DE102014005849A1 - A method for automatically detecting damage to a connection of at least one secondary axis in a vehicle - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren zum automatischen Erkennen einer Beschädigung einer Anbindung mindestens einer Sekundärachse bei einem Fahrzeug mit einem zumindest temporären Allradantrieb und mit einer mit mindestens einem Motor des Fahrzeugs gekoppelten Antriebsachse sowie der mindestens einen weiteren, über mindestens eine Kupplung im Kraftfluss des Motors mit der Antriebsachse zumindest temporär zu koppelnden Sekundärachse, bei dem bei einem Überschreiten jeweiliger im Voraus bereitzustellender Schwellenwerte durch aktuelle Werte eines Verhältnisses von Schlupf an Rädern der Antriebsachse und aktuellem Schlupf an Rädern der mindestens einen Sekundärachse sowie eines aktuell ermittelten Querbeschleunigungswerts des Fahrzeugs und eines aktuell ermittelten Schließmoments der mindestens einen Kupplung eine Beschädigung der Anbindung der mindestens einen Sekundärachse an ein Steuergerät des Fahrzeugs gemeldet wird. Ferner umfasst die Erfindung ein entsprechendes Steuergerät sowie ein Fahrzeug mit einem entsprechenden Steuergerät zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.The invention relates to methods for automatically detecting a damage of a connection of at least one secondary axis in a vehicle with an at least temporary four-wheel drive and coupled to at least one engine of the vehicle drive axle and at least one further, at least one clutch in the power flow of the motor with the drive axle at least temporarily to be coupled secondary axis, in which when exceeding respective thresholds to be provided in advance by current values of a ratio of slip to wheels of the drive axle and current slip on wheels of the at least one secondary axis and a currently determined lateral acceleration value of the vehicle and a currently determined closing torque of at least a coupling damage to the connection of the at least one secondary axis is reported to a control unit of the vehicle. Furthermore, the invention comprises a corresponding control device and a vehicle with a corresponding control device for carrying out the method according to the invention.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatischen Erkennen einer Beschädigung einer Anbindung mindestens einer Sekundärachse bei einem Fahrzeug mit einem zumindest temporären Allradantrieb sowie ein entsprechendes Fahrzeug und ein zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens konfiguriertes Steuergerät.The present invention relates to a method for automatically detecting a damage of a connection of at least one secondary axis in a vehicle with an at least temporary four-wheel drive and a corresponding vehicle and a controller configured for carrying out the method according to the invention.

Insbesondere leistungsstarke Fahrzeuge verfügen häufig über einen zuschaltbaren Allradantrieb, der auch als Hang-On- oder On-Demand-Allradantrieb bezeichnet wird. Charakteristisch für einen zuschaltbaren Allradantrieb ist, dass eine Sekundärachse eines Fahrzeugs, d. h. eine nicht direkt an einen jeweiligen Antrieb bzw. Motor angeschlossene Achse sowohl passiv, d. h. nicht durch einen jeweiligen Motor angetrieben, als auch aktiv unter Verwendung einer temporären Anbindung an einen Kraftschluss zwischen Motor und Primärachse, an dem Fahrzeug angeordnet sein kann. Zur Anbindung von Sekundärachsen an einen Kraftschluss zwischen Motor und Primärachse kann bspw. eine Kupplung, insbesondere eine Lamellenkupplung, vorgesehen sein, so dass die Anbindung der Sekundärachse in Abhängigkeit einer Stellung bzw. eines Schließmoments der Kupplung aktiviert oder deaktiviert ist.In particular, powerful vehicles often have a shiftable four-wheel drive, which is also referred to as hang-on or on-demand four-wheel drive. Characteristic of a switchable four-wheel drive is that a secondary axle of a vehicle, d. H. a not directly connected to a respective drive or motor axis both passive, d. H. not driven by a respective motor, as well as actively using a temporary connection to a frictional connection between the motor and primary axis, may be arranged on the vehicle. For connection of secondary axes to a frictional connection between the motor and primary axis, for example, a clutch, in particular a multi-plate clutch, may be provided so that the connection of the secondary axle is activated or deactivated in dependence on a position or a closing torque of the clutch.

Da auf einen Antriebsstrang und insbesondere auf die Anbindung, d. h. mechanische Teile zum Kraftschluss zwischen einem Antrieb, wie bspw. einer Brennkraftmaschine und einer jeweiligen Achse insbesondere bei leistungsstarken Fahrzeugen erhebliche Kräfte einwirken, kann es vorkommen, dass bspw. während einer Kurvenfahrt Beschädigungen an der Anbindung auftreten, so dass ein aktuell von einem jeweiligen Motor abgegebenes Antriebsmoment nicht mehr zwischen den jeweiligen Achsen eines Fahrzeugs aufgeteilt, sondern ausschließlich an eine Primärachse geleitet wird, wodurch ein jeweiliges Fahrzeug ggf. außer Kontrolle gerät und schwere Schäden entstehen können.As to a powertrain and in particular to the connection, d. H. mechanical parts to force fit between a drive, such as an internal combustion engine and a respective axis, especially in powerful vehicles act considerable forces, it may happen that, for example, occur during cornering damage to the connection, so that a currently delivered by a respective engine Drive torque is no longer divided between the respective axles of a vehicle, but is directed exclusively to a primary axis, whereby a respective vehicle may out of control and cause serious damage.

Verfahren zum Schutz von antriebsrelevanten Bauteilen in Fahrzeugen sind im Stand der Technik beschrieben.Methods for protecting drive-relevant components in vehicles are described in the prior art.

