專利名稱：汽車的傳動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無(wú)軌車的傳動(dòng)裝置，該車在其縱軸的兩側(cè)至少各有一個(gè)被驅(qū)動(dòng)輪。
通常，汽車的內(nèi)燃機(jī)經(jīng)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)軸上的車輪。汽車在彎曲路面上行駛時(shí)，機(jī)械或差動(dòng)傳動(dòng)裝置控制每根傳動(dòng)軸上的車輪的轉(zhuǎn)速平衡。汽車本身的操縱性能和橫向動(dòng)力首先由行走裝置的多少有些昂貴的結(jié)構(gòu)來(lái)確定。
DE3725620公開(kāi)了一種車輛傳動(dòng)及制動(dòng)方案，該車輛帶有一臺(tái)作為旋轉(zhuǎn)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)燃機(jī)，內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)一臺(tái)發(fā)電機(jī)，此發(fā)電機(jī)通過(guò)一臺(tái)由電子控制單元控制的大功率電子設(shè)備向位于發(fā)電機(jī)兩側(cè)的四臺(tái)電機(jī)供電，每臺(tái)電機(jī)都分別與總共有四個(gè)車輛驅(qū)動(dòng)輪中的一個(gè)車輪相聯(lián)。為了提高車輛行駛的可靠性，在這類車輛中每個(gè)驅(qū)動(dòng)輪的傳動(dòng)力矩和制動(dòng)力都可由控制單元進(jìn)行調(diào)節(jié)，并建設(shè)對(duì)拋制動(dòng)進(jìn)行防抱死控制及對(duì)正常牽引時(shí)傳動(dòng)打滑進(jìn)行控制。該文獻(xiàn)還提出汽車在彎曲路面上行駛時(shí)，在傳動(dòng)打滑調(diào)節(jié)不工作的情況下前后輪之間傳動(dòng)力矩之比由60∶40變至50∶50。但控制載荷變化過(guò)程的反應(yīng)與在考慮提高行駛穩(wěn)定性時(shí)對(duì)實(shí)際輪負(fù)荷的考慮所占的地位一樣不重要。
此外，在文獻(xiàn)CH345031中也披露了一種通過(guò)架空線供電的、帶若干牽引電動(dòng)機(jī)的多軸電車，其中每臺(tái)牽引電機(jī)與一根軸上的若干驅(qū)動(dòng)輪相聯(lián)。在這類車輛中，考慮到實(shí)際的輪負(fù)荷，傳動(dòng)功率平均分配在各傳動(dòng)軸上。但卻不重視也不能對(duì)單個(gè)驅(qū)動(dòng)輪的傳動(dòng)力矩進(jìn)行特殊分配。由于存在公知的記錄遲鈍效應(yīng)，同樣很少能對(duì)輪負(fù)荷變化的控制產(chǎn)生快速反應(yīng)。
本發(fā)明的任務(wù)是要生產(chǎn)一種適于高速行駛(至少80千米/小時(shí)，尤其是為150千米/小時(shí))的汽車的傳動(dòng)裝置，這種傳動(dòng)裝置可用電子技術(shù)來(lái)控制汽車本身的操縱性能的影響和/或汽車的橫向穩(wěn)定性。在這種情況下，應(yīng)盡可能地避免驅(qū)動(dòng)輪失控，而且還要確保條件不變時(shí)反應(yīng)很快。
本發(fā)明涉及一種汽車傳動(dòng)裝置，該汽車在其縱軸的兩側(cè)至少各有一個(gè)被驅(qū)動(dòng)輪，它通常還包括一臺(tái)內(nèi)燃機(jī)、一臺(tái)由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)裝置，每個(gè)被驅(qū)動(dòng)輪都配有一臺(tái)電機(jī)及一個(gè)控制由發(fā)電機(jī)裝置供給各電機(jī)的電功率大小的電子控制器。在本發(fā)明的傳動(dòng)裝置中，控制器配有測(cè)量每個(gè)驅(qū)動(dòng)輪的瞬時(shí)輪負(fù)荷大小的部件，同時(shí)，控制器根據(jù)所測(cè)得的由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的車輪的瞬時(shí)輪負(fù)荷控制輸入各電機(jī)中的電功率。
本發(fā)明的出發(fā)點(diǎn)是考慮到被驅(qū)動(dòng)輪最大限度地作用于車行道上的、可傳遞的力不僅與車輪與路面之間的瞬時(shí)摩擦系數(shù)有關(guān)，而且還與載荷有關(guān)，在這種載荷作用下，汽車不僅從靜力學(xué)角度而且從動(dòng)力學(xué)角度使車輪橫向?qū)β访婕虞d。輪負(fù)荷越大，輪胎接地面上的合力也就越大。此外，該合力由一個(gè)指向車輪圓周方向的傳動(dòng)力分量及一個(gè)垂直于傳動(dòng)力分量的橫向力分量組成，上述傳動(dòng)力分量由電機(jī)的傳動(dòng)力矩和車輪的動(dòng)力學(xué)半徑確定。只要車輪作用于路面的合力小于第一次近似地按輪輞法則由摩擦系數(shù)和輪負(fù)荷之積所確定的最大值，車輪既不會(huì)在傳動(dòng)力分量方向滑動(dòng)也不會(huì)在橫向力分量方向滑動(dòng)。因?yàn)楸景l(fā)明中可對(duì)輸入各電機(jī)的、與加于車輪上的輪負(fù)荷有關(guān)的電功率進(jìn)行控制，所以由發(fā)電機(jī)輸出的電功率可根據(jù)瞬時(shí)車輪作用于路面的力的傳輸特征分配到各臺(tái)電機(jī)上。用這種方法可將牽引能力調(diào)至最佳，尤其可在極限區(qū)，也就是說(shuō)在靠近輪胎接地面上的力的最大值的區(qū)域調(diào)至最佳。
在一種優(yōu)先的安排中，隨著由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的車輪的輪負(fù)荷增加，控制器應(yīng)增加輸入各電機(jī)的電功率或者隨負(fù)荷下降而減少電功率。此外，控制器使由發(fā)電機(jī)裝置輸送給所有電機(jī)的總輸入功率維持在一個(gè)給定值上，例如維持在由駕駛員通過(guò)控制踏板而給定的值上，并根據(jù)被驅(qū)動(dòng)輪的輪負(fù)荷只控制輸入給電機(jī)的電功率的分配。采用這種方法，在接近極限狀態(tài)之前，在某個(gè)被驅(qū)動(dòng)輪剛要開(kāi)始滑動(dòng)時(shí)就已經(jīng)改變了驅(qū)動(dòng)輪的傳動(dòng)力矩的分配，因而不會(huì)產(chǎn)生牽引損耗。
在一種優(yōu)選的安排中，將根據(jù)輪負(fù)荷給定或確定出的驅(qū)動(dòng)輪所產(chǎn)生的輪胎接地面上的合力的最大值送入控制器中，據(jù)此，控制器控制輸入各電機(jī)的電功率使得合力中沿由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的車輪的圓周方向的傳動(dòng)力分量和/或垂直于傳動(dòng)力分量的橫向力分量小于最大值。對(duì)于不同的摩擦系數(shù)，合力的最大值例如可以是給定的已存儲(chǔ)的性能曲線族，例如可根據(jù)路面狀態(tài)(結(jié)冰、潮濕、干燥)來(lái)選擇不同的摩擦系數(shù)。合力的最大值也可以用合適的方法，例如傳統(tǒng)的防滑調(diào)節(jié)或防抱死調(diào)節(jié)中所采用的方法來(lái)確定。在上述安排中，通過(guò)控制輸入電機(jī)的電功率來(lái)影響電機(jī)的驅(qū)動(dòng)力矩從而影響合力中沿車輪圓周方向的傳動(dòng)力分量。通過(guò)減少傳動(dòng)力分量來(lái)控制合力從而也控制橫向力分量，使其小于上述最大值，這樣，就可確保汽車的側(cè)導(dǎo)桿起作用。
