DE3838709A1 - Antriebsanordnung fuer ein kraftfahrzeug - Google Patents
Antriebsanordnung fuer ein kraftfahrzeugInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für ein
Kraftfahrzeug mit selbsttätiger Umschaltung von Zweiradan
trieb auf den Vierradantrieb in Abhängigkeit vom Schlupf der
beiden dauernd angetriebenen Räder.
Es ist bereits bekannt, den Schlupf der beiden dauernd ange
triebenen Räder durch Drehzahlvergleich dieser dauernd ange
triebenen Räder mit den fallweise zuschaltbaren Rädern zu
bestimmen und dann bei erhöhtem Schlupf der dauernd
angetriebenen Räder die Umschaltung auf Vierradantrieb
vorzunehmen (FISITA Belgrad 2.-6. Juni 1986, Proceedings,
Band 2, Seiten 277-283). Ist auf Vierradantrieb umgeschaltet,
so müssen die zugeschalteten Räder in kurz aufeinanderfolgenden
Abständen mechanisch vom Antrieb getrennt werden, um jeweils
erneut durch Drehzahlvergleich der dauernd angetriebenen Räder
mit den zuschaltbaren Rädern festzustellen, ob der Schlupf
der dauernd angetriebenen Räder noch so groß ist, daß sich
der Vierradantrieb rechtfertigt. Ohne diese mechanische Tren
nung vom Antrieb ist ja keine Drehzahldifferenz zwischen den
dauernd angetriebenen und den zuschaltbaren Rädern vorhanden,
es sei denn, es wäre im Antriebsstrang zu den zuschaltbaren
Rädern ein Ausgleichgetriebe oder eine Flüssigkeitsreibungs
kupplung eingebaut. Das kurz aufeinanderfolgende Zu- und Ab
schalten der zuschaltbaren Räder stellt besondere Anforderun
gen an die Trennkupplung, und ein Ausgleichgetriebe od.dgl.
erhöht den technischen Aufwand und ist in manchen Fällen nicht
gerechtfertigt.
Demnach liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, diese Mängel
zu beseitigen und die eingangs geschilderte Antriebsanordnung
so zu verbessern, daß sich bei vergleichsweise einfacher
Konstruktion ein häufiges Umschalten vom Vierrad- auf Zweirad
antrieb und umgekehrt zu Meßzwecken bzw. zum Drehzahlvergleich
erübrigt.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß mit
Hilfe zweier je einem der beiden dauernd angetriebenen Räder
zugeordneten Sensoren die Drehzahldifferenz dieser Räder
laufend gebildet und einem Rechner zugeleitet wird, der für
den Zwei- und Vierradantrieb je eine fahrzeugspezifische Kenn
zahldifferenz eingespeichert hat und die zugeleitete Drehzahl
differenz in Abhängigkeit vom jeweiligen Antriebszustand mit
einer dieser Kenndrehzahldifferenzen vergleicht, wobei der
Antrieb mittels eines dem Rechner nachgeschalteten Stell
gliedes von Zweiradantrieb auf Vierradantrieb bzw. von Vier
radantrieb auf Zweiradantrieb umschaltbar ist, wenn der Ver
gleich ein Überschreiten der dem Zweiradantrieb zugeordneten
Kenndrehzahldifferenz bzw. ein Unterschreiten der dem Vier
radantrieb zugeordneten Kenndrehzahldifferenz ergibt.
Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß während
jeder Fahrt Drehzahldifferenzen zwischen den beiden dauernd
angetriebenen Rädern der betreffenden Achse auftreten, daß
die Größe dieser Drehzahldifferenzen aber auf trockener
Fahrbahn mit hohem Straßenreibbeiwert wesentlich geringer
ist als beispielsweise auf nasser Fahrbahn mit geringerem
Reibbeiwert oder auf trockener Fahrbahn mit großer dynamischer
Achslastverlagerung, d. h. mit erhöhtem Schlupf. Die im
Rechner gespeicherten Kenndrehzahldifferenzen stellen nun
empirisch ermittelte Kennwerte für die Fahrverhältnisse dar,
unter denen der Schlupf Grenzwerte einnimmt, bei denen gerade
noch ohne Zuschalten der beiden anderen Räder gefahren bzw.
nach Vierradantrieb wieder auf Zweiradantrieb umgeschaltet
werden kann. Es bedarf also keines Vergleiches der Drehzahl
der dauernd angetriebenen Räder mit jener der zuschaltbaren
Räder, und es erübrigt sich auch daher eine häufige Unter
brechung des Vierradantriebes zu Meßzwecken.
Bekanntlich treten beim Kurvenfahren an den beiden Rädern
einer Achse verschiedene Drehzahlen auf, ohne daß diese Dreh
zahldifferenzen durch verschiedene Straßenreibbeiwerte be
dingt wären. Um dieser Tatsache, insbesondere beim Befahren
längerer Kurven, Rechnung zu tragen, kann ein mit dem Rechner
verbundener Sensor für den Lenkwinkel vorgesehen und die
Drehzahldifferenz der beiden dauernd angetriebenen Räder in
Abhängigkeit vom Lenkwinkel korrigierbar sein.
Um die Häufigkeit des Umschaltens von Zweirad- auf Vierradan
trieb und umgekehrt auf das Mindestmaß zu verringern, ist
ein mit dem Rechner verbundener Sensor für den Lastzustand
des Kraftfahrzeugmotors vorgesehen, wobei der Rechner im
Schubbetrieb des Kraftahrzeuges oder bei vom Motor gelöstem
Antriebsstrang den vorher eingenommenen Schaltzustand beibe
hält.
Wie bereits erwähnt, ändern sich auch die Drehzahldifferenzen
der Räder der dauernd angetriebenen Achse, wenn auf trockener
Fahrbahn eine höhere dynamische Achslastverlagerung auftritt.
