DE102018202918A1

DE102018202918A1 - Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102018202918A1
Application number: DE102018202918.0A
Authority: DE
Inventors: Thomas Ebertseder
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2018-02-27
Filing date: 2018-02-27
Publication date: 2019-08-29
Also published as: US20190263261A1; US10682909B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstranges (1) eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines landwirtschaftlichen oder kommunalen Nutzfahrzeuges, mit einer Antriebsmaschine (2), zumindest einer Antriebsachse (6) und zumindest einer weiteren Achse (9), die durch eine druckgesteuerte Zuschaltvorrichtung (5) trieblich zuschaltbar ist, wobei die Zuschaltvorrichtung (5) für eine Abschaltung der Achse (9) mit einem Öffnungsdruck (p_offen) angesteuert wird, während die Achse (9) bei einer Betätigung einer Betriebsbremse (4) des Kraftfahrzeugs durch eine Ansteuerung der Zuschaltvorrichtung (5) automatisch zugeschaltet wird, wobei die Ansteuerung der Zuschaltvorrichtung (5) in Abhängigkeit von einem während der Betätigung der Betriebsbremse (4) bestimmten Bremsmodus des Kraftfahrzeugs durchgeführt wird, wobei die Zuschaltvorrichtung (5) bei der Betätigung der Betriebsbremse (4) in einem ersten Bremsmodus mit einem ersten Steuerdruck (p_St1) zum Übertragen eines ersten Drehmomentes (M₁) und bei Überschreiten zumindest eines für das Vorliegen eines zweiten Bremsmodus charakteristischen Parameters (p_Brems, v_Fahrzeug) mit einem zweiten Steuerdruck (p_St2) zum Übertragen eines zweiten, größeren Drehmomentes (M₂) angesteuert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs.
Aus der DE 10 2012 020 908 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs bekannt. Der Antriebsstrang umfasst eine Antriebsmaschine, ein Schaltgetriebe sowie eine Antriebsachse, welche durch eine druckgesteuerte Zuschaltvorrichtung mit einer weiteren Achse trieblich verbindbar ist. Die Zuschaltung zur trieblichen Verbindung der weiteren Achse mit der Antriebsachse durch die Zuschaltvorrichtung wird fahrsituationsabhängig vorgenommen.
Für Kraftfahrzeuggetriebe, welche durch Ansteuerung der Zuschaltvorrichtung eine mittels einer Bremsvorrichtung auf die Antriebsachse aufgebrachte Bremskraft auf die zugeschaltete Achse übertragen, ergibt sich eine ambivalente Situation, in welcher einerseits zum Schutz des Antriebsstrangs, insbesondere von einem Achsgetriebe der zuschaltbaren Achse, nur ein spezifiziertes Drehmoment auf dieses übertragen werden soll, um eine dauerhafte Belastung mit zu hohen Drehmomenten zu vermeiden. Dem steht die gesetzliche Anforderung gegenüber, dass insbesondere bei landwirtschaftlichen oder kommunalen Kraftfahrzeugen die volle Bremsleistung auf die zugeschaltete Achse übertragen werden muss, um die geforderte Verzögerung bei maximaler Ballastierung und einem zusätzlich mitgeführten, ungebremsten Anhänger zu erzielen. Das dabei übertragene Drehmoment kann das spezifizierte Drehmoment, welches dauerhaft auf die zugeschaltete Achse beschädigungsfrei übertragbar ist, überschreiten, so dass es durch eine Überwachungslogik zu einer Unterbrechung der trieblichen Verbindung durch die Zuschaltvorrichtung kommen kann, um das Achsgetriebe der zugeschalteten Achse vor einer Überlastung zu bewahren. Dies würde jedoch zu einem Bremskraftverlust führen, wenn das Kraftfahrzeug insbesondere aufgrund einer dynamischen Achslastverteilung hauptsächlich nur noch über die zugeschaltete Achse Bremskräfte übertragen könnte.
Ausgehend von dem vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist es nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstranges eines Kraftfahrzeuges zu bereitzustellen, welches sich durch eine verbesserte Ansteuerung des Antriebsstranges auszeichnet.
Diese Aufgabe wird aus verfahrenstechnischer Sicht ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Aus vorrichtungstechnischer Sicht erfolgt eine Lösung der Aufgabe durch die technischen Merkmale des nebengeordneten Anspruchs 8. Die hierauf jeweils folgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder. Des Weiteren ist ein Computerprogrammprodukt, sowie ein dieses aufweisender Datenträger Gegenstand der Ansprüche 10 und 11. Der nebengeordnete Anspruch 12 und die von diesem abhängigen Unteransprüche haben eine Arbeitsmaschine zum Gegenstand.
Gemäß der Erfindung wird bei einem Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstranges eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eines landwirtschaftlichen oder kommunalen Nutzfahrzeuges, mit einer Antriebsmaschine, zumindest einer Antriebsachse und zumindest einer weiteren Achse, die durch eine druckgesteuerte Zuschaltvorrichtung trieblich zu- und abschaltbar ist, die Achse bei einer Betätigung einer Betriebsbremse des Kraftfahrzeugs durch eine Ansteuerung der Zuschaltvorrichtung automatisch zugeschaltet. Die Zuschaltvorrichtung wird für eine Abschaltung der Achse mit einem Öffnungssteuerdruck angesteuert, so dass kein Drehmoment von der angetriebene Achse auf die zuschaltbare Achse übertragen wird.
