DE3832924C2

DE3832924C2 -

Info

Publication number: DE3832924C2
Application number: DE3832924A
Authority: DE
Inventors: Takashi Imaseki; Yuji Zushi Jp Kobari
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1987-09-29
Filing date: 1988-09-28
Publication date: 1992-06-11
Also published as: JP2534730B2; US4941095A; JPS6485879A; DE3832924A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuersystem der im Oberbe griff des Patentanspruchs 1 genannten Art.

Ein solches, aus der JP-OS 62-1 13 652 bekanntes Steuersystem ist für ein Kraftfahrzeug vorgesehen, das lenkbare Vorderräder und lenkbare Antriebs-Hinterräder aufweist.

Das Lenken der Hinterräder wird mittels einer Steuereinrich tung gesteuert. Ein den Hinterrädern zugeordnetes Differential weist eine Kupplung mit einer einstellbaren Schlupfbegren zungskraft auf. Die Schlupfbegrenzungskraft ist in Abhängig keit von der Fahrzeuggeschwindigkeit einstellbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Steuersystem der genannten Art so weiterzubilden, daß eine Kurvenfahrt des Fahrzeuges selbst bei höheren Geschwindigkeiten sicher erfol gen kann.

Erfindungsgemäß wird bei einer detektierten Kurvenfahrt in Ab hängigkeit von der Schlupfbegrenzungskraft der Kupplung die Lenkung der Hinterräder so gesteuert, daß diese korrigierend in Gegenrichtung zu jener der lenkbaren Vorderräder erfolgt. Ohne daß die Antriebskraft reduziert werden muß, kann so auf einfache Weise ein Untersteuern des Fahrzeugs während einer Kurvenfahrt vermieden werden.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Nachstehend erfolgt die Beschreibung von bevor zugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die bei gefügte Zeichnung. Darin zeigt

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines integrierten Vierradlenk- und Differentialschlupf-Steuersystems gemäß einer bevorzugten Ausbildungsform nach der Erfindung,

Fig. 2 eine schematische Ansicht eines Fahrzeuges mit vorne liegender Brennkraftmaschine und Hinterradantrieb, welches ein integriertes Vierradlenk- und Differentialschlupf-Steuersystem gemäß einer weiteren bevorzugten Ausbildungsform nach der Erfindung enthält,

Fig. 3 ein Flußdiagramm zur Verdeutlichung eines Steuerungsablaufes einer Steuereinrichtung, die bei dem integrierten Steuersystem nach Fig. 2 vorgesehen ist,

Fig. 4 ein Diagramm zur Verdeutlichung eines Zusammenhanges zwischen einer Kurvenfahrt und einer Hinterradlenkung,

Fig. 5 ein Flußdiagramm zur Verdeutlichung einer Ausführungsvariante eines Steuerungsablaufes für die Steuereinrichtung nach Fig. 3 und

Fig. 6 ein Diagramm zur Verdeutlichung des Zusammenhanges zwischen einer Zentripetalbeschleunigung und einer Hinterradlenkung.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 ist ein Fahrzeug gezeigt, das mit einer Betätigungseinrichtung 1 versehen ist, die derart arbeitet, daß sie einen Satz von hinteren Antriebsrädern (kein Bezugszeichen) lenkt, wobei das Fahrzeug ferner mit einer Vierrad-Lenksteuereinheit 2 versehen ist, die derart arbeitet, daß sie den Lenkwinkel der Hinterräder durch Steuerung der Arbeitsweise der Betätigungseinrichtung 1 steuert, eine Kupplungseinheit 3 vorgesehen ist, die derart arbeitet, daß sie eine Schlupfbegrenzungskraft zur Begrenzung einer Differentialwirkung zwischen den Antriebsrädern erzeugt, und eine Schlupfsteuereinheit 4 vorhanden ist, welche ein Differential betriebsmäßig mit der Kupplungseinheit 4 verbindet, um variabel die Schlupfbegrenzungskraft zu steuern. Das Fahrzeug ist ferner mit einer integrierten Vierradlenk- und Differentialschlupf-Steuereinheit 5 ausgestattet, die derart arbeitet, daß sie ein Signal erzeugt, wenn die Schlupfbegrenzungskraft während der Kurvenfahrt des Fahrzeuges größer als ein vorbestimmter Wert ist, und die Radgeschwindigkeit eines bei der Kurvenfahrt außenliegenden Antriebsrades größer als die Radgeschwindigkeit eines bei der Kurvenfahrt innenliegenden Antriebsrades ist, wobei das Signal der Vierrad-Lenksteuereinheit 2 zur Lenkung durch das Arbeiten der Betätigungseinrichtung 1 zugeführt wird, so daß die Antriebsräder in Gegenrichtung zu jener der Vorderräder gelenkt werden.

