DE4138074A1 - Steuervorrichtung zur drehmomentverteilung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung zur Drehmoment­ verteilung zwischen in Querrichtung gegenüberliegenden Rädern, die die Verteilung des Motordrehmoments auf die Räder unabhängig steuert gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Ein Beispiel einer Steuereinrichtung zur Drehmomentverteilung des Standes der Technik ist in den japanischen Offenlegungsschriften Nr. 62-94 421 und Nr. 62-1 81 915 offenbart.

Die japanische Offenlegungsschrift Nr. 62-94 421 offenbart zwei Mehrschei­ benkupplungen, die in den Antriebszug eines Kraftfahrzeugs eingebaut sind und die Verteilung des Motordrehmoments auf seitlich gegenüberliegende Antriebsräder unabhängig steuern. Die Mehrscheibenkupplungen sind so aus­ gebildet, daß sie bei niedriger bis mittlerer Drehzahl den Anteil des Motor­ drehmoments auf der Außenradseite erhöhen, um dadurch die Kurvengängig­ keit zu verbessern und bei hoher Drehzahl den Anteil des Motordrehmo­ ments auf der Innenradseite erhöhen, so daß die Kurvenstabilität verbessert wird.

Die japanische Offenlegungsschrift Nr. 62-1 81 915 offenbart zwei hydrauli­ sche Kupplungen, die in einen längs verlaufenden Antriebszug eines Kraft­ fahrzeugs eingebaut sind und die Verteilung des Motordrehmoments auf seit­ lich gegenüberliegende Räder unabhängig steuern. Die japanische Offenle­ gungsschrift 62-1 81 916 offenbart unter Verwendung einer ähnlichen Anord­ nung eine Steuerung der Verteilung des Motordrehmoments auf seitlich ge­ genüberliegende Antriebsräder in Abhängigkeit von Fahrzeuggeschwindigkeit und Lenkwinkel, insbesondere im Hinblick darauf, ein Durchdrehen des we­ niger belasteten Antriebsrades zu verhindern. Die japanische Offenlegungs­ schrift Nr. 62-1 81 917 offenbart unter Verwendung einer ähnlichen Anord­ nung eine Steuerung der Verteilung des Motordrehmoments auf seitlich ge­ genüberliegende Antriebsräder in Abhängigkeit von Lenkwinkel und Querbe­ schleunigung, die das Wendevermögen und Kurvenverhalten verbessern soll.

Die oben beschriebenen Steuereinrichtungen zur Drehmomentverteilung wei­ sen folgende Probleme auf.

Die in den Vorrichtungen des Standes der Technik verwendeten Kupplungen lassen keine Relativdrehung zwischen Eingangs- und Ausgangselementen zu, wenn sie mit einem hohen hydraulischen Fluiddruck versorgt und in vollstän­ digen Eingriff miteinander gebracht worden sind. Aufgrund dessen ist es er­ forderlich, beim Durchfahren einer Kurve das auf das innere Antriebsrad übertragene Drehmoment zu verringern, so daß eine Differenz in der Dreh­ zahl zwischen den seitlich gegenüberliegenden Antriebsrädern erzeugt wird. Dies führt dazu, daß der gesamte Betrag des auf die seitlich gegenüberliegen­ den Antriebsräder übertragenen Drehmoments verringert wird und sich des­ halb die Fahreigenschaften beim Durchfahren einer Kurve verschlechtern.

Die in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 62-94 421 offenbarte Steue­ rung des Standes der Technik ist so ausgebildet, daß sie beim Durchfahren einer Kurve eine Differenz in den Drehmomentanteilen zwischen den seitlich gegenüberliegenden Antriebsrädern erzeugt. Aufgrund dessen kann nicht im­ mer auch ein verbessertes Wendevermögen und ein stabiles Kurvenverhalten in Abhängigkeit von Straßenbeschaffenheit, Beschleunigung etc. erzielt wer­ den. So neigt das Fahrzeug bei niedriger bis mittlerer Drehzahl zu einem star­ ken Übersteuern und bei hoher Drehzahl zu einem starken Untersteuern.

Die in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 62-1 81 916 offenbarte Steue­ rung des Standes der Technik bewirkt, wenn diese derart ausgeführt wird, daß die Drehmomentverteilung mit der Lastverteilung übereinstimmt, ein starkes Übersteuern bei Kurvenfahrt mit hoher Querbeschleunigung, bei der die Belastung des Innenrades schlagartig verringert wird.

Ferner bewirkt die in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 62-1 81 917 of­ fenbarte Steuerung des Standes der Technik, wenn diese derart ausgeführt wird, daß der Drehmomentsanteil an dem querbeschleunigten äußeren An­ triebsrad verringert wird, die Neigung zu einem starken Übersteuern bei schneller Kurvenfahrt.

