DE3721628A1 - Kraftfahrzeug mit allradantrieb und einer vorderrad-/hinterrad-eingriffseinrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit Allradantrieb und einer Eingriffseinrichtung zwischen Vorder- und Hinterrädern, die vorgesehen ist, um eine Differentialbegrenzungseinrichtung zwischen Vorder- und Hinterrädern über den Bereich des Schlupfes, d.h. über einer Drehzahldifferenz zwischen Vorder- und Hinterrä­ dern, zu steuern, durch Steuerung ihres Eingriffsgrades zwischen einem Direktkupplungszustand und einem völligen Außereingriffszustand.

Im allgemeinen ist für den Antrieb von Kraftfahrzeugen der Frontantrieb dem Hinterradantrieb in bezug auf das Fahrverhalten bei Geradeausfahrt überlegen, bei Kurven­ fahrten tritt jedoch beim Frontantrieb das Problem auf, daß es verhältnismäßig schwierig ist, dem Fahrzeug eine stabile Kurvenfahrt zu verleihen, da die erforderliche Kraft den Reifen über das Lenkrad vermittelt werden muß, so daß die Reifen daran gehindert werden, in ihre Nor­ malstellung zurückzukehren, die sie während der Gerade­ ausfahrt einnehmen. Andererseits ermöglicht es der Hin­ teradantrieb, das Fahrzeug verhältnismäßig leicht durch Kurven zu steuern , er ist jedoch insofern nachteilig als eine übermäßig große Antriebskraft das Fahrzeug ver­ anlassen kann, eine stärkere Kurvenfahrt auszuführen, als dies gewünscht ist. Entsprechend besteht eine ideale Lösung vom Standpunkt der antriebsseitigen Auslegung und Betrieb des Fahrzeuges darin, die Vorder- und Hinter­ räder gleichmäßig mit im wesentlichen gleichen Kräften anzutreiben und Kraftfahrzeuge mit Vierradantrieb (All­ radantrieb) sind von diesem Standpunkt aus auch be­ trächtlich besser als Fahrzeuge mit Vorderradantrieb oder Hinterradantrieb.

Bei Kurvenfahrten bewegen sich die rechten und linken Räder des Fahrzeuges entlang unterschiedlicher Kurven­ radien. Um diese Differenz auszugleichen und hierdurch eine glatte Kurvenfahrt zu gewährleisten, sind Kraft­ fahrzeuge im allgemeinen mit Getriebemechanismen ver­ sehen, die vorgesehen sind, um die Drehzahldifferenzen zwischen den rechten und linken Rändern entsprechend dem unterschiedlichen Kurvenradius auszugleichen, d.h. es sind Ausgleichsgetriebe (vorderes und hinteres Differen­ tial) vorgesehen. Diese Differenz bezüglich des Kurven­ radius tritt auch zwischen den Vorder- und Hinterrädern auf. Es ist daher ein Kraftfahrzeug mit Allradantrieb vorgeschlagen worden, das mit einer Einrichtung versehen ist, die die Drehzahldifferenz zwischen den Vorder- und Hinterrädern entsprechend der Differenz im Kurvenradius ausgleicht, d.h. es ist ein Zentralausgleichsgetriebe vorgesehen worden.

Bei dem Zentralausgleichsgetriebe tritt jedoch die fol­ gende Schwierigkeit auf. Da das Differential so ausge­ legt ist, daß es das Drehmoment gleichmäßig auf die Vorder- und Hinterräder verteilt, wird der Grenzwert der Kraftübertragung auf diejenige der Antriebskräfte, die auf die Vorder- und Hinterräder wirken, abgestellt, die den niedrigeren Wert hat. Wenn z.B. eines der Vorderrä­ der rutscht, wird hierüber Antriebsenergie abgeleitet, so daß die Antriebskraft für die Hinterräder äußerst klein wird. Aus diesem Grund sind allradgetriebene Kraftfahrzeuge mit einem zentralen Ausgleichsgetriebe in bezug auf die Übertragung der Antriebsleistung einem Kraftfahrzeug mit Allradantrieb ohne zentralem Aus­ gleichsgetriebe dann unterlegen, wenn z.B. das Fahrzeug sich auf einem Straßenbelag mit verhältnismäßig kleinem Reibungskoeffizienten bewegt. Entsprechend kann es dann, wenn eine verhältnismäßig große Antriebsleistung, z.B. während der Beschleunigung, erzeugt wird, unmöglich sein, diese Antriebsleistung ausreichend auf die Fahr­ bahn zu übertragen, mit dem Ergebnis, daß die Vorder- oder Hinterräder in nachteiliger Weise rutschen.

Um das Auftreten einer solch nachteiligen Erscheinung zu verhindern wurden bisher Kraftfahrzeuge mit Allradan­ trieb und einem zentralen Ausgleichsgetriebe mit einer Verriegelungseinrichtung versehen, die geeignet ist, die Differential-Begrenzungseinrichtungen für die Vorder- und Hinterräder ohne Einschaltung des zentralen Aus­ gleichsgetriebes direkt miteinander zu kuppeln, so daß, wenn eine verhältnismäßig große Antriebsleistung erfor­ derlich ist, z.B. wenn das Fahrzeug beschleunigt wird oder sich auf einer unebenen Straße bewegt, das zentrale Differential manuell blockiert wird, während, wenn sich das Fahrzeug in einem normalen Bewegungszustand, in dem kein besonders großes Antriebsdrehmoment erforderlich ist, bewegt, das zentrale Differential manuell unverrie­ gelt und wirksam ist.

