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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum stufenlosen Ändern der
Drehzahl und insbesondere eine Vorrichtung zum Ändern der Drehzahlen der Vorderräder und
der Hinterräder
bei einem Fahrzeug mit Allradantrieb, bei der die Vorderräder und
die Hinterräder
durch Verwendung einer stufenlos veränderlichen Drehzahländerungsvorrichtung
des Toroid-Typs unabhängig
voneinander veränderlich
angetrieben werden können.
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Beschreibung
des Standes der Technik
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Bei
dem Versuch, das Gewicht der Allradantrieb-Mechanismen zu verringern,
ist bereits ein Allradantrieb-Fahrzeug mit einem stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismus
für die
Vorderräder
und mit einem stufenlos veränderlichen Drehzahländerungsmechanismus
für die
Hinterräder vorgeschlagen
worden, um die Vorderrad-Antriebswellen
und die Hinterrad-Antriebswellen über die stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismen
unabhängig
voneinander veränderlich
anzutreiben, um einen Leistungsverlust zu vermeiden und die Kraftstoffeinsparung
zu verbessern.
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Wenn
das Allradantrieb-Fahrzeug in Übereinstimmung
mit der Betätigung
des Lenkrads eine Kurvenfahrt ausführt, tritt die sogenannte Innenrad-Außenrad-Differenz
auf, bei der die Vorderräder, die
sich weiter außen
als die Kurvenradien der Hinterräder
befinden, mit den Kurvenradien eine Kurvenfahrt um das Drehzentrum
ausführen.
Die Drehzahldifferenz zwischen dem rechten Vorderrad und dem linken
Vorderrad wird durch ein für
die Vorderachse vorgesehenes Differentialgetriebe für die Vorderräder absorbiert
und die Drehzahldifferenz zwischen dem rechten Hinterrad und dem
linken Hinterrad wird durch ein für die Hinterachse vorgesehenes
Differentialgetriebe für
die Hinterräder
absorbiert. Bei einer Kurvenfahrt legen jedoch die Vorderräder und
die Hinterräder
unterschiedliche Strecken zurück,
da die mittleren Kurvenradien für
die Vorderräder
und die Hinterräder
nicht gleich sind. Wenn keine Gegenmaßnahme unternommen wird, wie
bei dem Allradantrieb-Fahrzeug des direkt gekoppelten Typs, stimmt
die Drehung der Vorderräder
nicht mit der Drehung der Hinterräder überein, wodurch das Auftreten
eines sogenannten Bremsphänomens
bei engen Kurven bewirkt wird. Das Bremsphänomen bei engen Kurven ist
ein unerwünschtes
Phänomen,
das eine gleichmäßige Kurvenfahrt
des Fahrzeugs beeinträchtigt,
d. h. das Antriebssystem wird auf Grund einer Differenz in der Drehung
zwischen den Vorderrädern
und den Hinterrädern
stark verwunden, das Gleiten und das Antreiben der Räder treten
wiederholt auf, wodurch es erschwert wird, das Fahrzeug gleichmäßig zu betätigen und
in extremen Fällen
das Fahren des Fahrzeugs erschwert wird.
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Ein
typisches Beispiel der stufenlos veränderlichen Drehzahländerungsvorrichtung
in dem Allradantrieb-Fahrzeug kann durch eine stufenlos veränderliche
Drehzahländerungsvorrichtung
des Toroid-Typs
typisiert werden, die in der japanischen Patentoffenlegungsschrift
(Kokai) Nr. 157151/1993 (JP-A 5-157151) offenbart ist, wobei dieses
Dokument eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1 offenbart. Diese stufenlos veränderliche Drehzahländerungsvorrichtung
enthält
eine Antriebswelle, die durch ein Gehäuse unterstützt wird, und einen stufenlos
veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismus
für die
Vorderräder
und einen stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismus für die Hinterräder, die
in der axialen Richtung der Antriebswelle voneinander beabstandet angeordnet sind.
Der stufenlos veränderliche
Drehzahländerungsmechanismus
für die
Vorderräder ändert die Antriebsdrehzahl
der Antriebswelle und gibt sie an die Vorderrad-Antriebswellen aus.
Der stufenlos veränderliche
Drehzahländerungsmechanismus
für die Hinterräder ändert die
Antriebsdrehzahl der Antriebswelle und gibt sie an die Hinterrad-Antriebswellen aus.
Diese stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismen
sind in der Weise aufgebaut, dass sie die Vorderräder und
die Hinterräder
unabhängig
voneinander veränderlich
antreiben.
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Der
oben genannte stufenlos veränderliche Drehzahländerungsmechanismus
für die
Vorderräder
besitzt im Wesentlichen den gleichen Aufbau wie der des stufenlos
veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismus
für die
Hinterräder.
Deswegen wird im Folgenden der Aufbau des stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismus
für die Vorderräder kurz
beschrieben. Der stufenlos veränderliche
Drehzahländerungsmechanismus
für die Vorderräder enthält eine
Antriebsscheibe, die an der Antriebswelle befestigt ist, und besitzt
eine Oberfläche
in ihrer axialen Richtung, die als eine antriebsseitige ausgesparte
Oberfläche
mit einer im Querschnitt gebogenen Form ausgebildet ist, sowie eine
Abtriebsscheibe mit einer Oberfläche
in ihrer axialen Richtung, die als eine abtriebsseitige ausgesparte Oberfläche mit
einer im Querschnitt gebogenen Form ausgebildet ist. Die Abtriebsscheibe
ist so angeordnet, dass sie sich relativ zu der Antriebswelle dreht und
die äußere Umfangsoberfläche der
Antriebswelle umgibt, wobei ihre abtriebsseitige ausgesparte Oberfläche so angeordnet
ist, dass sie der antriebsseitigen ausgesparten Oberfläche der
Antriebswelle in der axialen Richtung gegenüberliegt. Ein Paar Antriebsrollen
ist zwischen der antriebsseitigen ausgesparten Oberfläche der
Antriebsscheibe und der abtriebsseitigen ausgesparten Oberfläche der
Abtriebswelle in der Weise angeordnet, dass sie sich relativ zu
der Antriebsscheibe und der Abtriebsscheibe drehen. Die Antriebsrollen
werden durch Drehzapfen drehbar gehalten. Die Drehachsen der Antriebsrollen sind
im rechten Winkel zu den Achsen der Drehzapfen, die später beschrieben
werden, angeordnet.
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Die
Drehzapfen sind in der Weise unterstützt, dass sie sich um ihre
Achsen relativ zu dem Gehäuse
drehen und sich in der axialen Richtung bewegen. Die Achsen der
Drehzapfen erstrecken sich parallel zueinander in der tangentialen
Richtung relativ zu der Antriebswelle an symmetrischen Positionen,
wobei die Antriebswelle in einem gleichen Abstand dazwischen angeordnet
ist. Auf den Querschnitten der Antriebsscheibe und der Abtriebsscheibe,
die in der axialen Richtung einander gegenüberliegen, sind der Mittelpunkt
des Bogens der antriebsseitigen ausgesparten Oberfläche der
Antriebsscheibe und der Mittelpunkt des Bogens der abtriebsseitigen
ausgesparten Oberfläche
der Abtriebsscheibe an einem gemeinsamen Mittelpunkt des Bogens
angeordnet. Die axialen Mittelpunkte der Drehzapfen sind ferner
so angeordnet, dass sie mit den Mittelpunkten der entsprechenden
Bögen übereinstimmen.
Die Achsen der Drehzapfen definieren Neigungsachsen, längs derer
sich die entsprechenden Antriebsrollen derhen. Die Antriebsrollen
sind in der Weise aufgebaut, dass sie sphärisch vorstehende Oberflächen an
ihren Umfangsflächen
aufweisen, wobei die vorstehenden Oberflächen in einen Druckkontakt
(Punktkontakt) mit der antriebsseitigen ausgesparten Oberfläche der
Antriebsscheibe und mit der abtriebsseitigen ausgesparten Oberfläche der Abtriebsscheibe
gebracht werden. Die Drehzapfen werden durch die Betätigungselemente,
wie etwa Hydraulikzylinder, in den axialen Richtungen, jedoch in zueinander
entgegengesetzten Richtungen bewegt, wodurch sich die Antriebsrollen
um die Achsen drehen, die um einen Winkel geneigt sind, der dem
Betrag der Bewegung der Drehzapfen entspricht, wobei eine Änderung
der Drehzahl zwischen der Antriebsscheibe und der Abtriebsscheibe
ausgeführt
wird. In Übereinstimmung
mit der stufenlos veränderlichen Drehzahländerungsvorrichtung
des Toroid-Typs, die oben beschrieben wurde, werden die Drehkräfte der Abtriebsscheiben
des stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismus
für die
Vorderräder
und des stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismus
für die
Hinterräder
an die Vorderräder
und die Hinterräder
unabhängig
voneinander ausgegeben, um den ständigen Allradantrieb auszuführen. Bauformen
der Drehzapfen der stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsvorrichtung
des Toroid-Typs sind z. B. in der japanischen Patentoffenlegungsschrift
(Kokai) Nr. 269039/1997 (JP-A 9-269039) offenbart.
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Bei
der stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsvorrichtung
wird dann, wenn die Vorderräder
mit einem Lenkwinkel beaufschlagt werden, der Neigungswinkel der
Antriebswalzen des stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismus
für die
Vorderräder
gegenüber
dem Neigungswinkel der Antriebswalzen des stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismus
für die
Hinterräder
verändert,
um die vier Räder
bei einem geringen Leistungsverlust anzutreiben, während die
Differenz der Drehzahl zwischen den Vorderrädern und den Hinterrädern, wenn
das Fahrzeug eine Kurve fährt,
ohne Verwendung des mittleren Differentialgetriebes absorbiert wird.
Das heißt,
der Neigungswinkel der Antriebswalzen in dem stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismus
für die
Hinterräder
wird im Vergleich zu dem Neigungswinkel bei Geradeausfahrt geringfügig verringert
und der Neigungswinkel der Antriebswalzen in dem stufenlos veränderlichen Drehzahländerungsmechanismus
für die Vorderräder wird
im Vergleich zu dem Neigungswinkel bei Geradeausfahrt geringfügig vergrößert, so
dass die Drehzahl der Vorderräder
geringfügig
größer wird
als die Drehzahl bei Geradeausfahrt und die Drehzahl der Hinterräder geringfügig kleiner
wird als die Drehzahl bei Geradeausfahrt, wodurch die Drehzahl zwischen
den Vorderrädern
und den Hinterrädern
bei einer Kurvenfahrt mit einer Differenz beaufschlagt wird.
