DE102008004213A1

DE102008004213A1 - Verfahren zum Verteilen des Antriebsmoments auf die Räder eines Fahrzeugs in Abhängigkeit vom Reifenzustand

Info

Publication number: DE102008004213A1
Application number: DE200810004213
Authority: DE
Inventors: Ingo Stolpe; Stefan Hillenbrand; Hardy Haas; Wadim Napolskich; Peter Ziegler; Martin Sackmann; Manfred Gerdes
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-01-14
Filing date: 2008-01-14
Publication date: 2009-07-16
Also published as: WO2009089972A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verteilen des Antriebsmoments auf die angetriebenen Räder eines Fahrzeugs. Die Traktion der Räder als auch die Fahrsicherheit können verbessert werden, wenn der Fahrbetrieb des Fahrzeugs in Bezug auf das Auftreten bestimmter Fahrzustände überwacht und das Antriebsmoment in Abhängigkeit vom vorliegenden Fahrzustand auf die angetriebenen Räder verteilt wird.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verteilen des Antriebsmoments auf die angetriebenen Räder eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, sowie ein Steuergerät gemäß Patentanspruch 10.
Heutige Fahrzeuge umfassen üblicherweise ein Achsdifferenzial, das eine feste Antriebsmomentenverteilung im Verhältnis 50:50 auf die beiden Räder der angetriebenen Achse vorgibt. Aus dem Stand der Technik sind aber auch aktive Antriebsstrangkomponenten bekannt, mit denen das Antriebsmoment zwischen den Rädern einer Achse – bei Allradfahrzeugen zwischen den beiden Achsen – nahezu frei verteilt werden kann. Diese Komponenten werden bereits dazu eingesetzt, um die Traktion eines Fahrzeugs zu optimieren, die Stabilität des Fahrzeugs durch Aufbringen eines Giermoments zu verbessern oder das Fahrverhalten des Fahrzeugs in anderer Weise zu beeinflussen. Mit den aktiven Antriebsstrangkomponenten kann das Antriebsmoment also gezielt auf einzelne Räder des Fahrzeugs verteilt werden.
Offenbarung der Erfindung
Es ist nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Verteilen des Antriebsmoments auf einzelne Räder des Fahrzeugs zu schaffen, das bestimmte Reifeneigenschaften oder Reifenzustände berücksichtigt.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch 1, sowie im Patentanspruch 10 angegebenen Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht darin, den Fahrbetrieb des Fahrzeugs speziell in Bezug auf bestimmte Rad-Zustände oder -eigenschaften, zu überwachen und das Antriebsmoment in Abhängigkeit vom jeweiligen Zustand auf die angetriebenen Räder zu verteilen. Dadurch können die Fahrsicherheit, Traktion oder der Verbrauch eines Fahrzeugs in Fahrsituationen, in denen das Fahrzeug z. B. mit einem Notrad oder Schneeketten fährt, oder die Räder ein stark unterschiedliches Profil aufweisen, verbessert werden.
Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung wird der Fahrbetrieb in Bezug auf eine Fahrt mit einem „Pannenrad", d. h. einem Notrad, einem defekten Reifen mit Notlaufeigenschaften, einem mit Dichtmittel behandelten Reifen oder einem anderen Rad mit abweichenden Laufeigenschaften überwacht. Derartige Pannenräder sind weniger stark belastbar als die übrigen Räder. Es wird daher vorgeschlagen, ein solches Rad vom Antriebsmoment zu entlasten und somit weniger stark zu beanspruchen. Dadurch steigt die Fahrsicherheit und es bleiben größere Reserven z. B. für eine Vollbremsung oder zum Erzielen einer größeren Fahrstrecke, bis das Pannenrad ersetzt werden muss.
Zum Erkennen der Fahrsituation „Fahren mit Pannenrad" können verschiedene Verfahren eingesetzt werden. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der Fahrer z. B. über den Bordcomputer eine entsprechende Eingabe macht. Ein Reifen mit geringem Luftdruck kann aber auch mittels Luftdrucksensoren oder anhand der Raddrehzahlen automatisch erkannt werden.
Zur Aktivierung des Antriebsmodus „Pannenrad" kann beispielsweise auch vorgesehen sein, dass der Fahrer die automatische Erkennung eines Pannenrades nochmals bestätigen muss.
Durch die Entlastung des Pannenrades entsteht an dieser Achse eine Momentendifferenz, die zu einem Giermoment um die Hochachse des Fahrzeugs führt. Um dieses Giermoment wenigstens teilweise auszugleichen, wird vorgeschlagen – vorausgesetzt es handelt sich um ein 4 × 4-Fahrzeug – wenigstens einen Teil der Momentendifferenz an der anderen Achse mit umgekehrtem Vorzeichen auszuüben. Alternativ könnte das Giermoment auch durch eine aktive Lenkung ausgeglichen werden.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung wird das Fahrverhalten des Fahrzeugs in Bezug auf ein Fahren mit Schneeketten überwacht und bei Erkennen einer solchen Fahrsituation das Antriebsmoment vermehrt auf die mit Schneeketten bestückten Räder geleitet. Hierdurch wird die Traktion des Fahrzeugs verbessert und das Seitenkraftpotential der Räder ohne Schneeketten und damit die Fahrsicherheit deutlich erhöht.
Zur Erkennung des Fahrzustands „Fahren mit Schneeketten" können wiederum verschiedene Methoden vorgesehen sein. Zum Einen kann eine Eingabe durch den Fahrer z. B. über den Bordcomputer erfolgen. Die Ketten könnten aber auch z. B. mittels Metallsensoren im Radhaus oder durch eine intelligente Auswertung des Radschlupfes mit Hilfe der ABS- oder ESP-Sensoren erkannt werden.
Zur Aktivierung des Antriebsmodus „Schneeketten" kann wiederum vorgesehen sein, dass der Fahrer die automatische Erkennung der Schneeketten nochmals bestätigen muss.
Gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung wird das Antriebsmoment vermehrt auf diejenigen Räder verteilt, die im normalen Fahrbetrieb durchschnittlich einem niedrigeren Verschleiß unterliegen oder einen geringeren Verschleiß aufweisen.
