DE102005034091A1

DE102005034091A1 - Verfahren zum Steuern der Übertragungsfähigkeiten zweier reibschlüssiger Schaltelemente

Info

Publication number: DE102005034091A1
Application number: DE200510034091
Authority: DE
Inventors: Rainer Dipl.-Ing. Denzler; Claus Dr. Granzow; Robert Dipl.-Ing. Zdych; Thomas Dr. Rosemeier
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2005-07-21
Filing date: 2005-07-21
Publication date: 2007-01-25
Anticipated expiration: 2025-07-22
Also published as: DE102005034091B4

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Steuern der Übertragungsfähigkeiten zweier reibschlüssiger Schaltelemente (k_HA_L, k_HA_R), über welches ein einer antreibbaren Fahrzeugquerwelle bzw. Antriebsachse (5) eines Antriebsstranges (1) eines Fahrzeugs zugeführtes Drehmoment in Fahrzeugquerrichtung zwischen zwei Antriebsrädern (5A, 5B) in Abhängigkeit der Übertragungsfähigkeiten der Schaltelemente (k_HA_L und k_HA_R) betriebszustandsabhängig verteilbar ist, beschrieben. Bei einer Geradeausfahrt wird ein anliegendes Drehmoment im Wesentlichen schlupffrei übertragen. Bei einer Kurvenfahrt wird das an dem dem kurvenäußeren Antriebsrad (5A oder 5B) zugeordneten Schaltelement (k_HA_L oder k_HA_R) anliegende Drehmoment schlupffrei übertragen, während das dem kurveninneren Antriebsrad (5B oder 5A) zugeordnete Schaltelement (k_HA_L oder k_HA_R) bei einer Kurvenfahrt in einen Schlupfbetrieb übergeht. Erfindungsgemäß wird bei Vorliegen einer Kurvenfahrt in Abhängigkeit eines aktuellen Betriebszustandes eines Fahrzeugs ein Betriebspunkt des Fahrzeugs bestimmt, zu dem wenigstens die Übertragungsfähigkeit des dem kurveninneren Antriebsrad (5A oder 5B) zugeordneten Schaltelementes (k_HA_L oder k_HA_R) sprungartig auf den für den schlupfenden Betrieb des Schaltelementes (k_HA_L, k_HA_R) erforderlichen Wert eingestellt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern der Übertragungsfähigkeiten zweier reibschlüssiger Schaltelemente gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.

Aus der JP 04-1 29 837 A ist eine Vorrichtung zum Steuern eines übertragenen Antriebsmomentes oder eines Schlupfbetriebes mehrerer reibschlüssiger Schaltelemente bekannt. Die Ansteuerung der Schaltelemente, welche jeweils zwischen einem Querverteilergetriebe einer antreibbaren Fahrzeugquerwelle bzw. einer Antriebsachse des Fahrzeugs und einem Antriebsrad einer Fahrzeugquerwelle bzw. einer Antriebsachse angeordnet sind, werden in Abhängigkeit einer Abweichung zwischen einer auf der Basis eines Lenkwinkels und einer Fahrzeuggeschwindigkeit berechneten Gierrate und einer aktuellen Gierrate des Fahrzeuges angesteuert.

Die DE 197 08 968 A1 offenbart ein Differenzial für ein Kraftfahrzeug, welches für einen sekundären Antriebsstrang eines Vierradantrieb-Fahrzeuges einzelne modulierbare Kupplungen aufweist, die gemeinsam oder einzeln betätigbar sind, um die Drehmomentabgabe an Antriebsräder des sekundären Antriebsstrangs zu regeln. Das Differenzial umfasst eine Eingangswelle, die mit einem Kegelrad-Getriebesatz, den Kupplungen sowie einer linken und einer rechten Ausgangswelle in Wirkverbindung bringbar ist. Jede der Kupplungen besitzt eine erste und eine zweite Gruppe von ineinander greifenden Reibscheiben, eine Kugel-Rampen-Betätigungsvorrichtung und eine elektromagnetische Spule, die auf die Betätigungseinrichtung einwirkt, um eine Druckkraft auf die Reibscheiben auszuüben. Darüber hinaus ist ein Betriebsprogramm zum Regeln eines Links/Rechts-Durchrutschens der sekundären Räder zusammen mit dem Differenzial vorgeschlagen.

Ein Antriebsstrang eines Allradfahrzeuges und ein Verfahren zum Steuern und Regeln eines Antriebsstranges sind aus der DE 103 44 972 A1 bekannt. Der Antriebsstrang ist mit wenigstens zwei antreibbaren Fahrzeugachsen, mit einem zwischen einer Antriebsmaschine und den Fahrzeugachsen angeordneten Flauptgetriebe zum Darstellen verschiedener Übersetzungen und mit drei steuer- und regelbaren reibschlüssigen Kupplungen ausgeführt. Eine erste Kupplung ist zwischen dem Hauptgetriebe und einer ersten Fahrzeugachse angeordnet. Eine zweite Kupplung und eine dritte Kupplung sind jeweils zwischen einem Achsgetriebe und einem Antriebsrad der zweiten Fahrzeugachse vorgesehen. Die Übertragungsfähigkeiten der Kupplungen sind jeweils über eine Aktuatorik einstellbar, wobei ein Antriebsmoment zwischen den antreibbaren Fahrzeugachsen in Abhängigkeit der eingestellten Übertragungsfähigkeit der Kupplungen verteilbar ist.

