DE60133351T2

DE60133351T2 - Antriebskraftverteilungsvorrichtung für Fahrzeug

Info

Publication number: DE60133351T2
Application number: DE60133351T
Authority: DE
Inventors: Ryuzo Shinjuku-ku Sakakiyama
Original assignee: Fuji Jukogyo KK; Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2000-10-20
Filing date: 2001-10-19
Publication date: 2009-04-23
Anticipated expiration: 2021-10-20
Also published as: JP2002127773A; EP1199209A2; US20030192729A1; EP1199209A3; US6604595B2; DE60133351D1; US6698541B2; EP1199209B1; US20020046892A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Antriebskraft-Verteilungsvorrichtung für ein Fahrzeug mit Allradantrieb, bei der der größte Teil einer Antriebskraft eines Motors direkt auf Hauptantriebsräder übertragen wird und eine erforderliche Mindestantriebskraft des Motors auf Hilfsantriebsräder übertragen wird.
Im Stand der Technik ist eine Verfahrensweise zum Steuern der Verteilung der Antriebskraft in einer derartigen Weise bekannt, daß die Kraft entweder zu einem Vorderrad-Antriebssystem oder zu einem Hinterrad-Antriebssystem übertragen wird und die Kraft dann mit einer Kopplungseinheit, wie zum Beispiel einer Kupplung, zu dem jeweils anderen Antriebssystem übertragen wird.
Bei dieser Art von Allradfahrzeugen sind viele Versuche unternommen worden, um die erforderliche Festigkeit eines solchen Kraftübertragungsmechanismus, wie der Kupplungseinheit, und einer Achse als Differential für den Allradantrieb zu vermindern, und zwar durch weitestgehendes Reduzieren einer Kraftübertragungskapazität auf die Hilfsantriebsräder, um dadurch dem Allradantriebsmechanismus ein geringes Gewicht zu verschaffen. Beim Anfahren auf einer ansteigenden Straße mit einem niedrigen Reibungskoeffizienten μ besteht jedoch die Wahrscheinlichkeit, daß ein exzessiver Schlupf der Hauptantriebsräder auftritt, wobei dies wiederum zu einem Problem dahingehend führt, daß keine ausreichende Traktionsleistungsfähigkeit bei dem Allradantrieb erzielt werden kann.
In der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 9-240301 ist daher eine Technik offenbart worden, wie sie im folgenden erläutert wird. Bei dieser Technik werden die Vorderräder als Hauptantriebsräder sowie eine Hydraulikpumpe von dem Motor angetrieben, wobei die Kraft das Fahrzeug über die Vorderräder antreibt. Außerdem wird durch eine Hydraulikpumpe gepumptes Öl einem variablen Verstellpumpenmotor zugeführt. Die Hinterräder als Hilfsantriebsräder werden dann durch den Verstellpumpenmotor angetrieben.
Wenn beim Anfahren auf der Strecke mit niedrigem Reibungskoeffizienten μ, wie zum Beispiel einer vereisten Straße oder einer schneebedeckten Straße, Schlupf auftritt, so übersteigt die Anzahl der Rotationen der Vorderräder die Anzahl der Rotationen der Hinterräder. Gemäß der Differenz bei der Rotationsanzahl zwischen den beiden Vorderrädern und den beiden Hinterrädern wird somit das an die Hinterräder übertragene Drehmoment des Verstellpumpenmotors variabel vorgegeben. Gleichzeitig wird im Fall einer Fahrt auf einer steilen Aufwärtsstrecke ein hohes Antriebsdrehmoment an die Hinterräder auf der Basis des Ausgangswerts übertragen, der durch einen Neigungsmesser bestimmt worden ist.
Gemäß der in der genannten Anmeldung offenbarten Technik kann das dem Schlupfbetrag entsprechende Drehmoment an die Hilfsantriebsräder übertragen werden, so daß das an die Hilfsantriebsräder zu übertragende Drehmoment auf den erforderlichen Minimumwert reduziert werden kann.
Gemäß der vorstehend offenbarten Technik steigt jedoch das Drehmoment an den Hilfsantriebsrädern nicht vor dem Auftreten von Schlupf an den Hauptantriebsrädern an, wenn das an die Hilfsantriebsräder zu übertragende Drehmoment im Hinblick auf die Umdrehungsdifferenz der Hauptantriebsräder aufgrund des Schlupfes bestimmt wird.
Für ein Fahrzeug, das auf eine Steigerung der Bergsteigefähigkeit beispielsweise für einen Straßengradienten von 20 Grad mit einem Straßenreibungskoeffizienten von 0,03 abzielt, wird das an die Hilfsantriebsräder zu übertragende Drehmoment um 40% oder mehr als in dem Fall ohne Schlupf ansteigen, wenn davon ausgegangen wird, daß der Schlupf an den Hauptantriebsrädern auftritt, so daß der Reibungskoeffizient zwischen der Straßenoberfläche und den Rädern auf 0,1 abfällt. Somit ist weiteres Drehmoment zum Verhindern des Schlupfes an den Hauptantriebsrädern erforderlich.
Die Drehmomente müssen um etwa 20% oder mehr erhöht werden, obwohl die Drehmomente auf der Basis des Trägheitsmoments in dem Hauptantriebsradsystem sowie auf der Basis davon bestimmt werden, wie der Schlupf für eine kurze Zeitdauer vermieden worden ist.
Wenn der Schlupf an den Hauptantriebsrädern auftritt, muß insbesondere die Kapazität des an die Hilfsantriebsräder zu übertragenden Drehmoments das 1,6-fache oder mehr des Solleistungsdrehmoments betragen. Dies führt zu einem Nachteil dahingehend, daß die Vorrichtung insgesamt groß und schwer wird.
Zum Detektieren des Straßengradienten muß ferner ein separater Neigungsmesser speziell vorgesehen werden. Aufgrund dieser Tatsache kommt es zu einem Problem dahingehend, daß die Anzahl der Teile und damit die Herstellungskosten höher werden.
Die EP 0 438 178 , die den Oberbegriff des Anspruchs 1 bildet, offenbart ebenfalls eine Antriebskraft-Verteilungsvorrichtung, die eine Motorantriebskraft auf Hauptantriebsräder und Hilfsantriebsräder verteilen kann und die ebenfalls eine Vorgabeeinheit für ein Hilfsantriebsrad-Drehmoment aufweist, die in Abhängigkeit von einem Straßengradienten arbeitet.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
In Anbetracht des bisher beschriebenen Standes der Technik besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Angabe einer Antriebskraft-Verteilungsvorrichtung für ein Fahrzeug, die Schlupf der Hauptantriebsräder bei einer Bergauffahrt, einschließlich des Starts, in zuverlässiger Weise verhindern kann, ohne daß das an die Hilfsantriebsräder zu übertragende Drehmoment mehr als notwendig erhöht wird, so daß sich die Kosten für das gesamte System reduzieren lassen und auch ein Anstieg bei den Kosten ohne Erhöhung der Anzahl von Teilen minimiert wird.