Bei den meisten Fahrzeugen verschleißen die Reifen an den Achsen nicht gleichmäßig. Dies gilt wegen der größeren Beanspruchung der vorderen Reifen beim Bremsen auch für Fahrzeuge mit Vierradantrieb. Erfindungsgemäß wird nun für 4 × 4-Fahrzeuge vorgeschlagen, das Antriebsmoment in fahrdynamisch unkritischen Fahrsituationen, wie z. B. bei einer Autobahnfahrt mit moderater Geschwindigkeit, vermehrt auf diejenigen Räder zu verteilen, die im Durchschnitt einem niedrigeren Verschleiß unterliegen.
Alternativ könnte auch der Verschleiß bzw. die Profiltiefe der einzelnen Räder mittels einer Sensorik bestimmt und das Antriebsmoment vermehrt auf die Räder mit dem geringeren Verschleiß gelenkt werden. Haben beispielsweise die Räder der Hinterachse einen geringeren Verschleiß als die Räder der Vorderachse, wird das Antriebsmoment vermehrt auf erstere gelenkt.
Gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung wird das Fahrverhalten des Fahrzeugs in Bezug auf eine Abweichung der Radgeschwindigkeiten von der tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit überwacht. Dies kann beispielsweise bei Aquaplaning oder bei schnellem Fahren über Kuppen auftreten, sobald einzelne oder auch alle Räder den Kontakt zur Fahrbahn verlieren. Die Raddrehzahlen dieser Räder weichen dann schnell von der tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit ab. Wenn sie erneut in Kontakt mit der Fahrbahn kommen, werden sie – je nach Rad- und Fahrzeuggeschwindigkeit – entweder abgebremst oder beschleunigt. Um dies zu vermeiden, wird vorgeschlagen, die Radgeschwindigkeit auf die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit anzupassen. Die Radgeschwindigkeiten werden vorzugsweise mittels der Rad-Drehzahlsensoren, und die Fahrzeuggeschwindigkeit mit Hilfe einer anderen Sensorik, z. B. mit Hilfe eines Navigationssystems, etc. ermittelt. Ein Verlust des Bodenkontakts einzelner Räder kann beispielsweise mittels Sensoren zur Messung des Einfederwegs erkannt werden. Aquaplaning kann dagegen durch eine starke Verzögerung der Aquaplaning-Räder festgestellt werden. Wenn eine zu hohe Abweichung der Geschwindigkeiten erkannt wird, werden ein oder mehrere Räder automatisch mit der Fahrzeuggeschwindigkeit synchronisiert.
Die vorstehend beschriebenen Verfahren sind vorzugsweise als Algorithmus in einem Steuergerät hinterlegt, das mit den genannten Sensoren und der bzw. den steuerbaren Antriebsstrangkomponenten zusammen wirkt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
1 ein schematisches Blockschaltbild verschiedener Fahrsituationen und der zugehörigen Maßnahmen bezüglich der Antriebsmomentenverteilung.
Ausführungsformen der Erfindung
1 zeigt eine schematische Blockdarstellung verschiedener Fahrzustände 2–5, die mittels einer Situationserkennung 1 erfasst werden. Die Blöcke 6–9 beziehen sich auf verschiedene Antriebsmoment-Verteilungsstrategien in Abhängigkeit vom jeweiligen Fahrzustand 2–5.
Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel wird in Block 1 der Fahrbetrieb in Bezug auf eine Fahrt mit einem „Pannenrad" überwacht. Dabei kann es sich beispielsweise um ein Notrad, einen defekten Reifen mit Notlaufeigenschaften, einen mit Dichtmittel behandelten Reifen oder einen Reifen mit im Vergleich zu den anderen Rädern stark abweichenden Laufeigenschaften handeln. Die Erkennung einer solchen Fahrsituation erfolgt beispielsweise durch eine Eingabe des Fahrers oder durch Auswertung geeigneter Sensoren, z. B. der Rad-Drehzahlsensoren.
Sofern der Zustand „Fahren mit Pannenrad" (Block 2) erkannt wurde, wird eine im Antriebsstrang angeordnete steuerbare Kupplung derart angesteuert, dass das Pannenrad vom Antriebsmoment entlastet wird (Block 6). Der reduzierte Anteil wird vorzugsweise von einem oder mehreren der anderen Räder übernommen, so dass insgesamt das gleiche Antriebsmoment wie im Normalbetrieb ausgeübt wird.
Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel wird der Fahrbetrieb in Block 1 in Bezug auf ein Fahren mit Schneeketten überwacht. Falls dieser Zustand erkannt wurde (Block 3), wird die steuerbare Kupplung derart angesteuert, dass das vom Fahrer gewünschte Antriebsmoment vermehrt auf die mit Ketten bestückten Räder verteilt wird (Block 7).
Der Zustand „Fahren mit Schneeketten" kann wiederum durch Eingabe des Fahrers oder mittels einer geeigneten Sensorik erfasst werden.
Gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung wird in Block 1 der Fahrbetrieb in Bezug auf fahrdynamisch unkritische Fahrsituationen, wie z. B. eine gleichmäßige Fahrt auf einer Bundesstraße oder einer Autobahn, überwacht. Die Grenzen dieser Fahrzustände können frei definiert werden.
Sofern ein solcher Fahrzustand erkannt wurde (Block 4), wird das Antriebsmoment in Block 8 auf diejenigen Räder verteilt, die im Durchschnitt einem niedrigeren Verschleiß unterliegen. Dies sind bei einem Fahrzeug mit Frontantrieb üblicherweise die Hinterräder. Dadurch kann ein ungleichmäßiger Reifenverschleiß zumindest teilweise ausgeglichen werden.
Wahlweise kann – sofern eine geeignete Sensorik vorgesehen ist – auch der Reifenzustand bzw. die Profiltiefe erfasst werden. In fahrdynamisch unkritischen Fahrsituationen kann dann wiederum das Antriebsmoment vermehrt auf diejenigen Räder mit geringerem Verschleiß bzw. größerer Profiltiefe gelenkt werden.
Gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung wird der Fahrbetrieb in Block 1 in Bezug auf eine Abweichung der Raddrehzahlen von der tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit überwacht. Wenn eine solche Abweichung in bestimmtem Umfang erkannt wurde (Block 5), wird die Antriebsstrangkomponente derart angesteuert, dass die betreffenden Räder auf die Fahrzeuggeschwindigkeit geregelt werden.
Insgesamt ergibt sich dadurch eine verbesserte Traktion als auch eine höhere Fahrsicherheit.

