DE69219489T2

DE69219489T2 - Traktionssteuersystem für Motorfahrzeuge

Info

Publication number: DE69219489T2
Application number: DE69219489T
Authority: DE
Inventors: Thomas Arthur Gee
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1991-02-08
Filing date: 1992-02-04
Publication date: 1997-12-18
Anticipated expiration: 2012-02-05
Also published as: KR920016740A; DE69219489D1; US5205622A; EP0498355A2; KR970007719B1; EP0498355A3; CA2060782A1; BR9200484A; JPH0569811A; EP0498355B1; AU640595B2; AU1083892A

Description

Hintergrund zu der Erfindung

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Traktionssteuersystem (TCS) für Fahrzeuge und insbesondere ein Traktionssteuersystem für Fahrzeuge mit ersten und zweiten Antriebsrädem, die über ein gemeinsames offenes Differenzial angetrieben sind, und mit ersten und zweiten, unabhängig voneinander steuerbaren Betriebsbremsen, um wahlweise unabhängig die Drehzahl des ersten bzw. zweiten Antriebsrades zu verlangsamen.

Beschreibung des Standes der Technik

Aus dem Stand der Technik ist selbstverständlich die Verwendung von Fahrzeugantriebsachsen bekannt, bei denen ein erstes und ein zweites (d.h. ein linkes und ein rechtes) angetriebenes Rad über ein 6ffenes (nicht gesperrtes) Differenzial angetrieben wird. Beispiele für solche Antriebsachsen sind aus den US-Patenten 4 050 534, 4 018 097 und 4 651 587 bekannt, auf die hier Bezug genommen ist.
Obwohl derartige Antriebsachsen kommerziell sehr erfolgreich sind und hinsichtlich ihrer Wirtschaftlichkeit, Einfachheit, zweckmäßigkeit und Fähigkeit, die Abnutzung an den Reifen u.dgl. zu minimieren, weit verbreitet sind, sind sie nicht besonders befriedigend, wenn eines der Räder sich auf einer Oberfläche mit verhältnismäßig niedrigem Reibbeiwert, beispielsweise Eis, loser Kies od.dgl., befindet. In solchen Fällen dreht bekanntermaßen das Rad/der Reifen auf der Oberfläche mit niedrigem Reibkoeffizienten durch, denn das offene Differenzial verteilt das Antriebsdrehmoment gleich und somit bekommt das andere Rad/der andere Reifen nur den verhältnismäßig geringen Drehmomentanteil, wie er von dem durchdrehenden Rad aufgebracht werden kann.
Um den Verlust an Antriebsmoment zu minimieren, wie er bei Antriebsachsen mit offenem Differenzial in solchen Situationen mit "unterschiedlichen Fahrbahnbedingungen" zu beobachten ist, werden verschiedene ständig oder nur kurzzeitig vorgespannte Differenziale mit "begrenztem Schlupf" oder "Vollsperrung" verwendet. Beispiele für diese Arten von Einrichtungen sind aus den US-Patenten 4 598 609, 4 569 250, 4 263 824 und 3 916 728 zu ersehen, auf die hier ausdrücklich Bezug genommen ist. Obwohl diese modifizierten Differenziale sehr wirksam sind, um den Verlust an Antriebsmoment bei Situationen mit unterschiedlichen Fahrbabnverhältnissen zu minimieren, sind sie dennoch nicht vollständig befriedigend, da sie verhältnismäßig kompliziert und/oder teuer herzustellen, einzubauen und/oder zu warten sind; sie neigen dazu, sich schneller abzunutzen als offene Differenziale; sie neigen dazu, an den Antriebswellen, den Achswellen und den Reifen einen erhöhten Verschleiß hervorzurufen und/oder sie benötigen komplizierte und/oder teure Steuerungen für die automatische und/oder manuelle Betätigung.
In jüngster Vergangenheit wurden Traktionssteuersysteme (TCS) vorgeschlagen, üblicherweise in Verbindung mit Fahrzeugen, die mit einem ABS-System ausgerüstet sind, bei denen, wenn ein Raddurchdrehen erfasst wird, die Betriebsbremsen für jenes Rad angelegt werden, um dieses Rad zu stoppen und um ein zusätzliches Drehmoment zu ermöglichen, das im Wesentlichen gleich dem Bremsmoment, das über das offene Differenzial zu dem anderen Rad gelangt. Bei bestimmten derartigen Systemen wird außerdem die Drehmomentabgabe des Fahrzeugmotors ebenfalls überwacht und gesteuert. Ein Beispiel für ein Fahrzeugtraktionssteuersystem nach dem Stand der Technik ist aus dem US-Patent 4 946 015 zu ersehen, auf das hier ausdrücklich Bezug genommen ist.
Die bekannten Traktionssteuersysteme waren nicht vollständig befriedigend, weil sie Sensoren, logische Einheiten und Aktuatoren zum Überwachen und Steuern des Motordrehmoments benötigen, kompliziert und/oder teuer herzustellen und zu warten waren und das durchdrehende Rad häufig mit einem unnötig großen Bremsmoment gesperrt haben, häufig dazu führten, dass auch das andere Rad durchdrehte, da insbesondere bei schweren Nutzfahrzeugen der Fahrzeugmotor ein ausreichendes Drehmoment liefern kann, damit ein einzelnes Rad auf den meisten, wenn nicht sogar auf allen Fahrbahnoberflächen durchdrehen kann Das Sperren des vorher durchdrehenden Rades führt zu einem deutlichen Anfahrwiderstand des Fahrzeugs und auch zu einer Abnutzung bei den Rädem und den Bremsen. Dieser Anfahrwiderstand erhöht die Tendenz bei dem anderen Rad, die Haftreibungsgrenze zu überschreiten und durchzudrehen. Ferner führt es zu einem unschönen schnellen Hin- und Herwechseln und zu der Notwendigkeit, die Druckluft zu speichern und erneut aufzubauen, da unbegrenzte Mengen an Druckluft nicht verfügbar sind. Der Verlust an Druckluft begrenzt die Leistundfähigkeit des Traktionssteuersystems und kann nachteilige Auswirkungen auf das Fahrzeugbremssystem haben. Außerdem ist es wahrscheinlich, dass das Hin- und Herwechseln Grundfrequenzen in dem Antriebsstrang anregt und große Belastungen verursacht, die die Antriebsstrangkomponenten beschädigen können.
Die EP 0 371 932 offenbart ein ABS-System für Motorfahrzeuge. Zu diesem System gehören Sensoren zum Erfassen der Drehzahl der Fahrzeugräder. Das Signal dieser Sensoren wird einer CPU übermittelt, die eine Vielzahl von ABS- Ventilen steuert. Die CPU läuft durch ein Programm, das die Befehle für die unterschiedlichen ABS-Ventile festlegt. Wenn das Programm einen Zustand erkennt, der für ein drohendes Blockieren eines der Räder kennzeichnend ist, veranlasst das Programm, dass das zugehorige ABS-Ventil den Bremsdruck in einer gesteuerten Weise vermindert. Sodann wird der Druck auf einem verminderten Wert gehalten, bis die Beschleunigung des überwachten Rades einen minimalen positiven Grenzwert übersteigt. Sobald die Beschleunigung den Grenzwert überstiegen hat, befiehlt das Programm, den Bremsdruck erneut anzuheben. Während dieses Schritts wird der Bremsdruck zunächst schnell bis zu einem Wert angehoben, der auf der Basis des Gesamtanstiegs der vorhergehenden Zyklen und der Dauer der letzten und der vorletzten Periode der kontrollierten Verminderung berechnet wird, und anschließend wird mit einer niedrigeren Rate der Druck erhöht.

