DE3904920A1

DE3904920A1 - Steuereinrichtung fuer ein kraftfahrzeug mit vierradantrieb

Info

Publication number: DE3904920A1
Application number: DE3904920A
Authority: DE
Inventors: Takaaki Eguchi; Yuzo Sakita
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1988-02-18
Filing date: 1989-02-17
Publication date: 1989-08-31
Anticipated expiration: 2009-02-18
Also published as: US4949265A; JPH0829670B2; DE3904920C2; JPH01212619A

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit Vierradantrieb gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Steuereinrichtungen für das Antriebs- und Lenksystem von Kraftfahrzeugen werden beschrieben in den folgenden US-Patentschriften: 47 57 870, 47 54 834, 47 73 500 und 47 76 424.

Zur gezielten Beeinflussung des Lenkverhaltens eines Kraftfahrzeugs sind bereits Hilfs-Lenksysteme vorgeschlagen worden, die auf die Hinterräder des Fahrzeugs wirken. Bei Fahrzeugen mit Vierradantrieb sind außerdem Steuereinrichtungen bekannt, die die Aufteilung der Antriebskraft auf die Vorder- und Hinterräder steuern.

In der japanischen Patentanmeldung Nr. 62-302 472 (= Europäische Patentanmeldung 88 119 907.9) wird eine Steuereinrichtung der eingangs genannten Art vorgeschlagen, mit der die Aufteilung der Antriebskraft zwischen Vorder- und Hinterrädern derart gesteuert wird, daß bei einer Zunahme der Differenz der Radgeschwindigkeiten zwischen Vorder- und Hinterrädern die Antriebskraft für die langsamer laufenden Räder erhöht wird. Wenn diese Steuereinrichtung bei einem Fahrzeug angewandt wird, bei dem die Hinterräder ständig angetrieben sind, so wird durch die Steuereinrichtung die auf die Vorderräder übertragene Antriebskraft erhöht, wenn sich infolge eines Schlupfes der das primäre Antriebsradpaar bildenden Hinterräder die Differenz zwischen der Hinterradgeschwindigkeit und der Vorderradgeschwindigkeit vergrößert. Wenn infolge der erhöhten Antriebskraft auf die Vorderräder der Schlupf an den Hinterrädern wieder abnimmt, so wird durch die Steuereinrichtung die Antriebskraft für die Vorderräder wieder verringert. Auf diese Weise wird die Aufteilung der Antriebskraft zwischen Vorder- und Hinterrädern optimal geregelt.

Wenn das mit dieser Steuereinrichtung ausgerüstete Fahrzeug während einer Kurvenfahrt beschleunigt wird, so erhöht der Schlupf der Hinterräder die Tendenz zum Übersteuern. In diesem Fall verstärkt die Regelung der Antriebskraftaufteilung die Tendenz zum Untersteuern, so daß das neutrale Lenkverhalten wiederhergestellt wird, indem bei einer Zunahme der Radgeschwindigkeitsdifferenz zwischen Vorder- und Hinterrädern das Antriebsdrehmoment für die Vorderräder erhöht wird. Wenn andererseits das Fahrzeug bei einem Schlupf der Vorderräder stärker untersteuert, so erhöht die Steuereinrichtung die auf die Hinterräder wirkende Antriebskraft, so daß die Tendenz zum Übersteuern verstärkt und das neutrale Lenkverhalten wiederhergestellt wird. In einer Übergangsphase in der Zeit zwischen einer Änderung des Einschlagwinkels des Lenkrads und der Wiederherstellung des neutralen Lenkverhaltens tritt jedoch abhängig von der Differenz zwischen der Vorderradgeschwindigkeit und der Hinterradgeschwindigkeit eine anfängliche Tendenz zum Übersteuern oder zum Untersteuern auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuereinrichtung zu schaffen, bei der eine solche anfängliche Tendenz zum Übersteuern oder Untersteuern ausgeglichen wird, so daß das Fahrzeug stets ein optimales Lenkverhalten aufweist.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist in Patentanspruch 1 angegeben.

