DE4011214A1 - Steuereinrichtung zur verteilung der antriebskraft fuer ein kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung zum beständigen Steuern einer Antriebskraftverteilung zwischen Vorder- und Hinterrädern für ein Kraftfahrzeug mit Vierradantrieb und insbesondere eine Antriebskraftverteilungs-Steuer­ einrichtung, die während des Stopps des Fahrzeuges eine überlegene Steuerungsleistung besitzt.

Die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung No. 63-2 03 421 zeigt ein herkömmliches Beispiel. Eine Steuereinrichtung zur Verteilung der Antriebskraft nach diesem herkömmlichen Beispiel ist so gestaltet, daß sie die Eingriffskraft einer Übertragungskupplung zur Erhöhung der Antriebskraft, die auf die Vorderräder übertragen wird, in Abhängigkeit von einer Drehzahldifferenz zwischen Vorder- und Hinterrädern erhöht, wenn ein Schlupf der Antriebsräder während einer Beschleunigung oder dem Antrieb auf einer Straße mit niedrigem Reibungskoeffizienten erzeugt wird.

Dieses herkömmliche System hat jedoch nur eine Steuerungsart, in der die gesteuerte Veränderliche eine Funktion der Drehzahldifferenz zwischen Vorder- und Hinterrädern ist und die Steuereinrichtung vertraut beständig auf diese Steuerungsart, unabhängig von den Betriebsbedingungen des Fahrzeuges. Wenn das Gaspedal schnell niedergedrückt wird, um das Fahrzeug sehr schnell zu starten, erhöht das plötzliche Niederdrücken des Gaspedales die Antriebskraft, die auf die Hinterräder übertragen wird und verursacht ein Durchdrehen der Hinterräder. In solch einem Fall kann das herkömmliche System die Kupplungseingriffskraft der Übertragungskupplung nicht erhöhen, bis die erfaßte Drehzahldifferenz zwischen Vorder- und Hinterrädern sich tatsächlich erhöht hat. Bei einem rapiden Start kann das herkömmliche System das Raddurchdrehen nicht ausreichend verhindern und kann keine ausreichende Antriebsleistung bereitstellen. Die Verzögerung der Steuerwirkung wird außerdem durch die Verzögerung in der Erfassung der Drehzahldifferenz zwischen Vorder- und Hinterrädern und durch die Verzögerung in der Antwortcharakteristik einer hydraulischen Einheit erhöht.

Außerdem zwingt das herkömmliche System, die Übertragungskupplung beständig einer übermäßig erhöhten Antriebskraft in einem Schlupf-Eingriffszustand zu unterliegen, so daß die Übertragungskupplung einem beträchtlichen Verschleiß unterworfen ist und einem Fressen der Kupplungsplatten.

Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Steuereinrichtung zur Verteilung einer Antriebskraft für Kraftfahrzeuge anzugeben, die eine hervorragende Antriebsleistungsfähigkeit, insbesondere bei einer rapiden Beschleunigung, aufweist und durch die die Standfestigkeit einer Übertragungskupplung zur Drehmomentverteilung erhöht und verbessert werden kann.

Erfindungsgemäß enthält eine Steuereinrichtung zur Verteilung einer Antriebskraft für ein Kraftfahrzeug zumindest eine Drehmomentverteilungseinrichtung, eine erste, zweite und dritte Sensoreinrichtung und eine Steuereinheit.

Die Drehmomentverteilungseinrichtung weist auf eine Primärantriebseinrichtung zum Übertragen einer Antriebskraft von einem Motor des Fahrzeuges auf primär angetriebene Räder des Fahrzeuges und eine Sekundärantriebseinrichtung zum Übertragen einer Antriebskraft von dem Motor auf die sekundär angetriebenen Räder des Fahrzeuges durch eine Drehmomentverteilungskupplung, die in der Lage ist, die Antriebskraft, die auf die sekundär angetriebenen Räder in Abhängigkeit von einem Steuersignal zu verändern. Die Hauptantriebsräder können die Hinterräder sein und die sekundär angetriebenen Räder können die Vorderräder des Fahrzeuges sein.

Der erste Sensor hat die Funktion, eine Drehzahldifferenz zwischen einer Primärdrehzahl der primär angetriebenen Räder und einer Sekundärdrehzahl der sekundär angetriebenen Räder zu bestimmen. Die zweite Sensoreinrichtung hat die Funktion, den Motorzustand zu erfassen, der ein Zustand des Motorsystems des Kraftfahrzeuges einschließlich des Motors und seines Beschleunigungssystems ist. Die dritte Sensoreinrichtung hat die Funktion, die Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeuges zu erfassen.

Die Steuereinrichtung bzw. Steuereinheit ist gestaltet, um ein Steuersignal zu erzeugen, um eine Kupplungseingriffskraft der Drehmomentverteilungskupplung durch Verarbeiten der Signale der ersten, zweiten und dritten Sensoreinrichtung zu erzeugen. Die Steuereinheit umfaßt ein erstes Steuerglied, um normal die Kupplungseingriffskraft der Drehmomentverteilungskupplung in Abhängigkeit von der Raddrehzahldifferenz zu steuern und ein zweites Steuerglied zum Steuern der Kupplungseingriffskraft in Abhängigkeit von dem Motorzustand, der durch die zweite Sensoreinrichtung erfaßt wird, wenn das Motorsystem sich in einem bestimmten Zustand zur Beschleunigung des Fahrzeuges befindet und wenn gleichzeitig die Fahrzeuggeschwindigkeit niedriger ist als ein bestimmter Geschwindigkeitsgrenzwert.