Bei den vorbeschriebenen und aus dem Stand der Technik bekannten Antriebsstrangsystemen ist es bekannt, dass die für die Verteilung eines einer antreibbaren Fahrzeugquerwelle bzw. einer Antriebsachse zugeführten Antriebsmomentes in Fahrzeugquerrichtung zwischen den beiden Antriebsrädern vorgesehenen Schaltelemente bzw. reibschlüssigen Kupplungselemente derart betrieben werden, dass diese während einer Geradeausfahrt vollständig geschlossen sind und dass das der Fahrzeugquerwelle bzw. der Antriebsachse zugeführte Antriebsmoment schlupffrei von den beiden Schaltelementen in Richtung der jeweils zugeordneten Antriebsräder der Fahrzeugquerwelle bzw. der Antriebsachse weitergeleitet wird.

Dazu werden die Schaltelemente jeweils mit einer derartigen Schließkraft beaufschlagt, die eine so genannte Überanpressung der beiden Kupp lungshälften der Schaltelemente bewirkt, um die beiden Schaltelemente in allen Betriebsbereichen des Antriebsstranges sicher im geschlossenem Zustand halten zu können. Bei Vorliegen einer Kurvenfahrt wird die Übertragungsfähigkeit des dem kurvenäußeren Antriebsrad zugeordneten Schaltelementes auf einen Wert eingestellt, zu dem das anliegende Drehmoment über dieses Schaltlelement schlupffrei übertragen wird, während die Übertragungsfähigkeit des dem kurveninneren Antriebsrad zugeordneten Schaltelementes auf einen Wert eingestellt wird, zu dem das Schaltelement in einen Schlupfbetrieb übergeht.

Nachteilig dabei ist jedoch, dass die Übertragungsfähigkeiten der Schaltelemente derart verändert werden, so dass aufgrund der mangelnden Kenntnis über die Höhe des tatsächlichen, aktuellen Antriebsmomentes bzw. des Getriebeausgangsmomentes und des jeweils an den Schaltelementen angreifenden Drehmomentes nicht vorher bestimmbare Zustände der Schaltelemente vorliegen. Dadurch ist der exakte Betriebspunkt, zu welchem das dem kurveninneren Antriebsrad zugeordnete Schaltelement in den Schlupfbetrieb übergeht, der wiederum das Eigenlenkverhalten des Fahrzeugs beeinflusst, nicht exakt bestimmbar. Dies führt nachteilhafterweise zu einem nicht reproduzierbaren Verlauf des Eigenlenkverhaltens eines Fahrzeugs, was für einen Fahrer eines solchen Fahrzeuges nicht nachvollziehbar ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Steuern der Übertragungsfähigkeiten zweier reibschlüssiger Schaltelemente zur Verfügung zu stellen, mittels welchem ein reproduzierbares Eigenlenkverhalten eines Fahrzeuges erreichbar ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Steuern der Übertragungsfähigkeiten zweier reibschlüssiger Schaltelemente ist ein einer antreibbaren Fahrzeugquerwelle bzw. einer Antriebsachse eines Antriebsstranges eines Fahrzeug zugeführtes Drehmoment in Fahrzeugquerrichtung zwischen zwei Antriebsrädern in Abhängigkeit der Übertragungsfähigkeiten der Schaltelemente betriebszustandsabhängig verteilbar. Bei einer Geradeausfahrt sind die Übertragungsfähigkeiten der Schaltelemente derart eingestellt, dass ein anliegendes Drehmoment im Wesentlichen schlupffrei übertragbar ist. Bei einer Kurvenfahrt wird die Übertragungsfähigkeit des dem kurvenäußeren Antriebsrad zugeordneten Schaltelementes auf einen Wert eingestellt, zu dem das anliegende Drehelement über dieses Schaltelement schlupffrei übertragen wird, während die Übertragungsfähigkeit des dem kurveninneren Antriebsrad zugeordneten Schaltelementes auf einen Wert eingestellt wird, zu dem das Schaltelement in einen Schlupfbetrieb übergeht.

Erfindungsgemäß wird bei Vorliegen einer Kurvenfahrt ein Betriebspunkt des Fahrzeugs in Abhängigkeit des aktuellen Betriebszustandes des Fahrzeuges bestimmt, zu dem wenigstens die Übertragungsfähigkeit des dem kurveninneren Antriebsrad des zugeordneten Schaltelementes sprungartig auf den für den schlupfenden Betrieb des Schaltelementes erforderlichen Wert eingestellt wird.

Damit wird auf einfache Art und Weise ein reproduzierbares Fahrverhalten erzielt, da das Eigenlenkverhalten eines Fahrzeuges bei zumindest annähernd miteinander vergleichbaren Betriebszuständen des Fahrzeuges in wenigstens annähernd gleichem Umfang eingestellt wird.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen und dem unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispiel.

