DE3838709A1 - Antriebsanordnung fuer ein kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug mit selbsttätiger Umschaltung von Zweiradan­ trieb auf den Vierradantrieb in Abhängigkeit vom Schlupf der beiden dauernd angetriebenen Räder.

Es ist bereits bekannt, den Schlupf der beiden dauernd ange­ triebenen Räder durch Drehzahlvergleich dieser dauernd ange­ triebenen Räder mit den fallweise zuschaltbaren Rädern zu bestimmen und dann bei erhöhtem Schlupf der dauernd angetriebenen Räder die Umschaltung auf Vierradantrieb vorzunehmen (FISITA Belgrad 2.-6. Juni 1986, Proceedings, Band 2, Seiten 277-283). Ist auf Vierradantrieb umgeschaltet, so müssen die zugeschalteten Räder in kurz aufeinanderfolgenden Abständen mechanisch vom Antrieb getrennt werden, um jeweils erneut durch Drehzahlvergleich der dauernd angetriebenen Räder mit den zuschaltbaren Rädern festzustellen, ob der Schlupf der dauernd angetriebenen Räder noch so groß ist, daß sich der Vierradantrieb rechtfertigt. Ohne diese mechanische Tren­ nung vom Antrieb ist ja keine Drehzahldifferenz zwischen den dauernd angetriebenen und den zuschaltbaren Rädern vorhanden, es sei denn, es wäre im Antriebsstrang zu den zuschaltbaren Rädern ein Ausgleichgetriebe oder eine Flüssigkeitsreibungs­ kupplung eingebaut. Das kurz aufeinanderfolgende Zu- und Ab­ schalten der zuschaltbaren Räder stellt besondere Anforderun­ gen an die Trennkupplung, und ein Ausgleichgetriebe od.dgl. erhöht den technischen Aufwand und ist in manchen Fällen nicht gerechtfertigt.

Demnach liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu beseitigen und die eingangs geschilderte Antriebsanordnung so zu verbessern, daß sich bei vergleichsweise einfacher Konstruktion ein häufiges Umschalten vom Vierrad- auf Zweirad­ antrieb und umgekehrt zu Meßzwecken bzw. zum Drehzahlvergleich erübrigt.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß mit Hilfe zweier je einem der beiden dauernd angetriebenen Räder zugeordneten Sensoren die Drehzahldifferenz dieser Räder laufend gebildet und einem Rechner zugeleitet wird, der für den Zwei- und Vierradantrieb je eine fahrzeugspezifische Kenn­ zahldifferenz eingespeichert hat und die zugeleitete Drehzahl­ differenz in Abhängigkeit vom jeweiligen Antriebszustand mit einer dieser Kenndrehzahldifferenzen vergleicht, wobei der Antrieb mittels eines dem Rechner nachgeschalteten Stell­ gliedes von Zweiradantrieb auf Vierradantrieb bzw. von Vier­ radantrieb auf Zweiradantrieb umschaltbar ist, wenn der Ver­ gleich ein Überschreiten der dem Zweiradantrieb zugeordneten Kenndrehzahldifferenz bzw. ein Unterschreiten der dem Vier­ radantrieb zugeordneten Kenndrehzahldifferenz ergibt.

Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß während jeder Fahrt Drehzahldifferenzen zwischen den beiden dauernd angetriebenen Rädern der betreffenden Achse auftreten, daß die Größe dieser Drehzahldifferenzen aber auf trockener Fahrbahn mit hohem Straßenreibbeiwert wesentlich geringer ist als beispielsweise auf nasser Fahrbahn mit geringerem Reibbeiwert oder auf trockener Fahrbahn mit großer dynamischer Achslastverlagerung, d. h. mit erhöhtem Schlupf. Die im Rechner gespeicherten Kenndrehzahldifferenzen stellen nun empirisch ermittelte Kennwerte für die Fahrverhältnisse dar, unter denen der Schlupf Grenzwerte einnimmt, bei denen gerade noch ohne Zuschalten der beiden anderen Räder gefahren bzw. nach Vierradantrieb wieder auf Zweiradantrieb umgeschaltet werden kann. Es bedarf also keines Vergleiches der Drehzahl der dauernd angetriebenen Räder mit jener der zuschaltbaren Räder, und es erübrigt sich auch daher eine häufige Unter­ brechung des Vierradantriebes zu Meßzwecken.

Bekanntlich treten beim Kurvenfahren an den beiden Rädern einer Achse verschiedene Drehzahlen auf, ohne daß diese Dreh­ zahldifferenzen durch verschiedene Straßenreibbeiwerte be­ dingt wären. Um dieser Tatsache, insbesondere beim Befahren längerer Kurven, Rechnung zu tragen, kann ein mit dem Rechner verbundener Sensor für den Lenkwinkel vorgesehen und die Drehzahldifferenz der beiden dauernd angetriebenen Räder in Abhängigkeit vom Lenkwinkel korrigierbar sein.

