DE19712973A1

DE19712973A1 - Verfahren zum Steuern einer steuerbaren Kupplung im Antriebsstrang zwischen einer Vorderachse und einer Hinterachse eines Kraftfahrzeuges mit Vierradantrieb

Info

Publication number: DE19712973A1
Application number: DE19712973A
Authority: DE
Inventors: Eckhard Babbel; Roman Gabrisch
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1996-04-06
Filing date: 1997-03-27
Publication date: 1997-10-30
Anticipated expiration: 2017-03-28
Also published as: DE19712973B4

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern einer steuerbaren Kupplung im Antriebsstrang zwischen einer Vorderachse und einer Hinterachse eines Kraftfahrzeuges mit Vierradantrieb, bei dem jedem der Räder ein Raddrehzahlsensor zugeordnet ist, des sen Ausgangssignal einer Auswerteeinheit mit Datenspeicher zugeführt wird.

Eine derartige Steuerung ist z. B. aus der deutschen Patentschrift DE 37 21 626 C2 bekannt. Bei der oben genannten Lösung wird die Raddrehzahl über Raddrehzahlsensoren ermittelt. Überschreitet die zeitliche Ableitung der Verzögerung einen vorbestimmten Wert, wirkt ein Stellglied im Sinne einer Verringerung des übertragenen Momentes auf die Kupplung ein. Eine derartige Steuerung verbessert somit lediglich das Bremsverhal ten, Ausnahmesituationen, z. B. das Durchdrehen der Räder, werden nicht erfaßt. Wei terhin können bei einer Kurvenfahrt Verspannungen in der Kupplung auftreten, da die Drehzahldifferenzen in der Kupplung aufgrund von unterschiedlichen Raddrehzahl differenzen bei einer Kurvenfahrt bzw. aufgrund von unterschiedlichen Radradien unbe rücksichtigt bleiben.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 43 27 507 A1 ist eine Weiterentwicklung für schwere Fahrzeuge in schwierigem Gelände angegeben. Hier sind jedoch jeweils eine Sperrkupplung für das Vorder- und Hinterachsdifferential sowie eine schaltbare Kupplung zwischen Vorder- und Hinterachse vorgesehen.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde eine Kupplung zwischen der Vorder- und der Hinterachse eines vierradgetriebenen Fahrzeuges derart zu steuern, daß Verspannun gen in der Kupplung vermieden werden und für von einer Grundfahrsituation abwei chende Ausnahmefahrsituationen Regeln für das Öffnen bzw. Schließen zu geben.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen gegeben.

Durch den Abfragealgorithmus nach Anspruch 1 werden neben der Ausnahmefahrsitua tion "Bremsung" auch die Ausnahmefahrsituationen "Durchdrehen der Räder", "Lastwechsel" , "Anfahren", "Ausrollen" sowie eine erhöhte Kupplungstemperatur zum Beispiel durch sportliche Fahrweise berücksichtigt. Verspannungen in der Kupplung wer den durch das Öffnen bzw. Schließen der Kupplung vermieden und somit der Fahr komfort verbessert. Weiterhin wird durch die Reihenfolge der Abfragen in dem Abfrage algorithmus die unterschiedliche Bedeutung der Ausnahmefahrsituationen berücksichtigt.

Ein Ausführungsbeispiel für eine zu steuernde Kupplung ist in den Zeichnungen dar gestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 Anordnung von Sensoren zur Steuerung einer steuerbaren Kupplung eines vierradgetriebenen Fahrzeuges;

Fig. 2 Abfragealgorithmus.

Das Kraftfahrzeug wird von dem Motor 1 über den Antriebsstrang 9, die Vorderachse 7 und die Hinterachse 8 angetrieben. Im Antriebsstrang 9 ist eine steuerbare Kupplung 5 eingebaut. Die Kupplung 5 ist mit einer Auswerteeinheit 10 mit Datenspeicher versehen. Die Auswerteeinheit 10 mit dem Datenspeicher verarbeitet, die über die Signalleitungen 4 übermittelten Signale des Motorsteuergerätes 6, des Bremslichtes 11, des Temperatur fühlers 12 und der den Rädern 2 zugeordneten Raddrehzahlsensoren 3. Die Kupplung 5 wird dann nach Abfragen der Abfragealgorithmen in der Auswerteeinheit 10 mit Daten speicher über ein, hier nicht dargestelltes, Stellglied geschlossen bzw. geöffnet.