Durch die automatische Zuschaltung der weiteren Achse aufgrund der Betätigung der Betriebsbremse wird ein von der Betriebsbremse auf die Antriebsachse aufgebrachtes Bremsmoment auf die weitere Achse übertragen. Die Betriebsbremse kann hydraulisch oder pneumatisch betätigbar sein.
Bei der Antriebsmaschine handelt es sich im Rahmen der Erfindung insbesondere um eine Brennkraftmaschine, welche innerhalb des Antriebsstranges durch ein Kraftfahrzeuggetriebe sowie ein jeweiliges Achsgetriebe der jeweiligen Antriebsachse und durch die Zuschaltvorrichtung mit einem Achsgetriebe der zuschaltbaren Achse verbunden werden kann. Bei dem Kraftfahrzeug handelt es sich bevorzugt um ein kommunales oder landwirtschaftliches Nutzfahrzeug, wie insbesondere einen Ackerschlepper.
Die Erfindung umfasst nun die technische Lehre, dass die Ansteuerung der Zuschaltvorrichtung in Abhängigkeit von einem während des Verzögerungsvorgangs bestimmten Bremsmodus des Kraftfahrzeugs durchgeführt wird, wobei die Zuschalteinrichtung bei der Betätigung der Betriebsbremse in einem ersten Bremsmodus mit einem ersten Steuerdruck zum Übertragen eines ersten Drehmomentes und bei Überschreiten zumindest eines für das Vorliegen eines zweiten Bremsmodus charakteristischen Parameters mit einem zweiten Steuerdruck zum Übertragen eines zweiten, größeren Drehmomentes angesteuert wird.
Die Ansteuerung der Zuschaltvorrichtung mit zwei unterschiedlichen Steuerungsdrücken erfolgt in Abhängigkeit von Erkennen des Vorliegens des ersten oder des zweiten Bremsmodus, wobei unter dem ersten Bremsmodus ein Verzögerungsvorgang durch die Übertragung des ersten Drehmomentes auf die zugeschaltete Achse zu verstehen ist, der einen dauerhaften, beschädigungsfreien Allradbetrieb ermöglicht. Der zweite Bremsmodus entspricht einer Gefahrenbremsung, bei welcher die Übertragung des zweiten, maximalen Drehmomentes auf die zugeschaltete Achse erforderlich wird. Dabei kann vorgesehen sein, die Zuschaltvorrichtung mit dem Feststellen der Betätigung der Betriebsbremse zunächst mit dem ersten Steuerdruck anzusteuern, um im Verlauf des Verzögerungsvorganges anhand der Auswertung des zumindest einen für das Vorliegen des zweiten Bremsmodus charakteristischen Parameter zu entscheiden, ob eine Ansteuerung der Zuschaltvorrichtung mit dem zweiten Steuerdruck erforderlich ist.
Die Zuschaltvorrichtung ist bevorzugt als lastschaltbare Zuschaltvorrichtung, insbesondere als Lamellenkupplung ausgeführt. Dabei kann bei der als Kupplung ausgeführten Zuschaltvorrichtung unterschieden werden, ob sie im unbetätigten Zustand geschlossen oder geöffnet ist. Kupplungen, die im unbetätigten Zustand geschlossen sind, werden auch als „normally-closed-Kupplungen“ bezeichnet, Kupplungen, die im unbetätigten Zustand geöffnet sind, als „normally-open-Kupplungen“. Im Allgemeinen wird eine normally-closed Kupplung als Zuschaltvorrichtung eingesetzt, welche in drucklosem Zustand durch mechanische Mittel, wie Tellerfedern, in geschlossener Position gehalten wird. Somit wird im drucklosen Zustand der Zuschaltvorrichtung ein permanenter Allradbetrieb ermöglicht.
Zum Abschalten der Achse wird die Zuschaltvorrichtung mit einem Öffnungssteuerdruck angesteuert, so dass kein Drehmoment auf die Achse übertragen wird. Die Ansteuerung mit dem Öffnungssteuerdruck wird im Fall der normally-closed Kupplung für die Dauer der Abschaltung der Achse aufrechterhalten, wobei der Öffnungssteuerdruck einen Wert größer Null bar hat. Entsprechendes gilt für den Fall, dass als Zuschaltvorrichtung eine normally-open-Kupplung verwendet wird, die für die Dauer der Abschaltung mit einem Öffnungssteuerdruck von Null bar angesteuert wird.
Die Betätigung der Betriebsbremse kann im Rahmen der Erfindung insbesondere durch Beobachten des jeweiligen Schaltzustandes des oder der Bremslichtschalter detektiert werden. Handelt es sich bei dem Kraftfahrzeug um ein landwirtschaftliches oder kommunales Nutzfahrzeug, bei welchem Radbremsen der linken und der rechten Seite unabhängig voneinander betätigt werden können, um die Wendigkeit des Nutzfahrzeuges zu erhöhen, so wird die Betriebsbremse für die Aktivierung der Funktion nur dann als betätigt angesehen, wenn die Radbremsen beider Seiten betätigt sind. Bei Beobachten der Bremslichtschalter müssen dann in diesem Fall die Bremslichtschalter für beide Seiten eingeschaltet sein. Die Betätigung der Betriebsbremse kann durch eine Bedienperson erfolgen, die das Kraftfahrzeug führt, oder ein Assistenzsystem bzw. ein autonomes System zum Führen des Kraftfahrzeugs
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung kann zum Bestimmen des Vorliegens oder eines Wechsels des Bremsmodus als charakteristischer Parameter ein von der Betriebsbremse aufgebrachter Bremsdruckverlauf überwacht werden. Aus dem Bremsdruckverlauf kann abgeleitet werden, ob es sich bei dem initiierten Bremsvorgang um eine reguläre Bremsung handelt oder eine Gefahrenbremsung. Im Fall einer Gefahrenbremsung kommt es zu einem sprunghaften Anstieg des Bremsdruckverlaufs, welcher mit Beginn des Verzögerungsvorgangs vorliegen oder erst im Verlauf des Verzögerungsvorgangs auftreten kann.
