DE4440384A1 - Verfahren und Einrichtung zum Kalibrieren der Drehzahlsensoren bei einem Fahrzeug mit 4-Rad-Antrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Kalibrieren der Drehzahlsensoren einer vorderen und einer hinteren Antriebswelle bei einem Fahrzeug mit 4-Rad-Antrieb sowie auch auf eine Einrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.

Bei Fahrzeugen mit einem 4-Rad-Antrieb sind gewöhnlich Verteilergetriebe realisiert, welche die von einer Antriebs­ maschine gelieferte Antriebsleistung an vordere und hintere Antriebswellen für den Antrieb der vorderen und hinteren Antriebsräder des Fahrzeuges verteilen. Eine Auswahl der Antriebsleistung nur an eine der beiden Antriebswellen oder an beide Antriebswellen gemeinsam ergibt sich gewöhnlich als eine Funktion der absoluten und relativen Drehzahlen der beiden Antriebswellen, wobei die Verarbeitung von betreffenden Daten durch einen Regler des Verteilergetriebes stattfindet. Die maßgeblichen Daten, die hierbei verarbeitet werden, werden generell von Sensoren geliefert, welche die Drehzahlen der beiden Antriebswellen erfassen. Bekannt ist die Verwendung von verschiedenen Kupplungszahnrädern, um ein festes Skalierungsverhältnis bereitzustellen, das für eine Umwandlung des Ausgangssignals eines mit einer Antriebs­ welle gekoppelten Drehzahlsensors für die Angabe der Dreh­ zahl der zugeordneten Räder verwendet werden kann. Der Regler des Verteilergetriebes erhält auf diese Weise eine feste Sensorenkalibrierung für alle Fahrzeuge und verwendet eine feste Sensorenkalibrierungskonstante.

Die Verwendung solcher Kupplungsräder ergibt jedoch das Problem, daß damit die Teileanzahl vergrößert und damit die Fehlermöglichkeit bspw. durch die Installation von falschen Teilen erhöht wird. Weiterhin ergibt sich daraus die Not­ wendigkeit, daß das betreffende Übersetzungsverhältnis des Kupplungsrades als eine Funktion der Gestaltung des Fahr­ zeuges und seines Antriebs einheitlich ermittelt werden muß, was eine geeignete Abstimmung der verschiedenen Einfluß­ größen erfordert. Hieraus ergibt sich, daß die Bereitstel­ lung eines Systems von Vorteil wäre, welches die Drehzahl­ sensoren automatisch kalibriert, die bei einem Fahrzeug mit 4-Rad-Antrieb mit einer Zuordnung bei den vorderen und hinteren Antriebswellen die Umdrehung der Räder oder damit auch die Fahrgeschwindigkeit angeben.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Bereit­ stellung eines solchen Systems resp. eines Verfahrens zum Kalibrieren der Drehzahlsensoren einer vorderen und einer hinteren Antriebswelle bei einem Fahrzeug mit 4-Rad-Antrieb, wobei ein solches Verfahren erfindungsgemäß mit den Merk­ malen des Patentanspruches 1 ausgebildet wird und dabei die Merkmale der weiteren Ansprüche eine vorteilhafte Ausbildung dieses Verfahrens ergeben.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines 4-Rad-Antriebs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung,

Fig. 2 ein logisches Flußdiagramm zur Darstellung einer Software-Kalibrierung zur Anwendung bei dem Antrieb der Fig. 1, und

Fig. 3 ein logisches Flußdiagramm zur Darstellung der Integrierung eines Skalierungsfaktors bei dem Antrieb der Fig. 1.

In Fig. 1 ist ein 4-Rad-Antrieb 10 schematisch dargestellt, der an einer Eingangwelle 11, die mit einer Antriebsmaschine verbunden ist, mit einem Verteilergetriebe 12 gekuppelt ist. Das Verteilergetriebe 12 ist über eine hintere Antriebswelle 13 mit einer Hinterachse 14 gekuppelt, die Hinterräder 15 und 16 antreibt. Außerdem ist das Verteilergetriebe 12 über eine vordere Antriebswelle 17 mit einer Vorderachse 18 gekuppelt, die Vorderräder 19 und 20 antreibt. Das Verteiler­ getriebe 12 umfaßt eine Kupplung 21, welche die Eingangs­ welle 11 mit der vorderen Antriebswelle 17 kuppelt. Ein Schaltmotor 22 ist mit der Kupplung 21 gekuppelt und unter­ stützt das Einrücken der Kupplung 21. Ein elektronischer Steuermodul 23 ist an zwei Eingängen mit einem vorderen Drehzahlsensor 24, der mit der vorderen Antriebswelle 17 gekoppelt ist, und mit einem hinteren Drehzahlsensor 25 verbunden, der mit der hinteren Antriebswelle 13 gekoppelt ist. Der elektronische Steuermodul 23 stellt einen Eingang für den Schaltmotor 22 bereit, um die Kupplung 21 zu betäti­ gen. Ein weiterer Sensor 26, der die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges erfaßt, ist mit einem weiteren Eingang des elektronischen Steuermoduls 23 verbunden, jedoch kann dieser Sensor nicht ausreichend präzise sein, um für eine Steuerung der Drehmomentbeaufschlagung an den Vorderrädern 19, 20 und den Hinterrädern 15, 16 verwendet zu werden.