反之，在上述安排中，當(dāng)驅(qū)動(dòng)輪中的一個(gè)車輪作用于路面的力超過(guò)最大值時(shí)，控制器可適當(dāng)進(jìn)行控制，使得電機(jī)供給該輪的傳動(dòng)力矩減少，同時(shí)至少使帶動(dòng)另一個(gè)車輪的電機(jī)的傳動(dòng)力矩增加，最好是使帶動(dòng)所有其它車輪的電機(jī)的傳動(dòng)力矩都增加，以便盡管在粘著力極限附近但最后由駕駛員給定的功率仍不必減小。
在測(cè)量輪負(fù)荷時(shí)還可以利用安排在驅(qū)動(dòng)輪的車輪懸置部件上的若干傳感器，每個(gè)傳感器可以反映一個(gè)車輪的負(fù)荷大小，尤其可以直接測(cè)量由彈簧懸掛裝置或/和減震器所傳遞的力。在類似的方法中例如也可用液壓或氣動(dòng)彈簧懸掛裝置直接測(cè)量彈性媒介的壓力。
當(dāng)然也可用輪負(fù)荷測(cè)量部件間接測(cè)量輪負(fù)荷，如果預(yù)先設(shè)置了傳感器，這些傳感器可分別測(cè)出與輪負(fù)荷有關(guān)的值，尤其能根據(jù)值的大小和/或時(shí)間的變化測(cè)出與輪負(fù)荷的有關(guān)值。當(dāng)從時(shí)間變化及加速度特性來(lái)確定由車輪懸置部件的減震器以動(dòng)力學(xué)原理產(chǎn)生的力時(shí)，在知道彈簧懸掛裝置的彈性系數(shù)的情況下，與輪負(fù)荷有關(guān)的彈簧行程的大小可給出輪負(fù)荷的靜態(tài)分量。
根據(jù)上面已解釋的內(nèi)容，本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)最大牽引。本發(fā)明的第二方面內(nèi)容涉及的是在彎道上行駛時(shí)汽車的自身操縱性能，即根據(jù)輪負(fù)荷控制電機(jī)功率，而與傳動(dòng)裝置無(wú)關(guān)。第二方面內(nèi)容的考慮依據(jù)是通過(guò)電動(dòng)率的不等分配使縱軸兩側(cè)的車輪上的傳動(dòng)力矩影響汽車的橫向動(dòng)力，尤其影響彎道行駛時(shí)的自身操縱性能。因此，從第二方面內(nèi)容出發(fā)，本發(fā)明的任務(wù)是要提供一種用于汽車的傳動(dòng)裝置，其自身操縱性能尤其彎道上行駛時(shí)的自身操縱性能可通過(guò)電子方法來(lái)改變。
此外，從已描述過(guò)的傳動(dòng)裝置的基本類型出發(fā)，本發(fā)明的第二方面內(nèi)容以如下方式完成，通過(guò)使控制器附設(shè)有測(cè)定彎道行駛的部件，從而控制汽車在彎道上行駛期間輸入電機(jī)的電功率的分配以便使影響自身操縱性能的偏擺力矩發(fā)生變化，上述電機(jī)用來(lái)驅(qū)動(dòng)設(shè)置在汽車縱軸兩側(cè)的車輪。
控制器確定汽車縱軸兩側(cè)的電機(jī)功率的分配從而確定出繞豎軸起作用的偏擺力矩的大小。上述偏擺力矩應(yīng)控制成使得汽車在下一區(qū)段首先在極限區(qū)具有中性行駛性能，也就是說(shuō)在汽車要滑向一旁之前逐漸轉(zhuǎn)變成具有容易控制的性能?？梢愿鶕?jù)輪負(fù)荷的大小或者根據(jù)汽車的瞬間橫向加速度來(lái)控制要產(chǎn)生的偏擺力矩的大小。測(cè)量輪負(fù)荷的優(yōu)點(diǎn)是可以同時(shí)考慮汽車上瞬時(shí)載荷的分布，這種分布例如在汽車的不同使用期間是可以變化的。根據(jù)汽車的橫向加速度對(duì)偏擺力矩的控制可獲得隨不斷增大的轉(zhuǎn)彎速度而變的橫向動(dòng)力計(jì)算。由于汽車的橫向加速度會(huì)引起汽車橫向扭擺傾斜，可通過(guò)與輪負(fù)荷有關(guān)的控制來(lái)了解偏擺力矩與橫向加速度之間的關(guān)系。
在上述兩種變型中，控制器適當(dāng)?shù)乜刂戚斎腚姍C(jī)中的電功率，使得汽車縱軸的彎道外側(cè)上至少一個(gè)車輪的傳動(dòng)力矩增加，和/或汽車縱軸的彎道內(nèi)側(cè)上至少一個(gè)車輪的傳動(dòng)力矩減小。增加的比例可以與輪負(fù)荷或橫向加速度有關(guān)，或者是一個(gè)考慮了汽車行走機(jī)構(gòu)幾何尺寸的恒定值。在這種關(guān)系下，對(duì)安裝在同一傳動(dòng)軸上的車輪的電動(dòng)機(jī)的電功率如此地控制，使得傳動(dòng)軸上的彎道內(nèi)側(cè)的車輪的傳動(dòng)力矩與該傳動(dòng)軸上彎道內(nèi)側(cè)的車輪的傳動(dòng)力矩之比基本上為大于1的給定值。因此，附加的偏擺力矩對(duì)轉(zhuǎn)彎順從性有利。此外，在多傳動(dòng)軸的車輛中，例如在四輪驅(qū)動(dòng)的車輛中可以通過(guò)下述措施來(lái)提高轉(zhuǎn)彎順從性(Kurvenwilligkeit)，即控制前、后軸的電機(jī)的電功率，使得后傳動(dòng)軸的傳動(dòng)力矩之和與前傳動(dòng)軸的傳動(dòng)力矩之和的比大體上為一個(gè)給定值。在這種情況下，當(dāng)車輛的重心距軸間的中心位置的距離不再是軸間距的1/10而是處于車輛縱向中心平面上時(shí)，上述給定值例如可以在0.5和1之間的范圍內(nèi)。當(dāng)前傳動(dòng)軸和后傳動(dòng)軸之間的傳動(dòng)力矩按這種關(guān)系分配時(shí)，與后軸的載荷相比前軸的傳動(dòng)力矩增加了。
然而在上述每一種變型中，在彎道上行駛期間，從最大牽引著眼，對(duì)輸入各電機(jī)的電功率進(jìn)行控制使得在單臺(tái)電機(jī)的電功率變化時(shí)驅(qū)動(dòng)所有車輛的電機(jī)傳動(dòng)力矩之和基本上保持恒定。因此，減小其中一臺(tái)電機(jī)的傳動(dòng)力矩，會(huì)引起別的驅(qū)動(dòng)輪的電機(jī)的傳動(dòng)力矩增加。
為了能根據(jù)橫向加速控制單臺(tái)電機(jī)的電功率的分配和/或控制若干驅(qū)動(dòng)輪的傳動(dòng)力矩之比，控制器中設(shè)有合適的部件，該部件能測(cè)出作用在汽車上的橫向加速的大小和/或方向。為了隨橫向加速度的增加提高轉(zhuǎn)彎順從性，在一種優(yōu)選的安排中規(guī)定，控制器應(yīng)隨不斷增加的橫向加速度加大彎道外側(cè)車輪的傳動(dòng)力矩與同一傳動(dòng)軸上彎道內(nèi)側(cè)車輪的傳動(dòng)力矩之比。還規(guī)定隨著橫向加速度的不斷增加，可提高前輪的傳動(dòng)力矩與汽車縱軸同側(cè)的后輪的傳動(dòng)力矩之比，這兩種措施既可同時(shí)采用又可擇其之一。為了確保最大牽引，此處最好是根據(jù)車輛事先給定的載荷使所有驅(qū)動(dòng)輪的傳動(dòng)力矩之和保持恒定。
在測(cè)量橫向加速度的部件中，至少包括一個(gè)直接測(cè)量橫向加速度的橫向加速度傳感器。為了能盡早得知橫向加速度的信息，將該橫向加速度傳感器合適地裝于前輪的附近。此外，也可以根據(jù)用傳感器測(cè)出的汽車行駛速度及汽車已轉(zhuǎn)向的車輪的轉(zhuǎn)向角計(jì)算出要得到的橫向加速度的值。應(yīng)該懂得，為了改善轉(zhuǎn)向性能也可以設(shè)置縱向加速度傳感器。
另一個(gè)措施是控制器附加有測(cè)量轉(zhuǎn)向角和/或汽車轉(zhuǎn)向輪和轉(zhuǎn)向角隨時(shí)間變化的部件，而且控制器至少控制輸入一臺(tái)電機(jī)的電功率，使得在轉(zhuǎn)向開(kāi)始直到達(dá)到在彎道上穩(wěn)定行駛的過(guò)程中產(chǎn)生一個(gè)有利于轉(zhuǎn)向過(guò)程開(kāi)始的偏擺力矩，通過(guò)這種措施，可以改善轉(zhuǎn)向性能。通過(guò)上述措施還能提高轉(zhuǎn)向的響應(yīng)靈敏度，當(dāng)汽車在彎道上達(dá)到穩(wěn)定行駛、轉(zhuǎn)向角也不再變化時(shí)，對(duì)轉(zhuǎn)向過(guò)程有利的偏擺力矩又會(huì)消失。應(yīng)該懂得，可以產(chǎn)生這種偏擺力矩，也可以是附加的偏擺力矩分量，這種分量是根據(jù)提高轉(zhuǎn)彎順從性的其它原理而產(chǎn)生的。
