AT396093B

AT396093B - Antriebsanordnung fuer ein kraftfahrzeug

Info

Publication number: AT396093B
Application number: AT0307387A
Authority: AT
Inventors: Hans Dieter Dipl Ing Sommer
Original assignee: Steyr Daimler Puch Ag
Priority date: 1987-11-23
Filing date: 1987-11-23
Publication date: 1993-05-25
Also published as: GB2212772B; JP2591014Y2; DE3838709A1; IT8822716A0; GB2212772A; DE3838709C2; ATA307387A; JPH01168528A; JPH0674457U; GB8827352D0; IT1227492B; US4872525A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug mit selbsttätiger Umschaltung von Zweiradantrieb auf Vierradantrieb über eine Trennkupplung, die über einen Rechner mit nachgeordnetem Stellglied betätigbar ist, wobei der Rechner mit die Drehzahl der dauernd angetriebenen Räder erfassenden Sensoren verbunden ist, die von diesen erhaltenen Meßwerte mit aus gespeicherten, fahrzeugspezifischen Kennwerten und über wenigstens einen weiteren Sensor ermittelten Betriebsparametem des Fahrzeuges bestimmten Vorgabewerten vergleicht und über das Stellglied und die Trennkupplung beim Überschreiten der Vorgabewerte auf Vierradantrieb, beim Unterschreiten aber auf Zweiradantrieb schaltet.

Eine derartige Antriebsanordnung ist aus der EP-Al-213 654 bekannt. Bei dieser bekannten Antriebsanordnung ist jedem der beiden dauernd getriebenen Räder ein eigener Radsensor mit nachgeordneter Digitalisie-rungs- und Auswertungsstufe zugeordnet, wobei dem Rechner von beiden Rädern her gesondert Signale über die momentane Radgeschwindigkeit und die momentane Radbeschleunigung zugeführt werden. Der Rechner erhält überdies Signale über die momentane Stellung des Bremspedales, der Fahrkupplung und des Fahr-(Gas-)Pedales. Es wird für jedes angetriebene Rad eine aus den momentanen Fahrbedingungen ermittelte Sollgeschwindigkeit bzw. Sollbeschleunigung abgespeichert, welche Speicherwerte entsprechend der momentanen Stellung des Fahrpedales in Vorgabewerte umgerechnet werden, mit denen die von den Sensoren erfaßten Istwerte von Drehzahl und Beschleunigung des jeweiligen Rades im Rechner verglichen werden, der dann beim Überschreiten der Vorgabewerte auf Vierradantrieb und beim Unterschreiten auf Zweiradantrieb schaltet. Eine Beziehung zwischen der Momentangeschwindigkeit der Einzelräder wird nicht hergestellt.

Bei anderen bekannten Antriebsanordnungen wird jeweils der sich aus der Drehzahldifferenz zwischen den bleibend angetriebenen Rädern und den im Antrieb zuschaltbaren Rädern ergebende Schlupf über Sensoren erfaßt und für die Umschaltung vom Zweirad- auf den Vierradantrieb bzw. umgekehrt eingesetzt. Nach der EP-A-0 76 148 wird über einen Steuerkreis und eine Reibungskupplung die Lastverteilung in Abhängigkeit vom Schlupf zwischen Vorder- und Hinterrädern geregelt Aus der DE-OS 33 45 294 ist eine Steuereinrichtung bekannt, durch die ein zwangsweises Umschalten von Zweirad- auf Vierradantrieb bei schneller Bremsverzögerung erzielt wird. Bei der nachveröffentlichen DE-OS 36 36 260 ist eine abhängig vom Schlupf der Räder arbeitende Steuereinrichtung zum Ein- und Ausschalten des Vierradantriebes bei mit einem Antiblockiersystem ausgestatteten Kraftfahrzeugen vorgesehen.

