DE19637193A1

DE19637193A1 - Verfahren zum Steuern/Regeln eines Giermoments in einem Fahrzeug

Info

Publication number: DE19637193A1
Application number: DE19637193A
Authority: DE
Inventors: Tetsuro Hamada; Yoshihiro Kanamaru; Mitsuhiro Iwata; Naoki Hayashibe; Yoshikazu Konishi; Ryuichi Kawanaka
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1995-09-26
Filing date: 1996-09-12
Publication date: 1997-03-27
Anticipated expiration: 2016-09-13
Also published as: DE19637193B4; KR970015348A; CN1059395C; CN1150568A; US6076033A; KR100227600B1; TW330182B; CA2186444C; CA2186444A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf ein Verfahren zum Steuern eines Giermoments in einem Fahrzeug durch Erzeugen einer Bremskraft an einem Rad von linken und rechten Rädern und durch Erzeugen einer Antriebskraft an dem anderen Rad.

Es ist im allgemeinen aus der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 5-131855 ein Drehmomentverteilungs-Steuer/Regel-System bekannt, worin linke und rechte Räder eines Fahrzeugs durch eine Drehmomentübertragungskupplung miteinander verbunden sind und die Drehmomentübertragungskapazität der Drehmomentüber tragungskupplung gesteuert/geregelt wird.

Bei einem derartigen Drehmomentverteilungs-Steuer/Regel-System kann, wenn ein Drehmoment von dem Innenrad während des Kurven fahrens auf das Außenrad übertragen wird, eine Antriebskraft an dem Außenrad erzeugt werden und eine Bremskraft an dem Innenrad erzeugt werden, um das Kurvenverhalten zu verbessern. Wenn ein Drehmoment von dem Außenrad auf das Innenrad während des Kurvenfahrens des Fahrzeugs übertragen wird, dann kann an dem Außenrad eine Bremskraft erzeugt werden und eine Antriebs kraft kann an dem Innenrad erzeugt werden, um das Hochge schwindigkeitsstabilitätsverhalten zu verbessern.

Das vorangehend beschriebene System weist jedoch ein Problem darin auf, daß dann, wenn das Fahrzeug während des Kurvenfah rens desselben beschleunigt oder verzögert wird, die Bodenla sten der Vorder- und Hinterräder durch eine auf den Schwer punkt des Fahrzeugs ausgeübte Längsträgheitskraft variiert werden und daher ein Drehmoment (Giermoment) um eine Gierachse erzeugt wird, wodurch das Kurvenverhalten und das Hochge schwindigkeitsstabilitätsverhalten des Fahrzeugs beeinflußt wird.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Erzeugung eines unerwünschten Giermoments zu vermeiden, um ein gutes Kurvenverhalten und Hochgeschwindigkeitsstabilitäts verhalten sicherzustellen, wenn das Fahrzeug während des Kurvenfahrens desselben beschleunigt oder verzögert wird.

Um die vorangehende Aufgabe zu lösen, ist gemäß einem ersten Aspekt und Merkmal der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Steuern/Regeln eines Giermoments in einem Fahrzeug durch Erzeugen einer Bremskraft an einem Rad von linken und rechten Rädern und durch Erzeugen einer Antriebskraft an dem anderen Rad vorgesehen, worin Werte der Antriebskraft und der Brems kraft als Funktionen eines Produkts einer Längsbeschleunigung und einer Querbeschleunigung gesetzt werden.

Bei einer derartigen strukturellen Anordnung wird, wenn das Fahrzeug während des Kurvenfahrens desselben beschleunigt wird, die Anzahl an Umdrehungen des Innenrads während des Kurvenfahrens verringert, um eine Bremskraft zu erzeugen, während die Anzahl an Umdrehungen des Außenrads erhöht wird, wodurch ein Moment, das beruhend auf einer Kurvenkraft in einer einer Kurvenrichtung entgegengesetzten Richtung erzeugt wird, beseitigt werden kann, um das Kurvenverhalten zu verbes sern. Wenn das Fahrzeug während des Kurvenfahrens desselben verzögert wird, dann wird die Anzahl an Umdrehungen des Innen rads erhöht, um eine Antriebskraft zu erzeugen, während die Anzahl an Umdrehungen des Außenrads verringert wird, um eine Bremskraft zu erzeugen, wodurch ein Moment, das beruhend auf einer Kurvenkraft in der gleichen Richtung wie die Kurvenrich tung erzeugt wird, beseitigt werden kann, um das Hochgeschwin digkeitsstabilitätsverhalten zu verbessern.

Gemäß einem zweiten Aspekt und Merkmal der vorliegenden Erfin dung wird zusätzlich zu dem ersten Merkmal die Bremskraft an einem Rad von linken und rechten Mitlaufrädern erzeugt, welche eine geringere Bodenlast aufweisen als diejenige der angetrie benen Räder, wogegen die Antriebskraft an dem anderen Mit laufrad erzeugt wird. Wenn keine Längsbeschleunigung des Fahrzeugs erzeugt wird, dann werden die Werte der Antriebs kraft und Bremskraft gemäß einer Zunahme einer Querbeschleuni gung des Fahrzeugs erhöht.

Bei der vorangehenden strukturellen Anordnung kann die Kurven kraft der angetriebenen Räder, welche nahe einem Grenzpunkt liegt, aufgrund der großen Bodenlast derselben verringert werden. Somit kann die Kurvenkraft der angetriebenen Räder mit einem Spielraum vorgesehen werden, und das Kurvenfahren des Fahrzeugs mit einer größeren Querbeschleunigung kann mit der Verwendung eines derartigen Spielraums durchgeführt werden, wodurch zu einer Verbesserung des Kurvenverhaltens des Fahr zeugs beigetragen wird, welches in einem konstanten Zustand gelenkt wird. Ferner kann die Differenz zwischen Schlupfwin keln der angetriebenen und der Mitlaufräder verringert werden, wodurch verursacht wird, daß die Lenkcharakteristik sich einem neutralen Lenken annähert.