Weitere, bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen dargelegt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Steuereinrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Fahrzeuges mit Allradantrieb, ausgerüstet mit einem Drehmomentverteilungs-Steuersystem nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

Fig. 3 ein Blockdiagramm, das eine Steuereinheit des Ausführungsbeispieles gemäß Fig. 2 verdeutlicht,

Fig. 4 ein Ablaufdiagramm, um ein Steuerungsverfahren nach dem Ausführungsbeispiel der Erfindung zu erläutern,

Fig. 5 ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Kupplungseingriffskraft Tm und einer Beschleuniger- bzw. Drosselöffnung A zeigt, verwendet in dem Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung,

Fig. 6 ein Diagramm, das eine Steuerungskennlinie zeigt, die in einer ersten Steuerungsart in dem Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung verwendet wird.

Fig. 1 zeigt zum leichteren Verständnis ein Ausführungsbeispiel der Steuereinrichtung nach der vorliegenden Erfindung. In dem Beispiel, das in Fig. 1 gezeigt ist, enthält die Drehmomentverteilungseinrichtung eine Primärantriebseinrichtung 102 zum Übertragen der Antriebskraft (oder des Drehmomentes) des Motors 101 auf die primär angetriebenen Räder 103 und die Sekundärantriebseinrichtung 104 zum Übertragen der Antriebskraft für die sekundär angetriebenen Räder 105 durch die Drehmomentverteilungskupplung 106. Die erste, zweite und dritte Sensoreinrichtung 107, 108 und 109 sind mit der Steuereinheit 110 verbunden, die ein erstes Steuerglied oder Steuerteil 111 und ein zweites Steuerglied oder Steuerteil 112 enthält. Die Steuereinheit 110 nach diesem Ausführungsbeispiel enthält außerdem eine Auswahleinrichtung 103, um wahlweise eine der beiden Steuerteile zu veranlassen bzw. einem der Steuerteile zu gestatten, die Kupplungseingriffskraft zu steuern, um entweder eine erste Steuerungsart durch das erste Steuerteil oder eine zweite Steuerungsart durch das zweite Steuerteil einzurichten. Die Wahleinrichtung 113 kann in verschiedenen Weisen verbunden sein. Z.B. kann die Wahleinrichtung 113 mit dem zweiten Steuerteil 112 oder der Steuersignal-Erzeugungseinrichtung 114 verbunden sein oder sie kann zwischen der ersten und zweiten Sensoreinrichtung 107 und 108 und dem ersten und zweiten Steuerteil 111 und 112 eingesetzt sein. Die Steuersignal-Erzeugungseinrichtung 114 erzeugt das Steuersignal in Abhängigkeit von einem der Ausgangssignale des ersten und zweiten Steuerteiles 111 und 112.

Wenn das Gaspedal plötzlich niedergedrückt wird, um das Fahrzeug zu starten, kann das zweite Steuerteil 112 sofort die Kupplungseingriffskraft erhöhen, bevor eine Zunahme der Raddrehzahldifferenz erfaßt ist. Daher kann die Steuereinrichtung ein Durchdrehen der primär angetriebenen Räder vermeiden und kann die Standzeit und Dauerhaftigkeit der Drehmomentverteilungskupplung erhöhen und verbessern.

In den Fig. 2 bis 6 sind weitere Einzelheiten eines Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung dargestellt.

Fig. 2 zeigt schematisch ein Fahrzeug mit Vierradantrieb, ausgerüstet sowohl mit einem Drehmoment­ verteilungs-Steuersystem (Antriebskraftverteilungs- Steuersystem) und einem Antiblockierungs-Allrad-Brems­ steuersystem (Radschlupf-Bremssteuersystem).

Das Fahrzeug hat ein Antriebssystem, das einen Motor 1 enthält, ein Getriebe 2, eine Übertrager-Eingangswelle 3, eine hintere Kardanwelle 4, ein hinteres Differential 5, Hinterräder 6, eine Übertrager-Abtriebswelle 7, eine vordere Kardanwelle 8, ein vorderes Differential 9, Vorderräder 10 und einen Übertrager 11. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Hinterräder 6 die primär angetriebenen Räder und die Vorderräder 10 die sekundär angetriebenen Räder. Von dem Getriebe 2 wird das Motordrehmoment auf die Hinterräder 6 durch einen Hinterrad-Antriebszug übertragen, der als primäre Antriebseinrichtung zum Übertragen des Motordrehmomentes direkt auf die primär angetriebenen Räder dient und das Motordrehmoment wird auf die Vorderräder 10 über einen Frontantriebszug übertragen, der als sekundäre Antriebseinrichtung dient und der eine Drehmoment-Ver­ teilerkupplung (oder eine Übertragungskupplung) aufweist. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Drehmomentverteilungskupplung eine Flüssigkeits- Reibscheibenkupplung, vorgesehen in dem Übertrager 11. Daher wird das Motordrehmoment direkt auf die Hinterräder 6 übertragen. Andererseits wird das Motordrehmoment auf die Vorderräder 10 durch die Drehmomentverteilerkupplung übertragen, die in der Lage ist, kontinuierlich das Drehmoment, das auf die Vorderräder übertragen wird, zu verändern und auch vollständig die Vorderräder 10 vom Motor 1 antriebsmäßig abzutrennen. Der Übertrager 11 und seine Drehmomentverteilerkupplung sind im einzelnen deutlicher dargestellt und erläutert in den US-Patentschriften 47 54 834; 47 57 870; 47 73 500; 47 76 424; 48 46 298; 48 74 056 und 48 87 689 sowie in den US-Patentanmeldun­ gen, Serial No. 07/2 54 875; 07/2 55 820; 07/2 77 377 und 07/2 55 939. Die diesbezüglichen Erläuterungen und Figuren der vorgenannten Patente und Patentanmeldungen werden hierdurch durch ausdrückliche Inbezugnahme mit dem Gegenstand der Offenbarung der vorliegenden Anmeldung gemacht.

