DE102004019488A1

DE102004019488A1 - Antriebsstrang insbesondere für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102004019488A1
Application number: DE200410019488
Authority: DE
Inventors: Markus Hausner; Roland Seebacher; Matthias Zink; Alexander Wuhrer
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Buehl Verwaltungs GmbH; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Priority date: 2003-05-02
Filing date: 2004-04-22
Publication date: 2004-11-18
Also published as: JP2004332926A; US20040224821A1; FR2854357A1

Abstract

Bei einem Antriebsstrang, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Antriebsmotor, ein Getriebe, eine diese verbindende Kupplung sowie eine Antriebswelle, wird das Problem, die für den Fahrer eines Kraftfahrzeuges bemerkbaren Rupfschwingungen zu reduzieren, gelöst, indem in dem Antriebsstrang eine Bremsvorrichtung angeordnet ist, die mit einem Steuergerät gekoppelt ist, welches mit Sensoren zur Erkennung von Rupfschwingungen verbunden ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Antriebsstrang insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Antriebsmotor, ein Getriebe, eine diese verbindende Kupplung und eine Antriebswelle.

Ein gattungsgemäßer Antriebsstrang ist beispielsweise aus der DE 101 38 722 bekannt. Während des Anfahrvorganges werden von der schlupfenden Kupplung Wechselmomente in den Antriebsstrang eingeleitet. Manche Fahrzeuge reagieren darauf empfindlich, was sich in spürbaren Vibrationen für den Fahrer, so genannten Rupfschwingungen, äußert. Eine Verringerung der Rupfschwingungen ist prinzipiell durch eine Reduzierung der Anregung möglich, z. B. durch möglichst ebene und gleichmäßige Kupplungsbeläge und Kupplungsscheiben: Hier stößt man jedoch an fertigungstechnische Grenzen, so dass immer eine Restanregung verbleiben wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, die für den Fahrer eines Kraftfahrzeuges bemerkbaren Rupfschwingungen zu reduzieren. Dies Problem wird durch einen Antriebsstrang insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Antriebsmotor, ein Getriebe, eine diese verbindende Kupplung und eine Antriebswelle gelöst, bei dem in dem Antriebsstrang eine Bremsvorrichtung angeordnet ist, die mit einem Steuergerät gekoppelt ist, welches mit Sensoren zur Erkennung von Rupfschwingungen verbunden ist. Unter Steuergerät wird hier jedes hydraulische, pneumatische, mechanische und elektronische Gerät verstanden, das von Sensoren gelieferte Signale auswerten und in Steuerimpulse für die Bremsvorrichtung umsetzen kann. Bei einer hydraulischen Bremsanlage umfasst das Steuergerät also beispielsweise auch einen Geberzylinder. Die Sensoren zur Erkennung von Rupfschwingungen können z. B. Drehzahlsensoren innerhalb des Antriebsstranges sein, die einen Anfahrvorgang als solchen erkennbar werden lassen, z. B. Sensoren zur Bestimmung der Motordrehzahl und Sensoren zur Bestimmung der Raddrehzahl, es kann sich hier aber auch um Vibrationssensoren oder Beschleunigungssensoren oder eine Kombination daraus handeln. Grundsätzlich ist hier jede Art von Sensor nutzbar, der einen Rückschluss auf den Betriebszustand des Fahrzeugs und insbesondere auf einen Anfahrvorgang mit dabei möglicherweise auftretenden Rupfschwingungen zulässt. Bei Verwendung des hier vorgeschlagenen Antriebsstranges zur Reduzierung von Rupfschwingungen besteht damit zudem die Möglichkeit, die Toleranzangaben für die Fertigung der Kupplung zu erhöhen, was eine Senkung der Herstellungskosten der Kupplung bedeuten kann. Des Weiteren lassen sich durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Antriebsstranges die Reklamationsquoten bezüglich Rupfschwingungen senken.

