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Die Erfindung betrifft eine Regelanordnung für ein vierradgetriebenes Fahrzeug zum automatischen Umschalten der Leistungsübertragung des Fahrzeugs vom Zweiradantrieb in den Vierradantrieb in Übereinstimmung mit Straßenzuständen.
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Bei einem üblichen vierradgetriebenen Fahrzeug wird die Leistungsübertragung für den Zweiradantrieb wahlweise in den Vierradantrieb umgeschaltet, indem eine Übertragungskupplung einrückt, die manuell durch einen Wählhebel betätigt wird.
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Wenn beispielsweise das Fahrzeug auf schlüpfrigen Straßen, wie einer verschneiten, mit Wasser oder Kies bedeckten Straße, mittels des Zweiradantriebs fährt, soll die Leistungsübertragung in den Vierradantrieb umgeschaltet werden, um zu verhindern, daß die Räder rutschen. Wenn der Umschaltvorgang nach dem Rutschen wegen einer Fehlbeurteilung des Rutschens durch den Fahrer ausgeführt wird, kann das Rutschen nicht angehalten oder verringert werden.
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Um dieses Problem zu lösen, ist eine automatische Regelanordnung für den Vierradantrieb vorgeschlagen worden. Eine solche bekannte Anordnung ist mit einem Rutschfeststellkreis versehen, der ein Kupplungssignal erzeugt, wenn die Differenz zwischen den Drehzahlen der Vorder- und Hinterräder einen vorbestimmten Bezugswert übersteigt. Das Kupplungssignal bewirkt, daß die Kupplung eindrückt, so daß die Leistungsübertragung automatisch in den Vierradantrieb umgeschaltet wird.
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Da die automatische Regelanordnung jedoch das Rutschen, das bereits aufgetreten ist, feststellt, kann das Auftreten des Rutschens nicht verhindert werden. Eine solche automatische Regelanordnung ist deshalb nicht wirksam, um das Rutschen der Räder zu verhindern.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Anordnung zu schaffen, die schlüpfrige Straßen feststellt, bevor das Kraftfahrzeug die schlüpfrigen Straßen erreicht, um das Rutschen der Räder des Kraftfahrzeugs zu verhindern.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die Erfindung wird beispielhaft anhand der Zeichnung erläutert, in der ist
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Fig. 1 eine schematische Ansicht eines automatischen Getriebes, bei dem eine Regelanordnung der Erfindung verwendet ist,
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Fig. 2 ein Blockschaltbild einer elektrischen Schaltung, die in der Anordnung der Erfindung vorgesehen ist,
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Fig. 3a und 3b ein Schaltbild der in Fig. 2 gezeigten Anordnung,
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Fig. 4(a) bis (d) Darstellungen von Sende- und Empfangswellenformen,
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Fig. 5(a) bis (d) Darstellungen von Wellenformen in der Schaltung der Fig. 3a und 3b,
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Fig. 6a und 6b ein Schaltbild einer weiteren Ausführungsform der Erfindung und
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Fig. 7(a) bis (h) Darstellungen von Wellenformen in der Schaltung der Fig. 6a und 6b.
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Gemäß Fig. 1 steht eine Kurbelwelle 1 eines Verbrennungsmotors E, der im vorderen Teil eines Fahrzeugs angeordnet ist, in Wirkungsverbindung mit einem Drehmomentwandler 2 eines automatischen Getriebes A .
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Das automatische Getriebe A enthält den Drehmomentwandler 2, eine automatische Übertragungsvorrichtung 4 und eine Enduntersetzungsvorrichtung 14 für die Vorderräder F.
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Der Drehmomentwandler 2 enthält ein Pumpenrad 2 a und eine Turbine 2 b. Das Pumpenrad 2 a ist mit der Motorkurbelwelle 1 verbunden. Eine Turbinenwelle 3 erstreckt sich von der Turbine 2 b zu der automatischen Übertragungsvorrichtung 4.
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Die automatische Übertragungsvorrichtung 4 enthält ein Planetenzahnrad 5, Kupplungen 6 und 7 zum wahlweisen Übertragen der Ausgangsleistung der Turbinenwelle 3 auf das Planetenzahnrad 5 durch wahlweises Sperren einer Einwegkupplung 8, eine Bremse 9 und ein Bremsband 10.
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Die Ausgangsleistung der automatischen Übertragungsvorrichtung wird auf eine Ausgangswelle 11 übertragen, auf der ein Antriebszahnrad 12 in Eingriff mit einem Abtriebszahnrad 13 fest angebracht ist. Das Abtriebszahnrad 13 ist fest auf einer Welle 16 angebracht, auf deren einem Ende ein Antriebsritzel 17 gebildet ist. Das Antriebsritzel 17 steht in Eingriff mit einem Kronenzahnrad 15 der Enduntersetzungsvorrichtung 14 für die Vorderräder F. Das andere Ende der Welle 16 ist mit einer Übertragungswelle 18 verbunden, die sich nach hinten erstreckt und die mit einem ersten Übertragungszahnrad 20 einer Übertragungsvorrichtung 19 verbunden ist. Das erste Übertragungszahnrad 20 ist in Eingriff mit einem zweiten Übertragungszahnrad 21. Das zweite Übertragungszahnrad 21 ist drehbar auf einer Hinterantriebswelle 23 angebracht. Eine strömungsmittelbetätigte Mehrscheiben- Reibungskupplung 22 ist an der Hinterantriebswelle 23 für den Eingriff des Zahnrads 21 mit der Welle 23 angebracht. Die Hinterantriebswelle 23 steht des weiteren in Wirkungsverbindung mit einer Enduntersetzungsvorrichtung 25 für die Hinterräder R über eine Kardanwelle 24 .
