CN1074869A - 汽车的传动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车传动装置，汽车纵轴两侧至少各 有一个驱动轮(1，7)，该装置包括一台内燃机(13)，一 台由内燃机(13)驱动的发电机装置(11)，用于分别驱 动各驱动轮(1，7)的电机以及一个控制由发电机装置 (11)输入到各电机(9)中的电功率大小的控制器(15、 19、21)控制各驱动轮(1，7)的传动力矩的大小及分 配，致使通过偏摆力矩来控制汽车的自身调节性能， 例如根据汽车的横向加速度或根据由侧风而产生的 风偏力矩的大小来实现控制。通过测量各驱动轮的 轮负荷可得知车轮的附着力极限并按提高牵引力的 想法控制电机。

Description

本发明涉及一种无轨车的传动装置，该车在其纵轴的两侧至少各有一个被驱动轮。

通常，汽车的内燃机经机械传动机构驱动传动轴上的车轮。汽车在弯曲路面上行驶时，机械或差动传动装置控制每根传动轴上的车轮的转速平衡。汽车本身的操纵性能和横向动力首先由行走装置的多少有些昂贵的结构来确定。

DE3725620公开了一种车辆传动及制动方案，该车辆带有一台作为旋转活塞式发动机的内燃机，内燃机驱动一台发电机，此发电机通过一台由电子控制单元控制的大功率电子设备向位于发电机两侧的四台电机供电，每台电机都分别与总共有四个车辆驱动轮中的一个车轮相联。为了提高车辆行驶的可靠性，在这类车辆中每个驱动轮的传动力矩和制动力都可由控制单元进行调节，并建设对抛制动进行防抱死控制及对正常牵引时传动打滑进行控制。该文献还提出汽车在弯曲路面上行驶时，在传动打滑调节不工作的情况下前后轮之间传动力矩之比由60∶40变至50∶50。但控制载荷变化过程的反应与在考虑提高行驶稳定性时对实际轮负荷的考虑所占的地位一样不重要。

此外，在文献CH345031中也披露了一种通过架空线供电的、带若干牵引电动机的多轴电车，其中每台牵引电机与一根轴上的若干驱动轮相联。在这类车辆中，考虑到实际的轮负荷，传动功率平均分配在各传动轴上。但却不重视也不能对单个驱动轮的传动力矩进行特殊分配。由于存在公知的记录迟钝效应，同样很少能对轮负荷变化的控制产生快速反应。

本发明的任务是要生产一种适于高速行驶（至少80千米/小时，尤其是为150千米/小时）的汽车的传动装置，这种传动装置可用电子技术来控制汽车本身的操纵性能的影响和/或汽车的横向稳定性。在这种情况下，应尽可能地避免驱动轮失控，而且还要确保条件不变时反应很快。

本发明涉及一种汽车传动装置，该汽车在其纵轴的两侧至少各有一个被驱动轮，它通常还包括一台内燃机、一台由内燃机驱动的发电机装置，每个被驱动轮都配有一台电机及一个控制由发电机装置供给各电机的电功率大小的电子控制器。在本发明的传动装置中，控制器配有测量每个驱动轮的瞬时轮负荷大小的部件，同时，控制器根据所测得的由电机驱动的车轮的瞬时轮负荷控制输入各电机中的电功率。

本发明的出发点是考虑到被驱动轮最大限度地作用于车行道上的、可传递的力不仅与车轮与路面之间的瞬时摩擦系数有关，而且还与载荷有关，在这种载荷作用下，汽车不仅从静力学角度而且从动力学角度使车轮横向对路面加载。轮负荷越大，轮胎接地面上的合力也就越大。此外，该合力由一个指向车轮圆周方向的传动力分量及一个垂直于传动力分量的横向力分量组成，上述传动力分量由电机的传动力矩和车轮的动力学半径确定。只要车轮作用于路面的合力小于第一次近似地按轮辋法则由摩擦系数和轮负荷之积所确定的最大值，车轮既不会在传动力分量方向滑动也不会在横向力分量方向滑动。因为本发明中可对输入各电机的、与加于车轮上的轮负荷有关的电功率进行控制，所以由发电机输出的电功率可根据瞬时车轮作用于路面的力的传输特征分配到各台电机上。用这种方法可将牵引能力调至最佳，尤其可在极限区，也就是说在靠近轮胎接地面上的力的最大值的区域调至最佳。

在一种优先的安排中，随着由电机驱动的车轮的轮负荷增加，控制器应增加输入各电机的电功率或者随负荷下降而减少电功率。此外，控制器使由发电机装置输送给所有电机的总输入功率维持在一个给定值上，例如维持在由驾驶员通过控制踏板而给定的值上，并根据被驱动轮的轮负荷只控制输入给电机的电功率的分配。采用这种方法，在接近极限状态之前，在某个被驱动轮刚要开始滑动时就已经改变了驱动轮的传动力矩的分配，因而不会产生牵引损耗。

在一种优选的安排中，将根据轮负荷给定或确定出的驱动轮所产生的轮胎接地面上的合力的最大值送入控制器中，据此，控制器控制输入各电机的电功率使得合力中沿由电机驱动的车轮的圆周方向的传动力分量和/或垂直于传动力分量的横向力分量小于最大值。对于不同的摩擦系数，合力的最大值例如可以是给定的已存储的性能曲线族，例如可根据路面状态（结冰、潮湿、干燥）来选择不同的摩擦系数。合力的最大值也可以用合适的方法，例如传统的防滑调节或防抱死调节中所采用的方法来确定。在上述安排中，通过控制输入电机的电功率来影响电机的驱动力矩从而影响合力中沿车轮圆周方向的传动力分量。通过减少传动力分量来控制合力从而也控制横向力分量，使其小于上述最大值，这样，就可确保汽车的侧导杆起作用。

