DE4017454C2 - Vorrichtung zum Steuern der Verteilung der Antriebsleistung eines Kraftfahrzeugs mit Vierradantrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern der Verteilung der Antriebsleistung eines Kraftfahrzeugs mit Vierradantrieb nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der prioritätsälteren aber nicht Vorveröffentlichten DE 39 00 638 A1 ist eine Vorrichtung zum Antrieb eines Paares von in seitlichem Abstand voneinander angeordneten Straßen­ rädern eines Kraftfahrzeugs bekannt, die zwei Drehmoment­ übertragungseinrichtungen aufweist. Die erste Drehmoment­ übertragungseinrichtung dient der Übertragung eines An­ triebsmomentes auf ein Differential von Straßenrädern. Die zweite Drehmomentübertragungseinrichtung dient der Über­ tragung eines Antriebsmomentes auf die Straßenräder par­ allel zum Differential. Zum Variieren von Beträgen des auf die Straßenräder zu übertragenden Drehmoments sind steuer­ bare Kupplungen vorgesehen. Ein Steuerschaltkreis steuert die Kupplungen in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Kraftfahrzeugs.

Bei Kraftfahrzeugen, wie Kraftfahrzeugen mit Vierradantrieb, sind sowohl die Vorder- als auch die Hinterräder durch die vorgesehene Brennkraftmaschine angetrieben. Bei einigen neu­ eren Kraftfahrzeugen mit angetriebenen Vorder- und Hinterrä­ dern wird das Verhältnis der zwischen den Vorder- und Hinter­ rädern verteilten Antriebsleistung in Abhängigkeit von den Fahrbedingungen der Kraftfahrzeuge zur Erzielung eines bes­ seren Laufverhaltens gesteuert. Es ist auch bei derartigen Kraftfahrzeugen erwünscht, das Verhältnis der zwischen den linken und rechten Räder verteilten Antriebsleistung so zu steuern, daß das Kurvenfahrverhalten verbessert wird, wenn das Kraftfahrzeug eine Kurve fährt. Jedoch haben sich bisher Schwierigkeiten beim gleichzeitigen Steuern des Verhältnis­ ses der zwischen den Vorder- und Hinterrädern aufgeteilten An­ triebsleistung und dem Verhältnis der zwischen den linken und rechten Rädern aufgeteilten Antriebsleistung ergeben, so daß diese Antriebsleistungsverteilungsverhältnisse mit optimalen Werten verwirklicht werden können.

Im Hinblick auf die voranstehende Schwierigkeit bei der Üblichen Vorrichtung zum Steuern der Antriebsleistungsver­ teilung ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 anzugeben, bei der das Verhältnis der zwischen den Vorder- und Hinterrädern aufge­ teilten Antriebsleistung unverändert bleibt.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachstehenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform unter Be­ zugnahme auf die beigefügte Zeichnung. Darin zeigt:

Fig. 1 eine schematische Prinzipschaltung eines Antriebsleistungsübertragungssystems bei einem Kraftfahrzeug mit vorderen und hin­ teren Antriebsrädern, wobei das Kraftfahr­ zeug eine Vorrichtung zum Steuern der Vertei­ lung der Antriebsleistung gemäß einer bevor­ zugten Ausführungsform nach der Erfindung ent­ hält,

Fig. 2 ein Schaltdiagramm einer hydraulischen Schal­ tung der Vorrichtung zum Steuern der Vertei­ lung der Antriebsleistung nach Fig. 1,

Fig. 3 ein Blockdiagramm einer Steuereinrichtung für die Antriebsleistungs-Verteilersteuer­ einrichtung,

Fig. 4 ein Diagramm zur Verdeutlichung der Brennkraft­ maschinenabgabecharakteristika, die sich bei einer ersten Steuerart der Antriebsleistungs­ verteilersteuervorrichtung ergibt,

Fig. 5 ein Diagramm zur Verdeutlichung einer Daten­ tabelle von Korrekturkoeffizienten KV, auf­ getragen über den Fahrzeuggeschwindigkeiten, welche bei einer zweiten Steuerart der An­ triebsleistungs-Verteilersteuervorrichtung zur Anwendung kommen,

Fig. 6 ein Diagramm zur Verdeutlichung einer Daten­ tabelle von Korrekturkoeffizienten KT, auf­ getragen über den Abtriebsdrehmomenten TM, welche bei einer dritten Steuerart der An­ triebsleistungsverteilersteuervorrichtung zur Anwendung kommen, und

Fig. 7 eine schematische Seitenansicht zur Verdeut­ lichung der Art und Weise, mit der die Be­ lastungen der Vorder- und Hinterräder auf einer Fahrbahn sich ändern, wenn das Kraft­ fahrzeug eine Beschleunigung erfährt.

Fig. 1 zeigt schematisch ein Antriebsleistungsübertragungs­ system bei einem Kraftfahrzeug mit Vierradantrieb, bei welchem eine Vorrichtung zum Steuern der Verteilung der An­ triebsleistung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung vorgesehen ist. Das Kraftfahrzeug mit Vier­ radantrieb ist auf der Basis eines Kraftfahrzeugs mit Front­ motor und Vorderradantrieb in Verbindung mit einem zusätzli­ chen Hinterradantrieb entworfen. Das Fahrzeug hat eine Brenn­ kraftmaschine 11, ein Getriebe 12, das einteilig mit der Brennkraftmaschine 11 verbunden ist, ein vorderes Differential 13F, mit dem die Ausgangswelle des Getriebes 12 verbunden ist, und ein hinteres Differential 13R, das betriebsmäßig mit dem vorderen Differential 13F über eine Getriebeeinrichtung 15 und eine Kardanwelle 16 verbunden ist.

Linke und rechte Vorderräder, die als Hauptantriebsräder 14FL, 14FR dienen, sind mit in Querrichtung gegenüberliegenden Aus­ gangswellen jeweils des vorderen Differentials 13F über zu­ geordnete Achsen verbunden. In ähnlicher Weise sind die linken und rechten Hinterräder, welche als Hilfsantriebsräder 14RL, 14RR dienen, mit in Querrichtung gegenüberliegenden Ausgangs­ wellen jeweils des hinteren Differentials 13R über zugeordne­ te Achsen verbunden.

