten und linken Rädern von der Drehzahldifferenz zwischen den Vorder- und Hinterrädern subtrahiert, und so ermöglicht, dass der Einfluss der durch Schlupf zwischen den rechten und linken Rädern verursachten Drehzahldifferenz nahezu vollständig eliminiert werden kann. Dadurch kann ein Untersteuerungszustand, der der Drehzahlbegrenzung zwischen den Vorder- und Hinterrädern zugeordnet werden kann, sicher verhindert werden.
  • Vorzugsweise weist die Differentialbegrenzungssteuerungsvorrichtung ferner eine Differentialbegrenzungssteuerungseinrichtung für die rechten/linken Räder zum Steuern der durch den Differentialbegrenzungsmechanismus für die rechten/linken Räder ausgeübten Differentialbegrenzungskraft gemäß der Drehzahldifferenz zwischen den rechten und linken Antriebsrädern auf.
  • Daher kann, weil die Differentialbegrenzungskraft des Differentialbegrenzungsmechanismus für die rechten/linken Räder gemäß der Drehzahldifferenz zwischen den rechten und linken Rädern gesteuert wird, die Differentialbegrenzung zwischen den rechten und linken Rädern jederzeit optimiert werden. Infolgedessen kann nicht nur die Differentialbegrenzung zwischen den Vorder- und Hinterrädern, sondern auch die Differentialbegrenzung zwischen den rechten und linken Rädern geeignet ausgeführt werden, so dass das Kurvenfahrtverhalten des Fahrzeugs weiter verbessert werden kann.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt eine Gesamtanordnung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Differentialbegrenzungssteurungsvorrichtung für ein Fahrzeug mit Vierradantrieb auf Anforderung.
  • 2 zeigt ein Steuerungsblockdiagramm zum Darstellen einer Verarbeitung zum Setzen von Begrenzungsdrehmomenten durch eine ECU; und
  • 3 zeigt eine exemplarische Anordnung, in der die erfindungsgemäße Differentialbegrenzungssteuerungsvorrichtung auf ein Fahrzeug mit permanentem Vierradantrieb angewendet wird.
  • Beste Technik zum Implementieren der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung wird nachstehend ausführlich beschrieben, wobei die Erfindung als Differentialbegrenzungssteuerungsvorrichtung für ein Fahrzeug mit elektronisch gesteuertem Vierradantrieb auf Anforderung mit vorne liegenden Motor und Vorderradantrieb (FF-Ausführung) realisiert ist.
  • 1 zeigt eine Gesamtanordnung einer Ausführungsform einer Differentialbegrenzungssteuerungsvorrichtung für ein Fahrzeug mit Vierradantrieb. Ein vorderes Differential 1 ist zwischen dem rechten und dem linken Vorderrad 4 des Fahrzeugs angeordnet. Ein Hohlrad 2, dem Antriebsleistung von einem Motor über ein Getriebe, die beide nicht dargestellt sind, zugeführt wird, ist am vorderen Differential 1 befestigt. Das vordere Differential 1 ist über Antriebswellen 3 mit dem rechten bzw. linken Vorderrad 4 verbunden und überträgt die dem Hohlrad 2 zugeführte Antriebsleistung des Motors zum rechten und linken Vorderrad 4, während es eine Differentialfunktion implementiert. Ein elektronisch gesteuertes vorderes Schlupfbegrenzungsdifferential 5 (Differentialbegrenzungsmechanismus für die rechten/linken Räder) ist dem vorderen Differential 1 zugeordnet. Das vordere Schlupfbegrenzungsdifferential 5 erzeugt ein Drehmoment zum Begrenzen einer relativen Drehbewegung zwischen der rechten und der linken Antriebswelle 3 gemäß dem Einrückzustand einer nicht dargestellten eingebauten elektromagnetischen Kupplung, um eine Differentialbegrenzugskraft zwischen dem rechten und dem linken Vorderrad 4 auszuüben.
  • Das Hohlrad 2 des vorderen Differentials 1 steht mit einem am vorderen Ende einer vorderen Kardanwelle 6 befestigten Ritzel 7 in Eingriff. Die vordere Kardanwelle 6 erstreckt sich bezüglich des Fahrzeugs nach hinten, und ihr hinteres Ende ist über eine elektronisch gesteuerte Kupplung 8 (Vorder-/Hinterrad-Differentialbegrenzungsmechanismus) mit einem vorderen Ende einer hinteren Kardanwelle 9 verbunden. Ein Ritzel 10 ist am hinteren Ende der hinteren Kardanwelle 9 befestigt und steht mit einem Hohlrad 12 eines hinteren Differentials 11 in Eingriff. Das hintere Differential 11 ist über Antriebswellen 13 mit dem rechten und dem linken Hinterrad 14 verbunden.
  • Gemäß dem Einrückzustand einer nicht dargestellten elektromagnetischen Kupplung stellt die elektronisch gesteuerte Kupplung 8 die von der vorderen Kardanwelle 6 über die hintere Kardanwelle 6 zu den Hinterrädern 14 verteilte Antriebsleistung ein und erzeugt außerdem ein Drehmoment zum Begrenzen der relativen Drehbewegung der Kardanwellen 6 und 9, um eine Differentialbegrenzungskraft zwischen den Vorder← und Hinterrädern 4 und 14 auszuüben. Die über die elektronisch gesteuerte Kupplung 8 zu den Hinterrädern 14 verteilte Antriebsleistung wird dem hinteren Differential 11 zugeführt, das die Antriebsleistung dem rechten und dem linken Hinterrad 14 zuführt, während es eine Differentialfunktion ausführt.
  • Eine 4WD-Steuerungs-ECU 21 ist im Inneren des Fahrgastraums des Fahrzeugs angeordnet und weist Ein-/Ausgabeeinrichtungen, Speicher (ROM, RAM, usw.) zum Speichern von Steuerprogrammen, Steuerkennfeldern, usw., eine Zentraleinheit (CPU) und Zeitgeber/Zähler (Timer-Counters) auf, die alle nicht dargestellt sind. Die Eingangsseite der 4WD-Steuerungs-ECU 21 ist mit verschiedenen Sensoren verbunden, z.B. mit Raddrehzahlsensoren 22 zum Erfassen der Drehzahlen (Raddrehzahlen NFR, NFL, NRR, NRL) der jeweiligen Räder 4 und 14 des Fahrzeugs und einen Lenkwinkelsensor 23 zum Erfassen eines Lenkwinkels Str. Die Ausgangsseite der 4WD-Steuerungs-ECU 21 ist mit verschiedenen Vorrichtungen verbunden, z.B. mit einer elektromagnetischen Kupplung des vorderen Schlupfbegrenzungsdifferentials 5 und der elektromagnetischen Kupplung der elektronisch gesteuerten Kupplung 8.