反之，在上述安排中，当驱动轮中的一个车轮作用于路面的力超过最大值时，控制器可适当进行控制，使得电机供给该轮的传动力矩减少，同时至少使带动另一个车轮的电机的传动力矩增加，最好是使带动所有其它车轮的电机的传动力矩都增加，以便尽管在粘着力极限附近但最后由驾驶员给定的功率仍不必减小。

在测量轮负荷时还可以利用安排在驱动轮的车轮悬置部件上的若干传感器，每个传感器可以反映一个车轮的负荷大小，尤其可以直接测量由弹簧悬挂装置或/和减震器所传递的力。在类似的方法中例如也可用液压或气动弹簧悬挂装置直接测量弹性媒介的压力。

当然也可用轮负荷测量部件间接测量轮负荷，如果预先设置了传感器，这些传感器可分别测出与轮负荷有关的值，尤其能根据值的大小和/或时间的变化测出与轮负荷的有关值。当从时间变化及加速度特性来确定由车轮悬置部件的减震器以动力学原理产生的力时，在知道弹簧悬挂装置的弹性系数的情况下，与轮负荷有关的弹簧行程的大小可给出轮负荷的静态分量。

根据上面已解释的内容，本发明可以实现最大牵引。本发明的第二方面内容涉及的是在弯道上行驶时汽车的自身操纵性能，即根据轮负荷控制电机功率，而与传动装置无关。第二方面内容的考虑依据是通过电动率的不等分配使纵轴两侧的车轮上的传动力矩影响汽车的横向动力，尤其影响弯道行驶时的自身操纵性能。因此，从第二方面内容出发，本发明的任务是要提供一种用于汽车的传动装置，其自身操纵性能尤其弯道上行驶时的自身操纵性能可通过电子方法来改变。

此外，从已描述过的传动装置的基本类型出发，本发明的第二方面内容以如下方式完成，通过使控制器附设有测定弯道行驶的部件，从而控制汽车在弯道上行驶期间输入电机的电功率的分配以便使影响自身操纵性能的偏摆力矩发生变化，上述电机用来驱动设置在汽车纵轴两侧的车轮。

控制器确定汽车纵轴两侧的电机功率的分配从而确定出绕竖轴起作用的偏摆力矩的大小。上述偏摆力矩应控制成使得汽车在下一区段首先在极限区具有中性行驶性能，也就是说在汽车要滑向一旁之前逐渐转变成具有容易控制的性能。可以根据轮负荷的大小或者根据汽车的瞬间横向加速度来控制要产生的偏摆力矩的大小。测量轮负荷的优点是可以同时考虑汽车上瞬时载荷的分布，这种分布例如在汽车的不同使用期间是可以变化的。根据汽车的横向加速度对偏摆力矩的控制可获得随不断增大的转弯速度而变的横向动力计算。由于汽车的横向加速度会引起汽车横向扭摆倾斜，可通过与轮负荷有关的控制来了解偏摆力矩与横向加速度之间的关系。

在上述两种变型中，控制器适当地控制输入电机中的电功率，使得汽车纵轴的弯道外侧上至少一个车轮的传动力矩增加，和/或汽车纵轴的弯道内侧上至少一个车轮的传动力矩减小。增加的比例可以与轮负荷或横向加速度有关，或者是一个考虑了汽车行走机构几何尺寸的恒定值。在这种关系下，对安装在同一传动轴上的车轮的电动机的电功率如此地控制，使得传动轴上的弯道内侧的车轮的传动力矩与该传动轴上弯道内侧的车轮的传动力矩之比基本上为大于1的给定值。因此，附加的偏摆力矩对转弯顺从性有利。此外，在多传动轴的车辆中，例如在四轮驱动的车辆中可以通过下述措施来提高转弯顺从性（Kurvenwilligkeit），即控制前、后轴的电机的电功率，使得后传动轴的传动力矩之和与前传动轴的传动力矩之和的比大体上为一个给定值。在这种情况下，当车辆的重心距轴间的中心位置的距离不再是轴间距的1/10而是处于车辆纵向中心平面上时，上述给定值例如可以在0.5和1之间的范围内。当前传动轴和后传动轴之间的传动力矩按这种关系分配时，与后轴的载荷相比前轴的传动力矩增加了。

然而在上述每一种变型中，在弯道上行驶期间，从最大牵引着眼，对输入各电机的电功率进行控制使得在单台电机的电功率变化时驱动所有车辆的电机传动力矩之和基本上保持恒定。因此，减小其中一台电机的传动力矩，会引起别的驱动轮的电机的传动力矩增加。

为了能根据横向加速控制单台电机的电功率的分配和/或控制若干驱动轮的传动力矩之比，控制器中设有合适的部件，该部件能测出作用在汽车上的横向加速的大小和/或方向。为了随横向加速度的增加提高转弯顺从性，在一种优选的安排中规定，控制器应随不断增加的横向加速度加大弯道外侧车轮的传动力矩与同一传动轴上弯道内侧车轮的传动力矩之比。还规定随着横向加速度的不断增加，可提高前轮的传动力矩与汽车纵轴同侧的后轮的传动力矩之比，这两种措施既可同时采用又可择其之一。为了确保最大牵引，此处最好是根据车辆事先给定的载荷使所有驱动轮的传动力矩之和保持恒定。

在测量横向加速度的部件中，至少包括一个直接测量横向加速度的横向加速度传感器。为了能尽早得知横向加速度的信息，将该横向加速度传感器合适地装于前轮的附近。此外，也可以根据用传感器测出的汽车行驶速度及汽车已转向的车轮的转向角计算出要得到的横向加速度的值。应该懂得，为了改善转向性能也可以设置纵向加速度传感器。

