DE3721628A1 - Kraftfahrzeug mit allradantrieb und einer vorderrad-/hinterrad-eingriffseinrichtung - Google Patents
Kraftfahrzeug mit allradantrieb und einer vorderrad-/hinterrad-eingriffseinrichtungInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit
Allradantrieb und einer Eingriffseinrichtung zwischen
Vorder- und Hinterrädern, die vorgesehen ist, um eine
Differentialbegrenzungseinrichtung zwischen Vorder- und
Hinterrädern über den Bereich des Schlupfes, d.h. über
einer Drehzahldifferenz zwischen Vorder- und Hinterrä
dern, zu steuern, durch Steuerung ihres Eingriffsgrades
zwischen einem Direktkupplungszustand und einem völligen
Außereingriffszustand.
Im allgemeinen ist für den Antrieb von Kraftfahrzeugen
der Frontantrieb dem Hinterradantrieb in bezug auf das
Fahrverhalten bei Geradeausfahrt überlegen, bei Kurven
fahrten tritt jedoch beim Frontantrieb das Problem auf,
daß es verhältnismäßig schwierig ist, dem Fahrzeug eine
stabile Kurvenfahrt zu verleihen, da die erforderliche
Kraft den Reifen über das Lenkrad vermittelt werden muß,
so daß die Reifen daran gehindert werden, in ihre Nor
malstellung zurückzukehren, die sie während der Gerade
ausfahrt einnehmen. Andererseits ermöglicht es der Hin
teradantrieb, das Fahrzeug verhältnismäßig leicht durch
Kurven zu steuern , er ist jedoch insofern nachteilig
als eine übermäßig große Antriebskraft das Fahrzeug ver
anlassen kann, eine stärkere Kurvenfahrt auszuführen,
als dies gewünscht ist. Entsprechend besteht eine ideale
Lösung vom Standpunkt der antriebsseitigen Auslegung und
Betrieb des Fahrzeuges darin, die Vorder- und Hinter
räder gleichmäßig mit im wesentlichen gleichen Kräften
anzutreiben und Kraftfahrzeuge mit Vierradantrieb (All
radantrieb) sind von diesem Standpunkt aus auch be
trächtlich besser als Fahrzeuge mit Vorderradantrieb
oder Hinterradantrieb.
Bei Kurvenfahrten bewegen sich die rechten und linken
Räder des Fahrzeuges entlang unterschiedlicher Kurven
radien. Um diese Differenz auszugleichen und hierdurch
eine glatte Kurvenfahrt zu gewährleisten, sind Kraft
fahrzeuge im allgemeinen mit Getriebemechanismen ver
sehen, die vorgesehen sind, um die Drehzahldifferenzen
zwischen den rechten und linken Rändern entsprechend dem
unterschiedlichen Kurvenradius auszugleichen, d.h. es
sind Ausgleichsgetriebe (vorderes und hinteres Differen
tial) vorgesehen. Diese Differenz bezüglich des Kurven
radius tritt auch zwischen den Vorder- und Hinterrädern
auf. Es ist daher ein Kraftfahrzeug mit Allradantrieb
vorgeschlagen worden, das mit einer Einrichtung versehen
ist, die die Drehzahldifferenz zwischen den Vorder- und
Hinterrädern entsprechend der Differenz im Kurvenradius
ausgleicht, d.h. es ist ein Zentralausgleichsgetriebe
vorgesehen worden.
Bei dem Zentralausgleichsgetriebe tritt jedoch die fol
gende Schwierigkeit auf. Da das Differential so ausge
legt ist, daß es das Drehmoment gleichmäßig auf die
Vorder- und Hinterräder verteilt, wird der Grenzwert der
Kraftübertragung auf diejenige der Antriebskräfte, die
auf die Vorder- und Hinterräder wirken, abgestellt, die
den niedrigeren Wert hat. Wenn z.B. eines der Vorderrä
der rutscht, wird hierüber Antriebsenergie abgeleitet,
so daß die Antriebskraft für die Hinterräder äußerst
klein wird. Aus diesem Grund sind allradgetriebene
Kraftfahrzeuge mit einem zentralen Ausgleichsgetriebe in
bezug auf die Übertragung der Antriebsleistung einem
Kraftfahrzeug mit Allradantrieb ohne zentralem Aus
gleichsgetriebe dann unterlegen, wenn z.B. das Fahrzeug
sich auf einem Straßenbelag mit verhältnismäßig kleinem
Reibungskoeffizienten bewegt. Entsprechend kann es dann,
wenn eine verhältnismäßig große Antriebsleistung, z.B.
während der Beschleunigung, erzeugt wird, unmöglich
sein, diese Antriebsleistung ausreichend auf die Fahr
bahn zu übertragen, mit dem Ergebnis, daß die Vorder-
oder Hinterräder in nachteiliger Weise rutschen.
Um das Auftreten einer solch nachteiligen Erscheinung zu
verhindern wurden bisher Kraftfahrzeuge mit Allradan
trieb und einem zentralen Ausgleichsgetriebe mit einer
Verriegelungseinrichtung versehen, die geeignet ist, die
Differential-Begrenzungseinrichtungen für die Vorder-
und Hinterräder ohne Einschaltung des zentralen Aus
gleichsgetriebes direkt miteinander zu kuppeln, so daß,
wenn eine verhältnismäßig große Antriebsleistung erfor
derlich ist, z.B. wenn das Fahrzeug beschleunigt wird
oder sich auf einer unebenen Straße bewegt, das zentrale
Differential manuell blockiert wird, während, wenn sich
das Fahrzeug in einem normalen Bewegungszustand, in dem
kein besonders großes Antriebsdrehmoment erforderlich
ist, bewegt, das zentrale Differential manuell unverrie
gelt und wirksam ist.
