DE3741009C2

DE3741009C2 -

Info

Publication number: DE3741009C2
Application number: DE3741009A
Authority: DE
Inventors: Genpei Yokosuka Jp Naito
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1986-12-03
Filing date: 1987-12-03
Publication date: 1992-04-09
Also published as: JPH0635261B2; DE3741009A1; US4874056A; JPS63141831A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuersystem der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.

Ein solches, aus der DE-OS 34 27 725 bekanntes Steuersystem umfaßt einen Übertragungsmechanismus mit einer Antriebsdrehmomentverteilung zwischen einem ersten und einem zweiten Radpaar. In Abhängigkeit der Differenz der Umdrehungsgeschwindigkeit des ersten Radpaares zur Umdrehungsgeschwindigkeit des zweiten Radpaares wird mittels einer Steuereinrichtung die Kupplungseingriffskraft im Übertragungsmechanismus variiert. Eine Berücksichtigung des Reibungskoeffizienten der Fahrbahnoberfläche ist in diesem bekannten Steuersystem nicht vorgesehen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Steuersystem zur Verteilung des Antriebsdrehmoments zu schaffen, welches sich schnell und auf einfache Weise an Änderungen des Reibungskoeffizienten einer Straßenoberfläche anpassen kann.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Das erfindungsgemäße Steuersystem zeichnet sich dadurch aus, daß dieses eine Einrichtung zum Erfassen einer Querbeschleunigung aufweist, deren Wert bei der Bestimmung der Kupplungseingriffskraft mit eingeht. Da die Querbeschleunigung als Bestimmungsgröße für den Reibungskoeffizienten der Fahrbahnoberfläche in die Berechnung der Kupplungseingriffskraft einbezogen wird, sind zusätzliche kompliziert arbeitende Sensoren für die Erfassung des Reibungskoeffizienten der Fahrbahnoberfläche nicht er forderlich.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch darge stellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Steuersystems zur Verteilung des Antriebsdrehmoments gemäß der vorliegen den Erfindung;

Fig. 2 eine Ansicht eines vierradgetriebenen Fahrzeugs, welches mit einem Steuersystem zur Verteilung des Antriebsdrehmoments gemäß einer ersten oder dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausge rüstet ist;

Fig. 3 eine schematische Ansicht mit einer Darstellung des Steuersystems nach der ersten oder dritten Ausführungs form mit mehr Einzelheiten;

Fig. 4 eine Schnittansicht einer Kraftübertragung mit einer Übertragungskupplung, welche bei der ersten, zweiten und dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendbar ist;

Fig. 5 ein Blockdiagramm mit einer Darstellung einer Steuerein heit nach der ersten oder dritten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 6 einen Graphen zur Erläuterung der Abhängigkeit eines Kupplungsdrucks der Übertragungskupplung von einem Betätigungsstrom;

Fig. 7 einen Graphen mit einer Darstellung der Abhängigkeit eines durch die Übertragungskupplung an die Vorderräder übertragenen Drehmoments von dem Kupplungsdruck der Übertragungskupplung;

Fig. 8 einen Graphen mit einer Darstellung der Eigenschaften der Verteilungssteuerung für das Antriebsdrehmoment gemäß der ersten Ausführungsform anhand der Abhängigkeit des an die Vorderräder übertragenen Drehmoments von einem Geschwindigkeitsunterschied zwischen einer Drehgeschwindigkeit der Vorderräder und einer Dreh geschwindigkeit der Hinterräder;

Fig. 9 ein Flußdiagramm mit einer Darstellung von Steuervor gängen bei der ersten Ausführungsform;

Fig. 10 ein Blockdiagramm mit einer Darstellung des Steuer systems gemäß der zweiten Ausführungsform;

Fig. 11 ein Flußdiagramm mit einer Darstellung der Steuervor gänge der zweiten Ausführungsform;

Fig. 12 einen Graphen mit einer Darstellung unterschiedlicher Arten der Steuereigenschaften gemäß der dritten Aus führungsform; und

Fig. 13 ein Flußdiagramm mit einer Darstellung der Steuervor gänge bei der dritten Ausführungsform.

Wie in Fig. 1 dargestellt ist, umfaßt ein Steuersystem für die Verteilung des Antriebsdrehmoments im wesentlichen eine Übertragungskupplung 1, eine Sensorgruppe 2 mit einer Einrichtung 201 zur Messung einer Differenz N zwischen einer Drehgeschwindigkeit eines Hinterrads und der Drehgeschwindigkeit eines Vorderrads, und eine Meßeinrichtung 202 für die Querbeschleunigung, beispielsweise einen Querbe schleunigungssensor oder eine Kombination eines Sensors für die Fahrzeuggeschwindigkeit mit einem Sensor für den Steuerwinkel, sowie eine Steuereinrichtung 3, die allgemein eine Steuerein heit zum Steuern der Übertragungskupplung 1 sowie ein Betäti gungsglied umfaßt, um die Übertragungskupplung in Abhängigkeit der Steuereinheit zu betätigen.

Eine erste Ausführungsform eines Steuersystems ist in den Fig. 2 bis 9 dargestellt.

Ein Steuersystem D gemäß Fig. 2 zur Verteilung des Antriebs drehmoments ist so angeordnet, daß es ein vierradgetriebenes Fahrzeug steuert, welches als Basisantrieb einen Hinterradan trieb aufweist. Das vierradgetriebene Fahrzeug gemäß Fig. 2 weist einen Übertragungsmechanismus 10 auf, einen Motor (primäre Antriebsquelle) 11, ein Getriebe 12, eine Eingangs welle 13 der Kraftübertragung, eine hintere Antriebswelle 14, eine Mehrscheiben-Reibungskupplung 15, ein hinteres Diffe rential 16, Hinterräder 17, ein vorderes Differential 18, Vorderräder 19, Getriebestrang 20 und vordere Antriebswelle 21.