Zusammenfassung der Erfindung

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Nachteile des Standes der Technik durch ein Fahrzeugtraktionssteuersystem überwunden oder minimiert, das keine Überwachung und Steuerung des Motordrehmoments erfordert und das lediglich gestattet, dass das durchdrehende Rad nur mit einem vorbestimmten Bremsdrehmoment beaufschlagt wird, um das Drehmoment zu begrenzen, das auf das andere Rad einwirkt, damit die Wahrscheinlichkeit minimiert wird, dass auch das andere Rad durchzudrehen beginnt, und damit die Möglichkeit unterbunden wird, dass das durchdrehende Rad blockiert und einen unerwünschten Anfahrwiderstand verursacht. Die vorliegende Erfindung minimiert außerdem den Verbrauch an gespeicherter Druckluft und vermindert unerwünschte Belastungen der Antriebsstrangkomponenten.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das zweckmäßige anfängliche Bremsdrehmoment, mit dem das durchdrehende Rad beaufschlagt wird, etwas kleiner als der Wert des Bremsdrehmoments, das erforderlich ist, um das durchdrehende Rad zu verlangsamen oder anzuhalten. Der Wert dieses Bremsdrehmomentes ist bei einer gegebenen Motorausgangsleistung/Drehmoment gleich dem gesamten Drehmoment, das erforderlich ist, um das Rad zu verlangsamen/anzuhalten abzüglich des Widerstandsmomentes, das von der Fahrbahnoberläche herrührt, und somit ist es eine Funktion der Reibcharakteristik der Fahrbahnoberfläche unter dem durchdrehenden Rad, die höchstwahrscheinlich ähnlich den Reibeigenschaften der Fahrbahnoberfläche unter dem anderen Rad ist.
Da in der Praxis der Wert des Bremsdrehmomentes, das gerade nicht ausreicht, um das durchdrehende Rad zu blokkieren, schwierig oder unmöglich zu bestimmen ist, werden die Bremsen des durchdrehenden Rades angezogen und ein Parameter, der für das Bremsdrehmoment kennzeichnend ist, beispielsweise wird der Anlegedruck, der Hub des Aktuators u.dgl. gemessen und/oder simuliert. Im Augenblick des drohenden oder tatsächlichen Anhaltens des durchdrehenden Rades, d.h. wenn die Drehzahl kleiner als ein Referenzwert wird und/oder die Drehzahlverzögerung einen Referenzwert übersteigt, wird der Wert dieses Parameters abgespeichert und die Bremse gelöst. Wenn das anfängliche Anlegen der Bremse nicht ausgereicht hat, um das Fahrzeug wegzubewegen, wird das Rad erneut durchdrehen. Zu diesem Zeitpunkt wird die Bremse, die dem durchdrehenden Rad zugeordnet ist, erneut bis zu dem Punkt angezogen, an dem der Parameter für das Wiederanlegen kleiner gleich dem abgespeicherten Anfangswert ist. Vorzugsweise wird der Parameter für das Wiederanlegen als abgespeicherter Parameterwert abzüglich eines Parameterdekrements hergeleitet, wobei das Parameterdekrement eine Funktion der Zeit ist, die notwendig ist, damit der gemessene Parameterwert gleich dem aktuellen dekrementierten Wert ist oder ihn übersteigt, und somit adaptiv für das Systemantwortverhalten ist. Die Bremsen können auf diesem Wert gehalten werden oder sie werden vorzugsweise rampenförmig ansteigend betrieben. Wenn ein Durchdrehen irgendeines Rades auftritt, werden die Bremsen gelöst und sodann mit einem dekrementierten Parameterwert angezogen. Wenn die Räder mit im Wesentlichen gleicher Drehzahl oberhalb eines Minimalwertes laufen und/oder für eine vorgegebene Zeit sich so verhalten, wird die gesamte Logik auf ihre Default- oder Anfangswerte zurückgesetzt und auf den ersten Zyklus eines neuen Durchdrehereignisses gewartet.
Demgemäß besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein neues und verbessertes Traktionssteuersystem zu schaffen, bei dem es nicht nötig ist, das Motordrehmoment zu messen oder zu steuern, und das dazu neigt, das Blockieren eines vorher durchdrehenden Rades und das Induzieren des durchdrehenden anderen Rades zu minimieren.
Diese und andere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung erschließen sich im Einzelnen aus der Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Figuren.