Es zeigt:

1 eine stark schematisierte Darstellung eines Antriebsstranges eines Allradfahrzeuges;

2 mehrere Verläufe der Übertragungsfähigkeiten der im Bereich der zweiten Fahrzeugquerwelle bzw. Antriebsachse angeordneten Schaltelemente und der über diese Schaltelemente geführten Drehmomente über der Zeit, die sich bei einer herkömmlichen Ansteuerung der Schaltelemente einstellen und

3 eine 2 entsprechende Darstellung von Verläufen der Übertragungsfähigkeiten der Schaltelemente und der über die Schaltelemente der zweiten Fahrzeugquerwelle bzw. Antriebsachse geführten Antriebsmomente, welche sich bei einer erfindungsgemäßen Ansteuerung der Schaltelemente einstellen.

Ein Antriebsstrang 1 eines Allradfahrzeugs ist in 1 in stark schematisierter Darstellung gezeigt. Der Antriebsstrang 1 des Kraftfahrzeugs umfasst ein Antriebsaggregat 2 und ein Hauptgetriebe 3, welches jedes an sich aus der Praxis bekannte Getriebe sein kann. Das Antriebsaggregat 2 ist bei dem in
1 dargestellten Ausführungsbeispiel als Brennkraftmaschine ausgebildet und kann beispielsweise bei einer vorteilhaften Weiterbildung auch als Elektromotor ausgeführt sein.
Zwischen einer ersten antreibbaren Fahrzeugquerwelle bzw. Antriebsachse 4, die in bekannter Weise auf jeder Fahrzeugseite mit wenigstens einem Antriebsrad 4A, 4B verbunden ist, und dem Hauptgetriebe 3, welches zur Darstellung verschiedener Übersetzungen vorgesehen ist, ist eine erste Kupplung k_VA in einem Längsantriebssirang I_HA angeordnet. Die erste Kupplung k_VA ist zwischen dem Hauptgetriebe 3 und einer Einrichtung 6 zum Ausgleichen von Differenzdrehzahlen zwischen den Antriebsrädern 4A und 4B der ersten Fahrzeugquerwelle 4 angeordnet, wobei die Einrichtung 6 vorliegend als ein an sich bekanntes Querverteilergetriebe ausgeführt ist.
Zusätzlich ist zwischen einem Achsgetriebe 7, über welches ein in Richtung einer zweiten antreibbaren Fahrzeugquerwelle bzw. Antriebsachse 5 geführter Teil des Antriebsmomentes der Brennkraftmaschine 2 in Richtung zweier Antriebsräder 5A, 5B der zweiten Fahrzeugquerwelle 5 führbar ist, und jeweils einem der Antriebsräder 5A, 5B der zweiten Fahrzeugquerwelle 5 eine zweite Kupplung k_HA_L bzw. eine dritte Kupplung k_HA_R in Querverteilersträngen q_HA_L und q_HA_R angeordnet.
Über das Querverteilergetriebe 6 besteht die Möglichkeit, die Antriebsräder 4A und 4B der ersten Fahrzeugquerwelle 4 unabhängig voneinander entsprechend den verschiedenen Weglängender linken bzw. rechten Fahrspur mit unterschiedlichen Drehzahlen anzutreiben, wodurch das Antriebsmoment symmetrisch und somit giermomentenfrei zwischen den Antriebsrädern 4A und 4B der ersten Fahrzeugquerwelle 4 verteilbar ist.
Im Gegensatz dazu wird die Querverteilung des der zweiten Fahrzeugquerwelle 5 zugeführten Teils des Antriebsmomentes über die variabel einstellbaren Übertragungsfähigkeiten der beiden Kupplungen k_HA_L und k_HA_R durchgeführt, wobei vorzugsweise jeweils eine der beiden Kupplungen k_HA_L und k_HA_R in synchronem Zustand betrieben wird und die jeweils andere Kupplung k_HA_R bzw. k_HA_L schlupfend betrieben wird. Dabei ist in Abhängigkeit der Übertragungsfähigkeit der schlupfend betriebenen Kupplung k_HA_L bzw. k_HA_R der zweiten Fahrzeugquerwelle 5 ein Querverteilungsgrad des der zweiten Fahrzeugquerwelle 5 zugeführten Teils des Antriebsmomentes zwischen 0 % bis 100 %, bezogen auf eines der beiden Antriebsräder 5A oder 5B, realisierbar.
Dabei steht der Querverteilungsgrad mit der Ansteuerung der zweiten Kupplung k_HA_L und der Ansteuerung der dritten Kupplung k_HA_R derart in Zusammenhang, dass der gesamte Anteil des Antriebsmomentes, welcher der zweiten Fahrzeugquerwelle 5 zugeführt wird, jenem Antriebsrad 5A oder 5B zu 100 % zugeführt wird, welches der synchron betriebenen Kupplung k_HA_R bzw. k_HA_L nachgeschaltet ist, wenn die jeweils andere Kupplung k_HA_L bzw. k_HA_R der Querverteilerstränge q_HA_L und q_HA_R mit einer derartig reduzierten Übertragungsfähigkeit betrieben wird, dass über diese Kupplung kein Drehmoment übertragen wird.
