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Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus der
EP 0 510 457 A1 ist bereits ein Verfahren zum Ausrücken einer Formschlusskupplung in einem Kraftfahrzeugantriebsstrang, insbesondere einer Klauenkupplung, die in zumindest einem Betriebszustand eine Vorderachse und eine Hinterachse des Kraftfahrzeugantriebsstrangs formschlüssig miteinander verbindet, bekannt.
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Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, einen Komfort des Ausrückens der Formschlusskupplung zu erhöhen. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Ausrücken einer Formschlusskupplung in einem Kraftfahrzeugantriebsstrang, insbesondere einer Klauenkupplung, die in zumindest einem Betriebszustand eine Vorderachse und eine Hinterachse des Kraftfahrzeugantriebsstrangs formschlüssig miteinander verbindet.
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Es wird vorgeschlagen, dass das Ausrücken der Formschlusskupplung zumindest in einem Normalbetrieb erst zugelassen wird, wenn ein abgeschätztes Moment unterhalb eines Grenzwerts liegt. Dadurch kann in dem Normalbetrieb ein Moment, bei dem die Formschlusskupplung ausgerückt wird, auf einen maximalen Wert begrenzt werden, wodurch ein Lastwechselschlag beim Ausrücken reduziert werden kann. Dadurch kann der Lastwechselschlag beim Ausrücken der Formschlusskupplung begrenzt werden, wodurch ein Komfort des Ausrückens der Formschlusskupplung erhöht werden kann. Der Kraftfahrzeugantriebsstrang ist vorteilhafterweise als ein permanenter Allrad-Kraftfahrzeugantriebsstrang oder als ein zuschaltbarer Allrad-Kraftfahrzeugantriebsstrang ausgebildet. Vorzugsweise bildet die Formschlusskupplung eine Differentialsperre, insbesondere eines Längsdifferentials, oder einen zuschaltbaren Achsantrieb, insbesondere einen zuschaltbaren Vorderachsantrieb, aus. Unter einem „Ausrücken der Formschlusskupplung” soll insbesondere ein Öffnen der Formschlusskupplung und damit vorzugsweise ein Lösen einer formschlüssigen Verbindung zwischen der Vorderachse und der Hinterachse verstanden werden. Unter einem „Normalbetrieb” soll insbesondere ein Betrieb des Kraftfahrzeugantriebsstrangs verstanden werden, in dem ein Eingriff eines Sicherheitssystems, insbesondere eines Antiblockiersystems (ABS), fehlt. Unter „zulassen” soll insbesondere verstanden werden, dass ein Sperren des Ausrückens der Formschlusskupplung aufgehoben ist und/oder das Ausrücken der Formschlusskupplung erlaubt wird. Das abgeschätzte Moment bildet vorzugsweise ein notwendiges Ausrückkriterium. Vorzugsweise kann die Formschlusskupplung erst beim zugelassenen Ausrücken ausgerückt werden. Unter „kann ausgerückt werden” soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass das Ausrücken der Formschlusskupplung von zumindest einem weiteren Ausrückkriterium abhängig ist. Unter einem „abgeschätzten Moment” soll insbesondere ein Moment verstanden werden, das indirekt berechnet und/oder erfahrungsgemäß angenommen und/oder empirisch ermittelt wurde. Unter „indirekt berechnet” soll insbesondere verstanden werden, dass das abgeschätzte Moment mittels Sensoren berechnet oder ermittelt wurde, die für andere Zwecke vorgesehen sind. Vorzugsweise liegt über das Moment keine direkte Sensorinformation vor, sondern es ist geschätzt, errechnet, ermittelt und/oder angenommen. Unter „formschlüssig miteinander verbundene Vorderachse und Hinterachse” soll insbesondere verstanden werden, dass die Vorderachse und die Hinterachse, vorzugsweise Antriebsräder der Vorderachse und Antriebsräder der Hinterachse, gleichzeitig mit einem gleichen Motormoment beaufschlagt werden. Unter einem „Motormoment” soll insbesondere ein Moment einer Antriebseinheit des Kraftfahrzeugantriebsstrangs verstanden werden, die vorzugsweise einen Verbrennungsmotor und/oder einen Elektromotor aufweist. Vorteilhafterweise weist die Antriebseinheit eine Dauerbremse bzw. einen Retarder auf, wodurch das Motormoment ein Moment der Dauerbremse bzw. des Retarders mit umfasst. Unter „vorgesehen” soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt, ausgestattet und/oder angeordnet verstanden werden.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass zur Bereitstellung des abgeschätzten Moments ein an der Formschlusskupplung anliegendes Kupplungsmoment abgeschätzt wird. Durch das Abschätzen des Moments an der Formschlusskupplung kann ein besonders vorteilhaftes Ausrückkriterium der Formschlusskupplung bereitgestellt werden. Grundsätzlich kann zur Bereitstellung des abgeschätzten Moments alternativ ein an der Vorderachse anliegendes Moment abgeschätzt werden.