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Um
das Bremsphänomen
bei engen Kurven zu bewältigen,
das auf Grund einer Drehzahldifferenz zwischen den Vorderrädern und
den Hinterrädern auftritt,
wenn ein Allradantrieb-Fahrzeug eine Kurvenfahrt ausführt, arbeitet
die stufenlos veränderliche Drehzahländerungsvorrichtung
in der Weise, dass die Vorderräder
sich schneller drehen als bei Geradeausfahrt und die Hinterräder sich
langsamer drehen als bei Geradeausfahrt in Abhängigkeit von dem Lenkwinkel,
vorausgesetzt, dass die Vorderräder
und die Hinterräder
einen gleichen Reifendurchmesser besitzen. Die Betätigung der
Lenkräder
um einen großen
Lenkwinkel ist jedoch gewöhnlich
auf eine Fahrt bei geringer Geschwindigkeit beschränkt. Damit
sich bei einer Kurvenfahrt des Fahrzeugs die Hinterräder langsamer
drehen als bei einer Geradeausfahrt, muss deswegen der stufenlos
veränderliche Drehzahländerungsmechanismus
für die
Hinterräder einen
Toleranzbereich besitzen, um die Antriebswalzen bei einer Kurvenfahrt
zusätzlich
zu dem Bereich eines maximalen Neigungswinkels der Antriebsrollen auf
der Drehzahlverringerungsseite weiter zu der Drehzahlverringerungsseite
zu neigen als bei einer Geradeausfahrt. Um einen Toleranzbereich,
der bei Geradeausfahrten nicht verwendet wird, für den Drehzahländerungsbereich
des stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismus
für die
Hinterräder
auf der Drehzahlverringerungsseite zu schaffen, ist es erforderlich,
den maximalen Außendurchmesser
der Abtriebsscheibe weiter zu vergrößern. Eine Vergrößerung des
maximalen Außendurchmessers
der Abtriebsscheibe bedeutet eine Vergrößerung des Gewichts der Abtriebsscheibe
sowie eine Vergrößerung der
Trägheitskraft,
wodurch die Bremsleistung beeinträchtigt wird und die Kosten erhöht werden.
Wenn es erforderlich ist, bei einer Vergrößerung der Abmessung der Abtriebsscheibe die
Abmessung des Gehäuses
zu vergrößern, vergrößert sich
der Grad der Unannehmlichkeiten weiter. Während der Lenkoperation müssen des
Weiteren sowohl die Hinterräder
als die Vorderräder
gleichzeitig zu der Drehzahlverringerungsseite und zu der Drehzahlvergrößerungsseite
gesteuert werden, wobei die Geschwindigkeit der Geradeausfahrt als
eine Referenz dient. Deswegen wird die Steuerungsoperation komplex
und kann nicht stabil ausgeführt
werden.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neuartige Vorrichtung
zum Ändern
der Drehzahlen der Vorderräder
und der Hinterräder
in einem Allradantrieb-Fahrzeug zu schaffen, die das Auftreten des
Bremsphänomens
bei engen Kurven verhindert und zum Zeitpunkt der Kurvenfahrt des Fahrzeugs
die gleichmäßige Kurvenfahrt
sicherstellt durch eine verhältnismäßig einfache
Steuerungsoperation, ohne den Aufbau zu verändern. Diese Aufgabe wird gelöst mittels
eines Allradantrieb-Fahrzeugs gemäß Anspruch 1.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neuartige
Vorrichtung zum Ändern der
Drehzahlen der Vorderräder
und der Hinterräder in
einem Allradantrieb-Fahrzeug zu schaffen, die das Auftreten des
Bremsphänomens
bei engen Kurven verhindert, wenn das Fahrzeug Kurven fährt, und eine
gleichmäßige Kurvenfahrt
des Fahrzeugs ermöglicht,
indem Drehkräfte
an die Vorderräder
und an die Hinterräder
von der Abtriebsscheibe des stufenlos veränderlichen Drehzahländerungsmechanismus
für die
Vorderräder
und von der Abtriebsscheibe des stufenlos veränderlichen Drehzahländerungsmechanismus
für die
Hinterräder
unabhängig
ausgegeben werden, um die ständige
Allradantrieb-Operation zu realisieren, ohne die Notwendigkeit der
Bereitstellung eines zusätzlichen
Toleranzbereichs, der bei Geradeausfahrt nicht verwendet wird, für den Drehzahländerungsbereich
des stufenlos veränderlichen Drehzahländerungsmechanismus
für die
Hinterräder auf
der Drehzahlverringerungsseite, um eine verhältnismäßig einfache Steuerungsoperation
zu ermöglichen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein Allradantrieb-Fahrzeug geschaffen mit einer Vorrichtung
zum Ändern
der Drehzahlen der Vorderräder und
der Hinterräder
in dem Allradantrieb-Fahrzeug, die einen stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismus
für die
Vorderräder
aufweist, der die Eingangsdrehzahl ändert und sie an die Vorderrad-Antriebswellen
ausgibt, und einen stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismus
für die Hinterräder aufweist,
der die Eingangsdrehzahl ändert
und sie an die Hinterrad Antriebswellen ausgibt, so dass die Vorderräder und
die Hinterräder
auf Grund der stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismen
unabhängig
voneinander mit stufenlos veränderlichen
Drehzahlen angetrieben werden können,
wobei die Vorrichtung zum Ändern der
Drehzahlen der Vorderräder
und der Hinterräder umfasst:
ein
Detektormittel zum Detektieren der Betriebszustände des Fahrzeugs;
einen
Lenkwinkelsensor zum Erfassen des Lenkwinkels des Fahrzeugs; und
eine
Steuereinheit zum veränderlichen
Steuern der Drehzahlen des stufenlos veränderlichen Drehzahländerungsmechanismus
für die
Vorderräder
und des stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismus
für die
Hinterräder
anhand der durch das Detektormittel detektierten Betriebszustände des
Fahrzeugs;
wobei die Steuereinheit ein Soll-Drehzahländerungsverhältnis, das
aus dem Fahrzeugbetriebszuständen erhalten
wird, als ein Soll-Drehzahländerungsverhältnis für die Hinterräder in dem
stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismus
für die
Hinterräder
setzt und ein Drehzahländerungsverhältnis, das
aus dem Soll-Drehzahländerungsverhältnis und aus
einem durch den Lenkwinkelsensor detektierten Lenkwinkel erhalten
wird, als ein Soll-Drehzahländerungsverhältnis für die Vorderräder in dem
stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismus
für die
Vorderräder
setzt.
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Es
ist erwünscht,
dass die Steuereinheit das Soll-Drehzahländerungsverhältnis für die Vorderräder in Übereinstimmung
mit einer vorgegebenen Gleichung, die das Soll-Drehzahländerungsverhältnis und
den Lenkwinkel als Variable verwendet, erhält.
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Es
ist erwünscht,
dass die Steuereinheit das Soll-Drehzahländerungsverhältnis für die Vorderräder, das
dem Lenkwinkel entspricht und durch das Soll-Drehzahländerungsverhältnis als
Referenz bestimmt ist, aus dem Soll-Drehzahländerungsverhältnis und
aus dem durch den Lenkwinkelsensor detektierten Lenkwinkel anhand
eines Kennfeldes, das im Voraus unter Verwendung des Lenkwinkels
und des Soll-Drehzahländerungsverhältnisses
für die
Vorderräder
als Koordinatenachsen gebildet worden ist, erhält.
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Es
ist erwünscht,
dass die Steuereinheit das Soll-Drehzahländerungsverhältnis für die Vorderräder, das
dem Lenkwinkel entspricht und über
einen gesamten Bereich des Soll-Drehzahländerungsverhältnisses
aus einer Näherungsgleichung,
die den Lenkwinkel nur als eine Variable verwendet, in Übereinstimmung
mit dem durch den Lenkwinkelsensor detektierten Lenkwinkel erhält.
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Es
ist erwünscht,
dass die Steuereinheit das Soll-Drehzahländerungsverhältnis für die Vorderräder durch
Erhalten eines korrigierten Drehzahländerungsverhältnisses
zum Erhalten des Soll-Drehzahländerungsverhältnisses
für die
Vorderräder,
das dem durch den Lenkwinkelsensor detektierten Lenkwinkel entspricht,
in Übereinstimmung
mit einer vorgegebenen Gleichung und durch Addieren des korrigierten
Drehzahländerungsverhältnisses
zu dem Soll-Drehzahländerungsverhältnis für die Hinterräder erhält.
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Es
ist erwünscht,
dass die Steuereinheit das Soll-Drehzahländerungsverhältnis für die Vorderräder durch
Erhalten eines korrigierten Drehzahländerungsverhältnisses,
das dem durch den Lenkwinkelsensor detektierten Lenkwinkel entspricht,
anhand eines Kennfeldes, das im Voraus unter Verwendung des Lenkwinkels
und des korrigierten Drehzahländerungsverhältnisses
als Koordinatenachsen gebildet wird, zum Erhalten des Soll-Drehzahländerungsverhältnisses
für die
Vorderräder,
das dem Lenkwinkel entspricht und durch das Soll-Drehzahländerungsverhältnis als
eine Referenz bestimmt wird, und durch Addieren des korrigierten
Drehzahländerungsverhältnisses
zu dem Soll-Drehzahländerungsverhältnis für die Hinterräder erhält.
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Es
ist erwünscht,
dass die Steuereinheit das Soll-Drehzahländerungsverhältnis für die Vorderräder durch
Erhalten eines korrigierten Drehzahländerungsverhältnisses
zum Erhalten des Soll-Drehzahländerungsverhältnisses
für die
Vorderräder,
das dem Lenkwinkel entspricht, über
einen gesamten Bereich des Soll-Drehzahländerungsverhältnisses
aus einer Näherungsgleichung,
die den Lenkwinkel nur als eine Variable verwendet, in Übereinstimmung
mit dem durch den Lenkwinkelsensor detektierten Lenkwinkel und durch
Addieren des korrigierten Drehzahländerungsverhältnisses
zum dem Soll-Drehzahländerungsverhältnis für die Hinterräder erhält.
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Es
ist erwünscht,
dass sowohl der stufenlos veränderliche
Drehzahländerungsmechanismus
für die
Vorderräder
als auch der stufenlos veränderliche Drehzahländerungsmechanismus
für die
Hinterräder durch
eine stufenlos veränderliche
Drehzahländerungsvorrichtung
des Toroid-Typs gebildet ist, die eine Antriebsscheibe für die Aufnahme
einer Antriebskraft, eine Abtriebsscheibe, die gegenüber der Antriebsscheibe
angeordnet ist und mit den Vorderrad-Antriebswellen oder mit den
Hinterrad-Antriebswellen kraftschlüssig gekoppelt ist, und Antriebsrollen,
die zwischen der Antriebsscheibe und der Abtriebsscheibe angeordnet
sind, um sich in geneigter Weise zu drehen und um Kontaktpunkte
mit der Antriebsscheibe und mit der Abtriebsscheibe zu ändern, um
die Drehzahl der Antriebsscheibe stufenlos zu ändern und um die Drehung der
Abtriebsscheibe zu übertragen,
umfasst.