Die deutsche Druckschrift DE 10 20009 022 303 A1 offenbart ein Verfahren, bei dem eine Drehmomentverteilung mittels einer Drehmomentverteilungsvorrichtung eines Fahrzeugs in Abhängigkeit zumindest eines Zustandsparameters und eines entsprechenden Sollwerts achsindividuell geregelt wird, wenn eine potentielle Beschädigung eines Antriebsstrangs des Fahrzeugs aufgrund von Änderungen des zumindest einen Zustandsparameters zu erwarten ist. Die deutsche Druckschrift sieht weiterhin vor, dass das Verfahren zum Schutz von antriebsrelevanten Bauteilen in der Drehmomentregeleinheit softwareseitig implementiert ist.The German publication DE 10 20009 022 303 A1 discloses a method in which a torque distribution is controlled individually by means of a torque distribution device of a vehicle as a function of at least one state parameter and a corresponding desired value, if potential damage to a drive train of the vehicle due to changes in the at least one state parameter is to be expected. The German document further provides that the method for protecting drive-relevant components in the torque control unit is implemented on the software side.

Die europäische Patentanmeldung EP 2 495 123 A1 betrifft ein Verfahren zum Steuern mindestens einer Kupplung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit eines Schlupfs an mindestens einer Achse. Ferner kann ein Steuersignal zur Betätigung der Kupplung auch in Abhängigkeit weiterer Bedingungen, wie bspw. einer detektierten Querbeschleunigung, erfolgen.The European patent application EP 2 495 123 A1 relates to a method for controlling at least one clutch in a drive train of a motor vehicle in response to a slip on at least one axis. Furthermore, a control signal for actuating the clutch can also take place as a function of further conditions, such as, for example, a detected lateral acceleration.

Die deutsche Druckschrift DE 37 41 0009 A1 offenbart ein Steuersystem zum Steuern einer Verteilung eines Antriebsdrehmoments zwischen Vorder- und Hinterachse eines vierradgetriebenen Fahrzeugs mit einem Sensor zur direkten oder indirekten Messung einer Querbeschleunigung des Fahrzeugs, bei dem ein an die Vorderachse übertragenes Drehmoment kontinuierlich und monoton bei einer Erhöhung einer Radgeschwindigkeitsdifferenz mit einer steilen Anstiegsrate ansteigt, wenn die Querbeschleunigung niedrig ist, und mit einer graduellen Anstiegsrate, wenn die Querbeschleunigung hoch ist.The German publication DE 37 41 0009 A1 discloses a control system for controlling a distribution of drive torque between front and rear axles of a four-wheel drive vehicle with a sensor for directly or indirectly measuring a lateral acceleration of the vehicle, wherein a torque transmitted to the front axle is continuous and monotonous with an increase of a wheel speed difference with a steep rise rate increases when the lateral acceleration is low and at a gradual increase rate when the lateral acceleration is high.

Vor diesem Hintergrund wird ein Verfahren zum automatischen Erkennen einer Beschädigung einer Anbindung mindestens einer Sekundärachse bei einem Fahrzeug mit einem zumindest temporären Allradantrieb und mit einer mit mindestens einem Motor des Fahrzeugs gekoppelten Antriebsachse sowie der mindestens einen weiteren, über mindestens eine Kupplung im Kraftfluss des Motors mit der Antriebsachse zumindest temporär zu koppelnden Sekundärachse vorgestellt, bei dem bei einem Überschreiten jeweiliger im Voraus bereitzustellender Schwellenwerte durch aktuelle Werte eines Verhältnisses von Schlupf an Rädern der Antriebsachse und aktuellem Schlupf an Rädern der mindestens einen Sekundärachse sowie eines aktuell ermittelten Querbeschleunigungswerts des Fahrzeugs und eines aktuell ermittelten Schließmoments der mindestens einen Kupplung eine Beschädigung der Anbindung der mindestens einen Sekundärachse an ein Steuergerät des Fahrzeugs gemeldet wird.Against this background, a method for automatically detecting damage to a connection of at least one secondary axis in a vehicle with an at least temporary four-wheel drive and coupled to at least one engine of the vehicle drive axle and the at least one other, at least one clutch in the power flow of the engine with Present at least temporarily to be coupled secondary axis in which when exceeding respective thresholds to be provided by current values of a ratio of slip on wheels of the drive axle and current slip on wheels of at least one secondary axis and a currently determined lateral acceleration value of the vehicle and a currently determined Closing torque of the at least one clutch damage to the connection of the at least one secondary axis is reported to a control unit of the vehicle.

Das vorgestellte Verfahren betrifft insbesondere ein Steuer- und Regelsystem für ein zumindest temporär allradgetriebenes Kraftfahrzeug mit einer Steuereinheit, die jeweiligen Radgeschwindigkeiten aller Räder des Kraftfahrzeugs proportionale Größen zuordnet und eine aktuelle Querbeschleunigung erfasst bzw. ermittelt. Ferner kann mittels des Steuer- und Regelsystems ein aktuelles Antriebsmoment zumindest einer Achse des Kraftfahrzeugs variabel verteilt werden, wobei zur Verteilung des Antriebsmoments das Schließmoment der mindestens einen Kupplung mittels einer Steuereinheit eingestellt wird und eine Zuschaltung elektronischer Stabililtätssysteme eingeleitet wird, wenn während einer beschleunigten Kurvenfahrt trotz angefordertem Kupplungsmoment zwischen einer Geschwindigkeit einer jeweiligen Sekundärachse und einer jeweiligen Antriebsachse eine negative Differenz erfasst wird.The presented method relates in particular to a control and regulation system for an at least temporarily four-wheel drive motor vehicle with a control unit, the respective wheel speeds of all wheels assigns proportional quantities of the motor vehicle and detected or determined a current lateral acceleration. Furthermore, by means of the control and regulating system a current drive torque of at least one axle of the motor vehicle can be distributed variably, wherein the distribution of the drive torque, the closing torque of the at least one clutch is adjusted by means of a control unit and a connection of electronic Stability Systems is initiated if during an accelerated cornering despite requested clutch torque between a speed of a respective secondary axis and a respective drive axle a negative difference is detected.

