DE3448466C2 - Vorrichtung zur Steuerung der Leistungsübertragung bei einem vierradgetriebenen Fahrzeug - Google Patents
Vorrichtung zur Steuerung der Leistungsübertragung bei einem vierradgetriebenen FahrzeugInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung der
Leistungsübertragung bei einem vierradgetriebenen Fahrzeug.
Aus der DE 26 35 821 A1 ist ein Fahrzeug mit drei antreibba
ren Achsen und einem nicht antreibbaren Paar von Lenkrädern
bekannt. Bei diesem Nutzfahrzeug wird, abhängig von der Ge
schwindigkeit, bei hohen Geschwindigkeiten von Dreiachs- auf
Zweiachsantrieb umgeschaltet, um Energie zu sparen.
Bei niedrigen Geschwindigkeiten wird in jedem Fall auf Drei
achsantrieb umgeschaltet, so daß dann, wenn man bei einer
solchen niedrigen Geschwindigkeit durch eine enge Kurve
fährt, der Dreiachsantrieb bestehen bleibt, was bekanntlich
zu großem Schlupf führt. Durchfährt man bei hohen Geschwin
digkeiten eine enge Kurve, so wird mit Zweiachsantrieb gefah
ren.
Aus der DE 32 27 870 A1 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der
der Lenkwinkel die wesentliche Rolle bei der Betätigung der
Kupplung zwischen Haupt- und Hilfsantriebsrädern spielt. Ab
hängig vom Lenkwinkel wird die Kupplung gelöst, so daß bei
engen Lenkwinkeln auf Zweiradantrieb umgeschaltet wird. Im
übrigen wird die Umschaltung zwischen Zweirad- und Vierrad
antrieb über einen Schalter vorgenommen, der manuell zu be
tätigen ist. Diese bekannte Anordnung ist jedoch nur für gute
Straßenverhältnisse verwendbar, da bei niedrigen Geschwin
digkeiten und engen Kurven ein Durchdrehen der (zwei) An
triebsräder auftreten kann. Andererseits bleibt u. U. bei ho
hen Geschwindigkeiten und ausreichenden Straßenverhältnissen
der Vierradantrieb eingeschaltet, was Energie kostet.
Aus der US 4 298 085 ist eine Vorrichtung bekannt, bei wel
cher die Kupplung zwischen Vorder- und Hinterachse unabhängig
vom Lenkwinkel bei niedrigen Geschwindigkeiten oder bei einer
hohen Drehzahldifferenz auf Vierradbetrieb umschaltet. Dies
führt zu einem verschlechterten Fahrverhalten bei guten Stra
ßenverhältnissen.
Aus der DE 33 45.470 C2 ist eine Vorrichtung zur Steuerung
der Leistungsübertragung bei einem vierradgetriebenen Fahr
zeug bekannt, mit einer motorgetriebenen Antriebsachse und
mit einer an diese ankuppelbare Hilfsantriebsachse, mit einem
Sensor zur Erfassung des Steuerwinkels, mit einer Steuerein
richtung zum Vergleichen des Steuerwinkels mit einer Steuer
winkelschwelle und zum Vergleichen der Fahrzeuggeschwindig
keit mit einer Geschwindigkeitsschwelle sowie zum Erzeugen
eines Kupplungssignals, und mit einer Einrichtung zum Aus
rücken der Kupplung in Abhängigkeit des Kupplungssignals,
wobei die Steuereinrichtung das Kupplungssignal zum Entkup
peln der Hauptantriebsachse von der Hilfsantriebsachse dann
erzeugt, wenn die Geschwindigkeitsschwelle unterschritten und
die Steuerwinkelschwelle überschritten werden. Etwaige Dreh
zahlunterschiede zwischen der Vorder- und der Hinterachse
fließen nicht mit in die Entscheidung ein, ob das Fahrzeug im
Vierradbetrieb oder im Zweiradbetrieb gefahren wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
zur Steuerung der Leistungsübertragung bei einem vierradge
triebenen Fahrzeug aufzuzeigen, durch die das Fahrverhalten
des Fahrzeugs unabhängig vom Straßenzustand verbessert wird.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach dem Patent
anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Dadurch, daß der Kraftschluß zwischen der Vorderachse und der
Hinterachse bzw. zwischen Haupt- und Hilfsantriebsachse
Priorität hat und gleichzeitig die Kupplung durch bestimmte
Steuerwinkel- und Geschwindigkeitswerte gesteuert
wird, ergibt sich eine selbsttätige Anpassung des Fahrver
haltens an die Straßenbeschaffenheit, wodurch zum einen
das Fahrverhalten verbessert, zum anderen der Energiever
brauch vermindert wird.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfin
dung anhand der Abbildungen näher beschrieben. Hierbei
zeigt:
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines automatischen
Getriebes, bei dem die Regelanordnung der Er
findung angewendet ist;
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer elektrischen Schal
tung in der Anordnung der Erfindung; und
Fig. 3 ein Flußdiagramm.