Zudem sind eine Druckfluidquelle, ein Druckakkumulator sowie ein Stellan­ trieb zusammen mit einem Steuerventil u. a. erforderlich, so daß die Vorrich­ tungen des Standes der Technik groß bemessen und schwer sind.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, eine Steuereinrichtung zur Drehmomentverteilung zu schaffen, mit der stets eine gute Kurvengängigkeit und ein stabiles Kurvenverhalten bei hoher Geschwindigkeit erzielt werden.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist, eine neue und verbes­ serte Steuereinrichtung zur Drehmomentverteilung zu schaffen, die kompakt und leicht ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des kenn­ zeichnenden Teils des Anspruchs 1.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt eine erste von der Drehzahldiffe­ renz abhängige Steuerkupplung, die zwischen einer Antriebswelle und einer der Abtriebswellen angeordnet ist, und eine zweite von der Drehzahldifferenz abhängige Steuerkupplung, die zwischen der Antriebswelle und der anderen Abtriebswelle angeordnet ist. Die erste und die zweite Steuerkupplung haben jeweils verschiedene Drehmoment-Übertragungscharakteristika und sind so ausgelegt, daß sie eine der Drehmoment-Übertragungscharakteristika in Ab­ hängigkeit von einem zugeführten Signal auswählen. Ein Kurvenrichtungs-De­ tektor dient zum Feststellen einer Kurvenrichtung des Fahrzeugs und zum Erzeugen eines entsprechenden Signals, und ein Fahrzeuggeschwindigkeits- Detektor dient zum Feststellen der Fahrzeuggeschwindigkeit und zum Erzeu­ gen eines entsprechenden Signals. Eine Kurvenradius-Berechnungseinrich­ tung ermittelt einen Kurvenradius und erzeugt ein entsprechendes Signal. Ein Rechner ermittelt eine Drehzahldifferenz zwischen den Rädern in Ab­ hängigkeit von den Signalen des Fahrzeuggeschwindigkeits-Detektors und der Kurvenradius-Berechnungseinrichtung, bei der Schlupf zwischen Reifen und Straßenoberfläche vermieden wird. Eine Steuereinrichtung liefert bei der Kurvenfahrt zur äußeren Radseite einer der Steuerkupplungen, die be­ stimmt wird auf der Basis des Signals des Kurvenrichtungs-Detektors, ein Signal zum Auswählen einer der Charakteristika der Drehmomentübertra­ gung, bei dem ein maximales Übertragungsdrehmoment bei gegebener Dreh­ zahldifferenz zustandekommt. An die innere Radseite einer der Steuerkupp­ lungen wird ein Signal abgegeben, wenn die notwendige Drehzahldifferenz vorliegt, bei dem sich Übertragungsdrehmoment-Charakteristika ergeben, die ein Übertragungsdrehmoment erzeugen, das gleich demjenigen ist, das durch die äußere Radseite eine der Steuerkupplungen abgegeben wird.

Die Steuereinrichtung umfaßt weiterhin einen Detektor zum Ermitteln der Fahrbedingungen des Fahrzeugs und zur Erzeugung eines entsprechenden Signals, und Steuereinrichtungen zum Zuführen des Signals zur Steuerung der Auswahl der Charakteristika der Drehmomentübertragung entsprechend dem Signal dieses Detektors auf die erste und zweite Steuerkupplung.

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Steuervorrichtung zur Drehmomentverteilung gemäß einer Ausführungsform der vor­ liegenden Erfindung;

Fig. 2 eine schematische Ansicht eines Kraftübertragungsweges für ein Fahrzeug mit Hinterradantrieb, in den eine Steuervorrichtung zur Drehmomentverteilung gemäß einer weiteren Ausführungs­ form der vorliegenden Erfindung eingebaut ist;

Fig. 3 eine vergrößerte Schnittdarstellung einer Steuervorrichtung zur Drehmomentverteilung und die damit verbundene Achsantriebs­ einheit des Kraftübertragungsweges aus Fig. 2;

Fig. 4 eine schematische Darstellung der Steuereinrichtung zur Dreh­ momentverteilung aus Fig. 2;

Fig. 5 ein Flußdiagramm eines Ablaufs von Steueroperationen, der durch die Steuervorrichtung zur Drehmomentverteilung aus Fig. 2 ausgeführt wird;

Fig. 6 eine Tabelle zum Erhalten einer erforderlichen Drehzahldiffe­ renz zwischen den Rädern beim Kurvenfahren aufgrund von Fahrzeuggeschwindigkeit und Kurvenradius;

Fig. 7 ein Diagramm verschiedener Drehmoment-Übertragungscharak­ teristika, die durch die Steuervorrichtung zur Drehmomentver­ teilung aus Fig. 2 bewirkt werden;

Fig. 8 eine schematische Darstellung einer Steuervorrichtung zur Drehmomentverteilung gemäß einer weiteren Ausführungsform;

Fig. 9 ein Flußdiagramm eines Ablaufs von Steueroperationen, der durch die Steuervorrichtung zur Drehmomentverteilung aus Fig. 8 ausgeführt wird;

Fig. 10 ein Diagramm verschiedener Drehmoment-Übertragungscharak­ teristika, die durch die Steuervorrichtung zur Drehmomentver­ teilung aus Fig. 8 bewirkt werden; und

Fig. 11 eine grafische Darstellung des Verhältnisses zwischen einem elektromagnetisch erzeugten Arbeitsstrom und einem hydrauli­ schen Steuerdruck.

Bezugnehmend auf Fig. 1 wird eine Steuervorrichtung zur Drehmomentver­ teilung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrie­ ben.

Die Steuervorrichtung zur Drehmomentverteilung umfaßt zwei von der Drehzahldifferenz abhängige Steuerkupplungen, die so ausgebildet sind, daß beim Kurvenfahren die Steuerkupplung an der Außenradseite ein maximales Übertragungsdrehmoment für eine gegebene Drehzahldifferenz erzeugt und die Steuerkupplung an der Innenradseite zwischen den seitlich gegenüberlie­ genden Fahrzeugrädern eine Drehzahldifferenz zuläßt, die für einen schlupf­ freien Antrieb zwischen Reifen und Straßenoberfläche erforderlich ist und ein Übertragungsdrehmoment ergibt, das gleich dem an der Außenradseite ist, wenn die erforderliche Drehzahldifferenz erreicht ist.