Um ein Seitenkraftpotential von Primär- und Sekundärachse zu beeinflussen, ist vorgesehen, dass über ein regelbares Schließmoment der mindestens einen Kupplung, die bspw. als Lamellenkupplung ausgestaltet ist, und die über einen Betätigungsmechanismus in Form bspw. eines Aktuators mit zugehöriger Steuereinheit geregelt wird, eine aktuelle Verteilung eines aktuellen Antriebsmoments zwischen den jeweiligen Achsen beeinflusst wird.In order to influence a lateral force potential of the primary and secondary axes, it is provided that a controllable closing torque of the at least one clutch, which is designed, for example, as a multi-plate clutch, and which is controlled via an actuating mechanism in the form of, for example, an actuator with associated control unit, a current distribution of a current drive torque between the respective axes is affected.

Ein Auslegungsziel von Allradsystemen ist eine Verteilung von Antriebsmoment zur Erhöhung einer absetzbaren Umfangskraft bei gleichzeitiger Verringerung von Antriebsschlupf an Reifen jeweiliger Achsen. Eine entsprechende Verteilung von Antriebsmoment führt in der Regel ebenfalls zu einer Erhöhung einer maximal übertragbaren Seitenkraft jeweiliger Räder. Durch Erhöhung von maximal übertragbarer Seitenkraft bzw. absetzbarer Umfangskraft bei gleichzeitiger Verringerung eines aktuellen Antriebsschlupfs kann ein Beschleunigungsvermögen bei einer Kurvenfahrt verbessert werden, ohne eine aktuelle Fahrstabilität zu beeinträchtigen. Sobald eine Fahrsituation mit erhöhtem Antriebsschlupf der Antriebsachse während einer beschleunigten Kurvenfahrt trotz eines ausreichend hohen Schließmoments der mindestens einen zur Anbindung der Sekundärachse vorgesehenen Kupplung erkannt wird, ist von einer Beschädigung des Antriebsstrangs auszugehen.One design goal of four-wheel-drive systems is to distribute drive torque to increase a settleable circumferential force while reducing traction on tires of respective axles. A corresponding distribution of drive torque usually also leads to an increase in a maximum transferable lateral force of respective wheels. By increasing the maximum transferable lateral force or deductible circumferential force while simultaneously reducing a current traction slip, an acceleration capacity during cornering can be improved without impairing an actual driving stability. As soon as a driving situation with increased traction slip of the drive axle during accelerated cornering is detected despite a sufficiently high closing torque of the at least one clutch provided for connecting the secondary axle, damage to the drive train can be assumed.

Um eine Beschädigung des Antriebsstrangs, insbesondere der Anbindung der Sekundärachse an den Kraftfluss zwischen Motor und Primärachse zu identifizieren und entsprechende Gegenmaßnahmen bzw. Präventivmaßnahmen zur Abmilderung durch die Beschädigung ggf. entstehender Fahrzustände einzuleiten, sieht das erfindungsgemäße Verfahren eine Erkennung mittels Werten von Differenzschlupf zwischen Primär- und Sekundärachse, Querbeschleunigung und aktuell gestelltem Ist-Schließmoment der zur Anbindung der Sekundärachse vorgesehenen Kupplung vor.In order to identify damage to the drive train, in particular the connection of the secondary axle to the force flow between the engine and the primary axle, and to initiate corresponding countermeasures or preventive measures for alleviating this by damaging possibly arising driving conditions, the method according to the invention provides detection by means of values of differential slip between primary and Secondary axis, lateral acceleration and actual Asked actual closing torque of the provided for connecting the secondary axle coupling.

Um eine Kurvenfahrt sicher zu identifizieren, ist vorgesehen, eine aktuelle Querbeschleunigung zu ermitteln. Die aktuelle Querbeschleunigung kann bspw. direkt über einen Querbeschleunigungssensor oder indirekt bspw. über eine aktuelle Geschwindigkeit in Verbindung mit einem aktuellen Lenkwinkel ermittelt werden.In order to identify a cornering safely, it is provided to determine a current lateral acceleration. The current lateral acceleration can be determined, for example, directly via a lateral acceleration sensor or indirectly, for example, via a current speed in conjunction with a current steering angle.

Der zur Erkennung von Problemen bzw. Beschädigungen bei der Verteilung von Drehmoment zwischen Antriebs- und Sekundärachse vorgesehene Differenzschlupf kann gemäß Gleichung (1) berechnet werden.

Figure DE102014005849A1_0002
wobei ΔS für den Differenzschlupf, νwheel für eine aktuelle Raddrehgeschwindigkeit und νwheelcenter für eine aktuelle Radmittelpunktsgeschwindigkeit steht.The differential slip provided for detecting problems or damage in the distribution of torque between the drive and secondary axes can be calculated according to equation (1).
Figure DE102014005849A1_0002
wherein .DELTA.S represents the differential slip, ν wheel for a current wheel speed and ν wheel center for a current Radmittelpunktsgeschwindigkeit.

Bei korrektem Ablauf einer Drehmomentverteilung zwischen Antriebs- und Sekundärachse sind die jeweiligen Radmittelpunktsgeschwindigkeiten jeweiliger Räder an Antriebs- und Sekundärachse identisch, so dass Gleichung (2) gilt: νwheelcenter,1 = νwheelcenter,2 (2) When the torque distribution between the drive and secondary axes is correct, the respective wheel center speeds of the respective wheels at the drive and secondary axes are identical, so that equation (2) applies: ν wheelcenter, 1 = ν wheelcenter, 2 (2)

In einem Fehlerfall, d. h. bspw. bei einer Beschädigung der Anbindung der Sekundärachse, wird die Sekundärachse in der Regel nicht mehr oder nur noch vermindert angetrieben und die Raddrehgeschwindigkeit der Sekundärachse sinkt in etwa auf die Radmittelpunktsgeschwindigkeit der Sekundärachse ab, so dass ferner Gleichung (3) gilt: νwheel,2 ≈ νwheelcenter,2 (3) In an error case, ie, for example, in case of damage to the connection of the secondary axis, the secondary axis is usually no longer driven or only reduced and the Raddrehgeschwindigkeit the secondary axis decreases approximately to the Radmittelpunktsgeschwindigkeit the secondary axis, so that further equation (3) applies: ν wheel, 2 ≈ ν wheelcenter, 2 (3)