Wenn beim Arbeiten die Schlupfbegrenzungskraft größer als ein vorbestimmter Wert ist und die Radgeschwindigkeit eines bei der Kurvenfahrt außenliegenden Antriebsrades größer als die Radgeschwindigkeit eines bei der Kurvenfahrt innenliegenden Antriebsrades ist, erzeugt die integrierte Vierradlenk- und Differentialschlupf-Steuereinheit 5 ein Signal und führt dieses der Vierrad-Lenksteuereinheit 4 zu, die ihrerseits die Hinterradbetätigungseinrichtung 1 derart betätigt, daß die Hinterräder in Gegenrichtung zu jener der Vorräder gelenkt werden.

Wenn hierbei bei der Kurvenfahrt des Fahrzeuges die Schlupfbegrenzungskraft mit einem großen Wert aufrechterhalten wird und die Radgeschwindigkeit des bei der Kurvenfahrt außenliegenden Antriebsrades größer als die Radgeschwindigkeit des bei der Kurvenfahrt innenliegenden Antriebsrades ist, wodurch die Fahrzeugkarosserie einem für eine Untersteuerung ursächlichen Moment ausgesetzt ist, werden die Hinterräder in Gegenrichtungen zu jener der Vorderräder gelenkt, wodurch ein Gierwinkel vergrößert wird, der zur Erzeugung eines Momentes dient, das für eine Übersteuerung ursächlich ist, und welches es ermöglicht, das vorstehend genannte ursächliche Moment für eine Untersteuerung zu versetzen. Hierdurch wird ermöglicht, die Stärke der Untersteuerung herabzusetzen, ohne die Antriebskraft zu verringern, die den Antriebsrädern zugeführt wird.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 4 ist ein integriertes Vierradlenk- und Differentialschlupf-Steuersystem gemäß einer weiteren bevorzugten Ausbildungsform nach der Erfindung gezeigt, das für ein Fahrzeug mit einer vorne liegenden Brennkraftmaschine und einem Hinterradantrieb Verwendung findet, welches eine Brennkraftmaschine 10, ein Getriebe 11, eine Antriebswelle 12, ein Differential 13, Antriebsachsen 14 und 15, Hinterräder 16 und 17, ein Lenkrad 18, einen Hydraulikzylinder 19 zum Lenken der Hinterräder 16 und 17 (Hinterradlenkbetätigungseinrichtung), Seitenstangen 20 und 21, Hinterrad-Lenkverbindungen 22 und 23 und Vorderräder 24 und 25 aufweist.

Die Vierradlenksteuerung erfolgt dadurch, daß ein Drucköl einer Druckölquelle 30 in gesteuerter Weise über ein Steuerventil 31 dem Hydraulikzylinder 19 zugeleitet wird. Eine Schlupfbegrenzungskupplungseinheit 26 (z. B. eine hydraulisch betätigte, naßarbeitende Mehrscheibenkupplungseinheit) ist im Differential 13 vorgesehen. Die Schlupfbegrenzungskraft ΔT zur Begrenzung der Differentialwirkung zwischen den Hinterrädern 16 und 17 wird dadurch gesteuert, daß das Drucköl der Druckölquelle 30 gesteuert wird, das über ein Steuerventil 32 der Kupplungseinheit 26 zugeleitet wird, die im Differential 13 vorgesehen ist.

