DE102007044452A1 - Intermittent four-wheel-driven motor vehicle drive moment distribution controlling method, involves distributing torque to wheels of axle by controllable friction clutch, and predetermining reference-coupling moment for friction clutch - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern der Verteilung des Antriebsmomentes eines zumindest zeitweise vierradgetriebenen Kraftfahrzeuges, wobei zumindest den Rädern einer Achse das Drehmoment mittels einer steuerbaren Reibungskupplung zugeteilt wird, welcher Reibungskupplung von einer Steuervorrichtung ein Soll-Kupplungsmoment vorgegeben wird, wobei letzteres zum Schutz von Bauteilen des Antriebsstranges begrenzbar ist.The The invention relates to a method for controlling the distribution of Driving torque of an at least temporarily four-wheel drive motor vehicle, at least the wheels an axle torque by means of a controllable friction clutch is assigned, which friction clutch of a control device a desired clutch torque is specified, the latter for protection of components of the drive train can be limited.
Es kann sich sowohl um Kraftfahrzeuge mit permanent angetriebener Vorderachse und über die steuerbare Reibungskupplung angetriebener Hinterachse oder vice versa als auch um Kraftfahrzeuge mit je einer steuerbaren Reibungskupplung für die Vorderachse und die Hinterachse handeln. Eine Kupplung kann somit im ersten Antriebsstrang, im zweiten Abtriebsstrang oder in beiden vorgesehen sein.It can be both about motor vehicles with permanently driven front axle and over the controllable friction clutch driven rear axle or vice versa as well as to motor vehicles, each with a controllable friction clutch for the front axle and the rear axle act. A clutch can thus in the first Powertrain, be provided in the second output train or in both.
Es ist unwirtschaftlich, jeden der beiden Antriebsstränge auf die volle Motorleistung beziehungsweise das volle Maximalmoment am Getriebeausgang auszulegen. Das kann in extremen Fahrsituationen zur Überlastung einzelner Bauteile führen. So kann es beispielsweise bei einem Allradfahrzeug mit starr angetriebener Vorderachse und über ein in der Vorderachse integriertes Winkelgetriebe und eine steuerbare Reibungskupplung angetriebener Hinterachse bei länger anhaltender großer Belastung zur Überhitzung oder zu übermäßigem Verschleiß des Winkelgetriebes oder des Hinterachsdifferentials kommen.It is uneconomical, each of the two drive trains on the full engine power or the full maximum torque at the gearbox output. That can be in extreme driving situations to overload lead individual components. So it can, for example, in a four-wheel drive vehicle with rigidly driven Front axle and over an integrated in the front axle bevel gear and a controllable Friction clutch driven rear axle with prolonged high load for overheating or excessive wear of the angular gear or the rear axle differential.
Ein solcher Belastungsfall liegt für ein derartiges Fahrzeug zum Beispiel bei Befahren einer langen Steigung mit Anhänger vor, wenn die normale Kupplungsregelung (Schlupfregelung und/oder Vorsteuerung) durch Schließen der Kupplung der Hinterachse ein großes übertragbares Drehmoment (im folgenden Soll-Kupplungsmoment genannt) vorgibt. Dann ist der zur Hinterachse führende Antriebsstrang besonders hoch belastet. Die Überwachung mittels Temperatursensoren ist aufwändig und unbefriedigend.One such load case is for Such a vehicle, for example, when driving on a long slope with trailer when the normal clutch control (slip control and / or Feedforward control) by closing the clutch of the rear axle has a large transmittable torque (im called the following target clutch torque). Then the to Rear axle leading Drive train particularly high load. The monitoring by means of temperature sensors is expensive and unsatisfactory.
Aus
der
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, das/die die Kraftübertragungskapazität des die Kupplung enthalten den Antriebsstranges voll ausnützt und trotzdem den Schutz der zu schützenden Bauteile gewährleistet.It is therefore an object of the invention, a method and an apparatus indicate that the power transmission capacity of the Clutch fully utilize the powertrain while still providing protection the one to be protected Ensures components.
