DE102008043964A1

DE102008043964A1 - Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs

Info

Publication number: DE102008043964A1
Application number: DE200810043964
Authority: DE
Inventors: Gebhard Martin; Wilfrid Eberhard
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2008-11-21
Filing date: 2008-11-21
Publication date: 2010-05-27

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, wobei der Antriebsstrang ein Antriebsaggregat, eine Getriebe und einen zwischen das Getriebe und einen Abtrieb geschalteten Allradverteiler mit einer automatisiert betätigbaren Kupplung umfasst, wobei die Kupplung des Allradverteilers derart im Dauerschlupf betrieben wird, dass dieselbe eine Getriebeausgangsmoment im Sinne einer variablen Momentverteilung auf angetriebene Achsen des Abtriebs aufteilt, wobei die Aufteilung des Getriebeausgangsmoments auf die angetriebenen Achsen von einer in einer Steuerungseinrichtung implementierten Allrad-Fahrstrategie derart vorgegeben wird, dass das Getriebeausgangsmoment abzüglich eines von der Allrad-Fahrstrategie vorgegebenen Sollmoments auf eine erste angetriebene Achse und das Sollmoment auf eine zweite angetriebene Achse übertragen wird. Erfindungsgemäß wird bei laufendem Antriebsaggregat und stillstehendem Kraftfahrzeug die Kupplung des Allradverteilers mit Pulsen angesteuert, um die Kupplung zu bewegen und so eine Öffnungscharakteristik derselben zu beeinflussen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs.
Die Hauptkomponenten eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs sind ein Antriebsaggregat und ein Getriebe, wobei das Getriebe Drehmomente und Drehzahlen des Antriebsaggregats wandelt und so ein Zugkraftangebot des Antriebsaggregat des Kraftfahrzeugs an einem Abtrieb des Antriebsstrangs bereitstellt.
Die hier vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs, der neben dem Antriebsaggregat und dem Getriebe einen zwischen das Getriebe und den Abtrieb des Antriebsstrangs geschalteten Allradverteiler mit einer automatisiert betätigbaren Kupplung umfasst. Bei der automatisiert betätigbaren Kupplung des Allradverteilers handelt es sich insbesondere um eine Allradlamellenkupplung.
Die automatisiert betätigbare Kupplung eines solchen Allradverteilers wird im Dauerschlupf betrieben und teilt ein Getriebeausgangsmoment des Getriebes im Sinne einer variablen Momentverteilung auf angetriebene Achsen des Abtriebs des Antriebsstrangs auf, nämlich derart, dass das Getriebeausgangsmoment abzüglich eines von einer Allrad-Fahrstrategie vorgegebenen Sollmoments auf eine erste angetriebene Achse, eine sogenannte Hauptantriebsachse, des Abtriebs und das Sollmoment auf eine zweite angetriebene Achse, eine sogenannte Nebenantriebsachse, des Antriebs übertragen wird. Die Allrad-Fahrstrategie, welche das Sollmoment und damit die variable Momentverteilung zwischen den angetriebenen Achsen des Abtriebs vorgibt, ist in einer Steuerungseinrichtung, vorzugsweise einer Getriebesteuerungseinrichtung, des Antriebsstrangs implementiert.
Durch den ständig vorhandenen Dauerschlupf an der Kupplung bzw. die ständig vorhandene Drehzahldifferenz zwischen den angetriebenen Achsen des Abtriebs zugeordneten Kupplungselementen der Kupplung ist die Kupplung des Allradverteilers hohen thermischen und mechanischen Belastungen ausgesetzt, die zu einem Verschleiß und damit einem Versagen der Kupplung des Allradverteilers führen können.
An die automatisiert betätigbare Kupplung eines Allradverteilers werden hohe Anforderungen an die Stellgenauigkeit, Stelldynamik und Öffnungsdynamik gestellt.
Insbesondere dann, wenn in gewissen Fahrsituationen ein Kraftfahrzeugstabilisierungssystem, insbesondere ein ABS-System oder ein ESP-System, ein Öffnen der Kupplung des Allradverteilers fordert, muss die Kupplung so schnell wie möglich geöffnet werden, um sicherheitskritische Fahrzustände des Kraftfahrzeugs zu vermeiden. Insbesondere dann, wenn ein Kraftfahrzeug bei niedrigen Außentemperaturen längere Zeit gestanden hat, bereitet das schnelle Öffnen der Kupplung eines Allradverteilers Schwierigkeiten. Dies ist von Nachteil.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zu Grunde, ein neuartiges Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs zu schaffen.
