DE19861262B4

DE19861262B4 - Vorrichtung zum Schätzen eines Straßen-Haftreibungsbeiwerts

Info

Publication number: DE19861262B4
Application number: DE19861262A
Authority: DE
Inventors: Yutaka Mitaka Hiwatashi
Original assignee: Fuji Jukogyo KK; Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1997-08-26
Filing date: 1998-08-21
Publication date: 2005-12-22
Anticipated expiration: 2018-08-22

Abstract

Eine Vorrichtung zum Schätzen eines Straßen-Haftreibungsbeiwerts für ein Kraftfahrzeug schätzt einen Straßen-Haftreibungsbeiwert auf der Basis eines Anfangswertes des Straßen-Haftreibungsbeiwerts. Der Anfangswert des Straßen-Haftreibungsbeiwerts wird mit einem kleinen Wert wie etwa 0,3 vorgegeben, wenn ein Wischerschalter (33) eingeschaltet wird, eine Außenlufttemperatur niedrig ist, eine Traktionssteuerungsvorrichtung (50) aktiv ist, eine ABS-Steuerungseinrichtung (60) aktiv ist, eine Bremskraftsteuerungsvorrichtung (70) aktiv ist, eine Schlupfdetektiervorrichtung (80) Schlupf detektiert und eine Getriebesteuerungseinheit (110) ein Signal abgibt, und wird mit einem Zwischenwert wie etwa 0,5 vorgegeben, wenn eine Erststartbeurteilungseinrichtung (37) einen Erststart des Motors nach einer langen Ruhepause beurteilt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schätzen eines Straßen-Haftreibungsbeiwerts gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Allradantriebsfahrzeuge, bei denen sowohl die Vorder- als auch die Hinterräder von dem daran montierten Motor angetrieben werden, zeigen ein besseres Fahrverhalten, wenn das Antriebskraftverhältnis zwischen den Vorder- und Hinterrädern verändert wird. In den letzten Jahren sind Steuerungstechniken zur Verteilung der Antriebskraft vorgeschlagen worden, wobei das Drehmomentverteilungsverhältnis zwischen den Vorder- und Hinterrädern variabel gesteuert wird, indem eine Verteilerkupplung mit veränderlicher Kapazität in Abhängigkeit von verschiedenen Fahrzeugparametern wie etwa der Längsbeschleunigung, der Querbeschleunigung, der Gierrate oder dergleichen gesteuert wird.

Die Anmelderin der vorliegenden Erfindung hat in der JP 8-2274 A bzw. der DE 195 23 354 A1 eine Technik vorgeschlagen, wobei ein Straßen-Haftreibungsbeiwert geschätzt wird unter Anwendung einer adaptiven Steuerungstheorie, und das Drehmomentverteilungsverhältnis zwischen den Vorder- und den Hinterrädern auf der Basis des geschätzten Straßen-Haftreibungsbeiwerts und anderer mit dem Fahrzeug zusammenhängender Parameter wie der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs, der Ist-Gierrate, des Eingangsdrehmoments, des Soll-Stabilitätsfaktors und dergleichen errechnet wird.

Bei der vorgenannten Technik ist es möglich, die Fahrstabilität, die Wendefähigkeit, die Handlichkeit des Fahrzeugs unter schlechten Straßenverhältnissen oder dann, wenn das Fahrzeug ein kritisches Verhalten zeigt, zu verbessern.

Dieser Stand der Technik weist jedoch folgende Probleme auf: der Rechenvorgang für das Drehmomentverteilungsverhältnis ist kompliziert, die Abstimmung auf ein tatsächliches Fahrzeug ist aufgrund von komplizierten Steuerungsparametern schwierig, und dergleichen.

Ferner weist die vorher angegebene Technik unter Anwendung der adaptiven Steuerungstheorie ein Problem des Ansprechvermögens auf, da es beispielsweise lang dauert, einen geeigneten Straßen-Haftreibungsbeiwert zu erhalten, wenn zur Integration ein ungeeigneter Ausgangswert verwendet wird. Diese Technik hat ferner das Problem, dass es schwierig ist, einen richtigen Straßen-Haftreibungsbeiwert zu schätzen, wenn das Fahrzeug geradeaus fährt, ohne dass das Lenkrad gedreht wird, weil diese Schätzmethode für den Straßen-Haftreibungsbeiwert die wiederholte Eingabe von Gieransprechwerten auf Änderungen der Drehung des Lenkrads erfordert.

Aus der DE 196 16 582 A1 ist eine Einrichtung zum Erfassen eines Reibungskoeffizienten auf einer Straßenoberfläche bekannt. Der Reibungskoeffizient wird bei dieser Einrichtung in erster Linie dazu verwendet, das Umschalten zwischen einem Vorderrad- und einem Hinterrad-Antrieb zu steuern. In der DE 196 16 582 A1 ist vorgesehen, daß beim Starten des Fahrzeugs derjenige Haftreibungskoeffizient verwendet wird, der vor dem Anhalten des Fahrzeugs erfaßt worden ist. Ansonsten sind keine Vorgaben über einen Haftreibungskoeffizienten vorgesehen. Daher kann es bei einer längeren Ruheperiode des Fahrzeugs durch sich ändernde Fahrbahnverhältnisse (beispielsweise Abtrocknen der Fahrbahn oder auch Auftauen von Schnee oder Eis) zu einer Vorgabe des Haftreibungskoeffizienten kommen, der den tatsächlichen Gegebenheiten nicht mehr entspricht.

Weiterhin ist aus der EP 0 630 786 B1 ein Verfahren zur Ermittlung des Reibwerts zwischen einem Kraftfahrzeugreifen und der Oberfläche einer Fahrbahn bekannt, bei dem die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Drehbeschleunigung eines Fahrzeugrades und der Bremsdruck ermittelt und daraus der Radschlupf errechnet werden, wobei aus diesen Werten der Reibwert mit Hilfe eines Schätzalgorithmus ermittelt wird. Die Abhängigkeit des Reibwerts vom Radschlupf wird dabei durch eine Näherungsgleichung approximiert, die einen linearen Schätzalgorithmus ergibt, und ein aktueller Schätzwert für den Reibbeiwert wird mit einem rekursiven Schätzalgorithmus aus den Messwerten des jeweils vorherigen Messzeitpunktes ermittelt. Die entsprechende Schaltungsanordnung zum Ermitteln des Reibwerts zwischen einem Kraftfahrzeugreifen und der Oberfläche der Fahrbahn, welche nach dem vorstehend geschilderten Verfahren arbeitet, weist Sensoren auf, durch welche die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Drehgeschwindigkeit eines Rades und ein weiterer Fahrparameter erfasst werden. Ferner weist die Schaltungsanordnung eine Auswerteschaltung auf, durch welche die Sensorsignale ausgewertet, aus der Drehgeschwindigkeit die Winkelbeschleunigung des Rades berechnet und aus von den Sensoren erfassten Fahrparametern der Reibwert berechnet wird, wobei durch die Sensoren der Bremsdruck an einem Rad laufend gemessen wird und wobei in der Auswerteschaltung die Abhängigkeit des Reibwerts vom Radschlupf durch eine Näherungsgleichung approximiert wird, die einen linearen Schätzalgorithmus ergibt, und der Reibwert mit einem rekursiven Schätzalgorithmus aus den Messwerten des jeweiligen vorhergehenden Messzeitpunktes der Winkelbeschleunigung und des Bremsdrucks ermittelt wird. Auch beim Gegenstand der EP 0 630 786 B1 kommt es zu komplizierten Rechenvorgängen und dazu, dass die Abstimmung auf ein tatsächliches Fahrzeug aufgrund von komplizierten Steuerungsparametern schwierig ist, was gleichzeitig auch eine relativ komplizierte Schaltungsanordnung und somit eine relativ komplizierte Vorrichtung bedingt.