Insbesondere umfaßt die Steuervorrichtung zur Drehmomentverteilung eine erste von der Drehzahldifferenz abhängige Steuerkupplung "f" und eine zwei­ te von der Drehzahldifferenz abhängige Steuerkupplung "g", die zwischen ei­ ner Antriebswelle "a" und einer entsprechenden Abtriebswelle "d" und "e" an­ geordnet sind. Die Wellen sind jeweils mit in Querrichtung gegenüberliegen­ den Fahrzeugrädern "b" und "c" verbunden. Die Wellen liefern jeweils ein Übertragungsdrehmoment in Abhängigkeit von der Drehzahldifferenz, der die Steuerkupplungen "g" und "f" ausgesetzt sind. Die Steuerung wählt aus ver­ schiedenen Drehmoment-Übertragungscharakteristika eine Charakteristik in Abhängigkeit von einem externen Signal aus. Die Charakteristika unterschei­ den sich in dem Verhältnis zwischen Übertragungsdrehmoment und Dreh­ zahldifferenz. Ferner umfaßt die Steuervorrichtung einen Kurvenrichtungs- Detektor "h" zum Feststellen einer Kurvenrichtung des Fahrzeugs, einen Fahrzeuggeschwindigkeits-Detektor "i" zum Feststellen einer Fahrzeugge­ schwindigkeit, eine Kurvenradius-Berechnungseinrichtung "j" zum Berech­ nen eines Kurvenradius, eine Drehzahldifferenz-Berechnungseinrichtung "k" zum Berechnen einer erforderlichen Drehzahldifferenz zwischen den Fahr­ zeugrädern in Übereinstimmung mit der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Kurvenradius, die erforderlich ist, damit im Fahrbetrieb ein Schlupf zwischen Reifen und Straßenoberfläche vermieden wird. Eine Steuereinrichtung "l" dient dazu, der Kupplung "f" oder "g" auf der Außenradseite ein Signal zum Auswählen einer Drehmoment-Übertragungseigenschaft zuzuführen, die ge­ eignet ist, ein maximales Übertragungsdrehmoment für eine gegebene Dreh­ zahldifferenz zu erzeugen und der Kupplung "g" oder "f" auf der Innenradseite ein Signal zuzuführen, das geeignet ist, die Kupplung auf der Innenradseite zu veranlassen, ein Übertragungsdrehmoment zu erzeugen, das gleich dem durch die Kupplung auf der Außenradseite erzeugten Übertragungsdrehmo­ ment ist, wenn die erforderliche Drehzahldifferenz erzielt ist.

Die Steuervorrichtung zur Drehmomentverteilung arbeitet wie folgt.

Im Falle einer Richtungsänderung werden aufgrund der Kurvenrichtung, die durch den Kurvenrichtungs-Detektor "h" festgestellt wird, das Außenrad und das Innenrad festgelegt. Die Steuereinrichtung "l" führt der Steuerkupplung "f" oder "g" an der Außenradseite ein Signal zum Auswählen einer Drehmo­ ment-Übertragungscharakteristik zu, die geeignet ist, ein maximales Übertra­ gungsdrehmoment für eine gegebene Drehzahldifferenz zu erzeugen, und führt der Steuerkupplung "g" oder "f" auf der Innenradseite ein Signal zum Auswählen einer Drehmoment-Übertragungscharakteristik zu, die geeignet ist, ein Übertragungsdrehmoment gleich dem, das durch die Steuerkupplung "f" oder "g" auf der Außenradseite erzeugt worden ist, d. h. gleich dem, das auf das Außenrad übertragen wird, wenn der erforderliche Drehzahlausgleich zwischen den Rädern veranlaßt wird, zu erzeugen.

In diesem Fall wird die erforderliche Drehzahldifferenz zwischen den Rädern durch die Drehzahldifferenz-Berechnungseinrichtung "k" aufgrund der durch den Fahrzeuggeschwindigkeits-Detektor "i" ermittelten Fahrzeuggeschwin­ digkeit und des durch die Kurvenradius-Berechnungseinrichtung "j" berech­ neten Kurvenradius berechnet.

Bei einer schlupffreien Richtungsänderung, d. h. einer Kurvenfahrt ohne Schlupf zwischen Reifen und Straßenoberfläche, übt die Steuervorrichtung zur Drehmomentverteilung gemäß der vorliegenden Erfindung eine Aus­ gleichsfunktion derart aus, daß die Drehzahl des Innenrades zu der des Au­ ßenrades relativ um den Betrag verringert wird, der der erforderlichen Dreh­ zahldifferenz entspricht. Ferner hat die Steuervorrichtung zur Drehmoment­ verteilung die Funktion, das Drehmoment gleichmäßig auf die Antriebsräder zu verteilen, ähnlich wie bei herkömmlichen Differentialgetrieben.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 bis 4 wird eine Steuervorrichtung zur Drehmo­ mentverteilung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Er­ findung beschrieben.

In Fig. 2 wird eine Steuervorrichtung zur Drehmomentverteilung gemäß ei­ ner weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, bei der diese beispielhaft in einen Kraftübertragungsweg für ein Fahrzeug mit Hinterradantrieb eingebaut ist. Das Fahrzeug hat vorne einen Längsmotor 1 und ein Getriebe 2. Das Drehmoment oder die Kraft des Motors 1 wird durch das Getriebe 2, die Kardan-Welle 3 und ein Planetenrad 4 auf ein Ringrad 5 und ferner, von der Rückseite des Fahrzeugs aus gesehen, über eine erste von der Drehzahldifferenz abhängige Steuerkupplung 7L und eine linke Abtrieb­ sachse 8L auf ein linkes Hinterrad 6L übertragen, und über eine zweite von der Drehzahldifferenz abhängige Steuerkupplung 7R und eine rechte Abtrieb­ sachse 8R auf ein rechtes Hinterrad 6R übertragen.

Die Vorderräder 9L und 9R werden durch den Motor 1 nicht angetrieben und sind als Lenkräder ausgebildet, die in Abhängigkeit von einer Betätigung eines Steuerrades 10 bewegt werden können.

