DE69829449T2

DE69829449T2 - Steuerungssystem für die Grenzkraft eines Differentials in einem vierradangetriebenen Fahrzeug

Info

Publication number: DE69829449T2
Application number: DE69829449T
Authority: DE
Inventors: Akira Mitaka-shi Takahashi; Yutaka Mitaka-shi Hiwatashi
Original assignee: Fuji Jukogyo KK; Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1997-10-24
Filing date: 1998-10-23
Publication date: 2005-09-01
Anticipated expiration: 2018-10-24
Also published as: EP1495902A3; DE69841833D1; EP1495902B1; JPH11123946A; EP1495902A2; DE69829449D1; EP0911205A2; US6189643B1; JP4014016B2; EP0911205A3; EP0911205B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Differentialbegrenzungs- bzw. Differentialsperren-Steuervorrichtung für ein vierradgetriebenes Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und der Offenbarung in der DE-A-3928903. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Technologie, die die Differentialsperrkraft eines Zentraldifferentials in Übereinstimmung mit Fahrbahn- und Fahrzuständen des Fahrzeugs steuern kann.
In den letzten Jahren wurden viele Fahrzeuge, u. a. vierradgetriebene Fahrzeuge, mit einem Antiblockier-Bremssteuersystem (im folgenden ABS genannt) ausgerüstet, um durch Steuern der Bremskraft anhaltende Radblockierung beim Bremsen zu verhindern.
Allgemein ist das ABS so aufgebaut, daß es die Bremskraft durch Detektieren des Radschlupfs beim Bremsen steuert. Bei Anwendung dieses Systems auf vierradgetriebene Fahrzeuge sind ausgereifte Steuertechnologien infolge der Beziehung der zwischen den Vorder- und Hinterrädern verteilten Antriebskraft notwendig.
Beispielsweise offenbart die JP-A-62-43355 eine Technik, bei der die Differentialsperre eines Zentraldifferentials gelöst wird, wenn ein Bremspedal betätigt wird, um das ABS arbeiten zu lassen.
Da aber gemäß dieser Technik der Eingriff der Antriebskraft zwischen den Vorder- und Hinterrädern auch bei leichtem Betätigen des Bremspedals gelöst wird, kommt es insbesondere bei wiederholtem Betätigen des Bremspedals zu häufigem Eingriff und Lösen zwischen den Vorder- und Hinterrädern, wodurch sich ein Fahrer infolge der häufigen Fahrleistungsänderungen des Fahrzeugs unbehaglich fühlt.
Das heißt, die auf vier Räder gleichmäßig ausgeübte Bremskraft wird plötzlich stärker auf die Vorder- oder Hin terräder ausgeübt, wodurch die Untersteuercharakteristik des Fahrzeugs zu stark oder umgekehrt zu schwach wird.
Zur Lösung eines solchen Problems schlägt die JP-B-6-88504 eine Technik vor, bei der die Differentialsperre gelöst wird, wenn eine Drehverzögerung von Rädern einen festgelegten Wert beim Bremsen übersteigt, wonach das ABS betätigt wird, wenn die ABS-Betriebsbedingung erfüllt ist, um die ABS-Steuerung nur. zu starten, wenn sich die Räder einem Blockierzustand nähern.
Diese Technik ist immer noch mit einem Problem wie folgt behaftet: Wird die Drehverzögerung von Rädern groß, verursacht das abrupte Lösen der Differentialsperre einen plötzlichen Schlupf an den Vorder- oder Hinterrädern, wodurch der Fahrer für einen Moment eine starke Änderung der Untersteuercharakteristik des Fahrzeugs spüren kann, bevor die ABS-Steuerung einsetzt.
Ferner wird z. B. bei einer Notbremsung des Fahrzeugs auf einem Fahrbahnbelag mit hohem Reibungskoeffizient die Raddrehung stark verzögert, ohne Schlupf zu verursachen. Da in diesem Moment der Eingriff zwischen Vorder- und Hinterrädern abrupt gelöst wird, während eine starke Bremskraft beibehalten bleibt, kann ein Stoß oder ein Schlaggeräusch vom Antriebsstrang des Fahrzeugs in dem Moment erzeugt werden, in dem der Eingriff gelöst wird.
Die DE-A-3928903 betrifft ein Regelsystem für ein vierradgetriebenes Fahrzeug, bei dem die Stabilität des Fahrzeugs während einer negativen Beschleunigung durch einen Sensor zur Abtastung eines oder mehrerer der folgenden Parameter verbessert ist: Motordrehzahl, Drosselklappenöffnung, Getriebeübersetzungsverhältnis, Fahrzeuggeschwindigkeit und andere Fahrzeugbetriebsparameter, die die Motorbremsung beeinflussen, sowie einen Regelabschnitt, um das Verteilungsverhältnis entsprechend dem Ausmaß der Motorbremsung auf einen Pegel zu steuern, der genügend höher als die Stufe eines Zweiradantriebs ist, um ordnungsgemäß die Motorbremskraft zwischen der Vorder- und Hinterachse zu verteilen, und der genügend niedriger als die Vierradstufe ist, damit sich die Vorder- und Hinterachse mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten drehen können.
Die EP-A-217087 betrifft ein Bremssteuersystem für ein Fahrzeug, das mit einem Vierradantriebsmechanismus und einem Antiblockierbremssystem zum Steuern der Bremskraft beim Betätigen der Bremsen versehen ist, um die Räder am Blockieren zu hindern, und aufweist: einen Bremsbetätigungssensor zum Detektieren jeder Betätigung der Bremsen, die einen vorbestimmten Grad übersteigt, der zu einem Blockieren der Räder führen könnte, und einen Lösemechanismus, der den Antriebszustand zwischen dem Vorderrad-Antriebssystem und dem Hinterrad-Antriebssystem des Vierradantriebsmechanismus löst, wenn der Bremsbetätigungssensor eine Betätigung der Bremsen detektiert, die den vorbestimmten Grad übersteigt.
Angesichts der o. g. Nachteile des Stands der Technik besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, eine Differentialsperren-Steuervorrichtung bereitzustellen, die eine übermäßige Untersteuer- oder Übersteuercharakteristik infolge einer nur auf die Vorder- oder Hinterräder ausgeübten Motorbremsung verhindern kann, wenn das Fahrzeug auf einer rutschigen Fahrbahn wie einer schneebedeckten Straße bei nicht betätigtem Gaspedal fährt. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Differentialsperren-Steuervorrichtung bereitzustellen, die einen Stoß im Antriebsstrang des Fahrzeugs infolge eines plötzlichen Lösens des Eingriffs zwischen den Vorder- und Hinterrädern verhindern kann, wenn eine Notbremsung auf einer Fahrbahn mit hohem Reibungskoeffizient vollführt wird.
Diese Aufgaben werden mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst.
Im folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung nur als Beispiele anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
1 ein Prinzipschaltbild eines Gesamtantriebsstrangs eines vierradgetriebenen Fahrzeugs unter Verwendung einer Differentialsperrvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
2 einen Ablaufplan einer Differentialsperrsteuerung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;
3 eine erläuternde Darstellung eines Beispiels für eine Differentialsperren-Drehmomentcharakteristik gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;
4 ein Diagramm einer Beziehung zwischen Bremskraft und Bremsflüssigkeitsdruck gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;
5 eine erläuternde Darstellung von Bereichen der Differentialsperrkraft, die im Hinblick auf den Bremsflüssigkeitsdruck gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung heranzuziehen sind;
6 einen Ablaufplan einer Differentialsperrsteuerung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
7 einen Ablaufplan einer Routine zum Berechnen eines Referenz-Bremsflüssigkeitsdrucks gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung;
8 einen Ablaufplan einer Routine zum Berechnen eines Referenz-Bremsflüssigkeitsdrucks gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
9 einen Ablaufplan einer Routine zum Berechnen eines Referenz-Bremsflüssigkeitsdrucks gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung;
10 einen Ablaufplan einer Differentialsperrsteuerung gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung;
11 einen Ablaufplan einer Routine zum Berechnen einer Differentialsperrkraft gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung;
12 eine erläuternde Darstellung einer Beziehung zwischen Motordrehzahl und Motorbremsmoment gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung;
13 einen Ablaufplan einer Differentialsperrsteuerung gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung;
14 einen Ablaufplan einer Routine zum Berechnen einer Differentialsperrkraft gemäß der sechsten Ausführungsform der Erfindung;
15 eine Darstellung von Bereichen der Differentialsperrkraft in der Beziehung zwischen Bremsflüssigkeitsdruck und Radverzögerung gemäß der sechsten Ausführungsform der Erfindung;
16 einen Ablaufplan einer Routine zum Berechnen einer Differentialsperrkraft gemäß einer siebenten Ausführungsform der Erfindung;
17 eine Darstellung von Bereichen der Differentialsperrkraft in der Beziehung zwischen Bremsflüssigkeitsdruck und Radverzögerung gemäß der siebenten Ausführungsform der Erfindung; und
18 ein Beispiel für ein Kennfeld zum Festlegen einer Referenz-Radverzögerung in Entsprechung zu einem Fahrbahn-Reibungskoeffizient gemäß der siebenten Ausführungsform der Erfindung.