Die drei Kupplungen k_VA, k_HA_L und k_HA_R des Antriebsstranges 1 sind vorliegend als steuer- und regelbare reibschlüssige Lamellenkupplungen ausgeführt, deren Übertragungsfähigkeiten über eine an sich bekannte und in 1 nicht näher dargestellte Aktuatorik 8 einstellbar sind und die abtriebsseitig eines Getriebeausgangs eines in 1 lediglich schematisch dargestellten Verteilergetriebes 9 angeordnet sind. Mit den drei Kupplungen k_VA, k_HA_L und k_HA_R besteht die Möglichkeit, ein Antriebsmoment der Antriebsmaschine 2 bzw. ein Getriebeausgangsmoment des Hauptgetriebes 3 variabel und bedarfsgerecht zwischen den beiden antreibbaren Fahrzeugquerwellen bzw. Antriebsachsen 4, 5 zu verteilen.
In 2 sind mehrere Drehmomentverläufe m_a_theo, m_i_theo, m_a_ist und m_i_ist über der Zeit t dargestellt, welche sich an den beiden Schaltelementen k_HA_L und k_HA_R bei einer an sich bekannten und nachfolgend näher beschriebenen Ansteuerung der beiden Schaltelemente k_HA_L und k_HA_R im Betrieb eines Fahrzeuges einstellen.
Der den Drehmomentverläufen m_a_theo, m_i_theo, m_a_ist und m_i_ist zugrunde liegende Betriebszustandsverlauf eines Fahrzeuges ist durch eine sich an eine Geradeausfahrt zwischen den Zeitpunkten T_0 und T_1 an schließende Kurvenfahrt gekennzeichnet, wobei der Beiriebszustandsverlauf durch verschiedene Betriebszustandsparameter, wie beispielsweise einem Lenkeinschlagwinkel sowie eine Gierrate, gekennzeichnet ist.
Die Drehmomentverläufe m_a_theo und m_i_theo geben jeweils die aktuell über die Schaltelemente k_HA_L und k_HA_R führbaren Drehmomentwerte dar, die mit über die in 1 dargestellte Aktuatorik eingestellten Übertragungsfähigkeiten der Schaltelemente k_HA_L und k_HA_R korrespondieren. Die Drehmomentverläufe m_a_ist und m_i_ist stellen jeweils die aktuell über die Schaltelemente k_HA_L und k_HA_R tatsächlich geführten Drehmomentwerte dar, wobei der jeweils mit dem Buchstaben „a" gekennzeichnete Verlauf mit dem kurvenäußeren Schaltelement k_HA_L oder k_HA_R und der mit dem Buchstaben „i" gekennzeichnete Verlauf mit dem kurveninneren Schaltelement k_HA_R bzw. k_HA_L korrespondiert.
In 2 liegen die Drehmomentverläufe m_a_theo und m_i_theo bis zum Zeitpunkt T_2 oberhalb der Drehmomentverläufe m_a_ist und m_i_ist. Das bedeutet, dass die Übertragungsfähigkeiten der Schaltelemente k_HA_L und k_HA_R jeweils über ihre zugeordnete Aktuatorik 8 mit einer derartigen Übertragungsfähigkeit zur Verfügung stehen, dass über die Schaltelemente k_HA_L und k_HA_R höhere Drehmomente führbar sind, als die, die tatsächlich über die Schaltelemente geführt werden. Damit befinden sich die Schaltelemente k_HA_L und k_HA_R während der Geradeausfahrt in einem so genannten überpressten Zustand. In diesem Zustand der Schaltelemente k_HA_L und k_HA_R sind die für einen störungsfreien Betrieb des Fahrzeug erforderlichen Drehmomente in gewünschtem Umfang über die Schaltelemente k_HA_L und k_HA_R führbar.
Zum Zeitpunkt T_1 geht das Fahrzeug in eine Kurvenfahrt über. Die dem kurvenäußeren Antriebsrad 4A oder 4B zugeordnete Kupplung k_HA_L oder k_HA_R wird ab dem Zeitpunkt T_1 von ihrer korrespondierenden Aktuatorik beispielsweise proportional zur gemessenen Querbeschleunigung des Fahrzeugs zunehmend mit einer höheren Übertragungsfähigkeit dargestellt. Dies bewirkt den dargestellten Anstieg des Drehmomentverlaufes m_a_theo ab dem Zeitpunkt T_1. Gleichzeitig wird die Übertragungsfähigkeit des dem kurveninneren Antriebsrad 4B oder 4A zugeordneten Schaltelementes k_HA_L bzw. k_HA_R in einer dem in 2 gezeigten Drehmomentverlauf m_i_theo ansprechenden Art und Weise reduziert.
Bis zu einem Zeitpunkt T_2, zu dem der Drehmomentverlauf m_i_theo und der Drehmomentverlauf m_i_ist gleich sind, sind beide Schaltelemente k_HA_L und k_HA_R vollständig geschlossen und werden schlupffrei betrieben.
