DE102007028277A1

DE102007028277A1 - Car has main drive axle and axle automatically connected to drive, control system determining when slip of wheels on main axle exceeds threshold and reducing rpm, second axle being connected to drive if slip remains above threshold

Info

Publication number: DE102007028277A1
Application number: DE200710028277
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl.-Ing. Frey; Ralf Dipl.-Ing. Kaufmann; Jens Dipl.-Ing. Luckmann; Martin Dipl.-Ing. Minet
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2007-06-20
Filing date: 2007-06-20
Publication date: 2008-01-24

Abstract

The car has a main drive axle (2) and a second axle (8) which can be automatically connected to a drive. A drive slip control system (ASR) determines slip of the wheels (3, 4) on the main axle and, if this exceeds a threshold value, reduces their rpm. If the slip remains above the threshold the second axle is automatically connected to the drive.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kraftfahrzeug mit einer Hauptantriebsachse sowie einer automatisch zuschaltbaren Antriebsachse.The The invention relates to a motor vehicle with a main drive axle and an automatically engageable drive axle.

Derartige Fahrzeuge sind beispielsweise aus der EP 0 936 978 B1 bekannt. Nach dieser Druckschrift werden für die Steuerung der zuschaltbaren Antriebsachse umfangreiche Parameter ermittelt und ausgewertet, um die zuschaltbare Antriebsachse zu optimalen Zeitpunkten wirksam werden zu lassen. Unter anderem werden beispielsweise die Lenkwinkel erfasst, um in Abhängigkeit vom jeweiligen Istwert des Lenkwinkels die zu erwartenden Drehzahldifferenzen zwischen den Fahrzeugrädern auf der Kurvenaußenseite und den Fahrzeugrädern auf der Kurveninnenseite abzuschätzen. Außerdem werden mittels Drehzahlsensoren die Drehzahlen angetriebener und nicht angetriebener Räder erfasst, so dass der Schlupf der angetriebenen Räder ermittelt werden kann. Des Weiteren wird die Achslastverteilung sensorisch erfasst, um den Vortriebsbeitrag der angetriebenen Räder abschätzen zu können. Insgesamt ist also eine aufwändige Steuerung und Sensorik für die zuschaltbare Antriebsachse vorgesehen. Damit muss eine prinzipielle Störanfälligkeit der Antriebssteuerung in Kauf genommen werden.Such vehicles are for example from the EP 0 936 978 B1 known. According to this document extensive parameters are determined and evaluated for the control of the switchable drive axle, to take effect the switchable drive axle at optimal times. Among other things, for example, the steering angle are detected to estimate the expected speed differences between the vehicle wheels on the outside of the curve and the vehicle wheels on the inside of the curve depending on the actual value of the steering angle. In addition, the rotational speeds of driven and non-driven wheels are detected by means of rotational speed sensors, so that the slip of the driven wheels can be determined. Furthermore, the axle load distribution is detected by sensors in order to be able to estimate the propulsion contribution of the driven wheels. Overall, therefore, a complex control and sensor for the switchable drive axle is provided. Thus, a fundamental susceptibility to failure of the drive control must be taken into account.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, die Steuerung einer automatisch zuschaltbaren Antriebsachse deutlich zu vereinfachen.task The invention is now the control of an automatically switchable Significantly simplify drive axle.