Das Getriebe 12 überträgt Drehmoment vom Motor 11 an die Kraftübertragung 10 und ändert das Verhältnis von Motorum drehungen zu den Umdrehungen der Antriebsräder. Ein Getriebe 12 bei diesem Beispiel verwendet ein System von Getrieberädern unterschiedlicher Größe, die auf zwei parallelen Wellen angeord net sind, wie in Fig. 3 gezeigt ist.

Das Drehmoment wird vom Getriebe 12 an die Kraftübertragung 10 über deren Eingangswelle 13 übertragen. Die Eingangswelle 13 der Kraftübertragung und die hintere Antriebswelle 14 sind in einer Linie ausgerichtet angeordnet und miteinander verbunden, so daß das Antriebsdrehmoment direkt von der Eingangs welle der Kraftübertragung an die hintere Antriebswelle 14 zum Antrieb der Hinterräder 16 übertragen wird.

Die Übertragungskupplung 15 ist an einem Punkt im Antriebs strang zur Übermittlung des Drehmoments an die Vorderräder 19 angeordnet und kann das an die Vorderräder 19 übertragene Drehmoment ändern. Wie in Fig. 3 dargestellt ist, umfaßt die Übertragungskupplung 15 eine Kupplungstrommel 15a, die an der Eingangswelle 13 der Kraftübertragung und der hinteren Antriebswelle 14 befestigt ist, mit der Kupplungstrommel 15a in Eingriff stehende Reibungsplatten 15b, um eine Relativ drehung dazwischen zu verhindern, eine Kupplungsnabe 15c, welche drehbar auf der Eingangswelle 13 der Kraftübertragung angeordnet ist, mit der Kupplungsnabe 15c in Eingriff stehende Reibungsscheiben 15d, die alternierend mit den Reibungsplatten 15b angeordnet sind, um eine Relativdrehung zwischen der Kupplungsnabe und den Reibungsscheiben zu verhindern, einen auf einer Seite der alternierenden Anordnung der Reibungsplatten 15b und Reibungsscheiben 15d angeordneten Kupplungskolben 15e, und eine zwischen den Kupplungskolben 15e und der Kupp lungstrommel 15a angeordnete Zylinderkammer 15f.

Der Getriebezug 20 der Kraftübertragung 10 weist ein erstes Zahnrad 20a auf, welches auf der Kupplungsnabe 15c der Über tragungskupplung 15 angeordnet ist, ein zweites Zahnrad 20c auf einer Zwischenwelle 20b, und ein drittes Zahnrad 20d auf der vorderen Antriebswelle 21. Wenn sich die Übertragungs kupplung 15 im Eingriff befindet, so wird das Antriebsdreh moment über die Übertragungskupplung 15 und den Getriebezug 20 zum Antrieb der Vorderräder 19 an die vordere Antriebswelle 21 übertragen.

Fig. 4 zeigt ein Beispiel für die Kraftübertragung 10. Die Kraftübertragungskupplung 15, der Getriebezug 20 und andere Teile sind in ein Übertragungsgehäuse 22 eingeschlossen. Die Kraftübertragung 15 gemäß Fig. 4 ist weiterhin mit einer Tellerplatte 15g versehen sowie einer Ausrückfeder 15h, einem Öleinlaßanschluß 24 für die Kupplung, einem Kupplungsölkanal 25, einer hinteren Ausgangswelle 26, einem Schmierölkanal 27, einem Ritzel 28 zur Geschwindigkeitsmessung, einer Öl dichtung 29, einem Lager 30, Nadellagern 31, einem Axiallager 32 und einem Kupplungsflansch 33. Bei diesem Beispiel sind die Eingangswelle 13 der Übertragung und die hintere Antriebs welle 14 durch die hintere Ausgangswelle 26 verbunden.

Wie aus Fig. 3 hervorgeht, ist das Steuersystem D für die Verteilung des Antriebsdrehmoments bei dieser Ausführungsform mit einer Druckquelle 50 versehen, um einen Öldruck für den Eingriff der Übertragungskupplung 15 zu erzeugen, und mit einem Drucksteuergerät 40, um durch Steuern des Öldrucks der Druckquelle 50 einen Kupplungsdruck P zu erzeugen.

Die Druckquelle 50 weist eine Ölpumpe 51 auf sowie einen Pumpendruckkanal 52, einen Kupplungsdruckkanal 53, einen Ablaßkanal 54, einen Vorratstank 55 und einen Saugkanal 56. Das Drucksteuergerät 40 weist ein im Ablaßkanal 54 angeord netes elektromagnetisches Proportional-Entlastungsventil 46 auf. Das Entlastungsventil 46 ist mit einer Magnetspule 46a und einem Ölkontrollkanal 46b versehen.

Das Steuersystem D für die Verteilung des Antriebsdrehmoments weist einen Vorderrad-Drehgeschwindigkeitssensor 41, einen Hinterrad-Drehgeschwindigkeitssensor 42, einen Querbeschleu nigungssensor 43 und eine Steuereinheit 45 auf.

