DE3828656A1

DE3828656A1 - Verfahren und vorrichtung zur schlupfbegrenzung

Info

Publication number: DE3828656A1
Application number: DE19883828656
Authority: DE
Inventors: Bernhard Dipl Ing Bihr
Original assignee: Uni Cardan AG
Current assignee: GKN Automotive GmbH
Priority date: 1988-08-24
Filing date: 1988-08-24
Publication date: 1990-03-01

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Schlupfbegrenzung der Antriebsräder eines Kraftfahr zeuges beim Anfahren, das ein Differentialgetriebe in einer Antriebsachse aufweist und über Erfassungsmittel für den Radschlupf an den Antriebsrädern und eine Regelungs anordnung zu dessen Begrenzung aufweist.

Es treten zwei verschiedene Fahrzustände mit unterschied lichem Radschlupf auf, dem durch verschiedene bekannte Vorrichtungen und Verfahren entgegengewirkt wird, nämlich zum einen der unzulässige Radschlupf an einem einzelnen Antriebsrad der Antriebsachse bei unterschiedlichen Reibwerten an den Antriebsrädern, zum anderen der un zulässige Schlupf an beiden Antriebsrädern der Antriebs achse gleichzeitig bei überhöhtem Drehmoment an der Antriebsachse. Beim ersten der genannten Zustände ist insbesondere eine unzureichende Fahrzeugbeschleunigung die Folge. Diesem Zustand wird durch die Verwendung von Differentialgetrieben mit selbsttätig oder gesteuert ver änderlicher Sperrwirkung bei zunehmender Drehzahldifferenz entgegenwirkt. Der zweite der genannten Zustände gefährdet die Fahrstabilität, da die Seitenführungskräfte an beiden Antriebsrädern infolge Schlupfes verlorengehen.

Aus diesem Grunde haben Vorrichtungen Verwendung gefunden, die das Antriebsdrehmoment unmittelbar an den Rädern durch Betätigen der Radbremsen oder durch Reduzieren des Dreh moments der Antriebsmaschine, insbesondere durch Änderung der Drosselklappenstellung und/oder der Einspritzmenge verringern.

Eine Vorrichtung der zunächst genannten Art ist aus der DE 36 37 820 C2 bekannt, hierin wird die Sperrwirkung des steuerbaren Differentialgetriebes in Abhängigkeit von bestimmten Fahrzuständen nach einem festen Regelschema verändert; d.h. in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindig keit wird ein bestimmter Grad der Schlupfbegrenzung eingestellt, wobei dieser Grad in Abhängigkeit von weiteren Betriebsparametern beeinflußt werden kann.

Aus der DE 37 36 192A1 ist eine Anordnung zur Begrenzung des Beschleunigungsschlupfes an den Rädern der Antriebs achse bekannt, bei der bei Auftreten von unzulässigem Anfahrschlupf an der Antriebsachse das Ausgangsdrehmoment der Brennkraftmaschine durch Veränderung der Drosselklap penstellung begrenzt wird.

Bei den Kraftfahrzeugen der Daimler Benz AG, die mit einer Anfahrschlupfbegrenzungsvorrichtung ausgerüstet sind, werden bei Überschreiten des zulässigen Schlupfes an der Antriebsachse nicht nur die Leistung der Brennkraftma schine zurückgenommen, sondern gleichzeitig die Radbremsen der angetriebenen Räder kurzfristig betätigt. Hiermit wird dem unzulässigen Schlupf eines der Antriebsräder bei un gleichen Reibwerten an den Rädern in gleicher Weise ent gegengewirkt, wie es bei einer Erhöhung der Sperrwirkung des Differentialgetriebes erfolgt; bei unzulässig hohem Anfahrschlupf an beiden Rädern der Antriebsachse werden beide Radbremsen betätigt, wodurch in Verbindung mit einer Veränderung der Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine kurzfristig das Anfahrdrehmoment beschränkt wird.

