DE4329852C2 - Steuerung für die Drehmomentverteilung und die Traktion eines Kraftfahrzeugs - Google Patents
Steuerung für die Drehmomentverteilung und die Traktion eines KraftfahrzeugsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Steuerung für die Drehmomentverteilung und
Traktion eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
Die Erfindung befaßt sich allgemein mit einem System zur Verbesserung des
Fahrverhaltens und der Sicherheit eines Fahrzeugs. Im einzelnen ist die Er
findung gerichtet auf ein integriertes Steuersystem zur Steuerung der Be
triebsweise eines elektronischen Drehmoment-Verteilungssystems und eines
Traktions-Steuersystems.
Die DE 40 31 890 A1 offenbart ein gattungsgemäßes Steuersystem mit einem elektronischen
Drehmoment-Verteilungssystem ETS und einem Traktionssteuersystem TCS.
Das Drehmoment-Verteilungssystem bestimmt die Verteilung zwischen den
vorderen und hinteren Rädern auf der Basis der Differenz der Drehzahlen
zwischen den vorderen und hinteren Rädern und der Querbeschleunigung
des Fahrzeugs. Das den vorderen Rädern zugeführte Drehmoment ist propor
tional zur Drehzahldifferenz zwischen den vorderen und den hinteren Rä
dern. Eine Proportionalitätskonstante K hängt ab von der Querbeschleuni
gung in einer im einzelnen in der Druckschrift dargestellten Beziehung, bei
der die Proportionalitätskonstante K mit zunehmender Querbeschleunigung
abnimmt.
Das Traktionssteuersystem der bekannten Lösung ist verantwortlich für die
Reduzierung des Antriebsdrehmoments, das auf die Räder übertragen wird,
wenn der Schlupf der vorderen Räder größer als ein Schwellenwert ist. Das
Traktionssteuersystem gibt in diesem Falle ein Signal ab, durch das die Dros
selklappe geschlossen und die Maschinenleistung reduziert wird.
Das Drehmomentverteilungssystem der bekannten Konstruktion modifiziert
die Drehmomentverteilung zwischen den Vorder- und Hinterrädern auf der
Basis der Drehzahldifferenz zwischen den Rädern und der Querbeschleuni
gung, während das Traktionssteuersystem in Abhängigkeit von der Differenz
zwischen dem Vorderrad-Schlupf und dem vorgegebenen Schwellenwert ar
beitet.
Die japanische veröffentlichte Patentanmeldung JP 4-103847 beschreibt ein
herkömmliches integriertes Steuersystem für ein elektronisches Drehmo
ment-Verteilungssystem und ein Traktions-Steuersystem eines Fahrzeugs mit
Vierradantrieb. Das System projiziert einen Straßenoberflächen-Reibungs
koeffizienten beim Durchdrehen eines Rades auf alle vier Räder, während das
Maschinendrehmoment an die Vorderräder abgegeben wird, und reduziert
das Antriebsdrehmoment der Räder auf der Grundlage des projizierten Wer
tes, so daß der Radschlupf aus Gründen der Beschleunigung und der Kurven
stabilität reduziert wird.
Bei diesem bekannten Steuersystem wird das Auftreten eines Vierrad-
Schlupfes konstant für eine Traktionskontrolle überwacht, unabhängig davon,
ob das Fahrzeug geradeaus fährt oder in einer Kurve. Es besteht daher kein
Problem, wenn das Fahrzeug geradeaus fährt. Wenn jedoch der Vierrad-Rad
schlupf während der Kurvenfahrt entsteht, wird das Maschinendrehmoment
reduziert, nachdem die Kurvenkräfte der Vorderräder erheblich verringert
worden sind, so daß das Fahrzeug untersteuert, bevor das Maschinendrehmo
ment unter der Traktionssteuerung reduziert wird.
Es ist im übrigen Aufgabe der Erfindung, ein Steuersystem zu schaffen, das
betreibbar ist als integrierte Steuerung eines elektronischen Drehmoment-
Verteilungssystems und eines Traktionssteuersystems, zum Verhindern, daß
ein Fahrzeug während der Kurvenfahrt untersteuert.
Die erfindungsgemäße Lösung ergibt sich aus dem kennzeichnenden Teil des
Hauptanspruchs.