Die Steuerkupplungen 7L und 7R sind in eine Achsantriebseinheit eingebaut oder mit dieser verbunden oder, etwas genauer, zwischen der Antriebswelle 3 und den jeweiligen hinteren Antriebswellen 8L und 8R angeordnet und er­ zeugen jeweils ein Übertragungsdrehmoment in Abhängigkeit von einer Drehzahldifferenz, der die Steuerkupplungen 7L und 7R ausgesetzt sind. Die­ se sind geeignet, durch Steuerung der Weite einer variablen Öffnung aus ver­ schiedenen Übertragungsdrehmoment-Charakteristika, die sich im Verhält­ nis zwischen Übertragungsdrehmoment und Drehzahldifferenz unterschei­ den, eine Charakteristik auszuwählen.

Wie in Fig. 3 gezeigt wird, weisen die Steuerkupplungen 7L und 7R Nocken­ ringe 11 auf, die miteinander zu einer Einheit verbunden sind und mit zwei ansteigenden und fallenden Nockenoberflächen 11L und 11R am inneren Umfang ausgebildet sind. Das Ringrad 5 ist an der zusammenhängenden Ein­ heit der Nockenringe 11 befestigt. Ferner umfaßt jede der Steuerkupplungen 7L und 7R einen Rotor 12L oder 12R, der konzentrisch innerhalb jedes Nockenringes 11 aufgenommen ist und mit den Abtriebwellen 8L oder 8R verkeilt ist, sechs radiale Kolben 13L oder 13R, die in den Rotor 12L oder 12R eingebaut sind und sich hin- und herbewegen, wenn sie durch die Nockenfläche 11L oder 11R in Abhängigkeit von einer Drehzahldifferenz zwi­ schen dem Nockenring 11 und dem Rotor 12L oder 12R angetrieben wer­ den, Druckkammern 14L oder 14R, die durch die Kolben 13L oder 13R fest­ gelegt sind und in Abhängigkeit von der Hin- und Herbewegung der Kolben 13L oder 13R in ihrem Volumen variabel sind, radiale Austrittskanäle 15L oder 15R in Verbindung mit den jeweiligen Druckkammern 14L oder 14R, variable Öffnungen 17L oder 17R, die an den in radialer Richtung inneren Enden der jeweiligen Austrittskanäle 15L oder 15R angeordnet sind und mit einem Ventilkörper 16L oder 16R zusammenwirken, um so die Öffnungswei­ te in Abhängigkeit von einer Axialbewegung der Ventilkörper 16L oder 16R zu verändern, Regelungskanäle 18L oder 18R, die sich zwischen den jeweili­ gen Druckkammern 14L oder 14R und eine Akkumulationskammer 20L oder 20R über Steuerventile (kein Bezugszeichen) erstrecken, und eine Ventil­ kammer 19L oder 19R, die zwischen den variablen Öffnungen 17L oder 17R und der Akkumulationskammer 20L oder 20R angeordnet ist und eine Ver­ bindung zwischen diesen schafft und die Spule 16L oder 16R darin aufnimmt.

Die ansteigende und fallende Nockenoberfläche 11L oder 11R, die Kolben 13L oder 13R, die Druckkammern 14L oder 14R und die Austrittskanäle 15L oder 15R bilden eine Austrittseinrichtung für ein hydraulisches Fluid, die ei­ ne der Drehzahldifferenz zwischen dem Rotor 12L oder 12R und dem Nockenring 11 proportionale Menge an hydraulischem Fluid austreten läßt.

Aufbau und Arbeitsweise der Steuerkupplungen 7L und 7R sind im wesentli­ chen gleich gegenüber den in US-PS 49 21 085, US-PS 49 57 473, US-PS 49 58 711 beschriebenen, und es wird daher auf eine weitere Beschreibung verzichtet.

Schrittmotoren 30L und 30R werden als Stellantriebe verwendet, die den Öffnungsgrad der variablen Austrittsöffnungen 17L und 17R in Abhängigkeit von einem externen Signal verändern. Übertragungsmechanismen 28L und 28R für die Steuerbewegung sind jeweils zwischen den Wellen 30La und 30Ra der Schrittmotoren 30L und 30R und den Ventilkörpern 16L und 16R vorgesehen, die die Steuerbewegungen der Schrittmotoren 30L und 30R auf die Ventilkörper 16L und 16R übertragen. Jeder der Übertragungsmechanis­ men 28L und 28R für die Steuerbewegung umfaßt, wie in Fig. 3 und 4 darge­ stellt, einen Bügel 31L oder 31R, der an einem Ende der Welle 30L oder 30R befestigt ist und sich zusammen mit dieser dreht, einen Gleitring 32L oder 32R, der auf der hinteren Abtriebswelle 8L oder 8R axial bewegbar installiert ist, ein Nadellager 33L oder 33R, eine Druckplatte 34L oder 34R, die auf dem Gleitring 32L oder 32R neben dem Nadellager 33L oder 33R installiert ist und in Berührung mit dem freien Ende des Bügels 31 gehalten wird und sich mit diesem bewegt, einen Querstift 35L oder 35R, der sich quer zu der hinteren Abtriebswelle 8L oder 8R erstreckt, und eine Schubstange 36L oder 36R, die zwischen dem Querstift 35L oder 35R und dem Ventilkörper 16L oder 16R angeordnet ist und eine Bewegung des Querstifts 35L oder 35R auf die Spule 16L oder 16R überträgt.

Es wird eine hauptsächlich aus einem Mikrocomputer bestehende Steuerein­ heit 40 verwendet, die die Steuereinrichtung für die Austrittsöffnung bildet, die ein Steuersignal an die Schrittmotoren 30L und 30R liefert und dadurch die Öffnungsweite der variablen Austrittsöffnungen 17L und 17R steuert. Ein Lenkwinkelsensor 41 wird als vorstehend erwähnter Kurvenrichtungs-Detek­ tor verwendet, der einen Drehwinkel des Lenkrades 10 abtastet und ein ent­ sprechendes Signal an die Steuereinheit 40 liefert.