Bei der letztgenannten Vorrichtung kann es bei Schlupf an einem der Antriebsräder und Betätigung der entsprechenden Fahrzeugbremse insbesondere bei höheren Geschwindigkeiten zu instabilen Fahrzuständen kommen, wie dies z.B. auch in der genannten DE 36 37 820 C2 bereits angedeutet ist. Als weiterer Nachteil ist anzusehen, daß die Steuerungsele mente für die voneinander unabhängige Betätigung der Radbremsen der Antriebsräder relativ teuer und kompliziert ist, ungeachtet der Tatsache, daß Anlagen zur Begrenzung des Radschlupfes beim Bremsen, d.h. sogenannte Anti- Blockier-Systeme, die heute zur gehobenen Ausstattung von Kraftfahrzeugen gehören, derartige Steuerungselemente zum Teil umfassen.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu grunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzu stellen, die gegenüber dem vorbekannten System eine Vereinfachung darstellt und bei hohen Fahrzeuggeschwin digkeiten keine gefährlichen Betriebszustände erzeugen kann. Die Lösung hierfür besteht in einem Verfahren der eingangs genannten Art, nach dem bei Auftreten von unzu lässigem Schlupf an beiden Antriebsrädern die Eingangs welle zum Differentialgetriebe zeitweise abgebremst wird, und in einer Vorrichtung, bei der eine von einer Regelungsanordnung betätigbare Reibungsbremse an der Eingangswelle des Differentialgetriebes vorgesehen ist. Die Erfassungsvorrichtungen und -prinzipien für die zu unterdrückenden Fahrzustände können bei einer Vorrichtung gemäß der Erfindung im wesentlichen die gleichen sein wie bei bekannten Vorrichtungen. Dagegen wird in vorteilhafter Weise gegenüber diesen nur die Betätigung einer einzigen Bremse erforderlich, die in beliebiger Art als Reibungs bremse, d.h. insbesondere als Trommelbremse, Scheiben bremse, Konusbremse oder Bandbremse ausgelegt werden kann.

Da die Betätigung der Bremse an der Eingangswelle zum Differentialgetriebe nur relativ kurzfristig erfolgen wird, kann eine relativ kleine Dimensionierung gewählt werden, wenn auch die abzubremsende Leistung ziemlich hoch ist. Ein Vorteil bei kurzzeitiger Betätigung der Bremse im Vergleich mit der Leistungsrücknahme der Brennkraftma schine kann darin bestehen, daß im Hinblick auf die Abgasentwicklung ungünstige Betriebszustände vermieden werden. Andererseits ist an Stelle längerer Betätigung der Bremse die gleichzeitige Rücknahme der Leistung der Brennkraftmaschine durch die Regelungsanordnung zu bevorzugen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung bietet also eine konstruktiv einfache Maßnahme, um bei leistungs starken Fahrzeugen das Auftreten von Antriebsschlupf an der Antriebsachse zu verhindern. In günstiger Ausführung wird die erfindungsgemäße Vorrichtung zusammen mit einem Differentialgetriebe verwendet, das bei Auftreten von unzulässigem Schlupf an nur einem der Antriebsräder die Sperrwirkung selbsttätig erhöht oder an welchem die Sperrwirkung durch eine besondere Steuerungsanordnung erhöht werden kann. Hierfür kommen Differentialgetriebe in Betracht, die gemäß dem oben bereits erwähnten eine hydraulisch betätigbare Bremsvorrichtung zwischen Differentialkorb und Ausgangskegelrädern aufweisen oder die durch Verwendung einer Viskoseflüssigkeitskupplung eine in Abhängigkeit von der Drehzahldifferenz selbsttätig zunehmende Sperrwirkung haben oder die nach Art von Torsendifferentialgetrieben gebaut sind.

Die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Kombination mit Schlupfregelungen beim Bremsen, d.h. in sogenannten Anti-Blockier-Systemen bekannter Bauart ist besonders vorteilhaft, da hier bereits die für die Erfassung der Schlupfzustände erforderlichen Einheiten, insbesondere Drehzahlsensoren an den Antriebsrädern vorhanden sind und die Erweiterung der entsprechenden elektronischen Steuergeräte nur geringen Mehraufwand erfordert. Die bei der Erfindung zur Anwendung kommenden Bauteile sind mit Ausnahme einer entsprechenden Steuerung insgesamt bekannt und bewährt; im Rahmen des Erfindungs gedankens läßt sich das Verfahren in geeigneter Weise abwandeln und an spezielle Fahrzeugcharakteristiken anpassen.

In der Zeichnung ist ein Systemschaubild eines mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgestatteten Fahrzeuges wiedergegeben.

