DE4031890A1

DE4031890A1 - Traktions-steuersystem fuer fahrzeuge mit allradantrieb

Info

Publication number: DE4031890A1
Application number: DE4031890A
Authority: DE
Inventors: Genpei Naito
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1989-10-09
Filing date: 1990-10-08
Publication date: 1991-05-16
Anticipated expiration: 2010-10-09
Also published as: US5168955A; GB2238141A; GB2238141B; GB9021902D0; JP2760865B2; DE4031890C2; JPH03125633A

Description

Die Erfindung betrifft ein Traktions-Steuersystem für Fahrzeuge mit Allradantrieb, die ein Drehmoment-Verteilungssystem aufweisen, gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Die veröffentlichte japanische Patentanmeldung Nr. 63-1 41 831 offenbart ein Steuersystem für die Drehmomentaufteilung für Fahrzeuge mit Vierradantrieb. Das System kann eingebaut werden in ein Fahrzeug mit Vierradantrieb, bei dem der Hinterradantrieb Priorität besitzt, und arbeitet derart, daß das Antriebsdrehmoment, das den Vorderrädern zugeführt wird, entsprechend einer Zunahme der Drehzahldifferenz zwischen den Vorderrädern und den Hinterrädern erhöht wird, so daß das Antriebsdrehmoment auf alle vier Räder verteilt wird. Das Erhöhungsverhältnis des an die Vorderräder gelangenden Antriebsdrehmoments wird gesenkt entsprechend einem Schlupf der antreibenden Hinterräder, der auf einer Vergrößerung der Seitenbeschleunigung beruht, die auf das Fahrzeug in Kurven einwirkt.

Die japanischen veröffentlichten Patentanmeldungen 61-2 68 529, 61-2 85 130 und 61-2 85 131 beschreiben Traktions-Steuersysteme für Fahrzeuge.

Die Anmeldung 61-2 68 529 befaßt sich mit einem System, bei dem ein Minimalwert ausgewählt wird aus den Drehzahlen aller Räder und einer geschätzten Fahrzeuggeschwindigkeit, und bei dem dieser Wert als Schwellenwert definiert wird zur Reduzierung des Antriebsdrehmoments und zum Verhindern des Auftretens eines Durchdrehens von Rädern.

Die veröffentlichte Anmeldung 61-2 85 130 beschreibt ein System, durch das das Antriebsdrehmoment verringert und ein Durchdrehen der Räder verhindert wird. Dies erfolgt auf der Basis eines Durchschnittswerts der Drehzahlen aller Räder.

Die Anmeldung 61-2 85 131 zeigt und beschreibt ein System, das es ermöglicht, eine Minimal-Drehzahl aus den Drehzahlen aller Räder auszuwählen und einen Schwellenwert zu bestimmen zur Reduzierung eines Antriebsmoments und zum Verhindern eines Durchdrehens von Rädern.

Das japanische Patent 63-1 70 129 beschreibt im übrigen ein System, bei dem Steuereinrichtungen sowohl für eine Drehmomentverteilung als auch für die Traktion vorgesehen sind. Dieses System ermöglicht es, eine Kupplung in Eingriff zu bringen, die sich im Antriebssystem befindet, bevor die Traktionssteuerung zur Einstellung des Vierradantriebs anläuft.

Wenn ein Vierradantrieb vorgesehen ist, der eine einfache Kombination einer Steuerung von Drehmomentaufteilung und Traktion aufweist, überwacht die Traktionssteuerung ein Durchdrehen der Räder auf der Basis einer Drehzahl eines der Räder oder einer Durchschnittsdrehzahl aller vier Räder. Wenn daher eine Gierbewegung des Fahrzeugs gesteuert wird durch die Drehmomentverteilung und eine Differenz der Drehzahlen zwischen den Vorder- und Hinterrädern aufgrund von Kurvenbedingungen zugelassen wird, muß die Traktionssteuerung die Steuerung zur Drehmomentverteilung der Gierbewegung innerhalb eines bestimmten Bereichs ausschalten, damit die Traktionssteuerung arbeiten kann. Dies führt zu Steuerungs-Interferenzen zwischen der Traktionssteuerung und der Drehmomentverteilung.