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Es
ist erwünscht,
dass die Steuereinheit einen Soll-Neigungswinkel der Antriebsrollen
für die Vorderräder in dem
stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismus
für die
Vorderräder bzw.
einen Sollneigungswinkel der Antriebsrollen für die Hinterräder in dem
stufenlos veränderlichen Drehzahländerungsmechanismus
für die
Hinterräder auf
das Soll-Drehzahländerungsverhältnis für die Vorderräder bzw.
auf das Soll Drehzahländerungsverhältnis für die Hinterräder setzt,
um den stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismus
für die
Vorderräder
und den stufenlos veränderlichen Drehzahländerungsmechanismus
für die
Hinterräder anhand
des Soll-Neigungswinkels für
die Vorderräder
bzw. des Soll-Neigungswinkels für
die Hinterräder
zu steuern.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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1 ist
eine Draufsicht, die ein Allradantrieb-Fahrzeug schematisch darstellt,
das mit einer Vorrichtung zum Ändern
der Drehzahlen der Vorderräder
und der Hinterräder
versehen ist;
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2 ist
eine vertikal geschnittene Ansicht der Vorrichtung zum Ändern der
Drehzahlen der Vorderräder
und der Hinterräder
des in 1 gezeigten Allradantrieb-Fahrzeugs;
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3 ist
eine Darstellung, die eine geometrische Beziehung zwischen dem Lenkwinkel ζ und den
Vorderrädern
und den Hinterrädern
darstellt;
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4 ist
eine Darstellung des Aufbaus von Hauptabschnitten zur Erläuterung
einer Beziehung zwischen dem Neigungswinkel ϕ der Antriebsrollen und
dem Drehzahländerungsverhältnis in
der stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsvorrichtung des
Toroid-Typs; und
-
5 ist
eine graphische Darstellung, die eine Beziehung zwischen dem Lenkwinkel ϛ und
dem Betrag Δϕ der
Korrektur des Neigungswinkels in der Vorrichtung zur Änderung
der Drehzahlen der Vorderräder
und der Hinterräder
des Allradantrieb-Fahrzeugs gemäß der Erfindung.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Ausführungsformen
des Allradantrieb-Fahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Ändern
der Drehzahlen der Vorderräder
und der Hinterräder
in dem Allradantrieb-Fahrzeug werden nun unter Bezugnahme auf die
beigefügte
Zeichnung beschrieben. In 1 ist ein
Allradantrieb-Fahrzeug 1, das mit einer Vorrichtung zum Ändern der
Drehzahlen der Vorderräder
und der Hinterräder
gemäß der vorliegenden
Erfindung ausgerüstet
ist, mit einem Motor 2, einem Drehmomentumsetzer 2 an
der Abtriebsseite des Motors, einer Kupplungseinheit 4 an der
Rückseite
des Drehmomentumsetzers 3 und einer stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsvorrichtung 6 des
Typs mit Doppelhohlraum-Toroid, die an der Hauptwelle 5 an
der Abtriebsseite der Kupplungseinheit 4 angeordnet ist,
versehen. Die stufenlos veränderliche
Drehzahländerungsvorrichtung 6 wird
später
beschrieben. Die Kupplungseinheit 4 ist durch ein Planetenrad
gebildet, das in den Vorwärtslauf
und den Rückwärtslauf
geändert
werden kann, und mit einem Ringrad, einem Träger und einer Kupplung, die
wahlweise mit dem Gehäuse
gekoppelt werden kann, ausgerüstet.
Ein Teil der Antriebskraft, die von der stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsvorrichtung 6 ausgegeben
wird, wird an eine Vortriebswelle 7 zum Antreiben der Vorderräder, an
ein Differentialgetriebe 8 für die Vorderräder, das mit
der Vortriebswelle 7 zum Antreiben der Vorderräder verbunden
ist, sowie an Antriebs wellen 9, 9 des rechten
und des linken Vorderrads an der Abtriebsseite des Differentialgetriebes 8 für die Vorderräder sowie
die Vorderräder 10, 10,
die an den Vorderrad Antriebswellen 9, 9 angebracht
sind, übertragen.
Die restliche Antriebskraft, die von der stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsvorrichtung 6 ausgegeben
wird, wird an eine Vortriebswelle 11 zum Antreiben der
Hinterräder,
ein Differentialgetriebe 12 für die Hinterräder, das
mit der Vortriebswelle 11 verbunden ist, zum Antreiben
der Hinterräder,
sowie an Antriebswellen 13, 13 des rechten und
des linken Hinterrads an der Abtriebsseite des Differentialgetriebes 12 für die Hinterräder sowie
die Hinterräder 14, 14,
die an den Hinterrad Antriebswellen 13, 13 angebracht
sind, ausgegeben. Die Vorderräder 10, 10 werden
gelenkt, wenn ein Fahrer ein Lenkrad 15 dreht.
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Ein
Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 16 ist an der stufenlos
veränderlichen
Drehzahländerungsvorrichtung 6 nahe
an einem Zahnrad an einem Leistungsübertragungsdurchlass zu den
Hinterrädern 14 angeordnet.
Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 16 erfasst die Drehzahl
der Hinterräder
(entspricht der Fahrzeuggeschwindigkeit V). Ferner ist ein Vorderraddrehzahlsensor 17 an
der stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsvorrichtung 6 nahe
an einem Zahnrad an einem Leistungsübertragungsdurchlass zu den
Vorderrädern 10 angeordnet.
Ein Detektionssignal von dem Vorderraddrehzahlsensor 17 wird
in eine Steuereinheit 30 eingegeben, um die Änderung
der Drehzahl der stufenlos veränderlichen Drehzahländerungsvorrichtung 6 zu
steuern. Ein Lenkwinkelsensor 18 zum Detektieren des Lenkwinkels
des Lenkrads 15 erfasst den Lenkwinkel ζ der Vorderräder 10, 10 und
sendet ein Ausgangssignal an die Steuereinheit 30.
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Die
stufenlos veränderliche
Drehzahländerungsvorrichtung 6 ist
ferner mit einem Neigungswinkelsensor 19 für die Vorderräder versehen,
um den Ist-Neigungswinkel øaf
der Antriebsrolle 42 für
Vorderräder
in dem stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismus 6a für die Vorderräder, der später beschrieben
wird, zu detektieren, und mit einem Neigungswinkelsensor 20 für die Hinterräder, um
den Ist-Neigungswinkel øar
der Antriebsrolle 42 für
Hinterräder
in dem stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismus 6b für die Hinterräder, der
später
beschrieben wird, zu detektieren, versehen. Um die Bewegung der
Drehzapfen 43 des stufenlos veränderlichen Drehzahländerungsmechanismus 6a für die Vorderräder und
des stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismus 6b für die Hinterräder, die
später
beschrieben werden, zu steuern, sind ein Hydraulikservokreis 21 für die Vorderräder und
ein Hydraulikservokreis 22 für die Hinterräder für die (nicht
gezeigten) Hydraulikzylinder zum Betätigen der Drehzapfen 43 angeordnet,
die den stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismen 6a und 6b entsprechen.
Wie später beschrieben
wird, werden die Neigungswinkel der Antriebsrollen 42 gemäß dem Bewegungsbetrag
der Drehzapfen 43 definiert. Wie später genauer beschrieben wird,
entsprechen die Soll-Neigungswinkel der Antriebsrollen 42 in
den stufenlos veränderlichen Drehzahländerungsmechanismen 6a und 6b den Soll-Drehzahländerungsverhältnissen
der stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismen 6a und 6b.
Ein Erfassungssignal von dem Neigungswinkelsensor 19 für die Vorderräder wird
in den Hydraulikservokreis 21 für die Vorderräder eingegeben
und ein Erfassungssignal von dem Neigungswinkelsensor 20 für die Hinterräder wird
in den Hydraulikservokreis 22 für die Hinterräder eingegeben.
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Die
Steuereinheit 30 ist mit einem vorgegebenen Drehzahländerungskennfeld
versehen, das den Gaspedal-Betätigungsbetrag
Ac, wie etwa den Gaspedal-Schubbetrag des Allradantrieb-Fahrzeugs 1,
die Fahrzeuggeschwindigkeit V und die Motordrehzahl Ne umfasst.
Der Gaspedal-Betätigungsbetrag
Ac kann z. B. durch ein (nicht gezeigtes) Potentiometer detektiert
werden, das den Betrag der Betätigung
des Gaspedals detektiert. Die Fahrzeuggeschwindigkeit kann durch
den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 16 detektiert werden.
Ferner kann die Motordrehzahl Ne durch das Detektieren der Drehzahl
des Schwungrads des Motors 2 z. B. unter Verwendung eines
Motordrehzahlsensors, der nicht gezeigt ist, detektiert werden.
Dieses Potentiometer, der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 16 und
der Motordrehzahlsensor bilden Detektormittel zum Detektieren der
Betriebsbedingungen des Fahrzeugs, wobei Erfassungssignale, die
durch die Detektormittel erhalten werden, in die Steuereinheit 30 eingegeben werden.
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Die
Steuereinheit 30 setzt ein Soll-Drehzahländerungsverhältnis, das
anhand der durch die Detektormittel detektierten Betriebsbedingungen
des Fahrzeugs erhalten wird, auf ein Soll-Drehzahländerungsverhältnis für die Hinterräder (entspricht
einem Soll-Neigungswinkel ϕcr für die Hinterräder) in
dem stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismus 6a für die Hinterräder (sendet
das Soll-Drehzahländerungsverhältnis als
ein Soll-Drehzahländerungsverhältnis für die Hinterräder an den
Hydraulikservokreis 22 für die Hinterräder) und
setzt ein Drehzahländerungsverhältnis, das
anhand des Soll-Drehzahländerungsverhältnisses
und des durch den Lenkwinkel-Erfassungssensor 18 detektierten
Lenkwinkels ζ erhalten
wird, auf ein Soll-Drehzahländerungsverhältnis für die Vorderräder (entspricht
einem Soll-Neigungswinkel ϕcf für die Vorderräder) in
dem stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismus 6b für die Vorderräder (sendet
das Drehzahländerungsverhältnis als
ein Soll-Drehzahländerungsverhältnis für die Vorderräder an den
Hydraulikservokreis 21 für die Vorderräder). Die
Hydraulikservokreise 21 und 22 empfangen den Soll-Neigungswinkel ϕcf
für die
Vorderräder
und den Soll-Neigungswinkel ϕcr für die Hinterräder, die
von der Steuereinheit 30 ausgegeben werden, empfangen den Ist-Neigungswinkel ϕaf
für die
Vorderräder,
der durch den stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismus 6a für die Vorderräder detektiert
wird, und empfangen den Ist-Neigungswinkel ϕar für die Hinterräder, der
durch den stufenlos veränderlichen Drehzahländerungsmechanismus 6b für die Hinterräder detektiert
wird. In Reaktion auf diese Eingabedarften werden Steuersignale
Uf und Ur an die Hydraulikservokreise 21 und 22 ausgegeben,
um dadurch den Hydraulikdruck der Hydraulikzylinder zu steuern,
die die Betätigungselemente
der stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismen 6a und 6b sind,
um die Verlagerung in der Richtung der Neigungsachse der Drehzapfen 43 zu
steuern, um die geneigte Drehung der Antriebsrollen 42 zu
steuern und um die Änderung
der Drehzahl in den stufenlos veränderlichen Drehzahländerungsmechanismen 6a und 6b zu
steuern. Die Steuerung der Neigungswinkel der stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismen 6a und 6b durch
die Steuereinheit 30 wird später genau beschrieben.
