DE102014004946B4 - Method and system for controlling wheels of a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kontrollieren von mindestens einem Paar Räder eines Kraftfahrzeugs, wobei die Räder dieses Paares über eine gemeinsame Achse des Kraftfahrzeugs miteinander verbunden sind, wobei jedem Rad eine Bremse zugeordnet und entlang der Achse ein Sperrdifferential angeordnet ist, bei dem während eines Fahrmanövers des Kraftfahrzeugs Betriebsparameter der Räder und des Sperrdifferentials ermittelt werden, wobei auf Grundlage von ermittelten Werten der Betriebsparameter und unter Berücksichtigung eines Modells, das Eigenschaften des Sperrdifferentials beschreibt, eine Reaktion des Sperrdifferentials auf das Fahrmanöver vorhergesagt und auf Grundlage der vorhergesagten Reaktion des Sperrdifferentials die den Rädern zugeordneten Bremsen kontrolliert werden, wobei durch jede Bremse in Abhängigkeit der vorhergesagten Reaktion des Sperrdifferentials ein Bremsmoment erzeugt wird, bevor das Sperrdifferential auf das Fahrmanöver reagiert.The invention relates to a method for controlling at least one pair of wheels of a motor vehicle, wherein the wheels of this pair are connected to each other via a common axis of the motor vehicle, wherein each wheel is assigned a brake and along the axis a locking differential is arranged in which during a driving maneuver of the motor vehicle operating parameters of the wheels and the locking differential are determined, based on determined values of the operating parameters and taking into account a model that describes characteristics of the locking differential, a reaction of the locking differential on the driving maneuver and predicted based on the predicted reaction of the locking differential that the wheels associated brakes are controlled, wherein by each brake in response to the predicted reaction of the locking differential, a braking torque is generated before the limited slip differential reacts to the driving maneuver.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zum Kontrollieren von mindestens einem Paar Räder eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 8.The invention relates to a method and a system for controlling at least one pair of wheels of a motor vehicle according to the preamble of
In Antriebssträngen für Kraftfahrzeuge existieren verschiedene Ansätze, um Differentiale, die bei Kurvenfahrten eingesetzt werden, bezüglich ihrer Traktionsfähigkeit und Fahrdynamik zu beeinflussen, weiterzuentwickeln und/oder zu optimieren.In drive trains for motor vehicles, there are various approaches to influence, further develop and / or optimize differentials that are used when cornering, with respect to their traction and driving dynamics.
Hierzu kann als ein verfügbares System bspw. eine als mechanische Quersperre ausgebildete Sperre eingesetzt werden, die günstig bereitzustellen und dazu ausgebildet ist, ein Differential dauerhaft momenten- oder drehzahldifferenzbasiert zu sperren und somit bessere Traktionseigenschaften herbeizuführen. Allerdings kann eine mechanische Quersperre negative Rückwirkungen auf die Lenkung, das Lenkverhalten und die Stabilität eines Kraftfahrzeugs haben. Üblicherweise ist bei hohen Querbeschleunigungen und einer damit einhergehenden starken Entlastung eines kurveninneren Rads mit einer mechanischen Quersperre eine ggf. vorteilhafte fahrdynamische Wirkung erzielbar.For this purpose can be used as an available system, for example, designed as a mechanical cross-lock lock that provide low and is designed to lock a differential permanently torque or speed difference based and thus bring about better traction characteristics. However, a mechanical transverse lock can have negative repercussions on the steering, the steering behavior and the stability of a motor vehicle. Usually, at high lateral accelerations and a consequent strong relief of a curve-internal wheel with a mechanical transverse lock, a possibly advantageous driving dynamics effect can be achieved.
In einem weiteren System kann als mechatronische Lösung, die oft hydraulisch aktuiert ist, eine geregelte Sperre bzw. Quersperre, die das Sperrmoment situationsgerecht steuern und/oder regeln kann, eingesetzt werden. Systembedingte Nachteile der mechanischen Quersperren können somit zum großen Teil vermieden werden. Da jedoch beide Räder bei einer maximalen Sperrung durch die geregelte Sperre fest gekoppelt werden, ist ein fahrdynamisch unterstützender Torque-Vectoring Effect, wie bei der mechanischen Quersperre, nur bei sehr hohen Querbeschleunigungen erreichbar.In a further system can be used as a mechatronic solution, which is often actuated hydraulically, a controlled lock or cross-lock, which can control the locking torque situation appropriate and / or regulate. System-related disadvantages of the mechanical transverse locks can thus be largely avoided. However, since both wheels are firmly coupled with a maximum blocking by the controlled lock, a driving dynamics assisting torque vectoring effect, as in the mechanical transverse lock, can only be achieved with very high lateral accelerations.