In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Antriebsstranges ist vorgesehen, dass die Bremsvorrichtung eine Wellenbremse ist, die der Primär- oder Sekundärseite des Getriebes zugeordnet ist, umfasst. Die Primärseite des Getriebes ist die mit dem Motor verbundene Seite des Getriebes, die Sekundärseite des Getriebes ist die mit einem Differenzial bzw. mit dem oder den Rädern verbundene Seite des Getriebes. Die Wellenbremse kann beliebig ausgeführt sein, es kann sich hier um Scheibenbremsen, Trommelbremsen, hydrodynamische Bremsen, Wirbelstrombremsen oder dergleichen halten. In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Antriebsstranges ist vorgesehen, dass die Bremsvorrichtung einer einem Rad zugeordnete Betriebs- oder Feststellbremse ist. Die Betriebsbremse ist die in der Regel durch ein Fußpedal des Fahrers des Fahrzeuges bedienbare Bremse, die während der Fahr benutzt wird, die Feststellbremse ist üblicherweise durch ein eigenständiges Betätigungselement wie z. B. einen Handbremshebel dauerhaft festlegbare Bremse, die während des Parkens des Kraftfahrzeuges benutzt wird. Oft sind Betriebs- und Feststellbremse miteinander kombiniert und wirken auf die gleichen Bremsvorrichtungen. Die Betriebs- oder Feststellbremse wird erfindungsgemäß nunmehr zusätzlich dazu genutzt, durch dynamisches Bremsen während des Anfahrvorganges Rupfschwingungen zu minimieren.

In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Antriebsstranges ist vorgesehen, dass die Bremsvorrichtung mehrere jeweils einem Rad zugeordnete Betriebs- oder Feststellbremsen umfasst. Bei einem vierrädrigen Fahrzeug können z. B. die beiden Betriebs- oder Feststellbremsen, die den zwei Antriebsrädern zugeordnet sind, genutzt werden. Bei einem vierrädrigen Allradfahrzeug können hier auch alle vier Betriebs- bzw. Feststellbremsen der vier angetriebenen Räder benutzt werden. Bei zwei angetriebenen Rädern ist es zudem zusätzlich oder alternativ möglich, die Bremsen der nicht angetriebenen Räder zu nutzen.

Der erfindungsgemäße Antriebsstrang wird besonders vorteilhaft genutzt bei einem Schaltgetriebe. Das Schaltgetriebe kann dabei manuell oder automatisch geschaltet sein. Es ist aber auch möglich, Rupfschwingungen vergleichbare Effekte bei Schaltvorgängen eines Schaltautomaten durch den erfindungsgemäßen Antriebsstrang zu verringern bzw. zu kompensieren.

Das eingangs genannte Problem wird auch gelöst durch ein Verfahren zur Reduktion von Rupfschwingungen in einem Antriebsstrang insbesondere eines Kraftfahrzeugs, wobei der Antriebsstrang einen Antriebsmotor, ein Getriebe, eine diese verbindende Kupplung, eine Antriebswelle sowie mindestens eine Bremsvorrichtung umfasst, wobei die Bremsvorrichtung bei Auftreten von Rupfschwingungen betätigt wird. Die Betätigung der Bremsvorrichtung erfolgt vorzugsweise durch ein Steuergerät, welche beispielsweise eine elektronische Steuerung in Form eines spei cherprogrammierbaren Digitalrechners umfasst. Die Steuerung kann in bereits vorhandene Steuerungen eines Antiblockiersystems integriert sein.

Die Bremsvorrichtung wird vorzugsweise dynamisch betätigt. Damit ist gemeint, dass die Steuerungseinrichtung die Bremsvorrichtung dynamisch und variabel zwischen einer Nullstellung, in der keine Bremswirkung erzielt wird, bis hin zu einem vorgegebenen Maximalwert, der deutlich unterhalb eines Blockierens der Räder gewählt sein sollte, ansteuern kann. Die dynamische Ansteuerung der Bremsvorrichtung erfolgt in der Art, dass die in dem Fahrzeug auftretenden Rupfschwingungen kompensiert werden. Der Antriebsstrang, das Kraftfahrzeug in seiner Gesamtheit, die Bremsvorrichtung sowie die Steuerungseinrichtung bilden somit einen Regelkreis, bei dem die Bremsleitung der Bremsvorrichtung gesteuert wird, wobei Regelgröße die Intensität der Rupfschwingungen ist. In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist daher vorgesehen, dass die dynamische Betätigung der Bremsvorrichtung in Amplitude, Frequenz und Phase so gesteuert wird, dass das Bremsmoment der Bremsvorrichtung den Rupfschwingungen entgegenwirkt.

Das Verfahren zur Kompensation von Rupfschwingungen in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung unter Verwendung einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden auf eine Vorrichtung gerichteten Ansprüche ausgeführt.