Aus der GB-PS 2172 863 ist bei einer Antriebsanordnung eine Regelung der Antriebslastverteilung auf zwei Achsen bzw. deren Räder vorgesehen. Zu diesem Zweck werden die Drehzahl der Antriebswelle der beiden dauernd angetriebenen Räder über einen Sensor und die Drehzahlen der beiden fallweise angetriebenen Räder des zweiten Antriebszweiges über gesonderte Sensoren erfaßt und auch der jeweilige Lenkwinkel wird über einen eigenen Sensor ermittelt. Die Lastverteilung auf die beiden Antriebszweige erfolgt über ein sperrbares Hauptdifferential, wobei auch Achsdifferentialgetriebe als Speirdifferentialgetriebe ausgebildet sind, die ebenfalls von einer zentralen Steuereinheit betätigt werden. Die Steuerung erfolgt nach dem zwischen den Vorder- und Hinterrädern auftretenden Schlupf unter Berücksichtigung des Lenkwinkels. Eine Antriebslastverteilung ist auch nach der DE-PS 34 37 436 über eine steuerbare Längskupplung vorgesehen, wobei die Lastverteilung nach den durch Radsensoren erfaßten Drehzahlen aller Räder erfolgt. Auch nach der GB-PS 2104178 werden die Drehzahlen aller vier Räder sowie der Lenkwinkel erfaßt und ein Einrücken einer Trennkupplung erfolgt dann, wenn das Überschreiten eines vorgegebenen Schlupfes zwischen den dauernd angetriebenen Rädern und den fallweise angetriebenen Rädern festgestellt, dabei aber ein vorgegebener Lenkeinschlag nicht überschritten wird. Hier erfolgt die Abschaltung des Vierradantriebes über ein stellbares Zeitglied, also unabhängig vom momentanen und gegebenenfalls für die Abschaltung ungünstigen Fahrzustand.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Mängel der bekannten Antriebsanordnungen zu beseitigen und eine Antriebsanordnung zu schaffen, bei der mit einfachen Mitteln und insbesondere einem einfachen Aufbau der Sensor- und Steuereinrichtung ein gezieltes Umschalten vom Zwei- auf Vierradantrieb und umgekehrt abhängig von den jeweiligen Betriebszuständen gewährleistet wird, dabei aber ein unnötig häufiges Umschalten vermieden wird.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß aus den Meßwerten der den beiden dauernd angetriebenen Rädern zugeordneten Sensoren die Drehzahldifferenz dieser Räder laufend gebildet und dem Rechner zugeleitet wird, in dem als Kennwert für den Zwei- und Vierradantrieb je eine fahrzeugspezifische Kenndrehzahldifferenz eingespeichert ist und daß der Rechner zur Berechnung des Vorgabewertes wenigstens in an sich bekannter Weise zusätzlich mit einem den Lenkwinkel erfassenden Sensor verbunden ist, so daß der Antrieb mittels des dem Rechner nachgeschalteten Stellgliedes und der Trennkupplung vom Zweiradantrieb auf Vierradantrieb bzw. von Vierradantrieb auf Zweiradantrieb umschaltbar ist, wenn der Vergleich ein Überschreiten des dem Zweiradantrieb zugeordneten Vorgabewertes bzw. ein Unterschreiten des dem Vierradantrieb zugeordneten Vorgabewertes ergibt.

Eine wesentliche Grundüberlegung der Erfindung besteht darin, daß während der Fahrt Drehzahldifferenzen zwischen den beiden dauernd angetriebenen Rädern der betreffenden Achse auftreten, daß die Größe dieser Drehzahldifferenzen aber auf trockener Fahrbahn bei hohem Straßenreibbeiwert wesentlich geringer ist als etwa auf nasser Fahrbahn mit geringem Reibbeiwert oder auf trockener Fahrbahn mit großer dynamischer Achslastverlagerung, d. h. mit erhöhtem Schlupf, so daß die Drehzahldifferenz der beiden dauernd angetriebenen Räder Rückschlüsse auf die momentanen Fahrbedingungen zuläßt. Die im Rechner fahrzeugspezifisch gespeicherten Kenndrehzahldifferenzen stellen empirisch ermittelte Kennwerte für jene Fahrverhältnisse dar, unter denen der -2-

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Schlupf Grenzwerte erreicht, bei denen gerade noch ohne Zuschalten der beiden anderen Räder gefahren bzw. nach Vierradantrieb wieder auf den Zweiradantrieb umgeschaltet werden kann. Durch die an sich bekannte Berücksichtigung des Lenkwinkels zur Berechnung des Vorgabewertes wird eine Anpassung an die tatsächlichen Fahrverhältnisse erzielt. Es bedarf also bei der erfindungsgemäßen Ausführung keines Vergleiches der Drehzahl der dauernd angetriebenen Räder mit jener der zuschaltbaren Räder, so daß auch eine Unterbrechung des Vierradantriebes zu Meßzwecken unnötig wird.

