AT6550U1

AT6550U1 - Antriebsstrang eines kraftfahrzeuges mit einem sperrbaren differential

Info

Publication number: AT6550U1
Application number: AT0058302U
Authority: AT
Inventors: Michael Putz; Thomas Karrer
Original assignee: Engineering Ct Steyr Gmbh & Co
Priority date: 2002-09-03
Filing date: 2002-09-03
Publication date: 2003-12-29
Also published as: AT6550U8

Abstract

Zum Messen der Torsion eines ein Drehmoment übertragenden Antriebszuges werden Impulsfolgen verarbeitet, die von zwei an voneinander entfernten Stellen des Antriebszuges stationär angeordneten Sensoren gewonnen werden. In einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges mit einem zwei Ausgangswellen (4, 5) aufweisenden Differential (3), das mittels einer formschlüssigen Kupplung (6) sperrbar ist, sind radspezifische Drehzahlsensoren (22, 23) und eine mit diesen verbundene Steuereinheit (30) vorgesehen, in welcher das Verfahren ausgeführt und ein Lösen der Kupplung (6) befohlen wird.

Description

Die Erfindung betrifft den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges mit einem
EMI1.1
schlüssigen Kupplung sperrbar ist, wobei ein Lösen der Kupplung erfolgt, wenn das zwischen den beiden Ausgangswellen herrschende Drehmoment einen gegebenen Wert unterschreitet, insbesondere geht es um die Ermittlung dieses Drehmomentes.

Aus der WO 01/65225 A2 ist ein gattungsgemässes Messverfahren und eine Anordnung zum Messen des von einer Welle übertragenen Drehmomentes bekannt. Dazu sind in einigem Abstand voneinander zwei ortsfeste Sensoren angeordnet, die von bestimmten Mustern auf dem Umfang der Welle angesprochen werden. Die von den Sensoren kommenden Impulse werden in einem Prozessor miteinander verglichen und daraus die Verdrehung der Welle ermittelt, welche dem Drehmoment proportional ist.

Der Vergleich der Impulse setzt für diese spezielle Lösung ein unreelmässiges aber bei beiden Sensoren identisches Strichmuster und eine unveränderliche Phasenlage zwischen diesen Strichmustern voraus.

Bei den in der Praxis gängigen Verfahren sind die Muster gleichmässig über den Umfang verteilt und es werden einfach die Zeitintervalle zwi- schen jeweils zwei aufeinanderfolgenden Impulsen verglichen. Das aber bringt mit sich, dass bei Verdoppelung der Drehzahl die Differenz zwi- schen den beiden Zeitintervallen nur mehr halb so gross ist, und dass der Vergleich nur mehr halb so oft erfolgt. Das bedeutet, dass die Messgenauigkeit mit zunehmender Drehzahl stark abnimmt, sodass diese Verfahren für breitere Drehzahlbereiche nicht geeignet sind.

Grundsätzlich besteht bei formschlüssig gesperrten Differentialen das Problem, dass der Zeitpunkt deren Sperrung zwar aus den gemessenen Radschlupfen ermittelbar ist, der der Entsperrung aber aus dem im jewei- ligen Antriebszug herrschenden Drehmoment - hier Verspannung genannt - ermittelt werden muss. Bei eingerückter formschlüssiger Sperre sind die beiden Ausgangswellen ja starr miteinander verbunden. Für die Ermittlung der Radschlupf sind radspezifische Drehzahlsensoren vorgesehen.

Bei der Entspermng sind zwei Gesichtspunkte zu beachten : Einerseits wird die Sperrung nicht mehr benötigt, sobald dieses Drehmoment einen bestimmten Wert unterschreitet. Andererseits kann die Sperrung nur mit vertretbarem Kraftaufwand des Aktuators aufgehoben werden, wenn dieses Drehmoment klein genug ist. Es sind also im allgemeinen zwei verschiedene Grenzwerte zu beachten. Dazu kommt noch, dass in bestimm ten Fahrsituationen, etwa bei einseitigem Bremseingriff in Fahrzeugen mit ESP (Kurskorrektur beim Schleudern), sofortiges Entsperren gefordert ist.