Fig.10 zeigt eine Kraftübertragungseinrichtung (Getrie­ be), das bei einem ständig allradgetriebenen Kraftfahr­ zeug verwendet wird, mit einem zentralen Ausgleichsge­ triebe, wobei dieses Fahrzeug einen Frontmotor besitzt. Bei dieser Kraftübertragung wird die Antriebsleistung vom Motor zu einem Drehmomentenwandler 21, einem Haupt­ getriebe 22, einem Hilfsgetriebe 23, die innerhalb eines automatischen Getriebes 20 angeordnet sind, übertragen und das Ausgangsmoment vom Hilfsgetriebe 23 wird auf ein Antriebsgetriebe 24 und anschließend durch das Antriebs­ getriebe 24 auf eine Vorderrad-Antriebswelle 26 übertra­ gen, so daß die Vorderräder angetrieben werden. Das Frontausgleichsgetriebe 25, das in diesem Getriebezug vorgesehen ist, ist ein Ausgleichsgetriebe, das zwischen dem rechten und linken Vorderrad wirkt. Andererseits ist eine Kardanwelle 27 zum Antrieb der Hinterräder durch ein Kegelrad 28 mit einem Zentraldifferential 29 gekup­ pelt, das vorgesehen ist, um zwischen den Vorder- und Hinterrädern zu wirken und das mit einer Kraftübertra­ gung bzw. einem Getriebe 30 für die Hinterräder gekup­ pelt ist. Außerdem ist parallel zum Zentraldifferential 29 eine Kupplung 31 zur Verriegelung bzw. Blockierung des Zentraldifferentials 29 vorgesehen. Folglich wird die Verriegelung des Zentraldifferentials 29 durch Steuerung des Eingriffszustandes der Kupplung 31 mit Hilfe eines Öl-Hydraulikkreises (Drucksteuerspule) 39 gesteuert.

Die vorerläuterte Kraftübertragungseinrichtung wird un­ ter Bezugnahme auf Fig. 12 im einzelnen erläutert. Die Rotation der Kurbelwelle des Motors wird durch einen Zahnkranz 51 auf ein Frontdifferentialgehäuse 52 über­ tragen, nachdem die Drehzahl durch ein automatisches Ge­ triebe angemessen verändert wurde. Im Normalbetrieb ist eine Kupplung 53 zur Blockierung bzw. Verriegelung eines Zentraldifferentiales A außer Betrieb, d.h. im Nichtein­ griffszustand, wobei in diesem Zustand die Rotation des Frontdifferentialgehäuses 42 durch eine erste Hohlwelle 55 auf einen Differentialträger 57 im Zentraldiffential A übertragen wird und über diesen Ritzelträger weiter von einem Ausgleichskegelrad 59 auf das linke und rechte Achswellenrad 60 und 61 übertragen wird. Die Rotation des linken Achswellenrades 60 wird durch eine zweite Hohlwelle 62 auf einen Differentialträger bzw. Ritzel­ träger 63 im Frontdifferential B und von einem Kegelrad 65 weiter auf das linke und rechte Achswellenrad 66 und 67 für den Vorderradantrieb übertragen, deren Drehung auf die linke und rechte Vorderrad-Achswelle 69 und 70 übertragen wird. Andererseits wird die Rotation des rechten Achswellenrades 61 auf ein Zentraldifferentialgehäuse 71 übertragen, das über eine Feder- oder Keilnutkupplung mit dem Achswellenrad 61 ge­ kuppelt ist und die Drehung wird weiter auf eine An­ triebsritzelwelle 75 durch Zahnkränze 72 und 73 zum An­ trieb der Hinterräder übertragen und wird anschließend auf die linke und rechte Hinterrad-Achswelle (nicht ge­ zeigt) durch eine Kardanwelle und ein Hinterrad-Differential (nicht gezeigt) übertragen.

Wenn eine verhältnismäßig große Antriebskraft erforder­ lich ist, z.B. weil das Fahrzeug über eine schlechte Straße, wie z.B. eine überfrorene, sandige oder sehr un­ ebene Straße fährt, oder wenn die Gefahr besteht, daß an den Rädern Schlupf auftritt, d.h. daß sie rutschen oder durchdrehen, wird die Kupplung 53 in ihre Eingriffsstel­ lung gebracht, um das Zentraldifferential A zu sperren. In diesem Zustand wird die Rotation des Frontdifferentialgehäuses 52 direkt durch die Kupplung 53 auf den Differentialträger 53 im Frontdifferential B übertragen und wird vom Kegelrad 65 weiter auf die Achs­ wellenräder 66 und 67 übertragen, deren Rotation auf die linke und rechte Vorderrad-Antriebsachswelle 69 und 70 übertragen wird. Gleichzeitig werden der Differential­ träger 57 und das linke Achswellenrad 60 im Zentraldif­ ferential 90, die jeweils durch die Hohlwellen 55 und 62 mit dem Frontdifferentialgehäuse 52 und dem Differen­ tialträger 63 gekuppelt sind, gemeinsam als ein Bauteil ohne Ausführung einer Differentialbewegung gedreht und diese Rotation wird weiter auf das Zentraldifferentialgehäuse 71 übertragen. Somit wird eine Drehung, deren Drehzahl die gleiche ist, wie die­ jenige des Differentialträgers 63 für den Antrieb der Vorderräder auf den Antriebszahnkranz 72 für den Antrieb der Hinterräder übertragen und werden auf diese Weise die rechte und linke Hinterrad-Antriebsachswellen ange­ trieben.