Dadurch, dass das kurveninnere Antriebsrad 4A oder 4B während der Kurvenfahrt eine größere Wegstrecke als das kurveninnere Antriebsrad 4B oder 4A zurücklegt, wird dieses beschleunigt während das kurveninnere Antriebsrad 4B oder 4A abgebremst wird. Diese Beschleunigungs- bzw. Abbremsphase der beiden Antriebsräder 4A und 4B führt bei zunächst gesperrter zweiter Fahrzeugquerwelle bzw. Antriebsachse 5 zu einer Veränderung des Verteilungsgrades des im Bereich der Schaltelemente k_HA_L und k_HA_R der zweiten Fahrzeugquerwelle 5 zugeführten Anteils des Getriebeausgangsmomentes des Verteilergetriebes 9 zwischen den beiden Antriebsrädern 5A und 5B der zweiten Fahrzeugquerwelle 5 ausgehend vom Zeitpunkt T_1, zu dem der Verteilungsgrad im Wesentlichen einem Wert von 0,5 entspricht, in Richtung eines davon abweichenden Verteilungsgrades.
Ab dem Zeitpunkt T_2, ab dem das über das kurveninnere Schaltelement k_HA_L oder k_HA_R tatsächlich geführte Drehmoment m_i_ist (T_2) dem maximal über das dem kurveninneren Antriebsrad 5A oder 5B zugeord nete Schaltelement k_HA_L oder k_HA_R führbaren Drehmomentwert m_i_theo (T_2) entspricht, geht die dem kurveninneren Antriebsrad 5A oder 5B zugeordnete Kupplung k_HA_L bzw. k_HA_R in ein Schlupfbetrieb über, was durch den dem Zeitraum T_2 nachfolgenden Zeitraum parallelen Verlauf der Drehmomentverläufe m_i_theo und m_i_ist in 2 grafisch wiedergegeben ist.
Durch den Übergang des dem kurveninneren Antriebsrad 5A bzw. 5B zugeordneten Schaltelementes k_HA_L oder k_HA_R in den Schlupfbetrieb steigt der über das dem kurvenäußeren Antriebsrad 5B oder 5A führbare Anteil des der zweiten Fahrzeugquerwelle 5 zugeführten Anteiles des Antriebsmomentes der Brennkraftmaschine 2 der in 2 dargestellten Art und Weise mit zunehmender Zeitdauer an, wobei sich das dem kurvenäußeren Antriebsrad 5B oder 5A zugeordnete Schaltelement k_HA_L bzw. k_HA_R nach wie vor in überpresstem Zustand befindet und das dem kurvenäußeren Antriebsrad 5B bzw. 5A zuzuführende Drehmoment sicher über das zugeordnete Schaltelement schlupffrei führbar ist.
Sowohl der Drehmomentverlauf m_i_theo als auch der Drehmomentverlauf m_i_ist des dem kurveninneren Antriebsrad 5A oder 5B zugeordneten Schaltelementes k_HA_L oder k_HA_R sind jeweils mit einem schraffierten Bereich ausgeführt, der jeweils einen Toleranzbereich der Schaltelemente k_HA_L und k_HA_R grafisch wiedergibt. Diese Toleranzbereiche entsprechen einem Bereich, innerhalb welchem sowohl der über die Schaltelemente k_HA_L und k_HA_R theoretisch führbare Drehmomentwert als auch der aktuall über die Schaltelemente k_HA_L und k_HA_R jeweils geführte Drehmomentwert aufgrund von Abweichungen in der Ansteuerung der Schaltelemente, die beispielsweise durch Fertigungstoleranzen bewirkt werden, variieren.
Die Breite der Toleranzbereiche der Drehmomentverläufe m_i_theo und m_i_ist bestimmen ein durch die Zeitpunkte T_2' und T_2'' definiertes Zeitfenster, innerhalb dem das dem kurveninneren Antriebsrad 5A oder 5B zugeordnete Schaltelement k_HA_L oder k_HA_R zu einem nur schwer vorbestimmbaren Zeitpunkt in einen Schlupfbetrieb übergeht. Damit ist der für ein positives Eigenlenkverhalten des Fahrzeuges erforderliche Öffnungszeitpunkt des dem kurveninneren Antriebsrad zugeordneten Schaltelementes nachteilhafterweise nicht eindeutig festgelegt.
Dabei entspricht der Zeitpunkt T_2' dem Zeitpunkt, zudem sich die Toleranzbereiche der Drehzahlverläufe m_i_theo und m_i_ist zum ersten Mal überdecken. Der weitere Zeitpunkt T_2'' entspricht dem Zeitpunkt, nachdem keine Überdeckung der Toleranzbereiche der Drehzahlverläufe m_i_theo und m_i_ist mehr gegeben ist und stellt damit den spätesten Öffnungszeitpunkt des dem kurveninneren Antriebsrad zugeordneten Schaltelementes k_HA_L oder k_HA_R dar.