Das eingangs genannte Problem wird auch durch ein Verfahren zur Kompensation von Rupfschwingungen in einem Antriebsstrang mit einem Antriebsmotor, einem Getriebe, einer diese verbindende Kupplung sowie mindestens einem angetriebenen Rad eines Kraftfahrzeugs, wobei das Rad mittels eines Verbindungselements mit der Fahrzeugkarosserie verbunden ist, gelöst, bei dem der Abstand der Eigenfrequenzen der Schwingungssysteme Motor-Rad und Rad-Karosserie zueinander während eines Anfahrvorgangs vergrößert wird. Das Verbindungselement, mit dem das Rad mit der Fahrzeugkarosserie verbunden ist, ist üblicherweise eine Feder oder eine Kombination einer Feder mit einem viskosen Dämpfer. Es kann sich hier auch um einen hydraulischen oder pneumatischen Stoßdämpfer, der gegebenenfalls parallel zu einer zusätzlichen Feder angeordnet ist, handeln. In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Eigenfrequenz des Schwingungssystems Rad-Karosserie erhöht wird. Zur Veränderung der Eigenfrequenz des Schwingungssystems Rad-Karosserie wird vorzugsweise die Steifigkeit des Verbindungselements während eines Einkuppelvorgangs der Kupplung verändert. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass Teile einer Schrauben- oder Blattfeder festgelegt werden, so dass deren Federkonstante kurzzeitig deutlich erhöht wird. Alternativ kann das Fahrwerkslager, beispielsweise ein Drehlager eines Längs- oder Querlenkers, beeinflusst werden. Dies kann z. B. geschehen, indem hier eine zusätzlich trockene oder nasse Reibung mittels Klemmelementen, wie Klemmbacken oder dergleichen, vorgesehen wird. Alternativ ist auch der Einsatz rheologischer Flüssigkeiten im Rahmen der Lagerung denkbar. Des Weiteren kann die Steifigkeit des Verbindungselementes während des Einkuppelvorganges der Kupplung erhöht werden.

Das eingangs genannte Problem wird auch durch ein Kraftfahrzeug umfassend einen Antriebsstrang mit einem Antriebsmotor, einem Getriebe, einer diese verbindende Kupplung sowie mindestens einem angetriebenen Rad, welches mittels eines Verbindungselementes mit einer Fahrzeugkarosserie verbunden ist, gelöst, bei dem der Abstand der Eigenfrequenzen der Schwingungssysteme Motor-Rad und Rad-Karosserie zueinander veränderbar ist. Das eingangs genannte Problem wird ebenfalls durch ein Kraftfahrzeug gelöst, welches Mittel zur Ausführung des zuvor dargestellten Verfahrens zur Kompensation von Rupfschwingungen in einem Antriebsstrang umfasst. In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuges ist vorgesehen, dass die Steifigkeit des Verbindungselementes veränderbar ist. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Federsteifigkeit des Verbindungselementes veränderbar ist. Alternativ kann beispielsweise auch die Dämpfung des Verbindungselementes veränderbar sein. Vorzugsweise ist die Steifigkeit des Verbindungselementes steuerbar, damit ist gemeint, dass die Steifigkeit über einen gewissen Bereich eingestellt werden kann. Unter Steuerbarkeit ist dabei auch die zeitliche Veränderung der Steifigkeit zu verstehen. Das Kraftfahrzeug umfasst in einer weiteren Ausgestaltung ein Mittel zur Steuerung der Steifigkeit des Verbindungselementes. Das Mittel zur Steuerung der Steifigkeit des Verbindungselementes umfasst vorzugsweise ein elektronisches Steuergerät. Das elektronische Steuergerät ist vorzugsweise mit Sensoren zur Messung von Rupfschwingungen verbunden. Das Verbindungselement kann eine rheologische Flüssigkeit umfassen.

Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren ein hydraulisches Bremssystem insbesondere für Kraftfahrzeuge, umfassend einen Geberzylinder, einen Nehmerzylinder und eine diese verbindende Druckmediumsleitung. Der Geberzylinder ist üblicherweise mit einem Bremspedal eines Kraftfahrzeuges verbunden. Der oder die Nehmerzylinder sind üblicherweise hydraulische Bremszylinder von Scheiben- oder Trommelbremsen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, ein hydraulisches Bremssystem anzugeben, welches bei einfachem Aufbau eine ennreiterte Funktionalität bietet.

Dieses Problem wird durch ein hydraulisches Bremssystem insbesondere für Kraftfahrzeuge umfassend einen Geberzylinder, einen Nehmerzylinder und eine diese verbindende Druckmediumsleitung gelöst, bei dem in der Druckmediumsleitung mindestens eine hydraulische Pumpe angeordnet ist. Besonders vorteilhaft ist, wenn der Druck in dem Nehmerzylinder durch die Pumpe gegenüber dem Druck in dem Geberzylinder erhöhbar und/oder erniedrigbar ist. Die hydraulische Pumpe kann mechanisch, pneumatisch, hydraulisch und vorzugsweise elektrisch mittels eines Elektromotors oder dergleichen angetrieben sein.