  • Basierend auf durch die verschiedenen Sensoren erfasster Information steuert die 4WD-Steuerungs-ECU 21 das vordere Schlupfbegrenzungsdifferential 5 sowie den Einrückvorgang der elektromagnetischen Kupplung der elektronisch gesteuerten Kupplung 8. Zum Steuern des vorderen Schlupfbegrenzungsdifferentials 5 verwendet die 4WD-Steuerungs-ECU 21 eine bekannte Steuerungstechnik, bei der der der Kupplungseinrückvorgang gemäß einem Begrenzungsdrehmoment gesteuert wird, das basierend auf der Drehzahldifferenz zwischen dem rechten und dem linken Vorderrad 4 gesetzt worden ist. Hinsichtlich der elektronisch gesteuerten Kupplung 8 steuert die 4WD-Steuerungs-ECU 21 den Kupplungseinrückvorgang gemäß einem Begrenzungsdrehmoment, das derart gesetzt worden ist, dass es nicht nur die Drehzahldifferenz zwischen den Vorder- und Hinterrädern 4 und 14, sondern darüber hinaus auch die Drehzahldifferenz zwischen dem rechten und dem linken Vorderrad 4 widerspiegelt. Diese Steuerungsoperationen werden nachstehend näher erläutert.
  • 2 zeigt ein Steuerungsblockdiagramm zum Darstellen einer Verarbeitung zum Setzen der Begrenzungsdrehmomente für das vordere Schlupfbegrenzungsdifferential 5 und die elektronisch gesteuerte Kupplung 8 durch die ECU 21.
  • Zunächst berechnet ein Fahrzeuggeschwindigkeitsberechnungsblock 31 basierend auf der Raddrehzahl NFR des rechten Vorderrades, der Raddrehzahl NFL des linken Vorderrades, der Raddrehzahl NRR des rechten Hinterrades und der Raddrehzahl NRL des linken Hinterrades, die durch die jeweiligen Raddrehzahlsensoren 22 erfasst wurden, eine Fahrzeuggeschwindigkeit Vb als Funktion der Raddrehzahlen NFR, NFL, NRR und NRL gemäß der nachstehenden Gleichung (1). In Gleichung (1) bezeichnet Nxx die Raddrehzahlen NFR, NFL, NRR und NRL. Vb = f(Nxx) (1)
  • Außerdem berechnet ein Block 32 zum Berechnen eines Vorderraddrehzahl-Istwertes basierend auf den Raddrehzahlen NFR und NFL des rechten und des linken Vorderrades einen Vorderraddrehzahl-Istwert NF gemäß der nachstehenden Gleichung (2). Ähnlicherweise berechnet ein Block 33 zum Berechnen eines Hinterraddrehzahl-Istwertes basierend auf den Raddrehzahlen NRR und NRL des rechten und des linken Hinterrades einen Hinterraddrehzahl-Istwert NR gemäß der nachstehenden Gleichung (3). NF = (NFR + NFL)/2 (2) NR = (NRR + NRL)/2 (3)
  • Basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit Vb und dem durch den Lenkwinkelsensor 23 erfassten Lenkwinkel Str berechnet ein Block 34 zum Berechnen eines Drehzahldifferenz-Sollwertes zwischen den rechten/linken Rädern (Einrichtung zum Berechnen eines Kurvenfahrt-Drehzahldifferenz-Sollwertes) einen Drehzahldifferenz-Sollwert ΔNFT zwischen den rechten/linken Rädern für die Vorderräder 4 als Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit Vb und des Lenkwinkels Str gemäß der nachstehenden Gleichung (4). Der Drehzahldifferenz-Sollwert ΔNFT zwischen den rechten/linken Räder wird als Drehzahldifferenz zwischen dem rechten und dem linken Vorderrad 4 berechnet, gemäß der die aktuelle Kurvenfahrt des Fahrzeugs ausgeführt wird, ohne dass Schlupf auftritt. Außerdem berechnet ein Block 35 zum Berechnen eines Drehzahldifferenz-Istwertes zwischen den rechten/linken Rädern (Einrichtung zum Berechnen eines Drehzahldifferenz-Istwertes) einen Drehzahldifferenz-Istwert ΔNFD zwischen den Vorderrädern 4 basierend auf den Raddrehzahlen NFR und NFL des rechten und des linken Vorderrades gemäß der nachstehenden Gleichung (5). ΔNFT = f(Vb, Str) (4) ΔNFD = NFR – NFL (5)
  • Außerdem berechnet ein Block 36 zum Berechnen eines Vorder-/Hinterrad-Drehzahldifferenz-Sollwertes basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit Vb und dem Lenkwinkel Str einen Vorder-/Hinterrad-Drehzahldifferenz-Sollwert ΔNCT als Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit Vb und des Lenkwinkels Str gemäß der nachstehenden Gleichung (6). Der Vorder-/Hinterrad-Drehzahldifferenz-Sollwert ΔNCT wird als Drehzahldifferenz zwischen den Vorder- und Hinterrädern 4 und 14 berechnet, mit denen die aktuelle Kurvenfahrt des Fahrzeugs ausgeführt wird, ohne dass Schlupf auftritt. Außerdem berechnet ein Block 37 zum Berechnen eines Vorder-/Hinterrad- Drehzahldifferenz-Istwertes basierend auf den Raddrehzahl-Istwerten NF und NR der Vorder- und Hinterräder einen Vorder-/Hinterrad-Drehzahldifferenz-Istwert ΔNCD gemäß der nachstehenden Gleichung (7). ΔNCT = f(Vb, Str) (6) ΔNCD = NR – NF (7)
  • Dann berechnet ein Block 38 zum Berechnen eines Drehzahldifferenz-Steuerwertes zwischen den rechten/linken Rädern basierend auf dem Drehzahldifferenz-Sollwert ΔNFT zwischen den rechten/linken Rädern und dem Drehzahldifferenz-Istwert ΔNFD zwischen den rechten/linken Rädern einen Drehzahldifferenz-Steuerwert ΔNF zwischen den rechten/linken Rädern gemäß der nachstehenden Gleichung (8). Ein Block 39 zum Berechnen eines Begrenzungsdrehmoments für die rechten/linken Räder berechnet basierend auf dem Drehzahldifferenz-Steuerwert ΔNF zwischen den rechten/linken Rädern ein Begrenzungsdrehmoment TF für die rechten/linken Räder basierend auf einem vorgegebenen Kennfeld.