另一个措施是控制器附加有测量转向角和/或汽车转向轮和转向角随时间变化的部件，而且控制器至少控制输入一台电机的电功率，使得在转向开始直到达到在弯道上稳定行驶的过程中产生一个有利于转向过程开始的偏摆力矩，通过这种措施，可以改善转向性能。通过上述措施还能提高转向的响应灵敏度，当汽车在弯道上达到稳定行驶、转向角也不再变化时，对转向过程有利的偏摆力矩又会消失。应该懂得，可以产生这种偏摆力矩，也可以是附加的偏摆力矩分量，这种分量是根据提高转弯顺从性的其它原理而产生的。

本发明第三方面内容涉及的是在有侧向风的情况下提高汽车行驶方向的稳定性，在只带有一个驱动轮电机的、上面所提到的那类传动装置中，对上述两方面内容而言，此部分内容只是附加措施或者可用来替换其它措施。如果控制器备有测量由侧风引起的风偏力矩的部件，同时控制器改变其中的至少一台电机的电功率，致使产生一个克服风偏力矩并与汽车的竖轴有关的偏摆力矩，则可以明显减小由侧风引起的行驶方向的偏差。因此，为了产生这种抵抗风偏力矩的偏摆力矩，控制器应如此控制电机的电功率，致使在汽车纵轴一侧至少一个车轮的传动力矩增加和/或在汽车纵轴另一侧至少一个车轮的传动力矩减小。也可以采用与改善转弯顺从性相类似的措施，如果需要的话，可将传动力矩降低至传动力矩反向的范围，也就是降低到制动力矩的范围。

确定风偏力矩的部件可以包括若干沿汽车纵轴方向彼此相距一定间隔地安装、例如设置在汽车侧面区域的气流全压头传感器。当然，也可以借助于一个偏摆速度传感器和/或至少一个测量汽车横向加速度和/或纵向加速度的加速度传感器来确定风偏力矩。为了能够区分由加速度传感器所确定的偏摆力矩是否是由于在弯道上行驶而产生的，还可以附带监视汽车转向轮的转向偏角。

在弯道上行驶期间，由驾驶员引起的载荷改变，例如由驾驶员松开油门操纵踏板而引起载荷改变，如果因此而超过了车轮的附着力就会导致汽车滑向一旁。本发明第四方面内容涉及的是在弯道上行驶期间，由驾驶员的操作而引起传动力矩发生所期望的变化时要提高汽车绕竖轴的稳定性。在带有用电子方法实现单个车轮驱动的传动装置中，对上面已经描述过的几方面内容而言，此部分内容既可以作为附加内容也可以代替其中之一，此外，在至少有两根传动轴的传动装置中，例如在一辆四轮驱动的汽车中，控制器能响应汽车踏板位置的改变，至少在由控制踏板位置变化确定部分加速度的相位时，使前传动轴的电机和后传动轴的电机之间电动率分配发生变化，尤其是提高前传动轴的传动功率与后传动轴的传动功率之比。在弯道上行驶期间，在驾驶员期望传动力矩发生变化时，前传动轴的传动功率与后传动轴的传动功率之比附加地改变到对前传动轴有利的、所希望的传动力矩的变化，这就提高了汽车绕竖轴的稳定性，尤其提高了在车轮粘着极限附近的稳定性。对前轮有利的功率分配导致对行驶性能的不足控制（Untersteuern）因而使汽车在接近粘着力极限时较容易控制。

控制器还可以包括确定弯道行驶状况的合适的部件，例如感应转向角的传感器或横向加速度传感器或类似部件。控制踏板位置的变化导致总传动功率发生变化。事实证明如果根据控制踏板位置改变的方向来分配前传动轴和后传动轴的传动功率是合适的。若控制踏板位置朝空档那边改变，最好减小后传动轴的传动力矩以便重新分配传动功率。在相反的情况下，当控制踏板位置朝最大油门位置那边改变时，提高前传动轴的传动力矩是合适的。而其它各传动轴的传动功率例如可维持恒定。

也可以按时间划分来重新分配对前传动轴有利的传动功率，例如驾驶员可以在一段时间内调节由载荷变化响应而形成的行驶状况，或者也可以调节达到新的稳定行驶状态为止。因此，控制器可以包括限时部件，例如包括定时器或类似部件。

在一种变型中，控制器包括由控制踏板位置改变而引起前后传动轴之间功率比发生变化的速度限制部件。合理的做法是由这种部件给定功率比的变化速度，致使逐步调至驾驶员所需要的载荷变化响应。上述变化速度也可以与汽车的行驶速度有关，例如功率比的变化速度可随行驶速度的不断增加而增大。

本发明的第五方面内容涉及在弯道上行驶期间传动装置的电子部件存在***误差，尤其是转动力矩调节部件存在***误差时，车辆转弯的稳定性，此部分内容既可作为附加内容也可以代替其中之一。按***误差所具有的哪种重要性的情况而定。装置的***误差可以根据瞬时行驶状况而允许汽车速度不变地在弯道上行驶或者使汽车滑上一旁。通常，传动装置的一个电子部件的一种误差会使一个驱动轮或几个驱动轮的力矩发生变化，因此引起载荷变化响应。从这样观点上出发，本发明的任务是在电子部件存在***误差的情况下尽可能地保持汽车的行驶能力而不会出现不再能控制的行驶状况。

从前面已经描述过的那种传动装置出发，完成些任务的技术方案是：控制器配有测量传动装置中电子部件的***误差的部件，控制器还配有测量车辆弯道行驶的部件，汽车在弯道上行驶期间出现***误差时，控制器至少使部分电机的输入功率减小。而这种减小可以立即实现而且在全部范围内实现，或者也可以按给定的变化速度实现，上述变化速度还与汽车的行驶速度有关而且随着行驶速度的不断增大而加大。尤其在最后提到的那种方案中，能够有效地防止导致不再能进行控制的行驶状况的载荷变化响应，因为功率减少不会使驾驶员感到意外。