Das hintere Differential 13R hat ein Gehäuse 24, in dem eine Getriebeeinrichtung 21 aufgenommen ist, das zwei Planetenge­ triebeanordnungen 26H, 26L aufweist. Das hintere Differential 13R hat auch zwei hydraulische Mehrscheibenkupplungen 22L, 22R der Bauart mit variabler Übertragungsleistung, die jeweils auf den linken und rechten Seiten der Getriebeeinrichtung 21 angeordnet sind. Das Gehäuse 24, die Getriebeeinrichtung 21 und die hydraulischen Mehrscheibenkupplungen 22L, 22R sind in ei­ nem Gehäuse 18 (in Fig. 1 schraffiert dargestellt) unterge­ bracht, welches von einer Fahrzeugkarosserie getragen wird.

Ein Kegelrad 16a, das fest mit dem hinteren Ende der Kardan­ welle 16 verbunden ist, ist in Kämmeingriff mit einem Kegel­ rad 24a gehalten, das fest mit einer äußeren Umfangswand des Gehäuses 24 verbunden ist. Eine Hauptwelle 25, die quer bezüg­ lich des Kraftfahrzeugs verläuft, ist in dem Gehäuse 24 dreh­ bar gelagert. Die Planetengetriebeanordnungen 26H, 26L sind um die Hauptwelle 25 in dem Gehäuse 24 angeordnet.

Die Planetengetriebeanordnung 26H, 26L weisen jeweils Hohl­ räder 27H, 27L auf, die fest mit einer inneren Wandfläche des Gehäuses 24 verbunden sind, ferner jeweils zugeordnete Sonnenräder 28H, 28L, die an der Hauptwelle 25 drehbar ge­ lagert sind und weist zwei Sätze von Planetenrädern 29H, 29L auf, die zwischen den Hohlrädern 27H, 27R und den Sonnen­ rädern 28H, 28L angeordnet und in Kämmeingriff mit diesen ge­ halten sind. Die Planetenräder 29H, 29L sind an einem im we­ sentlichen rohrförmigen Träger 30 gelagert. Das Sonnenrad 28H ist in Eingriff mit dem Gehäuse 18 über eine Sperrkupp­ lung 31H bringbar, und das Sonnenrad 28L ist ebenfalls in Eingriff mit dem Gehäuse 18 über eine Sperrkupplung 31L bring­ bar. Der Träger 30 hat an seinem inneren Umfangsmittelabschnitt als Verbindungsteile Keile o. dgl., um eine drehfeste Verbin­ dung mit der Hauptwelle 25 herzustellen.

Wenn das Sonnenrad 28H der links liegenden Planetengetriebe­ anordnung 26H fixiert ist, d. h. in Eingriff mit dem Gehäuse 18 ist, sind das Hohlrad 27H und der Träger 30 miteinander über ein Geschwindigkeitsreduzierverhältnis verbunden, um die Drehzahl bei der Antriebsleistung zu erhöhen, die von dem Hohlrad 27H auf den Träger 30 übertragen wird. Wenn das Sonnenrad 28L der rechts liegenden Planetengetriebeanord­ nung 26L festgelegt ist, sind das Hohlrad 27L und der Trä­ ger 30 miteinander (im wesentlichen direkt miteinander) unter einem Geschwindigkeitsreduzierverhältnis gekoppelt, um im wesentlichen die Drehzahl der Vorderräder 14FL, 14FR und die Drehzahl der Hinterräder 14RL, 14RR auszugleichen.

Die links liegende Sperrkupplung 31H weist eine Einweg- Kupplung 32H und eine hydraulische Kupplung 33H auf, die in Serie zwischen dem Sonnenrad 28H und dem Gehäuse 18 ge­ schaltet ist. Die hydraulische Kupplung 33H weist eine Mehrzahl von Platten auf, die mit Hilfe von Keilen o. dgl. auf der inneren Umfangsfläche einer Trommel gelagert sind, die einteilig mit dem Gehäuse 18 ausgelegt ist, und sie weist eine Mehrzahl von Platten auf, die mit Hilfe von Kei­ len o. dgl. auf der äußeren Umfangsfläche einer Hülse gela­ gert sind, die der inneren Umfangsfläche der Trommel zuge­ wandt liegt. Diese Platten können über einen axialen Reib­ schluß untereinander zusammenarbeiten. Die hydraulische Kupplung 33H umfaßt auch einen Kolben (nicht gezeigt), der in Abhängigkeit von einem Hydraulikdruck arbeitet, der von einer Hydraulikschaltung (diese wird nachstehend näher be­ schrieben) zugeführt wird, um diese Platten in Reibschluß­ eingriff zu bringen. Die Einweg-Kupplung 32H ist zwischen dem Sonnenrad 28H und der Hülse der hydraulischen Kupplung 33H angeordnet und sie ermöglicht, daß das Sonnenrad 28H und die Hülse sich relativ zueinander nur in einer Richtung drehen. Wenn das Drehmoment von dem Hohlrad 27H auf den Träger 30 übertragen wird, d. h. wenn die Antriebsleistung von der Brennkraftmaschine 11 auf die Hinterräder 14RL, 14RR übertragen wird, verbindet die Einweg-Kupplung 32H das Sonnenrad 28H und die Hülse der hydraulischen Kupplung 33H fest miteinander.