Aus der DE 196 12 222 A1 letztendlich ist ein Straßenoberflächenzustands-Bestimmungssystem für ein Fahrzeug bekannt, welches mit einer Traktionssteuerungs-Zusatzeinrichtung ausgerüstet ist. Die Traktionssteuerungszusatzeinrichtung verhindert eine übermäßige relative Rotation der Antriebsräder gegen die Straße. Das Straßenoberflächenzustands-Bestimmungssystem dient dem Bestimmen eines endgültigen Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten, welcher bei der Traktionssteuerung verwendet wird, wobei das Straßenoberflächenzustands-Bestimmungssystem folgendes aufweist: eine Geschwindigkeitserfassungseinrichtung zum Erfassen der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs; einen Drehmomentsensor zum Erfassen eines zu den Antriebsrädern übertragenen Antriebsdrehmoments; eine Straßenoberflächen-Reibungskoeffizient-Bestimmungseinrichtung zum Erfassen einer Längsbeschleunigung des Fahrzeugs in einer Geradeaus fahrtrichtung. Ferner wird von der Straßenoberflächen-Reibungskoeffizient-Bestimmungseinrichtung eine durch die Geschwindigkeitserfassungseinrichtung erfasste Fahrzeuggeschwindigkeit registriert und ein erster Straßenoberflächen-Reibungskoeffizient während der Ausführung der Traktionssteuerung basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Längsbeschleunigung berechnet. Weiterhin dient die Bestimmungseinrichtung der Berechnung eines zweiten Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten, basierend auf dem durch den Drehmomentsensor erfassten Drehmoment sowie einer Bestimmung des größeren von dem ersten und dem zweiten Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten als endgültigem Straßenoberflächen-Reibungskoeffizient. Auch beim Gegenstand der DE 196 12 222 A1 kommt es zu relativ komplizierten Rechenoperationen bei einem gleichzeitig komplizierten und aufwendigen Aufbau der zugehörigen Vorrichtung.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Bereitstellung einer Vorrichtung zum Schätzen eines Straßen-Haftreibungswerts, die imstande ist, einen Straßen-Haftreibungsbeiwert schnell und in einem einfachen Vorgang zu schätzen, wobei eine realistische, den aktuellen Begebenheiten möglichst nahe kommende Schätzung des Straßen-Haftreibungsbeiwerts insbesondere dann gewährleistet sein soll, wenn der Motor des Fahrzeugs nach einer längeren Ruhepause erstmals gestartet wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst, wobei konstruktive Details und Alternativlösungen in den Unteransprüchen beschrieben sind.

Kern der vorliegenden Erfindung ist also eine Vorrichtung zum Schätzen des Straßen-Haftreibungsbeiwerts, die eine erste Anfangswert-Vorgabeeinrichtung, die den Anfangswert des Straßen-Haftreibungsbeiwerts als einen vorbestimmten kleinen Straßen-Haftreibungsbeiwert vorgibt, wenn ein Triggersignal eingegeben wird, und eine zweite Anfangswert-Vorabeeinrichtung, die den Anfangswert des Straßen-Haftreibungsbeiwerts als einen vorbestimmten Zwischen-Haftreibungsbeiwert vorgibt, wenn der Motor nach einer langen Ruhepause erstmals gestartet wird, aufweist. Die erste Anfangswert-Vorgabeeinrichtung bestimmt den Anfangswert des Straßen-Haftreibungsbeiwerts als einen vorbestimmten niedrigen Straßen-Haftreibungsbeiwert, wenn sich das Fahrzeug in einem Schlupfzustand befindet oder auf einem Straßenbelag mit kleinem Haftreibungsbeiwert fährt. Nach einer längeren Ruhepause des Motors wird der Anfangswert des Straßen-Haftreibungsbeiwerts von der zweiten Anfangswert-Vorgabeeinrichtung als vorbestimmter Zwischen-Haftreibungswert bestimmt.

Durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Schätzen des Straßen-Haftreibungsbeiwerts wird es möglich, den Straßen-Haftreibungsbeiwert schnell und in einem einfachen Vorgang abzuschätzen, wobei nach einer längeren Ruhepause des Motors der abgeschätzte Wert nicht auf Werten für den Straßen-Haftreibungskoeffizienten basiert, die vor der Ruhepause des Motors ermittelt wurden und somit nicht mehr aktuell sein könnten.

Vorzugsweise wird das Triggersignal dann erzeugt, wenn eine Steuereinrichtung zur Beeinflussung des Fahrzeugverhaltens aktiv ist. Dies bietet den Vorteil, daß bereits im Fahrzeug vorhandene Einrichtungen das Triggersignal erzeugen und somit die Anzahl der benötigten Bauelemente gering gehalten werden kann.

In einer besonders vorteilhaften Ausführung ist die Steuereinrichtung zur Beeinflussung des Fahrzeugverhaltens wenigstens eine Vorrichtung aus der Gruppe von Traktionssteuervorrichtung, ABS-Steuervorrichtung, Bremskraft-Steuervorrichtung und ASR-Steuervorrichtung. Bei der oben genannten Gruppe handelt es sich um sicherheitsrelevante Baugruppen, bei denen von einer sehr hohen Zuverlässigkeit ausgegangen werden kann bzw. sogar muß. Somit läßt sich die Zuverlässigkeit der Schätz-Vorrichtung erhöhen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird das Triggersignal erzeugt, wenn ein Wischerschalter eingeschaltet wird. Damit bietet sich eine sehr einfache Möglichkeit, ein Triggersignal zu erzeugen. Dies ist besonders bei Fahrzeugen vorteilhaft, bei denen eine erfindungsgemäße Schätzvorrichtung nachgerüstet werden soll. Ein aufwendiger Eingriff in die Elektronik des Fahrzeugs entfällt. Ferner kann die Schätzvorrichtung damit natürlich auch in Fahrzeuge eingebaut werden, die keine Steuereinrichtung zur Beeinflussung des Fahrzeugverhaltens aufweisen.

In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform wird das Triggersignal erzeugt, wenn die Außenlufttemperatur niedriger als ein bestimmter Wert ist. Auch diese Ausführungsform bietet eine einfache Möglichkeit, die Schätzvorrichtung zu installieren, die wiederum besonders für den Fall einer Nachrüstung oder für den Fall eines Fahrzeugs mit nicht zu kostspieliger Ausstattung geeignet ist.

Für Fahrzeuge mit automatischem Getriebe bietet sich eine weitere vorteilhafte Ausführungsform an, in der das Triggersignal erzeugt wird, wenn die Schaltstellung des Getriebes niedriger als die Normalstellung ist. Auch hier eröffnet sich wiederum eine unkomplizierte, kostengünstige Lösung mit den bereits bei den beiden letzten Ausführungsformen genannten Vorteilen.

Die vorliegende Erfindung schließt weiterhin den Gedanken ein, die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Schätzen eines Straßen-Haftreibungsbeiwerts in einem System zur Steuerung einer Antriebskraftverteilung zu verwenden.

Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Vorteile anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in:
1 eine schematische Übersicht über ein System zur Steuerung der Antriebskraftverteilung gemäß der Erfindung;
2 ein Diagramm, das ein Zweiradfahrzeugmodell zeigt, um eine Querbewegung des Fahrzeugs zu erläutern;
3a bis 3f Diagramme, die die Beziehung zwischen einem Straßen-Haft reibungsbeiwert und einem Eingriffsdrehmoment einer Verteiler kupplung zeigen;
4 ein Ablaufdiagramm, das eine Steuerung der Antriebskraftverteilung gemäß der Erfindung zeigt; und
5 ein Ablaufdiagramm einer Steuerungsroutine zum Errechnen eines Straßen-Haftreibungsbeiwerts gemäß der Erfindung.
1 zeigt schematisch ein System zur Steuerung der Antriebskraftverteilung, das an einem Allradantriebsfahrzeug angebracht ist, das eine Antriebskraftverteilung-Steuerungsvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform aufweist. Wie 1 zeigt, bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine Brennkraftmaschine bzw. einen Motor, der an der Frontseite des Fahrzeugs angebracht ist. Die Antriebskraft des Motors 1 wird über ein Getriebe 2 (bei dieser Ausführungsform ein Automatikgetriebe) und eine Getriebeabtriebswelle 2a auf ein Zentraldifferential 3 übertragen. Die auf das Zentraldifferential 3 übertragene Antriebskraft wird zwischen einem vorderen und einem hinteren Antriebsstrang, die darin vorhanden sind, aufgeteilt. Die zu dem hinteren Antriebsstrang geführte Antriebskraft wird über eine hintere Antriebswelle 4, eine Gelenkwelle 5 und eine hintere Antriebswelle 6 zu einem Hinterachsdifferential 7 übertragen, und die zu dem vorderen Antriebsstrang übertragene Antriebskraft wird über ein treibendes Verteilerzahnrad 8, ein angetriebenes Verteilerzahnrad 9 und eine vordere Antriebswelle 10 zu einem Vorderachsdifferential 11 übertragen. Außerdem ist bei diesem Beispiel das Automatikgetriebe 2 integral in einem Gehäuse 12 gemeinsam mit dem Zentraldifferential 3 und dem Vorderachsdifferential 11 untergebracht.
Die in das Hinterachsdifferential 7 eingeführte Antriebskraft wird auf ein linkes Hinterrad 14rl und ein rechtes Hinterrad 14rr durch eine linke Hinterradantriebsachse 13rl bzw. eine rechte Hinterradantriebsachse 13rr übertragen. Ebenso wird die in das Vorderachsdifferential 11 eingeführte Antriebskraft auf ein linkes Vorderrad 14fl und ein rechtes Vorderrad 14fr über eine linke Vorderradantriebsachse 13fl bzw. eine rechte Vorderradantriebsachse 13fr übertragen.
Das Zentraldifferential 3 umfaßt ein erstes Sonnenrad 15, das einen relativ großen Durchmesser hat und mit der Getriebeabtriebswelle 2a verbunden ist, und ein erstes Ritzel 16, das einen relativ kleinen Durchmesser hat und mit dem ersten Sonnenrad 15 in Eingriff ist, so daß ein erster Zahnradsatz gebildet ist.
Weiterhin umfaßt das Zentraldifferential 3 ein zweites Sonnenrad 17 mit relativ kleinem Durchmesser, das mit der hinteren Antriebswelle 4 verbunden ist, und ein zweites Ritzel 18, das relativ großen Durchmesser hat und mit dem zweiten Sonnenrad 17 in Eingriff ist, so daß ein zweiter Zahnradsatz gebildet ist.
Ferner sind das erste Ritzel 16 und das zweite Ritzel 18 integral mit einem Ritzelelement 19 ausgebildet, und eine Vielzahl der Ritzelelemente (beispielsweise drei Ritzelelemente) 19 ist auf einer an einem Träger 20 festgelegten Welle drehbar abgestützt.
Der Träger 20 ist an seinem Vorderende mit dem Verteilerzahnrad 8 verbunden, um die Antriebskraft an die Vorderräder abzugeben.
Weiterhin ist die Getriebeabtriebswelle 2a von der Vorderseite drehbar in den Träger 20 eingesetzt, während die hintere Antriebswelle 4 von hinten drehbar darin eingesetzt ist. In einem inneren Mittelraum, der durch den Träger 20 gebildet ist, sind der erste Zahnradsatz, bestehend aus dem ersten Sonnenrad 15 und dem ersten Ritzel 16, und der zweite Zahnradsatz, bestehend aus dem zweiten Sonnenrad 17 und dem zweiten Ritzel 18, vorgesehen.
Das so aufgebaute Zentraldifferential 3 erhält die Antriebskraft von der Getriebeabtriebswelle 2a und überträgt sie zu der hinteren Antriebswelle 4 über das erste Sonnenrad 15, das erste Ritzel 16, das zweite Ritzel 18 und das zweite Sonnenrad 17. Andererseits wird die Antriebskraft zu dem angetriebenen Verteilerzahnrad 9 über den Träger 20 und das treibende Verteilerzahnrad 8 übertragen. Somit bildet das Zentraldifferential 3 ein Verbund-Planetengetriebe ohne Hohlrad.
Damit diese Bauart von Planetenradanordnung einen Ausgleich herstellen kann, ist es notwendig, die Zahl der Zähne des ersten und des zweiten Sonnenrads 15, 17 und diejenige des ersten und zweiten Ritzels 16, 18, die um diese Sonnenräder herum angeordnet sind, richtig zu bemessen.
Da weiterhin die Drehmomentverteilung zwischen den Vorder- und Hinterrädern je nach dem in Eingriff befindlichen Teilkreisradius veränderlich ist, ergibt die richtige Bemessung der ineinandergreifenden Radien dieser Sonnenräder 15, 17 und Ritzel 16, 18 eine Referenz-Drehmomentverteilung, wie sie zwischen den Vorder- und Hinterrädern erforderlich ist. Das heißt also, es ist möglich, nach Wunsch mehr Drehmoment auf das Hinterrad zu verteilen.
Wenn ferner beide Zahnradgruppen, also das erste Sonnenrad 15 und das erste Ritzel 16 bzw. das zweite Sonnenrad 17 und das zweite Ritzel 18, einen jeweils verschiedenen Schrägungswinkel haben, wird zwischen diesen beiden Zahnradsätzen ein Schub erzeugt, um an einem Ende der Ritzelelemente 19 ein Reibungsdrehmoment erzeugt. Dieses Reibungsdrehmoment wird mit einer Trennkraft und einer Tangentialkraft zwischen Zahnrädern kombiniert, so daß ein kombiniertes Reibungsdrehmoment erzeugt wird, das auf den Träger 20 aufgebracht wird. Dieses kombinierte Reibungsdrehmoment wirkt als ein Ausgleichsbegrenzungsdrehmoment proportional zu dem Eingangsdrehmoment, so daß dadurch das Zentraldifferential selber eine Ausgleichsbegrenzungsfunktion erhält.
Ferner ist zwischen dem Träger 20 und dem zweiten Sonnenrad 17 eine hydraulisch betätigte Lamellenkupplung (nachstehend als Verteilerkupplung bezeichnet) 21 vorgesehen. Die Verteilerkupplung 21 umfaßt eine Vielzahl von angetriebenen Scheiben 21a, die auf der hinteren Antriebswelle 4 vorgesehen sind, und eine Vielzahl von treibenden Scheiben 21b, die auf der Seite des Trägers 20 vorgesehen sind und von denen jede zwischen zwei entsprechenden angetriebenen Scheiben 21a angeordnet ist. Ferner ist die Verteilerkupplung 21 so ausgebildet, daß sie von einem hydrau lischen Druck beaufschlagt wird, der von einer Hydrokrafteinheit (nicht gezeigt) geliefert wird, die von einer Antriebskraftverteilung-Steuerungsvorrichtung 90 gesteuert wird.
Wenn der hydraulische Druck aufgehoben wird, um die Verteilerkupplung 21 außer Eingriff zu bringen, wird Drehmoment zwischen den Vorder- und den Hinterrädern entsprechend einem Referenz-Drehmomentverteilungsverhältnis von beispielsweise 35:65 des Zentraldifferentials 3 selber verteilt. Wenn andererseits die Verteilerkupplung 21 vollständig eingerückt ist, wird die Ausgleichsfunktion des Zentraldifferentials 21 aufgehoben, und Drehmoment wird mit einem bestimmten Drehmomentverteilungsverhältnis von beispielsweise 50:50 verteilt, das durch die Fahrzeugspezifikation bestimmt ist.