Entsprechend einem Aspekt der Erfindung ist eine Kombination vorgesehen
eines Drehmoment-Verteilungssystems und eines Traktionssteuersystems für
ein Kraftfahrzeug mit zwei vorderen und zwei hinteren Rädern. Eines der Rä
derpaare ist das primär angetriebene Räderpaar, dem konstant Maschinen
drehmoment zugeführt wird. Das andere Räderpaar ist das hilfsweise ange
triebene Räderpaar, dem das Maschinendrehmoment in variabler Weise zuge
leitet wird. Das System umfaßt eine Detektor-Einrichtung für den Schlupf der
primär angetriebenen Räder zur Lieferung eines entsprechenden Signals und
eine Detektor-Einrichtung zur Ermittlung des Radschlupfes der hilfsweise
angetriebenen Räder und zur Abgabe eines entsprechenden Signals. Ein De
tektor dient zur Ermittlung der Kurvenfahrtbedingungen des Fahrzeugs und
zur Lieferung eines entsprechenden Signals. Eine Steuereinrichtung spricht
auf die Signale der beiden Radschlupf-Detektoreinrichtungen und des Kur
venfahrtdetektors an und steuert den Betrieb des Drehmoment-Verteilungs
systems und des Traktionssteuersystems, wenn der Radschlupf an den hilfs
weise angetriebenen Rädern einen Grenzwert überschreitet, der bestimmt
wird in vorgegebener Beziehung zu den Kurvenfahrtbedingungen, die durch
den Kurvenfahrtdetektor ermittelt werden. Die Steuereinrichtung aktiviert
das Drehmoment-Verteilungssystem zur Modifizierung der Drehmomentver
teilung am hilfsweise angetriebenen Räderpaar, so daß der Schlupf an den
hilfsweise angetriebenen Rädern eingestellt wird in Richtung des Schlupf-
Zielwertes, während das Traktionssteuersystem aktiviert wird zur Modifizie
rung des Antriebsdrehmoments an den primär angetriebenen Rädern zur
Aufrechtrechterhaltung des Schlupfes der primär angetriebenen Räder in ei
nem vorgegebenen, zulässigen Bereich.
Bei der bevorzugten Ausführung kann der Ziel-Schlupfwert am hilfsweise an
getriebenen Räderpaar bestimmt werden auf der Grundlage des Gierwertes
des Fahrzeugs. Außerdem wird der Ziel-Schlupfwert der hilfsweise angetrie
benen Räder verkleinert, wenn der Gierwert zunimmt. Der Gierwert wird be
stimmt auf der Basis des Fahrzeuggeschwindigkeit und des Lenkwinkels der
Vorderräder. Der Gierwert nimmt zugleich mit diesen Parametern zu.
Wenn der Schlupf der hilfsweise angetriebenen Räder den entsprechenden
Zielwert überschreitet, kann das Traktlonssteuersystem das Antriebsdrehmo
ment des primär angetriebenen Räderpaares reduzieren, so daß das primär
angetriebene Räderpaar auf den vorgegebenen, zulässigen Bereich eingestellt
wird, der definiert wird durch vorgegebene obere und untere Grenzwerte,
die sich in vorgegebener Beziehung zu der Fahrzeuggeschwindigkeit ändern.
Wenn weiterhin der Schlupf von den hilfsweise angetriebenen Rädern den
vorgegebenen Zielwert überschreitet, modifiziert das Drehmoment-Vertei
lungssystem das Drehmoment-Verteilungsverhältnis zwischen dem hilfsweise
angetriebenen Räderpaar und dem primär angetriebenen Räderpaar, so daß
der Schlupf des hilfsweise angetriebenen Räderpaares in Richtung des Ziel-
Schlupfes eingestellt wird.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand
der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 ist ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung des integrierten
Steuersystems für ein elektronisches Drehmoment-Verteilungs
system und Traktionssteuersystem gemäß der Erfindung;
Fig. 2 ist ein Flußdiagramm der Schrittfolge der logischen Schritte,
die durch das integrierte Steuersystem gemäß Fig. 1 durchlau
fen werden;
Fig. 3(a) ist ein Flußdiagramm, das eine Neben-Schrittfolge zu dem Fluß
diagramm gemäß Fig. 2 veranschaulicht;
Fig. 3(b) ist ein Diagramm zur Veranschaulichung der Beziehung zwi
schen einem Ziel-Schlupfverhältnis SF* der Vorderräder und
einem Ziel-Gierwert ϕ*.
