DE69834162T2

DE69834162T2 - Fahrzeugdynamiksteuerungssystem

Info

Publication number: DE69834162T2
Application number: DE69834162T
Authority: DE
Inventors: Koji Mitaka-shi Matsuno; Munenori Mitaka-shi Matsuura; Toshihiro Shinjuku-ku Konno; Akira Mitaka-shi Takahashi; Atsushi Mitaka-shi Mine
Original assignee: Fuji Jukogyo KK; Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1997-10-21
Filing date: 1998-10-21
Publication date: 2007-03-08
Anticipated expiration: 2018-10-22
Also published as: EP0911234B1; JPH11115554A; JP3850530B2; DE69834162D1; EP0911234A3; EP0911234A2; US6219609B1

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeugdynamiksteuerungssystem, wobei eine Fahrzeugbewegungssteuerungsvorrichtung des Systems seine Steuercharakteristik gemäß einer Krümmung einer zu befahrenden Straße ändert.
In jüngster Zeit sind mehrere Typen von Fahrzeugbewegungssteuerungsvorrichtungen entwickelt und in die Praxis umgesetzt worden, z.B. eine Bremsensteuerungsvorrichtung, die die Fahrzeugfahrtstabilität durch Ausüben einer Bremskraft auf ein geeignetes Rad unter Berücksichtigung von Reaktionskräften bei einer Kurvenfahrt oder ähnlichen Parametern verbessert, eine Differentialbegrenzungssteuerungsvorrichtung für das linke/rechte Rad zum Steuern einer Begrenzung der Differentialwirkung für ein linkes und ein rechtes Rades in Abhängigkeit von Fahrzuständen und eine Kraftverteilungssteuerungsvorrichtung, die durch Steuern einer Differentialbegrenzung eines Mitteldifferentials basierend auf Fahrzuständen ein Antriebsdrehmoment in vorgegebenen Verhältnissen auf die Vorder- und Hinterräder verteilt.
Beispielsweise ist in der JP-A-70561/1990 eine Bremsensteuerungsvorrichtung beschrieben, die einen Giergeschwindigkeit-Sollwert mit einem Giergeschwindigkeit-Istwert eines Fahrzeugs vergleicht, die Fahrzeugdynamikcharakteristik als Untersteuerungszustand oder Übersteuerungszustand bezüglich des Giergeschwindigkeit-Sollwertes bestimmt und dann eine korrigierende Bremskraft auf ein äußeres Rad ausübt, wenn ein Übersteuerungszu stand bestimmt wird, oder auf ein inneres Rad, wenn ein Untersteuerungszustand bestimmt wird, so dass der Giergeschwindigkeit-Istwert dem Giergeschwindigkeit-Sollwert gleicht, wodurch die Fahrzeugstabilität verbessert wird.
Weil die vorstehend erwähnten Funktionen der Fahrzeugbewegungssteuerungsvorrichtung Korrektursteuerungen gemäß erfassten aktuellen Fahrzuständen sind, d.h. Steuerungen zum Stabilisieren der Fahrzeugbewegung werden ausgeführt, wenn instabile Fahrzustände erfasst werden, bestehen bei ihnen inhärent Probleme hinsichtlich der Vermeidung instabiler Fahrzustände.
Wenn ein Fall betrachtet wird, in dem ein Fahrer einen vorausliegenden Kurvenabschnitt erfasst und das Fahrzeug mit einer der herkömmlichen Fahrzeugbewegungssteuerungsvorrichtungen ausgestattet ist, werden alle Maßnahmen, die für eine geeignete Fahrt entlang des Kurvenabschnitts ergriffen werden sollten, dem Fahrer überlassen. Wenn das Fahrzeug in den Kurvenabschnitt einfährt und der Fahrer ungeeignete Maßnahmen ergreift, tritt ein instabiler Fahrzustand auf, woraufhin die Fahrzeugbewegungssteuerungsvorrichtungen aktiviert werden, d.h., die Steuerung erfolgt verzögert.
In der US-A-5315295 ist ein Fahrzeuggeschwindigkeitssteuerungssystem beschrieben, das in Kombination mit einem Fahrzeugnavigationssystem verwendet wird, um während der Fahrt des Fahrzeugs die Position des Fahrzeugs auf einer Straßenkarte anzuzeigen und mit der Straße in Beziehung stehende Information bereitzustellen, einschließlich Information über Kurven der Straße. Das Fahrzeuggeschwindigkeitssteuerungssystem empfängt mit Kurven einer Straße, auf der das Fahrzeug fährt, z.B. mit dem Krümmungsradius, in Beziehung stehende Information, wenn das Fahrzeugnavigationssystem anzeigt, dass die Fahrzeugposition sich vor einer Kurve befindet. Das System berechnet eine Fahrzeuggrenzge schwindigkeit, bei der das Fahrzeug die Kurve sicher durchfahren kann, basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Kurvenkrümmungsradius. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit höher ist als die Fahrzeuggrenzgeschwindigkeit, erzeugt das Fahrzeuggeschwindigkeitssteuerungssystem eine Warnung und/oder bremst das Fahrzeug automatisch ab, oder schließt automatisch eine Drosselklappe des Fahrzeugs, um zu veranlassen, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit die Fahrzeuggrenzgeschwindigkeit unterschreitet.
Kurze Beschreibung der Erfindung
Durch die vorliegende Erfindung wird ein Fahrzeugdynamiksteuerungssystem bereitgestellt, das einen vorausliegenden Kurvenabschnitt im voraus schätzen kann, entsprechende Fahrzeugbewegungssteuerungsvorrichtungen aktiviert und veranlasst, dass sie geeignet arbeiten, so dass eine geeignete Durchfahrt durch die Kurve ermöglicht wird, einschließlich des Eintritts in die Kurve und des Austritts aus der Kurve.
Durch die vorliegende Erfindung wird ein Dynamiksteuerungssystem für ein Fahrzeug mit einem am Fahrzeug montierten Seitenbeschleunigungssensor zum Erfassen einer Beschleunigung des Fahrzeugs in Seitenrichtung und zum Erzeugen eines Seitenbeschleunigungssignals und einer im Fahrzeug montierten Navigationsvorrichtung mit einer GPS- (Global Positioning System) Einrichtung zum Erzeugen einer Fahrzeugpositionsinformation durch Empfangen von Funkwellensignalen von Weltraumsatelliten und zum Ausgeben eines Positionssignals bereitgestellt; gekennzeichnet durch: eine auf das Positionssignal ansprechende Kurveninformationsberechnungseinrichtung zum Abrufen von Information über eine Kurve, die das Fahrzeug durchfahren wird, unter Bezug auf in einer Speichereinrichtung gespeicherte Daten und zum Ausgeben eines Informationssignals; eine Fahrzeugdynamiksteuerungseinrich tung, die auf das Informationssignal und das Seitenbeschleunigungssignal anspricht und dazu geeignet ist, eine dynamische Bewegung des Fahrzeugs auf einen optimalen Fahrzustand zu steuern und ein Dynamiksteuerungssignal zu erzeugen; und eine auf das Positionssignal und das Informationssignal ansprechende Fahrzeugbewegungsänderungseinrichtung zum Ändern der dynamischen Bewegung innerhalb eines vorgegebenen Abstands vor dem Eintritt in die Kurve, um eine Lenkfähigkeit durch Erhöhen einer Empfindlichkeit der Fahrzeugdynamiksteuerungseinrichtung und eine Fahrzeugstabilität durch Ändern eines Übertragungsdrehmoments der Fahrzeugdynamiksteuerungseinrichtung während einer Fahrt durch die Kurve zu verbessern.
Erfindungsgemäß wird ferner ein vorstehend erwähntes Fahrzeugdynamiksteuerungssystem bereitgestellt, wobei die Fahrzeugbewegungsänderungseinrichtung die Charakteristik der Fahrzeugdynamiksteuerungseinrichtung in eine Charakteristik ändert, die für eine Lage- oder Fahrtstabilisierung des Fahrzeugs vorteilhaft ist, während das Fahrzeug eine Kurve durchfährt und sich innerhalb eines vorgegebenen Abstands vom Kurvenende befindet, und in eine Charakteristik, die für eine Kurvenfahrt vorteilhaft ist, wenn das Fahrzeug eine Kurve durchfährt und sich vor dem vorgegebenen Abstand zum Kurvenende befindet.
Erfindungsgemäß wird ferner ein vorstehend erwähntes Fahrzeugdynamiksteuerungssystem bereitgestellt, wobei die Fahrzeugdynamiksteuerungseinrichtung mindestens eine der folgenden Einrichtungen ist: eine Bremsensteuerung zum Ausüben einer Bremskraft auf ein ausgewähltes Rad basierend auf Fahrzeugfahrzuständen, eine Differentialbegrenzungssteuerung für ein linkes/rechtes Rad zum Steuern der Differentialbegrenzungskraft zwischen linken und rechten Rädern basierend auf Fahrzeugfahrzuständen, und eine Kraftvertei lungssteuerung zum Verteilen des Antriebsdrehmoments auf Vorder- und Hinterräder in vorgegebenen Verhältnissen durch Steuern der Differentialbegrenzung eines Mitteldifferentials basierend auf Fahrzeugfahrzuständen.
Erfindungsgemäß wird ferner ein vorstehend erwähntes Fahrzeugdynamiksteuerungssystem bereitgestellt, wobei die Fahrzeugdynamiksteuerungseinrichtung die Bremsensteuerung ist und eine Änderung einer Charakteristik der Fahrzeugdynamiksteuerungseinrichtung in eine für eine Kurvenfahrt vorteilhafte andere Charakteristik durch Ändern eines eine Empfindlichkeit spezifizierenden Steuerparameters implementiert wird.
Erfindungsgemäß wird ferner ein vorstehend erwähntes Fahrzeugdynamiksteuerungssystem bereitgestellt, wobei die Fahrzeugdynamiksteuerungseinrichtung die Differentialbegrenzungssteuerungseinrichtung für das linke/rechte Rad ist und die Änderung der Charakteristik der Fahrzeugdynamiksteuerungseinrichtung in eine für eine Kurvenfahrt vorteilhafte andere Charakteristik durch eine schwächere Begrenzung der Differentialwirkung zwischen den linken und rechten Rädern und umgekehrt implementiert wird, d.h. die Änderung der Charakteristik der Fahrzeugdynamiksteuerungseinrichtung in eine zur Lage- oder Fahrtstabilisierung des Fahrzeugs vorteilhafte andere Charakteristik wird durch eine stärkere Begrenzung der Differentialwirkung zwischen dem linken und dem rechten Rades implementiert.
Erfindungsgemäß wird ferner ein vorstehend erwähntes Fahrzeugdynamiksteuerungssystem bereitgestellt, wobei die Fahrzeugdynamiksteuerungseinrichtung die Kraftverteilungssteuerung zum Steuern der Differentialbegrenzungskraft eines Mitteldifferential ist und die Änderung der Charakteristik der Fahrzeugdynamiksteuerungseinrichtung in eine für eine Kurvenfahrt vorteilhafte andere Charakteristik implementiert wird, indem die Begrenzung der Differentialwirkung derart gesteuert wird, dass eine ungleichmäßige Drehmomentverteilung zwischen den Vorder- und den Hinterrädern erhalten wird, während die Änderung der Charakteristik der Fahrzeugdynamiksteuerungseinrichtung in eine für eine Fahrtstabilisierung vorteilhafte andere Charakteristik implementiert wird, indem die Begrenzung der Differentialwirkung derart gesteuert wird, dass eine gleichmäßige Drehmomentverteilung erhalten wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachstehend wird anhand eines Beispiels eine spezifische Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben; es zeigen:
1 ein Diagramm zum Darstellen der Gesamtkonfiguration eines erfindungsgemäßen Fahrzeugdynamiksteuerungssystems;
2 ein Blockdiagramm zum Darstellen einer Konfiguration einer Bremsensteuerung;
3 ein Diagramm zum Darstellen der Konstruktion einer Schaltung zum Bereitstellen von Eingangssignalen für die Fahrzeugbewegungssteuerungsvorrichtung;
4 ein Diagramm zum Darstellen eines Beispiels einer Charakteristik eines Differentialbegrenzungsdrehmoments eines Mitteldifferentials;
5 ein Diagramm zum Darstellen eines Beispiels eines Giergeschwindigkeitsabweichungskorrekturwertes Δγ' als Funktion eines Seitenschlupfwinkels α;
6 ein Diagramm zum Darstellen von Fahrzeugbewegungen gemäß Bremssteuerungen;
7 ein Diagramm zum Darstellen von Beispielen von von einem Navigationsgerät erhaltenen Knotendaten;
8 ein Diagramm zum Darstellen der Bestimmung eines Kurvenradius einer vorausliegenden Kurve;
9 ein Diagramm zum Darstellen einer Korrektur des erhaltenen Kurvenradius der vorausliegenden Kurve;
10(a) bis (d) Diagramme zum Darstellen von vier Fällen in einem Datenreduktionsabschnitt; und
11 ein Ablaufdiagramm zum Darstellen einer Steuerung einer Fahrzeugbewegungssteuerungsvorrichtung.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Gemäß 1 wird eine durch einen in einem vorderen Abschnitt eines Fahrzeugs angeordneten Motor 1 übertragene Antriebskraft über eine Abtriebswelle 2a zu einem Drehmomentwandler und einem in der Nähe des Motors 1 angeordneten Automatikgetriebe 2 und ferner zu einem Mitteldifferential 3 übertragen.
Die Antriebskraft wird über eine hintere Antriebswelle 4, eine Kardanwelle 5 und ein Antriebsritzel 6 einem hinteren Differential 7 zugeführt und außerdem über ein antreibendes Übertragungszahlrad 8, ein angetriebenes Übertragungszahnrad 9 und eine vordere Antriebswelle 10, von der ein Teil eine Antriebsritzelwelle bildet, einem vorderen Differential 11 zugeführt. Der Drehmomentwandler und das Automatikgetriebe 2, das Mitteldifferential 3 und das vordere Differential 11 usw. sind in einem Gehäuse 12 integral aufgenommen.
Die dem hinteren Differential 7 zugeführte Antriebskraft wird über eine linke hintere Antriebswelle 13rl einem linken Hinterrad 14rl und über eine rechte hintere Antriebswelle 13rr einem rechten Hinterrad 14rr zugeführt. Die dem vorderen Differential 11 zugeführte Antriebskraft wird über eine linke vordere Antriebswelle 13fl einem linken Vorderrad 14fl und über eine rechte vordere Antriebswelle 13fr einem rechten Vorderrad 14fr zugeführt.
Das Mitteldifferential 3 weist einen ersten und einen zweiten Getriebezug auf. Ein erstes Sonnenrad 15 mit einem relativ großen Durchmesser steht mit mehreren ersten Ritzeln 16 mit einem jeweils kleinen Durchmesser in Eingriff, um den ersten Getriebezug zu bilden. Das erste Sonnenrad 15 ist auf der Abtriebswelle 2a zum Übertragen der Antriebskraft zum Mitteldifferential 3 ausgebildet. Ein zweites Sonnenrad 17 mit einem relativ kleinen Durchmesser steht mit mehreren zweiten Ritzeln 18 mit einem jeweils relativ großen Durchmesser in Eingriff, um den zweiten Getriebezug zu bilden. Das zweite Sonnenrad 17 ist auf der hinteren Antriebswelle 4 zum Übertragen der Antriebskraft auf die Hinterräder ausgebildet.
Das erste Ritzel 16 und das zweite Ritzel 18 sind auf einem Ritzelelement 19 als Einheit ausgebildet. Mehrere der Ritzelelemente 10, z.B. 3 (drei), werden durch feste Wellen auf einem Träger 20 drehbar gehalten.
Das vordere Ende des Trägers 20 ist mit dem antreibenden Übertragungsrad 8 zum Übertragen der Antriebskraft zu den Vorderrädern verbunden.
Die Abtriebswelle 2a ist von der Vorderseite im Träger 20 drehbar montiert, und die hintere Antriebswelle 4 ist von der Rückseite im Träger 20 drehbar montiert. Daher nimmt der Träger 20 das erste Sonnenrad 15 und das zweite Sonnenrad 17 in seinem Mittenabschnitt auf, wobei das erste Sonnenrad und das zweite Sonnenrad mit mehreren der ersten bzw. der zweiten Ritzel 16 und 18 der Ritzelelemente 19 in Eingriff stehen.
Dadurch wird ein Verbund-Planetengetriebe ohne Hohlrad gebildet. Das erste Sonnenrad 15 (Eingang), das mit den ersten Ritzeln 16 in Eingriff steht, verteilt die Antriebs kraft über die zweiten Ritzel 18 und das zweite Sonnenrad 17 zu einem Ausgangelement und über die die Ritzelelemente 19 und den Träger 20 zu einem anderen Ausgangselement.
Das Mitteldifferential 3 eines derartigen Verbund-Planetengetriebes ist dazu geeignet, ein gewünschtes Drehmomentverteilungsverhältnis durch geeignetes Setzen von Eingriffsteilkreisdurchmessern des ersten und des zweiten Ritzels 16 und 18 bzw. des ersten und des zweiten Sonnenrades 15 und 17 einzustellen.
Zwei Ausgangselemente des Mitteldifferentials 3, d.h. der Träger 20 und das Sonnenrad 17, sind durch eine Übertragungskupplung 21, die durch eine durch eine Kraftverteilungssteuerung gesteuerte hydraulische Mehrscheibenkupplung mit variabler Übertragungskapazität gebildet wird, indirekt verbunden.