Außerdem können Funktionen, die mit Hilfe des elektronischen Stabilitätsprogramms (ESP) situationsgerechte Bremsmomente erzeugen und diese den Antriebsmomenten überlagern, eingesetzt werden. Diese haben allerdings einen schlechten Wirkungsgrad. Außerdem sind zusätzlich eine Bremsenbelastung und ein Verschleiß bei einem Aufbringen von höheren Momenten durch den Fahrer spürbar. Allerdings sind hiermit außer traktionsfördernden Sperrmomenten auch fahrdynamisch wirksame Torque-Vectoring Momente umzusetzen. Mechatronische Torque-Vectoring Systeme können sowohl das Traktionsvermögen als auch die Fahrdynamik mittels Torque-Vectoring situationsgerecht verbessern und haben einen besseren Wirkungsgrad als Systeme, die die Bremse als Aktor nutzen.In addition, functions that use the electronic stability program (ESP) to generate situation-specific braking torques and superimpose these on the drive torques can be used. However, these have a poor efficiency. In addition, a brake load and wear in an application of higher torque by the driver are also noticeable. However, here are also traction-promoting torque blocking torque to implement effective driving torque vectoring moments. Mechatronic torque vectoring systems can improve both the traction capability and the driving dynamics by means of torque vectoring and have better efficiency than systems that use the brake as an actuator.
Ein in der Druckschrift
In der gattungsbildenden Druckschrift
Die Druckschrift
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Unter Berücksichtigung des Stands der Technik ist es eine Aufgabe, ein Störverhalten eines elektronisch steuerbaren Sperrdifferenzials zu kompensieren.In consideration of the prior art, it is an object to compensate for a disturbance behavior of an electronically controllable limited slip differential.
Vor diesem Hintergrund werden ein Verfahren und ein System mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgestellt. Ausgestaltungen des Verfahrens und des Systems ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen und der Beschreibung.Against this background, a method and a system with the features of the independent claims are presented. Embodiments of the method and the system will become apparent from the dependent claims and the description.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist zum Kontrollieren von mindestens einem Paar Räder eines Kraftfahrzeugs vorgesehen, wobei die beiden Räder des Paares über eine gemeinsame Achse des Kraftfahrzeugs miteinander verbunden sind. Außerdem ist jedem Rad eine Bremse zugeordnet. Entlang der Achse ist ein Sperrdifferential angeordnet. Bei dem Verfahren werden während eines Fahrmanövers des Kraftfahrzeugs Betriebsparameter der Räder und des Sperrdifferentials ermittelt. Auf Grundlage von ermittelten Werten der Betriebsparameter und unter Berücksichtigung eines Modells, das Eigenschaften des Sperrdifferentials beschreibt, werden eine Reaktion des Sperrdifferentials auf das Fahrmanöver vorhergesagt und auf Grundlage der vorhergesagten Reaktion des Sperrdifferentials die den Rädern zugeordneten Bremsen kontrolliert, wobei durch jede Bremse in Abhängigkeit der vorhergesagten Reaktion des Sperrdifferentials ggf. ein Bremsmoment erzeugt wird, noch bevor das Sperrdifferential auf das Fahrmanöver reagiert.The inventive method is provided for controlling at least one pair of wheels of a motor vehicle, wherein the two wheels of the pair are connected to each other via a common axis of the motor vehicle. In addition, each wheel is assigned a brake. Along the axis a locking differential is arranged. In the method, operating parameters of the wheels and the locking differential are determined during a driving maneuver of the motor vehicle. Based on determined values of the operating parameters and taking into account a model describing characteristics of the limited slip differential, a reaction of the limited slip differential to the driving maneuver is predicted and the brakes associated with the wheels are controlled based on the predicted response of the limited slip differential predicted reaction of the locking differential possibly a braking torque is generated even before the limited slip differential reacts to the driving maneuver.
Hierbei kann das von der mindestens einen Bremse erzeugte Bremsmoment einem von dem Sperrdifferential in Reaktion auf das Fahrmanöver zu erzeugenden Moment entgegenwirken oder dieses unterstützen.In this case, the braking torque generated by the at least one brake can counteract or assist a torque to be generated by the locking differential in response to the driving maneuver.
