DE3831690C1

DE3831690C1 -

Info

Publication number: DE3831690C1
Application number: DE3831690A
Authority: DE
Inventors: Heinz Dipl.-Ing. 7141 Oberriexingen De Leiber; Hans 7410 Reutlingen De Ohnemueller; Klaus Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart De Kastner; Karl-Heinz 7053 Kernen De Richter
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 1988-09-17
Filing date: 1988-09-17
Publication date: 1990-03-22
Anticipated expiration: 2008-09-18
Also published as: JPH0657503B2; JPH02117442A; US4984649A

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein derartiges gattungsgemäßes Kraftfahrzeug ist aus der DE-Z: mot Nr. 12/86 v. 31. 5. 86, Seiten 104-111 - insbesondere Seiten 109 und 111 - bekannt. Da bei dieser Ausführung kein Eingriff auf die "Motorkräfte" erfolgt, können bei entsprechend hohem Antriebsmoment des Motors die Räder durchdrehen und damit sowohl Traktions - als auch nennenswerte Seitenkraftverluste auftreten.

Des weiteren sind Kraftfahrzeuge mit einem automatischen Sperrdifferential bekannt (DE 33 42 574 A1; DE 34 30 982 A1), welche darüber hinaus noch eine auf die Fahrzeugbremsen einwirkende Antriebsschlupfregelung aufweisen.

Ferner ist ein Kraftfahrzeug mit einer steuerbaren Kupplung zur Regelung des Antriebsschlupfes im Fahrbetrieb bekannt (DE 35 28 389 A1), bei welchem zur Verhinderung einer Überlastung der Reibungskupplung die Motorleistung durch Eingriff in die Zündung oder Drosselklappenstellung begrenzt werden kann. Soll hierbei eine Antriebsschlupfregelung nicht nur im Fahrbetrieb, sondern auch noch beim Anfahren wirksam sein, so ist zusätzlich noch das Differentialgetriebe mit einer automatisch steuerbaren Sperre versehen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen gattungsgemäßen Antrieb so auszubilden, daß bei geringem Aufwand ein hohes Maß an Traktion und Fahrstabilität gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst, wobei die Merkmale der Unteransprüche vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen kennzeichnen.

Mit der Erfindung werden insbesondere die Vorteile erzielt, daß durch die Kombination des automatischen Sperrdifferentials (ASD) mit einer Antriebsschlupfregelung (ASR) die bekannten Nachteile hinsichtlich Traktion und auch Seitenstabilität vermieden werden, die ASD exakt unter Berücksichtigung fahrdynamischer Gesichtspunkte geschaltet werden kann und für die ASR nur ein geringer Aufwand erforderlich ist, da auf einen Bremseneingriff verzichtet wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 in schematischer Darstellung ein Systembild des Fahrzeuges und

Fig. 2 ein Blockschaltbild der Regellogikschaltung.

Das in Fig. 1 dargestellte Fahrzeug 1 weist eine Hinterachse 2 und eine Vorderachse 3 auf, wobei sowohl am Ausgang eines automatischen Sperrdifferentials 4 als auch an der Vorderachse 3 Drehzahlfühler angeordnet sind, wobei der Drehzahlfühler 2.1 dem Rad HL, den Fühler 2.2 dem Rad HR, der Fühler 3.1 dem nichtangetriebenen Rad VL und der Fühler 3.2 dem nichtangetriebenen Rad VR zugeordnet ist. Der Motor 5 des Fahrzeuges besitzt eine Steuereinrichtung 6 zur Begrenzung des Antriebsmomentes, welche hier als Stellmotor 6.1 zur Verstellung der Drosselklappe 6.2 ausgebildet ist und einen Stellungsmelder 6.3 für die Drosselklappenstellung aufweist. Sowohl die Signale n _VL, n _VR, n _HL, n _HR der Rad-Drehzahlfühler als auch das Signal α des Stellungsmelders werden der elektronischen Regellogikschaltung 7 zugeführt, welche des weiteren noch Eingänge für das Bremssignal BS, das Querbeschleunigungssignal a _y, das Lenkwinkelsignal ϑ, das Schwimmwinkelgeschwindigkeitssignal , das Gaspedalsignal -, das Längsbeschleunigungssignal a _x und das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal v aufweist. Ferner ist die Regellogikschaltung 7 noch über eine Schaltleitung L 1 mit der elektrisch schaltbaren Quersperre 4.1 des Sperrdifferentials 4 und über eine Schaltleitung L 2 mit dem Stellmotor 6.1 verbunden.