Das Drehmomentaufteilungs-Steuersystem (Antriebskraftverteilungs-Steuereinrichtung) enthält außerdem ein Hydrauliksystem 20 zur Erzeugung eines Steueröldruckes Pc, angelegt an die Verteilerkupplung, eine Gruppe verschiedener Sensoren 30, eine Steuereinheit C/U und eine Alarmanzeigevorrichtung 50. Die Steuereinheit C/U erzeugt ein Antriebsstromsignal Iets für eine Magnetspule in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen der Sensoren 30 und steuert die Kupplungseingriffskraft der Drehmomentverteilerkupplung des Übertragers 11 durch Anlegen des Magnetspulen-Antriebssignales an ein Magnetspulenventil 28 des Hydrauliksystems 20. Das Hydrauliksystem 20 enthält einen Schalter 21, einen Motor 22, einen Ölreservoirtank 23, eine Öldruckpumpe 24, ein Rückschlagventil 25, einen Speicher 26 und das vorerwähnte Magnetspulenventil 28. Der Motor 22 wird durch den Entlastungsschalter 21 ein- und ausgeschaltet und treibt die Ölpumpe 24 an, die das Öl von dem Reservoirtank 23 ansaugt. Der Öldruck, der von der Pumpe 24 abgegeben wird (primärer Öldruck), wird durch das Rückschlagventil 24 angelegt und in dem Speicher 26 gespeichert. Das Magnetspulenventil 28 nimmt einen System- oder Leitungsdruck (sekundärer Öldruck) von dem Speicher 26 auf und erzeugt den Steueröldruck Pc in Abhängigkeit von dem Anregungsstromsignal Iets für die Magnetspule, abgegeben von der Steuereinheit C/U. Der Steueröldruck Pc wird über eine Ölleitung 29 an die Drehmomentverteilungskupplung des Übertragers 11 gelegt. Auf diese Weise kann die Steuereinheit C/U kontinuierlich die Eingriffskraft der Drehmomentverteilerkupplung verändern.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, enthält eine Sensorgruppe 30 nach diesem Ausführungsbeispiel einen Drehzahlsensor 30 a für das vordere linke Rad zur Erfassung der Anzahl der Umdrehungen Nfl des linken Vorderrades 10, einen Drehzahlsensor 30 b für das rechte Vorderrad zur Erfassung der Anzahl der Umdrehungen Nfr des rechten Vorderrades 10, einen Hinterrad-Drehzahlsensor 30 c für ein linkes Hinterrad zur Erfassung der Anzahl der Umdrehungen Nrl des linken Hinterrades 6, einen Hinterrad-Drehzahlsensor 30 d für das rechte Hinterrad, zur Erfassung der Anzahl der Umdrehungen Nrr des rechten Hinterrades 6 und einen Lagesensor 30 e zur Erfassung eines Öffnungsgrades A einer Beschleunigeröffnung, d.h. einer Beschleunigungsposition oder einer Drosselöffnung (Stellung der Drosselklappenöffnung), einen Seitenbe­ schleunigungssensor 30 f zur Erfassung einer Seitenbe­ schleunigung Yg des Fahrzeuges, einen Antriebsstromsen­ sor 30 g, einen Steueröldrucksensor 30 h, einen Vorder­ achsen-Drehmomentsensor 30 i und einen Längsbeschleuni­ gungssensor 30 j zur Erfassung einer Längsbeschleunigung Xg des Fahrzeuges.

Die Steuereinheit C/U nach diesem Ausführungsbeispiel hat einen Drehmomentaufteilungs- bzw. Antriebskraftver­ teilungs-Steuerabschnitt 40 und einen Antiblockier- Bremssteuerabschnitt 70, wie in Fig. 3 gezeigt.