Fig.10 zeigt eine Kraftübertragungseinrichtung (Getrie
be), das bei einem ständig allradgetriebenen Kraftfahr
zeug verwendet wird, mit einem zentralen Ausgleichsge
triebe, wobei dieses Fahrzeug einen Frontmotor besitzt.
Bei dieser Kraftübertragung wird die Antriebsleistung
vom Motor zu einem Drehmomentenwandler 21, einem Haupt
getriebe 22, einem Hilfsgetriebe 23, die innerhalb eines
automatischen Getriebes 20 angeordnet sind, übertragen
und das Ausgangsmoment vom Hilfsgetriebe 23 wird auf ein
Antriebsgetriebe 24 und anschließend durch das Antriebs
getriebe 24 auf eine Vorderrad-Antriebswelle 26 übertra
gen, so daß die Vorderräder angetrieben werden. Das
Frontausgleichsgetriebe 25, das in diesem Getriebezug
vorgesehen ist, ist ein Ausgleichsgetriebe, das zwischen
dem rechten und linken Vorderrad wirkt. Andererseits ist
eine Kardanwelle 27 zum Antrieb der Hinterräder durch
ein Kegelrad 28 mit einem Zentraldifferential 29 gekup
pelt, das vorgesehen ist, um zwischen den Vorder- und
Hinterrädern zu wirken und das mit einer Kraftübertra
gung bzw. einem Getriebe 30 für die Hinterräder gekup
pelt ist. Außerdem ist parallel zum Zentraldifferential
29 eine Kupplung 31 zur Verriegelung bzw. Blockierung
des Zentraldifferentials 29 vorgesehen. Folglich wird
die Verriegelung des Zentraldifferentials 29 durch
Steuerung des Eingriffszustandes der Kupplung 31 mit
Hilfe eines Öl-Hydraulikkreises (Drucksteuerspule) 39
gesteuert.
Die vorerläuterte Kraftübertragungseinrichtung wird un
ter Bezugnahme auf Fig. 12 im einzelnen erläutert. Die
Rotation der Kurbelwelle des Motors wird durch einen
Zahnkranz 51 auf ein Frontdifferentialgehäuse 52 über
tragen, nachdem die Drehzahl durch ein automatisches Ge
triebe angemessen verändert wurde. Im Normalbetrieb ist
eine Kupplung 53 zur Blockierung bzw. Verriegelung eines
Zentraldifferentiales A außer Betrieb, d.h. im Nichtein
griffszustand, wobei in diesem Zustand die Rotation des
Frontdifferentialgehäuses 42 durch eine erste Hohlwelle
55 auf einen Differentialträger 57 im Zentraldiffential
A übertragen wird und über diesen Ritzelträger weiter
von einem Ausgleichskegelrad 59 auf das linke und rechte
Achswellenrad 60 und 61 übertragen wird. Die Rotation
des linken Achswellenrades 60 wird durch eine zweite
Hohlwelle 62 auf einen Differentialträger bzw. Ritzel
träger 63 im Frontdifferential B und von einem Kegelrad
65 weiter auf das linke und rechte Achswellenrad 66 und
67 für den Vorderradantrieb übertragen, deren Drehung
auf die linke und rechte Vorderrad-Achswelle 69 und 70
übertragen wird. Andererseits wird die Rotation des
rechten Achswellenrades 61 auf ein
Zentraldifferentialgehäuse 71 übertragen, das über eine
Feder- oder Keilnutkupplung mit dem Achswellenrad 61 ge
kuppelt ist und die Drehung wird weiter auf eine An
triebsritzelwelle 75 durch Zahnkränze 72 und 73 zum An
trieb der Hinterräder übertragen und wird anschließend
auf die linke und rechte Hinterrad-Achswelle (nicht ge
zeigt) durch eine Kardanwelle und ein
Hinterrad-Differential (nicht gezeigt) übertragen.
Wenn eine verhältnismäßig große Antriebskraft erforder
lich ist, z.B. weil das Fahrzeug über eine schlechte
Straße, wie z.B. eine überfrorene, sandige oder sehr un
ebene Straße fährt, oder wenn die Gefahr besteht, daß an
den Rädern Schlupf auftritt, d.h. daß sie rutschen oder
durchdrehen, wird die Kupplung 53 in ihre Eingriffsstel
lung gebracht, um das Zentraldifferential A zu sperren.
In diesem Zustand wird die Rotation des
Frontdifferentialgehäuses 52 direkt durch die Kupplung
53 auf den Differentialträger 53 im Frontdifferential B
übertragen und wird vom Kegelrad 65 weiter auf die Achs
wellenräder 66 und 67 übertragen, deren Rotation auf die
linke und rechte Vorderrad-Antriebsachswelle 69 und 70
übertragen wird. Gleichzeitig werden der Differential
träger 57 und das linke Achswellenrad 60 im Zentraldif
ferential 90, die jeweils durch die Hohlwellen 55 und 62
mit dem Frontdifferentialgehäuse 52 und dem Differen
tialträger 63 gekuppelt sind, gemeinsam als ein Bauteil
ohne Ausführung einer Differentialbewegung gedreht und
diese Rotation wird weiter auf das
Zentraldifferentialgehäuse 71 übertragen. Somit wird
eine Drehung, deren Drehzahl die gleiche ist, wie die
jenige des Differentialträgers 63 für den Antrieb der
Vorderräder auf den Antriebszahnkranz 72 für den Antrieb
der Hinterräder übertragen und werden auf diese Weise
die rechte und linke Hinterrad-Antriebsachswellen ange
trieben.