Die rechts liegende Sperrkupplung 31L weist eine Einweg- Kupplung 32L und eine hydraulische Kupplung 33L auf, die in Parallelschaltung zwischen dem Sonnenrad 28L und dem Gehäuse 18 vorgesehen ist. Wie bei der hydraulischen Kupp­ lung 33H weist die hydraulische Kupplung 33L eine Mehr­ zahl von Platten auf, die an einer Trommel gelagert sind, die einteilig mit dem Gehäuse 18 ausgeführt ist, und sie weist eine Mehrzahl von Platten auf, die an einer Hülse ge­ lagert sind, die mit dem Sonnenrad 18 gekoppelt ist, wo­ bei die Platten mit axialem Reibschluß untereinander zusam­ men arbeiten können. Die hydraulische Kupplung 33L umfaßt auch einen Kolben (nicht gezeigt), der in Abhängigkeit von einem Hydraulikdruck arbeiten kann, der von einer Hydrau­ likschaltung zugeführt wird, um einen Reibschluß dieser Plat­ ten herzustellen. Die Einweg-Kupplung 32L ist zwischen dem Gehäuse 18 und dem Sonnenrad 28L angeordnet, und sie ermög­ licht, daß das Gehäuse 18 und das Sonnenrad 28H sich rela­ tiv nur in einer Richtung drehen können. Wenn die Antriebs­ leistung von der Brennkraftmaschine 11 auf die Hinterräder 14RL, 14RR übertragen wird, verbindet die Einweg-Kupplung 32L das Sonnenrad 28L fest mit dem Gehäuse 18.

Die links liegende, hydraulische Mehrscheibenkupplung 22L weist eine Trommel auf, die fest an dem linken Ende der Hauptwelle 25 angebracht ist, und eine Hülse auf, die fest an einer Ausgangswelle 20L angebracht ist, die über eine Achse mit dem linken Hinterrad 14RL verbunden ist. Die Kupp­ lung 22L hat auch eine Mehrzahl von Platten 44L, die mit dem inneren Umfang der Trommel verkeilt oder auf andere Art und Weise dort festgelegt sind, und sie weist eine Mehrzahl von Platten 45L auf, die fest mit dem äußeren Umfang der Hül­ se mittels einer Keilverbindung oder anderen Einrichtungen verbunden sind, wobei die Platten 44L, 45L untereinander mittels eines axialen Reibschlusses zusammenarbeiten kön­ nen. Die Platten 44L, 45L werden miteinander in Reibschluß gebracht, wenn sie mit Hilfe eines Kolbens (nicht gezeigt) gegeneinandergedrückt werden, der von einem Hydraulikdruck beaufschlagt wird, der von einer Hydraulikschaltung ange­ legt wird. Somit verbindet die hydraulische Mehrscheiben­ kupplung 22L die Hauptwelle 25 und die Ausgangswelle 20L unter einer Kraft, die von dem Hydraulikdruck abhängig ist, der von der hydraulischen Schaltung anliegt. Die rechts liegende, hydraulische Mehrscheibenkupplung 22R ist im wesentlichen gleich wie die links liegende, hydraulische Mehrscheibenkupplung 22L ausgelegt. Jene Teile der Kupp­ lung 22R, die mit jenen der Kupplung 22L übereinstimmen, sind mit den gleichen Bezugszeichen, aber mit einem Zusatz R bezeichnet, und sie werden nachstehend nicht mehr näher beschrieben. Die hydraulische Mehrscheibenkupplung 22L ver­ bindet die Hauptwelle 25 und die Ausgangswelle 20L unter der Eingriffskraft, die von dem Hydraulikdruck abhängig ist, der von der Hydraulikschaltung anliegt.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, umfaßt die Hydraulikschaltung, die dort insgesamt mit dem Bezugszeichen 41 versehen ist, eine Pumpe 51, ein Druckentlastungssteuerventil 52, ein Si­ cherheitsventil 53, drei Drucksteuerventile 54, 55L, 55R und ein Schaltventil 56. Unter Druck stehendes Öl, das von der Pumpe 51 abgegeben wird, wird über das Druckentlastungs­ steuerventil 52 und das Sicherheitsventil 53 zugeführt und der Druck wird mit Hilfe der Drucksteuerventile 55L, 55R reguliert. Der regulierte Druckmitteldruck liegt an den links liegenden und rechts liegenden hydraulischen Mehrscheibenkupp­ lungen 22L, 22R an. Das Öl von der Pumpe 1 wird auch bezüglich des Drucks durch das Drucksteuerventil 54 geregelt, und der geregelte Hydraulik- oder Druckmitteldruck liegt alternativ an den linken und rechten Hydraulikkupplungen 33H, 33L an. Die Pumpe 51 weist eine bekannte Flügelpumpe auf und wird direkt durch die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 11 oder einen Elektromotor zur Abgabe des Öls aus einem Vorratsbehälter 57 unter Druck angetrieben wird. Das Druckentlastungssteuerven­ til 52 führt das Öl unter Druck zu dem Vorratsbehälter 57 zurück, wenn der Förderdruck der Pumpe 51 größer als ein vor­ bestimmter Druckwert ist.

Das Sicherheitsventil 53 weist einen Steuerschieber 59 auf, der gleitbeweglich in einem Gehäuse 58 angeordnet ist. Der Steuerschieber 59 wird im Grundzustand mit der Kraft einer Rückholfeder 60 axial in eine Richtung gedrückt, welche unter Kompression zwischen einer Seite des Gehäuses 58 und dem Ende des Steuerschiebers 59 angeordnet ist. Ein elektrisch mit einer Steuereinrichtung 35 (nachstehend näher beschrieben) elektrisch verbundener Magnet 61 ist fest mit der gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 58 verbunden. Das Gehäuse 58 hat eine Einlaßöff­ nung 85, eine Rücklauföffnung 86, und eine Auslaßöffnung 87, die darin ausgebildet sind. Die Einlaßöffnung 85 ist mit dem Druckentlastungssteuerventil 52 verbunden, die Rücklauföff­ nung 86 mit dem Vorratsbehälter 57, und die Auslaßöffnung 87 mit den drei parallel zueinander geschalteten Drucksteuerven­ tilen 54, 55L, 55R.