  • Daher entsprechen der Block 38 zum Berechnen eines Drehzahldifferenz-Steuerwertes zwischen den rechten/linken Rädern und der Block 39 zum Berechnen eines Begrenzungsdrehmoments für die rechten/linken Räder der erfindungsgemäßen Differentialbegrenzungssteuerungseinrichtung für die rechten/linken Räder. Grundsätzlich wird das Begrenzungsdrehmoment TF für die rechten/linken Räder so eingestellt, dass der Drehzahldifferenz-Steuerwert ΔNF zwischen den rechten/linken Rädern gegen "0" konvergieren kann. Wie anhand der Figur ersichtlich ist, wird, wenn der Drehzahldifferenz-Steuerwert ΔNF zwischen den rechten/linken Rädern auf einen Wert außerhalb eines Totbereichs, der den Wert "0" umfasst, zu- oder abnimmt, das Begrenzungsdrehmoment TF für die rechten/linken Räder proportional zu ΔNF erhöht, und wenn ΔNF größer oder kleiner wird als ein vorgegebener Wert, wird das Begrenzungsdrehmoment TF auf einen vorgegebenen oberen Grenzwert begrenzt. Das Kennfeld ist nicht auf das dargestellte Kennfeld beschränkt, sondern kann gemäß der Spezifikation des Fahrzeugs und den erforderlichen Fahrteigenschaften geeignet modifiziert werden. ΔNF = ΔNFT – ΔNFD (8)
  • Das durch das vordere Schlupfbegrenzungsdifferential 5 tatsächlich erzeugte Begrenzungsdrehmoment wird auf der Basis des auf diese Weise gesetzten Begrenzungsdrehmoments TF für die rechten/linken Räder gesetzt. Insbesondere wird ein dem Begrenzungsdrehmoment TF für die rechten/linken Räder entsprechender Tastgrad von einem nicht dargestellten Kennfeld ausgewählt, und die Betätigungsleistung der elektromagnetischen Kupplung wird gemäß dem Tastgrad gesteuert, um den Einrückzustand der Kupplung einzustellen. Dadurch wird das durch das vordere Schlupfbegrenzungsdifferential 5 erzeugte Begrenzungsdrehmoment auf das Begrenzungsdrehmoment TF für die rechten/linken Räder gesteuert, so dass zwischen dem rechten und dem linken Vorderrad 4 eine Differentialbegrenzung ausgeführt wird.
  • Andererseits berechnet ein Block 40 zum Berechnen eines Vorder-/Hinterrad-Drehzahldifferenz-Steuerwertes basierend auf der Vorder-/Hinterrad-Drehzahldifferenz ΔNCT, dem Drehzahldifferenz-Istwert ΔNFD zwischen den rechten/linken Rädern und dem Drehzahldifferenz-Steuerwert ΔNF zwischen den rechten/linken Rädern einen Vorder-/Hinterrad-Drehzahldifferenz-Steuerwert ΔNC gemäß der nachstehenden Gleichung (9). Dann berechnet ein Block 41 zum Berechnen eines Vorder-/Hinterrad-Begrenzungsdrehmoments basierend auf dem Vorder-/Hinterrad-Drehzahldifferenz-Steuerwert ΔNC ein Vorder-/Hinterrad-Begrenzungsdrehmoment TC unter Bezug auf ein vor gegebenes Kennfeld. Daher entsprechen der Block 40 zum Berechnen eines Vorder-/Hinterrad-Drehzahldifferenz-Steuerwertes und der Block 41 zum Berechnen eines Vorder-/Hinterrad-Begrenzungsdrehmoments der erfindungsgemäßen Vorder-/Hinterrad-Differentialbegrenzungssteuerungseinrichtung. Wie im Fall des Begrenzungsdrehmoments TF für die rechten/linken Räder wird das Vorder-/Hinterrad-Begrenzungsdrehmoment TC so eingestellt, dass der Vorder-/Hinterrad-Drehzahldifferenz-Steuerwert ΔNC gegen "0" konvergieren kann. Im dargestellten Beispiel wird das Vorder-/Hinterrad-Begrenzungsdrehmoment TC unter Verwendung eines Kennfeldes gesetzt, das die gleiche Charakteristik hat wie das Kennfeld zum Setzen des Begrenzungsdrehmoments TF für die rechten/linken Räder, diese Kennfelder können jedoch verschiedene Charakteristiken aufweisen. ΔNC = ΔNCT – ΔNCD – |ΔNF|/2 (9)
  • Dann wird ein dem erhaltenen Vorder-/Hinterrad-Begrenzungsdrehmoment TC entsprechender Tastgrad von einem nicht dargestellten Kennfeld ausgewählt, und die Betätigungsleistung der elektromagnetischen Kupplung wird gemäß dem Tastgrad gesteuert, um den Einrückzustand der Kupplung einzustellen. Dadurch wird das durch die elektronisch gesteuerte Kupplung 8 ausgeübte Begrenzungsdrehmoment auf das Vorder-/Hinterrad-Begrenzungsdrehmoment TC gesteuert, so dass zwischen den Vorder- und Hinterrädern 4 und 14 eine Differentialbegrenzung ausgeführt wird.
  • Nachstehend wird erläutert, wie Schlupf durch die durch die ECU 21 ausgeführte Begrenzungsdrehmomentsteuerung unterdrückt wird.
