DE3841815B4

DE3841815B4 - Steuerung für Fahrzeuge mit Vierradantrieb

Info

Publication number: DE3841815B4
Application number: DE3841815A
Authority: DE
Inventors: Bradley T. Gilliam
Original assignee: Dana Inc
Current assignee: Dana Inc
Priority date: 1987-12-23
Filing date: 1988-12-12
Publication date: 2004-03-25
Anticipated expiration: 2008-12-13
Also published as: DE3841815A1; JP3118605B2; US4937750A; JPH01301412A

Abstract

Verfahren zur Steuerung einer Drehmomentübertragungseinheit mit einer angetriebenen Eingangswelle, durch welche das Drehmoment zwischen einer ersten und einer zweiten Ausgangswelle aufteilbar ist, wobei die Übertragungseinheit eine wahlweise einrückbare Kupplung aufweist, die auf ein Eingriffssignal anspricht, um die erste und die zweite Ausgangswelle zu koppeln, um einen relativen Schlupf zwischen beiden zu verhindern, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
a) Erzeugen eines ersten gepulsten Signals, wobei jeder Impuls dieses Signals einen vorgegebenen Betrag der Drehung der ersten Ausgangswelle darstellt;
b) Erzeugen eines zweiten gepulsten Signals, wobei jeder Impuls dieses Signals einen vorgegebenen Betrag der Drehung der zweiten Ausgangswelle darstellt;
c) Zählen der Anzahl der im Verfahrensschritt a) erzeugten Ausgangsimpulse, um eine erste Impulszahl zu erhalten;
d) gleichzeitig mit dem Verfahrensschritt c) Zählen der Anzahl der im Verfahrensschritt b) erzeugten Ausgangsimpulse, um eine zweite Impulszahl zu erhalten;
e) gleichzeitiges Abbrechen der Zählung in den Verfahrensschritten c) und...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Drehmomentübertragungseinheit für ein Fahrzeug mit Vierradantrieb.

Vierradantriebe für Fahrzeuge werden immer mehr interessant. Bisher hatten solche Systeme eine Drehmomentübertragungseinheit mit einer Eingangswelle, die mit dem Ausgang des Fahrzeuggetriebes verbunden war, vorderen und hinteren Ausgangswellen, die mit den vorderen und hinteren Differentialen des Fahrzeugs gekoppelt waren, um entsprechend die Vorder- und Hinterachse anzutreiben. Diese Systeme waren mit Steuereinrichtungen versehen, die vom Fahrer betätigbar sind, um zu wählen, ob das Fahrzeug entweder im Zweiradantrieb oder im Vierradantrieb betrieben werden soll. Bei Vierradantrieben berücksichtigen diese Systeme nicht die Drehzahldifferenz zwischen Vorder- und Hinterachse, so dass bei trockenem Bodenbelag die Vorderräder zu schlagen oder zu hüpfen beginnen, wenn das Fahrzeug eine Kurve fährt. Es wurde deshalb empfohlen, dass der Vierradantrieb nur bei nassen, eisigen oder allgemein bei Straßenbedingungen mit geringer Traktion verwendet werden soll.

Neuerdings sind auch Fahrzeuge auf dem Markt mit einem ständigen Vierradantrieb. Bei diesen Systemen ist die Drehmomentübertragungseinheit mit einem Zwischendifferential versehen zum Aufteilen des Drehmoments zwischen dem vorderen und dem hinteren Differential des Fahrzeugs. Das Zwischendifferential ermöglicht, dass die Vorder- und die Hinterachse mit unterschiedlichen Drehzahlen rotieren, was der Fall ist beim Wenden oder Kurvenfahren des Fahrzeugs, oder wenn die Vorder- und Hinterräder unterschiedliche Reifendurchmesser haben.

Um ferner einen übermäßigen Schlupf zwischen der Vorder- und Hinterachse zu vermeiden, haben diese Drehmomentenübertragungseinheiten eine wahlweise einrückbare Kupplung, um das Zwischendifferential zu sperren, wenn ein vorgegebener Schlupf zwischen der vorderen und hinteren Ausgangswelle der Übertragungseinheit gemessen wird.

Die Druckschrift DE 35 05 455 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Zu- und Abschalten von Antriebselementen eines Kraftfahrzeugs mit einer angetriebenen Achse, insbesondere des Antriebs wenigstens einer weiteren Achse und/oder von Sperren für Verteiler- bzw. Ausgleichsgetriebe, mit Sensoren für Drehzahlen der Räder und/oder Getriebeantriebsachsen und für den Lenkwinkel des Fahrzeugs, wobei eine Elektronikeinheit abhängig von der Fahrgeschwindigkeit, der Fahrbeschleunigung, dem Schlupf der Räder und vom Bewegungsverhalten des Fahrzeugs als Funktion des Lenkwinkels die Antriebskomponenten einzeln, gleichzeitig oder in bestimmter Reihenfolge schaltet und eine adaptiv arbeitende Anpassungselektronik für die Drehzahlen der Räder und für den Lenkwinkel aufweist.

Die Druckschrift DE 35 36 682 A1 offenbart eine Vierrad-Antriebsanordnung für Fahrzeuge mit einer ersten steuerbaren Kupplung, die einen voll ausgerückten, einen voll eingerückten und wenigstens einen teilweise eingerückten Zustand zur Übertragung eines Drehmoments aufweisen kann. Zusätzlich ist eine zweite Kupplung vorgesehen. Das übertragene Drehmoment wird durch Steuern des Zustands der Kupplung in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Fahrzeugs ausgewählt. Die Steuerung der zweiten Kupplung kann, ebenso wie der Stellmotor, in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Fahrzeugs gesteuert werden. Die Steuerung kann dabei in Abhängigkeit vom durch Messwertgeber erfassten Schlupfverhalten der Räder des Fahrzeugs erfolgen.

Die Druckschrift CH 655 280 A5 zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Unterdrückung des Schlupfes an einem Fahrzeug. Dabei werden Differenzen einer ersten Ausgangswelle und einer zweiten Ausgangswelle durch elektromagnetische Sensoren erfasst, um dadurch einen Schlupfzustand festzustellen. Beim Feststellen eines nicht mehr zulässigen Schlupfzustands, was durch ein . Fehlersignal oder DIFF-Signal erfolgt, wird ein Signal nach einer Verzögerung dazu verwendet, Mittel zur Unterdrückung der Schlupfbedingung zu aktivieren. Insbesondere wird eine Kupplung betätigt, welche eine Differentialeinrichtung zwischen der ersten Ausgangswelle und der zweiten Ausgangswelle in seinen Sperrzustand bringt. Nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit wird der Sperrzustand wieder aufgehoben.

Ausgehend vom in der CH 655 280 A5 beschriebenen Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einem Fahrzeug mit Vierradantrieb einen zu großen Schlupf zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch das im Anspruch 1 angegebene Verfahren gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens nach Anspruch 1 sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 13 angegeben.

Die Erfindung befasst sich mit einem elektronischen Steuersystem auf Mikrocomputer-Basis zur automatischen Steuerung eines ständigen Vierradantriebs. Die Drehmomentübertragungseinheit umfasst hierzu eine Eingangswelle, die mit der Ausgangswelle des Fahrzeuggetriebes gekoppelt ist, ein Planetenrad-Zwischendifferential zur Aufteilung des Drehmoments zwischen einer hinteren Ausgangswelle, die mit dem hinteren Fahrzeugdifferential verbunden ist, und einer vorderen Ausgangswelle, die mit dem vorderen Fahrzeugdifferential verbunden ist. Eine elektromagnetische Kupplung ist in der Übertragungseinheit eingebaut, um selektiv das Planetenrad-Differential zu sperren, um einen relativen Schlupf zwischen der vorderen und der hinteren Ausgangswelle zu verhindern.

Nach der Erfindung umfasst die elektronische Steuerung ein Paar Hall-Sensoren zum Überwachen der Drehzahl der vorderen und hinteren Ausgangswellen. Wenn eine vorgegebene Größe des Schlupfes zwischen der vorderen und hinteren Ausgangswelle festgestellt wird, wird die elektronische Steuerung tätig und rückt selektiv die elektromagnetische Kupplung über eine vorgegebene Zeitspanne ein. Während dieser vorgegebenen Zeitspanne ist die Kupplung eingerückt, um das Differential zu sperren und einen Schlupf zwischen der vorderen und hinteren Ausgangswelle zu verhindern.

