DE19540899A1 - Drehmomenterfassungsvorrichtung zur Steuerung eines Fahrzeuges - Google Patents
Drehmomenterfassungsvorrichtung zur Steuerung eines FahrzeugesInfo
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Description
Diese Erfindung bezieht sich auf eine Drehmomenterfassungs
vorrichtung zur Steuerung eines Antiblockiersystemes, einer
Antischlupfregelung, einer Haftungssteuerung oder dergleichen
in einem Fahrzeug.
Allgemein gesprochen wird ein Fahrzeug ausgestattet mit einem
Antiblockiersystem (im folgenden als ABS abgekürzt) und einer
Steuerung wie einer Haftungssteuerung
(Antischlupfregelung) zur Verbesserung der Richtungsstabilität
des Fahrzeugkörpers und der Steuerbarkeit. Diese Steuerung
wird in Übereinstimmung mit der Größe eines Drehmoments eines
Rades gesteuert, wodurch eine hochgenaue Steuerung ermöglicht
wird.
Das obige ABS, welches, um die Bremsleistungsfähigkeit zu
verbessern, ein Radrutschen (Schleudern) zum Zeitpunkt der
Fahrzeugbremsung unterdrückt, hat den Zweck, die Richtungs
stabilität des Fahrzeugkörpers und die Lenkleistungsfähigkeit
zu erhalten und den Bremsweg zu minimieren durch Erhalten ei
nes Radrutschverhältnisses S ( = (V_B-V_W)/V_B) aus dem
Vergleich zwischen einer Radgeschwindigkeit V_W mit einer
Fahrzeuggeschwindigkeit V_B (ein Schein-
Fahrzeuggeschwindigkeitssignal wird erhalten aus einer Radge
schwindigkeit und einer Radbeschleunigung/-verzögerung) zum
Zeitpunkt der Bremsung und durch Steuern der auf die Räder
ausgeübten Bremskraft, so daß das Rutschverhältnis innerhalb
eines vorbestimmten Wertebereiches fällt (ungefähr 0,15 bis
0,3). Die Haftungssteuervorrichtung (abgekürzt als TRC), wel
che den Radschlupf unterdrückt zum Zeitpunkt der Fahrt des
Fahrzeuges zur Verbesserung der Fahrleistungsfähigkeit (bzw.
der Fahreigenschaften) hat den Zweck die Richtungsstabilität
des Fahrzeugkörpers, die Lenkfähigkeit und die optimale An
triebskraft des Fahrzeuges aufrecht zu erhalten durch Erfas
sen eines Radschlupfes und durch Steuern eines Drosselventils
zur Verminderung eines Motordrehmoments und danach der all
mählichen Erhöhung des Drehmomentes bei Erfassung eines
Schlupfes, wie das ABS.
Aus JP-A-99014/1993 (die Bezeichnung "JP-A" wie sie hierin
verwendet wird, bedeutet "ungeprüfte, veröffentlichte japani
sche Patentanmeldung") ist beispielsweise gut bekannt, daß
ein Drehmoment einer Antriebswelle oder dergleichen erhalten
wird zur Verbesserung der Leistungsfähigkeit und verwendet
wird zur Steuerung eines ABS und TRC. Bei dieser Erfindung
werden ein Drehmoment und eine Radwinkelbeschleunigung er
faßt, ein Straßenoberflächen-Reibungskoeffizient wird berech
net und aus dem folgenden Ausdruck erfaßt, und der erfaßte
Straßenoberflächen-Reibungskoeffizient wird verwendet für die
Haftungssteuerung zur Verbesserung der Steuerungsleistungsfä
higkeit.
mu = (T_WP + I alpha)/(m_WgR)
worin mu ein Straßenoberflächen-Reibungskoeffizient, T_WP ein
maximaler Drehmomentwert einer Antriebswelle, welcher erhal
ten wurde unmittelbar vor dem Rutschen über die Straßenober
fläche, I ein Trägheitsmoment von der Erfassungsstelle des
Drehmomentes zum Kontaktpunkt zwischen dem Rad und dem Boden
alpha eine Umdrehungswinkelbeschleunigung eines Rades, m_Wg
ein auf ein Antriebsrad angewendetes Fahrzeuggewicht und R
der Radhalbmesser ist.
In JP-A-233655/1992 wird ein Drehmoment erfaßt und das erfaß
te Drehmoment wird zur ABS-Steuerung verwendet, um so die
Steuerungsleistungsfähigkeit zu verbessern. Diese Erfindung
wird im folgenden ausführlicher beschrieben. Wie in Fig. 24
gezeigt, umfaßt diese Erfindung eine Bremsbetriebs-
Erfassungsvorrichtung zur Erfassung des Betriebes jeder Rad
bremse, eine Drehmomenterfassungsvorrichtung zur Erfassung
eines Drehmomentes jedes Rades, und eine Bremskraft-
Steuervorrichtung zur Steuerung der Bremskraft für jede Rad
bremse in Übereinstimmung mit Zuständen, welche das durch die
Drehmomenterfassungsvorrichtung während des Betriebes der
Radbremsen erfaßte Drehmoment beinhalten. Die Drehmomenter
fassungsstelle der Drehmomenterfassungsvorrichtung ist eine
Antriebswelle zwischen einem Rad und einer Radbremse und zwi
schen einer Radbremse und einem Differentialgetriebe (im
folgenden als Differential bezeichnet).
Fig. 25 ist ein Diagramm, welches die Konfiguration eines in
der obigen Erfindung verwendeten konventionellen ABS zeigt.
In der Figur stellt die Bezugsziffer 1 ein Hinterrad dar, 2
eine Radbremse, 3 einen Drehmomentsensor, 4 eine ABS Steuer
vorrichtung, 5 einen Bremsschalter, 6 einen Radumdrehungssen
sor, 7 einen Bremsbetätiger, 8 einen Hauptzylinder, 9 ein
Vorderrad, 10 einen Motor, 11 ein Getriebe, 12 eine Gelenk
welle, 13 ein Differential und 14 eine Hinterachswelle. Fig.
26 ist eine vertikale Schnittansicht der konventionellen
Drehmomenterfassungsvorrichtung, welche in der obigen Erfin
dung verwendet wird.
Im folgenden wird eine Beschreibung des Betriebes der Vor
richtung gegeben. Der Drehmomentsensor 3 ist in der Bremse 2
eines Hinterrades vorgesehen als Drehmomenterfassungsvorrich
tung zur Erfassung eines Drehmomentes jedes Hinterrades 1,
welches das Antriebsrad eines Fahrzeuges mit Hinterradantrieb
ist. Das von dem Drehmomentsensor 3 erfaßte Drehmomentsignal
des Hinterrades 1 wird in die ABS-Steuervorrichtung 4 einge
geben.
Die Konfigurationen des Drehmomentsensors 3 und einer Drehmo
menterfassungssignal-Empfangsschaltung werden in Fig. 27 ge
zeigt. Zwei Verdrehungsmesser 122 und 123, welche eine Brüc
kenschalung 121 bilden, werden verdreht in Übereinstimmung
mit dem erfaßten Drehmoment, und eine Anschlußspannung der
Brückenschaltung, welche sich dadurch verändert, wird fre
quenzgewandelt durch eine Frequenzwandlungsschaltung 124, und
die gewandelte Frequenz wird durch einen Verstärker 125 ver
stärkt zur Erzeugung eines Signals. Dieses Signal wird von
der ABS-Steuervorrichtung 4 empfangen, von einem Erfassungs
frequenzdiskriminator 126 gemäß des Frequenzbereiches selek
tiert, von einem Verstärker 127 verstärkt, von einer Signal
form-Formungsschaltung 128 geformt, und frequenzgewandelt
durch eine Taktgeber-Verarbeitungsschaltung 129, so daß ein
Drehmoment erfaßt wird aus dem so frequenzgewandelten Signal
auf der Grundlage eines voruntersuchten Zyklus und eines
Drehmomentverzeichnisses (toque map).
Die ABS-Steuerverordnung 4 empfängt ein Signal von dem Brems
schalter 5 als der Bremsbetriebs-Erfassungsvorrichtung, wel
cher eingeschaltet wird durch die Bremsbetätigung, und Fahr
zeuggeschwindigkeitssignale von Vorderradumdrehungssensoren
6A und 6B, welche vorgesehen sind zur Erfassung einer Umdre
hungsgeschwindigkeit jedes der Vorderräder 9 und eines Hin
terradumdrehungssensors 6C, welcher vorgesehen ist in der Ge
lenkwelle 12 zur Erfassung einer Umdrehungsgeschwindigkeit
jedes der Hinterräder 1, zusätzlich zum Drehmoment, stellt
die Bremskraft der Radbremse 2 auf der Grundlage dieser Si
gnale ein und liefert ein Bremskraft-Steuersignal an den Be
tätiger 7. Der Betätiger 7 liefert an jede der Radbremsen 2
der Vorderräder 9 und der Hinterräder 1 einen ABS-
Steuerhydraulikdruck, welcher vorbereitet wird durch Vermin
derung und Einstellung des Haupthydraulikdrucks des Hauptzy
linders 8 in Übereinstimmung mit dem Bremskraft-Steuersignal,
um so die Bremskraft (Klotz-Druckkraft) jedes der Radbremsen
2 zu steuern. Die Antriebskraft des Motors 10 wird an jedes
der Hinterräder 1 durch das Getriebe 11, die Gelenkwelle 12,
das Differential 13 und die Hinterachswellen 14 übertragen.
Im folgenden wird eine Beschreibung des Steuervorganges der
Bremskraft durch die ABS Steuervorrichtung gegeben, wenn die
Hinterachswelle 14 ausgewählt wird als eine Erfassungsstelle
für das Drehmoment einer Hinterachswelle. Wenn die Hinter
achswelle 14 ausgewählt wird als eine Erfassungsstelle für
das Drehmoment der Hinterachswelle, nimmt das Drehmoment der
Hinterachswelle ab, während die Bremskraft der Radbremse 2
nicht vermindert wird durch Radschleudern im Fall eines Rad
blockierens. Ein Drehmomentwert unmittelbar davor ist maxi
mal, welcher erhalten wird durch Multiplizieren der maximalen
zwischen dem Rad und der Straßenoberfläche erzeugten Rei
bungskraft mit dem Radius des Rades, und die maximale Rei
bungskraft wird erhalten aus dem Produkt zwischen dem Gewicht
des Rades und einem Reibungskoeffizienten der Straßenoberflä
che. Daher, wenn das maximale Drehmoment identifiziert ist,
kann ein Reibungskoeffizient der Straßenoberfläche erhalten
werden durch Rückrechnung.
Dann, wenn die Bremskraft-Steuervorrichtung die Bremskraft
der Radbremse 2 in Übereinstimmung mit Charakteristiken steu
ert, welche erhalten wurden auf der Grundlage eines Reibungs
koeffizienten der Straßenoberfläche, welcher abgeschätzt wur
de, basierend auf der Annahme, daß ein durch die Drehmomen
terfassungsvorrichtung unmittelbar vor der Abnahme erfaßtes
Drehmoment des Rades wie oben beschrieben ein Maximum ist,
ist eine genaue Steuerung möglich.
Wie oben beschrieben, wird die genauere Steuerung ermöglicht
durch Erfassen eines Raddrehmomentes und durch Steuerung des
ABS oder TRC in Übereinstimmung mit Zuständen, welche das er
faßte Raddrehmoment einschließen.
Wie oben beschrieben, da ein konventionelles ABS und TRC,
welche zur Steuerung des Fahrzeuges ein Drehmoment erfassen,
ein Verdrehungsmesser verwenden zur Erfassung eines Drehmo
mentes, muß ein Verdrehungsmesser verbunden sein mit einer
Welle wie einer Hinterachswelle. Ferner wird ein Funksignal
oder ein teurer Schleifring verwendet zur Übertragung eines
Drehmomenterfassungssignales, welches erfaßt wird durch den
Verdrehungs- bzw. Verwindungsmesser, welcher angebracht ist
an der Drehwelle, an eine ABS-Steuereinheit, welche an einem
Fahrzeugkörper angebracht ist. In der Folge hat eine konven
tionelle Vorrichtung das Problem erhöhter Kosten.
Diese Erfindung wurde gemacht, um das obige Problem zu lösen
und es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine kostengün
stige Drehmomenterfassungsvorrichtung zu schaffen, welche Ra
dumdrehungssensoren benutzt, welche allgemein vorgesehen sind
in einem ABS,und einen Motorumdrehungssensor, welcher allge
mein vorgesehen ist in einer Steuervorrichtung des Motor-
Kraftstoffstrahls.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, hochgenaue Drehmo
mente zu erfassen durch Rücksetzen von Berechnungen und Er
fassungen.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, hochgenaue Drehmo
mente zu erfassen durch Erfassen eines Schaltradverhältnis
ses, unabhängig vom Zustand des Getriebes.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, hochgenaue Drehmo
mente zu erfassen durch Berechnung eines Schaltradverhältnis
ses, unabhängig vom Zustand des Getriebes.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, hochgenaue Drehmo
mente zu erfassen durch Reduzieren der Auswirkung einer Ver
setzung bzw. Abweichung (Offset) der erfaßten Werte.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, hochgenaue Drehmo
mente zu erfassen, sogar wenn die Pulsauflösung eines Umdre
hungssensors niedrig ist.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, genaue Drehmomente
zu erfassen durch Erfassung eines Umdrehungswinkels irgendei
ner Welle, welche angeordnet ist zwischen dem Eingang des
Differentials und dem Getriebe, unabhängig vom Zustand des
Getriebes.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung genaue Drehmomente
zu erfassen durch Erfassen eines Differentialbegrenzungs
drehmoments, eines Antriebsquellen-Umdrehungswinkels und Rad
umdrehungwinkels, sogar in einem Fahrzeug mit einem Diffe
rentialbegrenzungsmechanismus.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung genaue Drehmomente
zu erfassen durch Erfassung einer Antriebsquellen-
Umdrehungswinkelbeschleunigung, einem Differentialbegren
zungsdrehmoment und von Radumdrehungswinkeln, sogar in einem
Fahrzeug, welches ein Differentialbegrenzungsmechanismus hat.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, genaue Drehmomente
zu erfassen, ohne Erfassung eines Differentialschranken
drehmoments in einem Fahrzeug, welches einen Differentialbe
grenzungsmechanismus hat.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, genaue Drehmomente
zu erfassen durch Erfassung eines Antriebsquellenumdrehwin
kels und von Radumdrehungswinkeln, sogar in einem Fahrzeug
mit direkt gekoppeltem Vierradantrieb.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, genaue Drehmomente
zu erfassen durch Erfassung einer Antriebsquellen-
Umdrehungswinkelbeschleunigung und von Radumdrehungswinkeln,
sogar in einem Fahrzeug mit direkt gekoppeltem Vierradan
trieb.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung genaue Drehmomente
zu erfassen durch Erfassung eines Antriebsquellen-
Umdrehungswinkels, eines Differentialbegrenzungsdrehmoments
und von Radumdrehungswinkeln, sogar in einem Fahrzeug mit
Vierradantrieb, welches ein Zentraldifferential hat mit einem
Differentialbegrenzungsmechanismus.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, genaue Drehmomente
zu erfassen durch Erfassen einer Antriebsquellen-
Umdrehungswinkelbeschleunigung und eines Differentialbegren
zungsdrehmoments, sogar in einem Fahrzeug mit Vierradantrieb,
welches ein Zentraldifferential mit einem Differentialbegren
zungsmechanismus hat.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung genaue Drehmomente
zu erfassen, ohne Erfassung eines Differentialbegrenzungs
drehmoments in einem Fahrzeug mit Vierradantrieb, welches ein
Zentraldifferential mit einem Differentialgetriebe-
Begrenzungsmechanismus hat.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung genaue Drehmomente
zu erfassen durch Erfassen eines Umdrehungswinkels des Aus
gleichsgetriebes (Differentials) auf der Gelenkwellenseite
und eines Antriebsquellen-Umdrehungswinkels.
Eine Drehmoment-Erfassungsvorrichtung zur Fahrzeugsteuerung
gemäß der in Anspruch 1 beanspruchten vorliegenden Erfindung,
in einem Fahrzeug, welches eine Antriebsquelle 10, wie einem
Triebwerk oder einem Motor zum Radantrieb hat, welche gekop
pelt ist an rechte und linke Räder durch jeweilige Wellen mit
einer torsionalen Steifigkeit zur Übertragung eines Antriebs
drehmomentes durch ein Differential 13, umfaßt eine einer
Vielzahl von Kombinationen von Antriebsquellen-
Umdrehungswinkelerfassungsvorrichtungen
(Motorumdrehungssensor 15) zur Erfassung eines Umdrehungswin
kels der Antriebsquelle 10, eine Antriebsquellen-
Umdrehungswinkelbeschleunigungserfassungsvorrichtung
(Motoruminrehungssensor 15) zur Erfassung einer Umdrehungswin
kelbeschleunigung der Antriebsquelle, und eine Radumdrehungs
winkel-Erfassungsvorrichtung (Radumdrehungssensoren 6) zur
Erfassung von Umdrehungswinkeln der Räder, und berechnet
Drehmomente der Wellen, wie der Hinterachswellen 14, mittels
einer Drehmomentberechnungsvorrichtung
(Drehmomentberechnungseinheit 41) zur Erfassung von Drehmo
menten der Wellen, wie der Hinterachswellen 14 zur Verbindung
des Differentials 13 mit den Rädern.
Eine Drehmomenterfassungsvorrichtung zur Fahrzeugsteuerung
gemäß der in Anspruch 2 beanspruchten vorliegenden Erfindung,
in einem Fahrzeug mit einer Antriebsquelle 10, wie einem
Triebwerk oder einem Motor zum Radantrieb, welche gekoppelt
ist an ein Getriebe 11 und an die rechten und linken Räder
durch jeweilige Wellen, welche eine torsionale Steifigkeit
haben zur Übertragung eines Antriebsdrehmomentes durch ein
Differential 13, umfaßt eine Antriebsquellen-
Umdrehungswinkelerfassungsvorrichtung (Motorumdrehungssensor
15) zur Erfassung eines Umdrehungswinkels der Antriebsquelle
10 und eine Radumdrehungswinkelerfassungsvorrichtung
(Radumdrehungssensoren 6) zur Erfassung von Umdrehungswinkeln
der Räder und berechnet Drehmomente von Wellen, wie der Hin
terachswellen 14, mittels einer Drehmomentberechnungsvorrich
tung (Drehmomentberechnungseinheit 41) zur Erfassung von
Drehmomenten, T_D, von Wellen wie den Hinterachswellen 14 zur
Verbindung des Differentials 13 mit den Rädern, unter Verwen
dung des folgenden Ausdrucks.
T_Dr = T_Dl = k_Dr k_Dl/(k_Dr + k_Dl) (theta_Wr + theta_Wl
- 2 theta_E/i_D i_T)
wobei k_D eine torsionale Steifigkeit der Wellen, wie der
Hinterachswellen 14 zur Kopplung des Differentials mit den
Rädern ist, theta_W ein Umdrehungswinkel jedes Rades ist,
theta_E ein Umdrehungswinkel der Antriebsquelle 10 ist, wie
dem Motor, i_D das Verkleinerungsverhältnis des Differentials
3 ist, i_T ein Schaltradverhältnis des Getriebes 11 ist und r
und l jeweils rechte und linke Räder sind.
Eine Drehmomenterfassungsvorrichtung zur Fahrzeugsteuerung
gemäß der in Anspruch 3 beanspruchten Erfindung umfaßt eine
Drehmomentberechnungsvorrichtung
(Drehmomentberechnungseinheit 41) zum Rücksetzen der Radum
drehungswinkel und eines Umdrehungswinkels der Antriebsquel
le, wie eines Motors, auf "0", wenn sie aus dem Zustand eines
Fahrzeuges bestimmt, daß die Drehmomente der Wellen, wie der
Hinterachswellen 14, "0" sind.
Eine Drehmomenterfassungsvorrichtung zur Fahrzeugsteuerung
gemäß der in Anspruch 4 beanspruchten vorliegenden Erfindung
umfaßt eine Schaltradverhältnis-Erfassungsvorrichtung
(Schaltpositionsschalter 17) und eine Drehmomentberechnungs
vorrichtung (Drehmomentberechnungseinheit 41) zur Berechnung
von Drehmomenten der Wellen, wie der auf den Rädern verbunde
nen Hinterachswellen 14 unter Verwendung des erfaßten Schal
tradverhältnisses i_T.
Eine Drehmomenterfassungsvorrichtung zur Fahrzeugsteuerung
gemäß der in Anspruch 5 beanspruchten vorliegenden Erfindung
umfaßt eine Drehmomentberechnungsvorrichtung
(Drehmomentberechnungseinheit 41) zur Berechnung von Verwin
dungsdrehmomenten von mit den Rädern verbundenen Wellen unter
Verwendung eines abgeschätzten Schaltradverhältnisses i_T*,
welches unter Verwendung des folgenden Ausdruckes berechnet
wird.
i_T* = 2 theta_E/i_D/(theta_Wr + theta_Wl)
Eine Drehmomenterfassungseinrichtung zur Erfassung der Fahr
zeugsteuerung gemäß der in Anspruch 6 beanspruchten vorlie
genden Erfindung umfaßt eine Drehmomentberechnungsvorrichtung
(Drehmomentberechnungseinheit 41) um die berechneten Verwin
dungsdrehmomentwerte der mit den Rädern verbundenen Wellen
einer Hochpaßfilterverarbeitung zu unterziehen.
Eine Drehmomenterfassungsvorrichtung zur Fahrzeugsteuerung
gemäß der in Anspruch 7 beanspruchten vorliegenden Erfindung
berechnet das Drehmoment von Wellen, wie der Hinterachswellen
14, synchronisiert mit der Umdrehung einer Antriebsquelle 10,
wie eines Triebwerkes oder eines Motors und eines Fahrsy
stems, wie der Räder.
Eine Drehmomenterfassungsvorrichtung zur Fahrzeugsteuerung
gemäß der in Anspruch 8 beanspruchten vorliegenden Erfindung
umfaßt eine Wellenumdrehungswinkel-Erfassungsvorrichtung
(Getriebeumdrehungssensor 18) zur Erfassung eines Umdrehungs
winkels einer der zwischen dem Eingang eines Differentials 13
und einem Getriebe 11 angeordneten Wellen, und eine Drehmo
mentberechnungsvorrichtung (Drehmomentberechnungseinheit 41)
zur Berechnung von Verwindungsdrehmomentwerten von Wellen,
wie der mit den Rädern verbundenen Hinterachswellen 14, unter
Verwendung des Umdrehungswinkels einer der zwischen dem Ein
gang des Differentials 13 und dem Getriebe 11 angeordneten
Wellen anstelle eines Umdrehungswinkels einer Antriebsquelle
10, wie eines Triebwerks oder eines Motors.
Eine Drehmomenterfassungsvorrichtung zur Fahrzeugsteuerung
gemäß der in Anspruch 9 beanspruchten vorliegenden Erfindung,
in einem Fahrzeug, welches einen Differentialbegrenzungsme
chanismus 30 für ein Differential 13 hat, umfaßt eine Diffe
rentialbegrenzungsdrehmoment-Erfassungsvorrichtung 35 zur Er
fassung eines Differentialbegrenzungsdrehmoments, eine An
triebsquellen-Umdrehungswinkelerfassungsvorrichtung
(Motorumdrehungssensor 15) zur Erfassung eines Umdrehungswin
kels einer Antriebswelle 10 und eine Radumdrehungswinkel-
Erfassungsvorrichtung (Radumdrehungssensor 6) zur Erfassung
von Umdrehungswinkeln der rechten und linken Räder, und be
rechnet Drehmomente der Wellen, wie der Hinterachswellen 14,
mittels einer Drehmomentberechnungsvorrichtung
(Drehmomentberechnungseinheit 41) zur Erfassung von Drehmo
menten, T_D von Wellen, wie der Hinterachswellen 14 zur Ver
bindung eines Differentials 13 mit den Rädern, unter Verwen
dung der folgenden Ausdrücke.
T_Dr = 2k_Dr k_Dl {(theta_Wr + theta_Wl)/2 - theta_E/
(i_T i_D) - T_V}/(k_Dr + k_Dl)
T_Dl = 2 k_Dr k_Dl {theta_Wr + theta_Wl)/2 - theta_E/
(i_T i_D) + T_V}/(k_Dr + k_Dl)
wobei T_V ein Differentialbegrenzungsdrehmoment ist.
Eine Drehmomenterfassungsvorrichtung zur Fahrzeugsteuerung
gemäß der in Anspruch 10 beanspruchten vorliegenden Erfin
dung, in einem Fahrzeug, welches einen Differentialbegren
zungsmechanismus 30 für ein Differential 13 hat, umfaßt eine
Umdrehungswinkelbeschleunigungs-Erfassungsvorrichtung
(Motorumdrehungssensor 15) zur Erfassung einer Umdrehungswin
kelbeschleunigung der Antriebsquelle 10, eine Differentialbe
grenzungsdrehmoment-Erfassungsvorrichtung (35) zur Erfassung
eines Differentialbegrenzungsdrehmoments, und eine Radumdre
hungswinkel-Erfassungsvorrichtung (Radumdrehungssensoren 6)
zur Erfassung von Umdrehungswinkeln der rechten und linken
Räder, und berechnet Drehmomente der Wellen, wie der Hinter
achswellen 14, mittels einer Drehmomentberechnungsvorrichtung
(Drehmomentberechnungseinheit 41) zur Erfassung von Drehmo
menten, T_D, von Wellen, wie den Hinterachswellen 14 zur Ver
bindung des Differentials 13 mit den Rädern, unter Verwendung
der folgenden Ausdrücke.
T_Dr = k_Dr (i_D i_T (I_E alpha_E) - 2 T_V)/2
T_Dl = k_Dl (i_D i_T (I_E alpha_E) + 2 T_V)/2
wobei I_E ein Trägheitsmoment der Antriebsquelle 10, wie ei
nes Triebwerkes ist, und alpha_E eine Umdrehungswinkelbe
schleunigung einer Antriebsquelle 10, wie eines Triebwerkes
ist.
Eine Drehmomenterfassungsvorrichtung zur Fahrzeugsteuerung
gemäß der in Anspruch 11 beanspruchten vorliegenden Erfin
dung, in einem Fahrzeug, welches einen Differentialbegren
zungsmeohanismus 30 für ein Differential 13 hat, umfaßt eine
Umdrehungswinkel-Erfassungsvorrichtung und eine Umdrehungs
winkelbeschleunigung-Erfassungsvorrichtung
(Motorumdrehungssensor 15) für die Antriebsquelle 10 und eine
Radumdrehungswinkel-Erfassungsvorrichtung
(Radumdrehungssensoren 6) zur Erfassung von Umdrehungswinkeln
der rechten und linken Räder, und berechnet Drehmomente von
Wellen, wie der Hinterachswellen 14, mittels einer Drehmo
mentberechnungsvorrichtung (Drehmomentberechnungseinheit 41)
zur Erfassung von Drehmomenten, T_D, von Wellen, wie der Hin
terachswellen 14 zur Verbindung des Differentials 13 mit den
Rädern, unter Verwendung der folgenden Ausdrücke.