Weiterhin wird die Andruckkraft, d. h. das Eingriffsdrehmoment der Verteilerkupplung 21 von der Steuerungsvorrichtung 90 für die Antriebskraftverteilung so gesteuert, daß jeder Wert des Drehmomentverteilungsverhältnisses zwischen dem Referenz-Drehmomentverteilungsverhältnis und dem spezifizierten Drehmomentverteilungsverhältnis erhalten wird.
25 bezeichnet eine Bremsenantriebseinrichtung, die eine Hydraulikeinheit aufweist, die mit einer Druckquelle, einem Druckreduzierventil, einem Druckverstärkungsventil und dergleichen ausgestattet ist. Wenn der Fahrer eines Fahrzeugs ein Bremspedal 26 betätigt, liefert ein Hauptzylinder 27, der mit dem Bremspedal 26 verbunden ist, Bremsdruck durch die Bremsenantriebseinrichtung 25 unabhängig an jeweilige Radzylinder, und zwar den linken Vorderradzylinder 28fl, den rechten Vorderradzylinder 28fr, den linken Hinterradzylinder 28rl und den rechten Hinterradzylinder 28rr.
Ferner wird der jedem Radzylinder zugeführte Bremsdruck in Abhängigkeit von Eingangssignalen zu der Bremsenantriebseinrichtung 25 gesteuert.
Die jeweiligen Räder 14fl, 14fr, 14rl und 14rr haben Radgeschwindigkeitssensoren 29fl, 29fr, 29rl und 29rr, die eine Radgeschwindigkeit jedes Rads detektieren, und Radgeschwindigkeitssignale werden einer Traktionssteuerungsvorrichtung 50, einer Antiblockiersystem- bzw. ABS-Steuerungsvorrichtung 60, einer Bremskraftsteue rungsvorrichtung 70, einer Schlupfdetektiervorrichtung 80 und einer Antriebskraftverteilung-Steuerungsvorrichtung 90 zugeführt.
Ferner hat das Fahrzeug einen Lenkradwinkelsensor 30, der einen Lenkraddrehwinkel detektiert, und einen Gierratesensor 31, der eine Gierrate detektiert, und Signale dieser Sensoren 30, 31 werden der Bremskraftsteuerungsvorrichtung 70 und der Antriebskraftverteilung-Steuerungsvorrichtung 90 zugeführt.
Das Bremspedal 26 hat einen Bremsschalter 32, der mit der ABS-Steuerungsvorrichtung 60 verbunden ist. Ferner ist ein Wischerschalter 33 mit der Antriebskraftverteilung-Steuerungsvorrichtung 90 verbunden.
Außerdem hat das Fahrzeug einen Lufttemperatursensor 34, der eine Außenlufttemperatur mißt. In einer Niedrigtemperatur-Beurteilungseinrichtung 34 wird beurteilt, ob die gemessene Außenlufttemperatur niedriger als eine bestimmte Temperatur (beispielsweise unterhalb 0 °C) ist, und das Beurteilungsergebnis wird der Antriebskraftverteilung-Steuerungsvorrichtung 90 zugeführt.
Wenn ferner ein Zündschalter 36 eingeschaltet wird, beurteilt eine Motorstartbeurteilungseinrichtung 37, ob das derzeitige Starten des Motors 1 nach einer langen Ruheperiode erfolgt ist. Die Motorstartbeurteilungseinrichtung 37 ist mit der Antriebskraftverteilung-Steuerungsvorrichtung 90 verbunden.
Die Traktionssteuerungsvorrichtung 50 dient zum Detektieren eines Schlupfverhältnisses der jeweiligen Räder auf der Basis von Signalen von den Radgeschwindigkeitssensoren 29fl, 29fr, 29rl und 29rr und zum Aufbringen von Bremskraft oder zum Verringern der Leistung des Motors 1 durch Abgabe von Steuersignalen an die Bremsenantriebseinrichtung 25 oder die Motorsteuerungseinheit 100, wenn das Schlupfverhältnis einen bestimmten Wert überschreitet. Außerdem erhält die Traktionssteuerungsvorrichtung 50 den Befehl, ihr Betriebssignal an die Antriebskraftverteilung-Steuerungsvorrichtung 90 abzugeben.
Die ABS-Steuerungsvorrichtung 60 dient zum Errechnen einer Radgeschwindigkeit, einer Beschleunigung, einer Verzögerung und einer errechneten Pseudo-Fahrzeuggeschwindigkeit (wenn das Bremspedal 26 betätigt wird und die Verzögerung irgendeines der Räder größer als ein bestimmter Wert ist, wird beurteilt, daß eine Notbremsung erfolgt ist, und danach wird eine Pseudo-Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Basis einer vorbestimmten Verzögerungsrate errechnet) der jeweiligen Räder. Ferner ist die Vorrichtung 60 wirksam zum Wählen eines Öldruckmodus aus drei Öldruckmoden, d. h. eines Druckerhöhungsmodus, eines Druckhaltemodus und eines Druckverringerungsmodus, auf der Basis des Resultats des Vergleichs der errechnten Pseudo-Fahrzeuggeschwindigkeit mit der Radgeschwindigkeit und auch der Beurteilung der Größe der Beschleunigung und Verzögerung jeweiliger Räder. Danach wird ein Bremssteuersignal des gewählten Öldruckmodus an die Bremsenantriebseinrichtung 25 abgegeben. Außerdem wird das Betriebssignal der ABS-Steuerungsvorrichtung 60 an eine Getriebesteuerungseinheit 110 und an die Antriebskraftverteilung-Steuerungsvorrichtung 90 übermittelt.
Die Getriebesteuerungseinheit 110 dient zum Festlegen des Getriebe-Übersetzungsverhältnisses in einem bestimmten Gang, beispielsweise dem dritten Gang, um so die Wirkung der Motorbremse aufzuheben, wenn das Betriebssignal der Vorrichtung 60 in die Einheit 110 eingegeben wird.
Ferner gibt die Getriebesteuerungseinheit 110 ein Steuersignal eines von zwei Schaltprogrammen ab, und zwar eines Normalprogramms, das für normales sparsames Fahren geeignet ist, und eines Hochleistungsprogramms, das zum Fahren von Steigungen, zum Beschleunigen und zum Fahren im Gebirge geeignet ist. Die Wahl dieser beiden Schaltprogramme kann automatisch oder manuell erfolgen. Das Signal, das anzeigt, welches Programm gewählt ist, wird an die Antriebskraftverteilung-Steuerungsvorrichtung 90 abgegeben.
Ferner gibt die Getriebesteuerungseinheit 110 ein Signal an die Antriebskraftverteilung-Steuerungsvorrichtung 90 ab, das anzeigt, ob ein erster Gang gewählt ist, um die Handlichkeit auf einem Straßenbelag mit kleinem Haftreibungsbeiwert zu verbessern.
Die Bremskraftsteuerungsvorrichtung 70 errechnet eine Ableitung einer Soll-Gierrate in bezug auf die Zeit, eine Ableitung einer geschätzten Gierrate in bezug auf die Zeit, wenn das Fahrzeug auf einer Straße mit einem kleinen Straßen-Haftreibungsbeiwert fährt, eine Differenz zwischen diesen beiden Ableitungen, eine Differenz zwischen einer Ist-Gierrate und der Soll-Gierrate auf der Basis von Signalen von den Radgeschwindigkeitssensoren 29fl, 29fr, 29rl, 29rr, dem Lenkraddrehwinkelsensor 30 und dem Gierratesensor 31 und auch von Fahrzeugspezifikationsdaten.
Ferner errechnet die Bremskraftsteuerungsvorrichtung 70 auf der Grundlage dieser errechneten Werte eine Soll-Bremskraft zur Korrektur einer Untersteuerungstendenz oder einer Übersteuerungstendenz des Fahrzeugs, wählt ein Rad aus, auf das die Bremse aufgebracht werden soll (ein inneres Hinterrad zur Korrektur der Untersteuerungstendenz und ein äußeres Vorderrad zur Korrektur der Übersteuerungstendenz), und gibt ein Bremssignal an die Bremsenantriebseinrichtung 25 ab, so daß die Soll-Bremskraft auf das ausgewählte Rad aufgebracht wird. Das Betriebssignal der Bremskraftsteuerungsvorrichtung 70 wird außerdem an die Antriebskraftverteilung-Steuerungsvorrichtung 90 abgegeben.