Im allgemeinen werden unter Kraftfahrzeugen mit Allrad­ antrieb sowohl solche verstanden, bei denen ein ständi­ ger Allradantrieb besteht und die mit einem zentralen Ausgleichsgetriebe, wie vorbeschrieben, ausgerüstet sind, als auch solche, die nur zeitweilig im Allradan­ trieb betrieben werden und kein Zentraldifferential auf­ weisen. Beim letztgenannten Typ vierrädriger Kraftfahr­ zeuge werden entweder die Vorder oder die Hinterräder normal angetrieben und nur dann, wenn ein verhältnis­ mäßig großes Antriebsdrehmoment erforderlich ist, z.B. dann, wenn das Fahrzeug sich über eine schneebedeckte Straße bewegt, werden die anderen Räder in geeigneter Weise direkt mit der Antriebswelle durch eine Kupplung od.dgl. gekuppelt, so daß auf diese Weise der Zweirad- oder Vierrad-Antriebszustand wie gewünscht ausgewählt wird.

Eine der Bedingungen, die die Fahrzeuge veranlassen, Radschlupf aufzuweisen bzw. zu rutschen ist die große Antriebskraft. Daher ist auf der Grundlage der Tatsache, daß , wenn die Antriebsart "Zweiradantrieb" gegen die Antriebsart "Allradantrieb", wie vorbeschrieben geändert wird, die Reifenhaftkraft sich erhöht, so daß Schlupf oder Rutschen (Schleudern, Durchdrehen etc.) vermieden werden kann, bereits eine Technik vorgeschlagen worden, bei der die Antriebsart "Zweiradantrieb" auf die An­ triebsart "Allradantrieb" umgeschaltet wird, wenn ein Wahlhebel in eine Stellung für verhältnismäßig große An­ triebskraft verschoben wird, um hierdurch das Auftreten von Schlupf zu vermeiden. Genauer wird entsprechend die­ ser vorgeschlagenen Technik dann, wenn der Gangwahlhe­ bel oder Schalthebel, angewandt an einem zeitweilig mit Allradantrieb antreibbaren Fahrzeug, in den Bereich "1" oder "2" verschoben wird, die Antriebsart "Zweiradan­ trieb" auf die Antriebsart "Allradantrieb" umgeschaltet. Es ist auch eine Technik vorgeschlagen worden, bei der, wenn die Antriebskraft verhältnismäßig groß ist, die An­ triebsart "Zweiradantrieb" entsprechend dem Grad der Öffnung des Beschleunigers (Niederdrücken des Gaspeda­ les) auf die Antriebsart "Allradantrieb" umschaltet.

Die Antriebskraft hängt jedoch insbesondere stark vom Übersetzungsverhältnis ab, da, je niedriger die Getrie­ bestellung, desto größer die Antriebskraft. Außerdem än­ dert sich im Falle eines automatischen Getriebes die An­ triebskraft bzw. Antriebsleistung des Fahrzeuges stark mit dem Grad der Öffnung des Beschleunigers und der Fahrzeuggeschwindigkeit, wie Fig. 11 zeigt. Daher kann das Auftreten von Schlupf nicht vollständig auf der Grundlage des Grades der Öffnung der Beschleunigungseinrichtung (Niederdrücken des Gaspeda­ les) oder der Position des Gangwahlhebels, der durch ma­ nuelle Betätigung verschoben wird, vermieden werden. Um z.B. ein Fahrzeug, das mit einem automatischen Getriebe ausgerüstet ist, schnell zu beschleunigen, ist es üb­ lich, das Gaspedal schnell niederzudrücken, während der Gangwahlbereichshebel seltener betätigt wird. Daher kann von einem System, bei dem die Antriebsart "Zweiradan­ trieb" in Abhängigkeit von der Position des Gangwahlhe­ bels auf "Allradantrieb" umgeschaltet wird, nicht erwar­ tet werden, daß es wirksam als Einrichtung zur Verhinde­ rung des Schlupfes arbeitet.

Wenn andererseits der Differentialbetrieb des zentralen Ausgleichsgetriebes eines beständig durch Allradantrieb angetriebenen Fahrzeuges begrenzt wird, wird keine Differentialsteuerung für die Vorder- und Hinterräder ausgeführt. Wenn sich demzufolge das Fahrzeug mit gerin­ ger Geschwindigkeit durch eine enge Kurve bewegt, tritt ein ziemliches Kurvenbremsen auf, während, wenn sich das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit bewegt und die Vorder- und Hinterräder in bezug auf Reifenluftdruck oder Belastung nicht ausgeglichen sind, steigt in nach­ teiliger Weise der Kraftstoffverbrauch an.

Im Hinblick auf die vorerläuterten Nachteile des Standes der Technik besteht ein erstes Ziel der vorliegenden Er­ findung darin, ein Kraftfahrzeug mit Allradantrieb und einer Eingriffseinrichtung zur Festlegung der Kupplung zwischen Vorder- und Hinterrädern zu schaffen, bei dem ein angemessener Eingriffsgrad dieser Einrichtung für alle Betriebsbedingungen festgelegt werden kann und bei dem das Auftreten von Kurvenbremserscheinungen ebenso vermieden ist wie das Auftreten von Radschlupf.

Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung verdeutlicht. Entspre­ chend umfaßt die Erfindung diejenigen Konstruktionsmerk­ male, Elementenkombinationen und Teileanordnungen, die nachfolgend noch näher erläutert werden, wobei der Um­ fang der Erfindung durch die Ansprüche gegeben ist.

Um das vorerwähnte Ziel zu erreichen umfaßt die vorlie­ gende Erfindung ein Kraftfahrzeug mit Allradantrieb und eine Eingriffseinrichtung zwischen Vorder- und Hinter­ rädern, vorgesehen, um eine zwischen Vorder- und Hinter­ rädern vorgesehene Differentialbegrenzungseinrichtung über den gesamten Bereich des Schlupfes zwischen Vorder- und Hinterrädern durch die Steuerung des Ein­ griffsgrades der Eingriffseinrichtung zwischen unmittel­ barer, direkter Kupplung und völligem Nichteingriff der Eingriffseinrichtung gekennzeichnet dadurch, daß eine Bestimmungseinrichtung zum Betrieb der Vorder-/Hinterrad-Eingriffseinrichtung mit einem be­ stimmten Eingriffsgrad vorgesehen ist, eine Erfassungs­ einrichtung zur Erfassung des Betriebszustandes (Fahrzu­ standes) und eine Steuereinrichtung zur Festlegung eines Eingriffsgrades für die Steuerung der Eingriffseinrich­ tung, wobei die Steuereinrichtung Vergleichsdaten ent­ hält, die die Eingriffsgrade jeweils entsprechend den verschiedenen Betriebsbedingungen festlegen und einen Eingriffsgrad bestimmen, der aus den Vergleichsdaten in Abhängigkeit vom erfaßten Betriebs- bzw. Fahrzustand fest­ gelegt wird.

Bei einem Kraftfahrzeug mit Allradantrieb und einer Ein­ griffseinrichtung zwischen Vorder- und Hinterrädern nach der vorliegenden Erfindung mit dem vorbeschriebenen Auf­ bau bestimmt die Steuereinrichtung den Eingriffszustand für die Eingriffseinrichtung auf der Grundlage der Ver­ gleichsdaten, die die Eingriffsgrade jeweils auf der Grundlage der verschiedenen Betriebs- bzw. Fahrverhält­ nisse festlegen. Es ist daher möglich, die Eingriffsein­ richtung mit einem optimalen Eingriffsgrad zu steuern. Entsprechend kann die Eingriffseinrichtung für die Kupp­ lung zwischen Vorder- und Hinterrädern derart in Eingriff kommen, daß es möglich ist, das Auftreten von Bremser­ scheinungen in engen Kurven bei Vermeidung von Schlupf zu verhindern.

Zur Verdeutlichung der Erfindung werden nachfolgend Ausführungsbeispiele derselben im Zusammenhang mit den zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:

Fig. 1 die Anordnung eines Ausführungsbei­ spiels eines Steuersystems für ein Kraftfahrzeug mit All­ radantrieb, das eine Vorderrad-/Hinterrad-Eingriffsein­ richtung nach der vorliegenden Erfindung aufweist,

Fig. 2 und 3 Flußdiagramme, die Beispiele der Arbeitsabläufe zeigen, die durch die elektronische Steuereinheit bzw. Steuereinrichtung, gezeigt in Fig. 1, ausgeführt werden,

Fig. 4 bis 8 Beispiele für Tafeln zur Festle­ gung des Arbeits- bzw. Tastverhältnisses für eine steuernde Einrichtung,

Fig. 9 ein Diagramm, das verwendet wird, um eine Ableitung des Hydraulikdruckes auf der Grundlage des Lenkwinkels abzuleiten,

Fig. 10 schematisch eine Kraftübertragung, wie sie in einem Kraftfahrzeug mit ständigem Allradantrieb und einem zentralen Ausgleichsgetriebe vorgesehen ist, wobei das Fahrzeug einen Frontmotor besitzt,

Fig. 11 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Getriebestellung, der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Öffnungsgrad der Drosselöffnung auf der einen Seite und der Antriebskraft bzw. dem Antriebsdrehmoment auf der anderen Seite zeigt und

Fig. 12 einen Teilschnitt, der im einzelnen die Kraftübertragung nach Fig. 10 zeigt.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfin­ dung werden nachfolgend im einzelnen unter Bezugnahme auf die vorgenannten Zeichnungen erläutert.

Fig. 1 zeigt die Anordnung eines Ausführungsbeispiels eines Steuersystems bzw. einer elektrischen Steuerein­ heit für ein Kraftfahrzeug mit einem Allradantrieb, das eine Eingriffseinrichtung zur Kupplung von Vorder- und Hinterrädern nach der vorliegenden Erfindung aufweist, während die Fig. 2 und 3 Flußdiagramme sind, die Bei­ spiele der Signalverarbeitung, die durch die in Fig. 1 gezeigte elektronische Steuereinheit erfolgt, verdeut­ lichen.