Die Geschwindigkeiten der Vor- und Hinterräder können an unterschiedlichen Stellen an dem Antriebssystem durch Ver wendung unterschiedlicher Arten von Sensoren gemessen werden. Zum Beispiel können der Vorderrad-Geschwindigkeitssensor 41 beziehungsweise der Hinterrad-Geschwindigkeitssensor 43 in der vorderen Antriebswelle 21 beziehungsweise der hinteren Antriebswelle 14 vorgesehen werden, und jeder Sensor besteht aus einem Sensorrotor, der fest an der Welle 21 oder 14 ange bracht ist, und einem in der Nähe des Sensorrotors angeordneten Aufnehmer, um eine Magnetfeldänderung festzustellen. Alternativ hierzu kann jeder der Vorderradgeschwindigkeitssensoren 41 und Hinterradgeschwindigkeitssensoren 42 an den Rädern 19 oder 17 oder deren Nähe angeordnet sein. Der Vorderradge schwindigkeitssensor 41 beziehungsweise der Hinterradgeschwin digkeitssensor 42 erzeugen ein Vorderradgeschwindigkeits signal (nf) beziehungsweise ein Hinterradgeschwindigkeits signal (nr), die beispielsweise sinusförmige Signale sind.

Ein G-Sensor wird als Querbeschleunigungssensor 43 verwendet.

Der Querbeschleunigungssensor 43 mißt eine Querbeschleunigung Yg des Fahrzeugs und erzeugt ein Querbeschleunigungssignal (yg).

Ein Hauptbestandteil der Steuereinheit 45 gemäß dieser Aus führungsform ist ein auf dem Fahrzeug angebrachter Mikro computer. Die hauptsächlichen Funktionen der Steuereinheit 45 sind die Berechnung einer Geschwindigkeitsdifferenz ΔN (= Nr - Nf) zwischen der vorderen Antriebswelle 21 und der hinteren Antriebswelle 14 aus den Geschwindigkeitssignalen (nf) und (nr), die von dem Vorderradgeschwindigkeitssensor 41 und dem Hinterradgeschwindigkeitssensor 42 eingegeben werden, und die Steuerung der Antriebsdrehmomentverteilung zwischen den Vorderrädern 19 und Hinterrädern 17 durch Aus senden eines Stromsteuersignals (i) an das elektromagnetische Ventil 46. Demzufolge ändert die Steuereinheit 45 mit wachsender Geschwindigkeitsdifferenz ΔN die Antriebsdrehmomentverteilung in Richtung auf Vierradantrieb durch Erhöhung eines vorderen Antriebsmoments ΔT, nämlich eines Antriebsdrehmoments, welches durch die Übertragungskupplung 15 an die Vorderräder 19 über tragen wird (also den Kupplungsdruck P). Weiterhin empfängt die Steuereinheit 45 das Querbeschleunigungssignal (yg) von dem Querbeschleunigungssensor 43 und ändert eine Steuercharak teristik zwischen ΔT und ΔN in Übereinstimmung mit der Querbeschleunigung Yg. Wie in Fig. 5 dargestellt ist, umfaßt die Steuereinheit 45 gemäß dieser Ausführungsform ein Eingangs interface 451, RAM 452, ROM 453, CPU 454 und ein Ausgangs interface 455. In dem ROM (read only memory) 453 ist die Steuercharakteristik zwischen dem vorderen Antriebsdrehmoment ΔT und der Vorderrad- und Hinterradgeschwindigkeitsdifferenz ΔN in Form einer mathematischen Gleichung gespeichert, die ausgedrückt ist durch ΔT=Kt·ΔN (wobei Kt eine Steuerkonstante ist). Fig. 8 stellt die bei der ersten Ausführungsform ver wendete Steuercharakteristik dar.

Das elektromagnetische proportionale Entlastungsventil 46 ist so angeordnet, daß der Kupplungsdruck P der Übertragungs kupplung 15 auf Null gesetzt wird (P=0), wenn ein Stromwert I* des Steuersignals (I) gleich Null ist (I*=0). Wenn I* <0 ist, so bewegt sich das Ventil 46 in Richtung auf seine geschlossene Position, um den Öldurchfluß in dem Ablaßkanal 54 zu regulieren, und erhöht den Kupplungsdruck P auf einen dem Stromwert I* entsprechenden Wert durch Steuerung des Ausgangsdrucks der Pumpe 51, wie in Fig. 6 dargestellt ist.

Die Übertragungskupplung 15 ändert das durch sie übertragene vordere Antriebsdrehmoment ΔT in Übereinstimmung mit dem Kupplungsdruck P. Fig. 7 zeigt die Beziehung zwischen ΔT und P, die durch die folgende Gleichung gegeben ist:

P = ΔT/(µ·S·2n·Rm)

wobei µ ein Reibungskoeffizient zwischen den Reibungsplatten und Scheiben ist, S eine Fläche des Kolbens, auf die der Druck ausgeübt wird, n die Anzahl der Reibungsscheiben und Rm ein für Drehmomentübertragung wirksamer Radius der Reibungs scheiben ist. Daher wird das vordere Antriebsdrehmoment ΔT proportional zum Kupplungsdruck P vergrößert.

Das Steuersystem zur Verteilung des Antriebsdrehmoments gemäß der ersten Ausführungsform arbeitet wie nachfolgend angegeben:

Das Steuersystem der ersten Ausführungsform ist gekennzeichnet durch Verwendung des Querbeschleunigungssensors 43 zur direkten Messung der Querbeschleunigung, und durch die Steuercharak teristik, bei welcher ΔT entlang einer geraden Linie bei einer Vergrößerung von ΔN vergrößert wird, wie in Fig. 8 dargestellt ist.

Fig. 9 ist ein Flußdiagramm mit einer Darstellung von Betriebs abläufen des Steuersystems gemäß der ersten Ausführungsform.

In einem Schritt 100 von Fig. 9 liest die Steuereinheit 45 die Vorderradgeschwindigkeit Nf, die Hinterradgeschwindig keit Nr und die Querbeschleunigung Yg von den Sensoren 41, 42 und 43.

