DE19953773A1 - Verfahren zur Fahrzeugregelung - Google Patents
Verfahren zur FahrzeugregelungInfo
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Abstract
Bei einem Verfahren zur Fahrzeugregelung, insbesondere zur Antriebsschlupfregelung (ASR), wird eine diagonale Achsverschränkung ermittelt und als Regelgröße ausgewertet.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fahrzeugregelung,
insbesondere eine Antriebsschlupfregelung sowie ein
Verfahren und eine Schaltungsanordnung zum Erkennen einer
diagonalen Achsverschränkung eines Fahrzeugs mit
Allradantrieb.
Es sind Fahrzeugregelungen bekannt, die durch den Aufbau
von Bremsdruck an überdrehenden Antriebsrädern den
Radschlupf auf ein für die Gewährleistung der Traktion und
der Fahrstabilität notwendigen Wert reduzieren und den
aufstehenden Rädern ein stärkeres Antriebsmoment aufgeben.
Diese existieren sowohl für zweiradgetriebene als auch für
allradgetriebene Fahrzeuge. Diese Fahrzeugregelungen werden
als Antriebsschlupfregelungen (ASR) bezeichnet. Ferner sind
für diese Regelungen die Bezeichnungen "Elektronische
Differentialsperre (EDS)", Automatische Stabilitäts-
Kontrolle (ASC)" oder "Traction Control System (TCS)"
gebräuchlich.
Bei den ASR-Systemen sind zwei Ausführungen zu
unterscheiden: ASR und Bremsen-ASR (BASR) oder Bremsen-TCS
(BTCS). ASR drosselt in bestimmten Situationen zusätzlich
das Motordrehmoment, um die Belastung der Bremsen so gering
wie möglich zu halten. Bremsen-ASR wirkt ausschließlich
über einen automatischen Bremseneingriff. Im folgenden sind
mit der Bezeichnung "ASR" alle denkbaren
Antriebsschlupfgregelungen, also solche mit und ohne
Eingriff in das Motormanagement gemeint.
Die Auslegung der Antriebsschlupfgregelsysteme erfolgt im
Grunde für den durch weitgehend ebenen Untergrund und
zumindest seitenweise annähernd gleichen Reibwert
gekennzeichneten Straßeneinsatz.
Wenn ein allradgetriebenes Fahrzeug ohne
Achssperrdifferential im Gelände über eine diagonale Furche
fährt, so daß an einem diagonal gegenüberliegenden
Vorderrad und Hinterrad der Bodenkontakt verlorengeht,
drehen diese beiden Räder durch und verhindern damit, daß
ein Antriebsmoment auf die beiden aufliegenden Räder (die
beiden entlang der anderen Fahrzeugdiagonale
gegenüberliegenden Räder) gegeben wird. Da sich das
Fahrzeug dabei erheblich verspannt, sollte diese Situation
möglichst rasch überwunden werden. Dazu ist ein kräftiger
Vortrieb erforderlich, um das Fahrzeug zu bewegen. Eine
ansteigende Fahrbahn oder ein abruptes Hindernis,
beispielsweise ein Stein, vor einem oder mehreren Rädern
erschwert die Situation zusätzlich.
Eine hinreichende Traktion kann in diesem Fall nur mit
Hilfe einer Differentialsperre erzielt werden. Denn in der
Praxis zeigt sich, daß die in den bisherigen ASR-Systemen
realisierten Maßnahmen nicht ausreichen, da meist zu große
Schlupfwerte an den durchdrehenden Rädern toleriert werden.
Der Bremsdruck wird an den entlasteten Rädern für einen zu
kurzen Zeitraum in den Bremsen gehalten, so daß sich eine
mit einer Diffentialsperre vergleichbaren Sperrwirkung
nicht einstellt.
Die angetriebenen Räder einer Fahrzeugdiagonale geraten
wechselseitig in den Antriebsschlupf und das Motormoment
oszilliert zwischen den betreffenden Rädern in Abhängigkeit
von der momentanen Radlast, dem Bremsdruck und dem
Motormoment. Die Druckmodulation in den angetriebenen
Rädern eilt dem Antriebsschlupf nach. Ein stationärer
Zustand stellt sich nicht ein. Das Fahrzeug bleibt stecken.
Mit Hilfe der nachfolgenden Betrachtung soll das Problem
verdeutlicht werden.
Die in einem mit konstanter Drehzahl U/t rotierenden und
mit konstanter Bremskraft FB beaufschlagten Rad verbrauchte
Leistung PB beträgt:
PB = FB * vB = FB * 2 * π * reff * U/t (1)
Dabei ist reff der effektive Radradius, an dem die
Bremskraft wirkt. U/t soll in der Einheit Radumdrehungen
pro Sekunde angegeben werden.
Unter der beispielhaften Annahme, daß auf einer diagonalen
Furche das linke Vorderrad und das rechte Hinterrad
durchdrehen und von der Traktionskontrolle bebremst werden,
ergeben sich folgende Gleichungen für die verbrauchte
Leistung:
PB1 = FB1 * vB1 = FB1 * 2 * π * reff1 * U1/t (2.1)
PB3 = FB3 * vB3 = FB3 * 2 * π * reff3 . U3/t (2.2)
Die Radindizes sind im Uhrzeigersinn gewählt:
1 = linkes Vorderrad
2 = rechtes Vorderrad
3 = rechtes Hinterrad
4 = linkes Hinterrad
2 = rechtes Vorderrad
3 = rechtes Hinterrad
4 = linkes Hinterrad
Unter der Annahme, daß die Bremsen an den Rädern in etwa
gleich dimensioniert sind und die Drehzahlen der
durchdrehenden Räder sowie die Bremskräfte ebenfalls gleich
sind, kann die Summenleistung vereinfacht angegeben werden:
PBges = FB * 4 * π * reff * U/t (3)
Das von den Rädern aufgebrachte Summen-Bremsmoment MBges,
das über die Achsendifferentiale bzw. das
Mittendifferential auf die übrigen Räder als Summen-
Antriebsmoment MAges wirkt, beträgt:
MAges(durchdrehende Räder) = MAges(traktierende Räder) = FB * 2 reff (4)
Es zeigt sich in Gleichung (3), daß man mit hinreichend
hoher Drehzahl U/t der durchdrehenden Räder und mittlerer
Bremskraft FB leicht die gesamte Motorleistung verbrauchen
kann. Mit zu kleinen Bremskräften FB wird gemäß Gleichung
(4) nur ein geringes Antriebsmoment bereitgestellt. In
extremen Situationen im Gelände, speziell bei diagonaler
Verschränkung, wird aber zumindest kurzzeitig ein hohes
Spitzenmoment benötigt, um das Fahrzeug aus der
"Verklemmsituation" zu befreien.