Das hydraulische Bremssystem umfasst in einer Weiterbildung der Erfindung mehrere Nehmerzylinder, wobei jedem Nehmerzylinder eine hydraulische Pumpe zugeordnet ist. Bei einem üblichen vierrädrigen Kraftfahrzeug umfasst die Bremsanlage der Betriebsbremse vier Nehmerzylinder, so dass hier ebenfalls vier hydraulische Pumpen, die jeweils einem der Nehmerzylinder zugeordnet sind, vorgesehen sind.

In einer Weiterbildung des hydraulischen Systems ist vorgesehen, dass dieses des Weiteren eine Steuereinrichtung umfasst, wobei der Steuereinrichtung mindestens eins Sensor zur Messung von Zustandsgrößen und/oder Prozessgrößen eines Kraftfahrzeuges zugeordnet ist. Mit Zustands- bzw. Prozessgrößen sind hier physikalische Größen gemeint, die zur Beschreibung des Betriebszustandes des Kraftfahrzeuges, also beispielsweise Beschleunigung, Geschwindigkeit, Motordrehzahl, Raddrehzahl, Vibration einzelner Bauteile oder dergleichen, geeignet sind. Vorzugsweise ist der Steuereinrichtung mindestens ein Sensor zur Messung der Raddrehzahl mindestens eines der Räder zugeordnet. Ein derartiger Sensor ist in heute üblichen Kraftfahrzeugen meist bereits im Rahmen eines Antiblockiersystems vorhanden.

In einer Weiterbildung des hydraulischen Bremssystems ist vorgesehen, dass die Sensoren mit der Steuereinrichtung derart zusammenwirken, dass aus Signalen der Sensoren Steuersignale zur Beeinflussung der Pumpen gewonnen werden. Vorzugsweise werden die Steuersignale zur Beeinflussung der Pumpen derart aufbereitet, dass ein Blockieren der Räder verhindert wird. Eine derartige Funktionalität wird üblicherweise als Antiblockiersystem bezeichnet.