Der Steuerschieber 59 hat zwei Nuten 88, 89, die in einem den Öffnungen 85, 86, 87, zugeordneten Bereich vorgesehen sind. Wenn der Steuerschieber 59 sich in einer Stellung (I) befindet, die in der oberen Hälfte gezeigt ist, steht die Auslaßöffnung 87 mit der Einlaßöffnung 85 über die Nut 89 in Verbindung. Wenn der Steuerschieber 59 sich in einer Stellung (II) be­ findet, die in der unteren Hälfte gezeigt ist, steht die Aus­ laßöffnung 87 mit der Rücklauföffnung 86 über die Nut 88 in Verbindung. Wenn das Fahrzeug im Grundzustand fährt, wird der Magnet 61 erregt, um den Steuerschieber 59 in die Stellung (I) zu bewegen, und Öl unter Druck den Drucksteuerventilen 54, 55L, 55R zuzuführen. Wenn die Hydraulikschaltung 41 ausfällt oder gestört ist, oder wenn die Brennkraftmaschine 11 anhält, wird der Magnet 61 entregt, um den Steuerschieber 59 in die Stellung (II) unter der Vorbelastung der Rückholfeder 60 zu bewegen, wodurch die Ölzufuhr zu den Drucksteuerventilen 54, 55L, 55R unterbrochen wird und das Öl unter Druck von diesen Drucksteuerventilen zu dem Vorratsbehälter 57 zurückkehrt.

Das Drucksteuerventil 54 weist einen Steuerschieber 64 auf, der gleitbeweglich in einer Bohrung 63a in einem Gehäuse 63 aufgenommen ist.

Eine Rückholfeder 65 zur Beaufschlagung des Steuerschie­ bers 64 mit einer Druckkraft in einer Richtung ist unter Kompression zwischen einer Seite des Gehäuses 63 und dem Ende des Steuerschiebers 64 angeordnet. Ein Magnet 66 zur axialen Bewegung des Steuerschiebers 64 entgegen der Vor­ belastung der Rückholfeder 65 ist auf der gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 63 angeordnet. Der Magnet 66 ist elek­ trisch mit der Steuereinrichtung 35 verbunden. Das Gehäuse 63 hat eine Einlaßöffnung 67, die mit dem Sicherheitsventil 53 verbunden ist, eine Auslaßöffnung 68, die mit dem Schalt­ ventil 56 verbunden ist, eine Rücklauföffnung 69, die mit dem Vorratsbehälter 57 verbunden ist, eine erste Steuer­ öffnung 70a, die mit der Auslaßöffnung 68 in Verbindung ist, und eine zweite Steueröffnung 70b, die mit der Aus­ laßöffnung 68 über eine Drosseleinrichtung 71 in Verbin­ dung steht. Der Steuerschieber 64 hat eine Nut 64a und einen schmalen Steuerschieber 64b, der einen Zwischenraum zwischen dem Steuerschieber 64 und einer Umfangswand der Bohrung 63a begrenzt. Die Nut 64a bildet eine variable Dros­ seleinrichtung 72a zwischen der Einlaßöffnung 67 und der Auslaßöffnung 68, während die wenig tiefe Nut 64b eine va­ riable Drosseleinrichtung 72b zwischen den Steueröffnungen 70a, 70b und der Rücklauföffnung 69 bildet. Wenn der Magnet 66 erregt ist, drückt dieser den Steuerschieber 64 zu einer Bewegung in axialer Richtung unter einer Kraft, die abhän­ gig von dem am Magneten 66 anliegenden Strom ist, wodurch die Strömungswiderstände der variablen Drosseleinrichtungen 72a, 72b in Gegenrichtungen verändert werden, um den Hy­ draulikdruck zu regulieren, der von der Auslaßöffnung 68 abgegeben wird.

Das Schaltventil 56 weist einen Steuerschieber 74 auf, der in einem Gehäuse 73 gleitbeweglich angeordnet ist. Eine Rückholfeder 75, welche den Steuerschieber 74 in einer Rich­ tung mit der Druckkraft beaufschlagt, ist unter Kompression zwischen einer Seite des Gehäuses 23 und dem Ende des Steu­ erschiebers 74 angeordnet. Ein Magnet 76 zum axialen Bewe­ gen des Steuerschiebers 74 entgegen der Vorbelastung der Rückholfeder ist fest auf der gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 73 angeordnet. Der Magnet 76 ist mit der Steuerein­ richtung 35 elektrisch verbunden. Das Gehäuse 73 hat eine Einlaßöffnung 77, die mit dem Drucksteuerventil 54 verbunden ist, eine Auslaßöffnung 78H, die mit der links liegenden hydraulischen Kupplung 33H verbunden ist, eine Auslaßöff­ nung 78L, die mit der rechts liegenden Hydraulikkupplung 33L verbunden ist, und zwei Rücklauföffnungen 79a, 79b, die mit dem Vorratsbehälter 57 verbunden sind. Der Steuerschieber 74 hat Nuten 74a, 74b, 74c, mittels welchen die Auslaßöff­ nungen 78H, 78L wechselseitig in Verbindung mit der Einlaß­ öffnung 77 oder den Rücklauföffnungen 79a, 79b gebracht werden. Wenn der Magnet 76 durch die Steuereinrichtung er­ regt ist, drückt dieser den Steuerschieber 74 derart, daß dieser entgegen der Vorbelastung der Rückholfeder 75 axial bewegt wird. Wenn der Magnet 76 entregt ist (wie gezeigt), stehen die Einlaßöffnung 77 und die Auslaßöffnung 78H mit­ einander in Verbindung, und die Rücklauföffnung 79a und die Auslaßöffnung 78L stehen miteinander in Verbindung, so daß der Druckmitteldruck an die links liegende Hydraulik­ kupplung 33H angelegt wird. Wenn der Magnet 76 erregt ist, wird eine Fluidverbindung zwischen der Einlaßöffnung 77 und der Auslaßöffnung 78L und auch zwischen der Auslaßöff­ nung 78H und der Rücklauföffnung 79a hergestellt, so daß ein Hydraulikdruck an die rechts liegende Hydraulikkupplung 33L angelegt wird.