Diese Situation kommt relativ häufig auf unebenen Böden
vor, da eine starke Unebenheit immer zum Abheben zunächst
eines Rades und zum Kippen über eine Diagonale führt, die
das abhebende Rad nicht beinhaltet. Das Rad, das sich
diagonal zum abhebenden Rad befindet, wird seine
Aufstandskraft ebenfalls in den meisten Fällen ganz oder
teilweise verlieren, was von der Kipprichtung und der
Schräglage des Fahrzeugs abhängt.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur
Fahrzeugregelung, insbesondere für Fahrsituationen auf
unebenen Böden, zu verbessern. Nach einer Teilaufgabe soll
ferner ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung
bereitgestellt werden, mit welchen eine diagonale
Achsverschränkung, die insbesondere durch eine
Fahrsituation auf unebenen Böden mit diagonalen Furchen
oder abrupten Hindernissen hervorgerufen wurde, sicher
erkannt wird.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur
Fahrzeugregelung, insbesondere zur Antriebsschlupfregelung
(ASR), gelöst, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß eine
diagonale Achsverschränkung ermittelt wird und als
Regelgröße ausgewertet wird.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Fahrzeugregelung wird
zuerst die Situation einer diagonalen Achsverschränkung
ermittelt. Der Zustand der Achsverschränkung wird dann als
Regelgröße für die Fahrzeugregelung ausgewertet. Nach
Maßgabe dieser Regelgröße kann ein gezielter Eingriff
insbesondere des Fahrzeugregelungs-Systems in
beispielsweise die Bremsenregelung, das Motormanagement,
die Getriebefunktion und/oder die Funktion von
Differentialsperren erfolgen.
Erfindungsgemäß wird nach der Ermittlung der diagonalen
Achsverschränkung, mit Mitteln der Fahrzeugregelungs-
Systems, insbesondere einer Bemessung und/oder Modulation
des Bremsdrucks in den Radbremsen der geregelten Räder, die
Wirkung einer teilweisen oder vollständigen Sperrung eines
Mitten-, Vorderachs- und/oder Hinterachsdifferentials
erzielt und/oder ein Mitten-, Vorderachs- und/oder
Hinterachsdifferential wird mit Hilfe einer gegebenenfalls
vorhandenen Differentialsperre teilweise oder vollständig
gesperrt.
Das Verfahren beinhaltet zunächst als Voraussetzung das
Erkennen des Bedarfs eines quergesperrten Zustands und die
anschließende Einstellung des quergesperrten Zustands mit
Mitteln des Fahrzeugregelungs-Systems, vorzugsweise mit
einer Bremsenregelung durch das Antriebsschlupfregelsystem,
wobei zusätzlich ein oder mehrere gegebenenfalls
vorhandenen Differentialsperren, beispielsweise eine
Mittendifferentialsperre, eingeschaltet werden können. Es
ist aber auch möglich, ein oder mehrere gegebenenfalls
vorhandenen Differentialsperren alternativ zur
Bremsenregelung einzusetzen. Ferner ist es nach der
Erfindung vorgesehen, zusätzlich zu dem Bremseneingriff
auch einen Eingriff in das Motormanagement durchzuführen,
beispielsweise durch Steuerung von Stellgliedern, wie
Drosselklappe oder Zündung.
Es ist nach der Erfindung vorgesehen, daß nach der
Ermittlung der diagonalen Achsverschränkung, ein
entsprechend der geforderten Traktion mittleres
Bremsdruckniveau an den Radbremsen der geregelten Räder bei
einem minimalen Antriebsschlupf eingestellt und für einen
bestimmten Zeitraum gehalten wird.
Eine hinreichende Traktion wird in diesem Fall erreicht,
indem der Bremsdruck an den entlasteten Rädern zwecks
Erzeugung einer mit einer Differentialsperre vergleichbaren
Sperrwirkung für einen Zeitraum in den Bremsen gehalten
wird, bis die Situation der diagonalen Achsverschränkung
überwunden ist. Das eingangs beschriebene periodische
Oszillieren des Motordrehmoments zwischen den Rädern einer
Fahrzeugdiagonale wird so, nachdem die Achsverschränkung
durch das erfindungsgemäße Verfahren erkannt wurde, durch
Beseitigung des Nacheilens des Bremsdrucks sicher
unterbunden. Der gesperrte Zustand der Differentiale bzw.
die vergleichbare Wirkung eines gesperrten Zustands bleibt
in vorteilhafter Weise für einen Zeitraum erhalten, der so
gewählt wird, daß er ausreicht, um das Fahrzeug über das
Hindernis hinweg zu bewegen. Die Drehzahl U/t der
durchdrehenden Räder wird durch stärkeres Einbremsen
gesenkt. Dadurch ergibt sich ferner ein deutlicher
Komfortvorteil, ein Räderscharren wird weitestgehend
vermieden und die Motordrehzahl bleibt konstant relativ
niedrig. Darüber hinaus wird so der Reifenverschleiß
minimiert.
