WO2009089972A1 - Verfahren zum verteilen des antriebsmoments auf die räder eines fahrzeugs in abhängigkeit vom reifenzustand - Google Patents

Verfahren zum verteilen des antriebsmoments auf die räder eines fahrzeugs in abhängigkeit vom reifenzustand Download PDF

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    • B60W2530/20—Tyre data

Definitions

  • the invention relates to a method for distributing the drive torque to the driven wheels of a vehicle according to the preamble of patent claim 1, as well as a control device according to claim 10.
  • Today's vehicles typically include an axle differential that provides a 50:50 fixed drive torque distribution to the two wheels of the driven axle. From the prior art but also active powertrain components are known with which the drive torque between the wheels of an axle - in four-wheel vehicles between the two axes - can be almost freely distributed. These components are already being used to optimize the traction of a vehicle, to improve the stability of the vehicle by applying a yaw moment or that
  • the drive torque can thus be distributed to specific individual wheels of the vehicle.
  • An essential aspect of the invention is the driving of the
  • Vehicle specifically with respect to certain wheel conditions or properties, and to distribute the drive torque depending on the state of the driven wheels.
  • the driving safety, traction or consumption of a vehicle in driving situations in which the vehicle z. B. with a spare wheel or snow chains, or the wheels have a very different profile can be improved.
  • the driving operation is monitored with respect to driving with a "pinwheel", ie an emergency wheel, a defective run flat tire, a tire treated with sealant or another wheel with different running characteristics It is therefore proposed to relieve such a wheel of the drive torque and thus less stress.
  • a "pinwheel” ie an emergency wheel, a defective run flat tire, a tire treated with sealant or another wheel with different running characteristics
  • the driving behavior of the vehicle is monitored with respect to driving with snow chains and at
  • the drive torque increasingly directed to the equipped with snow chains wheels.
  • the traction of the vehicle is improved and the side potential of the wheels without snow chains and thus driving safety significantly increased.
  • Various methods may be provided for detecting the driving state "driving with snow chains.”
  • the driver can input them via the on-board computer, for example, using metal sensors in the wheel house or by intelligently evaluating the wheel slip with the help of the ABS or ESP sensors are detected.
  • the drive torque is increasingly distributed to those wheels that are subject to average wear or wear during normal driving operation on average.
  • the tires do not wear evenly on the axles. This is due to the greater stress on the front tires when braking for four-wheel drive vehicles.
  • the drive torque is now proposed in driving-dynamically uncritical driving situations, such as driving conditions. on a highway ride with moderate
  • the wear or the tread depth of the individual wheels could be determined by means of a sensor and the drive torque can be increasingly directed to the wheels with less wear.
  • the wheels the rear axle wear less than the wheels of the front axle the Anthebmoment is increasingly directed to the former.
  • the driving behavior of the vehicle is monitored with respect to a deviation of the wheel speeds from the actual vehicle speed. This can occur, for example, when aquaplaning or when driving fast over crests, as soon as individual or all wheels lose contact with the road.
  • the wheel speeds of these wheels then deviate quickly from the actual vehicle speed. When they come into contact with the road again, they are either decelerated or accelerated, depending on the wheel and vehicle speed. To avoid this, it is proposed to adjust the wheel speed to the actual vehicle speed.
  • the wheel speeds are preferably determined by means of the wheel speed sensors, and the vehicle speed by means of other sensors, e.g. with help of a
  • a loss of ground contact of individual wheels can be detected for example by means of sensors for measuring the compression travel.
  • aquaplaning can be detected by a strong deceleration of the hydroplaning wheels. If excessive speed deviation is detected, one or more wheels are automatically synchronized with vehicle speed.
  • the methods described above are preferably stored as an algorithm in a control unit which interacts with the said sensors and the controllable drive train components or components.
  • Fig. 1 is a schematic block diagram of different driving situations and the associated measures with respect to the Anthebsmomentenver whatsoever.
  • Embodiments of the invention 1 shows a schematic block diagram of different driving states 2-5, which are detected by means of a situation recognition 1.
  • Blocks 6-9 relate to different drive torque distribution strategies depending on the driving conditions 2-5.
  • the driving operation is monitored in relation to a drive with a "pinwheel" in block 1.