Wenn ein Drehmoment definiert ist, bei dem die Sperre aufzuheben ist-es ist in der Regel klein, sogar in der Umgebung von Null-so muss das Drehmoment sehr genau gemessen werden, um ein schnelles Ausrücken

der Kupplung im richtigen Moment zu bewirken. Das Ausrücken kann dann entweder direkt durch einen Aktuator der Kupplung oder indirekt durch Zurücknehmen der Motorleistung oder eine andere zur Absenkung des Drehmomentes geeignete Massnahme erfolgen, wenn die Kupplung durch Federkraft selbsttätig ausrückt.

Zur Messung des Drehmomentes bieten sich auf einer der oder auf beiden Ausgangswellen angebrachte eigene mitdrehende Dehnungsmesssensoren
EMI3.1
werte auf möglichst einfache und billige Weise bereitzustellen Erfindungsgemäss wird das dadurch erreicht, dass radspezifische Drehzahlsensoren und eine mit diesen verbundene Steuereinheit vorgesehen sind, welche Steuereinheit aus den Impulsfolgen der radspezifischen Drehzahlsensoren das zwischen den beiden Ausgangswellen herrschende Drehmoment ermittelt und ein Lösen der Kupplung bewirkt. Dabei wird von bereits vorhandenen radspezifischen Drehzahlsensoren Gebrauch gemacht, die der Ermittlung der Radschlupfe beziehungsweise der Bereitstellung der Eingangsdaten für ABS, ASR oder ESP dienen.

Dass diese Sensoren auch zur Ermittlung des Drehmomentes herangezogen werden können, wurde nicht erkannt, wozu auch die dafür erforderliche Messgenauigkeit beigetragen haben könnte. Dank der Erfindung, insbesondere des erfindungsgemässen Messverfahrens, kann ohne irgend einen zusätzlichen apparativen Aufwand auch das Lösen der Sperre präzise herbeigeführt werden. Auch der Rechenaufwand in der Steuereinheit ist gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren minimal.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Differential ein Achsdifferential und sind die Ausgangswellen die beiden Radantriebswellen, wobei die radspezifischen Drehzahlsensoren an den radseitigen Enden der Radantriebswellen der selben Achse angeordnet sind (Anspruch 2).

In einer besonders einfachen Ausführungsform ist die Steuereinheit mit einem an der formschlüssigen Kupplung angebrachten Aktuator wirkverbunden (Anspruch 3).

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Abbildungen beschrieben und erläutert, wovon die Fig. 1 schematisch ein Beispiel eines erfindungsgemässen Antriebsstranges eines Kraftfahrzeuges und Fig. 2 ein Ablaufdiagramm zeigt In Fig. 1 ist der Motorgetriebeblock summarisch mit 1 bezeichnet und eine angetriebene Achse mit 2. Letztere hat ein Achsdifferential 3 und eine linke und eine rechte Ausgangswelle 4, 5. Das Achsdifferential 3 ist mittels einer formschlüssigen Kupplung 6, insbesondere einer Klauenoder Muffenkupplung, sperrbar. An der Kupplung 6 ist ein Aktuator 7 vorgesehen. Angetrieben wird das Achsdifferential 3 vom Motorgetriebeblock 1 über eine Gelenkwelle 8.

Gegebenenfalls folgt auf den Motorgetriebeblock 1 ein hier nur strichliert angedeutetes Verteilergetriebe 11, von dem über eine weitere Kardanwelle 14 ein weiteres Achsdifferential einer weiteren angetriebenen Achse 12 angetrieben ist.