Das zuvor genannte Problem wird ebenfalls durch ein Antiblockiersystem insbesondere für Kraftfahrzeuge gelöst, bei dem jeder Bremse eine Pumpe zugeordnet ist. In einer Weiterbildung des Antiblockiersystems ist vorgesehen, dass der Bremsdruck mindestens eines Teils der Bremsen durch jeweils eine zugeordnete Pumpe gegenüber dem Druck des jeweils zugeordneten Geberzylinders veränderbar ist. Unter Veränderung des Druckes ist eine Druckerhöhung oder auch eine Druckerniedrigung gemeint. Dem durch den Geberzylinder und damit das Bremspedal vorge gebenen Bremsdruck wird also eine durch die jeweiligen Pumpen erzeugte Druckerhöhung bzw. Druckerniedrigung dynamisch aufmoduliert. Das hydraulische System umfasst daher eine Steuereinrichtung, die Mittel mit der Funktionalität eines Antiblockiersystems umfasst. Insbesondere kann die Steuereinrichtung speicherprogrammierbare elektronische Rechner umfassen. Die zuvor genannten Probleme werden auch durch ein Maschinenbauteil, gekennzeichnet durch ein in den vorliegenden Unterlagen offenbartes Merkmal, gelöst.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben.
Dabei zeigen:
1 eine Prinzipskizze eines Antriebsstranges eines Kraftfahrzeuges.
2 eine Prinzipskizze eines Kraftfahrzeuges als schwingungsfähiges System.
3 eine Skizze eines hydraulischen Systems eines Kraftfahrzeuges anhand einer Betriebsbremsanlage.
1 zeigt eine Prinzipskizze eines Antriebsstranges eines Kraftfahrzeuges. Ein Antriebsmotor 1 ist über eine schaltbare Kupplung 2 mit einer Getriebeeingangswelle 3 verbunden. Die Schaltkupplung 2 ist eine Trockenkupplung, die über ein Ausrücklager 4 mittels eines Ausrückhebels 5 durch einen Nehmerzylinder 6 betätigbar ist. Der Nehmerzylinder 6 wiederum gehört zu einem hier nicht dargestellten hydraulischen System, das über einen Geberzylinder mittels eines Kupplungspedals oder eines elektrischen Aktors oder dergleichen mit Hydraulikdruck beaufschlagt werden kann. Die Betätigung mittels Ausrückhebel 5 und Nehmerzylinder 6 ist hier stellvertretend für alle bekannten Ausrücksysteme zu verstehen, hier können auch beispielsweise elektrische oder mechanische oder hydraulische Zentralausrücksysteme oder dergleichen verwendet werden. Ebenso kann als Kupplung 2 statt einer mechanischen Trockenkupplung auch eine hydraulische Nasskupplung oder dergleichen eingesetzt werden. Die Getriebeeingangswelle 3 ist mit einem Getriebe 7 verbunden, das in der Darstellung der 1 nur prinzipiell dargestellt ist. Es kann sich bei dem Getriebe 7 um eine beliebige Art von stufenlos verstellbarem, schaltbarem oder nicht schaltbarem Getriebe, wobei ein schaltbares Getriebe eine beliebige Anzahl von Gängen aufweisen kann, handeln. Ebenso kann es sich bei dem Getriebe 7, der Getriebeeingangswelle 3 sowie der Kupplung 2 um einen Strang eines Doppelkupplungsgetriebes handeln. Das Getriebe 7 wird vorzugsweise ein Schaltgetriebe sein, wobei die Art der Schaltung, z. B. Klauenschaltung, Hydraulikschaltung oder dergleichen, beliebig ausgeführt sein kann. Grundsätzlich steht das Getriebe 7 also für jede Art von bekannten Getrieben. Der Abtrieb des Getriebes 7 ist mit einer Abtriebswelle 8 verbunden, die üblicherweise über ein hier nicht dargestelltes Differenzialen auf ein Rad 9 einwirkt. In der Darstellung der 1 kann man sich ein Differenzial, das bei einem Antrieb zweier Räder eines Kraftfahrzeuges notwendig ist, gedanklich als Teil des Getriebes 7 vorstellen. Ebenso kann das Getriebe 7 für ein komplexeres Getriebe eines Allradfahrzeuges mit mehreren Differenzialen stehen. Ein Getriebe, das auf ein einzelnes Rad 9 wirkt, entsprechend der Darstellung der 1, könnte beispielsweise bei einem Zweirad realisiert sein.
Die Getriebeeingangswelle 3 befindet sich auf der Primärseite des Getriebes 7, die Abtriebswelle 8 befindet sich auf der Sekundärseite 11 des Getriebes 7. An der Getriebeeingangswelle 3 und damit primärseitig oder an der Abtriebswelle 8 und damit sekundärseitig ist eine Bremsvorrichtung 12 angeordnet. Alternativ kann sowohl primärseitig als auch sekundärseitig jeweils eine Bremsvorrichtung 12 angeordnet sein. Bei einer sekundarseitigen Anordnung der Bremsvorrichtung 12 kann die Bremsvorrichtung 12 gleichzeitig die an sich bekannte Betriebsbremse des Kraftfahrzeuges sein. Diese besteht üblicherweise aus einer Scheibenbremse mit einer wellenfesten Scheibe sowie karosseriefestem Bremssattel mit Bremsbacken. Bei einer