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Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn das Ausrücken der Formschlusskupplung zumindest in Abhängigkeit eines Lenkwinkelsignals zugelassen wird. Dadurch kann ein besonders vorteilhafter Parameter zur Abschätzung des Moments genutzt werden, wodurch das Zulassen des Ausrückens zumindest teilweise abhängig von einem Lenkeinschlag und damit von einer Kurvenfahrt ist. Unter „in Abhängigkeit eines Lenkwinkelsignals zulassen” soll insbesondere verstanden werden, dass das abgeschätzte Moment eine Abhängigkeit von dem Lenkwinkelsignal und damit von der Kurvenfahrt aufweist. Zur Abschätzung des Moments wird vorzugsweise das Lenkwinkelsignal verwendet. Das Lenkwinkelsignal wird vorzugsweise von Radsensoren bereitgestellt, die für das Antiblockiersystem vorgesehen sind. Grundsätzlich kann das Lenkwinkelsignal alternativ oder zusätzlich von einem Lenkwinkelsensor bereitgestellt werden. Vorteilhafterweise wird der Lenkwinkelsensor und damit das Lenkwinkelsignal sowohl für die Abschätzung des Moments als auch für eine Servolenkung, insbesondere eine elektronisch unterstützte Servolenkung, eines den Kraftfahrzeugantriebsstrang aufweisenden Kraftfahrzeugs verwendet. Vorzugsweise wird das Lenkwinkelsignal auch für das Antiblockiersystem verwendet. Vorteilhafterweise wird das Ausrücken der Formschlusskupplung lediglich bei einem Lenkwinkelsignal zugelassen, der eine Geradeausfahrt definiert.
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Weiter ist es vorteilhaft, wenn das Ausrücken der Formschlusskupplung zumindest in Abhängigkeit eines Motormoments zugelassen wird. Dadurch kann ein besonders vorteilhafter alternativer oder zusätzlicher Parameter zur Abschätzung des Moments genutzt werden, wodurch das Zulassen des Ausrückens zumindest teilweise abhängig von dem Motormoment ist. Unter „in Abhängigkeit eines Motormoments zulassen” soll insbesondere verstanden werden, dass das abgeschätzte Moment eine Abhängigkeit von dem Motormoment aufweist. Zur Abschätzung des Moments wird vorzugsweise das Motormoment verwendet. Vorteilhafterweise wird das Ausrücken der Formschlusskupplung lediglich bei einem Motormoment zugelassen, das betragsmäßig keiner ist als ein definierter Schwellenwert des Motormoments.
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Ferner ist es vorteilhaft, wenn das Ausrücken der Formschlusskupplung zumindest in Abhängigkeit eines Unterschieds zwischen Vorderachsantriebsraddurchmessern und Hinterachsantriebsraddurchmessern zugelassen wird. Dadurch kann ein besonders vorteilhafter alternativer oder zusätzlicher Parameter zur Abschätzung des Moments genutzt werden, wodurch das Zulassen des Ausrückens zumindest teilweise abhängig von den Vorderachsantriebsraddurchmessern und den Hinterachsantriebsraddurchmessern ist. Wenn die Vorderachsantriebsraddurchmesser und die Hinterachsantriebsraddurchmesser des Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Lastkraftfahrzeugs, gleich sind, ist das Zulassen des Ausrückens vorzugsweise unabhängig von den Vorderachsantriebsraddurchmessern und den Hinterachsantriebsraddurchmessern. Unter „Vorderachsantriebsraddurchmessern” soll insbesondere ein Durchmesser von Antriebsrädern des Kraftfahrzeugs, insbesondere des Lastkraftfahrzeugs, verstanden werden, die an der Vorderachse angeordnet sind. Unter „Hinterachsantriebsraddurchmessern” soll insbesondere ein Durchmesser von Antriebsrädern des Kraftfahrzeugs, insbesondere des Lastkraftfahrzeugs, verstanden werden, die an der Hinterachse angeordnet sind. Unter einem „Unterschied zwischen den Vorderachsantriebsraddurchmessern und den Hinterachsantriebsraddurchmessern” soll insbesondere verstanden werden, dass die Antriebsräder an der Vorderachse und die Antriebsräder an der Hinterachse sich in einem Durchmesser voneinander unterscheiden. Unter einem „Unterschied” soll insbesondere eine Abweichung verstanden werden, die ausgehend von dem größeren Antriebsraddurchmesser mindestens 3 Prozent, vorteilhaft mindestens 10 Prozent und besonders vorteilhaft mindestens 20 Prozent beträgt.
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Weiter ist es vorteilhaft, wenn die Formschlusskupplung beim zugelassenen Ausrücken erst ab einer definierten Kraftfahrzeuggeschwindigkeit selbstständig ausgerückt wird. Dadurch kann ein besonders vorteilhaftes geschwindigkeitsabhängiges Ausrücken der Formschlusskupplung realisiert werden, bei dem die Formschlusskupplung erst ausgerückt wird, wenn das Ausrücken zugelassen ist und die definierte Kraftfahrzeuggeschwindigkeit überschritten ist. Durch das Ausrücken der Formschlusskupplung erst ab einer definierten Kraftfahrzeuggeschwindigkeit kann der Lastwechselschlag auf ein Maximum begrenzt werden. Unter „ab einer definierten Kraftfahrzeuggeschwindigkeit” soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass die Formschlusskupplung ausgerückt wird, wenn eine vorliegende Kraftfahrzeuggeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs höher ist als die definierte Kraftfahrzeuggeschwindigkeit. Unter „selbstständig” soll insbesondere ein Vorgang verstanden werden, der ohne eine extern, beispielsweise mittels einer Steuer- und/oder Regeleinheit, angesteuerte Aktuatorik durchgeführt wird. Die definierte Kraftfahrzeuggeschwindigkeit liegt vorteilhafterweise zwischen 5 und 30 km/h, besonders vorteilhaft zwischen 8 und 25 km/h und ganz besonders vorteilhaft zwischen 12 und 20 km/h.