Gemäß einem dritten Aspekt und Merkmal der vorliegenden Erfin dung wird zusätzlich die Bremskraft an einem Rad von linken und rechten Rädern erzeugt und die Antriebskraft wird an dem anderen Rad erzeugt, indem die linken und rechten Räder durch ein Getriebe miteinander verbunden werden, um Differenzrota tionen zu erzeugen.

Bei der vorangehenden strukturellen Anordnung können die Bremskraft und die Antriebskraft an den linken bzw. rechten Rädern zuverlässig erzeugt werden.

Die vorangehenden und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform augenscheinlich, wenn diese in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen betrachtet wird.

Fig. 1 ist eine diagrammatische Darstellung einer Ge samtstrukturanordnung eines Vorderradantriebsfahrzeugs mit vorne liegender Maschine, das mit einem Drehmomentverteilungs- Steuer/Regel-System ausgestattet ist;

Fig. 2 ist eine Darstellung zum Erklären eines Giermo ments, das im Fahrzeug während des Kurvenfahrens des Fahrzeugs erzeugt wird;

Fig. 3 ist eine Darstellung zum Erklären eines Giermo ments, das in dem Fahrzeug nach dem Einrücken einer Hydrau likkupplung erzeugt wird;

Fig. 4 ist ein Graph zum Darstellen der Beziehung zwi schen dem Schlupfwinkel und der Kurvenkraft;

Fig. 5 ist eine Darstellung eines Reibungskreises eines Hinterrads; und

Fig. 6 ist ein Graph, welcher die Beziehung zwischen der Querbeschleunigung und dem minimalen Kurvenradius darstellt.

Wenn man sich der Fig. 1 zuwendet, so ist ein Getriebe M mit einem rechten Ende einer Maschine E verbunden, welche horizon tal in einem vorderen Teil einer Fahrzeugkarosserie angeordnet ist, und ein linkes Vorderrad W_FL und ein rechtes Vorderrad W_FR sind als Antriebsräder durch die Maschine E und das Getriebe M angetrieben.

Ein Getriebe 2 ist zwischen Achsen 1 _L und 1 _R für linke und rechte Hinterräder W_RL und W_RR als Mitlaufräder angeordnet, um die linken und rechten Hinterräder W_RL und W_RR miteinander zu verbinden, so daß die linken und rechten Hinterräder W_RL und W_RR mit verschiedenen Drehzahlen bezüglich einander gedreht wer den. Das Getriebe 2 ist mit einer ersten Hydraulikkupplung 3 _L und einer zweiten Hydraulikkupplung 3 _R ausgestattet. Wenn die erste Hydraulikkupplung 3 _L in einen Eingriffszustand gebracht wird, dann wird die Umdrehungszahl des linken Hinterrads W_RL verringert, während die Umdrehungszahl des rechten Hinterrads W_RR erhöht wird. Wenn die zweite Hydraulikkupplung 3 _R in einen Eingriffszustand gebracht wird, dann wird die Umdrehungszahl des rechten Hinterrads W_RR verringert, während die Umdrehungs zahl des linken Hinterrads W_RL erhöht wird.

Das Getriebe 2 umfaßt eine erste Welle 4, die koaxial zu den linken und rechten Achsen 1 _L und 1 _R angeordnet ist, und eine zweite Welle 5 und eine dritte Welle 6, welche koaxial zuein ander und parallel zu den linken und rechten Achsen 1 _L und 1 _R angeordnet sind. Die erste Hydraulikkupplung 3 _L ist zwischen der zweiten und der dritten Welle 5 und 6 angeordnet, und die zweite Hydraulikkupplung 3 _R ist zwischen der rechten Achse 1 _R und der ersten Welle 4 angeordnet. Ein erstes Zahnrad 7 mit kleinerem Durchmesser ist an der rechten Achse 1 _R angeordnet und steht im Kämmeingriff mit einem zweiten Zahnrad 8 mit größerem Durchmesser, welches an der zweiten Achse 5 vorgese hen ist. Ein drittes Zahnrad 9 mit kleinerem Durchmesser ist an der dritten Welle 6 vorgesehen und steht in Kämmeingriff mit einem vierten Zahnrad 10 mit größerem Durchmesser, welches an der ersten Welle 4 vorgesehen ist. Ein fünftes Zahnrad 11 ist an der linken Achse 1 _L vorgesehen und steht in Kämmeingriff mit einem sechsten Zahnrad 12, welches an der dritten Welle 6 vorgesehen ist.

Die Anzahlen an Zähnen des ersten und des dritten Zahnrads 7 und 9 sind auf den gleichen Wert gesetzt und die Anzahlen an Zähnen des zweiten und des vierten Zahnrads 8 und 10 sind auf den gleichen Wert gesetzt, welcher größer als die Anzahl an Zähnen des ersten und des dritten Zahnrads 7 und 9. Die An zahlen an Zähnen des fünften und des sechsten Zahnrads 11 und 12 sind auf den gleichen Wert gesetzt.