Gemäß 1 bezeichnet die Bezugszahl 1 einen Motor, der in der Frontpartie eines Fahrzeugs angeordnet ist. Eine vom Motor 1 abgeleitete Antriebskraft wird von einem hinter dem Motor 1 angeordneten Automatikgetriebe 2 zu einem Zentraldifferential 3 über eine Getriebeausgangswelle 2a übertragen, und ein Teil der Antriebskraft wird von diesem Zentraldifferential 3 zu einer Hinterachsübersetzungseinheit 7 über eine Hinterantriebswelle 4, eine Gelenkwelle 5 und eine Antriebskegelradwelle 6 übertragen. Der restliche Teil der Antriebskraft wird zu einer Vorderachsübersetzungseinheit 11 über ein Verteilerantriebsrad 8, ein Verteilerabtriebsrad 9 und eine Vorderantriebswelle 10 übertragen. In dieser Ausführungsform sind das Automatikgetriebe 2, das Zentraldifferential 3, die Vorderachsübersetzungseinheit 11 u. ä. in einem Gehäuse 12 integral untergebracht.
Die in die Hinterachsübersetzungseinheit 7 eingegebene Antriebskraft wird zu einem linken Hinterrad 14rl und einem rechten Hinterrad 14rr über eine linke Hinterachsantriebswelle 13rl bzw. eine rechte Hinterachsantriebswelle 13rr übertragen. Ferner wird die in die Vorderachsübersetzungseinheit 11 eingegebene Antriebskraft zu einem linken Vorderrad 14fl und einem rechten Vorderrad 14fr über eine linke Vorderachsantriebswelle 13fl bzw. eine rechte Vorderachsantriebswelle 13fr übertragen.
Das Zentraldifferential 3 verfügt über ein erstes Sonnenrad 15, das einen relativ großen Durchmesser hat und mit der Getriebeausgangswelle 2a verbunden ist, und ein erstes Planetenrad 16, das einen relativ kleinen Durchmesser hat und in das erste Sonnenrad 15 eingreift, wodurch ein erster Rädersatz gebildet ist.
Ferner verfügt das Zentraldifferential 3 über ein zweites Sonnenrad 17, das einen relativ kleinen Durchmesser hat und mit der Hinterantriebswelle 4 verbunden ist, und ein zweites Planetenrad 18, das einen relativ großen Durchmesser hat und in das zweite Sonnenrad 17 eingreift, wodurch ein zweiter Rädersatz gebildet ist.
Ferner sind das erste Planetenrad 16 und zweite Planetenrad 18 in einem Stück mit einem Planetenradteil 19 ausgebildet, und mehrere der Planetenradteile (z. B. 3 Planetenradteile) 19 werden durch eine feste Welle bzw. Achse drehbar gestützt, die an einem Träger 20 vorgesehen ist.
An seinem vorderen Ende ist der Träger 20 mit dem Verteilerantriebsrad 8 verbunden, um die Antriebskraft zu den Vorderrädern auszugeben.
Ferner ist die Getriebeausgangswelle 2a in den Träger 20 von vorn drehbar eingesetzt, während die Hinterantriebswelle 4 darin von hinten eingesetzt ist. In einem durch den Träger 20 gebildeten Innenmittenraum sind der erste Rädersatz, der sich aus dem ersten Sonnenrad 15 und dem ersten Planetenrad 16 zusammensetzt, und der zweite Rädersatz vorgesehen, der sich aus dem zweiten Sonnenrad 17 und dem zweiten Planetenrad 18 zusammensetzt.
Das so aufgebaute Zentraldifferential 3 empfängt die Antriebskraft von der Getriebeausgangswelle 2a und überträgt sie zur Hinterantriebswelle 4 über das erste Sonnenrad 15, das erste Planetenrad 16, das zweite Planetenrad 18 und das zweite Sonnenrad 17. Andererseits wird die Antriebskraft zum Verteilerabtriebsrad 9 über den Träger 20 und das Verteilerantriebsrad 8 übertragen. Somit bildet das Zentraldifferential 3 ein Verbund-Planetengetriebe ohne Hohlrad.
Damit diese Art von Planetengetriebeanordnung eine Differentialwirkung hat, ist es notwendig, die Zähnezahl des er sten und zweiten Sonnenrads 15, 17 und die des ersten und zweiten Planetenrads, die um diese Sonnenräder angeordnet sind, ordnungsgemäß einzustellen.
Da ferner die Drehmomentverteilung zwischen den Vorder- und Hinterrädern in Abhängigkeit vom ineinandergreifenden Teilkreishalbmesser variiert, sorgt das ordnungsgemäße Einstellen der ineinandergreifehden Halbmesser dieser Sonnenräder 15, 17 und Planetenräder 16, 18 für eine Referenz-Drehmomentverteilung, die zwischen den Vorder- und Hinterrädern erforderlich ist. Das heißt, bei Bedarf ist es möglich, ein größeres Drehmoment auf die Hinterräder als auf die Vorderräder zu verteilen.
Ist ferner ein unterschiedlicher Schrägungswinkel beiden der zwei Rädersätze verliehen, dem ersten Sonnenrad 15 und dem ersten Planetenrad 16 bzw. dem zweiten Sonnenrad 17 und dem zweiten Planetenrad 18, wird eine Schublast zwischen diesen beiden Rädersätzen erzeugt, um ein Reibmoment an einem Ende der Planetenradteile 19 zu erzeugen. Dieses Reibmoment ist mit einer Trennkraft und einer Tangentialkraft zwischen Rädern gemischt, um ein Verbundreibmoment zu erzeugen, das auf den Träger 20 ausgeübt wird. Dieses Verbundreibmoment wirkt als Differentialsperrmoment proportional zum Eingangsmoment, wodurch dem Zentraldifferential 3 selbst auch eine Differentialsperrfunktion verliehen sein kann.
Vorgesehen ist ferner eine hydraulisch betätigte Mehrscheibenkupplung (im folgenden Verteilerkupplung genannt) 21 zwischen dem Träger 20 und dem zweiten Sonnenrad 17, um die Antriebskraftverteilung durch variables Steuern der Differentialsperrkraft des Zentraldifferentials 3 mittels einer Differentialsperren-Steuervorrichtung 70 durchzuführen.
Die Verteilerkupplung 21 verfügt über mehrere Mitnehmerscheiben 21a, die auf der Seite der Hinterantriebswelle 4 vorgesehen sind, und mehrere Treibscheiben 21b, die auf der Seite des Trägers 20 vorgesehen sind, von denen jede zwischen zwei jeweiligen Mitnehmerscheiben 21a eingefügt ist. Ferner ist die Verteilerkupplung 21 so gebildet, daß sie durch einen hydraulischen Druck betätigt wird, der von einem Hydraulikaggregat (nicht gezeigt) zugeführt wird, das durch die Diffe rentialsperren-Steuervorrichtung 70 elektronisch gesteuert wird.