-
Wenn
das Fahrzeug in der dargestellten Ausführungsform eine Kurvenfahrt
ausführt,
setzt die Steuereinheit 30 das Soll-Drehzahländerungsverhältnis auf
einen Soll-Neigungswinkel ϕcr für die Hinterräder (entspricht
einem Soll-Drehzahländerungsverhältnis für die Hinterräder) in
dem stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismus 6b für die Hinterräder und
sendet es als einen Befehls neigungswinkel für die Hinterräder an den
Hydraulikservokreis 22 für die Hinterräder. Dann
erhält
die Steuereinheit 30 in einem Korrekturkreis 31 anhand
des Lenkwinkels ζ,
eines Betrags Δϕ (positiver
Wert) zum Korrigieren des Neigungswinkels als eine Differenz zwischen
dem Soll-Neigungswinkel ϕcr für die Hinterräder (entspricht
dem Soll-Drehzahländerungsverhältnis für die Hinterräder) und
dem Soll-Neigungswinkel ϕcf für die Vorderräder (entspricht
dem Soll Drehzahländerungsverhältnis für die Vorderräder) und
berechnet des Weiteren einen Soll-Neigungswinkel ϕcf für die Vorderräder durch
Addieren des Betrags Δϕ der
Korrektur des Neigungswinkels zu dem Soll-Neigungswinkel ϕcr
für die
Hinterräder
und sendet ihn als einen Befehlsneigungswinkel für die Vorderräder an den
Hydraulikservokreis 21 für die Vorderräder. Das
heißt,
der Soll-Neigungswinkel ϕcf für die Vorderräder, der
dem Soll-Drehzahländerungsverhältnis für die Vorderräder entspricht,
wird berechnet, indem der Betrag Δϕ zur
Korrektur des Neigungswinkels zu dem Soll-Neigungswinkel ϕcr
für die Hinterräder, der
dem Soll-Drehzahländerungsverhältnis für die Hinterräder entspricht,
addiert wird. Einzelheiten werden später beschrieben.
-
Im
Folgenden wird die stufenlos veränderliche
Drehzahländerungseinrichtung 6 des
Toroid-Typs unter Bezugnahme auf 2 beschrieben.
In 2 sind die gleichen Bauelemente wie jene, die
in 1 gezeigt sind, durch die gleichen Bezugszeichen
angegeben und ihre Beschreibung wird nicht wiederholt. In 2 umfasst
die stufenlos veränderliche
Drehzahländerungsvorrichtung 6 eine
Hauptwelle 5, die durch ein Gehäuse 60 unterstützt wird, und
den stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismus 6a für die Vorderräder und
den stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismus 6b für die Hinterräder 6b,
die in der axialen Richtung der Hauptwelle 5 beabstandet
angeordnet sind. Der Ausgang des Motors 2 wird von dem
Drehmomentumsetzer 3 durch die Kupplungseinheit 4 in die
Hauptwelle 5 eingegeben. Der stufenlos veränderliche
Drehzahländerungsmechanismus 6a für die Vorderräder ändert die
Eingangsdrehzahl der Hauptwelle 5 und gibt sie an die Vorderrad-Antriebswellen 9 aus.
Des Weiteren ändert
der stufenlos veränderliche
Drehzahländerungsmechanismus 6b für die Hinterräder die
Eingangsdrehzahl der Hauptwelle 5 und gibt sie an die Hinterrad-Antriebswellen 13 aus.
Die stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismen 6a und 6b werden
durch die Steuereinheit 30 in der Weise gesteuert, dass
sie die Drehzahlen der Vorderräder 10, 10 und
der Hinterräder 14, 14 unabhängig voneinander
stufenlos variieren.
-
Der
stufenlos veränderliche
Drehzahländerungsmechanismus 6a für die Vorderräder und
der stufenlos veränderliche
Drehzahländerungsmechanismus 6b für die Hinterräder sind
im Wesentlichen in der gleichen Weise gebildet. Deswegen wird der
stufenlos veränderliche
Drehzahländerungsmechanismus 6a für die Vorderräder kurz
beschrieben. Der stufenlos veränderliche
Drehzahländerungsmechanismus 6a für die Vorderräder enthält eine
Antriebsscheibe 40, die an der Hauptwelle 5 befestigt
ist und in der axialen Richtung der Hauptwelle 5 eine Oberfläche aufweist,
die zu einer ausgesparten Oberfläche
der Antriebsseite mit einer Bogenform im Querschnitt sowie eine
Abtriebsscheibe 41, die in der axialen Richtung der Hauptwelle 5 eine
Oberfläche
aufweist, die zu einer ausgesparten Oberfläche der Abtriebsseite mit einer
Bogenform im Querschnitt aufweist. Die Abtriebsscheibe 41 ist
so angeordnet, dass sie sich relativ zu der Hauptwelle 50 dreht
und die äußere Umfangsoberfläche der
Hauptwelle 5 umgibt, wobei die ausgesparte Oberfläche der
Ab triebsseite hiervon der ausgesparten Oberfläche der Antriebsseite der Antriebsscheibe 40 in
der axialen Richtung gegenüberliegt.
Ein Paar Antriebsrollen 42 sind zwischen der antriebsseitigen
ausgesparten Oberfläche der
Antriebsscheibe 40 und der abtriebsseitigen ausgesparten
Oberfläche
der Abtriebsscheibe 41 in der Weise angeordnet, dass sie
sich relativ zu der Antriebsscheibe 40 und der Abtriebsscheibe 41 frei
drehen. Die Drehachsen der Antriebsrollen 42 sind so angeordnet,
dass sie rechte Winkel mit den Achsen der Drehzapfen 43 bilden,
die später
beschrieben werden. Die Antriebsrollen 42 sind so gebildet,
dass sie sphärische
vorstehende Oberflächen
längs ihres Umfangs
besitzen, wobei die vorstehenden Oberflächen in einen Druckkontakt
(Punktkontakt) mit der antriebsseitigen ausgesparten Oberfläche der
Antriebsscheibe 40 und mit der abtriebsseitigen ausgesparten
Oberfläche
der Abtriebsscheibe 41 gelangen.
-
Die
Antriebsrollen 42 werden durch die Drehzapfen 43 drehbar
unterstützt.
Die Drehzapfen 43 werden so unterstützt, dass sie sich auf den
Achsen (Achsen in Übereinstimmung
mit der in 4 gezeigten Neigungsachse 55)
relativ zu dem Gehäuse 60 drehen
und sich in der axialen Richtung bewegen. Die Achsen der Drehzapfen 43 erstrecken
sich parallel zueinander in der tangentialen Richtung in Bezug auf
die Hauptwelle 5 (in 2 in Richtung
nach vorn und hinten) an symmetrischen Positionen, wobei die Hauptwelle 5 in
einem gleichen Abstand dazwischen sandwichartig angeordnet ist.
Der Mittelpunkt des Bogens (nicht gezeigt) der antriebsseitigen
ausgesparten Oberfläche
der Antriebsscheibe 40 und der Mittelpunkt des Bogens (nicht
gezeigt) der abtriebsseitigen ausgesparten Oberfläche der
Abtriebsscheibe 41 sind an einem gemeinsamen Mittelpunkt
des Bogens an dem Querschnitt (in 2 gezeigter Querschnitt)
der Antriebsscheibe 40 und der Abtriebsscheibe 41,
die in der axialen Richtung der Hauptwelle 5 aneinander
gegenüberliegen,
angeordnet. Des Weiteren sind die Achsen der Drehzapfen 43 so
angeordnet, dass sie mit den Mittelpunkten der entsprechenden Bögen übereinstimmen.
Des Wieteren definieren die Achsen der Drehzapfen 43 die
Neigungsachse 55 (siehe 4) der entsprechenden Antriebsrollen 42.
Durch Bewegen der Drehzapfen 43 in den axialen Richtungen
und in den entgegengesetzten Richtungen durch die (nicht gezeigten)
Hydraulikzylinder, die die früher
beschriebenen Betätigungselemente
darstellen, werden die Antriebsrollen 42 auf der Neigungsachse 55 um
einen Neigungswinkel ϕ (siehe 4) geneigt,
der dem Bewegungsbetrag der Drehzapfen 43 entspricht. Die
Kontaktpunkte werden zwischen den Antriebsrollen 42 und den
beiden Scheiben 41 und 41 gemäß der geneigten Drehung der
Antriebsrollen 42 variiert, wodurch die Drehzahl der Antriebsscheibe 40 stufenlos
verändert
wird, und wird an die Abtriebsscheibe 41 übertragen,
um die Drehzahl zwischen der Antriebsscheibe 40 und der
Abtriebsscheibe 41 zu ändern.
Die stufenlos veränderliche
Drehzahländerungsvorrichtung 6, die
den auf diese Weise gebildeten stufenlos veränderlichen Drehzahländerungsmechanismus 6a für die Vorderräder und
den stufenlos veränderlichen Drehzahländerungsmechanismus 6b für die Hinterräder enthält, arbeitet,
um die Drehkräfte
der Abtriebsscheiben 41 des stufenlos veränderlichen Drehzahländerungsmechanismus 6a für die Vorderräder und
des stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismus 6b für die Hinterräder an die Vorderräder 10, 10 bzw.
die Hinterräder 14, 14 unabhängig voneinander
auszugeben, um den ständigen Allradantrieb
zu realisieren. Wie aus der vorhergehenden Beschreibung klar ist,
bilden der stufenlos veränderliche
Drehzahländerungsmechanismus 6a für die Vorderräder und
der stufenlos veränderliche Drehzahländerungsmechanismus 6b für die Hinterräder jeweils
einen stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismus
des Toroid- Typs
mit einem Hohlraum. Deswegen bildet die stufenlos veränderliche
Drehzahländerungsvorrichtung 6 eine
stufenlos veränderliche
Drehzahländerungsvorrichtung des
Toroid-Typs mit doppeltem Hohlraum.
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Bei
dem stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismus 6a für die Vorderräder wird die
Drehung der Abtriebsscheibe 41 an die rechten und linken
Vorderräder 10, 10 von
der Vortriebswelle 7 für
die Vorderräder
durch eine Kettenübertragungsvorrichtung 47 mit
Kettenrädern 44 und 45 und
einer Kette 46 und über
einen Zahnradmechanismus 48 mit einem Freilaufzahnrad,
um die Drehrichtung in Übereinstimmung
mit den Hinterrädern 14, 14 zu bringen, übertragen.
Die Vorderrad-Antriebskraft wird auf die rechten und linken Vorderräder 10, 10 in Übereinstimmung
mit den Drehzahlen, die für
das innere Rad und für
das äußere Rad
in Reaktion auf den Lenkwinkel ζ des
Lenkrads 15 über
das Differentialgetriebe 8 für die Vorderräder, das
mit der Vortriebswelle 7 für die Vorderräder gekoppelt
ist, verteilt. In dem stufenlos veränderlichen Drehzahländerungsmechanismus 6b für die Hinterräder wird
die Drehung der Abtriebsscheibe 41 an die Vortriebswelle 11 für die Hinterräder von
einer Kettenübertragungsvorrichtung 52 mit
Kettenrädern 49 und 50 und
einer Kette 51 durch ein Zahnrad 54 auf einer
Gegenwelle 53 und ein Zahnrad 55 auf der Vortriebswelle 11 für die Hinterräder, die
konzentrisch mit der Hauptwelle 5 angeordnet sind, übertragen.