Daher ist, wenn die erste Hydraulikkupplung 3 _L in ihren einge rückten Zustand gebracht wird, das rechte Hinterrad W_RR mit dem linken Hinterrad W_RL durch die rechte Achse 1 _R, das erste Zahn rad 7, das zweite Zahnrad 8, die zweite Welle 5, die erste Hydraulikkupplung 3 _L, die dritte Welle 6, das sechste Zahnrad 12, das fünfte Zahnrad 11 und die linke Achse 1 _L verbunden. Daher wird die Anzahl an Umdrehungen des linken Hinterrads W_RL bezüglich der Anzahl an Umdrehungen dem rechten Hinterrads W_RR gemäß einem Verhältnis der Anzahl an Zähnen des ersten Zahn rads 7 zur Anzahl an Zähnen des zweiten Zahnrads 8 verringert. Somit wird, wenn die erste Hydraulikkupplung 3 _L von einem Zustand, in welchem die linken und rechten Hinterräder W_RL und W_RR mit der gleichen Drehzahl gedreht werden, eingerückt wird, die Anzahl an Umdrehungen des rechten Hinterrads W_RR erhöht, und die Anzahl an Umdrehungen des linken Hinterrads W_RL wird verringert.

Wenn die zweite Hydraulikkupplung 3 _R eingerückt wird, dann ist das rechte Hinterrad W_RR mit dem linken Hinterrad W_RL durch die rechte Achse 1 _R, die zweite Hydraulikkupplung 3 _R, die erste Welle 4, das vierte Zahnrad 10, das dritte Zahnrad 9, die dritte Welle 6, das sechste Zahnrad 12, das fünfte Zahnrad 11 und die linke Achse 1 _L verbunden. Daher wird die Anzahl an Umdrehungen des linken Hinterrads W_RL bezüglich der Anzahl an Umdrehungen des rechten Hinterrads W_RR gemäß einem Verhältnis der Anzahl an Zähnen des vierten Zahnrads 10 zur Anzahl an Zähnen des dritten Zahnrads 9 erhöht. Somit wird, wenn die zweite Hydraulikkupplung 3 _R von einem Zustand, in welchem die linken und rechten Hinterräder W_RL und W_RR mit der gleichen Drehzahl gedreht werden, eingerückt wird, die Anzahl an Um drehungen des rechten Hinterrads W_RR verringert, und die Anzahl an Umdrehungen des linken Hinterrads W_RL wird erhöht.

Die Eingriffskräfte der ersten und zweiten Hydraulikkupplung 3 _L und 3 _R können durch Einstellen der Größen von Hydraulikdrücken, welche an die erste und die zweite Hydraulikkupplung 3 _L und 3 _R angelegt werden, kontinuierlich gesteuert/geregelt werden. Daher kann das Verhältnis der Anzahl an Umdrehungen des linken Hinterrads W_RL zur Anzahl an Umdrehungen des rechten Hinterrads W_RR ebenso kontinuierlich innerhalb eines Bereichs gesteuert/ge regelt werden, welcher durch das Verhältnis der Zähne der ersten bis vierten Zahnräder 7, 8, 9 und 10 bestimmt ist.

Die folgenden Signale werden in eine elektronische Steuer/Kegel- Einheit U eingegeben, mit welcher die erste und die zweite Hydraulikkupplung 3 _L und 3 _R verbunden sind: ein Signal von einem Querbeschleunigungssensor S₁ zum Erfassen einer Querbeschleunigung der Fahrzeugkarosserie; ein Signal von einem Lenkwinkelsensor S₂ zum Erfassen eines Drehwinkels eines Lenkrads 13; ein Signal von einem Einlaßleitunginnenabsolut drucksensor S₃ zum Bestimmen eines Innenabsolutdrucks in einer Einlaßleitung der Maschine E; ein Signal von einem Maschinen drehzahlsensor S₄ zum Erfassen einer Drehzahl der Maschine E; und Signale von Raddrehzahlsensoren S₅, S₆, S₇ und S₈ zum Erfas sen der Umdrehungszahlen der vier Räder, um eine Fahrzeug geschwindigkeit zu berechnen.

Die elektronische Steuer/Regel-Einheit U korrigiert eine tatsächliche Querbeschleunigung der Fahrzeugkarosserie, welche durch den Querbeschleunigungssensor S₁ erfaßt wird, beruhend auf einer abgeschätzten Querbeschleunigung, welche aus dem Drehwinkel des Lenkrads 13, der durch den Lenkwinkelsensor S₂ erfaßt wird, und den Raddrehzahlen berechnet wird, welche durch die Raddrehzahlsensoren S₅, S₆, S₇ und S₈ erfaßt werden. Daher wird eine Querbeschleunigung Yg des Fahrzeugs durch die Steuer/Regel-Einheit U ohne Zeitverzögerung berechnet. Die elektronische Steuer/Regel-Einheit U multipliziert ferner ein Maschinendrehmoment, welches aus Ausgaben von dem Einlaßlei tunginnenabsolutdrucksensor S₃ und dem Maschinendrehzahlsensor S₄ mit einem Getriebegangverhältnis berechnet wird, um ein Antriebsraddrehmoment zu berechnen, und berechnet eine Längs beschleunigung Xg des Fahrzeugs beruhend auf dem Antriebsrad drehmoment. Ferner steuert die elektronische Steuer/Regel- Einheit U die Eingriffskräfte der ersten und zweiten Hydrau likkupplung 3 _L und 3 _R beruhend auf der Quer- und der Längs beschleunigung Yg und Xg.

Der Betrieb der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche den vorangehend beschriebenen Aufbau aufweist, wird nachfolgend beschrieben.

Die Fig. 2 zeigt einen Zustand, in welchem ein Fahrzeug mit einem Gewicht W im Gegenuhrzeigersinn mit einer Querbeschleu nigung Yg gelenkt wird. In diesem Falle wird eine Zentrifugal kraft W × Yg auf den Schwerpunkt des Fahrzeugs ausgeübt und durch eine Summe einer Kurvenkraft CFf, welche zwischen den Vorderrädern und einer Straßenoberfläche angelegt wird, und einer Kurvenkraft CFr, welche zwischen den Hinterrädern und der Straßenoberfläche angelegt wird, ausgeglichen. In einem derartigen Falle trifft die folgende Gleichung zu:

W × Yg = CFf + CFr (1).

