DE19514093B4

DE19514093B4 - Torsionsmoment-Meßeinrichtung, Schlupferkennungseinrichtung, Straßenreibungskoeffizient-Meßeinrichtung und Torsionsmomentmeßverfahren

Info

Publication number: DE19514093B4
Application number: DE19514093A
Authority: DE
Inventors: Yasuo Himeji Naito; Hideki Himeji Doi; Chiaki Himeji Fujimoto
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1994-11-30
Filing date: 1995-04-13
Publication date: 2005-05-19
Anticipated expiration: 2015-04-14
Also published as: JPH08152368A; DE19514093A1; KR960018547A; US5501109A; KR0170543B1

Abstract

Torsionsmoment-Messeinrichtung,
gekennzeichnet durch
eine Antriebseinheit-Umdrehungsgeschwindigkeit-Messeinrichtung (40a) zum Bestimmen der Umdrehungsgeschwindigkeit (ω_E) einer Antriebseinheit zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs;
eine Antriebseinheit-Umdrehungsbeschleunigungs-Berechnungseinrichtung (40b) zum Berechnen der Umdrehungsbeschleunigung der Antriebseinheit auf Grundlage Änderung der Umdrehungsgeschwindigkeit (ω_E) der Antriebseinheit;
eine Antriebseinheit-Ausgangsdrehmoment-Berechnungseinrichtung (40c) zum Berechnen des Ausgangsdrehmoments (T_E) der Antriebseinheit auf Grundlage von Ansaugdruck, Drosselklappenöffnung, Füllungsgrad, dem abgespeicherten Trägheitsmoment (I_E) oder dergleichen Parametern der Antriebseinheit; und
eine Torsionsmoment-Berechnungseinrichtung (40d) zum Berechnen der Summe der Torsionsmomente, die auf alle torsionsfesten Radantriebswellen zum Antrieb von Rädern wirken, wobei
Messeinrichtungen zum Messen der Umdrehungsgeschwindigkeiten (ω_L; ω_R) der Antriebsräder und Speichereinrichtungen (ROM) zum Speichern der vorgegebenen Parameter wie Trägheitsmoment (I_E), Verteilungskoeffizient k_TD), Kennwertfeld der Antriebseinheit vorgesehen sind, wobei
die Torsionsmoment-Berechnungseinrichtung (40d) derart ausgebildet ist, dass das Torsionsmoment (k_Dθ_D) unter Einbeziehung des Trägheitsmoments der Antriebseinheit nach der Gleichung kDθD = k1·{IE·(dωE/dt) – TE} berechnet wird, worin
k_T = (ω_L + ω_R)/2 ω_E, k1 =...

Description

Die Erfindung betrifft eine Torsionsmoment-Meßeinrichtung zum Messen von Torsionsmomenten von Radantriebswellen eines Kraftfahrzeugs, eine Schlupferkennungseinrichtung, eine Straßenreibungskoeffizient-Meßeinrichtung unter Verwendung der Torsionsmoment-Meßeinrichtung und ein Torsionsmoment-Meßverfahren.

Herkömmliche Einrichtungen dieser Art wurden beispielsweise in der geprüften japanischen Patentschrift No. 50972/1992 und in der geprüften japanischen Patentschrift No. 62327/1992 beschrieben. Dort ist beispielsweise eine Vorrichtung vom Phasendifferenztyp vorgeschlagen, die eine Torsion mißt, welche an einer Radantriebswelle bei der Übertragung eines Drehmoments einer Brennkraftmaschine, welche eine Antriebseinheit zum Antrieb des Kraftfahrzeugs darstellt, hervorgerufen wird. Die Torsion wird als Abweichung einer Torsionsphase zwischen zwei Punkten der Radantriebswelle festgestellt. Weiterhin ist eine nach dem magnetorestriktiven Prinzip arbeitende Einrichtung vorgeschlagen zum Messen einer Änderung in den magnetischen Eigenschaften der Radantriebswelle.

Ferner sind bereits eine Einrichtung nach dem Prinzip eines Dehnungsmessers, welche elektronisch die Torsion feststellt, wobei ein elektrischer Widerstandswert einer Dehnungsmeßeinrichtung durch Verformung verändert oder dergleichen Einrichtung bekannt. bination einer Anregungsspule mit einer Messspule, welche in der Nähe der Radantriebswelle angeordnet sind, fest.

Die Einrichtung vom Phasendifferenztyp verwendet Magnetostriktionselemente oder optisch reflektierende Elemente, welche auf wenigstens zwei Abschnitten der Radantriebswelle angeordnet sind. Sie stellt eine Differenz in der Rotationsphase zwischen verschiedenen Wellenpositionen fest.

In der nach dem Prinzip eines Dehnungsmessers arbeitenden Einrichtung sind eine Vielzahl von Dehnungsmessern aus oder in der Radantriebswelle befestigt und das Drehmoment wird unter Ausbildung einer elektrischen Brückenschaltung zwischen den Dehnungsmessern gemessen. Das Anbringen der jeweiligen Dehnungsmesser ist mit Schwierigkeiten behaftet und zum Empfang der elektrischen Signale sind eine Ubertragungseinrichtung oder ein Schleifring sind notwendig.

Da die herkömmlichen Torsionsmoment-Messeinrichtungen wie vorstehend beschrieben aufgebaut sind, ist es notwendig, spezielle Vorrichtungen vorzusehen, um direkt die Torsion zu messen, beispielsweise über Befestigung von Dehnungsmessern, Magnetostriktionselementen oder dergleichen an der Radantriebswelle oder über das Anbringen von Spulen zum Messen der Magnetostriktion in der Nähe der Radantriebswelle, wodurch das Anordnen der Vorrichtung vielfältigen Beschränkungen unterworfen ist.

Druckschrift GB 21 68 819 A beschreibt eine Messeinrichtung zur Bestimmung eines durch einen Motor oder eine Maschine auf eine rotierende Masse aufgebrachtes Moment. Die Ermittlung dieses als momentanes Lastmoment M_L bezeichnete Moment erfolgt mittels der mathematischen Beziehung M_L = M_el + ÿθ_R.

Hierbei bezeichnet M_el das elektrische Moment des Antriebsmotors, ÿ die Winkelbeschleunigung und θ_R das Trägheitsmoment der drehenden Masse. Ähnliche Beziehungen können natürlich auch für hydraulische Motoren, Verbrennungsmotoren oder ähnliche Motoren aufgestellt werden, bei denen dann das Lastmoment mit dem Hydraulikdruck oder Ähnlichem in Beziehung steht. Der Nachteil liegt darin, dass das momentane Lastmoment in Abhängigkeit der rotierenden Lasten berechnet wird, diese also als Systemkonstanten angesehen werden. Das Aufstellen und Berechnen der geforderten Bewegungsgleichung auch ohne Last bzw. unabhängig von der Last ist mit der GB 2 168 819 A nicht möglich.

Druckschrift US 3 921 446 beschreibt ebenfalls eine Methode zur Ermittlung eines auf Antriebswellen übertragenen Torsionsmomentes. Grundsätzlich wird hier dasselbe Verfahren angewendet, wie es zuvor unter Bezug auf die GB 2 168 819 A beschrieben wurde. Besonders vorteilhaft bei diesem Verfahren ist die Tatsache, dass die Messung des Lastmomentes ohne eine nennenswerte Beeinflussung des Gesamtsystems durchgeführt werden kann. Nachteiligerweise ist allerdings auch hier die Berechnung des Momentes vom Trägheitsmoment der zu rotierenden Lasten abhängig.

Druckschrift DE 2 163 808 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen des Drehmoments von Verbrennungsmotoren, wobei zur Messung Zustandsgrößen des laufenden Motors herangezogen werden. Diese Zustandsgrößen sind zum einen die Stellung der Drosselklappen des Motors und zum anderen dessen Drehzahl. Diese ermittelten Größen werden in Form von elektrischen Signalen einer Auswerteanordnung zugeführt, in der dann das Drehmoment des Motors ermittelt werden kann.

In der DE 2 163 808 wird zwar die Ermittlung eines Motordrehmomentes beschrieben, die Ermittlung eines Lastmomentes an einer von diesem Motor angetriebenen Achse ist allerdings mit dem hier beschriebenen Verfahren nicht möglich.

Ähnliche Verfahren und Vorrichtungen zur Ermittlung von Motordrehmomenten sind den Druckschriften EP 0 464 822 A1 und US 1 381 567 zu entnehmen. Die Ermittlung der Motordrehmomente ist gemäß dieser beiden Druckschriften in Abhängigkeit von entsprechenden Motorparametern möglich. So beschreibt die US 1 381 567 die Möglichkeit, ein Motordrehmoment in Abhängigkeit des Luftansaugstromes zu ermitteln.

Druckschrift JP 05-077707 beschreibt ein Antiblockiersystem wobei Fehlbremsungen in Folge von fehlerhaft erfasstem Schlupf in Folge von Achsvibrationen verhindert werden sollen. Dazu wird von einer Steuereinheit die Schlupfrate in Abhängigkeit der Radgeschwindigkeit und der Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet, wobei die Vibrationsgeschwindigkeit der Fahrzeugachsen als Grundlage für die Ermittlung einer Korrekturgröße für die Schlupfrate dienen. Darüber hinaus wird die Trägheitskomponente in Folge Fahrzeugachsenvibration bei der Bestimmung berücksichtigt.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die zuvor genannten Probleme zu lösen und eine Torsionsmoment-Messeinrichtung bereitzustellen, welche keine spezielle Vorrichtung zum direkten Erfassen eines Torsionsmoments benötigt und welche ein hohes Maß an Installationsfreiheit aufweist. Weiter ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schlupferkennungseinrichtung bereitzustellen, welche indirekt einen Schlupf der Räder festzustellen vermag und eine Straßenreibungskoeffizient-Messeinrichtung, welche indirekt einen Straßenreibungskoeffi zienten zwischen einem Rad und einer Straße errechnen kann. Darüber hinaus ist es ein weiteres Anliegen der vorliegenden Erfindung, ein Torsionsmoment-Meßverfahren bereitzustellen, welches keine direkte Messung des Torsionsmomentes erfordert und welches ein hohes Maß an Anwendungsfreiheit mit sich bringt.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Torsionsmoment-Meßeinrichtung vorgesehen, welche umfaßt:
eine Antriebseinheit-Umdrehungsgeschwindigkeits-Meßeinrichtung zum Bestimmen einer Umdrehungsgeschwindigkeit einer Antriebseinheit zum Antrieb eines Kraftfahrzeuges;
eine Antriebseinheit-Umdrehungsbeschleunigung-Berechnungseinrichtung der Antriebseinheit, zum Berechnen einer Umdrehungsbeschleunigung der Antriebseinheit auf Grundlage der Umdrehungsgeschwindigkeit der Antriebseinheit;
eine Antriebseinheit-Ausgangsdrehmoment-Berechnungseinrichtung der Antriebseinheit zum Berechnen eines Ausgangsdrehmoments der Antriebseinheit auf Grundlage von Parametern der Antriebseinheit; und
einer Torsionsmoment-Berechnungseinrichtung, um Torsionsmomente von zum Antrieb von Rädern vorgesehenen Radantriebswellen von angetriebenen Rädern auf Grundlage der Drehbeschleunigung der Antriebseinheit und dem Ausgangsdrehmoment der Antriebseinheit zu berechnen.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Torsionsmoment-Meßeinrichtung vorgesehen, welche umfaßt:
eine Brennkraftmaschine-Umdrehungsgeschwindigskeits-Meßeinrichtung zum Bestimmen einer Umdrehungsgeschwindigkeit einer Brennkraftmaschine zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs;
eine Brennkraftmaschinen-Umdrehungsbeschleungigungs-Berechnungseinrichtung zum Berechnen einer Umdrehungsbeschleungigung der Brennkraftmaschine auf Grundlage der Umdrehungsgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine;
eine Brennkraftmaschinen-Ausgangsdrehmoment-Berechnungseinrichtung zum Berechnen eines Ausgangsdrehmoments der Brennkraftmaschine auf Grundlage von Parametern der Brennkraftmaschine; und
eine Torsionsmoment-Berechnungseinrichtung zum Berechnen von Torsionsmomenten von zum Antrieb von Rädern vorgesehenen Radantriebswellen auf Grundlage der Umdrehungsbeschleunigung der Brennkraftmaschine und des Ausgangsdrehmoments der Brennkraftmaschine.

Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Torsionsmoment-Meßeinrichtung vorgesehen, welche umfaßt:
eine Brennkraftmaschine-Umdrehungsgeschwindigkeits-Meßeinrichtung zum Bestimmen einer Umdrehungsgewindigkeit einer Brennkraftmaschine zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs;
eine Getriebe-Umdrehungsgeschwindigkeits-Meßeinrichtung zum Feststellen einer Drehgeschwindigkeit eines Getriebes;
eine Getriebe-Umdrehungsbeschleunigungs-Berechnungseinrichtung, um eine Umdrehungsbeschleunigung des Getriebes auf Grundlage der Umdrehungsgeschwindigkeit des Getriebes zu berechnen;
eine Getriebedrehmoment-Berechnungseinrichtung, um ein Getriebedrehmoment des Getriebes auf Grundlage eines Ausgangsdrehmoments der Brennkraftmaschine, welches aus Parametern der Brennkraftmaschine errechnet wurde, und eines Drehmomentverhältnisses, welches aus der Umdrehungsgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine und der Umdrehungsgeschwindigkeit des Getriebes berechnet wurde, zu berechnen; und
eine Torsionsmoment-Berechnungseinrichtung, um Torsionsmomente von Radantriebswellen auf Grundlage der Umdrehungsbeschleunigung des Getriebes und dem Getriebedrehmoment zu berechnen.

Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Torsionsmoment-Meßeinrichtung vorgesehen, welche umfaßt:
eine Bremsvorgang-Antriebseinheit-Umdrehungsgeschwindigkeits-Meßeinrichtung, um eine Umdrehungsgeschwindigkeit einer Antriebseinheit, welche zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs vorgesehen ist, bei gebremsten Rädern festzustellen;
eine Bremsvorgangs-Antriebseinheit-Umdrehungsbeschleunigungs-Berechnungseinrichtung, um eine Umdrehungsbeschleunigung der Antriebseinheit im Bremsvorgang aus der Umdrehungsgeschwindigkeit der Antriebseinheit im Bremsvorgang zu berechnen; und
eine Torsionsmoment-Berechnungseinrichtung, um Torsionsmomente von zum Antrieb von Rädern vorgesehenen Radantriebswellen auf der Grundlage der Umdrehungsbeschleunigung der Antriebseinheit im Bremsvorgang zu berechnen.

Gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Torsionsmoment-Meßeinrichtung vorgesehen, welche umfaßt:
eine Bremsvorgang-Getriebe-Umdrehungsgeschwindigkeits-Meßeinrichtung, um eine Umdrehungsgeschwindigkeit eines Getriebes bei gebremsten Rädern festzustellen;
eine Umdrehungsbeschleunigungs-Berechnungseinrichtung eines im Bremsvorgang befindlichen Getriebes, um eine Umdrehungsbeschleunigung des Getriebes beim Bremsen aus der Umdrehungsgeschwindigkeit des Getriebes beim Bremsen festzustellen; und
eine Torsionsmoment-Berechnungseinrichtung, um Torsionsmomente von Radantriebswellen zum Antrieb der Räder auf Grundlage der Umdrehungsbeschleunigung des Getriebes beim Bremsen zu berechnen.

Gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Torsionsmoment-Meßeinrichtung, gemäß dem zweiten oder dritten Aspekt vorgesehen, wobei die Parameter die Umdrehungsgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine und eine Drosselklappenöffnung der Brennkraftmaschine sind.

Gemäß einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Torsionsmoment-Meßeinrichtung gemäß dem zweiten oder dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung vorgesehen, in der die Parameter die Umdrehungsgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine und der Ansaugdruck der Brennkraftmaschine sind.

Gemäß einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Torsionsmoment-Meßeinrichtung gemäß dem zweiten oder dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung vorgesehen, in der die Parameter die Umdrehungsgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine und der Füllungsgrad der Brennkraftmaschine sind.

Gemäß einem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Torsionsmoment-Meßeinrichtung gemäß dem ersten Aspekt vorgese hen, in der die Antriebseinheit aus einem Induktionsmotor besteht, welcher von einer Stromquelle variabler Spannung und variabler Frequenz angetrieben wird.

Gemäß einem zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Schlupferkennungseinrichtung vorgesehen, in der Schlupf eines Rades auf der Grundlage eines Wertes des Torsionsmomentes festgestellt wird, welcher durch die Torsionsmoment-Meßeinrichtung nach einem der ersten bis neunten Aspekte berechnet wird.

Gemäß einem elften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Straßenreibungskoeffizient-Meßeinrichtung vorgesehen, in der ein Reibungskoeffizient zwischen einem Rad und einer Straße auf Grundlage des Torsionsmomentes, welches durch die Torsionsmoment-Meßeinrichtung nach einem der Aspekte eins bis neun errechnet wurde, errechnet wird.

Gemäß einem zwölften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Torsionsmoment-Meßverfahren vorgesehen, welches die folgenden Schritte umfaßt:
Berechnen einer Umdrehungsbeschleunigung einer Antriebseinheit zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs durch Feststellen einer Umdrehungsgeschwindigkeit der Antriebseinheit;
Berechnen eines Ausgangsdrehmoments der Antriebseinheit auf Grundlage von Parametern der Antriebseinheit; und
Berechnen von Torsionsmomenten von zum Antrieb der Rädern vorgesehenen Radantriebswellen auf der Grundlage der Umdrehungsbeschleunigung der Antriebseinheit und des Ausgangsdrehmoments der Antriebseinheit.

Gemäß einem dreizehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Torsionsmoment-Meßverfahren vorgesehen, welches die folgenden Schritte umfaßt:
Berechnen einer Umdrehungsbeschleunigung einer Brennkraftmaschine zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs durch Bestimmen einer Umdrehungsgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine;
Berechnen eines Ausgangsdrehmoments der Brennkraftmaschine auf Grundlage von Parametern der Brennkraftmaschine; und
Berechnen von Torsionsmomenten von Radantriebswellen, welche zum Antreiben von Rädern vorgesehen sind, auf der Grundlage der Umdrehungsbeschleunigung der Brennkraftmaschine und des Ausgangsdrehmoments der Brennkraftmaschine.

Gemäß einem vierzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Torsionsmoment-Meßverfahren vorgesehen, welches die folgenden Schritte umfaßt:
Berechnen einer Umdrehungsbeschleunigung eines Getriebes durch Bestimmen der Umdrehungsgeschwindigkeit einer Brennkraftmaschine, welche zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs vorgesehen ist, und durch Bestimmen einer Umdrehungsgeschwindigkeit des Getriebes;
Berechnen eines Drehmomentverhältnisses aus der Umdrehungsgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine und der Umdrehungsgeschwindigkeit des Getriebes;
Berechnen eines Getriebedrehmoments des Getriebes auf der Grundlage eines Ausgangsdrehmoments der Brennkraftmaschine, welches aus den Parametern der Brennkraftmaschine berechnet wurde, und auf Grundlage des Drehmomentverhältnisses berechnet wurde; und
Berechnen von Torsionsmomenten von Radantriebswellen, welche zum Antrieb von Rädern vorgesehen sind, auf Grundlage der Umdrehungsbeschleunigung des Getriebes und des Getriebedrehmoments.

Gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Ausgangsdrehmoment der Antriebseinheit durch die Ausgangsdrehmoment-Berechnungseinrichtungen der Antriebseinheit auf Grundlage der Parameter der Antriebseinheit berechnet werden. Als Parameter der Antriebseinheit beispielsweise im Falle einer Brennkraftmaschine sind zu nennen: Umdrehungszahl der Maschine, Drosselklappenöffnung, Ansaugdruck, Füllungsgrad und dergleichen. Das Ausgangsdrehmoment kann auf indirekte Weise aus diesen Parametern errechnet werden. Weiterhin kann die Umdrehungsbeschleunigung der Antriebseinheit durch Differenzierung der festgestellten Umdrehungsgeschwindigkeit der Antriebseinheit durch die Umdrehungsbeschleunigungs-Berechnungseinrichtungen der Antriebseinheit errechnet werden. Die Torsionsmomente, wel che auf die Radantriebswellen ausgeübt werden, könne näherungsweise als Funktion des Ausgangsdrehmoments der Antriebseinheit und der Umdrehungsbeschleunigung der Antriebseinheit ausgedrückt werden. Dementsprechend können die Torsionsmomente näherungsweise auf Grundlage des Ausgangsdrehmoments der Antriebseinheit und der Umdrehungsbeschleunigung der Antriebseinheit durch die Umdrehungsmoment-Berechnungseinrichtung berechnet werden.

Auf diese Weise werden die Torsionsmomente der Radantriebswellen indirekt aus dem Ausgangsdrehmoment und der Umdrehungsbeschleunigung der Antriebseinheit errechnet. Daher können die Torsionsmomente ohne Hinzufügung einer speziellen Vorrichtung zum direkten Messen der Momente der Radantriebswellen, wie Dehnungsmeßgeräte, Magnetostriktionselemente oder dergleichen, festgestellt werden. Dementsprechend gibt es keine Beschränkungen bei der Installation oder dergleichen.

Gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Ausgangsdrehmoment der Brennkraftmaschine aus der Ausgangsdrehmoment-Berechnungseinrichtung der Brennkraftmaschine auf Grundlage der Parameter der Brennkraftmaschine errechnet werden.

Weiterhin kann die Umdrehungsbeschleunigung der Brennkraftmaschine durch Differenzierung der Umdrehungsgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine durch die Umdrehungsbeschleunigungs-Berechnungseinrichtung der Brennkraftmaschine errechnet werden. Die Torsionsmomente, welche auf die Radantriebswellen aufgebracht werden, können näherungsweise als Funktion des Ausgangsdrehmoments der Brennkraftmaschine und der Umdrehungsbeschleunigung der Brennkraftmaschine ausgedrückt werden. Dementsprechend können die Torsionsmomente näherungsweise durch die Torsionsmoment-Berechnungseinrichtungen auf Grundlage des Ausgangsdrehmoments der Brennkraftmaschine und der Umdrehungsbeschleunigung der Brennkraftmaschine errechnet werden.

Auf diese Weise können die Torsionsmomente der Radantriebswellen auf indirekte Weise aus dem Ausgangsdrehmoment und der Umdrehungsbeschleunigung der Brennkraftmaschine errechnet werden. Dementsprechend können die Trosionsmomente gemessen wer den, ohne daß eine spezielle Vorrichtung an den Radantriebswellen zum direkten Messen der Momente hinzugefügt werden muß.

Gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Ausgangsdrehmoment der Brennkraftmaschine durch die Ausgangsdrehmoment-Berechnungseinrichtung der Brennkraftmaschine auf Grundlage der Parameter der Brennkraftmaschine errechnet werden. Das Getriebedrehmoment des Getriebes kann aus dem Ausgangsdrehmoment der Brennkraftmaschine und dem Drehmomentverhältnis, welches aus der Umdrehungsgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine und der Umdrehungsgeschwindigkeit des Getriebes errechnet wurde, errechnet werden. Weiterhin kann die Umdrehungsbeschleunigung des Getriebes durch die Getriebe-Umdrehungsbeschleunigungs-Berechnungseinrichtung durch Differenzierung der Umdrehungsgeschwindigkeit des Getriebes berechnet werden. Die Torsionsmomente, welche auf die Radantriebswellen ausgeübt werden, können näherungsweise als Funktion des Getriebedrehmoments und der Umdrehungsbeschleunigung des Getriebes ausgedrückt werden. Dementsprechend können die Torsionsmomente näherungsweise durch die Torsionsmoment-Berechnungseinrichtung auf Grundlage des Getriebedrehmoments und der Umdrehungsbeschleunigung des Getriebes berechnet werden.

Auf diese Weise werden die Torsionsmomente der Radantriebswellen auf indirekte Weise aus dem Ausgangsdrehmoment und der Umdrehungsbeschleuigung des Getriebes berechnet. Dementsprechend können die Torsionsmomente festgestellt werden, ohne daß eine spezielle Vorrichtung an den Radantriebswellen zum direkten Messen der Momente hinzugefügt werden muß.

Gemäß dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung, da das Ausgangsdrehmoment der Antriebseinheit beim Bremsen außer Betracht bleiben kann, können die Torsionsmomente, welche auf Radantriebswellen beim Bremsen ausgeübt werden, näherungsweise als Funktion der Umdrehungsbeschleunigung der Antriebseinheit beim Bremsen ausgedrückt werden. Dementsprechend können die Torsionsmomente näherungsweise berechnet werden und die Tor sionsmomente beim Bremsen können auf indirekte Weise festgestellt werden.

Gemäß dem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung, da das Ausgangsdrehmoment der Brennkraftmaschine beim Bremsen vernachlässigt werden kann, kann das Torsionsmoment, welches auf die Antriebswelle beim Bremsen ausgeübt wird, näherungsweise als Funktion der Umdrehungsbeschleunigung des Getriebes beim Bremsen ausgedrückt werden. Dementsprechend können die Torsionsmomente näherungsweise berechnet werden. Die Torsionsmomente können beim Bremsen auf indirekte Weise festgestellt werden.

Gemäß dem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das Ausgangsdrehmoment der Brennkraftmaschine im Einklang mit der Umdrehungsgeschwindigkeit und der Drosselklappenöffnung der Brennkraftmaschine bestimmt. Daher kann das Ausgangsdrehmoment auf Grundlage der Drosselklappenöffnung und der Umdrehungsgeschwindigkeit berechnet werden.

Gemäß dem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das Ausgangsdrehmoment der Brennkraftmaschine in Übereinstimmung mit dem Ansaugdruck und der Umdrehungsgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine bestimmt. Daher können die Ausgangsdrehmomente auf Grundlage des Ansaugdruckes und der Umdrehungsgeschwindigkeit errechnet werden.