Bei einem Fahrzeug, das nur ein Drehmoment-Aufteilungssystem besitzt, können das Giermoment oder die Neigung oder Schrägstellung des Fahrzeugaufbaus gesteuert werden, jedoch erfordert dies ein überschüssiges Antriebsmoment der vier Räder. Eine verringerte Traktion aller vier Räder führt zu einer übermäßigen Gierbewegung während der Kurvenfahrt, und der Wendekreis wird übermäßig groß.

Im übrigen ist im Falle eines Vierradantriebs mit Drehmomentaufteilung und Traktionssteuerung, da eine Kupplung oder Sperre für einen direkt gekoppelten Vierradantrieb einrastet, bevor die Traktionssteuerung durchgeführt wird, die Gier-Steuerung des Fahrzeugaufbaus durch die Drehmomentaufteilung während der Traktionssteuerung nicht möglich, so daß der Effekt der Drehmomentaufteilung verloren geht. Da schließlich alle vier Räder direkt mit der Antriebsmaschine beim Vierradantrieb während der Traktionssteuerung verbunden sind, gleiten die vier Räder gleichzeitig. Eine Traktionssteuerung, die die niedrigste Drehzahl der vier Räder auswählt, kann daher nicht erfolgreich arbeiten, so daß die Steuerung sich nicht von einem System unterscheidet, das auf einer Durchschnittsdrehzahl der Räder basiert.

Eine Kupplungssteuerung eines Fahrzeugs mit Vierradantrieb und Drehmomentverteilung kann eine Differenz der Drehzahlen zwischen den Vorder- und Hinterrädern gestatten, die der Differenz der Wendekreise der Räder entspricht. Das Antriebsmoment der Hinterräder wird in Kurven erhöht, und eine hohe Seitenbeschleunigung induziert einen positiven Schlupf der Hinterräder zur Steuerung der Gierbewegung des Fahrzeugs.

Daher reduziert die Traktionssteuerung die Maschinenleistung entsprechend dem Schlupf der Hinterräder zusätzlich zu der Drehmomentaufteilung, die den Schlupf der angetriebenen Räder fördert. Dies führt dazu, daß die Gier- Steuerung, die sich durch Drehmomentaufteilung ergibt, im wesentlichen unwirksam wird. Mit anderen Worten, die beiden Steuersysteme wirken gegeneinander und machen es ausgeschlossen, beide Steuerungsarten wirksam nebeneinander einzusetzen.

Sofern im vorliegenden Zusammenhang von einer Kupplung die Rede ist, wird nicht die übliche Schaltkupplung, sondern eine Kupplung angesprochen, die die Radantriebe miteinander verbindet, also eine Differentialsperre oder Teilsperre darstellt.

Die Erfindung ist darauf gerichtet, die geschilderten Nachteile einer gegenseitigen Behinderung der Drehmoment-Aufteilung und der Traktionssteuerung zu überwinden.

Es soll ein Fahrzeug mit Vierradantrieb geschaffen werden, das sowohl eine Drehmomentaufteilung als auch eine Traktionssteuerung aufweist und bei dem in übermäßiges Giermoment während der Kurvenfahrt vermieden werden kann, das den Wendekreis übermäßig vergrößert, indem es zu einer Vierrad-Drift zur Kurvenaußenseite während der Kurvenfahrt mit plötzlicher Beschleunigung kommt, die seitlich-längsgerichtete Kräfte an den Rädern erzeugt oder beim Kurvenfahren auf Straßen mit niedrigem Reibkoeffizienten geschieht, während eine Giersteuerung des Fahrzeugs durch Drehmomentaufteilung gewährleistet sein soll.

Die Erfindung ergibt sich im einzelnen aus dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs.

Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung ist ein kombiniertes Steuersystem für Drehmomentaufteilung und Traktionssteuerung bei einem Kraftfahrzeug vorgesehen, das einen Schlupfsensor zur Überwachung des Schlupfes der angetriebenen Räder und Abgabe eines entsprechenden Signals, eine Einrichtung zur Aufteilung des Antriebsmoments auf die vorderen und hinteren Räder entsprechend einem Verteilungsverhältnis, das variabel ist entsprechend dem Grad des mit dem Schlupfsensor ermittelten Schlupfes, und eine Traktionssteuereinrichtung umfaßt, die auf den Schlupf an den angetriebenen Rädern anspricht, auf die das Antriebsmoment verteilt wird, sofern der Schlupf größer als ein vorgegebener Schwellenwert für die Durchführung von Traktionssteuerung oder Anti-Schlupf-Regelung ist.