  • Basierend auf den vorstehenden Gleichungen (5) und (8) wird die folgende Gleichung (10) als Basisgleichung zum Berechnen des Drehzahldifferenz-Steuerwerts ΔNF zwischen den rechten/linken Rädern hergeleitet. ΔNF = ΔNFT – (NFR – NFL) (10)
  • Wenn kein Schlupf auftritt (ΔNF = 0), ist der Drehzahldifferenz-Sollwert ΔNFT zwischen den rechten/linken Rädern durch die folgende Gleichung (11) gegeben: ΔNFT = (NFR – NFL) (11)
  • Außerdem wird basierend auf den Gleichungen (7) und (8) die nachstehende Gleichung (12) als Basisgleichung zum Berechnen des Vorder-/Hinterrad-Drehzahldifferenz-Steuerwertes ΔNC hergeleitet. ΔNC = ΔNCT – {NR – (NFR + NFL)/2} – |ΔNF|/2 (12)
  • Außerdem ist, wenn kein Schlupf auftritt (ΔNC = 0), der Vorder-/Hinterrad-Drehzahldifferenz-Sollwert ΔNCT durch die folgende Gleichung (13) gegeben: ΔNCT = (NR – NF) (13)
  • Während einer Kurvenfahrt des Fahrzeugs ändert sich die Art des Schlupfes bzw. die Schlupfphase der Vorderräder 4 dagegen in Abhängigkeit von der Antriebsleistung des Motors. Wenn die Antriebsleistung zunimmt, beginnt zunächst das innere Vorderrad 4 zu schlupfen (erste Phase), dann beginnt auch das äußere Vorderrad zu schlupfen (zweite Phase), und mit zunehmender Motorleistung holt die Drehzahl des Außenrades diejenige des Innenrades ein, so dass die Mengen des Schlupfes, oder die Schlupfmaße, des inneren und des äußeren Vorderrades 4 im Wesentlichen gleich werden (dritte Phase). Eine zwischen dem rechten und dem linken Vorderrad 4 und zwischen den Vorder- und Hinterrädern 4 und 14 auszuübende geeignete Differentialbegrenzung unterscheidet sich in Abhängigkeit davon, welche dieser drei Phasen der aktuelle Schlupfzustand zuzuordnen ist. Nachstehend wird die durch die ECU 21 ausgeführte Begrenzungsdrehmomentsteuerung bezüglich den einzelnen Schlupfphasen erläutert.
  • Als die erste Phase, in der das innere Vorderrad 4 als Ergebnis der zunehmenden Antriebsleistung während einer Kurvenfahrt des Fahrzeugs beginnt zu schlupfen, wird eine Situation betrachtet, in der die Raddrehzahl NFL des linken Vorderrades um ein Schlupfmaß N' zugenommen hat (d.h. NFL → NFL + N'). Durch Modifizieren der vorstehenden Gleichungen (10) bis (13) derart, dass diese Situation widergespiegelt wird, werden die folgenden Gleichungen (14) und (15) erhalten: ΔNF = ΔNFT – (NFR – NFL – N') = N' (14) ΔNC = ΔNCT – {NR – (NFR + NFL + N')/2} – |ΔNF|/2 = 0 (15)
  • Daher wird in diesem Fall das Schlupfmaß N', das dem Drehzahldifferenz-Istwert ΔNFD zwischen den rechten/linken Rädern entspricht, als Drehzahldifferenz-Steuerwert ΔNF zwischen den rechten/linken Rädern berechnet, wie durch Gleichung (14) dargestellt ist. Um den Drehzahldifferenz-Steuerwert ΔNF zwischen den rechten/linken Rädern zu unterdrücken, wird das durch das vordere Schlupfbegrenzungsdifferential 5 erzeugte Begrenzungsdrehmoment auf der Basis des Begrenzungsdrehmoments TF für die rechten/linken Räder gesteuert, so dass zwischen dem rechten und dem linken Vorderrad 4 eine entsprechende Drehzahlbegrenzung ausgeführt wird.
  • Andererseits nehmen aufgrund der Zunahme der Raddrehzahl NFL des linken Vorderrades um das Schlupfmaß N' der Vorderraddrehzahl-Istwert NF und damit der Vorder-/Hinterrad-Drehzahldifferenz-Istwert ΔNCD um 1/2 des Schlupfmaßes N' (d.h. N'/2) zu. Weil jedoch 1/2 des Drehzahldifferenz-Steuerwertes ΔNF zwischen den rechten/linken Rädern (d.h. |ΔNF|/2 = N'/2) subtrahiert wird, wird als Vorder-/Hinterrad-Drehzahldifferenz-Steuerwert ΔNC der Wert "0" erhalten, wie durch Gleichung (15) dargestellt ist. Infolgedessen wird auch das Vorder-/Hinterrad-Begrenzungsdrehmoment TC auf "0" gesetzt, so dass zwischen den Vorder- und Hinterrädern 4 und 14 durch die elektronisch gesteuerte Kupplung 8 keine Differentialbegrenzung ausgeführt wird.
  • Auf diese Weise wird in Fällen, in denen das innere Vorderrad 4 schlupft, die dem äußeren Vorderrad zugeführte Antriebsleistung erhöht, während der Schlupf des inneren Vorderrades durch die zwischen dem rechten und dem linken Vorderad 4 ausgeführte Differentialbegrenzung begrenzt wird. Gleichzeitig wird die Differentialbegrenzung zwischen den Vorder- und Hinterrädern 4 und 14 unterbrochen, wodurch eine Situation vermieden wird, gemäß der die Differentialbegrenzung zwischen den Vorder- und Hinterrädern aufgrund der Drehzahldifferenz zwischen dem rechten und dem linken Vorderrad 4 und 14 verstärkt wird. Dadurch wird ein Untersteuerungszustand unterdrückt, wodurch ein geeignetes Kurvenfahrtverhalten aufrechterhalten wird.