In dem in Fig. 2 gezeigten Blockschaltbild der Regellogikschaltung 7 sind die wichtigsten Logikfunktionen und deren Abläufe dargestellt. In einer Komparatorschaltung 7.1 werden die von den Drehzahlfühlern kommenden Drehzahlsignale zu Geschwindigkeitssignalen aufbereitet und seitenweise verglichen, so daß bei einer Abweichung am Ausgang Schlupfsignale S _L, S _R anliegen können. Diese Schlupfsignale werden sowohl auf ein UND-Glied 7.1.1 geführt, dessen Ausgang zum einen mit der Antriebsschlupfregelung 7.2 und zum anderen mit dem invertierenden Eingang eines UND-Gliedes 7.1.2 verbunden ist, als auch zur Antriebsschlupfregelung 7.2 und auf ein ODER-Glied 7.1.3 geführt, dessen Ausgang mit dem weiteren Eingang des UND-Gliedes 7.1.2 verbunden ist, so daß an dessen Ausgang dann ein Signal s ansteht, wenn einseitig Schlupf - links oder rechts - auftritt.

Des weiteren wird das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal v vier Schwellwertkomparatoren v _1K bis v _4K, das Lenkwinkelsignal ϑ einem Schwellwertkomparator ϑ _K, das Längsbeschleunigungssignal a _x einem Schwellwertkomparator a _xK, das Querbeschleunigungssignal a _y drei Schwellwertkomparatoren a _{y 1K} bis a _{y 3K}, das Schwimmwinkelgeschwindigkeitssignal einem Schwellwertkomparator _K sowie das Gaswegnahmesignal - und das Bremssignal BS der Schaltung 7 direkt zugeführt.

Die Ausgänge der einzelnen zuvor erwähnten Bauelemente sind nun unter Berücksichtigung fahrdynamischer Gesichtspunkte mit diversen Verknüpfungsgliedern 7.3 bis 7.15 verbunden, so daß an den Ausgängen der UND-Glieder 7.3 bis 7.12 ein Signal dann erscheint, wenn folgende Bedingungen vorliegen:

Signal a am UND-Glied 7.3:

- Signal s, also einseitiger Schlupf links oder rechts und
- Fahrzeuggeschwindigkeit v hat die Schwelle des ersten Schwellwertkomparators v _1K nicht überschritten, also v < v₁,
wobei die Schwelle v₁ etwa 10 km/h beträgt;

Signal b am UND-Glied 7.4:

- Signal s und
- Fahrzeuggeschwindigkeit v hat die Schwelle des ersten Schwellwertkomparators v _1K überschritten und
- die Schwelle des dritten Schwellwertkomparators v _3K nicht überschritten, also v₁ < v < v₃,
wobei die Schwelle v₃ etwa 60 km/h beträgt:

da das Signal

b

über ein Zeitglied

7.4.1

(mit einer Zeitverlängerung von etwa 200 ms) geführt wird, wird es nach seiner Generierung erst entsprechend zeitverzögert weitergegeben;

Signal c am UND-Glied 7.5:

- Bremssignal BS (Bremse betätigt und Bremsschalter geschlossen) und
- Fahrzeuggeschwindigkeit v hat die Schwelle des zweiten Schwellwertkomparators v _2K nicht überschritten, also v < v₂,
wobei die Schwelle v₂ etwa 40 km/h beträgt;

da das Bremssignal

BS

über ein Zeitglied

7.5.1

(mit einer Zeitverlängerung von etwa 200 ms) geführt ist, wird auch das Signal

c

erst entsprechend zeitverzögert generiert;

Signal d am UND-Glied 7.6:

- Signal s und
- Fahrzeuggeschwindigkeit v hat die Schwelle des dritten Schwellwertkomparators v _3K überschritten, also v < v₃, und
- kein Signal des ODER-Gliedes 7.13, was bedeutet:
der Lenkwinkel ϑ hat die Schwelle des Lenkwinkelkomparators ϑ _K nicht überschritten oder
die Querbeschleunigung a _y hat die Schwelle des ersten Schwellwertkomparators a _{y 1K} nicht überschritten, also a _y < a _y₁,
wobei die Schwelle ϑ _K etwa 30° und die Schwelle a _y₁ etwa 0,1 g beträgt;

da das Signal

d

über ein Zeitglied

7.6.1

geführt wird, wird es nach seiner Generierung erst entsprechend zeitverzögert weitergegeben;

Signal e am UND-Glied 7.7:

- kein Signal s und
- Fahrzeuggeschwindigkeit v hat die Schwelle des vierten Schwellwertkomparators v _4K nicht überschritten, also v < v₄,
wobei die Schwelle v₄ etwa 80 km/h beträgt, und
- die Längsbeschleunigung a _x hat die Schwelle des Schwellwertkomparators a _xK nicht überschritten,
wobei die Schwelle a _x etwa 0,2 g beträgt, und
- kein Signal des ODER-Gliedes 7.13;

Signal f am UND-Glied 7.8:

- Gaspedalsignal - (Gaszurücknahme am Fahrpedal bzw. Drosselklappenrückstellung -Δα) und
- Fahrzeuggeschwindigkeit v hat die Schwelle des zweiten Schwellwertkomparators v _2K überschritten, also v < v₂, und
- die Querbeschleunigung a _y hat die Schwelle des dritten Schwellwertkomparators a _{y 3K} überschritten, also a _y < a _y₃,
wobei die Schwelle a _y₃ etwa 0,5 g beträgt;

Signal g am UND-Glied 7.9:

- kein Signal s und
- ein Signal des UND-Gliedes 7.14, was bedeutet:
die Fahrzeuggeschwindigkeit v hat die Schwelle des vierten Schwellwertkomparators v _4K überschritten, also v < v₄, und
kein Signal des ODER-Gliedes 7.13;

Signal h am UND-Glied 7.10:

- Signal s und
- ein Signal des UND-Gliedes 7.14;

Signal i am UND-Glied 7.11:

- Bremssignal BS und
- Fahrzeuggeschwindigkeit v hat die Schwelle des dritten Schwellwertkomparators v _3K überschritten, also v < v₃;

Signal k:

- die Schwimmwinkelgeschwindigkeit hat die Schwelle des Schwimmwinkelgeschwindigkeitskomparators _K überschritten,
wobei die Schwelle _K etwa 10° beträgt;

(der Tangens des Schwimmwinkels

β

ist gleich dem Verhältnis von Quergeschwindigkeit

v _y

zu Längsgeschwindigkeit

v _x

);

Signal l am UND-Glied 7.12:

- ein Signal des UND-Gliedes 7.15, was bedeutet:
die Querbeschleunigung a _y hat die Schwelle des ersten (a _{y 1K}) überschritten und die Schwelle des zweiten (a _{y 2K}) nicht überschritten, also a _y₁ < a _y < a _y₂,
wobei die Schwelle a _y₂ etwa 0,3 g beträgt, und
- ein Signal m.

Das Signal m wird unmittelbar von der Antriebsschlupfregelung 7.2 beim ersten Regelzyklus eines ASR-Regelvorganges generiert.

Erkennbar werden die Signale a bis g auf ein ODER-Glied 7.16 und die Signale h bis k und m auf ein ODER-Glied 7.17 geführt, während das Signal l als Eingangssignal der ASR 7.2 zugeführt wird.

Der Ausgang des ODER-Gliedes 7.17 ist hierbei auf den invertierenden Eingang eines UND-Gliedes 7.18 geführt, dessen anderer Eingang über ein Zeitglied 7.19 mit einer Zeitverzögerung von etwa 200 ms mit dem Ausgang des ODER-Gliedes 7.16 verbunden ist.