Die Drucksteuerventile 55L, 55R haben denselben Aufbau wie das Drucksteuerventil 54. Das Drucksteuerventil 55L hat ei­ ne Auslaßöffnung 68, die mit der links liegenden, hydrauli­ schen Mehrscheibenkupplung 22L verbunden ist und den Druck­ mitteldruck, der an der Kupplung 22L anliegt, in Abhängig­ keit von einem Strom reguliert, der dem Magneten 66 von der Steuereinrichtung 35 zugeführt wird. In ähnlicher Weise hat das Drucksteuerventil 55R eine Auslaßöffnung 68, die mit der rechts liegenden, hydraulischen Mehrscheibenkupplung 22R ver­ bunden ist und über die ein geregelter Druckmitteldruck an die Kupplung 22R angelegt wird. Jene Teile der Drucksteuer­ ventile 55L, 55R, die mit jenen des Drucksteuerventils 54 übereinstimmen, sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden nachstehend nicht mehr näher erläutert. Ein Samm­ ler 62 ist mit der Hydraulikschaltung 41 zum Speichern von Öl und Druck auf an sich bekannte Weise verbunden.

Die Steuereinrichtung 35 weist einen Ein-Chip-Kleinrechner o. dgl. auf. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist die Steuerein­ richtung 35 elektrisch mit dem Magneten 61 des Sicherheits­ ventils, den Magneten 66 der Drucksteuerventile 54, 55L, 55R und dem Magneten 76 des Schaltventils 56 verbunden. Mit der Steuereinrichtung 35 sind ebenfalls auch elektrisch ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 40 verbunden, welcher die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs erfaßt, ferner ein Drehzahlsensor 39, welcher die Drehzahl (l/min) der Brenn­ kraftmaschine erfaßt, ein Beschleunigungssensor 42, welcher die Öffnung S der Drosselklappe der Brennkraftmaschine 11 erfaßt, ein Geschwindigkeitsreduzierverhältnissensor 43, welcher das Geschwindigkeitsreduzierverhältnis des Getriebes 12 erfaßt, und ein Seitenbeschleunigungssensor 38 verbun­ den, welcher die Seitenbeschleunigung erfaßt, welche das Kraftfahrzeug erfährt. Die Steuereinrichtung 35 verarbeitet Ausgangssignale von diesen Sensoren 38, 39, 40, 42, 43 nach Maßgabe eines Steuerprogramms, das in einem Festwert­ speicher (ROM) o. dgl. gespeichert ist, und sie steuert das Sicherheitsventil 53, das Schaltventil 56 und die Druck­ steuerventile 54, 55L, 55R.

Der Beschleunigungssensor 42 kann durch einen Sensor er­ setzt werden, der den Ansaugunterdruck der Brennkraftma­ schine 11 oder den Hub derselben oder das Intervall er­ faßt, innerhalb dessen das Gaspedal bzw. Fahrpedal nie­ dergedrückt wird. Der Seitenbeschleunigungssensor 38 und der Geschwindigkeitsreduktionssensor 43 können von übli­ cher Auslegung sein.

Die Vorrichtung zum Steuern und der Verteilung der Antriebs­ leistung für das Kraftfahrzeug mit Vierradantrieb arbeitet auf die nachstehend näher beschriebene Weise.

Das Verhältnis, mit dem die Antriebsleistung nur von der Brennkraftmaschine 11 zwischen den Vorderrädern 14FL, 14FR und den Hinterrädern 14RL, 14RR verteilt wird, wird gesteuert, wenn die Eingriffskräfte der links liegenden und rechts liegenden, hydraulischen Mehrscheibenkupplungen 22L, 22R verändert werden, und das Verhältnis, mit dem die Antriebsleistung von der Brennkraftmaschine 11 zwischen den linken und rechten Hinderrädern 14RL, 14RR aufgeteilt wird, wird eingestellt, d. h. die Differentialdrehung zwischen den Hinterrädern 14RL, 14RR wird begrenzt. Die Getriebeeinrich­ tung 21 kann die Drehzahl der Antriebsleistung variieren, die von der Brennkraftmaschine 11 auf die Hinterräder 14RL, 14RR übertragen wird.

Wenn die links liegende Hydraulikkupplung 33H eingerückt ist, und wenn die Antriebsleistung an den Hinterrädern 14RL, 14RR angelegt werden soll, ist das Sonnenrad 28H durch die Hydraulikkupplung 33H und die Einwegkupplung 32H blockiert, wodurch die Planetengetriebeanordnung 26H bewirkt, daß die Hinterräder 14RL, 14RR mit den Vorderrä­ dern 14FL, 14FR mit einem Geschwindigkeitsreduzierverhält­ nis zur Erhöhung der Drehzahl der Antriebsleistung gekop­ pelt wird, die auf die Hinterräder 14RL, 14RR übertragen wird. Wenn die rechts liegende Hydraulikkupplung 33L ein­ gerückt ist, ist das Sonnenrad 28L durch die hydraulische Kupplung 33L festgehalten, so daß die Planetengetriebe­ anordnung 26L bewirkt, daß die Hinterräder 14RL, 14RR di­ rekt mit den Vorderrädern 14FL, 14FR gekoppelt sind. Wenn beide hydraulische Kupplungen 33H, 33L ausgerückt sind, und wenn die Antriebsleistung an die Hinterräder 14RL, 14RR angelegt werden soll, ist das Sonnenrad 28L durch die Einwegkupplung 32L blockiert, wodurch die Hinterräder 14RL, 14RR direkt mit den Vorderrädern 14FL, 14FR gekoppelt wer­ den.

Unterschiedliche Steuerweisen der Antriebsleistungsver­ teilungssteuervorrichtung werden nachstehend näher be­ schrieben.

In den jeweiligen Steuerweisen sind das in Fig. 1 gezeigte Antriebsleistungsübertragungssystem, die Hydraulikschal­ tung nach Fig. 2 und die Steuervorrichtung nach Fig. 3 ein­ gebunden.

Zuerst wird eine erste Steuerweise der Antriebsleistungs­ verteilungssteuervorrichtung nachstehend beschrieben.

Basierend auf der Brennkraftmaschinendrehzahl NE, die mit­ tels des Drehzahlsensors 39 festgestellt wird, und der Drosselklappenöffnung S, die mittels des Beschleunigungs­ sensors 42 festgestellt wird, bestimmt die Steuereinrich­ tung 35 ein Abtriebsdrehmoment TE der Brennkraftmaschine 11 nach Maßgabe der Datentabelle, die in Fig. 4 gezeigt ist.