Der Drehmomentaufteilungs-Steuerabschnitt 40 enthält eine Schaltung 40 a zur Aufnahme des Signales von dem Raddrehzahlsensor 30 a für das linke Vorderrad und bestimmt eine Raddrehzahl Vwfl für das linke Vorderrad, eine Schaltung 40 b zur Aufnahme des Signales des Drehzahlsensors 30 b für das rechte Vorderrad und zum Bestimmen einer Drehzahl Vwfr für das rechte Vorderrad, eine Schaltung 40 c zur Aufnahme des Signales von dem Drehzahlsensor 30 c für das linke Hinterrad und zur Bestimmung einer Raddrehzahl Vwrl für das linke Hinterrad sowie eine Schaltung 40 d zur Aufnahme des Signales von dem Drehzahlsensor 30 d für das rechte Hinterrad und zum Bestimmen einer Drehzahl Vwrr des rechten Hinterrades. Der Drehmomentaufteilungs-Steuer­ abschnitt 40 enthält außerdem eine Schaltung 40 e, verbunden mit den Schaltungen 40 a und 40 b, um eine Vorderraddrehzahl Vwf zu bestimmen, eine Schaltung 40 f, verbunden mit den Schaltungen 40 c und 40 d, um eine Hinterraddrehzahl Vwr zu bestimmen und eine Schaltung 40 g, verbunden mit den Schaltungen 40 e und 40 f, um eine Drehzahldifferenz DVe zwischen den Vorder- und Hinter­ rädern zu bestimmen. Die Vorderraddrehzahl Vwf ist ein Mittelwert (arithmetisches Mittel) von Vwfl und Vwfr und die Hinterraddrehzahl Vwr ist ein Mittelwert (arithmeti­ sches Mittel) aus Vwtrl und Vwrr. In diesem Ausführungs­ beispiel ist die Drehzahldifferenz DVw zwischen Vorder- und Hinterrädern eine Differenz, die durch Subtraktion der Vorderraddrehzahl Vwf (d.h. der Drehzahl der sekundär angetriebenen Räder) von der Hinterraddrehzahl Vwr (d.h. der Drehzal der primär angetriebenen Räder) erhalten wird.

Der Drehmomentverteilungs-Steuerabschnitt 40 enthält außerdem Schaltkreise 40 h, 40 i und 40 j. Die Schaltung 40 h ist mit dem Seitenbeschleunigungssensor 30 f verbunden und so aufgebaut, um eine tatsächliche Seitenbeschleunigung (korrigierte Seitenbeschleunigung) Yg′ durch Kompensation eines Versetzungsbetrages, der inherent in dem Ausgangssignal des Seitenbeschleuni­ gungssensors 30 f enthalten ist, zu bestimmen. Die Schaltung 40 i ist mit der Schaltung 40 h verbunden und vorgesehen, um eine Verstärkung K in Abhängigkeit von der tatsächlichen Zeitenbeschleunigung Yg′ zu bestimmen. Die Schaltung 40 j ist eine Schaltung, um eine Kupplungs­ eingriffskraft in Abhängigkeit von der Drehzahldifferenz DVw zwischen Vorder- und Hinterrädern, der Verstärkung K und der Beschleuniger- bzw. Drosselklappenöffnung A zu bestimmen.

Der Drehmomentaufteilungs-Steuerabschnitt 40 enthält außerdem eine Schaltung 40 k zur Erzeugung eines Schwankungssignales, eine Magnetspulen-Treiberschaltung 40 l, einen Fehlererfassungsschaltkreis 40 m zur Erfassung von Fehlern (abnormalen Zuständen) im Ausgangssignal der Raddrehzahldifferenz-Bestimmungsschaltung 40 g, eine Fehlererfassungsschaltung 40 n zur Erfassung von Fehlern in dem Seitenbeschleunigungssensor 34 f, eine Fehlerer­ fassungsschaltung 40 o zur Erfassung von Fehlern in der Drehmomentverteilerkupplung, eine Schaltung 40 p zur Festlegung zumindest eines Grenzwertes, der als Kennwert für die diagnostische Bewertung bzw. Feststellung einer Abnormalität herangezogen wird und eine Zuverlässig­ keitsschaltung 40 g.

Die Alarmanzeigevorrichtung 50 enthält eine Warnlampe 50 a zum Anzeigen des Auftretens eines abnormalen Zustandes in dem Drehzahldifferenzsignal, eine Warnlampe 50 b zum Anzeigen des Auftretens eines abnormalen Zustan­ des in dem Seitenbeschleunigungssensor 30 f und eine Warnlampe 50 c zum Anzeigen des Auftretens eines abnormalen Zustandes in der Kupplung.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, enthält das Bremssystem des Fahrzeuges ein Bremspedal 60, einen Bremskraftverstärker 61, einen Hauptbremszylinder 62, eine Betätigungseinrichtung 63, Radzylinder 64 a, 64 b, 64 c und 64 d sowie Bremsleitungen (Rohre) 65, 66 a, 66 b, 66 c und 66 d.

Das Antiblockier-Bremssteuersystem ist so gestaltet, um ein Blockieren jedes Rades während des Bremsens insbesondere in einer Gefahrensituation oder bei einer Straßenoberfläche mit niedrigem Reibungskoeffizienten mu durch Steuern der Bremskraft zu verhindern, um so zu veranlassen, daß die Schlupfrate bzw. -größe oder -ge­ schwindigkeit (Grad des Rotations-Radschlupfes) jedes Rades, erhalten aus der Geschwindigkeit der Fahrzeug­ karosserie und jeder Raddrehzahl sich dem optimalen Niveau von ungefähr 0,15 bis 0,3 nähert. Das Antiblockier-Bremssteuersystem enthält die vorerwähnte Betätigungseinrichtung 63, die ein Dreilagen-Auswahl­ magnetspulenventil enthält und einen Öldruck-Pumpen­ motor sowie den vorerwähnten Antiblockier-Bremssteuer­ abschnitt 70 der Steuereinheit C/U. Der Antiblockier­ bremssteuerabschnitt 70 erzeugt ein Bremssteuersignal Iabs, um die Betätigungseinrichtung 63 so anzusteuern, um den Bremsflüssigkeitsdruck entweder zu erhöhen, zu vermindern oder unverändert zu halten.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist der Antiblockier-Brems­ steuerabschnitt 70 mit dem Längsbeschleunigungssensor 30 j und den einzelnen Raddrehzahlsensoren 30 a, 30 b, 30 c und 30 d verbunden. Der Bremssteuerabschnitt 70 enthält eine Rechenschaltung 70 a für die Berechnung der Geschwindigkeit der Fahrzeugkarosserie, eine Antiblockier-Bremssteuerschaltung 70 b, eine Treiberschaltung 70 c zum Antreiben der Betätigungsein­ richtung 63, eine Fehlererfassungsschaltung 70 d zur Erfassung von jedweden Fehlern in dem Längsbeschleuni­ gungssensor 30 j und eine Zuverlässigkeitsschaltung 70 e. Die Alarmanzeigevorrichtung 50 enthält außerdem eine Warnlampe 50 d, um das Auftreten eines abnormalen Zustandes in dem Längsbeschleunigungssensor 30 j anzuzeigen.