根据哪个车轮存在***误差来合理地控制功率减小的范围。由于在弯道上行驶期间通常后面的弯道内侧的车轮传递的传动力矩最小，当前面的弯道外侧的车轮载荷最大时，使功率的减小量按照后面的弯道内侧轮、前面的弯道内侧轮和/或后面的弯道外侧轮及前面的弯道外侧轮的顺序加大。在这种分级变化的情况下，前面的弯道内侧轮和后面弯道的外侧轮可以等值地互换，或者也可以在所起的作用方面进行交换。

就上面的描述中涉及的发电机装置而言，可以是一台单独的发电机，此发电机向所有电机统一供电，或者也可以是由内燃机驱动的几台联合的发电机，每台发电机只驱动一台电机或者驱动部分电机。电子控制器的合适的形式是程序控制器，例如微处理机或类似的控制器，该控制器以公知的方式最好在恒定电压的条件下经电流控制元件控制从发电机装置输送到电机中的电流。

下面将结合附图对本发明进行详细描述。

图1为本发明的汽车传动装置的一个实施例的方框图;

图2为汽车轮负荷检测装置的示意图;

图3和图4用于解释本发明的受力情况;

图5为汽车的传动力矩M与横向速度b的关系曲线;

图6为在传动装置的关系误差的情况下时间t与传动力矩M的关系曲线;

图7为图6中时间恒量t₁与汽车的行驶速度V之间的关系曲线。

图1示意地表示了一个四轮驱动的无轨车的传动装置，该车有一根围绕纵轴的前轴3和一根后轴5，前轴有二个易操纵的车轮1，它们位于纵轴两侧，后轴同样有二个位于纵轴两侧的车轮7，汽车重心在纵轴上。每一个车轮1、7都附加一个分开的、直接驱动车轮1或7的电机9，电机9所需的电功率由发电机11提供此发电机直接由内燃机13驱动。如果发电机11是一个交流发电机，该发电机经发电机电流控制器15向直流中间电路17供电，该电路经分开的电机控制器19与每一台电机9相连。发电机电流控制器15及电机控制器19由行驶控制器21的下面将详细解释的方式，根据用传感器23测得的控制踏板25的瞬间位置进行控制，也就是说，一方面根据汽车驾驶员所需的传动功率，另一方面通过下面将要详细描述的传感器检测出行驶状况来进行控制。根据驾驶员所需的传动功率，行驶控制器21可控制由发电机电流控制器15在恒定的发电机输出电压的情况下输入直流中间电路17的电流，此外，行驶控制器经蝶阀或内燃机13的喷射泵的操纵机构27控制电机的转矩和/或转速。应该懂得，为此应向行驶控制器21输入合适的发电机11及内燃机13的中续信号。为了进行调节，将所需的内燃机和发电机11的特征曲线族存入行驶控制器21的数据存储器29中。此外，行驶控制器21还通过当作电流调节器工作的电机电流控制器19控制由发电机电流控制器15输送到各个电机9的总电流的分配。为了进行分配，将所需的性能曲线族和数据同样也存入数据存储器29中。

上述传动装置能可选择地预先确定每个车轮的传动力矩，这就能尽可能地调整行驶性能，尤其能对处于极限情况的汽车的横向动力产生特殊影响。通过对行驶控制器21进行合理的数据设计，在较高的横向加速度的情况下，在宽的极限范围内也可达到中性行驶性能，只有在车轮与路面的粘着力的极限区才会导致不足控制的性能，而且向驾驶员传递一个表示接近粘着力附近的信号。根据这些特征，在超过粘着极限的情况下对汽车的控制总是容易的。

从第一构思出发，行驶控制器21可使汽车具有比迄今为止的装置更接近粘着力，因此，可防止在弯道上行驶的汽车提早滑向一旁。为了解释此处所用的原理，首先可以参考图3，该图详细地给出了在弯道上行驶时车轮的受力情况。图3示出了接近汽车的四轮传动粘着力极限时，在图1所示的前轴3的车轮1和后轴5的车轮7作用于路面的合力F_R，其中在弯道内侧行驶的车轮均用i表示，在弯道外侧行驶的车轮均用字母a表示。在图示的实例中合力F_R的大小都相等且都是由车轮切线方向的传动力分量F_A和与此分量垂直的横向力分量F_S合成而得到的，其中传动力分量与车轮的动力学直径相乘确定车轮的传动力矩。车轮与路面之间可传递的力的最大值可由图3中所示出的每个车轮的轮辋圆3的理想的形式确定。上述轮辋圆满足下面的关系式：

$\sqrt{F_A^2+\sqrt{F_s^2}}\≤\mathrm{\μ}*F_2---\left(1\right)$

其中：F_A是作用在切线方向或纵向的传动力;

F_S是横向力;

F_L是正常的对路面起作用的轮负荷。

μ是与路面和车轮之胎有关的摩擦系数;此外，它还与路面状态有关。

同时，轮辋圆31的半径也可能与路面状态有关，如图3中所示，就弯道外侧行驶的前轮1a而言，在干燥的路面上行驶时，轮辋圆半径用μ₁表示，在潮湿的路面上行驶时轮辋圆半径用μ₂表示。按照库仑逊（Coulombschen）摩擦法则，上述合力与轮负荷F_L有关

F_R＝F_L＊μ（2）

因此方程式（1）给出了一种关系，这种关系可以通过得知轮负荷F_L和摩擦系数μ而对车轮的传动力矩起作用，因而既对传动力分量F_A也对横向力分量F_a起作用，从而使合力F_R始终处于轮辋圆内，车轮也就不会在路面上滑动。