Diese Aufgabe wird bei einem Kraftfahrzeug der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Antriebsschlupfregelsystem den Antriebsschlupf der Antriebsräder der Hauptantriebsachse ermittelt und dann, wenn eines der Antriebsräder der Hauptantriebsachse einen Antriebsschlupfwert oberhalb eines ersten Schlupfschwellenwertes aufweist, in einer ersten Stufe die Drehzahl dieses Antriebsrades über ein Antriebsschlupfregelsystem des Fahrzeugs beispielsweise durch eine Reduzierung des Antriebsmoments des Fahrzeugmotors und/oder einen radindividuellen Bremseingriff verringert wird, und dann, wenn der Antriebsschlupfwert dieses Antriebsrades nach der Durchführung der ersten Stufe oberhalb eines zweiten Schlupfschwellenwertes liegt, in einer zweiten Stufe die automatische Zuschaltung der zuschaltbaren Antriebsachse erfolgt.These Task is in a motor vehicle of the type specified according to the invention thereby solved, that a traction control system, the traction of the drive wheels of the Main drive axle determined and then, if one of the drive wheels of the Main drive axle a drive slip value above a first Has slip threshold, in a first stage, the speed of this Drive wheel over a traction control system of the vehicle, for example a reduction of the drive torque of the vehicle engine and / or a wheel-specific brake intervention is reduced, and then, if the drive slip value of this drive wheel after performing the first level is above a second slip threshold, in a second stage, the automatic connection of the switchable Drive axle takes place.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, dass diese von einer Antriebsschlupfregelsystem ohnehin überwachten Antriebsschlupfwerte auch zur Steuerung der zuschaltbaren Antriebsachse in einem zweistufigen Verfahren genutzt werden können: zunächst wird in der ersten Stufe die Drehzahl des Antriebsrades reduziert, dessen Antriebsschlupfwert oberhalb des ersten Schlupfschwellenwertes liegt. Sollte dies die Traktion des Fahrzeugs nicht ausreichend verbessern bzw. den Antriebsschlupfwert nicht ausreichend verringern, wird in der zweiten Stufe die zuschaltbare Antriebsachse zugeschaltet, um auch die Räder der zuschaltbaren Antriebsachse zum Beschleunigen des Fahrzeugs zu nutzen. Dabei wird die vom Fahrzeugmotor bereitgestellte Antriebskraft auch auf die Räder der zuschaltbaren Antriebsachse übertragen.The The invention is based on the general idea that these are from a Traction control system anyway monitored traction also for controlling the switchable drive axle in a two-stage Procedure can be used: first In the first stage, the speed of the drive wheel is reduced, its drive slip value above the first slip threshold value lies. Should this not suffice the traction of the vehicle or insufficiently reduce the drive slip value in the second stage the switchable drive axle is switched on, around the wheels too the switchable drive axle for accelerating the vehicle to use. Thereby, the driving force provided by the vehicle engine becomes also on the wheels transmitted the switchable drive axle.

Es ist vorteilhaft, wenn die in der zweiten Stufe zugeschaltete zuschaltbare Antriebsachse wieder in einen nicht angetriebenen Zustand geschaltet wird, wenn der Antriebsschlupfwert desjenigen Antriebsrades der Hauptantriebsachse, das die Zuschaltung der zuschaltbaren Antriebsachse verursacht hat, unter einen dritten Schlupfschwellenwert gesunken ist. Dadurch wird die zuschaltbare Antriebsachse nur so lange zum Antrieb verwendet, wie dies notwendig ist, wodurch Kraftstoff eingespart werden kann.It is advantageous if the switched on in the second stage switchable Drive axle is switched back to a non-driven state, if the drive slip value of that drive wheel of the main drive axle, which caused the connection of the switchable drive axle, has fallen below a third slip threshold. This will the switchable drive axle is only used for the drive as long as as necessary, which can save fuel.

Weiterhin kann die Zuschaltung der zuschaltbaren Antriebsachse in der zweiten Stufe nur dann erfolgen, wenn die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit unter einem Geschwindigkeitsschwellenwert liegt. Auf diese Weise wird erreicht, dass das Zuschalten der zuschaltbaren Antriebsachse auf Anfahrvorgänge und Fahrten mit kleiner Fahrzeuglängsgeschwindigkeit, beispielsweise im Gelände außerhalb befestigter Straßen- wie z.B. im bei Baustellenbereich – beschränkt wird.Farther can the connection of the switchable drive axle in the second Stage only take place when the vehicle's longitudinal speed under a Speed threshold is. In this way it is achieved that the connection of the switchable drive axle on starting operations and Rides with small vehicle longitudinal speed, for example, in the field outside paved road such as. in construction site area - is limited.