Die Lösung besteht darin, dass ein Überlastintegral als Integral über die Differenz zwischen der von der Kupplung übertragenen Leistung und einer übertragbaren Dauerleistung gebildet wird, und dass die von der Kupplung übertragene Leistung durch Reduktion des Soll-Kupplungsmomentes reduziert wird, wenn das Überlastintegral einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet. Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die thermische Belastung (beispielsweise die miteinander kämmender Zahnräder) nicht allein von der Größe des übertragenen Drehmomentes, sondern ebenso von der Geschwindigkeit beziehungsweise Drehzahl, und somit der übertragenen Leistung, abhängt. Deshalb wird die Leistung integriert und das Überlastintegral hat die Dimension einer Arbeit.The solution is that an overload integral as an integral over the difference between the power transmitted by the clutch and a transmittable one Continuous power is formed, and that transmitted from the clutch Performance is reduced by reducing the nominal clutch torque, when the overload integral exceeds a predetermined limit. This is based on the knowledge that the thermal load (For example, the meshing gears) not alone on the size of the transferred Torque, but also from the speed respectively Speed, and thus the transmitted power, depends. Therefore, the power is integrated and the overload integral has the dimension a work.
Die übertragbare Dauerleistung ist die der Auslegung des Antriebsstranges zugrunde gelegte und wird durch Tests bestätigt beziehungsweise ermittelt. Das Überlastintegral wird nur über die Differenz, die Überlast, gebildet. Dadurch sinkt der Wert des Integrals bei Unterschreiten der übertragbaren Dauerleistung wieder ab. So ist der Wert des Integrals ein Abbild des thermischen Zustandes beinahe in Echtzeit. Übersteigt das Überlastintegral einen vorgegebenen Grenzwert, so wird die durch den betroffenen Antriebsstrang übertragene Leistung auf einen zum Beispiel vorgegebenen Wert unter der übertragbaren Dauerleistung herabgesetzt.The transferable Continuous power is the basis of the design of the drive train and is confirmed or determined by tests. The overload integral will only be over the difference, the overload, educated. This reduces the value of the integral when falling below the transferable continuous service again. So the value of the integral is a reflection of the thermal Condition almost in real time. exceeds the overload integral a predetermined limit, then that by the affected Powertrain transmitted Achievement on a for example given value under the transferable Continuous power reduced.
Da die Leistung in einem Drehmoment/Drehzahl-Schaubild als Hyperbel („Leistungshyperbel") erscheint, bedeutet das, dass eine „unter" der Dauerleistungshyperbel liegende Hyperbel angefahren wird. Dazu wird das von der Kupplung übertragene Moment abgesenkt, bis ein Betriebspunkt auf der „un teren" Hyperbel erreicht ist. Vereinfacht ausgedrückt: Die Absenkung des Drehmomentes hängt von der augenblicklichen Drehzahl ab (Anspruch 4). So greift der Sicherheitsregler sanft ein.There the power in a torque / speed graph as a hyperbola ("Performance Hyperbola") appears, means that one "below" the persistent power hyperbola lying hyperbola is approached. This is the moment transmitted by the clutch lowered until an operating point on the "lower" hyperbola is reached words The lowering of the torque depends on the instantaneous speed (claim 4). This is how the safety controller works gently.
In Weiterbildung der Erfindung wird zur Ermittlung des Überlastintegrals die von der Kupplung übertragene Leistung als Produkt aus dem über die Kupplung übertragenen Ist-Drehmoment und der Drehzahl berechnet und mit einem von der Geschwindigkeit des Fahrzeuges anhängigem Faktor korrigert (Anspruch 2). Dieser Faktor ist im Stillstand im Wesentlichen gleich Eins und sinkt mit steigender Geschwindigkeit gemäß einer durch Messungen ermittelten Tabelle ab. So wird bei Fahrzeugen, deren zu schützende Bauteile in wesentlichem Maße vom Fahrtwind gekühlt sind, die geschwindigkeitsabhängige Intensität dieser Kühlung berücksichtigt.In a further development of the invention, the power transmitted by the clutch power is calculated as the product of the transmitted via the clutch actual torque and speed and with one of the Ge to determine the overload integral speed of the vehicle pending factor corrected (claim 2). This factor is substantially equal to one at standstill and decreases with increasing speed according to a table determined by measurements. Thus, in vehicles whose components to be protected are cooled to a significant extent by the wind, the speed-dependent intensity of this cooling is taken into account.
Soferne keine spezielle Drehmomentmessung vorgesehen ist, kann der Wert des über die Kupplung übertragenen Ist-Drehmomentes vom Kupplungssteller geliefert werden. Steht ein solcher Wert auch nicht zur Verfügung, so kann es mit hinreichender Genauigkeit unter der Annahme abgeschätzt werden, dass es einen bestimmten Anteil am gesamten Antriebsmoment (am Getriebeausgang) nicht überschreitet (Anspruch 3).Unless No special torque measurement is provided, the value may be of the over transmitted the clutch Actual torque can be supplied from the clutch actuator. Arrives such value is not available, so it can be estimated with reasonable accuracy on the assumption that it does not exceed a certain proportion of the total drive torque (at the transmission output) (Claim 3).