Kurze Beschreibung der Figuren

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer typischen Fahrzeugantriebsachse und das erfindungsgemäße Fahrzeugtraktionssteuersystem.
Fig. 2 zeigt in Gestalt eines Flussdiagramms eine schematische Darstellung der Funktionsweise des erfindungsgemäßen Traktionssteuersystems für ein Fahrzeug.
Fig. 3 zeigt eine grafische Darstellung der Betriebsweise des erfindungsgemäßen Traktionssteuersystems.

Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels

In Fig. 1 ist das erfindungsgemäße Fahrzeugtraktionssteuersystem 10 in Verbindung mit einem Fahrzeug mit einer typischen Antriebsachsanordnung 12 schematisch veranschaulicht. Die Antriebsachsanordnung 12 weist ein offenes Differenzial 14 auf, das eine Anzahl von Ausgleichsritzeln 16 enthält, die um eine Achse 18 rotierend mittels eines typischen Fahrzeugantriebsstrangs angetrieben sind, der einen (nicht dargestellten) Antriebsmotor, ein (nicht dargestelltes) Geschwindigkeitswechselgetriebe und eine (nicht dargestellte) Kardanwelle umfasst. Die Differenzialzahnräder 16 stehen mit einem Paar von Seitenrädem 20 und 22 antriebsmäßig in Eingriff, die drehfest auf Achswellen 24 bzw. 26 sitzen, um die Antriebsräder 28 bzw. 30 in Umdrehungen zu versetzen. Antriebsachsanordnungen dieser Art für Fahrzeuge sind aus dem Stand der Technik gut bekannt, wie dies aus den oben erwähnten US-Patenten 4 050 534, 4 018 097 und 4 651 587 ersichtlich ist.
Bei Antriebsachsanordnungen mit offenem Differenzial, d.h. bei nicht vorgespannten, Differenzialen mit begrenztem Schlupf oder sperrbaren Differenzialen teilt bekanntermaßen das offene Kegelraddifferenzial 14 das verfügbare Antriebsdrehmoment gleichmäßig zwischen den Antriebsrädem 28 und 30 auf, so dass das maximal an einem der Räder 28 oder 30 verfügbare Drehmoment gleich der Hälfte des von dem Motor verfügbaren Drehmoments ist. Das von dem Motor zugeführte Drehmoment ist eine Funktion der Maßnahmen des Fahrers, der Motordrehzahl, von Ubesteuerungseinrichtungen sowie des Wirkungsgrads des Motors und des Antriebsstrangs. Wenn demgemäß die Fahrbahnoberfläche 32 unter dem Rad 28 einen extrem geringen Reibbeiwert aufweist, oder einen niedrigeren Reibbeiwert als die Fahrbahnoberfläche 34 unter dem Rad 30, beispielsweise blankes Eis od.dgl., wird das Rad 28 auf der Fahrbahnoberfläche 32 schon bei extrem niedrigen Werten des Antriebsdrehmoments durchrutschen und die Zufuhr eines größeren Drehmoments durch den Motor führt einfach zu einem schnelleren Rotieren des Rades 28 auf der Fahrbahnoberfläche 32, während das für das Antriebsrad 30 verfügbare Drehmoment auf der Fahrbahnoberfläche 34 auf jenes Drehmomet begrenzt ist, das erforderlich ist, damit das Rad 28 veranlasst wird, auf der Fahrbahnoberfläche 32 durchzudrehen und/oder das Rad 28 am Durchdrehen zu halten, unabhängig von den Reibeigenschaften auf der Fahrbahnoberfläche 34.
Für gewöhnlich wird der obige Zustand als Durchdrehen oder Durchrutschen des Rades bezeichnet. Bei Kraftfahrzeugen, die mit Antriebsachsen mit offenem Differenzial ausgerüstet sind einschließlich Schwerlastfahrzeugen, wie schweren LKWs, Sattelschleppern/Sattelaufliegerfahrzeugen, gehört es zur allgemeinen Erfahrung, insbesondere beim Anfahren des Fahrzeugs aus dem Stillstand, dass ein extremes Durchrutschen des Rades auftritt, wenn das von dem Fahrer angeforderte Drehmoment, das den angetriebenen Fahrzeugrädem zugeführt wird, so groß ist, dass die Reibkräfte zwischen den Reifen und der Straßenoberfläche überwunden wird. Wenngleich ein verhältnismäßig geringes Schlupfmaß zwischen den Fahrzeugreifen und der Straßenoberfläche notwendtg ist, um eine Antriebskraft zu erzeugen, führt doch ein übermäßiges Raddurchrutschen zu einer Verminderung der wirksamen Antriebskraft und gleichzeitig zu einem Verlust der Seitenstabilität des Fahrzeugs.
Im Falle unterschiedlicher Reibflächen, d.h. die Reibfläche 32 unter dem rechten Reifen 28 unterscheidet sich deutlich von der Reiboberfläche 34 unter dem linken Reifen 30, handelt es sich um eine besonders unerwünschte Situation, da es für das Fahrzeug unmöglich ist, die Antriebskraft zu nutzen, die an dem Rad verfügbar ist, das sich auf der Oberfläche mit dem höheren Reibbeiwert befindet.
Bekanntermaßen können die Nachteile eines übermäßigen Durchdrehens der Räder oder eines Durchrutschens in Situationen mit unterschiedlichen Fahrbahnoberflächen durch die Verwendung unterschiedlicher Arten von vorgespannten, schlupfbegrenzten und/oder gesperrten Differenzialeinrichtungen minimiert werden. Einrichtungen dieser Art, von denen Beispiele aus den oben erwähnten US-Patenten 4 598 609, 4 569 250, 4 263 824 und 3 916 728 ersichtlich sind, sind nicht bei allen Gelegenheiten geeignet, da sie verhältnismäßig teuer herzustellen und zu warten sind und da sie einen erhöhten Verschleiß an den unterschiedlichen Antriebsstrangkomponenten hervorrufen können und/oder teure und/oder komplizierte Hand- und/oder Automatiksteuerungen erfordern.