Im Übrigen kann gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform zusätzlich vorgesehen sein, dass die zuschaltbare Antriebsachse auch manuell zuschaltbar ist. Dies kann insbesondere dann von Vorteil sein, wenn das Fahrzeug in für den Fahrer im Voraus erkennbar schwierigem Gelände anfahren oder weiterfahren soll.Incidentally, can according to a another preferred embodiment additionally be provided that the switchable drive axle also manually is switchable. This can be particularly advantageous if the vehicle in for approach the driver in advance recognizably difficult terrain or drive on should.

Ferner wird hinsichtlich bevorzugter Merkmale der Erfindung auf die Ansprüche und die nachfolgende Erläuterung der Zeichnung verwiesen, anhand der eine besonders bevorzugte Ausführungsform näher beschrieben wird.Further with regard to preferred features of the invention to the claims and the following explanation referred to the drawing, based on a particularly preferred embodiment described in more detail becomes.

Schutz wird nicht nur für angegebene oder dargestellte Merkmalskombinationen sondern auch für prinzipiell beliebige Kombinationen der angegebenen oder dargestellten Einzelmerkmale beansprucht.protection will not only for indicated or illustrated feature combinations but also in principle any combination of the specified or illustrated individual features claimed.

In der Zeichnung zeigen:In show the drawing:

1 einen stark schematisierter Darstellung eines Kraftfahrzeuges mit einer Hauptantriebsachse sowie einer zuschaltbaren weiteren Antriebsachse und einem Antriebsschlupfregelsystem und 1 a highly schematic representation of a motor vehicle with a main drive shaft and a switchable further drive axle and a traction control system and

2 ein Ablaufdiagramm für ein Verfahren zur Zu- bzw. Abschaltung einer zuschaltbaren Antriebsachse. 2 a flowchart for a method for switching on or off a switchable drive axle.

Das dargestellte Fahrzeug besitzt eine Hauptantriebsachse 2 mit den Antriebsrädern 3 und 4, die über eine Antriebsverbindung und beispielsgemäß über ein Differential 5 und eine Kardanwelle 6 mit einem Fahrzeugmotor 7 antriebsverbunden ist. Des Weiteren besitzt das Fahrzeug 1 eine antriebsmäßig zuschaltbare Antriebsachse 8 mit Rädern 9 und 10, die im dargestellten Beispiel lenkbar und an der Vorderachse angeordnet sind. Die Räder 9 und 10 werden antriebswirksam, wenn eine ansteuerbare Kupplung 15 eine Antriebsverbindung zwischen dem Fahrzeugmotor 7 bzw. einem dem Fahrzeugmotor 7 zugeordneten Antriebsstrangteil – wie z.B. der Antriebswelle – und der zuschaltbaren Antriebsachse 8 herstellt. Die Kupplung 15 kann manuell betätigt werden, so dass der Fahrer den Antrieb der Vorderräder 9 und 10 manuell über ein entsprechendes nicht näher dargestelltes Bedienelement einschalten kann.The illustrated vehicle has a main drive axle 2 with the drive wheels 3 and 4 , which via a drive connection and example, via a differential 5 and a propeller shaft 6 with a vehicle engine 7 is drive connected. Furthermore, the vehicle owns 1 a drivingly engageable drive axle 8th with wheels 9 and 10 , which are steerable in the example shown and arranged on the front axle. The wheels 9 and 10 are driving effective when a controllable clutch 15 a drive connection between the vehicle engine 7 or a vehicle engine 7 associated drive train part - such as the drive shaft - and the switchable drive axle 8th manufactures. The coupling 15 Can be manually operated, allowing the driver to drive the front wheels 9 and 10 can switch on manually via a corresponding not shown in detail control.

Das Fahrzeug 1 besitzt ein Antriebsschlupfregelsystem ASR. Jedem Rad 3, 4 und 9, 10 ist ein Drehzahlsensor 16 zugeordnet, der die jeweilige Raddrehzahl erfasst und an das Antriebsschlupfregelsystem ASR übermittelt. Das Antriebsschlupfregelsystem ASR kann weitere Umgebungs-, Fahrzeug- und/oder Fahrzustandparameter zur Verwendung bei der Regelung bzw. Steuerung erhalten, was hier aber nicht näher dargestellt ist.The vehicle 1 has a traction control system ASR. Every bike 3 . 4 and 9 . 10 is a speed sensor 16 assigned, which detects the respective wheel speed and transmitted to the traction control system ASR. The traction control system ASR may receive additional environmental, vehicle and / or driving state parameters for use in the control or regulation, which is not shown here in detail.