Gemäß dem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das Ausgangsdrehmoment der Brennkraftmaschine in Übereinstimmung mit der Umdrehungsgeschwindigkeit und dem Füllungsgrad der Brennkraftmaschine bestimmt. Daher können die Ausgangsdrehmomente auf Grundlage der Umdrehungsgeschwindigkeit und des Füllungsgrades errechnet werden.

Gemäß dem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung können die Ausgangsdrehmomente auf Grundlage von Parametern, wie einer Versorgungsspannung, einer Frequenz, der Umdrehungssgeschwindigkeit, auftretenden Schlupf oder dergleichen errechnet werden. Dies gilt auch für den Fall, daß dem die Antriebseinheit ein Induktionsmotor ist.

Gemäß dem zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Auftreten von Schlupf an den Rädern auf Grundlage der Werte der Torsionsmomente, welche durch die Torsionsmoment-Berechnungseinrichtung errechnet wurden, festgestellt werden. Daher kann das Auftreten des Schlupfes der Räder indirekt und zuverlässig festgestellt werden.

Gemäß dem elften Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Straßenreibungskoeffizient zwischen dem Rad und der Straße auf Grundlage des Wertes des Torsionsmoments, welches durch die Torsionsmoment-Berechnungseinrichtung errechnet wurde, errechnet werden. Daher kann der Straßenreibungskoeffizient auf indirekte Weise und gleichzeitig genau berechnet werden.

Gemäß dem zwölften Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Ausgangsdrehmoment der Antriebseinheit auf Grundlage der Parameter der Antriebseinheit berechnet werden. Als Parameter der Antriebseinheit kommen in Frage, beispielsweise im Fall einer Brennkraftmaschine, die Umdrehungszahl der Maschine, die Drosselklappenöffnung, der Ansaugdruck, der Füllungsgrad und dergleichen. Das Ausgangsdrehmoment kann auf indirekte Weise aus diesen Parametern errechnet werden. Die Torsionsmomente, welche auf die Radantriebswellen aufgebracht werden, könne näherungsweise als Funktion des Ausgangsdrehmoments der Antriebseinheit und der Umdrehungsbeschleunigung der Antriebseinheit ausgedrückt werden. Dementsprechend kann das Torsionsmoment näherungsweise durch Berechnung der Umdrehungsbeschleunigung der Antriebseinheit berechnet werden.

Auf diese Weise können die Torsionsmomente der Radantriebswelle indirekt aus dem Ausgangsdrehmoment der Antriebseinheit und der Rotationsbeschleunigung der Antriebseinheit berechnet werden. Daher können die Torsionsmomente näherungsweise berechnet werden, ohne daß eine spezielle Vorrichtung an den Radantriebswellen zum direkten Messen der Momente hinzugefügt werden muß.

Gemäß dem dreizehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Ausgangsdrehmoment der Brennkraftmaschine auf Grundlage der Parameter der Brennkraftmaschine errechnet werden. Die Torsionsmomente, welche auf die Radantriebswellen ausgeübt werden, können näherungsweise als Funktion des Ausgangsdrehmoments der Brennkraftmaschine und der Umdrehungsgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine ausgedrückt werden. Daher können die Torsionsmomente näherungsweise durch Berechnung der Umdrehungsgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine berechnet werden.

Auf diese Weise können die Torsionsmomente der Radantriebswellen auf indirekte Weise aus dem Ausgangsdrehmoment der Brennkraftmaschine und der Umdrehungsgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine berechnet werden. Daher können die Torsionsmomente bestimmt werden, ohne daß eine spezielle Vorrichtung an den Radantriebswellen zum direkten Messen der Momente hinzugefügt werden muß.

Gemäß dem vierzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung können die Torsionsmomente, welche auf die Radantriebswellen ausgeübt werden, näherungsweise als Funktion des Getriebedrehmoments und der Umdrehungsbeschleunigung des Getriebes ausgedrückt werden. Dementsprechend können die Torsionsmomente näherungsweise durch Berechnen der Getriebedrehmomente und der Rotationsbeschleunigung des Getriebes berechnet werden.

Auf diese Weise werden die Torsionsmomente der Radantriebswellen auf indirekte Weise aus dem Getriebedrehmoment und der Umdrehungsbeschleunigung des Getriebes errechnet. Daher können die Torsionsmomente bestimmt werden, ohne daß eine spezielle Vorrichtung an den Radantriebswellen zum direkten Messen der Momente hinzugefügt werden muß.

Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen näher erläutert.
Hierbei zeigen:
1 eine Konstruktionsdarstellung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, in der das gezeigte Getriebe ein Schaltgetriebe ist;
2 ein Blockdiagramm, welches die Anordnung einer elektronischen Schaltung gemäß dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel zeigt;
3 eine Darstellung, welche den inneren Aufbau der elektronischen Schaltung gemäß dem Ausführungsbeispiel nach 1 zeigt;
4(a) und 4(b) sind Darstellung, welche Veranschaulichungen eines Antriebssystems gemäß dem Ausführungsbeispiel nach 1 zeigen, wobei 4a eine Veranschaulichung eines Kraftübertragungssystems und 4b eine Veranschaulichung einer Radeinheit ist;
5 ein Flußdiagramm, welches den Betrieb der elektronischen Schaltung gemäß dem Ausführungsbeispiel nach 1 zeigt;
6 eine Charakteristik des Ausgangsdrehmoments einer Maschine, welche eine Beziehung zwischen der Drehgeschwindigkeit der Maschine und dem Ausgangsdrehmoment der Maschine mit der Drosselklappenöffnung als Parameter gemäß dem Ausführungsbeispiel nach 1 zeigt;
7 eine Konstruktionsdarstellung eines anderen Ausführungsbeispiels dieser Erfindung, bei der das Getriebe ein Automatikgetriebe ist;
8 ein Blockdiagramm, welches den Aufbau einer elektronischen Schaltung gemäß dem Ausführungsbeispiel nach 7 zeigt;
9(a) und 9(b) sind Darstellungen, welche Veranschaulichungen eines Antriebssystems gemäß dem Ausführungsbeispiel nach 7 zeigen, wobei 9(a) eine Veranschaulichung eines Kraftübertragungssystems und 9(b) eine Veranschaulichung einer Radeinheit zeigt;
10 ein Flußdiagramm, welches den Betrieb der elektronischen Schaltung gemäß dem Ausführungsbeispiel nach 7 zeigt;
11 eine Charakteristik eines Drehmomentwandlers nach dem Ausführungsbeispiel nach 7;
12 ein Blockdiagramm, welches den Aufbau einer elektronischen Schaltung gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
13 ein Blockdiagramm, welches den Aufbau einer elektronischen Schaltung gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel dieser Erfindung zeigt;
14 eine Charakteristik des Ausgangsdrehmoments einer Maschine, welche eine Beziehung zwischen der Umdrehungsgeschwindigkeit der Maschine und dem Ausgangsdrehmoment der Maschine mit dem Ansaugdruck als Parameter zeigt;
15 eine Charakteristik des Ausgangsdrehmoments einer Maschine, welche eine Beziehung zwischen der Umdrehungsgeschwindigkeit der Maschine und dem Ausgangsdrehmoment der Maschine mit dem Füllungsgrad als Parameter zeigt;
16 ein Blockdiagramm, welches die Anordnung eines anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung zeigt;
17 ein Flußdiagramm, welches den Betrieb der Ausführungsform nach 16 im Bremsvorgang erläutert;
18 ein Flußdiagramm, welches den Betrieb der Ausführungsform nach 16 bei schnellem Beschleunigen zeigt; und
19 ein Blockdiagramm, welches die Anordnung einer anderen Ausführungsform der Erfindung zeigt.
Ausführungsbeispiel 1:
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die 1 bis 6 näher erläutert. 1 ist eine Konstruktionsdarstellung, welche die gesamte Anordnung in einem Fall zeigt, in dem ein Schaltgetriebe als Getriebe Verwendung findet. 2 zeigt ein Blockdiagramm, welches die Anordnung einer elektronischen Schaltung zeigt und 3 ist eine Darstellung, welche den innere Aufbau der elektronischen Schaltung zeigt. 4(a) und 4(b) sind Darstellun gen, welche ein Antriebssystem von einer Maschine auf Räder eines Automobils veranschaulichen, wobei 4(a) eine Veranschaulichung des Kraftübertragungssystems und 4(b) eine Veranschaulichung einer Radeinheit ist. 5 ist ein Flußdiagramm, welches den Betrieb einer elektronischen Schaltung erläutert und 6 ist eine Charakteristik des Ausgangsdrehmoments der Maschine, welche eine Beziehung zwischen der Maschinen-Umdrehungs-Geschwindigkeit und dem Ausgangsdrehmoment der Maschine mit der Drosselklappenöffnung als Parameter zeigt. Weiterhin findet dieses Ausführungsbeispiel auf ein Kraftfahrzeug vom FR-Typ Anwendung, bei dem die Maschine vorne und der Antrieb hinten angeordnet ist, und das eine Maschine vom Otto-Typ aufweist.
In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine Vierzylinder-Maschine vom Einspritztyp als Antriebseinheit und Brennkraftmaschine, in der Benzin als Kraftstoff verwendet wird. Das Bezugszeichen 2 bezeichnet ein Ansaugrohr und Bezugszeichen 3 einen Luftdurchflußmesser, der nach dem Prinzip der Karmanschen Wirbelstraße arbeitet. Dabei wird eine Flußrate von in die Maschine angesaugter Luft durch die Frequenz eines Karman-Wirbels gemessen.
Das Bezugszeichen 4 bezeichnet eine Zündkerze (in 1 ist lediglich eine Zündkerze für einen Zylinder gezeigt) und das Bezugszeichen 5 bezeichnet eine Verteileinrichtung, welche Hochspannung auf die Zündkerzen 4 der jeweiligen Zylinder verteilt. Bezugszeichen 6 bezeichnet einen Drehzahlmesser der Maschine, welcher an der Verteileinrichtung 5 vorgesehen ist und der eine Maschinenumdrehungszahl bestimmt, wobei er eine vorbestimmte Anzahl von Pulsen pro Umdrehung übermittelt.
Das Bezugszeichen 7 bezeichnet eine Drosselklappe, welches in Abhängigkeit des Grades, mit dem ein Gaspedal 8 gedrückt wird, über einen Verbindungsmechanismus betätigt wird, um die Ansaugmenge der Maschine zu steuern. Das Bezugszeichen 9 bezeichnet einen Drosselklappenöffnungssensor, welcher die Drosselklappenöffnung in Form eines Spannungssignals in Abhängigkeit vom Öff nungsgrad über ein Potentiometer (nicht gezeigt), welches mit der Drosselklappe 7 in Verbindung steht, erfaßt.
Bezugszeichen 10 bezeichnet einen Ansaugrohrdruck-Sensor, der den Druck im Ansaugrohr 2 auf der Rückseite der Drosselklappe 7 unter Verwendung des piezoelastischen Effekts auf einem Siliziumchip bestimmt.
Die Bezugszeichen 20 und 21 bezeichnen jeweils rechte und linke Radantriebswellen, auf welche die Leistung der Maschine 1 über ein Getriebe 22, eine Gelenkwelle 23 und ein Differential 24 übertragen wird. Die Bezugszeichen 25 und 26 bezeichnen jeweils Geschwindigkeitssensoren des rechten und linken Antriebsrades, wobei jeder aus einem zahnradförmigen Rotor und einer elektromagnetischen Aufnahmespule besteht, und wobei jeder eine Wechselstromspannung erzeugt mit einer Frequenz in Übereinstimmung mit der Anzahl der Umdrehungen pro Zeiteinheit. Dies geschieht über eine Veränderung im Abstand zwischen dem Rotor, welcher synchron mit dem Rad rotiert und der elektromagnetischen Aufnahmespule und dementsprechend über eine Veränderung des magnetischen Flusses, der hervorgerufen bzw. verstärkt wird durch Permanentmagneten der elektromagnetischen Sondenspule.
Die Bezugszeichen 27 und 28 bezeichnen jeweils rechte und linke Bremsvorrichtungen, welche an den Antriebswellen 20 und 21 vorgesehen sind. Die Bezugszeichen 29 und 30 bezeichnen rechte und linke Antriebsräder, welche durch die Antriebswellen 20 und 21 angetrieben werden. Die Bezugszeichen 31 und 32 bezeichnen jeweils Wellen, welche zwischen den Bremsen 27 und 28 und den Rädern 29 und 30 angeordnet sind.
Weiterhin bezeichnen die Bezugszeichen 33 und 34 ein rechtes und linkes vorderes Rad.
Das Bezugszeichen 40 bezeichnet eine elektronische Schaltung, welche unter Verwendung eines Mikrocomputers aufgebaut ist. Wie in 2 gezeigt, ist die elektronische Schaltung 40 mit einem Maschinenumdrehungs-Winkelgeschwindigkeits-Detektor 40a und einer Maschinenumdrehungs-Winkelbeschleunigungs-Berechnungsein richtung 40b, einem Maschinenausgangs-Drehmomentdetektor 40c und einer Torsionsmoment-Berechnungseinrichtung 40d versehen.
Weiterhin ist die elektronische Schaltung an den Maschinen-Drehzahlsensor 6 angeschlossen, den Drosselklappenöffnungssensor 9, dem rechten Antriebsradsensor 25 und dem linken Antriebsradsensor 26.
Ferner sind die jeweiligen Komponenten der elektronischen Schaltung 40 intern, wie in 3 gezeigt, verbunden.
In 3 bezeichnet das Bezugszeichen 41 eine zentrale Recheneinheit (CPU) zum Einlesen von Werten, welche von den jeweiligen Sensoren 6, 9 , 25 und 26 bestimmt wurden, und zum Durchführen von Berechnungen in Übereinstimmung mit Steuerprogrammen. Das Bezugszeichen 42 bezeichnet einen Festwertspeicher (ROM), in dem die oben genannten Steuerprogramme, ein Kennwertfeld von Maschinenausgangscharakteristiken und Daten das Trägheitsmoment der Maschine und dergleichen gespeichert sind.
Das Bezugszeichen 43 bezeichnet einen RAM-Speicher, in dem Daten von den obengenannten jeweiligen Sensoren und Daten, welche zur Berechnung notwendig sind, zeitweise eingeschrieben und ausgelesen werden.
Das Bezugszeichen 44 bezeichnet eine Einleseeinheit zur Ausgabe von Ausgangssignalen von Signalform-Gestaltungsschaltungen und den jeweiligen Sensoren an die CPU 41. Das Bezugszeichen 45 bezeichnet eine Ausgabeeinheit zur Ausgabe von festgestellten Torsionsmomenten nach außen. Das Bezugszeichen 46 bezeichnet eine Busanordnung, welche die CPU 41, den ROM-Speicher 42 und dergleichen mit der Einleseeinheit 44 und der Ausgabeeinheit 45 verbindet, und die einen Durchgang für verschiedenartige Daten bildet. Das Bezugszeichen 47 bezeichnet eine Stromversorgungsschaltung, um eine Stromversorgung für die jeweils oben genannten Einheiten bereitzustellen.
Bevor der Betrieb der wie oben erläutert aufgebauten Torsionsmoment-Meßvorrichtung beschrieben wird, wird das Prinzip eines Verfahrens zur Berechnung von Torsionsmomenten der Radantriebswellen 20 und 21 unter Verwendung der veranschaulichenden Darstellungen der 4(a) und 4(b) dargelegt. Weiterhin betreffen die Torsionsmomente, welche unter Verwendung dieses Ausführungsbeispiels festgestellt werden, die Momente, welche auf die Radantriebswellen 20 und 21 ausgeübt werden.
Die 4(a) und 4(b) sind beispielhafte Darstellungen, welche eine Veranschaulichung des Antriebssystems von der Maschine 1 eines Kraftfahrzeugs zu den Rädern 29 und 30 zeigt. Das maschinenseitige Getriebe 22, das Differential 24, die Bremsen 27 und 28 und die Räder 29 und 30 sind miteinander über die Gelenkwelle 23, die Radantriebswellen 20 und 21 verbunden, wobei jede der genannten Wellen torsionsfest ist. Weiterhin ist die gesamte Geschwindigkeitsreduzierung, welche sich als Geschwindigkeitsreduzierungsverhälntis ausdrücken läßt, einschließlich der Geschwindigkeitsänderung von der Maschine 1 zu den Rädern 29 und 30 im Getriebe 22 vorgesehen.
Ein Drehmoment wird zwischen der Maschine, dem Differential, den Bremsen und den Rädern über die Wellen, welche jeweils torsionsfest sind und die jeweiligen Abschnitte verbinden, übertragen. Das Drehmoment, welches von der Maschine 1 erzeugt wird, wird mittels des Getriebes 22 vergrößert und über die Gelenkwelle 23 übertragen.
Wenn man das Ausgangsdrehmoment der Maschine 1 als T_E, das Trägheitsmoment der Maschine 1 und des Getriebes 22 als I_E, die Umdrehungsgeschwindigkeit der Maschine als Ω_E, das gesamte Geschwindigkeitsreduzierungsverhältnis einschließlich der Geschwindigkeitsänderungsrate von der Maschine bis zu den Rädern als k_T, den Torsionsfestigkeitskoeffizienten der Gelenkwelle 23 als k_P und den Torsionswinkel der Gelenkwelle als θ_P bezeichnet, kann die Bewegungsgleichung bezüglich der Maschine folgendermaßen dargestellt werden: kT·IE(dωE/dt) = kPθP + kT·TE (1)
Weiterhin wird die Richtung (mit A markierter Pfeil in 4(a)), in welcher die Räder die Maschine treiben, als positiv bezeichnet.
In diesem Fall, wenn man die Umdrehungsgeschwindigkeiten der jeweiligen linken und rechten Antriebsräder als ω_L und ω_R definiert, stellt sich das gesamte Geschwindigkeitsreduzierungsverhältnis k_T einschließlich einer Geschwindigkeitsänderungsrate von der Maschine bis zum Differential folgendermaßen dar, da im Differential die Beziehung gilt, nach der die Eingangs-Umdrehungsgeschwindigkeit gleich einem Mittelwert der beiden Ausgangs-Umdrehungsgeschwindigkeiten ist. Dabei wird k_T als Verhältnis der Maschinen-Umdrehungsgeschwindigkeit ω_E der Maschine und 1/2 (ω₁ + ω_R) dargestellt: kT = (ω1 + ωR)/2ωE (2)
Das Differential wird über ein Drehmoment k_Pθ_P der Gelenkwelle 23 mit einem Drehmoment der Maschine 1 beaufschlagt.
Das Trägheitsmoment des Differentials wird als I_P bezeichnet, die Umdrehungsgeschwindigkeit des Differentials als ω_D, der Torsionsfestigkeitskoeffizient der Radantriebswellen zwischen dem Differential und der Bremse ist als k_D definiert, und der Torsionswinkel der Radantriebswelle zwischen dem Differential und der Bremse ist als θ_D definiert. Das Torsionsmoment k_Pθ_P, welches auf die Gelenkwelle im Differential ausgeübt wird, wird auf die rechte und linke Radantriebswelle 20 und 21 im Differential verteilt. Wenn der Verteilungskoeffizient als k_TD definiert wird, kann die Bewegungsgleichung bezüglich des Differentials folgendermaßen aufgestellt werden: ID·(dωD/dt) = kDθD – kTD·kPθP (3)
Bei einem normalem Differential ist k_TD = 1/2. Das Drehmoment wird zwischen Differential und Bremsen 27 und 28 als Moment k_Dθ_D der Radantriebswellen 20 und 21 übertragen.
Wenn man das Trägheitsmoment der Bremsen 27 und 28 als I_B definiert, die Umdrehungswinkelgeschwindigkeiten der Bremsen als ω_B, das Bremsmoment als T_B, den Torsionsfestigkeitskoeffizienten der Wellen 31 und 32 zwischen den Bremsen und dem Rad als k_B und den Torsionswinkel der Welle 31 oder 30 als θ_B, kann die Bewegungsgleichung bezüglich der Bremsen folgendermaßen aufgestellt werden: IB·(dωB/dt) = kBθB – kDθD (4)
Die Drehmomente werden als Momente k_Bθ_B der Wellen 31 und 32 zwischen den Bremsen und den Rädern von den Bremsen 27 und 28 auf die Räder 29 und 30 übertragen.
Wenn man den effektiven Radius der Räder als r, die Kraft, welche von der Straße ausgeübt wird, als F, das Trägheitsmoment des Rades als I_W und die Umdrehungswinkelgeschwindigkeit des Rades als ω_W definiert, kann die Bewegungsgleichung bezüglich des Rades folgendermaßen aufgestellt werden: IW·(dωW/dt) = F·r – kBθB (5)
Nebenbei bemerkt, wird die Drehrichtung des Rades, wenn das Kraftfahrzeug sich vorwärts bewegt (in die durch Pfeil B in 4(a) markierte Richtung) als positiv definiert. Weiterhin wird bezüglich des von der Straße ausgeübten Moments das Moment in Rückwärtsrichtung auf die Maschine über die Gelenkwelle 23 übertragen, welche die drehmomentübertragende Welle darstellt, welche torsionsfest ist und die Maschine 1 und das Differential 24, die Bremsen 27 und 28 und die Räder 29 und 30 zusammen mit den Radantriebswellen 20 und 21 und den Wellen 31 und 32 verbindet.
Das Torsionsmoment k_Pθ_P, welches nach diesem Ausführungsbeispiel festgestellt wird, wird aus der Gleichung (1) folgendermaßen abgeleitet: kPθP = kT·{IE·(dωE/dt) – TE} (6)