Zum Lösen der vorstehend angegebenen Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung eine Antriebskraft-Verteilungsvorrichtung für ein Fahrzeug angegeben, um eine Motorantriebskraft direkt auf Hauptantriebsräder und auf Hilfsantriebsräder über eine Kupplungseinheit zu übertragen, wobei die Vorrichtung eine Antriebseinrichtung aufweist, um die Kupplungseinheit anzutreiben, um ein Antriebsdrehmoment zu erzeugen, das einem Hilfsantriebsrad-Drehmoment entspricht, und ist gekennzeichnet durch:
eine Vorgabeeinheit für ein Basisdrehmoment, um auf der Basis eines Antriebszustands des Fahrzeugs ein Basisdrehmoment vorzugeben, das an die Hilfsantriebsräder zu übertragen ist;
eine Vorgabeeinheit für eine theoretische Beschleunigung, um eine theoretische Beschleunigung zur Zeit der Fahrt auf einer ebenen Straße vorzugeben, und zwar auf der Basis einer Gleichung der Bewegung des Fahrzeugs aus der Motorantriebskraft und einer Antriebskraft, die mit vorgegebenen Fahrzeugspezifikationen bestimmt wird;
eine Vorgabeeinheit für eine abgeschätzte Beschleunigung, um eine abgeschätzte Beschleunigung aus einer Radgeschwindigkeit zu berechnen;
eine Vorgabeeinheit für einen Straßengradienten-Korrekturkoeffizienten, um einen Gradientenkorrekturkoeffizienten zu bestimmen, der einem Gradienten einer Straße entspricht, und zwar durch Vergleichen von der theoretischen Beschleunigung und der abgeschätzten Beschleunigung; und
eine Vorgabeeinheit für ein Hilfsantriebsrad-Drehmoment, um das Hilfsantriebsrad-Drehmoment auf der Basis des Gradientenkorrekturkoeffizienten vorzugeben.
Mit dieser Konstruktion wird in erster Linie ein Basisdrehmoment, das an die Hilfsantriebsräder zu übertragen ist, die über die Kupplungseinheit des Typs mit variabler Antriebsdrehmomentkapazität mit der Antriebsmaschine verbunden sind, auf der Basis eines Antriebszustands eines Fahrzeugs vorgegeben. Ein Gradientenkorrekturkoeffizient, der dem Gradienten einer Straße entspricht, wird durch Vergleichen eines Ausgangswerts eines longitudinalen Beschleunigungssensors, der an dem Fahrzeug angebracht ist, sowie einer Beschleunigung bestimmt, die auf der Basis einer Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt wird.
Ein Hilfsantriebsrad-Drehmoment wird durch das Korrigieren des Basisdrehmoments mit dem Gradientenkorrekturkoeffizienten vorgegeben. Die Kupplungseinheit des Typs mit variabler Drehmomentkapazität wird von einer Antriebseinrichtung zum Erzeugen eines dem Hilfsantriebsrad-Drehmoment entsprechenden Antriebsdrehmoments veranlaßt.
Vorzugsweise ist die Vorgabeeinheit für das Hilfsantriebsrad-Drehmoment dazu ausgebildet, ein Hilfsantriebsrad-Drehmoment auf der Basis eines Straßengradienten vorzugeben, der auf der Basis eines Ausgangswertes eines an dem Fahrzeug angebrachten longitudinalen Beschleunigungssensors bestimmt wird, während das Fahrzeug bei niedriger Geschwindigkeit fährt oder angehalten wird, wobei eine Antriebseinrichtung vorhanden ist, um die Kupplungseinheit anzutreiben, um ein Antriebsdrehmoment zu erzeugen, das dem Hilfsantriebsrad-Drehmoment entspricht.
Mit dieser Konstruktion wird in erster Linie ein Straßengradient auf der Basis eines Ausgangswerts eines an einem Fahrzeug angebrachten longitudinalen Beschleunigungssensors zum Zeitpunkt einer Fahrt mit einer äußerst niedrigen Geschwindigkeit oder einem Stopp bestimmt. Dann wird ein Hilfsantriebsrad-Drehmoment auf der Basis des Straßengradienten vorgegeben, und die Kupplungseinheit mit der variablen Antriebsdrehmoment-Kapazität wird zum Erzeugen eines dem Hilfsantriebsrad-Drehmoment entsprechenden Antriebsdrehmoments veranlaßt.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein an die Hilfsantriebsräder zu übertragendes Basisdrehmoment auf der Basis eines Antriebszustands des Fahrzeugs vorgegeben, und eine theoretische Beschleunigung zur Zeit der Fahrt auf einer ebenen Straße wird auf der Basis einer Gleichung der Bewegung des Fahrzeugs aus der Antriebskraft der Antriebsmaschine vorgegeben, die mit vorgegebenen Fahrzeugspezifikationen bestimmt wird. Eine abgeschätzte Beschleunigung wird aus einer Radgeschwindigkeit berechnet.
Ein Hilfsantriebsrad-Drehmoment wird auf der Basis eines Straßengradienten vorgegeben, der durch das Vergleichen einer Beschleunigung des Fahrzeugkörpers und der abgeschätzten Beschleunigung bestimmt wird, und eine Antriebseinrichtung veranlaßt die Kupplungseinheit des Typs mit variabler Antriebsdrehmoment-Kapazität für die Verbindung der Antriebsmaschine und der Hilfsantriebsräder zum Erzeugen eines Antriebsdrehmoments, das dem Hilfsantriebsrad-Drehmoment entspricht.
In diesem Fall ist es bei der vorliegenden Erfindung bevorzugt, daß die Vorgabeeinheit für das Hilfsantriebsrad-Drehmoment ein korrigiertes Hilfsantriebsrad-Drehmoment vorgibt, indem das vorgegebene Hilfsantriebsrad-Drehmoment mit einem Lenkwinkel-Korrekturkoeffizienten korrigiert wird, der auf der Basis eines Lenkwinkels gesetzt wird.
Ferner ist es bei der vorliegenden Erfindung von Vorteil, daß das Hilfsantriebsrad-Drehmoment, das durch die Vorgabeeinheit für das Hilfsantriebsrad-Drehmoment vorgegeben ist, nach dem Starten reduziert und korrigiert wird.
Weiterhin ist es bei der vorliegenden Erfindung von Vorteil, daß das korrigierte Hilfsantriebsrad-Drehmoment, das von der Vorgabeeinheit für das Hilfsantriebsrad-Drehmoment vorgegeben wird, nach dem Starten reduziert und korrigiert wird.
Darüber hinaus ist es bei der vorliegenden Erfindung von Vorteil, daß der Lenkwinkel-Korrekturkoeffizient eine solche Charakteristik besitzt, daß er im Verhältnis zu dem Lenkwinkel abnimmt.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den Zeichnungen zeigen:
1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Allradantrieb-Steuersystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel insgesamt;
2 ein Flußdiagramm zur Erläuterung einer Antriebsdrehmoment-Steuerroutine beim Start gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
3 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Antriebsdrehmoment-Steuerroutine während der Fahrt gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
4 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Antriebsdrehmoment-Steuerroutine bei einem Stopp gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
5 eine erläuternde Darstellung eines Hilfsantriebsrad-Basisdrehmoment-Kennfeldes bei dem ersten Ausführungsbeispiel;
6 eine erläuternde Darstellung des Hilfsantriebsrad-Basisdrehmoment-Kennfeldes bei jeder Gangstufe des ersten Ausführungsbeispiels;
7 eine Darstellung zur Erläuterung von Relationen zwischen einem unteren Grenzwert des Hilfsantriebsrad-Drehmoments und einem Straßengradienten bei dem ersten Ausführungsbeispiel;
8 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Antriebsdrehmoment-Steuerroutine beim Stopp gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
9 eine Darstellung zur Erläuterung einer Relation zwischen einem korrigierten Wert des Lenkwinkels und einem Lenkwinkel bei dem zweiten Ausführungsbeispiel; und
10 eine Funktionsblockdarstellung einer Steuereinheit gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen beschrieben. Die 1 bis 7 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung. 1 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Allradantrieb-Steuersystems insgesamt. Wie in 1 gezeigt, ist das Fahrzeug exemplarisch als Allradantriebsfahrzeug mit Antrieb auf Vorderradbasis dargestellt, das Vorderräder als Hauptantriebsräder aufweist und Hinterräder als Hilfsantriebsräder aufweist. Das vorliegende Ausführungsbeispiel könnte auch bei einem Allradantriebsfahrzeug mit Antrieb auf Hinterradbasis verwendet werden, bei dem die Hinterräder als Hauptantriebsräder verwendet werden und die Vorderräder als Hilfsantriebsräder dienen.