Die Übertragungskupplung 21 besteht aus mehreren angetriebenen Scheiben 21a, die auf der hinteren Antriebswelle 3 montiert sind, die das zweite Sonnenrad 17 integral als Einheit aufweist, und mehreren auf dem Träger 20 montierten antreibenden Scheiben 21b, wobei die angetriebenen Scheiben 21a und die antreibenden Scheiben 21b alternierend angeordnet sind. Die Übertragungskupplung 21 wird durch einen (nicht dargestellten) Kolben und eine (nicht dargestellte) Druckplatte gedrückt oder freigegeben, die auf dem Gehäuse 12 montiert und durch einen Hydraulikdruck in einer (nicht dargestellten) Hydraulikdruckkammer betätigt werden, die mit einer durch die Kraftverteilungssteuerung 60 gesteuerten (nicht dargestellten) Hydraulikvorrichtung hydraulisch verbunden ist.
Wenn die Übertragungskupplung 21 ausgerückt (offen) ist, wird die Antriebskraft in einem durch das Mitteldifferential 3 gesetzten vorgegebenen Verhältnis verteilt. Wenn die Übertragungskupplung vollständig eingerückt ist, ist die Differentialfunktion deaktiviert, d.h. es wird ein direkter Verbindungszustand hergestellt, so dass das spezifizierte Verteilungsverhältnis aufgehoben wird.
Eine Druckkraft, d.h. ein der Übertragungskupplung 21 zugeführtes Übertragungsdrehmoment, wird durch die Kraftverteilungssteuerung 60 derart gesteuert, dass das Drehmomentverteilungsverhältnis sich von dem durch das Mitteldifferential spezifizierten Verhältnis, z.B. vorne 35/hinten 65, zu dem Drehmomentverteilungsverhältnis vorne 50/hinten 50 des direkten Verbindungszustands geändert werden. Dadurch wird eine Drehmomentverteilungssteuerung, d.h. eine Kraftverteilungssteuerung, bereitgestellt.
Das hintere Differential 7 weist das gleiche Verbund-Planetengetriebe auf wie das Mitteldifferential 3. Die Antriebskraft wird über das antreibende Ritzel 6 und ein auf einem Umfang eines drehbar gehaltenen Differentialgehäuses 31 angeordneten Kronenrad 32 zum Differentialgehäuse 31 übertragen.
Das Differentialgehäuse 31 nimmt einen drehbar gehaltenen Träger 34 auf, der zylindrisch ausgebildet ist, so dass seine linke Seite eine Kupplungstrommel 33a bildet. Die rechte hintere Abtriebswelle 13rr ist in den Träger 34 eingesetzt und damit verbunden.
Ein erstes Sonnenrad 35 mit einem relativ großen Durchmesser ist im Differentialgehäuse 31 angeordnet und damit verbunden und steht mit mehreren ersten Ritzeln 36 mit einem jeweils relativ kleinen Durchmesser in Eingriff, um den ersten Getriebezug zu bilden.
Außerdem ist im Differentialgehäuse 31 ein zweites Sonnenrad 37 mit einem relativ kleinen Durchmesser angeordnet, das auf dem Ende der in das Differentialgehäuse 31 eingeführten linken hinteren Antriebswelle 13rl ausgebildet ist. Das zweite Sonnenrad 37 steht mit mehreren zweiten Ritzeln 38 mit einem jeweils relativ großen Durchmesser in Eingriff, um den zweiten Getriebezug zu bilden.
Die ersten Ritzel 36 und die zweiten Ritzel 38 sind auf den Ritzelelementen 39 integral als Einheit ausgebildet. Mehrere der Ritzelelemente 39, z.B. 3 (drei), werden durch feste Wellen eines Trägers 34 drehbar gehalten.
Das Verbund-Planetengetriebe weist durch geeignetes Festlegen der Zähnezahl des ersten Sonnenrades 35, des zweiten Sonnenrades 37 und mehrerer der ersten und zweiten Ritzel 36 und 38, die um das erste Sonnenrad 35 und das zweite Sonnenrad 37 herum angeordnet sind, eine Differentialfunktion auf.
Das Verbund-Planetengetriebe stellt durch Festlegen der Eingriffsteilkreisdurchmesser des ersten und des zweiten Sonnenrades 35 und 37 und des ersten und des zweiten Ritzels 36 und 38 ein gleichmäßiges Drehmomentverteilungsverhältnis von links 50/rechts 50 als spezifizierte Drehmomentverteilung bereit.
Außerdem weist das Verbund-Planetengetriebe durch Erzeugen eines Differentialbegrenzungsdrehmoments proportional zur Stärke des Eingangsdrehmoments aufgrund von zwei Reibungskraftarten zwischen den Ritzelelementen 39 und dem Träger 34 eine inhärente Differentialbegrenzungsfunktion auf. Eine Reibungskraftart wird durch das Reibungsdrehmoment erzeugt, das an den Rändern der Ritzelelemente 39 aufgrund der Restaxialkraft auftritt, die ein Ergebnis eines Ausgleichs von jeweiligen Axialkräften ist, die im ersten Getriebezug und im zweiten Getriebezug auftreten, indem das erste Sonnenrad 35 und die Ritzel 36 bzw. das zweite Sonnenrad 35 und die Ritzel 38 derartig ausgebildet werden, dass die Zahnräder entgegengesetzte und verschiedene Axialkräfte erzeugen, z.B. als Schrägzahnräder mit verschiedenen Neigungswinkeln für den ersten Getriebezug bzw. den zweiten Getriebezug.
Eine zweite Reibungskraftart wird durch das Reibungsdrehmoment erzeugt, das an der Achsenöffnung der Ritzelelemente 39 aufgrund der Druckkraft gegen die feste Welle des Trägers 34 durch eine zusammengesetzte Kraft aus Abstoßungs- und Tangentialkräften auftritt, die durch die Eingriffe des ersten und des zweiten Sonnenrades 35 und 37 bzw. des ersten und des zweiten Ritzels 36 und 38 verursacht werden.
Eine Kupplungsnabe 33b ist auf der linken hinteren Antriebswelle 13rl an einem Abschnitt davon angeordnet, der positionsmäßig der Kupplungstrommel 33a des Trägers 34 entspricht. Mehrere antreibende Scheiben und mehrere angetriebene Scheiben sind auf der Kupplungstrommel 33a bzw. auf der Kupplungsnabe 33b alternierend angeordnet, um eine hydraulische Mehrscheibenkupplung 33 zu bilden.
Die hydraulische Mehrscheibenkupplung 33 wird durch einen (nicht dargestellten) Kolben und eine (nicht dargestellte) Druckplatte gedrückt oder freigegeben, die durch einen Hydraulikdruck in einer (nicht dargestellten) Hydraulikdruckkammer betätigt wird, die mit einer durch die Differentialbegrenzungssteuerung 70 für das linke/rechte Rad gesteuerten (nicht dargestellten) Hydraulikvorrichtung hydraulisch verbunden ist.
Das hintere Differential 7 weist ein Verbund-Planetengetriebedifferential mit begrenztem Schlupf auf, das die dem Antriebsritzel 6 zugeführte Antriebskraft über das Kronenrad 32, das Differentialgehäuse 31, das erste Sonnenrad 35 und das zweite Sonnenrad 37 zur linken hinteren Antriebswelle 13rf und über den Träger 34 zur rechten hinteren Antriebswelle 13rr überträgt, und ferner die hydraulische Mehrscheibenkupplung 33, die eine variabel gesteuerte Reibungskraft zwischen einem Ausgangselement, d.h. der linken Antriebswelle 13rl, und dem anderen Ausgangselement, d.h. dem Träger 34, erzeugt.
Ein optimales Differentialbegrenzungsdrehmoment wird durch eine Kombination aus dem im Verbund-Planetengetriebedifferential mit begrenztem Schlupf erzeugten proportionalen Differentialbegrenzungsdrehmoment und dem gegebenenfalls durch die hydraulische Mehrscheibenkupplung 33 erzeugten zusätzlichen Differentialbegrenzungsdrehmoment erhalten.
Wenn die hydraulische Mehrscheibenkupplung durch die Differentialbegrenzungssteuerung 70 für das linke/rechte Rad freigegeben oder ausgerückt ist, wird die Differentialfunktion mit der spezifizierten Drehmomentverteilung, d.h. links 50/rechts 50, glatt ausgeführt, und wenn die hydraulische Mehrscheibenkupplung eingerückt ist, wird die Differentialfunktion zwischen den linken und rechten Rädern begrenzt und Radschlupf verhindert, wodurch stabilere Fahreigenschaften erhalten werden.
Ein Bremsenaktuator 40 ist mit einem Hauptzylinder 42 hydraulisch verbunden, der mit einem durch einen Fahrer betätigten Bremspedal 41 verbunden ist. Wenn der Fahrer das Bremspedal 41 betätigt, setzt der Hauptzylinder 42 ein Bremsfluid unter Druck, so dass der Bremsenaktuator 40 jedem von vier Radzylindern, d.h. einem vorderen linken Radzylinder 43fl, einem vorderen rechten Radzylinder 43fr, einem hinteren linken Radzylinder 43rl und einem rechten hinteren Radzylinder 43rr, der vier Räder 14fl, 14fr, 14rl und 14rr, über den Bremsenaktuator 40 einen Bremsdruck zuführt, so dass Bremskräfte auf die vier Räder ausgeübt werden.
Der Bremsenaktuator 40, eine Hydraulikeinheit mit einer Verdichtungsvorrichtung, einem Druckminderungsventil und einem Druckerhöher können gemäß Eingangssignalen unabhängig und steuerbar einen Bremsdruck auf die Radzylinder 43fl, 43fr, 43rl bzw. 43rr ausüben.
Die Räder 14fl, 14fr, 14rl und 14rr weisen einen vorderen linken Radgeschwindigkeitssensor 44fl, einen vorderen rechten Radgeschwindigkeitssensor 44fr, einen hinteren linken Radgeschwindigkeitssensor 44rl bzw. einen hinteren rechten Radgeschwindigkeitssensor 44rr auf, so dass jede Radgeschwindigkeit bestimmt wird. Die Radgeschwindigkeitssignale werden der Kraftverteilungssteuerung 60, der Differentialbegrenzungssteuerung 70 für das linke/rechte Rad und der Bremsensteuerung 80 zugeführt, die Fahrzeugbewegungssteuerungseinrichtungen darstellen.
Ein Drosselklappenöffnungssensor 45, ein Gangpositionssensor 46, ein Lenkradsensor 47, ein Giergeschwindigkeitssensor 48, ein Seitenbeschleunigungssensor 49 und ein Längsbeschleunigungssensor 50 werden bereitgestellt und übertragen jeweils Signale. Die Signale vom Drosselklappenöffnungssensor 45 und vom Gangpositionssensor werden der Kraftverteilungssteuerung 60 und der Differentialbegrenzungssteuerung 70 für das linke/rechte Rad zugeführt, die Signale vom Lenkradsensor 47 werden der Differentialbegrenzungssteuerung 70 für das linke/rechte Rad und der Bremsensteuerung 80 zugeführt, die Signale vom Giergeschwindigkeitssensor 48 und vom Seitenbeschleunigungssensor 49 werden der Bremsensteuerung 80 zugeführt, und die Signale vom Längsbeschleunigungssensor 50 werden der Differentialbegrenzungssteuerung 70 für das linke/rechte Rad zugeführt.
Die Kraftverteilungssteuerung 60 steuert die Übertragungskupplung 21. Die Ausübung einer Differentialbegrenzungskraft im Mitteldifferential 3 wird grundsätzlich unter Bezug auf eine Tabelle vorgegebener Einschaltdauern oder Tastverhältnisse gesteuert, die durch Variablen des Drosselklappenöffnungsgrades θth und der Fahrzeuggeschwindigkeit V in verschiedenen Steuerungsmodi bestimmt sind, d.h. in einem normalen Steuerungsmodus, einem Anfahrsteuerungsmodus, einem Lenksteuerungsmodus, einem Schlupfsteuerungsmodus, usw.
Im normalen Steuerungsmodus werden fünf Arten der vorstehend erwähnten Tabellen als normale Steuerungsreferenztabellen bereitgestellt, die dem ersten bis vierten Gang und dem Rückwärtsgang zugeordnet sind und eine Charakteristik darstellen, gemäß der das Differentialbegrenzungsdrehmoment umso kleiner gemacht wird, je kleiner die Drosselklappenöffnung und je höher die Fahrzeuggeschwindigkeit ist. Daher wird das Differentialbegrenzungsdrehmoment derart gesteuert, dass das Kurvenfahrtverhalten verbessert und der Kraftstoffverbrauch vermindert wird.
Im Anfahrsteuerungsmodus wird das Differentialbegrenzungsdrehmoment proportional zum Drosselklappenöffnungsgrad θth gesteuert, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit 0 km/h beträgt und das Lenkrad geradeaus ausgerichtet ist, um einen einfachen und glatten Anfahrvorgang auf einer Straße mit kleinem Reibungskoeffizienten zu gewährleisten.
Im Lenksteuerungsmodus wird das Differentialbegrenzungsdrehmoment von einem für den normalen Steuerungsmodus spezifizierten Drehmoment in Abhängigkeit vom Drehzahlverhältnis (NR/NF) der Vorder- und Hinterräder in einem spezifizierten Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich ausgehend vermindert, um das Lenkgefühl in einem niedrigen Geschwindigkeitsbereich zu verbessern, wobei NR die Drehzahl des Hinterrades und NF die Drehzahl des Vorderrades bezeichnen.
Im Schlupfsteuerungsmodus wird das Differentialbegrenzungsdrehmoment auf einen Wert geregelt, der höher ist als der für den normalen Steuerungsmodus spezifizierte Wert, wenn ein Hinterrad oder ein Vorderrad Schlupf erfährt, der größer ist als ein spezifizierter Schlupfwert, um die maxi male Antriebskraft zu gewährleisten und die Fahrstabilität zu erhöhen.
Die Kraftverteilungssteuerung 60 empfängt Steuersignale von einer (später erläuterten) Fahrzeugbewegungssteuerungsvorrichtung 100, so dass die Steuerung zum Erhöhen/Vermindern der Differentialbegrenzungskraft für das Mitteldifferential 3 durch Steuersignale von der Fahrzeugbewegungssteuerungsvorrichtung 100 ausgeführt wird.
Die Differentialbegrenzungssteuerung 70 für das linke/rechte Rad steuert die hydraulische Mehrscheibenkupplung 33. Die Drehzahldifferenz der zwei Hinterräder wird anhand der Drehzahlen des linken und des rechten Hinterrades bestimmt. Wenn die Hinterrad-Drehzahldifferenz größer ist als ein vorgegebener Wert, wird entschieden, dass die Hinterräder Schlupf erfahren. Wenn die Hinterrad-Drehzahldifferenz kleiner ist als der vorgegebene Wert, wird entschieden, dass die Hinterräder keinen Schlupf erfahren.
Wenn Schlupf auftritt, wird die hydraulische Mehrscheibenkupplung unter Bezug auf eine vorgegebene Tabelle bzw. ein vorgegebenes Kennfeld, die/das durch Experimente und theoretische Berechnungen gemäß dem Lenkradwinkel θf erstellt wird, mit einem Korrekturdruck gesteuert.
Wenn kein Schlupf auftritt, wird die hydraulische Mehrscheibenkupplung mit einem Korrekturdruck für einen schlupffreien Zustand gesteuert. Der Korrekturdruck für einen schlupffreien Zustand wird unter Bezug auf eine Tabelle oder ein Kennfeld gemäß Variablen der Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt, z.B. einem Mittelwert der vier Radgeschwindigkeiten und dem Drosselklappenöffnungsgrad θth. Der Druck wird auch korrigiert, wenn die Gangposition i niedriger ist als eine spezifizierte Gangposition, und wird ferner gemäß einer Längsbeschleunigung korrigiert.
Die vorgegebene Tabelle bzw. das vorgegebene Kennfeld, die/das durch Experimente und theoretische Berechnungen erstellt wird, hat eine Charakteristik, gemäß der der Druck bei einer hohen Geschwindigkeit und in einem hohen Lastbereich höher wird.
Wenn die Hydrauliksteuerungen nach der Entscheidung der Differentialbegrenzungssteuerung 70 für das linke/rechte Rad im Schlupfzustand oder im schlupffreien Zustand ausgeführt werden, arbeitet die (nicht dargestellte) Hydraulikvorrichtung und aktiviert die hydraulische Mehrscheibenkupplung 33.
Die Differentialbegrenzungssteuerung 70 für das linke/rechte Rad empfängt Steuersignale von der Fahrzeugbewegungssteuerungsvorrichtung 100, so dass die Steuerung der hydraulischen Mehrscheibenkupplung 33 durch Befehle von der Fahrzeugbewegungssteuerungsvorrichtung 100 ausgeführt wird.
Die Bremsensteuerung 80, z.B. eine in der JP-A-76894/1997 dargestellte Bremsensteuerung, steuert die Ausübung einer Bremskraft auf ein ausgewähltes Rad gemäß Fahrzeugfahrzuständen.
Gemäß 2 weist die Bremsensteuerung auf: eine Fahrzeuggeschwindigkeitsberechnungseinrichtung 81, eine Lenkwinkelberechnungseinrichtung 82, eine Giergeschwindigkeits-Sollwertverstärkungsberechnungseinrichtung 83, eine Giergeschwindigkeits-Sollwertberechnungseinrichtung 84, Giergeschwindigkeits-Voraussagewertverstärkungsberechnungseinrichtung 85, eine Giergeschwindigkeits-Voraussagewertberechnungseinrichtung 86, eine Giergeschwindigkeits-Sollwertdifferentialverarbeitungseinrichtung 87, eine Giergeschwindigkeits-Voraussagewertdifferentialverarbeitungseinrichtung 88, eine Giergeschwindigkeitsdifferentialabweichungsberechnungseinrichtung 89, eine erste Bremskraft-Sollwertberechnungseinrichtung 90, eine Giergeschwindigkeitsabweichungsbe rechnungseinrichtung 91, eine zweite Bremskraft-Sollwertberechnungseinrichtung 92, eine End-Bremskraft-Sollwertberechnungseinrichtung 93, eine Bremsradbestimmungseinrichtung 94, eine Ausgangsentscheidungseinrichtung 95 und eine Bremssignalausgabeeinrichtung 96.