Als Betriebsparameter wird eine Differenz einer Drehzahl des Paares Räder berücksichtigt. Außerdem können neben Drehzahlen der Räder als Betriebsparameter kinematische Größen des Kraftfahrzeugs und/oder der Räder, bspw. eine Geschwindigkeit sowie eine Beschleunigung und somit eine Änderung der Drehzahlen der Räder überwacht und erfasst werden.As an operating parameter, a difference of a rotational speed of the pair of wheels is taken into account. In addition to rotational speeds of the wheels as operating parameters kinematic variables of the motor vehicle and / or the wheels, for example. A speed and acceleration and thus a change in the speeds of the wheels can be monitored and recorded.
Die den Rädern zugeordneten Bremsen werden mit einer Software gesteuert, die das Modell des Sperrdifferentials und die Werte der Betriebsparameter berücksichtigt. Ferner können Werte von Umgebungsparametern des Kraftfahrzeugs berücksichtigt werden, z. B. eine äußere Temperatur und/oder eine Beschaffenheit eines zu befahrenden Untergrunds.The brakes associated with the wheels are controlled by software that takes into account the model of the limited slip differential and the values of the operating parameters. Furthermore, values of environmental parameters of the motor vehicle can be taken into account, eg. B. an external temperature and / or a condition of a traveling surface.
Zum Kontrollieren der Räder wird üblicherweise ein rein mechanisches, momentenfühlendes und/oder passives Sperrdifferential bzw. Sperrdifferentialgetriebe verwendet.To control the wheels usually a purely mechanical, torque-sensing and / or passive locking differential or limited slip differential is used.
Das Verfahren kann u. a. während einem als Kurvenfahrt ausgebildeten Fahrmanöver durchgeführt werden, das durch ein Lenkmanöver eines Fahrers des Kraftfahrzeugs eingeleitet wird. Hierbei wird ein Radius einer Kurve, die mit dem Kraftfahrzeug durchfahren wird, als Umgebungsparameter berücksichtigt. Weiterhin wird ein kurveninneres Rad stärker als ein kurvenäußeres Rad gebremst und ein Einlenken des Fahrers unterstützt.The method may u. a. be performed during a trained as cornering driving maneuver, which is initiated by a steering maneuver of a driver of the motor vehicle. Here, a radius of a curve, which is traversed by the motor vehicle, taken into account as environmental parameters. Furthermore, a wheel on the inside of the curve is braked more strongly than a wheel on the outside of the curve and the driver's steering is supported.
Üblicherweise können mit dem Verfahren auch mehrere Paare Räder des Kraftfahrzeugs kontrolliert werden.Usually, with the method also several pairs of wheels of the motor vehicle can be controlled.
Das erfindungsgemäße System ist zum Kontrollieren von mindestens einem Paar Räder eines Kraftfahrzeugs ausgebildet, wobei die Räder des Paares über eine gemeinsame Achse des Kraftfahrzeugs miteinander verbunden sind und entlang der Achse ein Sperrdifferential angeordnet ist. Das System weist ein Kontrollgerät und mindestens zwei Bremsen auf, wobei jedem Rad eine Bremse zugeordnet ist. Das Kontrollgerät ist dazu ausgebildet, während eines Fahrmanövers des Kraftfahrzeugs Betriebsparameter der Räder und des Sperrdifferentials zu ermitteln. Auf Grundlage von ermittelten Werten der Betriebsparameter und unter Berücksichtigung eines Modells, das Eigenschaften des Sperrdifferentials beschreibt, ist mit dem Kontrollgerät eine Reaktion des Sperrdifferentials auf das Fahrmanöver vorherzusagen. Weiterhin sind auf Grundlage der vorhergesagten Reaktion des Sperrdifferentials die den Rädern zugeordneten Bremsen zu kontrollieren. Jede Bremse ist dazu ausgebildet, in Reaktion auf das Fahrmanöver und/oder auf eine vorhergesagte Reaktion des Sperrdifferentials in Abhängigkeit der vorhergesagten Reaktion des Sperrdifferentials ggf. ein Bremsmoment zu erzeugen, bevor das Sperrdifferential auf das Fahrmanöver reagiert.The system according to the invention is designed to control at least one pair of wheels of a motor vehicle, wherein the wheels of the pair are connected to each other via a common axis of the motor vehicle and along the axis a locking differential is arranged. The system has a control device and at least two brakes, each wheel being associated with a brake. The control device is designed to determine operating parameters of the wheels and the locking differential during a driving maneuver of the motor vehicle. On the basis of determined values of the operating parameters and taking into account a model which describes characteristics of the limited slip differential, the control device is to predict a reaction of the limited slip differential to the driving maneuver. Further, based on the predicted response of the locking differential, the brakes associated with the wheels are to be controlled. Each brake is configured to optionally generate a braking torque in response to the driving maneuver and / or a predicted reaction of the locking differential in response to the predicted reaction of the locking differential before the locking differential responds to the driving maneuver.