In bevorzugter Weiterbildung kann zum Bestimmen des Vorliegens oder eines Wechsels des Bremsmodus als charakteristischer Parameter ein Bremspedalwert überwacht werden. Das Betätigen eines Bremspedals lässt sich relativ einfach hinsichtlich des Pedalverstellweges überwachen, welcher im Verhältnis zu dem Bremsdruck steht, der von der Betriebsbremse aufgebracht wird. Zudem kann auch die Verstellgeschwindigkeit bei der Betätigung des Bremspedals überwacht werden, welche als weitere Information ausgewertet werden kann, um zwischen einem Vorliegen des ersten oder des zweiten Bremsmodus unterscheiden zu können.
Weiterhin kann zum Bestimmen des Vorliegens eines Wechsels des Bremsmodus als charakteristischer Parameter ein Geschwindigkeitsverlauf des Fahrzeugs überwacht werden. Hierzu kann ein Vergleich mit zumindest einem Vergleichsverlauf für die Fahrzeuggeschwindigkeit durchgeführt werden, der für eine Gefahrenbremsung charakteristisch ist.
Insbesondere kann die Ansteuerung der Zuschaltvorrichtung mit dem zweiten Steuerdruck auf die Dauer des Verzögerungsvorganges begrenzt werden. Durch die Detektion des Stillstands des Kraftfahrzeugs am Ende des Verzögerungsvorgangs kann bewirkt werden, dass die Zuschaltvorrichtung daraufhin mit dem ersten Steuerdruck oder dem Öffnungsdruck angesteuert wird. Somit kann ein anschließender Anfahrvorgang mit zu- oder abgeschalteter Achse erfolgen.
Des Weiteren kann der erste Steuerdruck in Abhängigkeit von dem zu übertragenden ersten Drehmoment vorgegeben werden. Der erste Steuerdruck kann an unterschiedliche Betriebszustände des Kraftfahrzeugs angepasst werden.
Bevorzugt kann während der Ansteuerung der Zuschaltvorrichtung mit dem ersten Steuerdruck eine Drehzahlüberwachung durchgeführt werden. Mittels der Überwachung der Drehzahl am Ausgang der Zuschaltvorrichtung und der Bestimmung einer Drehzahl am Eingang der Zuschaltvorrichtung lässt sich das Auftreten einer Beschädigung der als Reibbelagskupplung ausgebildeten Zuschaltvorrichtung verhindern, indem ein ungewolltes dauerhaftes Durchrutschen der Kupplungsbeläge vermieden wird. Durch einen der Zuschaltvorrichtung zugeordneten Drehzahlsensor kann die ausgangsseitige Drehzahl der Reibbelagskupplung überwacht werden. Die eingangsseitige Drehzahl der Reibbelagkupplung kann anhand einer vorliegenden Getriebeübersetzung und einer von der Antriebsmaschine abgegebenen Getriebeeingangsdrehzahl bestimmt werden. Bei einer Überschreitung einer vorgebbaren Drehzahldifferenz wird die Zuschaltvorrichtung respektive Reibbelagskupplung deaktiviert. Resultiert die Überschreitung der Differenzdrehzahl aus einem Wechsel von dem ersten Bremsmodus in den zweiten Bremsmodus, so findet die Deaktivierung nicht statt, da von einer Gefahrenbremsung ausgegangen wird.
Innerhalb eines Kraftfahrzeugantriebsstranges wird das erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt durch ein Steuergerät geregelt, insbesondere für eine Zuschaltvorrichtung. Der Antriebsstrang umfasst eine Antriebsmaschine, zumindest eine Antriebsachse und zumindest eine weitere Achse, die durch eine druckgesteuerte Zuschaltvorrichtung trieblich zuschaltbar ist, wobei die Zuschaltvorrichtung für eine Abschaltung der Achse mit einem Öffnungsdruck ansteuerbar ist, während die Achse bei einer Betätigung einer Betriebsbremse des Kraftfahrzeugs durch eine Ansteuerung der Zuschaltvorrichtung automatisch zuschaltbar ist. Das Steuergerät ist dazu eingerichtet, die Ansteuerung der Zuschaltvorrichtung in Abhängigkeit von einem während des Betätigungsvorgangs bestimmten Bremsmodus des Kraftfahrzeugs durchzuführen, wobei das Steuergerät dazu eingerichtet ist, eine Betätigung der Betriebsbremse zu bestimmen und die Zuschaltvorrichtung in einem ersten Bremsmodus mit einem ersten Steuerdruck zum Übertragen eines ersten Drehmomentes anzusteuern und ein Überschreiten zumindest eines für das Vorliegen eines zweiten Bremsmodus charakteristischen Parameters zu bestimmen und in dem zweiten Bremsmodus die Zuschaltvorrichtung mit einem zweiten Steuerdruck zum Übertragen eines zweiten, größeren Drehmomentes anzusteuern.