Die Zeichnung zeigt ein Fahrzeug 1 in Umrissen (Draufsicht) mit nichtangetriebenen Vorderrädern 2 und angetriebenen Hinterrädern 3. Der Antriebsstrang für die Hinterräder umfaßt eine Brennkraftmaschine 4 mit einem damit ver blockten Schalt- oder Automatikgetriebe 5, dessen Ausgangswelle 6 über eine Längswelle 7 mit der Ein gangswelle 8 eines Differentialgetriebes 9 verbunden ist. Die Längswelle umfaßt vier Drehgelenke 11, 12, 13, 14. Auf der Eingangswelle 8 zum Differentialgetriebe ist eine Scheibenbremse 10 angeordnet. Das Differentialgetriebe 9 ist über Seitenwellen 15, die jeweils Drehgelenke 16, 17 umfassen, mit den Hinterrädern 3 verbunden. An den Vor derrädern sind Drehzahlsensoren 18 vorgesehen, durch die insbesondere die Fahrgeschwindigkeit bei der Beschleu nigung erfaßt werden kann. An den Hinterrädern sind weitere Sensoren 19 vorgesehen, die die Drehgeschwin digkeit der einzelnen Hinterräder ermitteln. Die Sensoren sind mit einer Erfassung- und Steuereinheit 20 verbunden, die mit einer Betätigungsvorrichtung 21 für die Bremse 10 einerseits und mit einer weiteren Betätigungseinheit 22 zur Veränderung des Fahrzustandes der Brennkraftmaschine, insbesondere der symbolisch auf dem Luftfilter 23 dar gestellten Drosselklappe 24, verbunden ist.

Bezugszeichenliste

1 Fahrzeug
2 Vorderräder
3 Hinterräder
4 Brennkraftmaschine
5 Getriebe
6 Ausgangswelle Schaltgetriebe
7 Längswelle
8 Eingangswelle Differentialgetriebe
9 Differentialgetriebe
10 Scheibenbremse
11 Drehgelenk
12 Drehgelenk
13 Drehgelenk
14 Drehgelenk
15 Seitenwelle
16 Drehgelenk
17 Drehgelenk
18 Sensor vorne
19 Sensor hinten
20 Steuergerät
21 Betätigungseinheit Bremse
22 Betätigungseinheit Brennkraftmaschine
23 Luftfilter
24 Drosselklappe

Claims

1. Verfahren zur Schlupfbegrenzung der Antriebsräder beim Anfahren eines Kraftfahrzeuges, das ein Differen tialgetriebe in einer Antriebsachse aufweist und über Erfassungsmittel für den Radschlupf an den Antriebs rädern und eine Regelungsanordnung zu dessen Begren zung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß beim Auftreten von unzulässigem Schlupf an beiden Antriebsrädern (3) die Eingangswelle (8) des Diffe rentialgetriebes (9) abgebremst wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Auftreten von unzulässigem Schlupf an beiden Antriebsrädern (3) die Leistung der Antriebsmaschine (4) des Fahrzeugs reduziert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Auftreten von unzulässigem Schlupf an nur einem der Antriebsräder (3) die Sperrwirkung des Differentialgetriebes (9) selbsttätig oder durch eine Regelungsanordnung (20) erhöht wird.

4. Vorrichtung zur Schlupfbegrenzung der Antriebsräder beim Anfahren eines Kraftfahrzeuges, das ein Differentialgetriebe in einer Antriebsachse aufweist und über Erfassungsmittel für den Radschlupf an den Antriebsrädern und eine Regelungsanordnung zu dessen Begrenzung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß eine von der Regelungsanordnung (20) betätigbare Reibungsbremse (10) auf der Eingangswelle (8) zum Differentialgetriebe (9) vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelungsanordnung (20) mit der Steuerung (21) der Antriebsmaschine (4), insbesondere deren Brenn stoffmengen und/oder Luftmengensteuerung (24) in steuernder Verbindung steht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelungsanordnung (20) mit einer Regelungs anordnung zur Schlupfbegrenzung der Radbremsen beim Bremsen des Fahrzeuges zumindest teilweise identisch ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibungsbremse (10) als Scheibenbremse, Trommelbremse, Bandbremse oder Konusbremse ausgeführt ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine hydraulische oder pneumatische Brems kraftverstärkungsanordnung (21) für die Reibungsbremse (10) vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische oder pneumatische Bremskraft verstärkungsanordnung (21) für die Reibungsbremse (10) mit einer Bremskraftverstärkungsanordnung der Rad bremsen zumindest teilweise identisch ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Differentialgetriebe (9) mit einer an steuerbaren Steuervorrichtung zur Erhöhung der Sperrwirkung bei zunehmender Drehzahldifferenz der Ausgangswellen versehen ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Differentialgetriebe (10) mit einer selbst tätigen Steuervorrichtung, insbesondere einer Vis kosekupplung zur Erhöhung der Sperrwirkung bei zunehmender Drehzahldifferenz der Ausgangswellen versehen ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Differentialgetriebe (10) als selbsttätig gesteuertes Getriebe mit differenzdrehzahlabhängiger Erhöhung der Sperrwirkung aufgrund zunehmender mechanischer Reibungskräfte ausgebildet ist.