Nunmehr soll auf die Zeichnungen und insbesondere auf Fig. 1 Bezug genom
men werden: Fig. 1 zeigt ein integriertes Steuersystem für ein Elektronisches
Drehmomentsverteilungssystem (ETS) und ein Traktlonssteuersystem (TCS)
gemäß der vorliegenden Erfindung, das angewendet wird auf ein Fahrzeug
mit Vierradanrieb (4WD). Das Vierradsystem weist einen Antriebszug für eine
Frontmaschine und einen Hinterradantrieb auf, der generell eine Maschine 1,
ein Getriebe 2, eine Antriebswelle 3, ein hinteres Differentialgetriebe 4, An
triebswellen 5 und 6, die drehbar die hinteren Räder 7, 8 tragen, und eine
Übertragungskupplung 17 zur variablen Übertragung vom Maschinendrehmo
ment zu den Vorderrädern 9 und 10 umfaßt.
Das elektronische Drehmoment-Verteilungssystem umfaßt eine Steuerventil-
Antriebseinheit 21, die im folgenden als ETS-Steuerventil-Antriebseinheit
bezeichnet wird und der variablen Kontrolle des Eingriffsgrades einer Über
tragungskupplung 17 dient, die das Verteilungsverhältnis des Drehmoments
bezogen auf Vorder- und Hinterräder modifiziert. Die Übertragungskupplung
17 ist hydraulisch mit einer Hydraulikquelle 18 über ein durch einen Elek
tromagneten gesteuertes hydraulisches Steuerventil 19 verbunden, das in ei
ner Hydraulikleitung 20 angeordnet ist. Die ETS-Steuerventil-Antriebseinheit
21 liefert einen Steuerstrom Si an das Steuerventil 19 zur Regelung eines hy
draulischen Drucks in der Leitung 20 und zur Steuerung des Kupplungsein
griffs der Übertragungskupplung 17.
Das Traktions-Steuerventil kann den Öffnungsgrad der Drosselklappe variie
ren und damit die Maschinenleistung beim Auftreten von Radschlupf wäh
rend der Beschleunigung modifizieren, so daß die Größe des Hinterrad
schlupfes innerhalb eines optimalen, zulässigen Bereichs eingestellt wird. Das
Traktions-Steuersystem umfaßt ein mechanisches Drosselventil 13, das funk
tionell mit einem Gaspedal 12 verbunden ist, ein motorgetriebenes Drossel
ventil 15 und eine Traktions-Motorantriebseinheit 16, im folgenden als TCS-
Motorantriebseinheit bezeichnet. Das Drosselventil 15 ist in einem Ansaug
luftkanal 1 parallel zu dem Drosselventil 13 angeordnet und wird gesteuert
durch einen elektrischen Drosselmotor 14. Die TCS-Motorantriebseinheit 16
liefert einen Steuerstrom mi an den Drosselmotor 14 zur Modifizierung der
Menge der Ansaugluft.
Das integrierte Steuersystem umfaßt weiterhin eine ETS-TCS-Steuereinheit
22, einen Raddrehzahlsensor 23 für das rechte Vorderrad, einen Raddreh
zahlsensor 24 für das linke Vorderrad, einen Raddrehzahlsensor 25 für das
rechte Hinterrad und einen Raddrehzahlsensor für das linke Hinterrad, einen
Querbeschleunigungssensor 27, einen Längsbeschleunigungssensor und einen
Lenkwinkelsensor 29. Die Raddrehzahlsensoren 23 bis 26 ermitteln die Raddrehzahlen
und liefern entsprechende Signale VFR, VFL, VRR und VRL. Der
Querbeschleunigungssensor 27 ermittelt die Querbeschleunigung, die auf den
Fahrzeugaufbau einwirkt, und liefert ein Querbeschleunigungssignal YG. Ent
sprechend ermittelt der Längsbeschleunigungssensor 28 die auf das Fahrzeug
ausgeübte Längsbeschleunigung und liefert ein Längsbeschleunigungssignal
XG. Der Lenkwinkelsensor 29 ermittelt den Lenkwinkel und liefert ein Signal
entsprechend dem Lenkwinkel der Vorderräder 9 und 10, das mit θ bezeich
net ist. Aufgrund dieser Sensorsignale steuert die ETS/TCS-Steuereinheit 22
integral die ETS-Steuerventil-Antriebseinheit 21 und die TCS-Motor-An
triebseinheit 16.
Fig. 2 zeigt ein Flußdiagramm der logischen Programmschritte, die durch die
ETS-TCS-Steuereinheit 22 zur Steuerung der Arbeitsweise der elektroni
schen Drehmomentaufteilung und Traktionssteuerung durchgeführt werden.
Nach dem Eintritt in das Programm schreitet das Programm fort zu Schritt
50, bei dem ein Ziel-Schlupfverhältnis SF* für die Vorderräder, das in einer
Nebenrechnung ermittelt wird, wie später erläutert werden soll, ausgelesen
wird.