Im allgemeinen werden unter Kraftfahrzeugen mit Allrad
antrieb sowohl solche verstanden, bei denen ein ständi
ger Allradantrieb besteht und die mit einem zentralen
Ausgleichsgetriebe, wie vorbeschrieben, ausgerüstet
sind, als auch solche, die nur zeitweilig im Allradan
trieb betrieben werden und kein Zentraldifferential auf
weisen. Beim letztgenannten Typ vierrädriger Kraftfahr
zeuge werden entweder die Vorder oder die Hinterräder
normal angetrieben und nur dann, wenn ein verhältnis
mäßig großes Antriebsdrehmoment erforderlich ist, z.B.
dann, wenn das Fahrzeug sich über eine schneebedeckte
Straße bewegt, werden die anderen Räder in geeigneter
Weise direkt mit der Antriebswelle durch eine Kupplung
od.dgl. gekuppelt, so daß auf diese Weise der Zweirad-
oder Vierrad-Antriebszustand wie gewünscht ausgewählt
wird.
Eine der Bedingungen, die die Fahrzeuge veranlassen,
Radschlupf aufzuweisen bzw. zu rutschen ist die große
Antriebskraft. Daher ist auf der Grundlage der Tatsache,
daß , wenn die Antriebsart "Zweiradantrieb" gegen die
Antriebsart "Allradantrieb", wie vorbeschrieben geändert
wird, die Reifenhaftkraft sich erhöht, so daß Schlupf
oder Rutschen (Schleudern, Durchdrehen etc.) vermieden
werden kann, bereits eine Technik vorgeschlagen worden,
bei der die Antriebsart "Zweiradantrieb" auf die An
triebsart "Allradantrieb" umgeschaltet wird, wenn ein
Wahlhebel in eine Stellung für verhältnismäßig große An
triebskraft verschoben wird, um hierdurch das Auftreten
von Schlupf zu vermeiden. Genauer wird entsprechend die
ser vorgeschlagenen Technik dann, wenn der Gangwahlhe
bel oder Schalthebel, angewandt an einem zeitweilig mit
Allradantrieb antreibbaren Fahrzeug, in den Bereich "1"
oder "2" verschoben wird, die Antriebsart "Zweiradan
trieb" auf die Antriebsart "Allradantrieb" umgeschaltet.
Es ist auch eine Technik vorgeschlagen worden, bei der,
wenn die Antriebskraft verhältnismäßig groß ist, die An
triebsart "Zweiradantrieb" entsprechend dem Grad der
Öffnung des Beschleunigers (Niederdrücken des Gaspeda
les) auf die Antriebsart "Allradantrieb" umschaltet.
Die Antriebskraft hängt jedoch insbesondere stark vom
Übersetzungsverhältnis ab, da, je niedriger die Getrie
bestellung, desto größer die Antriebskraft. Außerdem än
dert sich im Falle eines automatischen Getriebes die An
triebskraft bzw. Antriebsleistung des Fahrzeuges stark
mit dem Grad der Öffnung des Beschleunigers und der
Fahrzeuggeschwindigkeit, wie Fig. 11 zeigt. Daher kann
das Auftreten von Schlupf nicht vollständig auf der
Grundlage des Grades der Öffnung der
Beschleunigungseinrichtung (Niederdrücken des Gaspeda
les) oder der Position des Gangwahlhebels, der durch ma
nuelle Betätigung verschoben wird, vermieden werden. Um
z.B. ein Fahrzeug, das mit einem automatischen Getriebe
ausgerüstet ist, schnell zu beschleunigen, ist es üb
lich, das Gaspedal schnell niederzudrücken, während der
Gangwahlbereichshebel seltener betätigt wird. Daher kann
von einem System, bei dem die Antriebsart "Zweiradan
trieb" in Abhängigkeit von der Position des Gangwahlhe
bels auf "Allradantrieb" umgeschaltet wird, nicht erwar
tet werden, daß es wirksam als Einrichtung zur Verhinde
rung des Schlupfes arbeitet.
Wenn andererseits der Differentialbetrieb des zentralen
Ausgleichsgetriebes eines beständig durch Allradantrieb
angetriebenen Fahrzeuges begrenzt wird, wird keine
Differentialsteuerung für die Vorder- und Hinterräder
ausgeführt. Wenn sich demzufolge das Fahrzeug mit gerin
ger Geschwindigkeit durch eine enge Kurve bewegt, tritt
ein ziemliches Kurvenbremsen auf, während, wenn sich das
Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit bewegt und die
Vorder- und Hinterräder in bezug auf Reifenluftdruck
oder Belastung nicht ausgeglichen sind, steigt in nach
teiliger Weise der Kraftstoffverbrauch an.
Im Hinblick auf die vorerläuterten Nachteile des Standes
der Technik besteht ein erstes Ziel der vorliegenden Er
findung darin, ein Kraftfahrzeug mit Allradantrieb und
einer Eingriffseinrichtung zur Festlegung der Kupplung
zwischen Vorder- und Hinterrädern zu schaffen, bei dem
ein angemessener Eingriffsgrad dieser Einrichtung für
alle Betriebsbedingungen festgelegt werden kann und bei
dem das Auftreten von Kurvenbremserscheinungen ebenso
vermieden ist wie das Auftreten von Radschlupf.
Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung werden anhand
der nachfolgenden Beschreibung verdeutlicht. Entspre
chend umfaßt die Erfindung diejenigen Konstruktionsmerk
male, Elementenkombinationen und Teileanordnungen, die
nachfolgend noch näher erläutert werden, wobei der Um
fang der Erfindung durch die Ansprüche gegeben ist.