Die elektronische Steuerung nach der Erfindung umfasst mehrere neuartige Betriebsmerkmale. Beispielsweise verwendet die Steuerung eine neuartige Möglichkeit zur Bestimmung, ob eine Schlupfbedingung eingetreten ist, wenn die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs unter eine vorgegebene Größe fällt. In diesem Fall zählt die Steuerung separat die Impulse von jedem Drehzahlsensor und stoppt die Zählung, sobald eine erste vorgegebene Anzahl von Impulsen für wenigstens einen der Sensoren gezählt worden ist. Zu diesem Zeitpunkt prüft die Steuerung, ob die Differenz zwischen der Anzahl der Impulse zwischen den Wellen einen zweiten vorgegebenen Betrag überschritten hat. Wenn dies der Fall ist, wird die Kupplung eingerückt über eine vorgegebene Zeitspanne. Während eines ersten Teils dieser Zeitspanne ist die Kupplung voll eingerückt, während während eines letzten Teils ein Signal erzeugt wird, um die Kupplung zu veranlassen, allmählich aus einer voll eingerückten Stellung in eine voll ausgerückte Stellung zu gehen. Wenn erwünscht, kann ferner die Länge der vorgegebenen Zeitspanne, während der die Kupplung eingerückt ist, eine Funktion der Fahrgeschwindigkeit sein. Diese Zeitspanne nimmt zweckmäßigerweise mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit ab.

Wenn die Impulsdifferenz unter der vorgegebenen Größe liegt, vergleicht die Steuerung die Drehzahlen der vorderen und hinteren Ausgangswellen, um zu bestimmen, ob ein übermäßiger Schlupf oder Drehzahlunterschied vorhanden ist. Die erfindungsgemäße Steuerung verwendet eine neuartige Methode, um alternativ die Drehzahlen der vorderen und hinteren Ausgangswellen zu bestimmen. Insbesondere wird die Zeit zwischen aufeinanderfolgenden Drehzahl-Sensorimpulsen gemessen und über eine vorgegebene Anzahl von Perioden ein Durchschnitt gebildet.

Da der Mindest-Wenderadius oder Kurvenradius eines Fahrzeugs mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt, ist eine größere Schlupfschwelle bei niedrigeren Fahrzeuggeschwindigkeiten erforderlich. Nach der Erfindung nimmt die Schlupfschwelle, die zum Einrücken der Kupplung erforderlich ist, ab mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit. Vorzugsweise speichert die Steuerung eine Vielzahl von Schlupfschwellwerten, wobei jeder Schlupfschwellwert einem vorgegebenen Bereich der Fahrgschwindigkeit des Fahrzeugs entspricht.

Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert, in der
1 in Draufsicht einen Vierradantrieb mit einem Drehmomentübertragungsgehäuse zeigt, das mittels der erfindungsgemäßen elektronischen Steuerung gesteuert werden kann.
2 zeigt schematisch die inneren Komponenten eines solchen Übertragungsgehäuses zur Verwendung mit der elektronischen Steuerung nach der Erfindung.
3 zeigt einen Schaltkreis zur schematischen Darstellung der erfindungsgemäßen Steuerung.
4a bis 4c sind Fließdiagramme, welche die Betriebsweise der elektronischen Steuerung nach der Erfindung bei der automatischen Steuerung des Drehmomentübertragungsgehäuses nach 2 darstellen.
1 zeigt einen Vierradantrieb für ein Fahrzeug mit einem Drehmomentübertragungsgehäuse 10, das durch die elektronische Steuerung nach der Erfindung gesteuert werden kann. Das Gehäuse 10 ist am hinteren Ende eines Getriebes 11 (strichpunktiert gezeichnet) befestigt, das seinerseits mit einem strichpunktiert dargestellten Antriebsmotor 12 gekoppelt ist. Das Getriebe 11 hat eine Ausgangswelle, die mit einer Eingangswelle des Gehäuses 10 gekoppelt ist. Das Gehäuse 10 hat eine hintere Ausgangswelle, die mit dem vorderen Ende einer hinteren Antriebswelle über ein übliches Kardangelenk 14 verbunden ist. Das hintere Ende der Antriebswelle 13 ist mit einer Eingangswelle eines hinteren Differentials 15 mit Hilfe eines Kardangelenkes 16 verbunden. Das hintere Differential 15 teilt das Drehmoment von der Antriebswelle 13 auf die Hinterräder 15a auf.
Das Gehäuse 10 ist ferner mit einer vorderen Ausgangswelle versehen, die mit dem hinteren Ende einer vorderen Antriebswelle 17 über ein Kardangelenk 18 gekoppelt ist. Die vordere Antriebswelle 17 ist mit ihrem vorderen Ende mit einer Eingangswelle eines vorderen Differentials 19 über ein Kardangelenk 20 verbunden. Das vordere Differential teilt das von der Antriebswelle 17 aufgenommene Drehmoment auf die Vorderräder 19a des Fahrzeuges auf.
2 zeigt die inneren Komponenten des Übertragungsgehäuses 10 in schematischer Darstellung zusammen mit bestimmten elektrischen Verbindungen zu einer elektronischen Steuerung, die in 2 als Block 24 dargestellt ist. Wie 2 zeigt, hat das Gehäuse 10 eine Eingangswelle 25, die mit der Ausgangswelle des Getriebes 11 verbunden ist. Das Gehäuse 10 hat ferner eine hintere Ausgangswelle 26, die mit der hinteren Antriebswelle 13 verbindbar ist, sowie eine vordere Ausgangswelle 27 zur Verbindung mit der vorderen Antriebswelle 17. Das Gehäuse 10 verwendet ein Planetenrad-Zwischen-Differential 28 zum Aufteilen des Drehmomentes zwischen der hinteren Ausgangswelle 26 und der vorderen Ausgangswelle 27. Ferner ist eine elektromagnetische Reibungskupplung 29 vorgesehen zum selektiven Sperren oder Arretieren des Zwischendifferentiales, um jeden Schlupf zwischen der vorderen und der hinteren Ausgangswelle zu verhindern.
Insbesondere ist die Eingangswelle 25 mit einem Planetenträger 31 verbunden, der eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung beabstandeten und individuell drehbaren Planetenrädern 32 trägt. Eine Hülse 33 ist drehbar um die Eingangswelle 25 montiert und ihr eines Ende trägt ein Sonnenrad 34 des Planeten-Differentiales 28, und ein entgegengesetztes Ende trägt ein erstes Ausgangszahnrad 35. Das Zahnrad 35 kämmt mit einem Zwischen-Zahnrad 36, das seinerseits ein drittes Zahnrad 37 antreibt, welches auf der vorderen Ausgangswelle 27 befestigt ist.
Ein Zahnkranz 38 des Differentiales 28 ist mit der hinteren Ausgangswelle 26 verbunden.
Die elektromagnetische Kupplung 29 hat eine erste Gruppe von Kupplungsscheiben 39, die drehfest mit dem Zahnkranz 28 verbunden sind, sowie eine zweite Gruppe von Kupplungsscheiben 41, die auf der Hülse 33 zur Drehung mit dem Sonnenrad 34 befestigt sind. Eine ringförmige Kupplungswicklung 42 ist angrenzend an die Kupplungsscheibe 39 und 41 angeordnet und sie kann über eine Leitung 43 von der elektronischen Steuerung 24 ein Kupplungseingriffssignal empfangen. Die elektromagnetische Kupplung 29 ist so aufgebaut, daß wenn ein Kupplungseingriffssignal erzeugt wird zur Erregung der Spule 42, das von dieser erzeugte Magnetfeld eine Magnetkraft ausübt und dadurch die Kupplungsscheibe 39 und 41 in Reibungseingriff miteinander drückt, um eine relative Drehung zwischen ihnen zu verhindern, wodurch das Sonnenrad 34 und der Zahnkranz 38 miteinander gekoppelt werden. Hierdurch wird jeglicher relativer Schlupf zwischen der vorderen und der hinteren Ausgangswelle verhindert.
Die Drehzahl der vorderen Ausgangswelle wird überwacht durch einen Drehzahlsensor 44, der benachbart zum Umfang der Zähne des Zahnrades 37 angeordnet sein kann. Der Drehzahlsensor 44 erzeugt ein Signal für die elektronische Steuerung 24. Ebenso wird die Drehzahl der hinteren Ausgangswelle 26 überwacht durch einen Drehzahlsensor 46, der benachbart zum Umfang des Zahnkranzes 38 angeordnet sein kann und der beispielsweise die Umfangsgeschwindigkeit der Zähne bzw. die Zahl der Zähne je Zeiteinheit des Zahnkranzes 38 messen kann. Der Drehzahlsensor 46 erzeugt ein Signal für die Drehzahl der hinteren Ausgangswelle und gibt dies an die elektronische Steuerung 24.
Das Differential 24 teilt das Drehmoment auf die hintere Ausgangswelle 26 und die vordere Ausgangswelle 27 auf. Normalerweise ist die Kupplungswicklung 42 nicht erregt, so daß ein vorgegebener Schlupf auftreten kann zwischen der vorderen und der hinteren Ausgangswelle zur Anpassung an leicht unterschiedliche Drehzahlen der vorderen und hinteren Räder, die bei normalen Traktions-Bedingungen auftreten, z.B. wenn das Fahrzeug wendet. Wenn jedoch der Schlupf zwischen den vorderen und hinteren Rädern einen vorgegebenen Betrag übersteigt, erzeugt die Steuerung 24 ein Kupplungseingriffssignal, durch welches das Zwischendifferential gesperrt oder arretiert wird und eine direkte Antriebsverbindung zwischen der Eingangswelle 25 sowie den vorderen und hinteren Ausgangswellen 26 und 27 schafft. Wenn die Kupplungswicklung 42 erregt wird, wird der Zahnkranz 38 relativ zum Sonnenrad 34 arretiert, um eine relative Drehung zwischen beiden zu verhindern. Wenn der Zahnkranz 38 relativ zum Sonnenrad 37 arretiert ist, sind die Planetenräder 32 gehindert, sich um ihre zugehörigen Wellen zu drehen, wodurch eine Drehung des Planetenträgers 31 relativ sowohl zum Zahnkranz 38 als auch zum Sonnenrad 34 verhindert wird.
Das Übertragungsgehäuse 10 nach 2 ist nur ein bevorzugtes Beispiel eines solchen Gehäuses, das die elektronische Steuerung nach der Erfindung verwendet, es können auch andere Gehäuse dieser Art, die eine selektiv einrückbare Kupplung verwenden, durch die Steuerung 24 gesteuert werden.
3 zeigt ein schematisches Diagramm der elektronischen Steuerung 24 nach 2. Die Steuerung 24 empfängt Ausgangssignale vom vorderen Drehzahlsensor 44 und vom hinteren Drehzahlsensor 46. Ferner erzeugt die Steuerung 24 ein Kupplungseingriffssignal und gibt dies an die Erregerspule 42 der Kupplung.
Die elektronische Steuerung 24 ist um einen Mikrocomputer 51 angeordnet. Der vordere Drehzahlsensor 44 ist mit dem Mikrocomputer 51 über einen Eingangskreis 52 verbunden, der das Ausgangssignal vom Sensor 44 konditioniert ehe das Signal an den Mikrocomputer 51 gegeben wird.
In gleicher Weise ist der hintere Drehzahlsensor 46 mit dem Mikrocomputer 51 über einen Eingangs-Konditionier-Kreis 53 verbunden. Obwohl unterschiedliche, handelsüblich käufliche Drehzahlsensoren verwendet werden können, wurde gefunden, daß Hall-Sensoren als Drehzahlsensoren vorzuziehen sind. Der Hall-Sensor funktioniert als digitaler Schalter und liefert ein Ausgangssignal, das zwischen einem hohen und einem niedrigen logischen Niveau wechselt, wenn die zugehörigen Zähne oder andere Betätigungszähne eine Veränderung des magnetischen Feldes bewirken, wenn die zugehörigen Komponenten rotieren. Obwohl auch ein konventioneller variabler Reduktanz-Drehzahlsensor verwendet werden kann, wurde gefunden, daß dieser Sensor einen besonderen Eingangs-Konditionier-Schaltkreis benötigt und keine saubere Rechteckwellenform bei niedrigen Wellendrehzahlen liefert, was jedoch erwünscht ist.