In einem nächsten Schritt 101 berechnet die Steuereinheit 45 die Geschwindigkeitsdifferenz ΔN der Vorder- und Hinter räder aus Nf und Nr, die in dem Schritt 100 erhalten wurden, unter Verwendung der Gleichung ΔN=Nr-Nf.

In einem Schritt 102 bestimmt die Steuereinheit 45 die Steuer konstante Kt aus der im Schritt 100 erhaltenen Querbeschleu nigung Yg entsprechend der Gleichung Kt = f₁(Yg). Bei dieser Ausführungsform ist Kt=Ka, wenn 0Yg<Y1; Kt=Kb, wenn Y1Yg<Y2; und Kt=Kc, wenn Y2Yg ist; wobei Ka, Kb und Kc konstante Werte sind und Ka<Kb<Kc.

In einem Schritt 103 bestimmt die Steuereinheit 45 das Front antriebsdrehmoment ΔT unter Verwendung von ΔN, welches im Schritt 101 erhalten wurde, und der Steuerkonstante Kt, die in dem Schritt 102 bestimmt wurde. Der Betriebsablauf des Schrittes 103 wird ausgedrückt durch ΔT=f₂(ΔN). Bei dieser Ausführungsform gilt ΔT=KtΔN, wenn N0 ist, und ΔT =0, wenn N 0 ist.

Bei dieser Ausführungsform wird die Steuerkonstante Kt schritt weise geändert, und die Steuerkonstante Kt nimmt drei diskrete vorher festlegbare Werte an. Allerdings kann die Steuerkonstante Kt auch kontinuierlich in umgekehrtem Verhältnis zur Querbe schleunigung Yg variiert werden (beispielsweise Kt=Ka/Yg, wobei Kc<Kt<Ka gilt). Weiterhin ist es möglich, das Frontan triebsdrehmoment ΔT direkt aus Yg und ΔN zu bestimmen, ohne den gesonderten Schritt zur Bestimmung von Kt.

In einem Schritt 104 gibt die Steuereinheit 45 das Steuersi gnal (i) aus, welches den Stromwert I* aufweist, durch welchen der Kupplungsdruck P erhalten werden kann, der dem Antriebsdreh moment ΔT entspricht, welches im Schritt 103 bestimmt wurde.

Das Steuersystem D zur Verteilung des Antriebsdrehmoments gemäß der ersten Ausführungsform weist die folgenden Vorteile auf:

1. Das Steuersystem nach dieser Ausführungsform kann Informa tionen über den Reibungskoeffizienten einer Straßenoberfläche durch Überwachung der Querbeschleunigung Yg mit dem Sensor 43 erhalten, ohne irgendeinen Straßenoberflächenzustandssensor zu verwenden, beispielsweise einen Sensor zur Messung eines Straßenoberflächen-Reibungskoeffizienten. Insbesondere kann die Steuereinheit feststellen, daß sich das Fahrzeug auf einer Straßenoberfläche mit einem hohen Reibungskoeffizienten in einer Drehbewegung befindet, nämlich durch Messung hoher Werte der Querbeschleunigung Yg.

2. Wenn die Querbeschleunigung Yg hoch ist, setzt das Steuer system die Steuercharakteristik mit einer niedrigen Anstiegs rate des Kupplungsdrucks P unter Bezug auf die Geschwindig keitsdifferenz ΔN ein (beispielsweise die durch die Steuer konstante Kc bestimmte Charakteristik). In diesem Fall hält das Steuersystem das an die vorderen Räder 19 übertragene Frontantriebsdrehmoment ΔT niedrig und hält die Antriebs drehmomentverteilung in der Nähe des Zustands für Zweiradan trieb. Daher kann das Steuersystem nach dieser Ausführungs form verhindern, daß leicht ein Herausdriften erfolgt, und kann ein zufriedenstellendes Kurvenverhalten auf einer Straßen oberfläche mit hohem Reibungskoeffizienten bereitstellen.

3. Wenn die Querbeschleunigung Yg niedrig ist (beispielsweise, wenn sich das Fahrzeug geradeaus bewegt, startet, oder eine Kurve auf einer Straßenoberfläche mit niedrigem Reibungs koeffizienten fährt), verwendet dieses Steuersystem die Steuer charakteristik einer hohen Anstiegsrate des Kupplungsdrucks (etwa die durch den Steuerkonstantenwert Ka festgelegte Charak teristik). Daher erhöht dieses Steuersystem die Tendenz der Antriebsdrehmomentverteilung in Richtung auf Vierradantrieb durch Erhöhung des Frontantriebsdrehmoments ΔT, so daß die Startfähigkeit und die Stabilität beim Geradeausfahren verbes sert wird, und ein leichtes Auftreten einer Drehung oder eines Herausdriftens beim Kurvenfahren verhindert werden kann.

4. Das Steuersystem der ersten Ausführungsform ändert die Steuercharakteristik durch Änderung der Steuerkonstanten Kt. Daher muß der Speicherabschnitt der Steuereinheit der ersten Ausführungsform keine große Speicherkapazität aufweisen, sondern nur eine mathematische Gleichung speichern können.

Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in den Fig. 10 und 11 dargestellt.