图3示出了传统四轮驱动汽车在弯道路面上行驶时汽车快要滑向一旁的情况。在弯道上行驶时，横向加速度在车辆上施加了一个用箭头33表示的力矩，该力矩围绕包含车辆重心35的车辆纵轴37。当在弯道内侧行驶的车辆1i和7i负荷减轻时，该扭力矩会使在弯道外侧行驶的车辆1a和7a的轮负荷增加。如图3所示，轮负荷增加或减小相当于在弯道外侧的轮辋圆半径加大或在弯道内侧的轮辋圆半径减小。此外，这种对前轮有损害的转向力使汽车产生偏摆力矩，由于此力矩使前轮的轮负荷相对于后轮的轮负荷有所增加。与此相应，各前轮的轮辋圆半径比处于纵轴37同侧的后轮轮辋圆半径大。因此，如图3所示，当弯道内侧行驶的后轮作用于路面的力最小时，在弯道外侧行驶的前轮作用于路面的力较大。

在图3所示的传统四轮传动汽车在弯道上行驶快要滑向一旁的情况中，行驶在弯道面上的前轮1a作用于路面的合力F_R在轮辋圆内有一段安全差值△F_R，而且，合力可以无滑动地转换成传动力F_A和横向力F_S。对行驶在弯道上的后轮7a面言，合力F_R恰好还没有达到轮辋圆，结果该轮恰好仍粘着在路面上。对行驶在弯道内侧的车轮1i和7i而言，合力F_R已经越过轮辋圆时，传动力F_A和横向力F_S就不会作用（车轮1i和7i）在路面上。因此，行驶在弯道内侧的车轮既会沿传动方向又会沿横向产生滑动。行驶在弯道外侧的后轮7a也开始滑动，这样汽车就会滑动一旁。

为了预防上述不稳定的行驶状况，行驶控制器21分别连续监控每一个车轮，如果合力F_R或横向力F_S及传动力F_A满足轮辋圆的条件，则小于由轮负荷和摩擦系数之积所确定的最大值。在接近最大值时，行驶控制器21降低车轮电机的驱动力矩，以便减少一个量△F_A（如果存在这种情况要加上一个已知的安全差值），以便将合力F_R的值减小到轮辋圆内。同时，为了能维持驾驶员所需要的传动功率，行驶控制器21还使传动力F_A的总值或全部驱动的传动力矩的总值保持恒定。这意味着在图3的实例中行驶在弯道内侧的车轮1i和7i的传动力减小各自的值△F_A，而行驶在弯道外侧尚具有爬传动力矩的前轮1a（作为单个车轮）的传动力要被增加大约为该减小量。图3的实例中，通过改变传动力或传动力矩的分配，在给定的弯道上行驶的情况下可超过最大的可传递的传动力矩，也就是说具有安全差值△F_R，因此，与驾驶员所需要的传动功率相比，行驶控制器21全部地减小了电机9的功率。因而在每种情况汽车都能达到最大可能的牵引力。

摩擦系数μ的大小可按照公知的方法来确定例如从车辆之间滑动的差别确定，或者经路面状况选择开关或类似的元件预先确定。

轮负荷F_L可以分别借助于各车轮1或7的传感器39来确定。图2示出了当作测力的传感器而用的传感器39的详细部分，汽车低盘41经该传感器支撑在车轮悬置部件上，此处是支撑在包括一个车轮弹簧悬挂装置43和一个减震器45的车轮49的减震支柱47上。在这种情况下中，传感器39可直接得出反映轮负荷的值。当然也可选择间接测量方法。例如，可将各个测力传感器51或53直接设置在弹簧悬挂装置43和减震器45的力传递通路中，以便能测量出，减震器动态产生的力。再用一个路程传感器55，根据测量值和/或时间的变化从所测量的减震支柱47的缓冲行程中同样可计算出轮负荷。

如图4所示，通过将传动力矩合理地分配给置于汽车纵轴37相对两侧的车轮1，7，就产生绕通过重心35沿垂直于附图平面走向的汽车竖轴偏摆力矩（Gietmoment）57。附图4示出了直线行驶的情况，此时前轴3的二个车轮1的传动力有一差值△F₁，后轴5的二个车轮7的传动力也有一差值△F₂。在车轮与通过重心35的汽车纵轴之间的间距为r时，差值△F₁和△F₂就会产生偏摆力矩M_G，此力矩满足下述关系：

M_G＝（△F₁+△F₂）＊δ（3）

汽车在弯道上行驶时的控制性能对可选择的偏摆力矩会产生影响。在图1所示的传动装置中，转向角传感器59测出瞬时转向角，再由行驶控制器21根据上述瞬时转向角控制传动力矩的分配，例如根据存储在数据存储器29中的一组性能曲线族而得出在曲线路面上行驶时的汽车在较大范围内具有中性行驶。此处，应合理地选择传动力矩-分配方案，使得前轴3和后轴5在弯道外侧行驶的车轮的传动力矩与上述各传动轴在内侧行驶的车轮的传动力矩之比为一个由数据存储器29的数据所设定的值，该值大于1。然而，行驶控制器21不仅控制各传动轴的车轮的传动力矩之比，而且还控制后轴5的总传动力矩与前轴3的总传动力矩之比。上述之比应合理地控制在0.5至1之间，如果重心35处于汽车纵轴的中间面上，重心35与前轴3的间距1₁与前轴3和后轴5之间的轴间距1₀之比应在0.4～0.6之间的范围内。影响偏摆力矩的传动力矩的比例也可以是事先设定的恒定值，当然此比例也可以随其它参数如轮负荷的分配或汽车的横向加速度而改变。