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Um eine Sicherheit zu erhöhen, wird die Formschlusskupplung in einer Notfallsituation aktiv ausgerückt, wodurch der Komfort zurückgestellt und das Sicherheitssystem, insbesondere das Antiblockiersystem, priorisiert werden kann. Unter einer „Notfallsituation” soll insbesondere ein Betrieb des Kraftfahrzeugantriebsstrangs verstanden werden, in dem ein Sicherheitssystem, insbesondere das Antiblockiersystem, in den Kraftfahrzeugantriebsstrang steuerungstechnisch eingreift. Unter „aktiv” soll insbesondere ein Vorgang verstanden werden, der mit einer extern, beispielsweise mittels der Steuer- und/oder Regeleinheit, angesteuerten Aktuatorik durchgeführt wird.
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Weiter wird eine Kraftfahrzeugvorrichtung mit einer Formschlusskupplung, insbesondere einer Klauenkupplung, die dazu vorgesehen ist, eine Vorderachse und eine Hinterachse eines Kraftfahrzeugantriebsstrangs formschlüssig miteinander zu verbinden, und mit einer Steuer- und/oder Regeleinheit, die dazu vorgesehen ist, ein Moment in dem Kraftfahrzeugantriebsstrang abzuschätzen und ein Ausrücken der Formschlusskupplung zumindest in einem Normalbetrieb erst zuzulassen, wenn das abgeschätzte Moment unterhalb eines Grenzwerts liegt, vorgeschlagen. Dadurch kann eine komfortable Kraftfahrzeugvorrichtung mit zuschaltbaren oder permanenten Allradantrieb bereitgestellt werden, bei dem ein Lastwechselschlag begrenzt ist. Unter einer ”Steuer- und/oder Regeleinheit” soll insbesondere eine Einheit mit zumindest einem Steuergerät verstanden werden. Unter einem ”Steuergerät” soll insbesondere eine Einheit mit einer Prozessoreinheit und mit einer Speichereinheit sowie mit einem in der Speichereinheit gespeicherten Betriebsprogramm verstanden werden. Grundsätzlich kann die Steuer- und/oder Regeleinheit mehrere untereinander verbundene Steuergeräte aufweisen, die vorzugsweise dazu vorgesehen sind, über ein Bus-System, wie insbesondere ein CAN-Bus-System, miteinander zu kommunizieren.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu vorgesehen ist, ein an der Formschlusskupplung anliegendes Kupplungsmoment abzuschätzen. Dadurch kann ein besonders vorteilhaftes Moment abgeschätzt werden, wodurch ein besonders vorteilhaftes Ausrücken der Formschlusskupplung realisiert werden kann.
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Außerdem wird vorgeschlagen, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu vorgesehen ist, zur Zulassung des Ausrückens der Formschlusskupplung eine einer Ausrückfeder entgegenwirkende Einrückdruckkammer drucklos zu schalten. Dadurch kann das Zulassen des Ausrückens und ein Sperren des Ausrückens besonders einfach realisiert werden. Unter einer „Ausrückfeder” soll insbesondere eine Feder verstanden werden, die eine mechanische Ausrückkraft bereitstellt, die dazu vorgesehen ist, die Formschlusskupplung selbstständig auszurücken und damit selbstständig zu öffnen. Vorzugsweise stellt die Ausrückfeder die definierte Kraftfahrzeuggeschwindigkeit ein, ab der die Formschlusskupplung ausgerückt wird, wenn das Ausrücken zugelassen ist. Unter einer „Einrückdruckkammer” soll insbesondere eine Druckkammer verstanden werden, die durch eine hydraulische und/oder pneumatische Beaufschlagung dazu vorgesehen ist, eine hydraulische und/oder pneumatische Einrückkraft bereitzustellen, die der Ausrückkraft entgegenwirkt. Unter „entgegenwirken” soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass die durch die Ausrückfeder bereitgestellte Ausrückkraft und die durch die Einrückdruckkammer bereitgestellte Einrückkraft gegeneinander wirken.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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1 zeigt schematisch eine Kraftfahrzeugvorrichtung eines Kraftfahrzeugs mit einem zuschaltbaren Allradantrieb. Die Kraftfahrzeugvorrichtung ist als eine Lastkraftfahrzeugvorrichtung ausgebildet. Das Kraftfahrzeug ist als ein Lastkraftfahrzeug ausgebildet. Grundsätzlich kann das Kraftfahrzeug auch als ein Personenkraftfahrzeug ausgebildet sein.