In dem vorderen Bereich des Fahrzeugs mit Allradantrieb ist ein Motor 1 zum Erzeugen einer Antriebskraft angeordnet. Eine Getriebemechanismuseinheit 2, wie zum Beispiel ein Automatikgetriebe, das einen Drehmomentwandler verwendet, oder ein manuelles Getriebe bzw. Schaltgetriebe, das eine Kupplungsmechanismuseinheit beinhaltet, ist mit einer Ausgangswelle des Motors 1 verbunden. Eine Eingangswelle 2a, die sich von dem hinteren Bereich der Getriebemechanismuseinheit 2 weg erstreckt, ist mit einer hinteren Antriebswelle 4 durch eine Transferkupplung 3 verbunden, bei der es sich zum Beispiel um eine Kupplungseinheit vom Typ mit variabler Antriebsdrehmomentkapazität handelt. Andererseits ist ein hinteres Differential 7 mit der Rückseite der hinteren Antriebswelle 4 über eine Kardanwelle 5 und eine Antriebsritzelwelle 6 verbunden.
Die Transferkupplung 3 besitzt eine Kupplungstrommel 3a, die auf der Transfereingangswelle 3a angebracht ist, sowie eine Kupplungsnabe 3b, die an der hinteren Antriebswelle 4 angebracht ist. Zwischen der Kupplungstrommel 3a und der Kupplungsnabe 3b ist eine Hydraulikkupplungsplatte 3c vom Mehrscheiben-Typ angeordnet, bei der mit der Kupplungstrommel zu verbindende Antriebsplatten sowie mit der Kupplungsnabe 3b zu verbindende angetriebene Platten in einander abwechselnder Weise angeordnet sind.
Die Kupplungstrommel 3a ist mit einem Transferantriebszahnrad 8 ausgestattet, und ein mit dem Transferantriebszahnrad 8 kämmendes vorderes Antriebszahnrad 9 ist auf einer vorderen Antriebswelle 10 befestigt. Darüber hinaus ist die vordere Antriebswelle 10 mit einem vorderen Differential 11 verbunden.
Darüber hinaus ist ein linkes Vorderrad 13L mit dem vorderen Differential 11 über eine linke Vorderrad-Antriebswelle 12L verbunden. Ein rechtes Vorderrad 13R ist mit dem vorderen Differential 11 über eine rechte Vorderrad-Antriebswelle 12R verbunden. Ein linkes Hinterrad 15L ist mit dem hinteren Differential 7 über eine linke Hinterrad-Antriebswelle 14L verbunden. Ein rechtes Hinterrad 15R ist mit dem hinteren Differential 7 über eine rechte Hinterrad-Antriebswelle 14R verbunden. In diesem Zusammenhang bezeichnet das Bezugszeichen 16 ein Transfergehäuse, in dem die Getriebemechanismuseinheit 2, die Transferkupplung 3 usw. untergebracht sind.
Dabei ist eine Beaufschlagungskraft der Kupplungsplatte 3c der Transferkupplung 3 aufgrund der Hydraulikkraft variabel, die von einem Hydrauliksystem (nicht gezeigt) durch ein Kupplungssteuerventil 17 zugeführt wird, das als Antriebseinrichtung wirkt. In einem gelösten Zustand ist ein Vorderradantrieb ausgebildet. Wenn die Beaufschlagungskraft der Kupplungsplatte 3c erhöht wird, nimmt die Drehmomentverteilung auf die Hinterräder zu, so daß die auf die Vorderräder und die Hinterräder zu verteilenden Drehmomente im vollständig eingerückten Zustand ausgeglichen sind.
Das Bezugszeichen 20 bezeichnet eine ABS-Einheit, die auf der Basis von Signalen von einzelnen Radgeschwindigkeitssensoren 18L, 18R, 19L und 19R, die an den Vorderrädern bzw. den Hinterrädern 13L, 13R, 15L, 15R angebracht sind, eine Steuerung des Öldrucks der nicht dargestellten Bremssysteme bewirkt, um dadurch ein Blockieren der Räder zum Zeitpunkt eines Bremsvorgangs zu vermeiden. Ferner ist mit der ABS-Einheit 20 ein longitudinaler Beschleunigungssensor (der auch als "Longitudinalbeschleunigungssensor" bezeichnet wird) zum Detektieren der Beschleunigung in der Längsrichtung der Fahrzeugkarosserie verbunden.
Das Bezugszeichen 30 bezeichnet eine Steuereinheit zum Steuern der Beaufschlagungskraft der Transferkupplung 3. Die Steuereinheit 30 ist mit der ABS-Einheit 20 über eine serielle Leitung verbunden. Mit der Steuereinheit 30 sind Sensoren wie folgt verbunden: Ein Lenkwinkelsensor 22, der an einem Lenkrad 21 angebracht ist, um einen Lenkwinkel θst zu detektieren; ein Schaltpositionssensor 23 zum Detektieren einer Schaltposition; ein Motordrehzahlsensor 24 zum Detektieren einer Motordrehzahl Ne; und ein Drosselklappenöffnungssensor 25 zum Detektieren der Drosselklappenöffnung θth.
Weiterhin ist mit der Steuereinheit 30 eine Betätigungseinrichtung, wie zum Beispiel das vorstehend genannte Kupplungssteuerventil 17, zum Steuern des Öldrucks zu der Transferkupplung 3 verbunden. Das Kupplungssteuerventil 17 steuert die Beaufschlagungskraft der Transferkupplung 3, um die Drehmomentverteilung zu den Vorderrädern und den Hinterrädern in Abhängigkeit von der Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den Vorderrädern und den Hinterrädern variabel zu gestalten. Dadurch führt die Steuereinheit 30 eine Schlupfsteuerung aus, um Schlupf der Räder auf einer Straßenoberfläche mit einem niedrigen Straßenreibungskoeffizienten μ (d. h. auf einer Straße mit niedrigem Reibungskoeffizienten μ) zu verhindern.
Genauer gesagt, wenn eine Radgeschwindigkeitsdifferenz (oder eine Differenz in der Drehzahl) zwischen den Vorderrädern und den Hinterrädern beispielsweise beim Start auf einer Straßenoberfläche mit in Längsrichtung unterschiedlichen Straßenreibungskoeffizienten auftritt, so wird die Beaufschlagungskraft der Transferkupplung 3 über das Kupplungssteuerventil 17 in Richtung auf die direkte Verbindung intensiviert, um das Auftreten von Schlupf zu unterdrücken.
In diesem Fall wird die Beaufschlagungskraft der Transferkupplung 3 in Abhängigkeit von dem erforderlichen Drehmoment gesteuert, das an die Hinterräder 15L, 15R zu übertragen ist. Die Antriebsdrehmomentsteuerung erfolgt in der Steuereinheit 30, wie dies unter Bezugnahme auf die Flußdiagramme der 2 bis 4 ausführlicher angegeben wird.