Weiterhin läßt sich aus den Gleichungen (1) und (3) die folgende Gleichung aufstellen: kDθD = ID·(dωD/dt) + kTD·kT·{IE·(dωE/dt) – TE} (7)
In der obigen Gleichung (7) kann der erste Term auf der rechten Seite der Gleichung vernachlässigt werden, wenn das Trägheitsmoment I_D des Differentials 24 ausreichend klein ist. Wenn k_TD·k_T durch den Koeffizienten k1 (= k_TD·k_T) ersetzt wird, der dem gesamten Geschwindigkeitsreduzierungsverhältnis k_TD einschließlich der Geschwindigkeitsänderungsrate von der Maschine 1 bis zu den Rädern 29 und 30 und dem oben genannten Verteilungskoeffizienten k_TD im Differential entspricht, läßt sich die folgende Gleichung aufstellen: kDθD = kl·{IE·(dωE/dt) – TE} (8)
Weiter läßt sich aus den Gleichungen (1), (3) und (4) die folgende Gleichung aufstellen: kBθB = IB·(dωE/dt) + kDθD (9)
Unter Vernachlässigung des Trägheitsmoments der Bremse I_B läßt sich die folgende Gleichung aufstellen: kBθB = kDθD (10)
Wie bereits oben ausgeführt, kann das Torsionsmoment berechnet werden, ohne daß eine spezielle Vorrichtung zum direkten Messen des Moments hinzugefügt werden muß.
Auch in dem Fall, in dem die Räder scharf abgebremst werden, kann das Torsionsmoment der Gelenkwelle 24 oder die Torsionsmomente der Radantriebswellen 20 und 21 aus der Gleichung (6) oder der Gleichung (7) berechnet werden.
Die Torsionsmomente der Wellen 31 und 32 zwischen den Bremsen und den Rädern kann folgendermaßen ausgedrückt werden, wobei das Bremsmoment T_B in Gleichung (4) eingeführt wird, welche die Bewegungsgleichung bezüglich der Bremse darstellt: IB·(dωB/dt) = kBθB – kDθD – TB (11)
Daher läßt sich unter Vernachlässigung des Trägheitsmoments der Bremse I_B die folgende Gleichung aufstellen: kBθB – kDθD = TB (12)
Beispielsweise, wenn das Bremsmoment T_B durch ein Verfahren wie durch Berechnung des Bremsmoments durch Feststellung des Bremsdruckes, ermittelt wird, kann das Torsionsmoment der Wellen 31 und 32 zwischen den Bremsen und den Rädern gemäß Gleichung (11) festgestellt werden.
Nachfolgend wird eine Erläuterung des Vorgangs der Torsionsmoment-Berechnung der Radantriebswellen 20 und 21 gegeben werden, welche durch die elektronische Schaltung auf Grundlage des oben erläuterten Prinzips im Einklang mit dem in 5 gezeigten Flußdiagramm durchgeführt.
Zunächst bestimmt die Routine in Schritt 100, ob eine vorbestimmte Zeit, beispielsweise 5 (msec) oder mehr vergangen sind, nachdem eine Torsions- und/oder Drehmomentberechnung im vorangehenden Prozeß durchgeführt wurde und beendet den Ablauf der Routine, wenn die vorbestimmte Zeit noch nicht vergangen ist. Wenn die vorbestimmte Zeit vergangen ist, schreitet die Routine zur Schritt 110. Das heißt, dieser Schritt 100 stellt den Prozeßschritt dar, daß die Torsionsmoment-Berechnung zu jedem vorbestimmten Zeitintervall durchgeführt wird.
In Schritt 110 errechnet der Maschinenumdrehungs-Winkelgeschwindigkeits-Detektor 40a die Maschinenumdrehungs-Winkelgeschwindigkeit ω_E durch Zählen einer Anzahl von Pulsen N pro Zeiteinheit auf Grundlage des Meßsignals vom Maschinenum-Drehzahlsensor 6.
Daraufhin errechnet in Schritt 120 die Maschinenumdrehungs-Winkelbeschleunigungs-Berechnungseinrichtung 40b die Maschinenumdrehungs-Winkelbeschleunigung (dω_E/dt) aus einer Differenz von der Maschinenumdrehungs-Winkelgeschwindigkeit ω_E(n-1), welche im vorausgehenden Schritt 110 errechnet wurde und der gegenwärtigen Maschinenumdrehungs-Winkelgeschwindigkeit ω_E und einem vergangenen Zeitintervall. Danach rückt die Routine zum Schritt 130 weiter.
Im Schritt 130 bestimmt der Maschinenausgangs-Drehmomentdetektor 40c das Maschinenausgangsdrehmoment T_E über die Parameter der Drosselklappenöffnung ω, welche vom Drosselklappenöffnungssensor 9 gemessen wurde und der Maschinenumdrehungs-Winkelgeschwindigkeit ω_E, welche im Schritt 110 berechnet wurde, über für die Maschine charakteristische Daten, welche im ROM 40 gespeichert sind und welche, wie in 6 gezeigt, vorbestimmt sind.
Im Schritt 140 errechnet die Torsionsmoment-Berechnungseinrichtung 40d die Umdrehungs-Winkelgeschwindigkeiten ω_L und ω_R jeweils des linken und rechten Antriebsrads durch Zählen der Anzahl von Pulsen pro Zeiteinheit der Sensorsignale des rechten und linken Antriebsradsensors 25 und 26. Weiterhin errechnet die Routine, da das Differential eine Beziehung aufweist, in der die Eingangs-Umdrehungsgeschwindigkeit gleich einem mittleren Wert der beiden Ausgangs-Umdrehungsgeschwindigkeiten ist, das totale Geschwindigkeitsreduzierungsverhältnis k_T einschließlich der Geschwindigkeitsänderungsrate von der Maschine bis zum Differential dadurch, daß sie es als Verhältnis der Maschinen-Umdrehungswinkelgeschwindigkeit ω_E, welche im Schritt 110 errechnet wurde und 1/2 (ω_L + ω_R) wie in der nachfolgenden Gleichung gezeigt, ausdrückt: kT = (ωL + ωR)/2ωE
Die Routine errechnet den Koeffizienten k1, der dem gesamten Geschwindigkeitsreduzierungsverhältnis k_T und dem Verteilungskoeffizienten k_TD im Differential entspricht, wie in der nachfolgenden Gleichung gezeigt und schreitet zum nächsten Schritt vor: kl = kTD·kT
Im Schritt 150 errechnet die Torsionsmoment-Berechnungseinrichtung 40d das Torsionsmoment k_Dθ_D über die Maschinenumdrehungs-Winkelbeschleunigung (dω_E/dt), das Maschinenausgangsdrehmoment T_E und den Koeffizienten kl, die in den Schritten 120 bis 140 errechnet wurden, wie in der nachfolgenen Gleichung gezeigt: kDθD = kl{IE·(dωE/dt) – TE}
In diesem Fall wird ein vorbestimmter Wert, welcher im ROM 42 gespeichert ist, als Trägheitsmoment I_E für das Maschinensystem verwendet. Weiterhin wird in diesem Ausführungsbeispiel das gesamte Geschwindigkeitsreduzierungsverhälnis k_T von der Maschine 1 bis an die Räder 29 und 30 über die Gleichung (2) berechnet. Allerdings kann das gesamte Geschwindigkeitsreduzierungsverhältnis auf andere Methoden erhalten werden, beispielsweise aus einem Verhältnis einer Kraftfahrzeuggeschwindigkeit und der Umdrehungszahl der Maschine oder dergleichen.
Wie zuvor unter Bezugnahme auf das Ausführungsbeispiel 1 ausgeführt, wird das Abarbeiten von Schritt 110 bis Schritt 150 zu jedem vorbestimmten Zeitintervall durchgeführt und das Torsionsmoment berechnet. Daher kann das Torsionsmoment festgestellt werden, ohne daß eine spezielle Vorrichtung an den Radantriebswellen zum direkten Messen der Momente hinzugefügt werden muß, wie dies herkömmlich der Fall ist, festgestellt werden. Weiterhin können, was die in diesem Ausführungsbeispiel verwendeten Sensoren anbelangt, Sensoren, welche in anderen Steuersystem eines Kraftfahrzeuges verwendet werden, beispielsweise in einem Anti-Schlupf-Steuersystem oder einem Kraftstoffeinspritzsystem einer Maschine ebenfalls als Sensoren für dieses Ausführungsbeispiels eingesetzt werden. Daher ist es nicht notwendig, eine spezielle Vorrichtung zum direkten Erfassen das Drehmoments hinzuzufügen. Die Erfindung ist deshalb im Vergleich zu herkömmlichen Moment-Bestimmungsvorrichtungen kostengünstig und die Freiheiten bezüglich Einbau oder dergleichen wurden erweitert.
Ausführungsbeispiel 2:
Eine Erläuterung eines anderen Ausführungsbeispiel dieser Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die 7 bis 11 angegeben. 7 ist eine Konstruktionsdarstellung, welche die gesamte Anordnung in einem Fall zeigt, in dem das Getriebe ein Automatikgetriebe ist, und 8 ist ein Blockdiagramm, welches die Anordnung einer elektronischen Schaltung zeigt. 9(a) und 9(b) sind Darstellungen, welche ein Antriebssystems von einer Maschine zu den Rädern eines Kraftfahrzeugs veranschaulichen, wobei 9(a) eine Veranschaulichung eines Kraftübertragungssystems zeigt und 9(b) eine Veranschaulichung einer Radeinheit ist. 10 ist ein Flußdiagramm, welches den Betrieb der elektronischen Schaltung erläutert. 11 ist eine Charakteristik eines Drehmomentkonverters, welche eine Beziehung zwischen dem Verhältnis (ω₁/ω_E) der Eingangs-Umdrehungswinkelgeschwindigkeit des Automatikgetriebes in Bezug zur Maschinenumdrehungsgeschwindigkeit zeigt, welche im ROM 42 als Kennfeld gespeichert ist.
In 7 bezeichnet das Bezugszeichen 50 ein Automatikgetriebe, das Bezugszeichen 51 einen Drehmomentkonverter im Automatikgetriebe 50, das Bezugszeichen 52 bezeichnet einen Schaltgetriebezug, das Bezugszeichen 53 bezeichnet eine Overdrive-Kupplung, und das Bezugszeichen 54 bezeichnet eine Ausgangswelle des Schaltgetriebezugs 52. Das Bezugszeichen 55 bezeichnet einen Eingangsumdrehungssensor des Automatikgetriebes, welcher mit einem Rotor, welcher an einem äußeren Randbereich der Overdrive-Kupplung 53 befestigt ist und einem magnetischen Sensor, welcher am Gehäuse befestigt ist und welcher die Eingangsumdrehungszahl des Schaltgetriebezuges des Automatikgetriebes feststellt. Das Bezugszeichen 56 bezeichnet einen Ausgangsumdrehungssensor, welcher an der Ausgangswelle 54 angeordnet ist und welcher die Umdrehungszahl der Ausgangswelle 54 des Schaltgetriebezuges mittels eines Rotors, der ein Signal bestehend aus vier Pulsen pro Umdrehung der Ausgangswelle 54 ausgibt und mittels eines Aufnehmers bestimmt. Das Bezugszeichen 60 bezeichnet eine elektronische Schaltung.
Der weitere Aufbau ist darüber hinaus der gleiche wie beim Ausführungsbeispiel 1, welches in 1 gezeigt ist und daher sind die entsprechenden Teile mit den selben Bezugszeichen versehen und eine Erläuterung kann unterbleiben.
Nachfolgend wird eine Erläuterung einer Anordnung der elektronischen Schaltung 60 im Detail gegeben. 8 ist die elektronische Schaltung 60 mit einem Eingangsumdrehungs-Winkelgeschwindigkeits-Detektor 60a, einer Eingangsumdrehungs-Winkelbe schleunigungs-Berechnungseinrichtung 60b, einem Ausgangsumdrehungs-Winkelgeschwindigkeitssensor 60c und einer Torsionsmoment-Berechnungseinrichtung 60d versehen. Weiterhin ist die elektronische Schaltung am Maschinen-Drehzahlsensor 6, am Drosselklappenöffnungssensor 9, am rechten Antriebsradsensor 25, am linken Antriebsrad 26, am Automatikgetriebe-Eingangsumdrehungssensor 55 und am Automatikgetriebe-Ausgangssensor 56 angeschlossen.
Darüber hinaus sind in der elektronischen Schaltung 60 die jeweiligen Komponenten wie im anhand der 3 erläuterten Ausführungsbeispiel 1 intern verbunden.
Bevor der Ablauf erklärt wird, soll eine Erläuterung des Prinzips des Torsionsmoment-Berechnungsverfahrens für die Radantriebswellen 20, 21 gegeben werden, unter Verwendung der Veranschaulichungen der 9(a) und 9(b). Das Torsionsmoment-Berechnungsverfahren wird in der elektronischen Schaltung 60 durchgeführt. Weiterhin sind die Torsionsmomente, welche vom Ausführungsbeispiel 2 ermittelt werden, Momente, welche auf die Radantriebswellen 20 und 21 ausgeübt werden.
In 9(a) und 9(b) wird das Drehmoment von der Maschine 1 über den Schaltgetriebezug 52 im Einklang mit der Charakteristik des Drehmomentkonverters nach 11 übertragen.
Wenn man das Ausgangsdrehmoment des Drehmomentkonverters 51 als T₀ definiert und das Drehmomentverhältnis des Drehmomentkonverters als t, läßt sich die folgende Gleichung aufstellen: T0 = t·TE (21)
In dieser Gleichung ist das Drehmomentverhältnis t des Drehmomentkonverters 51 als Funktion eines Geschwindigkeitsverhältnisses der Automatikgetriebe-Eingangsumdrehungs-Winkelgeschwindigkeit (Ausgangsumdrehung-Winkelgeschwindigkeit des Drehmomentkonverters) ω₁ und der Maschinenumdrehungs-Winkelgeschwindigkeit ω_E ausgedrückt und dementsprechend ist das Geschwindigkeitsverhältnis γ durch die folgende Gleichung ausgedrückt: γ = ω1/ωE (22)
Das Geschwindigkeitsreduktionsverhältnis k_TA von der Detektionsstelle der Eingangsumdrehungs-Winkelgeschwindigkeit ω₁ des Automatikgetriebes, d. h. dem Installationsort des Automatikgetriebe-Eingangsumdrehungssensors 55 und den Rädern 29 und 30, ist durch die nachfolgende Gleichung gegeben: kTA = (ωR + ωL)/2ω1 (23)
Die Bewegungsgleichung am Getriebeabschnitt kann folgendermaßen unter Verwendung der Automatikgetriebe-Eingangsumdrehungs-Winkelgeschwindigkeit ω1 und dem Ausgangsdrehmoment T₀ des Drehmomentkonverters ausgedrückt werden: kTA·IE(dω1/dt) = kPθP + kTA·T0 (24)
Das Torsionsmoment wird aus den Gleichungen (3) und (24) wie folgt berechnet, wobei I_D vernachlässigt wird, da es als ausreichend klein angesehen werden kann: kDθD = k2·IE·(dω1/dt) – k2·T0, (25)wobei k2 ein Koeffizient ist, der dem gesamten Geschwindigkeitsreduzierungsverhältnis einschließlich der Geschwindigkeitsänderungsrate zwischen dem Installationsort des Automatikgetriebe-Eingangsumdrehungssensor 55 und den Rädern 29 und 30 und dem Verteilungskoeffzienten k_TD im Differential 24 entspricht, welcher sich folgendermaßen ausdrücken läßt: k2 = kTD·kTA (26)
Weiterhin läßt sich das Geschwindigkeitsreduzierungsverhältnis k_T2 zwischen dem Detektionsort der Automatikgetriebe-Ausgangsumdrehungs-Winkelgeschwindigkeit ω_P, d. h. dem Installationsort des Automatikgetriebe-Ausgangsumdrehungssensors 56 und den Rädern 29 und 30 folgendermaßen ausdrücken: kT2 – (ωR + ωL)/2ωP (27)
Die Bewegungsgleichung am Getriebeabschnitt kann unter Verwendung der Automatikgetriebe-Ausgangsumdrehungs-Winkelgeschwindigkeit ω_P und dem Ausgangsdrehmoment T₀ des Konverters folgendermaßen ausgedrückt werden: kT2·IE(dωP/dt) = kPθP + kTA·T0 (28)
Das Torsionsmoment wird aus den Gleichungen (3) und (28) berechnet, wobei I_D vernachlässigt wird, da es als ausreichend klein angesehen werden kann: kDθD = k3·IE(dωP/dt) – k2·T0 (29)
In dieser Gleichung ist k3 ein Koeffizient, welcher dem gesamten Geschwindigkeitsreduzierungsverhältnis einschließlich der Geschwindigkeitsänderungsrate zwischen dem Installationsort des Automatikgetriebe-Ausgangs-Umdrehungssensors 56 und den Rädern 29 und 30 und dem Verteilungskoeffizienten k_TD im Differential 24 entspricht, wobei sich k3 folgendermaßen ausdrücken läßt: k3 = kTD·kT2 (30)
Eine Erläuterung des Betriebs der elektronischen Schaltung, welche nach dem oben erläuterten Prinzip arbeitet, wird nachfolgend unter Bezugnahme auf das Flußdiagramm von 10 gegeben.
Die Abläufe zwischen Schritt 100 und 130 sind dieselben wie in dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel 1. Das heißt in Schritt 100 bestimmt die Routine, ob eine vorbestimmte Zeit oder mehr vergangen oder nicht vergangen ist, nachdem die Torsionsmoment-Berechnung in einem vorausgegangenen Prozeß durchgeführt wurde und schreitet zu Schritt 110, wenn die vorbestimmte Zeit vergangen ist. In Schritt 110 errechnet die Routine die Maschinenumdrehungs-Winkelgeschwindigkeit ω_E durch Zählen einer Anzahl von Pulsen N pro Zeiteinheit auf Grundlage des Meßsignals des Maschinen-Drehzahlsensors 6. Daraufhin bestimmt die Routine in Schritt 120 die Maschinenumdrehungs-Winkelbeschleunigung (dω_E/dt) und schreitet zu Schritt 130. Im Schritt 130 errechnet die Routine das Maschinenausgangs-Drehmoment T_E in Übereinstimmung mit der in 6 gezeigten Maschinencharakteristik und schreitet zu Schritt 210.