Die Schlupfdetektiervorrichtung 80 detektiert einen Schlupfzustand des Rads auf der Basis von Signalen der Radgeschwindigkeitssensoren 29fl, 29fr, 29rl, 29rr und gibt den Schlupfzustand an die Antriebskraftverteilung-Steuerungsvorrichtung 90 ab. Insbesondere hängt die Feststellung, ob sich das Fahrzeug im Schlupfzustand befindet oder nicht, von der Beurteilung ab, ob das Drehgeschwindigkeitsverhältnis zwischen dem Mittelwert der Radgeschwindigkeiten des linken und des rechten Vorderrads und dem Mittel der Radgeschwindigkeiten des linken und rechten Hinterrads einen vorbestimmten Wert überschreitet oder nicht.
In diesem Fall kann das Drehgeschwindigkeitsverhältnis aus der vom Geschwindigkeitsmesser angezeigten Fahrzeuggeschwindigkeit und der Getriebegeschwindigkeit errechnet werden.
Der Schlupfzustand kann außerdem dadurch beurteilt werden, ob eine der Radgeschwindigkeiten einen Schwellenwert überschreitet, der relativ zu einer Referenzgeschwindigkeit (Fahrzeuggeschwindigkeit oder mittlere Radgeschwindigkeit für vier Räder) vorher bestimmt wird, oder nicht.
Ferner kann die Schlupfdetektiervorrichtung 80 als die Traktionssteuerungsvorrichtung 50 verwendet werden.
Somit bilden die Traktionssteuerungsvorrichtung 50, die ABS-Steuerungsvorrichtung 60 und die Bremskraftsteuerungsvorrichtung 70 eine Fahrzeugverhalten-Steuerungseinrichtung zur Steuerung des Fahrzeugverhaltens wenigstens dann, wenn das Fahrzeug entweder in den Schlupfzustand gelangt oder wenn das Fahrzeug auf einer Straße mit kleinem Haftreibungsbeiwert fährt.
Die Antriebskraftverteilung-Steuerungsvorrichtung 90 besteht aus den Eingangssignalen von den Radgeschwindigkeitssensoren 29fl, 29fr, 29rl, 29rr, dem Lenkraddrehwinkelsensor 30 und dem Gierratesensor 31 sowie den Betriebssignalen von der Motorstartbeurteilungseinrichtung 37, dem Wischerschalter 33, der Niedrigtemperatur-Beurteilungseinrichtung 35, der Traktionssteuerungsvorrichtung 50, der ABS-Steuerungsvorrichung 60, der Bremskraftsteuerungsvorrichtung 70, der Schlupfdetektiervorrichtung 80 und der Getriebesteuerungseinheit 110.
Weiterhin ist die Antriebskraftverteilung-Steuerungsvorrichtung 90 wirksam zum Errechnen eines Straßen-Haftreibungsbeiwerts, zum Vorgeben eines Eingriffsdrehmoments der Verteilerkupplung 21 mittels einer Nachschlagetabelle, die die Beziehung zwischen der Antriebskraftverteilung (dem Verteilungs-Eingriffsdrehmoment) und dem Straßen-Haftreibungsbeiwert auf der Basis des errechneten Straßen-Haftreibungsbeiwerts angibt, und zum Steuern der Verteilerkupplung 21, um dieses Eingriffsdrehmoment zu erhalten.
Um die Berechnung eines Straßen-Haftreibungsbeiwerts in der Antriebskraftverteilung-Steuerungsvorrichtung 90 gemäß dem Verfahren zu beschreiben, das der Erfinder in der JP-OS Toku-Kai-Hei 8-2274 angibt, wird dabei das Kurvenfahrverhalten der Vorder- und Hinterräder geschätzt, indem es auf den nichtlinearen Bereich ausgedehnt wird, und zwar auf der Basis der Bewegungsgleichung über die Querbewegung des Fahrzeugs unter Anwendung einer Fahrzeuggeschwindigkeit V, eines Lenkraddrehwinkels θ_H und einer Gierrate γ. Ein Straßen-Haftreibungsbeiwert μ, der dem Zustand eines Straßenbelags entspricht, wird geschätzt aus dem Verhältnis des geschätzten Kurvenfahrverhaltens zu dem äquivalenten Kurvenfahrverhalten der Vorder- und Hinterräder auf einem Straßenbelag, der einen großen Haftreibungsbeiwert hat.
Insbesondere wird eine Gleichung der Fahrzeugquerbewegung erhalten unter Anwendung eines Bewegungsmodells des Fahrzeugs, wie es in 2 gezeigt ist. Die Gleichung wird wie folgt geschrieben: 2·Cf + 2·Cr = M·Gy (1)mit C_f, C_r = Seitenführungskäfte der Vorder- bzw. Hinterräder, M = Masse des Fahrzeugs und G_y = Querbeschleunigung.
Andererseits wird eine Gleichung der Fahrzeugbewegung um den Schwerpunkt wie folgt geschrieben: 2·Cf·Lf – 2·Cr·Lr = Iz·(dγ/dt) (2)mit L_f, L_r = Entfernungen vom Schwerpunkt zu den Vorder- bzw. Hinterrädern, I_z = Gierträgheitsmoment des Fahrzeugs, und dγ/dt = Gierwinkelbeschleunigung.
Eine Querbeschleunigung G_y wird wie folgt geschrieben: Gy = (dVy/dt) + V·γ (3)mit V = Fahrzeuggeschwindigkeit, V_y = Seitenschlupfgeschwindigkeit und γ = Gierrate.
Ferner haben zwar die Seitenführungskräfte C_f, C_r ein Ansprechverhalten ähnlich einer Zeitverzögerung erster Ordnung, aber wenn diese Zeitverzögerung vernachlässigt wird, werden die Seitenführungskräfte C_f, C_r wie folgt geschrieben: Cf = Kf·αf (4) Cr = Kr·αr (5)mit K_f, K_r = Seitenführungskräfte der Vorder- bzw. Hinterräder und α_f, α_r Seitenschlupfwinkel der Vorder- bzw. Hinterräder.
Wenn der Gedanke einer äquivalenten Seitenführungskraft bei Berücksichtigung der Auswirkungen von Wanken des Fahrzeugs oder des Fahrwerks eingeführt wird, werden die Seitenschlupfwinkel α_f, a_r wie folgt geschrieben: αf = δf – ((Vy + Lf·γ)/V) = (θH/n) – ((Vy + Lf·γ)/V) (6) αr = δr – ((Vy – Lr·γ)/V) (7)mit δ_f = Lenkwinkel des Vorderrads, δ_r= Lenkwinkel des Hinterrads und n = Lenkgetriebeübersetzung.
Die oben angegebenen Gleichungen sind fundamentale Bewegungsgleichungen.
Verschiedene Parameter werden geschätzt, indem diese Gleichungen als Zustandsvariablen ausgedrückt werden und eine Parameterjustiermethode auf die adaptive Steuerungstheorie angewandt wird. Die Seitenführungskraft wird aus den so geschätzten Parametern erhalten. In bezug auf die Parameter eines tatsächlichen Fahrzeugs gibt es das Fahrzeuggewicht, ein Gierträgheitsmoment und dergleichen. Bei der Entwicklung der Theorie wird davon ausgegangen, daß diese Fahrzeugparameter konstant sind, und nur die Seitenführungskraft wird als variabel angenommen. Die Seitenführungskraft eines Reifens ist entsprechend der Nichtlinearität der Seitenkraft gegenüber dem Schlupfwinkel, einem Effekt des Straßen-Haftreibungsbeiwerts, einem Effekt der Gewichtsverteilung und dergleichen veränderlich. Wenn P ein Parameter ist, der aus der Änderung der Gierrate γ geschätzt wird, und Q ein Parameter ist, der aus dem Vorderradlenkwinkel δ_f geschätzt wird, werden die Seitenführungskräfte K_f, K_r der Vorder- und Hinterräder wie folgt geschrieben: Kf = (Q·Iz·n)/(2·Lf) (8) Kr = (P·Iz + Lf·Kf)/Lr (9)
Die Seitenführungskraft der Vorder- und der Hinterräder K_f, K_r in dem nichtlinearen Bereich werden geschätzt durch Substitution der Fahrzeuggeschwindigkeit V, des Lenkwinkels δ_f und der Gierrate γ in die vorgenannten Gleichungen. Ferner wird durch Vergleichen der so geschätzten Seitenführungskräfte K_f, K_r mit denjenigen auf einem Straßenbelag mit großem Haftreibungsbeiwert beispielsweise für die Vorder- und Hinterräder ein Haftreibungsbeiwert μ des Straßenbelags gemäß den nachstehenden Gleichungen errechnet: Ef = Kf/Kf0 (10) Er = Kr/Kr0 (11)mit E_f = ein geschätzter Straßen-Haftreibungsbeiwert auf der Vorderradseite, E_r = ein geschätzter Straßen-Haftreibungsbeiwert auf der Hinterradseite, K_f0 = eine äquivalente Referenz-Seitenführungskraft (äquivalente Seitenführungskraft auf einem Straßenbelag mit großem Haftreibungsbeiwert) auf der Vorderradseite und K_r0 = eine äquivalente Referenz-Seitenführungskraft auf der Hinterradseite.