Das Antriebsschlupfregelsystem ASR kann den Fahrzeugmotor 7 zur Beeinflussung der Antriebskraft und/oder die den Rädern 3, 4, 9, 10 zugeordneten Radbremseinrichtungen 17, 18, 19, 20 radindividuell ansteuern. Dadurch kann für jedes der Räder 3, 4, 9, 10 ein radselektiver Bremseingriff durchgeführt werden. Die Ansteuerung der Radbremseinrichtungen 17, 18, 19, 20 bzw. des Fahrzeugmotors 7 kann direkt oder indirekt über weitere den angesteuerten Systemen zugeordnete Steuergeräte erfolgen.The traction control system ASR can be the vehicle engine 7 for influencing the driving force and / or the wheels 3 . 4 . 9 . 10 associated wheel brake 17 . 18 . 19 . 20 drive individually. This allows for each of the wheels 3 . 4 . 9 . 10 a wheel-selective braking intervention be performed. The control of the wheel brake 17 . 18 . 19 . 20 or the vehicle engine 7 can be done directly or indirectly via further the control systems associated with the controlled systems.

Das Antriebsschlupfregelsystem ASR steuert auch die Kupplung 15 an, um die zuschaltbare Antriebsachse 8 antriebsmäßig mit dem Fahrzeugmotor 7 zu verbinden oder vom Fahrzeugmotor 7 zu trennen.The traction control system ASR also controls the clutch 15 to the switchable drive axle 8th drivingly with the vehicle engine 7 to connect or from the vehicle engine 7 to separate.

Die Arbeitsweise des Antriebsschlupfregelsystem ASR wird im Folgenden anhand von 2 erläutert.The operation of the traction control system ASR is described below with reference to 2 explained.

Als Ausgangssituation sei angenommen, dass die zuschaltbare Antriebsachse 8 nicht mit dem Fahrzeugmotor 7 verbunden ist, so dass die Räder 9, 10 der zuschaltbaren Antriebsachse 8 nicht angetrieben sind.As a starting point, it is assumed that the switchable drive axle 8th not with the vehicle engine 7 connected, so the wheels 9 . 10 the switchable drive axle 8th are not driven.

Aus den Raddrehzahlen aller Räder 3, 4, 9, 10 ermittelt das Antriebsschlupfregelsystem ASR in einem ersten Verfahrensschritt 30 den radindividuellen Antriebsschlupf für die beiden Antriebsräder 3, 4 der Hauptantriebsachse 2. Anschließend werden die Antriebsschlupfwerte der beiden Antriebsräder 3, 4 der Hauptantriebsachse 2 in einem zweiten Verfahrensschritt 31 mit einem vorgegebenen ersten Schlupfschwellenwert verglichen. Sind die erfassten Antriebsschlupfwerte nicht größer als der erste Schlupfschwellenwert (nein-Verzweigung aus dem zweiten Verfahrensschritt 31), so wird das Verfahren im ersten Verfahrensschritt 30 fortgesetzt. Wenn jedoch zumindest eines der Antriebsräder 3, 4 der Hauptantriebsachse 2 einen Antriebsschlupfwert oberhalb des ersten Schlupfschwellenwertes aufweist, wird in einem dritten Verfahrensschritt 32 als Reaktion darauf in einer ersten Stufe die Drehzahl des betreffenden Antriebsrades 3 bzw. 4 verringert. Die erfolgt durch die Ansteuerung des Fahrzeugmotors 7 zur Reduzierung der Antriebsleistung und/oder durch das Aufbringen einer Bremskraft an diesem Antriebsrad 3 bzw. 4 der Hauptantriebsachse 2.From the wheel speeds of all wheels 3 . 4 . 9 . 10 determines the traction control system ASR in a first step 30 the wheel-individual traction for the two drive wheels 3 . 4 the main drive axle 2 , Subsequently, the drive slip values of the two drive wheels 3 . 4 the main drive axle 2 in a second process step 31 compared with a predetermined first slip threshold. If the detected drive slip values are not greater than the first slip threshold value (no branch from the second method step) 31 ), so the process in the first step 30 continued. However, if at least one of the drive wheels 3 . 4 the main drive axle 2 has a drive slip value above the first slip threshold value, in a third method step 32 in response, in a first stage, the speed of the respective drive wheel 3 respectively. 4 reduced. This is done by the control of the vehicle engine 7 for reducing the drive power and / or by applying a braking force to this drive wheel 3 respectively. 4 the main drive axle 2 ,