T_Dr = k_Dr {-i_D i_T (I_E alpha_E) + 2 k_Dl ( (theta_Wr +
theta_Wl)/2 - theta_E/(i_D i_T))}/(k_Dl - k_Dr)
T_Dl = k_Dl {i_D i_T (I_E alpha_E) - 2 k_Dr ((theta_Wr +
theta_Wl)/2 - theta_E/(i_D i_T))}/(k_Dl - k_Dr)
Eine Drehmomenterfassungsvorrichtung zur Fahrzeugsteuerung
gemäß der in Anspruch 12 beanspruchten vorliegenden Erfin
dung, in einem Fahrzeug mit direkt gekoppeltem Vierradan
trieb, umfaßt eine Umdrehungswinkel-Erfassungsvorrichtung
(Motorumdrehungssensor 15) zur Erfassung eines Umdrehungswin
kels einer Antriebsquelle 10 und eine Radumdrehungswinkeler
fassungsvorrichtung (Radumdrehungssensoren 6) für die vier
Räder und berechnet Drehmomente von Wellen, wie der Achswel
len 14 und 20, mittels einer Drehmomentberechnungsvorrichtung
(Drehmomentberechnungseinheit 41) zur Erfassung von Drehmo
menten, T_D, von Wellen wie der Achswellen 14 und 20 zur Ver
bindung der Vorder- und Hinterdifferentiale 19 und 13 mit den
Rädern, unter Verwendung der folgenden Ausdrücke.
T_DFr = T_DFl = k_DFr k_DFl ((theta_WFr + theta_WFl) - 2
theta_E/i_DF i_T)/(k_DFl + k_DFr)
T_DRr = T_DRl = k_DRr k_DRl ((theta_WRr + theta_WRl) - 2
theta_E/i_DR i_T)/k_DRl + k_DRr)
Eine Drehmomenterfassungsvorrichtung zur Fahrzeugsteuerung
gemäß der in Anspruch 13 beanspruchten vorliegenden Erfin
dung, in einem Fahrzeug mit direkt gekoppeltem Vierradan
trieb, umfaßt eine Umdrehungswinkelbeschelunigung-
Erfassungsvorrichtung (Motorumdrehungssensor 15) zur Erfas
sung einer Umdrehungswinkelbeschleunigung einer Antriebsquel
le 10 und eine Radumdrehungswinkel-Erfassungsvorrichtung
(Radumdrehungssensoren 6) zur Erfassung von Umdrehungswinkeln
der vier Räder, und berechnet Drehmomente von Wellen, wie der
Achswellen 14 und 20, mittels einer Drehmomentberechnungsvor
richtung (Drehmomentberechnungseinheit 41) zur Erfassung von
Drehmomenten, T_D, von Wellen, wie der Achswellen 14 und 20
zur Verbindung der Vorder- und Hinterdifferentiale 19 und 13
mit den Rädern, unter Verwendung der folgenden Ausdrücke.
T_DFr = T_DFl = MUMF11/DEN11 (I_E alpha_E) + NUMF12/DEN11
{i_DF (theta_WFl + theta_WFr) - i_DR (theta_WRl + theta_WRr)}
T_DRr = T_DRl = NUMR11/DEN11 (I_E alpha_E) + NUMR12/
DEN11 {i_DF (theta_WFl + theta_WFr) - i_DR (theta_WRl +
theta_WRr)}
wobei
NUMF11 = i_DF i_DRˆ2 i_T k_DFl k_DFr (k_DRl + k_DRr),
NUMF12 = 2 i_DF k_DFl k_DFr k_DRl k_DRr,
DEN11 = 2 {i_DR2 k_DFˆl k_DFr (k_DRl + k_DRr) + i_DFˆ2 k_DRl k_DRr (k_DFl + k_DFr)},
NUMR11 = i_DR i_DFˆ2 i_T k_DRl k_DRr (k+DFl + k_DFr), und
NUMR12 = - 2 i_DR k_DFl k_DFr k_DRl k_DRr.
NUMF12 = 2 i_DF k_DFl k_DFr k_DRl k_DRr,
DEN11 = 2 {i_DR2 k_DFˆl k_DFr (k_DRl + k_DRr) + i_DFˆ2 k_DRl k_DRr (k_DFl + k_DFr)},
NUMR11 = i_DR i_DFˆ2 i_T k_DRl k_DRr (k+DFl + k_DFr), und
NUMR12 = - 2 i_DR k_DFl k_DFr k_DRl k_DRr.
Eine Drehmomenterfassungsvorrichtung zur Fahrzeugsteuerung
gemäß der in Anspruch 14 beanspruchten vorliegenden Erfin
dung, in einem vierradgetriebenen Fahrzeug, welches eine An
triebsquelle 10 hat, welche gekoppelt ist mit den Rädern
durch jeweilige Wellen mit einer torsionalen Steifigkeit zur
Übertragung eines Antriebsdrehmomentes auf solch eine Weise,
daß Leistung verteilt wird auf die Vorder- und Hinterräder
von der Antriebsquelle 10 durch ein Getriebe 11 und ein Zen
traldifferential 31, welches einen Differentialbegrenzungsme
chanismus hat und ferner an die rechten und linken Räder
durch vordere und hintere Differentiale 19 und 13 verteilt
wird, umfaßt eine Umdrehungswinkel-Erfassungsvorrichtung
(Motorumdrehungssensor 15) zur Erfassung eines Umdrehungswin
kels der Antriebsquelle 10, eine Radumdrehungswinkel-
Erfassungsvorrichtung (Radumdrehungssensoren 6) für die vier
Räder, und eine Differentialbegrenzungsdrehmoment-
Erfassungsvorrichtung 35 zur Erfassung eines Differentialbe
grenzungsdrehmomentes des Zentraldifferentials 31 und berech
net Drehmomente der Achswellen 14 und 20 mittels einer
Drehmomentberechnungsvorrichtung
(Drehmomentberechnungseinheit 41) zur Erfassung von Drehmo
menten, T_D, von Wellen, wie der Achswellen 14 und 20 zur
Verbindung der vorderen und hinteren Differentiale 19 und 13
mit den Rädern, unter Verwendung des Umdrehungswinkels der
Antriebsquelle 10, der Umdrehungswinkel der vier Räder und
des Differentialbegrenzungsdrehmoments, alle von der obigen
Erfassungsvorrichtung erfaßt.
Eine Drehmomenterfassungsvorrichtung zur Fahrzeugsteuerung
gemäß der in Anspruch 15 beanspruchten vorliegenden Erfin
dung, in einem vierradgetriebenen Fahrzeug, welches eine An
triebsquelle 10 hat, welche gekoppelt ist mit den Rädern
durch jeweilige Wellen, welche eine torsionale Steifigkeit
haben zur Übertragung eines Antriebsdrehmomentes auf solch
eine Weise, daß Leistung verteilt wird an die Vorder- und
Hinterräder von der Antriebsquelle 10 durch ein Zentraldiffe
rential 31, welches einen Differentialbegrenzungsmechanismus
hat, und ferner an die rechten und linken Räder durch vordere
und hintere Differentiale 19 und 13, umfaßt eine Umdrehungs
winkelbeschleunigung-Erfassungsvorrichtung
(Motorumdrehungssensor 15) zur Erfassung einer Umdrehungswin
kelbeschleunigung der Antriebsquelle 10, und eine Differen
tialbegrenzungsdrehmoment-Erfassungsvorrichtung 35 zur Erfas
sung eines Differentialbegrenzungsdrehmomentes des Zentral
differentials 31, und berechnet Drehmomente von Wellen, wie
der Achswellen 14 und 20, mittels einer Drehmomentberech
nungsvorrichtung (Drehmomentberechnungseinheit 41) zur Erfas
sung von Drehmomenten, T_D, von Wellen wie der Achswellen 14
und 20 zur Verbindung der vorderen und hinteren Differentiale
19 und 13 mit den Rädern, unter Verwendung der Umdrehungswin
kelbeschleunigung der Antriebsquelle 10 und des Differential
begrenzungsdrehmomentes, welche erfaßt werden durch die obige
Erfassungsvorrichtung.
Eine Drehmomenterfassungsvorrichtung zur Fahrzeugsteuerung
gemäß der in Anspruch 16 beanspruchten vorliegenden Erfin
dung, in einem vierradgetriebenen Fahrzeug, welches eine An
triebsquelle 10 hat, welche gekoppelt ist mit den Rädern
durch jeweiligen Wellen, welche eine torsionale Steifigkeit
haben zur Übertragung eines Antriebsdrehmomentes auf solch
eine Weise, daß Leistung verteilt wird an die Vorder- und
Hinterräder von der Antriebsquelle 10 durch ein Zentraldiffe
rential 31, welches einen Differentialbegrenzungsmechanismus
hat und ferner an die rechten und linken Räder durch vordere
und hintere Differentiale 19 und 13, umfaßt eine Umdrehungs
winkel-Erfassungsvorrichtung (Motorumdrehungssensor 15) zur
Erfassung eines Umdrehungswinkels der Antriebsquelle 10, eine
Umdrehungswinkelbeschleunigung-Erfassungsvorrichtung
(Motorumdrehungssensor 15) zur Erfassung einer Umdrehungswin
kelbeschleunigung der Antriebsquelle und eine Radumdrehungs
winkel-Erfassungsvorrichtung (Radumdrehungssensoren 6) zur
Erfassung von Umdrehungswinkeln der vier Räder, und berechnet
Drehmomente von Wellen, wie der Achswellen 14 und 20, mittels
einer Drehmomentberechnungsvorrichtung
(Drhemomentberechnungseinheit 41) zur Erfassung von Drehmo
menten, T_D, von Wellen wie der Achswellen 14 und 20 zur Ver
bindung der vorderen und hinteren Differentiale 19 und 13 mit
den Rädern, unter Verwendung des Umdrehungswinkels der An
triebsquelle 10, der Umdrehungswinkelbeschleunigung der An
triebsquelle 10 und der Umdrehungswinkel der vier Räder, alle
erfaßt von den obigen Erfassungsvorrichtungen.
Eine Drehmomenterfassungsvorrichtung zur Fahrzeugsteuerung
gemäß der in Anspruch 17 beanspruchten vorliegenden Erfindung
umfaßt eine Umdrehungswinkel-Erfassungsvorrichtung
(Motorumdrehungssensor 15) zur Erfassung eines Umdrehungswin
kels einer Antriebsquelle 10 und eine Umdrehungswinkel-
Erfassungsvorrichtung zur Erfassung eines Umdrehungswinkels
eines Differentials 13 auf einer Gelenkwellenseite
(Gelenkwellen-Umdrehungssensor 33) und berechnet Drehmomente
der Wellen, wie der Achswellen 14, mittels einer Drehmoment
berechnungsvorrichtung (Drehmomentberechnungseinheit 41) zur
Erfassung von Drehmomenten, T_D, von Wellen, wie der Achswel
len 14 zur Verbindung des Differentials 13 mit den Rädern,
unter Verwendung des Umdrehungswinkels der Antriebsquelle und
des Umdrehungswinkels des Differentials 13 auf der Gelenkwel
lenseite, alle erfaßt von den obigen Erfassungsvorrichtungen.
In der in Anspruch 1 beanspruchten vorliegenden Erfindung
werden ein Umdrehungswinkel einer Antriebsquelle 10, eine Um
drehungswinkelbeschleunigung einer Antriebsquelle 10 und Um
drehungswinkel von Rädern erfaßt, und eine einer Vielzahl von
Kombinationen dieser erfaßten Werte wird verwendet zur Be
rechnung und Erfassung von Drehmomenten von Wellen, wie der
Achswellen 14 zur Verbindung des Differentials 13 mit den Rä
dern.
In der in Anspruch 2 beanspruchten vorliegenden Erfindung
werden ein Umdrehungswinkel der Antriebsquelle 10 und Umdre
hungswinkel der Räder erfaßt, und Drehmomente, T_D, von Wel
len, wie der Achswellen 14 zur Verbindung des Differentals 13
mit den Rädern, berechnet und erfaßt aus dem folgenden Aus
druck.
T_Dr = T_Dl = k_Dr k_Dl/(k_Dr + k_Dl) (theta_Wr + theta_Wl
- 2 theta_E/(i_D i_T))
wobei k_D eine torsionale Steifigkeit der Wellen, wie der
Hinterachswellen 14 zur Kopplung des Differentials mit den
Rädern ist, theta_W ein Umdrehungswinkel jedes Rades ist,
theta_E ein Umdrehungswinkel der Antriebsquelle 10, wie dem
Motor ist, i_D das Verkleinerungsverhältnis des Differentials
3 ist, i_T ein Schaltradverhältnis des Getriebes 11 ist und r
und l jeweils rechte und linke Räder sind.
In der in Anspruch 3 beanspruchten vorliegenden Erfindung,
wenn aus dem Zustand eines Fahrzeuges bestimmt wird, daß
Drehmomente von Wellen, wie der Achswellen 14, "0" sind, wer
den die Umdrehungswinkel der Räder und ein Umdrehungswinkel
der Antriebsquelle, wie eines Triebwerkes, auf "0" zurückge
setzt.
In der in Anspruch 4 beanspruchten vorliegenden Erfindung
werden Drehmomente von Wellen, wie der mit den Rädern verbun
denen Achswellen 14 berechnet unter Verwendung eines erfaßten
Schaltradverhältnisses, i_T.
In der in Anspruch 5 beanspruchten vorliegenden Erfindung
werden Verwindungsdrehmomente von mit den Rädern verbundenen
Wellen berechnet unter Verwendung eines abgeschätzten Schal
tradverhältnisses, i_T*, welches berechnet wird unter Verwen
dung des folgenden Ausdruckes.
i_T* = 2 theta_E/i_D/(theta_Wr + theta_Wl)
In der in Anspruch 6 beanspruchten vorliegenden Erfindung
werden berechnete Verwindungsdrehmomentwerte von mit den Rä
dern verbundenen Wellen einer Hochpaßfilterungsverarbeitung
unterzogen.
In der in Anspruch 7 beanspruchten vorliegenden Erfindung
wird die Berechnung von Drehmomenten von Wellen, wie der
Achswellen 14 durchgeführt synchronisiert mit der Umdrehung
der Antriebsquelle 10, wie eines Triebwerks oder eines Mo
tors, und eines Fahrsystemes, wie der Räder.
In der in Anspruch 8 beanspruchten vorliegenden Erfindung
wird ein Umdrehungswinkel irgendeiner der zwischen dem Ein
gang des Differentials 13 und dem Getriebe 11 angeordneten
Wellen erfaßt und die Verwindungsdrehmomente von Wellen wie
der mit den Rädern verbundenen Achswellen 14 werden berechnet
unter Verwendung eines Umdrehungswinkels irgendeiner der zwi
schen dem Eingang des Differentials 13 und dem Getriebe 11
angeordneten Wellen anstelle eines Umdrehungswinkels der An
triebsquelle 10, wie eines Triebwerkes oder Motors.
In der im Anspruch 9 beanspruchten vorliegenden Erfindung
werden ein Differentialbegrenzungsdrehmoment, ein Drehwinkel
der Antriebsquelle 10 und Drehwinkel der rechten und linken
Räder erfaßt, zur Berechnung und Erfassung von Drehmomenten,
T_D von Wellen, wie der Achswellen 14 zur Verbindung des Dif
ferentials 13 mit den Rädern, unter Verwendung der folgenden
Ausdrücke:
T_Dr = 2 k_Dr k_Dl ((theta_Wr + theta_Wl)/2 - theta_E/
(i_T i_D) - T_V)/(k_Dr + k_Dl)
T_Dl = 2 k_Dr k_Dl ((theta_Wr + theta_Wl)/2 - theta_E/
(i_T i_D) + T_V) / (k_Dr + k_Dl)
wobei T_V ein Differentialbegrenzungsdrehmoment ist.
In der in Anspruch 10 beanspruchten vorliegenden Erfindung
werden eine Umdrehungswinkelbeschleunigung der Antriebsquelle
10 und ein Differentialbegrenzungsdrehmoment erfaßt zur Be
rechnung und Erfassung von Drehmomenten, T_D, von Wellen, wie
der Achswellen 14 zur Verbindung des Differentials 13 mit den
Rädern, unter Verwendung der folgenden Ausdrücke.
T_Dr = k_Dr (i_D i_T (I_E alpha_E) - 2 T_V)/2
T_D1 = k_Dl (i_D i_T (I_E alpha_E) + 2 T_V)/2
wobei I_E ein Trägheitsmoment der Antriebsquelle 10, wie ei
nes Triebwerkes ist, und alpha_E eine Umdrehungswinkelbe
schleunigung einer Antriebsquelle 10, wie eines Triebwerkes
ist.
In der in Anspruch 11 beanspruchten vorliegenden Erfindung
werden ein Umdrehungswinkel und eine Umdrehungswinkelbe
schleunigung der Antriebsquelle 10 und Drehwinkel der rechten
und linken Räder erfaßt zur Berechnung und Erfassung von
Drehmomenten, T_D, von Wellen, wie der Achswellen 14 zur Ver
bindung des Differentials 13 mit den Rädern, unter Verwendung
der folgenden Ausdrücke:
T_Dr = k_Dr {-i_D i_T (I_E alpha_E) + 2 k_Dl ((theta_Wr +
theta_Wl)/2 - theta_E/(i_D i_T))}/(k_Dl - k_Dr)
T_Dl = k_Dl {i_D i_T (I_E alpha_E) - 2 k_Dr ((theta_Wr +
theta_Wl)/2 - theta_E/(i_D i_T))}/(k_Dl - k_Dr)
In der in Anspruch 12 beanspruchten vorliegenden Erfindung,
in einem Fahrzeug mit direkt gekoppeltem Vierradantrieb, wer
den ein Umdrehungswinkel der Antriebsquelle 10 und Umdre
hungswinkel der vier Räder erfaßt, zur Berechnung und Erfas
sung von Drehmomenten, T_D, von Wellen, wie der Achswellen 14
und 20 zur Verbindung der Vorder- und Hinterdifferentiale 19
und 13 mit den Rädern, unter Verwendung der folgenden Aus
drücke.
T_DFr = T_DFl = k_DFr k_DFl ((theta_WFr + theta_WFl) - 2
theta_E/i_DF i_T)/(k_DFl + k_DFr)
T_DRr = T_DRl = k_DRr k_DRl ((theta_WRr + theta_WRl) - 2
theta_E/i_DR i_T)/k_DRl + k_DRr)
In der in Anspruch 13 beanspruchten vorliegenden Erfindung,
in einem Fahrzeug mit direkt gekoppeltem Vierradantrieb, wer
den eine Umdrehungswinkelbeschleunigung der Antriebsquelle 10
und Umdrehungswinkel der vier Räder erfaßt, zur Berechnung
und Erfassung von Drehmomenten, T_D, von Wellen, wie der
Achswellen 14 und 20 zur Verbindung der vorderen und hinteren
Differentiale 19 und 13 mit den Rädern, unter Verwendung der
folgenden Ausdrücke.
T_DFr = T_DFl = NUMF11/DEN11 (I_E alpha_E) + NUMF12/DEN11
{i_DF (theta_WFl + theta_WFr) - i_DR (theta_WRl + theta_WRr)}
T_DRr = T_DRl = NUMR11/DEN11 (I_E alpha_E) + NUMR12/
DEN11 {i_DF (theta_WFl + theta_WFr) - i_DR (theta_WRl +
theta_WRr)}
wobei
NUMF11 = i_DF i_DRˆ2 i_T k_DFl k_DFr (k_DRl + k_DRr),
NUMF12 = 2 i_DF k_DFl k_DFr k_DRl k_DRr,
DEN11 = 2 {i_DR2 k_DFˆl k_DFr (k_DRl + k_DRr) + i DFˆ2 k_DRl k_DRr (k_DFl + k_DFr)},
NUMR11 = i_DR i_DFˆ2 i_T k_DRl k_DRr (k+DFl + k_DFr), und
NUMR12 = - 2 i_DR k_DFl k_DFr k_DRl k_DRr.
NUMF12 = 2 i_DF k_DFl k_DFr k_DRl k_DRr,
DEN11 = 2 {i_DR2 k_DFˆl k_DFr (k_DRl + k_DRr) + i DFˆ2 k_DRl k_DRr (k_DFl + k_DFr)},
NUMR11 = i_DR i_DFˆ2 i_T k_DRl k_DRr (k+DFl + k_DFr), und
NUMR12 = - 2 i_DR k_DFl k_DFr k_DRl k_DRr.
In der in Anspruch 14 beanspruchten vorliegenden Erfindung,
in einem Vierradgetriebenen Fahrzeug, in welchem Leistung
verteilt wird auf die Vorder- und Hinterräder durch ein Zen
traldifferential 31 mit einem Differentialbegrenzungsmecha
nismus, werden Drehmomente, T_D, von Wellen, wie der Achswel
len 14 und 20 zur Verbindung der vorderen und hinteren Diffe
rentiale 19 und 13 mit den Rädern, berechnet und erfaßt unter
Verwendung eines Umdrehungswinkels der Antriebswelle 10, von
Umdrehungswinkeln der vier Räder und einem Differentialbe
grenzungsdrehmoment, alle erfaßt von den jeweiligen Erfas
sungsvorrichtungen.
In der in Anspruch 15 beanspruchten vorliegenden Erfindung,
in einem vierradgetriebenen Fahrzeug, in welchem Leistung
verteilt wird an die Vorder- und Hinterräder durch ein Zen
traldifferential 31 mit einem Differentialbegrenzungsmecha
nismus, werden Drehmomente T_D, von Wellen, wie der Achswel
len 14 und 20 zur Verbindung der vorderen und hinteren Diffe
rentiale 19 und 13 mit den Rädern, berechnet und erfaßt unter
Verwendung einer Drehwinkelbeschleunigung der Antriebswelle
10 und eines Differentialbegrenzungsdrehmoments, alle erfaßt
von den jeweiligen Erfassungsvorrichtungen.
In der in Anspruch 16 beanspruchten vorliegenden Erfindung,
in einem vierradgetriebenen Fahrzeug, in welchem Leistung
verteilt wird auf die Vorder- und Hinterräder durch ein Zen
traldifferential 31 mit einem Differentialbegrenzungsmecha
nismus, werden Drehmomente, T_D, von Wellen, wie der Achswel
len 14 und 20 zur Verbindung der vorderen und hinteren Diffe
rentiale 19 und 13 mit den Rädern, berechnet und erfaßt, un
ter Verwendung eines Drehwinkels und einer Drehwinkelbe
schleunigung der Antriebswelle 10 und von Drehwinkeln der
vier Räder, alle erfaßt von den jeweiligen Erfassungsvorrich
tungen.
In der in Anspruch 17 beanspruchten vorliegenden Erfindung
werden Drehmomente, T_D, von Wellen, wie der Achswellen 14
zur Verbindung des Differentials 13 mit den Rädern berechnet
und erfaßt unter Verwendung eines Umdrehungswinkels der An
triebsquelle und eines Umdrehungswinkels des Differentials 13
auf der Gelenkwellenseite, alle erfaßt von dem jeweiligen Er
fassungsvorrichtungen.
Die obigen und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der
Erfindung werden offensichtlich werden aus der folgenden Be
schreibung, zusammengenommen mit den begleitenden Zeichnun
gen, in welchen:
Fig. 1 ein Schaubild ist, welches die Gesamtkonfigu
ration einer Drehmomenterfassungsvorrichtung gemäß Ausführung
1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 ein Schaubild ist, welches ein Leistungsüber
tragungssystemmodell für ein zweiradgetriebenes Fahrzeug in
Ausführung 1 zeigt;
Fig. 3 ist ein Schaubild, welches zeigt, wie man ei
nen Umdrehungswinkel, eine Umdrehungswinkelgeschwindigkeit
und eine Umdrehungswinkelbeschleunigung in Ausführung 1 er
faßt;
Fig. 4 ist ein Schaubild, welches zeigt, wie man ei
nen Umdrehungswinkel, eine Umdrehungswinkelgeschwindigkeit
und eine Umdrehungswinkelbeschleunigung in Ausführung 1 er
faßt;
Fig. 5 ist ein Flußdiagramm, welches den Vorgang der
Berechnung von Drehmomenten in Ausführung 1 zeigt;
Fig. 6 ist ein Schaubild, welches ein Schaltradver
hältnis-Verzeichnis (map) zur Erhaltung eines Schaltradver
hältnisses aus einem Schaltpositionsschalter in Ausführung 1
zeigt;
Fig. 7 ist ein Flußdiagramm, welches den Vorgang der
Berechnung eines Schaltradverhältnisses in Ausführung 2
zeigt;
Fig. 8 ist ein Signalformdiagramm, welches die zeit
lichen Veränderungen des Drehmomentwertes zeigt, welcher in
Ausführung 3 berechnet und erfaßt wird;
Fig. 9 ist ein Schaubild, welches die Drehmomentbe
rechnungstakte, die Motorumdrehungspulse und Radumdrehungs
pulse in Ausführung 4 zeigt;
Fig. 10 ist ein Schaubild, welches Drehmomentberech
nungstakte, Motorumdrehungspulse und Radumdrehungspulse in
Ausführung 4 zeigt;
Fig. 11 ist ein Diagramm, welches die Gesamtkonfigura
tion einer Drehmomenterfassungsvorrichtung gemäß Ausführung 5
zeigt;
Fig. 12 ist ein Schaubild, welches die Gesamtkonfigu
ration einer Drehmomenterfassungsvorrichtung gemäß Ausführung
6 zeigt;
Fig. 13 ist ein Schaubild, welches ein Leistungsüber
tragungssystemmodell für ein zweiradgetriebenes Fahrzeug mit
einem Differentialbegrenzungsmechanismus in Ausführung 6
zeigt;
Fig. 14 ist ein Flußdiagramm, welches den Betrieb der
Ausführung 6 zeigt;
Fig. 15 ist ein Flußdiagramm, welches den Betrieb der
Ausführung 7 zeigt;
Fig. 16 ist ein Flußdiagramm, welches den Betrieb der
Ausführung 8 zeigt;
Fig. 17 ist ein Schaubild, welches ein Leistungsüber
tragungssystemmodell für ein Fahrzeug mit direkt gekoppeltem
Vierradantrieb in Ausführung 9 zeigt;
Fig. 18 ist ein Schaubild, welches die Gesamtkonfigu
ration einer Drehmomenterfassungsvorrichtung gemäß Ausführung
9 zeigt;
Fig. 19 ist ein Schaubild, welches ein Leistungsüber
tragungssystemmodell zeigt für ein vierradgetriebenes Fahr
zeug in Ausführung 11, welches ein Zentraldifferential mit
einem Differentialbegrenzungsmechanismus hat;
Fig. 20 ist ein Schaubild, welches die Gesamtkonfigu
ration einer Drehmomenterfassungsvorrichtung gemäß Ausführung
11 zeigt.