本發(fā)明第三方面內(nèi)容涉及的是在有側(cè)向風(fēng)的情況下提高汽車行駛方向的穩(wěn)定性，在只帶有一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪電機(jī)的、上面所提到的那類傳動(dòng)裝置中，對(duì)上述兩方面內(nèi)容而言，此部分內(nèi)容只是附加措施或者可用來(lái)替換其它措施。如果控制器備有測(cè)量由側(cè)風(fēng)引起的風(fēng)偏力矩的部件，同時(shí)控制器改變其中的至少一臺(tái)電機(jī)的電功率，致使產(chǎn)生一個(gè)克服風(fēng)偏力矩并與汽車的豎軸有關(guān)的偏擺力矩，則可以明顯減小由側(cè)風(fēng)引起的行駛方向的偏差。因此，為了產(chǎn)生這種抵抗風(fēng)偏力矩的偏擺力矩，控制器應(yīng)如此控制電機(jī)的電功率，致使在汽車縱軸一側(cè)至少一個(gè)車輪的傳動(dòng)力矩增加和/或在汽車縱軸另一側(cè)至少一個(gè)車輪的傳動(dòng)力矩減小。也可以采用與改善轉(zhuǎn)彎順從性相類似的措施，如果需要的話，可將傳動(dòng)力矩降低至傳動(dòng)力矩反向的范圍，也就是降低到制動(dòng)力矩的范圍。
確定風(fēng)偏力矩的部件可以包括若干沿汽車縱軸方向彼此相距一定間隔地安裝、例如設(shè)置在汽車側(cè)面區(qū)域的氣流全壓頭傳感器。當(dāng)然，也可以借助于一個(gè)偏擺速度傳感器和/或至少一個(gè)測(cè)量汽車橫向加速度和/或縱向加速度的加速度傳感器來(lái)確定風(fēng)偏力矩。為了能夠區(qū)分由加速度傳感器所確定的偏擺力矩是否是由于在彎道上行駛而產(chǎn)生的，還可以附帶監(jiān)視汽車轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向偏角。
在彎道上行駛期間，由駕駛員引起的載荷改變，例如由駕駛員松開(kāi)油門操縱踏板而引起載荷改變，如果因此而超過(guò)了車輪的附著力就會(huì)導(dǎo)致汽車滑向一旁。本發(fā)明第四方面內(nèi)容涉及的是在彎道上行駛期間，由駕駛員的操作而引起傳動(dòng)力矩發(fā)生所期望的變化時(shí)要提高汽車?yán)@豎軸的穩(wěn)定性。在帶有用電子方法實(shí)現(xiàn)單個(gè)車輪驅(qū)動(dòng)的傳動(dòng)裝置中，對(duì)上面已經(jīng)描述過(guò)的幾方面內(nèi)容而言，此部分內(nèi)容既可以作為附加內(nèi)容也可以代替其中之一，此外，在至少有兩根傳動(dòng)軸的傳動(dòng)裝置中，例如在一輛四輪驅(qū)動(dòng)的汽車中，控制器能響應(yīng)汽車踏板位置的改變，至少在由控制踏板位置變化確定部分加速度的相位時(shí)，使前傳動(dòng)軸的電機(jī)和后傳動(dòng)軸的電機(jī)之間電動(dòng)率分配發(fā)生變化，尤其是提高前傳動(dòng)軸的傳動(dòng)功率與后傳動(dòng)軸的傳動(dòng)功率之比。在彎道上行駛期間，在駕駛員期望傳動(dòng)力矩發(fā)生變化時(shí)，前傳動(dòng)軸的傳動(dòng)功率與后傳動(dòng)軸的傳動(dòng)功率之比附加地改變到對(duì)前傳動(dòng)軸有利的、所希望的傳動(dòng)力矩的變化，這就提高了汽車?yán)@豎軸的穩(wěn)定性，尤其提高了在車輪粘著極限附近的穩(wěn)定性。對(duì)前輪有利的功率分配導(dǎo)致對(duì)行駛性能的不足控制(Untersteuern)因而使汽車在接近粘著力極限時(shí)較容易控制。
控制器還可以包括確定彎道行駛狀況的合適的部件，例如感應(yīng)轉(zhuǎn)向角的傳感器或橫向加速度傳感器或類似部件?？刂铺ぐ逦恢玫淖兓瘜?dǎo)致總傳動(dòng)功率發(fā)生變化。事實(shí)證明如果根據(jù)控制踏板位置改變的方向來(lái)分配前傳動(dòng)軸和后傳動(dòng)軸的傳動(dòng)功率是合適的。若控制踏板位置朝空檔那邊改變，最好減小后傳動(dòng)軸的傳動(dòng)力矩以便重新分配傳動(dòng)功率。在相反的情況下，當(dāng)控制踏板位置朝最大油門位置那邊改變時(shí)，提高前傳動(dòng)軸的傳動(dòng)力矩是合適的。而其它各傳動(dòng)軸的傳動(dòng)功率例如可維持恒定。
也可以按時(shí)間劃分來(lái)重新分配對(duì)前傳動(dòng)軸有利的傳動(dòng)功率，例如駕駛員可以在一段時(shí)間內(nèi)調(diào)節(jié)由載荷變化響應(yīng)而形成的行駛狀況，或者也可以調(diào)節(jié)達(dá)到新的穩(wěn)定行駛狀態(tài)為止。因此，控制器可以包括限時(shí)部件，例如包括定時(shí)器或類似部件。
在一種變型中，控制器包括由控制踏板位置改變而引起前后傳動(dòng)軸之間功率比發(fā)生變化的速度限制部件。合理的做法是由這種部件給定功率比的變化速度，致使逐步調(diào)至駕駛員所需要的載荷變化響應(yīng)。上述變化速度也可以與汽車的行駛速度有關(guān)，例如功率比的變化速度可隨行駛速度的不斷增加而增大。
本發(fā)明的第五方面內(nèi)容涉及在彎道上行駛期間傳動(dòng)裝置的電子部件存在系統(tǒng)誤差，尤其是轉(zhuǎn)動(dòng)力矩調(diào)節(jié)部件存在系統(tǒng)誤差時(shí)，車輛轉(zhuǎn)彎的穩(wěn)定性，此部分內(nèi)容既可作為附加內(nèi)容也可以代替其中之一。按系統(tǒng)誤差所具有的哪種重要性的情況而定。裝置的系統(tǒng)誤差可以根據(jù)瞬時(shí)行駛狀況而允許汽車速度不變地在彎道上行駛或者使汽車滑上一旁。通常，傳動(dòng)裝置的一個(gè)電子部件的一種誤差會(huì)使一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪或幾個(gè)驅(qū)動(dòng)輪的力矩發(fā)生變化，因此引起載荷變化響應(yīng)。從這樣觀點(diǎn)上出發(fā)，本發(fā)明的任務(wù)是在電子部件存在系統(tǒng)誤差的情況下盡可能地保持汽車的行駛能力而不會(huì)出現(xiàn)不再能控制的行駛狀況。
從前面已經(jīng)描述過(guò)的那種傳動(dòng)裝置出發(fā)，完成些任務(wù)的技術(shù)方案是控制器配有測(cè)量傳動(dòng)裝置中電子部件的系統(tǒng)誤差的部件，控制器還配有測(cè)量車輛彎道行駛的部件，汽車在彎道上行駛期間出現(xiàn)系統(tǒng)誤差時(shí)，控制器至少使部分電機(jī)的輸入功率減小。而這種減小可以立即實(shí)現(xiàn)而且在全部范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)，或者也可以按給定的變化速度實(shí)現(xiàn)，上述變化速度還與汽車的行駛速度有關(guān)而且隨著行駛速度的不斷增大而加大。尤其在最后提到的那種方案中，能夠有效地防止導(dǎo)致不再能進(jìn)行控制的行駛狀況的載荷變化響應(yīng)，因?yàn)楣β蕼p少不會(huì)使駕駛員感到意外。
根據(jù)哪個(gè)車輪存在系統(tǒng)誤差來(lái)合理地控制功率減小的范圍。由于在彎道上行駛期間通常后面的彎道內(nèi)側(cè)的車輪傳遞的傳動(dòng)力矩最小，當(dāng)前面的彎道外側(cè)的車輪載荷最大時(shí)，使功率的減小量按照后面的彎道內(nèi)側(cè)輪、前面的彎道內(nèi)側(cè)輪和/或后面的彎道外側(cè)輪及前面的彎道外側(cè)輪的順序加大。在這種分級(jí)變化的情況下，前面的彎道內(nèi)側(cè)輪和后面彎道的外側(cè)輪可以等值地互換，或者也可以在所起的作用方面進(jìn)行交換。