Das Steuersystem zur Verteilung des Antriebsdrehmoments nach der zweiten Ausführungsform gleicht grundsätzlich dem der ersten Ausführungsform. Wie in Fig. 10 gezeigt ist, verwendet jedoch das Steuersystem gemäß der zweiten Ausführungsform anstelle des Querbeschleunigungssensors 43 aus Fig. 5 einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 44 zur Messung einer Fahrzeug geschwindigkeit V und zur Erzeugung eines Fahrzeuggeschwindig keitssignals (v), und einen Steuerwinkelsensor 47 zur Messung eines Steuerwinkels R (beispielsweise eines Steuerwinkels) und zur Erzeugung eines Steuerwinkelsignals (R). Weiterhin ist, wie aus Fig. 11 hervorgeht, die Steuereinheit 45 der zweiten Ausführungsform so ausgebildet, daß sie die Quer beschleunigung Yg durch Schätzung bestimmt und die Geschwindig keitsdifferenz ΔN der Vorder- und Hinterräder korrigiert, um den Einfluß eines Drehkreisradius zu eliminieren.

In einem Schritt 110 von Fig. 11 liest die Steuereinheit 45 gemäß Fig. 10 die Vorderradgeschwindigkeit Nf, die Hinter radgeschwindigkeit Nr, die Fahrzeuggeschwindigkeit V und den Steuerwinkel R, welche durch die Sensoren 41, 42, 44 beziehungsweise 47 gemessen werden.

In einem nächsten Schritt 111 berechnet die Steuereinheit 45 einen Drehkreisradius R aus der Fahrzeuggeschwindigkeit V und dem Steuerwinkel R, die im Schritt 110 erhalten wurden, und berechnet dann eine Referenz-Geschwindigkeitsdifferenz Nref der Vorder- und Hinterräder aus dem Drehkreisradius R und der Fahrzeuggeschwindigkeit V. Die Berechnung des Dreh kreisradius R wird ausgedrückt durch R = f(R,V), und die Berechnung von Nref wird ausgedrückt durch Nref = f(R,V).

Alternativ können die Fahrzeuggeschwindigkeit V und der Dreh kreisradius R durch Verwendung von Sensoren gemessen werden, welche eine Drehgeschwindigkeit Nfl des linken Vorderrads 19 und eine Drehgeschwindigkeit Nfr des rechten Vorderrads 19 messen, anstelle der Kombination des Fahrzeuggeschwindig keitssensors 44 und des Steuerwinkelsensors 47. In diesem Falle werden V und R durch Verwendung der vorliegenden Glei chungen erhalten:

V = (1/2) (Nfl-Nfr)
Δw = Nfl-Nfr
R = K V/Δw

In einem Schritt 112 berechnet die Steuereinheit 45 eine reale Geschwindigkeitsdifferenz Nreal der Vorder- und Hinter räder aus der im Schritt 110 erhaltenen Vorderradgeschwin digkeit Nf und Hinterradgeschwindigkeit Nr. Die Berechnung wird ausgedrückt durch Nreal = Nr-Nf.

In einem Schritt 113 bestimmt die Steuereinheit 45 die Querbe schleunigung Yg aus der Fahrzeuggeschwindigkeit V, dem Dreh kreisradius R und einer Konstante K durch eine Berechnung, die ausgedrückt wird durch Yg=K(V²/R).

Ein Schritt 114 ist im wesentlichen der gleiche wie der Schritt 102 gemäß Fig. 9. Im Schritt 114 bestimmt die Steuereinheit 45 die Steuerkonstante Kt aus der im Schritt 113 erhaltenen Querbeschleunigung Yg auf dieselbe Weise wie im Schritt 102.

In einem Schritt 115 bestimmt die Steuereinheit 45 eine Steuer geschwindigkeitsdifferenz ΔN der Vorder- und Hinterräder aus der Referenz-Geschwindigkeitsdifferenz Nref, welche im Schritt 111 erhalten wurde, und der im Schritt 112 erhaltenen realen Geschwindigkeitsdifferenz Nreal. Die Berechnung wird ausgedrückt durch ΔN = Nreal - Nref. Daher ist das Steuersystem der zweiten Ausführungsform so ausgebildet, daß es den Einfluß des Drehkreisradius R auf die Geschwindigkeitsdifferenz der Vorder- und Hinterräder durch Subtraktion von Nref von Nreal ausschaltet.

Ein Schritt 116 ist im wesentlichen derselbe wie der Schritt 103 von Fig. 9. Im Schritt 116 berechnet die Steuereinheit 45 das Frontantriebsdrehmoment ΔT aus dem Steuer-Geschwindig keitsdifferenzsignal ΔN der Vorder- und Hinterräder, welches im Schritt 115 erhalten wurde, auf dieselbe Weise wie im Schritt 103.

In einem Schritt 117 gibt die Steuereinheit 45 das Steuersignal (i) des Stromwerts I* aus, um den Kupplungsdruck P zu erhalten, welcher dem im Schritt 116 erhaltenen Frontantriebsdrehmoment ΔT entspricht.

Bei der zweiten Ausführungsform wird die Querbeschleunigung Yg durch Berechnung aus der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Steuerwinkel oder aus den Geschwindigkeiten des rechten und linken Vorderrades bestimmt. Eine derartige Schätzung von Yg kann infolge des Reibungskoeffizienten einer Straßenober fläche geringe Fehler aufweisen, ist jedoch aus den nach stehend angegebenen Gründen immer noch nützlich.

(a) Im allgemeinen ist es nicht möglich, auf einer Straßen oberfläche mit niedrigem Reibungskoeffizienten eine ausreichende Antriebskraft zu erhalten. Daher kann die Fahrzeuggeschwin digkeit V während einer Drehung unter Beschleunigung nicht allzusehr erhöht werden.
(b) Wenn die Vorderräder auf einer Straßenoberfläche mit geringem Reibungskoeffizienten in den Driftzustand geraten, so wird der berechnete Wert der Geschwindigkeitsdifferenz Δw des linken und rechten Vorderrades klein.
(c) Wenn die Hinterräder auf einer Straßenoberfläche mit geringem Reibungskoeffizienten in den Driftzustand gelangen, so wird der berechnete Wert des Drehkreises R groß, da der Fahrer das Steuerrad zurückdreht, um eine Drehung des Fahrzeugs zu verhindern.