Das Programm bewegt sich sodann zu Schritt 51, in dem das vordere
Schlupfverhältnis SF bestimmt wird entsprechend der folgenden Beziehung
unter Verwendung einer Fahrzeuggeschwindigkeit VFF und einer durch
schnittlichen Vorderradgeschwindigkeit VWF:
SF = (VWF - VFF)/VWF
In dieser Gleichung wird die Fahrzeuggeschwindigkeit VFF bestimmt durch
Integration der Längsbeschleunigung XG in bezug auf die Zeit. Dies wird über
den Längsbeschleunigungssensor 28 ermittelt.
Das Programm schreitet sodann fort zu Schritt 52, in dem die Abweichung
des vorderen Radschlupfverhältnisses abgeleitet wird durch Abziehen des
Vorderrad-Schlupfverhältnisses SF von dem Ziel-Schlupfverhältnis SF* (SFF
= SF* - SF). Das Programm schreitet sodann fort zu Schritt 53, in dem be
stimmt wird, ob eine Traktionssteuerflagge FTCS den Wert Null repräsentiert
oder nicht. Diese Bestimmung erfolgt für die Feststellung, ob das Traktionssteuerventil
in Betrieb ist. Wenn die Anwort "JA" lautet (FTCS = 0), also anzu
nehmen ist, daß die Traktionssteuerung nicht in Betrieb ist, bewegt sich das
Programm zu Schritt 54, in dem bestimmt wird, ob die Abweichung SFF des
vorderen Schlupfverhältnisses größer oder gleich Null ist oder nicht (SFF ≧
0?). Wenn die Antwort "JA" lautet, also zu schließen ist, daß das Schlupfver
hältnis SF der Vorderräder das Ziel-Schlupfverhältnis SF* nicht überschrei
tet, schreitet das Programm fort zu Schritt 55, bei dem die Steuerflagge
FTCS auf Null zurückgestellt wird. Anschließend schreitet das Programm zu
Schritt S6 fort, bei dem eine normale Drehmoment-Verteilungssteuerung
durchgeführt wird. Beispielsweise erfolgt die normale Drehmoment-Vertei
lungssteuerung derart, daß der Eingriffgrad der Übertragungskupplung 17
aufgrund von Parametern der Vorderrad- und Hinterrad-Geschwindigkeitsdif
ferenz ΔV und eines Regelgewinns der Drehmomentverteilung der Vorderrä
der 9 und 10 gesteuert wird. Bei dieser Steuerung wird der Eingriff der
Übertragungskupplung 17 verstärkt entsprechend einer Zunahme der Ge
schwindigkeitsdifferenz ΔV zwischen den Vorder- und Hinterrädern, wäh
rend der Regelgewinn verkleinert wird, wenn die Querbeschleunigung YG
verringert wird. Die Differenz der Geschwindigkeit der Vorder- und Hinter
räder ΔV wird bestimmt durch Abziehen der durchschnittlichen Vorderrad
geschwindigkeit VWF von einer durchschnittlichen Hinterradgeschwindig
keit VWR.
Wenn die Antwort in Schritt 54 "NEIN" ist (SFF < 0), ist zu schließen, daß
das Vorderrad-Schlupfverhältnis SF das Ziel-Schlupfverhältnis SF* übertrifft.
Das Programm schreitet fort zu Schritt 57, in dem die Traktionssteuerung
eingeleitet wird und die Traktionssteuerflagge FTCS auf den Wert Eins (1)
gesetzt wird. Das Programm schreitet fort zu Schritt 58, bei dem ein Kup
plungs-Drehmoment-Steuerwert TΔV, der in dem Drehmoment-Verteilungs
system für die Eingriffskontrolle der Übertragungskupplung 17 vorgesehen
ist, auf einen Basis-Drehmoment-Steuerwert TM gesetzt wird. Das Programm
schreitet fort zu Schritt 59, bei dem ein ETS-Kupplungs-Drehmoment-Steu
erwert TX mathematisch berechnet wird durch Addieren des Kupplungs-
Drehmoment-Steuerwertes TΔV gleich TM zu einem Drehmoment-Korrek
turwert KP . SFF(TX = TΔV + KF . SFF). In dieser Gleichung ist KP eine Pro
portionalitätskonstante und KP . SFF ein größerer negativer Wert als Absolut
wert der Abweichung SFF des Vorderrad-Schlupfverhältnisses bei Erhöhung.
Mit anderen Worten, der ETS-Kupplungs-Drehmoment-Steuerwert TX
nimmt ab, wenn das Vorderrad-Schlupfverhältnis SF größer wird als das Vor
derrad-Ziel-Schlupfverhältnis SF*.