Befindet sich daher die Verteilerkupplung 21 in einem ausgerückten Zustand, d. h. in einem Zustand, in dem die Differentialsperrkraft null ist, wird Drehmoment zwischen den Vorder- und Hinterrädern entsprechend einem Referenz-Drehmomentverteilungsverhältnis, z. B. 35:65 (35% auf die Vorderräder verteilt und 65% auf die Hinterräder verteilt) des Zentraldifferentials 3 selbst verteilt. Ist andererseits die Verteilerkupplung 21 voll eingerückt, ist die Differentialwirkung des Zentraldifferentials 3 eingeschränkt, und Drehmoment wird mit einem festgelegten Drehmomentverteilungsverhältnis verteilt, z. B. 50:50 (50% auf die Vorderräder verteilt und 50% auf die Hinterräder verteilt), das durch die Fahrzeugspezifikation bestimmt ist.
Ferner wird die Preßkraft, d. h. das Einrückmoment, der Verteilerkupplung 21 durch die Differentialsperren-Steuereinheit 70 so gesteuert, daß jeder Wert des Drehmomentverteilungsverhältnisses zwischen dem Referenz-Drehmomentverteilungsverhältnis, z. B. 35:65, und dem festgelegten Drehmomentverteilungsverhältnis, z. B. 50:50, erhalten wird.
Die Bezugszahl 25 bezeichnet einen Bremsantriebsabschnitt, der mit einem Hauptzylinder 27 verbunden ist, und der Hauptzylinder 27 ist mit einem Bremspedal 26 verbunden, das von einem Fahrer des Fahrzeugs betätigt wird. Betätigt der Fahrer das Bremspedal 26, erzeugt der Hauptzylinder 27 einen Bremsdruck und führt ihn über den Bremsantriebsabschnitt 25 zu einem linken Vorderradzylinder 28fl für das linke Vorderrad 14fl, einem rechten Vorderradzylinder 28fr für das rechte Vorderrad 14fr, einem linken Hinterradzylinder 28rl für das linke Hinterrad 14rl bzw. einem rechten Hinterradzylinder 28rr für das rechte Hinterrad 14rr, wodurch die Bremse auf die vier Räder wirkt.
Der Bremsantriebsabschnitt 25 ist eine Hydraulikeinheit mit einer hydraulischen Druckquelle, einem Druckreduzierventil, einem Druckverstärkungsventil u. ä., um den Bremsdruck unabhängig zu jedem Radzylinder 28fl, 28fr, 28rl und 28rr gemäß einem zu ihm eingegebenen Eingangssignal zu führen.
Die jeweiligen Räder 14fl, 14fr, 14rl und 14rr haben Raddrehzahlsensoren (linker Vorderrad-Drehzahlsensor 29fl, rechter Vorderrad-Drehzahlsensor 29fr, linker Hinterrad-Drehzahlsensor 29rl und rechter Hinterrad-Drehzahlsensor 29rr) zum Detektieren einer Raddrehzahl.
Ferner weist der Hauptzylinder 27 einen Drucksensor 30 zum Detektieren eines Bremsdrucks auf, und das Lenkrad ist mit einem Lenkrad-Drehwinkelsensor 31 zum Detektieren eines Drehwinkels des Lenkrads ausgestattet.
Außerdem hat das Bremspedal 26 einen Bremspedalschalter 32 zum Detektieren eines EIN/AUS-Betriebs des Bremspedals 26, und ein Gaspedal 33 hat einen Gaspedalschalter 34 zum Detektieren eines EIN/AUS-Betriebs des Gaspedals 33.
Das Fahrzeug hat eine Antiblockier-Bremssteuereinheit 40, die durch einen Mikrocomputer und Peripherieschaltungen gebildet ist. Die Antiblockier-Bremssteuereinheit 40 empfängt Signale von den Raddrehzahlsensoren 29fl, 29fr, 29rl und 29rr und vom Bremspedalschalter 32 und führt eine Beurteilung des ABS-Betriebszustands (Beurteilung, ob die Verzögerung des Rads einen festgelegten Wert überschritten hat, wenn die Bremse betätigt ist), eines Betriebs der Antiblockierbremse u. ä. durch.
Insbesondere werden in der Antiblockier-Bremssteuereinheit 40 eine Raddrehzahl, eine Beschleunigung, eine Verzögerung und eine berechnete Pseudofahrzeuggeschwindigkeit jeweiliger Räder auf der Grundlage von Signalen von den Raddrehzahlsensoren 29fl, 29fr, 29rl und 29rr und auch vom Bremspedalschalter 32 berechnet. Hierbei ist die berechnete Pseudofahrzeuggeschwindigkeit eine Fahrzeuggeschwindigkeit, die durch eine festgelegte Verzögerung unter Verwendung einer Anfangsraddrehzahl in dem Moment berechnet wird, indem beurteilt wird, daß eine Notbremsung vollführt wurde. Ausgewählt wird außerdem ein Öldruckmodus aus drei Öldruckmodi, d. h. einem Druckanstiegsmodus, einem Druckhaltemodus und einem Druckabfallmodus, auf der Grundlage des Vergleichsergebnisses der berechneten Pseudofahrzeuggeschwindigkeit mit der Raddrehzahl, der Beurteilung der Größe der Beschleunigung und Verzögerung jeweiliger Räder u. ä. Danach wird ein Bremssteu ersignal als Anzeige des ausgewählten Öldruckmodus zum Bremsantriebsabschnitt 25 ausgegeben. Zudem wird dieses Bremssteuersignal zu einer Getriebesteuereinheit 50 und der Differentialsperren-Steuereinheit 70 gesendet.
Die Getriebesteuereinheit 50 führt eine Schaltsteuerung, eine Wandlerüberbrückungssteuerung und eine Arbeitsdrucksteuerung im Hinblick auf das Automatikgetriebe 2 durch. Gemäß der ersten Ausführungsform gibt die Getriebesteuereinheit 50 ferner ein Signal als Anzeige einer Übersetzung I_m zur Differentialsperren-Steuereinheit 70 aus.
Außerdem empfängt die Getriebesteuereinheit 50 ein Betriebssignal der Antiblockier-Bremssteuereinheit 40, wenn eine Verzögerung des Rads einen vorbestimmten Wert beim Bremsen überschreitet, und steuert das Getriebe so, daß es die Gangstellung in einen höheren Bereich hochschaltet, um den Motorbremseffekt zu reduzieren.
Weiterhin bezeichnet die Bezugszahl 60 eine Motorsteuereinheit, in der verschiedene Steuervorgänge im Hinblick auf den Motor 1 durchgeführt werden, z. B. eine Kraftstoffeinspritzsteuerung, Zündsteuerung, Luft- Kraftstoffverhältnissteuerung, Ladedrucksteuerung, Drosselklappen-Winkelsteuerung u. ä. In dieser Ausführungsform gibt die Motorsteuerung 60 ein Signal als Anzeige des Drosselklappen-Öffnungswinkels θ_th zur Differentialsperren-Steuereinheit 70 aus.
Die Differentialsperren-Steuereinheit 70 empfängt Signale als Anzeige der Raddrehzahlen von den jeweiligen Raddrehzahlsensoren 29fl, 29fr, 29rl, 29rr, ein Signal als Anzeige des Bremsdrucks vom Drucksensor 30 des Hauptzylinders 27, ein Signal als Anzeige des Lenkrad-Drehwinkels vom Lenkrad-Drehwinkelsensor 31, ein Signal als Anzeige des EIN/AUS-Betriebs des Gaspedals 33 vom Gaspedalschalter 34, ein Signal als Anzeige der Übersetzung I_m von der Getriebesteuereinheit 50, ein Signal als Anzeige des Drosselklappen-Öffnungswinkels θ_th von der Motorsteuereinheit 60 und ein Signal als Anzeige des Betriebs der Antiblockierbremse von der Antiblockier-Bremssteuereinheit 40. Die Differentialsperren-Steuereinheit 70 berechnet eine Differentialsperrkraft der Verteilerkupplung 21 auf der Grundlage dieser Signale, um eine Drehmomentver teilungssteuerung am Differential 3 zwischen 35:65 und 50:50 bezogen auf das Drehmomentverteilungsverhältnis zwischen den Vorder- und Hinterrädern einzustellen.