Ein Geschwindigkeitssensor 42 am linken Hinterrad wird zur Erfassung der Drehzahl des linken Hinterrades 6L und zur Lieferung eines entsprechenden Signals an die Steuereinheit 40 verwendet. Ein Geschwindigkeitssensor 43 am rechten Hinterrad wird zur Erfassung der Drehzahl des rechten Hinterra­ des 6R und zur Lieferung eines entsprechenden Signals an die Steuereinheit 40 verwendet. Ein Querbeschleunigungssensor 44 wird zur Erfassung einer Querbeschleunigung des Fahrzeugs und zur Zuführung eines entsprechenden Signals an die Steuereinheit 40 verwendet. Es werden Potentiometer 45L und 45R verwendet und jeweils auf den Schrittmotoren 30L und 30R instal­ liert, die die Winkelstellungen oder Drehungen der Wellen 30La und 30Ra der Schrittmotoren 30L und 30R feststellen und entsprechende Signale an die Steuereinheit 40 liefern.

Die Steuervorrichtung zur Drehmomentverteilung gemäß der vorliegenden Erfindung arbeitet wie folgt.

Fig. 5 zeigt einen Ablauf von Steueroperationen, der durch die Steuereinheit 40 in einem vorbestimmten Steuerzyklus (z. B. 10 msec) wiederholt ausge­ führt wird.

Im Schritt 50 werden ein Lenkwinkel Rs, die Drehzahlen NL und NR des lin­ ken und rechten Hinterrades und die Querbeschleunigung YG gelesen.

Im Schritt 51 wird entschieden, ob der Wert des Lenkwinkels Rs nahe Null ist.

Wenn entschieden wird, daß Rs gleich Null ist, das heißt, das Fahrzeug gera­ deaus fährt, geht die Steuerung weiter zum Schritt 52. Signale zum vollstän­ digen Schließen der Austrittsöffnungen 17L und 17R werden erzeugt.

Wenn andererseits entschieden wird, daß Rs ungleich Null ist, das heißt, das Fahrzeug eine Kurve fährt, geht die Steuerung weiter zu den Schritten 53 bis 57.

Im Schritt 53 wird die Kurvenrichtung aus der Wellenform des dem Lenk­ winkel Rs entsprechenden Signals festgestellt.

Im Schritt 54 wird die Fahrzeuggeschwindigkeit V aus einem Mittelwert der Hinterraddrehzahlen NL und NR der Hinterräder 6L und 6R aus der folgen­ den Gleichung, in der K eine Konstante ist, erhalten.

Im Schritt 55 wird der Kurvenradius R aus der Fahrzeuggeschwindigkeit V und der Querbeschleunigung YG und aus der folgenden Gleichung erhalten.

Im Schritt 56 wird die Drehzahldifferenz zwischen dem linken und rechten Antriebsrad auf der Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit V und dem Kur­ venradius R aus der folgenden Gleichung berechnet.

ΔN = f (V, R)

Die Drehzahldifferenz ΔN kann ebenfalls aus einer Tabelle, die vorher auf der Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit V und dem Kurvenradius R erstellt wird, erhalten werden, wie in Fig. 6 dargestellt ist.

In Schritt 57 wird der Steuerkupplung 7L oder 7R auf der Außenradseite ein Steuersignal zum vollständigen Schließen der Austrittsöffnung 17L oder 17R zugeführt. Dadurch wird eine Übertragungsdrehmoment-Charakteristik aus­ gewählt, die geeignet ist, ein maximales Drehmoment für eine gegebene Drehzahldifferenz zu übertragen, und es wird der Steuerkupplung 7R oder 7L auf der Innenradseite ein Steuersignal zum teilweisen Öffnen der Austrittsöff­ nungen 17R oder 17L zugeführt, so daß eine Übertragungsdrehmoment-Cha­ rakteristik ausgewählt wird, die geeignet ist, ein Übertragungsdrehmoment gleich dem, das durch die Steuerkupplung 7L oder 7R der Außenradseite er­ zeugt worden ist, zu erzeugen, das heißt, gleich dem Drehmoment, das auf das Außenrad übertragen wird, wenn die erforderliche Drehzahldifferenz ΔN erzielt ist.

Es wird nun das Verfahren zum Festlegen der Öffnungsgröße Ri der variablen Austrittsöffnung 17L oder 17R der Steuerkupplung 7L oder 7R auf der Innen­ radseite beschrieben. Wie in Fig. 7 dargestellt, wird, wenn die erforderliche Drehzahldifferenz ΔN zwischen den Rädern 6L und 6R auftritt, eine Übertra­ gungsdrehmoment-Charakteristik, die geeignet ist, ein Übertragungsdrehmo­ ment gleich dem am Außenrad zu erzeugen, bestimmt. Ferner wird die Weite einer Austrittsöffnung festgelegt, die geeignet ist, diese Übertragungsdreh­ moment-Charakteristik zu erzielen. In diesem Zusammenhang wird das Dreh­ moment, das auf das Außenrad übertragen wird, aus der Motordrehzahl (Um­ drehungen pro Minute), der Drosselöffnung und dem Übersetzungsverhältnis berechnet.

Die Drehmomentverteilung auf die Hinterräder im Fall eines Geradeauslaufs und im Fall einer Kurvenfahrt wird im folgenden getrennt beschrieben.

(a) Im Fall eines Geradeauslaufs wird die Steuerung zunächst so ausgeführt, daß die Schritte 50 bis 52 ablaufen und die variablen Austrittsöffnungen 17L und 17R vollständig geschlossen gehalten werden.