Um diese Tatsache zu berücksichtigen, sind die Kenndrehzahl
differenzen mit Hilfe von Achslastsensoren veränderbar.
In weiterer Ausbildung der Erfindung sind schließlich ein
Sensor für die Bremsbetätigung und ein weiterer für die Fahrge
schwindigkeit mit dem Rechner verbunden, so daß bei Vierrad
antrieb und Überschreiten einer vorgegebenen Grenzgeschwindig
keit der Vierradantrieb bei Bremsbetätigung auf Zweiradantrieb
umschaltbar ist.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einem Ausfüh
rungsbeispiel dargestellt, und zwar zeigen
Fig. 1 eine Antriebsanordnung im Schema und
Fig. 2 das zugehörige Flußdiagramm.
Vom Motor 1 werden über eine Fahrkupplung 2 und ein Ge
schwindigkeitswechselgetriebe 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 Antriebs
strang 6 ist eine Trennkupplung 9 zum Umschalten von Zweirad
antrieb 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 Brems
betätigung 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 Entschei
dungslogikschleife b, zu der die Daten von 15 abgefragt wer
den, 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 v o . 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 Hauptpro
gramm zurückgeschaltet, wenn ja, gibt der Rechner 11 dem
Stellglied 10 den Schaltbefehl zum Umschalten auf den Zwei
radantrieb (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 f 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 Δ n und
des Einschlages α des Lenkrades. Aus diesen in der Stufe
h erfaßten Daten bildet der Rechner in der Stufe i einen
aufgrund des Lenkwinkels korrigierten Wert Δ n L für die Dreh
zahldifferenz, welcher Wert den weiteren Berechnungen zugrunde
gelegt 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 1
und K 2 aus je einer fahrzeugspezifischen Größe C 1 bzw. C 2
und dem korrigierten Wert Δ n l gebildet, wobei der Wert K 1
der Wert ist, der für das Einlegen des Vierradantriebes zu
berücksichtigen ist und der Wert K 2 den entsprechenden Wert
für das Einlegen des Zweiradantriebes bildet. Die beiden
Berechnungsstufen wurden mit 1 und n bezeichnet. Ist der
Vierradantrieb eingelegt und also der Wert K 2 zu berück
sichtigen, wird in einer Logikstufe n festgestellt, ob die
vorgegebene kritische Drehzahl größer ist als dieser Wert
K 2. Trifft dies zu, bleibt der Vierradantrieb eingelegt und
der Rechner startet den nächsten Programmablauf. Wenn nein,
kann zunächst festgestellt werden, ob momental ein Schalt
befehl 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 o
mit einem Vorgabewert verglichen wird. Ist dieser Wert größer
als der Vorgabewert T 0, dann wird in einer nächsten Stufe
p der Wert T für das Programm auf Null gesetzt und der
Schaltbefehl "auf Zweiradantrieb schalten" (q) erteilt.
Wurde in der Schleife k festgestellt, daß der Vierradan
trieb nicht eingelegt ist, wird in einer Logikschleife r wieder
festgestellt, ob Δ n größer ist als der errechnete Wert K 1.
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 T 0 ist, T auf
0 gesetzt und in einer Stufe s der Befehl zum Einlegen des
Vierradantriebes gegeben. Wenn in der Logikschleife r festge
stellt wurde, daß die korrigierte Drehzahldifferenz größer
als K 1 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.
Claims (5)
1. Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug mit selbsttä
tiger Umschaltung von Zweiradantrieb auf Vierradantrieb in
Abhängigkeit vom Schlupf der beiden dauernd angetriebenen
Räder, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe zweier je einem
der beiden dauernd angetriebenen Räder (5) zugeordneten Sen
soren (12) die Drehzahldifferenz dieser Räder (5) laufend
gebildet und einem Rechner (11) zugeleitet wird, der für den
Zwei- und Vierradantrieb je eine fahrzeugspezifische Kenndreh
zahldifferenz eingespeichert hat und die zugeleitete
Drehzahldifferenz in Abhängigkeit vom jeweiligen Antriebs
zustand mit einer dieser Kenndrehzahldifferenzen vergleicht,
wobei der Antrieb mittels eines dem Rechner (11) nachge
schalteten Stellgliedes (10) von Zweiradantrieb auf Vier
radantrieb bzw. von Vierradantrieb auf Zweiradantrieb um
schaltbar ist, wenn der Vergleich ein Überschreiten der dem
Zweiradantrieb zugeordneten Kenndrehzahldifferenz bzw. ein
Unterschreiten der dem Vierradantrieb zugeordneten
Kenndrehzahldifferenz ergibt.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß ein mit dem Rechner (11) verbundener Sensor (13) für den
Lenkwinkel vorgesehen und die Drehzahldifferenz der beiden
dauernd angetriebenen Räder (5) in Abhängigkeit vom Lenkwinkel
korrigierbar ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß ein mit dem Rechner (11) verbundener Sensor (14) für den
Lastzustand des Kraftfahrzeugmotors (1) vorgesehen ist, wobei
der Rechner (11) im Schubbetrieb des Kraftfahrzeuges oder
bei vom Motor (1) gelöstem Antriebsstrang (6) den vorher
eingenommenen Schaltzustand beibehält.
4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kenndrehzahldifferenzen mit Hilfe von Achslastsen
soren veränderbar sind.
5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Sensor (15) für die Bremsbetätigung und ein weiterer
(16) für die Fahrgeschwindigkeit mit dem Rechner (11) verbunden
sind, so daß bei Vierradantrieb und Überschreiten einer vorge
gebenen Grenzgeschwindigkeit der Vierradantrieb bei Brems
betätigung auf Zweiradantrieb umschaltbar ist.
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