Dann ermittelt die Steuereinrichtung 35 Sollantriebsleistun­ gen TRL, TRR für die linken und rechten Hinterräder 14RL, 14RR nach Maßgabe der Gleichungen (1), (2), die nachstehend angegeben sind, und zwar basierend auf dem bestimmten Ab­ triebsmoment TE, dem Geschwindigkeitsreduktionsverhältnis R des Getriebes 12, das mittels des Geschwindigkeitsreduktions­ verhältnisses des Sensors erfaßt wird, und der Seitenbe­ schleunigung Y, die mittels des Seitenbeschleunigungssensors 38 erfaßt wird.

TRL = TE × R × η × (l + k × Y) (1)
TRR = TE × R × η × (l - k × Y) (2)

wobei η ein Anfangswert des Antriebsleistungsverteilungs­ verhältnisses für ein Hinterrad ist, welcher auf der Basis der näheren Einzelheiten des Kraftfahrzeugs bestimmt wird, und k ein Koeffizient zur Anpassung von unterschiedlichen Werten ist. Die Seitenbeschleunigung Y ist in Richtung nach rechts positiv. Wie sich aus den Gleichungen (1) und (2) ergibt, ist nach der Erfindung die Summe (die nachstehend als "gesamte Hinterradantriebsleistung" bezeichnet wird) TR der Antriebsleistungen TRL, TRR für die linken und rech­ ten Hinterräder 14RL, 14RR (TR = TRL + TRR = TE × R × 2 η) auf einem konstanten Wert konstant gehalten, und ein Wert, der der Seitenbeschleunigung entspricht, wird zu den An­ triebsleistungen TRL, TRR addiert oder von diesen subtra­ hiert. Dann wird, basierend auf den Soll-Antriebsleistungen TRL, TRR so vorgegangen, daß die Steuereinrichtung 35 den Magneten 66 der Drucksteuerventile 55L, 55R Ströme zuführt, die Werte entsprechend den Soll-Antriebsleistungen TRL, TRR haben. Hierdurch werden Druckmitteldrücke in Abhängig­ keit von den Soll-Antriebsleistungen TRL, TRR an die hy­ draulischen Mehrscheibenkupplungen 22L, 22R angelegt.

Somit wird das Verhältnis der zwischen den linken und rechten Hinterrädern 14RL, 14RR aufgeteilten Antriebslei­ stung in Abhängigkeit von einer Kurve gesteuert, die mit dem Fahrzeug durchfahren ist, d. h. man erhält eine Zuord­ nung zu der Seitenbeschleunigung. Die Summe (gesamte Vor­ derradantriebsleistung) der Antriebsleistungen für die linken und rechten Vorderräder 14FL, 14FR wird auf einen Wert [TE × R × (1-2 η)] bestimmt, während die gesamte Hinterradantriebsleistung auf einen Wert [TE × R × 2 η] bestimmt wird. Somit bleibt die Antriebsleistungsverteilung zwischen den Vorder- und Hinterrädern unverändert. Da die Antriebsleistungsverteilung zwischen den Vorder- und Hin­ terrädern auf einem geeigneten Wert konstant bleibt, und das Antriebsleistungsverhältnis zwischen den linken und rechten Hinterrädern 14RL, 14RR in Abhängigkeit davon ge­ steuert wird, auf welche Weise das Fahrzeug eine Kurve fährt, kann das Kraftfahrzeug mit einem guten Laufverhalten betrie­ ben werden.

Bei der vorstehend beschriebenen ersten Steuerweise wird zuerst das Antriebsleistungsverteilungsverhältnis zwischen den Vorder- und Hinterrädern bestimmt, und dann wird die gesamte Hinterradantriebsleistung bestimmt und zwischen den linken und rechten Hinterrädern 14RL, 14RR in Abhängigkeit von der Seitenbeschleunigung aufgeteilt, welche das Kraft­ fahrzeug erfährt. Daher läßt sich das Antriebsleistungs­ verteilungsverhältnis zwischen den linken und rechten Hin­ terrädern 14RL, 14RR auf einen geeigneten Wert bestimmen, ohne daß eine Beeinflussung durch das Antriebsleistungs­ verteilungsverhältnis zwischen den Vorder- und Hinterrädern gegeben ist. Somit kann man gute Laufeigenschaften für das Fahrzeug beim Durchfahren einer Kurve sicherstellen.

Eine zweite Steuerweise der Antriebsleistungsverteilungs­ steuervorrichtung wird nachstehend beschrieben.

Bei der zweiten Steuerweise wird ein Korrekturkoeffizient KV aus der in Fig. 5 gezeigten Datentabelle, basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit, bestimmt, die mittels des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 40 erfaßt wird, und es werden Soll-Antriebsleistungen TRL, TRR für die linken und rechten Hinterräder 14RL, 14RR nach Maßgabe der folgenden Gleichungen (3) und (4) bestimmt:

TRL = TE × R × η × (l + k × KV × Y) (3)
TRR = TE × R × η × (l - k × KV × Y) (4)

Wie in Fig. 5 gezeigt ist, wird der Korrekturkoeffizient KV kleiner als 1 im Hochgeschwindigkeitsbereich des Fahr­ zeugs. Somit werden alle Änderungen des Antriebsleistungs­ verteilungsverhältnisses zwischen den linken und rechten Hinterrädern 14RL, 14RR im Hochgeschwindigkeitsbereich des Fahrzeugs herabgesetzt. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit an­ steigt, nähert sich das Antriebsleistungsverteilungsver­ hältnis zwischen den Hinterrädern 1. Folglich wird das Antriebsleistungsverteilungsverhältnis zwischen den linken und rechten Hinderrädern 14RL, 14RR derart gesteuert, daß es einen geeigneten Wert für die Fahrzeuggeschwindigkeit V hat. Nach Maßgabe der zweiten Steuerweise wird dem Fahr­ zeug ein günstigeres Laufverhalten insbesondere ein besse­ res Kurvenfahrverhalten verliehen.