Um das vorerwähnte Ziel zu erreichen umfaßt die vorlie
gende Erfindung ein Kraftfahrzeug mit Allradantrieb und
eine Eingriffseinrichtung zwischen Vorder- und Hinter
rädern, vorgesehen, um eine zwischen Vorder- und Hinter
rädern vorgesehene Differentialbegrenzungseinrichtung
über den gesamten Bereich des Schlupfes zwischen
Vorder- und Hinterrädern durch die Steuerung des Ein
griffsgrades der Eingriffseinrichtung zwischen unmittel
barer, direkter Kupplung und völligem Nichteingriff der
Eingriffseinrichtung gekennzeichnet dadurch, daß eine
Bestimmungseinrichtung zum Betrieb der
Vorder-/Hinterrad-Eingriffseinrichtung mit einem be
stimmten Eingriffsgrad vorgesehen ist, eine Erfassungs
einrichtung zur Erfassung des Betriebszustandes (Fahrzu
standes) und eine Steuereinrichtung zur Festlegung eines
Eingriffsgrades für die Steuerung der Eingriffseinrich
tung, wobei die Steuereinrichtung Vergleichsdaten ent
hält, die die Eingriffsgrade jeweils entsprechend den
verschiedenen Betriebsbedingungen festlegen und einen
Eingriffsgrad bestimmen, der aus den Vergleichsdaten in
Abhängigkeit vom erfaßten Betriebs- bzw. Fahrzustand fest
gelegt wird.
Bei einem Kraftfahrzeug mit Allradantrieb und einer Ein
griffseinrichtung zwischen Vorder- und Hinterrädern nach
der vorliegenden Erfindung mit dem vorbeschriebenen Auf
bau bestimmt die Steuereinrichtung den Eingriffszustand
für die Eingriffseinrichtung auf der Grundlage der Ver
gleichsdaten, die die Eingriffsgrade jeweils auf der
Grundlage der verschiedenen Betriebs- bzw. Fahrverhält
nisse festlegen. Es ist daher möglich, die Eingriffsein
richtung mit einem optimalen Eingriffsgrad zu steuern.
Entsprechend kann die Eingriffseinrichtung für die Kupp
lung zwischen Vorder- und Hinterrädern derart in Eingriff
kommen, daß es möglich ist, das Auftreten von Bremser
scheinungen in engen Kurven bei Vermeidung von Schlupf
zu verhindern.
Zur Verdeutlichung der Erfindung werden nachfolgend
Ausführungsbeispiele derselben im Zusammenhang mit den
zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. In diesen
zeigen:
Fig. 1 die Anordnung eines Ausführungsbei
spiels eines Steuersystems für ein Kraftfahrzeug mit All
radantrieb, das eine Vorderrad-/Hinterrad-Eingriffsein
richtung nach der vorliegenden Erfindung aufweist,
Fig. 2 und 3 Flußdiagramme, die Beispiele der
Arbeitsabläufe zeigen, die durch die elektronische
Steuereinheit bzw. Steuereinrichtung, gezeigt in Fig. 1,
ausgeführt werden,
Fig. 4 bis 8 Beispiele für Tafeln zur Festle
gung des Arbeits- bzw. Tastverhältnisses für eine
steuernde Einrichtung,
Fig. 9 ein Diagramm, das verwendet wird, um eine
Ableitung des Hydraulikdruckes auf der Grundlage des
Lenkwinkels abzuleiten,
Fig. 10 schematisch eine Kraftübertragung, wie
sie in einem Kraftfahrzeug mit ständigem Allradantrieb
und einem zentralen Ausgleichsgetriebe vorgesehen ist,
wobei das Fahrzeug einen Frontmotor besitzt,
Fig. 11 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen
der Getriebestellung, der Fahrzeuggeschwindigkeit und
dem Öffnungsgrad der Drosselöffnung auf der einen Seite
und der Antriebskraft bzw. dem Antriebsdrehmoment auf
der anderen Seite zeigt und
Fig. 12 einen Teilschnitt, der im einzelnen die
Kraftübertragung nach Fig. 10 zeigt.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfin
dung werden nachfolgend im einzelnen unter Bezugnahme
auf die vorgenannten Zeichnungen erläutert.
Fig. 1 zeigt die Anordnung eines Ausführungsbeispiels
eines Steuersystems bzw. einer elektrischen Steuerein
heit für ein Kraftfahrzeug mit einem Allradantrieb, das
eine Eingriffseinrichtung zur Kupplung von Vorder- und
Hinterrädern nach der vorliegenden Erfindung aufweist,
während die Fig. 2 und 3 Flußdiagramme sind, die Bei
spiele der Signalverarbeitung, die durch die in Fig. 1
gezeigte elektronische Steuereinheit erfolgt, verdeut
lichen.