Anordnung der Bremsvorrichtung 12 auf der Primärseite 10 des Getriebes 7 kann hier ebenfalls eine an sich bekannte Scheibenbremse verwendet werden, ebenso können hier aber auch andere Arten von Bremsen, beispielsweise hydraulische Bremseinrichtungen, Wirbelstrombremsen oder dergleichen vorgesehen sein. Die Bremsvorrichtung 12 wird von einem Steuergerät 13 angesteuert. Üblicherweise ist die Bremsvorrichtung 12, insbesondere wenn diese sekundärseitig angeordnet ist, hydraulisch angesteuert, in diesem Fall erzeugt oder moduliert das Steuergerät 13 den Hydraulikdruck, mit dem die Bremsvorrichtung 12 beaufschlagt wird. Dies ist durch einen Pfeil in der Darstellung der 1 angedeutet. Handelt es sich um eine pneumatisch, mechanisch oder elektrisch angetriebene Bremsvorrichtung 12, so sind die von dem Steuergerät 13 abgegebenen Steuer- bzw. Modulationssignale ebenfalls mechanisch, elektrisch oder pneumatisch. Das Steuergerät 13 erzeugt also ausgangsseitig entsprechend der Auslegung der Bremsvorrichtung 12 ein elektrisches Signal, einen pneumatischen oder hydraulischen Druck oder eine mechanische Kraft. Das Steuergerät 13 ist verbunden mit einem oder mehreren Sensoren 14. Der oder die Sensoren 14 sind in der Lage, Zustandsgrößen und/oder Prozessgrößen des Antriebsstranges zu messen, die auf das derzeitige oder zukünftige Auftreten von Rumpfschwingungen hindeuten. Derartige Zustands- oder Prozessgrößen können beispielsweise Beschleunigung des Fahrzeuges, Motor und/oder Getriebedrehzahl, Raddrehzahl, Vibrationen an bestimmten Teilen, beispielsweise Vibration der Karosserie eines Kraftfahrzeuges oder dergleichen sein. Vorzugsweise sind die Sensoren 14 in der Lage, Größen zu messen, die beispielsweise im Rahmen eines Antiblockiersystems oder des Motormanagements eines Kraftfahrzeuges anfallen.
Insbesondere bei sekundärseitiger Anordnung der Bremsvorrichtung 12 kann das gesamte System zur Unterdrückung von Rupfschwingungen weitgehend in bereits vorhandene Antiblockiersysteme eingegliedert werden. im Unterschied zu bekannten Antiblockiersystemen tritt das gesamte System jedoch nicht nur bei Betätigung der Betriebsbremse durch den Fahrer eines Kraftfahrzeuges in Aktion, sondern auch in der Phase des Einkuppelns der Kupplung 2. Beim Einkuppeln der Kupplung 2 und gleichzeitigem auftreten von Rupfschwingungen wird die Betriebsbremse des Kraftfahrzeuges über vorhandene Steuereinrichtungen, in der Darstellung der 1 repräsentiert durch das Steuergerät 13, angesteuert. Die Ansteuerung erfolgt dynamisch, dem Antriebsstrang wird durch variable Bremsmomente, welche durch die Bremsvorrichtung 12 bzw. bei mehreren angetriebenen Rädern durch mehrere Bremsvorrichtungen 12 erzeugt werden, ein den Rupfschwingungen erzeugenden Rupfmomenten entgegengerichtetes Moment erzeugt und überlagert. Im Idealfall überlagern sich die Rupfmomente und das durch die eine Bremsvorrichtung 12 oder mehrere Bremsvorrichtungen 12 gemeinsam erzeugte Gegenmoment zu Null, so dass das Rupfmoment und damit auch die Rupfschwingungen vollständig kompensiert werden können.
Anhand 2 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Verfahrens bzw. eines Kraftfahrzeuges oder Systems zur Verminderung von Rupfschwingungen dargestellt. 2 skizziert dabei den allgemeinen physikalischen Hintergrund. J₁ in 2 stellt die Drehmasse J₁ der Kupplungsscheibe einschließlich Getriebe, die Drehmasse J₂ die Radmasse und die J₃ die Fahrzeugmasse dar. Die Verbindung C₁ repräsentiert den Antriebsstrang und die Verbindung C₂ die translatorische Anbindung der angetriebenen Räder an die Karosserie. Das in 2 dargestellte Modell nutzt verallgemeinerte oder abstrahierte Größen anstatt der real vorkommenden translatorischen oder rotatorischen Auslenkungen, Geschwindigkeiten, Beschleunigungen, Kräfte oder Massen. Das Schwingungssystem hat bezüglich einer Auslenkung X die beiden Eigenfrequenzen F01 und F02, wobei F01 kleiner als F02 ist. F01 ist die Eigenfrequenz des offenen Antriebstranges und damit die Rupffrequenz, F02 ist die translatorische Eigenfrequenz der angetriebenen Räder. Die Verstärkungsfunktion bei erzwungenen Schwingungen zeigt einen Zusammenhang zwischen dem Abstand der beiden Eigenfrequenzen und der Rupfamplituden am Fahrzeug, je enger die beiden Frequenzen zusammen liegen, desto größer die Amplituden der erzwungenen Schwingungen. Bei Fahrzeugen, die bei nicht beanstandungswürdigen Anregungswerten der Kupplung spürbare Rupfprobleme aufweisen, liegt typischerweise eine große Verstärkung der erzwungenen Schwingungen vor. Mit einer Verringerung der Verstärkung kann also das Problem der Rupfschwingungen gelöst werden.