Entsprechend einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist ein kombiniertes Steuersystem für Antriebsmomentverteilung und Traktionssteuerung eines Kraftfahrzeugs vorgesehen, das einen Sensor zur Überwachung der Drehzahlen der Vorder- und Hinterräder und zur Abgabe eines entsprechenden Signals, eine Einrichtung zur Drehmomentverteilung einschließlich einer Kupplung oder Sperre entweder zwischen den Vorderrädern und der Maschine oder zwischen den Hinterrädern und der Maschine zur Verteilung des Maschinenmoments auf die Vorder- und Hinterräder mit einem Verteilungsverhältnis von Vorder- zu Hinterrädern, das variabel ist auf der Basis einer Differenz der Drehzahlen der Vorder- und Hinterräder gemäß den Signalen der Raddrehzahlsensoren, eine Schlupfsensoreinrichtung zur Überwachung des Schlupfes der Räder, auf die das Maschinendrehmoment über die Kupplungseinrichtung übertragen wird und zur Abgabe eines entsprechenden Signals, und eine Traktionssteuerungseinrichtung umfaßt, die auf den Schlupfgrad der drehmomentaufnehmenden Räder oberhalb eines vorgegebenen Schlupf-Schwellenwertes anspricht und die Traktion der Räder entsprechend dem Schlupfgrad steuert.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Steuersystems;

Fig. 2 ist ein Flußdiagramm, das den Programmablauf der logischen Schritte eines elektronischen Drehmomentverteilungssystems (hier auch ETS=Electronic Torque Split genannt) bei jedem Zyklus veranschaulicht;

Fig. 3 ist ein Diagramm, das den Regelgewinn in bezug auf die Seitenbeschleunigung bei der ETS-Steuerung zeigt;

Fig. 4 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung der Beziehung zwischen dem an die Vorderräder abgegebenen Drehmoment und einer Differenz der Drehzahlen zwischen den Vorderrädern und den Hinterrädern bei der ETS-Steuerung;

Fig. 5 ist ein Flußdiagramm eines Programms oder einer logischen Schrittfolge eines Zyklus einer Traktions- oder Anti-Schlupf- Steuerung.

Fig. 1 zeigt ein Traktionssteuersystem für ein Fahrzeug mit Vierradantrieb (4WD), das eine Steuerung zur Drehmomentaufteilung einschließt. Das Fahrzeug weist einen Antriebszug auf, der im wesentlichen eine Antriebsmaschine 1, ein Getriebe 2, eine hintere Antriebswelle (Kardanwelle) 3, ein hinteres Differentialgetriebe 4, hintere Teilwellen 5 und 6, hintere linke und rechte Räder 7 und 8, eine Mehrscheiben-Flüssigkeits-Kupplung 9 zur Variierung der Verteilung des Antriebsmoments, eine vordere Antriebswelle (Kardanwelle) 10, ein vorderes Differentialgetriebe 11, vordere Teilwellen 12 und 13 und vordere linke und rechte Räder 14 und 15 umfaßt.

Das Antriebsmoment der Maschine wird direkt auf die Hinterräder 7 und 8 übertragen, während es an die Vorderräder 14 und 15 über die Mehrscheiben- Flüssigkeitskupplung 9 gelangt. Eine Steuerung des Eingriffs der Kupplung 9 durch hydraulischen Druck verändert die Drehmomentverteilung zwischen den Vorder- und Hinterrädern kontinuierlich zwischen einem Verteilungsverhältnis 0 : 100 bei fehlendem hydraulischen Druck (ausschließlich Hinterradantrieb) und 50 : 50 bei maximalem hydraulischen Druck (ausgeglichener Vierradantrieb).