Fig. 21 ist ein Schaubild, welches ein Leistungsüber
tragungssystemmodell zeigt für ein vierradgetriebenes Fahrzeug
in Ausführung 14, welches ein Zentraldifferential mit einem
Differentialbegrenzungsmechanismus hat;
Fig. 22 ist ein Schaubild, welches die Gesamtkonfigu
ration einer Drehmomenterfassungsvorrichtung gemäß Ausführung
17 zeigt;
Fig. 23 ist ein Flußdiagramm, welches den Betrieb der
Ausführung 17 zeigt;
Fig. 24 ist ein Schaubild, welches die Konfiguration
eines konventionellen ABS zeigt;
Fig. 25 ist ein Schaubild, welches die Gesamtkonfigu
ration des konventionellen ABS zeigt;
Fig. 26 ist eine Schnittansicht einer Drehmomenterfas
sungsvorrichtung in einem konventionellen ABS; und
Fig. 27 ist ein Diagramm, welches die Schaltungskonfi
guration eines Drehmomentsensors und eines Drehmomenterfas
sungssignales des konventionellen ABS zeigt.
Im folgenden wird die Ausführung 1 der vorliegenden Erfindung
unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 5 beschrieben.
Erst wird eine Beschreibung der Konfiguration der in dieser
Ausführung gezeigten vorliegenden Erfindung gegeben. Fig. 1
ist ein Diagramm, welches die Gesamtkonfiguration der Ausfüh
rung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, in welcher die
gleichen Elemente wie jene des Standes der Technik mit den
gleichen Bezugsziffern versehen sind.
In Fig. 1 stellt die Bezugsziffer 1 Hinterräder (rechte und
linke Hinterräder) dar, 2 Radbremsen, 4 eine ABS Steuervor
richtung (controller), 41 eine Drehmomentberechnungseinheit
als Drehmomentberechnungsvorrichtung, 5 einen Bremsschalter,
6 Radumdrehungssensoren als Radumdrehungswinkel-
Erfassungsvorrichtungen (magnetische Aufnahme), 7 einen
Bremsbetätiger, 8 einen Hauptzylinder, 9 Vorderräder (rechte
und linke Vorderräder), 10 eine Antriebsquelle, wie einen Mo
tor, ein Triebwerk oder dergleichen (im folgenden als "Motor"
bezeichnet), 11 ein Getriebe, 12 eine Gelenkwelle, 13 ein
Differential, 14 Achswellen, welche eine torsionale Steifig
keit haben zur Übertragung eines Antriebsdrehmomentes an die
rechten und linken Räder von dem Differential 13, 15 einen
Motorumdrehungssensor (optischer Kodierer) als Erfassungsvor
richtung zur Erfassung eines Drehwinkels und einer Drehwin
kelgeschwindigkeit einer Antriebsquelle, 16 einen Neutral
schalter (Leerlaufstellungsschalter) und 17 einen Schaltposi
tionsschalter als Schaltradverhältnis-Erfassungvorrichtung.
Der Motor 10 und das Getriebe 11 sind mit den rechten und
linken Hinterrädern 1 durch jeweilige Wellen (wie der Gelenk
welle 12 und der Achswellen 14) gekoppelt, welche eine tor
sionale Steifigkeit haben zur Übertragung eines Antriebs
drehmomentes durch das Differential 13.
Eine Drehmomentberechnungseinheit 41 (für die Achswellen) ist
ein Bestandteil der ABS-Steuervorrichtung 4, welche einen Mi
krocomputer und eine Eingabe/Ausgabe-Einheit umfaßt, Umdre
hungswinkel der rechten und linken Vorder- und Hinterräder
empfängt, welche erfaßt werden durch die Radumdrehungssenso
ren 6 für die rechten und linken Vorder- und Hinterräder und
einen Motorumdrehungswinkel empfängt, welcher erfaßt wird
durch den Motorumdrehungssensor 15, um so ein Drehmoment für
jede der Achswellen 14 zu berechnen, und zur Ausgabe des be
rechneten Drehmomentes an die ABS-Steuervorrichtung 4.
Im folgenden wird eine Beschreibung des Erfassungsprinzips
gegeben. Fig. 2 zeigt ein Fahrtbremssystemmodell eines hin
terradgetriebenen Fahrzeuges. In Fig. 2 stellt 1r ein rechtes
Hinterrad dar, 1l ein linkes Hinterrad, 14r ist eine rechte
Achswelle, 14l eine linke Achswelle, 13 ein Differential, 12
eine Gelenkwelle und 10 ein Motor. Die gleichen Elemente wie
in Fig. 1 sind mit den gleichen Bezugsziffern versehen. Wie
in Fig. 2 gezeigt, wenn Umdrehungsträgheiten der rechten und
linken Hinterräder 1r und 1l und des Motors 10 berücksichtigt
werden, ein Schaltradverhältnis des Getriebes 11, ein Ver
kleinerungsverhältnis des Differentials 13 und torsionale
Steifheiten der Gelenkwelle 12 und der Achswellen 14r und 14l
berücksichtigt werden, können die Bewegungsgleichungen für
dieses Umdrehungssystem ausgedrückt werden durch die folgen
den Gleichungen.
Erstens, da die Drehmomente der rechten und linken Achswel
len, 14r und 14l, eine Straßenoberflächen-Gegenkraft und ein
Bremsdrehmoment angewendet werden auf die rechten und linken
Hinterräder, 1r und 1l, werden die Bewegungsgleichungen wie
folgt ausgedrückt.
I_W alpha_Wr = -k_Dr (theta_Wr - theta_Dr) + mu_r W_rR - T_Br
I_W alpha_Wl = - k_Dl (theta_Wl - theta_Dl) + mu_l W_lR -
T_Bl
Da ein Gelenkwellendrehmoment und ein Motordrehmoment ange
legt werden an den Motor 10, wird eine Bewegungsgleichung wie
folgt ausgedrückt:
I_E alpha_E = - k_P/i_T (theta_P - theta_E / i_T) + T_E
Eingabe/Ausgabe-Umdrehungswinkel des Differentials 13 haben
das folgende Verhältnis:
theta_P = i_D/2 (theta_Dr + theta_Dl)
Da die rechten und linken Ausgabe-Drehmomente des Differenti
als 13 durch Multiplikation der Hälfte eines Eingabedrehmo
mentes mit einem Verkleinerungsverhältnis des Differentials
erhalten werden, können die folgenden Ausdrücke aufgestellt
werden.
k_Dr (theta_Wr - theta_Dr) = ½ k_P i_D (theta_P - theta_E/
i_T)
k_Dl (theta_Wl - theta_Dl) = ½ k_P i_D (theta_P - theta_E/
i_T)
wobei I_W eine Radumdrehungsträgheit ist, I_E eine Motorum
drehungschrägheit, R ein Radradius, theta_W ein Radumdrehungs
winkel, theta_D ein Umdrehungswinkel des Differentials auf
der Achswellenseite, theta_P ein Umdrehungswinkel des Diffe
rentials auf der Gelenkwellenseite, theta_E ein Motorumdre
hungswinkel, alpha_W eine Radumdrehungswinkel-Beschleunigung,
alpha_E eine Motorumdrehungswinkel-Beschleunigung, k_D eine
torsionale Steifigkeit der Achswelle, k_P eine torsionale
Steifigkeit der Gelenkwelle, i_D ein Verkleinerungsverhältnis
des Differentials, i_T ein Schaltradverhältnis des Getriebes,
ein Straßenoberflächen-Reibungskoeffizient, W eine Radlast,
T_B ein Bremsdrehmoment, T_E ein Motordrehmoment, und r und l
rechte und linke Räder.
Die folgenden Ausdrücke zur Erhaltung von Drehmomenten der
Achswellen 14r und 14l können erhalten werden aus den obigen
Ausdrücken 24 und 25.
T_Dr = T_Dl = ½ k_P i_D (theta_P - theta_E/i_T)
Wenn der Umdrehungswinkel des Differentials 13 auf der Ge
lenkwellenseite aus den Ausdrücken 23, 24 und 25 entfernt
wird, kann der folgende Ausdruck erhalten werden.
T_Dr = T_Dl
= k_Dr (theta_Wr - theta_Dr)
= k_Dl (theta_Wl - theta_Dl)
= 2 k_P k_Dr k_Dl ((theta_Wr + theta_Wl)/2 - theta_E/(i_T i_D))/(k_P) (k_Dr + k_Dl) + 4 (k_Dr + k_Dl)/i_Dˆ2)
= k_Dr (theta_Wr - theta_Dr)
= k_Dl (theta_Wl - theta_Dl)
= 2 k_P k_Dr k_Dl ((theta_Wr + theta_Wl)/2 - theta_E/(i_T i_D))/(k_P) (k_Dr + k_Dl) + 4 (k_Dr + k_Dl)/i_Dˆ2)
Der Ausdruck 27 zeigt, daß die Drehmomente der rechten und
linken Achswellen (zueinander gleich) erhalten werden können
durch Erfassung von Drehwinkeln der rechten und linken Räder,
und eines Drehwinkels des Motors. Es ist notwendig, die tor
sionalen Steifheiten der Achswellen 14r und 14l und der Ge
lenkwelle 12 und die Verkleinerungsverhältnisse des Differen
tials 13 und des Getriebes 11 zu identifizieren.
Ferner, wenn eine torsionale Steifigkeit der Gelenkwelle 12
ignoriert werden kann, kann der folgende Ausdruck auf der
Grundlage der Annahme erhalten werden, daß eine torsionale
Steifigkeit der Gelenkwelle 12 im Ausdruck 27 unendlich ist.
T_Dr = T_Dl = k_Dr k_Dl/(k_Dr + k_Dl) (theta_Wr + theta_Wl
- 2 theta_E/i_D i_T))
Diese Ausführung schafft eine Vorrichtung zur Erfassung eines
Drehmomentes jedes der Achswellen unter Verwendung eines Ver
hältnisausdruckes (torsionale Steifigkeit der Achswelle) x
(Verwindungswinkel der Achswelle), welchen im Ausdruck 1 ge
zeigt ist.
Im folgenden wird eine Beschreibung des Betriebes dieser Aus
führung gegeben.
Ein Verfahren zur Erfassung eines Radumdrehungswinkels mit
tels eines in Fig. 1 gezeigten Radumdrehungssensors 6
(magnetische Aufnahme) und ein Verfahren zur Erfassung eines
Motorumdrehungswinkels mittels des Motorumdrehungssensor 15
(optischer Kodierer), werden als erstes unter Bezugnahme auf
Fig. 3 beschrieben. Jeder der Umdrehungssensoren 6 des rech
ten und linken Rades erzeugt ein Sinuswellensignal, welches
synchronisiert ist mit der Rotation eines an dem Rad befe
stigten Mechanismus, wenn das Rad 1 sich dreht. Wie in Fig. 4
gezeigt, umfaßt dieser Sensor 6 beispielsweise einen Magneten
36 und eine Spule 37 und ist im allgemeinen angebracht an ei
ner Radstütze, wie einem Achsschenkel. Beispielsweise hat ein
an der vorderen Achsenwelle angebrachter Rotor 38 Verzahnun
gen und das Joch (Spitze) des Radumdrehungssensors 6 ist be
nachbart zu den Verzahnungen. Wenn der Rotor 38, welcher die
Verzahnungen hat, sich dreht, ändert sich ein von dem Magnet
36 des Radumdrehungssensors 6 erzeugter magnetischer Fluß und
eine Wechselspannung wird in der Spule 37 erzeugt. Die Fre
quenz dieser Wechselspannung variiert im Verhältnis zur An
zahl der Umdrehungen der Vorderantriebswelle, wodurch ein Ra
dumdrehungswinkel erfaßt wird. Der Motorumdrehungssensor 15
erzeugt ein leicht gerundetes und Rechteckwellensignal, wel
ches synchron ist mit der Rotation einer auf der Kurbelwelle
des Motors 10 angebrachten optischen Scheibe, wenn der Motor
10 sich dreht. Diese Signale werden eingegeben in die Drehmo
mentberechnungseinheit 41 (für die Achswelle), wie in Fig. 3
gezeigt,und durchlaufen einen Signalformer 42 in der Drehmo
mentberechnungseinheit 41 um Rechteckwellensignale zu werden.
Diese Rechteckwellensignale werden dann einem Zähler 43 ein
gegeben, um als Pulse gezählt zu werden. Ein Umdrehungswinkel
jeder der Räder 1 und 9 oder des Motors 10 kann erfaßt werden
durch Multiplizieren einer Zählnummer durch einen Teilungs
winkel (erhalten durch Teilen von 360° durch eine Anzahl von
Zähnen oder eine Anzahl von Schlitzen der optischen Scheibe).
Ferner kann eine Umdrehungswinkelgeschwindigkeit und eine Um
drehungswinkelbeschleunigung zur Verwendung in anderen später
zu beschreibenden Ausführungen wie folgt erhalten werden. Wie
in Fig. 3 gezeigt, wird ein Zeitintervall zwischen den Einga
beumdrehungspulsen gemessen durch ein Pulszeitintervall-
Meßinstrument 44. Eine Umdrehungswinkelgeschwindigkeit kann
erhalten werden durch Berechnung von (ein Umdrehungswinkel
pro Puls)/(ein Zeitintervall zwischen Pulsen) mittels der
Drehwinkel-Erfassungseinheit 45. Ferner kann eine Drehwinkel
beschleunigung erhalten werden durch Berechnen von (eine Um
drehungswinkelgeschwindigkeit - eine vorangehend berechnete
Umdrehungswinkelgeschwindigkeit)/(ein Zeitintervall zwi
schen Undrehungspulsen) erhalten von der Umdrehungswinkelbe
schleunigungs-Erfassungseinheit 46.
Im folgenden wird eine Beschreibung gegeben eines Verfahrens
zur Erfassung eines Drehmomentes jeder der Achswellen, mit
tels der Drehmomentberechnungseinheit 41 (für die Achswellen)
unter Bezugnahme auf ein Flußdiagramm der Fig. 5. Dieses
Flußdiagramm zeigt eine Drehmomentberechnungs-Unterroutine,
welche in jedem Steuerzyklus ausgeführt wird. In Schritt S1
wird ein Signal des in Fig. 1 gezeigten Neutralschalters 16
eingegeben zur Erfassung ob oder ob nicht das Kupplungspedal
niedergetreten ist, zur Bestimmung, ob das Getriebe 11 in der
Leerlaufstellung ist, und wenn es in der Leerlaufstellung
ist, schreitet die Unterroutine zum Schritt S10 fort, weil
ein Drehmoment der Achswellen 14 als "0" angesehen wird. Um
drehungswinkel der rechten und linken Räder, theta_Wr und
theta_Wl und ein Umdrehungswinkel des Motors, theta_E werden
auf "0" zurückgesetzt und ein Drehmoment der Achswelle 14,
T_D wird auf "0" gesetzt (Schritt S11).
Wenn das Getriebe 11 nicht in der Leerlaufstellung ist, geht
die Unterroutine zum Schritt S2, in welchem die Veränderung
des Bremsschalters 5 von AUS auf AN erfaßt wird. Wenn der
Bremsschalter 5 von AUS auf AN wechselt, geht die Unterrouti
ne zu Schritt S10, und dann werden die Umdrehungswinkel der
rechten und linken Räder, theta_Wr und theta_Wl und ein Um
drehungswinkel des Motors, theta_E, auf "0" zurückgesetzt,
und ein Drehmoment der Antriebswelle 14, T_D, wird auf "0"
zurückgesetzt (Schritt S11) . Dies ist weil ein Drehmoment der
Achswelle 14 als "0" angenommen werden kann, da der Brems
schalter 5 von AUS auf AN wechselt, wenn ein Fahrer seinen
Fuß von dem Gaspedal nimmt und auf das Bremspedal tritt, d. h.
unmittelbar bevor ein Antriebsdrehmoment von dem Motor 10 "0"
wird und ein Bremsdrehmoment erzeugt wird.
Wenn der Bremsschalter 5 nicht von AUS auf AN wechselt, geht
die Unterroutine zu Schritt S3, in welchem ein Schaltpositi
onssignal von dem Schaltpositionsschalter 17 zur Erfassung
einer Schalthebelposition des Getriebes 11 eingegeben wird
und ein Schaltradverhältnis, i_T, welches der Schaltposition
entspricht, wird empfangen von der im voraus gespeicherten
Schaltradverhältnis-Verzeichnis. Beispielsweise wird der
Schaltradverhältnis-Verzeichnis für ein Fahrzeug, welches mit
einem manuellen Fünfganggetriebe ausgestattet ist, in Fig. 6
gezeigt.
In Schritt S4 werden die Umdrehungswinkel der rechten und
linken Räder, theta_Wr und theta_Wl und der Umdrehungswinkel
des Motors, theta_E, welche wie oben beschrieben verarbeitet
werden, eingegeben.
In Schritt S5 werden die Eingabeumdrehungswinkel der rechten
und linken Räder, theta_Wr und theta_Wl, und ein Umdrehungs
winkel des Motors, theta_E, und das empfangene Schaltradver
hältnis des Getriebes 11, i_T verwendet, zur Berechnung eines
Drehmomentes der Achswelle, T_D, unter Verwendung des Aus
drucks 1. Eine torsionale Steifigkeit der Achswelle, k_D, und
ein Verkleinerungsverhältnis des Differentials, i_D, werden
im Voraus identifiziert und ihre gespeicherten Werte werden
verwendet.
In Schritt S6 wird das berechnete Drehmoment der Achswelle
T_D der ABS-Steuervorrichtung 4 zugeführt.
Die ABS Steuervorrichtung 4 empfängt das Signal von dem
Bremsschalter 5 und die berechneten und erfaßten Radumdre
hungswinkel von den Radumdrehungssensoren 6, zusätzlich zu
dem Drehmoment der Achswelle, und stellt die Bremskraft der
Radbremse 2 ein, auf der Grundlage dieser Signale und liefert
ein Bremskraft-Steuersignal 34 an den Betätiger 7. Der Betä
tiger 7 liefert einen ABS-Steuerhydraulikdruck, welcher vor
bereitet wird durch Steuerung eines Haupthydraulikdrucks des
Hauptzylinders 8 in Übereinstimmung mit dem Bremskraft-
Steuersignal 34, an jede der Radbremsen 2 der Vorderräder 9
und der Hinterräder 1, um so die Bremskraft
(Klotzandruckkraft) jeder der Radbremsen 2 zu steuern.
Obwohl der Ausdruck 1 oben beschrieben wurde, in welchem die
torsionale Steifigkeit der Gelenkwelle 12 ignoriert wird,
wenn eine torsionale Steifigkeit der Gelenkwelle, k_P, im
Voraus identifiziert wird und in der Drehmomentberechnungs
einheit 41 gespeichert wird, und ein Drehmoment der Achswelle
14 berechnet wird unter Verwendung des Ausdrucks 27 in wel
cher eine torsionale Steifigkeit der Gelenkwelle, k_P, be
rücksichtigt wird, kann ein genaueres Drehmoment der Achswel
le 14 erfaßt werden, auf die gleiche Weise wie oben beschrie
ben.
Wenn die Umdrehungswinkelgeschwindigkeit des Motors zu groß
ist, dann kann ein Motorbremsdrehmoment nicht ignoriert wer
den. Daher kann ein genaueres Drehmoment der Achswelle erhal
ten werden durch Berechnen eines Motorbremsdrehmomentes aus
einer Motorumdrehungswinkelgeschwindigkeit unter Verwendung
des Verzeichnisses, welches das Verhältnis zwischen der Motor
umdrehungswinkelgeschwindigkeit und des Motorbremsdrehmomen
tes speichert, in Schritt S11 und durch Addieren des berech
neten Motorbremsdrehmomentes zu dem in Schritt S5 berechneten
Drehmoment der Achswelle.
Ausführung 2 der vorliegenden Beschreibung wird im folgenden
beschrieben. Da diese Ausführung die gleiche Konfiguration
hat wie die obige Ausführung 1, werden die gleichen Elemente
mit den gleichen Bezugsziffern wie in Fig. 1 versehen und ih
re Beschreibung wird weggelassen. In Ausführung 1 empfängt
die Drehmomentberechnungseinheit 41 ein Signal, welches eine
Schaltposition anzeigt, von einem Schaltpositionsschalter 17
und erhält ein Schaltradverhältnis des Getriebes 11, i_T, aus
einem vorher gespeicherten Schaltradverhältnis-Verzeichnis in
Übereinstimmung mit jeder Schaltposition. Die Ausführung 2
unterscheidet sich von der Ausführung 1 darin, daß die
Drehmomentberechnungseinheit 41 aus dem Zustand eines Fahr
zeuges erfaßt, das ein Drehmoment "0" ist und ein Schal
tradverhältnis i_T berechnet unter Verwendung des folgenden
Ausdruckes, wenn das Drehmoment "0" ist. Daher wird nur ein
Verfahren zur Bestimmung eines Schaltradverhältnisses be
schrieben.
i_T* = 2 theta_E/i_D/(theta Wr + theta_Wl)
Es wird eine Beschreibung eines Verfahrens gegeben zur Be
rechnung eines Schaltradverhältnisses unter Bezugnahme auf
das Flußdiagramm der Fig. 7. In Schritt S21 wird ein Signal
von dem in Fig. 1 gezeigten Neutralschalter 16 zur Erfassung
ob oder ob nicht das Kupplungspedal getreten wird, eingege
ben, zur Bestimmung ob oder ob nicht das Getriebe 11 in einer
Leerlaufstellung ist. Ist das Getriebe in einer Leerlaufstel
lung, dann kann eine Torsion nicht gemessen werden und dem
entsprechend schreitet die Unterroutine zum Schritt S31 fort,
in welchem ein Erstes-Mal-Flag gesetzt wird zum Abschluß der
Unterroutine. Dieses Erste-Mal-Flag ist zum Rücksetzen eines
Umdrehungswinkels des Motors und der Umdrehungswinkel der Rä
der auf "0", wenn bestimmt wird, daß ein Drehmoment "0" ist.
Wenn das Getriebe nicht in der Leerlaufstellung ist, wird in
Schritt S22 ein Signal des Bremsschalters 5 eingegeben, und,
wenn bestimmt wird, daß das Bremspedal betätigt wird, wird
ein Bremsdrehmoment erzeugt, wobei ein Drehmoment nicht mehr
"0" ist. Dann geht die Unterroutine zu Schritt S31 um das Er
stes-Mal-Flag zu setzen und die Unterroutine abzuschließen.
Wenn das Bremspedal nicht betätigt wird, geht die Unterrouti
ne zu Schritt S23, in welchem ein Signal von dem in Fig. 1
gezeigten Gaspedalschalter 21 eingegeben wird. Wenn bestimmt
wird, daß das Gaspedal betätigt wird, wird ein Motordrehmo
ment erzeugt, und ein Drehmoment ist nicht "0". Dann geht die
Unterroucine zu Schritt S31 um das Erstes-Mal-Flag zu setzen
und die Unterroutine abzusetzen.
Unter den obigen Bedingungen, wenn ein Drehmoment "0" ist,
dann geh die Unterroutine zu dem folgenden Schritt S24. In
diesem Fall gibt es tatsächlich ein Motorbremsdrehmoment,
aber dieses wird als klein angenommen und wird ignoriert.
Wenn eine Umdrehungswinkelgeschwindigkeit des Motors groß
ist, dann kann ein Motorbremsdrehmoment nicht ignoriert wer
den. Daher, wenn eine Motorumdrehungswinkelgeschwindigkeit
größer ist als ein eingestellter Wert, kann die Unterroutine
beendet werden.
In Schritt S24 wird das Erstes-Mal-Flag überprüft, und wenn
das Erstes-Mal-Flag gesetzt ist, geht die Unterroutine zum
Schritt S32, in welchem Radumdrehungswinkel und ein Motorum
drehungswinkel auf "0" rückgesetzt werden und das Erstes-Mal-
Flag wird rückgesetzt.
Wenn das Erstes-Mal-Flag nicht gesetzt ist, geht die Unter
routine zum Schritt S25, in welchem Umdrehungswinkel der
rechten und linken Räder, theta_Wr und theta_Wl und ein Um
drehungswinkel des Motors, theta_E, eingegeben werden. In
Schritt S26 werden die eingegebenen Umdrehungswinkel der
rechten und linken Räder, theta_Wr und theta_Wl, und ein Um
drehungswinkel des Motors, theta_E, und ein Verkleinerungs
verhältnis des Differentials, i_D, verwendet, zur Berechnung
eines abgeschätzten Schaltradverhältnisses i_T*, unter Ver
wendung des Ausdrucks 2.
In Schritt S27 wird der dem berechneten Schaltradverhältnis
nächstkommende Wert ausgewählt aus den in dem oben in Ausfüh
rung 1 beschriebenen Schaltradverhältnis-Verzeichnis einge
stellten Schaltradverhältnissen, auf der Grundlage des be
rechneten abgeschätzten Schaltradverhältnisses i_T*. Zum Bei
spiel, wenn ein Schaltradverhältnis 1,5 ist für den dritten
Gang und 1,0 ist für den vierten Gang, und das berechnete
Schaltradverhältnis 1,1 ist, dann wird bestimmt, daß das be
rechnete Schaltradverhältnis jenes für den vierten Gang ist
und wird auf 1,0 geändert. Somit kann ein genaues Schal
tradverhältnis i_T* in kurzer Zeit erhalten werden.
Eine Drehmomentberechnungseinheit 41 berechnet und erfaßt
Drehmomente von Wellen, wie der Achswellen, welche mit den
Rädern gekoppelt sind, unter Verwendung des Schaltradverhält
nisses, i_T*, welches wie oben beschrieben erhalten wird.
In dieser Ausführung wird ein Schaltradverhältnis nur dann
berechnet, wenn das Drehmoment als "0" bestimmt wird. Ist je
doch ein Umdrehungswinkel des Motors groß, nachdem er auf "0"
zurückgesetzt wurde, dann ist der Effekt eines durch ein Mo
tordrehmoment und Bremsdrehmoment verursachten Fehlers klein.
Daher kann ein Schaltradverhältnis sogar dann berechnet wer
den, wenn das Drehmoment nicht als "0" bestimmt wird (in die
sem Fall sollte das Getriebe 11 während dieser Berechnung
nicht in die Leerlaufstellung verändert wird).