Als weitere Komponente umfasst das System das rein mechanische und/oder passive Sperrdifferential. Das Modell des Sperrdifferentials ist in dem Kontrollgerät gespeichert. Das System kann mindestens einen Sensor zum Erfassen mindestens eines Betriebsparameters und/oder mindestens eines Umgebungsparameters des Kraftfahrzeugs aufweisen.As a further component, the system comprises the purely mechanical and / or passive locking differential. The model of the limited slip differential is stored in the control unit. The system may have at least one sensor for detecting at least one operating parameter and / or at least one environmental parameter of the motor vehicle.
Das Verfahren und das System können u. a. für ein Kraftfahrzeug mit Frontanrieb eingesetzt werden. Hierbei wird üblicherweise ein zeitliches Verhalten mindestens einer Bremse, die auf mindestens ein Rad wirkt, beeinflusst.The method and the system can u. a. be used for a motor vehicle with front drive. In this case, a temporal behavior of at least one brake, which acts on at least one wheel, is usually influenced.
In Ausgestaltung ist eine gezielte Kombination eines passiven, also steuergerätelosen Sperrdifferentials mit einer Regelfunktion eines durch das Kontrollgerät zu realisierenden Stabilitätsregelsystems des Kraftfahrzeugs vorgesehen. Zur Realisierung des Verfahrens und/oder des Systems wird bzw. werden lediglich das Kontrollgerät für die mindestens eine Bremse und/oder für den mindestens einen Steller zum Beaufschlagen einer Bremse sowie ein durch das Kontrollgerät umzusetzender Algorithmus verwendet. Somit entfällt die Notwendigkeit einer Vernetzung verschiedener Steuergeräte. Das passive Sperrdifferential benötigt bei dem Verfahren keine Ansteuersignale.In a refinement, a targeted combination of a passive, ie control unit-free, locking differential with a control function of a stability control system of the motor vehicle to be implemented by the control device is provided. For the realization of the method and / or the system, only the control device for the at least one brake and / or for the at least one actuator for applying a brake as well as an algorithm to be converted by the control device is / are used. This eliminates the need for networking different ECUs. The passive locking differential needs no drive signals in the process.
Somit werden von dem passiven Sperrdifferential sowie der mindestens einen Bremse bereitzustellende Momente nach einem halb- bzw. semiaktiven Prinzip verteilt. Eigenschaften des aktiven Sperrdifferentials bzw. einer entsprechenden Differentialsperre werden als Modell abgebildet bzw. bereitgestellt und von dem Kontrollgerät als Regelsystem für die mindestens eine Bremse als Bestandteil einer aktuellen Fahrzeugeigenschaft interpretiert. Ein Bremsmoment kann von der mindestens einen Bremse hydraulisch, elektrisch, mechanisch oder elektromechanisch erzeugt werden.Thus, moments to be provided by the passive limited slip differential and the at least one brake are distributed according to a semi-active or semi-active principle. Properties of the active locking differential or a corresponding Differential locks are mapped or provided as a model and interpreted by the control unit as a control system for the at least one brake as part of a current vehicle characteristic. A braking torque can be generated by the at least one brake hydraulically, electrically, mechanically or electromechanically.
Im Rahmen des Verfahrens wird eine passive Komponente, nämlich das Sperrdifferential, mit mindestens einer aktiven Komponente, hier der mindestens einen aktiv kontrollierten und somit aktiv gesteuerten und/oder geregelten Bremse, unter alleinigem Einsatz lediglich des Kontrollgeräts für die mindestens eine Bremse als aktive Komponente kontrolliert. Durch den Einsatz nur einer aktiven Komponente und dem der Bremse zugeordneten Kontrollgerät entfällt die Notwendigkeit einer Kommunikation zwischen mehreren Steuergeräten.In the context of the method, a passive component, namely the limited slip differential, with at least one active component, here the at least one actively controlled and thus actively controlled and / or controlled brake, using only the control device for the at least one brake as the active component controlled , The use of only one active component and the control device associated with the brake eliminates the need for communication between multiple controllers.