Die Drehung der Vortriebswelle 11 für die Hinterräder wird
an die rechten und linken Hinterräder 14, 14 übertragen.
Die Hinterrad Antriebskraft wird auf die rechten und linken Hinterräder 14, 14 in Übereinstimmung
mit den Drehzahlen, die für
das innere Rad und für
das äußere Rad verschieden
sind, durch das Differentialgetriebe 12 für die Hinterräder, das
mit der Vortriebswelle 11 für die Hinter räder gekoppelt
ist, verteilt. Die Vorderraddrehzahl Nf wird durch einen Vorderrad-Drehzahlsensor 17,
der für
einen Zahnradmechanismus 48, wie etwa ein Kettenrad 45 oder
ein Freilaufrad auf der Abtriebsseite der Kettenübertragungsvorrichtung 47,
vorgesehen ist, erfasst und die Hinterraddrehzahl Nr wird durch
einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 16 erfasst, der z.
B. für
das Zahnrad an der Abtriebsseite der Gegenwelle 53 vorgesehen
ist.
-
Im
Folgenden wird unter Bezugnahme auf 3 eine geometrische
Beziehung zwischen dem Lenkwinkel ζ und dem Vorder- und Hinterrädern 14, 14 beschrieben.
Wie aus der in 3 gezeigten Beziehung leicht
erkannt werden kann, gibt es eine Beziehung (Theorie von Ackermann-Jeantaud),
die durch die folgende Gleichung ausgedrückt wird, zwischen dem Lenkwinkel ζ und den
Kurvenradien Rf und Rr der Vorder- bzw. Hinterräder 10, 14. Rf = Rr/cos ζ
-
Wie
ebenfalls aus der obigen Gleichung leicht erkannt werden kann, wird
der Kurvenradius Rf des Vorderrads 10 größer als
der Kurvenradius Rr des Hinterrads 14, da |cosζ| ≤ 1.
-
Wenn
die Vorder- und Hinterräder 10 und 14 einen
gleichen Reifendurchmesser aufweisen, sollten sich die Drehzahlen
Nf, Nr der Vorder- und Hinterräder
proportional zum Kurvenradius ändern,
so dass die Drehzahlen der Vorder- und Hinterräder 10 und 14 untereinander
gleich werden, d. h. Nf
= Nr/cos ζ (d.
h. Nf/Nr = 1/cos ζ) (2)
-
Diese
Beziehung ist weder für
die Radgeschwindigkeit noch für
die Drehzahl (min–1) der Achsenwelle relevant.
-
Im
Folgenden wird unter Bezugnahme auf 4 eine Beziehung
zwischen dem Neigungswinkel ϕ der Antriebsrollen 42 und
der Drehzahl N3 der Abtriebswellen der stufenlos
veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismen 6a und 6b beschrieben.
Die Drehzahlen der Antriebsscheibe 40 und der Abtriebsscheibe 41 sind
durch N1 und N3 bezeichnet, die
Radien (Kontaktradien) an den Kontaktpunkten C1,
C3 der Antriebsscheibe 40, der
Abtriebsscheibe 41 und der Antriebsrollen 42 sind
durch r1 und r3 bezeichnet,
der kleinste Durchmesser zwischen der Hauptwelle 5 und
der Erstreckung der Kontaktoberfläche zwischen der Antriebsscheibe 40 und
der Abtriebsscheibe 41 (Erstreckung einer gebogenen Oberfläche der
beiden Scheiben 40 und 41, die in 4 im
Querschnitt gezeigt sind) ist durch e0 bezeichnet,
der Winkel zwischen einem Kontaktpunkt C1 und
einer axialsymmetrischen Oberfläche
zwischen den beiden Scheiben 40 und 41 um die
Neigungsachse 55 der Drehzapfen 43 (Oberfläche, die durch
den axialen Mittelpunkt zwischen den beiden Scheiben 40 und 41 und
durch die Neigungslinie 55 verläuft und im rechten Winkel zu
den Achsen der beiden Scheiben 40 und 41 in 4 angeordnet
ist) ist durch einen Neigungswinkel ϕ bezeichnet, ein Halbwinkel
zwischen den beiden Kontaktpunkten C1 und
C2 ist durch einen Halbflächenwinkel θ0 bezeichnet und ein Abstand von der Neigungsachse 55 der Drehzapfen 43 zu
den Kontaktpunkten C1, C3 der
Antriebsrollen 42, d. h. der Krümmungsradius des halben Toroids
ist durch r0 bezeichnet. Dann gilt die folgende
Gleichung aus der geometrischen Beziehung r0 + e0 = r0·cosϕ +
r1
= r0·cos (2θ0 – ϕ)
+ r3
-
Das
Verhältnis
von r1 zu r3 ist
dagegen umgekehrt proportional zu der Drehzahl der Antriebsscheibe 40 und
der Abtriebsscheibe 41 durch die Drehung der Antriebsrollen 42 als
eine Zwischendrehung. Aus dem Verhältnis von r1 und
r3 kann das Drehzahländerungsverhältnis e,
das ein Verhältnis
der Drehzahl N3 der Abtriebsscheibe 41 zu
der Drehzahl N1 der Antriebsscheibe 40 ist,
in Übereinstimmung
mit der folgenden Gleichung (3) erhalten werden. Dabei ist in dieser
Spezifikation das Drehzahländerungsverhältnis ein
Wert, der durch Dividieren der Abtriebsdrehzahl durch die Antriebsdrehzahl
erhalten wird. e
= N3/N1 = r1/r3
= (1 +
k0 – cos ϕ)/[(1
+ k0 – cos
(2θ0 – ϕ)] (3)wobei k0 ein Verhältnis ist, das ein geometrisches Merkmal
des halben Toroid-Hohlraums darstellt und als Hohlraumseitenverhältnis (=
e0/r0) bezeichnet wird.
-
Im
Folgenden wird eine Beziehung zwischen dem Neigungswinkel ϕf
der Antriebsrollen 42 der Vorderräder (nachfolgend einfach als
Neigungswinkel ϕf bezeichnet) in dem stufenlos veränderlichen Drehzahländerungsmechanismus 6a für die Vorderräder und
dem Neigungswinkel ϕr der Antriebsrollen 42 für die Hinterräder (nachfolgend
einfach als Neigungswinkel ϕr bezeichnet) in dem stufenlos
veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismus 6b für die Hinterräder beschrieben.
Die Drehzahlen der Vorderräder 10 und
der Hinterräder 14 werden
durch Nf bzw. Nr bezeichnet und die Drehzahlen der Abtriebsscheiben 41 des
stufenlos veränderlichen
Dreh zahländerungsmechanismus 6a für die Vorderräder und des
stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismus 6b für die Hinterräder werden
durch Nf3 bzw. Nr3 bezeichnet.
Wenn das Untersetzungsverhältnis
der Abtriebsscheibe 14 des stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismus 6a für die Vorderräder auf
die Vorderräder 10 durch
If bezeichnet wird und das Untersetzungsverhältnis der Abtriebsscheibe 14 des
stufenlos veränderlichen Drehzahländerungsmechanismus 6b für die Hinterräder auf
die Hinterräder 10 durch
Ir bezeichnet wird, gelten Nf = Nf3·If und
Nr = Nr3·Ir. Die Ausgangsdrehzahlen
der stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismen 6a und 6b werden
gewöhnlich so
gesetzt, dass sie bei dem gleichen Untersetzungsverhältnis verringert
werden wie die Drehzahlen der Räder.
Deswegen gilt If = Ir und somit werden Nf und Nr durch die folgende
Gleichung ausgedrückt Nf/Nr = Nf3/Nr3 (4)
-
Die
Eingangsdrehzahlen der stufenlos veränderlichen Drehzahländerungsmechanismen 6a und 6b für die Vorder-
und Hinterräder
sind die Drehzahl der Hauptwelle 5 und nehmen den gleichen
Wert an. Wenn Neigungswinkel ϕf und ϕr der Antriebsrollen 42, 42 der
stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismen 6a und 6b für die Gleichung (3)
verwendet werden, können
die folgenden Gleichungen aufgestellt werden Nf3 = N1·(1 + k0 – cos ϕf/[(1
+ k0 – cos
(2θ0 – ϕf)
Nr3 = N1·(1 + k0 – cos ϕr)/[(1
+ kp0 – cos
(2θ0 – ϕr)]
-
Aus
dem Quotienten der beiden obigen Gleichungen ergibt sich die folgende
Gleichung Nf3/Nr3 = 1/cos ζ
= {(1
+ k0 – cos ϕf)/[(1
+ k0 – cos
(2θ0 – ϕf))}/
{(1
+ k0 – cos ϕr)/[(1
+ k0 – cos
(2θ0 – ϕr)]} (5)
-
Mit
der obigen Gleichung (5) kann der Neigungswinkel ϕf der
Antriebsrollen 42 der Vorderräder in dem stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismus 6a für die Vorderräder durch
den Lenkwinkel ζ und
durch den Neigungswinkel ϕr der Antriebsrollen 42 in
dem stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismen 6b für die Hinterräder ausgedrückt werden.
Das heißt,
wenn der Neigungswinkel ϕr der Antriebswalzen 42 in
dem stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismus 6b für die Hinterräder und
der Lenkwinkel ζ bestimmt
werden, kann der Neigungswinkel ϕf der Antriebsrollen 42 des
stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismus 6a für die Vorderräder exklusiv
in der Weise bestimmt werden, dass sich das Bremsphänomen bei
engen Kurven nicht entwickeln wird. Wie aus der vorhergehenden Beschreibung
offensichtlich ist, entspricht der Neigungswinkel ϕf der
Antriebsrollen 42 des stufenlos veränderlichen Drehzahländerungsmechanismus 6a für die Vorderräder dem
Drehzahländerungsverhältnis des
stufenlos veränderlichen Drehzahländerungsmechanismus 6a für die Vorderräder und
der Neigungswinkel ϕr der Antriebsrollen 42 des
stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismus 6b für die Hinterräder entspricht
dem Drehzahländerungsverhältnis des
stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismus 6b für die Hinterräder. Mit
anderen Worten, das Drehzahländerungsverhältnis des
stufenlos veränderlichen Drehzahländerungsmechanismus 6a für die Vorderräder kann
durch den Neigungswinkel ϕf der Antriebsrollen 42 des
stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismus 6a für die Vorderräder ersetzt
werden und das Drehzahländerungsverhältnis des
stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismus 6b für die Hinterräder kann durch
den Neigungswinkel ϕr der Antriebsrollen 42 des
stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismus 6b für die Hinterräder ersetzt
werden. Gleichfalls kann das Soll-Drehzahländerungsverhältnis für die Vorderräder des
stufenlos veränderlichen Drehzahländerungsmechanismus 6a für die Vorderräder durch
den Soll-Neigungswinkel ϕcf der Antriebsrollen 42 für die Vorderräder in dem
stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismus 6a für die Vorderräder ersetzt
werden und das Soll Drehzahländerungsverhältnis für die Hinterräder des
stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismus 6b für die Hinterräder kann
durch den Soll-Neigungswinkel ϕcr der Antriebsrollen 42 für die Hinterräder in dem
stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismus 6b für die Hinterräder ersetzt werden.