Die erfindungsgemäße Lösung lässt sich auch als Computerprogrammprodukt verkörpern, welches, wenn es auf einem Prozessor eines Steuergeräts läuft, den Prozessor softwaremäßig anleitet, die zugeordneten erfindungsgegenständlichen Verfahrensschritte durchzuführen. In diesem Zusammenhang gehört auch ein computerlesbares Medium zum Gegenstand der Erfindung, auf dem ein vorstehend beschriebenes Computerprogrammprodukt abrufbar gespeichert ist
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Arbeitsmaschine, umfassend eine Antriebsmaschine, zumindest eine Antriebsachse und zumindest eine weitere Achse, die durch eine druckgesteuerte Zuschaltvorrichtung trieblich zu- und abschaltbar ist. Die erfindungsmäße Arbeitsmaschine zeichnet sich dadurch aus, dass die Arbeitsmaschine weiterhin ein erfindungsgemäßes Steuergerät umfasst.
Insbesondere kann zur Bereitstellung eines Öffnungsdrucks sowie eines ersten Steuerdrucks und eines zweiten Steuerdrucks zur Ansteuerung der Zuschaltvorrichtung eine Ventilanordnung vorgesehen sein, die ein elektrohydraulisches geregeltes Ventil umfasst, durch das auf den ersten und zweiten Steuerdruck regelbar ist. Durch das elektrohydraulische Ventil lässt sich auf die drei Bremsmodi regeln. Hierzu ist das das elektrohydraulische Ventil regelnde Steuergerät steuerungstechnisch mit der Betriebsbremse der Arbeitsmaschine verbunden.
Alternativ kann zur Bereitstellung eines Öffnungsdrucks sowie eines ersten Steuerdrucks eine Ventilanordnung vorgesehen sein, die mit dem Öffnungsdruck sowie dem ersten Steuerdruck beaufschlagbar ist, und dass zur Bereitstellung eines zweiten Steuerdrucks ein Bypassventil vorgesehen ist. Das Bypassventil kann steuerungstechnisch mit einem Steuergerät der Betriebsbremse verbunden sein. Wird aufgrund eines Überschreitens eines Schwellwertes durch den von der Betriebsbremse aufgebrachten Bremsdrucks das Vorliegen eines zweiten Bremsmodus erkannt, so wird durch das Öffnen des Bypassventils die Zuschaltvorrichtung drucklos geschaltet. Wird das Absinken des Bremsdrucks der Betriebsbremse unter den Schwellwert festgestellt, wird das Bypassventil wieder geschlossen, so dass der erste Steuerdruck anliegt und die zugeschaltete Achse zur Übertragung eines ersten Drehmoments betreibbar ist.
Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale der nebengeordneten oder der hiervon abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten, einzelne Merkmale, auch soweit sie aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung oder unmittelbar aus den Zeichnungen hervorgehen, miteinander zu kombinieren. Die Bezugnahme der Ansprüche auf die Zeichnungen durch Verwendung von Bezugszeichen soll den Schutzumfang der Ansprüche nicht beschränken.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung, die nachfolgend erläutert wird, ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:

1 eine schematische Ansicht eines Antriebsstranges eines Kraftfahrzeuges;
2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben des Antriebsstranges aus 1, entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
3 eine schematische Ansicht eines Antriebsstranges eines Kraftfahrzeuges gemäß einer zweiten Ausführungsform; und
4 einen Verlauf von Steuerdrücken zur Ansteuerung einer Zuschaltvorrichtung.

1 zeigt eine schematische Ansicht eines Antriebsstranges 1 eines Kraftfahrzeuges, bei welchem es sich bevorzugt um ein landwirtschaftliches oder kommunales Nutzfahrzeug und weiter bevorzugt um einen Traktor oder Ackerschlepper handelt. Der Antriebsstrang 1 umfasst eine Antriebsmaschine 2, die als Brennkraftmaschine gestaltet ist und an einer Abtriebsseite mit einem nachgeschalteten Kraftfahrzeuggetriebe 3 verbunden werden kann. Bei dem Kraftfahrzeuggetriebe 4 handelt es sich insbesondere um ein Schaltgetriebe. Weiterhin umfasst der Antriebsstrang 1 eine Betriebsbremse 4, die mit dem Kraftfahrzeuggetriebe 3 verbindbar ist.
Wie des Weiteren in 1 zu sehen ist, ist das Kraftfahrzeuggetriebe 3 abtriebsseitig mit einem nicht dargestellten Achsgetriebe einer Antriebsachse 6 verbunden, wobei durch das Achsgetriebe eine durch das Kraftfahrzeuggetriebe 3 übersetzte Antriebsbewegung der Antriebsmaschine 2 auf zwei Antriebsräder 7 der Antriebsachse 6 verteilt wird. Des Weiteren ist das Kraftfahrzeuggetriebe 3 abtriebsseitig mit einer druckgesteuerten Zuschaltvorrichtung 5 verbunden, welche abtriebsseitig mit einem Achsgetriebe einer weiteren Achse 9 trieblich verbindbar ist, die Räder 9a aufweist. Die druckgesteuerte Zuschaltvorrichtung 5 gestattet es wahlweise, den Antriebsstrang 1 nur mit der Antriebsachse 6 und der geschleppten Achse 9 oder durch triebliche Zuschaltung der weiteren Achse 9 im Allradbetrieb zu betreiben. Dafür ist die Zuschaltvorrichtung 5 als Reibbelagkupplung, insbesondere als nasslaufende Lamellenkupplung, ausgeführt, die als normally-closed Kupplung ausgeführt ist.