图5示出了一组用于影响自身操纵性能、合适的、存储在数据存储器29中的性能曲线族的实例，所示的曲线为各车轮的传动力矩M与在弯道上行驶期间所产生的汽车的横向加速度b＝0、至少小于横向加速度的最低值时，也就是说在大体上汽车为直线行驶时，总传动力矩（100%）平均分到四个车轮上，每个车轮分得总力矩的25%在弯道内侧行驶的前轮M_7i的传动力矩和弯道内侧行驶的后轮的传动力矩M_1i减小期间，随着横向加速度的增加在弯道外侧行驶的前轮的传动力矩M_1a和弯道外侧行驶的后轴的传动力矩M_7a也加大。此外，随着横向加速度的增长，传动力矩M_1a的增加比行驶在弯道外侧的后轮的传动力矩M_7a的增加更迅速。同样，在弯道内侧行驶的后轮的传动力矩M_7i的减小比曲线路面内侧行驶的前轮的传动力矩M_1i的减小更快。为了实现最大牵引，对于横向加速度b的每个值，总传动力矩恒等于驾驶员在控制踏板25上所调定值的100%。这可以通过一种简单的方式来实现，即：根据横向加速度b使对应于行驶在弯道外侧的长轮的传动力矩M_1a的性能曲线适当上升，而使对应于行驶在弯道内侧的后轮的传动力矩M_7i性能曲线下降正如对应于行驶在弯道内侧的后轮的传动力矩M_7i性能曲线所显示的那样，其传动力矩也可以降至零。

按照图5根据横向加速度控制传动力矩可在接近车轮粘着力极限的情况下通过适当选择上面所提到过的、由图3解释的根据轮负荷减少传动力矩的方法来实现。当然，在图5的方法中也可以逐个地监视车轮的滑动情况，这是为了在可能出现超过粘着极限这种情况时考虑到防滑调节可减少输给传动轮的总传动功率。

如图1所示，为了得知横向加速度，在用点划线表示的车体61上装有一个或多个横向加速度传感器63，这些传感器可测出垂直于汽车纵轴的横向加速度的大小和征兆。较合理的是在汽车前轴3的区域内至少安装一个横向加速度传感器63，这样做的优点是可以迅速感应。此外，为了通过横向加速度传感器直接得知横向加速度，也可从其他传感器的信息、尤其是从感知汽车行驶速度的传感器65和转向角传感器59中得出横向加速度。

上面所提到并已解释的借助于产生一个偏摆力矩来改善自身操作性能的方案也可用于提高开始进入弯道需要转向时的转向灵敏度。根据用传感器59所测得的转向角和/或转向角随时间的改变可以得知开始转向及在弯道上进入稳定行驶的情况。在车辆行驶期间，行驶控制器21控制一个有利于在弯道上转向的偏摆力矩，使其符合图4中所描述的传动方式。应该懂得，借助于加速度传感器或类似的检测元件也可得知开始转向及在弯道上已进入稳定行驶的情况。

同样，侧向风力也在汽车上产生偏摆力矩，这种力矩也会影响汽车行驶方向的稳定性。如图1所示，在汽车上沿汽车纵轴方向分散地设置了若干测压传感器67。行驶控制器21从测压信息差中确定出一个代表风偏摆力矩的信息，并控制传动轮的传动力矩，从而产生一个抵消风偏摆力矩的偏摆力矩。以这种方式汽车能绕其竖轴保持原来的行驶方向。此外，还可通过加速度传感器，例如偏摆速度传感器或加速度传感器中的其它适于测量偏摆力矩的装置来确定风偏摆力矩。

在弯道上行驶期间驾驶员若突然改变控制踏板的位置，例如驾驶员认为在弯道上行驶得太快而突然改变控制踏板的位置，接着，在弯道上行驶期间他又突然松开控制踏板25，这样就可能对行驶性能产生不希望的负荷改变响应，这种响应可以一直进行到汽车滑向一旁。例如松开前轴3上的气体控制踏板时汽车会颠簸，随之而来的是前轴的轮负荷增加而后轴的轮负荷减小。此外，在传统的传动中，目前以推动运行方式工作的内燃机附加有制动力矩，该力矩使后轮进一步接近粘着极限，会导致汽车滑向一旁。为了避免这类负荷变换反应，车辆在弯道上行驶期间行驶控制器21应对控制踏板位置的改变有所反应，并控制前轴3和后轴5之间传动力矩的分配使之有利于前轴3。由于松开控制踏板25，传动力矩减小，而首先是后轴5的传动力矩减小紧接着前轴3的传动力矩也可能减小。反之，若控制踏板25朝最大油门位置方向变化，那么首先是前轴3的传动力矩加大。由于驾驶员需要改变传动力矩而引起前轴3和后轴5上传动力矩分配的变化可通过行驶控制器21进行控制，例如用一个时间继电器控制汽车达到新的稳定行驶状况的时间。这种对前轴3有利的传动力矩重新分配在动态负荷变动情况下可提高汽车绕竖轴的稳定性，而且在接近车轮粘着力极限范围对性能控制更方便。

弯道行驶期间由于***误差或传动装置类似的电量引起的传动力矩分配发生变化时也可能产生不希望的负荷变换反应。此时，各种可能出现的误差对汽车安全行驶所产生的后果是不同的，因而以传统方式监视***误差中电量的行驶控制器21应根据误差的重要性或优先该考虑的误差控制误差量。行驶控制器21尤其应对不同车轮上出现的***误差作出不同反应。引起在弯道外侧行驶的、具有最大粘着力极限的前轮的传动力矩损耗的***误差用显著减少总传动力矩来响应行驶控制器21，就象在弯道上行驶的后轮的传动力矩有损耗的情况一样。使弯道外侧的后驱动轮和弯道内侧的前驱动轮以优先顺序响应成居中状态。根据这类已知的***误差可以全部或者仅只部分地减小传动力矩。为了在突然改变时尽最大可能地减小负荷变换反应，使行驶控制器21减小各车轮的传动力矩在这种情况下用一个固定的时间常数减小总传动力矩使之与预先确定的变更曲线相符是合适的。图6示出了在时间段t₁内传动力矩M以恒定速率减小的时间曲线。行驶控制器21根据用行驶速度传感器65测出的行驶速度给定出时间段t₁，例如在时间段t₁内行驶速度不断降低，因而在***误差一定的条件下传动力矩也减小，行驶速度越高，传动力矩减少越迅速。