Eine Steuereinheit der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung nimmt Signale von Sensoren zur Erfassung der Vorderradgeschwindigkeit und der Hinterradgeschwindigkeit auf und liefert ein Kraftaufteilungs-Steuersignal an eine Antriebskraft-Aufteilungseinrichtung, die die Aufteilung der Antriebskraft auf die Vorder- und Hinterräder bestimmt. Auf diese Weise wird die Antriebskraft für die Vorder- und Hinterräder in Abhängigkeit von der Differenz der Radgeschwindigkeiten geregelt. Zusätzlich nimmt die Steuereinheit ein für die jeweilige Lenkeingabe, beispielsweise den Einschlagwinkel des Lenkrads, repräsentatives Signal auf und erzeugt anhand dieses Signals ein Hilfslenkungs-Steuersignal für ein Hilfs-Lenkstellglied. Dieses Steuersignal enthält, ggf. neben weiteren Anteilen, wenigstens eine Steuergröße, die von der Änderung (erste oder höhere Ableitung nach der Zeit) der Lenkeingabe und außerdem von der Differenz zwischen der Vorderrad- und der Hinterradgeschwindigkeit abhängig ist. Durch die Berücksichtigung der Differenz zwischen Vorderrad- und Hinterradgeschwindigkeit bei der Erzeugung des Hilfslenkungs-Steuersignals kann das Lenkverhalten so beeinflußt werden, daß die durch die Radgeschwindigkeitsdifferenz bedingte anfängliche Tendenz zum Über- oder Untersteuern kompensiert wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind in den Unteransprüchen angegeben.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Steuereinrichtung;

Fig. 2 ein Flußdiagramm zur Veranschaulichung der Arbeitsweise einer Steuereinheit der Steuereinrichtung gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine graphische Darstellung der Differenz zwischen der Vorderrad- und der Hinterradgeschwindigkeit;

Fig. 4 und 5 graphische Darstellungen des auf die Vorderräder übertragenen Soll-Drehmoments;

Fig. 6 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen dem durch eine Kupplung übertragenen Drehmoment und dem Strom durch eine Erregerspule der Kupplung;

Fig. 7 eine Kennlinie der Zunahme eines Verstärkungsfaktors in der Steuereinheit; und

Fig. 8 und 9 graphische Darstellungen der Beziehung zwischen einem Hinterrad-Lenkwinkel und dem Erregerstrom einer Rechts- oder Links- Spule.

Ein Fahrzeug weist gemäß Fig. 1 linke und rechte Vorderräder 1 L und 1 R sowie linke und rechte Hinterräder 2 L und 2 R und ein Lenkrad 3 auf.

Das Antriebssystem des Fahrzeugs umfaßt einen Motor 4, ein Getriebe 5, eine Antriebswelle 6, ein Hinterachsdifferential 7, eine Frontantriebs-Kupplung 8, eine Frontantriebswelle 9 und ein Vorderachsdifferential 10. Die Antriebskraft wird von dem Motor 4 über das Getriebe 5 und weiter über die Hinterrad-Antriebswelle 6 und das Hinterachsdifferential 7 auf die Hinterräder 2 L und 2 R übertragen. Andererseits wird die Antriebskraft vom Ausgang des Getriebes 5 über die Frontantriebs-Kupplung 8, die Frontantriebswelle 9 und das Vorderachsdifferential 10 auf die Vorderräder 1 L und 1 R übertragen. Die Vorderräder 1 L und 1 R stehen somit über die Frontantriebs-Kupplung 8 mit dem Getriebe 5 in Verbindung, während die Hinterräder 2 L und 2 R ständig mit dem Getriebe 5 verbunden sind.

Das Lenksystem des Fahrzeugs umfaßt ein Lenkgetriebe 11 und ein Hinterrad-Lenkstellglied 12. Die Vorderräder 1 L und 1 R sind mit dem Lenkrad 3 über das Lenkgetriebe 11 verbunden, so daß die Vorderräder 1 L und 1 R in üblicher Weise mit Hilfe des Lenkgetriebes 11 lenkbar sind. Die Hinterräder 2 L und 2 R sind mit dem Hinterrad-Lenkstellglied 12 verbunden, und werden durch dieses gelenkt.

Das Hinterrad-Lenkstellglied 12 ist bei diesem Ausführungsbeispiel ein federzentriertes Hydraulikstellglied mit linken und rechten Arbeitskammern 12 L und 12 R. Wenn die rechte Arbeitskammer 12 R mit einem hydraulischen Druck beaufschlagt wird, so werden die Hinterräder 2 L und 2 R um einen zu dem Druck proportionalen Winkel nach rechts gelenkt. Wenn die linke Arbeitskammer 12 L mit dem hydraulischen Druck beaufschlagt wird, so werden die Hinterräder 2 L und 2 R um einen zu dem Druck proportionalen Winkel nach links gelenkt.