Bezugnehmend auf Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, 2 einen Drossel­ ventilsensor, 3 eine Getriebestellungs-Erfassungsein­ heit, 4 einen Betriebswahlschalter, 5 einen Positions­ sensor für einen Getriebewahlhebel, 6 einen Bremsleuch­ tenschalter, 7 einen Scheibenwischerschalter, 8 einen Lenkwinkelsensor, 9 eine elektronische Steuereinheit, 10 eine Magnetspule zur Drucksteuerung, 11 ein E/A-In­ terface, 12 eine Zentralprozessoreinheit (CPU), 13 einen Direktzugriffsspeicher (RAM) und 14 einen Festwertspei­ cher (ROM). Die elektronische Steuereinheit 9 ist eine Computersteuereinheit mit Speichern, wie z.B. dem Direktzugriffsspeicher (RAM) 13 und dem Festwertspei­ cher (ROM) 14 zur Speicherung, z.B. eines Steuerprogramms und einer Tabelle für das Tast- oder Arbeitsverhältnis und zur Aufnahme der Zentral­ prozessoreinheit 12 (Recheneinheit) und der Eingabe/Ausgabe 11. Die elektronische Steuereinheit 9 liest über das E/A-Interface 11 die Signale von den verschiedenen Sensoren und Schaltern 1 bis 8 und geht auf der Grundlage dieser Signale, die das Über­ setzungsverhältnis, die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Öffnung des Beschleunigers (Niederdrücken des Gaspe­ dales), die Wischerschalterstellung und den Lenkwinkel angeben, in die Tabelle und legt hierdurch (kontinuier­ lich oder schrittweise einen Hydraulikdruck (Tast- oder Arbeitsverhältnis) zur Aktivierung einer Hydraulikkupp­ lung fest und steuert so die Hydraulikdrucksteuerspule 10. Im Falle eines Kraftfahrzeuges mit ständigem Vier­ radantrieb (Allradantrieb) und mit einem zentralen Aus­ gleichsgetriebe steuert die Drucksteuerspule 10 den Eingriff einer Kupplung zur Sperrung bzw. Verriegelung des zentralen Ausgleichsgetriebes und der Betrieb der Betätigungseinrichtung wird durch die Steuerung des Eingriffsgrades der Kupplung begrenzt. Im Falle eines automatischen Getriebes liest die Getriebestellungs- Erfassungseinheit 3 ein Steuersignal vom Steuerorgan des Getriebes oder liest ein Signal, das das Niveau des hydraulischen Eingriffsdruckes, der für eine bestimmte Getriebestellung verwendet wird, repräsentativ ist, während, im Falle eines manuellen Schaltgetriebes, die Getriebestellungs-Erfassungseinheit 3 die Schalthebel­ position einliest.

Somit ist das Steuersystem nach der vorliegenden Erfin­ dung so ausgelegt, daß es unter Verwendung einer Tabelle bzw. eines Diagramms entsprechend des Wertes von Signa­ len, die den Fahr- bzw. Betriebszustand des Fahrzeuges repräsentieren, einen Schlupfbereich und einen Kurvenfahrt-Bremsbereich bestimmt, wobei diese Betriebs­ signale das Übersetzungsverhältnis, die Fahrzeugge­ schwindigkeit, den Grad der Betätigung des Beschleuni­ gers, die Wischerbetätigung, die Ganghebelstellung, die Bremsbetätigung, die Betriebswahlschalterstellung und den Lenkwinkel angeben. Entsprechend ist es möglich, ein Arbeits- bzw. Tastverhältnis festzulegen, das für die Vermeidung des Auftretens von Schlupf und des Bremsens bei engen Kurven in Übereinstimmung mit allen Fahr- bzw. Betriebsbedingungen festgelegt werden kann und die Drucksteuer-Magnetspule 10 mit dem festgelegten Arbeits- bzw. Tastverhältnis betrieben werden kann, so daß die Arbeitsweise des zentralen Differentials wirksam be­ grenzt wird.

Die nachfolgende Beschreibung eines Flußdiagramms gemäß Fig. 2 zeigt einen Arbeitsablauf, der durch die elektro­ nische Steuereinheit 9 in dem Fall abgearbeitet wird, in dem die Magnetspule 10 zur Drucksteuerung entsprechend dem Übersetzungsverhältnis, der ausgewählten Betriebsart bzw. der Stellung des Betriebswahlschalters und der Schalthebelstellung ausgeführt wird.

Zuerst wird die Stellung des Betriebsart-Wahlschalters 4 überprüft, und, wenn der Wahlschalter 4 in der Stellung "Sperren" ist, wird das Tastverhältnis für die Magnet­ spule auf 100% gesetzt, während, wenn die Wahlschalter­ stellung sich auf "frei" (entsperrt) befindet, das Tast­ verhältnis für die Magnetspule auf 0% festgelegt ist. Anschließend wird die Magnetspule 10 gemäß der Schritte (1) bis (5) bzw. (6) bis (7) betrieben. Wenn sich der Betriebsart-Wahlschalter 4 weder in der einen noch in der anderen Stellung befindet, (d.h. wenn der Schalter sich in der Stellung "Schnee" oder "normal" befindet) werden in den Schritten (1) bis (3) Signale von dem Ganghebel-Positionssensor 5 und der Schalt- bzw. Getriebestellungs-Erfassungseinheit 3 eingelesen.

Anschließend liest die Steuereinheit 9 ein Tast- bzw. Arbeitsverhältnis für die Magnetspule 10 ab, das den Werten der eingelesenen Signale für die Schalthebelstel­ lung und die Getriebestellung aus der Tafel für das Ar­ beitsverhältnis entspricht, die im Speicher gespeichert ist und treibt die Magnetspule 10 mit dem ausgelesenen Arbeitsverhältnis in den Schritten (4) bis (7) an.