Das Verteilungssystem umfaßt ein elektronisches Steuersystem, das eine ETS-Steuereinheit 26, Drehzahlsensoren 20, 21, 22 und 23 für die vorderen und hinteren linken und rechten Räder, erste und zweite Querbeschleunigungssensoren 24 und 25 und ein Hydrauliksystem umfaßt, das eine Ölpumpe 27, ein Magnetventil 28 und eine Steuerdruckleitung 29 einschließt.

Die Drehzahlsensoren 20 bis 23 überwachen die Drehzahl der Räder und liefern entsprechende Drehzahlsignale V_WFL, V_WFR, V_WRL und V_WRR für die Räder vorne links, vorne rechts, hinten links und hinten rechts. Der erste Querbeschleunigungssensor 24 ermittelt die Querbeschleunigung im vorderen Bereich des Fahrzeugaufbaus und liefert ein erstes Querbeschleunigungssignal Y_G1. Der zweite Querbeschleunigungssensor 25 ermittelt die Querbeschleunigung im hinteren Bereich des Fahrzeugs und liefert ein zweites Querbeschleunigungs signal Y_G2. Die entsprechenden Signalleitungen sind in Fig. 1 gestrichelt dargestellt.

Die ETS-Steuereinheit 22 spricht auf die Signale der Sensoren 20 bis 25 an und steuert den Eingriff der Flüssigkeitskupplung 9 auf der Basis einer Differenz ΔN der Drehzahl zwischen den Vorder- und Hinterrädern, die den Schlupf der angetriebenen Hinterräder wiedergibt, und einer Querbeschleunigung Y_G, die ein Maßstab für die Kurvenfahrt ist, so daß das Drehmoment T_f, das an die Vorderräder 14 und 15 abgegeben wird, erhöht wird entsprechend einer Zunahme der Drehzahldifferenz ΔN von Vorder- und Hinterrädern, mit einem Gewinn und Verstärkungsfaktor K für das nach vorne abgegebene Drehmoment T_f entsprechend der Drehzahldifferenz ΔN von Vorder- und Hinterrädern, und verringert wird entsprechend einer Zunahme der Querbeschleunigung Y_G.

Das Traktionssteuersystem oder Anti-Schlupf-System reduziert das über die Räder auf die Straße übertragene Antriebsmoment zur Begrenzung eines Radschlupfes. Das System umfaßt ein Traktionssteuersystem (TCS) 31, die beiden vorderen Raddrehzahlsensoren 20 und 21, die auch von der ETS-Steuerung eingesetzt werden, einen Längsbeschleunigungssensor 30 und ein Betätigungsorgan mit einem Schrittmotor 32 zur Betätigung einer zweiten Drosselklappe 34 einer Doppeldrosselklappe im Einlaßkanal der Maschine 1. Eine erste Drosselklappe 33 ist mechanisch mit einem nicht gezeigten Gaspedal des Fahrzeugs verbunden und wird entsprechend der Pedalbewegung geöffnet und geschlossen.

Die mit 31 bezeichnete TCS-Steuerung spricht auf ein Schlupfverhältnis S_F der Vorderräder 14 und 15 oberhalb eines Schwellenwertes S₀ an und liefert ein Signal zur Schließung der zweiten Drosselklappe 34 durch den Schrittmotor 32 und damit zur Reduzierung der Antriebsleistung.

Fig. 2 ist ein Flußdiagramm und veranschaulicht ein Programm oder eine logische Schrittfolge der ETS-Steuerung 26 für einen vorgegebenen Zyklus.

Nach dem Eintritt in das Programm bei 100 schaltet das Programm zur Stufe 110 fort, auf der die Raddrehzahlsignale V_WFL, V_WFR, V_WRL und V_WRR und die beiden Querbeschleunigungssignale Y_G1 und Y_G2 an die Steuerung 26 abgegeben werden.

Bei Schritt 120 wird aus den Drehzahlen der Vorderräder eine Durchschnittsgeschwindigkeit V_WF und eine entsprechende durchschnittliche Hinterraddrehzahl V_WR gebildet, und die Querbeschleunigung Y_G wird ermittelt als Durchschnittswert der beiden Querbeschleunigungssignale Y_G1 und Y_G2.

Sodann wird die Drehzahldifferenz ΔN bei Schritt 130 gebildet (ΔN=V_WR-V_WF, ΔN0), indem die vordere Raddrehzahl V_WF von der hinteren Raddrehzahl V_WR abgezogen wird.