Die Fahrzeuggeschwindigkeitsberechnungseinrichtung 81 empfängt Radgeschwindigkeitssignale von den Radgeschwindigkeitssensoren 44fl, 44fr, 44rl und 44rr, bestimmt die Fahrzeuggeschwindigkeit V durch eine Rechenverarbeitung gemäß einer vorgegebenen Gleichung, z.B. durch Berechnen des Mittelwertes der von den Radgeschwindigkeitssensoren 44fl, 44fr, 44rl und 44rr erhaltenen vier Radgeschwindigkeiten, und überträgt ein Signal der Fahrzeuggeschwindigkeit V an die Giergeschwindigkeits-Sollwertverstärkungsberechnungseinrichtung 83, die Giergeschwindigkeits-Voraussagewertverstärkungsberechnungseinrichtung 85 und die zweite Bremskraft-Sollwertberechnungseinrichtung 92.
Die Lenkwinkelberechnungseinrichtung 82 empfängt ein Signal vom Lenkradwinkelsensor 47, berechnet einen realen Lenkwinkel δf durch Dividieren des Lenkradwinkels θf durch das Lenkgetriebeübersetzungsverhältnis N (δf = θf/N) und überträgt ein den realen Lenkwinkel δf anzeigendes Signal an die Giergeschwindigkeits-Sollwertberechnungseinrichtung 84, die Giergeschwindigkeits-Voraussagewertberechnungseinrichtung 86 und die zweite Bremskraft-Sollwertberechnungseinrichtung 92.
Die Giergeschwindigkeits-Sollwertverstärkungsberechnungseinrichtung 83 bestimmt einen Giergeschwindigkeitswert, d.h. eine Giergeschwindigkeits-Sollwertverstärkung Gγδf(0), der dem realen Lenkwinkel δf bei einer Kurvenfahrt entlang eines konstanten Kreises entspricht, gemäß einer vorgegebenen Gleichung und überträgt die berechnete Giergeschwindig keits-Sollwertverstärkung Gγδf(0) an die Giergeschwindigkeits-Sollwertberechnungseinrichtung 84 und die zweite Bremskraft-Sollwertberechnungseinrichtung 92. Die Giergeschwindigkeits-Sollwertverstärkung Gγδf(0) wird gemäß der folgenden Gleichung bestimmt: Gγδf(0) = 1/(1 + AO × V2) × V/L (1)wobei L die Radbasis und AO ein anhand der Fahrzeugspezifikationen gemäß der folgenden Gleichung berechneter Stabilitätsfaktor ist: AO = (–m × (Lf × CPf – Lr × CPr))/(2 × L2 × CPf × CPr) (2)wobei m die Fahrzeugmasse, Lf den Abstand von der Vorderradachse zum Schwerpunkt des Fahrzeugs, Lr den Abstand von der Hinterradachse zum Schwerpunkt des Fahrzeugs, CPf eine vordere äquivalente Seitenführungskraft und CPr eine hintere äquivalente Seitenführungskraft bezeichnen.
Die Giergeschwindigkeits-Sollwertberechnungseinrichtung 84 berechnet einen Giergeschwindigkeits-Sollwert γ' basierend auf dem von der Lenkwinkelberechnungseinrichtung 82 empfangenen realen Lenkwinkel δf und der von der Giergeschwindigkeits-Sollwertverstärkungsberechnungseinrichtung 83 empfangenen Giergeschwindigkeits-Sollwertverstärkung Gγδf(0), berechnet eine Ansprechverzögerung der Fahrzeugbewegung und überträgt den Giergeschwindigkeits-Sollwert γ' anzeigendes Signal an die Giergeschwindigkeits-Sollwertdifferentialverarbeitungseinrichtung 87 und die Giergeschwindigkeitsabweichungsberechnungseinrichtung 91.
Der Giergeschwindigkeits-Sollwert γ' wird gemäß der folgenden Gleichung berechnet: γ' = 1/(1 + T·s) × Gγδf(0) × δf (3)wobei T eine Zeitkonstante und s den Laplace-Operator bezeichnen. Die vorstehende Gleichung (3) enthält eine durch in erster Näherung dargestellte Ansprechverzögerung der Fahrzeugbewegung, die ansonsten in zweiter Näherung gegeben ist. Die Zeitkonstante T wird beispielsweise gemäß der folgenden Gleichung bestimmt: T = m × Lf × V/2 × L × CPr (4)
Die Giergeschwindigkeits-Voraussagewertverstärkungsberechnungseinrichtung 85 bestimmt eine Giergeschwindigkeits-Voraussagewertverstärkung Gγδf(0)LOW, die einen Giergeschwindigkeits-Voraussagewert für eine Fahrt des Fahrzeugs entlang eines konstanten Kreises mit einem realen Lenkwinkel δf auf einer Straße mit kleinem Reibungskoeffizienten darstellt. Die berechnete Giergeschwindigkeits-Voraussagewertverstärkung Gγδf(0)LOW wird an die Giergeschwindigkeits-Voraussagewertberechnungseinrichtung 86 übertragen. Die Giergeschwindigkeits-Voraussagewertverstärkung Gγδf(0)LOW ist durch folgende Gleichung gegeben: Gγδf(0)LOW = 1/(1 + AOLOW × V2) × V/L (5)wobei AOLOW einen Stabilitätsfaktor bei einer Fahrt auf einer Straße mit kleinem Reibungskoeffizient darstellt, der gemäß der Fahrzeugspezifikation bestimmt und durch folgende Gleichung gegeben ist: AOLOW = (–m × (Lf × CPfLOW – Lr × CPrLOW))/(2 × L2 × CPfLOW × CPrLOW) (6)wobei CPfLOW eine vordere äquivalente Seitenführungskraft auf einer Straße mit kleinem Reibungskoeffizient und CPrLOW eine hintere äquivalente Seitenführungskraft auf einer Straße mit kleinem Reibungskoeffizient bezeichnen.
Die Giergeschwindigkeits-Voraussagewertberechnungseinrichtung 86 berechnet einen Giergeschwindigkeits-Voraussagewert γ'LOW für eine Straße mit kleinem Reibungskoeffizient basierend auf dem von der Lenkwinkelberechnungseinrichtung 82 empfangenen realen Lenkwinkel δf und der von der Giergeschwindigkeits-Voraussagewertverstärkungsberechnungs einrichtung 85 empfangenen Giergeschwindigkeits-Voraussagewertverstärkung Gγδf(0)LOW, berechnet eine Ansprechverzögerung der Fahrzeugbewegung und überträgt ein den Giergeschwindigkeits-Voraussagewert γ'LOW anzeigendes Signal an die Giergeschwindigkeits-Voraussagewertdifferentialverarbeitungseinrichtung 88.
Der Giergeschwindigkeits-Voraussagewertes γ'LOW für eine Straße mit kleinem Reibungskoeffizient wird gemäß folgender Gleichung bestimmt: γ'LOW = 1(1 + TLOW·s) × Gγδf(0)LOW × δf (7)wobei TLOW eine Zeitkonstante darstellt.
Gleichung (7) enthält eine in erster Näherung dargestellte Ansprechverzögerung der Fahrzeugbewegung, die ansonsten in zweiter Näherung gegeben ist. Die Zeitkonstante TLOW wird beispielsweise durch folgende Gleichung bestimmt: TLOW = m × Lf × V/2 × L × CPrLOW (8)
Die Giergeschwindigkeits-Sollwertdifferentialverarbeitungseinrichtung 87 berechnet ein Giergeschwindigkeits-Sollwertdifferential Sγ', das einen Differentialwert des durch die Giergeschwindigkeits-Sollwertberechnungseinrichtung 84 bestimmten Giergeschwindigkeits-Sollwertes γ' darstellt, und die Giergeschwindigkeits-Voraussagewertdifferentialverarbeitungseinrichtung 88 berechnet ein Giergeschwindigkeits-Voraussagewertdifferential Sγ'LOW, das einen Differentialwert des durch die Giergeschwindigkeits-Voraussagewertberechnungseinrichtung 86 bestimmten Giergeschwindigkeits-Voraussagewertes γ'LOW darstellt.
Das durch die Giergeschwindigkeits-Sollwertdifferentialverarbeitungseinrichtung 87 berechnete Giergeschwindigkeits-Sollwertdifferential Sγ' und das durch die Giergeschwindigkeits-Voraussagewertdifferentialverarbeitungseinrichtung 88 berechnete Giergeschwindigkeits-Voraussage wertdifferential Sγ'LOW werden der Giergeschwindigkeitsdifferentialabweichungsberechnungseinrichtung 89 zugeführt. Die Giergeschwindigkeitsdifferentialabweichungsberechnungseinrichtung 89 berechnet eine Giergeschwindigkeitsdifferentialabweichung dΔγ, die eine Abweichung des Giergeschwindigkeits-Sollwertdifferentials Sγ' vom Giergeschwindigkeits-Voraussagewertdifferential Sγ'LOW darstellt: dΔγ = Sγ' LOW – Sγ' (9)Die erste Bremskraft-Sollwertberechnungseinrichtung 90 empfängt die Giergeschwindigkeitsdifferentialabweichung dΔγ von der Giergeschwindigkeitsdifferentialabweichungsberechnungseinrichtung 89 und berechnet Bremskraft-Sollwerte für die Vorder- und Hinterräder, d.h. einen ersten Vorderradbremsdruck-Sollwert BF1f und einen ersten Hinterradbremsdruck-Sollwert BF1r. Die Rechenergebnisse für den ersten Vorderradbremsdruck-Sollwert BF1f und den ersten Hinterradbremsdruck-Sollwert BF1r werden der End-Bremskraft-Sollwertberechnungseinrichtung 93 zugeführt. Der erste Vorderradbremsdruck-Sollwert BF1f und der erste Hinterradbremsdruck-Sollwert BF1r werden gemäß der folgenden Gleichung bestimmt: BF1f = G1 × dΔγ × Iz/(df/2) (10) BF1r = G1 × G2 × dΔγ × Iz/(dr/2) (11)wobei G1 und G2 Verstärkungsfaktoren (z.B. 0,05 bzw. 0,15), Iz ein Gier-Trägheitsmoment des Fahrzeugs, df die vordere Lauffläche und dr die hintere Lauffläche bezeichnen.
In Gleichung (10) bezeichnen G1 einen ersten großen Verstärkungsfaktor und dΔγ × Iz/(df/2) einen Ausdruck, der die erste theoretische Bremskraft der Vorderräder darstellt. In Gleichung (11) bezeichnen G1 × G2 einen ersten kleinen Verstärkungsfaktor und dΔγ × Iz/(dr/2) einen Ausdruck, der die erste theoretische Bremskraft der Hinterräder darstellt. Um zu verhindern, dass die Stabilität aufgrund von an den Hinterrädern auftretendem Seitenschlupf verloren geht, oder um ein Gefühl von Instabilität zu verhindern, das durch ein unerwartet starkes Drehmoment verursacht wird, wenn die Hinterräder gebremst werden, insbesondere auf einer Straße mit kleinem Reibungskoeffizient, wird veranlasst, dass der erste Hinterradbremsdruck-Sollwert BF1r kleiner wird, indem die erste theoretische Bremskraft für die Hinterräder mit dem ersten kleinen Verstärkungsfaktor multipliziert wird.
Wie vorstehend beschrieben wurde, stellen die ersten Bremsdruck-Sollwerte BF1f und BF1r, die basierend auf der Giergeschwindigkeitsdifferentialabweichung dΔγ bestimmt werden, Werte dar, die unter der Voraussetzung berechnet werden, dass das Fahrzeug auf einer Straße mit kleinem Reibungskoeffizient fährt. Der Grund, warum eine Fahrt auf einer Straße mit kleinem Reibungskoeffizient vorausgesetzt wird, ist, dass eine umso stärkere Bremssteuerung erforderlich ist, je kleiner der Straßenreibungskoeffizient ist. Die für eine Straße mit kleinem Reibungskoeffizient anwendbaren jeweiligen spezifizierten Werte werden von Daten bestimmt, die unter Verwendung von Fahrzeugmodellen experimentell oder durch bekannte theoretische Berechnungen erhalten werden.
Die Giergeschwindigkeitsabweichungsberechnungseinrichtung 91 bestimmt eine Giergeschwindigkeitsabweichung Δγ (= γ – γ') durch Subtrahieren des durch die Giergeschwindigkeits-Sollwertberechnungseinrichtung 84 berechneten Giergeschwindigkeits-Sollwertes γ' von dem durch den Giergeschwindigkeitssensor 48 erfassten Giergeschwindigkeits-Istwert γ. Die Giergeschwindigkeitsabweichung Δγ wird der zweiten Bremskraft-Sollwertberechnungseinrichtung 92 und der Bremsradbestimmungseinrichtung 94 zugeführt.
Die zweite Bremskraft-Sollwertberechnungseinrichtung 92 berechnet Bremskraft-Sollwerte für die Vorder- und Hinterräder, d.h. einen zweiten Vorderradbremsdruck-Sollwert BF2f und einen zweiten Hinterradbremsdruck-Sollwert BF2r. Die berechneten zweiten Bremsdruck-Sollwerte BF2f und BF2r werden der End-Bremskraft-Sollwertberechnungseinrichtung 93 zugeführt.
Die zweiten Bremsdruck-Sollwerte BF2f und BF2r werden gemäß der folgenden Gleichung bestimmt: BF2f = G3 × (ΔA × 4 × L2 × CPf × CPr × V)/((CPf + CPr)/df) × γ (12) BF2r = G3 × G4 × (ΔA × 4 × L2 × CPf × CPr × V)/((CPf + CPr)/dr) × γ (13)wobei G3 (z.B. 0,8) und G4 (z.B. 0,15) Verstärkungsfaktoren bezeichnen und ΔA gemäß der folgenden Gleichung bestimmt wird: ΔA = (δf/Gγδf(0) × δf + Δγ) – 1/Gγδf(0))/(L × V) (14)
In der vorstehenden Gleichung (14) kann Δγ ferner hinsichtlich eines Seitenschlupfwinkels α korrigiert werden, der durch die Fahrzeugfahrtrichtung und die Fahrzeuglängsachse definiert ist. D.h., eine in 2 durch gestrichelte Linien dargestellte Seitenschlupfwinkelberechnungseinrichtung 97 bestimmt den Seitenschlupfwinkel α, und die zweite Bremskraft-Sollwertberechnungseinrichtung 92 berechnet einen dem Seitenschlupfwinkel α entsprechenden Giergeschwindigkeitsabweichungskorrekturwert Δγ', woraufhin an Stelle von Δγ in Gleichung (14) Δγ + Δγ' eingesetzt wird, d.h. ΔA = (δf/Gγδf(0) × δf + (Δγ + Δγ')) – 1/Gγδf(0))/(L × V) (14)
Die Seitenschlupfwinkelberechnungseinrichtung 97 bestimmt den Seitenschlupfwinkel α z.B. durch eine Berechnung derart, dass ein Seitenschlupfwinkeldifferential dβ basierend auf einer Seitenbeschleunigung Gy, der Fahrzeuggeschwindigkeit V und der Giergeschwindigkeit γ erhalten wird, woraufhin das Seitenschlupfwinkeldifferential dβ integriert wird (Integral: β).
Der dem Seitenschlupfwinkel α entsprechende Giergeschwindigkeitsabweichungskorrekturwert Δγ' ist in 5 dargestellt, wobei z.B. ein unempfindlicher Bereich bereitgestellt wird, in dem der Seitenschlupfwinkel α sich zwischen –1 und +1 ändert und in dem der Giergeschwindigkeitsabweichungskorrekturwert Δγ' gleich 0 ist.
Die zweite Bremskraft-Sollwertberechnungseinrichtung 92 ist dazu geeignet, Signale von der Fahrzeugbewegungssteuerungsvorrichtung 100 zu empfangen, so dass die Bremsensteuerungscharakteristik gemäß einem Steuerbefehl von der Fahrzeugbewegungssteuerungsvorrichtung 100 derart änderbar ist, dass sie durch verschmälern des unempfindlichen Bereichs des Seitenschlupfwinkels α in einen empfindlichen Bereich kommt.
Die vorstehend erwähnten Größen G3 und G4 sind Verstärkungsfaktoren, die aus dem gleichen Grund gesetzt werden wie die vorstehend erwähnten Verstärkungsfaktoren G1 und G2. In Gleichung (12) bezeichnet G3 einen großen Verstärkungsfaktor, und der andere Teil stellt die zweite theoretische Bremskraft für die Vorderräder dar. In Gleichung (13) stellt der Ausdruck G3 × G4 den zweiten kleinen Verstärkungsfaktor dar, und der andere Teil stellt die zweite theoretische Bremskraft für die Hinterräder dar. Daher wird die Stärke der auf die Hinterräder ausgeübten Bremskräfte ebenfalls durch die Gleichungen (12) und (13) dargestellt. Die Bremskräfte werden auf die Hinterräder fein gesteuert ausgeübt, wobei die jeweiligen Verstärkungsfaktoren G1 bis G4 derart gesetzt werden, dass der Fahrer keine ungewöhnliche Fahrzeugbewegung empfindet und die Fahrstabilität verbessert wird.
Die End-Bremskraft-Sollwertberechnungseinrichtung 93 bestimmt End-Bremskraft-Sollwerte (d.h. End-Druck-Sollwerte BFf und BFr) durch Addieren der ersten Druck-Sollwerte BF1f, BF1r und der zweiten Druck-Sollwerte BF2f bzw. BF2r. Die berechneten End-Druck-Sollwerte BFf und BFr werden der Bremssignalausgabeeinrichtung 96 zugeführt. BFf = BF1f + BF2f (15) BFr = BF1r + BF2r (16)
Durch die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden das Ansprechverhalten und das Nachsteuerungsverhalten durch Eliminieren von Steuerungsverzögerungen durch Korrekturen verbessert, die unter der Voraussetzung vorgenommen werden, dass das Fahrzeug auf einer Straße mit kleinem Reibungskoeffizient fährt. In den hierbei verwendeten Differentialoperationen werden, weil bei der Berechnung an Stelle von Werten, die von tatsächlichen Giergeschwindigkeitssignalen berechnet werden, vorgegebene Werte eines Fahrzeugmodells verwendet werden, ausreichend große und präzise Korrekturen erhalten.
Die Bremsradbestimmungseinrichtung 94 wählt basierend auf einer Kombination von Vorzeichen des Giergeschwindigkeits-Istwertes γ und der Giergeschwindigkeitsabweichung Δγ aus, welches Rad gebremst werden soll. Die folgenden Kombinationen werden bereitgestellt. Die Vorzeichen des Giergeschwindigkeits-Istwertes γ und des Giergeschwindigkeits-Sollwertes γ' sind: (+) bei einer Linksdrehung und (–) bei einer Rechtsdrehung. Um einen Geradeausfahrtzustand zu bestimmen, wird durch Experimente oder Berechnungen ein kleiner positiver Wert ε in der Nähe von null festgelegt. Um einen etwa neutralen Lenkzustand bezüglich des Giergeschwindigkeits-Sollwertes γ' zu entscheiden, wird durch Experimen te oder Berechnungen ein kleiner positiver Wert εΔγ in der Nähe von null festgelegt.