Insbesondere wird beim Loslassen des Gaspedals, wenn keine Bremse betätigt ist oder beim Bremsen die Bremskraft geringer als eine vorbestimmte Referenz-Bremskraft F_s in Entsprechung zu einer Bremskraft unmittelbar vor Verursachung einer Radblockierung ist, die Differentialsperrkraft des Zentraldifferentials 3 auf eine vorbestimmte Differentialsperrkraft S_c eingestellt, und ist die Bremskraft größer als die Referenz-Bremskraft F_s, wird die Differentialsperrkraft des Zentraldifferentials 3 gelöst, d. h. auf null eingestellt.
Die vorbestimmte Differentialsperrkraft S_c wird gemäß der Offenbarung in 11 und auf den Seiten 21 bis 24 eingestellt.
Betätigt ferner der Fahrer das Bremspedal 26 bei nicht betätigtem Gaspedal, steigt der Bremsdruck im Hauptzylinder 27 entsprechend dem Pedalkraftaufwand. Die Beziehung zwischen der Bremskraft F_b und dem Bremsflüssigkeitsdruck P_b ist gemäß 4 gegeben. Wird das Bremspedal 26 betätigt und erreicht der Bremsflüssigkeitsdruck P_b P₀, beginnt die Bremskraft zu steigen. Ist bei weiterer Betätigung des Bremspedals 26 der Bremsflüssigkeitsdruck P_b kleiner oder gleich einem Referenz-Bremsflüssigkeitsdruck P_s (Bremsflüssigkeitsdruck in Entsprechung zur Referenz-Bremskraft F_s), bleibt die Differentialsperrsteuerung unverändert. Wird dagegen P_b größer als P_s, wodurch erkannt wird, daß eine große Bremskraft ausgeübt wird und eine Bremsblockierung an einem der vier Räder auftreten kann, wird zum Eintritt in die ABS-Steuerung die Differentialsperrkraft des Zentraldifferentials 3 gelöst, d. h. auf null eingestellt.
5 ist eine erläuternde Darstellung eines Werts der Differentialsperrkraft, der entsprechend dem Bremsflüssigkeitsdruck heranzuziehen ist.
Wird die Bremse betätigt und beginnt die Antiblockier-Bremssteuereinheit 40 zu arbeiten, wird die Differentialsperrkraft des Zentraldifferentials 3 auf einen festgelegten kleinen Wert eingestellt, der nahe null liegt, um die Wiederherstellung aus dem Radblockierzustand zu unterstützen.
Zudem wird in einem anderen Fall als dem nicht betätigten Gaspedal z. B. die Differentialsperrkraft der hydraulisch betätigten Verteilerkupplung 21 als Einschaltdauer bestimmt, die einen Drosselklappen-Öffnungswinkel θ_th und eine Fahrzeuggeschwindigkeit V parametrisiert, die in einem dreidimensionalen Kennfeld gemäß 3 ausgedrückt sind. Die Differentialsperrsteuerung weist eine Normalsteuerung, eine Startsteuerung, eine Lenksteuerung und eine Schlupfsteuerung auf.
Bei der Normalsteuerung ist ein Kennfeld für jeden Gang erstellt. Zum Beispiel sind bei einem Fahrzeug mit 4 Gängen fünf Kennfelder mit einem Rückwärtsgang erstellt. Gemäß dem Beispiel für das Kennfeld in 3 wird das Differentialsperrmoment so gesteuert, daß es geringer wird, wenn der Drosselklappen-Öffnungswinkel θ_th klein und die Fahrzeuggeschwindigkeit V groß ist, was die Abbiegeleistung und den Kraftstoffverbrauch verbessert.
Wird bei der Startsteuerung beurteilt, daß die Fahrzeuggeschwindigkeit 0 km/h beträgt und das Fahrzeug geradeaus gerichtet ist, wird das Differentialsperrmoment so gesteuert, daß es proportional zum Drosselklappen-Öffnungswinkel θ_th ist, um einen sanften und leichten Start auf einer Fahrbahn mit geringem Reibungskoeffizient zu gewährleisten.
Bei der Lenksteuerung wird das Differentialsperrmoment so gesteuert, daß es verglichen mit der Normalsteuerung entsprechend einem Drehverhältnis NR/NF zwischen Hinter- und Vorderrädern (NR: Umdrehungszahl des Hinterrads, NF: Umdrehungszahl des Vorderrads) reduziert wird, um das Lenkempfinden in einem festgelegten niedrigen Geschwindigkeitsbereich des Fahrzeugs zu verstärken.
Verursachen bei der Schlupfsteuerung die Hinter- oder Vorderräder einen größeren Schlupf als ein festgelegter Wert, wird das Differentialsperrmoment so gesteuert, daß es steigt, um die maximale Antriebskraft zu gewährleisten oder die Fahrstabilität zu verbessern.
Das Steuerverfahren in der Differentialsperren-Steuereinheit 70 wird anhand eines Ablaufplans gemäß 2 be schrieben. Das Steuerprogramm wird zu jeder festgelegten Zeit während der Fahrt des Fahrzeugs abgearbeitet. Beginnt das Programm, werden in einem Schritt (im folgenden [S] genannt) 101 Signale von diversen Sensoren, Schaltern und Steuereinheiten ausgelesen, und das Programm geht zu S102 über, wo der Zustand des Gaspedalschalters 34 beurteilt wird.
Wird in S102 beurteilt, daß der Gaspedalschalter 34 eingeschaltet ist (Gaspedal EIN), springt das Programm zu S103, wo das Zentraldifferential 3 auf die o. g. Normalsteuerung eingestellt wird und das Programm die Routine verläßt. Wird andererseits in S102 beurteilt, daß der Gaspedalschalter 34 ausgeschaltet ist (Gaspedal AUS), geht das Programm zu S104 über, wo der Bremsflüssigkeitsdruck P_b mit dem Referenz-Bremsflüssigkeitsdruck P_s in Entsprechung zur vorbestimmten Referenz-Bremskraft F_s verglichen wird.
Wird in S104 beurteilt, daß P_b gleich oder kleiner als P_s ist (u. a. der Fall, in dem keine Bremse betätigt ist), ist anders ausgedrückt die Bremskraft F_b kleiner als die Referenz-Bremskraft F_s, geht das Programm zu S105 über, wo die Differentialsperrkraft des Zentraldifferentials 3 auf den vorbestimmten Wert S_c eingestellt wird. Wird dagegen in 5104 beurteilt, daß P_b größer als P_s ist, ist anders gesagt die Bremskraft F_b größer als die Referenz-Bremskraft F_s, fährt das Programm mit S106 fort, wo die Differentialsperrkraft des Zentraldifferentials 3 gelöst oder auf null eingestellt wird.
Danach geht das Programm von S105 oder S106 zu S107 über. In S107 wird beurteilt, ob die ABS-Betriebsbedingung (Verzögerung des Rads übersteigt einen festgelegten Wert beim Bremsen) erfüllt ist. Ist sie nicht erfüllt, verläßt das Programm die Routine, und ist sie erfüllt, geht das Programm zu S108 über, wo die Differentialsperrkraft des Zentraldifferentials 3 auf einen festgelegten kleinen Wert nahe null eingestellt wird, um die Wiederherstellung aus dem Radblockierzustand zu unterstützen. Auch wenn hierbei die Differentialsperrkraft auf null eingestellt ist, kehrt sie wieder auf diesen kleinen Wert zurück.
Danach fährt das Programm mit S109 fort, wo die Gangstellung in einen höheren Bereich als der derzeitige hochge schaltet wird, und das Programm geht zu S110 über, um das ABS zu starten.
Ferner setzt das Programm mit S111 fort, wo beurteilt wird, ob das ABS arbeitet. Bei Betrieb des ABS kehrt das Programm zu S110 zurück, um den Betrieb des ABS fortzusetzen, und wird das ABS nicht betrieben, verläßt das Programm die Routine.