Das Programm schreitet weiter zur Stufe 140, bei der der Verstärkungsfaktor K des abgegebenen vorderen Raddrehmoments T_f in Abhängigkeit von der Drehzahldifferenz ΔN mathematisch errechnet wird auf der Basis einer Funktion entsprechend einer Kurve (Kβ) in Fig. 3. Alternativ kann K durch die folgenden Gleichungen bestimmt werden:

K=f₁ (Y_g)

Dabei ist für 0Y_G<Y1 der Wert K=Ka, für Y1Y_G<Y2 der Wert K=Kb und für Y2Y_G der Wert K=Kc (Ka<Kb<Kc).

Eine weitere Gleichung zur Ermittlung lautet:

K=Ka/Y_G

Dabei ist K<Ka.

Das Programm schreitet dann fort zu Stufe 150, auf der das an die Vorderräder angegebene Drehmoment T_f mathematisch bestimmt wird durch Multiplikation des Verstärkungs- oder Vergrößerungsfaktors K mit der Drehzahldifferenz ΔN zwischen Vorder- und Hinterrädern (T_f=K×f (ΔN)). Diese Gleichung gibt eine Charakteristik wieder, die in Fig. 4 gezeigt ist.

Bei Schritt 160 wird das Drehmoment T_f für die Vorderräder gemäß Schritt 150 umgewandelt in einen Strom i zur Betätigung des Magnetventils 28.

Bei Schritt 170 wird ein Zitterstrom i* (beispielsweise i±0,1 A 100 Hz) an das Magnetventil 28 abgegeben, so daß die Kupplung 9 zur Übertragung des Drehmoments auf die Vorderräder entsprechend dem an die Vorderräder gelieferten Drehmoment T_f in Eingriff gebracht wird. Das Programm endet bei Schritt 180.

Wenn bei dieser Steuerung des Eingriffs der Kupplung 9 die Querbeschleunigung Y_G groß ist, etwa während der Kurvenfahrt mit Beschleunigung auf einer Straße mit hohem Reibkoeffizienten, ist das Vergrößerungsverhältnis des an die Vorderräder abgegebenen Drehmoments T_f gering im Verhältnis zu der Zunahme der Drehzahldifferenz ΔN zwischen den Vorder- und den Hinterrädern, wie es gestrichelt in Fig. 4 gezeigt ist. Dies bewirkt, daß das abgegebene Drehmoment an den Hinterrädern 7 und 8 größer ist als an den Vorderrädern 14 und 15, so daß die Hinterräder 7 und 8 durchdrehen können und deren Seitenführungskräfte und damit das Moment um die Gierachse verringern.

Wenn eine niedrige Querbeschleunigung Y_g während der Kurvenfahrt auf einer Straße mit niedrigem Reibkoeffizienten auf das Fahrzeug einwirkt, ist das Vergrößerungsverhältnis des Drehmoments T_f, das an die Vorderräder gelangt, groß im Verhältnis zu der Drehzahldifferenz von Vorder- und Hinterrädern, und ein größeres Antriebsmoment wird an die Vorderräder 14 und 15 gegeben, so daß der Schlupf der Hinterräder 7 und 8 abnimmt und die Seiten führungskräfte der Hinterräder zunehmen. Dies erhöht das Moment um die Gierachse.

Damit wird das Moment um die Gierachse gesteuert zur Erzielung einer optimalen Lenkcharakteristik, die das Fahrverhalten im wesentlichen neutral hält.

Fig. 5 ist ein Flußdiagramm zur Veranschaulichung eines Programms oder einer logischen Schrittfolge zur Erläuterung der TCS-Steuereinheit 31 für einen vorgegebenen Zyklus, beispielsweise für 10 msec.

Nach dem Start des Programms bei Schritt 200 schreitet das Programm fort zu Schritt 210. Die vorderen Drehzahlsignale V_WFL und V_WFR und die Längsbeschleunigung X_G werden in die TCS-Steuereinheit 31 eingegeben.