Die Regelung der betroffenen Räder erfolgt erfindungsgemäß
bei relativ kleinen Schlupfwerten, vorzugsweise kleiner 30
km/h, so daß sich erhöhte Druckniveaus an den Radbremsen
einstellen. In extremen Fällen werden hierfür die
durchdrehenden Räder auf Traktionsschlupfwerte nahe null(0)
heruntergebremst.
Ein verstärkter Druckaufbau und ein verzögerter Druckabbau
des Bremsendrucks kann vorteilhaft durch Veränderung der
Druckaufbau und Abbaugradienten erzielt werden. Die
Druckmodulation kann weiter durch einen schnelleren
Druckaufbau oder einen verlangsamten Druckabbau verändert
werden. Dies kann erreicht werden durch eine Verkürzung der
Pausenzeit während des Druckaufbaus und eine Verlängerung
der Pausenzeiten während das Druckabbaus bei unveränderten
Druckaufbau- bzw. Druckabbaupulsen oder durch Vergrößerung
der Druckaufbaupulse und Verringerung der Druckabbaupulse
bei unveränderten Pausenzeiten.
Erfindungsgemäß erfolgt nach dem Erkennen einer diagonalen
Achsverschränkung zusätzlich eine Absenkung der
Regelschwelle des Antriebsschlupfregelsystems.
Durch eine Absenkung der ASR-Regelschwellen wird der
Antriebsschlupf zusätzlich verringert. Diese Manipulation
der Regelschwelle bei einer erkannten Gelände-Situation
einer diagonalen Achsverschränkung erfolgt vorteilhaft nur
an den in einer aktiven ASR-Regelung befindlichen Rädern.
Es werden dann vorteilhaft nur die betroffenen Räder mit
kleinen Schwellen geregelt, um zu vermeiden, daß stabile
Räder in eine ASR-Regelphase kommen.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es
vorgesehen, daß die ermittelte diagonale Achsverschränkung
als Regelgröße ausgewertet wird und/oder eine entsprechende
Regelungsfunktion der Fahrzeugregelung nur dann in Funktion
gesetzt wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit,
insbesondere eine berechnete oder geschätzte
Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit, einen vorgegebenen
Fahrzeuggeschwindigkeits-Grenzwert, vorzugsweise im Bereich
von 3 bis 15 km/h, insbesondere ca. 6 km/h, unterschreitet.
Da die Situation einer diagonalen Achsverschränkung im
Grunde eine Standardsituation auf unebenen Böden und damit
insbesondere im Gelände darstellt, erfolgt eine teilweise
oder vollständige Sperrung eines Mitten-, Vorderachs-
und/oder Hinterachsdifferentials und/oder wird eine
derartige Wirkung mit Mitteln des
Antriebsschlupfregelsystems mit Hilfe dieser
Verfahrensweise nur dann durchgeführt, wenn eine
ensprechend niedrige Fahrzeuggeschwindigkeit vorliegt.
Nach der Erfindung wird eine diagonale Achsverschränkung
von einem Fahrzeug mit Allradantrieb und einer
Fahrzeugregelung, insbesondere Antriebsschlupfregelung
(ASR), mit einem Verfahren erkannt, welches dadurch
gekennzeichnet ist, daß die diagonale Achsverschränkung auf
Grundlage des Radschlupfs, des Drehverhaltens und/oder von
Drehverhaltensänderungen der einzelnen, angetriebenen Räder
ermittelt wird.
Der Begriff "Fahrzeuge mit Allradantrieb" umfaßt im Sinne
der Erfindung sowohl Fahrzeuge mit permanent mindestens
vier angetriebenen Rädern an mindestens zwei angetriebenen
Achsen, als auch primär mit einer Achse angetriebene
Fahrzeuge, bei denen eine zweite Achse im Bedarfsfall
zusätzlich hinzugeschaltet werden kann. Dies kann manuell
oder automatisch, zum Beispiel mit Hilfe einer
Viscokupplung erfolgen.
Vorteilhaft werden durch dieses Verfahren die Situationen
erkannt, in denen ein allradgetriebenes Fahrzeug im Gelände
über eine diagonale Furche fährt. Durch Ermittlung des
Drehverhaltens bzw. der Drehverhaltensänderungen kann
insbesondere erkannt werden, wenn an einem diagonal
gegenüberliegenden Vorderrad und Hinterrad der Bodenkontakt
verlorengeht und diese beiden Räder durchdrehen.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird das
Drehverhalten der einzelnen, angetriebenen Räder gemessen
und zur Ermittlung des Antriebsschlupfs und anderer
Regelgrößen ausgewertet und eine diagonale
Achsverschränkung wird auf Grundlage eines über einen
vorgegebenen Grenzwert liegenden Antriebsschlupfs der
einzelnen Räder ermittelt.
Nach der Erfindung ist es vorgesehen, eine diagonale
Achsverschränkung auf Grundlage des Drehverhaltens
Drehverhaltens und/oder von Drehverhaltensänderungen von
mindestens zwei transversal gegenüberliegenden Rädern sowie
von zwei jeweils diagonal gegenüberliegenden Radpaaren
ermittelt wird.
Der Begriff "transversal gegenüberliegende Rädern" bedeutet
im Sinne der Erfindung, daß die zwei Räder transversal,
bezogen auf die Fahrzeuglängsachse, gegenüberliegen. Es
handelt sich somit um ein rechtes Rad und ein linkes Rad
einer Radachse. Unter dem Begriff "zwei jeweils diagonal
gegenüberliegende Radpaare" sind hier jeweils die zwei
entlang einer Fahrzeugdiagonalen sich gegenüberliegenden
Räder gemeint, daß bedeutet das rechte Vorderrad und linke
Hinterrad (erste Fahrzeugdiagonale) sowie das linke
Vorderrad und das rechte Hinterrad (zweite
Fahrzeugdiagonale).
Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß eine diagonale
Achsverschränkung dann ermittelt wird, wenn bestimmte
Antriebsschlupfbedingungen für einen vorbestimmten Zeitraum
erfüllt sind.
Erfindungsgemäß wird eine diagonale Achsverschränkung dann
ermittelt, wenn die folgenden Bedingungen für einen
vorbestimmten Zeitraum erfüllt sind, daß a) an der
sekundären Achse nur an einem Rad ein über einen
vorgegebenen Grenzwert liegender Antriebsschlupfs vorliegt,
b) an beiden von zwei sich diagonal gegenüberliegenden
Rädern eines Radpaares ein über dem vorgegebenen Grenzwert
liegender Antriebsschlupf vorliegt und c) ein unter dem
vorgegebenen Grenzwert liegender Antriebsschlupf an einem
ersten Rad der primären Achse vorliegt, welches erste Rad
einem zweiten Rad der primären Achse mit einem über den
vorgegebenen Grenzwert liegenden Antriebsschlupf
gegenüberliegt oder zumindest ein geringerer Bremsdruck, im
Vergleich zu dem zweiten Rad der primären Achse mit einem
über den vorgegebenen Grenzwert liegenden Antriebsschlupf,
in der Radbremse des ersten Rads der primären Achse
vorliegt, welches erste Rad dem zweiten Rad der primären
Achse mit einem über den vorgegebenen Grenzwert liegenden
Antriebsschlupf gegenüberliegt.
Mit der Bezeichnung "primäre Achse" ist hier die vom Motor
zuerst angetriebene Achse oder allgemein die Achse mit
einem höheren Antriebsmoment oder größeren Aufstandskräften
gemeint. Die primäre Achse ist weiter dadurch
charakterisiert, daß die Räder der primären Achse unter der
Annahme von denselben Fahrbedingungen im Vergleich zu den
Rädern der sekundären Achse zuerst in einen Antriebsschlupf
kommen. Für die Achse, über die im Zustand ohne einen
Antriebsschlupf kein oder nur ein geringeres Antriebsmoment
übertragen wird, wird hier der Begriff "sekundäre Achse"
verwendet. Erst bei einer entsprechenden Differenzdrehzahl
wird an dieser sekundären Achse entsprechend der
Antriebsschlupfregelung ein größeres Antriebsmoment
übertragen.
Erfindungsgemäß wird der Zustand einer diagonalen
Achsverschränkung dann ermittelt, wenn die Bedingungen a)
bis c) für einen Zeitraum von 0,3 bis 1,5 sec., erfüllt
sind. Der genaue Wert kann durch relativ wenige Versuche
individuell ermittelt werden. Er ist von der Dynamik des
Antriebsstranges des jeweiligen Fahrzeugs abhängig. In
einem Fall hat sich z. B. ein Wert von ca. 0,7 sec. als
besonders günstig erwiesen.
Nach der Erfindung wird eine diagonale Achsverschränkung
dann ermittelt, wenn die bestimmten
Antriebsschlupfbedingungen für einen relativ kurzen
Zeitraum, vorzugsweise 50 bis 200 msec., insbesondere ca.
100 msec., erfüllt sind und wenn die davor zuletzt
ermittelte diagonale Achsverschränkung höchstens einige
Sekunden, vorzugsweise 5 bis 15 sec., insbesondere ca. 10
sec., zurück liegt. Hier wird also die diagonale
Achsverschränkung dann bereits erkannt, wenn in einem
relativ kurzen Zeitraum von beispielsweise ca. 100 msec.,
das Muster bzw. die Bedingungen des Antriebsschlupfs
vorliegt und wenn die Situation der diagonalen
Achsverschränkung vorher, innerhalb einer Nachlaufzeit von
z. B. ca. 10 sec. bereits ermittelt wurde.
Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß ein Antriebsschlupf,
bezogen auf die Radumdrehungsgschwindigkeit des
durchdrehenden Rads, in der Größenordnung zwischen 10 km/h
bis 40 km/h, vorzugsweise ca. 30 km/h, als
Antriebsschlupf-Grenzwert vorgegeben wird.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ebenso
vorgesehen, daß der Antriebsschlupf-Grenzwert an einem Rad
als überschritten gilt, wenn ein Regelvorgang des
Antriebsschlupfregelsystems an dem jeweiligen Rad einsetzt
oder anhält. Das Antriebsschlupfregelsystems ist dann
aktiv, wenn es an der jeweiligen Radbremse einen
Druckaufbau, ein Halten des Drucks oder einen Druckabbau
regelt.
Bei dem Verfahren zur Fahrzeugregelung, insbesondere zur
Antriebsschlupfregelung (ASR), wird erfindungsgemäß die
diagonale Achsverschränkung mit Hilfe eines Verfahrens nach
einem der Ansprüche 6 bis 13 ermittelt. Damit ist eine
sichere Ermittlung der diagonalen Achsverschränkung
gewährleistet.
Die zugrunde liegende Teilaufgabe wird ferner durch eine
Schaltungsanordnung, zum Erkennen einer diagonalen
Achsverschränkung von einem Fahrzeug mit Allradantrieb und
einem Antriebsschlupfregelsystem, welches Fahrzeug eine
Erfassungsschaltung aufweist, zur Erfassung von gemessenen
Drehverhaltensänderungen der angetriebenen Räder, gelöst,
welche Schaltungsanordnung dadurch gekennzeichnet ist, daß
die Schaltungsanordnung eine erste Ermittlungsschaltung
aufweist, zum Ermitteln einer diagonalen Achsverschränkung
des Fahrzeug auf Grundlage der von der Erfassungsschaltung
erfaßten Drehverhaltensänderungen der angetriebenen Räder.