Jedem der Antriebsräder 7 der Antriebsachse 6 ist jeweils eine Radbremse 8 der Betriebsbremse 4 des Kraftfahrzeuges zugeordnet, bei deren jeweiliger Betätigung das jeweilige Antriebsrad 7 abgebremst wird. Dabei können die Antriebsräder 7 auch unabhängig voneinander abgebremst werden, um eine Wendigkeit des Kraftfahrzeuges zu erhöhen. Durch das Zuschalten der Achse 9 mittels der Zuschaltvorrichtung 5 wird das von der Betriebsbremse 4 auf die Antriebsache 6 übertragene Bremsmoment auch auf die Achse 9 übertragen. Das Betätigen der Betriebsbremse respektive die Betätigungszustände der beiden Radbremsen 8 lassen sich anhand der Betätigungszustände von Bremslichtschaltern überprüfen.
Der Antriebsmaschine 2, dem Kraftfahrzeuggetriebe 3 und auch der Betriebsbremse 4 sind jeweils je ein Steuergerät 10 bzw. 11 bzw. 12 zugeordnet, die mit weiteren - vorliegend nicht weiter dargestellten - Steuergeräten in ein Datenbussystem des Kraftfahrzeuges eingebunden sind und untereinander kommunizieren.
Die Betriebsbremse 4 weist einen Drucksensor 13 auf, mittels dem der von der Betriebsbremse 4 erzeugte Bremsdruck überwacht wird. Die von dem Drucksensor 13 bereitgestellten Signale werden an das Steuergerät 12 übertragen, um daraus einen Bremsdruckverlauf zu bestimmen. Die von dem Steuergerät 12 empfangenen und ausgewerteten Signale werden mittels des Datenbussystems an das Steuergerät 11 übertragen.
Der Zuschaltvorrichtung 5 ist ein Drehzahlsensor 14 zugeordnet, welcher der Überwachung der als Reibbelagkupplung ausgebildeten Zuschaltvorrichtung 5 dient. Zur Vermeidung von Beschädigungen der Reibbelagkupplung durch dauerhaftes Durchrutschen wird eine von dem Drehzahlsensor 14 erfasste ausgangsseitige Drehzahl n_Aus , die durch die Zuschaltvorrichtung 5 an die zuschaltbare Achse 9 übertragen wird, dem Steuergerät 11 des Kraftfahrzeuggetriebes 3 zur Auswertung bereitgestellt. Eine eingangsseitige Drehzahl am Eingang der Zuschaltvorrichtung 5 lässt sich durch das Steuergerät 11 anhand der Getriebeübersetzung und der Getriebeeingangsdrehzahl bestimmen. Überschreitet die aus dem Vergleich von eingangsseitiger Drehzahl und ausgangsseitiger Drehzahl n_Aus bestimmte Drehzahldifferenz einen Schwellwert, so wird die die Zuschaltung der Achse 9 deaktiviert, um die Zuschaltvorrichtung 5 vor Beschädigungen durch das Durchrutschen zu vermeiden.
Die Zuschaltung der zumindest einen weiteren Achse 9 durch die Zuschaltvorrichtung 5 erfolgt bei einer Betätigung der Betriebsbremse 4 automatisch. Die Betätigung der Betriebsbremse 4 kann dabei durch eine Bedienperson erfolgen oder durch ein Assistenzsystem bzw. ein autonomes System zum Führen des Kraftfahrzeugs.
Die Ansteuerung der druckgesteuerten Zuschaltvorrichtung 5 erfolgt durch das Steuergerät 11 des Kraftfahrzeuggetriebes 3. Hierzu wird von dem Steuergerät 11 eine Ventilanordnung 15 angesteuert, welche jeweils einen für das Zu- und Abschalten der Zuschaltvorrichtung 5 erforderlichen ersten Steuerdruck p_St1 bzw. Öffnungsdruck p_offen bereitstellt. Zum Abschalten der Achse 9 wird die Zuschaltvorrichtung 5 mit dem Öffnungsdruck p_offen angesteuert, d.h. bei einer Ausführung als normally-closed Kupplung wirkt der Öffnungsdruck p_offen einer Federkraft entgegen, welche die Zuschaltvorrichtung 5 im drucklosen Zustand geschlossen hält, so dass die Achse 9 abgeschaltet ist, d.h. geschleppt wird. Die hierfür erforderliche Federkraft wird von einer druckunabhängig arbeitenden Aktorik aufgebracht. Die Ansteuerung mit dem ersten Steuerdruck p_St1 bewirkt ein Schließen der Zuschaltvorrichtung 5, so dass ein von dem Steuerdruck p_St1 abhängiges, definiertes erstes Drehmoment M₁ durch die Zuschaltvorrichtung 5 auf die zugeschaltete Achse 9 übertragbar ist. Die Größenordnung des ersten Drehmomentes M₁ ist derart ausgelegt, dass ein dauerhafter Allradbetrieb durch Zuschaltung der Achse 9 beschädigungsfrei möglich ist. Die Ventilanordnung 15 umfasst ein elektrohydraulisches geregeltes Ventil wie ein Proportionalventil, welches eine Anpassung zumindest des ersten Steuerdrucks p_St1 ermöglich.