此外，如图1所示，从纵向加速度传感器所获得的信息也可能影响汽车的横向动力，例如图1中用69表示这些传感器。

Claims (27)

1、在汽车纵轴(37)两侧至少各有一个驱动轮(1，7)的汽车传动装置，包括：

一台内燃机(13)，一台由内燃机(13)驱动的发电机装置(11)，用于分别驱动轮(1，7)的电机(9)以及一个控制由发电机装置(11)输入到各电机(9)中的电功率大小的电子控制器(15，19，21)，其特征在于：该控制器(15，19，21)配有轮负荷测量部件(39；51；53；55)，此部件可确定各驱动轮(1，7)的瞬时轮负荷的大小；控制器(15，19，21)根据所测得的由电机(9)驱动的车轮(1，7)的瞬时轮负荷控制输入各台电机(9)的电功率，因而控制器(15，19，21)随由电机(9)驱动的车轮(1，7)的轮负荷增加而加大输入个别电机(9)的电功率，并随轮负荷的降低而减少输入个别电机的电功率。

2、如权利要求1所述的传动装置，其特征在于控制器（15，19，21）将由发电机装置（11）供给全部电机（9）的总功率保持在某一给定值上，并根据驱动轮（1，7）的轮负荷控制输给电机（9）的电功率的分配。

3、如权利要求1或2所述的传动装置，其特征在于上述控制器（15，19，21）配有根据轮负荷给定或确定由各驱动轮产生的轮胎接地面上的合力的最大值的部件（21，29）;控制器（15，19，21）控制输入各电机（9）的电功率使得上述合力小于最大值。

4、如权利要求1-3中任一项所述的传动装置，其特征在于当计算值超过驱动轮（1，7）中的某一车轮的最大轮负荷时，控制器（15，19，21）减小由电机（9）提供给该轮（1，7）的转动力矩，并使至少一个其它车轮（1，7）的电机（9）的传动力矩加大。

5、如权利要求4所述的传动装置，其特征在于控制器（15，19，21）使所有其它电机（9）的传动力矩加大。

6、如权利要求1-5中任一项所述的传动装置，其特征在于上述轮负荷测量部件包括安装在驱动轮（1，7）的车轮悬置部件（4）上的传感器（39;51，53），每个传感器确定一个代表轮负荷的量，尤其是直接确定出由弹簧悬挂装置（43）和/或缓冲器（45）传递的力。

7、如权利要求1-5中任一项所述的传动装置，其特征在于轮负荷测量部件包括安装在驱动轮（1，7）的车轮悬置部件（47）上的传感器（55），每个传感器确定一个与轮负荷有关的量，尤其是根据大小和/或时间变化确定与轮负荷有关的弹簧行程，据此再计算出代表轮负荷的量。

8、在汽车纵轴（37）两侧至少各有一个驱动轮（1，7）的汽车传动装置，包括：

一台内燃机（13），一台由内燃机（13）驱动的发电机装置（11），用于分别驱动轮（1，7）的电机（9）以及一个控制由发电机装置（11）输入到各电机（9）中的电功率大小的电子控制器（15，19，21），尤其是按权利要求1-7中任一项所述的传动装置，其特征在于该控制器（15，19，21）配有测量弯道行驶的弯道行驶测量部件（59，63）;在弯道行驶期间为了产生影响自身操作性能的偏摆力矩，控制器（15，19，21）改变输入装置在纵轴（37）对侧上的车轮（1，7）的电机（9）的电功率的分配使得在汽车纵轴（37）的弯道外侧上至少一个车轮（1a，7a）的传动力矩增加，和/或在汽车纵轴（37）的弯道内侧上至少一个车轮（1i，7i）的传动力矩减小。

9、如权利要求8所述的传动装置，其特征在于控制器（15，19，21）控制设置在一根共同的传动轴（3，5）上的车轮（1，7）电机（9）的电功率，使得在该传动轴（3.5）上的弯道外侧轮（1a，7a）的传动力矩与在该传动轴（3.5）上的弯道内侧轮（1i，7i）的传动力矩之比大体上为大于1的给定值。

10、如权利要求8或9所述的传动装置，其特征在于汽车至少有一根前传动轴（3）和一根后传动轴（5）;控制器（15，19，21）控制前（3）、后（5）传动轴的电机（9）的电功率，使得后传动轴（5）的传动力矩之和与前传动轴（3）的传动力矩之和的比基本上为一个给定值。

11、如权利要求8-10所述的传动装置，其特征在于控制器（15，19，21）控制输入各电机（9）的电功率，使得当个别电机（9）的电功率变化时，全部驱动轮（1，7）的电机（9）的传动力矩之和大体维持不变。

12、按权利要求8-12中任一项所述的传动装置，其特征在于控制器（15，19，21）配有横向加速度测量部件（63;59;65），该部件测出作用在汽车上的横向加速度的大小和/或方向;控制器（15，19，21）根据所测出的横向加速度控制各单个电机（9）所得到的电功率的分配和/或驱动轮（1，7）的传动力矩之比，使得弯道外侧轮（1a，7a）的传动力矩与同一传动轴（3，5）上弯道内侧轮（1i，7i）的传动力矩之比随横向加速度不断增加而增大，和/或使前轮（1）的传动力矩与在汽车纵轴（37）的同侧上的后轮（7）的传动力矩之比随横向加速度不断增加而增大。