就上面的描述中涉及的發(fā)電機(jī)裝置而言，可以是一臺(tái)單獨(dú)的發(fā)電機(jī)，此發(fā)電機(jī)向所有電機(jī)統(tǒng)一供電，或者也可以是由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的幾臺(tái)聯(lián)合的發(fā)電機(jī)，每臺(tái)發(fā)電機(jī)只驅(qū)動(dòng)一臺(tái)電機(jī)或者驅(qū)動(dòng)部分電機(jī)。電子控制器的合適的形式是程序控制器，例如微處理機(jī)或類似的控制器，該控制器以公知的方式最好在恒定電壓的條件下經(jīng)電流控制元件控制從發(fā)電機(jī)裝置輸送到電機(jī)中的電流。
下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。


圖1為本發(fā)明的汽車傳動(dòng)裝置的一個(gè)實(shí)施例的方框圖;
圖2為汽車輪負(fù)荷檢測(cè)裝置的示意圖;
圖3和圖4用于解釋本發(fā)明的受力情況;
圖5為汽車的傳動(dòng)力矩M與橫向速度b的關(guān)系曲線;
圖6為在傳動(dòng)裝置的關(guān)系誤差的情況下時(shí)間t與傳動(dòng)力矩M的關(guān)系曲線;
圖7為圖6中時(shí)間恒量t1與汽車的行駛速度V之間的關(guān)系曲線。
圖1示意地表示了一個(gè)四輪驅(qū)動(dòng)的無(wú)軌車的傳動(dòng)裝置，該車有一根圍繞縱軸的前軸3和一根后軸5，前軸有二個(gè)易操縱的車輪1，它們位于縱軸兩側(cè)，后軸同樣有二個(gè)位于縱軸兩側(cè)的車輪7，汽車重心在縱軸上。每一個(gè)車輪1、7都附加一個(gè)分開(kāi)的、直接驅(qū)動(dòng)車輪1或7的電機(jī)9，電機(jī)9所需的電功率由發(fā)電機(jī)11提供此發(fā)電機(jī)直接由內(nèi)燃機(jī)13驅(qū)動(dòng)。如果發(fā)電機(jī)11是一個(gè)交流發(fā)電機(jī)，該發(fā)電機(jī)經(jīng)發(fā)電機(jī)電流控制器15向直流中間電路17供電，該電路經(jīng)分開(kāi)的電機(jī)控制器19與每一臺(tái)電機(jī)9相連。發(fā)電機(jī)電流控制器15及電機(jī)控制器19由行駛控制器21的下面將詳細(xì)解釋的方式，根據(jù)用傳感器23測(cè)得的控制踏板25的瞬間位置進(jìn)行控制，也就是說(shuō)，一方面根據(jù)汽車駕駛員所需的傳動(dòng)功率，另一方面通過(guò)下面將要詳細(xì)描述的傳感器檢測(cè)出行駛狀況來(lái)進(jìn)行控制。根據(jù)駕駛員所需的傳動(dòng)功率，行駛控制器21可控制由發(fā)電機(jī)電流控制器15在恒定的發(fā)電機(jī)輸出電壓的情況下輸入直流中間電路17的電流，此外，行駛控制器經(jīng)蝶閥或內(nèi)燃機(jī)13的噴射泵的操縱機(jī)構(gòu)27控制電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和/或轉(zhuǎn)速。應(yīng)該懂得，為此應(yīng)向行駛控制器21輸入合適的發(fā)電機(jī)11及內(nèi)燃機(jī)13的中續(xù)信號(hào)。為了進(jìn)行調(diào)節(jié)，將所需的內(nèi)燃機(jī)和發(fā)電機(jī)11的特征曲線族存入行駛控制器21的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器29中。此外，行駛控制器21還通過(guò)當(dāng)作電流調(diào)節(jié)器工作的電機(jī)電流控制器19控制由發(fā)電機(jī)電流控制器15輸送到各個(gè)電機(jī)9的總電流的分配。為了進(jìn)行分配，將所需的性能曲線族和數(shù)據(jù)同樣也存入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器29中。
上述傳動(dòng)裝置能可選擇地預(yù)先確定每個(gè)車輪的傳動(dòng)力矩，這就能盡可能地調(diào)整行駛性能，尤其能對(duì)處于極限情況的汽車的橫向動(dòng)力產(chǎn)生特殊影響。通過(guò)對(duì)行駛控制器21進(jìn)行合理的數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)，在較高的橫向加速度的情況下，在寬的極限范圍內(nèi)也可達(dá)到中性行駛性能，只有在車輪與路面的粘著力的極限區(qū)才會(huì)導(dǎo)致不足控制的性能，而且向駕駛員傳遞一個(gè)表示接近粘著力附近的信號(hào)。根據(jù)這些特征，在超過(guò)粘著極限的情況下對(duì)汽車的控制總是容易的。
從第一構(gòu)思出發(fā)，行駛控制器21可使汽車具有比迄今為止的裝置更接近粘著力，因此，可防止在彎道上行駛的汽車提早滑向一旁。為了解釋此處所用的原理，首先可以參考圖3，該圖詳細(xì)地給出了在彎道上行駛時(shí)車輪的受力情況。圖3示出了接近汽車的四輪傳動(dòng)粘著力極限時(shí)，在圖1所示的前軸3的車輪1和后軸5的車輪7作用于路面的合力FR，其中在彎道內(nèi)側(cè)行駛的車輪均用i表示，在彎道外側(cè)行駛的車輪均用字母a表示。在圖示的實(shí)例中合力FR的大小都相等且都是由車輪切線方向的傳動(dòng)力分量FA和與此分量垂直的橫向力分量FS合成而得到的，其中傳動(dòng)力分量與車輪的動(dòng)力學(xué)直徑相乘確定車輪的傳動(dòng)力矩。車輪與路面之間可傳遞的力的最大值可由圖3中所示出的每個(gè)車輪的輪輞圓3的理想的形式確定。上述輪輞圓滿足下面的關(guān)系式FA2+Fs2≤μ*F2---(1)]]>其中FA是作用在切線方向或縱向的傳動(dòng)力;
FS是橫向力;
FL是正常的對(duì)路面起作用的輪負(fù)荷。
μ是與路面和車輪之胎有關(guān)的摩擦系數(shù);此外，它還與路面狀態(tài)有關(guān)。
同時(shí)，輪輞圓31的半徑也可能與路面狀態(tài)有關(guān)，如圖3中所示，就彎道外側(cè)行駛的前輪1a而言，在干燥的路面上行駛時(shí)，輪輞圓半徑用μ1表示，在潮濕的路面上行駛時(shí)輪輞圓半徑用μ2表示。按照庫(kù)侖遜(Coulombschen)摩擦法則，上述合力與輪負(fù)荷FL有關(guān)FR＝FL＊μ(2)因此方程式(1)給出了一種關(guān)系，這種關(guān)系可以通過(guò)得知輪負(fù)荷FL和摩擦系數(shù)μ而對(duì)車輪的傳動(dòng)力矩起作用，因而既對(duì)傳動(dòng)力分量FA也對(duì)橫向力分量Fa起作用，從而使合力FR始終處于輪輞圓內(nèi)，車輪也就不會(huì)在路面上滑動(dòng)。
圖3示出了傳統(tǒng)四輪驅(qū)動(dòng)汽車在彎道路面上行駛時(shí)汽車快要滑向一旁的情況。在彎道上行駛時(shí)，橫向加速度在車輛上施加了一個(gè)用箭頭33表示的力矩，該力矩圍繞包含車輛重心35的車輛縱軸37。當(dāng)在彎道內(nèi)側(cè)行駛的車輛1i和7i負(fù)荷減輕時(shí)，該扭力矩會(huì)使在彎道外側(cè)行駛的車輛1a和7a的輪負(fù)荷增加。如圖3所示，輪負(fù)荷增加或減小相當(dāng)于在彎道外側(cè)的輪輞圓半徑加大或在彎道內(nèi)側(cè)的輪輞圓半徑減小。此外，這種對(duì)前輪有損害的轉(zhuǎn)向力使汽車產(chǎn)生偏擺力矩，由于此力矩使前輪的輪負(fù)荷相對(duì)于后輪的輪負(fù)荷有所增加。與此相應(yīng)，各前輪的輪輞圓半徑比處于縱軸37同側(cè)的后輪輪輞圓半徑大。因此，如圖3所示，當(dāng)彎道內(nèi)側(cè)行駛的后輪作用于路面的力最小時(shí)，在彎道外側(cè)行駛的前輪作用于路面的力較大。