Gemäß Fig. 1 steht eine Kurbelwelle 1 eines (nicht darge
stellten) Verbrennungsmotors, der im vorderen Teil eines
Fahrzeuges angebracht ist, in Wirkungsverbindung mit einem
Drehmomentwandler 2 eines automatischen Getriebes A.
Das automatische Getriebe A enthält den Drehmomentwandler 2,
eine automatische Getriebevorrichtung 4 und eine Endunter
setzungsvorrichtung 14 für die Vorderräder.
Der Drehmomentwandler 2 enthält ein Pumpenrad 2a und eine
Turbine 2b. Das Pumpenrad 2a ist mit der Motorkurbelwelle 1
verbunden. Eine Turbinenwelle 3 erstreckt sich von der Turbine
2b zu der automatischen Getriebevorrichtung 4.
Die automatische Getriebevorrichtung 4 enthält ein Planeten
zahnrad 5, Kupplungen 6 und 7 zum wahlweisen übertragen der
Ausgangsleistung der Turbinenwelle 3 auf das Planetenzahnrad 5,
eine Einwegkupplung 8, eine Bremse 9 und ein Bremsband 10 zum
wahlweisen Sperren von Elementen des Planetenzahnrads 5.
Die Ausgangsleistung der automatischen Getriebevorrichtung wird
auf eine Ausgangswelle 11 übertragen, auf der ein Antriebszahn
rad 12 fest angebracht ist, das in Eingriff mit einem Abtriebs
zahnrad 13 ist. Das Abtriebszahnrad 13 ist fest an einer Welle
16 angebracht, an deren einem Ende ein Antriebsritzel 17
gebildet ist. Das Antriebsritzel 17 greift in ein Kronenzahnrad
15 der Enduntersetzungsvorrichtung 14 für die Vorderräder ein.
Das andere Ende der Welle 16 ist mit einer Übertragungs
antriebswelle 18 verbunden, die sich nach hinten erstreckt und
mit einem ersten Übertragungszahnrad 20 einer Übertragungsvor
richtung 19 verbunden ist. Das erste Übertragungszahnrad 20
greift in ein zweites Übertragungszahnrad 21 ein. Das zweite
Übertragungszahnrad 21 ist drehbar auf einer hinteren Antriebs
welle 23 angebracht. Eine durch Drucköl betätigte Reibungs
kupplung 22 des Mehrscheibentyps ist an der Hinterantriebswelle
23 angebracht, um das Zahnrad 21 mit der Welle 23 in Eingriff
zu bringen. Die Hinterantriebswelle 23 steht des weiteren in
Wirkungsverbindung mit einer Enduntersetzungsvorrichtung 25 für
die Hinterräder über eine Kardanwelle 24.
Eine Druckkammer 22a der Kupplung 22 steht in Verbindung mit
einer Ölpumpe 26 über einen Kanal 28, ein elektromagnet
betätigtes Umschaltventil 27 und einen Kanal 28a. Das Umschalt
ventil 27 hat eine Einlaßmündung 29, die mit der Ölpumpe 26
verbunden ist, eine Auslaßmündung 30, die mit der Druckkammer
22a verbunden ist, und eine Abflußmündung 31.
Ein Schieber 34 steht in Wirkungsverbindung mit einem Elektro
magneten 32 und wird durch eine Feder 33 nach rechts vorge
spannt. Wenn der Elektromagnet 32 entregt wird, wird der
Schieber 34 durch die Feder 33 gedrückt, um die Einlaßmündung
29 zu schließen und die Auslaßmundung 30 mit der Abflußmündung
31 zu verbinden, siehe Fig. 1. Durch Entspannen der Druck
kammer 22a rückt die Kupplung 22 aus. Wenn der Elektromagnet 32
erregt wird, wird der Schieber 34 nach links geschoben, um die
Abflußmündung 31 zu schließen und die Druckkammer 22a mit der
Ölpumpe 26 über den Kanal 28, die Mündungen 30 und 29 und den
Kanal 28a zu verbinden. Die Kupplung 22 rückt somit ein,
wodurch das Zahnrad 21 mit der Welle 23 verbunden wird, um die
Vierradantriebsleistungsübertragungsanordnung aufzubauen.