Die in dem elektronischen Steuermodul 23 gespeicherte Strategie ist in Fig. 2 veranschaulicht. Gemäß diesem logischen Flußdiagramm setzt das Verfahren in einem Start­ block 110 ein, von dem aus an einen Entscheidungsblock 111 übergegangen wird, wo ermittelt wird, ob die Fahrgeschwin­ digkeit des Fahrzeuges 25 mph (40 kmh) für wenigstens 2 Sekunden beibehalten wurde, wobei es sich dabei um einen Mittelwert zwischen 20 mph (32 kmh) und 30 mph (48 kmh) handelt. Wenn die Fahrgeschwindigkeit mit 25 mph (40 kmh) ermittelt wird, dann wird die Winkelgeschwindigkeit (Dreh­ zahl) der hinteren Antriebswelle erfaßt und als eine erste Drehzahl 1 gespeichert, wie es in dem folgenden Block 112 gezeigt ist. Der logische Fluß geht dann weiter zu einem Entscheidungsblock 113, wo ermittelt wird, ob die Fahrge­ schwindigkeit 45 mph (72 kmh) beträgt, wobei von diesem Block 113 wie auch von dem Block 111 in dem Fall zu einem RTS-Block 118 übergewechselt wird, falls die Ermittlung keine Übereinstimmung mit den betreffenden vorbestimmten Fahrgeschwindigkeiten ergibt. In diesem Fall wird dann von dem RTS-Block 118 eine Rücküberweisung an den Block 110 vorgenommen, damit erneut die Abfragung über die Blöcke 111, 112 und 113 initiiert werden kann.

Wenn in dem Block 113 eine Übereinstimmung mit der höheren Fahrgeschwindigkeit von 45 mhp (72 kmh) festgestellt wird, dann wird zu einem Block 114 gewechselt, wo die Winkelge­ schwindigkeit der hinteren Antriebswelle als zweite Dreh­ zahl 2 erfaßt und gespeichert wird. Der logische Fluß wechselt dann über zu einem Block 115, wo die Summe der beiden Drehzahlen 1 und 2 ermittelt wird. Diese Summe der beiden Drehzahlen wird dann bei einem folgenden Block 116 in eine vorbestimmte Tabelle eingespeist, die auf der Basis der Reifengröße des Fahrzeuges und des Achsverhältnisses vorgegeben ist, um so einen Skalierungsparameter zu er­ mitteln. Dieser Skalierungsparameter wird dann in einem folgenden Block 117 zur Steuerung der durch das Verteiler­ getriebe 12 vermittelten Drehmomentübertragung benutzt. Hinter dem Block 117 wird dann unter Vermittlung des RTS- Blockes 118 wieder eine Rückkehr zu dem Ausgangspunkt bei dem Block 110 erhalten, um von dort mit dem neuen Abfrage­ zyklus zu beginnen. Es ist davon auszugehen, daß dafür ein einmaliger Durchgang während einer Zündfolge der Antriebs­ maschine eingehalten wird.

Gemäß den vorerwähnten Stufen skaliert somit der elektroni­ sche Steuermodul 23 den Eingang des rohen Signals, das von dem vorderen Drehzahlsensor 24 und dem hinteren Drehzahl­ sensor 25 erhalten wird. Die skalierten Sensoreingänge werden für die Berechnung der Betriebsart für die Kupplung 21 verwendet, die ihrerseits für die Lieferung des Drehmoments an die Vorderräder 19 und 20 des 4-Rad-Antriebs verwendet wird. Sofern ein Kalibrierungsverfahren dieser Art angewen­ det wird, wird dann die Wellenformperiode von dem hinteren Drehzahlsensor 25 in dem Mikroprozessor in der Form von Zeitgebertakten einer zentralen Datenverarbeitungseinheit erfaßt. Das Erfassen findet bei den Fahrgeschwindigkeiten von 25 mph (40 kmh) und 45 mph (72 kmh) statt, und zwar je einmal während jedes Initiierungszyklus des Reglers bzw. des elektronischen Steuermoduls. Die Summe der beiden erfaßten Ablesungen wird für die Ermittlung von einer von zwölf gespeicherten Umwandlungskonstanten aus einer Tabelle benutzt, mit welcher dann die Eingänge des Rohsignals der Drehzahlen skaliert werden. Die ausgewählte, vorgespeicher­ te Umwandlungskonstante wird anstelle einer Fehlerkonstante benutzt.