在圖3所示的傳統(tǒng)四輪傳動(dòng)汽車在彎道上行駛快要滑向一旁的情況中，行駛在彎道面上的前輪1a作用于路面的合力FR在輪輞圓內(nèi)有一段安全差值△FR，而且，合力可以無(wú)滑動(dòng)地轉(zhuǎn)換成傳動(dòng)力FA和橫向力FS。對(duì)行駛在彎道上的后輪7a面言，合力FR恰好還沒(méi)有達(dá)到輪輞圓，結(jié)果該輪恰好仍粘著在路面上。對(duì)行駛在彎道內(nèi)側(cè)的車輪1i和7i而言，合力FR已經(jīng)越過(guò)輪輞圓時(shí)，傳動(dòng)力FA和橫向力FS就不會(huì)作用(車輪1i和7i)在路面上。因此，行駛在彎道內(nèi)側(cè)的車輪既會(huì)沿傳動(dòng)方向又會(huì)沿橫向產(chǎn)生滑動(dòng)。行駛在彎道外側(cè)的后輪7a也開(kāi)始滑動(dòng)，這樣汽車就會(huì)滑動(dòng)一旁。
為了預(yù)防上述不穩(wěn)定的行駛狀況，行駛控制器21分別連續(xù)監(jiān)控每一個(gè)車輪，如果合力FR或橫向力FS及傳動(dòng)力FA滿足輪輞圓的條件，則小于由輪負(fù)荷和摩擦系數(shù)之積所確定的最大值。在接近最大值時(shí)，行駛控制器21降低車輪電機(jī)的驅(qū)動(dòng)力矩，以便減少一個(gè)量△FA(如果存在這種情況要加上一個(gè)已知的安全差值)，以便將合力FR的值減小到輪輞圓內(nèi)。同時(shí)，為了能維持駕駛員所需要的傳動(dòng)功率，行駛控制器21還使傳動(dòng)力FA的總值或全部驅(qū)動(dòng)的傳動(dòng)力矩的總值保持恒定。這意味著在圖3的實(shí)例中行駛在彎道內(nèi)側(cè)的車輪1i和7i的傳動(dòng)力減小各自的值△FA，而行駛在彎道外側(cè)尚具有爬傳動(dòng)力矩的前輪1a(作為單個(gè)車輪)的傳動(dòng)力要被增加大約為該減小量。圖3的實(shí)例中，通過(guò)改變傳動(dòng)力或傳動(dòng)力矩的分配，在給定的彎道上行駛的情況下可超過(guò)最大的可傳遞的傳動(dòng)力矩，也就是說(shuō)具有安全差值△FR，因此，與駕駛員所需要的傳動(dòng)功率相比，行駛控制器21全部地減小了電機(jī)9的功率。因而在每種情況汽車都能達(dá)到最大可能的牽引力。
摩擦系數(shù)μ的大小可按照公知的方法來(lái)確定例如從車輛之間滑動(dòng)的差別確定，或者經(jīng)路面狀況選擇開(kāi)關(guān)或類似的元件預(yù)先確定。
輪負(fù)荷FL可以分別借助于各車輪1或7的傳感器39來(lái)確定。圖2示出了當(dāng)作測(cè)力的傳感器而用的傳感器39的詳細(xì)部分，汽車低盤41經(jīng)該傳感器支撐在車輪懸置部件上，此處是支撐在包括一個(gè)車輪彈簧懸掛裝置43和一個(gè)減震器45的車輪49的減震支柱47上。在這種情況下中，傳感器39可直接得出反映輪負(fù)荷的值。當(dāng)然也可選擇間接測(cè)量方法。例如，可將各個(gè)測(cè)力傳感器51或53直接設(shè)置在彈簧懸掛裝置43和減震器45的力傳遞通路中，以便能測(cè)量出，減震器動(dòng)態(tài)產(chǎn)生的力。再用一個(gè)路程傳感器55，根據(jù)測(cè)量值和/或時(shí)間的變化從所測(cè)量的減震支柱47的緩沖行程中同樣可計(jì)算出輪負(fù)荷。
如圖4所示，通過(guò)將傳動(dòng)力矩合理地分配給置于汽車縱軸37相對(duì)兩側(cè)的車輪1，7，就產(chǎn)生繞通過(guò)重心35沿垂直于附圖平面走向的汽車豎軸偏擺力矩(Gietmoment)57。附圖4示出了直線行駛的情況，此時(shí)前軸3的二個(gè)車輪1的傳動(dòng)力有一差值△F1，后軸5的二個(gè)車輪7的傳動(dòng)力也有一差值△F2。在車輪與通過(guò)重心35的汽車縱軸之間的間距為r時(shí)，差值△F1和△F2就會(huì)產(chǎn)生偏擺力矩MG，此力矩滿足下述關(guān)系MG＝(△F1+△F2)＊δ(3)汽車在彎道上行駛時(shí)的控制性能對(duì)可選擇的偏擺力矩會(huì)產(chǎn)生影響。在圖1所示的傳動(dòng)裝置中，轉(zhuǎn)向角傳感器59測(cè)出瞬時(shí)轉(zhuǎn)向角，再由行駛控制器21根據(jù)上述瞬時(shí)轉(zhuǎn)向角控制傳動(dòng)力矩的分配，例如根據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器29中的一組性能曲線族而得出在曲線路面上行駛時(shí)的汽車在較大范圍內(nèi)具有中性行駛。此處，應(yīng)合理地選擇傳動(dòng)力矩-分配方案，使得前軸3和后軸5在彎道外側(cè)行駛的車輪的傳動(dòng)力矩與上述各傳動(dòng)軸在內(nèi)側(cè)行駛的車輪的傳動(dòng)力矩之比為一個(gè)由數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器29的數(shù)據(jù)所設(shè)定的值，該值大于1。然而，行駛控制器21不僅控制各傳動(dòng)軸的車輪的傳動(dòng)力矩之比，而且還控制后軸5的總傳動(dòng)力矩與前軸3的總傳動(dòng)力矩之比。上述之比應(yīng)合理地控制在0.5至1之間，如果重心35處于汽車縱軸的中間面上，重心35與前軸3的間距11與前軸3和后軸5之間的軸間距10之比應(yīng)在0.4～0.6之間的范圍內(nèi)。影響偏擺力矩的傳動(dòng)力矩的比例也可以是事先設(shè)定的恒定值，當(dāng)然此比例也可以隨其它參數(shù)如輪負(fù)荷的分配或汽車的橫向加速度而改變。
圖5示出了一組用于影響自身操縱性能、合適的、存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器29中的性能曲線族的實(shí)例，所示的曲線為各車輪的傳動(dòng)力矩M與在彎道上行駛期間所產(chǎn)生的汽車的橫向加速度b＝0、至少小于橫向加速度的最低值時(shí)，也就是說(shuō)在大體上汽車為直線行駛時(shí)，總傳動(dòng)力矩(100%)平均分到四個(gè)車輪上，每個(gè)車輪分得總力矩的25%在彎道內(nèi)側(cè)行駛的前輪M7i的傳動(dòng)力矩和彎道內(nèi)側(cè)行駛的后輪的傳動(dòng)力矩M1i減小期間，隨著橫向加速度的增加在彎道外側(cè)行駛的前輪的傳動(dòng)力矩M1a和彎道外側(cè)行駛的后軸的傳動(dòng)力矩M7a也加大。此外，隨著橫向加速度的增長(zhǎng)，傳動(dòng)力矩M1a的增加比行駛在彎道外側(cè)的后輪的傳動(dòng)力矩M7a的增加更迅速。同樣，在彎道內(nèi)側(cè)行駛的后輪的傳動(dòng)力矩M7i的減小比曲線路面內(nèi)側(cè)行駛的前輪的傳動(dòng)力矩M1i的減小更快。為了實(shí)現(xiàn)最大牽引，對(duì)于橫向加速度b的每個(gè)值，總傳動(dòng)力矩恒等于駕駛員在控制踏板25上所調(diào)定值的100%。這可以通過(guò)一種簡(jiǎn)單的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，即根據(jù)橫向加速度b使對(duì)應(yīng)于行駛在彎道外側(cè)的長(zhǎng)輪的傳動(dòng)力矩M1a的性能曲線適當(dāng)上升，而使對(duì)應(yīng)于行駛在彎道內(nèi)側(cè)的后輪的傳動(dòng)力矩M7i性能曲線下降正如對(duì)應(yīng)于行駛在彎道內(nèi)側(cè)的后輪的傳動(dòng)力矩M7i性能曲線所顯示的那樣，其傳動(dòng)力矩也可以降至零。