Das Programm schreitet sodann fort zu Schritt 60, bei dem die Fahrzeugge
schwindigkeit VFF und der Hinterrad-Schlupf (VWR - VFR) verglichen wer
den mit den Traktionssteuerungs-Schwellenwerten (ein TCS-AN-Schwellen
wert, ein TCS-AUS-Schwellenwert, die in ein Diagramm eingetragen sind).
Das Programm bewegt sich zu Schritt 61, bei dem ein Drehmoment-Verrin
gerungswert Tr mathematisch bestimmt wird aufgrund des Betrages des Hin
terradschlupfes (VWR - VFF), wenn der Hinterradschlupf den TCS-AN-
Schwellenwert überschreitet. Das Programm schreitet fort zu Schritt 62, bei
dem der ETS-Kupplungsmoment-Steuerwert TX und der Maschinenmoment-
Steuerwert Tr der ETS-Steuerventil-Antriebseinheit 21 und der TCS-Motor-
Antriebseinheit 16 zugeleitet werden, so daß die Übertragungskupplung 17,
die auf der Basis des ETS-Kupplungsmoment-Steuerwertes TX gesteuert wird
zur Modifizierung der Antriebsmomentverteilung zu den Vorderrädern 9 und
10, und das motorgetriebene Drosselventil 15 gesteuert werden auf der Basis
des Maschinenmoment-Verringerungswertes Tr zur Modifizierung der Ma
schinenausgangsleistung.
Wenn die Antwort bei Schritt 53 "NEIN" ist, ist anzunehmen, daß die Trak
tionssteuerflagge FTCS den Wert Eins (1) repräsentiert, oder die Traktions
steuerung in Betrieb ist. In diesem Falle schreitet das Programm fort zum
Schritt 63, bei dem bestimmt wird, ob der Hinterradschlupf VWR - VFF klei
ner ist als der TCS-AN-Schwellenwert oder nicht. Wenn die Antwort "NEIN"
erhalten wird, schreitet das Programm weiter zum Schritt 59, wie zuvor er
läutert würde. Wenn alternativ die Antwort "JA" erhalten wird, bewegt sich
das Programm zum Schritt 64, bei dem bestimmt wird, ob die Abweichung
SFF des Vorderrad-Schlupfverhältnisses größer oder gleich Null ist oder
nicht. Wenn die Antwort "NEIN" ist, läßt sich schließen, daß das Schlupfver
hältnis SF der Vorderräder das Ziel-Schlupfverhältnis SF* überschreitet. Das
Programm schreitet in dem Falle fort zu Schritt 59. Wenn die Antwort ande
rerseits bei Schritt 64 "JA" lautet, ist anzunehmen, daß das Vorderrad-
Schlupfverhältnis SF das Vorderrad-Zielschlupfverhältnis SF* nicht über
schreitet. Das Programm geht daraufhin vor zu Schritt 65, bei dem die Trak
tionssteuerung nicht eingeleitet und die Traktionssteuerungsflagge FTCS auf
Null gesetzt wird. Anschließend geht das Programm zu Schritt 66, bei dem
das Drehmoment-Verteilungssteuersystem eine normale Drehmomentvertei
lung vornimmt.
Fig. 3(a) zeigt ein Flußdiagramm, das eine Nebenrechnung bei der Berech
nung des Vorderrad-Zielschlupfverhältnisses SF* darstellt.
Bei Schritt 70 überwacht die ETS/TCS-Steuereinheit 22 die Fahrzeugge
schwindigkeit VFF und und den Vorderrad-Lenkwinkel θ. Das Programm be
wegt sich zu Schritt 71, bei dem der Ziel-Gierwert ϕ* abgeleitet wird auf der
Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit VFF und des vorderen Lenkwinkels θ auf
eine Weise, die später genauer beschrieben werden soll.
Das Programm bewegt sich zu Schritt 72, bei dem das Vorderrad-Zielschlupf
verhältnis SF* abgeleitet wird unter Verwendung gespeicherter Daten, wie es
in Fig. 3(b) gezeigt ist, auf der Basis des Ziel-Gierwertes ϕ*. Wie in dem Dia
gramm gemäß Fig. 3(b) gesehen werden kann, nimmt das Vorderrad-Ziel
schlupfverhältnis SF* inverse Proportionalitätscharakteristika an, bei denen
das Vorderräd-Zielschlupfverhältnis SF* verringert wird, wenn der Ziel-Gier
wert ϕ* erhöht wird. Das Programm schreitet sodann fort zu Schritt 73, bei
dem das Vorderrad-Zielschlupfverhältnis SF* bestimmt wird zur Bestimmung
der Abweichung des Vorderrad-Schlupfverhältnisses SFF im Hauptprogramm,
wie bereits erwähnt wurde.
