DE4440384C2 - Verfahren und Einrichtung zum Kalibrieren von Drehzahlsensoren bei einem Fahrzeug mit 4-Rad-Antrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zum Kalibrieren der Drehzahlsensoren einer vorderen und einer hinteren Antriebswelle bei einem Fahr­ zeug mit 4-Rad-Antrieb.

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.

Aus JP 54-162580 In: Pat. Abstr. of Japan, Sct. E, Vol. 4 (1980) Nr. 24 (E-173) ist es für eine fehlerfreie Korrektur des Geschwindigkeitsmessers eines Kraftfahrzeuges bekannt, mit einer an dem Fahrzeug montierten Antenne Radiowellen auszustrahlen und diese ausgestrahlten Wellen bei fahrendem Fahrzeug nach ihrer Reflektion an einem Gebäude wieder zu empfangen, um aus dem bei diesem Empfang resultierenden Doppler-Effekt in einem mit der Antenne verbundenen Meßgerät einen genauen Wert der Fahrgeschwindigkeit berechnen zu können. Dieser in dem Meßgerät errechnete Wert steht dann für eine Korrektur der Fahrgeschwindigkeit über einen Vergleich mit der Anzeige an dem Geschwindigkeitsmesser zur Verfügung.

Aus der EP 0 387 384 A1 ist es für eine Berücksichtigung vorrangig von unterschiedlichen Abrollumfängen der einzelnen Räder eines Kraftfahrzeuges bei der Ermittlung von entspre­ chend korrigierten Endwerten für die Drehzahlen dieser Räder bekannt, einen anfänglichen Drehzahlwert bei jedem Rad zu vergleichen mit entsprechenden Anfangswerten der Drehzahlen von an unterschiedlichen Seiten des Fahrzeuges angeordneten Rädern und anschließend aus den innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs liegenden Anfangswerten einen Mittelwert zu bilden und mit diesem Mittelwert eine Referenzgeschwindigkeit zu berechnen. Mit dieser Referenzgeschwindigkeit wird dann bei der Ermittlung einer Abweichung von dem Anfangswert für jedes Rad ein Korrekturfaktor berechnet, der dann für die Ermittlung eines korrigierten Endwertes für die Drehzahl des betreffenden Rades berücksichtigt wird. Ein damit direkt vergleichbares Verfahren einer entsprechenden Korrektur oder Kalibrierung der Drehzahlsensoren von Kraftfahrzeugen mit einer Berücksichtigung von näher definierten Fahrbedin­ gungen ist daneben noch aus der EP 0 463 305 A2 bekannt, während es aus der US 4 825 368 ebenfalls bereits bekannt ist, bei einem Fahrzeug mit einem 4-Rad-Antrieb für die vordere und für die hintere Antriebswelle Drehzahlsensoren vorzusehen, deren Meßwerte neben weiteren Parametern für die Getriebesteuerung berücksichtigt werden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstel­ lung eines Verfahrens und einer Einrichtung zum Kalibrieren der Drehzahlsensoren einer vorderen und einer hinteren Antriebswelle bei einem Fahrzeug mit 4-Rad-Antrieb, wobei ohne die eingangs erwähnten Kupplungszahnräder für die Bereitstellung einer korrespondierend festen Kalibrierungs­ konstante ausgekommen werden soll.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einem Verfahren gemäß dem Patentanspruch 1 sowie mit einer Einrichtung gemäß dem Patentanspruch 6.

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 elektronisches 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. Das elektronische Steuermodul 23 liefert einen Eingang für den Schaltmotor 22, um die Kupplung 21 zu betätigen. Ein weiterer Sensor 26, der die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges erfaßt, ist mit einem weiteren Eingang des elektronischen Steuermoduls 23 verbunden. Dieser Sensor kann ggfs. nicht präzise genug sein, um die Drehmomentbeauf­ schlagung an den Vorderrädern 19, 20 und den Hinterrädern 15, 16 zu steuern.

Die in dem elektronischen Steuermodul 23 gespeicherte Strate­ gie ist in Fig. 2 angegeben. Gemäß diesem logischen Fluß­ diagramm setzt das Verfahren in einem Startblock 110 ein, von dem aus an einen Entscheidungsblock 111 übergegangen wird, wo ermittelt wird, ob die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges 25 mph (40 kmh) für wenigstens 2 Sekunden beibe­ halten wurde. Dabei handelt es sich um einen Mittelwert zwischen 20 mph (32 kmh) und 30 mph (48 kmh). Wenn die Fahrgeschwindigkeit mit 25 mph (40 kmh) ermittelt wurde, dann wird die Winkelgeschwindigkeit (Drehzahl) der hinteren Antriebswelle erfaßt und als eine erste Drehzahl 1 gespei­ chert, wie es in dem folgenden Block 112 gezeigt ist. Der logische Fluß geht dann weiter zu einem Entscheidungsblock 113, wo ermittelt wird, ob die Fahrgeschwindigkeit 45 mph (72 kmh) beträgt. Von diesem Block 113 wie auch von dem Block 111 wird in dem Fall zu einem RTS-Block 118 überge­ wechselt, wenn sich keine Übereinstimmung mit den betreffen­ den 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 mph (72 kmh) ermittelt wurde, wird dann zu einem Block 114 gewechselt, wo die Winkelge­ schwindigkeit (Drehzahl) der hinteren Antriebswelle als eine zweite Drehzahl 2 erfaßt und gespeichert wird. Der logische Fluß wechselt dann 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 in einem folgen­ den Block 117 zur Steuerung der durch das Verteilergetriebe 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 Abfragezyklus zu begin­ nen. Es ist davon auszugehen, daß dafür ein einmaliger Durchgang während einer Zündfolge der Antriebsmaschine eingehalten wird.