Bei Schritt 220 wird aus den Vorderrad-Drehzahlen ein Durchschnittswert V_WF errechnet, und die Längsbeschleunigung X_G wird mathematisch integriert zur Ermittlung einer Fahrzeug-Bodengeschwindigkeit V.

Bei Schritt 230 wird das Schlupfverhältnis S_F der Vorderräder auf der Durchschnitts-Drehzahl V_WF und der Fahrzeuggeschwindigkeit V berechnet. Dies geschieht nach folgender Gleichung:

S_F=(V_WF-V)/V

Im Zusammenhang mit dieser Gleichung ist darauf hinzuweisen, daß die vier Raddrehzahlsignale und die Durchschnittswerte der Vorder- und Hinterrad- Drehzahlsignale auch dargestellt werden können als Geschwindigkeitssignale, sofern eine Umrechnung über den Radumfang erfolgt. Dies wird bei der vorangegangenen Gleichung unterstellt, so daß die Bodengeschwindigkeit V des Fahrzeugs unmittelbar abgezogen werden kann von der Durchschnittsgeschwindigkeit V_WF der Vorderräder.

Das Programm schreitet anschließend fort zu Schritt 240 und bestimmt, ob das Schlupfverhältnis der Vorderräder S_f gemäß Stufe 230 größer oder gleich dem Schlupf-Schwellenwert S₀ ist.

Ist der auftretende Schlupf größer oder gleich dem Schwellenwert (S_FS₀), so geht das Programm weiter zu Schritt 250. Der Schrittmotor 32 wird aus einer Position (STEP_(CR)) über eine Anzahl von Schritten, etwa zehn Schritten (STEP_(CR)-100), weitergeschaltet und dabei in die Gegenrichtung zur Schließung der zweiten Drosselklappe und damit zur Reduzierung der Maschinenleistung bewegt.

Lautet die Antwort NEIN (S_F<S₀), geht das Programm weiter zu Schritt 260, bei dem der Schrittmotor 32 in positiver Richtung über die selbe Anzahl von Schritten, beispielsweise zehn, aus der Position (STEP_(CR)+10MAX) bewegt wird und die zweite Drosselklappe in Normalrichtung öffnet.

Anschließend geht das Programm zu Schritt 270. Impulssignale entsprechend der Anzahl der Schritte der Stufen 250 oder 260 (beispielsweise zehn Schritte) werden an den Schrittmotor 32 abgegeben, so daß die beabsichtigte Öffnung oder Schließung der zweiten Drosselklappe 34 eintritt. Das Programm endet bei Schritt 280.

Die Maschinenleistung wird somit reduziert durch die zweite Drosselklappe 34 wenn das Schlupfverhältnis der Vorderräder S_F größer oder gleich dem Schlupf-Schwellenwert S₀ ist.

Wenn daher Antriebsschlupf an den Hinterrädern 7 und 8 auftritt, die direkt mit der Maschine verbunden sind, erfolgt keine Traktionssteuerung, sofern nicht Schlupf eintritt an den über die Kupplung 9 zugeschalteten Vorderrädern 14 und 15, und die Drehmomentverteilungs-Steuerung behält die Giersteuerung des Fahrzeugs bei.

Wenn dagegen Schlupf an den Vorderrädern 14 und 15 in Kurven mit plötzlicher Beschleunigung oder in Kurven auf einer Straße mit geringem Reibkoeffizienten auftritt, wird trotz gleicher Verteilung des Antriebsdrehmoments auf die Vorder- und Hinterräder mit Hilfe der Traktionssteuerung die Maschinenleistung verringert, so daß die Seitenführungskräfte der Räder erhöht werden und verhindert wird, daß der Wendekreis aufgrund einer Drift der vier Räder übermäßig groß wird.

Eine Drift der vier Räder nach außen bedeutet, daß zu viel Maschinenleistung auf die Vorder- und Hinterräder übertragen wird. Das Ausmaß des Schlupfes an den Vorderrädern 14 und 15 wird so geschätzt, daß die Seitenkräfte der Vorderräder verringert werden und das Fahrzeug mit vier Rädern nach außen driftet. Dadurch steigt der Wendekreis an.