Unter Berücksichtigung dieser Annahmen gemäß Gleichung (2) und Gleichung (3) kann folgende Vereinfachung auf messbare Größen getroffen werden:

Figure DE102014005849A1_0003
Taking into account these assumptions according to equation (2) and equation (3), the following simplification can be made to measurable quantities:
Figure DE102014005849A1_0003

Die voranstehend in Gleichung (4) dargelegten Zusammenhänge lassen sich bei einem temporären Allradsystem, wie bspw. einem Hang-On-Allradsystem, von Rad- auf Achsebene übertragen, was bedeutet, dass Achs- statt Radschlüpfe betrachtet werden können, so dass Gleichungen (5) und (6) wie folgt gelten:

Figure DE102014005849A1_0004
The relationships set forth above in equation (4) can be transferred from wheel to axle plane in a temporary four-wheel system, such as a hang-on four-wheel system, which means that axle rather than wheel slips can be considered, so that equations (5 ) and (6) are as follows:
Figure DE102014005849A1_0004

Überschreiten Querbeschleunigung, aktuelles Schließmoment, d. h. Ist-Schließmoment und Differenzdrehzahl, d. h. Differenzschlupf vorgegebene, bspw. durch einen Techniker bereitgestellte oder durch ein Berechnungsverfahren berechnete Schwellen bzw. Schwellenwerte, kann von einer Entkopplung der Anbindung der Sekundärachse an den Kraftschluss zwischen Motor und Primärachse des Fahrzeugs ausgegangen werden.Crossing lateral acceleration, current closing torque, d. H. Actual closing torque and differential speed, d. H. Differential slip predefined, for example, provided by a technician or calculated by a calculation method thresholds or thresholds, can be assumed by a decoupling of the connection of the secondary axis to the adhesion between the engine and the primary axis of the vehicle.

Bei einer Festlegung von Schwellen, d. h. Auslöseschwellen, bei deren Überschreitung durch Querbeschleunigung, Ist-Schließmoment und/oder Differenzschlupf von einer Entkopplung bzw. von einer Beschädigung der Anbindung der Sekundärachse auszugehen ist, ergibt sich ein Zielkonflikt zwischen einer zuverlässigen Erkennung einer Entkopplung bzw. Beschädigung der Sekundärachse und einer Vermeidung unnötiger Zuschaltungen bspw. elektronischer Hilfssysteme, wie bspw. Stabilitätssysteme.When establishing thresholds, i. H. Triggering thresholds, which are exceeded by lateral acceleration, actual closing torque and / or differential slip from decoupling or damage to the connection of the secondary axis, results in a conflict of objectives between reliable detection of decoupling or damage to the secondary axis and avoidance of unnecessary connections For example, electronic auxiliary systems, such as stability systems.

Da insbesondere der Differenzschlupf unter ungünstigen Umständen auch im Normalbetrieb kurzzeitig eine jeweilige Auslöseschwelle, überschreiten kann, ist vorgesehen, dass eine Beschädigung der Anbindung der Sekundärachse mittels eines geeigneten Erkennungsalgorithmus detektiert wird, so dass eine Fehlerkennung bzw. Fehlregelung durch Differenzschlupf bspw. in sportlichen Fahrsituationen vermieden wird.Since, in particular, the differential slip under unfavorable circumstances can also briefly exceed a respective triggering threshold in normal operation, it is provided that damage to the connection of the secondary axis is detected by means of a suitable detection algorithm, so that misrecognition or incorrect regulation by differential slip, for example, in sporty driving situations, is avoided becomes.

In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass mindestens ein Wert aus den Werten Querbeschleunigung, Differenzschlupf, d. h. ein Verhältnis von aktuellem Schlupf an Rädern der Antriebsachse zu aktuellem Schlupf an Rädern der mindestens einen Sekundärachse, sowie ein Wert des aktuellen Schließmoments direkt ermittelt wird.In a further possible embodiment of the method according to the invention, it is provided that at least one value from the values lateral acceleration, differential slip, d. H. a ratio of actual slip on wheels of the drive axle to actual slip on wheels of the at least one secondary axle, and a value of the current closing torque is determined directly.

Um jeweilige Werte zur automatischen Erkennung einer Beschädigung an der Anbindung der mindestens einen Sekundärachse möglichst exakt zu erkennen, ist vorgesehen, dass die jeweiligen Werte direkt, d. h. bspw. über entsprechende Sensoren, ermittelt werden.In order to identify respective values for the automatic detection of damage at the connection of the at least one secondary axis as accurately as possible, it is provided that the respective values directly, d. H. For example, via corresponding sensors, are determined.

In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die jeweiligen Werte zum automatischen Erkennen einer Beschädigung der Anbindung der mindestens einen Sekundärachse indirekt ermittelt werden. Um jeweilige Werte indirekt zu ermitteln und dadurch bspw. auf eine jeweilige Sensorik zu verzichten, kann vorgesehen sein, dass die jeweiligen Werte von Querbeschleunigung, Differenzschlupf und aktuellem Schließmoment der mindestens einen Kupplung über weitere Werte, abhängig von bspw. einer aktuellen Geschwindigkeit und/oder einem aktuellen Lenkwinkel berechnet werden.In a further possible embodiment of the method according to the invention, it is provided that the respective values for the automatic detection of damage to the connection of the at least one secondary axis are determined indirectly. In order to determine respective values indirectly and thus, for example, to dispense with a respective sensor system, it may be provided that the respective values of lateral acceleration, differential slip and actual closing torque of the at least one clutch via further values, depending on, for example, a current speed and / or a current steering angle are calculated.

In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die jeweiligen Schwellenwerte, bei deren Überschreitung von einer Beschädigung der Anbindung der mindestens einen Sekundärachse ausgegangen wird, automatisch bereitgestellt werden.In a further embodiment of the method according to the invention, it is provided that the respective threshold values, beyond which it is assumed that the connection of the at least one secondary axis is damaged, are automatically provided.