Der Drehmomentaufteilungs-Steuerabschnitt 40 des Ausführungsbeispieles steuert die Antriebskraftver­ teilung entsprechend einem Steuerprogramm, wie es in Fig. 4 dargestellt ist.

In einem Schritt 80 liest der Drehmomentaufteilungs- Steuerabschnitt 70 die Sensorsignale Nfl, Nfr, Nrl, Nrr, Yg und A der vier Raddrehzahlsensoren 30 a, 30 b, 30 c und 30d, des Seitenbeschleunigungssensors 30 f und des die Beschleunigeröffnung bzw. den Öffnungsgrad der Drossel­ klappe erfassenden Sensor 30 e.

In einem Schritt 81 berechnet der Drehmomentverteilungs- Steuerabschnitt 40 die Drehzahl Vwfl des linken Vorder­ rades aus Nfl, die Drehzahl Vwfr des rechten Vorderra­ des aus Nfr, die Drehzahl Vwrl des linken Hinterrades aus Nrl und die Drehzahl Vwrr des rechten Hinterrades aus Nrr.

In den Schritten 82 und 83 berechnet der Steuerabschnitt 40 die Vorderraddrehzahl Vwf aus der Drehzahl Vwfl des linken Vorderrades und der Drehzahl Vwfr des rechten Vorderrades und berechnet anschließend die Hinterraddrehzahl Vwr aus der Drehzahl Vwrl des linken Hinterrades und die Drehzahl Vwrr des rechten Hinterrades.

In einem Schritt 84 berechnet der Steuerabschnitt 40 die Drehzahldifferenz DVw zwischen den Drehzahlen der Vorder- und Hinterräder, die eine Differenz ist, welche durch Subtraktionen der Vorderraddrehzahl Vwf von der Hinterraddrehzahl (DVw = Vwr - Vwf) erhalten wird.

In einem Schritt 85 bestimmt der Steuerabschnitt 40 die Verstärkung K, die proportional dem Kehrwert der tatsächlichen Seitenbeschleunigung Yg′ ist.

In einem Schritt 86 bestimmt der Steuerabschnitt 40, ob die Vorderraddrehzahl bzw. Vorderradgeschwindigkeit Vwf gleich oder höher ist als ein bestimmter Fahrzeuggeschwindigkeitsgrenzwert Vo. In diesem Ausführungsbeispiel betrachtet der Steuerabschnitt 40 die Vorderraddrehzahl bzw. Vorderradgeschwindigkeit Vwf als die Fahrzeuggeschwindigkeit. Im allgemeinen sind die Vorderräder 10 nahezu frei von einem Antriebsradschlupf und die Vorderraddrehzahl bzw. Vorderradgeschwindigkeit ist ungefähr gleich der Geschwindigkeit der Fahrzeugkarosserie. Der Fahrzeuggeschwindigkeitsgrenz­ wert beträgt z.B. 20 km/h. Wenn die Drehzahl bzw. Geschwindigkeit der Vorderräder Vwf niedriger ist als der Geschwindigkeitsgrenzwert Vo, geht anschließend der Steuerabschnitt 40 vom Schritt 86 zu einem Schritt 87 über. Wenn die Vorderraddrehzahl bzw. Geschwindigkeit der Vorderräder Vwf gleich oder höher ist, als der Geschwindigkeitsgrenzwert Vo, dann geht der Steuerabschnitt 40 vom Schritt 86 zu einem Schritt 88 über.

Im Schritt 88 bestimmt der Steuerabschnitt eine Kupplungsangriffskraft Tm aus der Drehzahldifferenz bzw. Geschwindigkeitsdifferenz DVw zwischen Vorder- und Hinterrädern und dem Gewinn bzw. der Verstärkung K. In diesem Ausführungsbeispiel verwendet der Steuerabschnitt 40 eine Steuerkennlinie, wie sie in Fig. 6 gezeigt ist. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es möglich, irgendeine beliebige, von verschiedenen, bekannten Steuerkennlinien für die Kupplungseingriffskraft in bezug auf die Drehzahl- bzw. Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den Vorder- und Hinterrädern anzuwenden. Einige Beispiele sind in den oben erwähnten US-Patenten und US-Patentanmeldungen gezeigt.