按照?qǐng)D5根據(jù)橫向加速度控制傳動(dòng)力矩可在接近車輪粘著力極限的情況下通過(guò)適當(dāng)選擇上面所提到過(guò)的、由圖3解釋的根據(jù)輪負(fù)荷減少傳動(dòng)力矩的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然，在圖5的方法中也可以逐個(gè)地監(jiān)視車輪的滑動(dòng)情況，這是為了在可能出現(xiàn)超過(guò)粘著極限這種情況時(shí)考慮到防滑調(diào)節(jié)可減少輸給傳動(dòng)輪的總傳動(dòng)功率。
如圖1所示，為了得知橫向加速度，在用點(diǎn)劃線表示的車體61上裝有一個(gè)或多個(gè)橫向加速度傳感器63，這些傳感器可測(cè)出垂直于汽車縱軸的橫向加速度的大小和征兆。較合理的是在汽車前軸3的區(qū)域內(nèi)至少安裝一個(gè)橫向加速度傳感器63，這樣做的優(yōu)點(diǎn)是可以迅速感應(yīng)。此外，為了通過(guò)橫向加速度傳感器直接得知橫向加速度，也可從其他傳感器的信息、尤其是從感知汽車行駛速度的傳感器65和轉(zhuǎn)向角傳感器59中得出橫向加速度。
上面所提到并已解釋的借助于產(chǎn)生一個(gè)偏擺力矩來(lái)改善自身操作性能的方案也可用于提高開(kāi)始進(jìn)入彎道需要轉(zhuǎn)向時(shí)的轉(zhuǎn)向靈敏度。根據(jù)用傳感器59所測(cè)得的轉(zhuǎn)向角和/或轉(zhuǎn)向角隨時(shí)間的改變可以得知開(kāi)始轉(zhuǎn)向及在彎道上進(jìn)入穩(wěn)定行駛的情況。在車輛行駛期間，行駛控制器21控制一個(gè)有利于在彎道上轉(zhuǎn)向的偏擺力矩，使其符合圖4中所描述的傳動(dòng)方式。應(yīng)該懂得，借助于加速度傳感器或類似的檢測(cè)元件也可得知開(kāi)始轉(zhuǎn)向及在彎道上已進(jìn)入穩(wěn)定行駛的情況。
同樣，側(cè)向風(fēng)力也在汽車上產(chǎn)生偏擺力矩，這種力矩也會(huì)影響汽車行駛方向的穩(wěn)定性。如圖1所示，在汽車上沿汽車縱軸方向分散地設(shè)置了若干測(cè)壓傳感器67。行駛控制器21從測(cè)壓信息差中確定出一個(gè)代表風(fēng)偏擺力矩的信息，并控制傳動(dòng)輪的傳動(dòng)力矩，從而產(chǎn)生一個(gè)抵消風(fēng)偏擺力矩的偏擺力矩。以這種方式汽車能繞其豎軸保持原來(lái)的行駛方向。此外，還可通過(guò)加速度傳感器，例如偏擺速度傳感器或加速度傳感器中的其它適于測(cè)量偏擺力矩的裝置來(lái)確定風(fēng)偏擺力矩。
在彎道上行駛期間駕駛員若突然改變控制踏板的位置，例如駕駛員認(rèn)為在彎道上行駛得太快而突然改變控制踏板的位置，接著，在彎道上行駛期間他又突然松開(kāi)控制踏板25，這樣就可能對(duì)行駛性能產(chǎn)生不希望的負(fù)荷改變響應(yīng)，這種響應(yīng)可以一直進(jìn)行到汽車滑向一旁。例如松開(kāi)前軸3上的氣體控制踏板時(shí)汽車會(huì)顛簸，隨之而來(lái)的是前軸的輪負(fù)荷增加而后軸的輪負(fù)荷減小。此外，在傳統(tǒng)的傳動(dòng)中，目前以推動(dòng)運(yùn)行方式工作的內(nèi)燃機(jī)附加有制動(dòng)力矩，該力矩使后輪進(jìn)一步接近粘著極限，會(huì)導(dǎo)致汽車滑向一旁。為了避免這類負(fù)荷變換反應(yīng)，車輛在彎道上行駛期間行駛控制器21應(yīng)對(duì)控制踏板位置的改變有所反應(yīng)，并控制前軸3和后軸5之間傳動(dòng)力矩的分配使之有利于前軸3。由于松開(kāi)控制踏板25，傳動(dòng)力矩減小，而首先是后軸5的傳動(dòng)力矩減小緊接著前軸3的傳動(dòng)力矩也可能減小。反之，若控制踏板25朝最大油門位置方向變化，那么首先是前軸3的傳動(dòng)力矩加大。由于駕駛員需要改變傳動(dòng)力矩而引起前軸3和后軸5上傳動(dòng)力矩分配的變化可通過(guò)行駛控制器21進(jìn)行控制，例如用一個(gè)時(shí)間繼電器控制汽車達(dá)到新的穩(wěn)定行駛狀況的時(shí)間。這種對(duì)前軸3有利的傳動(dòng)力矩重新分配在動(dòng)態(tài)負(fù)荷變動(dòng)情況下可提高汽車?yán)@豎軸的穩(wěn)定性，而且在接近車輪粘著力極限范圍對(duì)性能控制更方便。
彎道行駛期間由于系統(tǒng)誤差或傳動(dòng)裝置類似的電量引起的傳動(dòng)力矩分配發(fā)生變化時(shí)也可能產(chǎn)生不希望的負(fù)荷變換反應(yīng)。此時(shí)，各種可能出現(xiàn)的誤差對(duì)汽車安全行駛所產(chǎn)生的后果是不同的，因而以傳統(tǒng)方式監(jiān)視系統(tǒng)誤差中電量的行駛控制器21應(yīng)根據(jù)誤差的重要性或優(yōu)先該考慮的誤差控制誤差量。行駛控制器21尤其應(yīng)對(duì)不同車輪上出現(xiàn)的系統(tǒng)誤差作出不同反應(yīng)。引起在彎道外側(cè)行駛的、具有最大粘著力極限的前輪的傳動(dòng)力矩?fù)p耗的系統(tǒng)誤差用顯著減少總傳動(dòng)力矩來(lái)響應(yīng)行駛控制器21，就象在彎道上行駛的后輪的傳動(dòng)力矩有損耗的情況一樣。使彎道外側(cè)的后驅(qū)動(dòng)輪和彎道內(nèi)側(cè)的前驅(qū)動(dòng)輪以優(yōu)先順序響應(yīng)成居中狀態(tài)。根據(jù)這類已知的系統(tǒng)誤差可以全部或者僅只部分地減小傳動(dòng)力矩。為了在突然改變時(shí)盡最大可能地減小負(fù)荷變換反應(yīng)，使行駛控制器21減小各車輪的傳動(dòng)力矩在這種情況下用一個(gè)固定的時(shí)間常數(shù)減小總傳動(dòng)力矩使之與預(yù)先確定的變更曲線相符是合適的。圖6示出了在時(shí)間段t1內(nèi)傳動(dòng)力矩M以恒定速率減小的時(shí)間曲線。行駛控制器21根據(jù)用行駛速度傳感器65測(cè)出的行駛速度給定出時(shí)間段t1，例如在時(shí)間段t1內(nèi)行駛速度不斷降低，因而在系統(tǒng)誤差一定的條件下傳動(dòng)力矩也減小，行駛速度越高，傳動(dòng)力矩減少越迅速。
此外，如圖1所示，從縱向加速度傳感器所獲得的信息也可能影響汽車的橫向動(dòng)力，例如圖1中用69表示這些傳感器。
權(quán)利要求
1.在汽車縱軸(37)兩側(cè)至少各有一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪(1，7)的汽車傳動(dòng)裝置，包括一臺(tái)內(nèi)燃機(jī)(13)，一臺(tái)由內(nèi)燃機(jī)(13)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)裝置(11)，用于分別驅(qū)動(dòng)輪(1，7)的電機(jī)(9)以及一個(gè)控制由發(fā)電機(jī)裝置(11)輸入到各電機(jī)(9)中的電功率大小的電子控制器(15，19，21)，其特征在于該控制器(15，19，21)配有輪負(fù)荷測(cè)量部件(39；51；53；55)，此部件可確定各驅(qū)動(dòng)輪(1，7)的瞬時(shí)輪負(fù)荷的大?。豢刂破?15，19，21)根據(jù)所測(cè)得的由電機(jī)(9)驅(qū)動(dòng)的車輪(1，7)的瞬時(shí)輪負(fù)荷控制輸入各臺(tái)電機(jī)(9)的電功率，因而控制器(15，19，21)隨由電機(jī)(9)驅(qū)動(dòng)的車輪(1，7)的輪負(fù)荷增加而加大輸入個(gè)別電機(jī)(9)的電功率，并隨輪負(fù)荷的降低而減少輸入個(gè)別電機(jī)的電功率。