Um Fehlerkennungen und entsprechende Fehlregelungen des Fahrzeugs zu vermeiden, kann vorgesehen sein, dass die jeweiligen Schwellenwerte automatisch, d. h. durch das Fahrzeug selbst, bspw. in Abhängigkeit von aktuellen Fahrsituationen ermittelt und bereitgestellt werden, so dass sich jeweilige Schwellenwerte einer aktuellen Fahrsituation anpassen und ein Erkennungsalgorithmus zur Erkennung der Beschädigung der Anbindung der mindestens einen Sekundärachse einen Normalbetrieb des Fahrzeugs von einem potentiell gefährlichen bzw. schadhaften Betrieb unterscheiden kann.In order to avoid false identifications and corresponding faulty regulations of the vehicle, it can be provided that the respective threshold values are determined and provided automatically by the vehicle itself, for example as a function of current driving situations, so that respective threshold values of a current driving situation are adapted and a recognition algorithm to detect the damage of the Connection of the at least one secondary axis can distinguish a normal operation of the vehicle from a potentially dangerous or defective operation.

In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass mindestens eine Zustandsgröße der folgenden Liste an Zustandsgrößen zum automatischen Erkennen der Beschädigung der Anbindung der mindestens einen Sekundärachse verwendet wird: Motormoment, Gierrate, Nickwinkel und Lenkwinkel sowie jede weitere technisch geeignete Zustandsgröße zum Erfassen eines aktuellen Zustands eines Antriebsstrangs eines zumindest temporär allradgetriebenen Fahrzeugs.In a further possible embodiment of the method according to the invention, it is provided that at least one state variable of the following list of state variables is used to automatically detect the damage to the connection of the at least one secondary axis: engine torque, yaw rate, pitch angle and steering angle as well as any further technically suitable state variable for detecting a current state of a drive train of an at least temporarily four-wheel drive vehicle.

Um eine aktuelle Beschädigung des Antriebsstrangs bzw. der Anbindung der mindestens einen Sekundärachse verlässlich zu erkennen und potentielle Fehleingriffe zu vermeiden, ist denkbar, dass zusätzlich zu den Zustandsgrößen Ist-Schließmoment der Kupplung, Differenzschlupf und Querbeschleunigung weitere Zustandsgrößen bspw. durch geeignete Sensoren erfasst und mit entsprechenden Schwellenwerten abgeglichen oder zur Berechnung eines Indexwerts, d. h. eines Werts zur Interpretation eines aktuellen Zustands der Anbindung der Sekundärachse, verwendet werden. Anhand des berechneten Indexwerts kann bspw. in potentiell unklaren Situationen eine verlässliche Auskunft über einen aktuellen Zustand der Anbindung bzw. des Antriebsstrangs ermittelt werden.In order to reliably detect current damage to the drive train or the connection of the at least one secondary axis and to avoid potential incorrect interventions, it is conceivable that, in addition to the state variables actual closing torque of the clutch, differential slip and lateral acceleration, further state variables are detected, for example, by suitable sensors and corresponding thresholds or to calculate an index value, i. H. a value for interpreting a current state of the secondary axis interface. On the basis of the calculated index value, for example, in potentially unclear situations, reliable information about a current state of the connection or the drive train can be determined.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Steuergerät in einem Fahrzeug, das dazu konfiguriert ist, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen. Das erfindungsgemäße Steuergerät dient insbesondere zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem Fahrzeug, indem es Hardwareanforderungen, wie bspw. einen Prozessor und/oder Sensorik, bereitstellt bzw. ansteuert.Furthermore, the present invention relates to a control device in a vehicle, which is configured to carry out the method according to the invention. The control unit according to the invention is used in particular for carrying out the method according to the invention in a vehicle by providing or activating hardware requirements, such as, for example, a processor and / or sensor system.

Ferner dient das erfindungsgemäße Steuergerät zur Interaktion mit dem Fahrzeug, um bspw. bei einer erkannten bzw. detektierten Beschädigung der Anbindung der mindestens einen Sekundärachse ein weiteres Steuergerät und/oder mindestens ein Fahrerassistenzsystem zu aktivieren und das Fahrzeug dadurch vor einer unkontrollierbaren Situation zu schützen.Furthermore, the control unit according to the invention is used for interacting with the vehicle in order, for example, to activate a further control unit and / or at least one driver assistance system in the event of detected or detected damage to the connection of the at least one secondary axle, thereby protecting the vehicle against an uncontrollable situation.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug mit einem zumindest temporären Allradantrieb und mindestens einem erfindungsgemäßen Steuergerät.Furthermore, the present invention relates to a vehicle with an at least temporary four-wheel drive and at least one control unit according to the invention.

Es ist vorgesehen, dass das erfindungsgemäße Fahrzeug das erfindungsgemäße Steuergerät zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst, so dass das erfindungsgemäße Fahrzeug auch bei einer Beschädigung des Antriebsstrangs, d. h. der Anbindung der Sekundärachse, nicht außer Kontrolle gerät, indem bspw. ein Drehmoment eines Motors bzw. Antriebs des Fahrzeugs reduziert oder eine weitere technisch geeignete Regelung zur Stabilisierung des Fahrzeugs ausgeführt wird.It is envisaged that the vehicle according to the invention comprises the control device according to the invention for carrying out the method according to the invention, so that the vehicle according to the invention can be used even if the drive train is damaged, ie. H. the connection of the secondary axis, not out of control device, for example, by reducing a torque of an engine or drive of the vehicle or another technically suitable control is performed to stabilize the vehicle.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.

Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination indicated, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen schematisch und ausführlich beschrieben.The invention is schematically illustrated by means of embodiments in the drawing and will be described schematically and in detail with reference to the drawings.

1 zeigt eine schematische Übersicht einer möglichen Ausgestaltung eines Antriebs mit einer Anbindung einer Sekundärachse über eine sogenannte Hang-On-Kupplung. 1 shows a schematic overview of a possible embodiment of a drive with a connection of a secondary axis via a so-called hang-on coupling.