Während des Anfahrvorganges des Fahrzeuges wird nun dafür gesorgt, dass beide Eigenfrequenzen möglichst weit auseinander liegen. Dazu können zum einen die verallgemeinerten Schwingungsparameter des Antriebsstranges, wie in der Darstellung der 2 also J₁, J₂ oder C₁ verändert werden, zum anderen können die entsprechenden Parameter des Systems Rad-Karosserie, in der Darstellung der 2, also insbesondere J₃ und C₂ verändert werden. Eine Veränderung der Fahrzeugmasse scheidet praktisch aus. Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen, die Steifigkeit der translatorischen Anbindung der Räder C₂ während des Anfahrvorganges zu erhöhen, um so einen möglichst großen Abstand F₀₁ – F₀₂ zu erhalten. Dies kann durch schaltbare Fahrwerkslager, z. B. mit rheologischen Flüssigkeiten oder dergleichen realisiert werden. Alternativ könnten beispielsweise derzeit übliche viskose Dämpfer durch ein Absperrventil oder dergleichen in ihrer Dämpfung kurzfristig stark erhöht werden. Zum Erkennen der Anfahrabsicht wird die Raddrehzahl herangezogen, um rupfkritische Drehzahlbereiche von Rad und Motor bzw. rupfkritische Kupplungsgrade zu erkennen. Beim Erreichen eines Abschaltkriteriums, beispielsweise einer gewissen Raddrehzahl oder dem Unterschreiten eines bestimmten Kupplungsschlupfes, werden die Lager zur ursprünglichen Steifigkeit zurückgeschaltet. Eine Veränderung der Steifigkeit C₂ kann beispielsweise durch eine Festlegung eines Drehlagers eines Längs- oder Querlenkers erfolgen, beispielsweise durch einen Klemmmechanismus, der die Lagerreibung erhöht, durch direkte Einflussnahme auf eine Achsfeder bzw. einen kombinierten Feder/Dämpfer.
3 zeigt eine Skizze eines hydraulischen Bremssystems eines ansonsten nicht näher dargestellten Kraftfahrzeuges. Dargestellt sind vier Räder 9, denen jeweils eine Bremsscheibe 15 drehfest zugeordnet ist. Jeder Bremsscheibe 15 ist wiederum eine im Wesentlichen karosseriefest bzgl. der Rotationsachse der Räder 9 bzw. Bremsscheiben 15 festgelegte Bremszange 16 mit einem hydraulisch betätigbaren Bremszylinder als Nehmerzylinder 17 und daran angeordneten, nicht näher dargestellten Belägen vorgesehen. Die aus Bremsscheiben 15, Bremsscheiben 16 sowie Nehmerzylinder 17 bestehenden Scheibenbremsen sind an sich bekannt. Ebenso können hier auch hydraulische Trommelbremssysteme vorgesehen sein. Anstatt eines Bremssystems mit vier Scheibenbremsen kann hier auch ein Bremssystem mit 1, 2, 3 oder auch beliebig vielen Bremsen vorgesehen sein.
Die Nehmerzylinder 17 sind durch Druckmediumsleitungen 18 mit einem Geberzylinder 19 verbunden. Üblich ist die Trennung der Bremsanlagen in zwei unabhängige hydraulische Kreise, wie dies auch in 3 dargestellt ist, nämlich einen ersten Bremskreis 20 und einen zweiten Bremskreis 21. Die Bremskreise wirken jeweils auf diagonal gegenüberliegende Räder, beispielsweise wirkt der erste Bremskreis 20 auf das linke Vorderrad sowie das rechte Hinterrad, der zweite Bremskreis 21 auf das rechte Vorderrad sowie das linke Hinterrad. Zur Betätigung eines jeden Bremskreises 20 , 21 ist jeweils ein eigenständiger Geberzylinder vorhanden.
In den jeweiligen Bremskreisen 20, 21 ist jeweils einem Nehmerzylinder 17 eine Pumpe 22 zugeordnet. Mittels jeder der Pumpen 22 kann der Bremsdruck in dem jeweils zugeordneten Nehmerzylinder 17 erhöht oder gegebenenfalls auch erniedrigt werden. Die Pumpen 22 sind vorzugsweise elektrisch mittels eines Elektromotors angetrieben, es sind aber auch andere Antriebsvarianten, wie z. B. hydraulische oder pneumatische Antriebe, denkbar.
Die Pumpen 22 übernehmen für den jeweils zugeordneten Nehmerzylinder 17 und damit für das jeweils zugeordnete Rad 9 die Funktionalität eines Antiblockiersystems. Der Druck in dem jeweiligen Nehmerzylinder 17 wird derart erhöht oder erniedrigt, dass insgesamt eine ausgewogene Bremswirkung des Fahrzeuges erzielt wird, ohne dass einzelne Räder blockieren. Dazu ist allen Rädern 9 jeweils ein hier nicht dargestellter Drehsensor oder dergleichen zugeordnet, deren Signale von einer hier nicht dargestellten Steuerungselektronik ausgewertet werden können, wobei die Steuerungselektronik die jeweiligen Pumpen 22 ansteuert. Bezugszeichenliste