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Die Kraftfahrzeugvorrichtung weist einen Kraftfahrzeugantriebsstrang 11, mit einer Antriebseinheit 15, mit einer Getriebeeinheit 16, mit einer in einem Kraftfluss nach der Antriebseinheit 15 und vor der Getriebeeinheit 16 angeordneten Kupplungseinheit 17, eine Vorderachse 12 und eine Hinterachse 13 auf. Die Vorderachse 12 treibt Antriebsräder 18 und die Hinterachse 13 Antriebsräder 19 an. Die zur Bereitstellung eines Antriebsmoments vorgesehene Antriebseinheit 15 weist einen Verbrennungsmotor auf. Die Antriebseinheit 15 weist weiter einen Retarder auf. Die zur Trennung der Antriebseinheit 15 von der Getriebeeinheit 16 vorgesehene Kupplungseinheit 17 weist eine Reibschlusskupplung auf. Sie weist eine Lamellenkupplung auf. Die Hinterachse 13 ist in diesem Ausführungsbeispiel permanent an die Getriebeeinheit 16 antriebstechnisch angebunden. Die Vorderachse 12 ist in diesem Ausführungsbeispiel wahlweise an die Getriebeeinheit 16 antriebstechnisch zuschaltbar und antriebstechnisch abschaltbar. Zur Bereitstellung des Allradantriebs ist die Vorderachse 12 antriebstechnisch zuschaltbar. Das Kraftfahrzeug weist einen zuschaltbaren Vorderachsantrieb auf. Die Kraftfahrzeugvorrichtung weist zur Anbindung der Vorderachse 12 an die Getriebeeinheit 16 ein Achsgetriebe 20 und zur Anbindung der Hinterachse 13 an die Getriebeeinheit 16 ein Achsgetriebe 21 auf. Grundsätzlich kann die Antriebseinheit 15 zusätzlich oder alternativ einen Elektromotor aufweisen.
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Zur Realisierung des Allradantriebs und damit zur antriebstechnischen Zuschaltung der Vorderachse 12 an die Getriebeeinheit 16 weist die Kraftfahrzeugvorrichtung eine Formschlusskupplung 10 auf. Die Formschlusskupplung 10 ist dazu vorgesehen, in einem Betriebszustand die Vorderachse 12 und die Hinterachse 13 formschlüssig miteinander zu verbinden und in einem anderen Betriebszustand die Vorderachse 12 und die Hinterachse 13 voneinander zu trennen. Sie ist dazu vorgesehen, die Vorderachse 12 und die Hinterachse 13 in einem Betriebszustand antriebstechnisch miteinander zu verbinden und in einem anderen Betriebszustand die Vorderachse 12 und die Hinterachse 13 antriebstechnisch voneinander zu trennen. Die Formschlusskupplung 10 weist einen eingerückten Zustand und einen ausgerückten Zustand auf. In dem eingerückten Zustand verbindet die Formschlusskupplung 10 die Vorderachse 12 und die Hinterachse 13 formschlüssig miteinander. In dem eingerückten Zustand der Formschlusskupplung 10 werden oder können alle Antriebsräder 18, 19 des Kraftfahrzeugs angetrieben werden. Die Formschlusskupplung 10 ist in dem eingerückten Zustand geschlossen. In dem ausgerückten Zustand trennt die Formschlusskupplung 10 die Vorderachse 12 und die Hinterachse 13 voneinander. In dem ausgerückten Zustand der Formschlusskupplung 10 werden oder können lediglich die Antriebsräder 19 der Hinterachse 13 angetrieben werden. Die Formschlusskupplung 10 ist in dem ausgerückten Zustand offen.
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Die Formschlusskupplung 10 bildet eine antriebstechnisch direkt ankoppelbare Vorderachse 12 aus. Sie ist zur Bereitstellung eines zuschaltbaren Vorderachsantriebs vorgesehen. Die Formschlusskupplung 10 verbindet die Vorderachse 12 zur Bereitstellung des Allradantriebs direkt mit der Hinterachse 13. Sie verbindet die Vorderachse 12 und die Hinterachse 13 starr miteinander. Die Formschlusskupplung 10 ist bezüglich des Kraftflusses zwischen der Vorderachse 12 und der Hinterachse 13 angeordnet. Sie ist bezüglich des Kraftflusses zwischen den Achsegetrieben 20, 21 angeordnet. Die Formschlusskupplung 10 ist bezüglich des Kraftflusses nach der Getriebeeinheit 16 und vor der Vorderachse 12 und damit vor dem Achsgetriebe 20 angeordnet. Sie ist dazu vorgesehen, den Kraftfluss von der Getriebeeinheit 16 in die Vorderachse 12 in einem Betriebszustand zu unterbrechen und in einem anderen Betriebszustand herzustellen. Die Formschlusskupplung 10 ist als eine Klauenkupplung ausgebildet. Grundsätzlich kann die Formschlusskupplung 10 auch eine Differentialsperre eines Zentraldifferentials ausbilden. Die Formschlusskupplung 10 kann grundsätzlich eine Differentialsperre eines Verteilergetriebes des Kraftfahrzeugantriebsstrangs 11 ausbilden.