Fahrzeugtraktionssteuersysteme üblicherweise für Fahrzeuge, die mit einem ABS-System ausgerüstet sind, wurden vorgeschlagen, um ein übermäßiges Durchdrehen eines der Antriebsräder eines Fahrzeugs zu verhindern, indem die Betriebsbremsen dieses Rades angezogen werden. Einige dieser Systeme enthielten auch Mittel, um das Maß des Antriebsmoments, das von dem Motor geliefert wurde, zu überwachen und/oder zu steuern, um ein übermäßiges Durchdrehen des Rades zu kontrollieren oder zu verhindern. Ein Beispiel eines Fahrzeugtraktionssteuersystems nach dem Stand der Technik ist aus dem oben erwähnten US-Patent 4 946 015 zu ersehen. Die Fahrzeugtraktionssteuersysteme nach dem Stand der Technik waren nicht vollständig befriedigend, da eine verhältnismäßig komplizierte und/oder teure Motorüberwachung und Steuereinrichtungen erforderlich waren und/oder die Systeme in der Weise arbeiteten, dass sie das durchdrehende Rad blockierten, was zu einem unerwünschten Anfahrwiderstand führte, der durch das andere Rad zu überwinden war, was wiederum eine unerwünschte Abnutzung an der blockierten Radanordnung hervorrief und häufig Situationen verursachte, die dazu führten, dass auch das andere Rad in den durchdrehenden Zustand gelangte. Ein schnelles Hin- und Herschalten der Fahrzeugbremsen zwischen dem angelegten und dem gelüfteten Betrieb führt auch schnell dazu, den Druckluftvorrat, der auf den Fahrzeugen gespeichert ist, zu erschöpfen.
Das erfindungsgemäße Fahrzeugtraktionssteuersystem 10 weist einen ersten und einen zweiten Raddrehzahlsensor 36 und 38 auf, um Signale bereitzustellen, die für die Drehzahlen der Räder 28 bzw. 30 kennzeichnend sind. Raddrehzahlsensoren dieser Bauart sind aus dem Stand der Technik bekannt und können beispielsweise Raddrehzahlsensoren sein, wie sie bei Einzelrad-ABS-Systemen Verwendung finden. Beispiele von Raddrehzahlsensoren sind aus den US- Patenten 4 937 522, 4 862 028 und 4 200 816 bekannt, auf die hier ausdrücklich Bezug genommen ist. Jedes der Räder 28 bzw. 30 ist mit einer Betriebsbremse 40 bzw. 42 versehen, um wahlweise die Drehzahl der Räder zu verlangsamen, wobei jede der Betriebsbremsen individuell durch ein individuell betätigtes Stellglied 44 bzw. 46 zu lösen ist. Die Stellglieder 44 und 46 können eines aus einer Vielfalt von bekannten Bremsrelais und/oder ABS-Ventilen sein.
Vorzugsweise sind die Stellgueder Einrichtungen, wie beispielsweise veränderliche öffnungen und/oder pulsweitenmodulierende Einrichtungen, die es gestatten, dass der den Bremsen zugeführte Druck entweder mit einer schnellen oder einer langsamen Geschwindigkeit (rampenartig) bis auf den maximal verfügbaren Systemdruck erhöht werden kann. Ventile dieser Art sind ebenfalls bekannt. Jede der Bremsen 40 und 42 ist mit einem Sensor 48 bzw. 50 für den Bremssteuerparameter versehen, um den Wert eines Parameters zu messen, der für die Kraft oder das Drehmoment kennzeichnend ist, mit der die Bremse angelegt wird und um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das hierfür kennzeichnend ist. Bei Schwerlastfahrzeugen mit Druckluftbremsen ist der überwachte Bremskontrollparameter üblicherweise der Luftdruck. Beispiele für Bremssteuerventile und Messeinrichtungen für Bremssteuerparameter können aus den US-Patenten 4 818 035, 4 804 237, 4 768 840, 4 749 063, 4 168 866 und 4 134 621 entnommen werden, auf die hier ausdrücklich Bezug genommen ist.
Stromab der Stellglieder 44 und 46 speist eine Quelle für unter Druck stehendes Fluid, beispielsweise ein Luftkompressor und/oder ein Vorratstank, unter Druck stehendes Fluid über ein Doppelrückschlagventil 64 in Leitungen 62a, 62b und 62c. Ein Einlass des Doppelrückschlagventils 64 wird durch ein Standardpedalventil 66 gesteuert, während der andere Einlass mit einem Dreiwegemagnetventil 68 verbunden ist, das unabhängig von dem Betrieb des Bremspedalventils 66 die Leitungen 62A-C unter Druck setzen kann. Ein Sensor 70 kann vorhanden sein, um den Druck an dem Auslass des Ventils 68 zu erfassen.
Das Fahrzeugtraktionssteuersystem 10 weist außerdem eine Steuereinheit 52, vorzugsweise eine auf einem Mikroprozessor basierende elektronische Steuereinheit mit einer Eingangsschaltung 54 zum Entgegennehmen von Eingangssignalen von den Drehzahlsensoren 36a und 38 und den Sensoren 48 und 50 für den Bremssteuerparameter sowie von einem Drucksensor 70 und ferner eine Ausgangsschaltung 56 auf, um Ausgangsbefehlsignale an die Bremsstellglieder 44 und 46 und das Magnetventil 68 abzugeben.
Die elektronische Steuereinheit 52 kann beliebiger Bauart sein und verarbeitet üblicherweise die Eingangssignale entsprechend vorbestimmter logischer Vorschriften, um Ausgangsbefehlsignale zu erzeugen. Beispiele für solche auf Mikroprozessoren basierenden Steuereinheiten sind aus den US-Patenten 4 595 986, 4 724 935 und 4 917 443 zu ersehen, auf die hier Bezug genommen ist.