Wie 3 zeigt, hat der vordere Drehzahlsensor 44 eine Hall-Sonde 54 mit Ausgangsklemmen 54-1, 54-2 und 54-3, die alle mit dem Eingangskreis 52 verbunden sind. Die Klemme 54-1 ist verbunden mit einer geregelten Energiespeisequelle vorgegebener Stärke, während die Klemme 54-3 verbunden ist mit dem Erdpotential des Schalkreises. Das Ausgangssignal der Hall-Sonde wird an der Klemme 54-2 erzeugt. Entsprechend der Erfindung ist der Drehzahlsensor 44 mit einem Paar Innen-Widerstände 55 und 56 versehen, die an die gewählten Ausgangsklemmen der Hall-Sonde 54 geschaltet sind. Insbesondere ist der Widerstand 55 angeschlossen an die Klemmen 54-2 und 54-3, während der Widerstand 56 an die Klemmen 54-1 und 54-3 angeschlossen ist. Der gesamte Sensor 44 einschließlich der Hall-Sonde 54 und den Widerständen 55 und 56 sind somit in dem Gehäuse 10 angrenzend an den Umfang des vorderen Zahnrades 37 angeordnet, wie in 2 dargestellt ist.
Allgemein liegt die elektronische Steuerung 24 innerhalb eines separaten Gehäuses, das außerhalb des Übertragungsgehäuses 10 liegt. Beispielsweise kann die elektronische Steuerung an einem äußeren Teil des Übertragungsgehäuses 10 angebracht sein oder sie kann an einer anderen Stelle des Fahrzeuges liegen. Durch Hereinnahme der Widerstände 54 und 55 in den Sensor 44 kann der Mikrocomputer Signale erzeugen und an den Eingangskreis 52 legen, wodurch der Zustand der Beschaltung des oder zum Sensor geprüft werden kann. Ohne die Widerstände 55 und 56 könnte das Diagnose-Programm des Mikrocomputers 51 nicht unterscheiden zwischen einem Fehler im Sensor 44 oder der Beschaltung oder Verdrahtung zwischen dem Sensor 44 und der elektrischen Steuerung 24.
Der hintere Drehzahlsensor 46 ist in gleicher Weise aufgebaut wie der vordere Drehzahlsensor 44. Er enthält eine Hall-Sonde 57 mit Ausgangsklemmen 57-1, 57-2 und 57-3, die an den Eingangskreis 53 geschaltet sind. Ferner ist ein innerer Widerstand 58 zwischen die Klemmen 57-2 und 57-3 geschaltet, während ein zweiter innerer Widerstand 59 zwischen die Klemmen 57-1 und 57-3 geschaltet ist.
Der Mikrocomputer 51 kann ein Bremssignal über eine Leitung 61 und ein neutrales Signal über eine Leitung 62 empfangen. Das Bremssignal wird an den Mikrocomputer über die Leitung 61 mit einem vorgegebenen logischen Niveau immer dann gelegt, wenn das Fahrzeug-Bremspedal vom Fahrer niedergedrückt worden ist. Ebenso immer wenn das Getriebe des Fahrzeuges sich in neutraler Stellung oder in Parkstellung befindet, wird ein logisches Signal mit einem vorgegebenen Niveau über die Leitung 62 an den Mikrocomputer gelegt. Immer wenn das Fahrzeug sich in einem Bremszustand befindet oder das Getriebe sich in neutraler oder Parkstellung befindet, wird der Kupplungseingriffsteil der Steuerung abgeschaltet, so daß die Kupplung unter diesen Bedingungen ausgerückt bleibt.
Der Mikrocomputer 51 ist mit einer Diagnoselampe 63 verbunden. Die Diagnoselampe 63 ermöglicht es dem Mikrocomputer bestimmte Code zu blinken, die repräsentativ sind für eine bestimmte oder besondere Betriebsbedingung oder einen Betriebszustand oder ein besonderes Schaltungsproblem, das durch sein Diagnose Programm festgestellt worden ist. Der Mikrocomputer 51 kann ferner ein gepulstes Ausgangssignal mit vorgegebener Frequenz über eine Leitung 64 erzeugen und an eine Überwachungsschaltung 65 legen. Solange der Mikrocomputer das gepulste Ausgangssignal erzeugt, bleibt die Überwachungsschaltung 65 inaktiv. Wenn jedoch der Mikrocomputer die Erzeugung des gepulsten Ausgangssignal es unterbricht, ist dies ein Anzeichen, daß ein Problem im Computerprogramm aufgetreten ist. In diesen Fällen erzeugt die Überwachungsschaltung einen Rückstellimpuls auf einer Leitung 66, um den Mikrocomputer rückzustellen.
Der Mikrocomputer 51 kann ferner ein Kupplungseingriffssignal auf einer Leitung 67 erzeugen. Die Leitung 67 ist an das Gate eines Transistors 68 über einen Widerstand 69 angeschlossen. Die Source des Transistors 68 ist an Erdpotential des Schaltkreises gelegt, während die Drain des Transistors an eine Klemme 42-1 der Kupplungsspule 42 über eine Leitung 70 geschaltet ist. Die andere Klemme 42-2 der Spule 42 ist an die Energieversorgung +B des Fahrzeuges gelegt. Normalerweise wird der Transistor 68 in einem Aus-Zustand gehalten, durch Erzeugung eines Signales mit niedrigem Niveau nahe Erdpotential auf der Leitung 67. Wenn der Transistor eingeschaltet ist, ist der Stromfluß durch die Kupplungswicklung ausreichend niedrig, so daß die Kupplung in ihrer ausgerückten Stellung ist. Wenn auf der Leitung 67 ein Signal mit hohem Pegel erzeugt wird, wird der Transistor 68 umgeschaltet, wodurch die Kupplungsklemme 42-1 nahe dem Erdpotential gebracht wird, worauf ein ausreichender Strom durch die Kupplungswicklung 42 fließt, um die Kupplung einzurücken.
Eine Diode 71, ein Kondensator 72 und eine Zener-Diode 73 sind vorgesehen, um den Transistor 68 gegen Spannungsspitzen und Stromschwankungen zu schützen, die auftreten können, wenn der Transistor 68 an- und abgeschaltet wird. Die Diode 71 insbesondere hat eine Anode, die mit der Kupplungsklemme 42-1 verbunden ist, sowie eine Kathode, die mit der Kupplungsklemme 42-2 verbunden ist. Der Kondensator 72 ist zwischen die Leitung 70 und Erdpotential des Schaltkreises geschaltet, während die Zener-Diode 73 eine Anode hat, die an Erdpotential und eine Kathode, die an die Leitung 70 angeschlossen ist.
Ein Transistor 74 spricht auf den Pegel oder die Stärke des Signales auf der Leitung 70 an. Insbesondere ist ein Widerstand 75 zwischen das Gate des Transistors 74 und die Leitung 70 gelegt. Ein Filter-Kondensator 76 ist zwischen die Leitung 70 und Erdpotential gelegt, während ein Vorspannwiderstand 77 zwischen das Gate des Transistors 74 und Erdpotential geschaltet ist. Die Drain des Transistors 74 ist über einen Widerstand 78 an eine geregelte Spannungsversorgung +V geschaltet, während die Source des Transistors 74 an Erdpotential gelegt ist.
Der Pegel des Signales an der Drain des Transistors 74 wird über eine Leitung 79 an den Mikrocomputer 79 gelegt. Im Betrieb bildet der Transistor 74 ein Mittel zum Überprüfen der Kontinuität der Kupplungswicklung 42. Wenn der Mikrocomputer auf der Leitung 67 ein Signal mit niederem Pegel erzeugt, so daß der Transistor 68 abgeschaltet ist, wird die Kupplung ausgerückt und die Leitung 70 liegt an oder nahe dem Spannungspotential +B, unterstellt, daß eine Schaltungskontinuität in der Kupplungswicklung 42 vorliegt. Wenn die Leitung 70 am Potential +B liegt, wird durch das hohe Signal, das an das Gate des Transistors 54 gelegt wird, der Transistor 74 umgeschaltet, um die Leitung 79 nahe Erdpotential zu bringen. Falls eine Diskontinuität in der Kupplungsleitung 42 vorliegt, reicht die Höhe des Signales auf der Leitung 70 nicht aus, um den Transistor 74 umzuschalten, wodurch die Leitung 79 auf oder nahe bei dem Potential +V liegt. Durch Überwachen der Höhe bzw. des Pegels des Signales auf der Leitung 79 vor dem Einrücken der Kupplung kann somit der Mikrocomputer bestimmen, ob bei der Kupplungswicklung Kontinuität oder Stetigkeit gegeben ist.
Die Schaltung nach der Erfindung umfaßt einen Zuverlässigkeits-Unterbrechungskreis (failsafe timeout circuit), der in 3 allgemein mit 81 bezeichnet ist. Dieser Unterbrechungskreis eignet sich insbesondere, ein Rückstellsignal über eine Leitung 82 vom Mikrocomputer 51 zu empfangen und er erzeugt ein Kupplungsausrücksignal über eine Leitung 83, die an das Gate des Transistors 68 gelegt ist. Die Unterbrechungsschaltung 81 hat einen Transistor 84 mit einem Gate, das mit der Leitung 82 über einen Filterkondensator 85 verbunden ist. Ein Widerstand 86 ist zwischen das Gate des Transistors 84 und Erdpotential geschaltet. Die Drain des Transistors 84 ist mit dem invertierenden Eingang 87-1 eines Komparators 87 verbunden. Eine RC-Zeitkonstanz-Schaltung, bestehend aus einem Widerstand 88 und einem Kondensator 89, ist zwischen die Energieversorgung +V und Erdpotential geschaltet. Die Verbindungsstelle zwischen dem Widerstand 88 und dem Kondensator 89 ist mit dem invertierenden Eingang des Komparators 87 verbunden. Ein Spannungsteiler, bestehend aus einem Widerstand 91 und einem zweiten Widerstand 92, ist zwischen die Energieversorgung +V und Erdpotential gelegt. Die Verbindung zwischen den Widerständen 91 und 92 ist an den nicht-invertierenden Eingang 87-2 des Komparators 87 gelegt. Der Ausgang des Komparators 87-3 ist mit der Leitung 83 verbunden.