In einem vierten Verfahrensschritt 33 wird dann geprüft, ob der Antriebsschlupfwert des betreffenden Antriebsrades 3 bzw. 4 nach Durchführung der ersten Stufe ausreichend reduziert werden konnte und unterhalb eines zweiten Schlupfschwellenwertes liegt. Dies kann davon abhängig gemacht werden, dass seit dem ersten Systemeingriff – Reduzierung der Antriebsleistung und/oder Abbremsen des betreffenden Antriebsrades 3 bzw. 4 – eine vorgebbare Zeitspanne vergangen ist, um dieser Maßnahme der ersten Stufe eine ausreichende Zeit zu geben auch wirken zu können. Wurde der Antriebsschlupfwert unter den zweiten Schlupfschwellenwert reduziert (ja-Verzweigung aus dem vierten Verfahrensschritt 33), wird das Verfahren mit dem ersten Verfahrensschritt 30 fortgesetzt.In a fourth process step 33 is then checked whether the drive slip value of the respective drive wheel 3 respectively. 4 could be sufficiently reduced after the first stage and below a second slip threshold. This can be made dependent on the fact that since the first system intervention - reducing the drive power and / or braking of the respective drive wheel 3 respectively. 4 - A predeterminable period of time has elapsed to give this first-stage measure a sufficient amount of time to be able to act. If the drive slip value has been reduced below the second slip threshold value (yes branching from the fourth method step) 33 ), the process with the first process step 30 continued.

Sollte diese Maßnahme der ersten Stufe nicht ausreichen und der Antriebsschlupfwert dieses Antriebsrades 3 bzw. 4 nach der Durchführung der Maßnahme innerhalb der ersten Stufe oberhalb eines zweiten Schlupfschwellenwertes liegen (nein-Verzweigung aus dem vierten Verfahrensschritt 33), dann wird im fünften Verfahrensschritt 34 in einer zweiten Stufe als zusätzliche Maßnahme die automatische Zuschaltung der zuschaltbaren Antriebsachse 8 – hier der Vorderachse des Fahrzeugs 1 – durchgeführt, so dass auch die Räder 9, 10 der zuschaltbaren Vorderachse angetrieben werden. Hierfür steuert das Antriebsschlupfregelsystem ASR die Kupplung 15 zur Herstellung der Antriebsverbindung zwischen der zuschaltbaren Antriebsachse 8 und dem Fahrzeugmotor 7 an.Should this measure of the first stage not be sufficient and the drive slip value of this drive wheel 3 respectively. 4 after the implementation of the measure within the first stage are above a second slip threshold (no branch from the fourth step 33 ), then in the fifth process step 34 in a second stage as an additional measure the automatic connection of the switchable drive axle 8th - here the front axle of the vehicle 1 - performed so that the wheels too 9 . 10 the switchable front axle are driven. For this purpose, the traction control system ASR controls the clutch 15 for producing the drive connection between the switchable drive axle 8th and the vehicle engine 7 at.

Als weitere notwendige Bedingung für die Zuschaltung der zuschaltbaren Antriebsachse 8 kann im vierten Verfahrensschritt 33 zusätzlich geprüft werden, ob die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit unterhalb eines vorgegebenen Geschwindigkeitsschwellenwertes liegt. Sollte dies nicht zutreffen, wird wieder zum ersten Verfahrensschritt verzeigt, selbst wenn der Antriebsschlupf oberhalb des zweiten Schlupfschwellenwertes liegt.As a further necessary condition for the connection of the switchable drive axle 8th can in the fourth process step 33 additionally checked whether the vehicle longitudinal speed is below a predetermined speed threshold. If this is not the case, the first step of the process is again indexed, even if the drive slip is above the second slip threshold value.