Ein proportional arbeitendes elektromagnetisches Hinterrad- Lenkventil 13 ist mit dem Lenkstellglied 12 verbunden und dient zur Steuerung des dem Lenkstellglied zugeführten hydraulischen Druckes. Das Lenkventil 13 weist vier als Brücke geschaltete variable Engstellen 13 a, 13 b, 13 c und 13 d auf. Diese Brückenschaltung ist mit einer Hydraulikpumpe 14, einem Speicher 15, einer zu der linken Arbeitskammer 12 L führenden linken Druckleitung 16 und einer zu der rechten Arbeitskammer 12 R führenden rechten Druckleitung 17 verbunden, wie in Fig. 1 gezeigt ist. Das Lenkventil 13 weist außerdem Rechts- und Links-Spulen 13 L und 13 R auf. Wenn beide Spulen entregt sind, so sind die gegenüberliegenden Engstellen 13 a und 13 b und ebenso die einander gegenüberliegenden Engstellen 13 c und 13 d vollständig geöffnet, so daß beide Arbeitskammern 12 L und 12 R des Hinterrad-Lenkstellglieds 12 in drucklosem Zustand gehalten werden. Wenn die Spule 13 L oder 13 R durch einen Links-Erregerstrom I _L oder einen Rechts-Erregerstrom I _R erregt wird, so wird der Querschnitt der Engstellen 13 c und 13 d bzw. der Engstellen 13 a und 13 b entsprechend der Stärke des Erregerstromes I _L bzw. I _R verringert, so daß die Arbeitskammer 12 L oder 12 R des Stellglieds mit einem dem Erregerstrom I _L bzw. I _R entsprechenden hydraulischen Druck beaufschlagt wird. Das Lenkstellglied 12 steuert somit den Hinterrad-Lenkwinkel δ _r in der in Fig. 8 und 9 gezeigten Weise in Abhängigkeit von den Strömen I _L und I _R.

Ein proportional arbeitendes elektromagnetisches Drucksteuerventil 18 ist mit der Frontantriebs-Kupplung 8 verbunden und steuert den der Kupplung 8 zugeführten hydraulischen Kupplungsdruck P _c, der das durch die Kupplung 8 auf die Vorderräder 1 L und 1 R übertragene Antriebsdrehmoment bestimmt. Das Drucksteuerventil 18 hält den Kupplungsdruck P _c normalerweise auf dem Wert 0. Wenn der Erregerstrom I _C für eine Spule 18 a des Drucksteuerventils 18 erhöht wird, so erhöht das Drucksteuerventil 18 den Kupplungsdruck P _c, indem der Ausgangsdruck der Pumpe 14 an die Kupplung 8 weitergeleitet wird. Auf diese Weise steuert das Drucksteuerventil 18 in Verbindung mit der Frontantriebs-Kupplung 8 das durch die Kupplung 8 auf die Vorderräder 1 L und 1 R übertragene Drehmoment T in Abhängigkeit von dem Erregerstrom I _C, wie in Fig. 6 gezeigt ist.

Eine Steuereinheit 19 dient zur Steuerung der Erregerströme I _L, I _R und I _C der Spulen 13 L, 13 R und 18 a. Die Steuereinheit 19 ist mit einer Gruppe von Sensoren zur Erfassung verschiedener Betriebsbedingungen des Fahrzeugs verbunden. Die Gruppe der Sensoren umfaßt bei diesem Ausführungsbeispiel einen Lenkwinkelsensor 20 zur Erfassung eines Lenkrad-Einschlagwinkels R, Radgeschwindigkeitssensoren 21 L, 21 R, 22 L und 22 R zur Erfassung der Radgeschwindigkeiten wf₁, wf₂, wr₁ und wr₂ der Räder 1 L, 1 R, 2 L und 2 R. Die Signale dieser Sensoren gelangen als Eingangssignale an die Steuereinheit 19. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der Lenkwinkelsensor 20 ein Lenkradwinkel- Sensor, und der Lenkwinkel R ist der Einschlagwinkel des Lenkrads. Anhand der Signale dieser Sensoren steuert die Steuereinheit 19 über den Erregerstrom I _C die Antriebskraft für die Vorderräder und damit die Aufteilung der Antriebskraft zwischen den Vorderrädern und den Hinterrädern und über die Erregerströme I _L und I _R den Lenkwinkel der Hinterräder. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel führt die Steuereinheit 19 die in Fig. 2 gezeigte Schrittfolge wiederholt in regelmäßigen Zeitintervallen Δ _t aus.