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Eine Druckkammer 22 a der Kupplung 22 steht in Verbindung mit einer Ölpumpe 26 über einen Kanal 28, ein elektromagnetbetätigtes Umschaltventil 27 und einen Kanal 28 a. Das Umschaltventil 27 hat eine Einlaßmündung 29, die mit der Ölpumpe 26 verbunden ist, eine Auslaßmündung 30, die mit der Druckkammer 22 a verbunden ist, und eine Ablaßmündung 31.
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Ein Schieber 34 steht in Wirkungsverbindung mit einem Elektromagneten 32 und wird durch eine Feder 33 nach rechts vorgespannt. Wenn der Elektromagnet 32 entregt wird, wird der Schieber 34 durch die Feder 33 gedrückt, um die Einlaßmündung 29 zu schließen und um die Auslaßmündung 30 mit der Ablaßmündung 31 zu verbinden, siehe Fig. 1. Durch Entleeren der Druckkammer 22 a rückt die Kupplung 22 aus. Wenn der Elektromagnet 32 erregt wird, wird der Schieber 34 nach links geschoben, um die Ablaßmündung 31 zu schließen und die Druckkammer 22 a mit der Ölpumpe 26 über den Kanal 28, die Mündungen 30 und 29 und den Kanal 28 a zu verbinden. Die Kupplung 22 rückt somit ein, wodurch das Zahnrad 21 mit der Welle 23 verbunden wird, um die Vierradantriebs-Leistungsübertragung herzustellen.
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Gemäß Fig. 2 ist ein manueller Schalter 36 an einem Wählhebel 35 der automatischen Übertragungsvorrichtung 4 angebracht und elektrisch zwischen den Elektromagneten 32 und eine Batterie 37 in Reihe geschaltet. Ein elektrisch betätigter Schalter 38 ist des weiteren parallel zu dem manuellen Schalter 36 geschaltet. Der Elektromagnet 32 wird somit durch Schließen des Schalters 36 oder 38 erregt, um den Vierradantrieb herzustellen.
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Die Anordnung ist mit einer Sendeeinrichtung zum Aussenden einer Hochfrequenzwelle, wie einer Mikrowelle, einem Laserstrahl oder einer Ultraschallwelle, und mit einer Empfangseinrichtung zum Empfangen der Hochfrequenzwelle versehen. Gemäß Fig. 2 und 3 enthält die Sendeeinrichtung einen Hochfrequenzsinuswellengenerator 42, einen Verstärker 43 und eine Antenne 40 zum Aussenden einer Mikrowelle auf die Fläche der Straße auf vor dem Fahrzeug liegenden Stellen. Die Empfangseinrichtung enthält eine Antenne 41 zum Empfangen der reflektierten Welle von der Straße und einen Verstärker 46. Das Ausgangssignal des Verstärkers 46 wird an einen Subtrahierkreis 45 über einen Absolutkreis 44 angelegt, in dem das Ausgangssignal des Generators in einen absoluten Wert umgewandelt wird.
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Um die Sendewelle zu verzögern, damit deren Phase mit der Phase der empfangenen Welle zusammenfällt, wird andererseits das Ausgangssignal des Wellengenerators 42 an einen Phasenschieberkreis 47 angelegt. Der Phasenschieberkreis 47 wird mit Signalen von einem Atmospärendruckfeststellkreis 48 und einem Temperaturfeststellkreis 49 gespeist, so daß die Phase durch diese Signale korrigiert wird. Das Ausgangssignal des Phasenschieberkreises 47 wird an den Subtrahierkreis 45 über den Absolutkreis 44 angelegt. Das Ausgangssignal des Subtrahierkreises 45 wird an einen Komparator 50 über den Absolutkreis 44 angelegt. Der Komparator 50 vergleicht das Eingangssignal mit einem Bezugswert von einem Bezugsspannungserzeugungskreis 51. Das Ausgangssignal des Komparators 50 wird an eine Treiberstufe 53 für den Schalter 38 über einen Haltekreis 52 angelegt. Der Haltekreis 52 enthält einen monostabilen Multivibrator 52 b, der durch das Ausgangssignal des Komparators 50 betätigt wird, einen Inverter 52 c und ein ODER-Verknüpfungsglied 52 a, das mit den Ausgangssignalen des Komparators und des Inverters gespeist wird. Die Treiberstufe 53 enthält einen Verstärker 53 a und einen Transistor 53 b zum Erregen eines Elektromagneten 38 a zum Betätigen des Schalters 38.