Nach einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist die
Schaltungsanordnung dadurch gekennzeichnet, daß die erste
Ermittlungsschaltung eine erste Auswertungsschaltung, zur
Auswertung eines Schlupfs der Räder an der sekundären Achse
aufweist, daß die erste Ermittlungsschaltung eine zweite
und eine dritte Auswertungsschaltung aufweist, zur
Auswertung eines Schlupfs der Räder der jeweils zwei
diagonal gegenüberliegenden Radpaare, daß die erste
Ermittlungsschaltung eine vierte Auswertungsschaltung
aufweist, zur Auswertung eines Schlupfs der Räder an der
primären Achse, und daß die erste Ermittlungsschaltung
einen Integrator und einen Signalerzeuger aufweist, zur
Erzeugung eines Signals, wenn mit Hilfe der Auswertung
durch die erste, zweite, dritte und vierte
Auswertungsschaltung über einen vorbestimmten Zeitraum
bestimmte, für eine diagonale Achsverschränkung typische
Schlupfbedingungen erkannt werden.
Es ist nach der Erfindung vorgesehen, daß der ersten
Ermittlungsschaltung eine zweite Ermittlungsschaltung
zugeordnet ist, für die Ermittlung einer
Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit anhand gemessener Werte,
und daß die erste Ermittlungsschaltung einen Vergleicher
aufweist, um die ermittelte Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit
mit einem vorbestimmten Grenzwert zu vergleichen und wobei
die erste Ermittlungsschaltung ein Signal für das Vorliegen
einer diagonalen Achsverschränkung nur dann erzeugt, wenn
die ermittelte Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit den
vorbestimmten Wert unterschreitet.
Die Erfindung soll im folgenden anhand von zwei
Flußdiagrammen (Fig. 1 und Fig. 2) und einem Blockschaltbild
(Fig. 3) beispielhaft näher erläutert werden.
Fig. 1 zeigt ein Flußdiagramm einer erfindungsgemäßen
Ausführungsform des Verfahrens zum Erfassen von
Schlupfbedingungen einer diagonalen Achsverschränkung bei
einem Fahrzeug mit einem primären Vorderradantrieb in einem
ASR-Regelzyklus.
Fig. 2 zeigt ein Flußdiagramm einer erfindungsgemäßen
Ausführungsform des Verfahrens zum Ermitteln einer
diagonalen Achsverschränkung, nachdem die
Schlupfbedingungen einer diagonalen Achsverschränkung,
insbesondere gemäß dem in der Fig. 1 dargestellten Ablauf,
erfaßt wurden.
In Fig. 3 ist ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen
Ausführungsform der Schaltungsanordnung zum Erfassen einer
diagonalen Achsverschränkung gezeigt.
In Fig. 1 wird hier eingangs nach dem Start (Schritt 8) als
eine grundsätzliche Bedingung für das Erkennen einer
Schlupfbedingung einer diagonalen Achsverschränkung mit der
Abfrage 9 eine geringe Fahrzeuggeschwindigkeit oder
Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit (Vref) unterhalb einer
Geschwindigkeitsschwelle (VS) gefordert. Da bei einer
diagonalen Achsverschränkung die beiden aufstehenden Räder
normalerweise nicht überdrehen, stimmt eine geschätzte
Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit (Vref) recht gut mit der
tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit überein. Um das
Muster beim Anfahren nicht zu verlernen, wird vorzugsweise
eine Vref kleiner 3 bis 15 km/h, z. B. kleiner ca. 6 km/h,
gefordert. Diese Geschwindigkeitsschwelle VS kann, im
Gegensatz zum vorliegenden konkreten Ausführungsbeispiel
(konstanter Wert), auch eine Funktion der
Erkennungssicherheit sein. Denn bei einem relativ hohen
Druckniveau und einem relativ starken Eingriff der ASR-
Regelung wird in der Regel auch die Fahrzeuggeschwindigkeit
relativ niedrig sein, wodurch die vorstehende Bedingung
erfüllt wird.
Weiterhin darf das ASR nur an einem der beiden Rädern der
sekundären Antriebsachse aktiv sein, daß bedeutet an den
Räder 3 und 4 nach der eingangs eingeführten Definition
(Rad1 = links vorne, Rad 2 = rechts vorne, Rad3 = rechts
hinten, Rad4 = links hinten), welche im folgenden
beibehalten wird. Diese Forderung wird bei Erfüllung des
Kriteriums einer geringen Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit
(Schritt 10) im Schritt 11 mit der Abfrage "ASR an Rad3
nicht aktiv oder ASR an Rad4 nicht aktiv" geprüft.
Wird die Bedingung 11 erfüllt, dann schreitet die Abfrage
weiter zu Schritt 12, wo die Bedingung "ASR an Rad1 aktiv
und ASR an Rad3 aktiv" (Fall A) geprüft wird. Ist das ASR
an Rad1 und Rad3 nicht aktiv, wird die korrespondierende
Bedingung "ASR an Rad2 aktiv und ASR an Rad4 aktiv" (Fall
B) in einem anschließenden Schritt 13 überprüft. Mit den
Abfragen 12 und 13 wird das Auftreten eines Schlupfes der
diagonal gegenüberliegenden Radpaare Rad1 und Rad3 im Fall
A sowie Rad2 und Rad4 im Fall B erkannt.
Von den Rädern der primären Antriebsachse (Rad1 und Rad2)
sollte entsprechend nur am diagonal zum geregelten Rad der
sekundären Achse befindlichen Rad ein ASR-Eingriff
erfolgen. Daher werden die Bedingungen im Schritt 14 beim
Fall A - entsprechend einem ASR-geregelten Rad1 - "ASR an Rad2
nicht aktiv" und im Schritt 15 - entsprechend einem ASR-
geregelten Rad2 - gemäß Fall B "ASR an Rad1 nicht aktiv"
geprüft. Diese Forderungen können in bestimmten
Situationen, z. B. bei einem nur kurzzeitigen "Abreißen"
eines relativ gut aufliegenden Rades, nicht immer erfüllt
werden, da hier kurzzeitig eine ASR-Regelung erfolgen kann.