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Zur Schaltung der Formschlusskupplung 10 weist die Kraftfahrzeugvorrichtung eine nicht näher dargestellte Zylinder-Kolben-Einheit und eine nicht näher dargestellte Ausrückfeder auf. Die Zylinder-Kolben-Einheit ist zur hydraulischen Schließung und zur hydraulischen Öffnung der Formschlusskupplung 10 vorgesehen. Sie ist zur aktiven Betätigung der Formschlusskupplung 10 vorgesehen. Die Zylinder-Kolben-Einheit weist eine Einrückdruckkammer und eine zur Einrückdruckkammer entgegenwirkende Ausrückdruckkammer auf. Sie weist einen Zylinder, einen in dem Zylinder angeordneten Kolben und eine fest mit dem Kolben verbundene Kolbenstange auf. Der Zylinder und der Kolben begrenzen die Einrückdruckkammer und die Ausrückdruckkammer, die jeweils zur Betätigung der Formschlusskupplung 10 mit einem Druckfluid beaufschlagbar sind. Die Einrückdruckkammer ist zum Einrücken der Formschlusskupplung 10 und die Ausrückdruckkammer zum Ausrücken der Formschlusskupplung 10 vorgesehen. Durch Beaufschlagen der Einrückdruckkammer mit dem Druckfluid resultiert eine Einrückkraft, die über die Kolbenstange auf die Formschlusskupplung 10 wirkt. Die Einrückkraft versucht die Formschlusskupplung 10 zu schließen. Die Einrückkraft ist als eine hydraulische Einrückkraft ausgebildet. Die Einrückdruckkammer wirkt der Ausrückfeder entgegen. Durch Beaufschlagen der Ausrückdruckkammer mit dem Druckfluid resultiert eine Ausrückkraft, die über die Kolbenstange auf die Formschlusskupplung 10 wirkt. Die Ausrückkraft versucht die Formschlusskupplung 10 zu öffnen. Die Ausrückkraft ist als eine hydraulische Ausrückkraft ausgebildet. Die Ausrückdruckkammer der Zylinder-Kolben-Einheit ist für eine Notfallsituation vorgesehen. Sie ist dazu vorgesehen, die Formschlusskupplung 10 in der Notfallsituation aktiv zu öffnen. Die Ausrückdruckkammer wird in der Notfallsituation mit dem Druckfluid beaufschlagt und die Formschlusskupplung 10 somit in der Notfallsituation aktiv ausgerückt. Die Ausrückdruckkammer wirkt in die gleiche Richtung wie die Ausrückfeder. Die Zylinder-Kolben-Einheit ist doppeltwirkend ausgebildet. Der Kolben und damit die Kolbenstange sind durch Druckbeaufschlagung in zwei Richtungen bewegbar. Das Druckfluid ist als ein Betriebsmittelöl ausgebildet. Die Notfallsituation ist als ein Eingriff des Antiblockiersystems ausgebildet.
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Die Ausrückfeder ist zur selbstständigen Öffnung der Formschlusskupplung 10, d. h. unabhängig von einer externen Steuerung und Regelung, vorgesehen. Die Ausrückfeder stellt eine mechanische Ausrückkraft bereit, die auf die Formschlusskupplung 10 permanent wirkt. Die Ausrückkraft versucht die Formschlusskupplung 10 permanent zu öffnen. Sie wirkt der Einrückkraft entgegen. Die Ausrückfeder ist zur geschwindigkeitsabhängigen Ausrückung der Formschlusskupplung 10 vorgesehen. Die Ausrückfeder öffnet selbstständig die Formschlusskupplung 10 in Abhängigkeit einer Kraftfahrzeuggeschwindigkeit und damit in Abhängigkeit eines Verspannmoments in der Formschlusskupplung 10. Durch eine Auslegung der Ausrückfeder erfolgt eine verspannmomentabhängige Ausrückgrenze, ab der die Formschlusskupplung 10 eingerückt bleibt. Die Ausrückgrenze ist durch das Verspannmoment in der Formschlusskupplung 10 definiert. Ab der Ausrückgrenze ist das Verspannmoment größer als die Ausrückkraft der Ausrückfeder. Das Verspannmoment wirkt der Ausrückkraft entgegen. Das Verspannmoment ist geschwindigkeitsabhängig. Die Formschlusskupplung 10 wird durch die Ausrückfeder ab einer definierten Kraftfahrzeuggeschwindigkeit ausgerückt, bei der das Verspannmoment in der Formschlusskupplung 10 kleiner ist als die Ausrückkraft der Ausrückfeder. Sie wird mittels der Ausrückfeder ab einer Kraftfahrzeuggeschwindigkeit von 15 km/h ausgerückt. Die Ausrückkraft ist als eine Federkraft der Ausrückfeder ausgebildet. Die Ausrückfeder ist als eine Druckfeder ausgebildet.