Eine dritte Steuerweise der Antriebsleistungsverteilungs­ steuervorrichtung wird nachstehend näher beschrieben.

Bei der dritten Steuerweise wird ein Korrekturkoeffizient KT aus der Datentabelle in Fig. 6, basierend auf dem Ab­ triebsdrehmoment TM (TM = TE × R) des Getriebes 12 bestimmt, und die Soll-Antriebsleistungen TRL, TRR für die linken und rechten Hinterräder 14RL, 14RR werden nach Maßgabe der fol­ genden Gleichungen (5) und (6) ermittelt:

TRL = TE × R × η × KT × (l + k × Y) (5)
TRR = TE × R × η × KT × (l - k × Y) (6)

Da bei der dritten Steuerweise das Antriebsleistungsver­ teilungsverhältnis zwischen den Vorder- und Hinterrädern oder die Hinterradantriebsleistung insgesamt gesehen sich in Abhängigkeit von dem Abtriebsdrehmoment TM des Getriebes 12 ändert, läßt sich das Antriebsleistungsverteilungsver­ hältnis zwischen den Vorder- und Hinterrädern auf einem ge­ eigneten Wert selbst dann konstant halten, wenn sich die Be­ lastungen auf die Vorder- und Hinterräder zu dem Zeitpunkt ändern, wenn das Kraftfahrzeug beschleunigt oder verzögert wird. Wenn insbesondere nach Fig. 7 eine Beschleunigung an dem Kraftfahrzeug auftritt, das beschleunigt wird, ändert sich eine Belastung WF der Vorderräder auf die Fahrbahn und eine Belastung WR der Hinterräder auf die Fahrbahn in Abhängigkeit von dem Abtriebsdrehmoment TM des Getriebes 12 nach Maßgabe der nachstehend angegebenen Gleichungen, und daher ändert sich auch ein geeigneter Wert für das Antriebs­ leistungsverteilungsverhältnis zwischen den Vorder- und Hin­ terrädern. Unter Berücksichtigung dieses Umstandes wird bei der dritten Steuerweise die Antriebsleistungsverteilung zwi­ schen den Vorder- und Hinterrädern in Abhängigkeit von dem Abtriebsdrehmoment TM des Getriebes 12 derart verändert, daß das Antriebsleistungsverteilungsverhältnis zwischen den Vor­ der- und Hinterrädern auf einem optimalen Wert konstant ge­ halten wird. Auf diese Weise läßt sich das Laufverhalten des Kraftfahrzeugs, insbesondere das Beschleunigungsverhalten verbessern.

WR = WRO + (½) × (H/L) × W × α = WRO + (½) × (H/L) × TE × R (7)
WF = WFO - (½) × (H/L) × W × α = WFO - (½) × (H/L) × TE × R (8)

wobei WFO eine Belastung der Vorderräder auf die Fahrbahn ist, wenn sich das Kraftfahrzeug in Ruhe befindet, WRO eine Belastung der Hinterräder auf die Fahrbahn ist, wenn sich das Fahrzeug in Ruhe befindet, W das Gewicht des Kraftfahr­ zeugs ist, L das Radgrundteil des Kraftfahrzeugs ist, und H die Höhe des Schwerpunkts G des Kraftfahrzeugs ist.

Das Arbeiten der Antriebsleistungsverteilungssteuervorrich­ tung nach der Erfindung ist nicht auf die vorstehend angege­ benen ersten, zweiten und dritten Steuerweisen beschränkt, sondern es sind zahlreiche Modifikationen möglich, um An­ passungen an die jeweils vorhandenen Gegebenheiten vorzuneh­ men. Beispielsweise können die zweiten und dritten Steuer­ weisen miteinanderkombiniert werden.

Bei der Antriebsleistungsverteilungssteuervorrichtung nach der Erfindung wird gemäß der vorstehenden Beschreibung das Antriebsleistungsverteilungsverhältnis zwischen den Vorder- und Hinterrädern auf einem geeigneten Wert konstant gehal­ ten, und die Antriebsleistungsverteilung zwischen den linken und rechten Rädern einer der Vorder- und Hinterradpaare. Somit erhält man ein gutes Laufverhalten für das Kraftfahr­ zeug.

Obgleich voranstehend eine bevorzugte Ausführungsform nach der Erfindung erläutert worden ist, ist die Erfindung nicht auf die dort beschriebenen Einzelheiten beschränkt, sondern es sind zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, die der Fachmann im Bedarfsfall treffen wird, ohne den Er­ findungsgedanken zu verlassen.