Tritt eine Situation auf, in welcher eine Gefahrenbremsung erforderlich ist, soll auf die Antriebsachse 6 und die zugeschaltete Achse 9 ein zweites Drehmoment M₂ übertragen werden. Das zweite Drehmoment M₂ ist größer als das erste Drehmoment M1 und entspricht dem maximal durch die Betriebsbremse 4 erzeugbaren Drehmoment. Dies geschieht durch eine Ansteuerung der Zuschaltvorrichtung 5 mit einem zweiten Steuerdruck p_St2 , der ebenfalls von der Ventilanordnung 15 bereitgestellt wird.
Als Besonderheit kann durch das Steuergerät 11 ein automatisiertes Zu- und Abschalten der Achse 9 durch die Ansteuerung der Zuschaltvorrichtung 5 in Abhängigkeit von einem während der Betätigung der Betriebsbremse 4 bestimmten Bremsmodus des Kraftfahrzeugs verwirklicht werden, um bei einem Bremsvorgang alle Räder 8, 9a des Kraftfahrzeugs zu verzögern. Dazu regelt das Steuergerät 11 die Zuschaltvorrichtung 5 entsprechend dem im Ablaufdiagramm aus 2 dargestellten Verfahren:
Zu Beginn des Verfahrens wird in einem Schritt S1 zunächst abgefragt, ob die Betriebsbremse 4 betätigt wurde. Hierzu werden die Schalterstellungen der Bremslichtschalter überwacht und ausgewertet. Ist die Betätigung der Betriebsbremse 4 zu verneinen, so wird an den Anfang zurückgegangen und die Überwachung bezüglich der Betätigung der Betriebsbremse 4 fortgesetzt.
Ist das Ergebnis in Schritt S1 hingegen positiv, so wird zu einem Schritt S2 übergegangen, in welchem zumindest eine Bedingung abgefragt wird, welche für das Vorliegen eines ersten oder eines zweiten Bremsmodus charakteristisch ist. In dem Schritt S2 soll zwischen einer regulären Bremsung, die einem ersten Bremsmodus entspricht, und einer Gefahrenbremsung, die einem zweiten Bremsmodus entspricht, unterschieden werden. Hierzu wird der mittels des Drucksensors 13 erfasste Bremsdruck p_Brems mit einem Grenzwert p_Grenz verglichen, bei dessen Überschreiten von einer Gefahrenbremsung ausgegangen wird. Ergänzend oder alternativ kann die Betätigung eines der Betriebsbremse 4 zugeordneten Bremspedals überwacht werden. Durch eine Auswertung des bei einer Betätigung des Bremspedals zurückgelegten Verstellweges lässt sich ebenfalls auf die Art der Bremsung, d.h. den Bremsmodus, schließen. Weiterhin kann der jeweilige Geschwindigkeitsverlauf v_Fahrzeug herangezogen werden, um auf das Vorliegen des ersten Bremsmodus oder des zweiten Bremsmodus schließen zu können. Hierzu kann der Geschwindigkeitsverlauf v_Fahrzeug mit einem in dem Steuergerät hinterlegten Vergleichsverlauf einer Fahrzeuggeschwindigkeit v_Vergleich verglichen werden, welcher für das Vorliegen einer Gefahrenbremsung charakteristisch ist. In Abhängigkeit von der Auswertung im Schritt S2 wird zu einem Schritt S3 bzw. S4 übergegangen.
Dem Schritt S3 liegt die Detektion des ersten Bremsmodus zugrunde, in welchem das Kraftfahrzeug regulär verzögert wird. Die Zuschaltvorrichtung 5 wird in dem ersten Bremsmodus mit dem ersten Steuerdruck p_St1 angesteuert, so dass die Achse 9 zugeschaltet wird. Der Steuerdruck p_St1 ist derart gewählt, dass das erste Drehmoment M₁ von der Antriebsachse 6 auf die zugeschalte Achse 9 übertragen wird, welches einen beschädigungsfreien Dauerbetrieb ermöglicht.
Wird in dem Schritt S2 festgestellt, dass die Bedingungen für das Vorliegen des zweiten Bremsmodus erfüllt sind, so zum Schritt S4 übergegangen. In dem Schritt S4 wird die Zuschaltvorrichtung 5 entsprechend des zweiten Bremsmodus mit dem zweiten Steuerdruck p_St2 angesteuert. Die Ansteuerung der Zuschaltvorrichtung 5 mit dem zweiten Steuerdruck p_St2 bewirkt, dass auf die Achse 9 das zweite Drehmoment M₂ übertragen wird.
Im Schritt S5 wird überprüft, ob die Betätigung der Betriebsbremse 4 andauert. Hierzu werden die Schalterstellungen der Bremslichtschalter abgefragt. Ebenfalls kann die Stellung des Bremspedals herangezogen werden, um auf das Fortdauern der Betätigung der Betriebsbremse 4 zu schließen.
Für den Fall, dass der Bremsvorgang beendet ist, wird zum Schritt S6 übergegangen. Dauert die Betätigung der Betriebsbremse 4 hingegen an, so wird vor den Schritt S2 zurückgesprungen, um zu festzustellen, ob eine Änderung eines für das Vorliegen des zweiten Bremsmodus charakteristischen Parameters während des andauernden Bremsvorganges eingetreten ist, die zu einem Wechsel von dem ersten in den zweiten Bremsmodus führt. Dies kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn durch die Bedienperson des Kraftfahrzeugs zunächst eine reguläre Bremsung eingeleitet wird und aufgrund sich ändernder äußerer Rahmenbedingungen eine Gefahrenbremsung erforderlich wird.