In Fig. 2 ist in Form eines Flussdiagramms ein Beispiel für ein Programm zum Betrieb des Fahrzeugtraktionssteuersystems 10 gemäß der Erfindung schematisch veranschaulicht. Kurz gesagt, empfängt die ECU 52 Eingangssignale von den Raddrehzahlsensoren 36 und 38, von den Sensoren 48 und 50 für den Bremssteuerparameter und von dem Drucksensor 70, um sodann zu ermitteln, ob bei einem Rad der Durchrutschzustand vorliegt. Der Zustand des durchrutschenden Rades wird erklärt, wenn, kurz gesagt, die Drehzahl und/oder die Beschleunigung eines Rades einen vorbestimmten Referenzwert übersteigt und/oder wenn die Drehzahldifferenz zwischen den Rädem 28 und 30 einen vorbestimmten Bezugswert übersteigt.
Wenn eine Durchrutschsituation gemessen wird, gibt die ECU 52 Ausgangssteuersignale an das Ventil 68 und die Stellglieder 44 und 46 ab. Das Ventil 68 wird, kurz gesagt, so betätigt, dass es die Leitungen 62A-C unter Druck setzt und das Bremsstellglied 44 oder 46, das dem nicht durchdrehenden Rad zugeordnet ist, befindet sich in der Bremslösestellung, was dazu führt, dass nur die Betriebsbremse 40 oder 42, die dem übermäßig rotierenden Rad zugeordnet ist, angelegt wird. Während der ganzen Zeit wird das Ausgangssignal der Sensoren 48 und 50 für den Bremssteuerparameter durch die ECU überwacht. Wenn ein anfänglicher Druck zum Wiederanlegen eingestellt wurde, wird vorzugsweise der Druck schnell erhöht, wenn der gemessene Druck unterhalb einem Zielwert ist, und er wird langsam ansteigen gelassen, wenn der gemessene Druck den Zielwert übersteigt.
Die oben genannten Schritte werden solange wiederholt, bis die Winkelgeschwindigkeit des übermäßig durchdrehenden Rades kleiner als ein vorbestimmter Referenzwert ist. Wenn die Winkelgeschwindigkeit des durchdrehenden Rades kleiner als der vorbestimmte Referenzwert ist, wird die dem zuvor durchdrehenden Rad zugeordnete Bremse gelöst. Alternativ kann die Winkelverzögerung des zuvor durchdrehenden Rades gemessen werden, um festzustellen, dass dieses Rad angehalten ist oder anhält.
Ein initialer Druck zum Wiederanlegen wird nur dann eingestellt, wenn der Zustand des Durchdrehens erfasst und das durchdrehende Rad veranlasst wurde, die übermäßige Rotation zu beenden oder zumindest zu verzögern, indem eine ausgewählte Fabrzeugbremse bei einem überwachten Wert eines Bremssteuerparameters (BCP(N)) angelegt wird. Der Wert des Bremssteuerparameters, der ausreicht, um den Zustand des Durchdrehens eines zuvor durchgehenden Rades zu beenden, wird sodann dekrementiert, um zu einem Zielparameterwert (BCPT(N)) zu gelangen. Daraufhin werden, abhängig von den Fahrbahnbedingungen und dem Antwortverhalten des Fahrzeugbremssystems die Zieldruckwerte eingestellt, wie dies nachstehend im Einzelnen beschrieben ist.
Entsprechend der erfindungsgemäßen Programmsubroutine des Fahrzeugtraktionssteuersystems gemäß der Erfindung, wie sie in Fig. 2 schematisch erläutert ist, wird die Traktionssteuersubroutine nicht angesprungen, wenn der Fahrer eine Fahrzeugbremsenbetätigung initialisiert hat und/oder wenn das Fahrzeug mit einer Geschwindigkeit über Grund fährt, die einen vorbestimmten Wert übersteigt. Wie aus den Logikblöcken 100 und 102 zu ersehen ist, bekommt die ECU 52 Eingangssignale von den Raddrehzahlsensoren 36 und 38 sowie von den Sensoren 48 und 50 für den Bremssteuerparameter und stellt fest, ob der Zustand eines durchdrehenden Rades bei einem der überwachten Räder vorliegt. Wie oben angedeutet, wird der Zustand des durchdrehenden Rades erklärt, wenn die Drehzahl und/oder Beschleunigung eines überwachten Fahrzeugrades einen vorbestimmten Referenzwert übersteigt und/oder wenn die Differenz zwischen den Drehzahlen an den Rädem einen vorbestimmten Referenzwert übersteigt.
Wenn der Zustand des Durchdrehens festgestellt wurde, bestimmt die ECU 52, ob ein initialer Zieldruck zum Wiederanlegen eingerichtet wurde, wie dies aus dem Programmblock 104 zu ersehen ist. Wenn kein initialer Zieldruck eingestellt wurde, veranlasst die ECU, dass die Ventile des Traktionssteuersystems den Bremssteuerparameter, üblicherweise den Luftdruck, schnell erhöhen, wie dies aus dem Programmblock 106 zu ersehen ist. Wenn ein initialer Zieldruck für das Wiederanlegen eingestellt wurde, wird der aktuelle Wert des Bremssteuerparameters (BCP(N)) mit dem aktuellen Zielwert für den Bremssteuerparameter (BCPT(N)) verglichen. Wenn der aktuelle Wert des Bremssteuerparameters den Zielwert übersteigt, werden die Ventile des Bremssteuersystems so eingestellt, dass sie den Bremssteuerparameter mit einer langsam ansteigenden oder verminderten Rate erhöhen, wie dies bei den Programmblöcken 108 und 110 zu sehen ist. Wenn der aktuelle Wert des Bremssteuerparameters (BCP(N)) den aktuellen Zielwert (BCPT(N)) nicht übersteigt, wird der aktuelle Zielwert (BCPT(N)) dekrementiert, wie dies in dem Programmblock 112 gezeigt ist und die Ventile des Traktionssteuersystems werden so eingestellt, dass sie den Bremssteuerparameter schnell erhöhen, wie dies in dem Programmblock 106 gezeigt ist.