Vor der Erzeugung des Kupplungseingriffssignales erzeugt der Mikrocomputer 51 normalerweise ein Rückstellsignal auf der Leitung 82, wodurch zeitweilig der Transistor 84 angeschaltet wird. Wenn der Transistor 84 angeschaltet ist, wird der Kondensator 89 entladen, so daß der invertierende Eingang 87-1 des Komparators 87 auf oder nahe bei Erdpotential liegt. Zu diesem Zeitpunkt liegt der nicht-invertierende Eingang 87-2 auf einer Spannungshöhe, die durch die Größen der Widerstände 91 und 92 bestimmt ist. Nachdem der Rückstellimpuls 82 beseitigt ist, beginnt der Kondensator 89 sich zu laden über den Widerstand 88, wobei die Rate der Spannungszunahme am Kondensator bestimmt ist durch die Größen des Widerstandes 88 und des Kondensators 89. Solange die Spannung am invertierenden Eingang 871 unter der Spannung am nicht-invertierenden Eingang 87-2 liegt, bleibt der Ausgang des Komparators 87 offen, und beeinflußt den Betrieb des Transistors 68 nicht. Der Transistor 68 ist somit entweder in ausgeschaltetem oder in eingeschaltetem Zustand, abhängig von der Stärke des Signales auf der Leitung 73.
Wenn die Kupplung eingerückt ist, wird das Kupplungseinrücksignal auf der Leitung 67 normalerweise über eine vorgegebene Zeitspanne erzeugt. Die Unterbrechungsschaltung 81 soll gewährleisten, daß bei einem etwaigen Problem mit der Mikrocomputer-Steuerung und falls das Kupplungseingriffssignal auf der Leitung 67 nicht nach der vorgegebenen Zeitspanne unterbrochen wird, die Kupplung automatisch ausgerückt wird nach einer vorgegebenen Sicherheitszeitspanne, die beispielsweise etwa das zwei- bis dreifache der Zeitspanne betragen kann, über welche das Kupplungssignal normalerweise erzeugt wird. Die Größen des Widerstandes 88 und des Kondensators 89 werden so gewählt, daß die gewünschte Sicherheitszeitspanne erreicht wird. Wenn der Kondensator 89 auf eine Spannung aufgeladen ist oberhalb dem Pegel des Komparatoreinganges 87-2, erzeugt der Komparator ein niederes Signal auf der Leitung 83, das an das Gate des Transistors 68 gegeben wird, wodurch der letztere abgeschaltet und die Kupplung ausgerückt wird, unabhängig von der Stärke bzw. dem Pegel des Signales auf der Leitung 67.
In den 4a bis 4c sind Flußdiagramme dargestellt, die benutzt werden, um die Wirkungsweise der elektronischen Steuerung zu erläutern. Wie 4a zeigt, beginnt die Tätigkeit der Steuerung bei einem Block 100, der mit "Rückstellung" bezeichnet ist und schaltet dann zu einem Block 101, wo der Mikrocomputer ein Einleitungs-Programm ausführt, während welchem Öffnungen (ports) eingeleitet werden und die Überwachungsschaltung kann eingeschaltet werden. Danach tritt das Programm in eine Funktion 102 ein, in der ein Selbst-Test-Programm durchgeführt wird. Während dieses Selbst-Testes kann der Mikrocomputer seinen Speicher überprüfen und Kontinuitätsprüfungen oder Durchgangsprüfungen der Kupplungswicklung 42, des vorderen Drehzahlsensors 44 und des hinteren Drehzahlsensors 46 ausführen. Falls irgendwelche Probleme vorliegen oder auftreten, kann der Mikrocomputer den Operator oder den überwachenden Techniker informieren durch Blinken eines vorgegebenen Codes mittels der Diagnoselampe 63.
Nach Beendigung des Selbst-Testes schaltet das Programm zu einem Entscheidungspunkt 103, wo die Pegel der Signale auf den Leitungen 61 und 62 überprüft werden, um festzustellen, ob oder ob nicht das Fahrzeugbremspedal niedergedrückt ist oder ob das Getriebe sich in einer neutralen Position oder in Parkstellung befindet. Wenn einer dieser Fälle vorhanden ist, zweigt das Programm ab nach "Ja" und schaltet zu einer Prozeßfunktion 104, um ein Ausrücksignal zu erzeugen und an die Kupplungswicklung 42 zu geben vor der Weiterschaltung zu einem Entscheidungspunkt 107. Durch das Vorhandensein entweder eines Bremssignales oder des neutralen Signales auf den Leitungen 61 oder 62 wird das Programm sofort unterbrochen und veranlaßt zum Entscheidungspunkt 103 zu schalten, von wo aus die Kupplung ausgerückt wird. Wenn das Fahrzeug nicht bremst oder sich nicht in neutraler oder Parkposition befindet, zweigt das Programm vom Entscheidungspunkt 103 bei "Nein" ab und geht zum Entscheidungspunkt 107, um den Zustand der Drehzahlsensoren 44 und 46 zu überprüfen. Wenn bei diesen ein Problem vorliegt, zweigt das Programm ab bei "Nein" und kehrt zur Prozeßfunktion 102 zurück, wo ein Selbst-Test ausgeführt ist, um das spezielle Problem festzustellen.
Wenn die Sensoren richtig arbeiten, zweigt das Programm vom Entscheidungspunkt 107 bei "Ja" ab und tritt ein in eine Prozeßfunktion bei 108, in welcher die Anfangsoperationen ausgeführt werden, um festzustellen, ob ein Schlupfzustand zwischen der vorderen und hinteren Ausgangswelle aufgetreten ist. Insbesondere in der Prozeßfunktion 108 beginnt das Programm, die Anfangsimpulse zu zählen, die von jedem Drehzahlsensor erzeugt werden. Da die Drehzahlsensoren Hall-Schalter sind, kann der Computer entweder die vordere oder die hintere Flanke jedes Impulses erfassen. Vom Entscheidungspunkt 108 schaltet das Programm zu einem Entscheidungspunkt 109, um zu überprüfen, ob eine vorgegebene Anzahl N_a von Impulsen für entweder den vorderen Sensor oder den hinteren Sensor gezählt worden ist. Wenn die Antwort "Nein" ist, zweigt das Programm bei "Nein" ab und kehrt zurück zur Prozeßfunktion 108, um die Impulszählung von jedem Drehzahlsensor fortzusetzen.
Wenn eine vorgegebene Anzahl von Impulsen von wenigstens einem der Sensoren gezählt worden ist, zweigt das Programm vom Entscheidungspunkt bei "Ja" ab und geht zu einem Entscheidungspunkt 110, um zu prüfen, ob der absolute Wert der Differenz zwischen den Impulsen, die für den vorderen Sensor und der Impulse, die für den hinteren Sensor gezählt worden ist, größer ist als eine zwete vorgegebene Größe N_b, die kleiner ist als die Größe N_a. Ist dies der Fall, so ist dies ein Anzeichen dafür, daß der relative Schlupf zwischen der vorderen und der hinteren Ausgangswelle größer ist als ein vorgegebener zulässiger. Wert, der bei normalen Traktions-Bedingungen auftreten kann, z.B. beim Wenden oder Kurvenfahren des Fahrzeuges.
Zu diesem Zeitpunkt ist es dann erwünscht, in einen Teil des Programmes einzutreten, der ein Kupplungseingriffssigna1 erzeugt, um die Kupplung 29 einzurücken und das Zwischendifferential des Übertragungsgehäuses zu verriegeln. Das Programm zweigt dann vom Entscheidungspunkt 110 bei "Ja" ab und schaltet zu einem Punkt "A" bei 133, von wo aus es in 4b weitergeht, wie noch beschrieben wird.
Ist die Zahl-Differenz zwischen den Impulsen des vorderen und des hinteren Sensors kleiner als die vorgegebene Größe N_b, so zweigt das Programm vom Entscheidungspunkt 110 bei "Nein" ab und schaltet weiter zu einem Entscheidungspunkt 111; um die Anzahl aufeinanderfolgender Zeiten zu überprüfen, die das Programm durch die Entscheidungspunkte 109 und 110 gelaufen ist. Wenn diese Zahl eine vorgegebene Zahl N_c nicht übersteigt, zweigt das Programm bei "Nein" ab und kehrt zum Entscheidungspunkt 107 zurück, um dann die Sensoren zu überprüfen, ehe erneut die Impulse jedes Sensors gezählt werden.
Wenn das Programm die Entscheidungspunkte 109 und 110 wenigstens N_c aufeinanderfolgende Male durchlaufen hat, zweigt das Programm vom Entscheidungspunkt 111 bei "Ja" ab und tritt in eine Prozeßfunktion 112 ein, in welcher die Drehzahlen der vorderen und der hinteren Welle individuell berechnet werden. Die spezielle Methode mit der die Steuerung die Drehzahlen der Wellen bestimmt, ist im Detail im Unterprogramm nach 4c dargestellt.