Im Schritt 87 bestimmt der Steuerabschnitt 40, ob die Drosselklappenöffnung A gleich oder größer als ein bestimmter, vorgegebener Öffnungsgrenzwert Ao ist. Z.B. beträgt der Öffnungsgrenzwert Ao 3/8. Wenn die Beschleuniger- bzw. Drosselöffnung A gleich oder größer als Ao ist, dann geht der Steuerabschnitt 40 vom Schritt 87 zu einem Schritt 89 über. Wenn die Beschleuniger­ bzw. Drosselöffnung A kleiner als Ao ist, geht anschließend der Steuerabschnitt 40 zu einem Schritt 90 über.

Im Schritt 89 bestimmt der Steuerabschnitt 40 die Kupplungseingriffskraft Tm in Abhängigkeit von der Größe der Öffnung A des Beschleunigers bzw. der Drosselklappeneinrichtung. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Kupplungseingriffskraft Tm, die im Schritt 89 bestimmt wird, proportional der Beschleuniger- bzw. Drosselklappenöffnung A und wird erhalten durch Multiplikation der Drosselklappenöffnung A mit einem bestimmten Koeffizienten a, wie in Fig. 5 gezeigt ist. Im Schritt 90 setzt der Steuerabschnitt 40 die Kupplungseingriffskraft Tm gleich Null.

In einem Schritt 91 gibt der Steuerabschnitt 40 das Anregungsstromsignal Iets für die Magnetspule an das Magnetspulenventil 28, um die Kupplungseingriffskraft Tm, bestimmt in den Schritten 88 oder 89 oder 90, zu erhalten.

Die Drehmomentaufteilungs-Steuereinrichtung nach diesem Ausführungsbeispiel arbeitet wie folgt: Wenn das Gaspedal rasch niedergedrückt wird, um das Fahrzeug rapide aus dem Ruhezustand zu starten, dann erreicht der Steuerabschnitt 40 über die Bewertungs- bzw. Entscheidungsschritte 86 und 87 den Schritt 89. Der Steuerabschnitt 40 nach diesem Ausführungsbeispiel kann einen rapiden Startzustand des Fahrzeuges unterscheiden, bzw. feststellen, indem geprüft wird, ob die Fahrzeug­ geschwindigkeit niedriger ist als der vorgegebene Geschwindigkeitsgrenzwert Vo und ob die Drosselklappen­ öffnung gleich oder größer ist als der vorgegebene Öffnungsgrenzwert Ao.

In diesem Fall wendet der Steuerabschnitt 40 die spezielle Steuerungsart des Schrittes 89 an, auf der Grundlage eines Motorzustandes, wie z.B. der Drossel­ klappenöffnung A anstelle der Anwendung der normalen Steuerungsart des Schrittes 88, die auf der Grundlage der Raddrehzahl- bzw. Radgeschwindigkeitsdifferenz DVw erfolgt. Daher erhöht der Steuerabschnitt 40 die Kupplungseingriffskraft Tm schnell in Abhängigkeit von der Drosselklappenöffnung A bzw. Beschleunigeröffnung A, ehe die Raddrehzahldifferenz bzw. Radgeschwindigkeits­ differenz DVw sich erhöht. Somit kann die Steuerein­ richtung nach der vorliegenden Erfindung ein Radddurch­ drehen während des Schnellstartes vermeiden und kann hervorragende Startleistungseigenschaften bewirken. Außerdem kann die Steuereinrichtung ein Fressen der Kupplungsplatten verhindern und eine Beeinträchtigung des Reibungsmateriales der Drehmomentübertragerkupp­ lung verhindern. Wenn die Drehmomentverteilerkupplung in einem Schlupf aufweisenden Eingriffszustand gehalten ist, während die Antriebskraft erhöht wird, werden die Kupplungsplatten einem starken Verschleiß unterworfen. Das Steuersystem bzw. die Steuereinrichtung nach der vorliegenden Erfindung kann die Standzeit und Lebensdauer der Drehmomentübertragungskupplung durch Vermeidung solch eines, starken Verschleiß bewirkenden Zustandes, verbessern.

Wenn das Gaspedal nur leicht niedergedrückt wird, um das Fahrzeug allmählich aus dem Ruhezustand zu starten, bleibt die Vorderraddrehzahl bzw. -geschwindigkeit Vwf, die die Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentiert, niedriger als der vorgegebene Fahrzeuggeschwindigkeitsgrenzwert Vo, so daß die Antwort des Entscheidungs- bzw. Bewer­ tungsschrittes 86 negativ ist. In diesem Fall bleibt jedoch die Beschleuniger- bzw. Drosselklappenöffnung A kleiner als der Öffnungsgrenzwert Ao. Daher geht der Steuerabschnitt 40 vom Schritt 87 zum Schritt 90 über und versetzt das Antriebssystem in den Zweirad-Hinter­ radantriebszustand, indem die Kupplungseingriffskraft Tm gleich Null gehalten wird. Somit verhindert das Steuer­ system bzw. die Steuereinrichtung nach der vorliegenden Erfindung den unerwünschten Effekt eines starken Kurvenbremsphänomens bzw. Engkurvenbremsphänomens und verringert die Untersteuerungstendenz im Falle eines allmählichen Start des Fahrzeuges. Entsprechend wird die Handhabung des Fahrzeuges für Parkmanöver und andere Situationen erleichtert und entsprechend angepaßt, die einen kleineren Kurven- bzw. Drehradius erfordern.

