DE19712973B4

DE19712973B4 - Verfahren zum Steuern einer steuerbaren Kupplung im Antriebsstrang zwischen einer Vorderachse und einer Hinterachse eines Kraftfahrzeuges mit Vierradantrieb

Info

Publication number: DE19712973B4
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: 2008-11-13
Anticipated expiration: 2017-03-28
Also published as: DE19712973A1

Abstract

Verfahren zum Steuern einer steuerbaren Kupplung (5) im Antriebsstrang (9) zwischen einer Vorderachse (7) und einer Hinterachse (8) eines Kraftfahrzeuges mit Vierradantrieb, mit den Rädern (2) zugeordneten Raddrehzahlsensoren (3), einem der steuerbaren Kupplung (5) zugeordneten Temperaturfühler (12), einem Motorsteuergerät (6), einer Auswerteeinheit mit Datenspeicher (10) und einem darin abgelegten Abfragealgorithmus mit Befehlen zur Kupplungssteuerung durch die die von den Raddrehzahlsensoren (3), dem Temperaturfühler (12) und dem Motorsteuergerät (6) abgegebenen Signale hinsichtlich bestimmter Fahrsituationen ausgewertet werden, wobei die Ergebnisse des Abfragealgorithmus bei Vorliegen bestimmter Fahrsituationen in Befehle und diese in Steuersignale für das vollständige oder teilweise Öffnen oder Schließen der Kupplung umgewandelt werden und nach dem Ausführen eines der Befehle der Abfragealgorithmus ab der ersten Abfrage wiederholt wird und nach Durchlaufen des gesamten Abfragealgorithmus dieser wiederholt wird,
und der Abfragealgorithmus die aufeinander folgenden Schritte aufweist:
Bei
– Sensierung einer Bremsbetätigung
und
– Sensierung einer momentanen Drehzahldifferenz...

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, dessen 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 Bremsverhalten, Ausnahmesituationen, z. B. das Durchdrehen der Räder, werden nicht erfaßt. Weiterhin können bei einer Kurvenfahrt Verspannungen in der Kupplung auftreten, da die Drehzahldifferenzen in der Kupplung aufgrund von unterschiedlichen Raddrehzahldifferenzen bei einer Kurvenfahrt bzw. aufgrund von unterschiedlichen Radradien unberücksichtigt 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.
Aus der DE 195 02 426 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung des Antriebszustands eines Fahrzeugs, in dem eine Antiblockierbremssteuerung zur Beseitigung einer Blockiertendenz eines Rades während Bremsung durchführbar ist, bekannt, wobei zwischen einem Vierradantriebszustand und einem Zweiradantriebszustand umgeschaltet werden kann. Dabei wird eine Fahrzeuggeschwindigkeit auf Basis von höchsten Radgeschwindigkeiten von Rädern berechnet. Eine Bewertungsgeschwindigkeit wird bei einem unter dem überwachten, geschätzten Fahrzeuggeschwindigkeitswert liegenden Wert bestimmt, wodurch der Vierradantriebszustand in den Zweiradantriebszustand umgeschaltet wird.
Die DE 42 13 537 A1 offenbart ein Steuersystem zur Drehmomentverteilung auf die Räder eines Kraftfahrzeugs mit Allradantrieb. Dabei wird eine Ideal-Querbeschleunigung auf der Basis einer Fahrzeuggeschwindigkeit und eines Einschlagwinkels und eine Ist-Querbeschleunigung auf Basis eines von einem Querbeschleunigungssensor aufgenommenem Querbeschleunigungswert berechnet. Weiter wird ein Losbrechpunkt von Reifen durch Vergleich der Ist- mit der Ideal-Querbeschleunigung festgestellt. Der Differenzialbetrieb eines zentralen Differenzials wird gesteuert, in dem der Differenzialbetrieb nach Maßgabe eines festgestellten Losbrechpunkts und einer Differenz zwischen der Ideal- und der Ist-Querbeschleunigung begrenzt wird.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde eine Kupplung zwischen der Vorder- und der Hinterachse eines vierradgetriebenen Fahrzeuges derart zu steuern, daß Verspannungen in der Kupplung vermieden werden und für von einer Grundfahrsituation abweichende Ausnahmefahrsituationen Regeln für das Öffnen oder Schließen zu geben.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des einzigen Anspruchs gelöst.
Durch den Abfragealgorithmus nach dem Patentanspruch werden neben der Ausnahmefahrsituation "Bremsung" auch die Ausnahmefahrsituationen "Durchdrehen der Räder", "Lastwechsel", "Anfahren", "Ausrollen" sowie eine erhöhte Kupplungstemperatur zum Beispiel durch sportliche Fahrweise berücksichtigt. Verspannungen in der Kupplung werden durch das Öffnen oder Schließen der Kupplung vermieden und somit der Fahrkomfort verbessert. Weiterhin wird durch die Reihenfolge der Abfragen in dem Abfragealgorithmus die unterschiedliche Bedeutung der Ausnahmefahrsituationen berücksichtigt.
Ein Ausführungsbeispiel für eine zu steuernde Kupplung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
1 Anordnung von Sensoren zur Steuerung einer steuerbaren Kupplung eines vierradgetriebenen Fahrzeuges;
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 Temperaturfühlers 12 und der den Rädern 2 zugeordneten Raddrehzahlsensoren 3. Die Kupplung 5 wird dann nach Abfragen der Abfragealgorithmen in der Auswerteeinheit 10 mit Datenspeicher über ein, hier nicht dargestelltes, Stellglied geschlossen oder geöffnet.
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 sensiert, 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 Raddrehzahlen n_R werden mit den Raddrehzahlsensoren 3 ermittelt. Die Mittelung der Raddrehzahlen n_R der Vorderachse 7 und der Raddrehzahlen n_R der Hinterachse 8, und die Auswertung mit den Abfragen des Abfragealgorithmus erfolgt in der Auswerteeinheit 10 mit Datenspeicher. Führt die Abfrage des Algorithmus nicht zu einem Öffnen der Kupplung 5, so wird weiterhin die Ausgangsstellung I beibehalten und der nächste Schritt des Abfragealgorithmus aufgerufen. In dem nächsten Abfrageschritt wird gefragt, ob die Raddrehzahlsensoren 3 Drehzahldifferenzen Δn_R zwischen den einzelnen Rädern 2 sensieren, 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 Rechengang ermittelten Kurvenradius, der unterschiedlichen Radradien und der Fahrgeschwindigkeit 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" berücksichtigt. 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 Gaswegnehmen 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 Abfragefolge, 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 MM ungleich Null, so wird die Kupplung 5 geschlossen, wenn eine Motordrehzahl n, 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 M_M, 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 Grundübertragungsmoment A_GM eingestellt. Die Temperatur T_K in der Kupplung 5 kann z. B. durch sportliche Fahrweise ansteigen. Durch das Einstellen des angepaßten Grundübertragungsmomentes 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 Ausnahmefahrsituationen Rechnung getragen.