Ist somit gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung das Gaspedal nicht betätigt, wird in dem Fall, in dem keine Bremse betätigt oder die Bremskraft beim Bremsen niedriger als die Referenz-Bremskraft F_s in Entsprechung zur Bremskraft unmittelbar vor Verursachen der Radblockierung ist, die Differentialsperrkraft des Zentraldifferentials 3 auf die vorbestimmte Differentialsperrkraft S_c eingestellt. Da also die Differentialsperrkraft auf einen geeigneten Wert eingestellt wird, kann beim Loslassen des Gaspedals auf einer rutschigen Fahrbahn, z. B. einer schneebedeckten Straße, das Fahrzeug daran gehindert werden, in eine übermäßige Untersteuercharakteristik oder eine übermäßige Übersteuercharakteristik zu verfallen.
Überschreitet ferner gemäß der ersten Ausführungsform die Bremskraft beim Bremsen die Referenz-Bremskraft F_s, d. h. ist die ABS-Steuerung mit Sicherheit nötig, kann aufgrund der Tatsache, daß die Differentialsperrkraft auf null freigegeben ist, um den Schlupfzustand jeweiliger Räder unabhängig zu detektieren, der Antriebsstrang daran gehindert werden, einen Stoß zu verursachen, wenn die Verbindung zwischen Vorder- und Hinterrädern gelöst wird, auch wenn eine Notbremsung auf einer Fahrbahn mit hohem Reibungskoeffizient erfolgt.
6 und 7 zeigen eine zweite Ausführungsform der Erfindung. Das Merkmal der zweiten Ausführungsform besteht darin, den Referenz-Bremsflüssigkeitsdruck P_s entsprechend einem Fahrbahn-Reibungskoeffizient zu bestimmen, wobei andere Aufbauten und Betriebsabläufe mit denen der ersten Ausführungsform identisch sind.
Hierbei ist der in der zweiten Ausführungsform erwähnte Fahrbahn-Reibungskoeffizient z. B. ein Fahrbahn-Reibungskoeffizient, der im Schätzverfahren für den Fahrbahn-Reibungsko effizient berechnet wird, das vom Erfinder der vorliegenden Erfindung in der JP-A-8-2274 vorgeschlagen wurde.
Als Kurzbeschreibung dieses Schätzverfahrens wird das Kurvenfahrverhalten der Vorder- und Hinterräder so abgeschätzt, daß es sich zum nichtlinearen Bereich auf der Grundlage der Bewegungsgleichung um die Querbewegung des Fahrzeugs erstreckt, und ein Fahrbahn-Reibungskoeffizient wird geschätzt, indem das Verhältnis des so geschätzten Kurvenfahrverhaltens zum äquivalenten Kurvenfahrverhalten der Vorder- und Hinterräder auf einer Fahrbahn mit einem hohen Reibungskoeffizient ermittelt wird.
Die Differentialsperren-Steuereinheit 70 gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung ist zusätzlich mit einem Gierwinkelsensor 71 gemäß 1 verbunden. Wird im Hinblick auf die Differentialsperrsteuerung gemäß der zweiten Ausführungsform wie in einem Ablaufplan von 6 in S102 beurteilt, daß der Gaspedalschalter 34 ausgeschaltet ist (Gaspedal AUS), geht das Programm zu S200 über, wo der Referenz-Bremsflüssigkeitsdruck P_s entsprechend einer später beschriebenen Berechnungsroutine für den Referenz-Bremsflüssigkeitsdruck berechnet wird, und fährt dann mit S104 fort, wo der Bremsflüssigkeitsdruck P_b mit dem in S200 berechneten Referenz-Bremsflüssigkeitsdruck P_s verglichen wird. Die Verfahren nach S104 sind die gleichen wie in der ersten Ausführungsform.
In der Berechnungsroutine für den Referenz-Bremsflüssigkeitsdruck gemäß 7 wird ein Fahrbahn-Reibungskoeffizient in S201 geschätzt, wonach das Programm zu S202 übergeht, wo die Referenz-Bremskraft F_s auf der Grundlage des in S201 geschätzten Fahrbahn-Reibungskoeffizienten nach folgender Formel berechnet wird: Fs = a1·W·μ + b1 (1),wobei W das Fahrzeuggewicht ist; μ der geschätzte Fahrbahn-Reibungskoeffizient ist; und a₁, b₁ Korrekturkoeffizienten sind, die unter Berücksichtigung von Fehlern beim Schätzen von μ ermittelt sind.
Danach geht das Programm zu S203 über, wo die Referenz-Bremskraft F_s in einen Referenz-Bremsflüssigkeitsdruck P_s anhand eines Kennfelds o. ä. umgewandelt wird.
Anschließend fährt das Programm mit S204 fort, wobei der berechnete Referenz-Bremsflüssigkeitsdruck P_s mit einem oberen Grenzwert P_smax verglichen wird. Der obere Grenzwert P_smax ist auf einen Wert eingestellt, bei dem der Stoß im Antriebsstrang erträglich ist, wenn ein reales Fahrzeug geprüft wird. Der Wert ist z. B. auf einen Bremsflüssigkeitsdruck in Entsprechung zu einer Bremskraft eingestellt, die eine Verzögerung von etwa 0,5 G (Fallbeschleunigung) erzeugt.
Ist als Ergebnis des Vergleichs in S204 der berechnete Referenz-Bremsflüssigkeitsdruck P_s kleiner als der obere Grenzwert P_smax, geht das Programm zu S205 über, in dem der Referenz-Bremsflüssigkeitsdruck P_s auf den berechneten Referenz-Bremsflüssigkeitsdruck P_s eingestellt wird. Ist der berechnete Referenz-Bremsflüssigkeitsdruck P_s gleich oder größer als der obere Grenzwert P_smax, geht das Programm zu S206 über, wo der Referenz-Bremsflüssigkeitsdruck P_s auf den oberen Grenzwert P_smax eingestellt wird und das Programm die Routine verläßt.
Da somit gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung der Referenz-Bremsflüssigkeitsdruck entsprechend dem Fahrbahn-Reibungskoeffizient eingestellt wird, kann ein genauer Referenz-Bremsflüssigkeitsdruck entsprechend der Fahrbahnsituation eingestellt werden, und auch die zeitliche Bestimmung unmittelbar vor Erzeugung einer Radblockierung läßt sich genau erhalten.
Da ferner der Referenz-Bremsflüssigkeitsdruck innerhalb des oberen Grenzwerts eingestellt wird, läßt sich der Stoß im Antriebsstrang vermeiden, der verursacht wird, wenn die Übertragung der Differentialsperrkraft während der Fahrt plötzlich aufhört, insbesondere auf einer Fahrbahn mit hohem Reibungskoeffizient, z. B. einer Fahrbahn mit einem trockenen Belag.
8 ist ein Ablaufplan einer Berechnungsroutine für den Referenz-Bremsflüssigkeitsdruck gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung. Das Merkmal der dritten Ausfüh rungsform besteht darin, den Referenz-Bremsflüssigkeitsdruck P_s auch unter Berücksichtigung des Effekts der Straßensteigung zu berechnen, wobei andere Aufbauten und Betriebsabläufe mit denen der zweiten Ausführungsform identisch sind.
Die Steigung θ_SL, ausgedrückt in Prozent der Straße, erhält man z. B. aus der folgenden Formel auf der Grundlage der Längsbeschleunigung des Fahrzeugs und der Änderungsrate der Fahrzeuggeschwindigkeit: θSL = (Längsbeschleunigung – Änderungsrate der Fahrzeuggeschwindigkeit/g)/100 (2),wobei θ_SL die Straßensteigung (das Gefälle) ist (Pluszeichen zeigt Steigung an) und g die Fallbeschleunigung ist.
Ferner kann die Steigung SL, ausgedrückt als Tangens der Straße, anhand der folgenden Formel berechnet werden: SL = tan(sin–1(((Motordrehmoment·Drehmomentverhältnis des Drehmomentwandlers·Getriebeübersetzung·Achsübersetzung/Reifenradius) – Fahrwiderstand)/Fahrzeuggewicht – Änderungsrate der Fahrzeuggeschwindigkeit)/g))·100 ≡ (((Motordrehmoment·Drehmomentverhältnis des Drehmomentwandlers·Getriebeübersetzung·Achsübersetzung/Reifenradius) – Änderungsrate der Fahrzeuggeschwindigkeit)/g)) 100 (2a).