Fig. 2 zeigt den Abfragealgorithmus. Wird eine Bremsbetätigung br sensiert und eine momentane Drehzahldifferenz Δn_{VA; HA} der gemittelten Drehzahlen der Räder 2 der Vorderachse 7 und der gemittelten Drehzahlen der Räder 2 der Hinterachse 8, die größer als ein vorzugebender Grenzwert Δn_{G; I} ist, oder es wird eine ABS-Bremsung ABS sen siert, so wird die Kupplung 5 vollständig oder teilweise geöffnet O. Durch das Öffnen der Kupplung 5 wird ein niedrigeres an die Ausnahmefahrsituation "Bremsung" angepaßtes Übertragungsmoment in der Kupplung 5 eingestellt. Die Sensierung der Bremsbetätigung br kann z. B: durch die Ermittlung eines Signals an das Bremslicht 11 erfolgen. Die Rad drehzahlen n_R werden mit den Raddrehzahlsensoren 3 ermittelt. Die Mittelung der Rad drehzahlen n_R der Vorderachse 7 und der Raddrehzahlen n_R der Hinterachse 8, und die Auswertung mit dem Abfragen des Abfragealgorithmuses erfolgt in der Auswerteeinheit 10 mit Datenspeicher. Führt die Abfrage des Algorithmuses nicht zu einem Öffnen der Kupplung 5, so wird weiterhin die Ausgangsstellung I beibehalten und der nächste Abfragealgorithmus aufgerufen. In dem nächsten Abfrageschritt wird gefragt, ob die Raddrehzahlsensoren 3 Drehzahldifferenzen Δn_R zwischen den einzelnen Rädern 2 sen sieren, die größer als ein vorzugebender Grenzwert Δn_{G; II} und nicht durch Kurvenfahrt bedingt sind. Die Drehzahldifferenz aufgrund von Kurvenfahrt kann Z. B. aus dem mit einem hier nicht dargestellten Lenkwinkelsensor oder durch einen empirischen Rechen gang ermittelten Kurvenradius, der unterschiedlichen Radradien und der Fahrgeschwin digkeit ermittelt werden. Wird die Frage mit ja beantwortet, so wird die Kupplung 5 ganz oder teilweise geschlossen S. Wird das Kriterium nicht erfüllt, so wird gefragt ob Beschleunigungsdifferenzen Δa_{R; FZ} zwischen der Beschleunigung der einzelnen Räder 2 und der Beschleunigung des Fahrzeuges vorliegen, die größer als ein vorzugebender Grenzwert Δa_{G; I} sind. Liegt ein derartiger Fall vor, so wird die Kupplung 5 ebenfalls ganz oder teilweise geschlossen S. Trifft auch dieses Kriterium nicht zu, so wird in einem weiteren Abfrageschritt gefragt, ob Beschleunigungsdifferenzen Δa_R zwischen den Rädern vorliegen die größer als ein vorzugebender Grenzwert Δa_{G; II} sind. Wird die Frage mit ja beantwortet, wird die Kupplung ganz oder teilweise geschlossen S. Durch diese Abfrageschritte wird die Ausnahmefahrsituation "Durchdrehen der Räder" berück sichtigt. Trifft keines der o. g. Kriterien zu, so wird die nächste Abfragefolge zur Berücksichtigung der Ausnahmefahrsituation "Lastwechsel" abgefragt. Die Kupplung 5 wird vollständig oder teilweise geöffnet, wenn die Querbeschleunigung der einzelnen Räder a_{q; R} größer als ein vorzugebender Grenzwert a_{q; G} ist, und das Motorsteuergerät 6 sensiert, daß der Motor im Schiebebetrieb ist MS und die Zeitdauer seit dem Gasweg nehmen t_{G; W} eine vorgegebene Zeitdauer t_{D; I} überschreitet. Trifft keines der o. g. Kriterien zu, wird die Ausgangsstellung I weiterhin beibehalten und die nächste Abfrage folge, die die Ausnahmefahrsituationen "Ausrollen" bzw. "Anfahren" berücksichtigen, wird abgefragt. In dem ersten Abfrageschritt wird gefragt, ob die Raddrehzahlsensoren 3 Drehzahlen n_R der Räder 2 sensieren, die kleiner als ein vorgegebener Grenzwert n_{G; I} sind, oder einer der Raddrehzahlsensoren kein Signal liefert. Liegt ein solcher Fall vor und das vom Fahrer angeforderte Motormoment M_M ist gleich Null, so wird die Kupplung vollständig oder teilweise geöffnet O. Ist das vom Fahrer angeforderte Motormoment M_M ungleich Null, so wird die Kupplung 5 geschlossen, wenn eine Motordrehzahl n_M, die größer als sein vorzugebender Grenzwert n_{M; G} ist, während einer Zeitdauer t_{D; II} die größer als eine vorgegebene Zeitdauer t_{D; III} ist, sensiert wird und ein vom Fahrer angefordertes Motormoment MM, das kleiner als ein vorgegebener Grenzwert M_{M; G} ist. Durch diese Abfragefolge wird die Ausnahmefahrsituation "Anfahren" berücksichtigt.