Nach einer Weiterbildung ist vorgesehen, daß der Rechner zusätzlich, wie an sich bekannt, mit einem Sensor für den Lastzustand des Kraftfahrzeugmotors verbunden ist und daß der Rechner über Stellglied und Trennkupplung im Schubbetrieb des Kraftfahrzeuges oder bei vom Motor gelöstem Antriebsstrang den vorher angenommenen Schaltzustand aufrechterhält. Durch diese Maßnahme wird die Häufigkeit des Umschaltens von Zweirad-auf Vierradantrieb und umgekehrt auf das notwendigste Mindestmaß beschränkt.

Wie schon erwähnt wurde, ändert sich die Drehzahldifferenz der dauernd angetriebenen Räder, wenn auf trockener Fahrbahn eine höhere dynamische Achslastverlagerung auftritt. Um auch diese Tatsache zu berücksichtigen, ist der Rechner nach einer Weiterbildung zusätzlich zur Korrektur der Vorgabewerte mit Achslastsensoren verbunden.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einem Ausführungsbeispiel dargestellt, und zwar zeigen. Fig. 1 eine Antriebsanordnung im Schema und Fig. 2 das zugehörige Rußdiagramm.

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

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

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

Durch Einschalten der Zündung erhält der Rechner den Befehl "Start" (Kästchen (a)). Nach dem Start wird in einer Entscheidungslogikschleife (b), zu der die Daten von (15) abgefragt werden, geprüft, ob momentan gebremst wird. Wenn ja wird in einer weiteren Entscheidungslogikschleife (c), aufgrund der Daten von (16) geprüft, ob die momentane Fahrgeschwindigkeit (v) größer ist als die vorgegebene Grenzgeschwindigkeit (vq). Wenn nein, wird wie bei ungebremstem Fahrzeug verfahren, wenn ja, wird in der Logikschleife (d) geprüft, ob der Vierradantrieb eingeschaltet ist. Wenn nein, wird wieder in das Hauptprogramm zurückgeschaltet, wenn ja, gibt der Rechner (11) dem Stellglied (10) den Schaltbefehl zum Umschalten auf den Zweiradantrieb (siehe Kästchen (e)). Ist dieser Befehl durchgeführt, so wird ein neuer Programmzyklus gestartet. Für das Hauptprogramm wird, wenn die Logikschleifen (b), (c), (d) den Ausgang "nein" ergeben, wie folgt weiterverfahren: In einer Logikschleife (0 wird überprüft, ob das Gaspedal betätigt ist. In der nächsten Schleife (g) wird überprüft, ob das Gaspedal zurückgenommen wird. Diese beiden Schleifen erhalten Daten von den Sensoren (14). Ist das Gaspedal nicht betätigt (Schleife (f)) bzw. wird es zurückgenommen (Schleife (g)), so wird ein neuer Programmzyklus eingeleitet. Wird das Gaspedal betätigt und nicht zurückgenommen, erfolgt über die Sensoren (12), (13) die Messung der Drehzahldifferenz (Δη) und des Einschlages (a) des Lenkrades. Aus diesen in der Stufe (h) erfaßten Daten bildet der Rechner in der Stufe (i) einen aufgrund des Lenkwinkels korrigierten Wert (Δη^ für die Drehzahldifferenz, welcher Wert den weiteren Berechnungen zugrundegelegt wird. Zunächst wird in einer Schleife (k) festgestellt, ob der Vierradantrieb eingeschaltet ist oder nicht. Je nachdem, ob ja oder nein, werden zwei verschiedene Kenndrehzahlen (K j) und (K2) aus je einer fahrzeugspezifischen Größe (Cj) bzw. (C2) und dem korrigierten Wert (Δηχ) gebildet, wobei der Wert (Kj) der Wert ist, der für das Einlegen des Vierradantriebes zu berücksichtigen ist und der Wert (¾) den entsprechenden Wert für das Einlegen des Zweiradantriebes bildet. Die beiden Berechnungsstufen wurden mit (I) und (n) bezeichnet. Ist der Vierradantrieb eingelegt und also der Wert (K2) zu berücksichtigen, wird in einer Logikstufe (n) festgestellt, ob die vorgegebene kritische Drehzahl größer ist als dieser Wert (K2). Trifft dies zu bleibt der Vierradantrieb eingelegt und der Rechner startet den nächsten Programmablauf. Wenn nein, kann zunächst festgestellt werden, ob momentan ein Schaltbefehl aktuell ist. Zu diesem Zweck kann in einem Ereigniszähler, einem Schleifenzähler od. dgl., der bei jedem Programmdurchgang um eins weiter schaltet, ein aktueller Wert (T) ermittelt werden, welcher Wert in einer Logikschleife (0) mit einem Vorgabewert verglichen wird. Ist dieser Wert größer als der Vorgabewert (Tq), dann wird in einer nächsten Stufe (p) der Wert (T) für das Programm auf Null gesetzt und der Schaltbefehl "auf Zweiradantrieb schalten" (q) erteilt. -3-