Da ein derartiges Zeitfenster für den Öffnungszeitpunkt der dem kurveninneren Antriebsrad zugeordneten Kupplung ein nur in unverwünschtem Umfang reproduzierbares Fahrverhalten eines Fahrzeugs ermöglicht, wird das nachfolgend anhand der Darstellung gemäß 3 näher beschriebene erfindungsgemäße Verfahren angewendet, um einen für ein jederzeit reproduzierbares Fahrverhalten eines Fahrzeuges erforderlichen exakten Öffnungszeitpunkt des jeweils dem kurveninneren Antriebsrad 5A oder 5B zugeordneten Schaltelementes 5A oder 5B über den gesamten Betriebsbereich des Fahrzeugs darstellen zu können.
In 3 sind ebenfalls die Drehmomentverläufe m_a_theo, m_i_theo, m_a_ist und m_i_ist der Schaltelemente k_HA_L und k_HA_R dargestellt, die sich bei einer erfindungsgemäßen Ansteuerung der Schaltelemente einstellen.
Den Drehmomentverläufen liegt derselbe Betriebszustandsverlauf eines Fahrzeugs wie den in 2 dargestellten Drehmomentverläufen zugrunde.
Das bedeutet, dass sich das Fahrzeug zwischen den Zeitpunkten T 0 und T_1 zunächst in einer Geradeausfahrt befindet und die beiden Schaltelemente k_HA_L und k_HA_R über die ihnen jeweils zugeordneten Aktuatoren 8 in einem überpressten Zustand gehalten sind, da die über die Schaltelemente k_HA_L und k_HA_R führbaren Drehmomente größer als die aktuell tatsächlich über die Schaltelemente k_HA_L und k_HA_R geführten Drehmomentwerte sind. Zum Zeitpunkt T_1 geht das Fahrzeug Bekannterweise in eine Kurvenfahrt über, so dass die bis zum Zeitpunkt T_1 parallel verlaufenden Drehmomentverläufe m_a_ist und m_i_ist zunehmend voneinander abweichen.
Die Betriebszustände des Fahrzeugs und/oder des Antriebsstrangs des Fahrzeugs werden über im Bereich des Antriebsstranges und des Fahrzeuges verteilt angeordnete Sensoren einer Sensoreinrichtung erfasst und einem zentralen Steuergerät als Sensorwert zugeführt. Die dem Steuergerät zugeführten Sensorwerte werden dazu verwendet, die Übertragungsfähigkeiten der Schaltelemente k_HA_L und k_HA_R der zweiten Fahrzeugquerwelle bzw. Antriebsachse 5 über die Aktuatoren in der zu 3 beschriebenen Art und Weise anzusteuern.
Abweichend von der zu 2 beschriebenen Vorgehensweise wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Zeitpunkt T_1 anhand verschiedenster und den aktuellen Betriebszustand des Fahrzeugs zum Zeitpunkt T_1 charakterisierende Betriebszustandsparameter der Betriebspunkt des Fahrzeugs bestimmt, zudem die Übertragungsfähigkeit des dem kurveninneren Antriebsrad 5A oder 5B zugeordneten Schaltelementes k_HA_L bzw. k_HA_R sprungartig auf den für den schlupfenden Betrieb des Schaltelementes k_HA_L oder k_HA_R erforderlichen Wert eingestellt wird, während die Übertragungs fähigkeit des dem kurvenäußeren Antriebsrad zugeordneten Schaltelementes k_HA_L bzw. k_HA_R vorzugsweise sprungartig auf den Wert eingestellt wird, zudem das Schaltelement das anliegende Antriebsmoment schlupffrei überträgt. Der Betriebspunkt wird dabei über ein applikatives, fahrdynamisches Kennfeld bestimmt, in welchem für die vorgenannten Betriebszustandsparameter jeweils die für ein reproduzierbares Fahrverhalten eines Fahrzeugs erforderlichen Betriebspunkte hinterlegt sind.
Das bedeutet jedoch auch, dass der Zeitraum zwischen dem Zeitpunkt T_1, zudem das Fahrzeug in eine Kurvenfahrt übergeht, und dem Öffnungszeitpunkt T_2, zudem das dem kurveninneren Antriebsrad 5A oder 5B zugeordnete Schaltelement k_HA_L oder k_HA_R in den Schlupfbetrieb übergeht, in Abhängigkeit des zum Zeitpunkt T_1 vorliegenden Betriebszustandes des Fahrzeugs und eines vorliegenden Betriebszustandsverlaufes variiert.
Die die Betriebszustände eines Fahrzeugs charakterisierenden Betriebszustandsparameter, für welche Betriebspunkte bestimmt werden, zu den die Übertragungsfähigkeiten des dem kurveninneren Antriebsrad 5A oder 5B zugeordneten Schaltelementes k_HA_L oder k_HA_R und/oder des dem kurvenäußeren Antriebsrad 5B oder 5A zugeordneten Schaltelementes k_HA_L oder k_HA_R sprungartig eingestellt werden, sind größer als vordefinierte Schwellwerte. Deshalb werden die Übertragungsfähigkeiten der Schaltelemente k_HA_L und k_HA_R bei Betriebzuständen des Fahrzeugs, deren Betriebszustandsparameter kleiner als die Schwellwerte sind, im Wesentlichen nicht variiert.