Das Hinterrad-Lenksteuerventil 31 und das Schlupfbegrenzungs- Steuerventil 32 werden mittels einer Steuereinrichtung 33 gesteuert, die eine elektrische Schaltung aufweist, die auf Signale von Vorderrad-Geschwindigkeitssensoren 35 und 36, Hinterrad-Geschwindigkeitssensoren 37 und 38 und einem Lenkwinkel-Sensor 34 anspricht. Die Vorderrad-Geschwindigkeitssensoren 35 und 36 stellen die Drehzahlen der Vorderräder 24 und 25 fest und führen Signale der Steuereinrichtung 33 zu, die die festgestellten Drehgeschwindigkeiten der Vorderräder 24 und 25 darstellen. Andererseits stellen die Hinterrad-Geschwindigkeitssensoren 37 und 38 die Drehgeschwindigkeit der Hinterräder 16 und 17 fest und führen der Steuereinrichtung 33 Signale zu, die die detektierten Drehgeschwindigkeiten der Hinterräder 16 und 17 darstellen. Der Lenkwinkel-Sensor 34 ermittelt einen Lenkwinkel und führt der Steuereinrichtung 33 ein Signal zu, das den festgestellten Lenkwinkel darstellt.

Das Signal, das durch den Lenkwinkel-Sensor 34 erzeugt wird, um den festgestellten Lenkwinkel darzustellen, wird als eine Eingabeinformation für die Vierradlenksteuerung verwendet. Die Signale, die von den linken und rechten Vorderrad-Geschwindigkeitssensoren 35 und 36 (mit Blickrichtung auf die Vorderseite des Fahrzeuges) erzeugt werden, um die linken und rechten Vorderradgeschwindigkeiten NFL und NFR darzustellen, werden verwendet, um eine Eingabeinformation (Kurvenradius R, Zentripetalbeschleunigung Yg) für die Schlupfbegrenzungskraftsteuerung und eine Eingabeinformation (Fahrzeuggeschwindigkeit V) für die Vierradlenksteuerung zu erhalten. Andererseits werden die Signale, die durch die linken und rechten Hinterrad-Geschwindigkeitssensoren 37 und 38 erzeugt werden, um die linken und rechten Hinterradgeschwindigkeiten NRL und NRR darzustellen, verwendet, um eine Eingabeinformation für die integrierte Steuerung zu erhalten, d. h. sie werden für eine Unterscheidung des bei der Kurvenfahrt innenliegenden Rades und des bei der Kurvenfahrt außenliegenden Rades und auch zur Feststellung der Hinterradgeschwindigkeit Nin des bei der Kurvenfahrt innenliegenden Rades und der Hinterradgeschwindigkeit Nout für das bei Kurvenfahrt außenliegende Hinterrad genutzt.

Die Arbeitsweise wird nachstehend näher beschrieben.

Unter Bezugnahme auf das Flußdiagramm nach Fig. 3, welches ein Steuerungsablauf der Steuereinrichtung 32 darstellt, werden in einem Schritt 100 die linke Vorderradgeschwindigkeit NFL und die rechte Vorderradgeschwindigkeit NFR gelesen, und in einem Schritt 101 wird der Kurvenradius R des eine Kurve durchfahrenden Fahrzeuges ermittelt, während in einem Schritt 102 die Zentripetalbeschleunigung Yg des eine Kurve durchfahrenden Fahrzeuges ermittelt wird.