In einem ersten Schritt 201 liest die Steuereinheit 19 die Radgeschwindigkeiten wf₁, wf₂, wr₁ und wr₂. Danach wird in Schritt 202 eine Vorderradgeschwindigkeit wf und eine Hinterradgeschwindigkeit wr bestimmt. Im beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Vorderradgeschwindigkeit wf der Mittelwert der Radgeschwindigkeiten wf₁ und wf₂ der linken und rechten Vorderräder, und die Hinterradgeschwindigkeit wr ist der Mittelwert der Radgeschwindigkeiten wr₁ und wr₂ der linken und rechten Hinterräder. Es gilt somit:

In Schritt 203 bestimmt die Steuereinheit 19 einen Istwert für die Radgeschwindigkeitsdifferenz N zwischen Vorder- und Hinterrädern. Hierzu wird die Vorderradgeschwindigkeit wf von der Hinterradgeschwindigkeit wr subtrahiert.

N = wr-wf

In Schritt 204 bestimmt die Steuereinheit 19 einen Wert für die Fahrzeuggeschwindigkeit V. Im beschriebenen Ausführungsbeispiel bestimmt die Steuereinheit 19 die Fahrzeuggeschwindigkeit V anhand der Radgeschwindigkeiten wf₁ und wf₂ durch Kleinstwertauswahl, d. h., V ist gleich dem kleineren der beiden Werte wf₁ und wf₂, die die Radgeschwindigkeit des linken Vorderrades bzw. des rechten Vorderrades angeben. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die Hinterräder des Fahrzeugs ständig angetrieben, und die Antriebskraft für die Vorderräder wird jeweils geeignet angepaßt. Aus diesem Grund sind die Vorderradgeschwindigkeiten wf₁ und wf₂ eine bessere Näherung für die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit als die Hinterradgeschwindigkeiten wr₁ und wr₂. Die kleinere der beiden Vorderradgeschwindigkeiten wf₁ und wf₂ ist wiederum ein besserer Näherungswert als die größere dieser beiden Geschwindigkeiten. Somit wird V gleich wf₁ gesetzt, wenn wf₁ kleiner ist als wf₂, und V wird gleich wf₂ gesetzt, wenn wf₂ kleiner ist als wf₁.

In Schritt 205 bestimmt die Steuereinheit 19 anhand der Radgeschwindigkeiten wf₁ und wf₂ für die linken und rechten Vorderräder den Kurvenradius R des Fahrzeugs. Dabei wird davon ausgegangen, daß der Kurvenradius R eine Funktion der Radgeschwindigkeiten wf₁ und wf₂ ist:

R = f(wf₁, wf₂).

Beispielsweise wird R bestimmt, indem man die Fahrzeuggeschwindigkeit V durch die Differenz zwischen den Radgeschwindigkeiten für das linke und das rechte Vorderrad dividiert und das Resultat mit einer vorgegebenen Konstanten K multipliziert. Dieses Verfahren wird in der deutschen Patentanmeldung P 38 40 397.8 näher beschrieben. In Schritt 206 bestimmt die Steuereinheit 19 einen Bezugswert N _r für die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen der Vorderradgeschwindigkeit und der Hinterradgeschwindigkeit. Dieser Bezugswert ist eine Funktion des Kurvenradius R und der Fahrzeuggeschwindigkeit V:

N _r = f(R, V).

In Fig. 3 ist der Bezugswert N _r für die Radgeschwindigkeitsdifferenz in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit V und dem Kurvenradius R angegeben. Nähere Erläuterungen zu diesem Bezugswert finden sich in dem US-Patent 47 76 424. In Schritt 207 bestimmt die Steuereinheit 19 die Abweichung DN des Istwertes N für die Radgeschwindigkeitsdifferenz zwischen Vorder- und Hinterrädern von dem Bezugswert N _r (DN = N-N _r ).