Das Dekrementieren des Zielwertes (BCPT(N)) für den aktuellen Bremssteuerparameter, das in dem Programmblock 112 erfolgt, geschieht, wenn der aktuelle Bremssteuerparameter den aktuellen Zielwert nicht übersteigen kann, was ein Anzeichen für ein langsameres Antwortverhalten des Systems ist. Beim Verlassen entweder des Programmblocks 110 oder des Programmblocks 106 ist ein revidierter Wert für den Zielwert (BCPT(N)) des Bremssteuerparameters eingestellt, der gleich dem größeren Wert aus dem vorherigen Zielwert oder dem aktuell gemessenen Wert für den Bremssteuerparameter ist, wie dies aus dem Programmblock 114 zu ersehen ist.
Wenn kein Durchdrehen eines Rades gemessen wird, werden die Ventile des Traktionssteuersystems so eingestellt, dass der Druck in dem Traktionssteuersystem abgebaut wird, wie dies in dem Programmblock 116 gezeigt ist. In der Praxis wird das Traktionssteuerventil 68 so eingestellt, dass die Leitungen 62A-C entlüftet werden und die ABS-Ventile 46 und 48 werden in ihrer aktuellen Stellung gehalten, bis zu dem Zeitpunkt, an dem ein Drucksensor 70 anzeigt, dass die Leitungen entlüftet sind, um zu verhindem, dass ein Restdruck in der Leitung zu einem Drehmomentspitzenwert an den Rädem führt, wenn die Steuerventile 44 und 46 in ihre normale oder Nichtsperrstellung zurückgebracht werden. Die ECU bestimmt sodann, ob der Zieldruck (BCPT(N)) größer als der aktuelle Druck (BCP(N)) ist, wie dies in dem Programmblock 118 veranschaulicht ist. Wenn der Zieldruck größer als der aktuelle Druck ist, ist dies ein Hinweis darauf, dass ein Raddurchdrehen erkannt, der Bremssteuerparameter erhöht und als Ergebnis eines solchen Anstiegs des Bremssteuerparameters der Zustand des Raddurchdrehens beendet wurde, wobei all dies ein Hinweis darauf ist, dass ein initialer Druck zum Wiederanlegen eingestellt wurde, wie dies in dem Programmblock 120 gezeigt ist.
Wenn der Zielwert (BCPT(N)) des Bremssteuerparameters nicht den vorhandenen Bremssteuerparameter (BCP(T)) übersteigt, prüft das System sodann, ob der Zielwert für den Bremssteuerparameter kleiner null ist, wie dies bei 122 zu erkennen ist und, falls er kleiner als null ist, wird der Zielwert auf null zurückgesetzt, wie dies in dem Programmblock 124 gezeigt ist. Falls der Bremssteuerparameter kleiner als null ist, zeigt dies an, dass während des vorhergehenden Durchlauf s durch die Subroutine kein Zustand mit durchdrehendem Rad vorgelegen hat und dass der initiale Zielwert für den Bremssteuerparameter nicht festgelegt wurde, wie dies aus dem Programmblock 126 zu ersehen ist.
Unabhängig von den Relativwerten zwischen dem Zielwert für den Bremssteuerparameter und dem gemessenen Bremssteuerparameter wird bei jedem Schleifendurchlauf, bei dem kein Durchdrehen festgestellt wurde, der Zielwert für den Bremssteuerparameter dekrementiert, wie dies in dem Programmblock 128 gezeigt ist.
Das System prüft dann, ob das oben genannte Programm auf jedes der vom System überwachten Räder angewendet wurde. Wenn das Programm auf alle Räder angewendet wurde, wird die Programmsubroutine verlassen, um zeitabhängig wiederangesprungen zu werden, bei dem nächsten Durchlauf durch das gesamte Programm des ECU-Systems. Wenn die Programmsubroutine des Traktionssteuersystems nicht auf alle Räder angewendet wurde, wird die Programmschleife für das nächstfolgende Rad erneut angesprungen, siehe Programmblock 130.
Wenn kein Durchrutschen auftritt, führt der Durchlauf durch den Programmpfad des Traktionssteuersystems zu einem Dekrementieren des Parameters für das Wiederanlegen bei dem Programmblock 128. Das Dekrement kann ein einfacher Festwert sein und da das Programm zeitabhängig durchlaufen wird, führt ein solches Dekrement zu einer linearen Abnahme des Zielwertes für den Parameter zum Wiederanlegen. Im Allgemeinen wird der Wert des Dekrementes "abgestimmt", um eine Abnahmegeschwindigkeit zu erzeugen, die etwa ein Zehntel oder so der Geschwindigkeit des überwachten Parameters ist. Die Verwendung einer über die Zeit verminderten Variablen für das Wiederanlegen ist zweckmäßig, da sie dazu neigt, die Elemente des Traktionssteuersystems an das Bremssystemverhalten anzupassen, das einen nachteiligen Einfluss auf die Leistungsfähigkeit des Bremssteuersystems hat, d.h. ein Bremssystem mit einer sehr geringem Hysterese kann schneller gepulst werden mit einem viel kleineren Luftverbrauch als ein langsames System, oder ein überschießendes ABS-System erfordert einen niedrigeren Druck zum Wiederanlegen, um das Überschießen zu kompensieren.
Es wird darauf hingewiesen, dass zu den Zeitpunkten, an denen sich das Fahrzeug mit wenigstens einer vorgegebenen Geschwindigkeit bewegt, d.h. dass die Drehzahl der Räder im Wesentlichen gleich oder größer als ein vorgegebener Referenzwert ist, die ECU nicht die Programmsubroutine des Traktionssteuersystems durchläuft.