Wenn angenommen wird, daß V eine Fahrgeschwindigkeit eines Fahrzeuges ist und ψ ein Gierwinkel ist, ergeben sich der Kurvenradius R und die Zentripetalbeschleunigung Yg seine Kurve durchfahrenden Fahrzeuges aus den nachstehend angegebenen Gleichungen:

V = {(NFL + NFR) / 2} / r
= K1 · |NFL + NFR |

R = V / ψ
= K2 · |(NFL + NFR) / (NFL - NFR) |

Yg = V² / R
= K3 · |(NFL + NFR) × (NFL - NFR) |

wobei K1, K2, K3 Konstanten sind, die in Abhängigkeit von den spezifischen Eigenschaften des entsprechenden Fahrzeuges bestimmt sind, und r ein Reifenradius ist.

Im Schritt 103 wird die Schlupfbegrenzungskraft ΔT, basierend auf dem Kurvenradius R und der Zentripetalbeschleunigung Yg, bestimmt, die in den Schritten 101 und 102 bestimmt wurden, sowie auf der Basis einer vorbestimmten Steuertabelle.

In einem Schritt 104 wird ein Ventilantriebssignal (i) dem Schlupfbegrenzungssteuerventil 32 zugeleitet, um die Zufuhr eines Drucköls zu steuern und hierdurch zu ermöglichen, daß die Schlupfbegrenzungskupplung 26 die vorstehend genannte Schlupfbegrenzungskraft ΔT erzeugt.

In einem Schritt 105 werden die linke Hinterradgeschwindigkeit NFL und die rechte Hinterradgeschwindigkeit NRR gelesen.

Im Schritt 106 wird bewertet, ob die Schlupfbegrenzungskraft ΔT, die man im Schritt 103 als einen Steuerwert erhalten hat, gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert ΔTo ist.

Im Schritt 107 werden das bei der Kurvenfahrt innenliegende Hinterrad und das bei der Kurvenfahrt außenliegende Hinterrad, basierend auf den linken und rechten Hinterradgeschwindigkeiten NRL und NRR, voneinander unterschieden (d. h. zu Anfang der Kurvenfahrt des Fahrzeuges, bei der ein Heben des bei der Kurvenfahrt innenliegenden Rades nicht auftritt, werden die bei der Kurvenfahrt innenliegenden und außenliegenden Hinterräder durch die Bezugnahme auf die Beziehung Nin<Nout unterschieden), während zugleich bestimmt wird, wie die von der Radgeschwindigkeit Nin des bei der Kurvenfahrt innenliegenden Rades und der Radgeschwindigkeit Nout des bei der Kurvenfahrt außenliegenden Rades schneller ist.

Wenn zwischenzeitlich ein Heben des innenliegenden Rades auftritt, erhält man die Beziehung von Nin<Nout, so daß ermöglicht wird, daß eine größere Antriebskraft auf das bei der Kurvenfahrt außenliegende Rad verteilt wird und hierdurch das Fahrzeugkurvenverhalten in Richtung einer Übersteuerung verhindert wird.

In einem Schritt 108 wird festgestellt, ob der Kurvenradius R, den man in Schritt 101 erhalten hat, gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Wert Ro ist.

Nur wenn die Feststellungen in den Schritten 106 bis 108 alle zu JA führen, wird der Steuerungsablauf mit einem Schritt 109 fortgesetzt, bei dem ein solches Signal erzeugt wird, daß bewirkt, daß die Hinterräder 16 und 17 korrigierend in der Gegenrichtung zu jener der Vorderräder gelenkt werden, und zwar um eine Größe (Fig. 4), die man basierend auf dem Kurvenradius R erhält.

Wenn irgendeine der Bestimmungen in den Schritten 106 bis 108 zu NEIN führt, wird eine normale Vierradlenksteuerung vorgenommen.