Daher kann das Steuersystem gemäß der zweiten Ausführungsform nicht nur die aktuelle Querbeschleunigung auf einer Straßen oberfläche mit hohem Reibungskoeffizienten korrekt feststellen, sondern einen eng an die aktuelle Querbeschleunigung ange näherten Schätzwert selbst auf einer Straßenoberfläche mit geringem Reibungskoeffizienten bereitstellen, und zwar aus den voranstehend angegebenen Gründen (a) bis (c).

Das Steuersystem nach der zweiten Ausführungsform weist, über die Vorteile der ersten Ausführungsform hinaus, folgende Vorteile auf:

5. Das Steuersystem kann Informationen über die Querbeschleu nigung erlangen, ohne den Querbeschleunigungssensor zu verwen den, nämlich durch Verwendung des Fahrzeuggeschwindigkeits sensors und des Steuerwinkelsensors, die in anderen Steuer systemen weit verbreitet sind, oder durch Verwendung der Geschwindigkeitssensoren für das linke und rechte Vorderrad.

6. Die Geschwindigkeitsdifferenz der Vorder- und Hinterräder wird zum Ausschalten des Einflusses des Drehkreisradius korri giert. Daher wird die Steuerung der Verteilung des Antriebs drehmoments auf der Grundlage der tatsächlich wirksamen Ge schwindigkeitsdifferenz zwischen Vorder- und Hinterrädern durchgeführt, so daß sich die Genauigkeit der Steuerung ver bessert.

Eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in den Fig. 12 und 13 dargestellt.

Das Steuersystem für die Verteilung des Antriebsdrehmoments gemäß der dritten Ausführungsform gleicht grundsätzlich dem gemäß der ersten Ausführungsform. Allerdings unterscheidet sich die dritte Ausführungsform von der ersten und zweiten Ausführungsform in der Steuercharakteristik zwischen ΔT und ΔN.

Bei der dritten Ausführungsform wird, wie in Fig. 12 darge stellt ist, das an die Vorderräder 19 übertragene Frontantriebs drehmoment ΔT erhöht bei einem Anstieg der Geschwindigkeits differenz ΔN der Vorder- und Hinterräder entlang einer vorher festlegbaren graduell geraden Linie, bis ΔN einen vorher festlegbaren Schwellenwert ΔNx annimmt. Bei dem Schwellen wert ΔNx beginnt das Vorderantriebsdrehmoment ΔT stärker anzusteigen. Oberhalb des Schwellenwerts ΔNx wird das Frontan triebsdrehmoment ΔT bei einer Erhöhung von ΔN entlang einer steilen geraden Linien erhöht, welche die graduelle gerade Linie an einem Umkehrpunkt schneidet, bei welchem ΔN gleich dem Schwellenwert ist. Der Schwellenwert ΔNx wird entlang der graduellen Linie in Übereinstimmung mit der Querbeschleuni gung Yg verschoben. Demzufolge wird die steile gerade Linie in Übereinstimmung mit Yg verschoben, jedoch bleibt ihre Steigung bei dieser Ausführungsform unverändert.

Das Steuersystem gemäß der dritten Ausführungsform verwendet den Vorderrad-Geschwindigkeitssensor 41, Hinterrad-Geschwindig keitssensor 42 und den Querbeschleunigungssensor 43 wie in der ersten Ausführungsform, und ist wie in Fig. 2 dargestellt ausgebildet.

In dem Flußdiagramm von Fig. 13, welches den Betriebsablauf bei der dritten Ausführungsform zeigt, liest zunächst in einem Schritt 120 die Steuereinheit 45 die Vorderradgeschwin digkeit Nf, die Hinterradgeschwindigkeit Nr und die Querbe schleunigung Yg, welche durch die Sensoren 41, 42 beziehungs weise 43 gemessen werden.

In einem Schritt 121 berechnet die Steuereinheit 45 die Ge schwindigkeitsdifferenz ΔN (= Nr - Nf) der Vorder- und Hinter räder durch Verwendung von Nr und Nf, die im Schritt 120 erhalten wurden.

In einem Schritt 122 bestimmt die Steuereinheit 45 den Geschwin digkeitsdifferenz-Schwellenwert ΔNx durch Berechnung aus der Querbeschleunigung Yg, die im Schritt 120 erhalten wurde. Die Berechnung des Schritts 122 wird ausgedrückt durch ΔNx = f(Yg). Die bei dieser Ausführungsform verwendete Gleichung ist: ΔNx = K Yg+ΔN₀, wobei ΔN₀ ein vorher festlegbarer Referenzschwellenwert ist.

In einem Schritt 123 bestimmt die Steuereinheit 45 eine Abbildung M in Übereinstimmung mit dem im Schritt 122 erhaltenen Ge schwindigkeitsdifferenz-Schwellenwert ΔNx. Die Abbildung M ist eine Beziehung zwischen ΔT und ΔN, welche die Steuer charakteristik repräsentiert. Dann bestimmt die Steuerein heit 45 das Frontantriebsdrehmoment ΔT, welches zu dem Wert der Geschwindigkeitsdifferenz ΔN der Vorder- und Hinterräder gehört, welcher im Schritt 121 erhalten wurde, durch Verwendung der durch ΔNx bestimmten Abbildung M.