Der Endwert E des geschätzten Straßen-Haftreibungsbeiwerts wird erhalten durch Mittelung der geschätzten Haftreibungsbeiwerte an den Vorder- und Hinterrädern: E = (Ef + Er)/2 (12).
Wenn die vorgenannte Methode auf die eigentliche Steuerung angewandt wird, wird die Abweichung des geschätzten Straßen-Haftreibungsbeiwerts von dem tatsächlichen Straßen-Haftreibungsbeiwert, richtig ausgedrückt ein Straßen-Haftreibungswert, der als echt angenommen wird, errechnet, und die Abweichung wird zu dem geschätzten Straßen-Haftreibungsbeiwert addiert. Das heißt also, ein Integrations vorgang wird wiederholt ausgeführt, der darauf basiert, ob der momentane geschätzte Wert höher oder niedriger ist, um einen exakteren Wert zu erhalten.
Wenn die Antriebskraftverteilung-Steuerungsvorrichtung 90 ein Betriebssignal des Wischerschalters 33, ein Niedrigtemperaturbeurteilungssignal der Niedrigtemperatur-Beurteilungseinrichtung 35, ein Betriebssignal der Traktionssteuerungsvorrichtung 50, ein Betriebssignal der ABS-Steuerungsvorrichtung 60, ein Betriebssignal der Bremskraftsteuerungsvorrichtung 70, ein Schlupfdetektiersignal der Schlupfdetektiervorrichtung 80 und ein Signal der Schaltprogrammwahl oder der Wahl des ersten Gangs von der Getriebesteuerungseinheit 110 empfängt, wird in einem Fall, in dem der geschätzte Straßen-Haftreibungsbeiwert größer als ein vorbestimmter Wert ist, der Straßen-Haftreibungsbeiwert zwangsweise mit einem relativ kleinen Wert von beispielsweise 0,3 (entsprechend Hartschnee) als einem Ausgangswert vorgegeben, und die Berechnung des Straßen-Haftreibungsbeiwerts wird ausgehend von diesem kleinen Straßen-Haftreibungsbeiwert gestartet.
Da nach dem vorgenannten Schätzverfahren für den Straßen-Haftreibungsbeiwert dieser durch die wiederholten Integrationsoperationen auf der Basis der Beurteilung geschätzt wird, ob der momentan geschätzte Straßen-Haftreibungsbeiwert höher oder niedriger als der Istwert ist, wird in einem Fall, in dem der ursprünglich geschätzte Straßen-Haftreibungsbeiwert (der Anfangswert) sich von dem Ist-Haftreibungsbeiwert erheblich unterscheidet, viel Zeit benötigt, um einen geeigneten Straßen-Haftreibungsbeiwert zu erhalten.
Um dies zu vermeiden, schlägt die Erfindung eine Möglichkeit vor, um einen vorbestimmten kleinen Straßen-Haftreibungsbeiwert vorzugeben, der wahrscheinlich nahe dem Ist-Haftreibungsbeiwert liegt, wenn die vorgenannten Betriebssignale eingegeben werden, die entweder in einem Fall, in dem das Fahrzeug in einen Schlupfzustand gelangt, oder in einem Fall, in dem es auf einem Straßenbelag mit kleinem Haftreibungsbeiwert fährt, erzeugt werden, so daß das Ansprechverhalten des Systems verbessert werden kann.
Wenn ferner ein Signal, das einen Motorstart nach langer Pause bezeichnet, in die Antriebskraftverteilung-Steuerungsvorrichtung 90 von der Motorstartbeurteilungseinrichtung 37 eingegeben wird, wird der Straßen-Haftreibungsbeiwert zwangsweise anfangs auf einen Wert (beispielsweise μ = 0,5) in einem Zwischenbereich zwischen einem hohen μ-Bereich und einem niedrigen μ-Bereich gesetzt. Die Berechnung des Straßen-Haftreibungsbeiwerts μ beginnt mit diesem Zwischenwert.
Die lange Ruhepause, die hier gemeint ist, ist beispielsweise ein Zeitraum, der in einer Werkstatt für das Auswechseln der Steuerungseinheit benötigt wird. Beim normalen Neustarten des Motors wird daher der Straßen-Haftreibungsbeiwert μ mit einem Zwischenwert als dem Ausgangswert vorgegeben.
Wenn also, nachdem der Straßen-Haftreibungsbeiwert mit dem Zwischenwert vorgegeben ist, der Motor gestartet wird, nachdem das Fahrzeug auf einem Straßenbelag mit großem oder kleinem Haftreibungsbeiwert betrieben wird, wird die Ansprechfähigkeit der Steuerung beibehalten.
Da ferner gemäß der beschriebenen Methode zum Schätzen eines Straßen-Haftreibungsbeiwerts μ dieser in Abhängigkeit von den Betriebssignalen der verschiedenen Vorrichtungen wie etwa des Wischerschalters 33, der Traktionssteuerungsvorrichtung 50 und der Schlupfdetektiervorrichtung 80 geschätzt wird, kann der Straßen-Haftreibungsbeiwert auch unter der Bedingung geschätzt werden, daß das Fahrzeug ohne Betätigung des Lenkrads geradeaus fährt.
Als nächstes wird die Beziehung zwischen dem Straßen-Haftreibungsbeiwert und der Antriebskraftverteilung beschrieben. Die Beziehung zwischen dem Straßen-Haftreibungsbeiwert und der Antriebskraftverteilung (dem Verteilungs-Eingriffsdrehmoment) wird in verschiedenen Diagrammen bzw. Maps gemäß den 3a bis 3f in der Antriebskraftverteilung-Steuerungsvorrichtung 90 hergestellt. Das Verteilungs-Eingriffsdrehmoment der Verteilerkupplung 21 wird, wie gezeigt, kleiner, wenn der Straßen-Haftreibungsbeiwert groß wird. Das heißt, daß das Kurvenfahrverhalten des Fahrzeugs aufgrund der inhärenten Drehmomentverteilungscharakteristik des Zentraldifferentials 3, wobei mehr Traktion auf die Hinterräder als auf die Vorderräder verteilt wird, scharf ist, was auch bei einem Frontmotor-Hinterachsantrieb- bzw. FR-Fahrzeug der Fall ist. Somit kann der Nachteil des Allradantriebsfahrzeugs mit Direkteingriff, nämlich eine übermäßige Übersteuerungstendenz, verhindert werden. Andererseits wird das Verteilungs-Eingriffsdrehmoment mit kleiner werdendem Straßen-Haftreibungsbeiwert größer, wodurch die Fahrstabilität auf glatten Straßen wie etwa schneebedeckten Straßen gewährleistet werden kann.
3a ist eine Charakteristik, die die Beziehung zwischen dem Straßen-Haftreibungsbeiwert und dem Verteilungs-Eingriffsdrehmoment zeigt, das eine Vielzahl von Reduzierfunktionen über sämtliche Straßen-Haftreibungsbeiwertbereiche aufweist.
3b ist eine Charakteristik, die sich dadurch auszeichnet, daß sie eine Vielzahl von Festwerten des Verteilungs-Eingriffsdrehmoments aufweist: In einem Bereich eines anscheinend kleinen Haftreibungsbeiwerts ist das Verteilungs-Eingriffsdrehmoment als fester hoher Wert auf einer Eingriffsseite der Verteilerkupplung 21 vorgegeben, in einem Bereich eines anscheinend großen Haftreibungsbeiwerts ist das Verteilungs-Eingriffsdrehmoment als ein fester niedriger Wert auf einer Ausrückseite der Verteilerkupplung 21 vorgegeben, und in einem Haftreibungsbeiwert-Zwischenbereich ist das Verteilungs-Eingriffsdrehmoment als fester Zwischenwert zwischen diesen Bereichen des großen und des kleinen Haftreibungsbeiwerts vorgegeben, wodurch eine Schwankung von geschätzten Haftreibungsbeiwerten aufgrund von Fahrbedingungen, Fehlern infolge der Schätzgenauigkeit des Haftreibungsbeiwerts und dergleichen absorbiert werden kann.
3c ist eine Charakteristik, die eine einzige Linie aufweist, entlang der das Verteilungs-Eingriffsdrehmoment in Übereinstimmung mit der Zunahme des Straßen-Haftreibungsbeiwerts konstant reduziert wird.