Während die Signale a bis g das Zuschalten der Quersperre 4.1 des ASD 4 bewirken - wenn keines der Signale h bis k und m am UND-Glied 7.18 ansteht -, bewirken letztere ein Abschalten. Sollte eines der Signale a bis g, welches Signal das Zuschalten bewirkte, wieder wegfallen, so wird die Quersperre ebenfalls wieder abgeschaltet, aufgrund des Zeitgliedes 7.19 jedoch zeitverzögert.

Durch die Zu- bzw. Abschaltung der Quersperre des ASD mittels der einzelnen Signale wird hierbei folgenden fahrdynamischen Gesichtspunkten im jeweiligen Fahrzustand Rechnung getragen:

Signal a: Verbesserung der Traktion beim Anfahren;
Signal b: Verbesserung der Fahrstabilität;
Signal c: Verkürzung des Bremsweges;
Signal d: Verbesserung der Traktion bei Geradeausfahrt;
Signal e: Verbesserung der Traktion und Fahrstabilität auf Fahrbahnen mit niedrigem Reibwert;
Signal f: Verminderung der Gierreaktion und des Reindrehens des Fahrzeuges;
Signal g: Verbesserung des Geradeauslaufes und der Seitenwindempfindlichkeit;
Signal h: Verbesserung der Stabilität auf glatter bzw. einseitig glatter Fahrbahn;
Signal i: Verbesserung der Bremsstabilität bei seitenverschiedenen Haftreibbedingungen der Fahrbahn (μ-Splitbedingungen);
Signal k: Verbesserung der Fahrstabilität;
Signal m: Verbesserung der Seitenstabilität; da beim Einsetzen der ASR-Regelung in der Regel beide Antriebsräder Schlupf aufweisen, verhindert das Signal m ein Zuschalten bzw. bewirkt ein Abschalten des ASD; das Signal m entfällt, wenn der 1. Regelzyklus der ASR beendet ist;
Das Signal l, welches dem Signal m abhängig ist und der ASR zugeführt wird, bewirkt, daß bei den genannten Querbeschleunigungsbedingungen die Schlupfschwellen für das Ansprechend der ASR reduziert werden, was eine Verbesserung der Seitenstabilität zur Folge hat.

Ersichtlich können also sowohl die ASR und das ASD gleichzeitig als auch unabhängig voneinander in Funktion sein. Gleichzeitigkeit kann beispielsweise unter den zum Signal e führenden Bedingungen gegeben sein:
obwohl kein einseitiger Schlupf vorliegt, jedoch a _x sehr klein ist, erkennt die ASR auf Grund der ihr zugeführten Schlupfsignale, daß dann beidseitig Schlupf vorliegen muß und schaltet zu. Gleichzeitig sperrt sie mit dem Signal m während des 1. Regelzyklus die Zuschaltung des ASD, gibt die Zuschaltung jedoch nach Ablauf des 1. Regelzyklus frei. Des weiteren kann die ASR dann wieder abschalten, gleichwohl das ASD noch zugeschaltet bleiben, wenn die Bedingungen für das Signal e noch vorliegen.

Wie aus Fig. 2 des weiteren noch ersichtlich ist, könnte das ASD 4 auch mit einer variablen Quersperre 4.1 ausgebildet sein, wobei einem Druckregelventil 4.2 mit einem vorgebbaren Regelverhalten einerseits mindestens die Signale e und g über ein ODER-Glied 7.20 und andererseits mindestens das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal v zugeführt werden, so daß ab einer bestimmten Geschwindigkeit und bei positiver Geschwindigkeitsänderung (+Δ v) der Steuerdruck für die Quersperre vermindert und das anfängliche Sperrmoment von 100% stufig oder kontinuierlich auf niedrigere Werte (x %) reduziert wird. Vorzugsweise würde man dann das ASD elektrohydraulisch ausbilden.