2 zeigt ein Diagramm, das eine Abhängigkeit von absetzbarer Umfangs- und Seitenkraft vom Umfangsschlupf darstellt. 2 Figure 11 is a graph illustrating dependency of settable circumferential and lateral force on circumferential slippage.

3 zeigt eine schematische Darstellung möglicher Schwellenwerte zur Auslösung eines Beschädigungsfalls gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. 3 shows a schematic representation of possible threshold values for triggering a case of damage according to an embodiment of the method according to the invention.

Ein in 1 dargestellter Aufbau eines temporären Allradantriebs umfasst eine Primärachse 1, die konstant von einem Motor 3 angetrieben wird und mit diesem direkt und unlösbar gekoppelt ist. Weiterhin umfasst das Antriebskonzept eine Sekundärachse 2, die über eine Lamellenkupplung 5 zumindest zeitweise an einen Kraftschluss zwischen Motor 3 und Primärachse 1 gekoppelt werden kann, so dass der Motor 3 die Sekundärachse 2 über die Lamellenkupplung 5 ebenfalls mit Drehmoment versorgt und die Sekundärachse 2 dadurch antreibt. Je nach Lage des Motors 3 in einem jeweiligen Fahrzeug kann die Primärachse, im Falle einer geöffneten Lamellenkupplung 5 als Frontantrieb oder Heckantrieb wirken.An in 1 illustrated construction of a temporary four-wheel drive comprises a primary axis 1 that is constant from a motor 3 is driven and coupled with this directly and permanently. Furthermore, the drive concept comprises a secondary axis 2 , which have a multi-plate clutch 5 at least temporarily to a frictional connection between the engine 3 and primary axis 1 can be coupled, so that the engine 3 the secondary axis 2 via the multi-plate clutch 5 also supplied with torque and the secondary axis 2 thereby drives. Depending on the location of the engine 3 in a given vehicle, the primary axis, in the case of an open multi-plate clutch 5 act as a front-wheel drive or rear-wheel drive.

Da bei einer beschleunigten Kurvenfahrt mit geschlossener Lamellenkupplung 5 erhebliche Kräfte auf die Lamellenkupplung 5 bzw. einen kompletten Antriebsstrang 7 einwirken, kann es vorkommen, dass es zu Beschädigungen in einem Teil des Antriebsstrangs 7 kommt, der zur Versorgung der Sekundärachse 2 mit Drehmoment durch den Motor 3 dient. Durch eine derartige Beschädigung kann das Drehmoment des Motors 3 nicht mehr wie vorgesehen an die Sekundärachse 2 übertragen werden, wodurch sich automatisch ein anliegendes Drehmoment an der Primärachse 1 sprunghaft erhöht und das jeweilige Fahrzeug ggf. destabilisiert wird.As with accelerated cornering with closed multi-plate clutch 5 considerable forces on the multi-plate clutch 5 or a complete powertrain 7 It can happen that there is damage in a part of the drive train 7 comes to supply the secondary axis 2 with torque through the engine 3 serves. By such damage, the torque of the engine 3 no longer as intended to the secondary axis 2 be transferred, thereby automatically applying an applied torque to the primary axis 1 increased suddenly and the respective vehicle is destabilized if necessary.

Um eine Beschädigung des Antriebsstrangs 7 und insbesondere einer Anbindung 4 der Sekundärachse 2 an den Motor 3 bzw. die Primärachse 1 zu erkennen und ggf. einem Destabilisieren des jeweiligen Fahrzeugs entgegenzuwirken, ist vorgesehen, dass die Anbindung 4, insbesondere bei einer Kurvenfahrt, die bspw. über einen Fliehkraftsensor erkannt wird, ein Schließmoment der Lamellenkupplung 5 sowie ein aktueller Differenzschlupf zwischen Rädern von Primärachse 1 und Sekundärachse 2 konstant, bspw. über geeignete Sensoren überwacht wird, so dass im Falle eines unerwarteten Differenzschlupfs bei einer geschlossenen Lamellenkupplung 5 bzw. hohem Schließmoment der Lamellenkupplung 5 von einer Beschädigung des Antriebsstrangs 7 auszugehen ist und bspw. jeweilige Bremsen von Primärachse 1 und/oder Sekundärachse 2 durch ein Steuergerät derart geregelt werden können, dass das jeweilige Fahrzeug stabil und kontrollierbar bleibt.To damage the drive train 7 and in particular a connection 4 the secondary axis 2 to the engine 3 or the primary axis 1 to recognize and possibly counteract destabilization of the respective vehicle, it is provided that the connection 4 , in particular during cornering, which is detected, for example. Via a centrifugal force sensor, a closing torque of the multi-plate clutch 5 and a current differential slip between wheels of primary axis 1 and secondary axis 2 constant, eg. Is monitored by suitable sensors, so that in the case of unexpected differential slip in a closed multi-plate clutch 5 or high closing torque of the multi-plate clutch 5 from damage to the drive train 7 is to be assumed and, for example, respective brakes of primary axis 1 and / or secondary axis 2 can be controlled by a controller so that the respective vehicle remains stable and controllable.