Erfindungsgemäß kann eine Schwäche einer passiven Sperre, die durch das Sperrdifferential erzeugt wird, mittels eines Torque-Vectoring-Eingriffs bzw. eines aktiven Eingriffs auf den Gierwinkel des Kraftfahrzeugs durch die mindestens eine Bremse ausgeglichen werden. Hierbei wird die mindestens eine Bremse bereits zeitlich vor der einsetzenden Wirkung des Sperrdifferentials aktiviert. Somit wird ein Moment des Sperrdifferentials, das einem Einlenken störend entgegenwirkt und ein kurzes Untersteuern des Kraftfahrzeugs erzeugen würde, mittels der mindestens einen Bremse vorauseilend kompensiert. In diesem Fall wird die mindestens eine Bremse unter Berücksichtigung des Modells für das Sperrdifferential aktiviert, bevor das Sperrdifferential eine Bewegung mindestens eines der Räder beeinflusst. Demnach reagiert die mindestens eine Bremse auf das Fahrmanöver bevor das Sperrdifferential darauf reagiert, anstatt dass die mindestens eine Bremse zeitverzögert auf das passive Sperrdifferential reagiert. Dabei wird eine Funktion des passiven, mechanischen Sperrdifferentials mit einer modellbasierten Regelung der mindestens einen Bremse kombiniert.According to the invention, a weakness of a passive barrier, which is generated by the limited slip differential, can be compensated by means of a torque vectoring intervention or an active engagement with the yaw angle of the motor vehicle by the at least one brake. Here, the at least one brake is already activated in time before the onset of the locking differential. Thus, a moment of the locking differential, which counteracts a turning disturbing and would produce a brief understeer of the motor vehicle, by means of at least one brake compensated anticipatory. In this case, the at least one brake is activated taking into account the model for the limited slip differential before the limited slip differential affects a movement of at least one of the wheels. Accordingly, the at least one brake reacts to the driving maneuver before the limited-slip differential responds, instead of the at least one brake reacting to the passive locking differential with a time delay. In this case, a function of the passive, mechanical limited slip differential is combined with a model-based control of the at least one brake.
Falls vorgesehen ist, dass das Kraftfahrzeug auf Eis anfahren soll, kann eine Gegenanzeige oder ein Mangel des passiven Sperrdifferentials bei der Anfahrt durch Kontrolle der den Rädern zugeordneten Bremsen ausgeglichen werden. Sofern auf glattem Untergrund mit dem passiven Sperrdifferential angefahren wird, kann für das Kraftfahrzeug ein Verlust der Seitenführung entstehen, so dass dieses eventuell seitlich wegrutscht. Um dem zu begegnen, wird durch einen situationsabhängigen Eingriff der Bremsen ein Schlupf des Kraftfahrzeugs asymmetriert, wodurch das passive Sperrdifferential zumindest einmal geöffnet und somit eine stabile Seitenführung für das Kraftfahrzeug aufgebaut werden kann.If it is envisaged that the motor vehicle should travel on ice, a counter-display or a lack of passive limited slip differential can be compensated when approaching by checking the brakes associated with the wheels. If it is approached on a slippery surface with the passive locking differential, a loss of lateral guidance can arise for the motor vehicle, so that this possibly slips sideways. To counter this, a slip of the motor vehicle is asymmetrized by a situation-dependent engagement of the brakes, whereby the passive locking differential can be opened at least once and thus a stable side guide for the motor vehicle can be constructed.
Eine derartige Situation, bei der sich eine Anfahrt auf glattem Untergrund ergibt, ist dadurch zu erkennen, wenn bspw. eine vordere Achse des Kraftfahrzeugs einen symmetrischen Schlupf aufweist, was sich dadurch ergibt, wenn ein Schlupf eines vorderen rechten Rads sowie ein Schlupf des vorderen linken Rads nahezu gleich sind. Sofern das Kraftfahrzeug zur Durchführung einer Antriebsschlupfregelung ausgebildet ist, wird diese kurze Zeit nach einem Gasgeben des Fahrers des Kraftfahrzeugs aktiviert.Such a situation in which a journey on a smooth surface results, it can be seen if, for example. A front axle of the motor vehicle has a symmetrical slip, which results from a slip of a front right wheel and a slip of the front left Rads are almost equal. If the motor vehicle is designed to carry out a traction control, this is activated for a short time after the driver of the motor vehicle has given the throttle.