  • a "pinwheel” in block 1.
  • This may be, for example, a temporary spare wheel, a defective run flat tire, a sealant-treated tire or a tire in comparison to FIGS other wheels have very different running characteristics
  • Detecting such a driving situation takes place for example by an input of the driver or by evaluation of suitable sensors, eg. B. the wheel speed sensors.
  • a controllable clutch arranged in the drive train is activated such that the pinion wheel is relieved of the drive torque (block 6) .
  • the reduced portion is preferably taken over by one or more of the other wheels , So that in total the same drive torque as in normal operation is exercised.
  • the driving operation in block 1 is monitored with respect to snow chains. If this condition has been detected (block 3), the controllable clutch is controlled such that the drive torque desired by the driver is increasingly distributed to the wheels equipped with chains (block 7).
  • the state "driving with snow chains” can in turn be detected by entering the driver or by means of suitable sensors.
  • Driving with respect to driving dynamics uncritical driving situations such. a steady ride on a main highway or motorway, monitored.
  • the limits of these driving conditions can be freely defined.
  • the drive torque is distributed in block 8 on those wheels, which are subject to lower wear on average. These are in a front wheel drive vehicle usually the rear wheels. As a result, uneven tire wear can be at least partially compensated.
  • the tire condition or the tread depth can also be detected.
  • the drive torque can be increasingly directed to those wheels with less wear or greater tread depth.
  • the driving operation in block 1 is monitored with respect to a deviation of the wheel speeds from the actual vehicle speed. If such a deviation has been detected to a certain extent (block 5), the drivetrain component is controlled in such a way that the respective wheels are regulated to the vehicle speed.

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Abstract

Bei einem Verfahren zum Verteilen des Antriebsmoments auf die angetriebenen Räder eines Fahrzeugs wird der Fahrbetrieb des Fahrzeugs in Bezug auf das Auftreten bestimmter Fahrzustände überwacht und das Antriebsmoment in Abhängigkeit vom vorliegenden Fahrzustand auf die angetriebenen Räder verteilt. Bei den Fahrzuständen handelt es sich um das Fahren mit einem Notrad, einem Pannenrad, einem Rad mit Schneekette, mit geringem Luftdruck oder mit vergleichsmässiger geringer Profiltiefe.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren zum Verteilen des Antriebsmoments auf die Räder eines Fahrzeugs in Abhängigkeit vom Reifenzustand
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verteilen des Antriebsmoments auf die angetriebenen Räder eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 , sowie ein Steuergerät gemäß Patentanspruch 10.
Heutige Fahrzeuge umfassen üblicherweise ein Achsdifferenzial, das eine feste Antriebsmomentenverteilung im Verhältnis 50:50 auf die beiden Räder der angetriebenen Achse vorgibt. Aus dem Stand der Technik sind aber auch aktive Antriebsstrangkomponenten bekannt, mit denen das Antriebsmoment zwischen den Rädern einer Achse - bei Allradfahrzeugen zwischen den beiden Achsen - nahezu frei verteilt werden kann. Diese Komponenten werden bereits dazu eingesetzt, um die Traktion eines Fahrzeugs zu optimieren, die Stabilität des Fahrzeugs durch Aufbringen eines Giermoments zu verbessern oder das
Fahrverhalten des Fahrzeugs in anderer Weise zu beeinflussen. Mit den aktiven Antriebsstrangkomponenten kann das Antriebsmoment also gezielt auf einzelne Räder des Fahrzeugs verteilt werden.
Offenbarung der Erfindung
Es ist nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Verteilen des Antriebsmoments auf einzelne Räder des Fahrzeugs zu schaffen, das bestimmte Reifeneigenschaften oder Reifenzustände berücksichtigt. Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch 1 , sowie im Patentanspruch 10 angegebenen Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht darin, den Fahrbetrieb des
Fahrzeugs speziell in Bezug auf bestimmte Rad-Zustände oder -eigenschaften, zu überwachen und das Antriebsmoment in Abhängigkeit vom jeweiligen Zustand auf die angetriebenen Räder zu verteilen. Dadurch können die Fahrsicherheit, Traktion oder der Verbrauch eines Fahrzeugs in Fahrsituationen, in denen das Fahrzeug z. B. mit einem Notrad oder Schneeketten fährt, oder die Räder ein stark unterschiedliches Profil aufweisen, verbessert werden.
Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung wird der Fahrbetrieb in Bezug auf eine Fahrt mit einem „Pannenrad", d.h. einem Notrad, einem defekten Reifen mit Notlaufeigenschaften, einem mit Dichtmittel behandelten Reifen oder einem anderen Rad mit abweichenden Laufeigenschaften überwacht. Derartige Pannenräder sind weniger stark belastbar als die übrigen Räder. Es wird daher vorgeschlagen, ein solches Rad vom Antriebsmoment zu entlasten und somit weniger stark zu beanspruchen. Dadurch steigt die Fahrsicherheit und es bleiben größere Reserven z.B. für eine Vollbremsung oder zum Erzielen einer größeren Fahrstrecke, bis das Pannenrad ersetzt werden muss.
Zum Erkennen der Fahrsituation „Fahren mit Pannenrad" können verschiedene Verfahren eingesetzt werden. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der Fahrer z.B. über den Bordcomputer eine entsprechende Eingabe macht. Ein Reifen mit geringem Luftdruck kann aber auch mittels Luftdrucksensoren oder anhand der Raddrehzahlen automatisch erkannt werden.
Zur Aktivierung des Antriebsmodus „Pannenrad" kann beispielsweise auch vorgesehen sein, dass der Fahrer die automatische Erkennung eines Pannenrades nochmals bestätigen muss.
Durch die Entlastung des Pannenrades entsteht an dieser Achse eine Momentendifferenz, die zu einem Giermoment um die Hochachse des Fahrzeugs führt. Um dieses Giermoment wenigstens teilweise auszugleichen, wird vorgeschlagen - vorausgesetzt es handelt sich um ein 4x4-Fahrzeug - wenigstens einen Teil der Momentendifferenz an der anderen Achse mit umgekehrtem Vorzeichen auszuüben. Alternativ könnte das Giermoment auch durch eine aktive Lenkung ausgeglichen werden.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung wird das Fahrverhalten des Fahrzeugs in Bezug auf ein Fahren mit Schneeketten überwacht und bei
Erkennen einer solchen Fahrsituation das Antriebsmoment vermehrt auf die mit Schneeketten bestückten Räder geleitet. Hierdurch wird die Traktion des Fahrzeugs verbessert und das Seiten kraftpotential der Räder ohne Schneeketten und damit die Fahrsicherheit deutlich erhöht.
Zur Erkennung des Fahrzustands „Fahren mit Schneeketten" können wiederum verschiedene Methoden vorgesehen sein. Zum Einen kann eine Eingabe durch den Fahrer z.B. über den Bordcomputer erfolgen. Die Ketten könnten aber auch z.B. mittels Metallsensoren im Radhaus oder durch eine intelligente Auswertung des Radschlupfes mit Hilfe der ABS- oder ESP-Sensoren erkannt werden.
Zur Aktivierung des Antriebsmodus „Schneeketten" kann wiederum vorgesehen sein, dass der Fahrer die automatische Erkennung der Schneeketten nochmals bestätigen muss.
Gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung wird das Antriebsmoment vermehrt auf diejenigen Räder verteilt, die im normalen Fahrbetrieb durchschnittlich einem niedrigeren Verschleiß unterliegen oder einen geringeren Verschleiß aufweisen.
Bei den meisten Fahrzeugen verschleißen die Reifen an den Achsen nicht gleichmäßig. Dies gilt wegen der größeren Beanspruchung der vorderen Reifen beim Bremsen auch für Fahrzeuge mit Vierradantrieb. Erfindungsgemäß wird nun für 4 x 4 - Fahrzeuge vorgeschlagen, das Antriebsmoment in fahrdynamisch unkritischen Fahrsituationen, wie z.B. bei einer Autobahnfahrt mit moderater
Geschwindigkeit, vermehrt auf diejenigen Räder zu verteilen, die im Durchschnitt einem niedrigeren Verschleiß unterliegen.