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 Vorderachse 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 Drehzahldifferenz 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
M_S: 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) zwischen einer Vorderachse (7) und einer Hinterachse (8) eines Kraftfahrzeuges mit Vierradantrieb, mit den Rädern (2) zugeordneten Raddrehzahlsensoren (3), einem der steuerbaren Kupplung (5) zugeordneten Temperaturfühler (12), einem Motorsteuergerät (6), einer Auswerteeinheit mit Datenspeicher (10) und einem darin abgelegten Abfragealgorithmus mit Befehlen zur Kupplungssteuerung durch die die von den Raddrehzahlsensoren (3), dem Temperaturfühler (12) und dem Motorsteuergerät (6) abgegebenen Signale hinsichtlich bestimmter Fahrsituationen ausgewertet werden, wobei die Ergebnisse des Abfragealgorithmus bei Vorliegen bestimmter Fahrsituationen in Befehle und diese in Steuersignale für das vollständige oder teilweise Öffnen oder Schließen der Kupplung umgewandelt werden und nach dem Ausführen eines der Befehle der Abfragealgorithmus ab der ersten Abfrage wiederholt wird und nach Durchlaufen des gesamten Abfragealgorithmus dieser wiederholt wird, und der Abfragealgorithmus die aufeinander folgenden Schritte aufweist: Bei – Sensierung einer Bremsbetätigung und – Sensierung einer momentanen Drehzahldifferenz der Räder (2) der Vorderachse (7) und der Räder (2) der Hinterachse (8), die größer als ein vorzugebender Grenzwert ist: oder – Ermittlung einer ABS-Bremsung: Kupplung (5) wird vollständig oder teilweise geöffnet [O] Bei – Sensierung einer nicht durch Kurvenfahrt bedingten Drehzahldifferenz zwischen den einzelnen Rädern (2), die größer als ein vorzugebender Grenzwert ist: oder – Sensierung einer Beschleunigungsdifferenz zwischen der Beschleunigung der einzelnen Räder (2) und der Beschleunigung des Fahrzeuges, die größer als ein vorzugebender Grenzwert ist oder – Sensierung einer Beschleunigungsdifferenz zwischen den einzelnen Rädern (2), die größer als ein vorzugebender Grenzwert ist: Kupplung (5) wird vollständig oder teilweise geschlossen [S]. Bei – Sensierung einer Querbeschleunigung der Räder (2), die größer als ein vorzugebender Grenzwert ist und – der Motor (1) im Schiebebetrieb ist und – die Zeitdauer seit dem Gaswegnehmen kleiner als eine vorzugebende Zeitdauer ist: Kupplung (5) wird vollständig oder teilweise geöffnet [O]. Bei – Sensierung einer Raddrehzahl der Räder (2), die kleiner als ein vorzugebender Grenzwert ist und – wenn das vom Fahrer angeforderte Motormoment MM gleich null ist: Kupplung (5) wird vollständig oder teilweise geöffnet [O]. Bei – Sensierung einer Raddrehzahl der Räder (2), die kleiner als ein vorzugebender Grenzwert ist und – Sensierung einer Motordrehzahl, die größer als ein vorzugebender Grenzwert ist, über eine Zeitdauer, die größer als eine vorgegebene Zeitdauer ist und – Sensierung eines Motormomentes, das kleiner als ein vorzugebender Grenzwert ist: Kupplung (5) wird vollständig oder teilweise geschlossen [S]. Bei – Sensierung einer Temperatur in der Kupplung (5), die größer als ein vorzugebender Grenzwert ist: Kupplung (5) wird auf ein angepasstes Grundübertragungsmoment (A_GM) eingestellt das ein weiteres Aufheizen verhindert.