Die erfaßte Summe wird größer oder kleiner sein in Abhängig­ keit von der Reifengröße des Fahrzeuges und dem Achsverhält­ nis. Die zwölf gespeicherten Umwandlungskonstanten beziehen sich auf die Frequenz in Hertz pro Kilometer pro Stunde, die für die Skalierung der Eingänge der Antriebswellen benutzt wird.

Die Angaben zu den Fahrgeschwindigkeiten von 25 mph (kmh) und 45 mph (72 kmh) werden von einem getrennt kalibrierten Sensoreingang für die Fahrgeschwindigkeit an den Regler des Mikroprozessors erhalten. Die Erfassung der Fahrgeschwindig­ keit von 25 mhp (40 kmh) findet nur statt, nachdem das Fahrzeug zwischen 20 und 30 mph (32-48 kmh) für wenigstens 2 Sekunden gefahren ist. Analog findet die Erfassung der Fahrgeschwindigkeit von 45 mph (72 kmh) nur statt, wenn das Fahrzeug für wenigstens 2 Sekunden zwischen 40 und 50 mhp (64 bis 80 kmh) gefahren ist und die Erfassung der ersten Fahrgeschwindigkeit von 25 mph (40 kmh) bereits abgeschlos­ sen ist. Die beiden Fahrgeschwindigkeiten sind unter dem Gesichtspunkt ausgewählt, irgendwelche Ungenauigkeiten bei dem skalierten Drehzahlsensor des Fahrzeuges auszuschließen. Wenn somit die Tabelle bspw. für 12 Skalierungsparameter in Hertz pro Kilometer pro Stunde ausgelegt ist, dann sind dafür 12 entsprechende Summen der beiden Drehzahlen in aufsteigender Reihenfolge berücksichtigt, so daß der erste Skalierungsparameter zutrifft, wenn die ermittelte Summe der zwei Drehzahlen kleiner ist als eine zugeordnete, entsprechende Summe 1, während der zweite Skalierungspara­ meter dann berücksichtigt wird, wenn die ermittelte Summe zwischen einer um eine Stufe niedrigeren und einer um eine Stufe höheren gespeicherten Summe liegt, usw.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 3 ist dort ein logisches Flußdiagramm mit der Darstellung gezeigt, wie ein mit den Stufen des logischen Flußdiagramms der Fig. 2 erhaltener Skalierungsparameter systemgerecht verwendet wird. Gemäß diesem Flußdiagramm wird bei einem Block 200 begonnen, von dem zu einem Block 201 übergewechselt wird, wo der korrekte Skalierungsparameter durch die Drehzahl der hinteren An­ triebswelle geteilt wird, um die Drehzahl der hinteren Antriebswelle in Viertelkilometer pro Stunde zu erhalten. In einem folgenden Block 202 wird dann der korrekte Skalie­ rungsparameter durch die Drehzahl der vorderen Antriebswelle geteilt, um entsprechend die Drehzahl der vorderen Antriebs­ welle in Viertelkilometer pro Stunde zu erhalten. Das logi­ sche Flußdiagramm wechselt dann über zu einem Block 203, wo die Deltadrehzahl gleichgesetzt wird mit der Drehzahl der vorderen Antriebswelle in Viertelkilometer pro Stunde weniger die Drehzahl der hinteren Antriebswelle ebenfalls in Viertelkilometer pro Stunde, während gleichzeitig die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges gleich dem niedrigeren Wert der Drehzahlen der beiden Antriebswellen in Viertel­ kilometer pro Stunde gesetzt wird. Von dem Block 203 wird dann in einen Block 204 übergewechselt, wo die Deltadrehzahl für die Ermittlung benutzt wird, wieviel Drehmoment an die Vorderräder geliefert werden kann. In einem anschließenden Block 205 endet dann diese Routine.

Es versteht sich, daß die Anzahl der Skalierungsparameter niedriger oder höher als die angegebene Zahl von 12 Para­ metern sein kann. Es versteht sich auch, daß die Höhe der beiden Fahrgeschwindigkeiten, die für die Ermittlung eines maßgeblichen Skalierungsparameters berücksichtigt werden, andere Werte haben können.