In Schritt 208 bestimmt die Steuereinheit 19 die zeitliche Änderungsrate des Istwertes der Radgeschwindigkeitsdifferenz. Im beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die zeitliche Änderungsrate oder Ableitung bestimmt anhand des augenblicklichen Wertes N, der in dem aktuellen Betriebszyklus in Schritt 203 ermittelt wurde, und anhand eines älteren Wertes N _k für den Istwert der Radgeschwindigkeitsdifferenz, der k Betriebszyklen zuvor ermittelt wurde. Die Steuereinheit 19 bestimmt die Ableitung, indem sie die Differenz zwischen N und N _k durch die inzwischen vergangene Zeit Δ _t × k dividiert.

In Schritt 209 bestimmt die Steuereinheit 19 eine Zentripetalbeschleunigung Yg des Fahrzeugs, indem sie das Quadrat der Fahrzeuggeschwindigkeit V durch den Kurvenradius R dividiert (Yg = V²/R). In Schritt 210 bestimmt die Steuereinheit 19 einen Steuerverstärkungsfaktor K für die Aufteilung der Antriebskraft zwischen Vorder- und Hinterrädern. Dieser Steuerverstärkungsfaktor K ist eine Funktion von Yg, ausgedrückt durch die Formel K = f(Yg).

Fig. 4 zeigt das gewünschte Kupplungsdrehmoment T _s der Frontantriebs-Kupplung 8, das dem gewünschten Vorderrad-Antriebsdrehmoment entspricht, bei dem eine angemessene Aufteilung der Antriebskraft zwischen Vorder- und Hinterrädern erreicht wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel nimmt das gewünschte Kupplungsdrehmoment T _s zu, wenn die Abweichung DN (= N-N _r ) zunimmt, und die Anstiegsrate des gewünschten Kupplungsdrehmoments T _s in bezug auf die Abweichung DN wird verringert, wenn die Zentripetalbeschleunigung Yg zunimmt. Die Steuereinheit 19 erhöht somit das durch die Kupplung 8 übertragene Drehmoment, wenn die Abweichung DN zunimmt, und verringert das Drehmoment, wenn die Zentripetalbeschleunigung Yg zunimmt. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V einen vorgegebenen hohen Wert überschreitet, erhöht bei diesem Ausführungsbeispiel die Steuereinheit 19 das Kupplungsdrehmoment entsprechend einer fahrzeuggeschwindigkeitsabhängigen Steuercharakteristik, die in Fig. 5 gezeigt ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist das gewünschte Kupplungsdrehmoment T _s durch eine Funktion gegeben, T _s = f(N, N _r, Yg, V), und T _s ist somit gegeben durch T _s ≒ K(DN + ).

Wahlweise kann jedoch die geschwindigkeitsabhängige Steuerung gemäß Fig. 5 entfallen und ausschließlich eine von der Radgeschwindigkeitsdifferenz zwischen Vorder- und Hinterrädern abhängige Steuerung vorgenommen werden.

In Schritt 212 bestimmt die Steuereinheit 19 den Erregerstrom I _C für die Kupplung, der dem in Schritt 211 ermittelten Wert für das gewünschte Kupplungsdrehmoment T _s entspricht, anhand einer Tabelle, die die in Fig. 6 gezeigte Beziehung wiedergibt. Die Steuereinheit 19 liefert dann als Ausgangssignal den Erregerstrom I _C an die Spule 18 a der Kupplung. Auf diese Weise steuert die Frontantriebs-Kupplung 8 die angemessene Aufteilung des Antriebsdrehmoments auf die Vorder- und Hinterräder, indem sie das gewünschte Drehmoment auf die Vorderräder überträgt.

Wenn aufgrund einer Beschleunigung des Fahrzeugs ein Schlupf an den Hinterrädern auftritt, so nimmt die Radgeschwindigkeitsdifferenz N zwischen Vorder- und Hinterrädern zu, und die Steuereinrichtung erhöht das Antriebsdrehmoment für die Vorderräder 1 L und 1 R, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Wenn infolge der Zunahme der Antriebskraft der Vorderräder der Schlupf an den Hinterrädern abnimmt, so wird durch die Steuereinrichtung die Antriebskraft für die Vorderräder verringert. Auf diese Weise wird durch die Steuereinrichtung eine angemessene Aufteilung der Antriebskraft zwischen Vorder- und Hinterrädern aufrechterhalten. Wenn das Fahrzeug bei einer Kurvenfahrt beschleunigt wird, so erhöht der Schlupf der Hinterräder die Tendenz zum Übersteuern. In diesem Fall kann die Steuereinrichtung das ursprüngliche neutrale Lenkverhalten des Fahrzeugs wiederherstellen, indem sie die Antriebskraft für die Vorderräder erhöht. In einem Übergangszustand, der in der Zeit unmittelbar nach der Änderung des Lenkwinkels bis zum Wiederherstellen des neutralen Lenkverhaltens auftritt, besteht jedoch eine anfängliche Tendenz zum Untersteuern entsprechend der Radgeschwindigkeitsdifferenz zwischen Vorder- und Hinterrädern. Bei der beschriebenen Steuereinrichtung wird diese anfängliche Tendenz zum Untersteuern dadurch vermieden, daß in der nachfolgend beschriebenen Weise eine zusätzliche Steuerung des Hinterrad-Lenkwinkels vorgenommen wird.