Im folgenden wird die Ausführung 3 der vorliegenden Erfindung
beschrieben. Da diese Ausführung die gleiche Konfiguration
hat wie die obige Ausführung 1, werden die gleichen Elemente
mit den gleichen Bezugsziffern wie in Fig. 1 versehen und
dementsprechend wird ihre Beschreibung ausgelassen. Diese
Ausführung unterscheidet sich von der Ausführung 1 darin, daß
Drehmomente von Wellen, wie der Achswellen, welche durch die
Drehmomentberechnungseinheit 41 berechnet werden, einer Hoch
paßfilterungs-Verarbeitung unterzogen werden. Wie in Fig. 8
gezeigt, wird, in dem in Ausführung 1 berechneten Drehmoment
eine Abweichung (Offset) erzeugt, da der Nullpunkt in einigen
Fällen leicht verschoben ist aufgrund von Berechnungsfehlern
und dergleichen. Um diesen Effekt zu vermeiden, wird der be
rechnete Drehmomentwert einer Hochpaßfilterungs-Verarbeitung
unterzogen. Da die Berechnung eines Drehmomentes von einem
Mikrocomputer durchgeführt wird, wird die Hochpaßfilterungs-
Verarbeitung auch von einem Mikrocomputer durchgeführt.
Die Hochpaßfilterungs-Verarbeitung kann durchgeführt werden
durch Berechnen des folgenden Ausdruckes, wenn eine Abschnei
defrequenz dargestellt wird durch 1/(2PiT_1) und eine Ab
tastzeit durch T_S.
T_D*(k) = (2 T_l T_D(k) - 2T_l T_D(k-1) - (T_S - 2 T_l)
T_D*(k-1))/(T_S + 2 T_l)
wobei k eine k-tes Drehmoment ist, welches in jedem Steuerzy
klus berechnet wird. T_D*(k) ist ein k-tes Drehmoment nach
der Filterungsverarbeitung und T_D(k) ist ein k-tes Drehmo
ment vor der Filterungsverarbeitung.
Wenn in jedem Steuerzyklus berechnete Drehmomente, T_D(k),
T_D(k-1) und T_D*(k-1) eingegeben werden zur Berechnung des
obigen Ausdruckes unter Verwendung eines Mikrocomputers, kann
ein Drehmoment T_D*(k), welches einer Hochpaßfilterungs-
Verarbeitung unterzogen wurde, erhalten werden, und der Ef
fekt des Ofsets kann vermindert werden.
Die Ausführung 4 der vorliegenden Erfindung wird im folgenden
unter Bezugnahme auf die Fig. 9 und 10 beschrieben. Da diese
Ausführung die gleiche Konfiguration hat wie die obige Aus
führung 1, erhalten die gleichen Elemente die gleichen Be
zugszeichen wie jene in Ausführung 1 und dementsprechend wird
ihre Beschreibung weggelassen. Die Fig. 9 und 10 zeigen Takte
der Drehmomentberechnungseinheit 41 zur Berechnung von
Drehmomenten synchronisiert mit einem Steuerzyklus, die Puls
ausgabe des Motorumdrehungssensors 6 (Motorumdrehungspulse)
und die Pulsausgabe des Radumdrehungssensors 6
(Radumdrehungspulse). Die Fig. 9 und 10 unterscheiden sich
voneinander in der Auflösung des Motorumdrehungssensors 15.
In Fig. 9 ist die Pulsausgabefrequenz des Motorumdrehungssen
sors 15 einmal alle 2° des Motorumdrehungswinkels und die
Pulsausgabefrequenz des Radumdrehungssensors 6 ist einmal al
le 4° des Radumdrehungswinkels. In Fig. 10 ist die Pulsausga
befrequenz des Motorumdrehungssensors 15 einmal pro 180° und
die Pulsausgabefrequenz des Radumdrehungssensors 6 ist die
gleiche wie in Fig. 9. Folglich, wenn ein Motorumdrehungswin
kel und ein Radumdrehungswinkel erhalten werden durch Multi
plizieren (einer Pulsausgabezählung des Umdrehungssensors)
mit (einem Umdrehungswinkel pro Pulsausgabezählung des Umdre
hungssensors) bei jedem Drehmomentberechnungstakt zur Berech
nung eines Verwindungswinkels, kann eine hohe Verwindungswin
kelgenauigkeit bei 0,25° (2°/i_T/i_D=0,25°) bezüglich des Ra
dumdrehungswinkels erhalten werden für den Motorumdrehungs
winkel in Fig. 9, wohingegen eine niedrige Verwindungswinkel
genauigkeit bei 22,5° (180°i_T/i_D=22,5°) erhalten werden
kann in Fig. 10.
Dann, wenn statt, daß ein Motorumdrehungswinkel berechnet
wird durch Multiplizieren (einer Pulsausgabezählung des Moto
rumdrehungssensors 15) mit (einem Umdrehungswinkel pro Puls
ausgabezählung des Motorumdrehungssensors 15) an einem Drehmo
mentberechnungstakt, welcher synchronisiert ist mit einem fe
sten Steuerzyklus, ein Verwindungswinkel berechnet wird an
einem Pulsausgabetakt des Motorumdrehungssensors 15, kann auch
eine hohe Genauigkeit erhalten werden für den Motorumdre
hungswinkel. In anderen Worten, an einem Berechnungstakt ei
nes k-ten Drehmoments wird ein Verwindungswinkel verwendet,
welcher berechnet wird an einem Pulsausgabetakt des Motorum
drehungssensors 15, welcher durch "j" in Fig. 10 bezeichnet
wird. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Radumdrehungswinkel be
rechnet durch Multiplizieren (einer Pulsausgabezählung des
Radumdrehungssensors 6) an einem durch "j" bezeichneten Takt
mit (einem Umdrehungswinkel pro Pulsausgabezählung). Dadurch
kann eine hohe Motorumdrehungs-Winkelgenauigkeit erhalten
werden, sogar wenn ein Motorumdrehungssensor mit einer nied
rigen Pulsauflösung verwendet wird.
Im folgenden wird eine Beschreibung des Betriebs dieser Aus
führung gegeben. Der grundlegende Betrieb ist der gleiche wie
in Ausführung 1 und die Beschreibung der gleichen Schritte
wird weggelassen. Diese Ausführung unterscheidet sich von
Ausführung 1 in den Schritten S4 und S10 der Fig. 5, und dem
entsprechend wird nur der Inhalt dieser Schritte beschrieben.
Der Inhalt des Schrittes S4 ist wie folgt. Wie bereits be
schrieben, wird an einem Berechnungstakt eines k-ten Drehmo
ments ein Motorumdrehungswinkel berechnet an einem Pulsausga
betakt des Motorumdrehungssensors 15, welcher durch "j" in
Fig. 10 bezeichnet wird, und gleichzeitig wird ein Radumdre
hungswinkel berechnet. Dadurch kann ein hochgenauer Motorum
drehungswinkel erhalten werden an einem Pulsausgabetakt des
Motorumdrehungssensors 15 und ein hochgenauer Radumdrehungs
winkel kann ebenfalls erhalten werden aufgrund der hohen
Pulsauflösung. Als Resultat kann ein hochgenauer Verwindungs
winkel erhalten werden.
In Schritt S10 der Fig. 5 der Ausführung 1 werden Zähler für
die Umdrehungswinkel der rechten und linken Räder, theta_Wr
und theta_Wl, und ein Umdrehungswinkel des Motors, theta_E,
einfach auf "0" zurückgesetzt. Wenn die Auflösung des Motor
umdrehungswinkelsensors 15 kleiner ist als die des Radumdre
hungswinkelsensors 6 und eine Zählung einfach auf "0" zurück
gesetzt wird, wird der maximale Fehler einer Pulsauflösung
(22,5°) erzeugt in dem erfaßten Motorumdrehungswinkel, wo
durch es möglich wird, eine hohe Genauigkeit zu erzielen.
Dann, bei dem Zurücksetzen auf "0" bei der Berechnung eines
k-ten Drehmomentes der Fig. 10, wird ein Umdrehungswinkel bis
zur nächsten Motorumdrehungspulseingabe berechnet aus (eine
Pulsumdrehung (Grad)) - (eine Umdrehungswinkelgeschwindigkeit
(Grad/sec) zum Zeitpunkt einer durch "j" der Fig. 10 ange
zeigten Motorumdrehungspulseingabe) × (eine Radumdrehungszeit
t (sec)). Dadurch kann ein durch das Rücksetzen auf "0" verur
sachter Fehler vermindert werden. Eine Motorumdrehungswinkel
geschwindigkeit zu einem durch "j" bezeichneten Zeitpunkt
kann erhalten werden aus (ein Motorumdrehungswinkel von einem
Zeitpunkt, "j-1", zu einem Zeitpunkt, "j", d. h., 180°)/(ein
Motorumdrehungstakt von einem Zeitpunkt "j-1" zu einem Zeit
punkt "j"). Ein hochgenauer Verbindungswinkel kann erhalten
werden durch das Synchronisieren von Motorumdrehungspulsen
mit Pulsen, welche einen langen Zyklus (langes Intervall zwi
schen Pulsen) haben.
In der obigen Beschreibung wird nur zum Zeitpunkt des Zurück
setzens auf "0" zur Berechnung eines Motorumdrehungswinkels
ein Radumdrehungswinkel erhalten aus (einer Radumdrehungsge
schwindigkeit) × (einer Radumdrehungszeit), aber (eine Radum
drehungsgeschwindigkeit) × (eine Radumdrehungszeit) kann ver
wendet werden zur Berechnung eines Verwindungswinkels für je
de Drehmomentberechnung.
Oben wurde nur ein Motorumdrehungswinkel beschrieben, aber
die obige Beschreibung kann auch angewendet werden auf einen
Radumdrehungswinkel.
Wie oben beschrieben, kann ein hochgenaues Drehmoment erfaßt
werden durch Berechnen eines Drehmomentes synchronisiert mit
der Umdrehung eines Motors und eines Fahrsystems, wie der Rä
der, sogar wenn der Umdrehungssensor eine niedr 77914 00070 552 001000280000000200012000285917780300040 0002019540899 00004 77795ige Pulsauflö
sung hat.
Die Ausführung 5 der vorliegenden Erfindung wird im folgenden
beschrieben. Fig. 11 ist ein Blockdiagramm, welches die Kon
figuration dieser Ausführung 5 zeigt, in welcher die gleichen
Elemente die gleichen Bezugsziffern wie jene in Fig. 1 erhal
ten und deren Beschreibung wird weggelassen. Diese Ausführung
5 unterscheidet sich von der in Fig. 1 gezeigten Ausführung 1
darin, daß eine Wellenumdrehungswinkel-Erfassungsvorrichtung
zur Erfassung eines Umdrehungswinkels irgendeiner der zwi
schen dem Eingang des Differentials 13 und dem Getriebe 11
angeordneten Wellen verwendet wird anstelle der Antriebsquel
lenumdrehungswinkel-Erfassungsvorrichtung für den Motor 10.
Fig. 11 zeigt ein Beispiel, in welchem ein Getriebeumdre
hungssensor 18 an dem Getriebe 11 angebracht ist.
Der Betrieb dieser Ausführung ist beinahe der gleiche wie in
Ausführung 1, er unterscheidet sich aber in den folgenden
Punkten. In Ausführung 1 wird ein Motorumdrehungswinkel er
faßt, wohingegen in Ausführung 5 ein Umdrehungswinkel einer
Kupplungswelle auf der Getriebeseite oder einer Drehmoment
wandlerwelle auf der Getriebeseite erfaßt wird. In diesem
Fall kann in dem die Drehmomentberechnung zeigenden Flußdia
gramm der Fig. 5, der Schritt S2 zur Bestimmung, ob das Ge
triebe in der Leerlaufstellung ist, weggelassen werden, da
die Kupplungswelle oder die Drehmomentwandlerwelle auf der
Getriebeseite nicht beeinflußt wird durch die Kupplungsunter
brechung oder das Drehmomentwandlergleiten. Wenn das Getriebe
sich in die Leerlaufstellung bewegt, verändert sich das Ver
hältnis zwischen dem Radumdrehungswinkel und dem Getriebeum
drehungswinkel nicht. Daher, nachdem ein Radumdrehungswinkel
und ein Getriebeumdrehungswinkel auf "0" zurückgesetzt wer
den, wenn ein Drehmoment der Achswelle "0" ist, ist es nicht
notwendig, diese Winkel wieder zurückzusetzen.
Wenn ein Umdrehungswinkel der Eingangswelle des Differentials
oder der Ausgangswelle des Getriebes erfaßt wird durch den
Getriebeumdrehungssensor 18 anstelle eines Motorumdrehungs
winkels, kann der Schritt S3 des Empfangens eines Schal
tradverhältnisses weggelassen werden in dem Flußdiagramm der
Fig. 5, welches die Drehmomentberechnung zeigt, zusätzlich zu
dem Fall, in welchem ein Umdrehungswinkel der Kupplungswelle
auf der Getriebeseite oder ein Umdrehungswinkel der Drehmo
mentwandlerwelle auf der Getriebeseite erfaßt wird. Dies
liegt daran, daß die Eingabewelle des Differentials oder die
Ausgabewelle nicht beeinflußt wird durch ein Schaltradver
hältnis und auch nicht durch die Kupplungsunterbrechung und
das Drehmomentwandlergleiten.
Im folgenden wird die Ausführung 6 der vorliegenden Erfindung
beschrieben. Fig. 12 ist ein Blockdiagramm, welches die Kon
figuration dieser Ausführung zeigt, wobei die gleichen Ele
mente wie jene in Ausführung 1 die gleichen Bezugsziffern wie
in Fig. 1 erhalten, und ihre Beschreibung wird weggelassen.
Diese Ausführung unterscheidet sich von Ausführung 1 darin,
daß das Differential 13 eines zu steuernden Fahrzeuges einen
Differentialbegrenzungsmechanismus 30 und eine Differential
begrenzungsdrehmoment-Erfassungsvorrichtung 35 umfaßt.
Erst wird eine Beschreibung des Erfassungsprinzips gegeben.
Fig. 13 unterscheidet sich von Fig. 2 der Ausführung 1 darin,
daß das Differential 13 den Differentialbegrenzungsmechanis
mus 30 hat. Die gleichen Elemente wie jene der Fig. 2 erhal
ten die gleichen Bezugsziffern und ihre Beschreibung wird
weggelassen. Wie bei Ausführung 1, werden Bewegungsgleichun
gen für ein Umdrehungssystem ausgedrückt durch die folgenden
Ausdrücke.
I_W alpha Wr = - k_Dr (theta_Wr - theta_Dr) + mu_r W_rR -
T_Br + T V
I_W alpha Wl = - k_Dl (theta_Wl - theta_Dl) + mu_l W_IR -
T_Bl - T_V
I_E alpha E = - k_P/i_T (theta_P - theta_E/i_T) + T_E
theta_P = i_D/2 (theta_Dr + theta_Dl)
Da ein Differentialbegrenzungsdrehmoment angewendet wird auf
das Differential 13, werden die folgenden Ausdrücke aufge
stellt.
K_Dr (theta_Wr - theta_Dr) = ½ k_P i_D (theta_P - theta_E/
i_T) + T_V
k_Dl (theta_Wl - theta_Dl) = ½ k_P i_D (theta_P - theta_E/
i_T) - T_V
Ein Umdrehungswinkel des Differentials 13 auf der Gelenkwel
lenseite wird aus den Ausdrücken 32, 33 und 34 eliminiert und
diese Ausdrücke werden umgeordnet zur Erhaltung der folgenden
Ausdrücke.
T_Dr = 2 k_Dr k_Dl k_P ((theta_Wr + theta_Wl)/2 - theta_E/
(i_T i_D) - T_V ) - 4 k_Dl T_V/i_Dˆ2/(k_P (k_Dr + k_Dl) +
4 K_Dl k_Dr/i_Dˆ2)
T_Dl = 2 k_Dr k_Dl k_P ((theta_Wr + theta_Wl)/2 - theta_E/
(i_T i_D) + T_V) + 4 k_Dr T_V / i_Dˆ2 / (k_P (k_Dr + k_Dl) +
4 k_Dl k_Dr / i_Dˆ2)
Wenn eine torsionale Steifigkeit der Gelenkwelle 12 ignoriert
werden kann, können die folgenden Ausdrücke erhalten werden
unter der Bedingung, daß die torsionale Steifigkeit der Ge
lenkwelle 12 unendlich ist in den Ausdrücken 35 und 36.
T_Dr = 2k_Dr k_Dl (theta_Wr + theta_Wl)/2 - theta_E/
(i_T i_D) - T_V)/(k_Dr + k_Dl)
T_Dl = 2 k_Dr k_Dl (theta_Wr + theta_Wl)/2 - theta_E/
(i_T i_D) + T_V)/(k_Dr + k_Dl)
wobei T_V ein Differentialbegrenzungsdrehmoment ist.
Diese Ausführung schafft eine Vorrichtung zur Erfassung eines
Drehmoments der Achswelle, T_D, unter Verwendung der Bezie
hungsausdrücke 3 und 4.
Der Betrieb dieser Ausführung 6 wird unter Bezugnahme auf das
Flußdiagramm der Fig. 14 beschrieben. Die gleichen Schrittte
wie jene der Fig. 5 erhalten die gleichen Bezugssymbole und
ihre Beschreibung wird weggelassen. Diese Ausführung 6 unter
scheidet sich von Ausführung 1 darin, daß Schritte S50 und
S51 den Schritt S5 ersetzen. Im folgenden wird nur der Inhalt
dieser sich von Ausführung 1 unterscheidenden Schritte be
schrieben.
Der Ausdruck 1 wird in Ausführung 1 verwendet, wohingegen die
Ausdrücke 3 und 4 in Ausführung 6 verwendet werden. Die Aus
drücke 3 und 4 unterscheiden sich von dem Ausdruck 1 darin,
daß ein Differentialbegrenzungsdrehmoment, T_V, verwendet
wird. Daher berechnet und erfaßt die Drehmomentberechnungs
einheit 41 ein Differentialbegrenzungsdrehmoment in Schritt
S50. In dem folgenden Schritt 51 wird das Differentialbegren
zungsdrehmoment verwendet zur Berechnung der Ausdrücke 3 und
4 zur Erhaltung von Drehmomenten von Wellen, wie der Achswel
len.
Ein Verfahren zur Erhaltung eines Differentialbegrenzungs
drehmoments variiert gemäß der Art des Differentialbegren
zungsmechanismus 30. Es gibt zwei Arten von Differentialbe
grenzungsmechanismen 30 zur Erzeugung eines Differentialbe
grenzungsdrehmomentes: einen Viskosetyp und einen Hydraulik-
Mehrscheiben-Kupplungstyp. In dem Fall des viskosen Typs wird
ein Übertragungsdrehmoment des Differentialbegrenzungsmecha
nismus 30 bestimmt durch die Differenz der Umdrehungswinkel
geschwindigkeit zwischen der rechten Achswelle 14r und der
linken Achswelle 14l auf beiden Seiten des Differentials 13.
Dann werden die Umdrehungswinkelgeschwindigkeiten der rechten
und linken Achswellen 14r und 14l auf beiden Seiten des Dif
ferentials 13 erfaßt auf die gleiche Weise wie die Radumdre
hungswinkelgeschwindigkeit zur Berechnung der Differenz zwi
schen diesen beiden Umdrehungswinkelgeschwindigkeiten, so daß
ein Differentialbegrenzungsdrehmoment erhalten wird aus dem
Verzeichnis (map), welches das Verhältnis zwischen der Diffe
renz der Umdrehungswinkelgeschwindigkeiten und dem Differen
tialbegrenzungsdrehmoment zeigt, welches in dem Mikrocomputer
im voraus gespeichert wird.
In dem Fall des Hydraulik-Mehrscheiben-Kupplungstyps wird ein
Übertragungsdrehmoment des Differentialbegrenzungsmechanismus
30 bestimmt durch den der Hydraulikkupplung zugeführten Öl
druck. Auch steuert ein Differentialbegrenzungsmechanismus
des Hydraulik-Mehrscheiben-Kupplungstyps meistens ein Diffe
rentialbegrenzungsdrehmoment elektronisch. Daher kann ein
Differentialbegrenzungsdrehmoment erhalten werden durch Da
tenkommunikation zwischen einer nicht gezeigten Steurvorrich
tung (controller) zur elektronischen Steuerung einer Hydrau
lik-Mehrscheiben-Kupplung und der ABS-Steuervorrichtung 4.
Wie oben beschrieben, kann das Differentialbegrenzungsdrehmo
ment erhalten werden und das erhaltene Differentialbegren
zungsdrehmoment wird verwendet zur Berechnung der Ausdrücke 3
und 4, so daß ein Drehmoment einer Welle, wie der Achswelle,
erhalten werden kann.
Obwohl die Ausdrücke 3 und 4, in welchen eine torsionale
Steifigkeit der Gelenkwelle 12 ignoriert wird, oben beschrie
ben wurden, wenn eine torsionale Steifigkeit der Gelenkwelle,
k_P identifiziert wird und in der Drehmomentberechnungsein
heit 41 vorbespeichert wird, und die Ausdrücke 35 und 36 in
welchen die torsionale Steifigkeit der Gelenkwelle, k_P be
rücksichtigt wird, verwendet werden zur Berechnung eines
Drehmomentes der Achswelle 14, kann ein genaueres Drehmoment
der Achswelle 14 erfaßt werden auf die gleiche Weise wie oben
beschrieben.
Im folgenden wird die Ausführung 7 der vorliegenden Erfindung
beschrieben. Da diese Ausführung den Motorumdrehungssensor 15
als Antriebsquellen-Umdrehungswinkelbeschleunigung-
Erfassungsvorrichtung umfaßt und über keine in Fig. 12 ge
zeigten Radumdrehungssensoren 6 verfügen, wobei die Fig. 12
die Konfiguration der oben beschriebenen Ausführung 6 veran
schaulicht, wird ein Schaubild, welches die Gesamtkonfigura
tion dieser Ausführung zeigt, weggelassen. Die gleichen Ele
mente wie jene der obigen Ausführung 6 erhalten die gleichen
Bezugsziffern wie in Fig. 12 und ihre Beschreibung wird weg
gelassen. Erst wird eine Beschreibung des Erfassungsprinzips
gegeben. Da das, was gesteuert wird, das gleiche ist wie in
Ausführung 6, werden die gleichen Ausdrücke 29 bis 34 aufge
stellt. Ein Umdrehungswinkel des Differentials 13 auf der Ge
lenkwellenseite, Umdrehungswinkel der rechten und linken Rä
der, und ein Umdrehungswinkel des Motors werden aus den Glei
chungen 31 bis 34 eliminiert, um die Ausdrücke werden so um
geordnet, daß man die folgenden Ausdrücke erhält.
T_Dr = k_Dr (i_D i_T (I_E alpha_E) - 2 T_V)/2
T_Dl = k_Dl (i_D i_T (I_E alpha_E) + 2 T_V)/2
wobei I_E ein Trägheitsmoment der Antriebsquelle 10, wie ei
nes Triebwerkes ist, und alpha_E eine Umdrehungswinkelbe
schleunigung einer Antriebsquelle 10, wie eines Triebwerkes
ist.
Diese Ausführung schafft eine Vorrichtung zur Erfassung eines
Drehmomentes der Achswelle T_D, unter Verwendung der Bezie
hungsausdrücke 5 und 6.
In dieser Ausführung 7 wird eine Umdrehungswinkelbeschleuni
gung des Motors erhalten durch Verarbeitung der Ausgabe des
Motorumdrehungssensors 15, wie bei der obigen Ausführung 1
beschrieben. Die Ausführung 7 unterscheidet sich von der Aus
führung 6 im Betrieb, da die Ausdrücke 5 und 6 keine Radum
drehungswinkel benutzen. Dann wird der Betrieb dieser Ausfüh
rung erklärt unter Bezugnahme auf das Flußdiagramm der Fig.
15. Die Drehmomentberechnungseinheit 41 prüft in Schritt S2
ob das Getriebe 11 sich in der Leerlaufstellung befindet oder
nicht. Ein Drehmoment zur Verwindung der Welle wird nicht er
zeugt, wenn das Getriebe 11 in der Leerlaufstellung ist. Wenn
das Getriebe in der Leerlaufstellung ist, geht die Unterrou
tine zum Schritt S11, in welchem ein Drehmomentwert auf "0"
zurückgesetzt wird.
Wenn das Getriebe nicht in der Leerlaufstellung ist, geht die
Unterroutine zum Schritt S2. Wenn der Bremsschalter 5 an ist,
geht die Unterroutine zum Schritt S11, um ein Drehmomentwert
auf "0" zurückzusetzen.
Wenn der Bremsschalter 5 aus ist, geht die Unterroutine zum
Schritt S3 zur Bestimmung eines Schaltradverhältnisses aus
einem Signal von dem Schaltpositionsschalter 17. Dann geht
die Unterroutine zum Schritt S61 um eine Umdrehungswinkelbe
schleunigung des Motors einzugeben. Danach geht die Unterrou
tine zum Schritt S50 zur Eingabe eines Differentialbegren
zungsdrehmoments. In Schritt S62 werden die Eingabeumdre
hungswinkelbeschleunigung des Motors und das Differentialbe
grenzungsdrehmoment verwendet zur Berechnung eines Drehmo
ments aus den Ausdrücken 5 und 6. In Schritt S6 wird das be
rechnete Drehmoment ausgegeben an die ABS-Steuervorrichtung
4.
Ausführung 8 der vorliegenden Erfindung wird im folgenden be
schrieben. Da diese Ausführung als Antriebsquellen-
Umdrehungswinkelerfassungsvorrichtung und Winkelbeschleuni
gungs-Erfassungsvorrichtung den in Fig. 12 gezeigten Motorum
drehungssensor 15 umfaßt, wobei die Fig. 12 die Konfiguration
der obigen Ausführung 6 beschreibt, und diese Ausführung über
keine Differentialbegrenzungsdrehmoment-Erfassungsvorrichtung
35 verfügt, wird ein Schaubild, welches die gesamte Konfigu
ration dieser Ausführung zeigt, weggelassen. Die gleichen
Elemente wie jene der Ausführung 6 erhalten die gleichen Be
zugsziffern wie in Fig. 12 und ihre Beschreibung wird wegge
lassen. Erst wird eine Beschreibung des Erfassungsprinzips
gegeben. Da das, was gesteuert wird, das Gleiche ist wie in
Ausführung 6, werden die gleichen Ausdrücke 29 bis 34 aufge
stellt. Ein Umdrehungswinkel des Differentials 13 auf der Ge
lenkwellenseite und ein Differentialbegrenzungsdrehmoment
werden aus den Ausdrücken 31 bis 34 eliminiert und diese Aus
drücke werden umgeordnet zur Erhaltung der folgenden Ausdrüc
ke.