2.如權(quán)利要求1所述的傳動(dòng)裝置，其特征在于控制器(15，19，21)將由發(fā)電機(jī)裝置(11)供給全部電機(jī)(9)的總功率保持在某一給定值上，并根據(jù)驅(qū)動(dòng)輪(1，7)的輪負(fù)荷控制輸給電機(jī)(9)的電功率的分配。
3.如權(quán)利要求1或2所述的傳動(dòng)裝置，其特征在于上述控制器(15，19，21)配有根據(jù)輪負(fù)荷給定或確定由各驅(qū)動(dòng)輪產(chǎn)生的輪胎接地面上的合力的最大值的部件(21，29);控制器(15，19，21)控制輸入各電機(jī)(9)的電功率使得上述合力小于最大值。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的傳動(dòng)裝置，其特征在于當(dāng)計(jì)算值超過(guò)驅(qū)動(dòng)輪(1，7)中的某一車輪的最大輪負(fù)荷時(shí)，控制器(15，19，21)減小由電機(jī)(9)提供給該輪(1，7)的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，并使至少一個(gè)其它車輪(1，7)的電機(jī)(9)的傳動(dòng)力矩加大。
5.如權(quán)利要求4所述的傳動(dòng)裝置，其特征在于控制器(15，19，21)使所有其它電機(jī)(9)的傳動(dòng)力矩加大。
6.如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的傳動(dòng)裝置，其特征在于上述輪負(fù)荷測(cè)量部件包括安裝在驅(qū)動(dòng)輪(1，7)的車輪懸置部件(4)上的傳感器(39;51，53)，每個(gè)傳感器確定一個(gè)代表輪負(fù)荷的量，尤其是直接確定出由彈簧懸掛裝置(43)和/或緩沖器(45)傳遞的力。
7.如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的傳動(dòng)裝置，其特征在于輪負(fù)荷測(cè)量部件包括安裝在驅(qū)動(dòng)輪(1，7)的車輪懸置部件(47)上的傳感器(55)，每個(gè)傳感器確定一個(gè)與輪負(fù)荷有關(guān)的量，尤其是根據(jù)大小和/或時(shí)間變化確定與輪負(fù)荷有關(guān)的彈簧行程，據(jù)此再計(jì)算出代表輪負(fù)荷的量。
8.在汽車縱軸(37)兩側(cè)至少各有一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪(1，7)的汽車傳動(dòng)裝置，包括一臺(tái)內(nèi)燃機(jī)(13)，一臺(tái)由內(nèi)燃機(jī)(13)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)裝置(11)，用于分別驅(qū)動(dòng)輪(1，7)的電機(jī)(9)以及一個(gè)控制由發(fā)電機(jī)裝置(11)輸入到各電機(jī)(9)中的電功率大小的電子控制器(15，19，21)，尤其是按權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的傳動(dòng)裝置，其特征在于該控制器(15，19，21)配有測(cè)量彎道行駛的彎道行駛測(cè)量部件(59，63);在彎道行駛期間為了產(chǎn)生影響自身操作性能的偏擺力矩，控制器(15，19，21)改變輸入裝置在縱軸(37)對(duì)側(cè)上的車輪(1，7)的電機(jī)(9)的電功率的分配使得在汽車縱軸(37)的彎道外側(cè)上至少一個(gè)車輪(1a，7a)的傳動(dòng)力矩增加，和/或在汽車縱軸(37)的彎道內(nèi)側(cè)上至少一個(gè)車輪(1i，7i)的傳動(dòng)力矩減小。
9.如權(quán)利要求8所述的傳動(dòng)裝置，其特征在于控制器(15，19，21)控制設(shè)置在一根共同的傳動(dòng)軸(3，5)上的車輪(1，7)電機(jī)(9)的電功率，使得在該傳動(dòng)軸(3.5)上的彎道外側(cè)輪(1a，7a)的傳動(dòng)力矩與在該傳動(dòng)軸(3.5)上的彎道內(nèi)側(cè)輪(1i，7i)的傳動(dòng)力矩之比大體上為大于1的給定值。
10.如權(quán)利要求8或9所述的傳動(dòng)裝置，其特征在于汽車至少有一根前傳動(dòng)軸(3)和一根后傳動(dòng)軸(5);控制器(15，19，21)控制前(3)、后(5)傳動(dòng)軸的電機(jī)(9)的電功率，使得后傳動(dòng)軸(5)的傳動(dòng)力矩之和與前傳動(dòng)軸(3)的傳動(dòng)力矩之和的比基本上為一個(gè)給定值。
11.如權(quán)利要求8-10所述的傳動(dòng)裝置，其特征在于控制器(15，19，21)控制輸入各電機(jī)(9)的電功率，使得當(dāng)個(gè)別電機(jī)(9)的電功率變化時(shí)，全部驅(qū)動(dòng)輪(1，7)的電機(jī)(9)的傳動(dòng)力矩之和大體維持不變。
12.按權(quán)利要求8-12中任一項(xiàng)所述的傳動(dòng)裝置，其特征在于控制器(15，19，21)配有橫向加速度測(cè)量部件(63;59;65)，該部件測(cè)出作用在汽車上的橫向加速度的大小和/或方向;控制器(15，19，21)根據(jù)所測(cè)出的橫向加速度控制各單個(gè)電機(jī)(9)所得到的電功率的分配和/或驅(qū)動(dòng)輪(1，7)的傳動(dòng)力矩之比，使得彎道外側(cè)輪(1a，7a)的傳動(dòng)力矩與同一傳動(dòng)軸(3，5)上彎道內(nèi)側(cè)輪(1i，7i)的傳動(dòng)力矩之比隨橫向加速度不斷增加而增大，和/或使前輪(1)的傳動(dòng)力矩與在汽車縱軸(37)的同側(cè)上的后輪(7)的傳動(dòng)力矩之比隨橫向加速度不斷增加而增大。
13.如權(quán)利要求12所述的傳動(dòng)裝置，其特征在于上述橫向加速度測(cè)量部件至少直接測(cè)量一個(gè)橫向加速度，最好在前輪(1)的附近內(nèi)設(shè)置橫向加速度傳感器(63)。
14.如權(quán)利要求12或13所述的傳動(dòng)裝置，其特征在于上述橫向加速度測(cè)量部件根據(jù)用傳感器(59，65)測(cè)出的汽車的行駛速度及汽車轉(zhuǎn)向輪(1)的轉(zhuǎn)向角計(jì)算出橫向加速度。
15.如權(quán)利要求8-14中任一項(xiàng)所述的傳動(dòng)裝置，其特征在于控制器配有測(cè)量汽車縱向的加速度的部件，最好至少設(shè)置一個(gè)測(cè)量縱向加速度的縱向加速度傳感器(69)。
16.在汽車縱軸(37)兩側(cè)至少各有一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪(1，7)的汽車傳動(dòng)裝置，包括一臺(tái)內(nèi)燃機(jī)(13)，一臺(tái)由內(nèi)燃機(jī)(13)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)裝置(11)，用于分別驅(qū)動(dòng)各驅(qū)動(dòng)輪(1，7)的電機(jī)(9)以及一個(gè)控制由發(fā)電機(jī)裝置(11)輸入到各電機(jī)(9)中的電功率大小的電子控制器(15，19，21)，尤其是根據(jù)權(quán)利要求1-15中任一項(xiàng)所述的傳動(dòng)裝置，其特征在于控制器(15，19，21)配有轉(zhuǎn)向角測(cè)量部件(59)，該部件測(cè)量汽車轉(zhuǎn)向輪(1)的轉(zhuǎn)向角和/或轉(zhuǎn)向角隨時(shí)間的變化情況;控制器(15，19，21)至少控制輸入一臺(tái)電機(jī)(9)的電功率，使得在轉(zhuǎn)向過(guò)程開(kāi)始直到達(dá)到在彎道上穩(wěn)定行駛的過(guò)程中產(chǎn)生一個(gè)有利于轉(zhuǎn)向過(guò)程開(kāi)始的偏擺力矩。