In Schritt 214 liest die Steuereinheit 19 den Lenkrad-Einschlagwinkel R. In Schritt 215 bestimmt die Steuereinheit 19 einen Proportional-Verstärkungsfaktor K _s und einen Differential- Verstärkungsfaktor τ _s (τ _s < 0). Diese Werte werden durch Tabellennachschlag in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit V bestimmt. Die Proportional- und Differential-Verstärkungsfaktoren sind Funktionen der Fahrzeuggeschwindigkeit V, die derart gewählt sind, daß ein ideales dynamisches Verhalten des Fahrzeugs erreicht wird, bei dem die Giergeschwindigkeits- Ansprechkennlinie in bezug auf die Lenkfrequenz einen flachen oder geraden Verlauf hat und die Giergeschwindigkeit unabhängig von der Lenkgeschwindigkeit ohne Phasenverzögerung in Proportion zu der Lenkeingabe gehalten wird.

Der Proportional-Verstärkungsfaktor (oder die Proportional- Konstante) und der Differential-Verstärkungsfaktor (oder die Differential-Konstante) werden näher erläutert in der provisorischen japanischen Patentveröffentlichung Nr. 60-229 873 (= Europäische Patentanmeldung 88 121 139.5).

In Schritt 216 bestimmt die Steuereinheit 19 eine Änderung Δτ des Differential-Verstärkungsfaktors in Abhängigkeit von der Geschwindigkeits-Abweichung DN. Hierzu werden die entsprechenden Werte in einer Tabelle nachgeschlagen, die die in Fig. 7 gezeigte Beziehung wiedergibt.

In Schritt 217 bestimmt die Steuereinheit 19 einen Wert für die Lenk-Winkelgeschwindigkeit , d. h., die zeitliche Ableitung des Lenkwinkels R. Im beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Ableitung des Lenkwinkels R bestimmt, indem man den im augenblicklichen Betriebszyklus ermittelten Wert R des Lenkwinkels und einen früheren Wert R _k zugrundelegt, der k Betriebszyklen zuvor ermittelt wurde, und indem man die Differenz dieser beiden Werte durch die inzwischen vergangene Zeit Δτ × k dividiert.

In Schritt 218 bestimmt die Steuereinheit 19 einen Hinterradlenkwinkel δ _r, der sich gemäß der nachfolgend angegebenen Gleichung aus den Werten R, , K _s, τ _s und Δτ ergibt:

In dieser Gleichung sind sowohl der Differential-Verstärkungsfaktor τ _s als auch die Änderung Δτ dieses Verstärkungsfaktors kleiner oder gleich Null. Wenn die Lenk-Winkelgeschwindigkeit größer als Null ist, ist daher die Differential-Steuergröße

normalerweise negativ, so daß diese Größe im Sinne eines Lenkeinschlags der Hinterräder in der Richtung entgegengesetzt zu der Lenkrichtung der Vorderräder wirkt. In diesem Ausführungsbeispiel wird der Absolutwert der Zunahme des Differential- Verstärkungsfaktors mit zunehmender Geschwindigkeits- Abweichung DN erhöht, wie in Fig. 7 gezeigt ist. Die Steuereinheit 19 erhöht somit die Lenkwirkung der Hinterräder entgegengesetzt zur Lenkrichtung der Vorderräder, indem sie die negative Differential-Steuergröße dem Betrage nach erhöht, so daß die anfängliche Tendenz zum Untersteuern ausgeglichen wird. Gemäß Fig. 4 erhöht die Steuereinheit 19 allmählich das Antriebsdrehmoment für die Vorderräder, indem sie das Kupplungsdrehmoment T mit zunehmender Geschwindigkeits-Abweichung DN erhöht, so daß die anfängliche Tendenz zum Untersteuern mit zunehmender Geschwindigkeits-Abweichung DN größer wird. Deshalb erhöht die Steuereinheit 19 den Absolutwert der negativen Änderung Δτ des Differential-Verstärkungsfaktors mit zunehmendem DN.