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Wenn im Betrieb der Schalter 36 geöffnet wird, um den Elektromagneten 32 zu entregen, wird die Druckkammer 22 a der Kupplung 22 entleert, wodurch die Kupplung ausrückt. Das Fahrzeug wird somit durch die beiden Vorderräder angetrieben.
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Fig. 4(a) zeigt die Wellenform der ausgesandten Mikrowelle und Fig. 4(b) zeigt die Wellenform der empfangenen Mikrowelle, die von einer glatten trockenen Straße mit einer Verzögerung Δ t reflektiert wird. Beim Fahren auf einer schnee- oder wasserbedeckten Straße wird die Amplitude der empfangenen Welle A groß, wie in Fig. 4(c) gezeigt ist, im Vergleich mit der ausgesandten Welle B, was durch die Tatsache verursacht wird, daß die Straße ein hohes Reflexionsvermögen hat. Im Falle einer kiesbedeckten Straße ändert sich die Amplitude der empfangenen Welle C wesentlich, wie Fig. 4(d) zeigt, da die ausgesandte Welle unregelmäßig an der unebenen Fläche der Straße reflektiert wird.
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Beim Fahren auf einer trockenen Straße hat die ausgesandte Welle im wesentlichen die gleiche Form wie die empfangene Welle. Das Ausgangssignal des Subtrahierkreises 45 ist demgemäß Null, so daß das Ausgangssignal des Komparators 50 sich auf niedrigem Pegel befindet. Beim Fahren auf einer schlüpfrigen Straße erzeugt der Subtrahierkreis 45 Ausgangsimpulse. Fig. 5(a) zeigt ein Beispiel von Eingangsimpulsen B und D des Subtrahierkreises 45. Fig. 5(b) zeigt das Ausgangssignal (b) des Absolutkreises 44 und einen Bezugswert Vo für den Komparator 50. Auf diese Weise erzeugt der Komparator 50 Impulse (c), siehe Fig. 5(c), die das Arbeiten des monostabilen Multivibrators 52 b zum Erzeugen eines kontinuierlichen Ausgangssignals veranlassen. Fig. 5(d) zeigt das Ausgangssignal (d) des Haltekreises 52. Das Ausgangssignal (d) wird durch den Verstärker 53 a verstärkt, um den Transistor 53 b einzuschalten. Der Elektromagnet 38 a wird somit erregt, um den Schalter 38 zum Erregen des Elektromagneten 32 zu schließen, so daß das Umschaltventil 27 betätigt wird, um den Kanal 28 a mit dem Kanal 28 zu verbinden. Die Kupplung 22 rückt somit ein, wodurch der Vierradantrieb hergestellt wird. Nachdem das Fahrzeug die schlüpfrige Straße passiert hat, geht das Ausgangssignal des Komparators 50 auf einen niedrigen Pegel, wodurch die Übertragungsvorrichtung in den Vierradantrieb umgeschaltet wird.
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In den Fig. 6a und 6b sind dieselben Teile der Anordnung wie die Teile der Fig. 3a und 3b mit denselben Bezugszeichen wie in Fig. 3a und 3b bezeichnet. Das Ausgangssignal des Generators 42 wird an einen Nullkreuzungsdetektor 61 über ein Filter 60 angelegt. Andererseits wird das Ausgangssignal des Verstärkers 46 an einen Nullkreuzungsdetektor 61 a über ein Filter 60 a angelegt. Die Ausgangssignale der Nullkreuzungsdetektoren 61 und 61 a werden an ein EXKLUSIV-ODER-Verknüpfungsglied 62 angelegt und die Ausgangssignale des Nullkreuzungsdetektors 61 und des Verknüpfungsglieds 62 werden an ein UND-Verknüpfungsglied 63 angelegt. Das Ausgangssignal des UND-Verknüpfungsglieds 63 wird an den Phasenschieberkreis 47 über einen Integrator 64 angelegt. Die sonstige Ausbildung ist dieselbe wie bei der Anordnung der Fig. 3.
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Fig. 7(a) bis 7(h) zeigen Wellenformen an den Stellen a bis h in Fig. 6. Die Phase der empfangenen Welle b unterscheidet sich von der Phase der ausgesandten Welle a. Die Phasendifferenz wird durch die Verknüpfungsglieder 62 und 63 bestimmt, siehe Fig. 7(g). Die Impulse g, welche die Phasendifferenz darstellen, werden integriert, siehe Fig. 7(h), und das Ausgangssignal wird an den Phasenschieberkreis 47 angelegt. Der Kreis 47 arbeitet zum Verschieben der Welle a, damit diese phasenmäßig mit der Welle b übereinstimmt.
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Bei der Anordnung der Fig. 6 wird die Phasenverschiebung ohne einen Kreis zum Feststellen des atmosphärischen Drucks und einen Kreis zum Feststellen der Temperatur ausgeführt.