Wenn im Betrieb ein Fahrzeug geradeaus fährt, ist der Ziel-Gierwert ϕ* Null
oder klein. Das Vorderrad-Zielschlupfverhältnis SF* wird in diesem Fall auf
50% anhand der gespeicherten Daten gemäß Fig. 3(b) gesetzt. Bei Schritt 52
des Hauptprogramms wird gemäß Fig. 2 die Abweichung des Vorderrad-
Schlupfverhältnisses SFF größer als Null, wenn das Vorderrad-Schlupfver
hältnis SF im wesentlichen Null ist, so daß das Programm die Schritte
53, 54, 55 und 56 durchläuft. Unter diesen Bedingungen erfolgt keine Trak
tionssteuerung, während das Drehmoment-Verteilungssteuersystem eine
normale Drehmomentverteilung vornimmt.
Wenn daher ein Drehgeschwindigkeits-Unterschied zwischen Vorder- und
Hinterrädern aufgrund eines Schlupfes der Hinterräder 7, 8 auftritt, wenn
das Fahrzeug anfährt oder beschleunigt, wird die Übertragungskupplung 17
stärker in Eingriff gebracht, so daß die Maschinenmoment-Verteilung zugunsten
der Vorderräder 9 und 10 verändert wird. Dadurch wird der Schlupf
der Hinterräder begrenzt und die Anfahr- und Beschleunigungseigenschaften
werden verbessert.
Wenn andererseits die Vorderräder 9 und 10 einen geringen Schlupf aufwei
sen, der sich aufgrund eines den Rädern zugeführten erhöhten Drehmoments
ergibt, ist dieser Schlupf zulässig, da das Vorderrad-Zielschlupfverhältnis SF*
auf einen relativ hohen Wert von 50% gesetzt ist. Es ergibt sich daher für
den Fahrer das Gefühl der Beschleunigung, an dem der Fahrer interessiert
Ist.
Wenn das Fahrzeug eine Kurve durchfährt, während es auf einer Straßenober
fläche mit relativ niedrigem Reibungskoeffizienten µ beschleunigt wird, und
der Ziel-Gierwert ϕ* groß wird, wird das Vorderrad-Zielschlupfverhältnis SF*
gemäß Fig. 3(b) auf einen relativ kleinen Wert von 5% oder dergleichen ge
setzt. Außerdem tendiert bei der Kurvenfahrt das Vorderrad-Schlupfverhält
nis SF zur Vergrößerung, wegen des niedrigen Reibwerts der Straßenoberflä
che, des Geschwindigkeitsunterschiedes zwischen den Vorder- und Hinter
rädern aufgrund des Lenkkreisunterschiedes und der Antriebsmomentvertei
lung zugunsten der Vorderräder 9, 10.
Wenn daher im Falle eines ersten oder anfänglichen Steuerzyklus des Fluß
diagramms gemäß Fig. 2, bei dem die Traktionssteuerflagge FTCS "Null" re
präsentiert und die Abweichung SFF des Vorderrad-Schlupfverhältnisses
kleiner als Null ist (SFF < 0), während das Vorderrad-Schlupfverhältnis SF
das Vorderrad-Zielschlupfverhältnis SF* von 5% überschreitet, bewegt sich
das Programm vom Schritt 54 zu den Schritten 57, 58, 59, 60, 61 und 62.
Wenn alternativ in einem nachfolgenden Steuerzyklus die Traktionssteuer
flagge FTCS auf den Wert Eins (1) im Anfangssteuerzyklus gesetzt ist, bewegt
sich das Programm vom Schritt 63 oder 64 zu den Schritten 59, 60, 61 und
62. Das Drehmomentverteilungs-Steuersystem steuert die Übertragungskupp
lung 17 derart, daß die Antriebsmomentverteilung entsprechend der Abwei
chung des Vorderrad-Schlupfverhältnisses SFF zu Lasten der Vorderräder
9, 10 verändert wird, während der Antriebsmomentanteil der Hinterräder
7, 8 zunimmt. Außerdem führt das Traktionssteuersystem eine Traktionssteu
erung zur Reduzierung der Drehmomentabgabe der Maschine 1 durch Schlie
ßen des motorgetriebenen Drosselventils 15, so daß der Hinterradschlupf
(VWR - VFF) zurückgeht bis innerhalb des optimalen, zulässigen Bereichs.