Treffen diese Kriterien nicht zu, bleibt die Ausgangsstellung I weiter eingestellt und in einem nächsten Abfrageschritt gefragt, ob durch einen in der Kupplung angeordneten Temperaturfühler 12 eine Temperatur T_K sensiert wird, die größer als ein vorgegebener Grenzwert T_{K; G} ist. Wird das Kriterium erfüllt, so wird ein angepaßtes Grundüber tragungsmoment A_GM eingestellt. Die Temperatur T_K in der Kupplung 5 kann z. B: durch sportliche Fahrweise ansteigen. Durch das Einstellen des angepaßten Grundüber tragungsmomentes A_GM wird ein weiteres Aufheizen der Kupplung 5 verhindert. Führt keiner der o. g. Abfragekriterien zu einem Verändern der Stellung der Kupplung so bleibt die Ausgangsstellung I weiter eingestellt. Anschließend beginnt der Abfragealgorithmus von neuem. Aufgrund der Reihenfolge der Abfragealgorithmen wird der unterschiedlichen Bedeutung der Ausnahmefahrsituation Rechnung getragen.

Bezugszeichenliste

1 Motor
2 Rad
3 Raddrehzahlsensor
4 Signalleitung
5 Kupplung
6 Motorsteuergerät
7 Vorderachse
8 Hinterachse
9 Antriebsstrang
10 Auswerteeinheit mit Datenspeicher
11 Bremslicht
12 Temperaturfühler
S Schließen der Kupplung
O Öffnen der Kupplung
I Kupplung in der Stellung zur Übertragung des Grundübertragungsmomentes
ABS ABS-Bremsung
br Bremsbetätigung
Δn_{VA; HA} Drehzahldifferenz zwischen der gemittelten Drehzahl der Räder der Vorder achse und der Räder der Hinterachse
Δn_{G; I} vorgegebener Grenzwert der Drehzahldifferenz zwischen der gemittelten Drehzahl der Räder der Vorderachse und der Räder der Hinterachse
Δn_R nicht durch Kurvenfahrt bedingte Drehzahldifferenz zwischen den Drehzahlen der Räder
Δn_{G; II} vorgegebener Grenzwert der nicht durch Kurvenfahrt bedingten Drehzahldiffe renz zwischen den Drehzahlen der einzelnen Räder
Δa_{R; FZ} Beschleunigungsdifferenz zwischen der Beschleunigung der einzelnen Räder und der Beschleunigung des Fahrzeugs
Δa_{G; I} vorgegebener Grenzwert der Differenz zwischen den Beschleunigungen der einzelnen Räder und der Beschleunigung des Fahrzeugs
Δa_R Beschleunigungsdifferenz zwischen den Beschleunigungen der einzelnen Räder
Δa_{G; II} vorgegebener Grenzwert der Differenz zwischen den Beschleunigungen der einzelnen Räder
n_R Raddrehzahl
n_{G; I} vorgegebener Grenzwert der Raddrehzahlen
a_{q; R} Querbeschleunigung der Räder
MS Motor im Schiebebetrieb
t_{G; W} Zeitdauer seit dem Gaswegnehmen
t_{D; I} vorgegebene Zeitdauer nach dem Gaswegnehmen
a_{q; G} vorgegebener Grenzwert der Querbeschleunigung
M_M Motormoment
t_{D; III} vorgegebene Zeitdauer
n_M Motordrehzahl
n_{M; G} vorgegebener Grenzwert der Motordrehzahlen
M_{M; G} vorgegebener Grenzwert des angeforderten Motormomentes
t_{D; II} Zeitdauer
T_K Temperatur in der Kupplung
T_{K; G} vorgegebener Grenzwert der Temperatur in der Kupplung
A_GM angepaßtes Grundübertragungsmoment