  • In der vorstehenden Gleichung (15) wird der Wert |ΔNF|/2, der dem Inkrement der Drehzahldifferenz zwischen den Vorder- und Hinterrädern 4 und 14 entspricht, die der Drehzahldifferenz zwischen dem rechten und dem linken Vorderrad 4 zugeordnet werden kann, subtrahiert, um den durch die Drehzahldifferenz zwischen dem rechten und dem linken Vorderrad 4 ausgeübten Einfluss vollständig zu eliminieren. Der Subtraktionswert muss jedoch nicht notwendigerweise auf |ΔNF|/2 gesetzt werden, sondern kann gemäß den gewünschten Fahrteigenschaften des Fahrzeugs beliebig geändert werden. In diesem Fall wird die Differentialbegrenzung zwischen den Vorder- und Hinterrädern 4 und 14 unabhängig davon verstärkt, ob der Subtraktionswert bezüglich |ΔNF|/2 erhöht oder vermindert wird, wie anhand von Gleichung (15) und der Kennfeldcharakteristik des Blocks 41 zum Berechnen des Vorder-/Hinterrad-Begrenzungsdrehmoments ersichtlich ist.
  • Als die zweite Phase, in der als Ergebnis der erhöhten Antriebsleistung während einer Kurvenfahrt des Fahrzeugs außer dem inneren Vorderrad 4 auch das äußere Vorderrad 4 beginnt zu schlupfen, wird eine Situation betrachtet, in der die Raddrehzahl NFL des linken Vorderrades um das Schlupfmaß N' zugenommen hat (d.h. NFL → NFL + N') und die Raddrehzahl NFR des rechten Vorderrades um das Schlupfmaß N'/2 zugenommen hat (d.h. NFR → NFR + N'/2). Durch Modifizieren der vorstehenden Gleichungen (10) bis (13) derart, dass diese Situation widergespiegelt wird, werden die folgenden Gleichungen (16) und (17) erhalten: ΔNF = ΔNFT – (NFR + N'/2 – NFL – N') = N'/2 (16) ΔNC = ΔNCT – {NR – (NFR + N'/2 + NFL + N')/2} – |ΔNF|/2 = N'/2 (17)
  • Daher wird in diesem Fall das Schlupfmaß N', das dem Drehzahldifferenz-Istwert ΔNFD zwischen den rechten/linken Rädern entspricht, als Drehzahldifferenz-Steuerwert ΔNF zwischen den rechten/linken Rädern berechnet, wie durch Gleichung (16) dargestellt ist. Um den Drehzahldifferenz-Steuerwert ΔNF zwischen den rechten/linken Rädern zu unterdrücken, wird das Begrenzungsdrehmoment, das durch das vordere Schlupfbegrenzungsdifferential 5 ausgeübt wird, auf der Basis des Begrenzungsdrehmoments TF für die rechten/linken Räder gesteuert, so dass zwischen dem rechten und dem linken Vorderrad 4 eine entsprechende Drehzahlbegrenzung ausgeführt wird, um den Schlupf des rechten und des linken Vorderrades 4 zu begrenzen.
  • Andererseits nehmen, weil die Raddrehzahl NFL des linken Vorderrades um das Schlupfmaß N' zugenommen hat und auch die Raddrehzahl NFR des rechten Vorderrades um das Schlupfmaß N'/2 zugenommen hat, der Vorderraddrehzahl-Istwert NF und damit der Vorder-/Hinterrad-Drehzahldifferenz-Istwert ΔNCD um 3/4 des Schlupfmaßes N' (d.h. (N'/2 + N')/2) zu. Weil jedoch 1/2 des Drehzahldifferenz-Steuerwertes ΔNF zwischen den rechten/linken Rädern (d.h. |ΔNF|/2 = N'/4) subtrahiert wird, wird als Vorder-/Hinterrad-Drehzahldifferenz-Steuerwert ΔNC der Wert N'/2 berechnet, wie durch Gleichung (17) dargestellt ist. Infolgedessen wird das Begrenzungsdrehmoment der elektronisch gesteuerten Kupplung 8 gemäß dem Vorder-/Hinterrad-Begrenzungsdrehmoment TC so gesteuert, dass der Vorder-/Hinterrad-Drehzahldifferenz-Steuerwert ΔNC unterdrückt wird und eine entsprechende Differentialbegrenzung wischen den Vorder- und Hinterrädern 4 und 14 ausgeführt wird.
  • Auf diese Weise wird in Fällen, in denen außer dem inneren Vorderrad auch das äußere Vorderrad 4 beginnt zu schlupfen, der Schlupf des inneren Vorderrades, dessen Schlupfmaß am größten ist, durch die Differentialbegrenzung zwischen dem rechten und dem linken Vorderrad 4 begrenzt, während gleichzeitig das Kraft- oder Leistungsverteilungsverhältnis für die Hinterräder 14 durch die Differentialbegrenzung zwischen den Vorder- und Hinterrädern 4 und 14 erhöht wird, so dass die Antriebskraft für die vier Räder insgesamt gewährleistet werden kann. Aufgrund dieser Faktoren wird ein geeignetes Kurvenfahrtverhalten aufrechterhalten.
  • Als die dritte Phase, in der als Ergebnis der erhöhten Antriebsleistung während einer Kurvenfahrt des Fahrzeugs die Schlupfmaße des inneren und des äußeren Vorderrades 4 sich einander angleichen, wird eine Situation betrachtet, in der sowohl die Raddrehzahl NFL des linken Vorderrades als auch die Raddrehzahl NFR des rechten Vorderrades um das Schlupfmaß N' zugenommen haben (d.h. NFL → NFL + N'; NFR → NFR + N'). Durch Modifizieren der vorstehenden Gleichungen (10) bis (13) derart, dass diese Situation widergespiegelt wird, werden die folgenden Gleichungen (18) und (19) erhalten: ΔNF = ΔNFT – (NFR + N' – NFL – N') = 0 (18) ΔNC = ΔNCT – {NR – (NFR + N' + NFL + N')/2} – |ΔNF|/2 = N' (19)
  • Daher wird in diesem Fall der Wert "0" als Drehzahldifferenz-Steuerwert ΔNF zwischen den rechten/linken Rädern berechnet, wie durch Gleichung (18) dargestellt ist. Durch das vordere Schlupfbegrenzungsdifferential 5 wird zwischen dem rechten und dem linken Vorderrad 4 keine Differentialbegrenzung ausgeführt.