In 4c beginnt das Unterprogramm im Block 113 der bezeichnet ist mit "Bestimme die Wellendrehzahlen" und es tritt dann ein in eine Prozeßfunktion 114, in welcher der Mikrocomputer eine Drehzahlprobe vom hinteren Drehzahlsensor nimmt durch Messen der Zeitspanne zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen des hinteren Sensors. Vorzugsweise wird diese Zeitspanne gemessen, entweder zwischen den vorderen Flanken aufeinanderfolgender Impulse oder zwischen den hinteren Flanken der Impulse. Nachdem der erste oder Eingangs-Drehzahlwert erfaßt worden ist, schaltet das Programm zu einem Entscheidungspunkt 115, um zu überprüfen, ob oder ob nicht die hintere Ausgangswelle sich tatsächlich bewegt. Wenn sich die hintere Ausgangswelle nicht dreht, zweigt das Programm bei "Nein" ab und tritt in eine Prozeßfunktion 116 ein, um die Drehzahl der vorderen Ausgangswelle zu bestimmen. Wenn sich die hintere Welle dreht, zweigt das Programm vom Entscheidungspunkt 115 bei "Ja" ab und schaltet weiter zu einer Prozeßfunktion 117, um die Anzahl der Drehzahlproben oder -werte zu bestimmen, die erfaßt werden sollen, um die gegenwärtige Drehzahl der hinteren Ausgangswelle zu berechnen.
Die Anzahl von Proben oder Werten, die zu nehmen oder zu erfassen sind, ist gemäß der Erfindung bestimmt als Funktion der wahren Fahrzeuggeschwindigkeit. Insbesondere ist es erwünscht, die Anzahl der Drehzahlwerte, die als Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit genommen oder erfaßt werden, zu steigern. In diesem Fall wird angenommen, daß die erste Drehzahlprobe, die in der Prozeßfunktion 114 genommen worden ist, die momentane Fahrzeug-Fahrgeschwindigkeit auf der Straße darstellt und auf der Basis dieser ersten Drehzahlprobe oder dieses ersten Drehzahlwertes wird die Anzahl der danach zu nehmenden Drehzahlwerte bestimmt. Beispielsweise, wenn die Drehzahl des Fahrzeugs zwischen 5 und 15 Meilen je Stunde liegt (1 Meile = etwa 1,6 km) kann die Anzahl der erfaßten Drehzahlwerte im Bereich von 8–16 liegen, während, wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs zwischen 15 und 30 Meilen je Stunde liegt, kann die Anzahl der erfaßten Drehzahlwerte etwa 16–32 betragen.
Sobald die Anzahl der zu nehmenden Drehzahlwerte bestimmt worden ist, schaltet das Programm weiter zu einer Prozeßfunktion 118, wo ein weiterer Drehzahlwert genommen wird durch Messen der Zeitspanne zwischen aufeinanderfolgenden Sensor-Ausgangsimpulsen. Danach schaltet das Programm zu einem Entscheidungspunkt 119, wo erneut geprüft wird, ob oder ob nicht die betreffende Welle sich dreht. Wenn sich die Welle nicht dreht, zweigt das Programm bei "Nein" ab zu einer Prozeßfunktion 116. Wenn sich die Welle bewegt, zweigt das Programm bei "Ja" ab zu einem Entscheidungspunkt 120, um zu überprüfen, ob mehr Proben oder Werte genommen werden sollen. Wenn mehr Proben genommen werden sollen, zweigt das Programm bei "Ja" ab und kehrt zur Prozeßfunktion 118 zurück.
Wenn die erforderliche Anzahl von Proben genommen worden ist, zweigt das Programm vom Entscheidungspunkt 21 bei "Nein" ab und schaltet zu einer Prozeßfunktion 121, wo ein Durchschnitt aller für diese besondere Welle erfaßten Drehzahlwerte berechnet wird. Von diesem Punkt aus tritt das Programm ein in eine Prozeßfunktion 122, wo der in der Prozeßfunktion 121 berechnete Durchschnitt zeitweilig in einem Speicher gespeichert wird für einen späteren Schlupf-Vergleich. Von der Prozeßfunktion 122 tritt das Programm ein in die Prozeßfunktion 116 und wiederholt die obige Folge von Operationen von den Schritten 114–122, um die Drehzahl der vorderen Ausgangswelle zu bestimmen. Nachdem die Drehzahlen sowohl für die vordere als auch für die hintere Ausgangswelle berechnet worden sind, schaltet das Programm zum Punkt 123 und kehrt zum entsprechenden Abschnitt des Hauptprogrammes zurück, das in den 4a und 4b dargestellt ist.
Sobald das Programm die Drehzahlen der vorderen und hinteren Ausgangswelle in der Prozeßfunktion 112 bestimmt hat (4a), schaltet es zu einem Entscheidungspunkt 124, um zu überprüfen, ob beide Wellen gestoppt sind. Ist dies so, so zweigt das Programm bei "Ja" ab und tritt in die Prozeßfunktion 104 ein, um die Kupplung auszurücken vor der Rückkehr zum Entscheidungspunkt 107. Wenn beide Wellen nicht gestoppt sind, zweigt das Programm bei "Nein" ab und schaltet zu einem Entscheidungspunkt 125, um zu überprüfen, ob beide Wellen sich drehen. Wenn sich nur eine der Wellen dreht, zweigt das Programm bei "Nein" ab und schaltet zum Punkt "A" mit dem Bezugszeichen 133, wodurch, wie oben erläutert, der Teil des Programmes in 4b wiederholt wird, der die Erzeugung eines Kupplungseingriffssignals einleitet. Wenn das Programm feststellt, daß beide Wellen sich drehen, zweigt es vom Entscheidungspunkt 125 bei "Ja" ab und schaltet zu einer Prozeßfunktion 126, um die wirkliche Fahrzeugfahrgeschwindigkeit zu bestimmen. In diesem Fall wurde gefunden, daß die Berechnung der Durchschnittsdrehzahl aus der sich am langsamsten bewegenden Welle eine ziemlich genaue Angabe für die wahre Fahrzeuggeschwindigkeit ist.
Sobald die Straßengeschwindigkeit oder Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges bestimmt worden ist, schaltet das Programm zu einer Prozeßfunktion 127 und berechnet die Differenz zur fischen den Drehzahlen der vorderen und der hinteren Welle, die zuvor bestimmt worden sind in der Prozeßfunktion 112. Von der Prozeßfunktion 127 schaltet das Programm zu einem Entscheidungspunkt 128, um zu bestimmen, ob die vordere oder die hintere Welle sich schneller dreht. Wenn sich die vordere Welle schneller dreht, zweigt das Programm bei "Vorne" ab zu einer Funktion 129, wo eine vordere Schlupf-Schwellwerttabelle geprüft wird. Wenn sich die hintere Welle schneller dreht, zweigt das Programm bei "Hinten" ab zu einer Prozeßfunktion 130, wo eine hintere Schlupf-Schwellwerttabelle geprüft wird. Abhängig davon welche Welle sich schneller dreht, schaut sich daher das Programm eine der beiden verschiedenen Schlupf-Schwellwerttabellen an, um einen vorgegebenen Schlupf-Schwellwert zu erhalten. Allgemein ist der Schlupf-Schwellwert definiert als der Prozentsatz der zulässigen Differenzdrehzahl zwischen der vorderen und der hinteren Ausgangswelle.
Da die Vorderräder sich schneller drehen als die Hinterräder, wenn das Fahrzeug wendet, wurde gefunden, daß für eine gegebene Fahrgeschwindigkeit der Schlupfschwellwert dann, wenn die Vorderwelle sich schneller dreht, größer sein sollte, als wenn die hintere Welle sich schneller dreht. Ferner wurde zusätzlich zu einer Veränderung des Schlupfschwellwertes als Funktion, ob sich die vordere oder hintere Welle schneller dreht, gefunden, daß der Schlupfschwellwert eine Funktion der wahren Fahrzeuggeschwindigkeit sein sollte. Sowohl in der vorderen als auch in der hinteren Schlupftabelle nehmen daher vorzugsweise die Schlupfschwellwerte ab mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit, d.h. der Prozentsatz der zulässigen Differenzgeschwindigkeit oder Differenzdrehzahlen verringert sich mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit.
Es wird bemerkt, daß in einigen Fällen es nicht notwendig sein mag, separate vordere und hintere Schlupftabellen vorzusehen und den Schlupf-Schwellwert als Funktion der Fahrzeug-Fahrgeschwindigkeit zu variieren. In diesen Fällen kann der Prozentsatz der zulässigen Differenzdrehzahl für alle Fahrzeuggeschwindigkeiten konstant bleiben.
Es wird ferner bemerkt, daß in einigen Beispielen es erwünscht sein kann, eine obere Fahrzeug-Geschwindigkeitsgrenze festzusetzen, oberhalb der die Kupplung nicht eingerückt wird. Da separate Schluptabellen vorgesehen sind, können separate obere Drehzahlgrenzen eingesetzt oder eingestellt werden, abhängig davon, ob ein Schlupf an den Vorderrädern oder den Hinterrädern vorliegt.
Von den Prozeßfunktionen 129 oder 130 schaltet das Programm zu einem Entscheidungspunkt 131, um zu bestimmen, ob der relative Schlupf zwischen der vorderen und hinteren Welle, wie in der Prozeßfunktion 127 bestimmt, den vorgegebenen Schlupfschwellwert übersteigt, wie er entweder in der vorderen oder der hinteren Schlupftabelle vorliegt. Wenn der Schlupf-Schwellwert überschritten worden ist, zweigt das Programm bei "Ja" zum Block 133 ab, wo das Kupplungseingriffs-Programm nach 4 eingeleitet wird. Falls der Schlupfschwellwert nicht überschritten worden ist, zweigt das Programm am Entscheidungspunkt 131 bei "Nein" ab und schaltet weiter zu einem Entscheidungspunkt 132, um zu überprüfen, ob oder ob nicht die momentane Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges unter einem vorgegebenen Wert V_a ist. Es wurde gefunden, daß es für niedrigere Fahrgeschwindigkeiten erwünscht ist, die Impulszähltechnik der Blöcke 108–111 zu verwenden, um einen zu hohen Schlupf zwischen der vorderen und der hinteren Ausgangswelle zu erfassen. Wenn jedoch die Fahrgeschwindigkeit über einem vorgegebenen Wert liegt, können die Durchschnittsgeschwindigkeiten, die vom Unterprogramm nach 4c berechnet worden sind, benutzt werden, um effektiv zu bestimmen, ob ein zu hoher Schlupf vorliegt.