Demgemäß wird im Fall eines Geradeauslaufs ein Zustand ähnlich dem bei Vorliegen einer Differentialsperre erhalten, wodurch ein Motordrehmoment gleichmäßig auf das linke und rechte Hinterrad 6L und 6R verteilt wird und deshalb ein ausgezeichnetes Fahrverhalten und ein stabiler Geradeauslauf er­ zielt wird, da eine Ausgleichstätigkeit zwischen dem linken und rechten Hin­ terrad 6L und 6R verhindert wird.

Eine Beziehung zwischen Übertragungsdrehmoment und Drehzahldifferenz ΔN wird durch eine in Fig. 7 dargestellte Kurve zweiter Ordnung wiedergege­ ben, das heißt, ein Übertragungsdrehmoment wächst entlang einer Kurve zweiter Ordnung in Abhängigkeit von der Zunahme einer Drehzahldifferenz ΔN zwischen einer Antriebskraft und einer Abtriebskraft. Wenn die Austritts­ öffnung vollständig geschlossen ist, veranlaßt eine kleine Drehzahldifferenz die Steuerkupplungen 7L und 7R, einen Zustand ähnlich dem bei Vorliegen einer Differentialsperre einzunehmen.

(b) Im Fall einer Richtungsänderung, das heißt, bei der Kurvenfahrt, führt die Steuerung die Schritte 50 bis 57 aus, so daß die Steuerkupplung 7L oder 7R auf der Außenradseite vollständig geschlossen wird und die Steuerkupplung 7R oder 7L auf der Innenradseite von einer Austrittsöffnung in Abhängigkeit von einem Antriebsdrehmoment an der Steuerkupplung 7L oder 7R auf der Außenradseite und einer erforderlichen Drehzahldifferenz ΔN zwischen dem linken und rechten Hinterrad 6L und 6R gesteuert wird.

Im Fall einer Kurvenfahrt ohne Schlupf zwischen Reifen und Straßenoberfläche wird demgemäß eine solche Ausgleichsfunktion erhalten, in der die Drehzahl des Innenrades 6L oder 6R um eine erforderliche Drehzahldifferenz ΔN zu der des Außenrades 6R oder 6L verringert wird, so daß eine Kurve glatt durchfahren werden kann.

Betrachtet man die Übertragung des Drehmoments, so verteilt die Steuervor­ richtung das Drehmoment gleichmäßig auf das linke und rechte Hinterrad, ähnlich wie bei einem herkömmlichen Differential, so daß ein stabiles Kur­ venverhalten auch auf einer Straße mit geringem Reibwert, bei einer plötzli­ chen Beschleunigung, etc. erhalten wird.

Ferner hat das Übertragungsdrehmoment auf der Innenradseite den gleichen Wert, wie das durch die vollständige Schließung der Austrittsöffnung erzeug­ te und auf die Außenradseite übertragene Übertragungsdrehmoment, wo­ durch der Gesamtbetrag des auf das linke und rechte Antriebsrad übertrage­ nen Drehmoments größer ist im Vergleich zu einer Mehrscheibenkupplung des Standes der Technik, die so ausgelegt ist, daß eine Drehzahldifferenz zwischen dem linken und rechten Hinterrad durch Verringerung des Dreh­ moments an der Innenradseite beim Durchfahren eine Kurve möglich wird.

Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, daß die Steuervorrichtung zur Dreh­ momentverteilung der vorliegenden Erfindung Steuerkupplungen 7L und 7R als Drehmoment-Übertragungseinrichtung verwendet, die in Abhängigkeit von der anliegenden Drehzahldifferenz arbeiten. Die Steuervorrichtung ist so ausgebildet, daß sie die Steuerkupplungen 7L und 7R derart steuert, daß im Falle einer Kurvenfahrt die variablen Austrittsöffnungen der Steuerkupplung an der Außenradseite vollständig geschlossen sind, so daß ein maximales Übertragungsdrehmoment erzeugt wird und die variablen Austrittsöffnungen der Steuerkupplung auf der Innenradseite teilweise geschlossen sind, so daß eine erforderliche Drehzahldifferenz zwischen dem linken und rechten An­ triebsrad ermöglicht und ein Übertragungsdrehmoment gleich dem an der Außenradseite erzeugt wird, wenn die erforderliche Drehzahldifferenz ΔN er­ reicht ist. Dadurch werden bei verringerter Größe und Gewicht ein verbes­ sertes Fahrverhalten während der Kurvenfahrt und eine hohe Kurvenstabilität unabhängig von der Beschaffenheit der Straßenoberfläche, einem Beschleuni­ gungsvorgang etc. erzielt.

Unter Bezugnahme auf Fig. 8 wird eine Steuervorrichtung zur Drehmoment­ verteilung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung beschrieben. In dieser Ausführungsform werden Viskosekupplungen 27L und 27R als die vorstehend beschriebenen, in Abhängigkeit von der an­ liegenden Drehzahldifferenz arbeitenden Steuerkupplungen verwendet. Ver­ glichen mit der vorigen Ausführungsform, in der die Drehmoment-Übertra­ gungscharakteristik durch Veränderung der Austrittsöffnung variabel gesteu­ ert wird, wird die Drehmoment-Übertragungscharakteristik dieser Ausfüh­ rungsform durch Veränderung der Freiräume und des Innenvolumens in be­ zug auf die Innen- und Außenplatten der Viskosekupplungen 27L und 27R va­ riiert. Dies wird durch Steuerung des hydraulischen Drucks erzielt.

In Fig. 8 sind Magnetventile für die oben erwähnte Steuerung des hydrauli­ schen Drucks mit 37L und 37R bezeichnet. Ein Steuerventil zum Aufrechter­ halten eines konstanten Drucks ist mit 38 bezeichnet, und eine Druckquelle ist mit 39 bezeichnet.

Die Steuervorrichtung zur Drehmomentverteilung in Fig. 8 arbeitet wie folgt.