Bei der Regelanordnung der Erfindung ist ein Vorderraddrehzahl
fühler 35 vorgesehen, um die Drehzahl des Zahnrads 21, die pro
portional der Drehzahl der Vorderräder ist, und auch die Fahr
zeuggeschwindigkeit abzutasten. Ein Hinterraddrehzahlfühler 37
ist vorgesehen, um die Drehzahl eines Zahnrads 36 abzutasten,
das an der hinteren Antriebswelle 23 angebracht ist.
Gemäß Fig. 2 ist die Anordnung des weiteren mit einem Steuer
winkelfühler 38, der ein elektrisches Signal proportional zum
Steuerwinkel des Fahrzeugs erzeugt, und mit einem Beschleuni
gungsschalter 39 versehen, der geschlossen wird, wenn das Gas
pedal des Fahrzeugs niedergedrückt wird.
Die Ausgangssignale der Fühler und Schalter werden einem Mikrocomputer
41 über ein Eingangsinterface 40 zugeführt. Der Mikro
computer 41 enthält einen ROM 42, in dem verschiedene Daten als
eine Tabellenkarte und Programme gespeichert sind, einen RAM 43
zum Speichern von Eingangssignalen usw., eine zentrale Verar
beitungseinheit (CPU) 44 zum Verarbeiten von Eingangssignalen
entsprechend den Programmen und zum Erzeugen eines Ausgangs
signals über ein Ausgangsinterface 45 und eine Treiberstufe 46.
Das Ausgangssignal ward an den Elektromagneten 32 für dessen
Erregung angelegt.
Unter üblichen Fahrzuständen wird der Elektromagnet 32 erregt,
um den Vierradantrieb herzustellen. Wenn der Steuerwinkel einen
vorbestimmten Wert (eine Umdrehung der Steuerwelle) bei
niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit (unter 10 km/h) übersteigt,
wird der Elektromagnet entregt, so daß der Vierradantrieb in
den Zweiradantrieb geschaltet wird, um das Engeckenbremsen zu
verhindern. Zwischen den Schaltzuständen für den Vierradantrieb
und den Zweiradantrieb ist eine Hysterese vorhanden. Der
Zweiradantrieb, verursacht durch einen großen Steuerwinkel bei
niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit, wird nämlich in den
Vierradantrieb geschaltet, wenn der Steuerwinkel niedriger als
ein anderer vorbestimmter Wert (1/4 Umdrehung der Steuerwelle)
bei niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit (unter 20 km/h) wird.
Wenn die Differenz zwischen den Drehzahlen der Vorder- und
Hinterräder größer als ein vorbestimmter Wert ist, was
bedeutet, daß die Vorder- oder Hinterräder rutschen, wird der
Zweiradantrieb auch in den Vierradantrieb geschaltet, um das
Rutschen zu verhindern. Wenn des weiteren der Beschleunigungs
schalter 39 über eine vorbestimmte Zeitdauer (über 10 s) bei
hoher Geschwindigkeit (über 30 km/h) geschlossen ist, wird der
Vierradantrieb in den Zweiradantrieb geschaltet, da der
Vierradantrieb nicht notwendig ist.
Der Regelvorgang wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 3
beschrieben. Anfänglich wird festgestellt, ob das Fahrzeug
durch die Vierradantriebsanordnung (4WD) angetrieben wird. Wenn
der Vierradantrieb durch die Raddrehzahldifferenz (Rutschen)
verursacht ist, wird der Vierradantrieb nicht in den Zweirad
antrieb (2WD) geschaltet, auch wenn Zustände für den Zweirad
antrieb auftreten. Der Vierradantrieb wird nämlich aufrecht
erhalten, bis das Fahrzeug anhält. Wenn der Vierradantrieb
durch andere Zustände als Rutschen verursacht wird, wird fest
gestellt, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit höher als 30 km/h ist,
ob die Geschwindigkeit höher als 10 km/h ist, und des weiteren,
ob der Steuerwinkel kleiner als eine Umdrehung ist. Wenn diese
Zustände nicht festgestellt werden, wird ein 2WD-Zeichen
gesetzt (dies bedeutet, daß das 2WD-Zeichen 1 ist). Dann wird
eine Normaldifferenz α zwischen den Drehzahlen der Vorder-
und Hinterräder von einer Karte in Abhängigkeit von dem Steuer
winkel und der Fahrzeuggeschwindigkeit ausgelesen. Des weiteren
wird festgestellt, ob die tatsächliche Fahrzeugdrehzahl
differenz |NF - NR| (worin NF die Vorderachsdrehzahl und NR die
Hinterachsdrehzahl sind) kleiner als die Normaldifferenz α
ist. Zusätzlich werden die Fahrzeuggeschwindigkeit und der
Steuerwinkel festgestellt und der Vierradantrieb oder Zweirad
antrieb entschieden.