Bezugnehmend auf Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1
einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, 2 einen Drossel
ventilsensor, 3 eine Getriebestellungs-Erfassungsein
heit, 4 einen Betriebswahlschalter, 5 einen Positions
sensor für einen Getriebewahlhebel, 6 einen Bremsleuch
tenschalter, 7 einen Scheibenwischerschalter, 8 einen
Lenkwinkelsensor, 9 eine elektronische Steuereinheit,
10 eine Magnetspule zur Drucksteuerung, 11 ein E/A-In
terface, 12 eine Zentralprozessoreinheit (CPU), 13 einen
Direktzugriffsspeicher (RAM) und 14 einen Festwertspei
cher (ROM). Die elektronische Steuereinheit 9 ist eine
Computersteuereinheit mit Speichern, wie z.B. dem
Direktzugriffsspeicher (RAM) 13 und dem Festwertspei
cher (ROM) 14 zur Speicherung, z.B. eines
Steuerprogramms und einer Tabelle für das Tast-
oder Arbeitsverhältnis und zur Aufnahme der Zentral
prozessoreinheit 12 (Recheneinheit) und der
Eingabe/Ausgabe 11. Die elektronische Steuereinheit 9
liest über das E/A-Interface 11 die Signale von den
verschiedenen Sensoren und Schaltern 1 bis 8 und geht
auf der Grundlage dieser Signale, die das Über
setzungsverhältnis, die Fahrzeuggeschwindigkeit, die
Öffnung des Beschleunigers (Niederdrücken des Gaspe
dales), die Wischerschalterstellung und den Lenkwinkel
angeben, in die Tabelle und legt hierdurch (kontinuier
lich oder schrittweise einen Hydraulikdruck (Tast- oder
Arbeitsverhältnis) zur Aktivierung einer Hydraulikkupp
lung fest und steuert so die Hydraulikdrucksteuerspule
10. Im Falle eines Kraftfahrzeuges mit ständigem Vier
radantrieb (Allradantrieb) und mit einem zentralen Aus
gleichsgetriebe steuert die Drucksteuerspule 10 den
Eingriff einer Kupplung zur Sperrung bzw. Verriegelung
des zentralen Ausgleichsgetriebes und der Betrieb der
Betätigungseinrichtung wird durch die Steuerung des
Eingriffsgrades der Kupplung begrenzt. Im Falle eines
automatischen Getriebes liest die Getriebestellungs-
Erfassungseinheit 3 ein Steuersignal vom Steuerorgan des
Getriebes oder liest ein Signal, das das Niveau des
hydraulischen Eingriffsdruckes, der für eine bestimmte
Getriebestellung verwendet wird, repräsentativ ist,
während, im Falle eines manuellen Schaltgetriebes, die
Getriebestellungs-Erfassungseinheit 3 die Schalthebel
position einliest.
Somit ist das Steuersystem nach der vorliegenden Erfin
dung so ausgelegt, daß es unter Verwendung einer Tabelle
bzw. eines Diagramms entsprechend des Wertes von Signa
len, die den Fahr- bzw. Betriebszustand des Fahrzeuges
repräsentieren, einen Schlupfbereich und einen
Kurvenfahrt-Bremsbereich bestimmt, wobei diese Betriebs
signale das Übersetzungsverhältnis, die Fahrzeugge
schwindigkeit, den Grad der Betätigung des Beschleuni
gers, die Wischerbetätigung, die Ganghebelstellung, die
Bremsbetätigung, die Betriebswahlschalterstellung und
den Lenkwinkel angeben. Entsprechend ist es möglich, ein
Arbeits- bzw. Tastverhältnis festzulegen, das für die
Vermeidung des Auftretens von Schlupf und des Bremsens
bei engen Kurven in Übereinstimmung mit allen Fahr- bzw.
Betriebsbedingungen festgelegt werden kann und die
Drucksteuer-Magnetspule 10 mit dem festgelegten Arbeits-
bzw. Tastverhältnis betrieben werden kann, so daß die
Arbeitsweise des zentralen Differentials wirksam be
grenzt wird.
Die nachfolgende Beschreibung eines Flußdiagramms gemäß
Fig. 2 zeigt einen Arbeitsablauf, der durch die elektro
nische Steuereinheit 9 in dem Fall abgearbeitet wird, in
dem die Magnetspule 10 zur Drucksteuerung entsprechend
dem Übersetzungsverhältnis, der ausgewählten Betriebsart
bzw. der Stellung des Betriebswahlschalters und der
Schalthebelstellung ausgeführt wird.
Zuerst wird die Stellung des Betriebsart-Wahlschalters 4
überprüft, und, wenn der Wahlschalter 4 in der Stellung
"Sperren" ist, wird das Tastverhältnis für die Magnet
spule auf 100% gesetzt, während, wenn die Wahlschalter
stellung sich auf "frei" (entsperrt) befindet, das Tast
verhältnis für die Magnetspule auf 0% festgelegt ist.
Anschließend wird die Magnetspule 10 gemäß der Schritte
(1) bis (5) bzw. (6) bis (7) betrieben. Wenn sich der
Betriebsart-Wahlschalter 4 weder in der einen noch in
der anderen Stellung befindet, (d.h. wenn der Schalter
sich in der Stellung "Schnee" oder "normal" befindet)
werden in den Schritten (1) bis (3) Signale von dem
Ganghebel-Positionssensor 5 und der Schalt- bzw.
Getriebestellungs-Erfassungseinheit 3 eingelesen.
Anschließend liest die Steuereinheit 9 ein Tast- bzw.
Arbeitsverhältnis für die Magnetspule 10 ab, das den
Werten der eingelesenen Signale für die Schalthebelstel
lung und die Getriebestellung aus der Tafel für das Ar
beitsverhältnis entspricht, die im Speicher gespeichert
ist und treibt die Magnetspule 10 mit dem ausgelesenen
Arbeitsverhältnis in den Schritten (4) bis (7) an.
Fig. 3 zeigt ein Flußdiagramm, das ein Beispiel einer
Signalverarbeitung verdeutlicht, bei der eine Mehrzahl
von Diagrammen oder Tafeln vorbereitet und verwendet
ist, so daß ein optimales Tast- bzw. Arbeitsverhältnis
für die Magnetspule 10 festgelegt wird unter Verwendung
eines Signals für die Öffnung des Beschleunigers (Nie
derdrücken es Gaspedals) und anderer Signale, zusätzlich
zu den Signalen der Getriebestellung. Da das Steuerpro
gramm, das in Fig. 3 gezeigt ist, mit Ausnahme der Ver
arbeitung, die im Schritt (4) in Fig. 2 ausgeführt wird
und die in Fig. 3 durch eine Verarbeitung ersetzt wird,
die in den Schritten (8) bis (16) in Fig. 3 erläutert
ist, wird nachfolgend nur die abweichende Signalverar
beitung, die in den Schritten (8) bis (16) erfolgt, er
läutert.