Wenn der nicht dargestellte Zündschalter eingeschaltet wird, dann wird eine Antriebsdrehmoment-Steuerroutine beim Start initiiert, wie dies in 2 gezeigt ist. In einem Schritt S1 wird entschieden, ob das Fahrzeug gestoppt ist oder nicht, indem eine Fahrzeuggeschwindigkeit V, wie diese aus einem Durchschnittswert der von den Radgeschwindigkeitssensoren 18L, 18R, 19L und 19R bestimmten, einzelnen Radgeschwindigkeiten bestimmt wird, und eine Startbestimmungs-Fahrzeuggeschwindigkeit V1 (zum Beispiel 2 km/h) verglichen werden.
Wenn das Fahrzeug im wesentlichen gestoppt ist und V ≤ V1 beträgt, fährt die Routine mit einem Schritt S2 fort, in dem ein Hilfsantriebsrad-Drehmoment T-1 ausgelesen wird, das bei der vorangehenden Antriebszeit gesetzt war. In einem Schritt S3 wird dieses Hilfsantriebsrad-Drehmoment T-1 als Hilfsantriebsrad-Drehmoment T zu dem vorliegenden Zeitpunkt gesetzt (T ← T-1), und die Routine wird für den Start verlassen.
Dann wird ein dem Hilfsantriebsrad-Drehmoment T entsprechendes Antriebssignal von der Steuereinheit 30 an das Kupplungssteuerventil 17 abgegeben. Wenn ein Arbeitszyklus-Elektromagnetventil als Kupplungssteuerventil 17 verwendet wird, berechnet die Steuereinheit 30 ein Arbeitszyklusverhältnis auf der Basis eines unteren Grenzwerts T1 eines Hilfsantriebsrad-Drehmoments zum Steuern des Ölbetriebsdrucks der Transferkupplung 3, um dadurch die Beaufschlagungskraft der Transferkupplung 3 zu steuern.
Wenn das Fahrzeug auf einer geneigten Straße stoppt, wird der Straßengradient beim vorangehenden Stoppen in einer noch zu beschreibenden Antriebsdrehmoment-Steuerroutine beim Stopp detektiert, so daß das Hilfsantriebsrad-Drehmoment T-1 in Abhängigkeit von dem Straßengradienten vorgegeben wird. Zum Start wird auf der Basis dieses Hilfsantriebsrad-Drehmoments T-1 die erforderliche minimale Beaufschlagungskraft für die Transferkupplung 3 vorgegeben.
Indem auf diese Weise die erforderliche Beaufschlagungskraft für die Transferkupplung 3 auf ein Minimum gebracht wird, können die Kapazitäten der Transferkupplung 3 und der Pumpe zum Zuführen des Öldrucks zu der Transferkupplung 3 reduziert werden, so daß sich eine Größenreduzierung des gesamten Systems sowie eine Verringerung seines Gewichts verwirklichen lassen.
Wenn dann ein Startvorgang ausgeführt wird, so daß die Fahrzeuggeschwindigkeit V die Startbestimmungs-Fahrzeuggeschwindigkeit V1 überschreitet, verzweigt sich die Routine von dem Schritt S1 zu einem Schritt S4, in dem ein Hilfsantriebsrad-Basisdrehmoment T0-1 ausgelesen wird, das zum vorangehenden Fahrzeitpunkt gesetzt worden ist. In einem Schritt S5 werden das Hilfsantriebsrad-Basisdrehmoment T0-1 und das Hilfsantriebsrad-Drehmoment T verglichen.
Bei dem Hilfsantriebsrad-Basisdrehmoment T0-1 handelt es sich um einen Basiswert, der einer Fahrt auf einer ebenen Straße entspricht und der in der noch zu beschreibenden Antriebsdrehmoment-Steuerroutine auf der Basis eines Motordrehmoments Te und der Fahrzeuggeschwindigkeit V unmittelbar vor dem Stopp vorgegeben wird.
In dem Fall, daß T0-1 < T gilt, fährt die Routine ferner mit einem Schritt S6 fort, in dem das Hilfsantriebsrad-Drehmoment T mit dem um einen vorgegebenen Reduzierungswert ΔT1 reduzierten Wert aktualisiert wird (T ← T – ΔT), und die Routine kehrt zu dem Schritt S3 zurück. Der Reduzierungswert ΔT1 wird in Abhängigkeit von der Berechnungsperiode auf einen optimalen Wert gesetzt. Hierbei kann der Reduzierungswert ΔT1 in Abhängigkeit von dem unteren Grenzwert T1 des Hilfsantriebsrad-Drehmoments variabel gemacht werden.
Wenn dagegen T0-1 ≤ T beträgt, fährt die Routine mit einem Schritt S7 fort, in dem das Hilfsantriebsrad-Basisdrehmoment T0-1 vorgegeben wird und als Hilfsantriebsrad-Drehmoment T zu dem Zeitpunkt (T ← T0-1) ausgegeben wird, woraufhin die Routine beendet wird.
Infolgedessen besitzt das beim Start auf einer geneigten Strecke zu lesende Hilfsantriebsrad-Drehmoment T-1 beispielsweise eine Relation von T-1 > T0-1 beim Start, da der untere Grenzwert T1 des Hilfsantriebsrad-Drehmoments auf der Basis des Straßengradienten in der noch zu beschreibenden Antriebsdrehmoment-Steuerroutine beim Stoppen vorgegeben wird, wie dies in 4 gezeigt ist.
Beim Start wird somit der untere Grenzwert T1 des Hilfsantriebsrad-Drehmoments, der bei dem vorangehenden Motorstopp gesetzt worden ist, als Hilfsantriebsrad-Drehmoment T vorgegeben. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V die Startbestimmungs-Fahrzeuggeschwindigkeit V1 nach dem Start überschreitet, wird die Unterroutine von Schritt S1 → Schritt S4 → Schritt S5 → Schritt S6 → Schritt S3 wiederholt ausgeführt.
Wenn die Relation von T0-1 ≤ T binnen kurzem erreicht wird, fährt die Routine mit einem Schritt S7 fort, in dem das Hilfsantriebsrad-Basisdrehmoment T0-1 als Hilfsantriebsrad-Drehmoment T zu diesem Zeitpunkt aktualisiert wird (T ← T0-1), und die Routine endet für die normale Fahrtsteuerung.
Wenn das Fahrzeug in die normale Fahrweise gelangt, wird die Antriebsdrehmoment-Steuerroutine zum Zeitpunkt der Fahrt in der Weise ausgeführt, wie dies in 3 gezeigt ist. Zuerst werden in einem Schritt S11 die Eingangssignale von den einzelnen Sensoren eingelesen. In einem Schritt S12 wird das Hilfsantriebsrad-Basisdrehmoment T0 in bezug auf das Hilfsantriebsrad-Basisdrehmoment-Kennfeld vorgegeben, wobei das Motordrehmoment Te, die Fahrzeuggeschwindigkeit V und die Schaltstufe als Parameter verwendet werden.
Wie in 5 gezeigt, wird das Hilfsantriebsrad-Basisdrehmoment-Kennfeld für jede Getriebestufe bzw. Schaltstufe erstellt. Wie in 6 dargestellt, ist jedes Hilfs antriebsrad-Basisdrehmoment-Kennfeld ferner dadurch gekennzeichnet, daß das Hilfsantriebsrad-Basisdrehmoment T0 mit steigendem Motordrehmoment Te zunimmt und das Hilfsantriebsrad-Basisdrehmoment T0 mit steigender Fahrzeuggeschwindigkeit geringer wird.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Motordrehmoment Te in vier Stufen Te1 bis Te4 (Te1 < Te2 < Te3 < Te4) unterteilt, jedoch kann es auch noch feiner unterteilt sein. Das Motordrehmoment Te wird in bezug auf das Kennfeld beispielsweise auf der Basis der Motordrehzahl Ne und der Drosselklappenöffnung θth vorgegeben.