Zusammenfassend gibt die Erfindung eine Verteilung für die Antriebsleistung, die von einer Antriebsleistungsquelle er­ zeugt wird, in gesteuerter Weise für ein Kraftfahrzeug mit Vierradantrieb an, das Hauptantriebsräder und Hilfsan­ triebsräder hat. Die Antriebsleistungen, die von der An­ triebsleistungsquelle erzeugt werden, werden auf die lin­ ken und rechten Hilfsantriebsräder unabhängig geregelt und übertragen. Während das Antriebsleistungsverhältnis zwi­ schen den Haupt- und Hilfsantriebsrädern auf einem geeigne­ ten Wert konstant gehalten wird, werden die Antriebsleistun­ gen, die zwischen den linken und rechten Hilfsantriebsrädern aufgeteilt werden, mittels einer Antriebsleistungsvertei­ lungssteuervorrichtung aufgeteilt. Die Antriebsleistungs­ verteilungssteuervorrichtung bestimmt das Antriebsleistungs­ verteilungsverhältnis zwischen den linken und rechten Hilfs­ antriebsrädern in Abhängigkeit von einer ermittelten Seiten­ beschleunigung, welche das Fahrzeug erfährt, und sie über­ trägt die Antriebsleistungen auf die linken und rechten Hilfsantriebsräder gemäß einem vorbestimmten Antriebslei­ stungsverteilungsverhältnis.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum Steuern der Verteilung der Antriebs­ leistung (TE; TM) eines Kraftfahrzeugs mit Vierradantrieb, das ein Antriebsleistungsübertragungssystem (13F, 15, 16, 13R), eine Antriebsleistungsquelle (11, 12), welche die Antriebsleistung (T) an das Antriebsleistungsübertragungs­ system (13F, 15, 16, 13R) anlegt, und Haupt- und Hilfs­ antriebsräder (14FL, 14FR, 14RL, 14RR) aufweist, die an das Antriebsleistungsübertragungssystem (13F, 15, 16, 13R) gekoppelt sind, mit einer Antriebsleistungsverteilungs­ einrichtung (13F, 13R) zum voneinander unabhängigen Regeln der auf die linken und rechten Hilfsantriebsräder (14RL, 14RR) zu übertragenden Antriebsleistungen (TRL, TRR), zum variablen Verteilen der auf die linken und rechten Haupt­ antriebsräder (14FL, 14FR) zu übertragenden Antriebslei­ stungen (TFL, TFR) und zum variablen Verteilen der auf die Haupt- und die Hilfsantriebsräder (14FL, 14FR, 14RL, 14RR) zu übertragenden Antriebsleistungen (TF, TR), mit einer Steuereinrichtung (35), die die Antriebsleistungs­ verteilungseinrichtung (13F, 13R) derart steuert, daß die Antriebsleistungen (TRL, TRR) der linken und rechten Hilfsantriebsräder (14RL, 14RR) aufgeteilt werden und zu­ gleich das Verhältnis (TF/TL) der auf die Haupt- und die Hilfs­ antriebsräder (14FL, 14FR, 14RL, 14RR) zu übertragenden Antriebsleistungen (TF, TL) auf einem geeigneten Wert konstant gehalten wird, mit einem Drehmomentsensor (39) zum Erfassen des Abtriebsdrehmoments (TM) der Antriebs­ leistungsquelle (11, 12), und mit einem Beschleunigungs­ sensor (38) zum Erfassen einer auf das Kraftfahrzeug ein­ wirkenden Seitenbeschleunigung (Y), dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (35) eine Einrichtung auf­ weist, die die auf die linken und rechten Hilfsantriebs­ räder (14RL, 14RR) zu übertragenden Soll-Antriebsleistun­ gen (TRL, TRR) aus dem erfaßten Abtriebsdrehmoment (TM) und der erfaßten Seitenbeschleunigung (Y) - abgesehen von Korrekturkoeffizienten - nach Maßgabe der Gleichungen TRL = T × η × (l + k × Y)
TRR = T × η × (l - k × Y)ermittelt, in denen TRL die Soll-Antriebsleistung des linken Hilfsantriebsrades (14RL), TRR die Soll-Antriebsleistung des rechten Hilfsantriebsrades (14RR), T die zu verteilende Antriebsleistung (TE; TM) des Kraftfahrzeugs, η ein durch Gegebenheiten des Kraftfahrzeugs bestimmter Anfangswert für das Ver­ hältnis TRL/TRR der Antriebsleistungen (TRL, TRR) der linken und rechten Hilfsantriebsräder (14RL, 14RR), k ein Anpaßkoeffizient und Y die auf das Kraftfahrzeug einwirkende Seitenbeschleunigung ist, und daß das Steuern der Steuereinrichtung (35) nach Maßgabe dieser Soll-Antriebs­ leistungen (TRL, TRR) erfolgt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (40) zum Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit (V) des Kraftfahrzeugs vor­ gesehen ist und daß die Steuereinrichtung (35) eine Ein­ richtung aufweist, die die auf die linken und rechten Hilfsantriebsräder (14RL, 14RR) zu übertragenden Soll- Antriebsleistungen (TRL, TRR) unter Verwendung eines wei­ teren Korrekturkoeffizienten mit dem Formelzeichen KV, wenigstens in einem Hochgeschwindigkeitsfahrbereich kleiner als 1 ist, nach Maßgabe der Gleichungen TRL = T × η × (l + k × KV × Y)
TRR = T × η × (l - k × KV × Y)ermittelt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Steuereinrichtung (35) eine Einrichtung aufweist, die die auf die linken und rechten Hilfsantriebs­ räder (14RL, 14RR) zu übertragenden Soll-Antriebsleistungen (TL, TR) unter Verwendung eines weiteren Korrekturko­ effizienten mit dem Formelzeichen KT, der mit zunehmendem Abriebsdrehmoment (TM) größer wird, nach Maßgabe der Gleichungen TRL = T × η × KT × (l + k × Y)
TRR = T × η × KT × (l - k × Y)ermittelt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Korrekturkoeffizient (KV) mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit (V) derart abnimmt, daß sich das Verhältnis (TRL/TRR) der Antriebsleistungen (TRL, TRR) zwischen den linken und rechten Hilfsantriebsrädern (14RL, 14RR) dem Wert 1 annähert.

5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (35) eine Einrichtung aufweist, die, basierend auf dem Ab­ triebsdrehmoment (TM), einen optimalen Wert für das Verhältnis (TF/TR) der Antriebsleistungen (TF, TR) zwi­ schen den Haupt- und den Hilfsantriebsrädern (14FL, 14FR, 14RL, 14RR) derart bestimmt, daß die auf die Hilfsantriebs­ räder (14RL, 14RR) übertragene Antriebsleistung (TR) mit größer werdendem Abtriebsdrehmoment (TM) ansteigt.

6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (35) eine Einrichtung aufweist, die einen optimalen Wert für das Verhältnis (TF/TR) der Antriebsleistungen (TF, TR) zwi­ schen den Haupt- und den Hilfsantriebsrädern (14RL, 14RR, 14FL, 14FR) im vorhinein festlegt und die die Antriebslei­ stungen (TRL, TRR) auf die linken und rechten Hilfsan­ triebsräder (14RL, 14RR) in Abhängigkeit von der Seiten­ beschleunigung (Y) derart verteilt, daß die insgesamt auf die Hilfsantriebsräder (14RL, 14RR) übertragene Antriebs­ leistung (TR) nach Maßgabe des optimalen Werts aufrecht­ erhalten wird.