In Schritten 219 und 220 bestimmt die Steuereinheit 19 die Erregerströme I _R und I _L für die Rechts- und Links-Spulen, so daß der in Schritt 218 ermittelte Hinterrad-Lenkwinkel erreicht wird. Zu diesem Zweck werden die entsprechenden Werte in gespeicherten Tabellen nachgeschlagen, die die in Fig. 8 und 9 gezeigten Beziehungen wiedergeben.

In Schritten 221 und 222 werden dann durch die Steuereinheit 19 die Erregerströme I _R und I _L für die Rechts- und Links-Spulen als Ausgangssignale ausgegeben. Durch das Hinterrad-Lenkstellglied 12 werden infolgedessen die Hinterräder 2 L und 2 R derart gesteuert, daß der tatsächliche Hinterrad-Lenkwinkel mit dem in Schritt 218 ermittelten Wert in Übereinstimmung gebracht wird.

Auf diese Weise ist die Steuereinrichtung in der Lage, eine durch das anfängliche Untersteuern bedingte Verzögerung im Gier-Ansprechverhalten zu vermeiden, indem der gegensinnige Lenkbetrag entsprechend der Differenz zwischen Vorderrad- und Hinterradgeschwindigkeit erhöht wird, obgleich die Giergeschwindigkeits- Ansprechkennlinie geringfügig von dem gewünschten flachen oder geraden Verlauf abweicht.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Steuereinrichtung so ausgelegt, daß der Verstärkungsfaktor τ _s des Terms mit der ersten Ableitung des Lenkwinkels

proportional zur ersten Ableitung des Lenkwinkels R verändert wird. Wenn jedoch der Hinterrad-Lenkwinkel gleich einer Linearkombination gesetzt wird, die nicht nur den Proportional-Term proportional zum Lenkwinkel R und den ersten Ableitungsterm proportional zur ersten Ableitung von R, sondern auch zweite oder höhere Ableitungsterme proportional zur zweiten oder höheren Ableitung des Lenkrad-Einschlagwinkels R enthält, so ist es möglich, die anfängliche Tendenz zum Untersteuern zu verringern oder auszugleichen, indem man den Term mit der zweiten oder höheren Ableitung in ähnlicher Weise anpaßt.

Die Erfindung ist auch in Verbindung mit einem Hilfs-Lenksystem anwendbar, bei dem die Vorderräder gelenkt werden. In diesem Fall ist die Steuereinrichtung so ausgelegt, daß sie den Verstärkungskoeffizienten in dem Ableitungsterm verändert, der in einem mathematischen Ausdruck zur Bestimmung eines Vorderrad- Hilfslenkwinkels auftritt, so daß der tatsächliche Vorderrad- Lenkwinkel entsprechend der Differenz zwischen der Vorderrad- und Hinterradgeschwindigkeit erhöht wird.

In den beschriebenen Ausführungsbeispielen werden die Hinterräder ständig angetrieben, und das Antriebsdrehmoment für die Vorderräder wird geregelt. Die Erfindung ist jedoch auch auf Antriebsverzweigungs-Steuersysteme anwendbar, bei denen die Vorderräder ständig angetrieben werden und das Antriebsdrehmoment der Hinterräder geregelt wird. In diesem Fall erhöht das Antriebsverzweigungs-Steuersystem die Antriebskraft für die Hinterräder, wenn während der Beschleunigung ein Schlupf an den Vorderrädern auftritt. Bei diesem Steuersystem besteht daher im Gegensatz zu dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel das Problem darin, daß anstelle der anfänglichen Untersteuerungstendenz eine Tendenz zum Übersteuern besteht. Diese anfängliche Tendenz zum Übersteuern kann ausgeglichen werden, indem man den Differential-Verstärkungsfaktor in entgegengesetztem Sinn zu der Veränderung bei der Kompensation der Tendenz zum anfänglichen Untersteuern verändert.