Damit ist gewährleistet, dass die Übertragungsfähigkeiten der Schaltelemente erst dann in der für die Einstellung eines reproduzierbaren Eigenlenkverhaltens erforderlichen Art und Weise angesteuert werden, wenn dies auch sinnvoll ist. Das bedeutet, dass die Schaltelemente beispielsweise erst dann entsprechend angesteuert werden, wenn beispielsweise ein anhand einer aus einem Lenkradwinkel, einer Lenkradwinkelgeschwindigkeit und einer Fahrzeuggeschwindigkeit gebildeten Funktion ermittelter Wert einen Grenzwert übersteigt. Dabei ist besonders von Vorteil, dass unterschiedliche Betriebszustände und Betriebszustandsverläufe eines Fahrzeugs auf einfache Art und Weise berücksichtigt werden können. So sind beispielsweise die Schwellwerte während eines Rangiervorganges eines Fahrzeugs auf einem anderen Niveau vorgebbar als bei einer Autobahnfahrt, bei welcher das Fahrzeug in erheblich geringerem Umfang auf leichte Lenkradbewegungen reagiert.
Die Werte, um welche die Übertragungsfähigkeiten der Schaltelemente k_HA_L und k_HA_R jeweils verändert werden, werden in Abhängigkeit des zum Zeitpunkt T_1 aktuell vorliegenden Betriebszustandes des Antriebsstranges und der aktuell über die Schaltelemente führbaren Drehmomente bestimmt, wobei die Werte vorliegend in einem über die Lebensdauer der Schaltelemente adaptierbaren Kennfeld hinterlegt sind. Selbstverständlich liegt es im Ermessen des Fachmannes, die Werte in Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles auch lebensdauerunabhängig auszuführen sowie über mathematische Algorithmen in Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Betriebszustandes des Fahrzeuges zu bestimmen.
Zudem besteht auch die Möglichkeit, die Betriebspunkte, zu welchen die Übertragungsfähigkeiten des dem kurveninneren Antriebsrad 5A oder 5B zugeordneten Schaltelementes k_HA_L oder k_HA_R und/oder des dem kurvenäußeren Antriebsrad 5B oder 5A zugeordneten Schaltelementes k_HA_L oder k_HA_R sprunghaft eingestellt werden, in Abhängigkeit eines Fahrverhaltens des Fahrers und/oder in Abhängigkeit der Lebensdauer der Schaltelemente k_HA_L und k_HA_R zu variieren, um jederzeit ein reproduzierbares und gewünschtes Fahrverhalten darstellen zu können.
Zusätzlich oder alternativ zu der lebensdauerabhängigen Veränderbarkeit der Werte, um welche die Übertragungsfähigkeiten der Schaltelemente zu den jeweils ermittelten Betriebspunkten sprungartig variiert werden, kann es auch vorgesehen sein, dass die Werte in Abhängigkeit eines Fahrverhalten eines Fahrers verändert werden, um ein jederzeit nachvollziehbares und ein in Bezug auf miteinander vergleichbare Betriebszustandsverläufe des Fahrzeugs ähnliches Fahrverhalten zur Verfügung stellen zu können.
Bei der der Darstellung gemäß 3 zugrunde liegenden Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens sind die Betriebspunkte, zu welchen die Übertragungsfähigkeiten des den kurvenäußeren Antriebsrad 5A oder 5B zugeordneten Schaltelementes k_HA_L oder k_HA_R sowie des dem kurveninneren Antriebsrades 5B oder 5A zugeordneten Schaltelementes k_HA_L oder k_HA_R jeweils verändert werden, identisch.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des Gegenstandes nach der Erfindung kann es jedoch auch vorgesehen sein, dass die Betriebspunkte, zu welchen die Übertragungsfähigkeiten der Schaltelemente bei Vorliegen einer Kurvenfahrt sprungartig eingestellt werden, in nicht näher dargestellter Art und Weise voneinander abweichen, um das jeweils gewünschte Fahrverhalten eines Fahrzeugs, d. h. ein reproduzierbares Eigenlenkverhalten, zur Verfügung stellen zu können.