-
Wie
oben beschrieben wurde, setzt die Steuereinheit 30 anhand
der Betriebsbedingungen des Fahrzeugs, die durch die Detektormittel
detektiert werden, das Soll-Drehzahländerungsverhältnis, das aus
dem Drehzahländerungskennfeld
erhalten wird, auf das Soll-Drehzahländerungsverhältnis für die Hinterräder in dem
stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismus 6a für die Hinterräder. Im
Einzelnen wird der Soll-Neigungswinkel ϕcr für die Hinterräder, der
dem Soll-Drehzahländerungsverhältnis entspricht,
als ein Befehlsneigungswinkel für die
Hinterräder
an den Hydraulikservokreis 22 für die Hinterräder gesendet.
Der Hydraulikservokreis 22 für die Hinterräder empfängt des
Weiteren den Ist-Neigungswinkel ϕar für die Hinterräder, der
durch den stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismus 6b für die Hinterräder detektiert
wird. In Reaktion auf diese Eingangsdaten erzeugt der Hydraulikservokreis 22 für die Hinterräder ein
Steuersignal Ur, um den Hydraulikdruck des Hydraulikzylinders in dem
stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismus 6b für die Hinterräder zu steuern,
steuert die Verlagerung der Drehzapfen 43 in der Richtung
der Neigungsachsen in dem stufenlos veränderlichen Drehzahländerungsmechanismus 6b für die Hinterräder, um
die geneigte Drehung der Antriebsrollen 42 zu steuern,
und bringt den Neigungswinkel der Antriebsrollen 42 in
die Position des Soll-Neigungswinkels ϕcr für die Hinterräder. Die
Hinterräder 14, 14 werden
im Wesentlichen bei dem oben genannten Soll-Drehzahländerungsverhältnis (= Soll-Drehzahländerungsverhältnis für die Hinterräder) rotatorisch
angetrieben. Die Steuereinheit 30 stellt ferner das Drehzahländerungsverhältnis, das anhand
des Soll-Drehzahländerungsverhältnisses und
auf Grund des durch den Lenkwinkelsensor 18 detektierten
Lenkwinkels ζ erhalten
wird, auf das Soll-Drehzahländerungsverhältnis für die Vorderräder in dem
stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismus 6b für die Vorderräder. Im
Einzelnen wird der Soll Neigungswinkel ϕcf für die Vorderräder, der
dem Drehzahländerungsverhältnis entspricht,
das anhand des Soll-Neigungswinkels ϕcr für die Hinterräder sowie
auf Grund des durch den Lenkwinkelsensor 18 detektierten
Lenkwinkels ζ erhalten wird,
zu dem Hydraulikservokreis 21 für die Vorderräder als
Befehlsneigungswinkel für
die Vorderräder gesendet.
Der Hydraulikservokreis 21 für die Vorderräder empfängt des
Weiteren den Ist Neigungswinkel ϕaf für die Vorderräder, der
durch den stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismus 6a für die Vorderräder detektiert
wird. In Reaktion auf diese Eingabedaten gibt der Hydraulikservokreis 21 für die Vorderräder das
Steuersignal Uf aus, um den Hydraulikdruck des Hydraulikzylinders
in dem stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismus 6a für die Vorderräder zu steuern,
steuert die Verlagerung der Drehzapfen 43 in der Rich tung
der Neigungsachsen in dem stufenlos veränderlichen Drehzahländerungsmechanismus 6a für die Vorderräder, um
die geneigte Drehung der Antriebsrollen 42 zu steuern,
und bringt den Neigungswinkel der Antriebsrollen 42 in
die Position des Soll-Neigungswinkels ϕcf für die Vorderräder. Die
Vorderräder 10, 10 werden im
Wesentlichen bei dem Soll-Drehzahländerungsverhältnis für die Vorderräder gedreht.
Wie aus der vorhergehenden Beschreibung deutlich wird, werden die
Vorderräder 10, 10 bei
einer Drehzahl angetrieben, die wesentlich größer ist als die der Hinterräder 14, 14,
damit der Lenkwinkel ζ eingehalten
wird.
-
Wie
aus der vorhergehenden Beschreibung deutlich wird, wird gemäß der vorliegenden
Erfindung das Soll-Drehzahländerungsverhältnis für die Vorderräder, das
auf der Drehzahlerhöhungsseite
vorhanden ist, anhand des Soll-Drehzahländerungsverhältnisses
für die
Hinterräder
und bei dem Lenkwinkel ζ aus
dem Soll-Drehzahländerungsverhältnis für die Hinterräder als
eine Referenz erreicht. Es ist deswegen möglich, das Auftreten des Bremsphänomens bei
engen Kurven zu verhindern, wenn das Fahrzeug eine Kurvenfahrt ausführt, basierend
auf einer verhältnismäßig einfachen
Steuerungsoperation ohne Änderung
des Aufbaus, um dadurch eine gleichmäßige Kurvenfahrt des Fahrzeugs
auszuführen.
Bei der herkömmlichen
Einrichtung, die vorher beschrieben wurde, wird die Steuerungsoperation
ausgeführt,
um einen Drehzahlunterschied an den Vorderrädern und den Hinterrädern zu
bewirken, wenn das Fahrzeug eine Kurvenfahrt ausführt. Für diesen
Zweck muss eine Toleranz, die nicht für eine Geradeausfahrt verwendet
wird, dem Bereich hinzugefügt
werden, in dem die Drehzahl des stufenlos veränderlichen Drehzahländerungsmechanismus 6b für die Hinterräder auf
der Drehzahlverringerungsseite geändert wird, wodurch es erforderlich
wird, den maximalen Außendurch messer
der Abtriebsscheibe 41 weiter zu vergrößern. Bei der vorliegenden
Erfindung steht jedoch keine Notwendigkeit, eine Toleranz, die nicht
für eine Geradeausfahrt
verwendet wird, auf der Drehzahlverringerungsseite in dem Bereich
der Drehzahländerung
in dem stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismus 6b für die Hinterräder hinzuzufügen, und
es besteht somit keine Notwendigkeit der weiteren Vergrößerung des
maximalen Außendurchmessers
der Abtriebsscheibe 41 des stufenlos veränderlichen
Drehänderungsmechanismus 6b für die Hinterräder. Gemäß der vorliegenden
Erfindung vergrößert sich
folglich das Gewicht der Abtriebsscheibe nicht, die Trägheitskräfte vergrößern sich nicht,
das Gewicht kann verringert werden, die Bremsleistung muss nicht
verbessert werden und ein Anstieg der Kosten wird vermieden. Ferner
muss das Gehäuse
nicht mit vergrößerten Abmessungen
gebildet werden und der stufenlos veränderliche Drehzahländerungsmechanismus 6 wird
in einer kompakten Größe konstruiert.
Wenn dagegen gemäß der herkömmlichen
Vorrichtung das Fahrzeug eine Kurvenfahrt ausführt, müssen sowohl die Vorderräder als auch
die Hinterräder
gleichzeitig zu der Drehzahlverringerungsseite und zu der Drehzahlvergrößerungsseite
auf der Grundlage der Drehzahl bei Geradeausfahrt als eine Referenz
gesteuert werden. Deswegen ist die Steuerungsoperation komplex und
es besteht eine Möglichkeit,
dass sie nicht stabil gesteuert werden kann. Gemäß der vorliegenden Erfindung
wird dagegen das Soll-Drehzahländerungsverhältnis für die Vorderräder, das
auf der Drehzahlvergrößerungsseite
vorhanden ist, anhand des Soll-Drehzahländerungsverhältnisses
und des Lenkwinkels ζ auf
der Grundlage des Soll-Drehzahländerungsverhältnisses
für die
Hinterräder
als eine Referenz erhalten. Deswegen ist die Steuerungsoperation
einfach und wird stabil ausgeführt.
-
Die
Steuereinheit 30 erhält
das Soll-Drehzahländerungsverhältnis für die Vorderräder in Übereinstimmung
mit einer vorgegebenen Gleichung unter Verwendung des Soll-Drehzahländerungsverhältnisses
(= Soll-Drehzahländerungsverhältnis für die Hinterräder, das
dem Soll-Neigungswinkel ϕcr für die Hinterräder entspricht)
und des Lenkwinkels ζ als
Variablen. Im Einzelnen wird die oben erwähnte Gleichung (5) in der Steuereinheit 30 gespeichert
und verwendet, um das Soll-Drehzahländerungsverhältnis für die Vorderräder (das
dem Soll-Neigungswinkel ϕcf für die Vorderräder entspricht)
zu berechnen. Das heißt,
das Soll-Drehzahländerungsverhältnis für die Vorderräder in dem
stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismus 6a für die Vorderräder, das
nicht das Bremsphänomen
bei engen Kurven entwickelt, kann theoretisch gemäß der Gleichung (5)
erhalten werden in Reaktion auf das Soll-Drehzahländerungsverhältnis, das
anhand der Betriebsbedingungen des Fahrzeugs und des durch den Lenkwinkelsensor 18 detektierten
Lenkwinkels ζ erhalten
wird. Es ist deswegen möglich,
die veränderliche
Drehzahländerung
der Vorderräder
in Reaktion auf die Betriebsbedingungen des Fahrzeugs und den Lenkwinkel ζ genau und
einfach zu steuern.
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Die
Steuereinheit 30 erhält
das korrigierte Drehzahländerungsverhältnis Δϕ,
das dem durch den Lenkwinkelsensor 18 detektierten Lenkwinkel ζ entspricht,
anhand eines Kennfeldes, das im Voraus unter Verwendung des Lenkwinkels ζ und des
korrigierten Drehzahländerungsverhältnisses
(entspricht dem Betrag Δϕ zum
Korrigieren des Neigungswinkels) als Koordinatenachsen hergestellt
wird, um das Soll-Drehzahländerungsverhältnis für die Vorderräder (entspricht
dem Soll-Neigungswinkel ϕcf für die Vorderräder) zu
erhalten, das dem Lenkwinkel ζ entspricht
und durch das Soll-Drehzahländerungsverhältnis (=
Soll-Drehzahländerungsverhältnis für die Hinter räder, das
dem Soll-Neigungswinkel ϕcr für die Hinterräder entspricht)
als eine Referenz bestimmt wird. Die Steuereinheit 30 addiert
dann das oben genannte korrigierte Drehzahländerungsverhältnis Δϕ zu
dem Soll-Drehzahländerungsverhältnis (entspricht
dem Soll-Neigungswinkel ϕcr für die Hinterräder), um
das Soll-Drehzahländerungsverhältnis für die Vorderräder zu erhalten.