In einem Schritt 124 gibt die Steuereinheit 45 das Steuersi gnal (i) des Stromwerts I* aus, um den Kupplungsdruck P zu erhalten, welcher zu dem im Schritt 123 bestimmten ΔT gehört.

Das derart aufgebaute Steuersystem der dritten Ausführungs form bietet den folgenden Vorteil zusätzlich zu den Vorteilen der ersten Ausführungsform:

7. Das Frontantriebsdrehmoment ΔT wird graduell bei einem Ansteigen der Geschwindigkeitsdifferenz ΔN der Vorder- und Hinterräder erhöht, wenn die Geschwindigkeitsdifferenz ΔN niedrig ist, und steil erhöht, wenn die Geschwindigkeits differenz oberhalb des Schwellenwerts ΔNx hoch ist. Daher kann gleichzeitig erreicht werden, daß ein Bremsen in engen Kurven in einem Bereich, in welchem ΔN klein ist, vermieden wird, und daß die Leistung beim Startvorgang und beim Beschleunigen in einem Bereich verbessert wird, in welchem ΔN hoch ist.

Bei den vorliegenden Ausführungsformen kann ein Nachsuchen in einer Tabelle anstelle einer Berechnung von ΔT vorgesehen werden. Beispielsweise kann das Steuersystem so ausgebildet sein, daß es mehrere vorbereitete Tabellen entsprechend unterschied licher Arten der Steuercharakteristik zwischen ΔT und ΔN gespeichert hat, und daß eine dieser Tabellen in Übereinstimmung mit der Querbeschleunigung Yg ausgewählt wird.

Der Kupplungsöldruck kann auf unterschiedliche Weisen gesteuert werden. Beispielsweise kann ein Einschaltzeit-Steuersystem vorgesehen werden, welches ein Magnetventil verwendet, das einen Fluidkanal in Reaktion auf ein periodisches Impulssignal öffnet und schließt.

Wahlweise kann eine elektromagnetische Kupplung, eine die Viskosität eines Fluids nutzende Kupplung verwendet werden oder andere Kupplungen, anstelle der Mehrscheibenreibungskupp lung der voranstehenden Ausführungsformen.

Claims

1. Steuersystem zur Verteilung der Antriebskraft eines allradgetriebenen Fahrzeuges,
mit einer Antriebsquelle,
mit primären Antriebsrädern,
mit sekundären Antriebsrädern,
mit einem Übertragungsmechanismus zur Übertragung eines Antriebsdrehmoments von der Antriebsquelle an die primären und sekundären Antriebsräder,
mit einer Übertragungskupplung, die als Teil des Übertragungsmechanismus in einem Antriebsstrang zu den sekundären Rädern zur Antriebsdrehmomentverteilung zwischen primären und sekundären Rädern angeordnet ist,
mit einer mit der Übertragungskupplung verbundenen Betä tigungseinrichtung, die durch Variation einer Kupplungs eingriffskraft die Antriebsdrehmomentverteilung steuert,
mit einer Einrichtung zum Ermitteln der Differenz der Umdrehungsgeschwindigkeit der primären Antriebsräder zur Umdrehungsgeschwindigkeit der sekundären Antriebsräder, und
mit einer Steuereinrichtung zum Steuern der Betätigungs einrichtung in Abhängigkeit von den mit der Einrichtung zum Ermitteln der Umdrehungsgeschwindigkeitsdifferenz von primären und sekundären Antriebsrädern ermittelten Werten, dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuereinrichtung (3) außerdem mit einer Einrichtung (202) zum Erfassen einer Querbeschleunigung (Yg) verbunden ist zur Erzeugung eines Steuersignals (i), das die Kupplungseingriffskraft so steuert, daß bei wachsender Radgeschwindigkeitsdifferenz (ΔN) die Kupplungseingriffskraft bei hoher Querbeschleunigung weniger erhöht wird, als bei niedriger Querbeschleunigung.

2. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Steuereinrichtung (3) eine Signaler zeugungseinrichtung (45) zur Erhöhung der Kupplungseingriffs kraft der Übertragungskupplung (15) aufweist, um eine Tendenz zu einem Vierradantrieb bei einer Erhöhung der Radgeschwin digkeitsdifferenz (ΔN) zu erhöhen, indem das Steuersignal (i), welches die Kupplungseingriffkraft repräsentiert, in Übereinstimmung mit einer Steuercharakteristik zwischen der Kupplungseingriffskraft und der Radgeschwindigkeitsdifferenz (ΔN) erzeugt wird, und daß eine Charakteristik-Bestimmungs einrichtung zur Variation der Steuercharakteristik (Kt) in Übereinstimmung mit der Querbeschleunigung (Yg) vorgesehen ist, so daß eine Anstiegsrate der Kupplungseingriffskraft in Bezug auf die Radgeschwindigkeitsdifferenz (ΔN) zumindest innerhalb eines begrenzten Bereichs der Radgeschwindigkeits differenz (ΔN) vergrößert wird, wenn die Querbeschleunigung (Yg) abnimmt.

3. Steuersystem nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Übertragungskupplung und die Betätigungs einrichtung für eine kontinuierliche Variation der Kupplungs eingriffskraft ausgebildet sind und daß die Steuereinrichtung die Kupplungseingriffskraft kontinuierlich und monoton bei einer Erhöhung der Radgeschwindigkeitsdifferenz (ΔN) erhöht.

4. Steuersystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Charakteristik-Bestimmungseinrichtung (45) Bezie hungen zwischen Kupplungseingriffskraft und Radgeschwindigkeitsdifferenz (ΔN) auswählt, wobei bei einem festgelegten hohen Wert der Querbeschleunigung die Beziehung graduell ansteigt und wobei bei einem fest gelegten niedrigen Wert der Querbeschleunigung, der nied riger als der festgelegte hohe Wert ist, die Beziehung steil ansteigt, so, daß für jeden gegebenen Wert der Radgeschwindigkeitsdifferenz (ΔN) die Kupplungseingriffs kraft bei der steilen Beziehung gleich oder höher ist als bei der graduellen Beziehung.

5. Steuersystem nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die Steuercharakteristik linear ist, so daß die Steuercharakteristik durch eine lineare Gleichung ausdrückbar ist, und daß die Charakteristik-Bestimmungsein richtung (45) eine Einrichtung zur Variation der Steuercharak teristik durch Variieren eines in der linearen Gleichung auftauchenden Parameters in Überstimmung mit der Querbeschleu nigung (Yg) aufweist.

6. Steuersystem nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, daß die primären Antriebsräder Hinterräder (17) sind, die sekundären Antriebsräder Vorderräder (19) sind, und daß die Radgeschwindigkeitsdifferenz (ΔN) eine Differenz ist, welche aus einer Subtraktion einer Umdrehungs geschwindigkeit der Vorderräder (19) von einer Umdrehungs geschwindigkeit der Hinterräder (17) resultiert.

7. Steuersystem nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet, daß die Steuercharakteristik eine durch eine derartige Gleichung ausgedrückte Charakteristik ist, daß die Kupplungseingriffskraft einer vorher festlegbaren Konstante plus einem Produkt gleicht, welches durch Multi plikation der Radgeschwindigkeitsdifferenz (ΔN) durch den Parameter erhalten wird, und daß die Charakteristik-Bestimmungs einrichtung (45) eine Einrichtung zur Variation der Steuer charakteristik durch Erniedrigung des Parameters bei einer Erhöhung der Querbeschleunigung (Yg) und Festlegung der vorher festlegbaren Konstante unabhängig von einer Variation der Querbeschleunigung (Yg) aufweist.

8. Steuersystem nach Anspruch 7, dadurch gekenn zeichnet, daß die Charakteristik-Bestimmungseinrichtung eine Einrichtung zum Setzen des Parameters (Kt) auf einen vorher festlegbaren hohen Parameterwert (Ka) aufweist, wenn die Querbeschleunigung (Yg) gleich oder größer als null und kleiner als ein vorher festlegbarer erster Wert (Y1) ist, auf einen vorher festlegbaren mittleren Parameterwert (Kb), welcher kleiner als der hohe Parameterwert (Ka) ist, wenn die Querbeschleunigung (Yg) gleich oder größer als der erste Wert (Y1) und kleiner als ein vorher festlegbarer zweiter Wert (Y2) ist, welcher höher als der erste Wert (Y1) ist, und auf einen vorher festlegbaren niedrigen Parameterwert (Kc), wenn die Querbeschleunigung (Yg) gleich oder größer ist als der zweite Wert (Y2).

9. Steuersystem nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, daß die Querbeschleunigungsmeßeinrichtung einen Querbeschleunigungssensor (43) umfaßt.

10. Steuersystem nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, daß die Querbeschleunigungsmeßeinrichtung einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (44) zur Messung einer Fahrzeuggeschwindigkeit (V) des Fahrzeugs umfaßt sowie einen Steuerwinkelsensor (47) zur Messung eines Steuerwinkels (R) des Fahrzeugs, und daß die Steuereinrichtung (45) eine Ein richtung zur geschätzten Bestimmung der Querbeschleunigung (Yg) aus der Fahrzeuggeschwindigkeit (V) und dem Steuerwinkel (R) umfaßt.

11. Steuersystem nach Anspruch 10, dadurch gekenn zeichnet, daß die Steuereinrichtung (45) eine Einrichtung zur Bestimmung eines Drehkreisradius (R) des Fahrzeugs aus der Fahrzeuggeschwindigkeit (V) und dem Steuerwinkel (R) umfaßt durch Verwendung einer vorher festlegbaren ersten mathematischen Gleichung (R=f (R, V)), Bestimmung eines Re ferenzwertes (Nref) der Radgeschwindigkeitsdifferenz aus dem Drehkreisradius (R) und der Fahrzeuggeschwindigkeit (V) unter Verwendung einer vorher festlegbaren zweiten mathematischen Gleichung (Nref=f (R, V)), und Bestimmung eines korrigierten Wertes der Radgeschwindigkeitsdifferenz, welcher einer Differenz (ΔN) gleicht, welche durch Subtraktion des Referenzwerts (Nref) der Radgeschwindigkeitsdifferenz von einem realen Wert (Nreal) der Radgeschwindigkeitsdifferenz erhalten wird, welcher direkt von einem Ausgangssignal der Radgeschwindig keitsdifferenzmeßvorrichtung erhalten wird.

12. Steuersystem nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet, daß die Steuercharakteristik derart ist, daß die Kupplungseingriffskraft graduell mit einer Erhöhung der Radgeschwindigkeitsdifferenz mit einer vorher festleg baren ersten konstanten Rate erhöht wird, bis die Radgeschwin digkeitsdifferenz gleich einem Wert des Parameters wird, und steil mit einem weiteren Ansteigen der Radgeschwindig keitsdifferenz oberhalb des Werts des Parameters bei einer vorher festlegbaren zweiten konstanten Rate erhöht wird, welche höher als die erste Rate ist, und daß die Charakteris tik-Bestimmungseinrichtung (45) eine Einrichtung zur Variation der Steuercharakteristik durch Erhöhung des Parameters, wenn die Querbeschleunigung (Yg) ansteigt, aufweist.