Fig. 3 zeigt ein Flußdiagramm, das ein Beispiel einer Signalverarbeitung verdeutlicht, bei der eine Mehrzahl von Diagrammen oder Tafeln vorbereitet und verwendet ist, so daß ein optimales Tast- bzw. Arbeitsverhältnis für die Magnetspule 10 festgelegt wird unter Verwendung eines Signals für die Öffnung des Beschleunigers (Nie­ derdrücken es Gaspedals) und anderer Signale, zusätzlich zu den Signalen der Getriebestellung. Da das Steuerpro­ gramm, das in Fig. 3 gezeigt ist, mit Ausnahme der Ver­ arbeitung, die im Schritt (4) in Fig. 2 ausgeführt wird und die in Fig. 3 durch eine Verarbeitung ersetzt wird, die in den Schritten (8) bis (16) in Fig. 3 erläutert ist, wird nachfolgend nur die abweichende Signalverar­ beitung, die in den Schritten (8) bis (16) erfolgt, er­ läutert.

Zuerst wird eine der zu verwendenden Tabellen bzw. eines der zu verwendenden Diagramme für das Tast- bzw. Ar­ beitsverhältnis (d.h. die Adresse einer Tabelle) ausge­ wählt, die verwendet werden soll, wobei dies auf der Grundlage von drei Signalen erfolgt, d.h. der Signale, die jeweils die Position des Betriebswahlschalters, die Ganghebelposition und die Getriebestellung repräsentie­ ren.

Anschließend wird der Grad der Öffnung des Beschleuni­ gers erfaßt und eine Datengruppe der Tabelle ausgewählt, die dem erfaßten Öffnungsgrad des Beschleunigers ent­ spricht. Außerdem wird die Fahrzeuggeschwindigkeit er­ faßt und es wird ein Tast- bzw. Arbeitsverhältnis auf der Basis der erfaßten Fahrzeuggeschwindigkeit in den Schritten (9) und (10) berechnet.

Wenn die entsprechende Signalerfassung ergibt, daß der Bremslichtschalter (6) und/oder der Scheibenwischer­ schalter (7) auf "EIN" gestellt ist, zeigt dies an, daß das Fahrzeug sich unter äußeren Bedingungen bewegt, bei denen die Wahrscheinlichkeit, daß Schlupf auftritt, größer ist als bei normalen Fahrbedingungen. Daher wer­ den zu dem festgelegten Tast- bzw. Arbeitsverhältnis vorbestimmte Werte für das Tastverhältnis α(%) und β(%) hinzugefügt. Außerdem wird durch den Lenkwinkelsensor 8 der Lenkwinkel erfaßt und in den Schritten (11) bis (16) entsprechend dem erfaßten Lenkwinkel eine Ableitung des Hydraulikdruckes vorgenommen sowie anschließend die Magnetspule 10 betrieben.

Beispiele von Diagrammen bzw. Tabellen, die in der vor­ erläuterten Verarbeitung verwendet werden, sind nachfol­ gend erläutert. Die Fig. 4 bis 8 zeigen Beispiele von derartigen Schaubildern für das Arbeitsverhältnis und Fig. 9 zeigt ein Beispiel eines Diagramms, das verwendet wird, um entsprechend dem erfaßten Lenkwinkel die Ablei­ tung des Hydraulikdruckes vorzunehmen.

Fig. 4 zeigt ein Beispiel einer Tabelle, in der das Tastverhältnis in Abhängigkeit von der Getriebestellung und der ausgewählten Betriebsart entsprechend der Stel­ lung des Betriebswahlschalters festgelegt wird. Entspre­ chend diesem Diagramm wird das Tastverhältnis so festge­ legt, daß, wenn die Getriebestellung sich innerhalb des Bereiches des ersten Sanges befindet, das Tastverhältnis auf 100% festgelegt ist, während, wenn sich die Getrie­ bestellung innerhalb des zweiten Ganges, des dritten Ganges und des vierten Ganges befindet, und falls der Betriebsartenwahlschalter sich in der Stellung N (nor­ mal) befindet, wird das Tastverhältnis jeweils auf 40%, 20% und 0% festgelegt. Wenn der Betriebsarten-Wahl­ schalter in der Stellung S (Schnee) ist, wird das Tast­ verhältnis so festgelegt, daß es 20% höher liegt als in den Fällen, in denen der Betriebsarten-Wahlschalter sich in der Stellung N (normal) befindet.

Fig. 5 zeigt ein Beispiel für ein Diagramm zur Festle­ gung des Tastverhältnisses in Abhängigkeit von der Ge­ triebestellung und dem Grad der Öffnung des Beschleuni­ gers (Niederdrücken des Gaspedals). Nach dieser Tabelle wird das Tastverhältnis auf 100% gesetzt, wenn der Öff­ nungsgrad des Beschleunigers groß ist. Wenn der Grad der Öffnung des Beschleunigers abnimmt, nimmt das Tastver­ hältnis ab, und das Tastverhältnis nimmt ab, wenn eine höhere Getriebestellung (Verschiebung in Richtung 2. bis 4. Ganges) eingenommen wird.

Fig. 6 zeigt ein Beispiel, in dem die Tabelle für das Tastverhältnis in Einheiten der Getriebestellung und der Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt ist. Entsprechend die­ ser Tabelle wird, mit höherer Getriebestellung und zu­ nehmender Fahrzeuggeschwindigkeit das Tastverhältnis verringert.