Das in 2 dargestellte Diagramm dient zur Veranschaulichung von auf einen Reifen eines Fahrzeugs wirkenden Kräften. Auf der Abszisse 21 ist ein Umfangsschlupf in [%] aufgetragen und auf der Ordinate 22 eine anliegende Kraft in [N]. Eine absetzbare, d. h. zum Halt eines jeweiligen Fahrzeugs bzw. Reifens auf einer Fahrbahn wirkende Seitenkraft 23 sinkt mit zunehmendem Umfangsschlupf. Dies bedeutet, dass ein jeweiliger Reifen, der entlang einer Längsachse Schlupf entwickelt, auch entlang einer Seitenachse ins Rutschen gerät. Entsprechend wirkt sich eine Erhöhung eines anliegenden Drehmoments, das zur Erhöhung von Schlupf entlang einer Längsachse eines jeweiligen Reifens führt, ebenfalls ungünstig auf eine Seitenkraft bzw. Seitenführungskraft des jeweiligen Reifens aus, so dass ein Fahrzeug während einer Kurvenfahrt bei einer Erhöhung von Drehmoment an mindestens einem Reifen an Haftung verlieren und aus einer jeweiligen Kurve getragen werden kann.This in 2 The diagram shown serves to illustrate forces acting on a tire of a vehicle. On the abscissa 21 a circumferential slip is plotted in [%] and on the ordinate 22 an applied force in [N]. A deductible, ie acting on a roadway to stop a respective vehicle or tire side force 23 decreases with increasing circumferential slip. This means that a respective tire that develops slippage along a longitudinal axis also slips along a side axis. Accordingly, an increase in applied torque that results in increase in slip along a longitudinal axis of a respective tire also adversely affects a lateral force of the respective tire, such that a vehicle turns during cornering with an increase in torque at least one Tire may lose grip and be carried out of a curve.

2 zeigt weiterhin, dass die Seitenkraft 23 im Verhältnis zu einer Umfangs- bzw. Längskraft 25 stärker auf auftretenden Umfangsschlupf reagiert, da die Seitenkraft 23 stärker abfällt als die Längskraft 25. Dies bedeutet, dass ein Fahrzeug insbesondere bei einer Kurvenfahrt empfindlich auf Drehmomentänderungen bzw. Umfangsschlupf reagiert und erhöhter Umfangsschlupf bei einer Kurvenfahrt vermieden werden sollte. 2 further shows that the side force 23 in relation to a circumferential or longitudinal force 25 responds more strongly to occurring circumferential slip, since the lateral force 23 falls more than the longitudinal force 25 , This means that a vehicle, in particular when cornering sensitive to torque changes or circumferential slip and increased circumferential slip should be avoided when cornering.

Ferner sind in 2 Längskraft 25 und Seitenkraft 23 für verschiedene Lenkwinkel α von 0° bis 15°, in Abständen von 3° dargestellt. Anhand eines Verlaufs der Seitenkraft 23 bei einem Lenkwinkel von 0°, wie durch Linie 27 dargestellt, ist erkennbar, dass sich der Umfangsschlupf bei einer Geradeausfahrt nur wenig auf die Seitenkraft 23 auswirkt. Im Gegensatz zu Linie 27, stellt Linie 29 eine Kurvenfahrt mit einem Lenkwinkel von 15° dar, bei der bereits ein Umfangsschlupf von ca. 40% zu einer Halbierung der absetzbaren Seitenkraft 25 und damit zu einer erheblich geringeren Fahrstabilität des jeweiligen Fahrzeugs führt. Die in 2 dargestellten Kräfte beziehen sich insbesondere auf ein Fahrzeug mit Reifen der Dimension 205/50 R 15 auf einer trockenen Straße bei einer Radlast von 4000 Newton, 0° Sturz und 2,0 bar Luftdruck.Furthermore, in 2 longitudinal force 25 and lateral force 23 for different steering angles α from 0 ° to 15 °, at intervals of 3 °. Based on a history of lateral force 23 at a steering angle of 0 °, as by line 27 shown, it can be seen that the circumferential slip in a straight-ahead driving only a little on the side force 23 effect. Unlike line 27 , makes line 29 a cornering with a steering angle of 15 °, in which already a circumferential slip of about 40% to a halving of the deductible side force 25 and thus leads to a significantly lower driving stability of the respective vehicle. In the 2 For example, these forces refer to a vehicle with 205/50 R 15 tires on a dry road with a 4000 Newton wheel load, 0 ° camber, and 2.0 bar air pressure.

Die in 3 dargestellte Visualisierung von Auslöseschwellen zum Erkennen von Beschädigungen der Anbindung 4 der Sekundärachse 2 basiert auf einer aktuellen Querbeschleunigung 31, die auf der Abszisse aufgetragen ist und auf einem Ist-Schließmoment 33 der Lamellenkupplung 5, das auf der Ordinate aufgetragen ist. Wenn eine aktuelle Querbeschleunigung 31 und ein aktuelles Ist-Schließmoment 33 der Kupplung innerhalb eines Bereichs 32 liegen, d. h. die Lamellenkupplung 5 geschlossen ist und das Fahrzeug sich in einer Kurvenfahrt befindet, ist bei einem Überschreiten eines nicht dargestellten Schwellenwerts durch einen aktuellen Differenzschlupf des Fahrzeugs von einem Fehlerfall 37, d. h. einer Beschädigung des Antriebsstrangs 7 auszugehen. Linie 35 grenzt den Bereich 32 gegenüber einem unkritischen Zustand des Fahrzeugs ab, bei dem ein Überschreiten des nicht dargestellten Schwellenwerts durch den aktuellen Differenzschlupf als Normalfahrt 39, bspw. ohne aktivierten Allradantrieb und mit entsprechend niedrigem Ist-Schließmoment 33 der Lamellenkupplung 5, interpretiert wird.In the 3 illustrated visualization of tripping thresholds for detecting damage to the connection 4 the secondary axis 2 based on a current lateral acceleration 31 , which is plotted on the abscissa and on an actual closing moment 33 the multi-plate clutch 5 , which is plotted on the ordinate. If a current lateral acceleration 31 and a current actual closing moment 33 the clutch within a range 32 lie, ie the multi-plate clutch 5 is closed and the vehicle is cornering, is at an exceeding of a threshold, not shown by an actual differential slip of the vehicle from an error case 37 ie damage to the drive train 7 go out. line 35 borders the area 32 compared to a non-critical state of the vehicle, in which an exceeding of the threshold, not shown, by the current differential slip as normal driving 39 , for example, without activated four-wheel drive and with a correspondingly low actual closing torque 33 the multi-plate clutch 5 , is interpreted.