Aus der vorangehenden Beschreibung ergibt sich, daß die
Erfindung eine Regelanordnung schafft, die den Vierradantrieb
in den Zweiradantrieb in Abhängigkeit von der Fahrzeugge
schwindigkeit, dem Steuerwinkel und der Differenz zwischen der
Vorderachsdrehzahl und der Hinterachsdrehzahl schaltet, wodurch
das Engeckenbremsen wirksam verhindert werden kann und der
Brennstoffverbrauch verbessert wird.
Claims (5)
1. Vorrichtung zur Steuerung der Leistungsübertragung bei
einem vierradgetriebenen Fahrzeug mit einer motorge
triebenen Antriebsachse und mit einer an diese ankup
pelbaren Hilfsantriebsachse, mit einem Sensor (38) zur
Erfassung des Steuerwinkels, mit Sensoren (35, 37) zum
Feststellen der Drehzahl der Vorderräder sowie der
Drehzahl der Hinterräder mit einer Steuereinrichtung
(41) zum Vergleichen des Steuerwinkels mit einer Steu
erwinkelschwelle, zum Ermitteln der Geschwindigkeit
des Fahrzeugs und Vergleichen der Geschwindigkeit mit
einer Geschwindigkeitsschwelle, zum Ermitteln von Dreh
zahlunterschieden zwischen der Hauptantriebsachse und
der Hilfsantriebsachse und zum Vergleichen der Dreh
zahlunterschiede mit einer Drehzahldifferenzschwelle
sowie zum Erzeugen eines Kupplungssignals, und mit ei
ner Einrichtung (32) zum Ausrücken der Kupplung in Ab
hängigkeit des Kupplungssignals, wobei die Steuerein
richtung (41) das Kupplungssignal zum Entkuppeln der
Hauptantriebsachse von der Hilfsantriebsachse dann er
zeugt, wenn die Geschwindigkeitsschwelle und die Dif
ferenzschwelle unterschritten und die Steuerwinkel
schwelle überschritten werden.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuereinrichtung (41) derart ausgebildet ist,
daß der Steuerwinkelwert in Abhängigkeit von der Ge
schwindigkeit des Fahrzeugs derartig bestimmt wird,
daß bei hohen Geschwindigkeiten bereits ein niedrige
rer Steuerwinkel zum Entkuppeln führt als bei niedri
gen Geschwindigkeiten.
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuereinrichtung (41) derart ausgebildet ist,
daß bei Überschreiten der Drehzahldifferenzschwelle
die Hilfsantriebsachse in jedem Fall an die Hauptan
triebsachse gekuppelt wird.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuereinrichtung (41) derart ausgebildet ist,
daß die Beschleunigung des Fahrzeugs bestimmt wird und
die Hilfsantriebsachse von der Hauptantriebsachse dann
entkuppelt wird, wenn eine weitere höhere Geschwindig
keitsschwelle überschritten wird und danach die Be
schleunigung eine definierte Zeitdauer anhält.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuereinrichtung (41) derart ausgebildet ist,
daß nach einem Kuppeln von Hauptantriebsachse und
Hilfsantriebsachse aufgrund eines Überschreitens der
Drehzahldifferenzschwelle dieser Zustand des Vierrad
antriebs so lange aufrechterhalten bleibt, bis das
Fahrzeug anhält.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58172665A JPS6064033A (ja) | 1983-09-19 | 1983-09-19 | 4輪駆動車の自動切換制御方法 |
DE19843434395 DE3434395A1 (de) | 1983-09-19 | 1984-09-19 | Leistungsuebertragungsregelanordnung fuer ein vierradgetriebenes fahrzeug |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3448466C2 true DE3448466C2 (de) | 1995-06-22 |
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ID=25824886
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DE3448466A Expired - Fee Related DE3448466C2 (de) | 1983-09-19 | 1984-09-19 | Vorrichtung zur Steuerung der Leistungsübertragung bei einem vierradgetriebenen Fahrzeug |
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DE (1) | DE3448466C2 (de) |
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- 1984-09-19 DE DE3448466A patent/DE3448466C2/de not_active Expired - Fee Related
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