Nach Zuschaltung der zuschaltbaren Antriebsachse 8 im fünften Verfahrensschritt 34, wird anschließend im sechsten Verfahrensschritt 35 überprüft, ob der Antriebsschlupfwert der Antriebsräder 3 bzw. 4 der Hauptantriebsachse 2 unter einem dritten Schlupfschwellenwert liegen. Diese Überprüfung wird fortgesetzt, bis die Bedingung erfüllt ist. Erst dann wird die zuschaltbare Antriebsachse 8 in einem siebten Verfahrensschritt 36 Fahrzeugmotor 7 antriebsmäßig getrennt bzw. abgekoppelt, so dass die Räder 9, 10 der zuschaltbaren Antriebsachse nicht mehr angetrieben werden.After switching on the switchable drive axle 8th in the fifth process step 34 , then in the sixth step 35 Checks whether the drive slip value of the drive wheels 3 respectively. 4 the main drive axle 2 below a third slip threshold. This check continues until the condition is met. Only then is the switchable drive axle 8th in a seventh process step 36 vehicle engine 7 Driven separately or disconnected, so that the wheels 9 . 10 the switchable drive axle can no longer be driven.

Nach dem siebten Verfahrensschritt 36 beginnt das Verfahren erneut beim ersten Verfahrensschritt 30.After the seventh process step 36 the process starts again at the first step 30 ,

Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass der erste Schlupfschwellenwert und/oder der zweite Schlupfschwellenwert und/oder der dritte Schlupfschwellenwert betragsmäßig gleich groß gewählt werden können. Vorzugsweise ist jedoch der dritte Schlupfschwellenwert betragsmäßig kleiner als der erste und der zweite Schlupfschwellenwert.It It should be noted at this point that the first slip threshold and / or the second slip threshold and / or the third slip threshold in terms of amount be chosen large can. Preferably, however, the third slip threshold is smaller in magnitude as the first and second slip thresholds.

Claims

Motor vehicle with a main drive axle ( 1 . 2 ) as well as an automatically connectable drive axle ( 8th ), with a traction control system (ASR), which the drive slip of the drive wheels of the main drive axle ( 2 ) and when one of the drive wheels ( 3 . 4 ) of the main drive axle ( 2 ) has a drive slip value above a first slip threshold value, in a first stage ( 32 ) the speed of this drive wheel ( 3 respectively. 4 ), and then, when the traction value of this drive wheel ( 3 respectively. 4 ) after the first stage ( 32 ) is above a second slip threshold, in a second stage ( 34 ) the automatic connection of the switchable drive axle ( 8th ) he follows.

Motor vehicle according to claim 1, characterized in that the connection of the switchable drive axle ( 8th ) in the second stage ( 34 ) takes place when, after a vehicle system intervention to reduce the rotational speed of the drive wheel ( 3 respectively. 4 ) in the first stage ( 32 ) has passed a predetermined period of time.

Motor vehicle according to claim 1 or 2, characterized that the first and the second slip threshold can be selected to be the same size.

Motor vehicle according to one of claims 1 to 3, characterized in that in the second step ( 34 ) switchable drive axle ( 8th ) is switched back to a non-driven state when the drive slip value of the drive wheels ( 3 . 4 ) of the main drive axle ( 2 ) has dropped below a third slip threshold.

Motor vehicle according to claim 4 in conjunction with claim 3, characterized in that the third slip threshold be chosen the same size can be like the first and / or second slip threshold.

Motor vehicle according to one of claims 1 to 5, characterized in that the connection of the switchable drive axle ( 8th ) in the second stage ( 34 ) occurs only when the vehicle longitudinal speed is below a speed threshold.

Motor vehicle according to one of claims 1 to 6, characterized in that the switchable drive axle ( 8th ) is also manually switchable.