Ferner läßt sich die Steigung der Straße anhand von Höhendaten berechnen, die von einem Navigationssystem erhalten werden.
Die Differentialsperren-Steuereinheit 70 gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung ist zusätzlich zur zweiten Ausführungsform mit einem Längsbeschleunigungssensor 72 gemäß 1 verbunden. Im Hinblick auf die Berechnung des Referenz-Bremsflüssigkeitsdrucks gemäß der dritten Ausführungsform wird im Ablaufplan von 8 zuerst in S201 ein Fahrbahn-Reibungskoeffizient geschätzt, wonach in S301 die Straßensteigung θ_SL berechnet wird. Das Programm fährt mit S302 fort, wo die Referenz-Bremskraft F_s nach folgender Formel berechnet wird, die einen Fahrbahn-Reibungskoeffizient μ und eine Steigung θ_SL enthält: Fs = a2·cos(θSL)·W·μ + b2 (3),wobei W das Fahrzeuggewicht ist und a₂, b₂ vorbestimmte Korrekturkoeffizienten beim Detektieren eines Fahrbahn-Reibungskoeffizienten μ und einer Steigung θ_SL sind.
Die Verfahren nach S203 sind die gleichen wie in der zweiten Ausführungsform.
Da somit gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung der Referenz-Bremsflüssigkeitsdruck entsprechend dem Fahrbahn-Reibungskoeffizient μ und der Straßensteigung θ_SL eingestellt wird, kann ein genauer Referenz-Bremsflüssigkeitsdruck unter Berücksichtigung des Fahrbahnzustands und der Steigung- oder Gefällekonfiguration der Fahrbahn eingestellt werden, wodurch sich die zeitliche Bestimmung unmittelbar vor der Radblockierung genau erhalten läßt.
9 ist ein Ablaufplan einer Berechnungsroutine für den Referenz-Bremsflüssigkeitsdruck gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung. Das Merkmal der vierten Ausführungsform besteht darin, den Referenz-Bremsflüssigkeitsdruck unter Berücksichtigung der Querbeschleunigung beim Abbiegen zu berechnen, wobei andere Aufbauten und Betriebsabläufe mit denen der dritten Ausführungsform identisch sind.
Die Differentialsperren-Steuereinheit 70 gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung ist zusätzlich zur dritten Ausführungsform mit einem Querbeschleunigungssensor 73 gemäß 1 verbunden.
Berechnen läßt sich die Querbeschleunigung G_y auf der Grundlage einer Ist-Gierwinkelgröße γ in der Detektion durch den Gierwinkelsensor 71 und einer Fahrzeuggeschwindigkeit V nach folgender Formel: Gy = V·γ/g (4).
Ferner kann die Querbeschleunigung G_y anhand der folgenden Formel unter Verwendung eines Lenkrad-Drehwinkels δ_f, einer Lenkgetriebeübersetzung N, eines Fahrzeugstabilitätsfaktors A und eines Radstands L berechnet werden: Gy = δf/N·V2/(1 + A·V2)·L/g (4a).
Gemäß dem Ablaufplan von 9 wird in S201 zuerst der Fahrbahn-Reibungskoeffizient μ geschätzt, wonach in S301 die Straßensteigung θ_SL berechnet wird. Das Programm geht zu S401 über, wo die Querbeschleunigung Gy vom Querbeschleunigungssensor 73 ausgelesen wird.
Danach geht das Programm zu S402 über, wo die Referenz-Bremskraft F_s nach folgender Formel unter Verwendung des Fahrbahn-Reibungskoeffizienten μ, der Straßensteigung θ_SL und der Querbeschleunigung G_y berechnet wird: Fs = a3·cos (θSL)·W·(μ2 – Gy2)1/2 + b3 (5),wobei W das Fahrzeuggewicht ist und a₃, b₃ vorbestimmte Korrekturkoeffizienten unter Berücksichtigung von Fehlern beim Detektieren des Fahrbahn-Reibungskoeffizienten μ, der Straßensteigung θ_SL und der Querbeschleunigung G_y sind.
Die Schritte nach 5203 sind die gleichen wie in der dritten Ausführungsform.
Da somit gemäß der vierten Ausführungsform der Referenz-Bremsflüssigkeitsdruck auf der Grundlage des Fahrbahn-Reibungskoeffizienten μ, der Straßensteigung θ_SL und der Querbeschleunigung G_y eingestellt wird, kann ein genauer Referenz-Bremsflüssigkeitsdruck entsprechend dem Fahrbahnzustand, der Steigung- oder Gefällekonfiguration der Fahrbahn und dem Abbiegezustand des Fahrzeugs eingestellt werden, wodurch sich die zeitliche Bestimmung unmittelbar vor der Radblockierung genau erhalten läßt.
Als nächstes zeigen 10 bis 12 eine fünfte Ausführungsform der Erfindung. 10 ist ein Ablaufplan der Differentialsperrsteuerung, und 11 ist ein Ablaufplan der Berechnungsroutine für die Differentialsperrkraft. Ferner ist 12 eine erläuternde Ansicht der Beziehung zwischen Motordrehzahl und Motorbremsmoment. Das Merkmal der fünften Ausführungsform ist, daß sie den Referenz-Bremsflüssigkeitsdruck so einstellt, daß die Motorbremskraft zwischen den Vorder- und Hinterrädern mit einem Verteilungsverhältnis in Entsprechung zum Gewichtsverteilungsverhältnis auf die Vorder- und Hinterräder einstellt, wobei andere Aufbauten und Betriebsabläufe mit denen der vierten Ausführungsform identisch sind.
Wird gemäß dem Ablaufplan der Differentialsperrsteuerung in 10 in S104 beurteilt, daß keine Bremse betätigt oder der Bremsflüssigkeitsdruck P_b niedriger als der Referenz-Bremsflüssigkeitsdruck P_s ist, geht das Programm zu 5500 über, wo die Differentialsperrkraft S_c gemäß der später beschriebenen Berechnungsroutine für die Differentialsperrkraft berechnet wird.
Danach geht das Programm zu S105 über, wo die Differentialsperrkraft des Zentraldifferentials 3 auf S_c eingestellt wird, die in S500 berechnet wurde, und fährt mit S107 fort. Die Verfahren nach S107 sind die gleichen wie in der vierten Ausführungsform.
Zur Beschreibung der Berechnungsroutine für die Differentialsperrkraft gemäß 11 wird zunächst in S501 eine Motordrehzahl N_e aus der Motorsteuereinheit 60 ausgelesen, und in S502 wird ein Motorbremsmoment T_e an der Turbinenwelle auf. der Grundlage der Motordrehzahl N_e aus einem Kennfeld ausgelesen, in dem die Beziehung zwischen der Motordrehzahl N_e und dem entsprechenden Motorbremsmoment T_e gemäß 12 dargestellt ist.
Als nächstes geht das Programm zu S503 über, wo die Übersetzung I_m anhand der aktuellen Gangstellung ausgelesen und auf der Grundlage der Übersetzung I_m eine Motorbremskraft B_e mit Hilfe der Achsübersetzung und des Reifenradius geschätzt wird.
Danach fährt das Programm mit S504 fort, wo die Differentialsperrkraft S_c nach der folgenden Formel berechnet wird: Sc = (Ir – If)·Be (6),wobei I_r ein Drehmoment-Verteilungsverhältnis zu den Hinterrädern und I_f ein Verteilungsverhältnis zu den Vorderrädern ist.
Nimmt man z. B. ein Fahrzeuggewicht = 1500 kg, ein auf die Vorderräder verteiltes Fahrzeuggewicht = 900 kg, ein auf die Hinterräder verteiltes Fahrzeuggewicht = 600 kg, ein Drehmomentverteilungsverhältnis zwischen Vorder- und Hinterrädern I_f/I_r des Zentraldifferentials 3 = 0,4/0,6 an, dann erhält man eine nicht mehr zu reduzierende minimale Differenti alsperrkraft S_c, so daß die Motorbremskraft B_e zwischen den Vorder- und Hinterrädern in Entsprechung zum Gewichtsverteilungsverhältnis zwischen den Vorder- und Hinterrädern verteilt ist.