Aus dem vorstehenden ist zu erkennen, daß selbst beim Kurvenfahren des Fahrzeuges und selbst dann, wenn die Schlupfbegrenzungskraft ΔT größer als der vorbestimmte Wert ΔTo ist und die Radgeschwindigkeit Nout des bei der Kurvenfahrt außenliegenden Antriebsrades größer als die Radgeschwindigkeit Nin des bei der Kurvenfahrt innenliegenden Antriebsrades ist, die Steuereinrichtung 33 ein Signal erzeugt, das bewirkt, daß die Hinterräder 16 und 17 in Gegenrichtung zu jener der Vorderräder 24 und 25 gelenkt werden.

Wenn daher die Schlupfbegrenzungskraft ΔT groß ist und beide Hinterräder 16 und 17 in Kontakt mit der Straße bleiben, wodurch ermöglicht wird, daß die Radgeschwindigkeit Nout des bei der Kurvenfahrt außenliegenden Antriebsrades schneller als die Radgeschwindigkeit Nin des bei der Kurvenfahrt innenliegenden Antriebsrades ist und hierdurch ermöglicht wird, daß die Antriebskraft ein Moment erzeugt, daß das Fahrzeug in Richtung einer Untersteuerung drückt (d. h. ein für eine Untersteuerung unsächliches Moment erzeugt wird), werden die Hinterräder 16 und 17 korrigierend in Gegenrichtung zu jener der Vorderräder 24 und 25 gelenkt, wodurch der Gierwinkel ψ, der ursächlich für eine Übersteuerung ist, vergrößert wird, und hierdurch eine Versetzung der vorstehend genannten und für eine Untersteuerung ursächlichen Momentes ermöglicht wird. Hierdurch wird ermöglicht, daß die Stärke der Untersteuerung reduziert wird, ohne die Antriebskraft zu vermindern.

Ferner werden die Hinterräder 16 und 17 in Gegenrichtung zu jener der Vorderräder 24 und 25 gelenkt, wenn der Kurvenradius R gleich oder kleiner als der vorbestimmte Wert Ro ist (R≦Ro). Wenn der Kurvenradius R größer als der vorbestimmte Wert Ro bleibt, werden die Hinterräder 16 und 17 nicht in Gegenrichtung zu jener der Vorderräder 24 und 25 gelenkt, so daß das Fahrzeug in einem Zustand einer Untersteuerung bleibt. Während der Fahrt eines Fahrzeuges längs einer großen Kurve ist nämlich eine Untersteuerung erwünschter, da diese einem Fahrer das Gefühl einer Sicherheit verleiht.

Wie ferner in Fig. 4 gezeigt ist, wird die linke Größe der Hinterräder in Abhängigkeit von dem Kurvenradius R variabel gesteuert. Wenn der Kurvenradius R sich in einem Bereich befindet, in dem er kleiner als ein vorbestimmter Wert Ro ist, wird die Stärke der Untersteuerung im wesentlichen unabhängig von der Größe des Kurvenradius R konstant gehalten, wodurch eine Vergrößerung der Kurvenstabilität oder der Steuerbarkeit ermöglicht wird.

Obgleich die Erfindung die vorstehend beschriebene Weise anhand der Zeichnung näher erläutert worden ist, ist die Erfindung hierauf natürlich nicht beschränkt. Während vorangehend beispielsweise angegeben und gezeigt worden ist, die Hinterräder in Gegenrichtung zu jener der Vorderräder unter der Bedingung zu lenken, daß ΔT≧ΔTo, Nin< Nout und R≦Ro ist, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, kann die vorstehend genannte Lenkung noch an eine zusätzliche Bedingung geknüpft sein, gemäß der die Zentripetalbeschleunigung Yg gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert Ygo ist (Yg≧Ygo), so daß in dem Bereich, in dem die Zentripetalbeschleunigung Yg kleiner als ein vorbestimmter Wert Ygo ist, das Fahrzeug eine Tendenz zu einer Untersteuerung haben kann. Ferner kann die Hinterrad- Lenkgröße basierend auf der Zentripetalbeschleunigung Yg bestimmt werden, wie dies in Fig. 6 gezeigt ist.