T_Dr = k_Dr {-i_D i_T (I_E alpha_E - T_E) + 2 k_Dl ((theta_Wr
+ theta_Wl)/2 - theta_E/(i_D i_T)) - 2 i_T k_Dl (I_E al
pha_E - T_E)/i_D/k_P}/(k_Dl - k_Dr)
T_Dl = k_Dl {+ i_D i_T (I_E alpha_E - T_E) - 2 k_Dr
((theta_Wr + theta_Wl)/2 -theta_E/(i_D i_T)) + 2 i_T k_Dr
(I_E alpha_E - T_E)/i_D/k_P}/(k_Dl - k_Dr)
Die Ausdrücke 37 und 38 zeigen, daß Drehmomente (gleich) der
rechten und linken Achswellen erhalten werden können durch
Erfassung von Umdrehungswinkeln der rechten und linken Räder
und eines Umdrehungswinkels des Motors, wie auch einer Umdre
hungswinkelbeschleunigung des Motors und eines Motordrehmo
ments.
Ferner, wenn eine torsionale Steifigkeit der Gelenkwelle 12
ignoriert werden kann, können die folgenden Ausdrücke erhal
ten werden unter der Annahme, daß die torsionale Steifigkeit
der Gelenkwelle 12 unendlich ist in den Ausdrücken 38 und 39.
T_Dr = k_Dr {- i_D i_T (I_E alpha_E - T_E) + 2 k_Dl
((theta_Wr + theta_Wl)/2 - theta_E/(i_D i_T))}/(k_Dl -
k_Dr)
T_Dl = k_Dl {- i_D i_T (I_E alpha_E - T_E) + 2 k_Dr
((theta_Wr + theta_Wl)/2 - theta_E/(i_D i_T))}/(k_Dl -
k_Dr).
Ferner können die folgenden Ausdrücke erhalten werden, wenn
ein Motordrehmoment T_E als zu klein vernachlässigt wird.
T_Dr = k_Dr {-i_D i_T (I_E alpha_E) + 2 k_Dl ((theta_Wr +
theta_Wl)/2 - theta_E/(i_D i_T))}/(k_Dl - k_Dr)
T_Dl = k_Dl {i_D i_T (I_E alpha_E) - 2 k_Dr ((theta_Wr +
theta_Wl)/2 - theta_E/(i_D i_T))}/(k_Dl - k_Dr)
Diese Ausführung schafft eine Vorrichtung zur Erfassung eines
Drehmomentes der Achswelle unter Verwendung der Beziehungs
ausdrücke 7 und 8.
Der Betrieb dieser Ausführung 8 wird unter Bezugnahme auf das
Flußdiagramm der Fig. 16 beschrieben. Dieses Flußdiagramm un
terscheidet sich von dem Flußdiagramm der Fig. 14 der Ausfüh
rung 6 darin, daß jeweils Schritte S70 und S71 verwendet wer
den anstelle der Schritte S50 und S51. Nur diese Schritte
werden beschrieben. In Schritt S70 wird eine Umdrehungswin
kelbeschleunigung des Motors eingegeben und berechnet. In
Schritt S71 werden Umdrehungswinkel der rechten und linken
Räder, ein Motorumdrehungswinkel, eine Motorumdrehungswinkel
beschleunigung und dergleichen verwendet zur Berechnung eines
Drehmomentes aus den Ausdrücken 7 und 8. Diese Ausführung 8
ist dahingehend vorteilhaft, daß es nicht notwendig ist, von
außen ein Differentialbegrenzungsdrehmoment zu erhalten.
Ferner kann ein Motordrehmoment T_E erhalten werden und die
Ausdrücke 39 und 40 können verwendet werden zur Berechnung
von Drehmomenten von Wellen, wie der Achswellen. Das Motor
drehmoment T_E kann erhalten werden aus einer Flußate absor
bierter Luft und einer Motorumdrehungswinkelgeschwindigkeit,
welche durch eine nicht gezeigte Treibstoffstrahlsteuervor
richtung für den Motor 10 unter Verwendung des vorher gespei
cherten Verzeichnisses erfaßt wird. Die Verwendung des Motor
drehmomentes, T_E, ermöglicht es, ein genaueres Drehmoment zu
erhalten. Diese Ausführung hat darin einen Vorteil, daß es
nicht notwendig ist, ein Differentialbegrenzungsdrehmoment zu
erfassen. Diese Ausführung kann jedoch nur angewendet werden,
wenn die Nenner der Ausdrücke 7 und 8 nicht "0" sind. Die
Ausdrücke 7 und 8, in welchen eine torsionale Steifigkeit der
Gelenkwelle 12 ignoriert wird, wurden oben beschrieben. Wenn
eine torsionale Steifigkeit der Gelenkwelle, k_P, identifi
ziert und vorab gespeichert wird, und die Ausdrücke 37 und
38, in welchen eine torsionale Steifigkeit der Gelenkwelle
k_P berücksichtigt wird, verwendet werden zur Berechnung ei
nes Drehmomentes der Achswelle, kann ein genaueres Drehmoment
der Achswelle erfaßt werden auf die gleiche Weise wie oben
beschrieben. Diese Ausführung kann nur angewendet werden,
wenn die Nenner der Ausdrücke 37 und 38 nicht "0" sind.
Im folgenden wird die Ausführung 9 der vorliegenden Erfindung
beschrieben. Diese Ausführung unterscheidet sich von Ausfüh
rung 1 darin, daß ein Fahrzeug mit direkt gekoppeltem Vier
radantrieb gesteuert wird. Erst wird eine Beschreibung des
Erfassungsprinzips gegeben. Fig. 17 zeigt ein Leistungsüber
tragungssystemmodell für ein Fahrzeug mit direkt gekoppeltem
Vierradantrieb. Die gleichen in Fig. 17 gezeigten Elemente
erhalten die gleichen Bezugssymbole wie in Fig. 2, und ihre
Beschreibung wird weggelassen. Unter Bezugnahme auf Fig. 17
werden die Bewegungsgleichungen für dieses Umdrehungssystem
ausgedrückt durch die folgenden Ausdrücke, wie bei Ausführung
1.F und R sind Abkürzungen für vorne und hinten.
I_WF alpha_WFr = - k_DFr (theta_WFr - theta_DFr) + mu_Fr W_Fr
R - T_BFr
I_WF alpha_WFl = - k_DFl (theta_WFl - theta_DFl) + mu_Fl W_Fl
R - T_BFl
I_WR alpha_WRr = - k_DRr (theta_WRr - theta_DRr) + mu_Rr W_Rr
R - T_BRr
I_WR alpha_WRl = -k_DRl (theta_WRl - theta_DRl) + mu_Rl W_Rl
R - T_BRl
I_E alpha_E = k_PF / i_T (theta_PF - theta_E/i_T) + k_PR/
i_T (theta_PR - theta_E/i_T) + T_E
Die folgenden Ausdrücke können abgeleitet werden aus den
Zwangsbedingungen des Differentials.
theta_PF = i_DF/2 (theta_DFr + theta_DFl)
theta_PR = i_DR/2 (theta_DRr + theta_DRl)
Die folgenden Ausdrücke können abgeleitet werden aus der
Drehmomentübertragungscharakteristik des Differentials.
k_DFr (theta_WFr - theta_DFr) = ½ k_PF i_DF (theta_PF - the
ta_E/i_T)
k_DFl (theta_WFl - theta_DFl) = ½ k_PF i_DF (theta_PF - the
ta_E/i_T)
k_DRr (theta_WRr - theta_DRr) = ½ k_PR i_DR (theta_PR - the
ta_E/i_T)
k_DRl (theta_WRl - theta_DRl) = ½ k_PR i_DR (theta_PR - the
ta_E/i_T)
Die folgenden Ausdrücke zur Erzielung eines Drehmoments der
Achswelle 14 können direkt erhalten werden aus den Ausdrücken
48 bis 61.
T_DFr = T_DFl = ½ k_PF i_DF (theta_PF - theta_E/i_T)
T_DRr = T_DRl = ½ k_PR i_DR (theta_PR - theta_E/i_T)
Vordere und hintere Umdrehungswinkel der Gelenkwelle 12, the
ta_PF und theta_PR, und vordere und hintere Umdrehungswinkel
geschwindigkeiten der Gelenkwelle, omega_PF und omega_PR wer
den eliminiert aus den Ausdrücken 46 bis 51 und diese Ausdrüc
ke werden umgeordnet zur Erhaltung der folgenden Ausdrücke.
T_DFr = T_DFl = k_DFr k_DFl k_PF ((theta_WFr + theta_WFl) - 2
theta_E/(i_DF i_T))/(k_DFr (2 k_DFl/i_DFˆ2 + k_PF) +
k_DFl (2k_DFr/i_DFˆ2 + k_PF))
T_DRr = T_DRl = k_DRr k_DRl k_PR ((theta_WRr + theta_WRl) - 2
theta_E/(i_DR i_T))/(k_DRr (2 k_DRl/i_DRˆ2 + k_PR ) +
k_DRl (2 k_DRr/i_DRˆ2 + k_PR))
Ferner, auf der Grundlage der Bedingung, daß die torsionalen
Steifheiten der Gelenkwelle, k_PF und k_PR, als unendlich
ignoriert werden, werden die folgenden Ausdrücke erhalten.
T_DFr = T_DFl = k_DFr k_DFl ((theta_WFr + theta_WFl) - 2
theta_E/i_DF i_T)/(k_DFl + k_DFr)
T_DRr = T_DRl = k_DRr k_DRl ((theta_WRr + theta_WRl) - 2
theta_E/i_DR i_T)/k_DRl + k_DRr)
In dieser Ausführung werden Drehmomente der Antriebswellen 14
und 20, T_D, erfaßt unter Verwendung der Beziehungsausdrücke
9 und 10.
Fig. 18 ist ein Schaubild, welches die Konfiguration dieser
Ausführung 9 zeigt, in welcher die gleichen Elemente die
gleichen Bezugsziffern erhalten wie jene in Fig. 1 und ihre
Beschreibung wird weggelassen. Die Bezugsziffer 19 stellt ein
Vorderdifferential zum Antrieb der Vorderräder 9 dar, und 20
vordere Achswellen zur Kopplung des Differentials 19 mit den
Vorderrädern 9. Wie in Ausführung 1, werden Radumdrehungswin
kel erfaßt durch Radumdrehungssensoren 6 und ein von einem
Motorumdrehungssensor 15 erfaßter Motorumdrehungswinkel wer
den verwendet zur Berechnung von Drehmomenten der Achswellen.
Ausführung 9 unterscheidet sich jedoch von Ausführung 1 nur
darin, daß Umdrehungswinkel der vier Räder erfaßt und bei der
Berechnung verwendet werden. Leistung von der Antriebswelle
10, wie einem Triebwerk oder einem Motor, wird an die vorde
ren und hinteren Räder verteilt durch die Gelenkwelle 12 und
weiterverteilt an die rechten und linken Räder durch die Dif
ferentiale 13 und 19.
Die Ausdrücke 9 und 10, in welchen torsionale Steifheiten der
Gelenkwelle 12 ignoriert werden, wurden oben beschrieben.
Wenn torsionale Steifheiten der Gelenkwelle, k_PF und k_PR,
identifiziert und vorab gespeichert werden, und die Ausdrücke
54 und 55 in welchen torsionale Steifheiten der Gelenkwelle
k_PF und k_PR berücksichtigt werden, verwendet werden zur Be
rechnung von Drehmomenten der Achswellen, können genauere
Drehmomente der Achswellen erfaßt werden auf die gleiche Wei
se wie oben beschrieben.
Im folgenden wird die Ausführung 10 der vorliegenden Erfin
dung beschrieben. Wie Ausführung 9 richtet sich diese Ausfüh
rung auf ein Fahrzeug mit direkt gekoppeltem Vierradantrieb.
Diese Ausführung hat die gleiche Konfiguration wie Ausführung
9 und wird folglich unter Bezugnahme auf Fig. 18 beschrieben.
Diese Ausführung unterscheidet sich von Ausführung 1 darin,
daß ein Fahrzeug mit direkt gekoppeltem Vierradantrieb ge
steuert wird. Elemente erhalten die gleichen Bezugsziffern
wie in Fig. 18 und ihre Beschreibung wird weggelassen. Das
Erfassungsprinzip ist das gleiche bis zum Ausdruck 61, wel
cher in Ausführung 9 beschrieben wurde. Vordere und hintere
Umdrehungswinkel der Gelenkwelle 12, theta_PF und theta_PR
und die Umdrehungswinkelgeschwindigkeit der Gelenkwelle 12,
omega_PF und omega_PR, werden eliminiert aus den Ausdrücken
45 bis 51, welche in der Ausführung 9 beschrieben wurden.
Wenn diese Ausdrücke umgeordnet werden, werden die folgenden
Gleichungen erhalten.
T_DFr = TDFl = NUMF1/DEN1 (I_E alpha_E - T_E) + NUMF2/
DEN1 {i_DF (theta_WFl + theta_WFr) - i_DR (theta_WRl + the
ta_WRr)} + NUMF 3/DEN1 (I_E alpha_E - T_E)
T_DRr = T_DRl = NUMR1/DEN1 (I_E apha_E - T_E) + NUMR2/
DEN1 {i_DF (theta_WFl + theta_WFr) - i_DR (theta_WRl + the
ta_WRr)} + NUMR3/DEN1 (I_E alpha_E - T_E)
wobei
NUMF1 = k_DFr k_DFl k_PF k_PR i_DF i_DRˆ2 i_T (k_DRl +
k_DRr),
NUMF2 = 2 k_DFr k_DFl k_PF k_PR i_DF k_DRl k_DRr,
NUMF3 = 4 k_DFr k_DFl k_DRr k_DRl k_PF i_DF i_T,
DEN1 = 2 k_PF k_PR {i_DRˆ2 k_DFl k_DFr (k_DRl + k_DRr) + i_DFˆ2 k_DRl k_DRr (k_DRl + k_Dr)} + 8 k_DFl k_DFr k_DRl k_DRr (k_PF + k_PR),
NUMR1 = k_DRr k_DRl k_PF k_PR i_DFˆ2 i_DR i_T (k_DFl + k_DFr)
NUMR2 = -2 k_DFr k_DFl k_PF k_PR i_DR k_DRl k_DRr, und
NUMR3 = 4 k_DFr k_DFl k_DRr k_DRl k_PR i_DR i_T.
NUMF2 = 2 k_DFr k_DFl k_PF k_PR i_DF k_DRl k_DRr,
NUMF3 = 4 k_DFr k_DFl k_DRr k_DRl k_PF i_DF i_T,
DEN1 = 2 k_PF k_PR {i_DRˆ2 k_DFl k_DFr (k_DRl + k_DRr) + i_DFˆ2 k_DRl k_DRr (k_DRl + k_Dr)} + 8 k_DFl k_DFr k_DRl k_DRr (k_PF + k_PR),
NUMR1 = k_DRr k_DRl k_PF k_PR i_DFˆ2 i_DR i_T (k_DFl + k_DFr)
NUMR2 = -2 k_DFr k_DFl k_PF k_PR i_DR k_DRl k_DRr, und
NUMR3 = 4 k_DFr k_DFl k_DRr k_DRl k_PR i_DR i_T.
Ferner, wenn die torsionalen Steifheiten der Gelenkwelle 12
ignoriert werden können, können die folgenden Gleichungen er
halten werden, auf der Grundlage der Bedingung, daß die tor
sionalen Steifheiten der Gelenkwelle als unendlich ignoriert
werden, und ferner ein Motordrehmoment, T_E als zu klein ver
nachlässigt wird in den Ausdrücken 56 und 57.
T_DFr = T_DFl = NUMF11/DEN11 (I_E alpha_E) + NUMF12/DEN11
{i_DF (theta_WFl + theta_WFr) - i_DR (theta_WRl + theta_WRr)}
T_DRr = T_DRl = NUMR11/DEN11 (I_E alpha_E) + NUMR12/
DEN11 {i_DF (theta_WFl + theta_WFr) - i_DR (theta_WRl +
theta_WRr)}
wobei
NUMF11 = i_DF i_DRˆ2 i_T k_DFl k_DFr (k_DRl + k_DRr),
NUMF12 = 2 i_DF k_DFl k_DFr k_DRl k_DRr,
DEN11 = 2 {i_DR2 k_DFˆl k_DFr (k_DRl + k_DRr) + i DFA2 k_DRl k_DRr (k_DFl + k_DFr)},
NUMR11 = i_DR i_DFˆ2 i_T k_DRl k_DRr (k+DFl + k_DFr), und
NUMR12 = - 2 i_DR k_DFl k_DFr k_DRl k_DRr.
NUMF12 = 2 i_DF k_DFl k_DFr k_DRl k_DRr,
DEN11 = 2 {i_DR2 k_DFˆl k_DFr (k_DRl + k_DRr) + i DFA2 k_DRl k_DRr (k_DFl + k_DFr)},
NUMR11 = i_DR i_DFˆ2 i_T k_DRl k_DRr (k+DFl + k_DFr), und
NUMR12 = - 2 i_DR k_DFl k_DFr k_DRl k_DRr.
Auf der Grundlage der so erhaltenen Ausdrücke 11 und 12 wird
eine Motorumdrehungswinkelbeschleunigung berechnet und erfaßt
auf die gleiche Weise wie in einem zweiradgetriebenen Fahr
zeug, welches in der obigen Ausführung 8 erläutert wurde, und
Drehmomente der Achswellen für die vier Räder werden in die
ser Ausführung berechnet und erfaßt. Der Betrieb wird ausge
führt auf der Grundlage des Flußdiagramms der Fig. 16, wie
bei Ausführung 8.
Die Ausdrücke 9 und 10, in welchen die torsionalen Steifhei
ten der Gelenkwelle 12 ignoriert werden, wurden in der obigen
Ausführung verwendet. Wenn torsionale Steifheiten der Gelenk
welle, k_PF und k_PR, identifiziert und vorab gespeichert
werden, und die Ausdrücke 54 und 55, in welchen torsionale
Steifheiten der Gelenkwelle, k_PF und k_PR berücksichtigt
werden, verwendet werden zur Berechnung von Drehmomenten der
Achswellen, können genauere Drehmomente der Achswellen erhal
ten werden auf die gleiche Weise wie oben beschrieben.
Überdies, wenn Drehmomente der Achswellen berechnet werden
auf der Grundlage der Ausdrücke, in welcher ein Motordrehmo
ment nicht ignoriert wird, wie bei Ausführung 8, können noch
genauere Drehmomente der Achswellen erfaßt werden auf die
gleiche Weise wie oben beschrieben.
Im folgenden wird die Ausführung 11 der vorliegenden Erfin
dung beschrieben. Diese Ausführung unterscheidet sich von
Ausführung 1 darin, daß ein Fahrzeug mit Vierradantrieb ge
steuert wird, welches ein Zentraldifferential 31 mit einem
Differentialbegrenzungsmechanismus hat. Erst wird eine Be
schreibung des Erfassungsprinzips gegeben. Fig. 19 zeigt ein
Leistungsübertragungssystemmodell für ein vierradgetriebenes
Fahrzeug, welches ein Zentraldifferential 31 mit einem Diffe
rentialbegrenzungsmechanismus hat. Unter Bezugnahme auf Fig.
19 können Bewegungsgleichungen für ein Umdrehungssystem aus
gedrückt werden durch die folgenden Ausdrücke, wie bei Aus
führung 1.
I_WF alpha_WFr = - k_DFr (theta_WFr - theta_DFr) + mu_Fr
W_Fr R - T_BFr
I_WF alpha_WFl = - k_DFl (theta_WFl - theta_DFl) + mu_Fl
W_Fl R - T_BFl
I_WF alpha_WRr = - k_DRr (theta_WRr - theta_DRr) + mu_Rr
W_Rr R - T_BRr
I_WR alpha_WRl = - k_DRl (theta_WRl - theta_DRl)
I_E alpha_E = k_CE/i_T (theta_CE - theta_E/i_T) + T_E
wobei theta_CE ein Umdrehungswinkel des Zentraldifferentials
auf der Motorseite ist und k_CE eine torsionale Steifigkeit
der Welle zwischen dem Motor und dem Zentraldifferential ist.
Die folgenden Ausdrücke können abgeleitet werden aus den
Zwangsbedingungen des Differentials.
theta_PF = i_DF/2 (theta_DFr - theta_DFl)
theta_PR = i_DR/2 (theta_DRr + thetaa_DRl)
theta_CE = i_CE/2 (theta_CDF + theta_CDR)
Die folgenden Ausdrücke können abgeleitet werden aus der
Drehmomentübertragungscharakteristik des Differentials.
k_DFr (theta_WFr - theta_DFr) = ½ k_PF i_DF (theta_PF - the
ta_CDF)
k_DFl (theta_WFl - theta_DFl) = ½ k_PF i_DF (theta_PF - the
ta_CDF)
k_DRr (theta_WRr - theta_DRr) = ½ k_PR i_DR (theta_PR - the
ta_CDR)
k_DRl (theta_WRl - theta_DRl) = ½ k_PR i_DR (theta_PR - the
ta_CDR)
Wenn eine Drehmomentübertragungscharakteristik des Zentral
differentials und das Differentialbegrenzungsdrehmoment be
rücksichtigt werden, können die folgenden Ausdrücke erhalten
werden.
k_PF (theta_PF theta_ODF) = ½ k_CE i_CE (theta_CE - theta_E
/i_T) + T_V
k_PR (theta_PR - theta_CDR) = ½ k CE i_CE (theta_CE - theta_E
/i_T) - T_V
wobei theta_CDF ein Umdrehungswinkel des Zentraldifferentials
auf der vorderen Gelenkwellenseite ist, theta_CDR ist ein Um
drehungswinkel des Zentraldifferentials auf der hinteren Ge
lenkwellenseite und i_CE ist ein Verkleinerungsverhältnis des
Zentraldifferentials.
Wenn vordere und hintere Umdrehungswinkel der Gelenkwelle,
theta_PF und theta_PR, aus den Ausdrücken 62 und 71 elimi
niert werden, diese Ausdrücke umgeordnet werden und eine tor
sionale Steifigkeit einer Welle zwischen dem Motor und dem
Zentaldifferential, k_CE, als unendlich ignoriert wird, wer
den die folgenden Ausdrücke erhalten. Da diese Ausführung
zweiseitig symmetrisch ist, wird nur ein rechter Teil dieser
Ausdrücke gezeigt.
T_DFr = NUMF21/DEN21 (i_CE i_DF (theta_WFl + theta_WFr) +
i_CE i_DR (theta_WFl + theta_WFr) - 4 theta_E/i_T) - NUMF22
/DEN21 T_V - NUMF23/DEN21 T_V
T_DRr = NUMR21/DEN21 (i_CE i_DF (theta_WFl + theta_WFr) +
i_CE i_DR (theta_WFl + theta_WFr) - 4 theta_E/i_T) +
NUMR22/ DEN21 T_V + NUMR23/DEN21 T_V
wobei
NUMF21 = i_DF k_DFr k_DFl k_DRr k_DRl k_PF k_PR,
NUMF22 = i_CE i_DF i_DRˆ2 k_DFr k_DFl (k_DRl + k_DRr) k_PF k_PR,
NUMF23 = 4 i_CE i_DF k_DFr k_DFl k_DRr k_DRl k_PF,
DEN21 = i_CE kPF k_PR {i_DRˆ2 k_DFl k_DFr (k_DRl + k_DRr) + i_DFˆ2 k_DRl k_DRr (k_DFl + k_DFr)} + 4 i_CE k_DFl k_DFr k_DRl k_DRr (k_PF + k_PR)
NUMF22 = i_CE i_DF i_DRˆ2 k_DFr k_DFl (k_DRl + k_DRr) k_PF k_PR,
NUMF23 = 4 i_CE i_DF k_DFr k_DFl k_DRr k_DRl k_PF,
DEN21 = i_CE kPF k_PR {i_DRˆ2 k_DFl k_DFr (k_DRl + k_DRr) + i_DFˆ2 k_DRl k_DRr (k_DFl + k_DFr)} + 4 i_CE k_DFl k_DFr k_DRl k_DRr (k_PF + k_PR)
NUMR21 = i_DR k_DFr k_DFl k_DRr k_DRl k_PF k_PR,
NUMR22 = i_CE i_DFˆ2 i_DR k_DRr k_DRl (k_DFl + k_DFr) k_PF k_PR, und
NUMR23 = 4 i_CE i_DR k_DFr k_DFl k_DRr k_DRl k_PF.
NUMR22 = i_CE i_DFˆ2 i_DR k_DRr k_DRl (k_DFl + k_DFr) k_PF k_PR, und
NUMR23 = 4 i_CE i_DR k_DFr k_DFl k_DRr k_DRl k_PF.
Ferner, wenn die torsionale Steifheiten der Gelenkwelle igno
riert werden können, können die folgenden Ausdrücke erhalten
werden auf der Grundlage der Bedingung, daß die torsionalen
Steifheiten der Gelenkwelle unendlich sind in den Ausdrücken
69 und 70.
T-DFr = T_DFl = NUMF 31/DEN31 (i_CE i_DF (theta_WFl +
theta_WFr) + i_CE i_DR (theta_WFl + theta_WFr) - 4 theta_E/
i_T) - NUMF32/DEN31 T_V
T_DRr = T_DRL = NUMR31/DEN31 (i_CE i_DF (theta_WFl + the
ta_WFr) + i_CE i_DR (theta_WFl + theta_WFr) - 4 theta_E/
i_T) + NUMR32/DEN31 T_V
wobei
NUMF321 = i_DF k_DFl k_DFr k_DRl k_DRr,
NUMF32 = i_CE i_DF i_DRˆ2 k_DFl k_DFr (k_DRl + k_DRr),
DEN31 = i_CE (i_DRˆ2 k_DFl k_DFr (k_DRl + k_DRr) + i_DFˆ1 k_DRL k_DRr (k_DFl + k_DFr)),
NUMR31 = i_DR k_DFl k_DFr k_DRl k_DRr, und
NUMR32 = i_CE i_DFˆ2 i_DR k_DRl k_DRr (k_DFl + k_DFr).
NUMF32 = i_CE i_DF i_DRˆ2 k_DFl k_DFr (k_DRl + k_DRr),
DEN31 = i_CE (i_DRˆ2 k_DFl k_DFr (k_DRl + k_DRr) + i_DFˆ1 k_DRL k_DRr (k_DFl + k_DFr)),
NUMR31 = i_DR k_DFl k_DFr k_DRl k_DRr, und
NUMR32 = i_CE i_DFˆ2 i_DR k_DRl k_DRr (k_DFl + k_DFr).