In Schritt 210 berechnet die Routine die Eingangsumdrehungs-Winkelgeschwindigkeit ω₁ des Automatikgetriebes durch den Eingangsumdrehungs-Winkelgeschwindigkeitssensor 60a auf Grundlage des Meßsignals des Automatikgetriebe-Eingangsumdrehungssensors 55.
Im Schritt 220 errechnet die Routine die Eingangsumdrehungs-Winkelbeschleunigung (dω₁/dt) durch Differentiation der gemessenen Eingangsumdrehungs-Winkelgeschwindigkeit ω₁ des Automatikgetriebes durch die Eingangsumdrehungs-Winkelbeschleunigungs-Berechnungseinrichtung 60b.
Im Schritt 230 errechnet die Routine die Ausgangsumdrehungs-Winkelgeschwindigkeit ω_P des Automatikgetriebes durch den Ausgangsumdrehungs-Winkelgeschwindigkeitssensor 60c auf Grundlage des Meßsignals des Automatikgetriebe-Ausgangsumdrehungssensors 56.
Im Schritt 240 errechnet die Routine das Geschwindigkeitsverhältnis γ (= ω₁/ω_E) der Eingangsumdrehungs-Winkelgeschwindigkeit ω₁ des Automatikgetriebes, welche im Schritt 210 errechnet wurde und der Maschinenumdrehungs-Winkelgeschwindigkeit ω_E, welche im Schritt 110 errechnet wurde, und errechnet das Drehmomentverhältnis t des Drehmomentkonverters im Einklang mit der in 11 gezeigten Charakteristik des Drehmomentkonverters, welche im ROM 42 gespeichert ist, durch die Torsionsmoment-Berechnungseinrichtung 60d, welche gleichzeitig die Getriebemoment-Berechnungseinrichtung darstellt.
Weiterhin berechnet die Routine das Ausgangsdrehmoment T₀ (= t·T_E), welches das Getriebedrehmoment darstellt, unter Verwendung der Gleichung (21).
Im Schritt 250 errechnet die Routine den Koeffizienten k2 (= k_TD·k_TA), welcher dem gesamten Geschwindigkeitsreduzierungs verhältnis einschließlich der Geschwindigkeitsänderungsrate zwischen dem Drehmomentkonverter 51 (dem Installationsort des Automatikgetriebe-Eingangsumdrehungssensors 55) und dem Differential 24 sowie und dem Verteilungskoeffzienten im Differential entspricht. Weiterhin berechnet die Routine den Koeffizienten k3 (= k_TD·k_T2), welcher dem gesamten Geschwindigkeitsreduzierungsverhältnis einschließlich der Geschwindigkeitsänderungsrate zwischen dem Installationsort des Automatikgetriebe-Aingangsumdrehungssensors 56 und den Rädern 29 und 30 sowie dem Verteilungskoeffizienten k_TD im Differential entspricht gemäß den Gleichungen (26) und (27) über die Torsionsmoment-Berechnungseinrichtung 60d.
Im Schritt 260 errechnet die Routine das Torsionsmoment durch die Torsionsmoment-Berechnungseinrichtung 60d gemäß der Gleichung (29), welche nachfolgend gezeigt ist: kDθD = k3·IE(dωP/dt) – k2·T0
Weiterhin, wenn das Torsionsmoment unter Verwendung der Gleichung (25) errechnet wird, führt die Routine die Schritte 250 und 260 wie folgt aus:
Im Schritt 250 errechnet die Routine den Koeffizienten k2 (= k_TD·k_TA), welcher dem gesamten Geschwindigkeitsreduzierungsverhätnis einschließlich der Geschwindigkeitsänderungsrate zwischen dem Drehmomentkonverter 51 (dem Installationsort des Automatikgetriebe-Eingangsumdrehungssensors 55) und dem Differential 24 sowie dem Verteilungskoeffizienten im Differential entspricht unter Verwendung der Drehmomentberechnungseinrichtung 60d. In diesem Fall ist es nicht notwendig, die Ausgangsumdrehungs-Winkelgeschwindigkeit ω_P des Automatikgetriebes in Schritt 230 zu berechnen.
In Schritt 260 errechnet die Routine das Torsionsmoment gemäß der Gleichung (25) durch die Torsionsmoment-Berechnungseinrichtung 60d, welche nachfolgend dargestellt ist: kDθD = k2·IE(dω1/dt) – k2·T0
Wie oben ausgeführt, wird auch im Ausführungsbeispiel 2 das Torsionsmoment zu jedem vorbestimmten Zeitintervall errechnet und daher kann das Torsionsmoment bestimmt werden, ohne daß eine spezielle Vorrichtung an den Radantriebswellen zum direkten Messen der Momente hinzugefügt werden muß, wie dies nach herkömmlicher Art der Fall ist. Weiterhin sind die Sensoren, welche im zweiten Ausführungsbeispiel Verwendung finden, Sensoren, welche in anderen Steuersystemen des Kraftfahrzeugs beispielsweise in einem Anti-Schlupf-Steuersystem und einem Einspritzsystem der Maschine verwendet werden. Daher ist die Erfindung im Vergleich zu den herkömmlichen Drehmoment-Meßvorrichtungen kostengünstig.
Im Ausführungsbeispiel 1 oder 2 wird die Umdrehungs-Winkelgeschwindigkeit und das Ausgangsdrehmoment an einem willkürlichen Bauteil, welches in der Nähe der Maschine angeordnet ist und in dem Torsion nicht hervorgerufen wird, unter Verwendung bereits existierender Sensoren, welche in anderen Systemen eines Automobils verwendet werden, gemessen, wobei die Koeffizienten k1 der Gleichung (8) oder die Koeffizienten k2 und k3 aus den Gleichungen (26) und (30) jeweils passend im Einklang mit den Installationsorten der Sensoren gewählt werden, durch die das Torsionsmoment bestimmt werden kann, ohne daß eine spezielle Vorrichtung an den Radantriebswellen zum direkten Messen der Momente hinzugefügt werden muß.
In diesem Fall ist es wichtig, die Umdrehungswinkelgeschwindigkeit eines Bauteils zu messen, in dem keine Torsion auftritt. Wenn keine Torsion auftritt, kann (dω_E/dt), (dω₁/dt) oder (dω_P/dt) durch Berechnung ermittelt werden. Wenn allerdings Torsion auftritt, ist die Torsion Schwankungen unterworfen und daher ist es nicht möglich (dω_E/dt), (dω₁/dt) oder (dω_P/dt) über Berechnung zu erhalten. Daher kann das Torsionsmoment nicht dadurch ermittelt werden, daß die Umdrehungswinkelgeschwindigkeit an einem Bauteil gemessen wird, bei dem Torsion auftritt, beispielsweise am Rad oder an der Bremse.
Ausführungsbeispiel 3:
In den Veranschaulichungen nach den 4(a) und 4(b) hebt ein Fahrer beim Bremsen seinen Fuß vom Gaspedal und tritt auf die Bremse. In diesem Augenblick ist die Drosselklappe 7 (1) vollständig geschlossen und daher kann das Maschinenausgangs-Drehmoment T_E vernachlässigt werden. Daher läßt sich die Gleichung (8) zur Berechnung des Torsionsmoments der Antriebswellen 20 und 21 durch die folgende Gleichung (31) ausdrücken: kDθD = kl·IE(dωE/dt) (31)
Dementsprechend kann statt durch die elektronische Schaltung 40 in 1 das Torsionsmoment folgendermaßen unter Verwendung einer elektronischen Schaltung 70, welche in einem Blockdiagramm in 12 dargestellt ist, berechnet werden. Die elektronische Schaltung 70 umfaßt einen Bremsvorgang-Maschinenumdrehung-Winkelgeschwindigkeits-Detektor 70a, eine Bremsvorgang-Maschinenumdrehung-Winkelbeschleunigungs-Berechnungseinrichtung 70b und eine Torsionsmoment-Berechnungseinrichtung 70d. Die notwendigen Sensoren in diesem Fall sind der Maschinen-Drehzahlsensor 6, der rechte Antriebsradsensor 25 und der linke Antriebsradsensor 26, wie in 12 gezeigt. Die Maschinenumdrehungs-Winkelgeschwindigkeit ω_E beim Bremsen wird durch den Bremsvorgang-Maschinenumdrehungs-Winkelgeschwindigkeits-Detektor 70a bestimmt, die Maschinenumdrehung-Winkelbeschleunigung (dω_E/dt) beim Bremsen wird durch die Bremsvorgang-Maschinenumdrehungs-Winkelbeschleunigungs-Berechnungseinrichtung 70b errechnet und das Torsionsmoment k_Dθ_D kann gemäß der obigen Gleichung (31) unter Verwendung des Trägheitsmomentes I_E der Maschine, welches zuvor in einer (nicht gezeigten) Speichereinrichtung der elektronischen Schaltung 70 gespeichert wurde, berechnet werden.
Weiterhin ist es möglich, anstelle der in 12 gezeigten elektronischen Schaltung das Torsionsmoment unter Verwendung der Gleichung (31) auf Grundlage des Rechenergebnisses des Maschinenumdrehungs-Winkelgeschwindigkeits-Detektors 40a und der Maschinenumdrehungs-Winkelbeschleunigungs-Berechnungseinrichtung 40b beim Bremsen und durch die Torsionsmoment-Berechnungseinrichtung 40d zu berechnen.
Ausführungsbeispiel 4:
Gleichermaßen kann auch in dem Fall, in dem das Getriebe ein Automatikgetriebe ist, beim Bremsen das Maschinenausgangs-Drehmoment wie oben vernachlässigt werden. Daher kann die Gleichung (25) zur Berechnung der Torsionsmomente der Radantriebswellen 20 und 21 durch die folgende Gleichung (41) ausgedrückt werden: kDθD = k2·IE(dω1/dt) (41)
Ebenfalls kann die Gleichung (29) durch die nachfolgende Gleichung (42) gleichermaßen ausgedrückt werden: kDθD = k3·IE(dωP/dt) (42)
Dementsprechend kann das Torsionsmoment anstelle der in 12 gezeigten elektronischen Schaltung 70 unter Verwendung einer elektronischen Schaltung 80, welche als Blockdiagramm in 13 dargestellt ist, berechnet werden.
Die elektronische Schaltung 80 umfaßt einen Bremsvorgang-Eingangsumdrehungs-Winkelgeschwindigkeits-Detektor 80a, eine Bremsvorgang-Eingangsumdrehungs-Winkelbeschleunigungs-Berechnungseinrichtung 80b und eine Torsionsmoment-Berechnungseinrichtung 80d. Die notwendigen Sensoren in diesem Fall sind der Eingangsumdrehungssensor 55 des Automatikgetriebes, der rechte Antriebsradsensor 25 und der linke Antriebsradsensor 26.
Die elektronische Schaltung 80 ermittelt die Eingangsumdrehungs-Winkelgeschwindigkeit ω1 des Automatikgetriebes 50 (7) beim Bremsvorgang durch den Bremsvorgang-Eingangsumdrehungs-Winkelgeschwindigkeits-Detektor 80a auf Grundlage der Eingangssignale der verschiedenen oben genannten Sensoren. Daraufhin wird die Eingangsumdrehungs-Winkelbeschleunigung (dω₁/dt) des Automatikgetriebes im Bremsvorgang durch die Bremsvorgang-Eingangsumdrehungs-Winkelbeschleunigungs-Berechnungseinrichtung 80b berechnet. Das Torsionsmoment k_Dθ_D kann über die obige Gleichung (41) durch die Torsionsmoment-Berechnungseinrichtung 80d berechnet werden.
Weiterhin ist es möglich, anstatt der in 13 gezeigten elektronischen Schaltung das Torsionsmoment gemäß der obigen Gleichung (41) auf Grundlage eines Meßergebnisses des Eingangsumdrehungs-Winkelgeschwindigkeits-Detektors 60a und der Eingangsumdrehungs-Winkelbeschleunigungs-Berchungseinrichtung 60b beim Bremsvorgang und durch die Torsionsmoment-Berechnungseinrichtung 60d zu errechnen. Weiterhin kann in einem Fall, wo das Meßergebnis des Ausgangsumdrehungssensors 46 des automatischen Getriebes verwendet wird, das Torsionsmoment gleichermaßen mittels der Gleichung (42) berechnet werden.
Ausführungsbeispiel 5:
In den zuvor jeweils beschriebenen Ausführungsbeispielen wird das Maschinenausgangs-Drehmoment T_E aus der Drosselklappenöffnung θ und der Maschinenumdrehungs-Winkelgeschwindigkeit ω_E berechnet. Allerdings kann das Maschinenausgangsdrehmoment T_E auch aus Daten, welche als Maschinenausgangs-Drehmoment-Charakteristik nach 14 im ROM 42 gespeichert sind sowie aus der Maschinenumdrehungs-Winkelgeschwindigkeit ω_E mit dem Ansaugdruck als Parameter, der vom Ansaugrohr-Sensor 10 (1) gemessen wird, berechnet werden.
Ausführungsbeispiel 6:
Weiterhin kann das Maschinenausgangs-Drehmoment T_E in Abhängigkeit der Maschinenumdrehungs-Winkelgeschwindigkeit ω_E mit dem Füllungsgrad einer Maschine als Parameter auch aus Daten, welche als der Maschinenausgangs-Drehmoment-Charakteristik nach 15 im Speicher 42 gespeichert sind sowie durch Berechnung des Füllungsgrades der Maschine aus einem Ausgangssignal des Luftdurchflußsensors 3 (1) und der Maschinenumdrehungszahl n berechnet werden. Weiterhin kann die Charakteristik des Maschinenausgangs-Drehmoments in Form von Näherungsgleichungen gespeichert werden, anstatt es in Form eines Kennfeldes zu speichern.
Ausführungsbeispiel 7:
In den jeweils zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde eine Anordnung für ein FR-Kraftfahrzeug (Frontmotor, heckgetrieben) erläutert. Jedoch können die Torsionsmomente der Rad antriebswellen auch im Fall eines FF-Kraftfahrzeuges (Frontmotor, frontgetrieben) auf gleiche Weise ermittelt werden, wobei lediglich die Gelenkwelleneinheit (Bezugszeichen 23 in 1) nicht vorhanden ist.
Ausführungsbeispiel 8:
Ferner wurde in den obigen Ausführungsbeispielen die Erläuterung auf ein heckgetriebenes, zweiradgetriebenes Fahrzeug bezogen. Jedoch können auch im Falle eines vierradgetriebenen Fahrzeuges, wenn Differentiale zwischen der Maschine und den vier Rädern angeordnet sind, die Torsionsmomente der Radantriebswellen auf gleiche Weise wie bei den zweiradgetriebenen Fahrzeugen ermittelt werden. In diesem Fall sind bezüglich des Ausgangsdrehmoments der Maschine ein Front- und Heckradverteilungsverhältnis und Verteilungskoeffizienten in den jeweiligen Differentialen von Front- und Heckrädern in Analogie zum Ausführungsbeispiel 1 oder 2 vorgesehen.
Das heißt das Ausgangsdrehmoment der Maschine (oder der Gelenkwelle) wird über ein zentrales Differential auf die Front- und Heckräder verteilt. Wenn man dieses Verteilungsverhältnis als k_CD definiert, ist die Gleichung (3) folgendermaßen zu modifizieren: ID(dωD/dt) = kDθD – kCD·kTD·kPθP (81)
Entsprechend: kDθD = ID(dωD/dt) + kCD·kTD·kPθP (82)
Aus Gleichung (7): kDθD = ID(dωD/dt) + kCD·kTD·kT{IE(dωE/dt) – TE} (83)
Wenn man k4 folgendermaßen definiert, k4 = kCD·kTD·kT (84)ergibt sich die folgende Gleichung: kDθD = ID(dωD/dt) + k4{IE(dωE/dt) – TE} (85)
Daher kann das Torsionsmoment auf gleiche Weise berechnet werden, wobei nur die Koeffizienten von denen des Falles eines zweiradgetriebenen Fahrzeuges verschieden sind.
Ausführungsbeispiel 9:
Weiterhin wurden in den obigen Ausführungsbeispielen Fälle erläutert, in denen die Brennkraftmaschine eine Maschine vom Otto-Typ ist. Jedoch kann auch im Fall einer Maschine vom Diesel-Typ das Torsionsmoment auf analoge Weise durch Messung der Maschinenumdrehungszahl über einen Umdrehungssensor einer Kraftstoffpumpe oder dergleichen ermittelt werden.
Ausführungsbeispiel 10:
Wenn Radschlupf auftritt, kehrt sich die Richtung des Torsionsmoments T_Dθ_D, welches nach den jeweiligen Ausführungsbeispielen 3 und 4 bestimmt wird, (das Vorzeichen von Gleichung (31), (41) und (42)) um. Daher kann eine Schlupferkennungseinrichtung vorgesehen werden, welche das Auftreten von Schlupf über k_Dθ_D feststellt. 16 zeigt ein Blockdiagramm, welches die Anordnung einer Schlupferkennungseinrichtung 90 erläutert, welche mit einer Torsionsmoment-Meßeinrichtung 91 gemäß der vorliegenden Erfindung bereitgestellt wird, welche in den obigen Ausführungsbeispiel 1 bis 9 erläutert wurde. Weiterhin ist eine Schlupfbestimmungseinrichtung 92 in der Anordnung vorgesehen. Die Bremskraft wird über eine Schlupfkontrolleinrichtung 93 auf Grundlage des Meßergebnisses der Schlupferkennungseinrichtung 90 gesteuert.