(1. Fall) γ > ε, Δγ < –εΔγ: Untersteuerter Zustand bezüglich der Giergeschwindigkeit γ' bei Linkskurvenfahrt, linkes Hinterrad gebremst;
(2. Fall) γ > ε, Δγ > εΔγ: Übersteuerter Zustand bezüglich der Giergeschwindigkeit γ' bei Linkskurvenfahrt, rechtes Vorderrad gebremst;
(3. Fall) γ < ε, Δγ < –εΔγ: Übersteuerter Zustand bezüglich der Giergeschwindigkeit γ' bei Rechtskurvenfahrt, linkes Vorderrad gebremst;
(4. Fall) γ < ε, Δγ > εΔγ: Untersteuerter Zustand bezüglich der Giergeschwindigkeit γ' bei Rechtskurvenfahrt, rechtes Hinterrad gebremst; und
(5. Fall) Wenn entschieden wird, dass |γ| < |ε| ist, d.h. es liegt im Wesentlichen ein Geradeausfahrtzustand vor, oder |Δγ| = |εΔγ|, d.h. es liegt ein im wesentlichen neutraler Lenkzustand bezüglich des Giergeschwindigkeits-Sollwertes γ' vor, wird kein Rad ausgewählt und keine Bremskraft ausgeübt.