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Zur Steuerung und Regelung der Zuschaltung und Abschaltung der Vorderachse 12 und damit zur Steuerung und Regelung des Einrückens und des Ausrückens der Formschlusskupplung 10 weist die Kraftfahrzeugvorrichtung eine Steuer- und Regeleinheit 14 auf, die ein Moment in dem Kraftfahrzeugantriebsstrang 11 abschätzt und das Ausrücken der Formschlusskupplung 10 und damit das Abschalten der Vorderachse 12 in einem Normalbetrieb erst zulässt, wenn das abgeschätzte Moment unterhalb eines Grenzwerts liegt. Das Ausrücken der Formschlusskupplung 10 wird in dem Normalbetrieb erst zugelassen, wenn das abgeschätzte Moment den Grenzwert unterschreitet. Die Steuer- und Regeleinheit 14 sperrt das Ausrücken der Formschlusskupplung 10, wenn das abgeschätzte Moment dem Grenzwert entspricht oder oberhalb des Grenzwerts liegt. Das Ausrücken der Formschlusskupplung 10 wird in dem Normalbetrieb solange gesperrt, bis das abgeschätzte Moment den Grenzwert unterschreitet. Die Steuer- und Regeleinheit 14 erlaubt das Ausrücken der Formschlusskupplung 10, wenn das abgeschätzte Moment unterhalb des Grenzwerts liegt. Die Ausrückfeder kann die Formschlusskupplung 10 erst öffnen, wenn die Steuer- und Regeleinheit 14 das Ausrücken zulässt.
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In diesem Ausführungsbeispiel schätzt die Steuer- und Regeleinheit 14 ein an der Formschlusskupplung 10 anliegendes Kupplungsmoment ab. Zur Bereitstellung des abgeschätzten Moments wird ein an der Formschlusskupplung 10 anliegendes Kupplungsmoment abgeschätzt. Grundsätzlich kann die Steuer- und Regeleinheit 14 auch ein an der Vorderachse 12 anliegendes Moment abschätzen.
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Zum Sperren und Zulassendes Ausrückens der Formschlusskupplung 10 ist die Steuer- und Regeleinheit 14 dazu vorgesehen, die Druckbeaufschlagung der Zylinder-Kolben-Einheit zu steuern und zu regeln. Zum Zulassen des Ausrückens wird die Einrückdruckkammer der Zylinder-Kolben-Einheit drucklos geschaltet und zum Sperren des Ausrückens wird die Einrückdruckkammer der Zylinder-Kolben-Einheit mit dem Druckfluid beaufschlagt. Die Steuer- und Regeleinheit 14 schaltet zur Zulassung des Ausrückens der Formschlusskupplung 10 die der Ausrückfeder entgegenwirkende Einrückdruckkammer drucklos. Zur Sperrung des Ausrückens der Formschlusskupplung 10 beaufschlagt die Steuer- und Regeleinheit 14 die Einrückdruckkammer mit dem Druckfluid, aus dem eine Einrückkraft resultiert, die größer ist als die als Federkraft ausgebildete Ausrückkraft der Ausrückfeder.
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Erkennt die Steuer- und Regeleinheit 14 eine Notfallsituation, und damit einen steuerungstechnischen Eingriff des Antiblockiersystems, öffnet sie die Formschlusskupplung 10. Die Formschlusskupplung 10 wird bei dem Eingriff des Antiblockiersystems aktiv ausgerückt. Bei dem Erkennen der Notfallsituation beaufschlagt die Steuer- und Regeleinheit 14 die Ausrückdruckkammer der Zylinder-Kolben-Einheit mit dem Druckfluid aus dem eine Ausrückkraft resultiert, die größer ist als ein Druck in der Einrückdruckkammer der Zylinder-Kolben-Einheit. Die Formschlusskupplung 10 wird in der Notfallsituation sicher und sofort ausgerückt, wodurch eine Funktion des Antiblockiersystems vollständig zur Verfügung steht.
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Zur Realisierung des Antiblockiersystems weist die Kraftfahrzeugvorrichtung nicht näher dargestellte Radsensoren auf. Jedes Antriebsrad 18, 19 des Kraftfahrzeugs weist einen Radsensor auf. Die Radsensoren sind zur Erkennung eines Schlupfs der Antriebsräder 18, 19 vorgesehen. Sie erfassen jeweils eine Raddrehzahl. Die Steuer- und Regeleinheit 14 ist kommunizierend mit den Radsensoren verbunden. Die Radsensoren sind jeweils als ein induktiver Drehzahlsensor oder als ein Hallgeber ausgebildet.
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In diesem Ausführungsbeispiel wird das Ausrücken der Formschlusskupplung 10 in Abhängigkeit der Radsensoren, in Abhängigkeit eines Lenkwinkelsignals und in Abhängigkeit eines Motormoments der Antriebseinheit 15 und in Abhängigkeit von einem Unterschied zwischen Vorderachsantriebsraddurchmessern und Hinterachsantriebsraddurchmessern zugelassen. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Vorderachsantriebsraddurchmesser und die Hinterachsantriebsraddurchmesser gleich ausgebildet. Die Antriebsräder 18 der Vorderachse 12 und die Antriebsräder 19 der Hinterachse 13 weisen einen gleichen Durchmesser auf, wodurch der Unterschied einen Wert nahezu Null aufweist und die Abhängigkeit unwirksam ist.