  • Andererseits nehmen, weil die Raddrehzahlen NFL und NFR des linken und des rechten Vorderrades um das Schlupfmaß N' zugenommen haben, der Vorderraddrehzahl-Istwert NF und damit der Vorder-/Hinterrad-Drehzahldifferenz-Istwert ΔNCD um das Schlupfmaß N' zu. Weil der Drehzahldifferenz-Steuerwert ΔNF zwischen den rechten/linken Rädern den Wert "0" hat, wird N' als Vorder-/Hinterrad-Drehzahldifferenz-Steuerwert ΔNC berechnet, wie durch Gleichung (19) dargestellt ist. Infolgedessen wird das durch die elektronisch gesteuerte Kupplung 8 ausgeübte Begrenzungsdrehmoment gemäß dem Vorder-/Hinterrad-Begrenzungsdrehmoment TC gesteuert, um den Vorder-/Hinterrad-Drehzahldifferenz-Steuerwert ΔNC zu unterdrücken, so dass eine entsprechende Differentialbegrenzung wischen den Vorder- und Hinterrädern 4 und 14 ausgeführt wird.
  • Auf diese Weise wird in Fällen, in denen die Schlupfmaße des inneren und des äußeren Vorderrades 4 im Wesentlichen gleich werden, die Differentialbegrenzung zwischen dem rechten und dem linken Vorderrad 4 unterbrochen, weil eine derartige Differentialbegrenzung unnötig ist, während gleichzeitig das Leistungsverteilungsverhältnis für die Hinterräder 14 durch die Differentialbegrenzung zwischen den Vorder← und Hinterrädern 4 und 14 weiter erhöht wird, so dass die Antriebskraft für die vier Räder insgesamt gewährleistet werden kann und ein geeignetes Kurvenfahrtverhalten aufrechterhalten wird.
  • Die vorstehend erwähnten drei Schlupfphasen werden nicht nur durch die Erhöhung der Antriebsleistung vom Motor, sondern auch durch Änderungen des Reibungskoeffizienten der Straßenoberfläche verursacht. Wenn der Reibungskoeffizient abnimmt, ändert sich der Schlupfzustand von der ersten Phase zur dritten Phase hin. Mit der Ausführungsform der Differentialbegrenzungssteuerung wird zwischen den Vorder- und Hinterrädern 4 und 14 eine für den Schlupfzustand des rechten und des linken Vorderrades 4 geeignete Differentialbegrenzung ausgeführt, so dass ein optimales Kurvenfahrtverhalten erreicht wird.
  • Insbesondere wird, wenn das innere Vorderrad 4 beginnt zu schlupfen, die Differentialbegrenzung zwischen den Vorder- und Hinterrädern 4 und 14 unterbrochen, um einen Untersteuerungszustand zu verhindern und ein geeignetes Kurvenfahrtverhalten aufrechtzuerhalten. D.h., dass das vorstehend im Abschnitt "Hintergrundtechnik" erwähnte Problem gelöst und die in diesem Fall ausgeführte Steuerung als Technik betrachtet werden kann, die dazu geeignet ist, den Einfluss von Schlupf des rechten und des linken Vorderrades 4 (Drehzahldifferenz zwischen den rechten und linken Rädern) auf die Differentialbegrenzung zwischen den Vorder- und Hinterrädern 4 und 14 zu eliminieren. Außerdem werden durch diese Ausführungsform der Differentialbegrenzungssteuerung weitere Vorteile erzielt. Insbesondere spiegelt sich, wenn der Schlupfgrad des rechten und des linken Vorderrades 4 mit zunehmender Antriebsleistung oder abnehmendem Reibungskoeffizient der Straßenoberfläche (z.B. von der zweiten Schlupfphase zur dritten Schlupfphase) zunimmt, die Drehzahldiffe renz zwischen den rechten und linken Rädern graduell in der Differentialbegrenzung zwischen den Vorder- und Hinterrädern 4 und 14 wider, wodurch die Differentialbegrenzung zwischen den Vorder- und Hinterrädern 4 und 14 zunehmend verstärkt wird und mehr Antriebsleistung zu den Hinterrädern 14 verteilt werden kann, wodurch, anstatt Schlupf zu verhindern, eine geeignete Antriebskraft gewährleistet wird. Infolgedessen kann unabhängig vom Schlupfzustand des rechten und des linken Vorderades 4 permanent eine optimale Differentialbegrenzung zwischen den Vorder- und Hinterrädern 4 und 14 und damit ein optimales Kurvenfahrtverhalten gewährleistet werden.
  • Außerdem wird in der Ausführungsform der Differentialbegrenzungssteuerungsvorrichtung der Drehzahldifferenz-Steuerwert ΔNF zwischen den rechten/linken Rädern durch Bestimmen der Differenz zwischen dem Drehzahldifferenz-Sollwert ΔNFT zwischen den rechten/linken Rädern, der die Drehzahldifferenz zwischen dem rechten und dem linken Vorderrad 4 darstellt, die während einer Kurvenfahrt des Fahrzeugs ohne Schlupf voraussichtlich verursacht wird, und dem Drehzahldifferenz-Istwert ΔNFD zwischen den rechten/linken Rädern berechnet, die einen Drehzahldifferenz-Istwert zwischen dem rechten und dem linken Vorderrad darstellt. Dann wird gemäß Gleichung (9) 1/2 des Drehzahldifferenz-Sollwertes ΔNFT zwischen den rechten/linken Rädern (d.h. |ΔNF|/2) von der Drehzahldifferenz zwischen den Vorder- und Hinterrädern subtrahiert, um den Vorder-/Hinterrad-Drehzahldifferenz-Steuerwert ΔNC zu erhalten. D.h., der während einer Kurvenfahrt des Fahrzeugs verursachte Drehzahldifferenz-Istwert ΔNFD zwischen den rechten/linken Rädern enthält nicht nur die Komponente, die dem Schlupf des rechten und des linken Vorderrades 4 zugeordnet werden kann, sondern auch die Komponente, die der Kurvenfahrt des Fahrzeugs zugeordnet werden kann. Durch Bestimmen der Differenz zwischen dem Drehzahldifferenz-Sollwert ΔNFT zwischen den rechten/linken Rädern, der die Komponente darstellt, die der Kurvenfahrt des Fahrzeugs zugeordnet werden kann, und dem Drehzahldifferenz-Istwert ΔNFD zwischen den rechten/linken Rädern kann jedoch die Komponente eliminiert werden, die der Kurvenfahrt des Fahrzeugs zugeordnet werden kann, so dass der Vorder-/Hinterrad-Drehzahldifferenz-Steuerwert ΔNC basierend auf der Drehzahldifferenz zwischen dem rechten und dem linken Vorderrad 4 erhalten wird, die dem Schlupf zugeordnet werden kann, der die Drehzahldifferenz zwischen den Vorder- und Hinterrädern 4 und 14 tatsächlich beeinflusst. Dadurch kann der Vorder-/Hinterrad-Drehzahldifferenz-Steuerwert ΔNC permanent ohne den Einfluss der Kurvenfahrt des Fahrzeugs exakt berechnet werden, so dass die Differentialbegrenzung zwischen den Vorder- und Hinterrädern 4 und 14 geeigneter aus geführt werden kann.