13、如权利要求12所述的传动装置，其特征在于上述横向加速度测量部件至少直接测量一个横向加速度，最好在前轮（1）的附近内设置横向加速度传感器（63）。

14、如权利要求12或13所述的传动装置，其特征在于上述横向加速度测量部件根据用传感器（59，65）测出的汽车的行驶速度及汽车转向轮（1）的转向角计算出横向加速度。

15、如权利要求8-14中任一项所述的传动装置，其特征在于控制器配有测量汽车纵向的加速度的部件，最好至少设置一个测量纵向加速度的纵向加速度传感器（69）。

16、在汽车纵轴（37）两侧至少各有一个驱动轮（1，7）的汽车传动装置，包括：

一台内燃机（13），一台由内燃机（13）驱动的发电机装置（11），用于分别驱动各驱动轮（1，7）的电机（9）以及一个控制由发电机装置（11）输入到各电机（9）中的电功率大小的电子控制器（15，19，21），尤其是根据权利要求1-15中任一项所述的传动装置，其特征在于控制器（15，19，21）配有转向角测量部件（59），该部件测量汽车转向轮（1）的转向角和/或转向角随时间的变化情况;控制器（15，19，21）至少控制输入一台电机（9）的电功率，使得在转向过程开始直到达到在弯道上稳定行驶的过程中产生一个有利于转向过程开始的偏摆力矩。

17、在汽车纵轴（37）两侧至少各有一个驱动轮（1，7）的电机（9）以及一个控制由发电机装置（11）输入到各电机（9）中的电功率大小的电子控制器（15，19，21），尤其是根据权利要求1-16中任一项所述的传动装置，其特征在于控制器（15，19，21）配有测量由侧风引起的风偏力矩的风偏力矩测量部件（67，63，69）;控制器（15，19，21）改变其中的至少一台电机（9）的电功率，致使产生一个克服风偏力矩并与汽车的竖轴有联系的偏摆力矩，在这种情况下，汽车纵轴（37）一侧上的至少一个车轮（1，7）的传动力矩增加和/或汽车纵轴（37）的另一侧至少一个车轮（1，7）的传动力矩减小，甚至可减少到与反向的传动力矩范围内。

18、如权利要求17所述的传动装置，其特征在于上述风偏力矩测量部件包括若干沿汽车纵轴方向、彼此相距一定间隔地安装的气流全压头传感器（67）。

19、如权利要求17或18中任一项所述的传动装置，其特征在于风偏力矩测量部件包括至少一个横向加速度传感器和/或至少一个测量汽车横向加速度和/或纵向加速度的加速度传感器（63，69）。

20、在汽车纵轴（37）两侧至少各有一个驱动轮（1，7）的汽车传动装置包括：

一台内燃机（13），一台由内燃机驱动的发电机装置（11），用于分别驱动轮（1，7）的电机（9）以及一个控制由发电机装置（11）输入到各电机（9）中的电功率大小的电子控制器（15，19，21），根据用传感器（23）所测出的汽车控制踏板（25）的位置来控制输入电机的总电功率，尤其是根据权利要求1-19中任一项所述的传动装置，其特征在于控制器（15，19，21）配有测量汽车弯道行驶状况的弯道行驶测量部件（59;63），汽车在弯道上行驶期间，控制器响应控制踏板位置的改变，至少在由控制踏板位置变化确定部分加速度时或者最好是确定部分加速度的相位时，控制前传动轴（3）的电机（9）与后传动轴（5）之间的电功率的分配，使前传动轴（3）的车轮（1）得到的传动力矩之比增加。

21、如权利要求20所述的传动装置，其特征在于当控制踏板位置朝空档那边变化时，控制器（15，19，20）首先仅减小后传动轴的传动力矩和/或当控制踏板朝最大油门位置那边改变时，控制器（15，19，20）首先仅增大前传动轴（3）的力矩。

22、如权利要求20或21所述的传动装置，其特征在于控制器（15，19，21）包括用于限制速度和/或用于在时间上对由控制踏板位置改变而造成功率比的变化进行限制的限制部件（21）。

23、如权利要求22所述的传动装置，其特征在于控制器（15，19，21）响应汽车的行驶速度，限制部件（21）随行驶速度不断增加而提高变化速度。

24、在汽车纵轴（37）两侧至少各有一个驱动轮（1，7）的汽车传动装置，包括：

一台内燃机（13），一台由内燃机（13）驱动的发电机装置（11），用于分别驱动各驱动轮（1，7）的电机（9）以及一个控制由发电机装置（11）输入各电机（9）中的电功率大小的电子控制器（15，19，21），尤其是根据权利要求1-23所述的传动装置，其特征在于控制器（15，19，21）配有测量传动装置电子部件的***误差的误差检测部件（21），控制器（15，1921）还配有测量弯道行驶的弯道行驶部件（59，63），汽车在弯道上行驶期间出现***误差时，控制器（15，19，21）至少减小一台电机（9）的输入功率，而功率减小的范围应该如此地控制根据哪个车轮（1，7）存在***误差，功率的减小量按照后面的弯道内侧轮（1i）、前面的弯道内侧轮（1i）和/或后面的弯道外侧轮（7a）、前面的弯道外侧轮（1a）的顺序加大。

25、如权利要求24所述的传动装置，其特征在于控制器（15，19，21）立即减小电功率。

26、如权利要求24所述的传动装置，其特征在于控制器（15，19，21）按给定的变化速度减小电功率。

27、如权利要求26所述的传动装置，其特征在于控制器（15，19，21）通过传感器（65）检测汽车的行驶速度并随行驶速度的不断增加而增加变化速度的大小。

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