17.在汽車縱軸(37)兩側(cè)至少各有一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪(1，7)的電機(jī)(9)以及一個(gè)控制由發(fā)電機(jī)裝置(11)輸入到各電機(jī)(9)中的電功率大小的電子控制器(15，19，21)，尤其是根據(jù)權(quán)利要求1-16中任一項(xiàng)所述的傳動(dòng)裝置，其特征在于控制器(15，19，21)配有測(cè)量由側(cè)風(fēng)引起的風(fēng)偏力矩的風(fēng)偏力矩測(cè)量部件(67，63，69);控制器(15，19，21)改變其中的至少一臺(tái)電機(jī)(9)的電功率，致使產(chǎn)生一個(gè)克服風(fēng)偏力矩并與汽車的豎軸有聯(lián)系的偏擺力矩，在這種情況下，汽車縱軸(37)一側(cè)上的至少一個(gè)車輪(1，7)的傳動(dòng)力矩增加和/或汽車縱軸(37)的另一側(cè)至少一個(gè)車輪(1，7)的傳動(dòng)力矩減小，甚至可減少到與反向的傳動(dòng)力矩范圍內(nèi)。
18.如權(quán)利要求17所述的傳動(dòng)裝置，其特征在于上述風(fēng)偏力矩測(cè)量部件包括若干沿汽車縱軸方向、彼此相距一定間隔地安裝的氣流全壓頭傳感器(67)。
19.如權(quán)利要求17或18中任一項(xiàng)所述的傳動(dòng)裝置，其特征在于風(fēng)偏力矩測(cè)量部件包括至少一個(gè)橫向加速度傳感器和/或至少一個(gè)測(cè)量汽車橫向加速度和/或縱向加速度的加速度傳感器(63，69)。
20.在汽車縱軸(37)兩側(cè)至少各有一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪(1，7)的汽車傳動(dòng)裝置包括一臺(tái)內(nèi)燃機(jī)(13)，一臺(tái)由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)裝置(11)，用于分別驅(qū)動(dòng)輪(1，7)的電機(jī)(9)以及一個(gè)控制由發(fā)電機(jī)裝置(11)輸入到各電機(jī)(9)中的電功率大小的電子控制器(15，19，21)，根據(jù)用傳感器(23)所測(cè)出的汽車控制踏板(25)的位置來(lái)控制輸入電機(jī)的總電功率，尤其是根據(jù)權(quán)利要求1-19中任一項(xiàng)所述的傳動(dòng)裝置，其特征在于控制器(15，19，21)配有測(cè)量汽車彎道行駛狀況的彎道行駛測(cè)量部件(59;63)，汽車在彎道上行駛期間，控制器響應(yīng)控制踏板位置的改變，至少在由控制踏板位置變化確定部分加速度時(shí)或者最好是確定部分加速度的相位時(shí)，控制前傳動(dòng)軸(3)的電機(jī)(9)與后傳動(dòng)軸(5)之間的電功率的分配，使前傳動(dòng)軸(3)的車輪(1)得到的傳動(dòng)力矩之比增加。
21.如權(quán)利要求20所述的傳動(dòng)裝置，其特征在于當(dāng)控制踏板位置朝空檔那邊變化時(shí)，控制器(15，19，20)首先僅減小后傳動(dòng)軸的傳動(dòng)力矩和/或當(dāng)控制踏板朝最大油門位置那邊改變時(shí)，控制器(15，19，20)首先僅增大前傳動(dòng)軸(3)的力矩。
22.如權(quán)利要求20或21所述的傳動(dòng)裝置，其特征在于控制器(15，19，21)包括用于限制速度和/或用于在時(shí)間上對(duì)由控制踏板位置改變而造成功率比的變化進(jìn)行限制的限制部件(21)。
23.如權(quán)利要求22所述的傳動(dòng)裝置，其特征在于控制器(15，19，21)響應(yīng)汽車的行駛速度，限制部件(21)隨行駛速度不斷增加而提高變化速度。
24.在汽車縱軸(37)兩側(cè)至少各有一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪(1，7)的汽車傳動(dòng)裝置，包括一臺(tái)內(nèi)燃機(jī)(13)，一臺(tái)由內(nèi)燃機(jī)(13)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)裝置(11)，用于分別驅(qū)動(dòng)各驅(qū)動(dòng)輪(1，7)的電機(jī)(9)以及一個(gè)控制由發(fā)電機(jī)裝置(11)輸入各電機(jī)(9)中的電功率大小的電子控制器(15，19，21)，尤其是根據(jù)權(quán)利要求1-23所述的傳動(dòng)裝置，其特征在于控制器(15，19，21)配有測(cè)量傳動(dòng)裝置電子部件的系統(tǒng)誤差的誤差檢測(cè)部件(21)，控制器(15，1921)還配有測(cè)量彎道行駛的彎道行駛部件(59，63)，汽車在彎道上行駛期間出現(xiàn)系統(tǒng)誤差時(shí)，控制器(15，19，21)至少減小一臺(tái)電機(jī)(9)的輸入功率，而功率減小的范圍應(yīng)該如此地控制根據(jù)哪個(gè)車輪(1，7)存在系統(tǒng)誤差，功率的減小量按照后面的彎道內(nèi)側(cè)輪(1i)、前面的彎道內(nèi)側(cè)輪(1i)和/或后面的彎道外側(cè)輪(7a)、前面的彎道外側(cè)輪(1a)的順序加大。
25.如權(quán)利要求24所述的傳動(dòng)裝置，其特征在于控制器(15，19，21)立即減小電功率。
26.如權(quán)利要求24所述的傳動(dòng)裝置，其特征在于控制器(15，19，21)按給定的變化速度減小電功率。
27.如權(quán)利要求26所述的傳動(dòng)裝置，其特征在于控制器(15，19，21)通過(guò)傳感器(65)檢測(cè)汽車的行駛速度并隨行駛速度的不斷增加而增加變化速度的大小。
全文摘要
本發(fā)明涉及汽車傳動(dòng)裝置，汽車縱軸兩側(cè)至少各有一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪(1，7)，該裝置包括一臺(tái)內(nèi)燃機(jī)(13)，一臺(tái)由內(nèi)燃機(jī)(13)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)裝置(11)，用于分別驅(qū)動(dòng)各驅(qū)動(dòng)輪(1，7)的電機(jī)以及一個(gè)控制由發(fā)電機(jī)裝置(11)輸入到各電機(jī)(9)中的電功率大小的控制器(15、19、21)控制各驅(qū)動(dòng)輪(1，7)的傳動(dòng)力矩的大小及分配，致使通過(guò)偏擺力矩來(lái)控制汽車的自身調(diào)節(jié)性能，例如根據(jù)汽車的橫向加速度或根據(jù)由側(cè)風(fēng)而產(chǎn)生的風(fēng)偏力矩的大小來(lái)實(shí)現(xiàn)控制。通過(guò)測(cè)量各驅(qū)動(dòng)輪的輪負(fù)荷可得知車輪的附著力極限并按提高牽引力的想法控制電機(jī)。
文檔編號(hào)B60K1/02GK1074869SQ92112848
公開(kāi)日1993年8月4日 申請(qǐng)日期1992年10月4日 優(yōu)先權(quán)日1991年10月4日
發(fā)明者烏沃·阿德勒, 漢斯-尤根·德萊克瑟, 蒂特·盧茨, 弗蘭茨·納格勒, 馬丁·奧克斯, 斯泰凡·施堡爾德, 漢斯-約歇姆·施米特-伯旅肯, 沃夫?qū)さ倮? 米歇爾·瓦格納, 霍爾格·維斯特道夫, 賴納·維克納柯, 曼弗賴德·律德?tīng)?申請(qǐng)人:曼內(nèi)斯曼股份公司