  • Außerdem nimmt, wenn zwischen dem rechten und dem linken Vorderrad 4 eine Drehzahldifferenz durch Schlupf auftritt, die Drehzahldifferenz zwischen den Vorder- und Hinterrädern um 1/2 der zwischen dem rechten und dem linken Vorderrad auftretenden Drehzahldifferenz zu. Unter Berücksichtigung dieser Erscheinung wird gemäß der Ausführungsform 1/2 des Drehzahldifferenz-Steuerwertes ΔNF zwischen den rechten/linken Rädern (d.h. |ΔNF|/2) von der Drehzahldifferenz zwischen den Vorder- und Hinterrädern subtrahiert, wie anhand der vorstehenden Gleichung (9) ersichtlich ist. Dadurch wird, wenn beispielsweise das innere Vorderrad schlupft, der durch die Drehzahldifferenz zwischen dem rechten und dem linken Vorderrad 4 erhaltene Einfluss nahezu vollständig eliminiert, und die Differentialbegrenzung zwi schen den Vorder- und Hinterrädern 4 und 14 wird unterbrochen, so dass ein Untersteuerungszustand zuverlässig verhindert werden kann.
  • Außerdem wird in der Ausführungsform die Differentialbegrenzung zwischen dem rechten und dem linken Vorderrad 4 durch das vordere Schlupfbegrenzungsdifferential 5 elektrisch gesteuert, so dass auf der Basis des vom Drehzahldifferenz-Sollwert ΔNFT zwischen den rechten/linken Rädern und vom Drehzahldifferenz-Istwert ΔNFD zwischen den rechten/linken Rädern erhaltenen Drehzahldifferenz-Steuerwertes ΔNF zwischen den rechten/linken Rädern permanent eine optimale Differentialbegrenzung zwischen dem rechten und dem linken Vorderrad 4 ausgeführt werden kann. Außerdem wird der Drehzahldifferenz-Steuerwert ΔNF zwischen den rechten/linken Rädern zum Steuern der Differentialbegrenzung zwischen den rechten und linken Rädern und der Differentialbegrenzung zwischen den Vorder- und Hinterrädern 4 und 14 gemeinsam verwendet. Dadurch werden die Differentialbegrenzung zwischen den rechten und linken Rädern und die Differentialbegrenzung zwischen den Vorder- und Hinterrädern 4 und 14 auf eine miteinander verknüpfte Weise ausgeführt, wodurch das Kurvenfahrtverhalten des Fahrzeugs weiter verbessert werden kann.
  • Obwohl eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben worden ist, ist die Erfindung nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. Beispielsweise ist die Erfindung gemäß der vorstehenden Beschreibung als Differentialbegrenzungssteuerungsvorrichtung für ein Fahrzeug mit elektronisch gesteuertem Vierradantrieb auf Anforderung implementiert, in dem die Vorderräder 4 permanent angetrieben werden, während den Hinterrädern 14 Antriebsleistung bei Bedarf zugeführt wird. Die vorliegende Erfindung ist auch auf andersartige Fahrzeuge anwendbar, z.B. auf ein in 3 dargestelltes Fahrzeug mit permanentem Vierradantrieb.
  • Nachstehend wird kurz erläutert, wie die Erfindung angewendet wird. Das vordere Differential 1 und das den Vorderrädern 4 zugeordnete vordere Schlupfbegrenzungsdifferential 5 haben die gleiche Konstruktion wie in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform. Ein Mitteldifferential 51 ist zwischen der vorderen und der hinteren Kardanwelle 6 und 9 angeordnet und überträgt die Antriebsleistung des Motors permanent zu den Hinterrädern 14, während eine relative Drehbewegung zwischen den beiden Kardanwellen 6 und 9 ermöglicht wird. Dem Mitteldifferential 51 ist ein elektronisch gesteuertes Mitten-Schlupfbegrenzungsdifferential 52 zugeordnet, das derart gesteuert wird, dass gemäß der Drehzahldifferenz zwischen den Vorder- und Hinterrädern 4 und 14 eine Differentialbegrenzungskraft zwischen den Vorder- und Hinterrädern 4 und 14 ausgeübt wird. Im Fahrzeug mit permanentem Vierradantrieb mit der vorstehend beschriebenen Konstruktion kann, wenn aufgrund von Schlupf eine Drehzahldifferenz zwischen dem rechten und dem linken Vorderrad 4 auftritt, die Drehzahldifferenz zwischen den Vorder- und Hinterrädern 4 und 14, die gemäß der Drehzahldifferenz zwischen dem rechten und dem linken Vorderrad korrigiert und dadurch vermindert wird, zum Steuern der durch das Mitten-Schlupfbegrenzungsdifferential 52 ausgeführten Differentialbegrenzung verwendet werden, so dass, wie in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform, eine Situation vermieden werden kann, gemäß der die Differentialbegrenzung zwischen den Vorder- und Hinterrädern 4 und 14 aufgrund der Drehzahlddifferenz zwischen dem rechten und dem linken Vorderrad 4 und 14 verstärkt wird, wodurch ein Untersteuerungszustand verhindert werden kann. In Fällen, in denen auch für die Hinterräder 14 ein dem vorderen Schlupfbegrenzungsdifferential 5 ähnlicher Differentialbegrenzungsmechanismus bereitgestellt wird, kann die Drehzahldifferenz zwischen den Vorder← und Hinterrädern 4 und 14, die gemäß der Drehzahldifferenz zwischen dem rechten, und dem linken Hinterrad 14 korrigiert und dadurch vermindert wurde, zum Steuern der durch das Mitten-Schlupfbegrenzungsdifferential 52 ausgeführten Differentialbegrenzung verwendet werden.