Zuerst wird eine der zu verwendenden Tabellen bzw. eines
der zu verwendenden Diagramme für das Tast- bzw. Ar
beitsverhältnis (d.h. die Adresse einer Tabelle) ausge
wählt, die verwendet werden soll, wobei dies auf der
Grundlage von drei Signalen erfolgt, d.h. der Signale,
die jeweils die Position des Betriebswahlschalters, die
Ganghebelposition und die Getriebestellung repräsentie
ren.
Anschließend wird der Grad der Öffnung des Beschleuni
gers erfaßt und eine Datengruppe der Tabelle ausgewählt,
die dem erfaßten Öffnungsgrad des Beschleunigers ent
spricht. Außerdem wird die Fahrzeuggeschwindigkeit er
faßt und es wird ein Tast- bzw. Arbeitsverhältnis auf
der Basis der erfaßten Fahrzeuggeschwindigkeit in den
Schritten (9) und (10) berechnet.
Wenn die entsprechende Signalerfassung ergibt, daß der
Bremslichtschalter (6) und/oder der Scheibenwischer
schalter (7) auf "EIN" gestellt ist, zeigt dies an, daß
das Fahrzeug sich unter äußeren Bedingungen bewegt, bei
denen die Wahrscheinlichkeit, daß Schlupf auftritt,
größer ist als bei normalen Fahrbedingungen. Daher wer
den zu dem festgelegten Tast- bzw. Arbeitsverhältnis
vorbestimmte Werte für das Tastverhältnis α(%) und β(%)
hinzugefügt. Außerdem wird durch den Lenkwinkelsensor 8
der Lenkwinkel erfaßt und in den Schritten (11) bis (16)
entsprechend dem erfaßten Lenkwinkel eine Ableitung des
Hydraulikdruckes vorgenommen sowie anschließend die
Magnetspule 10 betrieben.
Beispiele von Diagrammen bzw. Tabellen, die in der vor
erläuterten Verarbeitung verwendet werden, sind nachfol
gend erläutert. Die Fig. 4 bis 8 zeigen Beispiele von
derartigen Schaubildern für das Arbeitsverhältnis und
Fig. 9 zeigt ein Beispiel eines Diagramms, das verwendet
wird, um entsprechend dem erfaßten Lenkwinkel die Ablei
tung des Hydraulikdruckes vorzunehmen.
Fig. 4 zeigt ein Beispiel einer Tabelle, in der das
Tastverhältnis in Abhängigkeit von der Getriebestellung
und der ausgewählten Betriebsart entsprechend der Stel
lung des Betriebswahlschalters festgelegt wird. Entspre
chend diesem Diagramm wird das Tastverhältnis so festge
legt, daß, wenn die Getriebestellung sich innerhalb des
Bereiches des ersten Sanges befindet, das Tastverhältnis
auf 100% festgelegt ist, während, wenn sich die Getrie
bestellung innerhalb des zweiten Ganges, des dritten
Ganges und des vierten Ganges befindet, und falls der
Betriebsartenwahlschalter sich in der Stellung N (nor
mal) befindet, wird das Tastverhältnis jeweils auf 40%,
20% und 0% festgelegt. Wenn der Betriebsarten-Wahl
schalter in der Stellung S (Schnee) ist, wird das Tast
verhältnis so festgelegt, daß es 20% höher liegt als in
den Fällen, in denen der Betriebsarten-Wahlschalter sich
in der Stellung N (normal) befindet.
Fig. 5 zeigt ein Beispiel für ein Diagramm zur Festle
gung des Tastverhältnisses in Abhängigkeit von der Ge
triebestellung und dem Grad der Öffnung des Beschleuni
gers (Niederdrücken des Gaspedals). Nach dieser Tabelle
wird das Tastverhältnis auf 100% gesetzt, wenn der Öff
nungsgrad des Beschleunigers groß ist. Wenn der Grad der
Öffnung des Beschleunigers abnimmt, nimmt das Tastver
hältnis ab, und das Tastverhältnis nimmt ab, wenn eine
höhere Getriebestellung (Verschiebung in Richtung 2. bis
4. Ganges) eingenommen wird.
Fig. 6 zeigt ein Beispiel, in dem die Tabelle für das
Tastverhältnis in Einheiten der Getriebestellung und der
Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt ist. Entsprechend die
ser Tabelle wird, mit höherer Getriebestellung und zu
nehmender Fahrzeuggeschwindigkeit das Tastverhältnis
verringert.
Fig. 7 zeigt ein Beispiel, in dem die Tabelle zur Fest
legung des Tastverhältnisses in Einheiten des Öffnungs
grades des Beschleunigers und der Fahrzeuggeschwindig
keit festgelegt ist. Entsprechend diesem Schaubild wird
das Tastverhältnis verringert, wenn die Getriebestellung
und die Fahrzeuggeschwindigkeit größer werden und der
Grad der Öffnung des Beschleunigers abnimmt.