Im Rahmen des Verfahrens wird jedoch nach Aktivierung der Antriebsschlupfregelung der Schlupf der beiden Räder einer Achse durch mindestens einen Angriff mindestens einer Bremse asymmetriert. Üblicherweise werden durch die Antriebsschlupfregelung von dem passiven Sperrdifferential hohe Momente angefordert. Eine Anfahrt auf glattem Untergrund kann weiterhin dadurch erkannt werden, wenn ein Moment des Motors einen geringen Wert aufweist. Weiterhin ist diese Situation dadurch zu identifizieren, wenn eine Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs gering ist, so dass dieses steht oder sich allenfalls nur mit einer geringen Geschwindigkeit, bspw. in der Größenordnung der Schrittgeschwindigkeit, bewegt. Sofern durch den Fahrer des Kraftfahrzeugs eine Richtungskorrektur gewünscht ist und dieser das Kraftfahrzeug in eine Richtung lenkt, kann eine Erkennung der besagten Situation verbessert werden. Dasselbe gilt auch bei Steigungen. Da ein Moment des Motors des Kraftfahrzeugs niedrig ist und das Sperrdifferential bei einem geringen Unterschied der Momente der Räder geöffnet wird, kann zum Vermeiden des seitlichen Wegrutschens bspw. für eine hydraulisch betriebene Bremse eine Modulation eines Drucks eines verwendeten hydraulischen Mediums auf niedrigem Niveau durchgeführt werden. Sobald sich das Kraftfahrzeug in Bewegung setzt und sich die Seitenführung spürbar stabilisiert hat, kann die vorgesehene Kontrolle der Bremsen beendet werden.In the context of the method, however, the slip of the two wheels of an axle is asymmetrized by activation of the traction control by at least one attack of at least one brake. Usually, high torque is requested by the traction slip control of the passive locking differential. An approach on a smooth surface can be further recognized by when a moment of the engine has a low value. Furthermore, this situation can be identified when a speed of the motor vehicle is low, so that it is stationary or moves only at a low speed, for example, on the order of the step speed. If a directional correction is desired by the driver of the motor vehicle and this directs the motor vehicle in one direction, recognition of said situation can be improved. The same applies to inclines. Since a moment of the motor of the motor vehicle is low and the lock-up differential is opened with a small difference of the moments of the wheels, to prevent the side slippage, for example, for a hydraulically operated brake, a modulation of a pressure of a used hydraulic medium can be performed at a low level. As soon as the motor vehicle starts to move and the side guide has noticeably stabilized, the intended control of the brakes can be ended.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen schematisch und ausführlich beschrieben.The invention is schematically illustrated by means of embodiments in the drawings and will be described schematically and in detail with reference to the drawings.
Das achteckige Diagramm aus
In dem Diagramm sind durch drei geschlossene Kurven
Eine dritte Kurve
Bei herkömmlichen Vorgehensweisen beginnt eine Wirkung passiver wie aktiver Quersperren bzw. Sperrdifferentiale erst bei Auftreten einer bestimmten, minimalen Differenz der Geschwindigkeiten zwischen dem kurveninneren und kurvenäußeren Rad.In conventional approaches, an effect of passive as well as active differential locks only begins when a certain minimum difference in speeds between the inside and outside wheels occurs.
So entstehen beim Einlenken durch Wirkung des Sperrdifferentials mehr oder weniger starke Momente, die dem Einlenken entgegenwirken und die Agilität (zweite Kurve
In Verbindung mit dem Verhalten der auf den Rädern aufgezogenen Reifen wirken am kurveninneren Rad höhere Längskräfte als am kurvenäußeren Rad, was in einem der Kurvenrichtung entgegenwirkenden Drehmoment um eine Hochachse des Kraftfahrzeugs resultiert. Werden mit zunehmender Querbeschleunigung und einem verringerten Radius der durchfahrenen Kurven eine ausreichende Entlastung des kurveninneren Rads und damit ein ausreichender Unterschied einer Geschwindigkeit zwischen dem kurveninneren und kurvenäußeren Rad erreicht, kehrt sich eine Wirkungsrichtung des Sperrdifferentials um, wodurch das Kraftfahrzeug wunschgemäß nach innen gezogen wird.In conjunction with the behavior of the wheels mounted on the wheels, higher longitudinal forces act on the curve-inner wheel than on the curve-outside wheel, which results in a torque counteracting the curve direction about a vertical axis of the motor vehicle. Become with increasing lateral acceleration and a reduced radius of the traversed curves sufficient relief of the inside wheel and thus a sufficient difference in speed between the inside and outside wheel curve, a direction of action of the locking differential is reversed, causing the motor vehicle is pulled as desired inward.
Sowohl das dem Einlenken entgegenwirkende Moment als ein untersteuerndes Verhalten des Kraftfahrzeugs sowie ein unerwarteter, meist unharmonischer Übergang zu einem unterstützenden Einfluss als übersteuerndes Verhalten des Kraftfahrzeugs wirken auf den Fahrer verunsichernd und stören eine reproduzierbare Fahrbarkeit (zweite Kurve
Geregelte Quersperren bzw. Sperrdifferentiale können bezüglich unerwünschter Wirkungen verträglicher ausgerichtet werden. Allerdings können sowohl geregelte wie passive Sperrdifferentiale Momente lediglich in Richtung eines Drehzahlausgleichs umleiten.Regulated transverse locks or locking differentials can be aligned with respect to undesirable effects more compatible. However, both regulated and passive limited slip differentials can redirect torque only in the direction of a speed compensation.