An den äusseren Enden der Ausgangswellen 4, 5 ist jeweils ein Rad 18, 19 - hier sind es die Hinterräder - vorgesehen. Jedem dieser Räder ist ein Drehzahlsensor 22,23 zugeordnet, der ein an den äusseren Enden der

Ausgangswellen 4, 5 angebrachtes Impulsrad 20, 21 abtastet. Ähnliche Impulsräder und Sensoren können an der weiteren Achse 12 vorgesehen sein.

Einer Steuereinheit 30 werden auf Leitungen 32, 33 die Ausgangssignale der Sensoren 22, 23 zugeführt. Die Ausgangssignale der Steuereinheit 30 sind entweder über die Leitung 34 ein Betätigungssignal für den Aktuator 7 oder irgendein anderes Betätigungssignal, beispielsweise über die Leitung 35 ein Signal, das in der Motorsteuerung 36 eine Zurücknahme der Motorleistung herbeiführt. Die Steuereinheit 30 kann zugleich Steuereinheit für andere Funktionen, etwa ASR sein, im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ermittelt sie aus den Impulsen von den Sensoren 22,23 eine Verspannung zwischen den beiden Rädern 18,19 bzw. ein zwischen den beiden Sensoren 22, 23 in dem aus den beiden Ausgangswellen 4, 5 und dem Achsdifferential 3 bestehenden Antriebszug herrschenden Drehmoment.

Diese Ermittlung erfolgt nach dem erfindungsgemässen Verfahren, siehe Fig. 2. Die von den Drehzahlsensoren 22, 23 erzeugten Impulse werden dadurch ausgewertet, dass die jeweilige Zeitdifferenz zwischen den Impulsen, genannt Zeitintervall 1 und Zeitintervall 2, ermittelt wird. Zur Ermittlung des Zeitintervalles wird ein Uhrimpulse erzeugender Uhrgenerator, wie er heute in jedem Prozessor vorhanden ist, herangezogen. Um nur gültige Werte zu erhalten, wird jeweils das letzte Zeitintervall gespeichert. Diese Zeitintervalle werden dann mit dem Quadrat der den Drehzahlen des Antriebszuges proportionalen Grössen (v ;, Vz) multipliziert.

Aus diesen beiden Produkten wird sodann die Differenz ermittelt, mit einer Konstanten multipliziert und die so erhaltenen Werte aufsummiert.

Durch geeignete Wahl der Konstanten kann die Torsion in der Dimension

Winkelgrade, Weg oder Bogenmass, und weiter in der Dimension Drehmoment (Newtonmeter) oder maximale Spannung angegeben werden.

Einer der so gewonnenen Werte wird dann in einer in Fig. 2 nicht mehr berücksichtigten Steuereinheit in einen Befehl zum Ausrücken der Kupplung umgesetzt.

Claims

Ansprüche 1. Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges mit einem zwei Ausgangswellen (4, 5) aufweisenden Differential (3), das mittels einer formschlüssigen Kupplung (6) sperrbar ist, wobei ein Lösen der Kupplung erfolgt, wenn das zwischen den beiden Ausgangswellen (4, 5) herrschende Drehmoment einen gegebenen Wert unterschreitet, dadurch gekennzeichnet, dass radspezifische Drehzahlsensoren (22, 23) und eine mit diesen verbundene Steuereinheit (30) vorgesehen sind, welche Steuereinheit aus den Impulsfolgen der radspezifischen Drehzahlsensoren (22, 23) das zwischen den beiden Ausgangswellen (4, 5) herrschende Drehmoment ermittelt und ein Lösen der Kupplung (6) bewirkt.
2. Antriebsstrang nach Anspruch- dadurch gekennzeichnet, dass das Differential (3) ein Achsdifferential ist und die Ausgangswellen (4, 5) die beiden Radantriebswellen sind, wobei die radspezifischen Drehzahlsensoren (22, 23) an den radseitigen Enden der Radantriebswellen (4, 5) angeordnet sind.
3. Antriebsstrang nach Anspruch f, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (30) mit einem an der formschlüssigen Kupplung (6) angebrachten Aktuator (7) wirkverbunden ist.