DE10016814A1 - Verfahren zum Schutz von Achsdifferentialen vor Überlastung - Google Patents

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Schutz von Achsdifferentialen vor Überlastung oder Zerstörung beschrieben, das für Fahrzeuge mit Antriebsschlupfregelung durch Bremsen- und/oder Motoreingriff verwendet werden kann. Nach diesem Verfahren wird der Maximalwert des am angetriebenen Rad während eines Antriebsschlupfregelungsvorgangs auftretenden Drehmoments und/oder der Maximalwert der Differenzdrehzahl der angetriebenen Räder einer Achse mit Mitteln der Bremsregelung und/oder mit Mitteln der Motorregelung begrenzt. DOLLAR A Nach einem besonders einfachen Ausführungsbeispiel wird das Drehmoment und/oder die Differenzdrehzahl der angetriebenen ausschließlich durch Begrenzung des Bremsdruckes auf einen konstanten oder auf einen von der Motordrehzahl abhängigen Höchstwert begrenzt.

Description

Es sind bereits Antriebsschupfregelungsregelungssysteme bekannt, bei denen mit Mitteln der Bremsenregelung und der Motorregelung Fahrzeuginstabilitäten und der Verlust von Traktion reduziert oder beseitigt werden.

Bei diesen Systemen werden im Antriebsschlupf befindliche Räder mit Bremsdruck in der Weise beaufschlagt, dass der Antriebsschlupf reduziert wird. Zusätzlich kann das Motor­ drehmoment in geeigneter Weise verringert werden. Ziel die­ ser Systeme ist allein die Gewährleistung von Traktion und Stabilität.

Insbesondere bei Allradfahrzeugen in schwerem Gelände sowie generell bei Anfahrsituationen am Hang, auf Fahrbahnen mit geteiltem Reibwert etc. können Drehmomentspitzen und Diffe­ renzdrehzahlen der angetriebenen Räder einer Achse auftre­ ten, die zur Schädigung oder gar Zerstörung der Achsdiffe­ rentialgetriebe führen können.

Es ist bereits bekannt, durch eine zeitabhängige Begrenzung der Bremsenregelungsfunktion die thermische Belastung der Achsdifferentialgetriebe zu mindern.

Auf diese Weise ist es jedoch nicht möglich, Drehmoment- und Differenzdrehzahlspitzen zu erkennen und zu unterdrücken.

Weiterhin besteht der Nachteil, dass mit dem Erreichen der thermischen Belastungsgrenze plötzlich und für den Fahrer nicht vorhersehbar die gesamte Bremsenregelfunktion nicht mehr verfügbar ist. Dadurch können insbesondere in schwerem Gelände gefährliche Situationen entstehen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrun­ de, Achsdifferentialgetriebe vor Zerstörung durch zu hohe Drehmomente oder durch zu hohe Differenzdrehzahlen an den Antriebsrädern einer Achse zu bewahren und gleichzeitig ei­ ne maximale Traktion zu gewährleisten. Auch wird eine zeit­ lich unbegrenzte Verfügbarkeit der Bremsenregelfunktion ge­ fordert.

Es hat sich gezeigt, dass diese Aufgabe durch das im An­ spruch 1 beschriebene Verfahren gelöst werden kann, dessen Besonderheit darin besteht, dass der Maximalwert des am an­ getriebenen Rad während eines Antriebsschlupfregelungsvor­ gangs auftretenden Drehmomentes und/oder der Maximalwert der Differenzdrehzahl der angetrieben Räder einer Achse mit Mitteln der Bremsenregelung und/oder mit Mitteln der Motor­ regelung begrenzt werden. Dabei wirkt sich der Bremsenein­ griff in erster Linie, aber nicht ausschließlich, auf das Raddrehmoment aus, während die Differenzdrehzahl eher von der Motorregelung beeinflusst wird.