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Das abgeschätzte Moment wird anhand der Radsensoren, anhand des Lenkwinkelsignals und anhand des Motormoments abgeschätzt. Die Steuer- und Regeleinheit 14 schätzt das Moment mit Hilfe der Radsensoren, des Lenkwinkelsignals und des Motormoments ab. Grundsätzlich kann das Ausrücken der Formschlusskupplung 10 in Abhängigkeit weiterer fahrzeugseitiger Parameter, wie beispielsweise eines Traktionsmodis, einer Kraftfahrzeugbeladung, einer Kraftfahrzeuggeschwindigkeit, eines Bremszustands, eines Kupplungszustands und/oder Ähnlichem, abgeschätzt werden. Natürlich kann das Ausrücken der Formschlusskupplung 10 in Abhängigkeit von lediglich einem einzigen fahrzeugseitigen Parameter abgeschätzt werden.
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Zur Bereitstellung des Lenkwinkelsignals weist die Kraftfahrzeugvorrichtung einen nicht näher dargestellten Lenkwinkelsensor auf. Die Steuer- und Regeleinheit 14 ist zur Abschätzung des Moments kommunizierend mit dem Lenkwinkelsensor verbunden. Wird mittels des Lenkwinkelsignals eine Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs erkannt, wird das Ausrücken der Formschlusskupplung 10 verhindert. Das Ausrücken wird zugelassen, wenn keine Kurvenfahrt erkannt wird. Die Steuer- und Regeleinheit 14 sperrt das Ausrücken der Formschlusskupplung 10, wenn sie mittels des Lenkwinkelsignals eine Kurvenfahrt erkennt. Die Steuer- und Regeleinheit 14 beaufschlagt die Einrückdruckkammer mit dem Druckfluid, wenn sie mittels des Lenkwinkelsignals eine Kurvenfahrt erkennt. Sie stellt bei Erkennen einer Kurvenfahrt mittels der Einrückdruckkammer eine Einrückkraft bereit, die größer ist als die Ausrückkraft der Ausrückfeder. Zur Bereitstellung des Lenkwinkelsignals können alternativ oder zusätzlich die Radsensoren genutzt werden. Die Steuer- und Regeleinheit 14 kann eine Kurvenfahrt alternativ oder zusätzlich mittels der Radsensoren, beispielsweise durch unterschiedliche Drehzahlen der Antriebsräder 18, 19, erkennen.
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Die Steuer- und Regeleinheit 14 ist zur Abschätzung des Moments kommunizierend mit der Antriebseinheit 15 verbunden. Das Ausrücken der Formschlusskupplung 10 wird erst zugelassen, wenn das Motormoment der Antriebseinheit 15 betragsmäßig kleiner ist als ein definierter Grenzwert. Die Steuer- und Regeleinheit 14 sperrt das Ausrücken der Formschlusskupplung 10, wenn das Motormoment betragsmäßig größer ist als der Grenzwert. Die Steuer- und Regeleinheit 14 beaufschlagt die Einrückdruckkammer mit dem Druckfluid, wenn das Motormoment betragsmäßig größer ist als der Grenzwert. Sie stellt bei einem Motormoment das betragsmäßig größer ist als der Grenzwert, mittels der Einrückdruckkammer eine Einrückkraft bereit, die größer ist als die Ausrückkraft der Ausrückfeder. Das Motormoment setzt sich dabei aus einem Verbrennungsmotormoment und einem Retardermoment zusammen.
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Das Ausrücken der Formschlusskupplung 10 wird erst zugelassen, wenn beide Bedingungen erfüllt sind und somit eine Geradeausfahrt vorliegt und das Motormoment betragsmäßig kleiner ist als der Grenzwert. Das an der Formschlusskupplung 10 anliegende Kupplungsmoment wird bei einem Motormoment unterhalb des Grenzwerts und einer Geradeausfahrt auf kleiner als der Grenzwert geschätzt, wodurch das Ausrücken der Formschlusskupplung 10 zugelassen wird. Durch eine Erfüllung der zwei Bedingungen, Geradeausfahrt und Motormoment kleiner Grenzwert, ermittelt die Steuer- und Regeleinheit 14 ein abgeschätztes Moment, das unterhalb des Grenzwerts liegt und lässt das Ausrücken der Formschlusskupplung 10 zu. Ist eines der Bedingungen nicht erfüllt, ermittelt die Steuer- und Regeleinheit 14 ein abgeschätztes Moment, das oberhalb des Grenzwerts liegt und sperrt das Ausrücken der Formschlusskupplung 10.
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Wenn das Ausrücken der Formschlusskupplung 10 zugelassen ist, kann die Formschlusskupplung 10 ausgerückt werden. Die Formschlusskupplung 10 wird aber erst ausgerückt, wenn eine Kraftfahrzeuggeschwindigkeit vorliegt, die größer ist als die definierte Kraftfahrzeuggeschwindigkeit. Die Formschlusskupplung 10 wird beim zugelassenen Ausrücken erst ab einer definierten Kraftfahrzeuggeschwindigkeit mittels der Ausrückfeder selbstständig ausgerückt. Die Formschlusskupplung 10 wird ab einer definierten Kraftfahrzeuggeschwindigkeit selbstständig ausgerückt, wenn das Ausrücken der Formschlusskupplung 10 von der Steuer- und Regeleinheit 14 zugelassen ist. Die eingerückte Formschlusskupplung 10 wird mittels der Ausrückfeder erst selbstständig geöffnet, wenn die Kraftfahrzeuggeschwindigkeit größer ist als die definierte Kraftfahrzeuggeschwindigkeit und wenn das Ausrücken zugelassen ist. Durch eine Auslegung der Ausrückfeder reicht die Ausrückkraft der Ausrückfeder erst ab der definierten Kraftfahrzeuggeschwindigkeit aus, um die eingerückte Formschlusskupplung 10 zu öffnen, da die Ausrückkraft der Ausrückfeder erst ab der definierten Kraftfahrzeuggeschwindigkeit größer ist als das Verspannmoment der Formschlusskupplung 10.