Wenn zeitweilig die Kupplung eingerückt werden soll, um den Schlupf zwischen den vorderen und hinteren Ausgangswellen zu reduzieren, so schaltet das Programm zum Block A bei 133 (4a). Danach schaltet das Programm zu einer Prozeßfunktion 134, wo vor der Erzeugung eines Kupplungseingriffssignales eine Eingangsprüfung durchgeführt wird und die Kupplungswicklung 42 auf Durchgang geprüft wird. Diese Überprüfung erfolgt durch den Mikrocomputer, indem der Pegel des Signales auf der Leitung 79 überwacht wird. Falls Kontinuität vorliegt, d.h. der Durchgang durch die Kupplungswicklung in Ordnung ist, liegt auf der Leitung 70 nach 3 eine positive Spannung, die den Transistor 74 einschaltet und die Leitung 79 auf einem niedrigen Niveau nahe Erdpotential hält. Falls eine Diskontinuität in der Kupplungswicklung 42 vorliegt, bleibt der Transistor 74 abgeschaltet und auf der Leitung 79 liegt eine vorgegebene positive Polarität nahe dem Wert +V. Wenn das Programm feststellt, daß in der Kupplungswicklung 42 eine Diskontinuität vorliegt, wird in der Prozeßfunktion 134 durch das Programm eine interne Markierung gesetzt und diese Information wird gehalten bis zu einem späteren Punkt im Programm, wie noch erläutert wird.
Von der Prozeßfunktion 134 schaltet das Programm zu einer Prozeßfunktion 135, wo die Sicherheits-Unterbrechungsschaltung rückgestellt wird durch Erzeugung eines positiven Impulses auf der Leitung 82 (3), der zeitweilig den Transistor 84 einschaltet und den Kondensator 89 entlädt. sobald die Kupplungskontinuität festgestellt worden ist und der Unterbrechungskreis rückgestellt ist, tritt das Programm in eine Prozeßfunktion 136 ein, um das Kupplungseingriffssignal zu erzeugen, indem ein Signal mit hohem Niveau an die Leitung 67 gelegt wird , um den Transistor 68 einzuschalten und einen Stromfluß durch die Kupplungswicklung 42 zu bewirken, um die Kupplung einzurücken.
Nach Durchführung der erforderlichen Befehle zur Erzeugung des Kupplungseingriffssignales geht das Programm weiter zu einem Entscheidungspunkt 137, wo der Mikrocomputer die Höhe oder Stärke des Signales auf der Leitung 67 prüft, um sicherzustellen, daß ein Kupplungseingriffssignal mit hohem Niveau erzeugt worden ist. Falls ein hohes Signal nicht auf der Leitung 67 liegt, zweigt das Programm bei "Nein" ab und kehrt zum Beginn des Entscheidungspunktes 137 zurück, um weiter zu prüfen, ob oder ob nicht ein hohes Signal (d.h. ein Signal mit hohem Pegel) vorhanden ist. Wenn ein solches hohes Signal auf der Leitung 67 vorliegt, geht das Kupplungsprogramm weiter zu einem Entscheidungspunkt 138, um zu bestimmen, ob oder ob nicht die Diskontinuität in der Kupplungswicklung zuvor in der Prozeßfunktion 134 festgestellt worden ist. Falls ein Problem hinsichtlich der Kontinuität bzw. des Durchganges der Kupplungswicklung festgestellt wird, zweigt das Programm vom Entscheidungspunkt 138 bei "Nein" ab und schaltet weiter zu einer Prozeßfunktion 139, wo das Selbst-Test-Programm eingeleitet wird, um ein etwaiges Kupplungsproblem festzustellen und anzuzeigen.
Falls ein soches Kontinuitätsproblem zuvor nicht durch die Prozeßfunktion 134 festgestellt worden ist, zweigt das Programm vom Entscheidungspunkt 138 bei "Ja" ab und tritt in eine Prozeßfunktion 141 ein, wo das volle Kupplungseingriffssignal weiterhin auf der Leitung 67 über eine vorgegebene Zeitperiode T_a erzeugt wird. Die Zeitperiode T kann eine Funktion der Fahrzeug-Fahrgeschwindigkeit sein und sie nimmt typischerweise ab mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit. Während dieser Zeitspanne wird der Transistor 68 in vollem EIN-Zustand gehalten, so daß ein maximaler Strom an die Kupplungswicklung gelegt wird, um diese in voll eingerücktem Zustand zu halten. Nachdem die vorgegebene Zeitspanne T_a abgelaufen ist, geht das Programm zu einer Prozeßfunktion 142, wo das Unterprogramm nach 4c ausgeführt wird, um die Drehzahlen jeder Welle zu bestimmen. Zu diesem Zeitpunkt, da die Kupplung voll eingerückt ist, sollten die Drehzahlen der beiden Wellen praktisch dieselben sein. Das Programm schaltet dann zu einem Entscheidungspunkt 143, um zu bestimmen, ob beide Wellen gestoppt sind. Ist dies so, so besteht keine Notwendigkeit, weiterhin das Kupplungseingriffssignal zu erzeugen und das Programm zweigt bei "Ja" zu einem Block 144 ab, der mit B bezeichnet ist, von wo aus, wie 4a zeigt, das Programm zu der Prozeßfunktion 104 schaltet, um das Kupplungsausrücksignal zu erzeugen und an die Kupplung zu geben. Falls die vordere und die hintere Welle nicht gestoppt sind, zweigt das Programm vom Entscheidungspunkt 143 bei "Nein" ab und geht weiter zu einem Entscheidungspunkt 145, um die Drehzahldifferenz zwischen den beiden Wellen zu prüfen. Falls diese Differenz größer ist als ein vorgegebener Wert S_a, wird hierdurch angezeigt, daß ein potentielles mechanisches Problem mit dem Kupplungseingriff vorhanden ist, da zu diesem Zeitpunkt die Kupplung voll eingerückt sein sollte und kein relativer Schlupf zwischen den beiden Wellen vorhanden sein sollte. In diesem Fall zweigt das Programm vom Entscheidungspunkt 145 bei "Ja" ab und schaltet zur Prozeßfunktion 139, um durch Ausführung des Selbst-Test-Programmes festzustellen, ob ein Kupplungsproblem existiert.
Falls der absolute Wert der Drehzahldifferenz zwischen der vorderen und der hinteren Ausgangswelle kleiner ist als eine vorgegebene Größe S_a, wird hierdurch angezeigt, daß die Kupplung voll eingerückt ist und das Programm zweigt vom Entscheidungspunkt 145 bei "Nein" ab und geht weiter zu einer Prozeßfunktion 147, wo ein allmählich abnehmendes Eingriffssignal erzeugt und an die Kupplung gelegt wird, um diese zu veranlassen, allmählich sich aus einer voll eingerückten Position in eine teilweise eingerückte Position und dann in eine voll ausgerückte Position zu bewegen. Dieses allmählich abnehmende Eingriffssignal wird erzeugt über eine Zeitspanne T_b, die annähernd gleich der Zeitspanne T_a ist, und zwar in der Prozeßfunktion 141. Das Signal für teilweisen Kupplungseingriff kann erzeugt werden, indem ein gepulstes Ausgangssignal auf der Leitung 67 erzeugt wird mit einer Periode, die allmählich abnimmt von einem 98%-Pegel zu einem 2%-Pegel während der Zeitspanne T_b. Am Ende der Zeitspanne T_b liegt der Spannungspegel auf der Leitung 67 auf einem niedrigen Wert, so daß die Kupplung voll ausgerückt ist. Von der Prozeßfunktion 147 geht das Programm weiter zu einem Entscheidungspunkt 148, um zu überprüfen, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit unter dem vorgegebenen Wert V_a ist. Ist dies so, wird hierdurch angezeigt, daß die Fahrzeuggeschwindigkeit sich in dem niedrigen Geschwindigkeitsbereich befindet und es ist daher erwünscht, die Impulszähltechnik nach den Blöcken 108–111 zu verwenden, um einen etwaigen übermäßigen Schlupf festzustellen. Das Programm zweigt vom Entscheidungspunkt 148 bei "Ja" ab zu einem Block 149, der mit "C" bezeichnet ist, wodurch das Programm veranlaßt wird, zum Entscheidungspunkt 107 nach 4a zu schalten.
Falls die Fahrzeuggeschwindigkeit über dem vorgegebenen Wert V_a liegt, zweigt das Programm vom Entscheidungspunkt 148 bei "Nein" ab und geht weiter zu einem Block 150, der mit "D" bezeichnet ist, wo das Programm abzweigt nach 4a zu der Prozeßfunktion 112, wo die Drehzahlen der vorderen und hinteren Welle berechnet und verglichen werden.
Die Erfindung wurde anhand einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben. Die elektronische Steuerung kann jedoch im Rahmen der Patentansprüche modifiziert werden. Beispielsweise wurde die beschriebene Steuerung verwendet, um den Eingriff einer elektromagnetischen Kupplung zu steuern, anstelle der letzteren kann aber auch eine hydraulische oder andere fluidbetätigte Kupplung verwendet werden, die ihrerseits durch elektrisch betätigte Solenoidventile gesteuert wird.