Fig. 9 zeigt einen Ablauf von Steueroperationen, die durch eine Steuereinheit 40′ in einem vorbestimmten Steuerzyklus wiederholt ausgeführt wird.

Schritt 90 und Schritt 91 entsprechen Schritt 50 und Schritt 51 in Fig. 5.

In Schritt 92 wird, wenn entschieden worden ist, daß das Fahrzeug gerade­ aus läuft, jedem Magnetventil 37L und 37R ein Steuerstrom i MAX zugeführt.

Die Schritte 93 bis 96 entsprechend den Schritten 53 bis 56.

Im Schritt 97 wird, wenn entschieden worden ist, daß das Fahrzeug eine Kurve durchfährt, der Viskosekupplung 27L oder 27R auf der Außenradseite ein Steuerstrom i MAX zugeführt, so daß eine Übertragungsdrehmoment-Cha­ rakteristik ausgewählt wird, die ein maximales Übertragungsdrehmoment für eine gegebene Drehzahldifferenz erzeugen kann, und es wird der Viskose­ kupplung 27R oder 27L auf der Innenradseite ein Steuerstrom i x zugeführt, so daß eine Übertragungsdrehmoment-Charakteristik ausgewählt wird, die ein Übertragungsdrehmoment auswählt, das gleich einem Antriebsdrehmo­ ment an der Außenradseite ist, wenn eine erforderliche Drehzahldifferenz ΔN zwischen dem linken und rechten Hinterrad 6L und 6R erreicht ist.

Der Steuerstrom i x wird wie folgt festgelegt. Wenn die erforderliche Dreh­ zahldifferenz ΔN zwischen dem linken und rechten Rad 6L und 6R eintritt, wird eine Drehmoment-Übertragungscharakteristik ausgewählt, mit der ein Übertragungsdrehmoment gleich dem Antriebsdrehmoment an der Außen­ radseite erzeugt werden kann, wie in Fig. 10 dargestellt ist, und es wird ein Steuerstrom, mit dem die Übertragungsdrehmoment-Charakteristik erhalten werden kann, festgelegt. In diesem Zusammenhang wird das Antriebsdreh­ moment auf der Außenseite aus der Motordrehzahl, der Drosselöffnung und dem Übersetzungsverhältnis berechnet.

Die Beziehung zwischen dem Steuerstrom und einem Steueröldruck ist, wie in Fig. 11 dargestellt, so ausgelegt, daß sie eine Charakteristik zeigt, bei der der Steueröldruck entlang einer Kurve zweiten Grades in Abhängigkeit vom Anwachsen des Steuerstroms i zunimmt.

Diese Ausführungsform erzeugt im wesentlichen die gleiche Wirkung wie die vorige Ausführungsform.

Zwei Arten von drehzahlabhängigen Steuerkupplungen wurden oben be­ schrieben. Die Erfindung ist aber nicht auf diese Ausführungsformen be­ schränkt, sondern kann durch andere Arten ersetzt werden, solange diese ein variables Übertragungsdrehmoment in Abhängigkeit von einer Verände­ rung in der Drehzahldifferenz erzeugen können und die Übertragungsdreh­ moment-Charakteristik durch ein externes Signal steuerbar ist.

Ferner ist die vorliegende Erfindung auch nicht auf die Verwendung in Kraft­ fahrzeugen mit Hinterradantrieb beschränkt, sondern kann ebenfalls in Kraft­ fahrzeugen mit Vorderradantrieb sowie in Kraftfahrzeugen mit Allradantrieb verwendet werden, um die Drehmomentverteilung auf die entsprechenden Antriebsräder durchzuführen.

Claims (14)

1. Steuervorrichtung zur Drehmomentverteilung für ein Kraftfahrzeug mit zwei seitlich gegenüberliegenden Rädern (6L, 6R), zwei Abtriebswellen (8L, 8R), die jeweils mit den Rädern verbunden sind, und einer Antriebswelle (3), die den Abtriebswellen ein Motordrehmoment zuführt, mit
einer ersten, in Abhängigkeit von einer anliegenden Drehzahldifferenz arbeitenden Steuerkupplung (7L, 7R), die zwischen der Antriebswelle (3) und einer der Abtriebswellen (8) angeordnet ist;
einer zweiten in Abhängigkeit von einer anliegenden Drehzahldifferenz arbeitenden Steuerkupplung (7L, 7R), die zwischen der Antriebswelle und der anderen Abtriebswelle angeordnet ist;
wobei die erste und die zweite Steuerkupplung jeweils verschiedene Drehmoment-Übertragungscharakteristika aufweisen und so ausgelegt sind, daß sie eine der Drehmoment-Übertragungscharakteristika in Ab­ hängigkeit von einem zugeführten Signal auswählen;
einem Kurvenrichtungs-Detektor zum Feststellen einer Kurvenrichtung des Fahrzeugs und zum Erzeugen eines entsprechenden Signals;
einem Fahrzeuggeschwindigkeits-Detektor zum Feststellen der Fahrzeug­ geschwindigkeit und zum Erzeugen eines entsprechenden Signals;
einer Kurvenradius-Berechnungseinrichtung zum Berechnen eines Kur­ venradius und zum Erzeugen eines entsprechenden Signals;
einer Drehzahldifferenz-Berechnungseinrichtung, die in Abhängigkeit von den Signalen des Fahrzeuggeschwindigkeits-Detektors und der Kur­ venradius-Berechnungseinrichtung eine geeignete Drehzahldifferenz zwi­ schen den Rädern berechnet, bei der ein Schlupf zwischen Reifen und Straßenoberfläche zu vermeiden ist;
einer Steuervorrichtung, die der Steuerkupplung (7) auf der Außenrad­ seite, die aufgrund des Signals des Kurvenrichtungs-Detektors bestimmt wird, ein Signal zum Auswählen der Drehmoment-Übertragungscharakte­ ristik zuführt, das ein maximales Übertragungsdrehmoment für eine ge­ gebene Drehzahldifferenz erzeugen kann, und der Steuerkupplung auf der Innenradseite, wenn die geeignete Drehzahldifferenz erreicht ist, ein Signal zum Auswählen der Drehmoment-Übertragungscharakteristik zu­ führt, die ein Übertragungsdrehmoment erzeugt, das dem durch die Steuerkupplung auf der Außenradseite erzeugten Übertragungsdrehmo­ ment entspricht.