Die 17 und 18 sind Flußdiagramme, welche den Betrieb der Schlupferkennungseinrichtung 90 und der Schlupfkontrolleinrichtung 93 beim Bremsen und beim starken Beschleunigen zeigen.
Zunächst soll eine Erläuterung des Betriebs im Bremsvorgang unter Bezugnahme auf 17 gegeben werden. Die Radgeschwindigkeit wird beim Auftreten von Schlupf im Bremsvorgang kleiner als die Rumpfgeschwindigkeit. Beim Bremsen wird eine Antriebskraft von den Antriebsrädern 29 und 30 auf die Antriebswellen 20 und 21 übertragen, welche die Maschine 1 zur Umdrehung ver anlassen. Daher wird in den Antriebswellen 20 und 21 ein positives Drehmoment (k_Dθ_D > 0) erzeugt. Wenn die Antriebsräder 29 und 30 jedoch gebremst werden, wird die Antriebskraft geschwächt und k_Dθ_D wird reduziert.
Dementsprechend schreitet die Routine in Schritt 300 in 17 zu Schritt 301, wenn die Schlupfbestimmungseinrichtung 92 feststellt, daß das Torsionsmoment k_Dθ_D, welches von der Torsionsmoment-Meßeinrichtung 91 gemessen wird, größer ist als ein vorbestimmter positiver Wert α1, wobei die Schlupfkontrolleinrichtung 93 die Bremskraft erhöht. Wenn k_Dθ_D als gleich oder kleiner als der vorbestimmte Wert α im Schritt 300 bestimmt wird, schreitet die Routine zum Schritt 302, wobei k_Dθ_D mit einem negativen vorbestimmten Wert β verglichen wird. Wenn k_Dθ_D kleiner als β ist, entscheidet die Routine, daß die Bremskraft überhöht ist und schreitet zu Schritt 303, wobei die Routine die Bremskraft verringert. Wenn k_Dθ_D größer als β ist, behält die Routine im Schritt 304 den gegenwärtigen Zustand bei.
Nachfolgend wird eine Erläuterung des Betriebs beim starken Beschleunigen unter Bezugnahme auf 18 gegeben. Beim Auftreten von Schlupf beim starken Beschleunigen wird die Radgeschwindigkeit größer als die Rumpfgeschwindigkeit. Bei einem starken Beschleunigen wird eine Antriebskraft von der Maschine 1 auf die Antriebsräder 29 und 30 über die Antriebswellen 20 und 21 übertragen, wodurch die Antriebsräder dazu gebracht werden, daß sie sich drehen. Daher wird ein negatives Drehmoment (k_Dθ_D < 0) in den Radantriebswellen 20 und 21 erzeugt. Wenn die Schlupfbestimmungseinrichtung 92 in Schritt 400 feststellt, daß das gemessene Torsionsmoment k_Dθ_D kleiner ist als ein negativer vorbestimmter Wert α1, schreitet die Routine zu Schritt 401, wobei die Schlupfkontrolleinrichtung 93 die Antriebskraft reduziert.
Das heißt, wenn in Schritt 400 festgestellt wird, daß das Torsionsmoment k_Dθ_D kleiner als der negative vorbestimmte Wert α1 ist, entscheidet die Routine, daß die Antriebskraft groß ist und schreitet zu Schritt 401. In Schritt 401 reduziert die Routine die Antriebskraft. Wenn in Schritt 401 das Torsionsmoment k_Dθ_D als gleich oder größer als der vorbestimmte Wert α1 erkannt wird, schreitet die Routine zu Schritt 402. In Schritt 402 vergleicht die Routine k_Dθ_D mit einem positiven vorbestimmten Wert β1. Wenn k_Dθ_D größer als β1 ist, entscheidet die Routine, daß die Antriebskraft klein ist und schreitet zu Schritt 403. In Schritt 403 erhöht die Routine die Antriebskraft. Wenn k_Dθ_D kleiner als β1 ist, erhält die Routine in Schritt 404 den gegenwärtigen Zustand aufrecht.
Ferner wird die Steuerung der Antriebskraft beispielsweise durch ein zweites Drosselklappenventil durchgeführt, welches durch einen Schrittmotor einer Drosselklappenbetätigungs-Vorrichtung angetrieben wird. Die Schlupfkontrolleinrichtung steuert den Schrittmotor, die Öffnung des zweiten Ventils und einer Luftmenge.
In einem Antiblockier-Bremssystem ist im Hinblick auf die Steuerung wichtig, das Auftreten von Schlupf zu erkennen. Daher sind die Meß- und Erkennungseinrichtungen des Torsionsmoments, welche in den voranstehenden jeweiligen Ausführungsbeispielen gezeigt sind, anwendbar zur Erkennung und Steuerung von Radschlupf in einem Antiblockierbremssystem, welches beispielsweise in der ungeprüften japanischen Patentschrift No. 293655/1992 offenbart ist.
Ausführungsbeispiel 11:
Eine von der Straße übertragene Kraft F kann mittels der Gleichungen (4) und (5) auf Grundlage des Moments k_Dθ_D, welches durch die Torsionsmoment-Meßeinrichtung wie oben dargelegt festgestellt wird, der Radumdrehungs-Winkelbeschleunigung (dω_W/dt) und dem Radträgheitsmoment I_W berechnet werden. Das heißt aus den Gleichungen (4) und (5) ergibt sich die folgende Gleichung: IB·(dωB/dt) + IW(dωW/dt) = F·r – kDθD (111)
Wenn die Gleichung (111) unter Vernachlässigung von I_B, da dies klein ist, modifiziert wird, ergibt sich die folgende Gleichung: F·r = IW(dωW/dt)·kDθD (112)
Die Kraft F kann aus der obigen Gleichung berechnet werden.
Die Kraft F, welche von der Straße ausgeübt wird, kann, wenn man die auf das Rad ausgeübte Gewichtsbelastung als w und den Straßenreibungskoeffizienten zwischen der Straße und einem Reifen als μ bezeichnet, folgendermaßen ausgedrückt werden: F = μw (113)
Daher kann der Straßenreibungskoeffizient μ zwischen der Straße und dem Reifen aus F und w berechnet werden.
In einem Anti-Blockierbremssystem oder in einem Traktionssystem, welches beispielsweise in der japanischen ungeprüften Patentschrift No. 273948/1991 beschrieben ist, ist es wichtig, im Hinblick auf die Steuerung, den Straßenreibungskoeffizienten μ zu bestimmen. Es ist möglich, eine Straßenreibungskoeffizient-Meßeinrichtung zur Bestimmung des Straßenreibungskoeffizienten μ unter Verwendung der Torsionsmoment-Meßeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung bereitzustellen.
19 ist ein Blockdiagramm, welches die Anordnung einer Straßenreibungskoeffizient-Meßeinrichtung zeigt, wobei das Bezugszeichen 91 eine Torsionsmoment-Meßeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung und das Bezugszeichen 94 eine Straßenreibungskoeffizient-Meßeinrichtung bezeichnet. Die Straßenreibungskoeffizienten-Meßeinrichtung 94 führt eine Berechnung, wie sie in den Gleichungen (112) und (113) bezeichnet ist, auf Grundlage des Torsionsmoments k_Dθ_D, welches von der Torsionsmoment-Meßeinrichtung festgestellt wird unter deren Hilfe der Straßenreibungskoeffizient berechnet wird, durch.
Ausführungsbeispiel 12:
Obwohl die Erläuterung für Fälle gegeben wurden, in denen die Antriebseinheit zum Antrieb eines Kraftfahrzeuges eine Brennkraftmaschine ist, ist die Erfindung auch auf einen Gleichstrommotor oder einem Induktionsmotor oder dergleichen Antrieb anwendbar. In diesem Fall, beispielsweise in dem Fall eines Gleichstrommotors mit in Serie angeordneten Wicklungen, sind Parameter zum Berechnen des Ausgangs-Drehmoments eine zugeführte Spannung, ein zugeführter Strom, eine Umdrehungsgeschwindigkeit und dergleichen, wohingegen im Fall eines Induktionsmotors, welcher von einer Stromversorgung mit variabler Spannung und variabler Frequenz angetrieben wird, diese Parameter eine zugeführte Spannung, eine Stromquellenfrequenz, eine Umdrehungsgeschwindigkeit (Schlupf) und dergleichen sind.
Beispielsweise werden in Gleichung (31) das Trägheitsmoment I_E der Maschine und die Umdrehungs-Winkelbeschleunigung (dω_E/dt) durch das Trägheitsmoment I_M eines Dreipfasen-Induktionsmotors und der Umdrehungs-Winkelbeschleunigung (dω_M/dt) ersetzt.
In diesem Fall werden die verschiedene Daten des Dreipfasen-Induktionsmotors unter Verwendung eines Motor-Drehzahlsensors einem Bremsvorgang-Maschinenumdrehungs-Winkelgeschwindigkeits-Detektor, einer Bremsvorgangs-Maschinenumdrehungs-Winkelbeschleunigungs-Berechnungseinrichtung, welche die gleichen Funktionen aufweisen, anstatt durch den Maschine-Drehzahlsensors 6, den Bremsvorgang-Maschinenumdrehungs-Winkelgeschwindigkeits-Detektors 70a und die Bremsvorgangs-Maschinenumdrehungs-Winkelbeschleunigungs-Berechnungseinrichtung 70b in 12 gemessen. Auf diese Weise kann das Ausgangs-Drehmoment des Motors leicht durch die Parameter ohne direktes Messen des Ausgangs-Drehmoments ermittelt werden. Das Torsionsmoment kann nach einem Verfahren, welches zu denjenigen der anhand der oben beschrieben Ausführungsbeispiele analog ist, berechnet werden.
Wie oben dargelegt, kann gemäß der Torsionsmoment-Meßeinrichtung nach dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung das Torsionsmoment der Radantriebswellen auf Grundlage der Umdrehungsbeschleunigung und dem Ausgangs-Drehmoment der Antriebseinheit berechnet werden. Daher kann das Torsionsmoment der Radantriebswellen auf indirekte Weise bestimmt werden und der Grad an Einbaufreiheit wird erhöht.
Gemäß der Torsionsmoment-Meßeinrichtung nach dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung können die Torsionsmomente der Rad antriebswellen auf Grundlage der Umdrehungsbeschleunigung und dem Ausgangs-Drehmoment einer Brennkraftmaschine berechnet werden. Daher können die Torsionsmomente der Radantriebswellen auf indirekte Weise bestimmt werden und der Grad an Einbaufreiheit wird erhöht.
Gemäß der Torsionsmoment-Meßeinrichtung nach dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung können die Momente der Radantriebswellen auf Grundlage der Umdrehungsbeschleunigung und des Getriebemoments des Getriebes berechnet werden. Daher kann das Torsionsmoment der Radantriebswelle auf indirekte Weise bestimmt werden. Der Grad an Einbaufreiheit wird erhöht.
Gemäß der Torsionsmoment-Meßeinrichtung nach dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung können die Torsionsmomente der Radantriebswellen auf Grundlage der Umdrehungsbeschleunigung der Antriebseinheit im Bremsvorgang berechnet werden. Daher können die Torsionsmomente der Radantriebswellen im Bremsvorgang auf indirekte Weise bestimmt werden. Der Grad an Einbaufreiheit wird erhöht.
Gemäß der Torsionsmoment-Meßeinrichtung nach dem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung können die Torsionsmomente der Radantriebswellen auf Grundlage der Ausgangs-Umdrehungsbeschleunigung des Getriebes im Bremsvorgang berechnet werden. Daher kann das Torsionsmoment der Radantriebswelle im Bremsvorgang auf indirekte Weise bestimmt werden. Der Grad an Einbaufreiheit wird erhöht.
Gemäß der Torsionsmoment-Meßeinrichtung nach dem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das Ausgangs-Drehmoment der Brennkraftmaschine auf Grundlage der Umdrehungsgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine und dem Drosselklappenöffnungsgrad der Brennkraftmaschine berechnet. Das Ausgangs-Drehmoment der Brennkraftmaschine kann auf einfache Weise berechnet werden und das Torsionsmoment der Radantriebswellen kann auf indirekte Weise bestimmt werden.
Gemäß der Torsionsmoment-Meßeinrichtung mit dem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das Ausgangs-Drehmoment der Brennkraftmaschine auf Grundlage der Umdrehungsgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine und dem Ansaugdruck der Brennkraftmaschine berechnet. Daher kann das Ausgangs-Drehmoment der Brennkraftmaschine auf einfache Weise errechnet werden. Die Torsionsmomente der Radantriebswellen können auf indirekte Weise bestimmt werden.
Gemäß der Torsionsmoment-Meßeinrichtung nach dem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das Ausgangs-Drehmoment der Brennkraftmaschine auf Grundlage der Umdrehungsgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine und des Füllungsgrades der Brennkraftmaschine berechnet. Daher kann das Ausgangs-Drehmoment der Brennkraftmaschine auf einfache Weise berechnet werden. Die Torsionsmomente der Radantriebswellen können auf indirekte Weise bestimmt werden.
Gemäß der Torsionsmoment-Meßeinrichtung nach dem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das Ausgangs-Drehmoment des Induktionsmotors auf Grundlage der Parameter des Induktionsmotors berechnet. Daher kann das Ausgangs-Drehmoment des Induktionsmotors auf einfache Weise berechnet werden. Die Torsionsmomente der Radantriebswellen können auf indirekte Weise bestimmt werden.
Gemäß der Schlupferkennungseinrichtung nach dem zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Auftreten von Radschlupf auf Grundlage der Werte der Torsionsmomente, welche von der Torsionsmoment-Meßeinrichtung erhalten werden, erkannt werden. Daher kann das Auftreten von Schlupf auf indirekte Weise zuverlässig bestimmt werden.
Gemäß der Straßenreibungskoeffizient-Meßeinrichtung nach dem elften Aspekt der vorliegenden Erfindung, wird der Reibungskoeffizient zwischen der im Rad und der Straße auf Grundlage des Wertes des Torsionsmoments, welches von der Torsionsmoment-Meßeinrichtung errechnet wurde, berechnet. Daher kann der Straßen reibungskoeffizient auf indirekte Weise und zugleich präzise bestimmt werden.
Gemäß der Torsionsmoment-Meßeinrichtung nach dem zwölften Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das Ausgangs-Drehmoment der Antriebseinheit auf Grundlage der Parameter der Antriebseinheit berechnet und die Torsionsmomente der Radantriebswellen werden auf Grundlage der Umdrehungsbeschleunigung der Antriebseinheit und dem Ausgangsdrehmoment der Antriebseinheit berechnet. Daher können die Torsionsmomente der Radantriebswellen auf indirekter Weise bestimmt werden. Es wird ein Torsionsmoment-Meßverfahren mit einem hohen Maß an Anwendungsfreiheit bereitgestellt.
Gemäß dem Torsionsmoment-Meßverfahren nach dem dreizehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das Ausgangs-Drehmoment der Brennkraftmaschine auf Grundlage der Parameter der Brennkraftmaschine berechnet. Dei Torsionsmomente der Radantriebswellen werden auf Grundlage der Umdrehungsbeschleunigung der Brennkraftmaschine und dem Ausgangs-Drehmoment der Brennkraftmaschine berechnet. daher können die Torsionsmomente der Radantriebswellen auf indirekte Weise bestimmt werden. Es wird ein Torsionsmoment-Meßverfahren mit einem hohen Maß an Anwendungsfreiheit bereitgestellt.
Gemäß dem Torsionsmoment-Meßverfahren nach dem vierzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung, wird das Momentenverhälntis aus der Umdrehungsgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine und der Umdrehungsgeschwindigkeit des Getriebes berechnet. Das Getriebe-Drehmoment des Getriebes wird auf Grundlage des Ausgangs-Drehmoments der Brennkraftmaschine, welches auf Grundlage der Parameter der Brennkraftmaschine errechnet wurde, und dem Momentenverhälntis errechnet. Die Torsionsmomente der Radantriebswellen werden auf Grundlage der Umdrehungsbeschleunigung des Getriebes und des Getriebe-Drehmoments berechnet. Daher könne die Torsionsmomente der Radantriebswellen auf indirekte Weise ermittelt werden. Es wird ein Torsionsmoment-Meßverfahren bereitgestellt, welches ein hohes Maß an Anwendungsfreiheit aufweist.