In diesem Fall kann die Fahrzeuggeschwindigkeit V nicht nur als Durchschnittswert der einzelnen Fahrzeuggeschwindigkeiten vorgegeben werden, die von den einzelnen Radgeschwindigkeitssensoren 18L, 18R, 19L und 19R detektiert werden, sondern sie kann auch als Geschwindigkeit V des Fahrzeugkörpers vorgegeben werden, die auf der Basis der Motordrehzahl Ne, der vorgegebenen Parameter des Antriebssystems und der vorgegebenen Schaltstufe berechnet wird.
Als nächstes fährt die Routine mit einem Schritt S13 fort, in dem eine Beschleunigung αv (αv ← |dv|/dt) auf der Basis der Änderung bei der Fahrzeuggeschwindigkeit V berechnet wird. In einem Schritt S14 wiederum wird eine Beschleunigung αg (αg ← f(Gy)) auf der Basis der Änderung in dem Ausgangswert Gy des Longitudinalbeschleunigungssensors 26 vorgegeben.
Die Routine fährt dann mit einem Schritt S15 fort, in dem der Straßengradient aus der Abweichung zwischen der Beschleunigung αg, die auf dem Ausgangswert des Längsbeschleunigungssensors 26 basiert, und der Beschleunigung αv, die auf der Fahrzeuggeschwindigkeit V basiert, abgeschätzt wird. Ein Gradientenkorrekturkoeffizient k1 wird durch Ablesen aus dem Kennfeld oder durch Berechnung auf der Basis des Straßengradienten bestimmt. Hierbei ist der Gradientenkorrekturkoeffizient k1 im wesentlichen proportional zu dem geschätzten Straßengradienten, so daß der Wert von diesem mit steigendem Straßengradienten höher gesetzt wird.
Wenn der Straßengradient für die von dem Fahrzeug zu befahrende Straße mit θ bezeichnet wird, ist insbesondere ein Ausgangsfehler sinθ (obwohl die Polarität zwischen Fahren in Vorwärtsrichtung und Fahren in Rückwärtsrichtung umgekehrt wird) in dem Ausgangswert Gy des Longitudinalbeschleunigungssensors 26 vorhanden, wäh rend das Fahrzeug fährt. Daher kann der Straßengradient θ geschätzt werden, indem die Abweichung zwischen der Beschleunigung αv, die auf der Fahrzeuggeschwindigkeit V basiert, und der Beschleunigung αg, die auf dem Ausgang des Längsbeschleunigungssensors 26 basiert, festgestellt wird.
Im Anschluß daran fährt die Routine mit einem Schritt S16 fort, in dem das Hilfsantriebsrad-Basisdrehmoment T0 mit dem Gradientenkorrekturkoeffizienten k1 korrigiert wird, um das Hilfsantriebsrad-Drehmoment T zu berechnen (T ← k1·T0), wonach die Routine endet.
Infolgedessen wird bei der normalen Fahrt das Hilfsantriebsrad-Drehmoment T in Abhängigkeit von dem Straßengradienten derart vorgegeben, daß das Drehmoment T nicht mehr als notwendig erhöht wird. Auf diese Weise lassen sich eine Größenreduzierung und eine Gewichtsreduzierung bei der Transferkupplung 3 und dem Hydrauliksystem zum Zuführen des Beaufschlagungsdrucks zu der Transferkupplung 3 realisieren.
Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V gleich der oder geringer als die Stoppbestimmungs-Fahrzeuggeschwindigkeit wird (zum Beispiel 2 km/h), wird ferner die Antriebsdrehmomentsteuerroutine beim Stopp ausgeführt, wie dies in 4 veranschaulicht ist. Diese Routine gibt das Hilfsantriebsrad-Drehmoment T beim Start auf der Basis der Parameter bei oder unmittelbar vor dem Stoppen des Fahrzeugs vor. In einem ersten Schritt S21 werden der Ausgangswert Gy des Longitudinalbeschleunigungssensors 26 und ein Neigungsbestimmungswert G1 (d. h. ein Wert, der bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel 3 Grad entspricht) verglichen.
In dem Ausgangswert Gy des Longitudinalbeschleunigungssensors 26, wie er vorstehend beschrieben worden ist, ist der Ausgangsfehler sinθ in dem Straßengradienten vorhanden. Somit kann der Straßengradient beim Stoppen durch Detektieren des Ausgangswerts Gy des Longitudinalbeschleunigungssensors 26 unmittelbar vor dem Stoppen oder beim Stoppen, d. h. des Werts, der einen geringen Beschleunigungs- oder Verzögerungsfaktor enthält, geschätzt werden.
Wenn eine Neigung von Gy ≥ G1 aus dem Straßengradienten bestimmt wird, fährt die Routine ferner mit einem Schritt S22 fort, in dem der untere Grenzwert T1 des Hilfsantriebsrad-Drehmoments in bezug auf das Kennfeld des Drehmoments mit dem unte ren Grenzwert auf der Basis des Longitudinalbeschleunigungssensors 26 vorgegeben wird.
7 veranschaulicht die Relationen zwischen dem unteren Grenzwert T1 des erforderlichen, an die Hinterräder zu übertragenden Drehmoments und dem Straßengradienten θ zu einem Startzeitpunkt auf geneigter Strecke bei dem Allradantrieb auf der Basis mit Vorderradantrieb. Der Schlupf der Räder 13L, 13R, 15L, 15R wird verhindert, indem das Antriebsrad-Drehmoment an den Hinterrädern bei sinkendem Straßenreibungskoeffizienten μ erhöht wird.
In diesem Fall sind der Straßengradient θ und der Ausgangswert Gy des Longitudinalbeschleunigungssensors 26 in im wesentlichen proportionalen Relationen vorhanden. Das Kennfeld des Drehmoments mit dem unteren Grenzwert wird in Abhängigkeit von der in 7 dargestellten Charakteristik zusammen mit den Relationen zwischen dem Ausgangswert Gy des Longitudinalbeschleunigungssensors 26 und dem unteren Grenzwert T1 des Hilfsantriebsrad-Drehmoments gespeichert.
Im vorliegenden Fall schwankt der untere Grenzwert des Hilfsantriebsrad-Drehmoments gegenüber dem Straßenreibungskoeffizienten μ. Der Straßenreibungskoeffizient μ ist jedoch schwierig zu detektieren, so daß er geschätzt wird und bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel auf einen Wert von etwa μ = 0,3 bis 0,5 gesetzt wird. In Fällen, in denen der Straßenreibungskoeffizient μ detektiert werden kann, kann jedoch der untere Grenzwert T1 des Hilfsantriebsrad-Drehmoments auf der Basis des Straßenreibungskoeffizienten μ korrigiert werden.
Im Anschluß daran fährt die Routine mit einem Schritt S23 fort, in dem das Hilfsantriebsrad-Drehmoment T bei dem unteren Grenzwert T1 (T ← T1) des Hilfsantriebsrad-Drehmoments vorgegeben und ausgegeben wird. In einem Schritt S24 wird ferner das vorherige Hilfsantriebsrad-Drehmoment T1 durch das Hilfsantriebsrad-Drehmoment T zum vorliegenden Zeitpunkt aktualisiert (T-1 ← T), und die Routine wird beendet.
Wenn in dem Schritt S21 festgestellt wird, daß Gy < G1 ist, d. h. daß die Straßenoberfläche im wesentlichen eben ist, verzweigt sich die Routine dagegen zu einem Schritt S25, in dem das Hilfsantriebsrad-Drehmoment T auf das letzte Hilfsantriebsrad-Basisdrehmoment T0 gesetzt wird, das in dem Schritt S12 der Antriebsdrehmoment-Steuerroutine zur Zeit der Fahrt vorgegeben war (T ← T0). Die Routine fährt dann mit einem Schritt S26 fort, in dem das vorangehende Hilfsantriebsrad-Basisdrehmoment T0-1 durch das Hilfsantriebsrad-Basisdrehmoment T0 zum derzeitigen Zeitpunkt aktualisiert wird (T0-1 ← T0), und die Routine wird beendet.