Claims

Antriebsstrang insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Antriebsmotor (1), ein Getriebe (7), eine diese verbindende Kupplung (2) sowie eine Antriebswelle (8), dadurch gekennzeichnet, dass in dem Antriebsstrang eine Bremsvorrichtung (12) angeordnet ist, die mit einem Steuergerät (13) gekoppelt ist, welches mit Sensoren (14) zur Erkennung von Rupfschwingungen verbunden ist.
Antriebsstrang nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsvorrichtung (12) eine Wellenbremse ist, die der Primär- oder Sekundärseite des Getriebes (7) zugeordnet ist.
Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsvorrichtung (12) eine einem Rad (9) zugeordnete Betriebs- oder Feststellbremse ist.
Antriebsstrang nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsvorrichtung mehrere jeweils einem Rad zugeordnete Betriebs- oder Feststellbremsen umfasst.
Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe ein Schaltgetriebe ist.
Verfahren zur Reduktion von Rupfschwingungen in einem Antriebsstrang insbesondere eines Kraftfahrzeuges, wobei der Antriebsstrang einen Antriebsmotor (1), ein Getriebe (7), eine diese verbindende Kupplung (2), eine Antriebswelle (8) sowie mindestens eine Bremsvorrichtung (12) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsvorrichtung (12) bei Auftreten von Rupfschwingungen betätigt wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsvorrichtung (12) dynamisch betätigt wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die dynamische Betätigung der Bremsvorrichtung (12) in Amplitude, Frequenz und Phase so gesteuert wird, dass das Bremsmoment der Bremsvorrichtung (12) den Rupfschwingungen entgegenwirkt.
Verfahren zur Kompensation von Rupfschwingungen in einem Antriebstrang mit einem Antriebsmotor (1), einem Getriebe (7), einer diese verbindenden Kupplung (2) sowie mindestens einem angetriebenen Rad (9) eines Kraftfahrzeuges, wobei das Rad (9) mittels eines Verbindungselementes mit einer Fahrzeugkarosserie verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Eigenfrequenzen der Schwingungssysteme Motor-Rad und Rad-Karosserie zueinander während eines Anfahrvorganges veränderbar ist.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Eigenfrequenz des Schwingungssystems Rad-Karosserie erhöht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Veränderung der Eigenfrequenz des Schwingungssystems Rad-Karosserie die Steifigkeit des Verbindungselementes während eines Einkuppelvorganges der Kupplung (2) veränderbar ist.
Kraftfahrzeug nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Steifigkeit, insbesondere die Federsteifigkeit des Verbindungselementes durch eine elektronische Steuerung veränderbar ist.
Kraftfahrzeug nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug ein Mittel zur Steuerung der Steifigkeit des Verbindungselementes umfasst.
Kraftfahrzeug nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Steuergerät mit Sensoren zur Messung von Rupfschwingungen verbunden ist.
Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement eine rheologische Flüssigkeit umfasst.
Hydraulisches Bremssystem insbesondere für Kraftfahrzeuge umfassend einen Geberzylinder (19), einen Nehmerzylinder (17) und eine diese verbindende Druckmediumsleitung (18), dadurch gekennzeichnet, dass durch die in der Druckmediumsleitung (18, 20, 21) angeordnete mindestens eine hydraulische Pumpe (22) der Druck im Nehmerzylinder (17) gegenüber dem Druck im Geberzylinder (19) regelbar ist.
Hydraulisches Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieses mehrere Nehmerzylinder (17) und Bremsen (15, 16) umfasst, wobei jedem Nehmerzylinder (17) und jeder Bremse (15, 16) eine hydraulische Pumpe (22) zugeordnet ist.
Hydraulisches Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieses des Weiteren eine Steuereinrichtung (13) umfasst, wobei der Steuereinrichtung (13) mindestens ein Sensor (14) zur Messung von Zustandsgrößen eines Kraftfahrzeuges, wie der Raddrehzahl, mindestens eines der Räder (9) zugeordnet ist.
Hydraulisches Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Signale der Sensoren (14), die mit der Steuereinrichtung (13) verbunden sind, in dieser in Steuersignale zur Beeinflussung der Pumpen (22) umgewandelt werden, dass ein Blockieren der Räder (9) verhindert wird.
Antiblockiersystem nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremsdruck mindestens eines Teils der Bremsen (15, 16, 17) durch jeweils eine zugeordnete Pumpe (22) gegenüber dem Druck des jeweils zugeordneten Geberzylinders veränderbar ist.