Wenn gemäß dem Programmblock 116 das Abbauen des Bremsdrucks lange genug stattgefunden hat, ist der abgespeicherte Parameterwert (BCPT) größer als der natürlich schneller abnehmende Wert (BCP(N)) . Es ist ersichtlich, dass der (BCPT) -Wert oder der Zielwert im Grund genommen der Wert des Bremssteuerparameters ist, der bei den Bremsen aufgetreten ist, wenn das Durchdrehen aufgehört hat. Dieser Zustand wird in dem Programmblock 120 verwendet, um zu festzuhalten, dass ein Wert abgespeichert wurde. Wenn die Beendigung des Durchdrehens sehr lange dauert, nimmt natürlich der (BCPT) -Wert auf einen sehr niedrigen Wert ab. In einem solchen Fall wird die Feststellung in einem Programmblock 126 verworfen. Wenn jedoch die Feststellung gültig ist und das Rad erneut durchdreht, weil eine niedrige Traktion vorhanden ist, wird das Programm in einer Weise dürchlaufen, dass der Zielwert des Bremssteuerparameters vermindert wird. Es ist zu beachten, dass, bis der Bremssteuerparameter den Zielparameter zum Wiederanlegen erreicht, letzterer wegen des Programmblocks 112 kontinuierlich abnimmt. Wenn der Bremsparameter nicht den Parameter für das Wiederanlegen erreicht, wird der Zustand des Ventils des Bremssteuersystems geändert, wie dies in dem Programmblock 110 gezeigt ist, damit der Bremssteuerparameter gehalten wird und damit er sodann mit einer verhältnismäßig niedrigen Geschwindigkeit oder Anstiegsrate ansteigt. Dies stellt sicher, dass, falls das vorhandene Antriebsdrehmoment, das durch Anwenden des Zielwertes für den Bremssteuerparameter hervorgerufen wird, nicht ausreicht, damit das Fahrzeug sich fortbewegt und auch nicht ausreicht, damit das andere Rad durchdreht, so dass der Bremssteuerparameter und somit das hervorgerufene Drehmoment an dem zuvor durchdrehenden Rad allmählich erhöht wird.
Der Vorteil des Systems 10, das mit Software und Firmware in seinen Stellgliedern 52 arbeitet, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, besteht darin, dass die Betriebsbremse, die dem übermäßig duröhdrehenden Rad zugeordnet ist, zunächst mit einer Kraft/Drehmoment angelegt wird, das geringfügig kleiner ist als die Kraft/Drehmoment, das erforderlich ist, damit das Rad blockiert, wodurch das andere Rad mit jenem Drehmomentwert versorgt wird, der das Fahrzeug anfahren lässt, während andererseits kein Anfahrwiderstand von dem vorher durchdrehende Rad ausgeht, der dazu neigt, das Anfahren des Fahrzeugs schwieriger zu = machen und/oder dazu neigt, ein Durchdrehen des anderen Rades hervorzurufen. Auch, wenn an dem übermäßig durchdrehenden Rad ausreichend Drehmoment aufgebracht würde, damit dieses Rad blockiert, wird im Wesentlichen das gesamte aus dem Antriebsstrang des Fahrzeugs verfügbare Drehmoment dem anderen Rad zugeführt, das wahrscheinlich sich auf eine Oberfläche mit einem relativ ähnlichen Reibbeiwert wie das zuvor durchdrehende Rad befindet, was sicherlich dazu führen könnte, dass das andere Rad ebenfalls durchdreht.
Ein Beispiel für die Funktion des Bremssteuerprogramms gemäß der Erfindung ist aus Fig. 3 zu ersehen.
Am Punkt A wird ein Durchdrehen eines Rads erfasst und das Bremsdrehmoment bis zum Punkt B mit dem schnellen Füllbetrieb der Bremsventile erhöht, an dem festgestellt wird, dass das Durchdrehen aufhört. Die Bremsen werden sodann von dem Punkt B bis zum Punkt C gelöst. Beim Punkt B erfolgt ein initiales Wiederanlegen und ein Dekrementieren des Zielwertes für das Bremsdrehmoment wird definiert (siehe Linie G).
Wenn das Rad erneut wie am Punkt D durchdreht, werden die Bremsen schnell bis zum Punkt E angelegt, an dem das aktuelle Drehmoment (oder der Bremssteuerparameter, der für das Drehmoment kennzeichnend ist) gleich dem dekrementierten Zielwert wird, woraufhin dann die Bremsanlegekraft mit einer verminderten Geschwindigkeit gesteigert wird (siehe Linie E-F).
Die Sensoren 48 und 50 für den Bremssteuerparameter können eliminiert werden und die Kraft/das Drehmoment, das an der Betriebsbremse auftritt, die dem übermäßig durchdrehenden Rad zugeordnet ist, kann, basierend auf anderen gemessen Zuständen, wie der Zeitdauer, von Zuständen des Bremsventils, der zeitlichen Ableitung der gemessenen Raddrehzahl u.dgl., simuliert/berechnet werden. Systeme zum Simulieren/Berechnen eines Steuerparameters sind aus dem Stand der Technik bekannt, wie dies aus dem US-Patent 4 576 263 zu ersehen ist, auf das hier ausdrücklich Bezug genommen ist.
Das Bremssteuersystem wird auch, wenn das Fahrzeug mit Tandemachsen ausgerüstet ist, die durch ein Zwischenachsdifferenzial angetrieben sind, das Zwischenachsdifferenzial sperren oder vorspannen, wenn ein Durchdrehen gemessen wird und es wird das Zwischenachsdifferenzial gesperrt oder vorbelastet halten, bis festgestellt wurde, dass sich das Fahrzeug fortbewegt hat. Tandemachsen und sperrbare Zwischenachsdifferenziale sind aus dem Stand der Technik bekannt, wie dies aus den US-Patenten 3 929 200 und 4 050 534 zu ersehen ist, auf die hier ausdrücklich Bezug genommen ist.
Demgemäß ist es ersichtlich, dass ein Bremssteuersystem/Verfahren geschaffen wurde, das es nicht erfordert, das zugeführte Motordrehmoment zu überwachen und/oder zu steuern und das dazu dient, einen Wert eines Bremsdrehmomentes zu bestimmen, der gerade nicht ausreicht, um das übermäßig durchdrehende Rad anzuhalten, und um, falls ein Durchdrehen auftritt, nachdem das durchdrehende Rad anfangs angehalten wurde, zunächst die dem übermäßig durchdrehenden Rad durch zugeordnete Betriebsbremse schnell mit einen solchen Drehmomentwert anzulegen.