Bis hin zur Drift der vier Räder nach außen wird die Giersteuerung des Fahrzeugaufbaus daher nicht durch die Drehmomentverteilung eingeschränkt, und die Drift der vier Räder bei Kurven mit plötzlicher Beschleunigung oder auf geringem Reibkoeffizienten, die zu geringeren Seitenkräften führen, werden durch die Traktionssteuerung wirksam eingeschränkt.

Die Erfindung ist im Zusammenhang mit einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben worden, die das Verständnis erleichtern soll. Es gibt jedoch eine Reihe von Abwandlungsmöglichkeiten im Rahmen des Erfindungsgedankens

Beispielsweise sind die Steuereinheiten für ETS und TCS getrennt ausgebildet. Sie können jedoch auch zu einer Steuereinheit zusammengefaßt werden.

Die dargestellte Ausführungsform bezieht sich auf ein Fahrzeug mit Allradantrieb, bei dem die Hinterräder Priorität besitzen, jedoch kann die Priorität auch bei den Vorderrädern liegen.

Anstelle der Mehrscheiben-Flüssigkeitskupplung, deren Drehmomentübertragung gesteuert wird durch hydraulischen Druck, kann eine Viskositäts- Kupplung, eine Drossel-Kupplung oder eine elektromagnetische Kupplung verwendet werden, sofern sie von außen zur Veränderung des übertragenden Drehmoments gesteuert werden kann.

Anstelle der zweiten Drosselklappe der Doppeldrosselklappen-Anordnung zur Steuerung der Maschinenleistung können eine Brennstoffsteuerung, eine Steuerung des Zündzeitpunkts, eine einfache Drosselklappe, eine Schaltgetriebesteuerung auf ein höheres Übersetzungsverhältnis bei automatischer Übertragung oder eine Kombination dieser Mittel verwendet werden.

Während bei der beschriebenen Ausführungsform die Durchschnittsdrehzahl oder -geschwindigkeit der Vorderräder aus den Drehzahlen der Räder für die Traktionssteuerung verwendet wird, kann, sofern eine stabile Steuerung zugunsten der Traktionssteuerung und zur Unterdrückung einer Zunahme des Wendekreises gewünscht ist, die schnellere Raddrehzahl gegenüber den vorderen linken und rechten Raddrehzahlen als Vorderraddrehzahl ausgewählt werden, so daß die Seitenführungskräfte der Vorderräder durch Schlupf frühzeitig verringert werden. Andererseits kann, sofern die Giersteuerung verwendet wird zur Steuerung des Gewichts, das der Drehmomentverteilung beigemessen wird, eine niedrigere Raddrehzahl als diejenige der Vorder- und Hinterräder ausgewählt werden als vordere Raddrehzahl, so daß die Traktion des vorderen außenseitigen Rades beispielsweise ausgenutzt werden kann.

Während bei der beschriebenen Ausführungsform der Vorderradschlupf S_F auf der Basis der vorderen Raddrehzahl und der Bodengeschwindigkeit des Fahrzeugs ermittelt wird, kann der Schlupf auch geschätzt werden als Funktion der Eingriffskraft der Kupplung, wie anschließend erläutert werden soll.

Es soll angenommen werden, daß das an die Vorderräder gelangende Antriebsmoment T_f ist, das Fahrzeug das Gewicht W_f aufweist, der Radius eines Reifens statisch r beträgt und der Steifigkeitskoeffizient des Reifens beim Bremsen oder Fahren k ist. Dann ergibt sich folgende Gleichung für den Schlupf der Vorderräder:

Nimmt man weiter an, daß die Antriebskraft eines Reifens Q_f und der Reibkoeffizient zwischen Reifen und Straßenoberfläche µ_f sind, so beträgt das über die Vorderräder abgegebene Drehmoment:

T_f=Q_f×r=µ_f×W_f×r (2)

Aus den Gleichungen (1) und (2) ergibt sich:

Die Steifigkeit des Reifens k beim Bremsen und Fahren ändert sich in Abhängigkeit von dem Reibkoeffizienten µ_f zwischen Straße und Reifen und/oder einem Schlupf- oder Schräglaufwinkel des Reifens. Folglich kann k ermittelt werden als Funktion der Querbeschleunigung Y_G und der Drehzahldifferenz ΔN zwischen Vorder- und Hinterrädern:

k=f (Y_G ΔN) = 20 + Y_G - A × ΔN

Das Schlupfverhältnis S_F der Vorderräder wird angenommen als Eingriffskraft der Kupplung.