In dieser Ausführung, in einem vierradgetriebenen Fahrzeug,
welches ein Zentraldifferential hat, werden die Beziehungs
ausdrücke 13 und 14 verwendet zur Erfassung von Drehmomenten
der Achswellen, T_D.
In Ausführung 6 wird ein zweiradgetriebenes Fahrzeug, welches
ein Differentialbegrenzungsmechanismus hat, gesteuert, wohin
gegen in dieser Ausführung ein vierradgetriebenes Fahrzeug,
welches ein Zentraldifferential mit einem Differentialbegren
zungsmechanismus hat, gesteuert sind. Die gleichen in Fig. 20
gezeigten Elemente dieser Ausführung wie jene in Fig. 12,
welche die Konfiguration der Ausführung 6 zeigt, erhalten die
gleichen Bezugsziffern und ihre Beschreibung wird weggelas
sen. Die Bezugsziffer 19 stellt ein vorderes Differential zum
Antrieb der Vorderräder 9 dar, 13 ein hinteres Differential
zum Antrieb der Hinterräder 1, 31 ein Zentraldifferential zur
Verteilung der von dem Motor 10 erzeugten Antriebskraft an
die vorderen und hinteren Differentiale 19 und 13, 32 einen
Differentialbegrenzungsmechanismus zur Begrenzung eines Dif
ferentials von dem Zentraldifferential 31 ausgegebenen An
triebskräften, welche an die vorderen und hinteren Differen
tial 19 und 13 zu verteilen sind, und 35 eine Differentialbe
grenzungsdrehmoment-Erfassungsvorrichtung zur Erfassung eines
Differentialbegrenzungsdrehmoments. Wie in Ausführung 6 wer
den Radumdrehungswinkel der vier Räder erfaßt mit den Radum
drehungssensoren 6, ein Motorumdrehungswinkel wird erfaßt mit
dem Motorumdrehungssensor 15, und ein Differentialbegren
zungsdrehmoment des Zentraldifferentials 31 hat, T_V, wird
erfaßt mit der Differentialbegrenzungsdrehmoment-
Berechnungseinheit 41 zur Berechnung von Drehmomenten der
Achswellen für die vier Räder auf der Grundlage der Ausdrücke
13 und 14. Im Vergleich mit einem zu steuernden zweiradge
triebenen Fahrzeug in Ausführung 6, wird in dieser Ausführung
ein vierradgetriebenes Fahrzeug, welches das Zentraldifferen
tial 31 gesteuert. Daher unterscheidet sich diese Ausführung
von der Ausführung 6 nur darin, daß Drehmomente der Achswel
len für die vier Räder erfaßt und bei der Berechnung verwen
det werden. Leistung wird von der Antriebsquelle 10, wie ei
nem Motor oder einem Triebwerk, an die vorderen und hinteren
Räder verteilt durch die Gelenkwelle 12 und ferner verteilt
an die rechten und linken Räder durch die Differentiale 13
und 19.
Die Ausdrücke 13 und 14, in welchen die torsionalen Steifhei
ten der Gelenkwelle 12 ignoriert wurden, wurden oben be
schrieben. Wenn torsionale Steifheiten der Gelenkwelle, k_PF
und k_PR, identifiziert und vorab gespeichert werden, und die
Ausdrücke 72 und 73, in welchen torsionale Steifheiten der
Gelenkwelle, k_PF und k_PR, berücksichtigt werden, verwendet
werden zur Berechnung von Drehmomenten der Achswellen, können
genauere Drehmomente der Achswellen erfaßt werden auf die
gleiche Weise wie oben beschrieben.
Die Ausführung 12 der vorliegenden Erfindung wird im folgen
den beschrieben. Wie in der obigen Ausführung 11, wird in die
ser Ausführung ein vierradgetriebenes Fahrzeug, welches ein
Zentraldifferential mit einem Differentialbegrenzungsmecha
nismus hat, gesteuert. Das Erfassungsprinzip ist wie das be
reits in Ausführung 11 beschriebene. Die Ausdrücke 62 bis 71
werden umgeordnet zur Erhaltung der folgenden Ausdrücke.
T_DFr = T_DFl = (i_T i_CE i_DF (I_E alpha_E - T_E) - 2 i_DF
T_V)/4
T_DRr = T_DRl = (i_T iCsOE i_DR (I_E alpha_E - T_E) + 2 i_DR
T_V)/4
Drehmomente der Achswellen werden berechnet und erfaßt auf
der Grundlage der obigen Ausdrücke 15 und 16.
Da diese Ausführung die gleiche Konfiguration hat wie die
obige Ausführung 11, wird die Fig. 20 beschrieben. Die glei
chen Elemente erhalten die gleichen Bezugsziffern wie jene in
Fig. 20 und ihre Beschreibung wird wegelassen. Auf die glei
che Weise wie in der obigen Ausführung 8 wird eine Umdre
hungswinkelbeschleunigung des Motors erfaßt mit dem Motorum
drehungssensor 15 zur Berechnung und Erfassung eines Motor
drehmomentes, und auf die gleiche Weise wie in der obigen
Ausführung 11 wird ein Differentialbegrenzungsdrehmoment des
Zentraldifferentials 31, T_V, erfaßt mit der Differentialbe
grenzungsdrehmoment-Berechnungseinheit 41 zur Berechnung und
Erfassung von Drehmomenten der Achswellen für die vier Räder
auf der Grundlage der Ausdrücke 15 und 16.
Die Ausführung 13 der vorliegenden Erfindung wird nun be
schrieben. Wie in Ausführung 11, wird in dieser Ausführung
ein vierradgetriebenes Fahrzeug, welches ein Zentraldifferen
tial hat, gesteuert. Das Erfassungsprinzip ist wie das be
reits in Ausführung 11 beschriebene. Vordere und hintere Um
drehungswinkel der Gelenkwelle, theta_PF und theta_PR, werden
eliminiert aus den Gleichungen 62 bis 71 und diese Ausdrücke
werden angeordnet zur Erhaltung der folgenden Ausdrücke.
T_DFr = T_DFl = NUMF41/DEN41 (I_E alpha_E - T_E) - NUMF42/
DEN41 {i_CE i_DF (theta_WFl + theta_WFr) + i_CE i_DR
(theta_WFl + theta_WFr) - 4 theta_E/i_T} + NUMF43/DEN41
(I_E alpha_E - T_E)
T_DRr = T_DRl = NUMF41/DEN41 (I_E alpha_E - T_E) - NUMF42/
DEN41 (i_CE i_DF (theta_WRl + theta_WRr) + i_CE i_DR
(theta_WFl + theta_WFr) - 4 theta_E/i_T) + NUMF43/DEN41
(I_E alpha_E - T_E)
worin
NUMF41 = i_T i_CEˆ2 i_DF i_DRˆ2 k_DFl k_DFr (k_DRl + k_DRr)
k_PF k_PR,
NUMF42 = 2 i_DF k_DFl k_DFr k_DFl k_DRl k_DRr k_PF k_PR,
NUMF43 = 4 i_T i_CEˆ2 i_DF k_DFl k_DFr k_DRl k_DRr k_PF, und
DEN41 = 2 i_CE k_PF k_PR (i_DRˆ2 k_DFl k_DFr (k_DRl + k_DRr) - i_DFˆ2 k_DRl k_DRr (k_DFl + k_DFr)) + 8 i_CE k_DFl k_DFr k_DRl k_DRr (k_PF - k_Pr).
NUMF42 = 2 i_DF k_DFl k_DFr k_DFl k_DRl k_DRr k_PF k_PR,
NUMF43 = 4 i_T i_CEˆ2 i_DF k_DFl k_DFr k_DRl k_DRr k_PF, und
DEN41 = 2 i_CE k_PF k_PR (i_DRˆ2 k_DFl k_DFr (k_DRl + k_DRr) - i_DFˆ2 k_DRl k_DRr (k_DFl + k_DFr)) + 8 i_CE k_DFl k_DFr k_DRl k_DRr (k_PF - k_Pr).
Ferner, wenn die torsionalen Steifheiten der Gelenkwelle
ignoriert werden können, können die folgenden Ausdrücke er
halten werden auf der Grundlage der Bedingung, daß die tor
sionalen Steifheiten der Gelenkwelle unendlich sind in den
Ausdrücken 74 und 75.
T_DFr = T_DFl = NUMF51/DEN51 (I_E alpha_E - T_E) - NUMF52/
DEN51ˆ (i_CE i_DF (theta_WFl + theta_WFr) + i_CE i_DR
(theta_WFl + theta_WFr) = 4 theta_E/i_T)
T_DRr = T_DRl = - NUMFR 51/DEN51 (I-E alpha_E - T_E) + NUMR
52/DEN51 (i_CE i_DF (theta_WR1 + theta_WRr) + i_Ce i_DR
(theta_WFl - theta_WFr) - 4 theta_E/i_T)
wobei
NUMF51 = i_T i_CEˆ2 i_DF i_DRˆ2 k_DFl k_:DFr (k_DRl + k_DRr),
NUMF52 = 2 i_DF k_DFl k_DFr k_DRl k_DRr,
DEN51 = 2 i_CE (i_CRˆ2 k_DFl k_DFr (k_DRl + k_DRr) - i_DFˆ2 k_DRl k_DRr (k_DFl + k_DFr)),
NUMR51 = i_T i_CEˆ2 i_DFˆ2 i_DR k_DRl k_DRr (k_DFl + k_DFr), und
NUMR52 = 2 i_PR k_DFl k_DFr k_DFl k_DRr.
NUMF52 = 2 i_DF k_DFl k_DFr k_DRl k_DRr,
DEN51 = 2 i_CE (i_CRˆ2 k_DFl k_DFr (k_DRl + k_DRr) - i_DFˆ2 k_DRl k_DRr (k_DFl + k_DFr)),
NUMR51 = i_T i_CEˆ2 i_DFˆ2 i_DR k_DRl k_DRr (k_DFl + k_DFr), und
NUMR52 = 2 i_PR k_DFl k_DFr k_DFl k_DRr.
Drehmomente der Achswellen werden berechnet und erfaßt auf
der Grundlage der obigen Ausdrücke 17 und 18.
Da diese Ausführung die gleiche Konfiguration hat wie Ausfüh
rung 11, erhalten die gleichen Elemente die gleichen Bezugs
ziffern wie in Fig. 20 und ihre Beschreibung wird weggelas
sen. Wie in der obigen Ausführung 8 werden Umdrehungswinkel
der vier Räder erfaßt mit den Radumdrehungssensoren 6, und
ein Umdrehungswinkel und eine Umdrehungswinkelbeschleunigung
des Motors werden erfaßt mit dem Motorumdrehungssensor 15 zur
Erfassung eines Motordrehmomentes, so daß Drehmomente der
Achswellen für die vier Räder berechnet und erfaßt werden mit
der Drehmomentberechnungseinheit 41 auf der Grundlage der
Ausdrücke 17 und 18. Diese Ausführung hat einen Vorteil dar
in, daß es nicht notwendig ist, ein Differentialbegrenzungs
drehmoment des Zentraldifferentials 31 zu erfassen. Jedoch
kann diese Ausführung nur angewendet werden, wenn die Nenner
der Ausdrücke 17 und 18 nicht "0" sind.
Die Ausdrücke 17 und 18, in welchen torsionale Steifheiten
der Gelenkwelle 12 ignoriert wurden, wurden oben beschrieben.
Wenn torsionale Steifheiten der Gelenkwelle identifiziert und
vorab gespeichert werden und die Ausdrücke 74 und 75, in wel
chen torsionale Steifheiten der Gelenkwelle berücksichtigt
werden, verwendet werden zur Berechnung des Drehmoments der
Achswellen, können genauere Drehmomente der Achswellen erfaßt
werden auf die gleiche Weise wie oben beschrieben. Diese Aus
führung kann jedoch nur angewendet werden, wenn die Nenner
der Ausdrücke 74 und 75 nicht "0" sind.
Die Ausführung 14 der vorliegenden Erfindung wird nun be
schrieben. In dieser Ausführung wird ein vierradgetriebenes
Fahrzeug, welches ein Zentraldifferential mit einem Differen
tialbegrenzungsmechanismus hat, gesteuert wie in der obigen
Ausführung 11. Im Gegensatz zur Ausführung 11 jedoch, in wel
cher das Differential zwischen Leistungsausgaben des Zentral
differentials an die Vorder- und Hinterräder begrenzt wird,
wird in dieser Ausführung das Differential zwischen der Lei
stungsangabe von dem Motor an das Zentraldifferential und die
Leistungsausgabe von dem Motor an die Hinterräder begrenzt.
Diese Ausführung ist longitudinal symmetrisch zu dem was das
Differential zwischen der Leistungseingabe von dem Motor an
das Zentraldifferential und die Leistungsausgabe von dem Mo
tor an die Vorderräder begrenzt, und ist identisch zu dem,
was unten beschrieben wird. Erst wird eine Beschreibung des
Erfassungsprinzips gegeben. Fig. 21 zeigt ein Leistungsüber
tragungssystemmodell für ein vierradgetriebenes Fahrzeug,
welches ein Zentraldifferential mit einem Differentialbegren
zungsmechanismus hat. Unter Bezugnahme auf Fig. 21 können Be
wegungsgleichungen für dieses Umdrehungssystem ausgedrückt
werden durch die Ausdrücke 58 bis 62, wie in Ausführung 11.
Die Ausdrücke 63 bis 65 können abgeleitet werden aus Zwangs
bedingungen des Differentials wie in Ausführung 11.
Die Ausdrücke 66 bis 69 können abgeleitet werden aus Drehmo
mentübertragungscharakteristiken des Zentraldifferentials,
wie in Ausführung 11.
Wenn die Drehmomentübertragungscharakteristik des Zentraldif
ferentials und ein Differentialbegrenzungsdrehmoment berück
sichtigt werden, können die folgenden Ausdrücke erhalten wer
den.
- k_PF (theta_PF - theta_CDF) = k_PR (theta_CE - theta_E/
i_T) -T_V
2 k_PF/i_CE (theta_PR - theta_CDR) = k_CE (theta_CE - the
ta_E/i_T) + T_V
wobei theta_CDF ein Umdrehungswinkel des Zentraldifferentials
auf der vorderen Gelenkwellenseite ist, theta_CDR ein Umdre
hungswinkel des Zentrialdifferentials auf der hinteren Ge
lenkwellenseite und i_CE ein Verkleinerungsverhältnis des
Zentraldifferentials ist.
Wenn vordere und hintere Umdrehungswinkel der Gelenkwelle,
theta_PF und theta_PR, eliminiert werden aus den Ausdrücken
62 bis 69, 76 und 77, diese Ausdrücke umgeordnet werden, und
eine torsionale Steifigkeit einer Welle zwischen dem Motor
und dem Zentraldifferential, k_CE als unendlich ignoriert
wird, können die folgenden Ausdrücke erhalten werden. Da die
se Ausführung zweiseitig symmetrisch ist, wird nur ein rech
ter Teil gezeigt.
T_DFr = NUMF61/DEN61 (i_CE i_DF (theta_WFl + theta_WFr) +
i_CE i_DR (theta_WFl + theta_WFr) - 4 theta_E/i_T) - NUMF62
/DEN61 T_V - NUMF63/DEN61 T_V
T_DRr = NUMR61/DEN61 (i_CE i_DF (theta_WFl + theta_WFr) +
i_CE i_DR (theta_WFl + theta_WFr) - 4 theta_E/i_T) + NUMR62
/DEN 61 T_V + NUMR63/DEN61 T_V
wobei
NUMF61 = i_DF k_DFr k_DFl k_DRr k_DRl k_PF k_PR,
NUMF62 = i_CE i_DF i_DRˆ2 k_DFr k_DFl (k_DRl + k_DRr) k_PF k_PR,
NUMF63 = 4 i_CE i_DF k_DFr k_DFl k_DRr k_DFl k_PF,
DEN61 = i_CE k_PF k_PR {i_DRˆ2 k_DFl k_DFr (_DRl + k_DRr) + i_DFˆ2 k_DRl k_DRr (k_DFl + k_DFr)} + 4 i_CE k_DFl k_DFr k_DRl k_DRr (k_PF + k_PR),
NUMR61 = i_DR k_DFr k_DFl k_DRr k_DRl k_PF k_PR,
NUMR62 = i_CE i_DFˆ2 i_DR k_DRr k_DRl (k_DFl + k_DFr) k_PF k_PR, und
NUMR63 = 4 i_CE i_DR k_DFr k_DFl k_DRr k_DRl k_PF.
NUMF62 = i_CE i_DF i_DRˆ2 k_DFr k_DFl (k_DRl + k_DRr) k_PF k_PR,
NUMF63 = 4 i_CE i_DF k_DFr k_DFl k_DRr k_DFl k_PF,
DEN61 = i_CE k_PF k_PR {i_DRˆ2 k_DFl k_DFr (_DRl + k_DRr) + i_DFˆ2 k_DRl k_DRr (k_DFl + k_DFr)} + 4 i_CE k_DFl k_DFr k_DRl k_DRr (k_PF + k_PR),
NUMR61 = i_DR k_DFr k_DFl k_DRr k_DRl k_PF k_PR,
NUMR62 = i_CE i_DFˆ2 i_DR k_DRr k_DRl (k_DFl + k_DFr) k_PF k_PR, und
NUMR63 = 4 i_CE i_DR k_DFr k_DFl k_DRr k_DRl k_PF.
Ferner, wenn torsnioale Steifheiten der Gelenkwelle ignoriert
werden können, können die folgenden Ausdrücke erhalten werden
auf der Grundlage der Bedingung, daß torsionale Steifheiten
der Gelenkwelle unendlich sind in den Ausdrücken 78 und 79.
T_DFr = T_DFl = NUMF71/DEN71 (i_CE i_DF (theta_WFl + the
ta_WFr) + i_CE i_DR (theta_WFl + theta_WFr) - 4 theta_E/
i_T) - NUMF72/DEN71 T_V
T_DRr = T_DRl = NUMR71/DEN71 (i_CE i_DF (theta_WFl + the
ta_WFr) + i_CE i_DR (theta_WFl + theta_WFr) - 4 theta_E/
i_T) + NUMR72/DEN71 T_V
wobei
NUMF71 = i_DF k_DFl k_DFr k_DRl k_DRr,
NUMF72 = i_CE i_DF i_DRˆ2 k_DFl k_DFr (k_DRl + k_DRr)/2,
DEN71 = i_CE (i_DRˆ2 k_DFl k_DFr (k_DRl + k_DRr) + i_DFˆ2 k_DRl k_DRr (k_DFl + k_DFr)),
NUMR71 = i_DR k_DFl k_DFr k_DRL k_DRr, und
NUMR72 = i_CE i_DFˆ1 i_DR k_DRl k_DRr (k_DFl + k_DFr)/2
NUMF72 = i_CE i_DF i_DRˆ2 k_DFl k_DFr (k_DRl + k_DRr)/2,
DEN71 = i_CE (i_DRˆ2 k_DFl k_DFr (k_DRl + k_DRr) + i_DFˆ2 k_DRl k_DRr (k_DFl + k_DFr)),
NUMR71 = i_DR k_DFl k_DFr k_DRL k_DRr, und
NUMR72 = i_CE i_DFˆ1 i_DR k_DRl k_DRr (k_DFl + k_DFr)/2
In dieser Ausführung, in einem vierradgetriebenen Fahrzeug,
welches ein Zentaldifferential mit einem Differentialbegren
zungsmechanismus hat, welcher das Differential zwischen der
Eingabe von dem Motor zu dem Zentraldifferential und die Aus
gabe an die Vorder- oder Hinterräder begrenzt, werden Drehmo
mente der Achswelle, T_D, erfaßt unter Verwendung der Bezie
hungsausdrücke 80 und 81.
Das diese Ausführung die gleiche Konfiguration hat wie Aus
führung 11, wird die Fig. 20 beschrieben. Die gleichen Ele
mente erhalten die gleichen Bezugsziffern wie jene in Fig. 20
und ihre Beschreibung wird weggelassen. Wie in Ausführung 11
werden Radumdrehungswinkel erfaßt mit den Radumdrehungssenso
ren 6, ein Motorumdrehungswinkel wird erfaßt mit dem Motorum
drehungssensor 15, und ein Differentialbegrenzungsdrehmoment
des Zentraldifferentials 31, T_V, wird erfaßt mit der Diffe
rentialbegrenzungsdrehmoment-Erfassungsvorrichtung 35, um so
Drehmomente der Achswellen zu berechnen auf der Grundlage der
Ausdrücke 80 und 81. Die Ausdrücke 80 und 81, in welchen tor
sionale Steifheiten der Gelenkwelle 12 ignoriert wurden, wur
den oben beschrieben. Wenn die torsionalen Steifheiten der
Gelenkwelle, k_PF und k_PR, identifiziert und vorab gespei
chert werden, und die Ausdrücke 78 und 79, in welchen torsio
nale Steifheiten der Gelenkwelle, k_PF und k_PR, berücksich
tigt werden, verwendet werden zur Berechnung von Drehmomenten
der Achswellen, können genauere Drehmomente erfaßt werden auf
die gleiche Weise wie oben beschrieben.
Im folgenden wird die Ausführung 15 der vorliegenden Erfin
dung beschrieben. Diese Ausführung ist die gleiche wie die
obige Ausführung 14 in dem was gesteuert wird, d. h. einem
vierradgetriebenen Fahrzeug, welches ein Zentraldifferential
mit einem Differentialbegrenzungsmechanismus hat, welcher das
Differential zwischen der Eingabe von dem Motor an das Zen
traldifferential und die Ausgabe von dem Motor an die Vorder-
oder Hinterräder begrenzt, wie in Fig. 21 gezeigt. Das Erfas
sungsprinzip wurde bereits in Ausführung 14 beschrieben. Die
Ausdrücke 62 bis 69, 76 und 77 werden umgeordnet zur Erhal
tung der folgenden Ausdrücke.
T_DFr = T_DFl = (i_T i_CE i_DF (I_E alpha_E - T_E) - 2 i_DF
T_V)/4
T_DRr = T_DRl = (i_T i_CE i_DR (I_E alpha_E - T_E) + 2 i_DR
T_V)/4
In dieser Ausführung 15 werden Drehmomente der Achswellen be
rechnet und erfaßt auf der Grundlage der obigen Ausdrücke 82
und 83.
Da die Ausführung die gleiche Konfiguration hat wie die obige
Ausführung 11, wird die Fig. 20 beschrieben. Die gleichen
Elemente erhalten die gleichen Bezugsziffern wie jene in Fig.
20 und ihre Beschreibung wird weggelassen. Wie in der obigen
Ausführung 12 wird eine Umdrehungswinkelbeschleunigung des
Motors erfaßt mit dem Motorumdrehungssensor 15, ein Motor
drehmoment und ein Differentialbegrenzungsdrehmoment des Zen
traldifferentials, T_V werden erfaßt mit der Differentialbe
grenzungsdrehmoment-Erfassungsvorrichtung 35, und Drehmomente
der Achswellen für die vier Räder werden berechnet und erfaßt
mit der Drehmomentberechnungseinheit 41 auf der Grundlage der
Ausdrücke 82 und 83.
Die Ausführung 16 der vorliegenden Erfindung wird nun be
schrieben. Diese Ausführung ist die gleiche wie Ausführung 14
in dem was gesteuert wird, d. h. ein vierradgetriebenes Fahr
zeug, welches ein Zentraldifferential mit einem Differential
begrenzungsmechanismus hat, welcher das Differential zwischen
der Eingabe von dem Motor an das Zentraldifferential und die
Ausgabe von dem Motor an die Vorder- oder Hinterräder be
grenzt. Das Erfassungsprinzip wurde bereits in Ausführung 14
beschrieben. Wenn vordere und hintere Umdrehungswinkel der
Gelenkwelle, theta_PF und theta_PR, eliminiert werden aus den
Ausdrücken 62 bis 69, 76 und 77 und die Ausdrücke umgeordnet
werden, werden die folgenden Ausdrücke erhalten.
T_DFr = T_DFl = -NUMR81/DEN81 (I_E alpha_E - T_E) + NUMR82
/DEN81 {i_CE i_DF (theta_WFl _theta_WFr) + i_CE i_DR
(theta_WFl + theta_WFr) - 4 theta_E/i_T} - NUMR83/DEN81
(I_E alpha_E - T_E)
T_DRr = T_DRl = NUMF81/DEN81 (I_E alpha_E - T_E) NUMF82/
DEN81 (i_CE i_DF (theta_WRl + theta_WRr) + i_CE i_DR
(theta_WFl + theta_WFr) - 4 theta_E/i_T) + NUMF83/DEN81
(I_E alpha_E - T_E)
wobei
NUMF81 = i_T i_CEˆ2 i_DF i_DRˆ2 k_DFl k_DFr (k_DRl + k_DRr)
k_PF k_PR,
NUMF82 = 2 i_DF k_DFl k_DFr k_DRl k_DRr k_PF k_PR,
NUMF83 = 4 i_T i_CE i_DF k_DFl k_DFr k_DRl k_DRr k_PF,
DEN81 = 2 i_CE k_PF k_PR (i_DRˆ2 k_DFl k_DFr (k_DRl + k_DRr) - i_DFˆ2 k_DRl k_DRr (k_DFl + k_DFr)) + 8 i_CE k_DFl k_DFr k_DRl k_DRr (k_PF - k_PR),
NUMR81 = i_T i_CEˆ2 i_DFˆ2 i_DR k_DRl k_DRr (k_DFl + k_DFr) k_PF k_PR,
NUMR82 = 2 i_DR k_DFl k_DFr k_DRl k_DRr k_PF k_PR, und
NUMR83 = 2 (2 - i_OE) i_T i_CEˆ2 i_DR k_DFl k_DFr k_DRl k_DRr k_PR.
NUMF82 = 2 i_DF k_DFl k_DFr k_DRl k_DRr k_PF k_PR,
NUMF83 = 4 i_T i_CE i_DF k_DFl k_DFr k_DRl k_DRr k_PF,
DEN81 = 2 i_CE k_PF k_PR (i_DRˆ2 k_DFl k_DFr (k_DRl + k_DRr) - i_DFˆ2 k_DRl k_DRr (k_DFl + k_DFr)) + 8 i_CE k_DFl k_DFr k_DRl k_DRr (k_PF - k_PR),
NUMR81 = i_T i_CEˆ2 i_DFˆ2 i_DR k_DRl k_DRr (k_DFl + k_DFr) k_PF k_PR,
NUMR82 = 2 i_DR k_DFl k_DFr k_DRl k_DRr k_PF k_PR, und
NUMR83 = 2 (2 - i_OE) i_T i_CEˆ2 i_DR k_DFl k_DFr k_DRl k_DRr k_PR.
Ferner, wenn torsionale Steifheiten der Gelenkwelle ignoriert
werden können, können die folgenden Ausdrücke erhalten werden
auf der Grundlage der Bedingung, daß torsionale Steifheiten
der Gelenkwelle unendlich sind in den Ausdrücken 84 und 85.