Claims

Verfahren zur Steuerung einer Drehmomentübertragungseinheit mit einer angetriebenen Eingangswelle, durch welche das Drehmoment zwischen einer ersten und einer zweiten Ausgangswelle aufteilbar ist, wobei die Übertragungseinheit eine wahlweise einrückbare Kupplung aufweist, die auf ein Eingriffssignal anspricht, um die erste und die zweite Ausgangswelle zu koppeln, um einen relativen Schlupf zwischen beiden zu verhindern, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: a) Erzeugen eines ersten gepulsten Signals, wobei jeder Impuls dieses Signals einen vorgegebenen Betrag der Drehung der ersten Ausgangswelle darstellt; b) Erzeugen eines zweiten gepulsten Signals, wobei jeder Impuls dieses Signals einen vorgegebenen Betrag der Drehung der zweiten Ausgangswelle darstellt; c) Zählen der Anzahl der im Verfahrensschritt a) erzeugten Ausgangsimpulse, um eine erste Impulszahl zu erhalten; d) gleichzeitig mit dem Verfahrensschritt c) Zählen der Anzahl der im Verfahrensschritt b) erzeugten Ausgangsimpulse, um eine zweite Impulszahl zu erhalten; e) gleichzeitiges Abbrechen der Zählung in den Verfahrensschritten c) und d); f) nach dem Verfahrensschritt e) Vergleichen der ersten und der zweiten Impulszahl, die in den Verfahrensschritten c) und d) erhalten worden sind, miteinander, um eine Impulsdifferenz zu erhalten; g) Erzeugen eines Kupplungseingriffssignals, falls die im Verfahrensschritt f) erhaltene Impulsdifferenz gleich einer ersten vorgegebenen Zahl oder größer als diese ist, und wobei das Verfahren, falls die im Verfahrensschritt f) erhaltene Impulsdifferenz kleiner als die erste vorgegebene Zahl ist, nachdem die Verfahrensschritte c) bis f) über eine vorgegebene Anzahl von Malen durchgeführt worden sind, folgende Schritte aufweist: h) Bestimmen der Drehzahl der ersten Ausgangswelle aus dem ersten gepulsten Ausgangssignal; i) Bestimmen der Drehzahl der zweiten Ausgangswelle aus dem zweiten gepulsten Ausgangssignal; j) Vergleichen der jeweils in den Verfahrensschritten h) und i) erhaltenen Drehzahlen zum Erhalten der Drehzahldifferenz; und k) Erzeugen eines Kupplungseingriffssignals, wenn die Drehzahldifferenz größer als ein als Schlupf-Schwellwert vorgegebener Wert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrensschritt e) ausgeführt wird, wenn die erste und/oder die zweite Impulszahl eine zweite vorgegebene Zahl erreicht hat, die größer als die erste vorgegebene Zahl ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass, falls die im Verfahrensschritt f) erhaltene Impulsdifferenz kleiner als die erste vorgegebene Zahl ist, die Verfahrensschritte c) bis f) wiederholt werden, bis die Impulsdifferenz gleich oder größer als die erste vorgegebene Zahl ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung der Drehmomentübertragungseinheit in einem Fahrzeug mit Vierradantrieb die erste Ausgangswelle die Vorderachse des Fahrzeugs und die zweite Ausgangswelle die Hinterachse des Fahrzeugs antreibt und eine der in den Verfahrensschritten h) und i) erhaltenen Drehzahlen als Wert für die Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert für die Fahrzeuggeschwindigkeit derart bestimmt wird, dass er der kleineren der erhaltenen Drehzahlen entspricht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrensschritte h) und i) wiederholt werden, bis die im Verfahrensschritt j) erhaltene Drehzahldifferenz den Schlupf-Schwellwert erreicht und der für die Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmte Wert gleich einem vorgegebenen Wert oder größer als dieser ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrensschritte c) bis f) wiederholt werden, bis die im Verfahrensschritt j) erhaltene Drehzahldifferenz den Schlupf-Schwellwert erreicht und der für die Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmte Wert kleiner als ein vorgegebener Wert ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Schlupf-Schwellwert veränderlich ist und in Abhängigkeit von der Größe der Fahrzeuggeschwindigkeit ausgewählt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlupf-Schwellwert in Abhängigkeit von der Größe der erhaltenen Drehzahlen der Ausgangswellen ausgewählt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungseingriffssignal für eine vorgegebene Zeitspanne erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Zeitspanne in Abhängigkeit von der Größe der Fahrzeuggeschwindigkeit ausgewählt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein erster und eine Anzahl weiterer Drehzahlwerte durch Messen der Zeit zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen des gepulsten Ausgangssignals bestimmt werden, wobei die Anzahl der zu bestimmenden weiteren Drehzahlwerte durch den als Wert für die Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmten ersten Drehzahlwert bestimmt wird, und dass ein Durchschnitt der bestimmten Drehzahlwerte berechnet wird, der dann als Drehzahl für eine jeweilige Ausgangswelle zum Berechnen der Drehzahldifferenz dient.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungseingriffssignal über eine erste vorgegebene Zeitspanne (T_a) erzeugt wird, wenn die Drehzahldifferenz größer als ein Schlupf-Schwellwert ist, und das Kupplungseingriffssignal über eine der ersten vorgegebenen Zeitspanne (T_a) folgende zweite vorgegebene Zeitspanne (T_b) allmählich kleiner wird, so dass die Kupplung nach Ablauf der zweiten vorgegebenen Zeitspanne (T_b) ausgerückt ist, wonach, nach einem Durchlaufen der Verfahrensschritte a) bis k), ein neues Kupplungseingriffssignal erzeugt werden kann.