Wenn ein Abstand zwischen der Schwerpunktsposition des Fahr zeugs und dem Vorderrad durch a wiedergegeben ist und ein Abstand zwischen der Position des Schwerpunkts und dem Hinter rad durch b wiedergegeben ist, dann ist ein Moment M₁, welches um eine Gierachse durch die Kurvenkräfte CFf und CFr vorgese hen ist, durch die folgende Gleichung gegeben:

M₁ = a × CFf - b × CFr (2).

Wenn das Fahrzeug geradeaus fährt, dann sind die Bodenlasten der linken und rechten Räder zueinander gleich; wenn jedoch das Fahrzeug durch eine Kurve fährt, dann wird die Bodenlast zwischen den Innen- und Außenrädern bei Betrachtung während des Kurvenfahrens des Fahrzeugs variiert. D.h., während des Kurvenfahrens des Fahrzeugs wird eine in einer Kurvenrichtung nach außen gerichtete Zentrifugalkraft auf den Schwerpunkt der Fahrzeugkarosserie ausgeübt, und daher neigt die Fahrzeug karosserie dazu, sich in Kurvenrichtung nach auswärts und unten zu neigen. Als Ergebnis daraus wird an dem Innenrad während des Kurvenfahrens des Fahrzeugs eine Neigung zum Abheben von der Straßenoberfläche erzeugt, wodurch die Boden last des Innenrads verringert wird, und eine Neigung des Außenrads während des Kurvenfahrens des Fahrzeugs wird er zeugt, um dieses gegen die Straßenoberfläche zu drücken, um die Bodenlast des Außenrads zu erhöhen.

Wenn das Fahrzeug mit konstanter Geschwindigkeit fährt, dann sind die Bodenlasten der Vorder- und Hinterräder konstant, wenn jedoch das Fahrzeug beschleunigt oder verzögert wird, dann werden die Bodenlasten der Vorder- und Hinterräder vari iert. D.h., während des Beschleunigens des Fahrzeugs wird eine bezüglich der Fahrzeugkarosserie nach hinten gerichtete Träg heitskraft auf den Schwerpunkt der Fahrzeugkarosserie ausge übt, und daher wird die Fahrzeugkarosserie in einen nach hinten abgesenkten Zustand gebracht, wodurch die Bodenlast der Hinterräder erhöht wird, und als Ergebnis daraus wird die Kurvenkraft der Hinterräder zum Anlegen eines Moments M₁ ent gegengesetzt zur Kurvenrichtung erhöht. Während einer Ver zögerung des Fahrzeugs wird eine bezüglich der Fahrzeugkaros serie nach vorne gerichtete Trägheitskraft auf den Schwerpunkt der Fahrzeugkarosserie ausgeübt, und daher wird das Fahrzeug in einen vorne nach unten geneigten Zustand gebracht, wodurch die Bodenlast des Vorderrads erhöht wird, als Ergebnis daraus wird die Kurvenkraft des Vorderrads erhöht, um ein Moment in der gleichen Richtung wie die Kurvenrichtung anzulegen (siehe Pfeil mit durchgezogener Linie und Pfeil mit gestrichelter Linie in Fig. 2).

Wenn das Fahrzeug mit konstanter Geschwindigkeit geradeaus fährt und die Summe der Bodenlasten der linken und rechten Vorderräder durch Wf wiedergegeben ist, dann ist die Bodenlast von jedem Vorderrad Wf/2. Wenn das Fahrzeug mit einer Längs beschleunigung Xg beschleunigt oder verzögert wird, während es mit einer Querbeschleunigung Yg um eine Kurve fährt, dann sind die Bodenlast W_FI des Vorderrads (welches während des Kurven fahrens des Fahrzeugs das Innenrad ist) und die Bodenlast W_FO des Vorderrads (welches während des Kurvenfahrens des Fahr zeugs das Außenrad ist) durch die folgenden Gleichungen gege ben:

W_FI = Wf/2 - Kf × Yg - Kh × Xg (3);

und

W_FO = Wf/2 + Kf × Yg - Kh × Xg (4).

Wenn eine Summe der Bodenlasten der linken und rechten Hinter räder durch Wr wiedergegeben ist, dann sind die Bodenlast W_RI des Hinterrads (welches während des Kurvenfahrens des Fahr zeugs das Innenrad ist) und die Bodenlast W_RO des Hinterrads (welches während des Kurvenfahrens des Fahrzeugs das Außenrad ist) durch die folgenden Gleichungen gegeben:

W_RI = Wr/2 - Kr × Yg + Kh × Xg (5);

und

W_RO = Wr/2 + Kr × Yg + Kh × Xg (6).

In den vorangehenden Gleichungen (3) bis (6) sind Faktoren Kf, Kr und Kh ferner gemäß den folgenden Gleichungen definiert:

Kf = (Gf′ × hg′ × W + hf × Wf)/tf (7);

Kr = (Gr′ × hg′ × W + hr × Wr)/tr (8);

und

Kh = hg × W/(2 × L) (9),

worin in den vorangehenden Gleichungen verwendete Zeichen ferner wie folgt definiert sind:
Gf, Gr: Rollsteifigkeit von Vorder- und Hinterrädern;
Gf′, Gr′: Verteilung der Rollsteifigkeit von Vorder- und Hinterrädern;
Gf′ = Gf/(Gf + Gr);
Gr′ = Gr/(Gf + Gr);
hf, hr: Höhe der Rollmitte von Vorder- und Hinterrädern;
hg: Höhe des Schwerpunkts;
hg′: Abstand zwischen dem Schwerpunkt und einer Roll welle;
hg′ = hg - (hf × Wf + hr × Wr)/W;
tf, tr: Spurweite der Vorder- und Hinterräder;
L: Radabstand
L = a + b.