Wenn sich das Fahrzeug in den normalen Betriebszuständen befindet, wird die Fahrzeuggeschwindigkeit gleich oder höher als der Geschwindigkeitsgrenzwert Vo und entsprechend wählt der Steuerabschnitt 40 die normale Steuerungsart des Schrittes 88 auf der Grundlage der Radgeschwindigkeit- bzw. Raddrehzahldifferenz DVw. Daher sichert die Steuereinrichtung nach der vorliegenden Erfindung ein hervorragendes Kurvenfahrverhalten, das dem Hinterrad-Zweiradantrieb inherent ist, soweit wie möglich und gleichzeitig verbessert sie die Antriebs­ leistungsfähigkeit durch Steuern der Antriebskraftver­ teilung, um so einen Radschlupf der Antriebsräder zu verhindern. In diesem Ausführungsbeispiel vermindert die Steuereinrichtung den Gewinn bzw. die Verstärkung K mit der Zunahme der Seitenbeschleunigung, so daß ein Kurven­ bremsphänomen für enge Kurven auf einer trockenen, befe­ stigten Straße, die einen hohen Reibungskoeffizienten besitzt, wirksam verhindert werden kann und erhöht den Gewinn bzw. die Verstärkung K mit der Verringerung der Seitenbeschleunigung, so daß die Möglichkeit eines Antriebsradschlupfes auf auf einer glatten Straßenoberfläche mit einem niedrigen Reibungskoeffi­ zienten minimiert werden kann.

Die vorliegende Erfindung ist auch auf ein Fahrzeug anwendbar, bei dem die Motorleistung direkt auf die Vorderräder übertragen wird und über eine Drehmoment­ verteilerkupplung auf die Hinterräder übertragen wird.

In dem Entscheidungs- bzw. Bewertungsschritt 87, der in dem Ablaufdiagramm nach Fig. 4 gezeigt ist, wird die Öffnung des Beschleunigers bzw. die Drosselklappenöff­ nung A als Repräsentant des Motorzustandes verwendet. Es ist jedoch möglich, eine Veränderungsgröße bzw. einen Grad oder eine Geschwindigkeit der Veränderung der Drosselklappenöffnung oder irgendeinen anderen Betriebs­ parameter zu verwenden, der den Beschleunigungsbetrieb repräsentiert. In dem Schritt 89 wird die Kupplungsein­ griffskraft entsprechend der Drosselöffnung A erhöht. Es ist jedoch möglich, einen Verteilerdruck im Ansaugrohr, die Motordrehzahl, das Motorausgangsdrehmoment, ein Antriebsraddrehmoment oder irgendeinen anderen Motor­ betriebsparameter, der die Motorantriebskraft repräsen­ tiert, zu verwenden, indem ein Ansaugdrucksensor, ein Motordrehzahlsensor, ein Motordrehmomentsensor, ein Antriebsrad-Drehmomentsensor oder irgendein anderer geeigneter Sensor verwendet wird.

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für ein Fahrzeug mit Vierradantrieb, mit einem Antriebszug zum direkten Übertragen eines Drehmomentes auf primär angetriebene Räder, wie z.B. Hinterräder, und zur Übertragung eines Drehmomentes auf sekundär angetriebene Räder, wie z.B. Vorderräder, durch eine Drehmomentver­ teilungs-Übertragerkupplung, mit einer Gruppe von Sensoren zum Bestimmen einer Drehzahl- bzw. Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den Vorder- und Hinterrädern, zur Bestimmung eines Motorzustandes, wie z.B. eines Drosselöffnungsgrades, zur Bestimmung einer Fahrzeuggeschwindigkeit und mit einer Steuereinheit zum Steuern der Eingriffskraft der Übertragerkupplung. Normalerweise wendet die Steuereinheit eine erste Steuerungsart an, auf der Grundlage der Drehzahldifferenz zwischen Vorder- und Hinterrädern. Bei einer rapiden Beschleunigung zum Starten des Fahrzeuges ersetzt die Steuereinheit die erste Steuerart durch eine zweite Steuerart, in der die Kupplungseingriffskraft in Übereinstimmung mit dem Motorzustand, wie z.B. dem Drosselklappenöffnungsgrad, erhöht wird, unabhängig von der Raddrehzahldifferenz, um hierdurch ohne Verzögerung ein unerwünschtes Durchdrehen der primär angetriebenen Räder zu verhindern.

Claims (13)

1. Steuereinrichtung zur Verteilung einer Antriebskraft für ein Kraftfahrzeug, gekennzeichnet durch:
eine Drehmomentverteilereinrichtung (11) mit einer primären Antriebseinrichtung zum Übertragen einer Antriebskraft von einem Motor (1) des Fahrzeuges auf primär angetriebene Räder (6) des Fahrzeuges und eine sekundäre Antriebseinrichtung zum Übertragen einer Antriebskraft von dem Motor (1) auf sekundär angetriebene Räder (10) des Fahrzeuges durch eine Drehmomentverteilerkupplung, die in der Lage ist, die Antriebskraft, die auf die sekundär angetriebenen Räder (10) übertragen wird, in Abhängigkeit von einem Steuersignal zu verändern,
eine erste Sensoreinrichtung (30 a-30 d) zum Bestimmen einer Raddrehzahldifferenz (DVw) zwischen einer Primärraddrehzahl (Vwr) der primär angetriebenen Räder (6) und einer Sekundärdrehzahl (Vwf) der sekundär angetriebenen Räder (10),
eine zweite Sensoreinrichtung (30 e-30 j) zur Erfassung eines Motorzustandes eines Motorsystems, welches den Motor (1) und ein Beschleunigersystem des Motors (1) enthält,
eine dritte Sensoreinrichtung zur Erfassung einer Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeuges,
eine Steuereinrichtung (40) zum Erzeugen des Steuersignales durch Verarbeiten der Signale von der ersten, zweiten und dritten Sensoreinrichtung (30), wobei die Steuereinrichtung (40) einen ersten Steuerteil aufweist, um normalerweise die Kupplungseingriffskraft (Tm) der Drehmomentverteilerkupplung in Übereinstimmung mit der Raddrehzahl- bzw. Radgeschwindigkeitsdifferenz (DVw) zu steuern, und ein zweites Steuerteil aufweist, um die Kupplungseingriffskraft (Tm) in Übereinstimmung mit dem Motorzustand zu steuern, wenn das Motorsystem in einem bestimmten Zustand zur Beschleunigung des Fahrzeuges ist und gleichzeitig die Fahrzeuggeschwindigkeit niedriger ist als ein bestimmter Geschwindigkeitsgrenzwert (Vo).