Claims

Torsionsmoment-Messeinrichtung, gekennzeichnet durch eine Antriebseinheit-Umdrehungsgeschwindigkeit-Messeinrichtung (40a) zum Bestimmen der Umdrehungsgeschwindigkeit (ω_E) einer Antriebseinheit zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs; eine Antriebseinheit-Umdrehungsbeschleunigungs-Berechnungseinrichtung (40b) zum Berechnen der Umdrehungsbeschleunigung der Antriebseinheit auf Grundlage Änderung der Umdrehungsgeschwindigkeit (ω_E) der Antriebseinheit; eine Antriebseinheit-Ausgangsdrehmoment-Berechnungseinrichtung (40c) zum Berechnen des Ausgangsdrehmoments (T_E) der Antriebseinheit auf Grundlage von Ansaugdruck, Drosselklappenöffnung, Füllungsgrad, dem abgespeicherten Trägheitsmoment (I_E) oder dergleichen Parametern der Antriebseinheit; und eine Torsionsmoment-Berechnungseinrichtung (40d) zum Berechnen der Summe der Torsionsmomente, die auf alle torsionsfesten Radantriebswellen zum Antrieb von Rädern wirken, wobei Messeinrichtungen zum Messen der Umdrehungsgeschwindigkeiten (ω_L; ω_R) der Antriebsräder und Speichereinrichtungen (ROM) zum Speichern der vorgegebenen Parameter wie Trägheitsmoment (I_E), Verteilungskoeffizient k_TD), Kennwertfeld der Antriebseinheit vorgesehen sind, wobei die Torsionsmoment-Berechnungseinrichtung (40d) derart ausgebildet ist, dass das Torsionsmoment (k_Dθ_D) unter Einbeziehung des Trägheitsmoments der Antriebseinheit nach der Gleichung kDθD = k1·{IE·(dωE/dt) – TE} berechnet wird, worin k_T = (ω_L + ω_R)/2 ω_E, k1 = k_T·k_TD und k_TD der gespeicherte Verteilungskoeffizient eines Differentials der Radantriebswellen ist.
Torsionsmoment-Messeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit als eine Brennkraftmaschine ausgebildet ist.
Torsionsmoment-Messeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit als eine Antriebs-Getriebeeinheit ausgebildet ist und die Torsionsmoment-Messeinrichtung zur Messung der Torsionsmomente zur Verwendung der an der Getriebeeinheit (50) vorliegenden Geschwindigkeiten und Beschleunigungen ausgebildet ist.
Torsionsmoment-Messeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit als eine Bremsvorgangs-Antriebseinheit ausgebildet ist.
Torsionsmoment-Messeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit als eine Antriebs-Getriebeeinheit ausgebildet ist und die Torsionsmoment-Messeinrichtung zur Messung der Torsionsmomente zur Verwendung der an der Getriebeeinheit (50) vorliegenden Geschwindigkeiten und Beschleunigungen ausgebildet ist.
Torsionsmoment-Messeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit ein Induktionsmotor ist, welcher von einer Stromquelle mit variabler Spannung und variabler Frequenz gespeist wird.
Torsionsmoment-Messverfahren, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: Berechnen der Umdrehungsbeschleunigung einer Antriebseinheit zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs durch Bestimmen der Änderung der Umdrehungsgeschwindigkeit (ω_E) der Antriebseinheit; Berechnen des Ausgangsdrehmoments (T_E) der Antriebseinheit auf Grundlage von Ansaugdruck, Drosselklappenöffnung, Füllungsgrad, dem abgespeicherten Trägheitsmoment (I_E) oder dergleichen Parametern der Antriebseinheit; und Berechnen der Summe der Torsionsmomente (k_Dθ_D) in allen torsionsfesten Radantriebswellen (20,21) zum Antrieb der Räder (29,30), unter Einbeziehung des Trägheitsmomentes der Antriebseinheit nach der Gleichung kDθD = k1·{IE·(dωE/dt) – TE}worin k_T = (ω_L + ω_R/2ω_E); k1 = k_T·k_TD; k_TD der gespeicherte Verteilungskoeffizient eines Differenzials der Radantriebswellen ist; und ω_L , ω_R die Umdrehungsgeschwindigkeiten der Antriebsräder sind.