3d ist eine Charakteristik, die sich dadurch auszeichnet, daß sie zwei Festwerte des Verteilungs-Eingriffsdrehmoments und eine diese Festwerte verbindende Linie aufweist: In einem Bereich eines anscheinend kleinen Haftreibungsbeiwerts wird das Verteilungs-Eingriffsdrehmoment als ein hoher Festwert auf einer Eingriffsseite der Verteilerkupplung 21 vorgegeben, und in einem Bereich eines anscheinend großen Haftreibungsbeiwerts wird das Verteilungs-Eingriffsdrehmoment als ein niedriger Festwert auf einer Ausrückseite der Verteilerkupplung 21 vorgegeben. In einem Zwischenbereich des Haftreibungsbeiwerts wird das Verteilungs-Eingriffsdrehmoment so vorgegeben, daß es entlang einer Linie, die die Verbindung zwischen diesen Bereichen eines großen und eines kleinen Haftreibungsbeiwerts herstellt, konstant verringert wird.
3e ist eine Charakteristik, die eine Kurve zweiter oder höherer Ordnung aufweist, um eine wirkungsvollere Steuerung in einem Bereich eines kleinen oder großen Haftreibungsbeiwerts zu erzielen.
3f ist eine Charakteristik, die einen festen hohen Wert des Verteilungs-Eingriffsdrehmoments in einem Bereich eines anscheinend kleinen Haftreibungsbeiwerts, eine Kurve der zweiten oder einer höheren Ordnung in einem Zwischenbereich des Haftreibungsbeiwerts und einen festen niedrigen Wert in einem Bereich eines anscheinend großen Haftreibungsbeiwerts aufweist.
Hinsichtlich der Beziehung zwischen dem Straßen-Haftreibungsbeiwert und dem Verteilungs-Eingriffsdrehmoment wird eine am besten geeignete Charakteristik durch Fahrtests in Feld ausgewählt und im Fahrzeug vorgegeben.
Als nächstes wird die Steuerung in der Antriebskraftverteilung-Steuerungsvorrichtung unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm von 4 beschrieben.
Das Steuerprogramm wird zu jedem spezifizierten Zeitpunkt während des Fahrens ausgeführt. Wenn das Programm startet, wird in einem Schritt (nachstehend mit "S" bezeichnet) 101 ein Haftreibungsbeiwert des Straßenbelags errechnet und vorgegeben.
Die Berechnung des Straßen-Haftreibungsbeiwerts erfolgt in einer Subroutine, die in einem Ablaufdiagramm in 5 gezeigt ist. Zuerst wird in S201 beurteilt, ob es sich um einen Erststart des Motors nach einer langen Ruheperiode handelt. Wenn es sich um einen Erststart handelt, springt das Programm zu S202, in dem der Straßen- Haftreibungsbeiwert als ein Zwischenwert 0,5 zwischen einem großen und einem kleinen μ-Bereich vorgegeben wird, und dann erfolgt Aussprung aus der Subroutine.
Wenn es sich dagegen nicht um einen Erststart handelt, geht das Programm zu S203, in dem verschiedene Daten ausgelesen werden. Dann geht das Programm zu S204, in dem ein Schätzwert E des Straßen-Haftreibungsbeiwerts entsprechend den vorher angegebenen Gleichungen (8) bis (12) auf der Basis einer Fahrzeuggeschwindigkeit V, eines Lenkwinkels δ_f und einer Gierrate γ errechnet wird.
Dann geht das Programm zu S205, in dem beurteilt wird, ob Triggersignale, d. h. Signale, die entweder in einem Fall, in dem sich das Fahrzeug in einem Schlupfzustand befindet, oder in einem Fall, in dem das Fahrzeug auf einem Straßenbelag mit kleinem Haftreibungsbeiwert fährt, erzeugt werden, eingegeben werden. Diese Signale werden erzeugt, wenn der Wischerschalter 33 eingeschaltet ist, wenn die Niedrigtemperatur-Beurteilungseinrichtung 35 eine niedrige Außenlufttemperatur feststellt, wenn die Traktionssteuerungsvorrichtung 50 aktiviert ist, wenn die ABS-Steuerungsvorrichtung 60 aktiviert ist, wenn die Bremskraftsteuerungsvorrichtung 70 aktiviert ist, wenn die Schlupfdetektiervorrichtung 80 Schlupf detektiert und wenn die Getriebesteuerungseinheit 110 ein Hochleistungsprogramm oder einen ersten Gang wählt. Wenn keines dieser Signale eingegeben wird, geht das Programm zu S206, in dem ein Flag F_s, das gesetzt wird, wenn wenigstens eine dieser Vorrichtungen aktiviert ist, rückgesetzt wird (F_s = 0), und geht zu S207. In S207 wird der geschätzte μ-Wert E vorgegeben (μ = E), und das Programm verläßt die Routine.
In einem Fall, in dem wenigstens eines der Triggersignale in S205 eingegeben wird, geht das Programm andererseits zu S208, in dem beurteilt wird, ob der geschätzte μ-Wert E, der in S204 errechnet wurde, zu einer niedrigen μ-Seite tendiert. Bei dieser Ausführungsform erfolgt die Beurteilung, indem der geschätzte μ-Wert E mit 0,3 verglichen wird. Wenn der geschätzte μ-Wert E zur niedrigen μ-Seite tendiert (E ≤ 0,3), springt das Programm zu S207, in dem der μ-Wert als der geschätzte μ-Wert E vorgegeben wird, der in S204 berechnet wurde (μ = E), und verläßt die Routine.
Wenn der geschätzte μ-Wert E größer als 0,3 ist (E > 0,3), geht das Programm zu S209, in dem das Flag F_s abgefragt wird. Wenn das Flag F_s auf 1 gesetzt ist (F_s = 1), dann wird, da die Ausführung der Routine keine Erstausführung ist, das Ergebnis der Berechnung als exakter Wert beurteilt, und das Programm springt zu S207, in dem der Straßen-Haftreibungsbeiwert μ als der geschätzte μ-Wert E vorgegeben wird (μ = E).
Wenn das Flag gelöscht ist (F_s = 0), geht das Programm, da diese Ausführung der Routine eine Erstausführung ist, zu S210, wo das Flag F_s gesetzt wird (F_s = 1). Dann geht das Programm zu S211, in dem der Straßen-Haftreibungsbeiwert μ als ein Wert, der zur niedrigen μ-Seite tendiert, d. h. mit 0,3 vorgegeben wird, und verläßt die Routine.
Nachdem der Straßen-Haftreibungsbeiwert μ in S101 errechnet und vorgegeben ist, geht das Programm zu S102, in dem das Eingriffsdrehmoment der Verteilerkupplung 21 durch Bezugnahme auf die Beziehung zwischen dem Straßen-Haftreibungsbeiwert μ und dem Verteilungs-Eingriffsdrehmoment vorgegeben wird, und in S103 wird die Verteilerkupplung 21 auf der Basis des vorgegebenen Verteilungs-Eingriffsdrehmoments gesteuert.
Der Vorgang zur Berechnung des Straßen-Haftreibungsbeiwerts und derjenige zum Bestimmen des Verteilungs-Eingriffsdrehmoments beziehen sich auf ein Allradantriebsfahrzeug. Der Bereich des Berechnens des Straßen-Haftreibungsbeiwerts sollte jedoch nicht unbedingt auf das Allradantriebsfahrzeug beschränkt sein, und das Ergebnis der Berechnung des Straßen-Haftreibungsbeiwerts kann auch bei einem Zweiradantriebsfahrzeug angewandt werden.
Zusammenfassend ist zu sagen: Da das Antriebskraftverteilung-Steuerungssystem gemäß der Erfindung so ausgebildet ist, daß dann, wenn die Triggersignale eingegeben werden, die entweder in einem Fall, in dem das Fahrzeug in einem Schlupfzustand ist, oder in einem Fall erzeugt werden, in dem das Fahrzeug auf einem Straßenbelag mit kleinem Haftreibungsbeiwert fährt, beginnt die Berechnung des Straßen-Haftreibungsbeiwerts μ ausgehend von einem Wert nahe dem tatsächlichen Straßen-Haftreibungsbeiwert, die Zeitdauer bis zum Erreichen eines genauen Straßen-Haftreibungsbeiwerts kann verkürzt werden, und somit wird das Ansprechvermögen des Systems verbessert.
Da ferner das System so aufgebaut ist, daß der Straßen-Haftreibungsbeiwert μ mit einem Zwischenwert zwischen dem niedrigen und dem hohen μ-Bereich vorgegeben wird, kann verhindert werden, daß das Ansprechvermögen der Steuerung verschlechtert wird, und zwar auch dann, wenn der Motor nach einem Fahren unter einer Bedingung eines hohen oder niedrigen μ erneut gestartet wird.