Fig. 7 zeigt ein Beispiel, in dem die Tabelle zur Fest­ legung des Tastverhältnisses in Einheiten des Öffnungs­ grades des Beschleunigers und der Fahrzeuggeschwindig­ keit festgelegt ist. Entsprechend diesem Schaubild wird das Tastverhältnis verringert, wenn die Getriebestellung und die Fahrzeuggeschwindigkeit größer werden und der Grad der Öffnung des Beschleunigers abnimmt.

Fig. 8 zeigt ein Beispiel, in dem die Tabelle für das Tastverhältnis mit der Stellung des Betriebs-Wahlschalters als Parameter dargestellt ist und das Tastverhältnis in Abhängigkeit hiervon in Einheiten des Öffnungsgrades des Drosselventils und der Fahrzeug­ geschwindigkeit festgelegt ist. Wie in dieser Figur ge­ zeigt ist, ist im Falle der Wahl der Betriebsart "Schnee" das Tastverhältnis in der Richtung vergrößert, in der der Öffnungsgrad des Drosselventils abnimmt und in der die Fahrzeuggeschwindigkeit ansteigt.

Wenn die Getriebestellung (Gang) und die Fahrzeugge­ schwindigkeit hoch sind und der Grad der Öffnung des Be­ schleunigers niedrig ist, ist die Antriebskraft verhält­ nismäßig klein und es besteht nur eine geringe Wahr­ scheinlichkeit, daß an den Rädern Schlupf auftritt und das Fahrzeug rutscht. Daher wird in den vorerläuterten Tabellen das Tastverhältnis in Übereinstimmung mit der­ artigen Betriebsbedingungen festgelegt. Wenn der Lenk­ winkel allein unter bestimmten Fahr- bzw. Betriebsbedin­ gungen geändert wird, und der Lenkwinkel zunimmt, erhöht sich die Differenz des Kurvenradius zwischen den Vorder- und Hinterrädern. Entsprechend wird, um diese Differenz in Einheiten des Kurvenradius zu absorbieren, ein Tast­ verhältnis in Abhängigkeit vom erfaßten Lenkwinkel abge­ leitet. Fig. 9 zeigt ein Beispiel eines Diagramms, das zu einer solchen Festlegung benutzt wird.

Von der vorangegangenen Beschreibung ist deutlich, daß, wenn der Differentialbetrieb des zentralen Ausgleichsbe­ triebes begrenzt wird, keine Differentialsteuerung für die Vorder- und Hinterräder ausgeführt wird und dies Nachteile mit sich bringt insofern, als bei Durchfahren enger Kurven mit niedriger Geschwindigkeit nachteilige Bremserscheinungen auftreten und bei Betrieb mit hoher Geschwindigkeit eine Verschlechterung, d.h. Vergrößerung des Kraftstoffverbrauches erfolgt (wenn die Vorder- und Hinterräder bezüglich der Belastung oder des Reifenluft­ druckes nicht ausgeglichen sind). Nach der vorliegenden Erfindung kann jedoch ein Bereich, in dem die Gefahr eines Schlupfes besteht, durch die Verwendung von Dia­ grammen genau erfaßt werden, so daß das Auftreten von Schlupf wirksam verhindert wird und die vorgenannten Probleme vermieden sind. Außerdem kann das Auftreten von Bremserscheinungen in Kurven durch die Verminderung des Eingriffsdruckes, der an die Sperreinrichtung gelegt wird, in Übereinstimmung mit dem erfaßten Lenkwinkel vermieden werden.

Es wird darauf hingewiesen, daß die vorliegende Erfin­ dung nicht notwendigerweise auf die vorerläuterten Aus­ führungsbeispiele begrenzt ist und verschiedene Verände­ rungen und Abweichungen von diesen möglich sind.

Zum Beispiel kann, obwohl im vorliegenden Ausführungs­ beispiel die Eingriffseinrichtung für die Kupplung von Vorder- und Hinterrädern auf ein Kraftfahrzeug mit permanentem Allradantrieb und einem zentralen Aus­ gleichsgetriebe angewandt wurde, die Einrichtung ent­ sprechend bei einem Kraftfahrzeug mit zeitweiligem Vier­ radantrieb verwendet werden. In diesem Fall ist die Ein­ griffseinrichtung für Vorder- und Hinterräder so gestal­ tet, daß der Differentialbegrenzungseffekt für den An­ trieb von Vorder- und Hinterrädern über den gesamten Be­ reich möglichen Schlupfes zwischen direkter Kupplung der Räder bis zur völligen Entkupplung und damit Außerbe­ triebsein der Eingriffseinrichtung gesteuert wird. Im Falle eines Kraftfahrzeugs mit ständigem Allradantrieb ist die Eingriffseinrichtung eine Kupplung zur Sperrung bzw. Verriegelung des zentralen Ausgleichsgetriebes, im Falle eines Kraftfahrzeuges mit zeitweiligem Allradan­ trieb ist die Eingriffseinrichtung eine Zentralkupplung zum direkten Kuppeln der Vorder- und Hinterräder. Insbe­ sondere ist die Kupplung nicht notwendigerweise auf eine Hydraulikkupplung begrenzt und es ist möglich, jede Art von Kupplung zu verwenden, die in der Lage ist, mit va­ riablem Eingriffsgrad zu arbeiten, wie z.B. eine Elek­ tromagnetkupplung.