Wenn die Kurvenkraft eines Reifens proportional zur Bodenlast eines derartigen Reifens ist, dann ist die Kurvenkraft CFf des Vorderrads durch die folgende Gleichung (10) gegeben aus: der Bodenlast W_FI des Vorderrads, welches während des Kurvenfahrens des Fahrzeugs das Innenrad ist, gegeben durch die Gleichung (3); der Bodenlast W_FO des Vorderrads, welches während des Kurvenfahrens des Fahrzeugs das Außenrad ist, gegeben durch die Gleichung (4); und der Querbeschleunigung Yg:

CFf = W_FI × Yg + W_FO × Yg
= Wf × Yg - 2 × kh × Xg × Yg (10).

Die Kurvenkraft CFr des Hinterrads ist gemäß der folgenden Gleichung (11) gegeben aus: der Bodenlast W_RI des Hinterrads, welches während des Kurvenfahrens des Fahrzeugs das Innenrad ist, gegeben durch die Gleichung (5); der Bodenlast W_RO des Hinterrads, welches während des Kurvenfahrens des Fahrzeugs das Außenrad ist, gegeben durch die Gleichung (6); und der Querbeschleunigung Yg:

CFr = W_RI × Yg + W_RO × Yg
= Wr × Yg + 2 × kh × Xg × Yg (11).

Wenn die Gleichungen (10) und (11) in die Gleichung (2) einge setzt werden, dann ergibt sich die folgende Gleichung (12):

M₁ = a × (Wf × Yg - 2 × Kh × Xg × Yg)
- b × (Wr × Yg + 2 × Kh × Xg × Yg)
= (a × Wf - b × Wr) × Yg
- 2 × Kh × L × Xg × Yg (12),

worin aus Gleichung (9) gilt: a × Wf - b × Wr = 0, und Kh = hg × W/(2 × L). Daher führt die Gleichung (12) zu folgendem:

M₁ = -hg × W × Xg × Yg (13),

und man kann erkennen, daß das Moment M₁ um die Gierachse proportional zum Produkt der Längs- und der Querbeschleunigung Xg und Yg ist. Somit ist es, wenn die Antriebskraft und die Bremskraft auf die Innen- und Außenräder bei Betrachtung während des Kurvenfahrens des Fahrzeugs derart verteilt wer den, daß das Moment M₁ um die Gierachse, welches durch die Gleichung (13) gegeben ist, beseitigt wird, möglich, das Kurvenstabilitätsverhalten und das Hochgeschwindigkeitsstabi litätsverhalten zu einer Zeit, zu welcher das Fahrzeug beim Kurvenfahren desselben beschleunigt oder verzögert wird, zu verbessern.

Andererseits wird, wenn die Bremskraft F beispielsweise in dem Innenrad bei Betrachtung während des Kurvenfahrens des Fahr zeugs erzeugt wird, wie in Fig. 3 gezeigt, eine Antriebskraft F/i (wenn das Getreibeverhältnis des Getriebes 2 durch i wiedergegeben ist) erzeugt. Ein Moment M₂ um die Gierachse, welches in dem Fahrzeug durch die Bremskraft F und die An triebskraft F/i erzeugt wird, ist durch die folgende Gleichung gegeben:

M₂ = (tr/2) × F × κ
= (tr/2) × (T/R) × κ (14),

worin κ = 1 + (1/i), T ein Kupplungsdrehmoment ist und R ein Reifenradius ist.

Daher ist ein Kupplungsdrehmoment T, welches zum Beseitigen des Moments M₁ durch das Moment M₂ erforderlich ist, gemäß der folgenden Gleichung durch Einrichten, daß M₁ = M₂, gegeben:

T = {2R/(tr × κ)} × hg × W × Xg × Yg (15).

Aus der Gleichung (15) ist das Kupplungsdrehmoment T ein Wert, der proportional zum Produkt der Längs- und der Querbeschleu nigung Xg und Yg ist. In der vorangehenden Beschreibung ist angenommen worden, daß die Kurvenkraft des Reifens proportio nal zur Bodenlast des Reifens ist. Daher ist das Kupplungs drehmoment T ein Wert, der proportional zum Produkt Xg × Yg der Längs- und der Querbeschleunigung Xg und Yg ist; genau genommen ist die Kurvenkraft jedoch nicht proportional zur Bodenlast. Es wird statt dessen in der Praxis bevorzugt, daß das Kupplungsdrehmoment T als eine Funktion des Produkts Xg × Yg der Längs- und der Querbeschleunigung Xg und Yg verwendet wird.

Wie in Tabelle 1 gezeigt, wird, wenn die erste Hydraulikkupp lung 3 _L in ihren eingerückten Zustand gebracht wird, wobei das Kupplungsdrehmoment durch die Gleichung (15) gegeben ist, wenn das Fahrzeug während des Kurvenfahrens im Gegenuhrzeigersinn beschleunigt wird, die Anzahl an Umdrehungen des Innenrads (bei Betrachtung während des Kurvenfahrens des Fahrzeugs) verringert, um eine Bremskraft F zu erzeugen. Die Anzahl an Umdrehungen des Außenrads wird erhöht, um eine Antriebskraft F/i zu erzeugen, wodurch das Moment M₁ in der Richtung ent gegengesetzt zur Kurvenrichtung, beruhend auf der Kurvenkraft, beseitigt wird, was zu einem verbesserten Kurvenverhalten führt. In gleicher Weise wird, wenn die zweite Hydraulikkupp lung 3 _R in ihren eingerückten Zustand mit dem Kupplungsdrehmo ment T während des Kurvenfahrens des Fahrzeugs im Gegenuhrzei gersinn gebracht wird, das Moment M₁, beruhend auf der Kurven kraft, in gleicher Weise beseitigt, was zu einem verbesserten Kurvenverhalten führt.