Außer für die Fälle der durch |γ| < |ε| bestimmten, im Wesentlichen Geradeausfahrtbedingung und des durch |Δγ| = |εΔγ| bestimmten im Wesentlichen neutralen Lenkzustands bezüglich des Giergeschwindigkeits-Sollwertes γ', wird, wenn die Vorzeichen des Giergeschwindigkeits-Istwertes γ und der Giergeschwindigkeitsabweichung Δγ verschieden sind, das innere Hinterrad als Bremsrad ausgewählt, und wenn die Vorzei chen des Giergeschwindigkeits-Istwertes γ und der Giergeschwindigkeitsabweichung Δγ gleich sind, wird das äußere Vorderrad als Bremsrad ausgewählt. Das Entscheidungsergebnis der Bremsradbestimmungseinrichtung 94 wird der Bremssignalausgabeeinrichtung 96 zugeführt.
Die Ausgangsentscheidungseinrichtung 95 entscheidet, ob die Giergeschwindigkeitsabweichung Δγ innerhalb eines Steuerbereichs liegt oder nicht und überträgt das Entscheidungsergebnis an die Bremssignalausgabeeinrichtung 96. Ein Entscheidungsschwellenwert εΔ, der den unempfindlichen Steuerbereich definiert, wird wie später beschrieben bereitgestellt, so dass die Ausgangsentscheidungseinrichtung 95 den Entscheidungsschwellenwert εΔ mit der Giergeschwindigkeitsabweichung Δγ vergleicht und entscheidet, ob die Giergeschwindigkeitsabweichung Δγ innerhalb eines Steuerbereichs liegt oder nicht.
Normalerweise wird für den Entscheidungsschwellenwert εΔ ein erster Schwellenwert εΔM verwendet, und ein zweiter Schwellenwert εΔS ersetzt ihn beginnend von dem Zeitpunkt, zu dem die Fahrzeugbewegungscharakteristik sich von einem untersteuerten auf einen übersteuerten Zustand ändert, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem eine vorgegebene Zeitdauer verstrichen ist, oder bis zu dem Zeitpunkt, zu dem entweder die Giergeschwindigkeitsabweichung oder der Giergeschwindigkeits-Istwert etwa den Wert null haben. Der erste Schwellenwert εΔM und der zweite Schwellenwert εΔS sind positive Werte, die basierend auf Experimente oder Berechnungen vorgegebenen sind, und Größenbeziehungen dieser für die Entscheidung bezüglich der Giergeschwindigkeitsabweichung Δγ verwendeten Schwellenwerte sind folgende: |εΔM| > |εΔS| ≥ |εΔγ|
Indem der erste Schwellenwert εΔM und/oder der zweite Schwellenwert εΔS variabel gesetzt werden, kann ein der Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechender geeigneterer Entscheidungsschwellenwert εΔ bereitgestellt werden. Es ist zweckmäßig, den unempfindlichen oder Nicht-Steuerungsbereich bei niedriger Geschwindigkeit größer zu machen, weil im Vergleich zur Fahrzeugbewegung bei hoher Geschwindigkeit eine durch einen Fahrer vorgenommene korrigierende Operation so wirksam ist, dass keine Steuerung erforderlich ist, wenn eine Fahrzeugbewegung bei niedriger Geschwindigkeit instabil wird.
Die Ausgangsentscheidungseinrichtung 95 empfängt Signale von der Fahrzeugbewegungssteuerungsvorrichtung 100. Der Schwellenwert wird in der Ausgangsentscheidungseinrichtung 95 gemäß einem Befehl von der Fahrzeugbewegungssteuerungsvorrichtung 100 auf einen kleineren Wert gesetzt, so dass die Steuerungsempfindlichkeit in eine Richtung hin änderbar ist, in der eine Bremssteuerung unverzüglich ausgeführt wird.
Gemäß einem Signal von der Ausgangsentscheidungseinrichtung 95 veranlasst die Bremssignalausgabeeinrichtung 96, dass der Bremsenaktuator 40 den durch die End-Bremskraft-Sollwertberechnungseinrichtung 93 berechneten Vorderrad-End-Druck-Sollwert BFf oder den Hinterrad-End-Druck-Sollwert BFr auf das durch die Bremsradbestimmungseinrichtung 94 ausgewählte Bremsrad ausübt.
Gemäß 3 weist das Fahrzeug ein Navigationsgerät 110, das eine Fahrtpositionslokalisierungseinrichtung zum Bestimmen der Position eines fahrenden Fahrzeugs darstellt, eine Straßengeometrieerfassungseinrichtung 130 und eine Kurvengeometrieberechnungseinrichtung 120 auf, die Kurvendatenerzeugungseinrichtungen zum Abrufen von Kurvendaten darstel len, während die Fahrzeugposition und eine bezüglich des Fahrzeugs vorausliegende Kurve erfasst werden.
Im Allgemeinen besteht das Navigationsgerät 110, wie in 3 dargestellt ist, hauptsächlich aus einem Fahrzeugpositionssensor 110a, einem Zusatzspeicher 110b, einem Display 110c, einem Steuerabschnitt 110d und einer Verarbeitungseinheit 110e.
Der Fahrzeugpositionssensor 110a erfasst mit einer Fahrzeugposition in Beziehung stehende Information. Der Sensor 110a besteht hauptsächlich aus einem GPS- (Global Positioning System) Empfänger zum Empfangen von Positionssignalen von GPS-Satelliten, um die Fahrzeugposition zu bestimmen, einem Magnetsensor zum Erfassen der absoluten Fahrtrichtung des Fahrzeugs und einem Radgeschwindigkeitssensor, der aus einem elektromagnetischen Geber besteht, der einer Außenumfangsfläche eines am Rad befestigten Rotors zugewandt ist, zum Ausgeben eines Pulssignals, wenn er Vorsprünge auf dem Außenumfang des Rotors kreuzt.
Der Zusatzspeicher 110b ist eine CD-ROM-Vorrichtung, die eine CD-ROM-enthält, auf der Straßeninformation, topografische Information und andere Straßenkarteninformation gespeichert ist. Auf der CD-ROM ist Straßeninformation in mehreren hierarchischen Ebenen in verschiedenen Maßstäben sowie Straßenartinformation, die z.B. Schnellstraßen, normale Landstraßen und Ortsstraßen darstellen, und Information über Durchfahrtbedingungen an Kreuzungen gespeichert. Wie in 7 dargestellt ist, bestehen die in der Straßenkarteninformation enthaltenen Straßendaten aus Punktdaten (Knoten), die in vorgegebenen Intervallen angeordnet sind, und Liniendaten (Verbindungen), die durch Verbinden dieser Knoten gebildet werden.
Das Display 110c ist ein Flüssigkristalldisplay und stellt Karten, die Fahrzeugposition (Breitenposition, Län genposition und Höhenposition), die Ausrichtung, die Fahrzeugposition auf der Karte und die optimale Route bis zu einem Ziel dar. Ein Touch Panel als Steuerabschnitt 110d ist im Display 110c (Flüssigkristalldisplay) integriert, so dass der Kartenmaßstab geändert, eine Detaildarstellung von Ortsnamen und eine Darstellung von Bereichinformation und eine Routenführung bereitgestellt werden können.
Die Verarbeitungseinheit 110e kombiniert die vom Fahrzeugpositionssensor 110a erhaltene Fahrzeugfahrtinformation und die vom Zusatzspeicher 110b gelesene Karteninformation und führt eine Kartenanpassung und andere Verarbeitungen aus. Die Ergebnisse werden basierend auf einem vom Steuerabschnitt 110d zugeführten Eingabesignal dem Display 110c zugeführt, um die Ist-Position des Fahrzeugs, eine Umgebungskarte der Ist-Position, die optimale Route zum Ziel und andere Information darzustellen. Die Knotendaten der Straße und Information über Straßenarten werden nach Erfordernis der Fahrzeugbewegungssteuerungsvorrichtung 100 und der Kurvengeometrieberechnungseinrichtung 120 zugeführt.
Gemäß dieser Ausführungsform besteht eine wesentliche Funktion der Straßengeometrieerfassungseinrichtung 130 darin, die Straßenbreite zu erfassen. Die Erfassungseinrichtung 130 besteht hauptsächlich aus einem Paar CCD-Kameras 130a, einem Bildprozessor 130b und einem Straßenbreitendetektor 130c.
Das Paar CCD-Kameras 130a sind in einem festen Abstand voneinander an der rechten bzw. linken Seite des vorderen Abschnitts der Decke der Fahrgastzelle montiert, so dass Stereobilder von Objekten außerhalb des Fahrzeugs bereitgestellt werden. Signale der durch die CCD-Kameras 130a aufgenommenen Bilder werden dem Bildprozessor 130b zugeführt.
Ein durch die CCD-Kameras 130a aufgenommenes Paar Stereobilder werden dem Bildprozessor 130b zugeführt, der ba sierend auf trigonometrischen Berechnungen gemäß Abweichungen von Objektpositionen in den jeweiligen Bildern Abstandsdaten über den gesamten Bildbereich bestimmt, um ein Abstände darstellendes 3D-Bild zu erzeugen. Das erzeugte 3D-Bild wird dem Straßenbreitendetektor 130c zugeführt.
Der Straßenbreitendetektor 130c erkennt zunächst die Straße, auf der das Fahrzeug fährt, durch Ausführen einer Histogrammverarbeitung der Abstandsverteilungen der vom Bildprozessor 130b zugeführten 3D-Bilder. Die derart berechnete Straßenbreite wird dann nach Erfordernis der Kurvengeometrieberechnungseinrichtung 120 zugeführt.
Der Straßenbreitendetektor 130C bestimmt beispielsweise unterbrochene Linien als Fahrspurtrennlinien und bestimmt den Bereich zwischen den linken und rechten unterbrochenen Linien als Fahrspur des Fahrzeugs. Die Straßenbreite wird basierend auf dem Abstand zwischen den linken und rechten unterbrochenen Linien der Fahrspur berechnet. Wenn die Straßengeometrieerfassungseinrichtung 130 die Straßengeometrie erfasst, um die Straßenbreite zu bestimmen, können exaktere Daten über die Position des Fahrzeugs erhalten werden durch Vergleichen der durch die Straßengeometrieerfassungseinrichtung 140 erfassten Straßengeometrie mit den Straßengeometriedaten der Straßenkarte im Navigationsgerät 100, so dass die Fahrzeugposition auf der Karte entsprechend korrigiert werden kann.
Wie z.B. in 3 dargestellt ist, weist die Kurvengeometrieberechnungseinrichtung 120 einen Dreiknotendetektor 120a, eine Pn–1 → Pn-Abstandsberechnungseinrichtung 120b, eine Pn → Pn+1-Abstandsberechnungseinrichtung 120c, einen Lang/Kurz-Entscheidungsabschnitt 120d, eine Mittelpunktberechnungseinrichtung 120e, eine Einrichtung 120f zum Berechnen eines Mittelpunkts bei gleichem Abstand, eine Radiusbe rechnungseinrichtung 120g und eine Korrektureinrichtung 120h auf.
Wie in 7 dargestellt ist, liest der Dreikontendetektor 120a drei Knoten, die in vorgegebenen Intervallen in Fahrtrichtung des Fahrzeugs oder auf der durch den Fahrer ausgewählten Straße angeordnet sind aufeinanderfolgend (ausgehend vom bezüglich des Fahrzeugs nächsten Knoten) als ersten Knoten Pn–1, zweiten Knoten Pn und dritten Knoten Pn+1 von den vom Navigationsgerät 110 zugeführten Straßenknoten. Unter diesen drei Straßenknoten werden die Positionsinformation des ersten und des zweiten Knotens Pn–1 und Pn an die Pn–1 → Pn-Abstandsberechnungseinrichtung 120b und die Positionsinformation des zweiten und des dritten Knotens Pn und Pn+1 an die Pn → Pn+1-Abstandsberechnungseinrichtung 120c ausgegeben. Pn–1, Pn und Pn+1 werden durch (Xn–1, Yn–1), (Xn, Yn) bzw. (Xn+1, Yn+1) dargestellt. Der repräsentative Knoten der Kurve ist der Knoten Pn. Daher werden die Kurvendaten an Punkten P1, P2, ..., Pn durch Kombinieren von Knoten (P0, P1, P2), (P1, P2, P3), ..., (Pn–1, Pn, Pn+1) berechnet.
Die Pn–1 → Pn-Abstandsberechnungseinrichtung 120b berechnet einen geraden Abstand, der die Knoten Pn–1 und Pn verbindet, basierend auf der vom Dreiknotendetektor 120a zugeführten Positionsinformation für Pn–1 und Pn, um den geraden Abstand dem Lang/Kurz-Entscheidungsabschnitt 120d und der Korrektureinrichtung 120h zuzuführen.
Die Pn → Pn+1-Abstandsberechnungseinrichtung 120c berechnet einen geraden Abstand, der die Knoten Pn und Pn+1 verbindet, basierend auf der vom Dreiknotendetektor 120a zugeführten Positionsinformation für Pn und Pn+1, um den geraden Abstand dem Lang/Kurz-Entscheidungsabschnitt 120d und der Korrektureinrichtung 120h zuzuführen.