Wenn anschließend der Hinterradschlupf kleiner wird als der TCS-AN-
Schwellenwert und die Abweichung SFF des Vorderrad-Schlupfverhältnisses
größer als Null (SFF ≧ 0), bewegt sich das Programm von Schritt 64 zu
Schritt 65 und 66, so daß das motorgetriebene Drosselventil 15 vollständig
unter der Traktionssteuerung geöffnet ist und die Drehmomentverteilungs
steuerung zum normalen Verfahren zurückkehrt.
Es kann daher erwartet werden, daß das Fahrzeug untersteuert, wenn eine
Bedingung eintritt, bei der das Vorderrad-Schlupfverhältnis SF das Vorder
rad-Zielschlupfverhältnis SF* überschreitet, das definiert wird durch den
Ziel-Gierwert ϕ*.
Wenn Bedingungen eintreten, in denen das Fahrzeug untersteuert, werden
die Vorderräder 9 und 10 durch das Antriebsmoment-Verteilungssystem so
gesteuert, daß der Antriebsmomentanteil der Vorderräder abnimmt, so daß
das Schlupfverhältnis SF der Vorderräder in den Bereich des Vorderrad-Ziel
schlupfverhältnisses SF* eintritt. Dadurch wird die Kurvenlenkfähigkeit der
Vorderräder 9 und 10 erhöht, und das Untersteuern wird verhindert.
Außerdem werden die Hinterräder 7 und 8 durch das Traktionssteuersystem
so gesteuert, daß der Hinterradschlupf innerhalb des optimalen zulässigen
Bereichs liegt, derart, daß das motorgetriebene Drosselventil 15 geschlossen
wird zur Reduzierung des Maschinenmoments, so daß ein übermäßiges An
triebsdrehmoment, das an die Hinterräder gelangt, unter der Drehmoment
verteilungssteuerung eliminiert wird. Dadurch wird hohe Fahrstabilität ge
währleistet.
Wie oben erklärt wurde, ist das integrierte Steuersystem gemäß der Erfin
dung derart ausgebildet, daß dann, wenn das Vorderrad-Schlupfverhältnis SF
das Vorderrad-Zielschlupfverhältnis SF* während der Kurvenfahrt über
schreitet, die Vorderräder 9 und 10 durch Rückkopplungssteuerung durch
das Drehmoment-Verteilungssystem so gesteuert werden, daß der Vorder
radschlupf eingestellt wird auf das zulässige Vorderrad-Schlupfverhältnis
SF*, während die Hinterräder 7 und 8 gesteuert werden durch das Trak
tionssteuersystem, das die motorgesteuerte Drosselklappe 15 schließt zur
Reduzierung des Maschinendrehmoments und Aufrechterhaltung des Hinter
radschlupfs innerhalb eines optimalen zulässigen Bereichs. Daher wird für
das Fahrzeug selbst bei Kurvenfahrtbedingungen, bei denen das Fahrzeug ei
nem Untersteuern ausgesetzt ist, eine geeignete Lenkcharakteristik erzielt,
und Fahrstabilität sowie Beschleunigungscharakteristika werden sicherge
stellt.
Die Erfindung gestattet eine Reihe von Abwandlungen gegenüber den zuvor
beschriebenen Merkmalen. Während beispielsweise bei der beschriebenen
Ausführungsform eine motorgetriebene Drosselklappe 15 zur Modifizierung
der Maschinenleistung und Wiederherstellung der Radtraktion vorgesehen
ist, kann ein System zur Traktionssteuerung verwendet werden, das eine
Bremssteuerung, eine Zündzeitpunktssteuerung und/oder eine geteilte Ma
schinensteuerung verwendet werden, die bei einer Mehrzylindermaschine
nur einige Zylinder einsetzt.
Im übrigen ist die beschriebene Ausführungsform im Zusammenhang mit ei
nem Fahrzeug mit Vierradantrieb und Basisantrieb der Hinterräder darge
stellt. Die Erfindung ist jedoch auch anwendbar auf ein Fahrzeug mit Basisan
trieb an den Vorderrädern.