Um die Häufigkeit des Umschaltens von Zweirad- auf Vierradan­ trieb und umgekehrt auf das Mindestmaß zu verringern, ist ein mit dem Rechner verbundener Sensor für den Lastzustand des Kraftfahrzeugmotors vorgesehen, wobei der Rechner im Schubbetrieb des Kraftahrzeuges oder bei vom Motor gelöstem Antriebsstrang den vorher eingenommenen Schaltzustand beibe­ hält.

Wie bereits erwähnt, ändern sich auch die Drehzahldifferenzen der Räder der dauernd angetriebenen Achse, wenn auf trockener Fahrbahn eine höhere dynamische Achslastverlagerung auftritt. Um diese Tatsache zu berücksichtigen, sind die Kenndrehzahl­ differenzen mit Hilfe von Achslastsensoren veränderbar.

In weiterer Ausbildung der Erfindung sind schließlich ein Sensor für die Bremsbetätigung und ein weiterer für die Fahrge­ schwindigkeit mit dem Rechner verbunden, so daß bei Vierrad­ antrieb und Überschreiten einer vorgegebenen Grenzgeschwindig­ keit der Vierradantrieb bei Bremsbetätigung auf Zweiradantrieb umschaltbar ist.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einem Ausfüh­ rungsbeispiel dargestellt, und zwar zeigen

Fig. 1 eine Antriebsanordnung im Schema und

Fig. 2 das zugehörige Flußdiagramm.

Vom Motor 1 werden über eine Fahrkupplung 2 und ein Ge­ schwindigkeitswechselgetriebe 3 sowie ein Ausgleichgetriebe 4 die Vorderräder 5 eines Kraftfahrzeuges ständig angetrieben. Ein Antriebsstrang 6 führt zum Ausgleichgetriebe 7, von dem der Antrieb der Hinterräder 8 abgeleitet wird. Im Antriebs­ strang 6 ist eine Trennkupplung 9 zum Umschalten von Zweirad­ antrieb auf Vierradantrieb eingebaut, die von einem Stellglied 10 betätigt wird, dem ein Rechner 11 vorgeordnet ist. Dem Rechner 11 werden von verschiedenen Sensoren gelieferte Daten eingegeben.

So sind den beiden Vorderrädern 5 Sensoren 12 zugeordnet, die die Drehzahldifferenzen dieser Vorderräder bilden bzw. dem Rechner 11 zuleiten. Ein weiterer Sensor 13 ist für den Lenkwinkel vorgesehen. Ein mit dem Rechner 11 verbundener Sensor 14, der der Drosselklappe des Vergasers des Motors 1 zugeordnet ist, stellt den jeweiligen Lastzustand des Motors 1 fest und schließlich sind zwei Sensoren 15, 16 für die Brems­ betätigung und für die Fahrgeschwindigkeit dem Bremspedal bzw. dem Tachometer beigegeben. Der Rechner 11 erhält jeweils auch Daten über den Einschaltzustand des Stellgliedes 10, also darüber, ob der Zweirad- oder der Vierradantrieb eingeschaltet ist.

Aus dem Flußdiagramm nach Fig. 2 ist ersichtlich, wie das Programm des Rechners 11 abläuft:

Durch Einschalten der Zündung erhält der Rechner den Befehl "Start" (Kästchen a). Nach dem Start wird in einer Entschei­ dungslogikschleife b, zu der die Daten von 15 abgefragt wer­ den, geprüft, ob momentan gebremst wird. Wenn ja wird in einer weiteren Entscheidungslogikschleife c, aufgrund der Daten von 16 geprüft, ob die momentane Fahrgeschwindigkeit v größer ist als die vorgegebene Grenzgeschwindigkeit v _o . Wenn nein, wird wie bei ungebremstem Fahrzeug verfahren, wenn ja, wird in der Logikschleife d geprüft, ob der Vierradantrieb eingeschaltet ist. Wenn nein, wird wieder in das Hauptpro­ gramm zurückgeschaltet, wenn ja, gibt der Rechner 11 dem Stellglied 10 den Schaltbefehl zum Umschalten auf den Zwei­ radantrieb (siehe Kästchen e). Ist dieser Befehl durchgeführt, so wird ein neuer Programmzyklus gestartet.