T_DFr = T_DFl = NUMF91/DEN91 (I_E alpha_E - T_E) - NUMF92/
DEN91 {i_CE i_DF (theta_WFl + theta_WFr) + i_CE i_DR
(theta_WFl + theta_WFr) - 4 theta_E/i_T}
T_DRr = T_DRl = -NUMR91/DEN91 (I_E alpha_E - T_E) + NUMR92
/DEN91 {i_CE i_DF (theta_WRl + theta_WRr) + i_CE i_DR
(theta_WFl + theta_WFr) - 4 theta_E / i_T}
wobei
NUMF91 = i_T i_CEˆ2 i_DF i_DRˆ2 k_DFl k_DFr (k_DRl + k_DRr),
NUMF92 = 2 i_DF k_DFl k_DFr k_DRl k_DRr,
DEN91 = 2 i_CE (i_DRˆ2 k_DFl k_DFr (k_DRl + k_DRr) - i_DFˆ2 k_DRl k_DRr (k_DFl + k_DFr)),
NUMR91 = i_T i_CEˆ2 i_DFˆ2 i_DR k_DRl k_DRr (k_DFl + k_DFr), und
NUMR92 = 2 (2- i_CE) i_DRk DFl k_DFr k_DRl k_DRr.
NUMF92 = 2 i_DF k_DFl k_DFr k_DRl k_DRr,
DEN91 = 2 i_CE (i_DRˆ2 k_DFl k_DFr (k_DRl + k_DRr) - i_DFˆ2 k_DRl k_DRr (k_DFl + k_DFr)),
NUMR91 = i_T i_CEˆ2 i_DFˆ2 i_DR k_DRl k_DRr (k_DFl + k_DFr), und
NUMR92 = 2 (2- i_CE) i_DRk DFl k_DFr k_DRl k_DRr.
In dieser Ausführung werden Drehmoment der Achswellen berech
net und erfaßt auf der Grundlage der obigen Ausdrücke 86 und
87.
Da diese Ausführung die gleiche Konfiguration hatten wie Aus
führung 11, wird die Fig. 20 beschrieben. Die gleichen Ele
mente erhalten die gleichen Bezugsziffern wie jene in Fig. 20
und ihre Beschreibung wird weggelassen. Wie in Ausführung 13
werden Umdrehungswinkel der vier Räder erfaßt mit den Radum
drehungssensoren 6, ein Umdrehungswinkel und eine Umdrehungs
winkelbeschleunigung des Motors werden erfaßt mit dem Moto
rumdrehungssensor 15, ein Motordrehmoment wird erfaßt und
Drehmomente der Achswellen für die vier Räder werden berech
net und erfaßt mit der Drehmomentberechnungseinheit 41 auf
der Grundlage der Ausdrücke 17 und 18. Diese Ausführung hat
darin einen Vorteil, daß es nicht notwendig ist, ein Diffe
rentialbegrenzungsdrehmoment des Zentraldifferentials zu er
fassen. Diese Ausführung kann jedoch nur angewendet werden,
wenn die Nenner der Ausdrücke 86 und 87 nicht "0" sind.
Die Ausdrücke 86 und 87, in welchen torsionale Steifheiten
der Gelenkwelle ignoriert wurden, wurden oben beschrieben.
Wenn torsionale Steifheiten der Gelenkwelle, k_P, identifi
ziert und vorab gespeichert werden, und die Ausdrücke 84 und
85, in welchen die torsionalen Steifheiten der Gelenkwelle
k_P berücksichtigt werden, verwendet werden zur Berechnung
von Drehmomenten der Achswellen, können genauere Drehmomente
der Achswellen erfaßt werden auf die gleiche Weise wie oben
beschrieben. Jedoch kann diese Ausführung nur angewendet wer
den, wenn die Nenner der Ausdrücke 84 und 85 nicht "0" sind.
Die Ausführung 17 der vorliegenden Erfindung wird nun be
schrieben. Fig. 22 zeigt die Gesamtkonfiguration dieser Aus
führung 17. Diese Ausführung umfaßt eine Vorrichtung zur Er
fassung eines Umdrehungswinkels des Differentials 13 auf der
Gelenkwellenseite zusätzlich zu den in Fig. 1 gezeigten Ele
menten der Ausführung 1, außer der Radumdrehungssensoren 6.
Die gleichen Elemente enthalten die gleichen Bezugsziffern
wie in den Fig. 1 und ihre Beschreibung wird weggelassen. Die
Bezugsziffer 33 stellt eine Vorrichtung zur Erfassung eines
Umdrehungswinkels des Differentials auf der Gelenkwellenseite
dar, welches beispielsweise einen in Ausführung 1 beschriebe
nen Umdrehungssensor umfaßt. Das Erfassungsprinzip wurde be
reits in Ausführung 1 beschrieben und der folgende Ausdruck
wird aufgestellt.
T_Dr = T_Dl = ½ k_P i_D (theta_P - theta_E/i_T)
Diese Ausführung schafft eine Vorrichtung zur Erfassung von
Drehmomenten von Achswellen, T_D, unter Verwendung des Ver
hältnisausdruckes 26.
Eine Beschreibung des Betriebes dieser Ausführung wird unter
Bezugnahme auf das Flußdiagramm der Fig. 23 gegeben. Da die
ses Flußdiagramm der Fig. 5 der Ausführung 1 sehr ähnlich
ist, werden nur Unterschiede zwischen diesen beschrieben. Der
Schritt 4 in Fig. 5 wird ersetzt durch Schritt 80, in welchem
ein Umdrehungswinkel des Differentials 13 auf der Gelenkwel
lenseite erfaßt wird durch die Gelenkwellenseiten-
Umdrehungswinkel-Erfassungsvorrichtung 33 und ein von dem Mo
torumdrehungssensor 15 erfaßter Umdrehungswinkel des Motors
10 werden eingegeben anstelle der Umdrehungswinkel der Räder
1 und des Motors 10. Zusätzlich wird Schritt 5 in Fig. 5 er
setzt durch Schritt 81, in welchem der Ausdruck 26 berechnet
wird durch die Drehmomentberechnungseinheit 41 zur Erfassung
von Drehmomenten der Achswellen.
In der obigen Ausführung wurde eine Drehmomenterfassungsvor
richtung für ein zweiradgetriebenes Fahrzeug beschrieben. In
einem zweiradgetriebenen Fahrzeug, welches ein Differential
mit einem Differentialbegrenzungsmechanismus hat, können
Drehmomente der Achswellen berechnet und erfaßt werden unter
Verwendung eines Umdrehungswinkels des Differentials 13 auf
der Gelenkwellenseite anstelle der Radumdrehungswinkel und
ferner eines Differentialbegrenzungsdrehmomentes auf der
Grundlage der Ausdrücke 33 und 34, gezeigt in Ausführung 6.
In einem Fahrzeug mit direkt gekoppeltem Vierradantrieb können
Drehmomente der Achswellen berechnet und erfaßt werden unter
Verwendung eines Umdrehungswinkels des Differentials auf der
Gelenkwellenseite anstelle der Radumdrehungswinkel auf der
Grundlage der Ausdrücke 52 und 53, gezeigt in Ausführung 9.
Gemäß der in Anspruch 1 beanspruchten Erfindung, in einem
Fahrzeug, welches eine Antriebsquelle, wie ein Triebwerk oder
einen Motor zum Antrieb von Rädern hat, welche gekoppelt ist
mit den rechten und linken Rädern durch jeweilige Wellen,
welche eine torsionale Steifigkeit zur Übertragung eines An
triebsdrehmomentes durch ein Differential haben, ist es mög
lich, eine kostengünstige Drehmomenterfassungsvorrichtung zu
erhalten unter der Verwendung von Radumdrehungssensoren, ei
nem Motorumdrehungssensor und dergleichen, weil die Drehmo
menterfassungsvorrichtung eine oder eine Vielzahl von Erfas
sungsvorrichtungen umfaßt, welche bestehen aus einer An
triebsquellenumdrehungswinkel-Erfassungsvorrichtung zur Er
fassung eines Umdrehungswinkels der Antriebsquelle, einer An
triebsquellenumdrehungswinkelbeschleunigung-
Erfassungsvorrichtung zur Erfassung einer Umdrehungswinkelbe
schleunigung der Antriebsquelle, und einer Radumdrehungswin
kel-Erfassungsvorrichtung zur Erfassung von Umdrehungswinkeln
der Räder, und berechnet Drehmomente von Wellen, wie der
Achswellen, mittels einer Drehmomentberechnungsvorrichtung
zur Erfassung von Drehmomenten von Wellen, wie der Achswellen
zur Kopplung des Differentials mit den Rädern.
Gemäß der in Anspruch 2 beanspruchten Erfindung in einem
Fahrzeug, welches eine Antriebsquelle, wie einen Motor oder
ein Triebwerk zum Antrieb von Rädern hat, welche gekoppelt
ist an ein Getriebe und an rechte und linke Räder durch je
weilige Wellen, welche eine torsionale Steifheit haben zur
Übertragung eines Antriebsdrehmomentes durch ein Differenti
al, ist es möglich, eine kostengünstige Drehmomenterfassungs
vorrichtung zu erhalten unter der Verwendung von Radumdre
hungssensoren, einem Motorumdrehungssensor und dergleichen,
weil die Drehmomenterfassungsvorrichtung eine Antriebsquel
len Umdrehungswinkel-Erfassungsvorrichtung zur Erfassung ei
nes Umdrehungswinkels der Antriebswelle umfaßt, und eine Ra
dumdrehungswinkel-Erfassungsvorrichtung zur Erfassung von Ra
dumdrehungswinkeln der Räder, und sie Drehmomente von Wellen,
wie der Achswellen, berechnet mittels einer Drehmomentberech
nungsvorrichtung zur Erfassung von Drehmomenten, T_D, von
Wellen, wie der Achswellen zur Kopplung des Differentials mit
den Rädern, unter Verwendung des folgenden Ausdrucks.
T_Dr = T_Dl = k_Dr k_Dl/(k_Dr + k_Dl) (theta_Wr + theta_Wl
-2 theta_E/(i_D i_T)).
Gemäß der in Anspruch 3 beanspruchten Erfindung, ist es mög
lich hochgenaue Drehmomente zu erfassen, weil Umdrehungswin
kel der Räder und ein Umdrehungswinkel einer Antriebsquelle,
wie eines Motors, auf "0" zurückgesetzt werden, wenn aus dem
Zustand eines Fahrzeuges bestimmt wird, daß die Drehmomente
von Wellen, wie der Achswellen, "0" sind.
Gemäß der in Anspruch 4 beanspruchten Erfindung ist es mög
lich, genaue Drehmomente zu erfassen, unabhängig vom Zustand
eines Getriebes, weil die Drehmomenterfassungsvorrichtung ei
ne Schaltradverhältnis-Erfassungsvorrichtung umfaßt, und
Drehmomente von Wellen, wie der mit den Rädern gekoppelten
Achswellen, berechnet werden mittels einer Drehmomentberech
nungsvorrichtung unter Verwendung des erfaßten Schaltradver
hältnisses, i_T.
Gemäß der in Anspruch 5 beanspruchten Erfindung ist es mög
lich, genaue Drehmomente zu erfassen, unabhängig vom Zustand
eines Getriebes, weil Verwindungsdrehmomente von mit den Rä
dern gekoppelten Wellen berechnet werden mittels einer
Drehmomentberechnungsvorrichtung unter Verwendung eines abge
schätzten Schaltradverhältnisses i_T*, unter Verwendung des
folgenden Ausdruckes.
i_T* = 2 theta_E/i_D/(theta_Wr + theta_Wl)
Gemäß der in Anspruch 6 beanspruchten Erfindung ist es mög
lich, den Effekt einer Abweichung (Offset) der erfaßten Werte
zu vermindern und genaue Drehmomente zu erfassen, weil be
rechnete Verwindungsdrehmomentwerte von mit den Rädern gekop
pelten Wellen einer Hochpaßfilterungsverarbeitung unterzogen
werden mittels einer Drehmomentberechnungsvorrichtung.
Gemäß der in Anspruch 7 beanspruchten Erfindung ist es mög
lich, genaue Drehmomente zu erfassen, sogar wenn die Pulsauf
lösung von Umdrehungssensoren niedrig ist, weil Drehmomente
von Wellen, wie der Achswellen, berechnet werden, synchroni
siert mit der Umdrehung einer Antriebsquelle, wie eines Mo
tors oder eines Triebwerkes, und eines Fahrsystems, wie der
Räder.
Gemäß der in Anspruch 8 beanspruchten Erfindung ist es mög
lich, genaue Drehmomente zu erfassen, unabhängig vom Zustand
eines Getriebes, weil die Drehmomenterfassungsvorrichtung ei
ne Umdrehungswinkelerfassungsvorrichtung für eine beliebige
zwischen dem Eingang des Differentials und dem Getriebe ange
ordneten Welle umfaßt, und Verwindungsdrehmomente von Wellen,
wie der mit den Rädern gekoppelten Achswellen, berechnet wer
den mittels einer Drehmomentberechnungsvorrichtung unter Ver
wendung eines Umdrehungswinkels irgendeiner der zwischen dem
Eingang des Differentials und dem Getriebe angeordneten Wel
len anstelle eines Umdrehungswinkels einer Antriebsquelle,
wie eines Motors oder eines Triebwerks.
Gemäß der in Anspruch 9 beanspruchten Erfindung, in einem
Fahrzeug, welches eine Antriebsquelle wie einen Motor oder
ein Triebwerk zum Antrieb von Rädern hat, welche gekoppelt
ist mit einem Getriebe und mit den rechten und linken Rädern
durch jeweilige Wellen, welche eine torsionale Steifigkeit
haben zur Übertragung eines Antriebsdrehmomentes durch ein
Differential, und wobei das Fahrzeug einen Differentialbe
grenzungsmechanismus für das Differential hat, ist es mög
lich, genaue Drehmomente zu erfassen, sogar in einem Fahr
zeug, welches einen Differentialbegrenzungsmechanismus hat,
weil die Drehmomenterfassungsvorrichtung eine Differentialbe
grenzungsdrehmoment-Erfassungsvorrichtung umfaßt zur Erfas
sung eines Differentialbegrenzungsdrehmoments, eine Antriebs
quellenumdrehungswinkel-Erfassungsvorrichtung zur Erfassung
eines Umdrehungswinkels der Antriebsquelle, und eine Radum
drehungswinkel-Erfassungsvorrichtung, zur Erfassung von Ra
dumdrehungswinkeln der rechten und linken Räder, und die Vor
richtung berechnet Drehmomente von Wellen, wie der Achswel
len, mittels einer Drehmomentberechnungsvorrichtung zur Er
fassung von Drehmomenten, T_D, von Wellen, wie der Achswellen
zur Kopplung des Differentials mit den Rädern, unter Verwen
dung der folgenden Ausdrücke.
T_Dr = 2k_Dr k_Dl (theta_Wr + theta_Wl)/2 - theta_E/
(i_T i_D) - T_V)/(k_Dr + k_Dl)
T_Dl = 2 k_Dr k_Dl (theta_Wr + theta_Wl)/2 - theta_E/
(i_T i_D) + T_V)/(k_Dr + k_Dl)
Gemäß der in Anspruch 10 beanspruchten Erfindung, in einem
Fahrzeug, welches eine Antriebsquelle wie ein Triebwerk oder
einen Motor zum Antrieb von Rädern hat, welche gekoppelt ist
mit einem Getriebe und mit rechten und linken Rädern durch
jeweilige Wellen, welche eine torsionale Steifheit zur Über
tragung eines Antriebsdrehmomentes durch ein Differential ha
ben, und welches ein Differentialbegrenzungsmechanismus für
das Differential hat, ist es möglich, genaue Drehmomente zu
erfassen, sogar in einem Fahrzeug, welches eine Differential
begrenzungsmechanismus hat, weil die Drehmomenterfassungsvor
richtung eine Umdrehungswinkelbeschleunigung-Erfassungs
vorrichtung hat, zur Erfassung einer Umdrehungswinkelbe
schleunigung der Antriebswelle, und eine Differentialbegren
zungsdrehmoment-Erfassungsvorrichtung zur Erfassung eines
Differentialbegrenzungsdrehmoments, und sie Drehmomente von
Wellen, wie der Achswellen, berechnet mittels einer Drehmo
mentberechnungsvorrichtung zur Erfassung von Drehmomenten,
T_D, von Wellen, wie der Achswellen zur Kopplung des Diffe
rentials mit den Rädern, unter Verwendung der folgenden Aus
drücke.
T_Dr = k_Dr (i_D i_T (I_E alpha_E) - 2 T_V)/2
T_Dl = k_Dl (i_D i_T (I_E alpha_E) + 2 T_V)/2
Gemäß der in Anspruch 11 beanspruchten Erfindung, in einem
Fahrzeug, welches eine Antriebsquelle, wie ein Triebwerk oder
einen Motor zum Antrieb von Rädern hat, welche gekoppelt ist
mit einem Getriebe und mit rechten und linken Rädern, durch
jeweilige Wellen, welche eine torsionale Steifheit zur Über
tragung eines Antriebsdrehmomentes durch ein Differential ha
ben und welches ein Differentialbegrenzungsmechanismus für
das Differential hat, ist es möglich, genaue Drehmomente zu
erfassen, ohne Erfassung eines Differentialbegrenzungsdrehmo
mentes in einem Fahrzeug, welches einen Differentialbegren
zungsmechanismus hat, weil die Drehmomenterfassungsvorrich
tung eine Umdrehungswinkelerfassungsvorrichtung und eine Um
drehungswinkelbeschleunigungs-Erfassungsvorrichtung für die
antriebsquelle umfaßt, und eine Radumdrehungswinkel-
Erfassungsvorrichtung zur Erfassung der Umdrehungswinkel der
rechten und linken Räder, und sie Drehmomente von Wellen, wie
der Achswellen, berechnet mittels einer Drehmoment-
Berechnungsvorrichtung zur Erfassung von Drehmomenten, T_D,
von Wellen, wie der Achswellen zur Kopplung des Differentials
mit den Rädern, unter Verwendung der folgenden Ausdrücke.
T_Dr = k_Dr {-i_D i_T (I_E alpha_E) + 2 k_Dl ((theta_Wr +
theta_Wl)/2 - theta_E/(i_D i_T))}/(k_Dl - k_Dr)
T_Dl = k_Dl {i_D i_T (I_E alpha_E) - 2 k_Dr ((theta_Wr +
theta_Wl)/2 - theta_E/(i_D i_T))}/(k_Dl - k_Dr)
Gemäß der in Anspruch 12 beanspruchten Erfindung, in einem
Fahrzeug mit sogenanntem direkt-gekoppeltem Vierradantrieb,
welches eine Antriebsquelle wie einen Motor oder ein Trieb
werk zum Antrieb von Rädern hat, welches gekoppelt ist mit
den Rädern durch jeweilige Wellen, welche eine torsionale
Steifheit zur Übertragung eines Antriebsdrehmomentes auf
solch eine Weise haben, daß Leistung von der Antriebsquelle
verteilt wird an die Vorder- und Hinterräder durch ein Ge
triebe und eine Gelenkwelle und ferner verteilt wird an die
rechten und linken Räder durch die Differentiale, ist es mög
lich, genaue Drehmomente zu erfassen, sogar in einem Fahrzeug
mit direkt gekoppeltem Vierradantrieb, weil die Drehmomenter
fassungsvorrichtung eine Umdrehungswinkelerfassungsvorrich
tung zur Erfassung eines Umdrehungswinkels der Antriebsquelle
umfaßt, und eine Radumdrehungswinkel-Erfassungsvorrichtung,
zur Erfassung von Radumdrehungswinkel der vier Räder, und sie
Drehmomente von Wellen, wie der Achswellen, berechnet mittels
einer Drehmomentberechnungsvorrichtung zur Erfassung von
Drehmomenten T_D, von Wellen, wie der Achswellen zur Kopplung
der vorderen und hinteren Differentiale mit den Rädern, unter
Verwendung der folgenden Ausdrücke.
T_DFr = T_DFl = k_DFr k_DFl ((theta_WFr + theta_WFl) - 2
theta_E/i_DF i_T)/(k_DFl + k_DFr)
T_DRr = T_DRl = k_DRr k_DRl ((theta_WRr + theta_WRl) - 2
theta_E/i_DR i_T)/k_DRl + k_DRr)
Gemäß der in Anspruch 13 beanspruchten Erfindung, in einem
Fahrzeug mit einem sogenannten direkt gekoppelten Vierradan
trieb, welches eine Antriebsquelle, wie ein Triebwerk oder
ein Motor zum Antrieb von Rädern hat, welches mit den Rädern
gekoppelt ist durch jeweilige Wellen, welche eine torsionale
Steifheit zur Übertragung eines Antriebsdrehmomentes haben,
auf solch eine Weise, daß Leistung verteilt wird von der An
triebsquelle an die vorderen und hinteren Räder durch ein Ge
triebe und eine Gelenkwelle, und ferner verteilt wird an die
rechten und linken Räder durch die Differentiale, ist es mög
lich, genaue Drehmomente zu erfassen, sogar in einem Fahrzeug
mit direkt gekoppeltem Vierradantrieb, weil die Drehmomenter
fassungsvorrichtung eine Umdrehungswinkelbeschleunigung
Erfassungsvorrichtung für die Antriebsquelle umfaßt und eine
Radumdrehungswinkel-Erfassungsvorrichtung zur Erfassung der
Radumdrehungswinkel der vier Räder, und sie Drehmomente von
Wellen, wie der Achswellen, berechnet mittels einer Drehmo
mentberechnungsvorrichtung zur Erfassung von Drehmomenten,
T_D, von Wellen, wie der Achswellen zur Kopplung der vorderen
und hinteren Differentiale mit den Rädern, unter Verwendung
der folgenden Ausdrücke.
T_DFr = T_DFl = NUMF11/DEN11 (I_E alpha_E) + NUMF12/DEN11
{i_DF (theta_WFl + theta_WFr) - i_DR (theta_WRl + theta_WRr)}
T_DRr = T_DRl = NUMR11/DEN11 (I_E alpha_E) + NUMR12/
DEN11 {i_DF (thdta_WFl + theta_WFr) - i_DR (theta_WRl +
theta_WRr)}
wobei
NUMF11 = i_DF i_DRˆ2 i_T k_DFl k_DFr (k_DRl + k_DRr),
NUMF12 = 2 i_DF k_DFl k_DFr k_DRl k_DRr,
DEN11 = 2 {i_DR2 k_DFˆl k_DFr (k_DRl + k_DRr) + i_DFˆ2 k_DRl k_DRr (k_DFl + k_DFr)},
NUMR11 = i_DR i_DFˆ2 i_T k_DRl k_DRr (k+DFl + k_DFr), und
NUMRl2 = - 2 i_DR k_DFl k_DFr k_DRl k_DRr.
NUMF12 = 2 i_DF k_DFl k_DFr k_DRl k_DRr,
DEN11 = 2 {i_DR2 k_DFˆl k_DFr (k_DRl + k_DRr) + i_DFˆ2 k_DRl k_DRr (k_DFl + k_DFr)},
NUMR11 = i_DR i_DFˆ2 i_T k_DRl k_DRr (k+DFl + k_DFr), und
NUMRl2 = - 2 i_DR k_DFl k_DFr k_DRl k_DRr.
Gemäß der in Anspruch 14 beanspruchten Erfindung, in einem
vierradgetreibenen Fahrzeug, welches eine Antriebsquelle, wie
einen Motor oder ein Triebwerk zum Antrieb von Rädern hat,
welches gekoppelt ist mit den Rädern durch jeweilige Wellen,
welche eine torsionale Steifheit zur Übertragung eines An
triebsdrehmomentes haben, auf solch eine Weise, daß Leistung
verteilt wird von der Antriebsquelle an die vorderen und hin
teren Räder durch ein Getriebe und ein Zentraldifferential,
mit einem Differentialbegrenzungsmechanismus, und ferner ver
teilt wird an die rechten und linken Räder durch die Diffe
rentiale, ist es möglich, genaue Drehmomente zu erfassen, so
gar in einem vierradgetreibenen Fahrzeug, welches ein Zen
traldifferential mit einem Differentialbegrenzungsmechanismus
hat, weil die Drehmomenterfassungsvorrichtung eine Umdre
hungswinkel-Erfassungsvorrichtung zur Erfassung eines Umdre
hungswinkels der Antriebsquelle umfaßt, eine Radumdrehungs
winkel-Erfassungsvorrichtung zur Erfassung von Umdrehungswin
keln der vier Räder, und eine Differentialbegrenzungsdrehmo
ment-Erfassungsvorrichtung zur Erfassung eines Differential
begrenzungsdrehmoments des Zentraldifferentials, und sie
Drehmomente von Wellen, wie der Achswellen, berechnet mittels
einer Drehmomentberechnungsvorrichtung, zur Erfassung von
Drehmomenten, T_D, von Wellen, wie der Achswellen zur Kopp
lung der vorderen und hinteren Differentiale mit den Rädern,
unter Verwendung des Umdrehungswinkels der Antriebsquelle,
der Umdrehungswinkel der vier Räder, und des Differentialbe
grenzungsdrehmomentes, alle erfaßt durch die obigen Erfas
sungsvorrichtungen.
Gemäß der in Anspruch 15 beanspruchten Erfindung, in einem
vierradgetriebenen Fahrzeug, welches eine Antriebsquelle, wie
einen Motor oder ein Triebwerk zum Antrieb von Rädern hat,
welches gekoppelt ist mit den Rädern über jeweilige Wellen,
welche eine torsionale Steifheit zur Übertragung eines An
triebsdrehmomentes haben, in solch einer Weise, daß Leistung
verteilt wird von der Antriebsquelle an die vorderen und hin
teren Räder durch ein Zentraldifferential mit einem Differen
tialbegrenzungsmechanismus, und ferner verteilt wird an die
rechten und linken Räder durch die Differentiale, ist es mög
lich, genaue Drehmomente zu erfassen, sogar in einem vierrad
getriebenen Fahrzeug, welches ein Zentraldifferential mit ei
ner Differentialbegrenzungsmechanismus hat, weil die Drehmo
menterfassungsvorrichtung eine Umdrehungswinkelbeschleuni
gung-Erfassungsvorrichtung zur Erfassung einer Umdrehungswin
kelbeschleunigung der Antriebsquelle umfaßt, und eine Diffe
rentialbegrenzungsdrehmoment-Erfassungsvorrichtung zur Erfas
sung eines Differentialbegrenzungsdrehmomentes des Zentral
differentials und sie Drehmomente von Wellen, wie der Achs
wellen, berechnet mittels einer Drehmomentberechnungsvorrich
tung zur Erfassung von Drehmomenten, T_D, von Wellen, wie der
Achswellen zur Kopplung der vorderen und hinteren Differen
tiale mit den Rädern, unter Verwendung der Umdrehungswinkel
beschleunigung der Antriebsquelle und des Differentialbegren
zungsdrehmoments, beide erfaßt durch die obigen Erfassungs
vorrichtungen.