Wenn die zweite Hydraulikkupplung 3 _R mit dem in der Gleichung (15) gegebenen Kupplungsdrehmoment in ihren eingerückten Zustand gebracht wird, wenn das Fahrzeug während des Verzö gerns desselben gelenkt wird, dann wird die Anzahl an Umdre hungen des Innenrads erhöht, um eine Antriebskraft F/i zu erzeugen, und die Anzahl an Umdrehungen des Außenrads wird verringert, um die Bremskraft zu erzeugen, wodurch das Moment M₁ in der gleichen Richtung wie die Kurvenrichtung beruhend auf der Kurvenkraft beseitigt wird, was zu einem verbesserten Hochgeschwindigkeitsstabilitätsverhalten führt. Entsprechend wird, wenn die erste Kupplung 3 _L in ihren eingerückten Zustand gebracht wird, wenn das Fahrzeug während des Lenkens desselben verzögert wird, das Moment M₁, beruhend auf der Kurvenkraft, in gleicher Weise beseitigt, was zu einem verbesserten Hochge schwindigkeitsstabilitätsverhalten führt.

Tabelle 1

Selbst wenn das Fahrzeug während der Geradeausfahrt desselben beschleunigt oder verzögert wird, wird das Giermoment des Fahrzeugs nicht variiert, und daher werden die ersten und zweiten Hydraulikkupplungen 3 _L und 3 _R in ihren nicht eingerück ten Zuständen gehalten.

Wie vorangehend beschrieben, ist, wenn das Fahrzeug während des Kurvenfahrens desselben beschleunigt oder verzögert wird, die Größe des erzeugten Moments ein Wert, der proportional zum Produkt Xg × Yg der Längs- und der Querbeschleunigung Xg und Yg ist. Die Längsbeschleunigung Xg wird jedoch nicht in einem Fahrzeug erzeugt, das in einem konstanten Zustand ist, ohne daß dieses beschleunigt oder verzögert wird, und daher wird das vorangehend beschriebene Moment nicht erzeugt. Daher werden, während des Kurvenfahrens des Fahrzeugs in einem konstanten Zustand die ersten und zweiten Hydraulikkupplungen 3 _L und 3 _R in ihren nicht eingerückten Zuständen gehalten. Jedoch selbst während eines konstanten Kurvenfahrens des Fahrzeugs können die erste und die zweite Hydraulikkupplung 3 _L und 3 _R in ihre eingerückten Zustände gebracht werden, um das Drehmoment der linken und rechten Hinterräder W_RL und W_RR zwangsweise zu verteilen, um das Moment zu erzeugen, wodurch die Grenz-Querbeschleunigung Yg des Fahrzeugs erhöht wird, um das Kurvenverhalten zu verbessern.

Die Fig. 4 zeigt die Beziehung zwischen der Kurvenkraft CFf bezüglich des Schlupfwinkels βf des Vorderrads und die Bezie hung der Kurvenkraft CFr bezüglich des Schlupfwinkels βr des Hinterrads. Wenn die Schlupfwinkel βf und βr von null erhöht werden, dann werden die Größen der Kurvenkräfte CFf und CFr von null erhöht. Dann beginnen, wenn die Schlupfwinkel βf und βr ihre Grenzpunkte erreichen, die Größen der Kurvenkräfte CFf und CFr abzunehmen. Die Kurvenkraft CFf des Vorderrads, wel ches an einer Position näher an der Maschine angeordnet ist und eine größere Bodenlast aufweist, ist größer als die Kur venkraft des Hinterrads, welches an einer Position weiter von der Maschine E entfernt angeordnet ist und eine kleinere Bodenlast aufweist.

Die Werte der Kurvenkräfte CFf und CFr, welche durch die Vorder- und Hinterräder während des Kurvenfahrens des Fahr zeugs erzeugt werden, hängen von dem Wert der Querbeschleuni gung Yg ab und verändern sich, während die Beziehung der Gleichung (1) beibehalten bleibt. Wenn die Querbeschleunigung Yg erhöht wird, dann werden beide Schlupfwinkel βf und βr erhöht, und mit dieser Zunahme werden beide Kurvenkräfte CFf und CFr der Vorder- und Hinterräder ebenso erhöht. Wenn der Schlupfwinkel βf und die Kurvenkraft CFf des Vorderrads einen Punkt A in Fig. 4 erreichen (d. h. die Kurvenkraft CFf des Vorderrads erreicht einen Grenzpunkt, an welchem sie nicht weiter erhöht werden kann) dann ist die momentane Querbe schleunigung Yg die Grenz-Querbeschleunigung Yg des Fahrzeugs. Dabei sind der Schlupfwinkel βr und die Kurvenkraft CFr des Hinterrads bei einem Punkt B in Fig. 4, und daher weist die Kurvenkraft des Hinterrads einen verbleibenden Sicherheits spielraum m₁ auf.

Wenn der Schlupfwinkel βf und die Kurvenkraft CFf des Vor derrads auf den Punkt A eingestellt werden können und der Schlupfwinkel βr und die Kurvenkraft CFr des Hinterrads auf einen Punkt B₀ in Fig. 4 eingestellt werden können, dann können die Kurvenkräfte CFf und CFr der Vorder- und Hinter räder als ein Maximum verwendet werden, um die Grenz-Querbe schleunigung Yg zu erhöhen. Ein derartiger Fall ist jedoch unmöglich, da das Verhältnis der durch die Vorder- und Hinter räder erzeugten Kurvenkräfte CFf und CFr von der Gleichung (1) wie vorangehend beschrieben abhängt.