Nach einer besonders einfachen und dennoch in vielen Anwen­ dungsfällen ausreichenden Ausführungsart des erfindungsge­ mäßen Verfahrens wird das Drehmoment und/oder die Diffe­ renzdrehzahl der angetriebenen Räder durch Beschränkung des Bremsdruckes auf einen konstanten oder auf einen von der Motordrehzahl abhängigen Höchstwert begrenzt.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsart der Erfindung, die für Antriebsschlupfregelungen auf Basis von Bremsen- und Motoreingriff verwendbar ist, besteht darin, dass für den während eines Antriebsschlupfregelungsvorgangs in den Rad­ bremsen der angetriebenen Räder eingesteuerten Bremsdruck ein Bremsdruck-Schwellwert vorgegeben wird, und dass, so­ lange der Bremsdruck unter dem Schwellwert liegt, das Mo­ tordrehmoment in Abhängigkeit von dem stabileren Antriebs­ rad, d. h. von dem den geringeren Antriebsschlupf aufweisen­ den Antriebsrad, geregelt wird (sogenannte "select-high"- Regelung), sowie dass nach Überschreiten des Bremsdruck- Schwellwertes die Regelung in Abhängigkeit von dem den hö­ heren Antriebsschlupf aufweisenden Antriebsrad (sogenannte "select-low"-Regelung) fortgesetzt wird. Der Bremsdruck- Schwellwert muss natürlich unter dem vorgegebenen Höchst­ wert des Bremsdruckes liegen, der das Rad-Drehmoment auf einen Maximalwert begrenzt.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die Regelung des Motordrehmomentes in an sich bekannter Weise in Abhän­ gigkeit von vorgegebenen Regelungsschwellen. Nach dem Um­ schalten auf die select-low-Regelung, d. h. auf Abhängigkeit von dem den höheren Antriebsschlupf aufweisenden Antriebs­ rad, werden die Motor-Regelungsschwellen auf einen die ma­ ximal zulässige Differenz zwischen den Drehzahlen der ange­ triebenen Räder widerspiegelnden Wert gesetzt.

Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung gehen sich aus den folgenden Ausführungen hervor.

Wird an einer angetriebenen Achse Antriebsschlupf an einem Rad erkannt, welcher höher ist als ein vorgegebener Schwellwert, so wird ein Druckaufbau an dem betreffenden Rad eingeleitet.

Charakteristisch für Fahrten in schwerem Gelände oder auf Fahrbahnen mit geteiltem Reibwert ist, dass das andere Rad der betreffenden Achse weitgehend stabil ist. Weiterhin be­ steht in diesen Situationen ein hoher Bedarf an Antriebsmo­ ment.

Dies führt besonders übergangsweise zu sehr hohen getriebe­ eingangsseitigen Drehmomenten und hohen Differenzdrehzahlen an den angetriebenen Rädern einer Achse. Dies wird erfin­ dungsgemäß zum Erkennen und Überwinden kritischer Situatio­ nen ausgewertet.

Das Drehmoment wird begrenzt durch eine konstante oder wahlweise auch motordrehzahlabhängige Maximaldruckkennli­ nie.

Aus dieser Druckbegrenzung resultiert entsprechend den Pa­ rametern der eingesetzten Bremse ein maximales Drehmoment am überdrehenden Rad und damit ein maximales Summendrehmo­ ment am Getriebeeingang.

Es hat sich herausgestellt, dass sich durch geeignete Wahl der Druckbegrenzungskennlinie ein Kompromiss finden lässt, der einerseits maximale Traktion und andererseits eine ge­ forderte Langzeitfestigkeit des Achsdifferentialgetriebes gewährleistet.

Derartige Fahrsituationen sind typisch in schwerem Gelände; im normalen Straßenbetrieb treten sie nicht auf. Wird die Druckbegrenzungsfunktion so gewählt, dass sie nur im Gelän­ de, nicht jedoch im Straßenbetrieb wirksam ist, so resul­ tiert hieraus für den Straßenbetrieb eine gegenüber her­ kömmlichen Systemen nicht eingeschränkte Leistungsfähig­ keit. Im konkreten Anwendungsfall wird die Druckbegrenzung auf einen genügend hohen Wert gesetzt, der einerseits die Getriebeschutzfunktion in schwerem Gelände gewährleistet, andererseits aber von den bei einer Bremsenregelung im Straßenbetrieb üblichen Druckniveaus nicht erreicht wird.