Claims

Verfahren zum Verteilen des Antriebsmoments auf die angetriebenen Räder eines Fahrzeugs in Abhängigkeit von bestimmten Fahrzuständen, gekennzeichnet durch folgende Schritte: – Überwachen des Fahrbetriebs (1) in Bezug auf das Auftreten bestimmter Fahrzustände (2–5), und – Automatisches Modifizieren des Antriebsmoments der angetriebenen Räder in Abhängigkeit vom vorliegenden Fahrzustand (2–5).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Fahrt mit einem Pannenrad, insbesondere einem Notrad, einem defekten Reifen mit Notlaufeigenschaften, einem mit Dichtmittel behandelten Reifen oder einem Reifen mit geringem Luftdruck, das betreffende Rad vom Antriebsmoment wenigstens teilweise entlastet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Momentendifferenz, die durch die Entlastung des Rades an einer Achse entsteht, wenigstens teilweise, in umgekehrter Richtung an der anderen Achse ausgeübt wird – vorausgesetzt es handelt sich um ein allradgetriebenes Fahrzeug.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Momentendifferenz, die durch die Entlastung des Rades an einer Achse entsteht, wenigstens teilweise durch geeignete Lenkeingriffe mit Hilfe einer aktiven Lenkung ausgeglichen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Fahrt mit Schneeketten das Antriebsmoment vermehrt auf das bzw. die mit Schneeketten bestückten Räder gelenkt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einer fahrdynamisch unkritischen Fahrsituation das Antriebsmoment vermehrt auf diejenigen Räder verteilt wird, die im Durchschnitt einem niedrigeren Verschleiß unterliegen oder einen geringeren Verschleiß aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschleiß der einzelnen Räder mittels Sensoren gemessen oder geschätzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Fahrsituation, in der sich das Fahrzeug im Aquaplaning befindet oder die Radgeschwindigkeit aus anderen Gründen von der tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit abweicht, die Radgeschwindigkeit auf die Fahrzeuggeschwindigkeit geregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zu diesem Zweck die Raddrehzahlen und die Fahrzeuggeschwindigkeit mittels entsprechender Sensoren gemessen werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erkennung bestimmter Fahrzustände, insbesondere das Fahren mit einem Pannenrad oder Schneeketten, oder der Reifenverschleiß durch Eingabe des Fahrers oder mittels einer Sensorik erfolgt.
Steuergerät, umfassend Mittel zum Durchführen eines der vorstehend beanspruchten Verfahren.