Fig. 8 zeigt ein Beispiel, in dem die Tabelle für das
Tastverhältnis mit der Stellung des
Betriebs-Wahlschalters als Parameter dargestellt ist und
das Tastverhältnis in Abhängigkeit hiervon in Einheiten
des Öffnungsgrades des Drosselventils und der Fahrzeug
geschwindigkeit festgelegt ist. Wie in dieser Figur ge
zeigt ist, ist im Falle der Wahl der Betriebsart
"Schnee" das Tastverhältnis in der Richtung vergrößert,
in der der Öffnungsgrad des Drosselventils abnimmt und
in der die Fahrzeuggeschwindigkeit ansteigt.
Wenn die Getriebestellung (Gang) und die Fahrzeugge
schwindigkeit hoch sind und der Grad der Öffnung des Be
schleunigers niedrig ist, ist die Antriebskraft verhält
nismäßig klein und es besteht nur eine geringe Wahr
scheinlichkeit, daß an den Rädern Schlupf auftritt und
das Fahrzeug rutscht. Daher wird in den vorerläuterten
Tabellen das Tastverhältnis in Übereinstimmung mit der
artigen Betriebsbedingungen festgelegt. Wenn der Lenk
winkel allein unter bestimmten Fahr- bzw. Betriebsbedin
gungen geändert wird, und der Lenkwinkel zunimmt, erhöht
sich die Differenz des Kurvenradius zwischen den Vorder-
und Hinterrädern. Entsprechend wird, um diese Differenz
in Einheiten des Kurvenradius zu absorbieren, ein Tast
verhältnis in Abhängigkeit vom erfaßten Lenkwinkel abge
leitet. Fig. 9 zeigt ein Beispiel eines Diagramms, das
zu einer solchen Festlegung benutzt wird.
Von der vorangegangenen Beschreibung ist deutlich, daß,
wenn der Differentialbetrieb des zentralen Ausgleichsbe
triebes begrenzt wird, keine Differentialsteuerung für
die Vorder- und Hinterräder ausgeführt wird und dies
Nachteile mit sich bringt insofern, als bei Durchfahren
enger Kurven mit niedriger Geschwindigkeit nachteilige
Bremserscheinungen auftreten und bei Betrieb mit hoher
Geschwindigkeit eine Verschlechterung, d.h. Vergrößerung
des Kraftstoffverbrauches erfolgt (wenn die Vorder- und
Hinterräder bezüglich der Belastung oder des Reifenluft
druckes nicht ausgeglichen sind). Nach der vorliegenden
Erfindung kann jedoch ein Bereich, in dem die Gefahr
eines Schlupfes besteht, durch die Verwendung von Dia
grammen genau erfaßt werden, so daß das Auftreten von
Schlupf wirksam verhindert wird und die vorgenannten
Probleme vermieden sind. Außerdem kann das Auftreten von
Bremserscheinungen in Kurven durch die Verminderung des
Eingriffsdruckes, der an die Sperreinrichtung gelegt
wird, in Übereinstimmung mit dem erfaßten Lenkwinkel
vermieden werden.
Es wird darauf hingewiesen, daß die vorliegende Erfin
dung nicht notwendigerweise auf die vorerläuterten Aus
führungsbeispiele begrenzt ist und verschiedene Verände
rungen und Abweichungen von diesen möglich sind.
Zum Beispiel kann, obwohl im vorliegenden Ausführungs
beispiel die Eingriffseinrichtung für die Kupplung von
Vorder- und Hinterrädern auf ein Kraftfahrzeug mit
permanentem Allradantrieb und einem zentralen Aus
gleichsgetriebe angewandt wurde, die Einrichtung ent
sprechend bei einem Kraftfahrzeug mit zeitweiligem Vier
radantrieb verwendet werden. In diesem Fall ist die Ein
griffseinrichtung für Vorder- und Hinterräder so gestal
tet, daß der Differentialbegrenzungseffekt für den An
trieb von Vorder- und Hinterrädern über den gesamten Be
reich möglichen Schlupfes zwischen direkter Kupplung der
Räder bis zur völligen Entkupplung und damit Außerbe
triebsein der Eingriffseinrichtung gesteuert wird. Im
Falle eines Kraftfahrzeugs mit ständigem Allradantrieb
ist die Eingriffseinrichtung eine Kupplung zur Sperrung
bzw. Verriegelung des zentralen Ausgleichsgetriebes, im
Falle eines Kraftfahrzeuges mit zeitweiligem Allradan
trieb ist die Eingriffseinrichtung eine Zentralkupplung
zum direkten Kuppeln der Vorder- und Hinterräder. Insbe
sondere ist die Kupplung nicht notwendigerweise auf eine
Hydraulikkupplung begrenzt und es ist möglich, jede Art
von Kupplung zu verwenden, die in der Lage ist, mit va
riablem Eingriffsgrad zu arbeiten, wie z.B. eine Elek
tromagnetkupplung.
Die Vergleichsdaten in Form der Diagramme und Tabellen,
die in den Fig. 4 bis 7 gezeigt sind, werden grund
sätzlich derart erstellt, daß ein zweidimensionales
Feld, das durch den Grad der Öffnung des Beschleunigers
und die Fahrzeuggeschwindigkeit begrenzt ist, in eine
Mehrzahl von Zonen eingeteilt wird und in diesen Zonen
Eingriffsgrade jeweils festgelegt sind. Entsprechend
werden im Falle eines Fahrzeuges, das mit einem automa
tischen Getriebe ausrüstet ist, zwei Parameter aus den
Parametern Öffnungsgrad des Beschleunigers, Fahrzeugge
schwindigkeit und Getriebestellung ausgewählt und ange
wandt und es ist möglich, eine Vielzahl solcher Tabellen
und Diagramme vorzubereiten und sie wahlweise in Abhän
gigkeit von den Betriebs- bzw. Fahrbedingungen oder in
Abhängigkeit von einer Auswahlhandlung des Fahrers zu
verwenden.
Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Ein
griffseinrichtung für die Kupplung der Vorder- und Hin
terräder, die so ausgelegt ist, daß sie eine
Differentialbegrenzungseinrichtung bildet, die zwischen
den Vorder- und Hinterrädern vorgesehen ist und über den
gesamten Bereich des Schlupfes durch die Steuerung des
Eingriffsgrades zwischen einem Direktkupplungszustand
und einem völligen Außereingriffszustand gesteuert wird.
Das Fahrzeug ist mit einer Bestimmungseinrichtung zum
Betrieb der Eingriffseinrichtung für die Kupplung der
Vorder- und Hinterräder mit einem festgelegten Ein
griffsgrad versehen, ferner mit einer Erfassungseinrich
tung zur Erfassung eines Fahr- bzw. Betriebszustandes
und einer Steuereinrichtung zur Festlegung eines Ein
griffsgrades für die Steuerung der Einrichtung. Die
Steuereinrichtung beinhaltet Vergleichsdaten, die den
Eingriffsgrad in Abhängigkeit von verschiedenen Fahr-
bzw. Betriebsbedingungen betreffen und legt einen Ein
griffsgrad fest, der aus den Vergleichsdaten in Abhän
gigkeit von dem erfaßten Fahr- bzw. Betriebszustand aus
gewählt wird. Somit ist es möglich, die Eingriffsein
richtung für die Kupplung der Vorder- und Hinterräder
mit einem derartigen Eingriffsgrad zu betreiben, daß das
Auftreten von Kurvenbremserscheinungen sowie von Rut
schen oder Schlupf des Fahrzeuges bzw. der Räder verhin
dert werden.
Claims (9)
1. Kraftfahrzeug mit einer Eingriffseinrichtung zur
Kupplung von Vorder- und Hinterrädern, mit einer
Differentialbegrenzungseinrichtung, die zwischen den
Vorder- und Hinterrädern angeordnet ist und durch die
Steuerung ihres Eingriffsgrades über den gesamten Be
reich möglichen Schlupfes zwischen einem
Direktkupplungs-Eingriffszustand und einem vollständigen
Außereingriffszustand steuerbar ist,
gekennzeichnet durch eine Bestimmungseinrichtung (10)
zum Betrieb der Eingriffseinrichtung zwischen Vorder-
und Hinterrädern nit einem festgelegten Eingriffsgrad,
eine Erfassungseinrichtung zur Erfassung einer Fahr- bzw. Betriebsbedingung und
eine Steuereinrichtung (9) zur Festlegung eines Ein griffsgrades zur Steuerung der Bestimmungseinrichtung (10), wobei die Steuereinrichtung (9) Vergleichsdaten enthält, die den Eingriffsgrad betreffen und jeweils den verschiedenen Fahr- bzw. Betriebsbedingungen entsprechen und in Übereinstimmung mit dem erfaßten Fahr- bzw. Be triebszustand ein Eingriffsgrad aus den Vergleichsdaten ausgewählt und festgelegt ist.
eine Erfassungseinrichtung zur Erfassung einer Fahr- bzw. Betriebsbedingung und
eine Steuereinrichtung (9) zur Festlegung eines Ein griffsgrades zur Steuerung der Bestimmungseinrichtung (10), wobei die Steuereinrichtung (9) Vergleichsdaten enthält, die den Eingriffsgrad betreffen und jeweils den verschiedenen Fahr- bzw. Betriebsbedingungen entsprechen und in Übereinstimmung mit dem erfaßten Fahr- bzw. Be triebszustand ein Eingriffsgrad aus den Vergleichsdaten ausgewählt und festgelegt ist.
2. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
ein zentrales Ausgleichsgetriebe (29) zum Ausgleich
einer Differenz im Kurvenradius zwischen den Vorder- und
Hinterrädern, wobei das zentrale Ausgleichsgetriebe (29)
parallel zu der Eingriffseinrichtung (31) für den Kupp
lungsgrad zwischen Vorder- und Hinterrädern angeordnet
ist.
3. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß in der Steuereinrichtung (9) eine Mehr
zahl von Vergleichsdaten gespeichert ist, die in Verbin
dung mit verschiedenen, die Betriebsweise des Fahrzeuges
repräsentierenden Kennwerten erhalten sind.
4. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da
durch gekennzeichnet, daß die Vergleichsdaten derart er
halten werden, daß ein zweidimensionales Feld, das durch
den Grad der Öffnung des Beschleunigers und die Fahr
zeuggeschwindigkeit begrenzt ist, in eine Mehrzahl von
Zonen eingeteilt ist und in diesen Zonen jeweils Ein
griffsgrade festgelegt bzw. zugeordnet sind.
5. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da
durch gekennzeichnet, daß die Vergleichsdaten jeweils
durch Festlegung des Eingriffsgrades in Abhängigkeit von
Getriebebereichen (Gangwechselfelder) festgelegt sind.
6. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da
durch gekennzeichnet, daß der Eingriffsgrad in Einheiten
des Tast- bzw. Arbeitsverhältnisses für den Betrieb der
Bestimmungseinrichtung (10) festgelegt ist.
7. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da
durch gekennzeichnet, daß der Eingriffsgrad in Abhängig
keit vom Zustand der Straßenoberfläche verändert ist.
8. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da
durch gekennzeichnet, daß der Eingriffsgrad in Abhängig
keit von einer Bremsbetätigung verändert ist.
9. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da
durch gekennzeichnet, daß der Eingriffsgrad in Abhängig
keit vom Lenkwinkel geändert ist.
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