Gemäß der in Anspruch 16 beanspruchten Erfindung, in einem
vierradgetriebenen Fahrzeug, welches eine Antriebsquelle, wie
einen Motor oder ein Triebwerk zum Antrieb von Rädern hat,
welche gekoppelt ist mit den Rädern durch jeweilige Wellen,
welche eine torsionale Steifheit zur Übertragung eines An
triebsdrehmoments haben, auf solch eine Weise, daß Leistung
verteilt wird von der Antriebsquelle an die vorderen und hin
teren Räder über ein Zentraldifferential mit einem Differen
tialbegrenzungsmechanismus, und ferner verteilt wird an die
rechten und linken Räder durch die Differentiale, ist es mög
lich, genaue Drehmomente zu erfassen, sogar in einem vierrad
getriebenen Fahrzeug, welches ein Zentraldifferential mit ei
nem Differentialbegrenzungsmechanismus hat, weil die Drehmo
menterfassungsvorrichtung eine Umdrehungswinkelerfassungsvor
richtung und eine Umdrehungswinkelbeschleunigung-
Erfassungsvorrichtung für die Antriebswelle umfaßt, und eine
Radumdrehungswinkel-Erfassungsvorrichtung zur Erfassung von
Umdrehungswinkeln der vier Räder, und sie berechnet Drehmo
mente von Wellen, wie der Achswellen mittels einer Drehmo
mentberechnungsvorrichtung zur Erfassung von Drehmomenten,
T_D, von Wellen, wie der Achswellen zur Kopplung der Diffe
rentiale mit den Rädern, unter Verwendung des Umdrehungswin
kels, und der Umdrehungswinkelbeschleunigung der Antriebs
quelle, und der Umdrehungswinkel der vier Räder, alle erfaßt
durch die obigen Erfassungsvorrichtungen.
Gemäß der in Anspruch 17 beanspruchten Erfindung, in einem
Fahrzeug, welches eine Antriebsquelle, wie ein Triebwerk oder
einen Motor zum Antrieb von Rädern hat, welche gekoppelt ist
mit den rechten und linken Rädern durch jeweilige Wellen,
welche eine torsionale Steifigkeit zur Übertragung eines An
triebsmomentes durch ein Differential haben, ist es möglich,
genaue Drehmomente zu erfassen, weil die Drehmomenterfas
sungsvorrichtung eine Umdrehungswinkelerfassungsvorrichtung
zur Erfassung eines Umdrehungswinkels der Antriebsquelle um
faßt und eine Umdrehungswinkelerfassungsvorrichtung zur Er
fassung eines Umdrehungswinkels des Differentials auf der Ge
lenkwellenseite hat, und sie Drehmomente von Wellen, wie der
Achswellen, berechnet mittels einer Drehmomentberechnungsvor
richtung zur Erfassung von Drehmomenten, T_D, von Wellen, wie
der Achswellen zur Kopplung des Differentials mit den Rädern,
unter Verwendung des Umdrehungswinkels der Antriebsquelle und
des Umdrehungswinkels des Differentials auf der Gelenkwellen
seite, alle erfaßt durch die obigen Erfassungsvorrichtungen.
Claims (17)
1. Eine Drehmoment-Erfassungsvorrichtung zur Fahrzeugsteue
rung in einem Fahrzeug, welches eine Antriebsquelle (10), wie
ein Triebwerk oder einen Motor zum Radantrieb hat, welcher
gekoppelt ist an rechte und linke Räder durch jeweilige Wel
len mit einer torsionalen Steifigkeit zur Übertragung eines
Antriebsdrehmomentes durch ein Differential (13), umfassend
eine oder eine Vielzahl der folgenden Erfassungsvorrichtun
gen: eine Antriebsquellen-
Umdrehungswinkelerfassungsvorrichtung (15) zur Erfassung ei
nes Umdrehungswinkels der Antriebsquelle (10), eine Antriebs
quellen-Umdrehungswinkelbeschleunigungs-Erfassungsvorrichtung
zur Erfassung einer Umdrehungswinkelbeschleunigung der An
triebsquelle und eine Radumdrehungswinkel-
Erfassungsvorrichtung (6) zur Erfassung von Umdrehungswinkeln
der Räder, wobei die Drehmoment-Erfassungsvorrichtung Drehmo
mente der Wellen, wie der Achswellen (14) berechnet mittels
einer Drehmomentberechnungsvorrichtung (41) zur Erfassung von
Drehmomenten der Wellen, wie der Achswellen (14) zur Verbin
dung des Differentials (13) mit den Rädern.
2. Eine Drehmomenterfassungsvorrichtung zur Fahrzeugsteue
rung, in einem Fahrzeug mit einer Antriebsquelle (10), wie
einem Triebwerk oder einem Motor zum Radantrieb, welches ge
koppelt ist an ein Getriebe (11) und an die rechten und lin
ken Räder durch jeweilige Wellen, welche eine torsionale
Steifigkeit haben zur Übertragung eines Antriebsdrehmomentes
durch ein Differential (13), umfassend eine Antriebsquellen-
Umdrehungswinkelerfassungsvorrichtung (15) zur Erfassung ei
nes Umdrehungswinkels der Antriebsquelle (10) und eine Radum
drehungswinkelerfassungsvorrichtung (6) zur Erfassung von Um
drehungswinkeln der Räder und wobei die Drehmomenterfassungs
vorrichtung Drehmomente von Wellen, wie der Achswellen (14)
berechnet mittels einer Drehmomentberechnungsvorrichtung (41)
zur Erfassung von Drehmomenten, T_D, von Wellen, wie der
Achswellen (14) zur Verbindung des Differentials (13) mit den
Rädern, unter Verwendung des folgenden Ausdrucks.
(Ausdruck 1)T_Dr = T_Dl = k_Dr k_Dl/(k_Dr + k_Dl) (theta_Wr + theta_Wl
- 2 theta_E/i_D i_T))wobei k_D eine torsionale Steifigkeit der Wellen, wie der
Achswellen (14) zur Kopplung des Differentials mit den Rädern
ist, theta_W ein Umdrehungswinkel jedes Rades ist, theta_E
ein Umdrehungswinkel der Antriebsquelle (10) ist, wie dem Mo
tor, i_D das Verkleinerungsverhältnis des Differentials (3)
ist, i_T ein Schaltradverhältnis des Getriebes (11) ist und r
und l jeweils rechte und linke Räder sind.
3. Eine Drehmomenterfassungsvorrichtung zur Fahrzeugsteue
rung nach Anspruch 1 umfassend eine Drehmomentberechnungsvor
richtung (41) zum Rücksetzen der Radumdrehungswinkel und ei
nes Umdrehungswinkels der Antriebsquelle, wie eines Motors,
auf "0", wenn aus dem Zustand des Fahrzeuges bestimmt wird,
daß die Drehmomente der Achswellen (14) "0" sind.
4. Eine Drehmomenterfassungsvorrichtung zur Fahrzeugsteue
rung nach Anspruch 1 umfassend eine Schaltradverhältnis-
Erfassungsvorrichtung (17) und eine Drehmomentberechnungsvor
richtung (41) zur Berechnung von Drehmomenten der Wellen, wie
der mit den Rädern verbundenen Achswellen (14), unter Verwen
dung des erfaßten Schaltradverhältnisses, i_T.
5. Eine Drehmomenterfassungsvorrichtung zur Fahrzeugsteue
rung nach Anspruch 1 umfassend eine Drehmomentberechnungsvor
richtung (41) zur Berechnung von Verwindungsdrehmomenten von
mit den Rädern verbundenen Wellen unter Verwendung eines ab
geschätzten Schaltradverhältnisses, i_T*, welches unter Ver
wendung des folgenden Ausdruckes berechnet wird:
(Ausdruck 2)i_T* = 2 theta_E/i_D/(theta_Wr + theta_Wl).
6. Eine Drehmomenterfassungseinrichtung zur Fahrzeugsteue
rung nach Anspruch 1 umfassend eine Drehmomentberechnungsvor
richtung (41) um die berechneten Verwindungsdrehmomentwerte
der mit den Rädern verbundenen Wellen einer Hochpaßfilte
rungsverarbeitung zu unterziehen.
7. Eine Drehmomenterfassungsvorrichtung zur Fahrzeugsteue
rung nach Anspruch 1, welche das Drehmoment von Wellen, wie
der Achswellen (14) synchronisiert mit der Umdrehung einer
Antriebsquelle (10), wie eines Triebwerkes oder eines Motors
und eines Fahrsystems, wie der Räder, berechnet.
8. Eine Drehmomenterfassungsvorrichtung zur Fahrzeugsteue
rung nach Anspruch 1 umfassend eine Wellenumdrehungswinkel-
Erfassungsvorrichtung (18) zur Erfassung eines Umdrehungswin
kels einer der zwischen dem Eingang eines Differentials (13)
und einem Getriebe (11) angeordneten Wellen, und eine Drehmo
mentberechnungsvorrichtung (41) zur Berechnung von Verwin
dungsdrehmomentwerten von Wellen, wie der mit den Rädern ver
bundenen Achswellen (14), unter Verwendung des Umdrehungswin
kels irgend einer der zwischen dem Eingang des Differentials
(13) und dem Getriebe (11) angeordneten Wellen anstelle eines
Umdrehungswinkels einer Antriebsquelle (10), wie eines Trieb
werks oder eines Motors.
9. Eine Drehmomenterfassungsvorrichtung zur Fahrzeugsteue
rung nach Anspruch 3, in einem Fahrzeug, welches eine An
triebsquelle (10), wie einen Motor oder ein Triebwerk hat,
zum Antrieb von Rädern hat, welche mit einem Getriebe gekoppelt
ist und mit den rechten und linken Rädern durch jeweilige
Wellen, welche eine torsionale Steifigkeit haben, zur Über
tragung eines Antriebsdrehmoments durch ein Differential
(13), welches einen Differentialbegrenzungsmechanismus (30)
für das Differential (13) hat, umfassend eine Differentialbe
grenzungsdrehmoment-Erfassungsvorrichtung (35) zur Erfassung
eines Differentialbegrenzungsdrehmoments, eine Antriebsquel
len-Umdrehungswinkelerfassungsvorrichtung (15) zur Erfassung
eines Umdrehungswinkels einer Antriebswelle (10) und eine Ra
dumdrehungswinkel-Erfassungsvorrichtung (6) zur Erfassung von
Umdrehungswinkeln der rechten und linken Räder und wobei die
Drehmoment-Erfassungsvorrichtung Drehmomente der Wellen, wie
der Achswellen (14) berechnet mittels einer Drehmomentberech
nungsvorrichtung (41) zur Erfassung von Drehmomenten, T_D,
von Wellen, wie der Achswellen (14) zur Verbindung des Diffe
rentials (13) mit den Rädern, unter Verwendung der folgenden
Ausdrücke:
(Ausdruck 3)T_Dr = 2k_Dr k_Dl (theta_Wr + theta_Wl)/2 - theta_E/
(i_T i_D) - T_V)/(k_Dr + k_Dl)(Ausdruck 4)T_Dl = 2 k_Dr k_Dl {(theta_Wr + theta_Wl)/2 - theta_E/
(i_T i_D) + T_V}/(k_Dr + k_Dl)wobei T_V ein Differentialbegrenzungsdrehmoment ist.
10. Eine Drehmomenterfassungsvorrichtung zur Fahrzeugsteue
rung nach Anspruch 3, in einem Fahrzeug, welches eine An
triebsquelle (10), wie einen Motor oder ein Triebwerk hat zum
Antrieb von Rädern, welche mit einem Getriebe gekoppelt ist
und mit den rechten und linken Rädern durch jeweilige Wellen,
welche eine torsionale Steifigkeit haben zur Übertragung ei
nes Antriebsdrehmoments durch ein Differential (13), welches
einen Differentialbegrenzungsmechanismus (30) für ein Diffe
rential (13) hat, umfassend eine Umdrehungswinkelbeschleuni
gungs-Erfassungsvorrichtung (15) zur Erfassung einer Umdre
hungswinkelbeschleunigung der Antriebsquelle (10), und eine
Differentialbegrenzungsdrehmoment-Erfassungsvorrichtung (35)
zur Erfassung eines Differentialbegrenzungsdrehmoments, und
wobei die Drehmoment-Erfassungsvorrichtung Drehmomente der
Wellen, wie der Achswellen (14) berechnet mittels einer
Drehmomentberechnungsvorrichtung (41) zur Erfassung von
Drehmomenten, T_D, von Wellen, wie der Achswellen (14) zur
Verbindung des Differentials (13) mit den Rädern, unter Ver
wendung der folgenden Ausdrücke:
(Ausdruck 5)T_Dr = k_Dr (i_D i_T (I_E alpha_E) - 2 T_V)/2(Ausdruck 6)T_Dl = k_Dl (i_D i_T (I_E alpha_E) + 2 T_V)/2wobei I_E ein Trägheitsmoment der Antriebsquelle (10), wie ei
nes Triebwerkes ist, und alpha_E eine Umdrehungswinkelbe
schleunigung einer Antriebsquelle (10), wie eines Triebwerkes
ist.
11. Eine Drehmomenterfassungsvorrichtung zur Fahrzeugsteue
rung nach Anspruch 3, in einem Fahrzeug, welches eine An
triebsquelle (10), wie einen Motor oder ein Triebwerk hat zum
Antrieb von Rädern, welche mit einem Getriebe gekoppelt ist
und mit den rechten und linken Rädern durch jeweilige Wellen,
welche eine torsionale Steifigkeit haben zur Übertragung ei
nes Antriebsdrehmoments durch ein Differential (13), welches
einen Differentialbegrenzungsmechanismus (30) für ein Diffe
rential (13) hat, umfassend eine Umdrehungswinkel-
Erfassungsvorrichtung zur Erfassung eines Umdrehungswinkels
der Antriebsquelle und eine Umdrehungswinkelbeschleunigung-
Erfassungsvorrichtung (15) zur Erfassung einer Umdrehungswin
kelbeschleunigung der Antriebsquelle (10) und eine Radumdre
hungswinkel-Erfassungsvorrichtung (6) zur Erfassung von Um
drehungswinkeln der rechten und linken Räder, wobei die
Drehmoment-Erfassungsvorrichtung Drehmomente von Wellen, wie
der Achswellen (14) berechnet mittels einer Drehmomentberech
nungsvorrichtung (41) zur Erfassung von Drehmomenten, T_D,
von Wellen, wie der Achswellen (14) zur Verbindung des Diffe
rentials (13) mit den Rädern, unter Verwendung der folgenden
Ausdrücke:
(Ausdruck 7)T_Dr = k_Dr {-i_D i_T (I_E alpha_E) + 2 k_Dl ((theta_Wr +
theta_Wl)/2 - theta_E/(i_D i_T))}/(k_Dl - k_Dr)(Ausdruck 8)T_Dl = k_Dl {i_D i_T (I_E alpha_E) - 2 k_Dr ((theta_Wr +
theta_Wl)/2 - theta_E/(i_D i_T))}/(k_Dl - k_Dr)
12. Eine Drehmomenterfassungsvorrichtung zur Fahrzeugsteue
rung nach Anspruch 3, in einem Fahrzeug mit sogenannten di
rekt gekoppeltem Vierradantrieb, welches eine Antriebsquelle,
wie einen Motor oder ein Triebwerk zum Antrieb von Rädern
hat, welche gekoppelt ist mit den Rädern durch jeweilige Wel
len, welche eine torsionale Steifigkeit zur Übertragung eines
Drehmoments haben, auf solch eine Weise, daß Leistung ver
teilt wird von der Antriebsquelle an die Vorder- und Hinter
räder durch ein Getriebe und eine Gelenkwelle und ferner an
die Räder durch Differentiale, umfassend eine Umdrehungswin
kel-Erfassungsvorrichtung (15) zur Erfassung eines Umdre
hungswinkels der Antriebsquelle (10) und eine Radumdrehungs
winkel-Erfassungsvorrichtung zur Erfassung von Umdrehungswin
keln (6) der vier Räder, wobei die Drehmoment-
Erfassungsvorrichtung Drehmomente von Wellen, wie der Achs
wellen (14, 20) berechnet mittels einer Drehmomentberech
nungsvorrichtung (41) zur Erfassung von Drehmomenten T_D, von
Wellen, wie der Achswellen (14, 20) zur Verbindung der Vor
der- und Hinterdifferentiale (19, 13) mit den Rädern, unter
Verwendung der folgenden Ausdrücke:
(Ausdruck 9)T_DFr = T_DFl = k_DFr k_DFl ((theta_WFr + theta_WFl) - 2
theta_E/i_DF i_T)/(k_DFl + k_DFr)(Ausdruck 10)T_DRr = T_DRl = k_DRr k_DRl ((theta_WRr + theta_WRl) - 2
theta_E/i_DR i_T)/k_DRl + k_DRr)
13. Eine Drehmomenterfassungsvorrichtung zur Fahrzeugsteue
rung nach Anspruch 3, in einem Fahrzeug mit direkt gekoppel
tem Vierradantrieb, welches eine Antriebsquelle, wie einen
Motor oder ein Triebwerk zum Antrieb von Rädern hat, welche
gekoppelt ist mit den Rädern durch jeweilige Wellen, welche
eine torsionale Steifigkeit zur Übertragung eines Drehmoments
haben, auf solch eine Weise, daß Leistung verteilt wird von
der Antriebsquelle an die Vorder- und Hinterräder durch ein
Getriebe und eine Gelenkwelle und ferner an die Räder durch
Differentiale, umfassend eine Umdrehungswinkelbeschelunigungs-
Erfassungsvorrichtung (15) zur Erfassung einer Umdrehungswin
kelbeschleunigung einer Antriebsquelle (10) und eine Radum
drehungswinkel-Erfassungsvorrichtung (6) zur Erfassung von
Umdrehungswinkeln der vier Räder, wobei die Drehmoment-
Erfassungsvorrichtung Drehmomente von Wellen, wie der Achs
wellen (14, 20) berechnet mittels einer Drehmomentberech
nungsvorrichtung (41) zur Erfassung von Drehmomenten, T_D,
von Wellen, wie der Achswellen (14, 20) zur Verbindung der
Vorder- und Hinterdifferentiale (19, 13) mit den Rädern, un
ter Verwendung der folgenden Ausdrücke:
(Ausdruck 11)T_DFr = T_DFl = NUMF11/DEN11 (I_E alpha_E) + NUMF12/DEN11
{i_DF (theta_WFl + theta_WFr) - i_DR (theta_WRl + theta_WRr)}(Ausdruck 12)T_DRr = T_DRl = NUMR11/DEN11 (I_E alpha_E) + NUMR12/
DEN11 {i_DF (theta_WFl + theta_WFr) - i_DR (theta_WRl +
theta_WRr)}wobeiNUMF11 = i_DF i_DRˆ2 i_T k_DFl k_DFr (k_DRl + k_DRr),
NUMF12 = 2 i_DF k_DFl k_DFr k_DRl k_DRr,
DEN11 = 2 {i_DR2 k_DFˆl k_DFr (k_DRl + k_DRr) + i_DFˆ2 k_DRl k_DRr (k_DFl + k_DFr)},
NUMR11 = i_DR i_DFˆ2 i_T k_DRl k_DRr (k+DFl + k_DFr), und
NUMR12 = - 2 i_DR k_DFl k_DFr k_DRl k_DRr.
NUMF12 = 2 i_DF k_DFl k_DFr k_DRl k_DRr,
DEN11 = 2 {i_DR2 k_DFˆl k_DFr (k_DRl + k_DRr) + i_DFˆ2 k_DRl k_DRr (k_DFl + k_DFr)},
NUMR11 = i_DR i_DFˆ2 i_T k_DRl k_DRr (k+DFl + k_DFr), und
NUMR12 = - 2 i_DR k_DFl k_DFr k_DRl k_DRr.
14. Eine Drehmomenterfassungsvorrichtung zur Fahrzeugsteue
rung nach Anspruch 3, in einem Vierrad getriebenen Fahrzeug,
welches eine Antriebsquelle (10) hat, welche gekoppelt ist
mit den Rädern durch jeweilige Wellen mit einer torsionalen
Steifigkeit zur Übertragung eines Antriebsdrehmomentes, auf
solch eine Weise, daß Leistung von der Antriebsquelle (10)
verteilt wird auf die Vorder- und Hinterräder durch ein Ge
triebe (11) und ein Zentraldifferential (31), welches einen
Differentialbegrenzungsmechanismus hat und ferner an die
rechten und linken Räder durch Differentiale (19, 13), umfas
send eine Umdrehungswinkel-Erfassungsvorrichtung (15) zur Er
fassung eines Umdrehungswinkels der Antriebsquelle (10), eine
Radumdrehungswinkel-Erfassungsvorrichtung (6) zur Erfassung
der Umdrehungswinkel der vier Räder, und eine Differentialbe
grenzungsdrehmoment-Erfassungsvorrichtung (35) zur Erfassung
eines Differentialbegrenzungsdrehmomentes des Zentraldiffe
rentials (31) wobei die Drehmomenterfassungsvorrichtung
Drehmomente der Achswellen (14, 20) berechnet mittels einer
Drehmomentberechnungsvorrichtung (41) zur Erfassung von
Drehmomenten, T_D, von Wellen, wie der Achswellen (14, 20)
zur Verbindung der vorderen und hinteren Differentiale (19,
13) mit den Rädern, unter Verwendung des Umdrehungswinkels
der Antriebsquelle (10), der Umdrehungswinkel der vier Räder
und des Differentialbegrenzungsdrehmoments, alle erfaßt von
den obigen Erfassungsvorrichtungen.
15. Eine Drehmomenterfassungsvorrichtung zur Fahrzeugsteue
rung nach Anspruch 3, in einem vierradgetriebenen Fahrzeug,
welches eine Antriebsquelle (10) hat, welche gekoppelt ist
mit den Rädern durch jeweilige Wellen, welche eine torsionale
Steifigkeit haben zur Übertragung eines Antriebsdrehmomentes,
auf solch eine Weise, daß Leistung verteilt wird an die Vor
der- und Hinterräder von der Antriebsquelle (10) durch ein
Zentraldifferential (31), welches einen Differentialbegren
zungsmechanismus hat, und ferner an die rechten und linken
Räder durch vordere und hintere Differentiale (19, 13), um
fassend eine Umdrehungswinkelbeschleunigung-
Erfassungsvorrichtung (15) zur Erfassung einer Umdrehungswin
kelbeschleunigung der Antriebsquelle (10), und eine Differen
tialbegrenzungsdrehmoment-Erfassungsvorrichtung (35) zur Er
fassung eines Differentialbegrenzungsdrehmomentes des Zen
traldifferentials (31), wobei die Drehmomenterfassungsvor
richtung Drehmomente von Wellen, wie der Achswellen (14, 20)
berechnet mittels einer Drehmomentberechnungsvorrichtung (41)
zur Erfassung von Drehmomenten, T_D, von Wellen wie der Achs
wellen (14, 20) zur Verbindung der vorderen und hinteren Dif
ferentiale (19, 13) mit den Rädern, unter Verwendung der Um
drehungswinkelbeschleunigung der Antriebsquelle (10) und des
Differentialbegrenzungsdrehmomentes, welche erfaßt wurden
durch die obigen Erfassungsvorrichtungen.
16. Eine Drehmomenterfassungsvorrichtung zur Fahrzeugsteue
rung nach Anspruch 3, in einem vierradgetriebenen Fahrzeug,
welches eine Antriebsquelle (10) hat, welche gekoppelt ist
mit den Rädern durch jeweiligen Wellen, welche eine torsiona
le Steifigkeit haben zur Übertragung eines Antriebsdrehmomen
tes, auf solch eine Weise, daß Leistung verteilt wird an die
Vorder- und Hinterräder von der Antriebsquelle (10) durch ein
Zentraldifferential (31), welches einen Differentialbegren
zungsmechanismus hat, und ferner an die rechten und linken
Räder durch vordere und hintere Differentiale (19, 13), um
fassend eine Umdrehungswinkel-Erfassungsvorrichtung (15) zur
Erfassung eines Umdrehungswinkels der Antriebsquelle (10),
eine Umdrehungswinkelbeschleunigungs-Erfassungsvorrichtung
(15) zur Erfassung einer Umdrehungswinkelbeschleunigung der
Antriebsquelle und eine Radumdrehungswinkel-
Erfassungsvorrichtung (6) zur Erfassung von Umdrehungswinkeln
der vier Räder, wobei die Drehmomenterfassungsvorrichtung
Drehmomente von Wellen, wie der Achswellen (14, 20) berechnet
mittels einer Drehmomentberechnungsvorrichtung (41) zur Er
fassung von Drehmomenten, T_D, von Wellen, wie der Achswellen
(14, 20) zur Verbindung der vorderen und hinteren Differen
tiale (19, 13) mit den Rädern, unter Verwendung des Umdre
hungswinkels der Antriebsquelle (10), der Umdrehungswinkelbe
schleunigung der Antriebsquelle (10) und der Umdrehungswinkel
der vier Räder, alle erfaßt von den obigen Erfassungsvorrich
tungen.
17. Eine Drehmomenterfassungsvorrichtung zur Fahrzeugsteue
rung nach Anspruch 3 , in einem Fahrzeug, welches eine An
triebsquelle, wie einen Motor oder ein Triebwerk zum Antrieb
von Rädern hat, welches gekoppelt ist mit den rechten und li
nke Rädern durch jeweilige Wellen, welche eine torsionale
Steifigkeit zur Übertragung eines Antriebsdrehmoments durch
ein Differential haben, umfassend eine Umdrehungswinkel-
Erfassungsvorrichtung (15) zur Erfassung eines Umdrehungswin
kels der Antriebsquelle (10) und eine Umdrehungswinkel-
Erfassungsvorrichtung zur Erfassung eines Umdrehungswinkels
des Differentials (13) auf der Gelenkwellenseite (33), wobei
die Drehmomenterfassungsvorrichtung Drehmomente der Wellen,
wie der Achswellen (14) berechnet mittels einer Drehmomentbe
rechnungsvorrichtung (41) zur Erfassung von Drehmomenten,
T_D, von Wellen, wie der Achswellen (14) zur Verbindung des
Differentials (13) mit den Rädern, unter Verwendung des Um
drehungswinkels der Antriebsquelle und des Umdrehungswinkels
des Differentials (13) auf der Gelenkwellenseite, alle erfaßt
von den obigen Erfassungsvorrichtungen.
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