Deshalb wird hier bei dem Rad, welches dem hauptsächlich
geregelten Rad (Rad1 im Fall A und Rad2 im Fall B)
gegenüberliegt (Rad1 im Fall A und Rad2 im Fall B)
zumindest ein kleinerer Modelldruck gefordert. Der hier mit
"Modelldruck" bezeichnete Druck bedeutet einen für eine
bestimmte Radbremse berechneten Druck.
Sind die Bedingungen der Schritte 9, 11, 12 und 14 im Fall A
und 9, 11, 13 und 15 im Fall B erfüllt, liegen
Schlupfbedingungen einer diagonalen Achsverschränkung vor.
Diese werden im Schritt 16 erfaßt, ansonsten nicht erfaßt
(Schritt 17).
Die oben genannten Schlupfbedingungen bzw. ASR-
Regelbedingungen für eine diagonale Achsverschränkung eines
Fahrzeugs mit primärem Vorderradantrieb können
beispielsweise mit folgender Abfrage erkannt werden:
Analoge Verhältnisse ergeben sich für primären
Hinterradantrieb, wobei hier die Druckbedingungen und die
Bedingung "ASR nicht aktiv" entsprechend für die Räder der
Hinterachse (Rad 3 und 4) gelten.
Im Anschluß an das in Fig. 1 dargestellte Erfassen der
Schlupfbedingungen einer diagonalen Achsverschränkung in
einem ASR-Regelzyklus (Schritt 16), wird der Zustand einer
diagonalen Achsverschränkung vorteilhaft gemäß dem in Fig. 2
gezeigten Flußdiagramm festgestellt (Schritt 19). Sind die
Schlupfbedingungen für eine diagonale Achsverschränkung in
einem ASR-Regelungszyklus erfaßt (Schritt 20), wird ein
mitgeführter erster Zähler (ZÄHLER1), sofern der Wert des
ersten Zählers unterhalb eines bestimmten Maximalwerts
(ZÄHLER1max) ist (Schritt 21) im anschließenden Schritt 22
um 1 inkrementiert.
Im anderen Fall, wenn die Schlupfbedingungen im Schritt 20
nicht erfüllt sind und wenn der erste Zähler einen Wert
größer null(0) hat (Schritt 23), wird der erste Zähler im
anschließenden Schritt 24 um 1 dekrementiert, wobei das
Verringern bis auf den Wert null(0) durchgeführt wird.
Diese Bedingungen können zum Beispiel mit der folgenden
Abfrage erkannt werden:
An den Schritt 22 anschließend wird dann im Schritt 25
geprüft, ob der Wert des ersten Zählers einen Schwellwert
(ZÄHLER1lim1) überschreitet, welcher Schwellwert unterhalb
des Maximalwerts ZÄHLER1max liegt. Ist der erste Zähler
größer als der Schwellwert ZÄHLER1lim1, bedeutet das, daß
die genannten Bedingungen über einen bestimmten Zeitraum,
beispielsweise 0,3 bis 1,5 sec., vorzugsweise ca. 0,7 sec.,
in Folge erkannt wurden. Es wird dann davon ausgegangen,
daß die Situation einer diagonalen Achsverschränkung
erkannt wurde (Schritt 26). Dann kann ein Signal für das
Vorliegen einer diagonalen Achsverschränkung erzeugt
werden, beispielsweise kann ein spezielles Steuerbit
gesetzt werden, im anderen Fall kann es gelöscht werden.
Dies kann beispielsweise mit Hilfe der folgenden
Abfrageschritte durchgeführt werden:
Da der ZÄHLER1 bis ZÄHLER1max zählen kann und die Situation
oberhalb des Werts ZAHLER1lim1 als erkannt gilt, hat der
Mechanismus ein "Gedächtnis" von ZÄHLER1max minus ZÄHLER1lim1
mal Zykluszeit. Ein weiterer Nachlaufeffekt wird sich in
der Regel dadurch einstellen, daß die Regelphasen an der
Diagonale länger aufrecht erhalten bleiben als die
Situation der diagonalen Achsverschränkung.
Um dies zu vermeiden, wird bei einer erkannten diagonalen
Verschränkung ein zweiter Zähler (ZÄHLER2) auf einen
Startwert ZÄHLER2start gesetzt (Schritt 27). Bei nicht
erkannter diagonaler Verschränkung (Schritt 28) oder
außerhalb einer aktiven ASR-Regelung wird dieser Zähler in
einem vorgegebenen Zeitraster bis zum Wert 0 dekrementiert
(Schritt 29). Diese Zeitspanne beträgt zum Beispiel 10 sec.
Wird innerhalb dieser "Nachlaufzeit" die ASR-Regelung
aufgrund überdrehender Antriebsräder erneut aktiv und
liegen weiter die oben genannten Bedingungen vor (Schritt
30), so wird, wenn der ZÄHLER1 einen im Vergleich zu dem
Wert ZÄHLER1lim1 wesentlich niedrigeren, vorzugsweise einen
um 80 bis 90% niedrigeren, Wert, ZÄHLER1lim2 erreicht hat
(Schritt 31), das Steuerbit bereits gesetzt (Schritt 32)
Im anderen Fall erfolgt eine Rückkehr in das ASR-
Hauptprogramm (Schritt 33). Die Erkennungszeit reduziert
sich in dieser Situation also wesentlich. Der oben genannte
Nachteil wird damit zuverlässig vermieden.
Mit Hilfe der folgenden Abfrage können diese Bedingungen
(Zähler2) zum Beispiel erkannt werden:
Nach der Erfindung können vorteilhaft sämtliche zuvor
dargestellten Schritte durch eine programmgesteuerte
Schaltung als entsprechende Programmschritte oder durch ein
Unterprogramm innerhalb eines ASR-Systems realisiert
werden.