Die Lang/Kurz-Entscheidungsabschnitt 120d vergleicht den von der Pn–1 → Pn-Abstandsberechnungseinrichtung 120b zu geführten geraden Abstand, der die Knoten Pn–1 und Pn verbindet, mit dem von der Pn → Pn+1-Abstandsberechnungseinrichtung 120c zugeführten geraden Abstand, der die Knoten Pn und Pn+1 verbindet, um zu entscheiden, welcher Abstand kürzer ist. Alle Daten (Position, Abstand) für den kürzeren geraden Abstand werden an die Mittelpunktberechnungseinrichtung 120e und die Korrektureinrichtung 120h ausgegeben, während alle Daten (Position, Abstand) für den längeren geraden Abstand an die eine Einrichtung 120f zum Berechnen eines Mittelpunkts bei gleichem Abstand ausgegeben werden.
Wenn das Vergleichsergebnis der Lang/Kurz-Entscheidungsabschnitt 120d anzeigt, dass beide geraden Abstände gleich sind, d.h., wenn jeder der beiden Abstände verwendet werden kann, wird im voraus festgelegt, dass die die Knoten Pn–1 und Pn verbindende gerade Linie als die kürzere gerade Linie gehandhabt werden soll (oder dass die die Knoten Pn und Pn+1 verbindende gerade Linie als die kürzere gerade Linie gehandhabt werden soll).
Basierend auf den vom Lang/Kurz-Entscheidungsabschnitt 120d zugeführten Daten (Position, Abstand) für die kürzere gerade Linie, berechnet die Mittelpunktberechnungseinrichtung 120e nicht nur die Hälfte des kürzeren geraden Abstands, sondern bestimmt auch die Mittelpunktposition auf der kürzeren geraden Linie.
Wenn die kürzere gerade Linie die die Knoten Pn–1 und Pn verbindende gerade Linie ist und der Mittelknoten Pn–1,n durch (Xn–1,n, Yn–1,n) dargestellt wird, gilt: Pn–1,n = (Xn–1,n, Yn–1,n) = ((Xn–1 + Xn)/2, (Yn–1 + Yn)/2)
Außerdem werden alle durch die Mittelpunktberechnungseinrichtung 120e berechneten Daten an die Einrichtung 120f zum Berechnen eines Mittelpunkts bei gleichem Abstand und die Radiusberechnungseinrichtung 120g ausgegeben.
Basierend auf den vom Lang/Kurz-Entscheidungsabschnitt 120d zugeführten Daten (Position, Abstand) für die längere gerade Linie und den von der Mittelpunktberechnungseinrichtung 120e zugeführten Daten (halber Abstand) für die kürzere gerade Linie bestimmt die Einrichtung 120f zum Berechnen eines Mittelpunkts bei gleichem Abstand einen äquidistanten Mittelpunkt an der Position der halben Länge der kürzeren geraden Linie auf der längeren geraden Linie bezüglich des Knotens Pn. Nachstehend wird vorausgesetzt, dass die längere gerade Linie die die Knoten Pn und Pn–1 verbindende Linie ist und der äquidistante Mittelpunkt durch Pn,n+1 (Xn,n+1, Yn,n+1) dargestellt wird; dann gilt: Pn,n+1 = Pn + Pn → Pn,n+1 = (Xn, Yn) + K2(Xn+1 – Xn, Yn+1 – Yn) = (Xn,n+1, Yn,n+1)wobei K2 = ((Xn – Xn–1)2 + (Xn – Yn–1)2)1/2/(2((Xn+1 – Xn)2 + (Yn+1 – Yn)2)1/2)ist.
Die durch die Einrichtung 120f zum Berechnen eines Mittelpunkts bei gleichem Abstand berechneten Positionsdaten des Knotens Pn,n+1 bei äquidistantem Mittelpunkt werden an die Radiusberechnungseinrichtung 120g ausgegeben.
Wie in 8 dargestellt ist, bestimmt die Radiusberechnungseinrichtung 120g basierend auf den von der Mittelpunktberechnungseinrichtung 120e zugeführten Positionsdaten eines Mittelpunktknotens Pn–1,n und dem durch die Einrichtung 120f zum Berechnen eines Mittelpunkts bei gleichem Abstand berechneten äquidistanten Mittelpunkt als Mittenposition "On" der vorausliegenden Kurve auf der Straße die Position des Kreuzungspunktes einer Linie, die die kürzere gerade Linie (hier Pn–1 → Pn) unter einem rechten Winkel am Mit telpunktknoten Pn–1,n kreuzt, und einer Linie, die die längere gerade Linie (hier Pn → Pn–1) unter einem rechten Winkel am äquidistanten Mittelpunkt knoten Pn,n+1 kreuzt. Dann berechnet die Radiusberechnungseinrichtung 120g basierend auf der bestimmten Mittenposition "On" den Krümmungsradius Rn der Kurve. Die Rechenergebnisse werden an die Korrektureinrichtung 120h ausgegeben; d.h.: On = Pn–1,n + Pn–1,n → On = (Xn–1,n, Yn–1,n) + M(Yn – Yn–1, Xn–1 – Xn) (17) On = Pn,n+1 + Pn,n+1 → On = (Xn,n+1, Yn,n+1) + N(Yn+1 – Yn, Xn – Xn+1) (18)
Daher: Xn–1,n + M(Yn – Yn-1) = Xn,n+1 + N(Yn+1 – Yn) (19) Yn–1,n + M(Xn–1 – Xn) = Yn,n+1 + N(Xn – Xn–1) (20)
Durch Eliminieren von M von beiden Ausdrücken (19) und (20) kann N erhalten werden: N = ((Xn–1 – Xn)(Xn–1,n – Xn,n+1) + (Yn–1 – Yn)(Yn–1,n – Yn,n+1))/(Xn–1·Yn+1 – Xn+1·Yn–1 – Xn–1·Yn + Xn·Yn–1 – Xn·Yn+1 + Xn+1·Yn) (21)
Die Kurvenmittenposition "On" ist gegeben durch: On = (Xon, Yon) = (Xn,n+1 + N·Yn+1 – N·Yn, Yn,n+1 + N·Xn – N·Xn+1) (22)
Daher wird der Kurvenradius Rn durch folgende Gleichung (23) erhalten: Rn = ((Xn – Xn–1)(Yn+1 – Yn) – (Xn+1 – Xn)(Yn – Yn–1))/|((Xn – Xn–1)(Yn+1 – Yn) – (Xn+1 – Xn)(Yn – Yn–1))|·((Xon – Xn–1,n)2 + (Yon – Yn–1, n)2)1/2 (23)
Wenn hierbei der Kurvenradius Rn positiv ist, bedeutet dies eine Linksdrehung, und wenn der Kurvenradius Rn negativ ist, eine Rechtsdrehung.
Der Abstand Lon von der Kurvenmitte On zum repräsentativen Knoten der Kurve, d.h. zum zweiten Knoten Pn, wird gemäß der folgenden Gleichung (24) erhalten: Lon = ((Xon – Xn)2 + (Yon – Yn)2)1/2 (24)
Die Korrektureinrichtung 120h berechnet die Differenz Deln zwischen dem durch die Radiusberechnungseinrichtung 120g erhaltenen Krümmungsradius Rn und dem Abstand Lon von der Kurvenmittenposition On zum zweiten Knoten Pn. Wenn die Differenz Deln größer ist als ein (später beschriebener) vorgegebener Fehlerwert, korrigiert die Korrektureinrichtung 120h den Krümmungsradius Rn derart, dass die Differenz Deln innerhalb des vorgegebenen Fehlerwertes liegt.
End-Kurveninformation für jeden Knoten, die durch die Korrektureinrichtung 120h korrigiert worden ist oder unverändert beibehalten wird, weil die Differenz kleiner ist als der vorgegebene Fehlerwert, wird an eine Datenreduzierungseinrichtung 120i ausgegeben, um sie zu speichern und anschließend zu verarbeiten. Die End-Kurveninformation für jeden Knoten weist hierbei auf: die Position (Xn, Yn) des repräsentativen Knotens Pn einer Kurve, den Abstand Ln zwischen dem Knoten Pn–1 und dem Knoten Pn, den End-Krümmungsradius Rn, Kurvenwinkel θn, die durch die durch die Linien Pn–1 → Pn und Pn → Pn+1 gebildeten Winkel erhalten werden, den Abstand zwischen dem Kurvenanfangspunkt Lsn (dem Kreuzungspunkt zwischen der Linie Pn–1 → Pn und der Senkrechten von der Kurvenmitte On zur Linie Pn–1 → Pn) und dem Knoten Pn–1, und den Abstand Lssn von der Fahrzeugposition zu jedem repräsentativen Punkt der Kurve.
Der Fehlersetzwert hängt von der Straßenbreite D und der durch die Lang/Kurz-Entscheidungsabschnitt 120d entschiedenen kürzeren Linienlänge ab, die durch αh.0 dargestellt wird. (Hierbei bezeichnet α eine Konstante, die gemäß der kürzeren Linienlänge gesetzt und nachstehend als Knotenintervallkorrekturfaktor bezeichnet wird).
Normalerweise wird eine von der Straßengeometrieerfassungseinrichtung 130 erhaltene Straßenbreite für die vorangehende Straßenbreite D verwendet, wenn jedoch durch die Straßengeometrieerfassungseinrichtung 130 keine vorangehende Straßenbreite D erhalten werden kann, kann die vorangehende Straßenbreite D basierend auf der vom Navigationsgerät 110 erhaltenen Straßenartinformation gesetzt werden. Hierbei gilt: je größer die Straßenbreite D ist, desto größer ist der Fehlerwert und desto unwahrscheinlicher wird eine Korrektur. D.h., dass der Krümmungsradius Rn umso größer ist, je breiter die aktuelle Straßenbreite ist.
Die Tatsache, dass das Knotenintervall kurz ist, bedeutet, dass die Straße durch die Knoten auf der Karte exakt definiert ist. In diesem Fall sind Korrekturen der Differenz Deln nicht signifikant.
Daher gilt für den Knotenintervallkorrekturfaktor αh: je kürzer die Linienlänge ist, desto größer ist der Knotenintervallkorrekturfaktor αh, wodurch der Fehlersetzwert zunimmt, wodurch das Erfordernis für eine Korrektur eliminiert wird. Wenn beispielsweise die kurze Linienlänge kürzer ist als 20m, beträgt αh = 1,2, wenn die kürzere Linienlänge einen mittleren Wert hat und kürzer ist als 100m, beträgt αh = 0,6, und wenn die kürzere Linienlänge länger ist als 100m, beträgt αh = 0,3.
4 zeigt eine durch die Korrektureinrichtung 120h auszuführende Korrektur im Detail. Der Vektor von Pn–1 zu Pn wird durch Blve bezeichnet (wobei ve einen Vektor bezeichnet), und der Vektor von P2 zu P3 wird durch B2ve bezeichnet. B1ve = (Xn – Xn–1, Yn – Yn–1) = (Xb1, Yb1); B2ve = (Xn+1 – Xn, Yn+1 – Yn) = (Xb2, Yb2);
Ein durch B1ve und B2ve gebildeter Winkel wird dargestellt durch: cosθn = (Xb1·Xb2 + Yb1 + Yb2)/(|Blve|·|B2ve|)
Der Fehler (Verhältnis) Pdeln zwischen Lon und Rn wird dargestellt durch: Pdeln = Rn/Lon = cos(θn/2) = ((cosθn + 1)/2)1/2 (25)
Daher beträgt die Differenz Deln: Deln = Lon – |Rn| = Lon·(1 – Pdeln) = Lon·(1 – (cosθn + 1)/2)1/2) (26)
Wenn die Differenz Deln größer ist als der Fehlersetzwert (αh.0), wird die Korrektur derart vorgenommen, dass Deln αh·D für den Krümungsradius Rn gleicht.
D.h. Lon = Deln/(1 – ((cosθn + 1)/2)1/2) = αh·D/(1 – ((cosθn + 1)/2)1/2) = αh·D/(1 – ((Xb1·Xb2 + Yb1·Yb2 + |B1ve|·|B2ve|)/(2·|B1ve|·|B2ve|))1/2) Rn = Lon·Pdeln = αh·D/(1 – ((cosθn + 1)/2)1/2)·((cosθn + 1)/2)1/2 = αh·D/((2/(cosθn + 1))1/2 – 1) = αh·D/((2|B1ve|·|B2ve|/(Xb1·Xb2 + Yb1·Yb2 + |B1ve|·|B2ve|))1/2 – 1) (27)
Wie vorstehend beschrieben wurde, können, weil Kurveninformation von der Straßengeometrieberechnungseinrichtung 120 erhalten wird, die irregulären Knoten vom Navigationsgerät 110 unverändert verwendet werden, wodurch eine einfache Berechnung ohne zusätzliche Daten oder komplexe Rechenverarbeitungen ermöglicht wird, so dass der Krümmungsradius einer Straße, auf der das Fahrzeug fährt, schnell und exakt bestimmt werden kann.
Außerdem können in diesem Fall, weil die Kontinuität jeweiliger Kurvenerfassungsknoten zum Bestimmen des Krümmungsradius natürlich und glatt ist, Daten erhalten werden die eine tatsächliche Straßengeometrie exakt darstellen.
Außerdem wird, auch wenn mögliche Rechenfehler auftreten, der berechnete Krümmungsradius immer kleiner als der tatsächliche Krümmungsradius, was zum Setzen einer geeigneten Warnung in der Warnungs-/Erfassungssteuerung bei Annäherung an eine Kurve vorteilhaft ist.
Die Korrektureinrichtung 120h für den Krümmungsradius trägt zu einer exakten Berechnung des Krümmungsradius bei. Außerdem können durch den Fehlersetzwert, der gemäß der tatsächlichen Straßengeometrie und der Knotenzahl variabel ist, die Berechnungen exakter gemacht werden. D.h., weil eine breitere Straße einen größeren Krümmungsradius darstellt, gilt: je größer die Straßenbreite ist, desto größer ist der Fehlersetzwert, wodurch das Erfordernis für eine Korrektur eliminiert wird. Außerdem führt eine kürzere gerade Linie dazu, dass Knoten feiner gesetzt werden, wodurch die Straße möglicherweise exakter dargestellt wird, so dass der Fehlersetzwert umso größer ist, je kürzer die gerade Linie ist, wodurch das Erfordernis für eine Korrektur eliminiert wird.
Die Datenreduzierungseinrichtung 120i wird zum Reduzieren der durch die Korrektureinrichtung 120h für jeden Knoten korrigierten Daten bereitgestellt, wodurch unnötige Rechenverarbeitungen eliminiert werden.
Die Datenreduzierungseinrichtung 120i berücksichtigt die folgenden vier Fälle, um die umfangreiche Kurveninformation nur auf die tatsächlich benötigte Information zu reduzieren.