In Fällen, in denen das Fahrzeug im Ergebnis auf der Neigung stoppt, wird das Hilfsantriebsrad-Drehmoment T unter Berücksichtigung des Straßengradienten θ gesetzt und für einen nächsten Start vorbereitet. Hierbei kann der untere Grenzwert T1 des Hilfsantriebsrad-Drehmoments korrigiert werden, indem das Hilfsantriebsrad-Basisdrehmoment T0 hinzuaddiert wird oder der untere Grenzwert T1 mit einem Koeffizienten multipliziert wird.
Die 8 und 9 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der untere Grenzwert T1 des Hilfsantriebsrad-Drehmoments, wie er bei dem ersten Ausführungsbeispiel vorgegeben ist, mit dem Lenkwinkel korrigiert, und zwar in Abhängigkeit von dem Lenkwinkel θst, der beim Stoppen oder unmittelbar vor dem Stoppen durch den Lenkwinkelsensor 22 detektiert wird. Das zweite Ausführungsbeispiel verwendet ein Flußdiagramm, wie es in 8 gezeigt ist, anstelle des Flußdiagramms des ersten Ausführungsbeispiels, wie es in 4 gezeigt ist.
Als erstes werden in den Schritten S31 und S32 der Ausgangswert Gy des Longitudinalbeschleunigungssensors 26 und der Neigungsbestimmungswert G1 (d. h. ein Wert, der 3 Grad entspricht) verglichen, wie dies auch in den Schritten S21 und S22 der 4 der Fall ist. Wenn eine Neigung von Gy ≥ G1 des Straßengradienten θ festgestellt wird, fährt die Routine mit einem Schritt S32 fort, in dem der untere Grenzwert T1 des Hilfsantriebsrad-Drehmoments in bezug auf das Kennfeld des Drehmoments bei dem unteren Grenzwert auf der Basis des Ausgangswerts Gy des Longitudinalbeschleunigungssensors 26 vorgegeben wird.
Danach fährt die Routine mit einem Schritt S33 fort, in dem ein Lenkwinkel-Korrekturwert k2 entweder in bezug auf das Kennfeld oder durch eine Berechnung auf der Basis des von dem Lenkwinkelsensor 22 detektierten Lenkwinkels θst vorgegeben wird. Der Lenkwinkel-Korrekturwert k2 reduziert und korrigiert den unteren Grenzwert T1 des Hilfsantriebsrad-Drehmoments, um das Antriebsdrehmoment an der Vorderradseite aufrechtzuerhalten. Da das Antriebsdrehmoment an den Vorderrädern 13R und 13L als Hauptantriebsrädern um so geringer wird, je höher der Lenkwinkel θst der Vorderräder 13R und 13L wird, wird der Lenkwinkel-Korrekturwert k2 proportional zu dem Lenkwinkel θst geringer, wie dies in 9 veranschaulicht ist.
Danach fährt die Routine mit einem Schritt S34 fort, in dem ein unterer Grenzwert T1' eines korrigierten Hilfsantriebsrad-Drehmoments durch Multiplizieren des unteren Grenzwerts T1 mit dem Lenkwinkel-Korrekturkoeffizienten k2 vorgegeben wird (T1' ← k2·T1). In einem nachfolgenden Schritt S35 wird das Hilfsantriebsrad-Drehmoment T mit dem unteren Grenzwert T1' vorgegeben (T ← T1') und ausgegeben.
In einem Schritt S36 wird ferner das vorangehende Hilfsantriebsrad-Drehmoment T1 durch das Hilfsantriebsrad-Drehmoment T zu dem vorliegenden Zeitpunkt aktualisiert (T-1 ← T), und die Routine endet.
Wenn in dem Schritt S31 dagegen festgestellt wird, daß Gy < G1 beträgt, verzweigt sich die Routine zu einem Schritt S37, in dem das Hilfsantriebsrad-Drehmoment T mit dem letzten Hilfsantriebsrad-Basisdrehmoment T0 vorgegeben wird, das in dem Schritt S12 der Antriebsdrehmoment-Steuerroutine zur Zeit der Fahrt vorgegeben worden ist (T ← T0), wie dies auch in dem Schritt S25 der 4 der Fall ist, und dieses Drehmoment wird ausgegeben. Die Routine fährt dann mit einem Schritt S38 fort, in dem das vorherige Hilfsantriebsrad-Basisdrehmoment T0-1 durch das Hilfsantriebsrad-Basisdrehmoment T0 zum vorliegenden Zeitpunkt aktualisiert wird (T0-1 ← T0), und die Routine endet.
Infolgedessen wird bei der Startsteuerung ausgehend von dem Zustand, in dem das Fahrzeug auf einer Steigung stoppt, die Beaufschlagungskraft auf die Transferkupplung 3 unter Verwendung des Hilfsantriebsrad-Drehmoments T vorgegeben, das proportional zu dem Lenkwinkel θst vermindert und korrigiert worden ist. Selbst bei einem Start auf einer Steigung ausgehend von dem Zustand, in dem die Vorderräder 13R und 13L gelenkt werden, kann somit die Reduzierung bei dem Antriebsdrehmoment der Vorderräder 13R und 13L relativ unterdrückt werden, so daß das Auftreten von Schlupf in wirksamer Weise vermieden werden kann.
10 dagegen zeigt ein Funktionsblockdiagramm zur Erläuterung einer Antriebskraft-Verteilungsvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Frage, ob die derzeit befahrene Straße eben oder geneigt ist, durch ein Vergleichen der theoretischen Beschleunigung und der abgeschätzten Beschleunigung entschieden. Die theoretische Beschleuni gung zum Zeitpunkt einer Fahrt auf ebener Straße wird auf der Basis einer Gleichung der Bewegung des Fahrzeugs aus der Antriebskraft des Motors 1 und der Antriebskraft bestimmt, die mit den vorgegebenen Fahrzeugspezifikationen bestimmt wird. Die abgeschätzte Beschleunigung wird aus der Veränderung bei den Radgeschwindigkeiten bestimmt. Der Longitudinalbeschleunigungssensor kann somit bei diesem Ausführungsbeispiel weggelassen werden.
Das in 10 dargestellte Bezugszeichen 40 bezeichnet eine Steuereinheit zum Steuern der Anlegekraft der Transferkupplung 3. Die Steuereinheit 40 ist im Hinblick auf die Kupplungssteuerungsfunktionen mit einer Berechnungseinheit 41 zum Berechnen einer durchschnittlichen Radgeschwindigkeit, einer Berechnungseinheit 42 zum Berechnen einer abgeschätzten Beschleunigung, einer Antriebskraft-Berechnungseinheit 43, einer Fahrtwiderstand-Berechnungseinheit 44, einer Berechnungseinheit 45 zum Berechnen der theoretischen Beschleunigung, einer Berechnungseinheit 46 zum Berechnen des Hilfsantriebsrad-Basisdrehmoments, einer Neigungsbestimmungseinheit 37, einer Vorgabeeinheit 48 zum Vorgeben eines unteren Grenzwerts des Hilfsantriebsrad-Drehmoments sowie mit einer Vorgabeeinheit 49 zum Vorgeben des Hilfsantriebsrad-Drehmoments ausgestattet.