Ist zunächst die Differentialsperrkraft null, d. h. ist die Differentialsperre des Zentraldifferentials 3 gelöst, so ist die Motorbremskraft B_f auf der Vorderradseite = B_e·I_f = 0,4·B_e, und die Motorbremskraft B_r auf der Hinterradseite ist = B_e·I_r = 0,6·B_e.
Da andererseits das Gewichtsverteilungsverhältnis zwischen den Vorder- und Hinterrädern 6:4 beträgt und eine größere Motorbremskraft auf die Hinterräder verglichen mit den Vorderrädern ausgeübt wird, ist das Schlupfverhältnis der Hinterräder größer als das der Vorderräder. Daher wird die Umdrehung der Hinterräder kleiner als die der Vorderräder. Wird in diesem Zustand die Differentialsperrkraft ausgeübt, fließt ein Teil der Bremskraft von der Hinterradseite zur Vorderradseite.
Um also eine Motorbremskraftverteilung in Entsprechung zum Gewichtsverteilungsverhältnis zwischen den Vorder- und Hinterrädern herzustellen, sollte die Differentialsperrkraft so eingestellt werden, daß die Differentialsperrkraft S_c mindestens 0,2·B_e gewährleistet. Das heißt, die Differentialsperrkraft S_c sollte 0,2·B_e betragen. Hierbei beträgt die Motorbremskraft B_f auf der Vorderradseite B_f = B_e·I_f + S_c = 0,6·B_e, und die Motorbremskraft B_r auf der Hinterradseite beträgt B_r = B_e·I_r – S_c = 0,4·B_e.
Da auf diese Weise gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung die Motorbremskraft zwischen dem Vorder- und Hinterrädern mit einem Verteilungsverhältnis in Entsprechung zum Gewichtsverteilungsverhältnis zwischen den Vorder- und Hinterrädern korrekt verteilt wird, ist es möglich, die Drehdifferenz zwischen den Vorder- und Hinterrädern so zu reduzieren, daß kein Schlupf nur an den Vorder- oder Hinterrädern verursacht wird, wodurch eine stabile Untersteuercharakteristik gewahrt bleiben kann.
13 bis 15 zeigen eine sechste Ausführungsform der Erfindung. 13 ist ein Ablaufplan der Differentialsperrsteuerung, und 14 ist ein Ablaufplan der Berechnungsroutine für die Differentialsperrkraft. Ferner ist 15 eine erläuternde Ansicht von Bereichen der Differentialsperrkraft in Relation zur Raddrehverzögerung und zum Bremsflüssigkeitsdruck. Das Merkmal der sechsten Ausführungsform besteht darin, daß sie die Differentialsperrkraft so korrigiert, daß die Differentialsperre gelöst wird, wenn die Raddrehverzögerung größer als eine vorbestimmte Referenz-Raddrehverzögerung ist, wobei andere Aufbauten und Betriebsabläufe mit denen der fünften Ausführungsform identisch sind.
Nachdem gemäß 13 die vorbestimmte Differentialsperrkraft S_c in S500 berechnet ist, geht das Programm zu S600 über, wo die Differentialsperrkraft dem Verfahren durch die Berechnungsroutine für die Differentialsperrkraft unterzogen wird, das später beschrieben wird. Das heißt, die in S500 berechnete Differentialsperrkraft S_c wird je nach Raddrehverzögerung in 5600 auf einen anderen Wert korrigiert.
Beschreibt man die Berechnungsroutine für die Differentialsperrkraft anhand von 14, wird zunächst in S601 eine Raddrehverzögerung (–ΔV_w) berechnet, wonach das Programm zu S602 übergeht, wo die Raddrehverzögerung (–ΔV_w) mit einer vorbestimmten Referenz-Raddrehverzögerung A_w (Konstantwert, z. B. 1 g) verglichen wird.
Wird in S602 beurteilt, daß die Raddrehverzögerung (–ΔV_w) kleiner als die Referenz-Raddrehverzögerung A_w ist (bei (–ΔV_w) < A_w), geht das Programm zu S603 über, wo die Differentialsperrkraft des Zentraldifferentials 3 auf den in S500 berechneten Wert S_c eingestellt wird und das Programm die Routine verläßt. Ist dagegen die Raddrehverzögerung (–ΔV_w) größer als die Referenz-Raddrehverzögerung A_w (bei (–ΔV_w) ≥ A_w), fährt das Programm mit S604 fort, wo die Differentialsperrkraft des Zentraldifferentials 3 auf einen Wert S_d korrigiert wird, der kleiner als S_c ist (0 ≤ S_d ≤ S_c), und das Programm die Routine verläßt.
Das heißt, ist der Bremsflüssigkeitsdruck P_b kleiner als der Referenz-Bremsflüssigkeitsdruck P_s bei nicht betätigtem Gaspedal und ist zudem die Raddrehverzögerung (–ΔV_w) größer als die Referenz-Raddrehverzögerung A_w, wird die Differentialsperrkraft auf einen geringeren Wert als den bereits berechneten korrigiert, um den Schlupfzustand leichter zu detektieren und um auch die Vorder- oder Hinterräder daran zu hindern, einen Schlupf abrupt zu verursachen. Gemäß 15 wird die Differentialsperrkraft aus jeweiligen Bereichen in einem Kennfeld ausgewählt, in dem die Raddrehverzögerung (–ΔV_w) und der Bremsflüssigkeitsdruck P_b parametrisiert sind.
Die o. g. Differentialsperrkraft S_d kann ein fester Wert sein, wenn die Bedingung 0 ≤ S_d ≤ S_c erfüllt ist. Ferner kann S_d wie folgt sein: S_d = k·S_c (0 ≤ k ≤ 1, 0). Außerdem kann S_d auf einen Wert nahe S_c eingestellt werden, wenn der Bremsflüssigkeitsdruck P_b nahe am Referenz-Bremsflüssigkeitsdruck P_s liegt und wenn auch die Raddrehverzögerung (–ΔV_w) nahe null ist. Zudem kann S_d auf einen Wert nahe null eingestellt werden, wenn der Bremsflüssigkeitsdruck P_b nahe dem o. g. Wert P₀ liegt und wenn zudem die Raddrehverzögerung (–ΔV_w) groß ist.
Da somit gemäß der sechsten Ausführungsform der Erfindung die Differentialsperrkraft in Löserichtung der Differentialsperre korrigiert wird, wenn die Raddrehverzögerung größer als die Referenz-Raddrehverzögerung ist, wird die Antiblockier-Bremssteuereinheit unter der Bedingung sicher betrieben, daß die Radblockierung bevorsteht, auch wenn das Bremspedal leicht betätigt wird.
16 bis 18 zeigen eine siebente Ausführungsform der Erfindung. 16 ist ein Ablaufplan der Berechnungsroutine für die Differentialsperrkraft, und 17 ist eine erläuternde Ansicht von Bereichen der Differentialsperrkraft in Relation zur Raddrehverzögerung (–ΔV_w) und zum Bremsflüssigkeitsdruck P_b. Ferner ist 18 ein Diagramm der Beziehung zwischen dem Fahrbahn-Reibungskoeffizient μ und der Referenz-Raddrehverzögerung A_w. Das Merkmal der siebenten Ausführungsform besteht darin, die Referenz-Raddrehverzögerung entsprechend dem Bremsflüssigkeitsdruck zu variieren, wobei andere Aufbauten und Betriebsabläufe mit denen der sechsten Ausführungsform identisch sind.
Gemäß dem Ablaufplan der Berechnungsroutine für die Differentialsperrkraft in 16 wird in 5601 eine Raddrehverzögerung (–ΔV_w) anhand der Raddrehzahl berechnet, wonach in 5700 eine Referenz-Raddrehverzögerung A_w eingestellt wird. Die Referenz-Raddrehverzögerung A_w ist kein fester Wert wie in der sechsten Ausführungsform. In der siebenten Ausführungsform wird die Referenz-Raddrehverzögerung A_w auf einen geringen Wert eingestellt, wenn der Bremsflüssigkeitsdruck P_b niedrig ist, und auf einen hohen Wert eingestellt, wenn P_b hoch ist, was 17 zeigt. Daher kann die Differentialsperrkraft einen kleinen Wert wie S_d annehmen, auch wenn der Bremsflüssigkeitsdruck P_b gering und auch die Raddrehverzögerung (–ΔV_w) klein ist. Fährt z. B. das Fahrzeug auf einer Fahrbahn mit geringem Reibungskoeffizient, tritt die Radblockierung auch bei geringer Betätigung des Bremspedals leicht auf. Da unter solchen Bedingungen gemäß dieser Ausführungsform die Differentialsperrkraft auf einen geringen Wert eingestellt wird, arbeitet das ABS effektiv.