Im Schritt S6 wird der jeweilige Steuerdruck p_St1 oder p_St2 auf den Öffnungsdruck p_Offen geändert, so dass die Drehmomentübertragung durch die Zuschaltvorrichtung 5 auf die Achse 9 abgeschaltet wird. Im Anschluss an den Schritt S6 ist der Vorgang beendet.
Mittels des erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Verfahrens zum Betreiben des Antriebsstranges 1 des Kraftfahrzeugs lässt sich während eines Bremsvorgangs gewährleisten, dass in Abhängigkeit von einem detektierten Bremsmodus die Zuschaltung der zumindest einen Achse 9 durch die Zuschaltvorrichtung 5 in der Weise erfolgt, dass bei einer regulären Bremsung ein erstes Drehmoment M₁ übertragen wird, welches einen dauerhaften beschädigungsfreien Allradbetrieb ermöglicht, während im Fall einer Gefahrenbremsung ein zweites Bremsmoment M₂ übertragen wird, um eine maximale Verzögerung des Kraftfahrzeugs zu erreichen.
In 3 ist eine schematische Ansicht des Antriebsstranges 1 eines Kraftfahrzeuges gemäß einer zweiten Ausführungsform dargestellt. Diese zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der in 1 dargestellten Ausführungsform lediglich durch eine abweichende Ansteuerung der Zuschaltvorrichtung 5, so dass die Bezugszeichen für identische Komponenten beibehalten wurden. Zur Ansteuerung der Zuschaltvorrichtung ist eine Ventilanordnung 16 vorgesehen, welche hydraulische Ventile umfasst, die jeweils einen der Steuerdrücke p_Offen bzw. p_St1 bereitstellen. Die Ansteuerung erfolgt in bereits anhand der gemäß dem Flussdiagramm in 2 veranschaulichten Verfahrensschritte. Um in dem Fall einer Gefahrenbremsung in den zweiten Bremsmodus zu wechseln, ist ein zusätzliches Bypassventil 17 vorgesehen, welches ebenfalls von dem Steuergerät 11 angesteuert wird. Das Öffnen des Bypassventils bewirkt eine Drucklosschaltung der Zuschaltvorrichtung, so dass die Zuschaltvorrichtung 5 durch die Federkraft geschlossen gehalten wird und das zweite Bremsmoment M2 auf die zugeschaltete Achse 9 überträgt. Auch gemäß dieser Ausführungsform wird gemäß dem Schritt S2 überwacht, ob während des Bremsvorgangs ein Wechsel von dem zweiten Bremsmodus in den ersten Bremsmodus eintritt. In einem solchen Fall wird das Bypassventil 17 geschlossen, so dass die Ansteuerung der Zuschaltvorrichtung 5 mit dem ersten Steuerdruck p_St1 erfolgt.
Die Darstellung in 4 zeigt einen beispielhaften Verlauf 18 von Steuerdrücken zur Ansteuerung der Zuschaltvorrichtung 5, die als normally-closed-Kupplung ausgeführt ist. Der Steuerdruck p_Offen steuert die Zuschaltvorrichtung 5 in der Weise an, dass bei Inaktivität der Betriebsbremse 4 der Allradantrieb deaktiviert ist, die Achse 9 geschleppt wird. Wird die Betriebsbremse 4 durch die Bedienperson oder ein Assistenzsystem betätigt und ergibt die Auswertung der charakteristischen Parameter, dass der erste Bremsmodus vorliegt, so wird die Zuschaltvorrichtung 5 von dem Steuergerät 11 mit dem ersten Steuerdruck p_St1 angesteuert. Wird bei der Auswertung der charakteristischen Parameter festgestellt, dass der zweite Bremsmodus vorliegt oder ein Wechsel von dem ersten Bremsmodus in den zweiten Bremsmodus stattgefunden hat, so wird die Zuschaltvorrichtung 5 von dem Steuergerät 11 mit dem zweiten Steuerdruck p_St2 angesteuert.