Wie zuvor erwähnt wurde, kann mit dem erfindungsgemäßen System, das eine Traktionssteuerung und eine Drehmomentverteilung bietet, ein bestimmter Schlupfwert der Räder, die mit einer Kupplung zur Verteilung des Antriebsmoments auf die Vorder- und Hinterräder verbunden sind, als Schlupf- Schwellenwert angesetzt werden. Wenn der Schlupf der mit der Kupplung verbundenen Räder den Schwellenwert überschreitet, das heißt, wenn ein Schlupf an allen vier Rädern entsteht, der über einem bestimmten Wert liegt, erfolgt eine Traktionssteuerung zur Verringerung der Antriebsleistung. Es wird daher eine Vergrößerung des Wendekreises aufgrund einer Vierrad- Drift, die beim plötzlichen Beschleunigen in Kurven auftreten kann und eine Verringerung der Seitenführungskraft bewirkt oder in Kurven mit geringem Reibkoeffizienten verhindert, indem die Traktion gesteuert wird, während die Gier-Steuerung des Fahrzeugs über die Drehmomentverteilung beibehalten wird.

Claims

1. Traktions-Steuersystem für Fahrzeuge mit Allradantrieb, die ein Drehmoment- Verteilungssystem aufweisen, mit

einem Schlupfsensor zur Überwachung des Schlupfes der angetriebenen Räder (7, 8, 14, 15) und Lieferung eines entsprechenden Signals,
einer Einrichtung (26) zur Verteilung des Maschinendrehmoments auf die vorderen und hinteren Räder in einem Verhältnis, das veränderlich ist entsprechend dem Schlupf, den der Schlupfsensor ermittelt, und
einer Traktionssteuerung (31), die auf den Schlupf an den über die Einrichtung zur Drehmomentverteilung (26, 9) angetriebenen Rädern (14, 15) anspricht, sofern dieser Schlupf über einem vorgegebenen Schwellenwert liegt und eine entsprechende Traktionssteuerung durchführt.

2. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlupfsensor Raddrehzahlsensoren (20, 21, 22, 23) zur Überwachung der Raddrehzahl der Vorder- und Hinterräder und zur Bestimmung der Differenz zwischen den Raddrehzahlen an den Vorder- und Hinterrädern umfaßt, und das die Einrichtung (26, 9) zur Verteilung des Drehmoments von Vorder- und Hinterrädern bis hin zum Verhältnis 1 : 1 einstellt bei Erhöhung der Differenz zwischen den Drehzahlen an den Vorder- und Hinterrädern.

3. Steuersystem nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Querbeschleunigungssensoren (24, 25) zur Überwachung der Querbeschleunigung, die auf das Fahrzeug ausgeübt wird, und zur Lieferung eines entsprechenden Signals, wobei das Verteilungsverhältnis des Drehmoments verringert wird bei Anstieg der Querbeschleunigung.

4. Steuersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Drehmomentverteilung (26, 9) eine Kupplung (9) zwischen den Vorderrädern (14, 15) und der Maschine (1) umfaßt, die entsprechend dem gewünschten Verteilungsverhältnis steuerbar ist.

5. Steuersystem nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen Geschwindigkeitssensor zur Überwachung der Fahrzeuggeschwindigkeit über Boden, wobei die Traktionssteuerung (31) auf das Schlupfverhältnis der Vorderräder (14, 15) anspricht, das repräsentiert wird durch die Differenz der Drehzahlgeschwindigkeiten der Vorderräder und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs über Boden, sofern das Schlupfverhältnis größer als ein vorgegebener Schwellenwert ist, und wobei das Maschinendrehmoment zur Steuerung der Traktion der Räder verringerbar ist.

6. Steuersystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor für die Fahrzeuggeschwindigkeit über Boden mit einem Längsbeschleunigungssensor kombiniert ist, dessen Signal zur Bestimmung der Fahrzeuggeschwindigkeit integriert wird.

7. Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Traktionssteuerung (31) die Maschinenleistung zur Traktionssteuerung der Räder reduziert.