Das Verhältnis der Kurvenkräfte CFf und CFr, welche durch die Vorder- und Hinterräder erzeugt werden, kann jedoch auf jeden Wert gesteuert/geregelt werden, indem das Drehmoment der Innen- und Außenräder während des Kurvenfahrens des Fahrzeugs verteilt wird, und derartige Kurvenkräfte CFf und CFr können ohne Verschwendung verwendet werden, um die Grenz-Querbe schleunigung Yg zu erhöhen.

Wenn ein Giermoment M₃ in der Kurvenrichtung durch Vorsehen einer Bremskraft an dem Innenrad und einem Antriebsrad an dem Außenrad während des konstanten Kurvenfahrens des Fahrzeugs erzeugt wird, dann ist die vorangehende Gleichung (2) wie folgt:

M₁ = a × CFf - b × CFr + M₃ (16).

Aus den Gleichungen (16) und (1) sind die Kurvenkraft CFf des Vorderrads und die Kurvenkraft CFr des Hinterrads durch die folgenden Gleichungen gegeben:

CFf = {b/(a + b)} × W × Yg - M₃/(a + b) (17);

und

CFr = {a/(a + b)} × W × Yg + M₃/(a + b) (18).

Die Gleichungen (17) und (18) geben an, daß dann, wenn die erste und die zweite Hydraulikkupplung 3 _L und 3 _R in ihre einge rückten Zustände gebracht werden, während das Fahrzeug in einem konstanten Kurvenzustand fährt, um das Moment M₃ erzeu gen, das Verhältnis der Kurvenkräfte CFf und CFr der Vorder- und Hinterräder durch den zweiten Ausdruck ± (M₃/(a + b) auf den rechten Seiten der Gleichungen auf jeden Wert gesteuert werden kann.

Wie man aus Fig. 4 erkennen kann, wird, wenn das Fahrzeug in dem konstanten Zustand bei der Grenz-Querbeschleunigung Yg gelenkt wird (nämlich, wenn die Kurvenkraft CFf des Vorderrads bei dem Punkt A liegt und die Kurvenkraft CFr des Hinterrads bei dem Punkt B liegt), die Kurvenkraft CFf des Vorderrads um ΔCF [ΔCF = M₃/(a + b)] verringert, um CFf′ (an einem Punkt A′) vorzusehen, und die Kurvenkraft CFr des Hinterrads wird durch ΔCF [ΔCF = M₃/(a + b)] erhöht, um CFr′ (an einem Punkt B′) vorzusehen, gemäß den obigen Gleichungen (17) und (18). Als Ergebnis daraus wird ein neuer Spielraum m₂ bei der Kurvenkraft CFf des Vorderrads erzeugt, und der Spielraum m₂ verbleibt immer noch bei der Kurvenkraft CFr des Hinterrads. Die Ge schwindigkeit des Fahrzeugs oder der Kurvenradius des Fahr zeugs können um den Spielraum m₂ erhöht werden, wodurch die Grenz-Querbeschleunigung Yg erhöht wird.

Die Fig. 5 zeigt einen Reibungskreis des Hinterrads, welcher dem Punkt B in Fig. 4 entspricht. Das Außenrad während des Kurvenfahrens des Fahrzeugs, welches einen wesentlichen Ein fluß auf das Kurvenverhalten hat, wird nun beschrieben. Die Bodenlast des Außenrads wird gemäß einer Zunahme der Querbe schleunigung Yg erhöht, und daher wird der Spielraumanteil der Antriebskraft ebenso gemäß der Zunahme der Querbeschleunigung Yg erhöht. Daher kann, wenn die erste und die zweite Hydrau likkupplung 3 _L und 3 _R gemäß der Zunahme der Querbeschleunigung Yg erhöht (eingerückt) werden, die maximale Kurvenkraft CFf oder CFr erzeugt werden, um das Kurvenverhalten zu verbessern.

Auf diese Art und Weise werden die Antriebskraft und die Bremskraft an den Hinterrädern W_RL und W_RR gemäß der Querbe schleunigung erzeugt, und daher können, selbst während eines konstanten Kurvenfahrens des Fahrzeugs mit einer Längsbe schleunigung Xg von null, derartige Antriebs- und Bremskräfte erzeugt werden, um das Kurvenverhalten zu verbessern.

Die Fig. 6 zeigt die Beziehung zwischen der Querbeschleuni gung und dem minimalen Kurvenradius, wobei eine gestrichelte Linie den minimalen Kurvenradius des Fahrzeugs wiedergibt, wenn das Giermoment M₃ bei dem bekannten Steuer/Regel-Verfahren nicht angelegt worden ist, und eine durchgezogene Linie be zeichnet den minimalen Kurvenradius des Fahrzeugs, wenn das Giermoment M₃ bei dem Steuer/Regel-Verfahren gemäß der vor liegenden Erfindung angelegt worden ist. Wie in Fig. 6 ge zeigt, wird bei dem Steuer/Regel-Verfahren gemäß der vorlie genden Erfindung dann, wenn die Querbeschleunigung Yg konstant ist, der minimale Kurvenradius verringert, und wenn der mini male Kurvenradius konstant ist, dann wird die Querbeschleuni gung (d. h. die Fahrzeuggeschwindigkeit) erhöht, wodurch das Kurvenverhalten verbessert wird.