Fall 1: Scharfe Kurve, wobei jedoch eine kleine Verzögerungsstrecke (= Rn–1 – Rn) vor Erreichen des Knotens Pn vom Knoten Pn–1 vorhanden ist (10(a)).

Wenn |Rn–1| > |Rn|, Rn–1·Rn > 0 und Ln > |Rn–1| – |Rn| ist, ist jeweils Kurveninformation für die Knoten Pn–1 und Pn erforderlich. Weil eine kleine Verzögerungsstrecke vorhanden ist, bevor das Fahrzeug den Knoten Pn vom Knoten Pn–1 erreicht, kann für beide Knoten eine unabhängige Steuerung erforderlich sein.
Wenn vorausgesetzt wird, dass beide Knoten Pn–1 und Pn die gleiche Kurve darstellen, wird angenommen, dass ein Gesamtkurvenwinkel θsn am Knoten Pn der Summe aus dem Gesamtkurvenwinkel θs(n–1) am Knoten Pn–1 und 2cos^–1(Rn/Lon) gleicht. Daher beträgt der Gesamtkurvenwinkel θsn am Knoten Pn =
Gesamtkurvenwinkel θs(n–1) am Knoten Pn–1 + 2cos^–1(Rn/Lon).

Fall 2: Scharfe Kurve, wobei keine Verzögerungsstrecke (= Rn–1 – Rn) vor Erreichen des Knotens Pn vom Knoten Pn–1 vorhanden ist (10(b)).

Wenn |Rn–1| > |Rn|, Rn–1·Rn > 0 und Ln < |Rn–1| – |Rn| ist, kann die Kurveninformation für die Knoten Pn–1 vernachlässigt werden. D.h., durch Ausführung der Steuerung für die Kurve am Knoten Pn kann die Ausführung der Steuerung für die Kurve am Knoten Pn–1 aufgefangen werden, wodurch die Kurveninformation für den Knoten Pn–1 nutzlos (vernachlässigbar) wird, so dass die Gesamtzahl der Steuerungsverarbeitungen minimiert werden kann.
Wenn vorausgesetzt wird, dass der Knoten Pn–1 und der Knoten Pn die gleiche Kurve darstellen, wird angenommen, dass ein Gesamtkurvenwinkel θsn am Knoten Pn der Summe aus dem Gesamtkurvenwinkel θs(n–1) am Knoten Pn–1 und 2cos^–1(Rn/Lon) gleicht. Daher beträgt der Gesamtkurvenwinkel θsn am Knoten Pn =
Gesamtkurvenwinkel θs(n–1) am Knoten Pn–1 + 2cos^–1(Rn/Lon).

Fall 3: Sanfte Kurve (10(c)).

Wenn |Rn–1| < |Rn|, Rn–1·Rn > 0 ist, kann die Kurveninformation für die Knoten Pn vernachlässigt werden. D.h., weil das Fahrzeug am Knoten Pn–1 ausreichend verzögert wird, ist die Kurveninformation für den Knoten Pn, der eine sanftere Kurve darstellt als der Knoten Pn–1, nutzlos und wird daher vernachlässigt. Wenn Ln lang ist, kann die Fahrzeuggeschwindigkeit durch eine volle Beschleunigung wesentlich erhöht werden (wenn der Knoten Pn–1 und der Knoten Pn als unabhängige Kurven betrachtet werden können), bevor das Fahrzeug den Knoten Pn erreicht, so dass die Kurveninformation für den Knoten Pn in Abhängigkeit von der Größe von Ln beibehalten werden kann.
Wenn vorausgesetzt wird, dass der Knoten Pn–1 und der Knoten Pn die gleiche Kurve darstellen, wird angenommen, dass ein Gesamtkurvenwinkel θsn am Knoten Pn der Summe aus dem Gesamtkurvenwinkel θs(n–1) am Knoten Pn–1 und 2cos^–1(Rn/Lon) gleicht. Daher beträgt der Gesamtkurvenwinkel θsn am Knoten Pn =
Gesamtkurvenwinkel θs(n–1) am Knoten Pn–1 + 2cos^–1(Rn/Lon).
Wenn die Kurven am Knoten Pn–1 und am Knoten Pn als voneinander unabhängig betrachtet werden, wird der Kurvenwinkel θn am Knoten Pn nicht addiert, sondern es wird eine neue Additionsverarbeitung gestartet (in Abhängigkeit von der Größe von ln).

Fall 4: Die Krümmungsrichtungen der Kurven ändern sich von rechts nach links oder von links nach rechts (10(d)).

Wenn Rnm–1·Rn < 0 ist,
ist die Kurveninformation für den Knoten Pn erforderlich, weil die Krümmungsrichtung sich ändert, wenn das Fahrzeug vom Knoten Pn–1 zum Knoten Pn fährt.
Das Additionsergebnis der Kurvenwinkel bis zum Knoten Pn–1 ist als Gesamtkurvenwinkel θs(n–1) bis zum Knoten Pn–1 definiert.
Außerdem kann der Knoten Pn ein Startpunkt für die Berechnung des Gesamtkurvenwinkels θsn unabhängig vom Gesamtkurvenwinkel θs(n–1) sein.
Der Gesamtkurvenwinkel θsn am Knoten Pn =
2cos^–1(Rn/Lon).
Bei dieser Berechnung ist der Grund, warum die Verzögerungsstrecke als Differenz zwischen dem Krümmungsradius Rn und dem Krümmungsradius Rn–1 definiert ist, folgender:
Theoretisch wird die Verzögerungsstrecke folgendermaßen dargestellt: Verzögerungsstrecke = (Vp(n–1)2 – Vpn2)/(2·a) = (Rn–1·ayl(n–1) – Rn·ayln)/(2·a) = (Rn–1 – Rn)·ayl/(2·a)wobei

Vpn: = zulässiger Annäherungsgeschwindigkeits-Referenzwert am Knoten Pn;
a: = Verzögerung;
ayln: = zulässige Seitenbeschleunigung.

Wenn vorausgesetzt wird, dass die Verzögerung 1/2ayln beträgt, beträgt die Verzögerungsstrecke = Rn–1 – Rn.
Diese durch die Datenreduzierungseinrichtung 120i reduzierten Daten werden zusammen mit den Daten vor der Reduzierung der Fahrzeugbewegungssteuerungsvorrichtung 100 zugeführt.
Die Fahrzeugbewegungssteuerungsvorrichtung 100 ist eine Einrichtung zum Ändern der Charakteristik der Fahrzeugbewegungssteuerungen, zum Empfangen von Daten vom Navigationsgerät 110 und der Kurvengeometrieberechnungseinrichtung 120 und zum Ändern der Steuerungen der Kraftverteilungssteuerung 60, der Differentialbegrenzungssteuerung 70 für das linke/rechte Rad und der Bremsensteuerung 80 durch Übertragen von Signalen an die entsprechenden Steuerungen 60, 70, 80 basierend auf der Positionsbeziehung zwischen dem Fahrzeug und der Kurve der Straße.
Nachstehend wird die Arbeitsweise der Steuerungen erläutert:
Die Kraftverteilungssteuerung 60 empfängt jeweilige Radgeschwindigkeitssignale vom vorderen linken Radgeschwindigkeitssensor 44fl, vom vorderen rechten Radgeschwindigkeitssensor 44fr, vom hinteren linken Radgeschwindigkeitssensor 44rl bzw. vom hinteren rechten Radgeschwindigkeitssensor 44rr, ein die Drosselklappenöffnung θth anzeigendes Signal vom Drosselklappenöffnungssensor 45 und ein Gangpositionssignal vom Gangpositionssensor 46 und führt dann eine Steuerung zum Steuern der dem Mitteldifferential 3 zuzuführenden Differentialbegrenzungskraft, d.h. eine Steuerung des Übertragungsdrehmoments der Übertragungskupplung 21 im normalen Steuerungsmodus, im Anfahrsteuerungsmodus, im Lenksteuerungsmodus und im Schlupfsteuerungsmodus, unter Bezug auf die Tastverhältnistabelle gemäß dem Drosselklappenöffnungsgrad θth und der Fahrzeuggeschwindigkeit V basierend auf Fahrzuständen aus.
Daher ändert sich, wenn die spezifizierte Drehmomentverteilung vorne 35/hinten 65 beträgt, die Drehmomentverteilung gemäß der Steuerung von vorne 35/hinten 65 auf vorne 50/hinten 50, was der Drehmomentverteilung für den direkten Verbindungszustand der Übertragungskupplung 21 entspricht.
Die Differentialbegrenzungssteuerung 70 für das linke/rechte Rad empfängt jeweilige Radgeschwindigkeitssignale vom vorderen linken Radgeschwindigkeitssensor 44fl, vom vorderen rechten Radgeschwindigkeitssensor 44fr, vom hinteren linken Radgeschwindigkeitssensor 44rl bzw. vom hinteren rechten Radgeschwindigkeitssensor 44rr, ein die Drosselklappenöffnung θth anzeigendes Signal vom Drosselklappenöffnungssensor 45, ein Gangpositionssignal vom Gangpositionssensor 46, ein den Lenkradwinkel θf anzeigendes Signal vom Lenkradsensor 47 und ein die Längsbeschleunigung Gx anzeigendes Signal vom Längsbeschleunigungssensor 50 und führt dann eine Steuerung zum Begrenzen der Differentialfunktion für das linke und das rechte Hinterrad durch Steuern der hydraulischen Mehrscheibenkupplung 33 des hinteren Differentials 7 gemäß Fahrzuständen aus.
Wie vorstehend erwähnt wurde, werden Schlupfzustände der Hinterräder überwacht, und wenn Schlupf festgestellt wird, wird der Kupplung ein Hydraulikdruck zugeführt, der für Schlupfzustände gesetzt und basierend auf dem Lenkwinkel θf unter Bezug auf eine Datentabelle bestimmt wird, die im Voraus durch Experimente und theoretische Berechnungen erstellt wird.
Wenn entschieden wird, dass kein Schlupfzustand vorliegt, wird der Kupplung ein für schlupffreie Zustände gesetzter Hydraulikdruck zugeführt. Der für schlupffreie Zustände gesetzte Hydraulikdruck wird basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit V, z.B. einem Mittelwert der vier Radge schwindigkeiten, und dem Drosselklappenöffnungsgrad θth unter Bezug auf eine Datentabelle gesetzt, die durch Experimente und theoretische Berechnungen im Voraus erstellt wird, und ist dadurch gekennzeichnet, dass er mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit und Last höher wird, und wird ferner gemäß der Längsbeschleunigung und Information darüber, ob die Gangsposition niedriger ist als eine spezifizierte Gangposition, korrigierend gesteuert.
Die Bremsensteuerung 80 empfängt jeweilige Radgeschwindigkeitssignale vom vorderen linken Radgeschwindigkeitssensor 44fl, vom vorderen rechten Radgeschwindigkeitssensor 44fr, vom hinteren linken Radgeschwindigkeitssensor 44rl bzw. vom hinteren rechten Radgeschwindigkeitssensor 44rr, ein den Lenkradwinkel θf anzeigendes Signal vom Lenkradsensor 47, ein den Giergeschwindigkeits-Istwert γ anzeigendes Signal vom Giergeschwindigkeitssensor 48 und ein die Seitenbeschleunigung Gy anzeigendes Signal vom Seitenbeschleunigungssensor 49 (für den Fall, dass eine Korrektur gemäß dem dem Seitenschlupfwinkel α entsprechenden Giergeschwindigkeitsabweichungskorrekturwert Δγ' ausgeführt wird) und berechnet dann die Bremskraft-Sollwerte BFf und BFr zum Korrigieren eines Übersteuerungszustands oder eines Untersteuerungszustands des Fahrzeugs basierend auf den folgenden berechneten Werten:

Sγ':: Differential des Giergeschwindigkeits-Sollwertes γ':
Sγ'Low:: Differential des Giergeschwindigkeits-Sollwertes γ'Low auf einer Straße mit niedrigem Reibungskoeffizient
dΔγ:: Abweichung zwischen Sγ' und Sγ'Low;
Δγ:: Abweichung zwischen Giergeschwindigkeits-Istwert γ und Giergeschwindigkeits-Sollwert γ'.