Um bei einer Normalfahrt 39 auftretenden Differenzschlupf von Differenzschlupf aufgrund einer Beschädigung des Antriebsstrangs 7 zu unterscheiden, wird von einem Steuergerät des Fahrzeugs ein Erkennungsalgorithmus ausgeführt, der bspw. charakteristische Differenzschlupfverläufe für Normalfahrten und Beschädigungsfälle kennt und aktuell ermittelte Werte in Normalfahrt oder Beschädigungsfall klassifiziert. Dazu kann der Erkennungsalgorithmus insbesondere ein neuronales Netz oder einen weiteren geeigneten Klassifikator umfassen. To go on a normal trip 39 occurring differential slip of differential slip due to damage to the drive train 7 To differentiate, a recognition algorithm is executed by a control unit of the vehicle, which knows, for example, characteristic differential slip characteristics for normal driving and damage cases and classified currently determined values in normal driving or damage case. For this purpose, the recognition algorithm may in particular comprise a neural network or another suitable classifier.

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  • DE 37410009 A1 [0007] DE 37410009 A1 [0007]

Claims (11)

Verfahren zum automatischen Erkennen einer Beschädigung einer Anbindung mindestens einer Sekundärachse bei einem Fahrzeug mit einem zumindest temporären Allradantrieb und mit einer mit mindestens einem Motor des Fahrzeugs gekoppelten Antriebsachse sowie der mindestens einen weiteren, über mindestens eine Kupplung im Kraftfluss des Motors mit der Antriebsachse zumindest temporär zu koppelnden Sekundärachse, bei dem bei einem Überschreiten jeweiliger im Voraus bereitzustellender Schwellenwerte durch aktuelle Werte eines Verhältnisses von Schlupf an Rädern der Antriebsachse und aktuellem Schlupf an Rädern der mindestens einen Sekundärachse sowie eines aktuell ermittelten Querbeschleunigungswerts des Fahrzeugs und eines aktuell ermittelten Schließmoments der mindestens einen Kupplung eine Beschädigung der Anbindung der mindestens einen Sekundärachse an ein Steuergerät des Fahrzeugs gemeldet wird.A method for automatically detecting damage to a connection of at least one secondary axis in a vehicle with an at least temporary four-wheel drive and at least one coupled to at least one engine of the vehicle drive axle and the at least one further, at least one clutch in the power flow of the motor with the drive axle at least temporarily coupling secondary axis, in which when exceeding respective thresholds to be provided in advance by current values of a ratio of slip at wheels of the drive axle and current slip on wheels of the at least one secondary axis and a currently determined lateral acceleration value of the vehicle and a currently determined closing torque of the at least one clutch Damage to the connection of the at least one secondary axis is reported to a control unit of the vehicle. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem mindestens eine Zustandsgröße zum automatischen Erkennen der Beschädigung der Anbindung der mindestens einen Sekundärachse verwendet wird.Method according to Claim 1, in which at least one state variable is used to automatically detect the damage to the connection of the at least one secondary axis. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die mindestens eine Zustandsgröße ausgewählt ist aus der folgenden Liste an Zustandsgrößen des Fahrzeugs: Motormoment, Gierrate, Nickwinkel und Lenkwinkel.The method of claim 2, wherein the at least one state quantity is selected from the following list of state quantities of the vehicle: engine torque, yaw rate, pitch angle, and steering angle. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem mindestens einer der Werte von Querbeschleunigung, des Verhältnisses von aktuellem Schlupf an Rädern der Antriebsachse zu aktuellem Schlupf an Rädern der mindestens einen Sekundärachse sowie des aktuellen Schließmoments direkt ermittelt wird.Method according to one of the preceding claims, in which at least one of the values of lateral acceleration, the ratio of actual slip on wheels of the drive axle to actual slip on wheels of the at least one secondary axle and the current closing torque is determined directly. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem mindestens einer der Werte von Querbeschleunigung, des Verhältnisses von aktuellem Schlupf an Rädern der Antriebsachse zu aktuellem Schlupf an Rädern der mindestens einen Sekundärachse sowie des aktuellen Schließmoments indirekt ermittelt wird.Method according to one of the preceding claims, in which at least one of the values of lateral acceleration, the ratio of current slip on wheels of the drive axle to actual slip on wheels of the at least one secondary axle and the current closing torque is determined indirectly. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem in Abhängigkeit einer erkannten Beschädigung der Anbindung der mindestens einen Sekundärachse mindestens ein Fahrerassistenzsystem des Fahrzeugs aktiviert wird.Method according to one of the preceding claims, in which at least one driver assistance system of the vehicle is activated as a function of a detected damage to the connection of the at least one secondary axle. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem die Erkennung der Beschädigung der Anbindung der mindestens einen Sekundärachse mittels eines von einem Steuergerät ausgeführten Erkennungsalgorithmus erfolgt.Method according to one of the preceding claims, in which the detection of the damage to the connection of the at least one secondary axis is effected by means of a recognition algorithm executed by a control device. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem der Erkennungsalgorithmus derart gewählt wird, dass kurzzeitige Überschreitungen jeweiliger Schwellenwerte bei einem Normalbetrieb nicht als Beschädigung der Anbindung der mindestens einen Sekundärachse gewertet werden.The method of claim 7, wherein the detection algorithm is selected such that short-term exceedance of respective threshold values in a normal operation are not considered as damage to the connection of the at least one secondary axis. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem die jeweiligen Schwellenwerte automatisch von einem Steuergerät in Abhängigkeit einer aktuellen Fahrsituation berechnet werden.Method according to one of the preceding claims, in which the respective threshold values are calculated automatically by a control unit as a function of a current driving situation. Steuergerät in einem Fahrzeug, das dazu konfiguriert ist, ein Verfahren zum Erkennen einer Beschädigung einer Anbindung mindestens einer Sekundärachse des Fahrzeugs gemäß einem der voranstehenden Ansprüche auszuführen.A controller in a vehicle configured to perform a method of detecting damage to a connection of at least one secondary axle of the vehicle according to any one of the preceding claims. Fahrzeug mit einem zumindest temporären Allradantrieb und mindestens einem Steuergerät nach Anspruch 10.Vehicle with at least temporary four-wheel drive and at least one control device according to claim 10.
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