Für das Hauptprogramm wird, wenn die Logikschleifen b, c, d den Ausgang "nein" ergeben, wie folgt weiterverfahren: In einer Logikschleife f wird überprüft, ob das Gaspedal betätigt ist. In der nächsten Schleife g wird überprüft, ob das Gaspedal zurückgenommen wird. Diese beiden Schleifen erhalten Daten von den Sensoren 14. Ist das Gaspedal nicht betätigt (Schleife f) bzw. wird es zurückgenommen (Schleife g), so wird ein neuer Programmzyklus eingeleitet. Wird das Gaspedal betätigt und nicht zurückgenommen, erfolgt über die Sensoren 12, 13 die Messung der Drehzahldifferenz Δ n und des Einschlages α des Lenkrades. Aus diesen in der Stufe h erfaßten Daten bildet der Rechner in der Stufe i einen aufgrund des Lenkwinkels korrigierten Wert Δ n _L für die Dreh­ zahldifferenz, welcher Wert den weiteren Berechnungen zugrunde­ gelegt wird. Zunächst wird in einer Schleife k festgestellt, ob der Vierradantrieb eingeschaltet ist oder nicht. Je nachdem, ob ja oder nein, werden zwei verschiedene Kenndrehzahlen K ₁ und K ₂ aus je einer fahrzeugspezifischen Größe C ₁ bzw. C ₂ und dem korrigierten Wert Δ n _l gebildet, wobei der Wert K ₁ der Wert ist, der für das Einlegen des Vierradantriebes zu berücksichtigen ist und der Wert K ₂ den entsprechenden Wert für das Einlegen des Zweiradantriebes bildet. Die beiden Berechnungsstufen wurden mit 1 und n bezeichnet. Ist der Vierradantrieb eingelegt und also der Wert K ₂ zu berück­ sichtigen, wird in einer Logikstufe n festgestellt, ob die vorgegebene kritische Drehzahl größer ist als dieser Wert K ₂. Trifft dies zu, bleibt der Vierradantrieb eingelegt und der Rechner startet den nächsten Programmablauf. Wenn nein, kann zunächst festgestellt werden, ob momental ein Schalt­ befehl aktuell ist. Zu diesem Zweck kann in einem Ereigniszähler, einem Schleifenzähler od. dgl., der bei jedem Programmdurchgang um eins weiter schaltet, ein aktueller Wert T ermittelt werden, welcher Wert in einer Logikschleife o mit einem Vorgabewert verglichen wird. Ist dieser Wert größer als der Vorgabewert T ₀, dann wird in einer nächsten Stufe p der Wert T für das Programm auf Null gesetzt und der Schaltbefehl "auf Zweiradantrieb schalten" (q) erteilt.

Wurde in der Schleife k festgestellt, daß der Vierradan­ trieb nicht eingelegt ist, wird in einer Logikschleife r wieder festgestellt, ob Δ n größer ist als der errechnete Wert K ₁. Wenn ja, wird wieder unter allfälliger Berücksichtigung des Ereignisses bzw. der Zeit in Schleifen o′ und einem Rücksetzen des Wertes T in p′, dann, wenn T größer als T ₀ ist, T auf 0 gesetzt und in einer Stufe s der Befehl zum Einlegen des Vierradantriebes gegeben. Wenn in der Logikschleife r festge­ stellt wurde, daß die korrigierte Drehzahldifferenz größer als K ₁ ist, kann eine Warnlampe 17 eingeschaltet werden, die nach dem Einlegen des Vierradantriebes automatisch erlischt. Das Programm läuft solange, als die Zündung eingeschaltet ist. Beim Ausschalten der Zündung, das in einer Logikschleife t festgestellt wird, wird der Programmablauf gestoppt.

Claims (5)

1. Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug mit selbsttä­ tiger Umschaltung von Zweiradantrieb auf Vierradantrieb in Abhängigkeit vom Schlupf der beiden dauernd angetriebenen Räder, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe zweier je einem der beiden dauernd angetriebenen Räder (5) zugeordneten Sen­ soren (12) die Drehzahldifferenz dieser Räder (5) laufend gebildet und einem Rechner (11) zugeleitet wird, der für den Zwei- und Vierradantrieb je eine fahrzeugspezifische Kenndreh­ zahldifferenz eingespeichert hat und die zugeleitete Drehzahldifferenz in Abhängigkeit vom jeweiligen Antriebs­ zustand mit einer dieser Kenndrehzahldifferenzen vergleicht, wobei der Antrieb mittels eines dem Rechner (11) nachge­ schalteten Stellgliedes (10) von Zweiradantrieb auf Vier­ radantrieb bzw. von Vierradantrieb auf Zweiradantrieb um­ schaltbar ist, wenn der Vergleich ein Überschreiten der dem Zweiradantrieb zugeordneten Kenndrehzahldifferenz bzw. ein Unterschreiten der dem Vierradantrieb zugeordneten Kenndrehzahldifferenz ergibt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit dem Rechner (11) verbundener Sensor (13) für den Lenkwinkel vorgesehen und die Drehzahldifferenz der beiden dauernd angetriebenen Räder (5) in Abhängigkeit vom Lenkwinkel korrigierbar ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit dem Rechner (11) verbundener Sensor (14) für den Lastzustand des Kraftfahrzeugmotors (1) vorgesehen ist, wobei der Rechner (11) im Schubbetrieb des Kraftfahrzeuges oder bei vom Motor (1) gelöstem Antriebsstrang (6) den vorher eingenommenen Schaltzustand beibehält.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kenndrehzahldifferenzen mit Hilfe von Achslastsen­ soren veränderbar sind.

5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sensor (15) für die Bremsbetätigung und ein weiterer (16) für die Fahrgeschwindigkeit mit dem Rechner (11) verbunden sind, so daß bei Vierradantrieb und Überschreiten einer vorge­ gebenen Grenzgeschwindigkeit der Vierradantrieb bei Brems­ betätigung auf Zweiradantrieb umschaltbar ist.