Der Bremskraft-Sollwert kann unter Verwendung des dem Seitenschlupfwinkel α entsprechenden Giergeschwindigkeitsabweichungskorrekturwertes Δγ' korrigiert werden.
Die Bremsensteuerung 80 wählt das innere Hinterrad für eine Korrektur im Untersteuerungszustand bei einer Kurvenfahrt oder das äußere Vorderrad für eine Korrektur im Übersteuerungszustand bei einer Kurvenfahrt aus und überträgt ein Steuersignal an den Bremsenaktuator 25, so dass der Bremskraft-Sollwert auf das ausgewählte Rad ausgeübt wird. Diese Steuerung wird ausgeführt, während die Giergeschwindigkeitsabweichung Δγ mit dem Schwellenwert εΔ verglichen wird, wenn die Giergeschwindigkeitsabweichung Δγ aus dem unempfindlichen Bereich heraus in den empfindlichen oder Steuerbereich kommt.
Das Navigationsgerät 110 kombiniert Fahrzeugfahrtdaten und Kartendaten durch eine Kartenanpassungsverarbeitung und überträgt die Ergebnisse basierend auf einem Aktivierungssignal zum Display 110c zum Darstellen der Ist-Position des Fahrzeugs, einer Bereichkarte, der optimalen Route zum Ziel, usw., und überträgt außerdem die Ergebnisse nach Erfordernis an die Fahrzeugbewegungssteuerungsvorrichtung 100 und die Kurvengeometrieberechnungseinrichtung 120.
Die Straßengeometrieerfassungseinrichtung 130 erzeugt 3D-Bilder zum Darstellen von Abständen basierend auf durch das Paar CCD-Kameras 130a aufgenommenen Bildern, erkennt die zu befahrende Straße durch Ausführen einer Histogrammverarbeitung bezüglich Abstandsverteilungen der 3D-Bilder, berechnet die Straßenbreite und überträgt sie dann nach Erfordernis an die Kurvengeometrieberechnungseinrichtung 120.
Die Kurvengeometrieberechnungseinrichtung 120 erfasst drei Knoten, d.h. den ersten Knoten, den zweiten Konten und den dritten Knoten, in der Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug und entscheidet, welche von den beiden geraden Linien, die den ersten Knoten mit dem zweiten Knoten bzw. den zweiten Knoten mit dem dritten Knoten verbinden, kürzer/länger ist.
Dann wird durch Berechnen der halben Länge der kurzen Linie ein Mittelpunkt auf der kurzen Linie festgelegt, und ein äquidistanter Mittelpunkt wird auf der langen Linie ausgehend vom zweiten Knoten bei der halben Länge der kurzen Linie festgelegt.
Dann werden zwei weitere gerade Linien derart gezeichnet, dass sich eine durch den Mittelpunkt erstreckt und die kurze Linie unter einem rechten Winkel schneidet, und die andere sich durch den äquidistanten Mittelpunkt erstreckt und die lange Linie unter einem rechten Winkel schneidet. Der Punkt, an dem diese beiden Linien sich schneiden, wird als Mittelpunkt der Kurve bestimmt, und ein Radius der Kurve wird berechnet. Dadurch werden Kurvendaten erhalten, basierend auf den Straßenbreitendaten von der Straßengeometrieerfassungseinrichtung 130 weiter korrigiert, auf eine vorgegebene Weise reduziert und an die Fahrzeugbewegungssteuerungsvorrichtung 100 übertragen.
Die Fahrzeugbewegungssteuerungsvorrichtung 100 führt Steuerungen gemäß dem in 11 dargestellten Ablaufdiagramm aus.
In S101 (S bezeichnet Schritt) werden Positionsdaten und Kurvendaten für die zu befahrende Straße vom Navigationsgerät 110 bzw. der Kurvengeometrieberechnungseinrichtung 120 gelesen.
Im nächsten S102 wird entschieden, ob das Fahrzeug in einer Kurve fährt oder nicht. Die Kurvendaten werden mit vorgegebenen Bedingungen verglichen, z.B. für die Straßen breite, die Fahrzeuggeschwindigkeit, den Krümmungsradius. Wenn der Krümmungsradius der Kurvendaten kleiner ist als es den Bedingungen für die Straßenbreite und die Fahrzeuggeschwindigkeit entspricht, wird entschieden, dass das Fahrzeug in einer Kurve fährt.
Wenn das Fahrzeug sich nicht in einer Kurve befindet, schreitet das Programm zu S103 fort, in dem entscheiden wird, ob der Abstand zum Kurveneintritt kleiner ist als ein Abstand Lcv1, der gemäß Variablen, wie beispielsweise der Straßenbreite, der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Krümmungsradius der zu befahrenden Kurve, vorgegeben ist.
Wenn der Abstand nicht kleiner ist als Lcv1, wird das Programm beendet.
Wenn der Abstand kleiner ist als Lcv1, schreitet das Programm zu S104 fort, in dem die folgenden Signale an die entsprechenden Steuerungen übertragen werden:
ein Signal, gemäß dem der unempfindliche Bereich schmaler gemacht wird, an die Bremsensteuerung 80;
ein Signal, gemäß dem die Differentialbegrenzungskraft auf einen niedrigeren Wert gesetzt wird (d.h., der der hydraulischen Mehrscheibenkupplung 33 des hinteren Differentials 7 zuzuführende Hydraulikdruck wird vermindert), an die Differentialbegrenzungssteuerung 70 für das linke/rechte Rad; und
ein Signal zum Reduzieren des Übertragungsdrehmoments (d.h. zum Wiederherstellen der Drehmomentverteilung des Mitteldifferentials auf das spezifizierte Verhältnis) an die Kraftverteilungssteuerung 60.
Daraufhin wird das Programm beendet.
Wenn in S102 entschieden wird, dass das Fahrzeug sich in einer Kurve befindet, schreitet das Programm zu S105 fort, wo entschieden wird, ob der Abstand zum Kurvenende kleiner ist als ein Abstand Lcv2, der gemäß Variablen, wie beispielsweise der Straßenbreite, der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Krümmungsradius der zu befahrenden Kurve, vorgegeben ist.
Wenn der Abstand nicht kleiner ist als Lcv2, schreitet die Verarbeitung zu S104 fort, wo die folgenden Signale an die jeweiligen Steuerungen übertragen werden:
ein Signal, gemäß dem der unempfindliche Bereich schmaler gemacht wird, an die Bremsensteuerung 80;
ein Signal, gemäß dem die Differentialbegrenzungskraft auf einen niedrigeren Wert gesetzt wird (d.h., der der hydraulischen Mehrscheibenkupplung 33 des hinteren Differentials 7 zuzuführende Hydraulikdruck wird vermindert), an die Differentialbegrenzungssteuerung 70 für das linke/rechte Rad; und
ein Signal zum Reduzieren des Übertragungsdrehmoments (d.h. zum Wiederherstellen der Drehmomentverteilung des Mitteldifferentials auf das spezifizierte Verhältnis) an die Kraftverteilungssteuerung 60.
Daraufhin wird das Programm beendet.
Wenn der Abstand in S105 kleiner ist als Lcv2, schreitet die Verarbeitung zu S106 fort, wo die folgenden Signale an die jeweiligen Steuerungen übertragen werden:
ein Signal, gemäß dem die Differentialbegrenzungskraft auf einen höheren Wert gesetzt wird (d.h., der der hydraulischen Mehrscheibenkupplung 33 des hinteren Differentials 7 zuzuführende Hydraulikdruck wird erhöht), an die Differentialbegrenzungssteuerung 70 für das linke/rechte Rad; und
ein Signal zum Erhöhen des Übertragungsdrehmoments (d.h. das Drehmomentverhältnis des Mitteldifferentials wird für die Vorder- und Hinterräder gleich) an die Kraftverteilungssteuerung 60.
D.h., wenn das Fahrzeug sich nicht in einer Kurve befindet und der Abstand zur Kurve kleiner ist als der vorge gebene Abstand Lcv1, werden die folgenden Steuerungen in Vorbereitung auf eine Kurvenfahrt ausgeführt:
Die Bremsensteuerung 80 macht den unempfindlichen Bereich schmaler, wodurch die Empfindlichkeit zunimmt und das Ansprechverhalten der Lenkung verbessert wird.
Die Differentialbegrenzungssteuerung 70 für das linke/rechte Rad vermindert die Differentialbegrenzungskraft, so dass das Kurvenfahrtverhalten des Fahrzeugs verbessert wird.
Die Kraftverteilungssteuerung 60 vermindert das Übertragungsdrehmoment, so dass das Kurvenfahrtverhalten des Fahrzeugs verbessert wird.
Wenn das Fahrzeug einen Bereich innerhalb des Abstands Lcv2 zum Kurvenende erreicht hat, werden die folgenden Steuerungen in Vorbereitung auf einen stabilen Übergang von der gekrümmten Straße zu einer geraden Straße ohne abnormales Fahrgefühl ausgeführt.
Die Differentialbegrenzungssteuerung 70 für das linke/rechte Rad erhöht die Differentialbegrenzungskraft, so dass die Fahrstabilität verbessert wird.
Die Kraftverteilungssteuerung 60 erhöht das Übertragungsdrehmoment, so dass die Fahrstabilität verbessert wird. Daher wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine zu durchfahrende Kurve im Voraus erfasst, und Charakteristiken der jeweiligen Fahrzeugbewegungssteuerungen werden geändert und aktiviert, so dass das Durchfahren einer Kurve, einschließlich des Eintritts in die Kurve und des Austritts aus der Kurve, geeignet ausgeführt wird.
Obwohl die vorliegende Ausführungsform unter Bezug auf ein mit drei Fahrzeugbewegungssteuerungen, d.h. der Kraftverteilungssteuerung, der Differentialbegrenzungssteuerung für das linke/rechte Rad und der Bremsensteuerung, erläutert wurde, ist sie auch auf ein Fahrzeug anwendbar, das mindestes eine der drei Steuerungen aufweist.
Obwohl vorstehend eine Differentialbegrenzungssteuerung für das linke/rechte Rad für ein Fahrzeugs beschrieben wurde, die auf die Hinterräder wirkt, kann auch eine auf die Vorderräder wirkende Differentialbegrenzungssteuerung verwendet werden.
Obwohl vorstehend eine Kraftverteilungssteuerung beschrieben wurde, die den Hinterrädern ein höheres Drehmoment zuteilt, kann auch eine Kraftverteilungssteuerung verwendet werden, die den Vorderrädern ein höheres Drehmoment zuteilt.
Obwohl vorstehend ein Mitteldifferential und ein hinteres Differential beschrieben wurden, die beide aus Verbund-Planetengetrieben bestehen, können auch Differentiale mit Kegelrädern oder mit einem Planetengetriebe mit einem Hohlrad verwendet werden.
Obwohl in der Ausführungsform ein Fall dargestellt wurde, in dem die Charakteristik der Bremsensteuerung durch Verschmälern des unempfindlichen Bereichs, d.h. des Schwellenwertes der Giergeschwindigkeitsabweichung, geändert wird, kann eine ähnliche Wirkung z.B. wie in 5 dargestellt durch enges Setzen eines unempfindlichen Bereichs des Seitenschlupfwinkels erhalten werden, wenn die Giergeschwindigkeitsabweichung gemäß dem Seitenschlupf korrigiert wird.
Die Bremskraftsteuerung durch die Bremsensteuerung kann auf andere Weise erfolgen als in der Ausführungsform dargestellt ist.
Daher ändert das erfindungsgemäße Fahrzeugdynamiksteuerungssystem Charakteristiken der jeweiligen Fahrzeugbewegungssteuerungen, wobei im Voraus Details einer zu durchfahrenden gekrümmten Straße erkannt werden, so dass die Steuerungen des Systems für kommende und vorhersehbare Fahrzustände und aktuelle Fahrzustände geeignet funktionieren kön nen und eine geeignete Durchfahrt durch eine Kurve, einschließlich des Eintritts in die Kurve und des Austritts aus der Kurve ermöglicht wird.
Obwohl eine gegenwärtig bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt und beschrieben worden ist, dient diese lediglich zur Erläuterung, und innerhalb des durch die beigefügten Patentansprüche definierten Schutzumfangs der Erfindung sind verschiedenartige Änderungen und Modifikationen möglich.

Claims

Dynamiksteuerungssystem für ein Fahrzeug mit einem am Fahrzeug montierten Seitenbeschleunigungssensor (49) zum Erfassen einer Beschleunigung des Fahrzeugs in Seitenrichtung und zum Erzeugen eines Seitenbeschleunigungssignals und einer Navigationsvorrichtung (110) mit einer am Fahrzeug montierten GPS-Einrichtung zum Erzeugen einer Fahrzeugpositionsinformation durch Empfangen von Funkwellensignalen von einem Weltraumsatelliten und zum Ausgeben eines Positionssignals; gekennzeichnet durch: eine auf das Positionssignal ansprechende Kurveninformationsberechnungseinrichtung (120) zum Abrufen von Information über eine Kurve, die das Fahrzeug durchfahren wird, unter Bezug auf in einer Speichereinrichtung (130) gespeicherte Daten und zum Ausgeben eines Informationssignals; eine Fahrzeugdynamiksteuerungseinrichtung (60, 70, 80), die auf das Informationssignal und das Seitenbeschleunigungssignal anspricht und dazu geeignet ist, eine dynamische Bewegung des Fahrzeugs auf einen optimalen Fahrzustand entsprechend einer Fahrposition zu steuern und ein Dynamiksteuerungssignal zu erzeugen; und eine auf das Positionssignal und das Informationssignal ansprechende Fahrzeugbewegungsänderungseinrichtung (100) zum Ändern der dynamischen Bewegung innerhalb eines vorgegebenen Abstands vor dem Eintritt in die Kurve, um eine Lenkfähigkeit durch Erhöhen einer Empfindlichkeit der Fahrzeugdynamiksteuerungseinrichtung (60, 70, 80) und eine Fahrzeugstabilität durch Ändern eines Übertragungsdrehmoments der Fahrzeugdynamiksteuerungseinrichtung während einer Fahrt durch die Kurve zu verbessern.
Fahrzeugsteuerungssystem nach Anspruch 1, wobei die Fahrzeugbewegungsänderungseinrichtung eine Charakteristik der Fahrzeugdynamiksteuerungseinrichtung in eine Charakteristik ändert, die für eine Lagestabilisierung des Fahrzeugs vorteilhaft ist, während das Fahrzeug eine Kurve durchfährt und sich innerhalb eines vorgegebenen Abstands vom Kurvenende befindet, und in eine andere Charakteristik, die für eine Kurvenfahrt vorteilhaft ist, wenn das Fahrzeug eine Kurve durchfährt und sich außerhalb eines vorgegebenen Abstands vom Kurvenende befindet.
Fahrzeugsteuerungssystem nach Anspruch 1, wobei die Fahrzeugdynamiksteuerungseinrichtung mindestens eine der folgenden Einrichtungen ist: eine Bremsensteuerung zum Ausüben einer Bremskraft auf ein Rad, das basierend auf Fahrzeugfahrzuständen auf eine vorgegebene Weise ausgewählt wird, eine Differentialbegrenzungssteuerung für ein linkes/rechtes Rad zum Steuern der Differentialbegrenzungskraft zwischen linken und rechten Rädern und eine Kraftverteilungssteuerung zum Steuern der Differentialbegrenzungskraft, die auf ein Mitteldifferential zwischen den Vorder- und den Hinterrädern zum Verteilen der Antriebskraft auf Vorder- und Hinterräder ausgeübt wird, basierend auf den Fahrzeugfahrzuständen.
Fahrzeugsteuerungssystem nach Anspruch 3, wobei die Änderung einer Charakteristik der Fahrzeugdynamiksteuerungseinrichtung in eine für eine Kurvenfahrt vorteilhafte Charakteristik durch Ändern von Steuerparametern implementiert wird, wobei die Fahrzeugdynamiksteuerungseinrichtung die Bremsensteuerung ist.
Fahrzeugsteuerungssystem nach Anspruch 3, wobei die Änderung einer Charakteristik der Fahrzeugdynamiksteuerungseinrichtung in eine für eine Kurvenfahrt vorteilhafte Charakteristik durch Reduzieren der Differentialbegrenzungskraft zwischen den linken und rechten Rädern implementiert wird, und wobei die Änderung in eine für eine Fahrtstabilisierung vorteilhafte andere Charakteristik durch Erhöhen der Differentialbegrenzungskraft zwischen den linken und rechten Rädern implementiert wird, wobei die Fahrzeugdynamiksteuerungseinrichtung die Differentialbegrenzungssteuerungseinrichtung für das linke/rechte Rad ist.
Fahrzeugsteuerungssystem nach Anspruch 3, wobei die Änderung einer Charakteristik der Fahrzeugdynamiksteuerungseinrichtung in eine für eine Kurvenfahrt vorteilhafte Charakteristik implementiert wird, indem die Differentialbegrenzungskraft derart gesetzt wird, dass eine ungleichmäßige Drehmomentverteilung zwischen den Vorder- und den Hinterrädern erhalten wird, und wobei die Änderung in eine für eine Fahrtstabilisierung vorteilhafte andere Charakteristik implementiert wird, indem die Differentialbegrenzungskraft derart gesetzt wird, dass eine gleichmäßige Drehmomentverteilung zwischen den Vorder- und den Hinterrädern erhalten wird, wobei die Fahrzeugdynamiksteuerungseinrichtung die Kraftverteilungssteuerung zum Steuern der auf ein Mitteldifferential ausgeübten Differentialbegrenzungskraft ist.