Bremsen, die mittels eines Bremseneingriffs durch ein ESP-System ein Sperrmoment erzeugen sowie situationsgerecht und differenzdrehzahlunabhängig Bremsmomente dosieren oder auf deren Einsatz verzichten können, zeigen keine derartigen Gegenanzeigen. Allerdings haben derartige Bremsen einen schlechteren Wirkungsgrad (erste Kurve
Aktive Anlagen zur Bereitstellung eines Torque-Vectoring können zwar Anforderungen hinsichtlich einer Verbesserung einer Traktion sowie einer Fahrdynamik gerecht werden. Aufgrund ihrer aufwendigen Aktuatorik und Mechanik benötigen sie jedoch mehr Platz und verursachen vergleichsweise hohe Kosten.Although active systems for providing torque vectoring can meet requirements with regard to improving traction and driving dynamics. Due to their complex actuators and mechanics they need However, more space and cause relatively high costs.
Wie die dritte Kurve
Sobald das Einlenken abgeschlossen ist und das mechanische Sperrdifferential aufgrund einer höheren Querbeschleunigung, einer Entlastung des kurveninneren Rads sowie einer Zunahme einer Drehzahl dieses Rads nun ebenfalls ein die Fahrt durch die Kurve unterstützendes Moment bereitstellt, kann der Eingriff durch die mindestens eine Bremse hinsichtlich seiner Stärke deutlich reduziert und ggf. beendet werden. In diesem Fall kommt der gegenüber dem Eingriff der mindestens einen Bremse bessere Wirkungsgrad des mechanischen Sperrdifferentials zur Wirkung.Once the turning is completed and the mechanical limited slip differential due to a higher lateral acceleration, a relief of the inside wheel and an increase in a speed of this wheel now also provides a drive through the curve supporting moment, the engagement by the at least one brake in terms of its strength clearly reduced and possibly terminated. In this case, the better than the engagement of the at least one brake better efficiency of the mechanical locking differential comes into effect.
Mit der ersten Ausführungsform des Systems, bei dem mindestens eine Bremse mit dem Sperrdifferential kombiniert wird, die bei der ersten Ausführungsform des Verfahrens zusammenwirken, können mechanische. Sperrdifferentiale mit sehr geringen Sperrwerten verwendet werden, wobei ein derartiges System geringe Gegenanzeigen hinsichtlich des Geradeauslaufs, der Lenkrückwirkung, der Agilität und der reproduzierbaren Fahrbarkeit aufweist (dritte Kurve
Bei der ersten Ausführungsform des Verfahrens wird ein Zusammenspiel des Sperrdifferentials mit der mindestens einen Bremse bezüglich einer Priorisierung dieser Komponenten und einer Reihenfolge ihres Einsatzes neu definiert, wodurch die beschriebenen Wirkungen abweichend zu bisherigen Anwendungen zu erzielen sind. Die aktiv zu beeinflussende Komponente, d. h. die mindestens eine Bremse, wird zur Kompensation eines zu erwartenden Störverhaltens des Sperrdifferentials als passiver Komponente des Systems bereits vor Eintreten einer Wirkung des Sperrdifferentials auf das vorgesehene Sperrmanöver in entgegengesetzter Richtung aktiv und/oder aktiviert, wodurch eine im Kraftfahrzeug zu erwartende störend spürbare Wirkung des Sperrdifferentials vor deren Auftreten zu eliminieren ist.In the first embodiment of the method, an interaction of the locking differential with the at least one brake with respect to a prioritization of these components and a sequence of their use is redefined, whereby the described effects are to be achieved deviating from previous applications. The component to be actively influenced, d. H. the at least one brake, in order to compensate for an expected disturbance behavior of the locking differential as passive component of the system already active and / or activated before the occurrence of an effect of the locking differential on the intended locking maneuver in the opposite direction, whereby an expected in the motor vehicle disturbing effect of the locking differential to eliminate before their occurrence.