2. Steuervorrichtung zur Drehmomentverteilung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung Mittel umfaßt, die bei einer Kur­ venfahrt des Fahrzeugs die Steuerkupplung auf der Innenradseite veranlaßt, eine geeignete Drehzahldifferenz zuzulassen.

3. Steuervorrichtung zur Drehmomentverteilung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen Drehmoment-Übertragungscharakte­ ristika sich in dem Verhältnis zwischen einer Drehzahldifferenz, der die Steuerkupplungen ausgesetzt sind, und einem Übertragungsdrehmoment, das daraus resultierend durch dieselben erzeugt wird, unterscheiden.

4. Steuervorrichtung zur Drehmomentverteilung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung Mittel aufweist, die bei Gerade­ auslauf des Fahrzeugs die zwei Steuerkupplungen veranlassen, die Drehmo­ ment-Übertragungscharakteristik auszuwählen, die ein maximales Übertra­ gungsdrehmoment für eine gegebene Drehzahldifferenz erzeugt.

5. Steuervorrichtung zur Drehmomentverteilung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung Mittel zum Berechnen des Über­ tragungsdrehmoments aufweist, das durch die Steuerkupplung auf der Au­ ßenradseite auf der Grundlage einer Motordrehzahl, einer Drosselöffnung und eines Übersetzungsverhältnisses erzeugt wird.

6. Steuervorrichtung zur Drehmomentverteilung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurvenrichtungs-Detektor einen Lenkwinkelsensor zum Feststellen eines Lenkwinkels und zum Erzeugen eines entsprechenden Signals umfaßt, wobei die Steuereinrichtung ferner eine Einrichtung zur Er­ mittlung der Kurvenfahrt auf der Grundlage des Signals vom Lenkwinkelsen­ sor aufweist.

7. Steuervorrichtung zur Drehmomentverteilung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrzeuggeschwindigkeits-Detektor einen ersten Raddrehzahlsensor zum Feststellen der Drehzahl des Rades, einen zweiten Raddrehzahlsensor zum Feststellen der Drehzahl des anderen Rades, und ei­ ne Einrichtung zum Berechnen der Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Grund­ lage der Drehzahlen beider Räder umfaßt.

8. Steuervorrichtung zur Drehmomentverteilung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurvenradius-Detektor einen Querbeschleunigungs­ sensor zum Feststellen einer Querbeschleunigung des Fahrzeugs und eine Einrichtung zum Berechnen des Kurvenradius auf der Grundlage der Fahr­ zeuggeschwindigkeit und der Querbeschleunigung umfaßt.

9. Steuervorrichtung zur Drehmomentverteilung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahldifferenz-Berechnungseinrichtung eine Einrichtung zum Berechnen der geeigneten Drehzahldifferenz auf der Grund­ lage der Fahrzeuggeschwindigkeit und des Kurvenradius umfaßt.

10. Steuervorrichtung zur Drehmomentverteilung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahldifferenz-Steuervorrichtung eine Tabellier­ einrichtung zum Bestimmen einer geeigneten Drehzahldifferenz auf der Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit und des Kurvenradius umfaßt.

11. Steuervorrichtung zur Drehmomentverteilung nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Steuerkupplungen (7) einen Rotor und einen Nockenring, die relativ zueinander drehbar sind, eine Auslaßeinrichtung für ein hydraulisches Fluid, die abhängig von einer Drehzahldifferenz zwischen dem Rotor und dem Nockenring ist und eine der Drehzahldifferenz proportionale Menge an hydraulischem Fluid abführt, und eine variable Austrittsöffnung (17) umfaßt, die den Austritt von hydraulischem Fluid durch die Auslaßeinrichtung vermindert und dadurch ein Übertragungs­ drehmoment zwischen dem Rotor und dem Nockenring erzeugt, wobei die Steuereinrichtung die Öffnungsweite der variablen Austrittsöffnung (17) zur Auswahl der Drehmomentübertragungscharakteristik steuert.

12. Steuervorrichtung zur Drehmomentverteilung nach Anspruch 11, da­ durch gekennzeichnet, daß die Nockenringe der Steuerkupplungen (7) mit­ einander verbunden sind und eine zusammenhängende Einheit bilden, und daß an der zusammenhängenden Einheit der Nockenringe ein Ringrad befe­ stigt ist, das mit einem Planetenrad an der Antriebswelle kämmt.

13. Steuervorrichtung zur Drehmomentverteilung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Steuerkupplungen eine Viskosekupplung mit einem Innenvolumen und einer Vielzahl von Freiräumen zwischen abwechselnd angeordneten und relativ, axial bewegbaren Platten ist, wobei das In­ nenvolumen und die Freiräume durch Veränderung eines zugeführten Steu­ erfluiddrucks variabel sind.

14. Steuervorrichtung zur Drehmomentverteilung nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Fahrbedingungs-Detektor zur Ermittlung der Fahrbedingungen des Fahrzeugs und Erzeugung eines ent­ sprechenden Signals, und Steuereinrichtungen zum Zuführen des Signals zu der ersten und zweiten Steuerkupplung zur Auswahl der Charakteristika der Drehmomentübertragung entsprechend dem Signal des Fahrbedingungs-De­ tektors.