Claims (8)

1. Verfahren zum Kalibrieren der Drehzahlsensoren einer vorderen und einer hinteren Antriebswelle bei einem Fahrzeug mit 4-Rad-Antrieb, bestehend aus den Stufen:

• - Ermittlung der Fahrgeschwindigkeit;
• - Erzeugung je eines Umdrehungssignals für eine Angabe der Drehzahlen der vorderen und der hinteren Antriebs­ welle;
• - Korrelation der Drehzahlen der vorderen und der hinte­ ren Antriebswelle jeweils mit der Fahrgeschwindigkeit; und
• - Ermittlung eines Skalierungsfaktors, der die von der vorderen und der hinteren Antriebswelle erhaltenen Umdrehungssignale in eine Beziehung mit der Fahrge­ schwindigkeit setzt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Korrelation der Drehzahlen der vorderen und der hinteren Antriebs­ welle jeweils mit der Fahrgeschwindigkeit mit den folgen­ den Stufen erhalten wird:

• - Ermittlung, ob sich die Fahrgeschwindigkeit bei einer ersten vorbestimmten Größe befindet;
• - Speichern eines die Drehzahl der hinteren oder der vorderen Antriebswelle angebenden ersten Signals, wenn sich das Fahrzeug bei der ermittelten ersten vorbe­ stimmten Fahrgeschwindigkeit befindet;
• - Ermittlung, ob sich die Fahrgeschwindigkeit bei einer zweiten vorbestimmten Größe befindet;
• - Erfassung eines die Drehzahl der hinteren oder der vorderen Antriebswelle angebenden zweiten Signals, wenn sich das Fahrzeug bei der ermittelten zweiten vorbestimmten Fahrgeschwindigkeit befindet;
• - Ermittlung einer Summe der die Drehzahlen der hinteren oder der vorderen Antriebswelle bei der ersten und bei der zweiten vorbestimmten Fahrgeschwindigkeit angeben­ den ersten und zweiten Signale; und
• - Ermittlung eines hinteren oder eines vorderen Skalie­ rungsfaktors durch einen Vergleich der ermittelten Signalsumme mit einzelnen vorbestimmten Werten.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem die Ermittlung des hinteren Skalierungsfaktors mit den folgenden Stufen erhalten wird:

• - Speichern einer Vielzahl von vorbestimmten Größen­ bereichen für Signalsummen der Drehzahlen der hinteren oder der vorderen Antriebswelle bei zwei unterschied­ lichen vorbestimmten Fahrgeschwindigkeiten in einer Tabelle;
• - Zuordnung je eines vorbestimmten Skalierungsparameters für jeden der Vielzahl der Größenbereiche von Signal­ summen; und
• - Ermittlung, welcher der Vielzahl der vorbestimmten Größenbereiche von Signalsummen die ermittelte Signal­ summe enthält und welcher dabei zugeordnete vorbestimm­ te Skalierungsparameter daher ausgewählt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welchem wenigstens der hintere Skalierungsfaktor je einmal während jeder Zündfolge ermittelt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem unter den beiden Skalierungsfaktoren zuerst der hintere und dann der vordere Skalierungsfaktor ermittelt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welchem die beiden vorbestimmten Fahrgeschwindigkeiten unter­ schiedlicher Größe mit 25 mph (40 kmh) und 45 mph (72 kmh) berücksichtigt sind, die als Mittelwerte für jeweils etwa 2 Sekunden beibehalten sind.

7. Einrichtung zum Kalibirieren der beiden Drehzahlsensoren (24, 25) einer vorderen (17) und einer hinteren (13) Antriebswelle bei einem Fahrzeug mit 4-Rad-Antrieb, bei welchem ein elektronischer Steuermodul (23) mit den Ausgängen der beiden Drehzahlsensoren sowie mit dem Ausgang eines Sensors (26) für die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs verbunden ist, um mit den von den Sensoren ermittelten Werten ein Verteilergetriebe (12) zu steuern, mittels welchem die Antriebsleistung an die vordere und an die hintere Antriebswelle verteilt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Steuermodul (23) Einrichtungen für einen Vergleich der aktuellen Fahrgeschwindigkeit mit einer ersten und mit einer zweiten vorbestimmten Fahrgeschwindigkeit enthält sowie für ein Erfassen wenigstens der Drehzahl der hinteren Antriebswelle (13) während vorbestimmter Zeitpunkte und für die Bildung einer Signalsumme aus den Drehzahlwerten, die von den beiden Drehzahlsensoren (24, 25) bei den beiden vorbestimmten Fahrgeschwindigkeiten ermittelt sind, wobei diese Signalsumme für die Ermittlung eines Skalierungsfaktors für eine Korrelation der aktuellen Fahrgeschwindigkeit wenigstens mit der Drehzahl der hinteren Antriebswelle (13) berücksichtigt wird.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Steuermodul (23) eine Tabelle mit einer Vielzahl vorbestimmter Größenbereiche von Signal­ summen gespeichert hat, wobei jedem Größenbereich ein vorbestimmter Skalierungsparameter zugeordnet ist, mittels welchem der Skalierungsfaktor bestimmt wird.