Obgleich vorangehend beschrieben und gezeigt worden ist, daß die Hinterräder normalerweise in ihren Neutralstellungen gehalten sind und in Gegenrichtung zu jener der Vorderräder gelenkt werden, können die Hinterräder auf andere Weise in ihre Neutralstellungen (d. h. Geradstellungspositionen) in Abhängigkeit von der Feststellung der folgenden Bedingung gelenkt werden, wenn sie bereits in dieselbe Richtung wie jene der Vorderräder gelenkt wurden, bevor die Bedingung erfaßt wurde, daß während der Kurvenfahrt des Fahrzeuges die Schlupfbegrenzungskraft größer als ein vorbestimmter Wert ist und die Radgeschwindigkeit des bei der Kurvenfahrt außenliegenden Antriebsrades größer als die Radgeschwindigkeit des bei der Kurvenfahrt innenliegenden Rades ist. Wenn man daher die vorstehend beschriebene Bedingung erfaßt, können die Hinterräder in Gegenrichtung zu jener der Vorderräder gelenkt werden und in ihre Neutralstellungen bewegt werden.

Obgleich vorangehend angegeben ist, daß die Vierradlenksteuerung und die Differentialschlußsteuerung unter Verwendung eines Druckmitteldruckes ausgeführt werden, können sie auch auf irgendeine andere Weise, wie mit einem Elektromotor, zur Lenkung der Hinterräder und einer magnetischen Kraft zur Erzeugung einer Schlupfwinkelbegrenzungskraft bewerkstelligt werden.

Claims

1. Steuersystem für ein Radfahrzeug, mit lenkbaren Vorderrädern (24, 25), lenkbaren Antriebs-Hinterrädern (16, 17), einem zwischen den Hinterrädern (16, 17) angeordneten Differential (13), einer Betätigungseinrichtung (19) zum Lenken der Hinter räder (16, 17), einer Steuereinrichtung (13) zum Steuern der Betätigungs einrichtung (19), und einer dem Differential (13) zugeordneten Kupplungsein richtung (26) zur Begrenzung der Differentialwirkung mit einer Schlupfbegrenzungskraft (ΔT), dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (33) zum Steuern der Kupplungsein richtung (26) und der Betätigungseinrichtung (19) so angeord net ist, daß die Hinterräder (16, 17) korrigierend in Gegen richtung zu jener der lenkbaren Vorderräder (24, 25) während der Kurvenfahrt des Fahrzeuges gelenkt werden, wenn die Schlupfbegrenzungskraft (ΔT) gleich oder größer als ein vor bestimmter Wert (ΔT) ist und wenn eine Radgeschwindigkeit (Nout) eines bei der Kurvenfahrt außenliegenden Antriebsrades (16; 17) größer als eine Radgeschwindigkeit (Nin) eines bei der Kurvenfahrt innenliegenden Antriebsrades (17; 16) ist.

2. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lenkwinkelsensor (34) so mit der Steuereinrichtung (33) verbunden ist, daß die Korrektur erfolgt, wenn ein erfaßter Kurvenkrümmungsradius (R) gleich oder kleiner als ein vorbe stimmter Wert (Ro) ist.

3. Steuersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß eine erste Gruppe von Sensoren (35, 36) zum Erfassen der Drehgeschwindigkeit der Vorderräder (24, 25) vorgese hen ist, daß eine zweite Gruppe von Sensoren (37, 38) zum Erfassen der Drehgeschwindigkeit der Hinterräder (16, 17) vorge sehen ist, und daß beide Gruppen von Sensoren (35, 36; 37, 38) so mit der Steuereinrichtung (33) verbunden sind, daß die Korrektur er folgt, wenn die erfaßte Zentripetalbeschleunigung (Yg) des Fahrzeuges gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert (Ygo) ist.