Gemäß den vorerwähnten Stufen skaliert somit das 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 Sensoreneingänge 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 (40 kmh) und 45 mph (72 kmh) werden von einem getrennt kalibrierten Sensoreingang für die Fahrgeschwindigkeit an den Regler des Mikroprozessors erhalten. Die Fahrgeschwindigkeit von 25 mph (40 kmh) wird nur erfaßt, wenn das Fahrzeug zwischen 20 und 30 mph (32-48 kmh) für wenigstens 2 Sekunden gefahren ist. Analog wird die Fahrgeschwindigkeit von 45 mph (72 kmh) nur erfaßt, wenn das Fahrzeug für wenigstens 2 Sekunden zwischen 40 und 50 mph (64 bis 80 kmh) gefahren ist und die Erfassung der ersten Fahrgeschwindigkeit von 25 mph (40 kmh) bereits abgeschlossen wurde. Die beiden Fahrgeschwindigkeiten sind unter dem Gesichtspunkt ausgewählt, irgendwelche Ungenauig­ keiten bei dem skalierten Drehzahlsensor des Fahrzeuges auszuschließen. Wenn somit die Tabelle bspw. für 12 Skalie­ rungsparameter in Hertz pro Kilometer pro Stunde angelegt 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 Skalierungsparameter 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 der korrekte Skalierungs­ parameter 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 mit dem niedrigeren Wert der Drehzahlen der beiden Antriebswellen in Viertel­ kilometer pro Stunde gleichgesetzt wird. Von dem Block 203 wird dann zu einem Block 204 übergewechselt, wo die Delta­ drehzahl für die Ermittlung benutzt wird, wieviel Drehmoment an die Vorderräder geliefert werden kann. In einem an­ schließenden 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 beiden 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,

wobei die Korrelation der Drehzahlen der vorderen und der hinteren Antriebswelle jeweils mit der Fahrgeschwindigkeit mit den folgenden Stufen erhalten wird:

• - Ermittlung, ob sich die Fahrgeschwindigkeit bei einer ersten vorbestimmten Größe befindet;
• - Speichern einer ersten Drehzahl für die eine der beiden Antriebswellen, wenn sich das Fahrzeug bei der ermittel­ ten ersten vorbestimmten Fahrgeschwindigkeit befindet;
• - Ermittlung, ob sich die Fahrgeschwindigkeit bei einer zweiten vorbestimmten Größe befindet;
• - Erfassung einer zweiten Drehzahl der einen Antriebs­ welle, wenn sich das Fahrzeug bei der ermittelten zweiten vorbestimmten Fahrgeschwindigkeit befindet;
• - Ermittlung einer Summe der ersten und zweiten Dreh­ zahlen der einen Antriebswelle; und
• - Ermittlung eines zugeordneten Skalierungsfaktors durch einen Vergleich der ermittelten Summe der beiden Drehzahlen mit einzelnen vorbestimmten Werten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Skalierungs­ faktor mit den folgenden Stufen ermittelt wird:

• - Speichern einer Vielzahl von vorbestimmten Größen­ bereichen für Summen der ersten und zweiten Drehzahlen bei zwei unterschiedlichen vorbestimmten Fahrgeschwin­ digkeiten in einer Tabelle;
• - Zuordnung je eines vorbestimmten Skalierungsparameters für jeden der Vielzahl der Größenbereiche von Drehzahl­ summen; und
• - Ermittlung, welcher der Vielzahl der vorbestimmten Größenbereiche von Drehzahlsummen die ermittelte Dreh­ zahlsumme enthält und welcher dabei zugeordnete vorbe­ stimmte Skalierungsparameter daher ausgewählt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem der Skalie­ rungsfaktor je einmal während jeder Zündfolge ermittelt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welchem bei der Ermittlung eines vorderen und eines hinteren Skalierungsfaktors zuerst der hintere und dann der vordere Skalierungsfaktor ermittelt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem die beiden vorbestimmten Fahrgeschwindigkeiten unter­ schiedlicher Größe als Mittelwerte mit 40 kmh und mit 72 kmh berücksichtigt und für jeweils etwa 2 Sekunden beibehalten werden.

6. 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 elektronisches 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, wobei das elektronische Steuermodul (23) Einrichtungen für einen Vergleich der aktuellen Fahrgeschwindigkeit mit einer ersten und mit einer zweiten vorbestimmten Fahrge­ schwindigkeit enthält sowie für ein Erfassen der Drehzahl wenigstens einer der beiden Antriebswellen während vorbe­ stimmter Zeitpunkte und für die Bildung einer Summe aus ersten und zweiten Drehzahlwerten, die von dem zugeordne­ ten Drehzahlsensor bei den beiden vorbestimmten Fahrge­ schwindigkeiten ermittelt werden, wobei diese Drehzahl­ summe für die Ermittlung eines Skalierungsfaktors des Drehzahlsensors im Vergleich mit vorbestimmten Werten berücksichtigt wird.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, bei welcher das elektroni­ sche Steuermodul (23) eine Tabelle mit einer Vielzahl vorbestimmter Größenbereiche von Drehzahlsummen spei­ chert und jedem Größenbereich ein vorbestimmter Skalie­ rungsparameter zugeordnet ist, mittels welchem der Skalierungsfaktor bestimmt wird.