Claims (6)
1. Integriertes Steuersystem zur Steuerung der Drehmomentverteilung und
Traktion bei einem Kraftfahrzeug mit Vierradantrieb mit angetriebenen Vor
der- und Hinterradpaaren, deren eines das primär angetriebene Radpaar dar
stellt, dem das Maschinenmoment in variabler Form zugeführt wird, mit ei
nem Drehmoment-Verteilungssystem ETS (21, 17) und einem Traktionssteu
ersystem TCS (16), mit
einer Schlupf-Detektoreinrichtung (25, 26) zur Ermittlung des Schlupfes an dem primär angetriebenen Radpaar (7, 8) und Abgabe eines entsprechenden Signals,
einer Schlupf-Detektoreinrichtung (23, 24) zur Ermittlung des Schlupfes an dem hilfsweise angetriebenen Radpaar (9, 10) und Abgabe eines entsprechen den Signals, und
einer Detektoreinrichtung (27, 28, 29) zur Ermittlung der Kurvenfahrtbedin gungen und Abgabe eines entsprechenden Signals,
einer Steuereinrichtung (22), die auf die Signale der Detektoreinrichtungen (23 bis 29) anspricht und den Betrieb des Drehmoment-Verteilungssystems ETS (21, 17) und des Traktionssteuersystems TCS (16) steuert,
dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersystem derart ausgelegt ist, daß bei einem Schlupf an dem hilfsweise angetriebenen Radpaar (9, 10) oberhalb ei nes vorgegebenen Schlupfes, der in vorgegebenem Verhältnis zu den Kurven fahrtbedingungen ausgewählt wird, das Drehmoment-Verteilungssystem ETS (21, 17) den Drehmomentanteil des hilfsweise angetriebenen Radpaares (9, 10) auf einen vorgegebenen Schlupf einstellt, während das Traktionssteu ersystem TCS (16) aktiviert wird zur Modifizierung des Antriebsdrehmo ments des primär angetriebenen Radpaares (7, 8) zur Einhaltung eines vorge gebenen Zielschlupfwertes.
einer Schlupf-Detektoreinrichtung (25, 26) zur Ermittlung des Schlupfes an dem primär angetriebenen Radpaar (7, 8) und Abgabe eines entsprechenden Signals,
einer Schlupf-Detektoreinrichtung (23, 24) zur Ermittlung des Schlupfes an dem hilfsweise angetriebenen Radpaar (9, 10) und Abgabe eines entsprechen den Signals, und
einer Detektoreinrichtung (27, 28, 29) zur Ermittlung der Kurvenfahrtbedin gungen und Abgabe eines entsprechenden Signals,
einer Steuereinrichtung (22), die auf die Signale der Detektoreinrichtungen (23 bis 29) anspricht und den Betrieb des Drehmoment-Verteilungssystems ETS (21, 17) und des Traktionssteuersystems TCS (16) steuert,
dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersystem derart ausgelegt ist, daß bei einem Schlupf an dem hilfsweise angetriebenen Radpaar (9, 10) oberhalb ei nes vorgegebenen Schlupfes, der in vorgegebenem Verhältnis zu den Kurven fahrtbedingungen ausgewählt wird, das Drehmoment-Verteilungssystem ETS (21, 17) den Drehmomentanteil des hilfsweise angetriebenen Radpaares (9, 10) auf einen vorgegebenen Schlupf einstellt, während das Traktionssteu ersystem TCS (16) aktiviert wird zur Modifizierung des Antriebsdrehmo ments des primär angetriebenen Radpaares (7, 8) zur Einhaltung eines vorge gebenen Zielschlupfwertes.
2. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ziel-
Schlupfwert der hilfsweise angetriebenen Räder (9, 10) bestimmbar ist auf
der Basis des Gierwertes des Fahrzeugs.
3. Steuersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ziel-
Schlupfwert der hilfsweise angetriebenen Räder verringerbar ist bei Zunahme
des Gierwertes.
4. Steuersystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gier
wert bestimmt wird auf der Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit und des Lenk
winkels dere Vorderräder.
5. Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß beim Überschreiten des Zielschlupfwertes der primär angetriebenen Räder
durch deren Radschlupf das Traktionssteuersystem TCS (16) das Antriebsmo
ment der primär angetriebenen Räder (7, 8) derart reduziert, daß der Radschlupf
der primär angetriebenen Räder im vorgegebenen zulässigen Bereich liegt, der
durch vorgegebene obere und untere Schwellenwerte bestimmt ist, die in vorge
gebener Beziehung zur Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt werden.
6. Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß bei Überschreiten des Zielschlupfwertes durch den Schlupf
der hilfsweise angetriebenen Räder das Drehmoment-Verteilungssystem ETS
(21) die Maschinenmomentverteilung zwischen den hilfsweise und den primär
angetriebenen Rädern derart ändert, daß der Schlupf der hilfsweise angetriebe
nen Räder auf den Zielschlupfwert zurückgeführt wird.
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