Die Vergleichsdaten in Form der Diagramme und Tabellen, die in den Fig. 4 bis 7 gezeigt sind, werden grund­ sätzlich derart erstellt, daß ein zweidimensionales Feld, das durch den Grad der Öffnung des Beschleunigers und die Fahrzeuggeschwindigkeit begrenzt ist, in eine Mehrzahl von Zonen eingeteilt wird und in diesen Zonen Eingriffsgrade jeweils festgelegt sind. Entsprechend werden im Falle eines Fahrzeuges, das mit einem automa­ tischen Getriebe ausrüstet ist, zwei Parameter aus den Parametern Öffnungsgrad des Beschleunigers, Fahrzeugge­ schwindigkeit und Getriebestellung ausgewählt und ange­ wandt und es ist möglich, eine Vielzahl solcher Tabellen und Diagramme vorzubereiten und sie wahlweise in Abhän­ gigkeit von den Betriebs- bzw. Fahrbedingungen oder in Abhängigkeit von einer Auswahlhandlung des Fahrers zu verwenden.

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Ein­ griffseinrichtung für die Kupplung der Vorder- und Hin­ terräder, die so ausgelegt ist, daß sie eine Differentialbegrenzungseinrichtung bildet, die zwischen den Vorder- und Hinterrädern vorgesehen ist und über den gesamten Bereich des Schlupfes durch die Steuerung des Eingriffsgrades zwischen einem Direktkupplungszustand und einem völligen Außereingriffszustand gesteuert wird. Das Fahrzeug ist mit einer Bestimmungseinrichtung zum Betrieb der Eingriffseinrichtung für die Kupplung der Vorder- und Hinterräder mit einem festgelegten Ein­ griffsgrad versehen, ferner mit einer Erfassungseinrich­ tung zur Erfassung eines Fahr- bzw. Betriebszustandes und einer Steuereinrichtung zur Festlegung eines Ein­ griffsgrades für die Steuerung der Einrichtung. Die Steuereinrichtung beinhaltet Vergleichsdaten, die den Eingriffsgrad in Abhängigkeit von verschiedenen Fahr- bzw. Betriebsbedingungen betreffen und legt einen Ein­ griffsgrad fest, der aus den Vergleichsdaten in Abhän­ gigkeit von dem erfaßten Fahr- bzw. Betriebszustand aus­ gewählt wird. Somit ist es möglich, die Eingriffsein­ richtung für die Kupplung der Vorder- und Hinterräder mit einem derartigen Eingriffsgrad zu betreiben, daß das Auftreten von Kurvenbremserscheinungen sowie von Rut­ schen oder Schlupf des Fahrzeuges bzw. der Räder verhin­ dert werden.

Claims (9)

1. Kraftfahrzeug mit einer Eingriffseinrichtung zur Kupplung von Vorder- und Hinterrädern, mit einer Differentialbegrenzungseinrichtung, die zwischen den Vorder- und Hinterrädern angeordnet ist und durch die Steuerung ihres Eingriffsgrades über den gesamten Be­ reich möglichen Schlupfes zwischen einem Direktkupplungs-Eingriffszustand und einem vollständigen Außereingriffszustand steuerbar ist, gekennzeichnet durch eine Bestimmungseinrichtung (10) zum Betrieb der Eingriffseinrichtung zwischen Vorder- und Hinterrädern nit einem festgelegten Eingriffsgrad,
eine Erfassungseinrichtung zur Erfassung einer Fahr- bzw. Betriebsbedingung und
eine Steuereinrichtung (9) zur Festlegung eines Ein­ griffsgrades zur Steuerung der Bestimmungseinrichtung (10), wobei die Steuereinrichtung (9) Vergleichsdaten enthält, die den Eingriffsgrad betreffen und jeweils den verschiedenen Fahr- bzw. Betriebsbedingungen entsprechen und in Übereinstimmung mit dem erfaßten Fahr- bzw. Be­ triebszustand ein Eingriffsgrad aus den Vergleichsdaten ausgewählt und festgelegt ist.

2. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein zentrales Ausgleichsgetriebe (29) zum Ausgleich einer Differenz im Kurvenradius zwischen den Vorder- und Hinterrädern, wobei das zentrale Ausgleichsgetriebe (29) parallel zu der Eingriffseinrichtung (31) für den Kupp­ lungsgrad zwischen Vorder- und Hinterrädern angeordnet ist.

3. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in der Steuereinrichtung (9) eine Mehr­ zahl von Vergleichsdaten gespeichert ist, die in Verbin­ dung mit verschiedenen, die Betriebsweise des Fahrzeuges repräsentierenden Kennwerten erhalten sind.

4. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Vergleichsdaten derart er­ halten werden, daß ein zweidimensionales Feld, das durch den Grad der Öffnung des Beschleunigers und die Fahr­ zeuggeschwindigkeit begrenzt ist, in eine Mehrzahl von Zonen eingeteilt ist und in diesen Zonen jeweils Ein­ griffsgrade festgelegt bzw. zugeordnet sind.

5. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Vergleichsdaten jeweils durch Festlegung des Eingriffsgrades in Abhängigkeit von Getriebebereichen (Gangwechselfelder) festgelegt sind.

6. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß der Eingriffsgrad in Einheiten des Tast- bzw. Arbeitsverhältnisses für den Betrieb der Bestimmungseinrichtung (10) festgelegt ist.

7. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß der Eingriffsgrad in Abhängig­ keit vom Zustand der Straßenoberfläche verändert ist.

8. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß der Eingriffsgrad in Abhängig­ keit von einer Bremsbetätigung verändert ist.

9. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß der Eingriffsgrad in Abhängig­ keit vom Lenkwinkel geändert ist.