Die Schritte können aber ebenso mit Hilfe einer
Schaltungsanordnung realisiert werden. In Fig. 3 ist das
Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung dargestellt,
welche beispielhaft die wesentlichen
elektrischen/elektronischen Komponenten einer
Ausführungsform zum Erfassen einer diagonalen
Achsverschränkung gemäß der Erfindung zeigt.
Wesentlich für die Erfindung ist die erste
Ermittlungsschaltung 40. Der ersten Ermittlungsschaltung 40
sind eine erste, zweite, dritte und vierte
Auswertungsschaltung 41, 42, 43, 44 zur Auswertung eines
Schlupfs der Räder an der sekundären Achse (Schaltung 41),
der Räder der jeweils zwei diagonal gegenüberliegenden
Radpaare (Schaltung 42 und 43), und der Räder an der
primären Achse (Schaltung 44), zugeordnet. Eingänge
45, 46, 47, 48 der Auswertungsschaltungen 41, 42, 43, 44 sind
verbunden mit entsprechenden Ausgängen 49, 50, 51, 52 einer
Erfassungsschaltung 54 zu Erfassung des gemessenen
Drehverhaltens bzw. Drehverhaltensänderungen bzw.
Antriebsschlupfs der einzelnen, angetriebenen Räder. Die
erste Ermittlungsschaltung 40 weist ferner einen Integrator
55 und einen Signalerzeuger 56 auf. Wenn auf Grundlage der
Auswertung durch die erste, zweite, dritte und vierte
Auswertungsschaltung Eingänge 45, 46, 47, 48 der
Auswertungsschaltungen 41, 42, 43, 44 typische
Schlupfbedingungen für eine diagonale Achsverschränkung
über einen vorbestimmten Zeitraum mit Hilfe des Integrators
55 erkannt wurden, wird mit Hilfe des Signalerzeugers 56
ein Signal erzeugt und über einen Ausgang 57 des
Signalerzeugers 56 einem Eingang 58 einer Regelschaltung 59
zugeführt, um einen entsprechenden ASR-Regelungseingriff
auszulösen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist es
vorgesehen, daß der ersten Ermittlungsschaltung 40 eine
zweite Ermittlungsschaltung 60 zugeordnet ist, für die
Ermittlung einer Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit anhand
gemessener Werte, und daß die erste Ermittlungsschaltung 40
einen Vergleicher 61 aufweist, welcher Vergleicher 61 einen
Eingang 62 für ein aus einem Ausgang 63 der zweiten
Ermittlungsschaltung 60 kommendes Signal für die ermittelte
Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit aufweist. Mit Hilfe des
Vergleichers 61 wird die ermittelte
Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit mit einem vorbestimmten
Grenzwert verglichen. Der Vergleicher ist hier über einen
Ausgang 64 mit einem Eingang 65 der Auswertungsschaltung 41
verbunden und erzeugt direkt oder über hier nicht näher
dargestellte, weitere Schaltungen ein Signal, damit die
Auswertung durch die Auswertungsschaltungen 41, 42, 43, 44 nur
erfolgt, wenn die Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit kleiner
als der vorgegebene Grenzwert ist. In diesem Fall wird die
ersten Ermittlungsschaltung ein Signal für das Vorliegen
einer diagonalen Achsverschränkung nur dann erzeugen, wenn
die ermittelte Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit den
vorbestimmten Wert unterschreitet, daß bedeutet
insbesondere im Fall einer Fahrsituation im "schwierigen"
Gelände bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten.
Claims (18)
1. Verfahren zur Fahrzeugregelung, insbesondere zur
Antriebsschlupfregelung (ASR),
dadurch gekennzeichnet,
daß eine diagonale Achsverschränkung ermittelt wird und
als Regelgröße ausgewertet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß nach der Ermittlung der diagonalen
Achsverschränkung mit Mitteln der Fahrzeugregelung die
Wirkung einer teilweisen oder vollständigen Sperrung
eines Mitten-, Vorderachs- und/oder
Hinterachsdifferentials erzielt wird und/oder daß ein
Mitten-, Vorderachs- und/oder Hinterachsdifferential
mit Hilfe einer gegebenenfalls vorhandenen
Differentialsperre teilweise oder vollständig gesperrt
wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß nach der Ermittlung der diagonalen
Achsverschränkung, ein entsprechend der geforderten
Traktion mittleres Bremsdruckniveau an den Radbremsen
der geregelten Räder bei einem minimalen
Antriebsschlupf eingestellt und für einen bestimmten
Zeitraum gehalten wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß nach der Ermittlung der diagonalen
Achsverschränkung zusätzlich eine Absenkung der
Regelschwelle des Antriebsschlupfregelsystems erfolgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die ermittelte diagonale Achsverschränkung als
Regelgröße ausgewertet wird und/oder eine entsprechende
Regelungsfunktion der Fahrzeugregelung nur dann in
Funktion gesetzt wird, wenn die
Fahrzeuggeschwindigkeit, insbesondere eine berechnete
oder geschätzte Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit, einen
vorgegebenen Fahrzeuggeschwindigkeits-Grenzwert,
vorzugsweise im Bereich von 3 bis 15 km/h,
unterschreitet.
6. Verfahren zum Erkennen einer diagonalen
Achsverschränkung von einem Fahrzeug mit Allradantrieb
und einer Fahrzeugregelung, insbesondere
Antriebsschlupfregelung (ASR),
dadurch gekennzeichnet,
daß die diagonale Achsverschränkung auf Grundlage des
Radschlupfs, des Drehverhaltens und/oder von
Drehverhaltensänderungen der einzelnen, angetriebenen
Räder ermittelt wird.