  • Außerdem wird in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform eine elektromagnetische Kupplung zum Steuern der Differentialbegrenzung zwischen dem rechten und dem linken Vorderrad 4 und zwischen den Vorder- und Hinterrädern 4 und 14 verwendet. Die zu verwendende Vorrichtung ist jedoch nicht ausschließlich auf die elektromagnetische Kupplung beschränkt, sondern es kann eine beliebige Vorrichtung verwendet werden, z.B. eine Hydraulikkupplung, ein Motor oder eine Pumpe, insofern sie ermöglicht, dass die Differentialbegrenzungskraft durch eine elektrische Steuerung eingestellt werden kann.
  • Außerdem kann als Differentialbegrenzungsvorrichtung für das rechte und linke Vorderrad 4 an Stelle des elektronisch gesteuerten vorderen Schlupfbegrenzungsdifferentials ein mechanisches Schlupfbegrenzungsdifferential verwendet werden, das eine Differentialkraft gemäß dem Eingangsdrehmoment (Antriebsleistung vom Motor) mechanisch erzeugt.
  • Zusammenfassung
  • Differentialbegrenzungssteuerungsvorrichtung für Fahrzeug mit Vierradantrieb
  • Durch die vorliegende Erfindung wird eine Differentialbegrenzungssteuerungsvorrichtung bereitgestellt, die ein Begrenzungsdrehmoment TF eines zwischen einem rechten und einem linken Vorderrad angeordneten elektronisch gesteuerten vorderen Schlupfbegrenzungsdifferentials (5) gemäß einem Drehzahldifferenz-Steuerwert ΔNF zwischen den rechten/linken Rädern steuert, der die Drehzahldifferenz zwischen dem rechten und dem linken Vorderrad darstellt, während ein Begrenzungsdrehmoment TC einer zwischen den Vorder- und Hinterrädern angeordneten, elektronisch gesteuerten Kupplung (8) gemäß einem Vorder-/Hinterrad-Drehzahldifferenz-Steuerwert ΔNC gesteuert wird, der durch Subtrahieren von 1/2 der Drehzahldifferenz zwischen den rechten und linken Rädern (|ΔNF|/2) von der Drehzahldifferenz (ΔNCT – ΔNCD) zwischen den Vorder← und Hinterrädern erhalten wird.

Claims (4)

  1. Differentialbegrenzungssteuerungsvorrichtung für ein Fahrzeug mit Vierradantrieb, wobei, während eine Antriebsleistung von einem Motor permanent zu mindestens einem Paar Rädern, also zu den Vorder- und/oder Hinterrädern, übertragen wird, die Antriebsleistung zwischen den Vorder- und Hinterrädern verteilt wird, wobei die Differentialbegrenzungssteuerungsvorrichtung aufweist: einen zwischen den rechten und linken Antriebsrädern, denen die Antriebsleistung permanent zugeführt wird, angeordneten Differentialbegrenzungsmechanismus für die rechten/linken Räder zum Ausüben einer Differentialbegrenzungskraft zwischen den rechten und linken Antriebsrädern; einen zwischen den Vorder- und Hinterrädern angeordneten Vorder-/Hinterrad-Differentialbegrenzungsmechanismus zum Ausüben einer Differentialbegrenzungskraft zwischen den Vorder- und Hinterrädern; und eine Vorder-/Hinterrad-Differentialbegrenzungssteuerungseinrichtung zum Korrigieren einer Drehzahldifferenz zwischen den Vorder- und Hinterrädern derart, dass sie gemäß einer Drehzahldifferenz zwischen den rechten und linken Antriebsrädern abnimmt, und zum Steuern der durch den Vorder-/Hinterrad-Differentialbegrenzungsmechanismus ausgeübten Differentialbegrenzungskraft gemäß der korrigierten Drehzahldifferenz.
  2. Differentialbegrenzungssteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit: einer Einrichtung zum Berechnen eines Kurvenfahrtdrehzahldifferenz-Sollwertes, der bei einer Kurvenfahrt des Fahrzeugs zwischen den rechten und linken Antriebsrädern erreicht werden soll; und einer Einrichtung zum Berechnen eines Drehzahldifferenz-Istwertes zwischen den rechten und linken Antriebsrädern; wobei die Vorder-/Hinterrad-Differentialbegrenzungssteuerungseinrichtung als Drehzahldifferenz zwischen den rechten und linken Antriebsrädern eine Differenz zwischen dem durch die Einrichtung zum Berechnen eines Kurvenfahrt-Drehzahldifferenz-Sollwertes berechneten Kurvenfahrt-Drehzahldifferenz-Sollwert und dem durch die Einrichtung zum Berechnen eines Drehzahldifferenz-Istwertes berechneten Drehzahldifferenz-Istwert berechnet und die Drehzahldifferenz zwischen den Vorder- und Hinterrädern korrigiert, so dass sie gemäß der berechneten Drehzahldifferenz zwischen den rechten und linken Antriebsrädern abnimmt.
  3. Differentialbegrenzungssteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorder-/Hinterrad-Differentialbegrenzungssteuerungseinrichtung 1/2 der Drehzahldifferenz zwischen den rechten und linken Antriebsrädern von der Drehzahldifferenz zwischen den Vorder- und Hinterrädern subtrahiert, und die Differentialbegrenzungskraft des Vorder-/Hinterrad-Differentialbegrenzungsmechanismus gemäß der durch die Subtraktion erhaltenen Drehzahldifferenz steuert.
  4. Differentialbegrenzungssteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit einer Differentialbegrenzungssteuerungsvorrichtung für die rechten/linken Räder zum Steuern der durch den Differentialbegrenzungsmechanismus für die rechten/linken Räder ausgeübten Differenti albegrenzungskraft gemäß der Drehzahldifferenz zwischen den rechten und linken Antriebsrädern.
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