Die vorgestellte Ausführungsform des Systems umfasst somit eine Kombination der mindestens einen aktiv zu kontrollierenden Bremse und dem Sperrdifferential als passiver Komponente, wobei Eigenschaften des Sperrdifferentials in einem Kontroll- bzw. Regelsystem zum Kontrollieren der mindestens einen Bremse als Modell und somit modellhaft abgebildet sind und berücksichtigt werden. Unter dieser Voraussetzung kann unter Akzeptanz und Nutzung der Eigenschaften des Sperrdifferentials als passiver Komponente eine fahrzustandsbezogene Kontrolle einer Einsatzweise der mindestens einen Bremse als aktiver Komponente erzielt werden.The presented embodiment of the system thus comprises a combination of the at least one brake to be actively controlled and the limited slip differential as a passive component, wherein characteristics of the locking differential in a control system for controlling the at least one brake are modeled and thus modeled and taken into account , Under this condition, a driving state-related control of an application of the at least one brake as an active component can be achieved by accepting and using the properties of the limited slip differential as a passive component.
So ist einerseits eine synergetische Nutzung der Komponenten des Systems möglich, wenn bereits durch die passive Komponente allein eine Einwirkung in einer gewünschten Richtung erzielt wird, aber noch nicht ausreicht, weshalb die passive Komponente durch Aktuierung der mindestens einen aktiven Komponente unterstützt wird. Hierbei sind in weiterer Ausgestaltung, wenn als passive Komponente z. B. ein momentenfühlendes Sperrdifferential verwendet wird, auch Verstärkungseffekte nutzbar, wobei die kombinierte Wirkung beider Komponenten stärker als eine Wirkung jeder einzelnen Komponente ist. Andererseits ist eine Kompensation und/oder Abschwächung negativ zu bewertender Einflüsse der passiven Komponente durch entgegengesetzte Einwirkung der mindestens einen aktiven Komponente möglich.Thus, on the one hand, a synergetic use of the components of the system is possible if an effect in a desired direction is already achieved by the passive component alone, but is still insufficient, which is why the passive component is supported by actuation of the at least one active component. In a further embodiment, if as a passive component z. B. a torque-sensing limited slip differential is used, also reinforcing effects available, the combined effect of both components is stronger than an effect of each component. On the other hand, it is possible to compensate for and / or attenuate negative influences of the passive component by oppositely influencing the at least one active component.
Durch die Kombination einer mechanischen Sperre, üblicherweise Quersperre des Sperrdifferentials, und eines Eingriffs eines Bremsmoments durch die mindestens eine Bremse können ähnliche Funktionalitäten wie von einer mechanisch aufwendigen, mechatronischen Torque-Vectoring Anlage erreicht werden. Hierzu kann in ein bereits vorhandenes ESP-Bremsregelsystem eine neue Softwarefunktion integriert werden, wodurch zur Bereitstellung des Systems ein kostengünstiges mechanisches Sperrdifferential ergänzt werden kann. Außerdem kann das System platzsparend ausgestaltet werden, da ein verfügbares mechanisches Sperrdifferential in einen bestehenden Bauraum eines in einem Getriebe vorhandenen offenen Differentials ohne Ergänzungen oder nur mit geringen Neukonstruktionsanteilen integriert bzw. eingebaut werden kann. Durch Einsatz vieler gleicher Komponenten bzw. Teile nach dem Baukastenprinzip können Applikationsumfänge zur Anpassung von bestimmten Funktionsausprägungen bzw. Eigenschaften auf verschiedene Fahrzeugmodelle innerhalb der Software für die mindestens eine Bremse vorgenommen werden, weshalb das mechanische Sperrdifferential für verschiedene Fahrzeugbaureihen sowie verschiedene Getriebe ähnlich oder idealerweise gleich ausgebildet werden kann.By combining a mechanical lock, usually a transverse lock of the locking differential, and an engagement of a braking torque by the at least one brake similar functionalities as a mechanically complex, mechatronic torque vectoring system can be achieved. For this purpose, a new software function can be integrated into an already existing ESP brake control system, whereby a cost-effective mechanical limited slip differential can be added to provide the system. In addition, the system can be designed to save space, as an available mechanical limited slip differential can be integrated or installed in an existing space of an open differential present in a transmission without additions or only with small redevelopment proportions. By using many of the same components or parts according to the modular principle application scopes for adapting certain functional characteristics or properties can be made to different vehicle models within the software for the at least one brake, which is why the mechanical limited slip differential for various vehicle series and different transmissions similar or ideally the same can be.
Eine Anpassung der Software kann unter Berücksichtigung von anderen fahrdynamischen Funktionen, die kraftfahrzeugabhängig und/oder getriebeabhängig und somit, falls bereits eingebaut, sperrdifferentialabhängig vorgenommen werden.An adaptation of the software can be carried out taking into account other dynamic driving functions that are dependent on the vehicle and / or gearbox and thus, if already installed, depending on the locking differential.
Die Räder
Bei Durchführung der zweiten Ausführungsform des Verfahrens wird von dem Kontrollgerät
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