1: Antriebsstrang
2: Antriebsmaschine, Brennkraftmaschine
3: Hauptgetriebe
4: erste Fahrzeugquerwelle bzw. Antriebsachse
4A, B: Antriebsräder der ersten Fahrzeugquerwelle
5: zweite Fahrzeugquerwelle bzw. Antriebsachse
5A, B: Antriebsräder der zweiten Fahrzeugquerwelle
6: Querverteilergetriebe
7: Achsgetriebe
8: Aktuatorik
9: Verteilergetriebe
k_VA: erste Kupplung
k_HA_L: zweite Kupplung
k_HA_R: dritte Kupplung
I_VA: Längsverteilerantriebsstrang zur Vorderachse
m_a_ist,
m_a_theo,
m_i_ist,
m_i_theo: Drehmomentverlauf
q_HA_L: Querverteilerstrang
q_HA_R: Querverteilerstrang
t: Zeit
T_0, T_1,
T_2,T_2',
T_2'': Zeitpunkt

Claims

Verfahren zum Steuern der Übertragungsfähigkeiten zweier reibschlüssiger Schaltelemente (k_HA_L, k_HA_R), mittels welchem ein einer antreibbaren Fahrzeugquerwelle (5) eines Antriebsstranges (1) eines Fahrzeugs zugeführtes Drehmoment in Fahrzeugquerrichtung zwischen zwei Antriebsrädern (5A, 5B) in Abhängigkeit der Übertragungsfähigkeiten der Schaltelemente (k_HA_L, k_HA_R) betriebszustandsabhängig verteilbar ist, wobei die Übertragungsfähigkeiten der Schaltelemente bei einer Geradeausfahrt derart eingestellt sind, dass ein anliegendes Drehmoment im Wesentlichen schlupffrei übertragbar ist, und wobei bei einer Kurvenfahrt die Übertragungsfähigkeit des dem kurvenäußeren Antriebsrad (5A oder 5B) zugeordneten Schaltelementes (k_HA_L oder k_HA_R) auf einen Wert eingestellt wird, zu dem das anliegende Drehmoment über dieses Schaltelement (k_HA_L oder k_HA_R) schlupffrei übertragen wird, und die Übertragungsfähigkeit des dem kurveninneren Antriebsrad (5A oder 5B} zugeordneten Schaltelementes (k_HA_L oder k_HA_R) auf einen Wert eingestellt wird, zu dem das Schaltelement (k_HA_L oder k_HA_R) in einen Schlupfbetrieb übergeht, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorliegen einer Kurvenfahrt in Abhängigkeit eines aktuellen Betriebszustandes des Fahrzeugs ein Betriebspunkt des Fahrzeugs bestimmt wird, zu dem wenigstens die Übertragungsfähigkeit des dem kurveninneren Antriebsrades (5A oder 5B) zugeordneten Schaltelementes (k_HA_L oder k_HA_R) sprungartig auf den für den schlupfenden Betrieb des Schaltelementes (k_HA_L oder k_HA_R) erforderlichen Wert eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsfähigkeit des dem kurvenäußeren Antriebsrad (5A oder 5B) zugeordneten Schaltelementes (k_HA_L, k_HA_R) bei Vorliegen einer Kurvenfahrt zu einem in Abhängigkeit eines aktuellen Betriebszustandes des Fahrzeugs ermittelten Betriebspunkt sprungartig auf den Wert eingestellt wird, zu dem das Schaltelement (k_HA_L oder k_HA_R) das anliegende Antriebsmoment schlupffrei überträgt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebszustände eines Fahrzeuges charakterisierenden Betriebszustandsparameter, für welche die Betriebspunkte bestimmt werden, zu den die Übertragungsfähigkeiten des dem kurveninneren Antriebsrad (5A oder 5B) zugeordneten Schaltelementes (k_HA_L oder k_HA_R) und/oder des dem kurvenäußeren Antriebsrad (5A oder 5B) zugeordneten Schaltelementes (k_HA_L oder k_HA_R) sprungartig eingestellt werden, größer als vordefinierte Schwellwerte sind, während die Übertragungsfähigkeiten der Schaltelemente (k_HA_L, k_HA_R) bei Betriebszustandsparametern, die kleiner als die Schwellwerte sind, im Wesentlichen unverändert bleiben.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebspunkte unter Berücksichtigung verschiedener den aktuellen Betriebszustand des Fahrzeugs charakterisierender Betriebszustandsparameter in Abhängigkeit eines applikativen, fahrdynamischen Kennfeldes bestimmt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Werte, um welche die Übertragungsfähigkeiten der Schaltelemente (k_HA_L, k_HA_R) jeweils verändert werden, in Abhängigkeit des aktuellen Betriebszustandes des Antriebsstranges (1) und der aktuell über die Schaltelemente (k_HA_L, k_HA_R) führbaren Drehmomente bestimmt werden.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Werte über ein über die Lebensdauer der Schaltelemente (k_HA_L, k_HA_R) adaptierbares Kennfeld bestimmbar sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebspunkte, zu welchen die Übertragungsfähigkeiten des dem kurveninneren Antriebsrad (5A oder 5B) zugeordneten Schaltelementes (k_ HA_L, k_HA_R) und/oder des dem kurvenäußeren Antriebsrad (5A oder 5B) zugeordneten Schaltelementes (k_HA_L, k_HA_R) sprunghaft eingestellt werden, in Abhängigkeit eines Fahrverhaltens eines Fahrers und/oder in Abhängigkeit der Lebensdauer der Schaltelemente variiert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Werte, um welche die Übertragungsfähigkeiten der Schaltelemente (k_ HA_L, k_HA_R) zu den jeweils ermittelten Betriebspunkten sprungartig variiert werden, in Abhängigkeit eines Fahrverhaltens eines Fahrers verändert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebspunkte, zu welchen die Übertragungsfähigkeiten der Schaltelemente (k_HA_L, k_HA_R) bei Vorliegen einer Kurvenfahrt sprungartig eingestellt werden, identisch sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebspunkte, zu welchen die Übertragungsfähigkeiten der Schaltelemente (k_HA_L, k_HA_R) bei Vorliegen einer Kurvenfahrt sprungartig eingestellt werden, voneinander abweichen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebszustände des Fahrzeugs und/oder des Antriebsstranges des Fahrzeugs über eine Sensoreinrichtung erfasst werden.