Claims

Vorrichtung zum Schätzen eines Straßen-Haftreibungsbeiwerts für ein Kraftfahrzeug, das einen Motor und ein Getriebe hat, mit einer Straßen-Haftreibungsbeiwert-Schätzeinrichtung (S101), die einen Straßen-Haftreibungsbeiwert auf der Basis eines Anfangswerts des Straßen-Haftreibungsbeiwerts schätzt; gekennzeichnet durch eine erste Anfangswert-Vorgabeeinrichtung, die den Anfangswert des Straßen-Haftreibungsbeiwerts als einen vorbestimmten kleinen Straßen-Haftreibungsbeiwert vorgibt, wenn ein Triggersignal eingegeben wird; und eine zweite Anfangswert-Vorgabeeinrichtung, die den Anfangswert des Straßen-Haftreibungsbeiwerts als einen vorbestimmten Zwischen-Haftreibungsbeiwert vorgibt, wenn der Motor nach einer langen Ruhepause erstmals gestartet wird.
Vorrichtung zum Schätzen des Straßen-Haftreibungsbeiwerts nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Triggersignal erzeugt wird, wenn eine Steuereinrichtung zur Beeinflussung des Fahrzeugverhaltens aktiv ist.
Vorrichtung zum Schätzen des Straßen-Haftreibungsbeiwerts nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung zur Beeinflussung des Fahrzeugverhaltens wenigstens eine Vorrichtung aus der Gruppe einer Traktionssteuerungsvorrichtung (50), einer ABS-Steuerungsvorrichtung (60), einer Bremskraftsteuerungsvorrichtung (70) und einer ASR-Steuerungsvorrichtung (80) ist.
Vorrichtung zum Schätzen des Straßen-Haftreibungsbeiwerts nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Triggersignal erzeugt wird, wenn ein Wischerschalter (33) eingeschaltet wird.
Vorrichtung zum Schätzen des Straßen-Haftreibungsbeiwerts nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Triggersignal erzeugt wird, wenn die Außenlufttemperatur niedriger als ein bestimmter Wert ist.
Vorrichtung zum Schätzen des Straßen-Haftreibungsbeiwerts nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Triggersignal erzeugt wird, wenn die Schaltstellung des Getriebes niedriger als die Normalschaltstellung ist.
Verwendung einer Vorrichtung zum Schätzen eines Straßen-Haftreibungsbeiwerts nach einem der vorangehenden Ansprüche in einem System zur Steuerung einer Antriebskraftverteilung.