Alternativ könnte auch der Verschleiß bzw. die Profiltiefe der einzelnen Räder mittels einer Sensorik bestimmt und das Antriebsmoment vermehrt auf die Räder mit dem geringeren Verschleiß gelenkt werden. Haben beispielsweise die Räder der Hinterachse einen geringeren Verschleiß als die Räder der Vorderachse, wird das Anthebsmoment vermehrt auf erstere gelenkt.
Gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung wird das Fahrverhalten des Fahrzeugs in Bezug auf eine Abweichung der Radgeschwindigkeiten von der tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit überwacht. Dies kann beispielsweise bei Aquaplaning oder bei schnellem Fahren über Kuppen auftreten, sobald einzelne oder auch alle Räder den Kontakt zur Fahrbahn verlieren. Die Raddrehzahlen dieser Räder weichen dann schnell von der tatsächlichen Fahrzeuggeschwin- digkeit ab. Wenn sie erneut in Kontakt mit der Fahrbahn kommen, werden sie - je nach Rad- und Fahrzeuggeschwindigkeit - entweder abgebremst oder beschleunigt. Um dies zu vermeiden, wird vorgeschlagen, die Radgeschwindigkeit auf die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit anzupassen. Die Radgeschwindigkeiten werden vorzugsweise mittels der Rad-Drehzahlsensoren, und die Fahrzeuggeschwindigkeit mit Hilfe einer anderen Sensorik, z.B. mit Hilfe eines
Navigationssystems, etc. ermittelt. Ein Verlust des Bodenkontakts einzelner Räder kann beispielsweise mittels Sensoren zur Messung des Einfederwegs erkannt werden. Aquaplaning kann dagegen durch eine starke Verzögerung der Aquaplaning-Räder festgestellt werden. Wenn eine zu hohe Abweichung der Geschwindigkeiten erkannt wird, werden ein oder mehrere Räder automatisch mit der Fahrzeuggeschwindigkeit synchronisiert.
Die vorstehend beschriebenen Verfahren sind vorzugsweise als Algorithmus in einem Steuergerät hinterlegt, das mit den genannten Sensoren und der bzw. den steuerbaren Antriebsstrangkomponenten zusammen wirkt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild verschiedener Fahrsituationen und der zugehörigen Maßnahmen bezüglich der Anthebsmomentenverteilung.
Ausführungsformen der Erfindung Fig. 1 zeigt eine schematische Blockdarstellung verschiedener Fahrzustände 2-5, die mittels einer Situationserkennung 1 erfasst werden. Die Blöcke 6-9 beziehen sich auf verschiedene Antriebsmoment-Verteilungsstrategien in Abhängigkeit vom jeweiligen Fahrzustand 2-5.
Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel wird in Block 1 der Fahrbetrieb in Bezug auf eine Fahrt mit einem „Pannenrad" überwacht. Dabei kann es sich beispielsweise um ein Notrad, einen defekten Reifen mit Notlaufeigenschaften, einen mit Dichtmittel behandelten Reifen oder einen Reifen mit im Vergleich zu den anderen Rädern stark abweichenden Laufeigenschaften handeln. Die
Erkennung einer solchen Fahrsituation erfolgt beispielsweise durch eine Eingabe des Fahrers oder durch Auswertung geeigneter Sensoren, z. B. der Rad- Drehzahlsensoren.
Sofern der Zustand „Fahren mit Pannenrad" (Block 2) erkannt wurde, wird eine im Antriebsstrang angeordnete steuerbare Kupplung derart angesteuert, dass das Pannenrad vom Antriebsmoment entlastet wird (Block 6). Der reduzierte Anteil wird vorzugsweise von einem oder mehreren der anderen Räder übernommen, so dass insgesamt das gleiche Antriebsmoment wie im Normalbetrieb ausgeübt wird.
Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel wird der Fahrbetrieb in Block 1 in Bezug auf ein Fahren mit Schneeketten überwacht. Falls dieser Zustand erkannt wurde (Block 3), wird die steuerbare Kupplung derart angesteuert, dass das vom Fahrer gewünschte Antriebsmoment vermehrt auf die mit Ketten bestückten Räder verteilt wird (Block 7).
Der Zustand „Fahren mit Schneeketten" kann wiederum durch Eingabe des Fahrers oder mittels einer geeigneten Sensorik erfasst werden.
Gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung wird in Block 1 der
Fahrbetrieb in Bezug auf fahrdynamisch unkritische Fahrsituationen, wie z.B. eine gleichmäßige Fahrt auf einer Bundesstraße oder einer Autobahn, überwacht. Die Grenzen dieser Fahrzustände können frei definiert werden.
Sofern ein solcher Fahrzustand erkannt wurde (Block 4), wird das Antriebsmoment in Block 8 auf diejenigen Räder verteilt, die im Durchschnitt einem niedrigeren Verschleiß unterliegen. Dies sind bei einem Fahrzeug mit Frontantrieb üblicherweise die Hinterräder. Dadurch kann ein ungleichmäßiger Reifenverschleiß zumindest teilweise ausgeglichen werden.
Wahlweise kann - sofern eine geeignete Sensorik vorgesehen ist - auch der Reifenzustand bzw. die Profiltiefe erfasst werden. In fahrdynamisch unkritischen Fahrsituationen kann dann wiederum das Antriebsmoment vermehrt auf diejenigen Räder mit geringerem Verschleiß bzw. größerer Profiltiefe gelenkt werden.
Gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung wird der Fahrbetrieb in Block 1 in Bezug auf eine Abweichung der Raddrehzahlen von der tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit überwacht. Wenn eine solche Abweichung in bestimmtem Umfang erkannt wurde (Block 5), wird die Antriebsstrangkomponente derart angesteuert, dass die betreffenden Räder auf die Fahrzeuggeschwindigkeit geregelt werden.
Insgesamt ergibt sich dadurch eine verbesserte Traktion als auch eine höhere Fahrsicherheit.

Claims

Berichtigter Anspruchssatz
1. Verfahren zum Verteilen des Antriebsmoments auf die angetriebenen Räder eines Fahrzeugs in Abhängigkeit von bestimmten Fahrzuständen, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
- Überwachen des Fahrbetriebs (1 ) in Bezug auf das Auftreten bestimmter Fahrzustände (2-5), und
- Automatisches Modifizieren des Antriebsmoments der angetriebenen Räder in Abhängigkeit vom vorliegenden Fahrzustand (2-5).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Fahrt mit einem Pannenrad, insbesondere einem Notrad, einem defekten Reifen mit Notlaufeigenschaften, einem mit Dichtmittel behandelten Reifen oder einem Reifen mit geringem Luftdruck, das betreffende Rad vom Antriebsmoment wenigstens teilweise entlastet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Momentendifferenz, die durch die Entlastung des Rades an einer Achse entsteht, wenigstens teilweise, in umgekehrter Richtung an der anderen Achse ausgeübt wird - vorausgesetzt es handelt sich um ein allradgetriebenes Fahrzeug.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Momentendifferenz, die durch die Entlastung des Rades an einer Achse entsteht, wenigstens teilweise durch geeignete Lenkeingriffe mit Hilfe einer aktiven Lenkung ausgeglichen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Fahrt mit Schneeketten das Antriebsmoment vermehrt auf das bzw. die mit Schneeketten bestückten Räder gelenkt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in einer fahrdynamisch unkritischen Fahrsituation das Antriebsmoment vermehrt auf diejenigen Räder verteilt wird, die im Durchschnitt einem niedrigeren Verschleiß unterliegen oder einen geringeren Verschleiß aufweisen.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschleiß der einzelnen Räder mittels Sensoren gemessen oder geschätzt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in einer Fahrsituation, in der sich das Fahrzeug im Aquaplaning befindet oder die Radgeschwindigkeit aus anderen Gründen von der tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit abweicht, die Radgeschwindigkeit auf die Fahrzeuggeschwindigkeit geregelt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zu diesem Zweck die Raddrehzahlen und die Fahrzeuggeschwindigkeit mittels entsprechender Sensoren gemessen werden.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erkennung bestimmter Fahrzustände, insbesondere das Fahren mit einem Pannenrad oder Schneeketten, oder der Reifenverschleiß durch Eingabe des Fahrers oder mittels einer Sensorik erfolgt.
11. Steuergerät, umfassend Mittel zum Durchführen eines der vorstehend beanspruchten Verfahren.
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