Claims

1. Kraftfahrzeug mit einem über ein automatisches Sperrdifferential (ASD) - in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit und von Schlupf der Antriebsräder - auf die Räder einer Achse wirkenden Antrieb, mit einem Drehzahlfühler für jedes Fahrzeugrad und mit einer Regellogikschaltung, welche mindestens die Signale der Drehzahlfühler zu Regelsignalen für das Zu- und Abschalten des Sperrdifferentials verarbeitet, gekennzeichnet durch die Kombination dieses automatischen Sperrdifferentials (ASD 4) mit einer ausschließlich auf das Antriebsmoment des Fahrzeugmotors (5) einwirkenden und ebenfalls in Abhängigkeit von Schlupf der Antriebsräder arbeitenden Antriebsschlupfregelung (ASR 7.2),
wobei die in Abhängigkeit von mehreren verschiedenen Schwellwertkomparatoren (. . ._K) und Gebern (Signal -, BS) arbeitende Regellogikschaltung (7)

A: das ASD (4) unverzögert zuschaltet, wenn als Regelsignal ein Signal a oder e oder f oder g ansteht,
B: das ASD (4) verzögert (7.4.1; 7.5.1; 7.6.1) zuschaltet, wenn als Regelsignal ein Signal b oder c oder d ansteht,
C: das ASD (4) nach Wegfall der unter A und B genannten Signale zeitverzögert (7.19) abschaltet,
D: das ASD (4) unverzögert abschaltet, wenn als Regelsignal ein Signal h oder i oder k oder ein Signal m ansteht und
E: die Schlupfschwelle für das Ansprechen der ASR (7.2) absenkt, wenn ein Signal l generiert wird,
wobei die Signale wie folgt generiert werden:
Signal a: bei einseitigem Schlupf (s) und
Fahrzeuggeschwindigkeit (v) v < v₁,
Signal b: bei einseitigem Schlupf und
v₁ < v < v₃,
Signal c: beim Auftreten des Bremssignals (BS) und
v < v₂,
Signal d: bei einseitigem Schlupf,
v < v₃ und
kein Überschreiten einer Lenkwinkelschwelle (ϑ) oder einer ersten Querbeschleunigungsschwelle (a _y1),
Signal e: wenn kein einseitiger Schlupf vorliegt,
v < v₄ und
kein Überschreiten einer Längsbeschleunigungsschwelle (a _x) und der Lenkwinkelschwelle (ϑ) oder der ersten Querbeschleunigungsschwelle (a _y₁),
Signal f: bei Gaswegnahme (Signal -),
v < v₂ und
Überschreiten einer dritten Querbeschleunigungsschwelle (a _y₃),
Signal g: wenn kein einseitiger Schlupf vorliegt,
v < v₄ und
kein Überschreiten der Lenkwinkelschwelle (j) oder der ersten Querbeschleunigungsschwelle (a _y1),
Signal h: bei einseitigem Schlupf,
v < v₄ und
kein Überschreiten der Lenkwinkelschwelle (ϑ) oder der ersten Querbeschleunigungsschwelle(a _y₁),
Signal i: beim Auftreten des Bremssignals (BS) und
v < v₃,
Signal k: beim Überschreiten einer Schwimmwinkelgeschwindigkeitsschwelle (),
Signal l: Überschreiten der ersten Querschleunigungsschwelle (a _y₁) und
kein Überschreiten einer zweiten Querbeschleunigungsschwelle (a _y₂) und
erster Regelzyklus des ASR (Signal m) und
Signal m: erster Regelzyklus eines ASR-Regelvorganges,
wobei ferner
der Fahrzeuggeschwindigkeitsschwellwert v₁ < v₂ < v₃ < v₄ und
der Querbeschleunigungsschwellwert a _y₁ < a _y₂ < a _y₃
ist.

2. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regellogikschaltung (7) eine Komparatorschaltung (7.1) aufweist, in welcher aus den Signalen der Raddrehzahlfühler Schlupfsignale (Signal s und Signal (S _L + S _R)) generiert werden.

3. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (5) eine von der ASR (7.2) aktivierbare Steuereinrichtung (6) zur Begrenzung des Antriebsmomentes (Drosselklappenverstellung, Zündausblendung, Kraftstoffabschaltung) aufweist.

4. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während des ersten Regelzyklus (Signal m) der ASR (7.2) ein Zuschalten des ASD verhindert wird bzw. ein zugeschaltetes ASD unverzögert abgeschaltet wird.

5. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Quersperre (4.1) des ASD (4) lediglich in zwei Endstellungen schaltbar ist.

6. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Quersperre (4.1) des ASD (4) mit variablem Sperrmoment schaltbar ist.