Die Berechnungseinheit 41 zum Berechnen der durchschnittlichen Radgeschwindigkeit berechnet eine durchschnittliche Radgeschwindigkeit Va aus dem Durchschnitt der einzelnen Radgeschwindigkeiten, die von den Radgeschwindigkeitssensoren 18L, 18R, 19L und 19R detektiert werden (wie dies in 1 dargestellt ist).
Die Berechnungseinheit 42 zum Berechnen einer abgeschätzten Beschleunigung berechnet eine abgeschätzte Beschleunigung α0 aus der Veränderung der durchschnittlichen Radgeschwindigkeit Va pro Zeiteinheit.
Die Antriebskraft-Berechnungseinheit 43 berechnet eine Antriebskraft F (kp) aus der nachfolgenden Gleichung: F = Te·1·ηt/1000·r.
Dabei bezeichnet Te ein Antriebsdrehmoment, 1 bezeichnet ein Gesamtuntersetzungsverhältnis, ηt bezeichnet eine Kraftübertragungseffizienz (fixiert) und r bezeichnet einen wirksamen Radius (fixiert) der Räder.
Hierbei ist das Motordrehmoment Te (m-kp) entweder in bezug auf ein Kennfeld vorgegeben, oder aber durch eine Berechnung auf der Basis der Motordrehzahl Ne und der Drosselklappenöffnung θth. Andererseits handelt es sich bei dem Gesamtuntersetzungsverhältnis 1 um ein Untersetzungsverhältnis von dem Motor zu der Antriebswelle. Das Gesamtuntersetzungsverhältnis 1 wird berechnet, indem die Gangstufe eines Untersetzungsmechanismus geprüft wird, die der durch den Schaltpositionssensor 22 detektierten Schaltposition entspricht, und indem das Untersetzungsverhältnis auf der Basis der Gangstufe bzw. der Getriebeübersetzung berechnet wird.
Die Fahrtwiderstands-Berechnungseinheit 44 berechnet einen Fahrtwiderstand R, während das Fahrzeug auf einer ebenen Straße bei Bedingungen ohne Wind fährt, und zwar anhand der nachfolgenden Gleichung: R = Rr + R1 + Ri.
Dabei bezeichnet Rr einen Rollwiderstand; R1 bezeichnet einen Luftwiderstand und Ri bezeichnet einen Neigungssteigwiderstand (zum Beispiel 0 zur Zeit der Fahrt auf ebener Straße).
Hierbei wird der Rollwiderstand Rr folgendermaßen berechnet: Rr ← μr·W.
Dabei bezeichnet W ein Fahrzeuggewicht (kg); und μr bezeichnet einen Rollwiderstandkoeffizienten, der durch die Straßenoberflächenbedingungen bestimmt wird.
Der Luftwiderstand R1 wird berechnet durch: R1 ← μa·S·V2.
Dabei bezeichnet μa einen Luftwiderstandskoeffizienten, der durch die Formgebung des Fahrzeugs bestimmt wird; und S bezeichnet einen vorderen Projektionsbereich (m²) des Fahrzeugs.
Die Berechnungseinheit 45 zum Berechnen der theoretischen Beschleunigung berechnet eine theoretische Beschleunigung αt bei einer Fahrt auf ebener Straße bei ruhigen Windbedingungen anhand der folgenden Gleichung. In diesem Fall beträgt zu diesem Zeitpunkt eine überschüssige Antriebskraft U: U = F – R (1).
Und diese überschüssige zusätzliche Antriebskraft U wird berechnet durch: U = (1 + ϕ)·W·α/g (2).
Dabei wird ϕ ausgedrückt durch Wr/W; W bezeichnet ein Fahrzeuggesamtgewicht; Wr bezeichnet ein Gewicht, das einem rotationsmäßigen Trägheitsanteil entspricht; und g bezeichnet eine Gravitationsbeschleunigung, wobei alle diese Parameter feststehen, mit Ausnahme des Falles, in dem die Beschleunigung des Fahrzeugkörpers αv beträgt. Wenn diese feststehenden Werte durch eine Konstante κ ausgedrückt werden, kann somit die theoretische Beschleunigung αt aus den vorstehend genannten Gleichungen (1) und (2) berechnet werden durch: αt = (F – R)/κ.
Die Berechnungseinheit 46 zum Berechnen des Hilfsantriebsrad-Basisdrehmoments gibt das Hilfsantriebsrad-Basisdrehmoment T0 auf der Basis der Hilfsantriebsrad-Basisdrehmoment-Kennfelder (siehe 6 und 7) vor, und zwar unter Verwendung der durchschnittlichen Radgeschwindigkeit Va, die in der Berechnungseinheit 41 zum Berechnen der durchschnittlichen Radgeschwindigkeit bestimmt worden ist, des Motordrehmoments, das in der Antriebskraftberechnungseinheit 43 berechnet worden ist, sowie der vorhandenen Getriebeschaltstufe als Parameter.
Die Neigungsbestimmungseinheit 47 prüft, ob eine Fahrt auf einer Steigung vorliegt oder nicht, durch das Vergleichen der abgeschätzten Beschleunigung α0, die in der Berechnungseinheit 42 zum Berechnen der abgeschätzten Beschleunigung bestimmt worden ist, und der theoretischen Beschleunigung αt, die in der Berechnungseinheit 45 zum Berechnen der theoretischen Beschleunigung bestimmt worden ist. Insbesondere weisen bei einer Fahrt auf ebener Straße die abgeschätzte Beschleunigung α0 und die theoretische Beschleunigung αt im wesentlichen gleiche Werte auf (α0 = αt).
Wenn das Fahrzeug dagegen auf einer ansteigenden Strecke fährt, ist die abgeschätzte Beschleunigung α0 geringer als die theoretische Beschleunigung αt (α0 < αt). Die Neigungsbestimmungseinheit 47 stellt eine Neigung fest, wenn die Beschleunigungsdifferenz Δα zwischen der theoretischen Beschleunigung αt und der abgeschätzten Beschleunigung α0 größer ist als ein vorgegebener Wert.
Wenn die Vorgabeeinheit 48 zum Vorgeben des unteren Grenzwerts das Entscheidungsresultat der Neigungsbestimmungseinheit 47 liest und die Neigung bestimmt, gibt sie den unteren Grenzwert T1 auf der Basis der Beschleunigungsdifferenz Δα in bezug auf ein Kennfeld eines unteren Grenzwerts vor. Hierbei ist das Kennfeld des unteren Grenzwerts derart charakterisiert, daß es den unteren Grenzwert T1 im wesentlichen proportional zu dem Anstieg bei der Beschleunigungsdifferenz Δα erhöht. Das minimale erforderliche Drehmoment gemäß der Beschleunigungsdifferenz Δα wird als unterer Grenzwert T1 gespeichert.
Darüber hinaus liest die Vorgabeeinheit 49 für das Hilfsantriebsrad-Drehmoment das Hilfsantriebsrad-Basisdrehmoment T0, wie es in der Basisdrehmoment-Berechnungseinheit 46 vorgegeben ist, sowie den unteren Grenzwert T1, wie er in der Vorgabeeinheit 48 für den unteren Grenzwert vorgegeben ist. Wenn der untere Grenzwert T1 vorgegeben ist, gibt die Vorgabeeinheit 49 für das Hilfsantriebsrad-Drehmoment das Hilfsantriebsrad-Drehmoment T mit dem unteren Grenzwert T1 (T ← T1) vor und gibt das entsprechende Antriebssignal an das Kupplungssteuerungsventil 17 aus, um dadurch die Anlegekraft der Transferkupplung 3 zu steuern.