Claims

1. Steuerverfahren für ein System (10) zur Steuerung der Traktion eines Kraftfahrzeugs,

mit einem ersten (28) und einem zweiten (38) Antriebsrad, die über ein gemeinsames, nicht gesperrtes Differenzial (14) angetrieben werden,

mit einer ersten (40) und einer zweiten (42) Betriebsbremse zum Verzögern der Drehbewegung des ersten bzw. zweiten Rads,

mit Bremssteuermitteln (42, 68, 44, 46) zur voneinander unabhängigen Steuerung der Betätigung der ersten und der zweiten Betriebsbremse, wobei die Steuermittel dazu vorgesehen sind, das Bremsdrehmoment der Betriebsbremse entweder mit einer verhältnismäßig schnellen oder einer verhältnismäßig geringen Rate zu erhöhen,

mit Mitteln (48, 50), um den Wert eines Bremssteuerparameters zu erfassen, der für das von der ersten oder der zweiten Bremse aufgebrachte Bremsdrehmoment kennzeichnend ist und

mit einem ersten (36) und einem zweiten (38) Raddrehzahlsensor, um die Drehzahl des ersten bzw. zweiten Rades zu erfassen, wobei es zu dem Verfahren gehört.

dass erfasst wird, ob das erste oder das zweite Rad übermäßig rotiert; dass die Betriebsbremse, die diesem einen übermäßig rotierenden Rad zugeordnet ist, angezogen wird, um die Drehzahl des übermäßig rotierenden Rades nennenswert zu verringern;

dass die Drehzahl des übermäßig rotierenden Rades und der Wert des Bremssteuerparameters der Betriebsbremse, die diesem übermäßig rotierenden Rad zugeordnet ist, überwacht werden, wenn die diesem übermäßig rotierenden Rad zugeordnete Bremse angezogen wird, und der Wert des Bremssteuerparameters (BCP) zu dem Zeitpunkt gemessen und abgespeichert wird, an dem das übermäßig rotierende Rad veranlasst wird, mit einer Drehzahl zu rotieren, die kleiner ist als ein vorbestimmter Referenzwert;

dass die dem übermäßig rotierenden Rad zugeordnete Betriebsbremse gelöst wird und

dass, falls dieses eine Rad wieder übermäßig zu rotieren beginnt, die Betriebsbremse, die diesem einen Rad zugeordnet ist, mit der verhältnismäßig schnellen Rate bis zu einem Zielwert (BCPT) des für das Bremsdrehmoment kennzeichnenden Bremssteuerparameters angezogen wird, wobei der Zielwert (BCPT) des für das Bremsdrehmoment kennzeichnenden Bremssteuerparameters kleiner ist als derjenige Wert des Bremssteuerparameters, der zu jenem Zeitpunkt abgespeichert wurde, als das übermäßig rotierende Rad veranlasst wurde, mit einer Drehzahl zu rotieren, die kleiner ist als ein vorbestimmter Referenzwert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, zu dem es ferner gehört, dass mit der niedrigen Rate der Wert des für das Bremsdrehmoment kennzeichnenden Bremssteuerparameters erhöht wird, mit dem die dem einen Rad zugeordnete Betriebsbremse, nachdem der Wert einen Zielwert über schreitet, erneut bis zu dem Zeitpunkt angezogen wird, an dem das eine Rad aufhört, übermäßig zu rotieren.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, bei dem der Zielwert proportional zu der Dauer der Zeit vermindert wird, während der die Bremssteuermittel veranlassen, dass die Betriebsbremsen gelöst sind.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, zu dem es ferner gehört, dass der Wert des Zielwertes proportional zu der Dauer der Zeit vermindert wird, die nötig ist, um die Bremsen bis zu dem Zielbremsdrehmoment wieder anzuziehen.

5. System (10) zur Steuerung der Traktion eines Kraftfahrzeugs,

mit Mitteln (48, 50) , um den Wert eines Bremssteuerparameters zu erfassen, der für das von der ersten oder der zweiten Bremse aufgebrachte Bremsdrehmoment kennzeichnend ist und

mit einem ersten (36) und einem zweiten (38) Raddrehzahlsensor, um die Drehzahl des ersten bzw. zweiten Rades zu erfassen, wobei zu dem System gehören:

Mittel, um zu erfassen, ob das erste oder das zweite Rad übermäßig rotiert;

Mittel, um die Betriebsbremse, die diesem einen übermäßig rotierenden Rad zugeordnet ist, anzuziehen, um die Drehzahl des übermäßig rotierenden Rades nennenswert zu verringern;

Mittel, um die Drehzahl des übermäßig rotierenden Rades und der Wert des Bremssteuerparameters der Betriebsbremse, die diesem übermäßig rotierenden Rad zugeordnet ist, zu überwachen, wenn die diesem übermäßig rotierenden Rad zugeordnete Bremse angezogen wird, und um den Wert des Bremssteuerparameters (BCP) zu dem Zeitpunkt zu messen und abzuspeichern, an dem das übermäßig rotierende Rad veranlasst wird, mit einer Drehzahl zu rotieren, die kleiner ist als ein vorbestimmter Referenzwert;

Mittel, um die dem übermäßig rotierenden Rad zugeordnete Betriebsbremse zu lösen und

Mittel, die dazu dienen, falls dieses eine Rad wieder übermäßig zu rotieren beginnt, die Betriebsbremse, die diesem einen Rad zugeordnet ist, mit der verhältnismäßig schnellen Rate bis zu einem Zielwert (BCPT) des für das Bremsdrehmoment kennzeichnenden Bremssteuerparameters anzuziehen, wobei der Zielwert (BCPT) des für das Bremsdrehmoment kennzeichnenden Brems steuerparameters kleiner ist als derjenige Wert des Bremssteuerparameters, der zu jenem Zeitpunkt abgespeichert wurde, als das übermäßig rotierende Rad veranlasst wurde, mit einer Drehzahl zu rotieren, die kleiner ist als ein vorbestimmter Referenzwert.