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Wenn sich die Vorderachsantriebsraddurchmesser und die Hinterachsantriebsraddurchmesser voneinander unterscheiden, und damit die Antriebsräder 18 der Vorderachse 12 und die Antriebsräder 19 der Hinterachse 13 unterschiedliche Durchmesser aufweisen, weist der Unterschied einen von Null abweichenden Wert auf, wodurch die Abhängigkeit wirksam wird. Bei Vorderachsantriebsraddurchmessern, die sich von den Hinterachsantriebsraddurchmesser unterscheiden, wird das Ausrücken der Formschlusskupplung 10 zusätzlich in Abhängigkeit von dem Unterschied zwischen den Vorderachsantriebsraddurchmessern und den Hinterachsantriebsraddurchmessern zugelassen. Das abgeschätzte Moment wird zusätzlich anhand des Unterschieds der Vorderachsantriebsraddurchmesser von den Hinterachsantriebsraddurchmessern abgeschätzt. Die Steuer- und Regeleinheit 14 schätzt das Moment mit Hilfe des Lenkwinkelsignals, des Motormoments und des Unterschieds zwischen den Vorderachsantriebsraddurchmessern und den Hinterachsantriebsraddurchmessern ab.
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Wenn die Vorderachsantriebsraddurchmesser kleiner sind als die Hinterachsantriebsraddurchmesser, wird bei einem Beschleunigen des Kraftfahrzeugs das Ausrücken der Formschlusskupplung 10 zugelassen. Die Steuer- und Regeleinheit 14 lässt das Ausrücken der Formschlusskupplung 10 zu, wenn eine Geradeausfahrt vorliegt, das Motormoment kleiner ist als der Grenzwert und das Kraftfahrzeug gleichzeitig beschleunigt. Das an der Formschlusskupplung 10 anliegende Kupplungsmoment wird bei einem Motormoment unterhalb des Grenzwerts, einer Geradeausfahrt und gleichzeitigen Beschleunigen auf kleiner als der Grenzwert geschätzt, wodurch das Ausrücken der Formschlusskupplung 10 zugelassen wird.
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Wenn die Vorderachsantriebsraddurchmesser größer sind als die Hinterachsantriebsraddurchmesser, wird bei einem Bremsen des Kraftfahrzeugs das Ausrücken der Formschlusskupplung 10 zugelassen. Die Steuer- und Regeleinheit 14 lässt das Ausrücken der Formschlusskupplung 10 zu, wenn eine Geradeausfahrt vorliegt, das Motormoment kleiner ist als der Grenzwert und das Kraftfahrzeug gleichzeitig bremst. Das an der Formschlusskupplung 10 anliegende Kupplungsmoment wird bei einem Motormoment unterhalb des Grenzwerts, einer Geradeausfahrt und gleichzeitigen Bremsen auf kleiner als der Grenzwert geschätzt, wodurch das Ausrücken der Formschlusskupplung 10 zugelassen wird.
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Zum Einrücken der Formschlusskupplung 10 beaufschlagt die Steuer- und Regeleinheit 14 die Einrückdruckkammer der Zylinder-Kolben-Einheit mit dem Druckfluid aus dem eine Einrückkraft resultiert, die größer ist als die als Federkraft ausgebildete Ausrückkraft der Ausrückfeder, wodurch die Formschlusskupplung 10 aktiv eingerückt wird. Zum Einrücken und damit zur Schließung der Formschlusskupplung 10 wird mittels der Steuer- und Regeleinheit 14 gezielt ein Momentenstoß der Antriebseinheit 15 erzeugt. Der gezielte Momentenstoß ist abhängig von dem abgeschätzten Moment. Die Steuer- und Regeleinheit 14 erzeugt zum Einrücken der Formschlusskupplung 10 einen gezielten Momentenstoß, der von dem abgeschätzten Moment abhängig ist. Der gezielte Momentenstoß ist von einem Wert und einem Vorzeichen des geschätzten Moments abhängig. Grundsätzlich kann die Steuer- und Regeleinheit 14 zusätzlich oder alternativ zum Einrücken der Formschlusskupplung 10 ein Achsbremsmoment an der Vorderachse 12 oder an der Hinterachse 13 erzeugen, das von dem abgeschätzten Moment abhängig ist. Weiter ist es natürlich auch denkbar, dass das Einrücken erst zugelassen wird, wenn das abgeschätzte Moment bestimmte Bedingungen erreicht und/oder wenn zumindest eine Bedingung erfüllt ist. Dazu können beispielsweise die Raddrehzahlen der Radsensoren verwendet werden, wodurch eine Zahn-auf-Zahn-Stellung vermieden werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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