Bezugszeichenliste

1: Antriebsstrang
2: Antriebsmaschine
3: Kraftfahrzeuggetriebe
4: Betriebsbremse
5: Zuschaltvorrichtung
6: Angetrieben Achse
7: Räder
8: Radbremse
9: Achse
9a: Räder
10: Steuergerät
11: Steuergerät
12: Steuergerät
13: Drucksensor
14: Drehzahlsensor
15: Ventilanordnung
16: Ventilanordnung
17: Bypassventil
18: Steuerdruckverlauf
M₁: Erstes Drehmoment
M₂: Zweites Drehmoment
n_Aus: Drehzahl
p_Offen: Öffnungsdruck
p_st1: Erster Steuerdruck
p_st2: Zweiter Steuerdruck
P_Brems: Bremsdruck
p_Grenz: Grenzdruck
v_Fahrzeug: Geschwindigkeitsverlauf
V_Vergleich: Vergleichsverlauf

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012020908 A1 [0002]

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstranges (1) eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines landwirtschaftlichen oder kommunalen Nutzfahrzeuges, mit einer Antriebsmaschine (2), zumindest einer Antriebsachse (6) und zumindest einer weiteren Achse (9), die durch eine druckgesteuerte Zuschaltvorrichtung (5) trieblich zuschaltbar ist, wobei die Zuschaltvorrichtung (5) für eine Abschaltung der Achse (9) mit einem Öffnungsdruck (p_offen) angesteuert wird, während die Achse (9) bei einer Betätigung einer Betriebsbremse (4) des Kraftfahrzeugs durch eine Ansteuerung der Zuschaltvorrichtung (5) automatisch zugeschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung der Zuschaltvorrichtung (5) in Abhängigkeit von einem während der Betätigung der Betriebsbremse (4) bestimmten Bremsmodus des Kraftfahrzeugs durchgeführt wird, wobei die Zuschaltvorrichtung (5) bei der Betätigung der Betriebsbremse (4) in einem ersten Bremsmodus mit einem ersten Steuerdruck (p_St1) zum Übertragen eines ersten Drehmomentes (M₁) und bei Überschreiten zumindest eines für das Vorliegen eines zweiten Bremsmodus charakteristischen Parameters (p_Brems, v_Fahrzeug) mit einem zweiten Steuerdruck (p_St2) zum Übertragen eines zweiten, größeren Drehmomentes (M₂) angesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Bestimmen des Vorliegens oder eines Wechsels des Bremsmodus (S2) als charakteristischer Parameter ein von der Betriebsbremse (4) aufgebrachter Bremsdruckverlauf (p_Brems) überwacht wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Bestimmen des Vorliegens oder eines Wechsels des Bremsmodus (S2) als charakteristischer Parameter ein Bremspedalwert überwacht wird.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zum Bestimmen des Vorliegens oder eines Wechsels des Bremsmodus als charakteristischer Parameter ein Geschwindigkeitsverlauf (v_Fahrzeug) des Fahrzeugs überwacht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung der Zuschaltvorrichtung (5) mit dem zweiten Steuerdruck (p_st2) auf die Dauer des Verzögerungsvorganges begrenzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Steuerdruck (p_St1) in Abhängigkeit von dem zu übertragenden ersten Drehmoment (M₁) vorgegeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass während der Ansteuerung der Zuschaltvorrichtung (5) mit dem ersten Steuerdruck (p_St1) eine Drehzahlüberwachung durchgeführt wird.
Steuergerät (11) für einen Antriebsstrang (1) eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines landwirtschaftlichen oder kommunalen Nutzfahrzeuges, mit einer Antriebsmaschine (2), zumindest einer Antriebsachse (6) und zumindest einer weiteren Achse (9), die durch eine druckgesteuerte Zuschaltvorrichtung (5) trieblich zuschaltbar ist, wobei die Zuschaltvorrichtung (5) für eine Abschaltung der Achse (9) mit einem Öffnungsdruck (p_offen) ansteuerbar ist, während die Achse (9) bei einer Betätigung einer Betriebsbremse (4) des Kraftfahrzeugs durch eine Ansteuerung der Zuschaltvorrichtung () automatisch zuschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (11) dazu eingerichtet ist, die Ansteuerung der Zuschaltvorrichtung (5) in Abhängigkeit von einem während des Betätigungsvorgangs bestimmten Bremsmodus des Kraftfahrzeugs durchzuführen, wobei das Steuergerät (11) dazu eingerichtet ist, eine Betätigung der Bremsbremse (4) zu bestimmen und die Zuschaltvorrichtung (5) in einem ersten Bremsmodus mit einem ersten Steuerdruck (p_St1) zum Übertragen eines ersten Drehmomentes (M₁) anzusteuern und ein Überschreiten zumindest eines für das Vorliegen eines zweiten Bremsmodus charakteristischen Parameters (p_Brems, v_Fahrzeug) zu bestimmen und in dem zweiten Bremsmodus die Zuschaltvorrichtung (5) mit einem zweiten Steuerdruck (p_St2) zum Übertragen eines zweiten, größeren Drehmomentes (M₂) anzusteuern.
Steuergerät (11) nach Anspruch 8, durch welches ein Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 7 durchführbar ist.
Computerprogrammprodukt für ein Steuergerät (11) nach Anspruch 8 oder 9, durch welches ein Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7 durchführbar ist, wobei eine Routine zur Ansteuerung der Zuschaltvorrichtung (5) durch entsprechende in einer Software hinterlegte Steuerungsbefehle umgesetzt ist.
Datenträger mit einem Computerprogrammprodukt nach Anspruch 10.
Arbeitsmaschine, umfassend eine Antriebsmaschine (2), zumindest eine Antriebsachse (6) und zumindest eine weitere Achse (9), die durch eine druckgesteuerte Zuschaltvorrichtung (5) trieblich zu- und abschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsmaschine weiterhin ein Steuergerät (11) nach mindestens einem der Ansprüche 8 und 9 umfasst.
Arbeitsmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bereitstellung eines Öffnungsdrucks () sowie eines ersten Steuerdrucks (p_St1) und eines zweiten Steuerdrucks (p_st2) eine Ventilanordnung (15) vorgesehen ist, die ein elektrohydraulisches geregeltes Ventil umfasst, durch das der erste Steuerdruck (p_St1) und zweite Steuerdruck (p_st2) regelbar sind.
Arbeitsmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bereitstellung eines Öffnungsdrucks (p_Offen) sowie eines ersten Steuerdrucks (p_St1) eine Ventilanordnung (16) vorgesehen ist, die mit dem Öffnungsdruck () sowie dem ersten Steuerdruck (p_St1) beaufschlagbar ist, und dass zur Bereitstellung eines zweiten Steuerdrucks (p_St2) ein Bypassventil (17) vorgesehen ist.