Bei einer Fahrt auf ebener Straße (und auf einer Abwärtsstrecke) ohne Vorgabe des unteren Grenzwerts T1 gibt dagegen die Vorgabeeinheit 49 für das Hilfsantriebsrad-Drehmoment das Hilfsantriebsrad-Drehmoment T unter Verwendung des Hilfsantriebsrad-Basisdrehmoments T0 (T ← T0) vor und gibt das entsprechende Antriebssignal an das Kupplungssteuerventil 17 aus, um dadurch die Anlegekraft der Transferkupplung 3 zu steuern.
Somit wird bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Frage, ob es sich bei der befahrenen Straße um eine ansteigende Strecke handelt oder nicht, auf der Basis der Beschleunigungsdifferenz Δα zwischen der abgeschätzten Beschleunigung α0 und der theoretischen Beschleunigung αt entschieden. Bei der Fahrt auf der ansteigenden Straße wird das Hilfsantriebsrad-Drehmoment T auf der Basis der Beschleunigungsdifferenz Δα vorgegeben. Somit kann auch das Fahrzeug ohne den Longitudinalbeschleunigungssensor das auf die Hinterräder zu verteilende Antriebsdrehmoment in angemessener Weise in Abhängigkeit von dem Straßengradienten vorgeben.
In diesem Zusammenhang ist die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen einzelnen Ausführungsformen zu beschränken, sondern der bei dem dritten Ausführungsbeispiel vorzugebende untere Grenzwert T1 kann zum Beispiel in Abhängigkeit von dem Lenkwinkel θst korrigiert werden, der durch den Lenkwinkelsensor 22 detektiert wird.
Selbst beim Fahren auf einer Straße mit einem Gefälle oder auf einer Straße mit einer Steigung könnte die Motorbremse in effektiver Weise angelegt werden, indem das Antriebsdrehmoment auf die Hinterräder 15L, 15R in Abhängigkeit von dem Straßengradienten θ erhöht wird. In diesem Fall wird das Antriebsdrehmoment auf die Hinterräder 15L, 15R zum Zeitpunkt des Bremsens korrigiert und reduziert, um dadurch ein Blockieren der vier Räder 13L, 13R, 15L, 15R zu verhindern.
Gemäß der vorliegenden Erfindung, wie sie vorstehend beschrieben worden ist, läßt sich Schlupf der Hauptantriebsräder zur Zeit einer Fahrt auf einer Steigungsstrecke, einschließlich des Starts, in zuverlässiger Weise verhindern, ohne daß das auf die Hilfsantriebsräder zu übertragende Drehmoment mehr als notwendig erhöht wird. Infolgedessen können die Kapazität der Kupplungsvorrichtung zum Übertragen des Drehmoments sowie der Pumpe zum Zuführen des Öldrucks zu der Kupplungsvorrichtung reduziert werden, so daß sich eine Größenreduzierung des Systems insgesamt realisieren läßt.
Ohne Verwendung von irgendwelchen speziellen Sensoren, wie zum Beispiel einem Neigungssensor, kann ferner der Straßengradient unter Verwendung des vorhandenen Sensors festgestellt werden, so daß die Anzahl der Teile nicht zunimmt und sich die Kosten minimieren lassen.
Vorstehend ist die Erfindung zwar in Verbindung mit den bevorzugten Ausführungsbeispielen von dieser beschrieben worden, doch für die Fachleute versteht es sich von selbst, daß verschiedene Änderungen und Modifikationen an der Erfindung vorgenommen werden können, ohne daß man ihren Umfang verläßt, und aus diesem Grund sollen die beigefügten Ansprüche alle derartigen Änderungen und Modifikationen, die im Umfang der Erfindung liegen, mit umfassen.

Claims

Antriebskraft-Verteilungsvorrichtung für ein Fahrzeug, um eine Motorantriebskraft direkt auf Hauptantriebsräder (13) und auf Hilfsantriebsräder (15) über eine Kupplungseinheit (3) zu übertragen, wobei die Vorrichtung eine Antriebseinrichtung aufweist, um die Kupplungseinheit (3) anzutreiben, um ein Antriebsdrehmoment zu erzeugen, das einem Hilfsantriebsrad-Drehmoment entspricht, gekennzeichnet durch eine Vorgabeeinheit (46) für ein Basisdrehmoment, um auf der Basis eines Antriebszustands des Fahrzeugs ein Basisdrehmoment (T0) vorzugeben, das an die Hilfsantriebsräder (15) zu übertragen ist; eine Vorgabeeinheit (45) für eine theoretische Beschleunigung, um eine theoretische Beschleunigung (αt) zur Zeit der Fahrt auf einer ebenen Straße vorzugeben, und zwar auf der Basis einer Gleichung der Bewegung des Fahrzeugs aus der Motorantriebskraft und einer Antriebskraft, die mit vorgegebenen Fahrzeugspezifikationen bestimmt wird; eine Vorgabeeinheit (42) für eine abgeschätzte Beschleunigung, um eine abgeschätzte Beschleunigung (α0) aus einer Radgeschwindigkeit zu berechnen; eine Vorgabeeinheit (47) für einen Straßengradienten-Korrekturkoeffizienten, um einen Gradientenkorrekturkoeffizienten (k1) zu bestimmen, der einem Gradienten (θ) einer Straße entspricht, und zwar durch Vergleichen von der theoretischen Beschleunigung (αt) und der abgeschätzten Beschleunigung (α0); und eine Vorgabeeinheit (49) für ein Hilfsantriebsrad-Drehmoment, um das Hilfsantriebsrad-Drehmoment (T) auf der Basis des Gradientenkorrekturkoeffizienten (k1) vorzugeben.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorgabeeinheit (49) für das Hilfsantriebsrad-Drehmoment einen unteren Grenzwert (T1) des Hilfsantriebsrad-Drehmoments (T) beim Start vorgibt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Straßengradient (θ) auf der Basis eines longitudinalen Beschleunigungssensors (G) bestimmt wird, der am Fahrzeug angebracht ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, die folgendes aufweist: eine Vorgabeeinheit (46) für ein Basisdrehmoment, um auf der Basis eines Antriebszustands des Fahrzeugs ein Basisdrehmoment (T0) vorzugeben, das an die Hilfsantriebsräder (15) zu übertragen ist; eine Vorgabeeinheit (47) für einen Straßengradienten-Korrekturkoeffizienten, um einen Gradientenkorrekturkoeffizienten (k1) zu bestimmen, der einem Gradienten (θ) einer Straße entspricht, und zwar Vergleichen eines Ausgangswertes eines longitudinalen Beschleunigungssensors (G), der an dem Fahrzeug angebracht ist, und einer Beschleunigung, die auf der Basis einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs bestimmt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei der longitudinale Beschleunigungssensor (G) dazu ausgelegt ist, einen Wert abzugeben, wenn das Fahrzeug angehalten wird oder bei niedriger Geschwindigkeit fährt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorgabeeinheit (49) für das Hilfsantriebsrad-Drehmoment ein korrigiertes Hilfsantriebsrad-Drehmoment vorgibt, indem das vorgegebene Hilfsantriebsrad-Drehmoment (T) mit einem Lenkwinkel-Korrekturkoeffizienten (k2) korrigiert wird, der auf der Basis eines Lenkwinkels (θst) gesetzt wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das korrigierte Hilfsantriebsrad-Drehmoment, das von der Vorgabeeinheit (49) für das Hilfsantriebsrad-Drehmoment vorgegeben wird, nach dem Starten des Fahrzeugs reduziert und korrigiert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Lenkwinkel-Korrekturkoeffizient (k2) eine Charakteristik besitzt, daß er im Verhältnis zu dem Lenkwinkel (θst) abnimmt.