Danach geht das Programm zu S602 über, wo die Raddrehverzögerung (–ΔV_w) mit der in S700 eingestellten Referenz-Raddrehverzögerung A_w verglichen wird. Wie in der sechsten Ausführungsform fährt bei (–ΔV_w) < A_w das Programm mit S603 fort, wo die Differentialsperrkraft des Zentraldifferentials 3 auf S_c eingestellt wird und das Programm die Routine verläßt. Bei (–ΔV_w) ≥ A_w geht dagegen das Programm zu S604 über, wo die Differentialsperrkraft des Zentraldifferentials 3 auf S_a eingestellt wird (0 ≤ S_d ≤ S_c) und das Programm die Routine verläßt.
18 zeigt einen Fall, in dem die in S700 eingestellte Referenz-Raddrehverzögerung A_w entsprechend dem Fahrbahn-Reibungskoeffizient μ bestimmt wird.
Das heißt, allgemein tendiert das Fahrzeug dazu, eine Radblockierung zu verursachen, wenn eine leichte Bremsung auf einer Fahrbahn mit geringem Reibungskoeffizient vollführt wird. Unter solchen Bedingungen arbeitet das ABS durch Ein stellen der Referenz-Raddrehverzögerung auf einen kleinen Wert, wenn der Fahrbahn-Reibungskoeffizient gering ist.
Da auf diese Weise gemäß der siebenten Ausführungsform der Erfindung die Referenz-Raddrehverzögerung entsprechend dem Bremsflüssigkeitsdruck oder dem Fahrbahn-Reibungskoeffizient eingestellt wird, läßt sich der Zustand der Radblockierung genauer detektieren.
Allgemein hat das Fahrzeug eine übermäßige Untersteuer- oder Übersteuercharakteristik infolge einer nur auf die Vorder- oder Hinterräder wirkenden Motorbremse, wenn es auf einer rutschigen Fahrbahn, z. B. einer verschneiten Straße, bei nicht betätigtem Gaspedal fährt. Um dies zu verhindern, wird in diesem Zustand die Differentialsperre zwischen den Vorder- und Hinterrädern gelöst, um den Schlupfzustand an jeweiligen Rädern unabhängig zu detektieren und das ABS wirksam zu betreiben. Wird ferner eine Notbremsung auf einer Fahrbahn mit hohem Reibungskoeffizient vollführt, kann der Antriebsstrang des Fahrzeugs daran gehindert werden, einen Stoß infolge eines plötzlichen Lösens des Eingriffs zwischen den Vorder- und Hinterrädern zu verursachen.
Während die derzeit bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung dargestellt und beschrieben wurden, sollte klar sein, daß diese Offenbarungen zur Veranschaulichung dienen und daß verschiedene Änderungen und Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne vom Schutzumfang der Erfindung gemäß den beigefügten Ansprüchen abzuweichen.

Claims

Differentialsperren-Steuervorrichtung eines vierradgetriebenen Fahrzeugs mit einem Motor, Rädern, einem Gaspedal (33) zum Steuern des Motors, einem Bremspedal (26) zum Ausüben einer Bremskraft auf die Räder und einer Antiblockier-Bremssteuervorrichtung (40) zum Steuern der Bremskraft, die auf die jeweiligen Räder auszuüben ist, um so die Räder daran zu hindern, blockiert zu werden, einem Zentraldifferential, einer hydraulisch betätigten Mehrscheibenkupplung (21) zum Ausüben einer Differentialsperrkraft auf das Zentraldifferential und einer Differentialsperren-Steuereinheit zum Einstellen eines Sollwerts der Differentialsperrkraft und zum hydraulischen Steuern der Mehrscheibenkupplung, um so den Sollwert der Differentialsperrkraft im Zentraldifferential zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß sie aufweist: eine Differentialsperrkraft-Berechnungseinrichtung zum Berechnen eines vorbestimmten Werts (Sc) der Differentialsperrkraft als Sollwert, so daß eine Motorbremskraft (Be) zwischen den Vorder- und Hinterrädern mit einem Verteilungsverhältnis in Entsprechung zu einem Gewichtsverteilungsverhältnis zwischen den Vorder- und Hinterrädern verteilt wird, wenn das Bremspedal bei losgelassenem Gaspedal nicht betätigt oder wenn das Bremspedal bei losgelassenem Gaspedal betätigt wird und wenn die Bremskraft kleiner als eine Referenz-Bremskraft (Fs) ist; eine Differentialsperrkraft-Einstelleinrichtung zum Einstellen des vorbestimmten Werts als Differentialsperrkraft (Sc) des Zentraldifferentials, nachdem der vorbestimmte Wert berechnet ist, um so die Motorbremskraft zwischen den Vorder- und Hinterrädern mit dem Verteilungsverhältnis in Entsprechung zum Gewichtsverteilungsverhältnis zwischen den Vorder- und Hinterrädern zu verteilen; und eine Differentialsperrkraft-Löseeinrichtung zum Lösen der Differentialsperrkraft des Zentraldifferentials, wenn die Bremskraft größer als die vorbestimmte Referenz-Bremskraft ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 mit: einer Differentialsperrkraft-Einstelleinrichtung zum Einstellen des vorbestimmten Werts als Differentialsperrkraft des Zentraldifferentials, nachdem der vorbestimmte Wert berechnet ist, wenn eine Raddrehverzögerung (–ΔVw) kleiner als eine vorbestimmte Referenz-Raddrehverzögerung (Aw) ist, um so die Motorbremskraft zwischen den Vorder- und Hinterrädern mit dem Verteilungsverhältnis in Entsprechung zum Gewichtsverteilungsverhältnis zwischen den Vorder- und Hinterrädern zu verteilen, und zum Korrigieren einer in der Differentialsperrkraft-Berechnungseinrichtung des Zentraldifferentials berechneten Differentialsperrkraft auf einen Wert (Sd), der kleiner als der vorbestimmte Wert ist, nachdem der vorbestimmte Wert berechnet ist, wenn eine Raddrehverzögerung größer als die vorbestimmte Referenz-Raddrehverzögerung ist, um so die Differentialsperrkraft des Zentraldifferentials zu lösen, auch wenn die Bremskraft klein ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, ferner mit: einer Differentialsperrkraft-Korrektureinrichtung zum Korrigieren der in der Differentialsperrkraft-Einstelleinrichtung eingestellten Differentialsperrkraft auf einen ersten Wert nahe null, wenn die Antiblockier-Bremssteuervorrichtung zu arbeiten beginnt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der festgelegte Wert (Sd) ein Festwert ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Referenz-Bremskraft eine Bremskraft unmittelbar vor Blockieren der Räder ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Referenz-Bremskraft mindestens entsprechend einem Fahrbahn-Reibungskoeffizient (μ) einer Fahrbahn eingestellt wird, auf der das Fahrzeug fährt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Referenz-Bremskraft mindestens entsprechend einer Steigung (θ_SL) einer Fahrbahn eingestellt wird, auf der das Fahrzeug fährt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Referenz-Bremskraft mindestens entsprechend einer Querbeschleunigung (Gy) eingestellt wird, die auf das Fahrzeug beim Abbiegen ausgeübt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei die Referenz-Raddrehverzögerung (Aw) auf einen kleineren Wert eingestellt wird, wenn die Bremskraft (Fb) klein wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, wobei die Referenz-Raddrehverzögerung entsprechend einem Fahrbahn-Reibungskoeffizient (μ) einer Fahrbahn eingestellt wird, auf der das Fahrzeug fährt.