7. Verfahren zum Erkennen einer diagonalen
Achsverschränkung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Drehverhalten der einzelnen, angetriebenen
Räder gemessen und zur Ermittlung des Antriebsschlupfs
und anderer Regelgrößen ausgewertet wird und daß eine
diagonale Achsverschränkung auf Grundlage eines über
einen vorgegebenen Grenzwert liegenden Antriebsschlupfs
der einzelnen Räder ermittelt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine diagonale Achsverschränkung auf Grundlage des
Drehverhaltens und/oder von Drehverhaltensänderungen
von mindestens zwei transversal gegenüberliegenden
Rädern sowie von zwei jeweils diagonal
gegenüberliegenden Radpaaren ermittelt wird.
9. Verfahren nach einem Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine diagonale Achsverschränkung dann ermittelt
wird, wenn bestimmte Antriebsschlupfbedingungen für
einen vorbestimmten Zeitraum erfüllt sind.
10. Verfahren nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine diagonale Achsverschränkung dann erfaßt wird,
wenn die folgenden Bedingungen für einen vorbestimmten
Zeitraum erfüllt sind, daß
- a) an der sekundären Achse nur an einem Rad ein über einen vorgegebenen Grenzwert liegender Antriebsschlupf vorliegt,
- b) an beiden von zwei sich diagonal gegenüberliegenden Rädern eines Radpaares ein über dem vorgegebenen Grenzwert liegender Antriebsschlupf vorliegt und
- c) ein unter dem vorgegebenen Grenzwert liegender Antriebsschlupf an einem ersten Rad der primären Achse vorliegt, welches erste Rad einem zweiten Rad der primären Achse mit einem über den vorgegebenen Grenzwert liegenden Antriebsschlupf gegenüberliegt oder zumindest ein geringerer Bremsdruck, im Vergleich zu dem zweiten Rad der primären Achse mit einem über den vorgegebenen Grenzwert liegenden Antriebsschlupf, in der Radbremse des ersten Rads der primären Achse vorliegt, welches erste Rad dem zweiten Rad der primären Achse mit einem über den vorgegebenen Grenzwert liegenden Antriebsschlupf gegenüberliegt.
11. Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Zustand einer diagonalen Achsverschränkung dann
ermittelt wird, wenn die Bedingungen a) bis c) für
einen Zeitraum von 0,3 bis 1,5 sec. erfüllt sind.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine diagonale Achsverschränkung dann ermittelt
wird, wenn die bestimmten Antriebsschlupfbedingungen
für einen relativ kurzen Zeitraum, vorzugsweise 50 bis
200 msec., erfüllt sind und wenn die davor zuletzt
ermittelte diagonale Achsverschränkung höchstens einige
Sekunden, vorzugsweise 5 bis 15 sec., zurück liegt.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Antriebsschlupf, bezogen auf die
Radumdrehungsgschwindigkeit des durchdrehenden Rads, in
der Größenordnung zwischen 10 km/h bis 40 km/h, als
Antriebsschlupf-Grenzwert vorgegeben wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Antriebsschlupf-Grenzwert an einem Rad als
überschritten gilt, wenn ein Regelvorgang des
Antriebsschlupfregelsystems an dem jeweiligen Rad
einsetzt oder anhält.
15. Verfahren zur Fahrzeugregelung, insbesondere zur
Antriebsschlupfregelung (ASR),
dadurch gekennzeichnet,
daß die diagonale Achsverschränkung ermittelt wird mit
Hilfe eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 6 bis
14.
16. Schaltungsanordnung zum Erkennen einer diagonalen
Achsverschränkung von einem Fahrzeug mit Allradantrieb
und einem Antriebsschlupfregelsystem, welches Fahrzeug
eine Erfassungsschaltung aufweist, zur Erfassung von
gemessenen Drehverhaltensänderungen der angetriebenen
Räder,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schaltungsanordnung eine erste
Ermittlungsschaltung (40) aufweist, zum Ermitteln einer
diagonalen Achsverschränkung des Fahrzeug auf Grundlage
der von der Erfassungsschaltung (54) erfaßten
Drehverhaltensänderungen der angetriebenen Räder.
17. Schaltungsanordnung nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß die erste Ermittlungsschaltung (40) eine erste
Auswertungsschaltung (41), zur Auswertung eines
Schlupfs der Räder an der sekundären Achse aufweist,
daß die erste Ermittlungsschaltung (40) eine zweite und
eine dritte Auswertungsschaltung (42, 43) aufweist, zur
Auswertung eines Schlupfs der Räder der jeweils zwei
diagonal gegenüberliegenden Radpaare, daß die erste
Ermittlungsschaltung (40) eine vierte
Auswertungsschaltung (44) aufweist, zur Auswertung
eines Schlupfs der Räder an der primären Achse, und daß
die erste Ermittlungsschaltung (40) einen Integrator
(55) und einen Signalerzeuger (56) aufweist, zur
Erzeugung eines Signals, wenn mit Hilfe der Auswertung
durch die erste, zweite, dritte und vierte
Auswertungsschaltung (41, 42, 43, 44) über einen
vorbestimmten Zeitraum bestimmte, für eine diagonale
Achsverschränkung typische Schlupfbedingungen erkannt
werden.
18. Schaltungsanordnung nach Anspruch 16 oder 17,
dadurch gekennzeichnet,
daß der ersten Ermittlungsschaltung (40) eine zweite
Ermittlungsschaltung (60) zugeordnet ist, für die
Ermittlung einer Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit anhand
gemessener Werte, und daß die erste
Ermittlungsschaltung (40) einen Vergleicher (61)
aufweist, um die ermittelte
Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit mit einem vorbestimmten
Grenzwert zu vergleichen und wobei die erste
Ermittlungsschaltung (40) ein Signal für das Vorliegen
einer diagonalen Achsverschränkung nur dann erzeugt,
wenn die ermittelte Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit den
vorbestimmten Wert unterschreitet.
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