In Weiterbildung der Erfindung erfolgt die Begrenzung des Soll-Kupplungsmomentes erst um eine Zeit verzögert, wenn das Überlastintegral den Grenzwert im Anschluss an einen Aufbau des übertragenen Drehmomentes überschreitet (Anspruch 5). Damit wird ein sanfter Übergang und im Zusammenwirken mit dem Schlupfregler eine Minimierung der Traktionseinbuße erreicht.In Further development of the invention, the limitation of the desired clutch torque takes place delayed at one time, when the overload integral exceeds the limit following a buildup of transmitted torque (Claim 5). This will be a smooth transition and in interaction with the traction control achieved a minimization of traction loss.
In einer Verfeinerung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Begrenzung des Soll-Kupplungsmomentes unterbunden wird, wenn eine hohe Querbeschleunigung oder ein großer Lenkwinkel festgestellt wird (Anspruch 6). Das erlaubt es dem Fahrer, nach Durchfahren einer scharfen Kurve (man denke an eine Haarnadelkurve einer Passstraße) das Fahrzeug mit minimalem Schlupf zu beschleunigen.In A refinement of the invention can be provided that the Limiting the target clutch torque is suppressed if a high lateral acceleration or a large steering angle detected is (claim 6). This allows the driver to drive through one sharp curve (think of a hairpin bend of a pass road) that Accelerate vehicle with minimal slip.
In einer weiteren Verfeinerung kann ein über dem Grenzwert liegender weiterer Grenzwert vorgegeben sein, bei dessen Überschreiten die übertragbare Leistung durch Absenken des Soll-Kupplungsmomentes ohne Zeitverzöge-rung erfolgt (Anspruch 7). Dieser weitere Grenzwert stellt eine Not-Sicherung dar, bei der auf die Querbeschleunigung oder den Lenkwinkel keine Rücksicht mehr genommen wird.In Another refinement may be one above the limit be given further limit, when exceeded, the transferable Power by lowering the target clutch torque without Zeitverzöge tion occurs (claim 7). This further limit represents an emergency fuse in which no regard to the lateral acceleration or the steering angle more is taken.
Die Erfindung betrifft auch eine Steuervorrichtung, die so beschaffen ist, dass sie das oben beschriebene Verfahren ausführt.The The invention also relates to a control device which thus obtains is that it carries out the method described above.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Abbildungen beschrieben und erläutert. Es stellen dar:in the The invention will be described below with reference to figures and explained. They show:
Bei
dieser Anordnung bilden die beiden Halbachsen
Die
Anordnung der
In
Der
Schutzregler
In
dem Schutzregler
Das so, und gemäß der weiter unten angegebene Gleichung, gebildete Überlastintegral A hat die Dimension einer Arbeit. Dadurch, dass das Integral laufend gebildet wird, steigt es an, wenn die momentane Leistung Lk über der ertragbaren Dauerleistung Ld liegt und sinkt wieder, wenn sie (Lk) darunter liegt.The overload integral A thus formed, and according to the equation given below, has the dimension of a work. As a result of the fact that the integral is formed continuously, it increases when the instantaneous power L k lies above the sustainable continuous power L d and decreases again when it lies below (L k ).
Wenn
das so gebildete Überlastintegral
A einen vorbestimmten Grenzwert Agrenz erreicht,
bewirkt der Schutzregler
In
Darin bedeutet:
- A
- Überlastintegral,
- Agrenz
- Grenzwert des Überlassintegrals,
- Mk
- das Momentan über die
Kupplung
7 übertragene Drehmoment, - nk
- einen der Fahrgeschwindigkeit proportionalen Wert, eine Dreh zahl,
- Kv
- einen die Wärmeabfuhr
durch den Fahrtwind berücksichtigender
Einflussfaktor gemäß der Tabelle
in
3 , - Ld
- die von dem Antriebsstrang bzw der Kupplung maximal übertragbare Dauerleistung.
- A
- Integral overload,
- A border
- Limit value of the transfer integral,
- M k
- the momentary about the clutch
7 transmitted torque, - n k
- a value proportional to the driving speed, a rotational speed,
- K v
- an influencing factor taking into account the heat dissipation by the wind, in accordance with the table in
3 . - L d
- the maximum transferable from the drive train or the clutch continuous power.
Die
von dem die Kupplung
Wenn
insbesondere das übertragene
Drehmoment zu diesem Zeitpunkt im Ansteigen begriffen war, beginnt
ein Totzeitglied in der Steuervorrichtung
Im
oberen der beiden Diagramme ist zu erkennen, dass ab dem Punkt
Claims (14)
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