Claims

AT 396 093 B Wurde in der Schleife (k) festgestellt, daß der Vierradantrieb nicht eingelegt ist, wird in einer Logikschleife (r) wieder festgestellt, ob (Δη) größer ist als der eirechnete Wert (Kj). Wenn ja, wird wieder unter allfälliger Berücksichtigung des Ereignisses bzw. der Zeit in Schleifen (o') und einem Rücksetzen des Wertes (T) in (p·), dann, wenn (T) größer als (Tq) ist, (T) auf 0 gesetzt und in einer Stufe (s) der Befehl zum Einlegen des Vierradantriebes gegeben. Wenn in der Logikschleife (r) festgestellt wurde, daß die korrigierte Drehzahldifferenz größer als (Kj) ist, kann eine Warnlampe (17) eingeschaltet werden, die nach dem Einlegen des Vierradantriebes automatisch erlischt. Das Programm läuft solange, als die Zündung eingeschaltet ist. Beim Ausschalten der Zündung, das in einer Logikschleife (t) festgestellt wird, wird der Programmablauf gestoppt. PATENTANSPRÜCHE 1. Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug mit selbsttätiger Umschaltung von Zweiradantrieb auf Vierradantrieb über eine Trennkupplung, die über einen Rechner mit nachgeordnetem Stellglied betätigbar ist, wobei der Rechner mit die Drehzahl der dauernd angetriebenen Räder erfassenden Sensoren verbunden ist, die von diesen erhaltenen Meßwerte mit aus gespeicherten, fahlzeugspezifischen Kennwerten und über wenigstens einen weiteren Sensor ermittelten Betriebsparametem des Fahrzeuges errechneten Vorgabewerten vergleicht und über das Stellglied und die Trennkupplung beim Überschreiten der Vorgabewerte auf Vierradantrieb, beim Unterschreiten aber auf Zweiradantrieb schaltet, dadurch gekennzeichnet, daß aus den Meßwerten der den beiden dauernd angetriebenen Rädern (5) zugeordneten Sensoren (12) die Drehzahldifferenz dieser Räder (5) laufend gebildet und dem Rechner (11) zugeleitet wird, in dem als Kennwert für den Zwei- und Vierradantrieb je eine fahrzeugspezifische Kenndrehzahldifferenz eingespeichert ist und daß der Rechner zur Berechnung des Vorgabewertes wenigstens in an sich bekannter Weise zusätzlich mit einem den Lenkwinkel erfassenden Sensor (13) verbunden ist, so daß der Antrieb mittels des dem Rechner (1) nachgeschalteten Stellgliedes (19) und der Trennkupplung (9) von Zweiradantrieb auf Vierradantrieb bzw. von Vierradantrieb auf Zweiradantrieb umschaltbar ist, wenn der Vergleich ein Überschreiten des dem Zweiradantrieb zugeordneten Vorgabewertes bzw. ein Unterschreiten des dem Vierradantrieb zugeordneten Vorgabewertes ergibt.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (11) zusätzlich, wie an sich bekannt, mit einem Sensor (14) für den Lastzustand des Kraftfahrzeugmotors (1) verbunden ist und daß der Rechner (11) über Stellglied (10) und Trennkupplung (9) im Schubbetrieb des Kraftfahrzeuges oder bei vom Motor (1) gelösten Antriebsstrang (6) den vorher eingenommenen Schaltzustand aufrecht erhält.
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (11) zusätzlich zur Korrektur der Vorgabewerte mit Achslastsensoren verbunden ist. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen -4-