Ferner wird, wie in Fig. 4 gezeigt, der Schlupfwinkel βf des Vorderrads auf βf′ verringert und der Schlupfwinkel βr des Hinterrads auf βr′ erhöht, indem das Giermoment M₃ angelegt wird. Daher kann die Differenz zwischen den Schlupfwinkeln βf′ und βr′ der Vorder- und Hinterräder derart verringert werden, daß eine Annäherung an einen neutralen Lenkwinkel erreicht wird.

Obgleich die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung de tailliert beschrieben worden ist, ist es selbstverständlich, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die vorangehend be schriebene Ausführungsform beschränkt ist, und es können verschiedene Modifikationen durchgeführt werden, ohne von dem in den Ansprüchen definierten Gegenstand und Umfang der Erfin dung abzuweichen.

Beispielsweise ist in der Ausführungsform die Verteilung des Drehmoments der linken und rechten Hinterräder W_RL und W_RR, welche Mitlaufräder sind, beschrieben worden. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht nur auf die Verteilung des Drehmo ments der Mitlauf- oder Antriebsräder anwendbar, sondern ist ebenso auf die Verteilung des Drehmoments der Mitlaufräder in einem Fahrzeug anwendbar, in welchem eine Hilfsantriebsquelle (wie beispielsweise ein Elektromotor) mit den Mitlaufrädern verbunden ist, so daß bei Vorliegen eines Schlupfs der An triebsräder die Hilfsantriebsquelle betätigt wird, um einen Vierradantriebszustand vorzusehen. Ferner können anstelle der ersten und der zweiten Hydraulikkupplung 3 _L und 3 _R andere Kupplungen (wie z. B. eine elektromagnetische Kupplung, eine Fluidkupplung o. dgl.) verwendet werden.

In einem Verfahren zum Steuern/Regeln eines Giermoments eines Fahrzeugs wird eine Bremskraft in einem Rad von linken und rechten Rädern (W_RL, W_RR) des Fahrzeugs erzeugt und eine An triebskraft wird in dem anderen Rad erzeugt. Wenn ein Fahrzeug während des Kurvenfahrens desselben beschleunigt wird, dann werden Bodenlasten der Hinterräder erhöht, um eine Gierbewe gung in einer Richtung entgegengesetzt zu einer Kurvenrichtung zu erzeugen. Eine derartige Gierbewegung kann jedoch beseitigt werden, um das Kurvenverhalten zu verbessern, indem eine von Hydraulikkupplungen (3 _L, 3 _R) in einen eingerückten Zustand mit einem Drehmoment gebracht wird, welches proportional zu einem Produkt von Längs- und Querbeschleunigungen ist. Daher werden eine Bremskraft und eine Antriebskraft an den Innen- und Außenrädern (W_RL, W_RR) während des Kurvenfahrens des Fahrzeugs erzeugt. Wenn das Fahrzeug während des Kurvenfahrens desselben verzögert wird, dann werden Bodenlasten von Vorderrädern (W_FL, W_FR) erhöht, um ein Giermoment in der gleichen Richtung wie die Kurvenrichtung zu erzeugen. Ein derartiges Giermoment kann jedoch beseitigt werden, um das Hochgeschwindigkeitsstabili tätsverhalten zu verbessern, indem eine der Hydraulikkupp lungen (3 _L, 3 _R) in einen eingerückten Zustand gebracht wird mit einem Drehmoment, welches proportional zur Längs- und Querbe schleunigung ist. Somit kann, wenn das Fahrzeug während des Kurvenfahrens desselben beschleunigt oder verzögert wird, die Erzeugung eines ungewünschten Giermoments vermieden werden, um ein gutes Kurvenverhalten und Hochgeschwindigkeitsstabilitäts verhalten sicherzustellen.

Claims

1. Verfahren zum Steuern/Regeln eines Giermoments in einem Fahrzeug mit linken und rechten Rädern (W_FL, W_FR, W_RL, W_RR) umfassend die Schritte:
Erzeugen einer Bremskraft an einem Rad der linken und rechten Räder (W_RL, W_RR), und
Erzeugen einer Antriebskraft an einem Rad der linken und rechten Räder (W_RL, W_RR), an welchem keine Bremskraft erzeugt wird, worin Werte der Antriebskraft und der Bremskraft als Funktionen eines Produkts einer Längsbe schleunigung (Xg) und einer Querbeschleunigung (Yg) ge setzt werden.

2. Verfahren zum Steuern/Regeln eines Giermoments in einem Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Erzeugens der Bremskraft den Schritt des Erzeugens der Bremskraft an einem Rad von linken und rechten Mitlaufrädern (W_RL, W_RR) umfaßt, welche eine gerin gere Bodenlast aufweisen als diejenige von angetriebenen Rädern (W_FL, W_FR), wogegen die Antriebskraft an einem Rad der linken und rechten Mitlaufräder (W_RL, W_RR) erzeugt wird, an welchem keine Bremskraft erzeugt wird, worin die Werte der Antriebskraft und der Bremskraft gemäß einer Zunahme der Querbeschleunigung (Yg) des Fahrzeugs erhöht werden, wenn keine Längsbeschleunigung (Xg) des Fahrzeugs erzeugt wird.

3. Verfahren zum Steuern/Regeln eines Giermoments in einem Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Erzeugens der Bremskraft die Schritte umfaßt: Erzeugen der Bremskraft an einem Rad der linken und rechten Räder (W_RL, W_RR) und Erzeugen der Antriebskraft an dem Rad der linken und rechten Räder (W_RL, W_RR), an welchem keine Bremskraft erzeugt wird, durch Verbinden der linken und rechten Räder (W_RL, W_RR) durch ein Getriebe (2), um Differenzrotationen zu erzeugen.

4. Verfahren zum Steuern/Regeln eines Giermoments in einem Fahrzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die linken und rechten Räder (W_RL, W_RR) Mitlaufräder (W_RL, W_RR) sind.