Alternativ wäre auch die Aktivierung dieser Getriebeschutz­ funktion ausschließlich bei erkannter Geländefunktion denk­ bar, wobei dann im normalen Straßenbetrieb die eingangs be­ schriebenen Lösungen aus dem Stand der Technik zum Einsatz kommen könnten.

Diese druckinduzierte Begrenzung des Stützmomentes am über­ drehenden Rad kann andererseits jedoch fahrsituationsabhän­ gig bei gegebenem Motordrehmoment zu einer weiteren Be­ schleunigung des überdrehenden Rades und somit zu einer Er­ höhung der Differenzdrehzahl der Räder dieser Achse führen. Die herkömmliche Motorregelung ist zur Reduktion dieser Differenzdrehzahl nicht geeignet, da in den beschriebenen Fahrsituationen der Antriebsschlupf des stabileren Rades mit vorgegebenen Regelschwellen verglichen wird.

Die erfindungsgemäße Lösung sieht vor, dass beim Über­ schreiten einer zweiten, niedriger liegenden Druckschwelle und stark positiver Radbeschleunigung die Motorregelung nach dem Rad mit dem höheren Antriebsschlupf erfolgt und gleichzeitig die Motorregelschwellen auf ein die maximal zulässige Differenzdrehzahl beschreibendes Niveau gesetzt werden.

Die Motorregelung begrenzt darauf hin die Differenzdrehzahl über eine Reduktion des Motordrehmomentes.

In Abhängigkeit von der konkreten Auslegung des Antriebs­ stranges, der Motorleistung und dem dynamischen Verhalten des Antriebs kann, wie bereits erwähnt wurde, die Begren­ zung des Bremsdruckes ohne Eingriff in die Motorregelung ausreichend sein, um sowohl das maximale Drehmoment als auch die Differenzdrehzahl an den Achsen im zulässigen Be­ reich zu halten.

Claims (4)

1. Verfahren zum Schutz von Achsdifferentialen vor Überla­ stung oder Zerstörung, für Fahrzeuge mit Antriebs­ schlupfregelung durch Bremsen- und/oder Motoreingriff, dadurch gekennzeichnet, dass der Maximalwert des am an­ getriebenen Rad während eines Antriebsschlupfregelungs­ vorgangs auftretenden Drehmomentes und/oder der Maximal­ wert der Differenzdrehzahl der angetrieben Räder einer Achse mit Mitteln der Bremsenregelung und/oder mit Mit­ teln der Motorregelung begrenzt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmoment und/oder die Differenzdrehzahl der ange­ triebenen durch Begrenzung des Bremsdruckes auf einen konstanten oder auf einen von der Motordrehzahl abhängi­ gen Höchstwert begrenzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, für Fahrzeuge mit An­ triebsschlupfregelung durch Bremsen- und Motoreingriff, dadurch gekennzeichnet, dass für den während eines An­ triebsschlupfregelungsvorgangs in den Radbremsen der an­ getriebenen Räder eingesteuerten Bremsdruck ein Bremsdruck-Schwellwert vorgegeben wird, dass, solange der Bremsdruck unter dem Schwellwert liegt, das Motor­ drehmoment in Abhängigkeit von dem stabileren Antriebs­ rad, d. h. nach dem den geringeren Antriebsschlupf auf­ weisenden Antriebsrad, geregelt wird (select-high- Regelung), und dass nach Überschreiten des Bremsdruck- Schwellwertes die Regelung in Abhängigkeit von dem den höheren Antriebsschlupf aufweisenden Antriebsrad (select-low-Regelung) fortgesetzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung des Motordrehmomentes in an sich bekannter Weise in Abhängigkeit von vorgegebenen Regelungsschwel­ len erfolgt und dass nach Umschalten auf die select-low- Regelung, d. h. auf Abhängigkeit von dem den höheren An­ triebsschlupf aufweisenden Antriebsrad, die Motor- Regelungsschwellen auf einen die maximal zulässige Dif­ ferenz zwischen den Drehzahlen der angetriebenen Räder widerspiegelnden Wert gesetzt werden.