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Sensoreinrichtung einen Beschleunigungssensor (30 e) aufweist, der in Abhängigkeit von der Bewegung des Beschleunigersystems des Motors (1) arbeitet, um ein Beschleunigungssignal zu erzeugen und die Steuereinrichtung (40) es der zweiten Steuereinheit nur dann gestattet, die Kupplungseingriffskraft (Tm) zu steuern, wenn das Beschleunigungssignal in einem vorgegebenen Signalzustand ist, der eine starke Beschleunigung repräsentiert.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Sensoreinrichtung einen Beschleunigungssensor (30 e) zur Erfassung einer Drosselungsöffnung (A) durch Erfassen einer Position eines bestimmten beweglichen Elementes des Beschleunigersystems des Motors (1) erfaßt und die Steuereinrichtung (40) es dem zweiten Steuerteil nur dann gestattet, die Kupplungseingriffskraft (Tm) zu steuern, wenn die Drosselöffnung (A) gleich oder größer ist als ein bestimmter Öffnungsgrenzwert (Ao).

4. Steuereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (40) außerdem eine Auswahleinrichtung, verbunden mit der zweiten und dritten Sensoreinrichtung, aufweist, um es wahlweise dem ersten oder zweiten Steuerteil zu gestatten, die Kupplungseingriffskraft (Tm) zu steuern.

5. Steuereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wahleinrichtung eine erste Vergleichseinrichtung aufweist, um festzustellen, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit gleich oder höher als ein bestimmter Geschwindigkeitsgrenzwert (Vo) ist und eine zweite Vergleichseinrichtung aufweist, um festzustellen, ob die Drosselöffnung gleich oder größer als der Öffnungsgrenzwert (Ao) ist.

6. Steuereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Steuerteil eine Einrichtung aufweist, um ein erstes Zwischensignal zu erzeugen, dessen Größe zunimmt, wenn die Raddrehzahl­ bzw. Radgeschwindigkeitsdifferenz (DVw) zunimmt und das zweite Steuerteil eine Einrichtung aufweist, um ein zweites Zwischensignal zu erzeugen, dessen Größe zunimmt, wenn die Drosselungsöffnung zunimmt.

7. Steuereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Steuerteil eine Einrichtung zum Erhöhen der Größe des zweiten Zwischensignales proportional zu der Drosselöffnung (A) aufweist.

8. Steuereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (40) außerdem eine Steuersignal-Erzeugungseinrichtung aufweist, um das Steuersignal entsprechend dem ersten oder zweiten Zwischensignal zu erzeugen.

9. Steuereinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit außerdem ein drittes Steuerteil aufweist, um die Kupplungseingriffskraft (Tm) gleich Null zu halten, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit (V) niedriger ist als der Geschwindigkeitsgrenzwert (Vo) und gleichzeitig die Drosselöffnung (A) kleiner ist als der Öffnungsgrenzwert (Ao).

10. Steuereinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die primär angetriebenen Räder die Hinterräder (6) des Fahrzeuges sind und die sekundär angetriebenen Räder die Vorderräder (10) des Fahrzeuges sind.

11. Steuereinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung eine vierte Sensoreinrichtung (30 f) zur Erfassung einer Seitenbeschleunigung (Yg) des Fahrzeuges aufweist und das erste Steuerteil eine Einrichtung zum Erhöhen der Größe des ersten Zwischensignales in Übereinstimmung mit der Raddrehzahldifferenz (DVw) mit einer Geschwindigkeit bzw. einem Anstieg aufweist, der vermindert wird, wenn die Seitenbeschleunigung (Yg) zunimmt.

12. Steuereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Sensoreinrichtung außerdem einen Motorsensor zur Erfassung eines Betriebszustandes des Motors (1) und zum Erzeugen eines Motorparametersignals aufweist und das zweite Steuerteil eine Einrichtung zum Erhöhen der Kupplungseingriffskraft (Tm) in Übereinstimmung mit dem Motorparametersignal aufweist.

13. Steuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Sensoreinrichtung eine Einrichtung zum Bestimmen einer Geschwindigkeit bzw. einer zeitlichen Änderung der Zunahme der Drosselöffnung (A) des Motors (1) aufweist und die Steuereinheit (40) es dem zweiten Steuerteil nur dann gestattet, die Kupplungseingriffskraft (Tm) zu steuern, wenn die Geschwindigkeit der Änderung der Drosselöffnung (A) größer ist als ein bestimmter Änderungsgrenzwert.