Claims

1. Steuereinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit Vierradantrieb, mit

- Sensoren (21 L, 21 R, 22 L, 22 R) zur Erfassung der Radgeschwindigkeitsdifferenz (N) zwischen einem ersten Radpaar (1 L, 1 R) und einem zweiten Radpaar (2 L, 2 R),
- einer Antriebskraft-Aufteilungseinrichtung (9, 18) zur Aufteilung der Antriebskraft zwischen dem ersten Radpaar (1 L, 1 R) und dem zweiten Radpaar (2 L, 2 R) in Abhängigkeit von einem Kraftaufteilungs-Steuersignal (I _C ) und
- einer Steuereinheit (19) zur Erzeugung des Kraftaufteilungs- Steuersignals (I _C ) in Abhängigkeit von der Radgeschwindigkeitsdifferenz (N) zwischen dem ersten und zweiten Radpaar,

dadurch gekennzeichnet,

- daß ein Sensor (20) zur Erfassung einer Lenkeingabe (R ) und ein Hilfs-Lenkstellglied (12) zur Steuerung des Lenkwinkels (δ _r ) des ersten Radpaares oder des zweiten Radpaares entsprechend einem Hilfslenkungs-Steuersignal (I _R, I _L ) vorgesehen sind, und
- daß die Steuereinheit (19) zur Bildung des Hilfslenkungs- Steuersignals (I _R, I _L ) eine von einer Ableitung der Lenkeingabe (R ) abhängige Steuergröße erzeugt und diese Steuergröße in Abhängigkeit von der Radgeschwindigkeitsdifferenz (N) zwischen dem ersten und dem zweiten Radpaar variiert.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über das Kraftaufteilungs-Steuersignal (I _C ) nur die von dem Motor (4) des Kraftfahrzeugs auf ein sekundäres Antriebsradpaar (1 L, 1 R) übertragene Antriebskraft steuerbar ist und daß die Steuereinheit (19) die Antriebskraft für das sekundäre Antriebsradpaar erhöht, wenn die Radgeschwindigkeitsdifferenz (N = wr-wf) zwischen der Radgeschwindigkeit (wr) des primären Radpaares und der Radgeschwindigkeit (wf) des sekundären Radpaares zunimmt.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (19) bei einer Zunahme der Radgeschwindigkeitsdifferenz (N) die Steuergröße für die Hilfslenkung im Sinne einer Zunahme der Giergeschwindigkeit des Fahrzeugs verändert.

4. Steuervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der durch das Hilfslenkungs- Steuersignal (I _L, I _R ) der Steuereinheit (19) bestimmte Lenkwinkel (δ _r ) sich additiv aus einem zu der Lenkeingabe (R ) proportionalen Proportionalanteil und der einen Differentialanteil bildenden Steuergröße zusammensetzt.

5. Steuereinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuergröße ein Ausdruck der Form ist, wobei die Ableitung der Lenkeingabe, τ _s ein vorgegebener Differential-Verstärkungsfaktor und Δτ eine von der Radgeschwindigkeitsdifferenz abhängige Änderung des Differential- Verstärkungsfaktors ist.

6. Steuereinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (20) zur Erfassung der Lenkeingabe ein den Einschlagwinkel (R ) des Lenkrads (3) abtastender Lenkradwinkelsensor ist.

7. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hinterräder (2 L, 2 R) des Fahrzeugs das primäre Antriebsradpaar bilden, während die Vorderräder (1 L, 1 R) das sekundäre Antriebsradpaar bilden.

8. Steuereinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebskraft-Aufteilungseinrichtung eine im Antriebszug für die Vorderräder angeordnete Frontantriebs-Kupplung (8) aufweist, deren Eingriffskraft die auf die Vorderräder übertragene Antriebskraft bestimmt.

9. Steuereinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit bei einer Zunahme der Radgeschwindigkeitsdifferenz zwischen den primären und sekundären Antriebsradpaaren die Steuergröße für die Hilfslenkung in dem Sinne verändert, daß die durch das Hilfslenksystem gelenkten Räder in der der Lenkeingabe (R ) entgegengesetzten Richtung eingeschlagen werden, wenn es sich bei diesen Rädern um die Hinterräder (2 L, 2 R) handelt, und in dem mit der Richtung der Lenkeingabe übereinstimmenden Sinn eingeschlagen werden, wenn es sich bei diesen Rädern um die Vorderräder (1 L, 1 R) handelt.

10. Steuereinrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Hilfs-Lenkstellglied (12) in einem Hinterrad-Lenkgestänge zum Lenken der Hinterräder (2 L, 2 R) angeordnet ist.