Die Steuereinheit 30 speichert im Einzelnen das Kennfeld,
das im Voraus unter Verwendung des Lenkwinkels ζ und des Betrags Δϕ zum
Korrigieren des Neigungswinkels als Koordinatenachsen hergestellt
wurde, um den Soll-Neigungswinkel ϕcf
der Antriebsrollen 42 für
die Vorderräder
in dem stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismus 6a für die Vorderräder entsprechend
dem Lenkwinkel ζ auf
der Grundlage des Soll-Neigungswinkels ϕcr der Antriebsrollen 42 für die Hinterräder in dem
stufenlos veränderlichen Drehzahländerungsmechanismus 6b für die Hinterräder als
eine Referenz zu erhalten. Dann wird der Betrag Δϕ zum Korrigieren des
Neigungswinkels anhand des durch den Lenkwinkelsensor 18 detektierten
Lenkwinkels ζ erhalten
und wird zu dem Soll-Neigungswinkel ϕcr der Antriebsrollen 42 für die Hinterräder in dem
stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismus 6b für die Hinterräder addiert, wodurch
der Soll Neigungswinkel ϕcf der Antriebsrollen 42 für die Vorderräder in dem
stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismus 6a für die Vorderräder berechnet
werden kann.
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5 ist
z. B. eine graphische Darstellung, die Beziehungen zwischen dem
Lenkwinkel ζ und dem
Betrag Δϕ zum
Korrigieren des Neigungswinkels auf der Grundlage des Neigungswinkels ϕr
für die
Hinterräder
als eine Referenz veranschaulicht, wenn k0 =
0,45 und δ0 = 57° (diese
Werte werden konstant, wenn die anzubringende stufenlos veränderliche
Drehzahländerungsvorrichtung
des Toroid-Typs festgelegt wird) als geometrische Charakteristiken
der Hohlräume
in der stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsvorrichtung 6 des
Toroid-Typs. Das heißt,
die graphische Darstellung von 5 zeigt
die Beziehungen zwischen dem Lenkwinkel ζ und dem Betrag Δϕ zum
Korrigieren des Neigungswinkels in drei Fällen, wenn ϕr = 20° (entspricht dem
Fall eines kleinen Gangs mit dem Drehzahländerungsverhältnis e
= 0,336), wenn ϕr = 57° (entspricht
dem Fall des direkt gekoppelten Zustands mit dem Drehzahländerungsverhältnis e
= 1,00) und wenn ϕr = 88° (entspricht
dem Fall eines großen Gangs
mit dem Drehzahländerungsverhältnis e
= 2,57) mit dem Neigungswinkel ϕr für die Hinterräder als
ein Parameter. Die graphische Darstellung von 5 zeigt
ferner die Beziehungen zwischen dem Lenkwinkel ζ und dem Betrag Δϕ zum
Korrigieren des Neigungswinkels für die oben genannten Werte des
Soll-Neigungswinkels ϕr für die Hinterräder. Wenn
der Lenkwinkel ζ auf
die entgegengesetzte Seite eingestellt wird, wird die graphische
Darstellung symmetrisch in Bezug auf die vertikale Achse des Lenkwinkels ζ = 0, wie
in dem Korrekturkreis 31 von 1 gezeigt
ist. Der Neigungswinkel ϕr für die Hinterräder kann
in 5 durch den Soll-Neigungswinkel ϕcr für die Hinterräder (= Soll-Drehzahländerungsverhältnis, das
dem Soll-Drehzahländerungsverhältnis für die Hinterräder entspricht)
ersetzt werden.
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Wie
aus 5 leicht erkannt wird, nimmt der Betrag Δϕ zum
Korrigieren des Neigungswinkels im Allgemeinen den kleinsten Wert
bei der direkt gekoppelten Position ϕr = 57° an und wird
größer sowohl
zu der Drehzahlvergrößerungsseite
als auch zur Drehzahlverringerungsseite aus der direkt gekoppelten Position.
Der Betrag Δϕ zum
Korrigieren des Neigungswinkels liegt in einem schmalen Bereich
selbst bei einem Zustand, bei dem die Drehzahl am stärksten verrin gert
wird, oder bei einem Zustand, bei dem die Drehzahl am stärksten vergrößert wird.
Kurz gesagt, selbst eine lineare Näherung, die den Ursprung mit
einem Punkt verbindet, an dem der Betrag Δϕ zum Korrigieren des
Neigungswinkels bei einem maximalen Lenkwinkel (ζ = 30°) 4,5° wird, liegt in einem Bereich
der elastischen Verformung der Reifen. Deswegen ist das Bremsphänomen bei
engen Kurven offensichtlich gering und die Fahrt des Fahrzeugs wird nicht
behindert. Der Betrag Δϕ zum
Korrigieren des Neigungswinkels kann natürlich durch die Steuereinheit 30 in Übereinstimmung
mit der Gleichung (5) bewirkt werden. Wie in 5 des Werteren
gezeigt ist, liegt der Betrag Δϕ zum
Korrigieren des Neigungswinkels in einem verhältnismäßig schmalen Bereich, der dem
Lenkwinkel ζ entspricht, über den
gesamten Bereich des Neigungswinkels ϕr für die Hinterräder. Dementsprechend
kann der Betrag Δϕ zum
Korrigieren des Neigungswinkels durch eine gerade Linie angenähert werden
(eine lineare Gleichung, die eine Näherungsgleichung darstellt),
wie in 5 durch L1[Δϕ =
(4,5/30) × ζ] oder L2[Δϕ =
(4,5/(30 – 5)) × (ζ – 5)] dargestellt
ist. Der Betrag Δϕ zum
Korrigieren des Neigungswinkels kann ferner durch eine geeignete Polygonlinie
dargestellt werden, die bei einem Lenkwinkel ζ von 5° oder 10° gefaltet ist, oder durch eine Näherungskurve
oder eine Näherungsgleichung,
wie etwa eine sekundäre
Kurve, die zwischen der direkt gekoppelten Position ϕr
= 57° und
der Seite mit der stärksten
Drehzahlverringerung ϕr = 20° verläuft. Diese Näherungsgleichungen
können
unter Verwendung des Lenkwinkels ζ nur
als eine Variable ausgedrückt
werden und ermöglichen,
dass die Berechnung sehr einfach ausgeführt wird. Gute Ergebnisse der
Drehzahländerung
der Vorderräder
werden selbst bei Verwendung des Betrags Δϕ zum Korrigieren des
Neigungswinkels erhalten, der durch die Näherungsgleichung oder durch
die Näherungswerte bei Verwendung
von Kennfeldern erhalten werden, und sind praktisch nützlich.
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Wie
aus der vorhergehenden Beschreibung deutlich ist, erhält die Steuereinheit
gemäß der vorliegenden
Erfindung das korrigierte Drehzahländerungsverhältnis, das
dem durch den Lenkwinkelsensor 18 detektierten Lenkwinkel ζ entspricht,
anhand des Kennfeldes, das im Voraus unter Verwendung des Lenkwinkels ζ und des
korrigierten Drehzahländerungsverhältnisses
(entspricht dem Betrag Δϕ zum
Korrigieren des Neigungswinkels) als Koordinatenachsen hergestellt
wird, um das Soll-Drehzahländerungsverhältnis für die Vorderräder (entspricht dem
Soll-Neigungswinkel ϕcf für die Vorderräder) zu erhalten,
das dem Lenkwinkel ζ entspricht,
und wird durch das Soll-Drehzahländerungsverhältnis (= Soll-Drehzahländerungsverhältnis für die Hinterräder und
entspricht dem Soll-Neigungswinkel ϕcr für die Hinterräder) als
eine Referenz bestimmt. Die Steuereinheit 30 addiert dann
das korrigierte Drehzahländerungsverhältnis zu
dem Soll-Drehzahländerungsverhältnis für die Hinterräder, um
das Soll Drehzahländerungsverhältnis für die Vorderräder zu erhalten. Das
heißt,
die Steuereinheit 30 erhält einfach das Soll-Drehzahländerungsverhältnis für die Vorderräder in dem
stufenlos veränderlichen
Drehzahl änderungsmechanismus 6a für die Vorderräder, damit
das Bremsphänomen
bei engen Kurven nicht bewirkt wird, anhand des Soll-Drehzahländerungsverhältnisses,
das die Steuereinheit 30 erhalten hat, sowie anhand des
durch den Lenkwinkelsensor 18 detektierten Lenkwinkels ζ. Die Korrektur
zum Erhalten des Soll-Drehzahländerungsverhältnisses
für die
Vorderräder
wird ausgeführt,
indem das korrigierte Drehzahländerungsverhältnis, das
anhand des Soll-Drehzahländerungsverhältnisses
und des Lenkwinkels ζ erhalten
wurde, zu dem Soll-Drehzahländerungsverhältnis für die Hinterräder addiert wird.
Somit wird das Drehzahländerungsverhältnis durch
die Steuereinheit in einfacher Weise bewirkt, die Operationsdauer ist
kurz und die CPU und der Speicher müssen einen verringerten Betrag
der Belastung tragen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung erhält die
Steuereinheit des Weiteren das korrigierte Drehzahländerungsverhältnis, um
das Soll-Drehzahländerungsverhältnis für die Vorderräder, das
dem Lenkwinkel ζ entspricht, über den
gesamten Bereich des Soll-Drehzahländerungsverhältnisses
zu erhalten, aus der Näherungsgleichung
unter Verwendung des Lenkwinkels ζ nur
als die Variable gemäß dem durch den
Lenkwinkelsensor 18 detektierten Lenkwinkel ζ. Die Steuereinheit 30 addiert
dann das korrigierte Drehzahländerungsverhältnis zu
dem Soll-Drehzahländerungsverhältnis für die Hinterräder, um
das Soll-Drehzahländerungsverhältnis für die Vorderräder zu erhalten.
Das heißt,
die Steuereinheit 30 erhält das Soll-Drehzahländerungsverhältnis für die Vorderräder durch
die Näherungsgleichung
unter Verwendung des Lenkwinkels ζ nur
als eine Variable über den
gesamten Bereich des Soll-Drehzahländerungsverhältnisses.
Die Näherungsgleichung
wird anhand der graphischen Darstellung (siehe 5)
erhalten, die im Voraus unter Verwendung des Lenkwinkels ζ und des
korrigierten Drehzahländerungsverhältnisses
als Koordinatenachsen hergestellt wird, um das Soll-Drehzahländerungsverhältnis für die Vorderräder, das
dem Lenkwinkel ζ entspricht, über den
gesamten Bereich des Soll-Drehzahländerungsverhältnisses
zu erhalten. Wie aus 5 leicht erkannt werden kann,
liegt der Betrag zum Korrigieren des Verhältnisses des Soll-Drehzahländerungsverhältnisses für die Vorderräder, das
gemäß Gleichung
(5) für
das Soll-Drehzahländerungsverhältnis für die Hinterräder erhalten
wird, in einem schmalen Bereich für alle Soll-Drehzahlände rungsverhältnisse
und alle Lenkwinkel ζ.