Claims

Verfahren zum Steuern einer steuerbaren Kupplung (5) im Antriebsstrang (9) zwi schen einer Vorderachse (7) und einer Hinterachse (8) eines Kraftfahrzeuges mit Vierradantrieb, den Rädern (2) zugeordnete Raddrehzahlsensoren (3), einem der steuerbaren Kupplung (5) zugeordneten Temperaturfühler (12), einem Motorsteuer gerät (6), einer Auswerteeinheit mit Datenspeicher (10) und einem darin abgelegten Abfragealgorithmus, durch die die von den Raddrehzahlsensoren (3), dem Tempe raturfühler (12), und dem Motorsteuergerät (6), abgegebene Signale ausgewertet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Folgebefehle des Abfragealgorithmus in Steuersignale für das vollständige oder teilweise Öffnen bzw. Schließen der Kupp lung umgewandelt werden, nach dem Ausführen des Befehls der Abfragealgo rithmus wiederholt wird und folgende Abfrageschritte durchlaufen werden:
bei
- - Sensierung einer Bremsbetätigung (br) und
- - Sensierung einer momentanen Drehzahldifferenz (Δn_{VA; HA}) der Räder (2) der Vorderachse (7) und der Räder (2) der Hinterachse (8), die größer als ein vorzu gebender Grenzwert (Δn_{G; I}) ist
oder
- - Ermittlung einer ABS-Bremsung (ABS)
wird die Kupplung (5) vollständig oder teilweise geöffnet.
bei
- - Sensierung einer nicht durch Kurvenfahrt bedingten Drehzahldifferenz (Δn_R) der einzelnen Räder (2), die größer als ein vorzugebender Grenzwert (Δn_{G; II}) ist
oder
- - Sensierung einer Beschleunigungsdifferenz (Δa_{R; FZ}) zwischen der Beschleuni gung der einzelnen Räder (2) und der Beschleunigung des Fahrzeuges, die größer als ein vorzugebender Grenzwert (Δa_{G; I}) ist
oder
- - Sensierung einer Beschleunigungsdifferenz (Δa_R) der einzelnen Räder (2), die größer als ein vorzugebender Grenzwert (Δa_{G; II}) ist
wird die Kupplung (5) vollständig oder teilweise geschlossen.
bei
- - Sensierung einer Querbeschleunigung (a_{q; R}) der Räder (2), die größer als ein vorzugebender Grenzwert (a_{q; G}) ist
und
- - der Motor (1) im Schiebebetrieb (MS) ist
und
- - die Zeitdauer (t_{G; W}) seit dem Gaswegnehmen kleiner als eine vorzugebende Zeitdauer (t_{D; I}) ist
wird die Kupplung (5) vollständig oder teilweise geöffnet.
bei
- - einer Raddrehzahl (n_R) der Räder (2) die kleiner als ein vorzugebender Grenzwert (n_{G; I}) ist
und
- - das vom Fahrer angeforderte Motormoment M_M gleich null ist
wird die Kupplung (5) vollständig oder teilweise geöffnet.
bei
- - einer Raddrehzahl (n_R) der Räder (2), die kleiner als ein vorzugebender Grenz wert (n_{G; I}) ist
und
- - Sensierung einer Motordrehzahl (n_M), die größer als ein vorzugebender Grenz wert (n_{M; G}) ist, über eine Zeitdauer (t_{D; II}), die größer als eine vorgegebene Zeitdauer (t_{D; III}ist
und
- - Sensierung eines Motormomentes (M_M), das kleiner als ein vorzugebender Grenzwert (M_{M; G}) ist
wird die Kupplung (5) vollständig oder teilweise geschlossen.
bei
- - Sensierung einer Temperatur (T_K) in der Kupplung (5), die größer als ein vor zugebender Grenzwert (T_{K; G}) ist
wird die Kupplung (5) teilweise geöffnet.