Deswegen kann der Betrag zum Korrigieren des Drehzahländerungsverhältnisses
angenähert werden,
indem eine einfache Näherungsfunktion
verwendet wird, wie etwa eine primäre Funktion oder eine sekundäre Funktion
unter Verwendung des Lenkwinkels ζ nur
als eine Variable. Die Drehzahl kann vorteilhaft für die Vorderräder und
die Hinterräder
selbst durch Korrigieren des Soll-Drehzahländerungsverhältnisses
anhand des Soll-Drehzahländerungsverhältnisses
für die
Vorderräder,
das durch die Operation durch Verwendung der angenäherten Funktion
erhalten wird, geändert
werden. Gemäß der vorliegenden
Erfindung kann das Soll-Drehzahländerungsverhältnis für die Vorderräder in dem
stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismus 6a für die Vorderräder, das
kein Bremsphänomen
bei engen Kurven bewirkt, durch eine einfache Interpolation, wie
etwa eine lineare Interpolation, erhalten werden. Deswegen ist die
Steuerungsoperation einfach, stabil und praktisch nützlich.
Die Steuereinheit ist natürlich
in der Lage, das korrigierte Drehzahländerungsverhältnis anhand
des Kennfelds zu erhalten, indem eine Näherungslinie entsprechend der
Näherungsfunktion
gezeichnet wird, um das Soll-Drehzahländerungsverhältnis für die Vorderräder zu erhalten, indem
das korrigierte Drehzahländerungsverhältnis zu
dem Soll-Drehzahländerungsverhältnis für die Hinterräder addiert
wird.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung erhält die
Steuereinheit 30 des Weiteren das korrigierte Drehzahländerungsverhältnis, um
das Soll-Drehzahländerungsverhältnis für die Vorderräder, das
dem durch den Lenkwinkelsensor 18 detektierten Lenkwinkel ζ entspricht,
in Übereinstimmung
mit der vorgegebenen Gleichung zu erhalten, und addiert das korrigierte
Drehzahländerungsverhältnis zu
dem Soll-Drehzahländerungsverhältnis für die Hinterräder, um
dadurch das Soll-Drehzahländerungsverhältnis für die Vorderräder zu erhalten.
Diese Gleichung wird auf der Grundlage von Gleichung (5) aufgestellt und
das korrigierte Drehzahländerungsverhältnis kann
als eine Differenz zwischen dem Soll-Drehzahländerungsverhältnis für die Hinterräder und
dem Soll-Drehzahländerungsverhältnis für die Vorderräder erhalten
werden.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung kann die Steuereinheit 30 des Weiteren das Soll-Drehzahländerungsverhältnis für die Vorderräder aus
dem Soll-Drehzahländerungsverhältnis und
dem durch den Lenkwinkelsensor 18 detektierten Lenkwinkel ζ anhand eines
Kennfeldes, das im Voraus unter Verwendung des Lenkwinkels ζ und des
Soll-Drehzahländerungsverhältnisses
für die
Vorderräder
als Koordinatenachsen hergestellt wird, erhalten, das dem Lenkwinkel ζ entspricht
und durch das Soll-Drehzahländerungsverhältnis für die Hinterräder als
eine Referenz bestimmt wird. Das Kennfeld kann in einfacher Weise
anhand der Gleichung (5) gebildet werden, indem der Betrag Δϕ zum
Korrigieren des Neigungswinkels durch das Soll-Drehzahländerungsverhältnis für die Vorderräder (Soll-Neigungswinkel ϕcf
für die Vorderräder) in 5 ersetzt
wird. Gemäß der vorliegenden
Erfindung kann das Soll-Drehzahländerungsverhältnis für die Vorderräder anhand
des Soll-Drehzahländerungsverhältnisses
und des durch den Lenkwinkelsensor 18 detektierten Lenkwinkels ζ direkt erhalten
werden.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung kann die Steuereinheit des Weiteren das Soll-Drehzahländerungsverhältnis für die Vorderräder, das
dem Lenkwinkel ζ entspricht, über den
gesamten Bereich des Soll-Drehzahländerungsverhältnisses
aus der Näherungsgleichung
erhalten unter Verwendung des Lenkwinkels ζ nur als eine Variable ge mäß dem durch
den Lenkwinkelsensor 18 detektierten Lenkwinkel ζ. Die Näherungsgleichung
kann erhalten werden, indem eine graphische Darstellung verwendet wird,
die im Voraus unter Verwendung des Lenkwinkels ζ und des Soll-Drehzahländerungsverhältnisses für die Vorderräder, das
dem Lenkwinkel ζ entspricht, über den
gesamten Bereich des Soll-Drehzahländerungsverhältnisses
hergestellt wird. Diese graphische Darstellung kann in einfacher
Weise anhand der Gleichung (5) gebildet werden, indem der Betrag Δϕ zum
Korrigieren des Neigungswinkels durch das Soll-Drehzahländerungsverhältnis für die Vorderräder (Soll
Neigungswinkel ϕcf für
die Vorderräder)
in 5 ersetzt wird. Die oben genannte Näherungsgleichung
kann auf im Wesentlichen die gleiche Weise erhalten werden wie die
zum Erhalten des korrigierten Drehzahländerungsverhältnisses
(entspricht dem Betrag Δϕ zum
Korrigieren des Neigungswinkels). Gemäß der vorliegenden Erfindung
kann das Soll-Drehzahländerungsverhältnis für die Vorderräder durch
die Näherungsgleichung
anhand des durch den Lenkwinkelsensor 18 detektierten Lenkwinkels ζ direkt erhalten
werden. Die Steuereinheit ist natürlich in der Lage, das Soll-Drehzahländerungsverhältnis für die Vorderräder zu erhalten,
indem ein Kennfeld verwendet wird, das eine Näherungskurve beschreibt, die
der Näherungsgleichung
entspricht.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist ferner der stufenlos veränderliche Drehzahländerungsmechanismus 6a für die Vorderräder bzw.
der stufenlos veränderliche
Drehzahländerungsmechanismus 6b für die Hinterräder durch
eine stufenlos veränderliche Drehzahländerungsvorrichtung 6 des
Toroid-Typs gebildet, die eine Antriebsscheibe 40, die
die Antriebskraft empfängt,
eine Abtriebsscheibe 41, die gegenüber der Antriebsscheibe 40 angeordnet
ist und mit den Vorderradantriebswellen 9, 9 oder
mit den Hinterrad-Antriebswellen 13, 13 kraftschlüssig gekoppelt
ist, und Antriebsrollen 42, die zwischen der Antriebsscheibe 40 und
der Antriebsscheibe 41 angeordnet sind, um sich in einer
geneigten Weise zu drehen und um die Drehzahl der Antriebsscheibe 40 stufenlos
zu ändern
und sie auf die Abtriebsscheibe 41 zu übertragen, indem die Kontaktpunkte
mit der An triebsscheibe 40 und mit der Antriebsscheibe 41 geändert werden,
umfasst. Die auf diese Weise gebildete stufenlos veränderliche
Drehzahländerungsvorrichtung 6 des
Toroid-Typs ist im Vergleich mit der stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsvorrichtung
des Riementyps in der Lage, ein großes Drehmoment zu übertragen
und ist des Weiteren in der Lage, die Drehzahl schnell zu ändern, was
dazu bei trägt,
die Drehzahl durch die Steuereinheit 30 in einfacher Weise
zu ändern.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung setzt die Steuereinheit 30 ferner den Soll-Neigungswinkel ϕcf der
Antriebsrollen 42 für
die Vorderräder
in dem stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismus 6a für die Vorderräder und
den Sollneigungswinkel ϕcr der Antriebsrollen für die Hinterräder in dem stufenlos
veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismus 6b für die Hinterräder entsprechend
dem Soll-Drehzahländerungsverhältnis für die Vorderräder bzw.
dem Soll Drehzahländerungsverhältnis für die Hinterräder. Die
Steuereinheit 30 steuert dann den stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismus 6a für die Vorderräder und
den stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismus 6b für die Hinterräder anhand
des Soll-Neigungswinkels ϕcf für die Vorderräder und
des Soll-Neigungswinkels ϕcr für die Hinterräder. Bei
der Ausführung einer
verhältnismäßig einfachen
Steuerungsoperation verhindert die Steuereinheit 30 daher
bei einer Kurvenfahrt das Auftreten des Bremsphänomens bei engen Kurven und
ermöglicht,
dass das Fahrzeug eine gleichmäßige Kurvenfahrt
ausführt.
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In
der stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsvorrichtung 6 des
Toroid-Typs werden die Antriebsrollen 42 durch die Drehzapfen 43 drehbar unterstützt, die
durch die Betätigungselemente
in den Richtungen der geneigten Achsen bewegt werden können. Die
Steuereinheit 30 steuert die Betätigung der Betätigungselemente
in dem stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismus 6a für die Vorderräder und
in dem stufenlos veränderlichen Drehzahländerungsmechanismus 6b für die Hinterräder anhand
einer Abweichung zwischen dem Soll-Drehzahländerungsverhältnis für die Vorderräder oder
dem Soll-Drehzahländerungsverhältnis für die Hinterräder und
dem Ist-Drehzahländerungsverhältnis für die Vorderräder bzw.
dem Ist-Drehzahländerungsverhältnis für die Hinterräder, die
anhand der Drehung der Abtriebsscheibe 41 berechnet werden, um
den Neigungswinkel der Antriebsrollen 42 durch Rückkopplung
zu steuern. Auf Grund dieser Steuerungsoperation wird bei einer
Kurvenfahrt das Auftreten des Bremsphänomens bei engen Kurven zuverlässig verhindert
und das Fahrzeug kann eine gleichmäßige Kurvenfahrt ausführen.
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In
Reaktion auf das Soll-Drehzahländerungsverhältnis für die Vorderräder und
das Soll-Drehzahländerungsverhältnis für die Hinterräder setzt
die Steuereinheit den Soll-Neigungswinkel ϕcf der Antriebsrollen 42 für die Vorderräder in dem
stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismus 6a für die Vorderräder bzw.
den Soll Neigungswinkel ϕcr der Antriebsrollen 42 für die Hinterräder in dem
stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismus 6b für die Hinterräder und
steuert ferner den stufenlos veränderlichen
Dreh zahländerungsmechanismus 6a für die Vorderräder und
den stufenlos veränderlichen
Drehzahländerungsmechanismus 6b für die Hinterräder anhand
des Soll-Neigungswinkels ϕcf für die Vorderräder bzw.
des Soll-Neigungswinkels ϕcr für die Hinterräder. Wenn der
Neigungswinkel durch Rückkopplung
gesteuert werden soll, wird die Betätigung des Betätigungselements
anhand der Abweichung zwischen dem Soll-Neigungswinkel und dem tatsächlich detektierten
Neigungswinkel gesteuert, so dass die Abweichung aufgehoben wird.
Auf Grund dieser Steuerungsoperation wird bei einer Kurvenfahrt
das Auftreten des Bremsphänomens
bei engen Kurven zuverlässig
verhindert und das Fahrzeug kann eine gleichmäßige Kurvenfahrt ausführen.