Dieses Problem wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst.
Erfindungsgemäß wird bei laufendem Antriebsaggregat und stillstehendem Kraftfahrzeug die Kupplung des Allradverteilers mit Pulsen angesteuert, um die Kupplung zu bewegen und so eine Öffnungscharakteristik derselben zu beeinflussen.
Durch das erfindungsgemäße gepulste Ansteuern der Kupplung des Allradverteilers bei laufendem Antriebsaggregat und stillstehendem Kraftfahrzeug kann die Öffnungscharakteristik derselben positiv beeinflusst werden. Insbesondere kann hierdurch die zum Öffnen der Kupplung des Allradverteilers benötigte Zeit verkürzt werden, und zwar auch dann, wenn das Kraftfahrzeug bei niedrigen Außentemperaturen längere Zeit abgestellt war.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
1 eine schematisierte Darstellung eines Antriebsstrangs;
2 ein Detail des Antriebsstrangs der 1;
3 ein Diagramm zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die hier vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, wobei 1 eine schematisierte Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Antriebsstrangs zeigt, bei welchem das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt werden kann.
So zeigt 1 eine schematisierte Darstellung eines Antriebsstrangs 1, der ein Antriebsaggregat 2, ein Getriebe 3 und einen zwischen einen Abtrieb 4 und das Getriebe 3 geschalteten Allradverteiler 5 umfasst, wobei der Abtrieb 4 im gezeigten Ausführungsbeispiel von zwei angetriebenen Achsen 6, 7 gebildet ist. Jeder der beiden angetriebenen Achsen 6, 7 des Abtriebs 4 ist gemäß 1 jeweils ein Differenzial 8 bzw. 9 zugeordnet, wobei im gezeigten Ausführungsbeispiel die Differenziale 8, 9 für die beiden Achsen 6, 7 unterschiedliche Achsübersetzungen bereitstellen. Jeder Achse 6, 7 sind zwei Räder 10 zugeordnet.
Gemäß 1 ist dem Getriebe 3 eine Getriebesteuerungseinrichtung 11 zugeordnet, mit Hilfe derer der Betrieb des Getriebes 3 gesteuert bzw. geregelt werden kann. Gemäß 1 ist die Getriebesteuerungseinrichtung 11 über eine Steuersignalleitung 12 mit einer Hydraulikschaltgruppe 13 des Getriebes 3 gekoppelt, um der Hydraulikschaltgruppe 13 Steuerbefehle für den Betrieb des Getriebes 3 bereitzustellen.
Der Allradverteiler 5 umfasst eine automatisiert betätigbare Kupplung 14, die im gezeigten Ausführungsbeispiel hydraulisch betätigt wird und hierzu über eine Hydraulikleitung 15 mit der Hydraulikschaltgruppe 13 des Getriebes 3 verbunden ist. Die Hydraulikschaltgruppe 13 des Getriebes 3 stellt demnach im gezeigten Ausführungsbeispiel der 1 zur Betätigung der Kupplung 14 einen Hydraulikdruck bereit. Es sei darauf hingewiesen, dass die automatisiert betätigbare Kupplung 15 auch mechanisch oder elektrisch oder auf sonstige Art und Weise betätigt sein kann.
Die Kupplung 14 des Allradverteilers 13 wird im Dauerschlupf betrieben, wobei dieselbe ein Getriebeausgangsmoment des Getriebes 3 auf die angetriebenen Achsen 6 und 7 des Abtriebs 4 im Sinne einer variablen Momentverteilung aufteilt, nämlich derart, dass die Aufteilung des Getriebeausgangsmoments des Getriebes 3 auf die angetriebenen Achsen 6, 7 des Abtriebs 4 von einer in der Getriebesteuerungseinrichtung 12 implementierten Allrad-Fahrstrategie derart vorgegeben wird, dass das Getriebeausgangsmoment abzüglich eines von der Allrad-Fahrstrategie vorgegebenen Sollmoments auf eine erste angetriebene Achse, Z. B. auf die Achse 7, und das Sollmoment auf eine zweite angetriebene Achse, z. B. auf die Achse 6, übertragen wird.
Dann, wenn das von der Allrad-Fahrstrategie vorgegebene Sollmoment Null beträgt, wird das gesamte Getriebeausgangsmoment auf die erste angetriebene Achse, z. B. auf die Achse 7, übertragen.
2 zeigt ein Detail des Allradverteilers 5 im Bereich der automatisiert betätigbaren Kupplung 14 desselben, wobei gemäß 2 die Kupplung 14 als Allradlamellenkupplung ausgebildet ist. Die als Allradlamellenkupplung ausgebildete Kupplung 14 des Allradverteilers 5 verfügt über erste Kupplungselemente 16, mit Hilfe derer das Getriebeausgangsmoment abzüglich des von der Allrad-Fahrstrategie vorgegebenen Sollmoments auf die erste angetriebene Achse, z. B. auf die Achse 7, übertragen werden kann, sowie über zweite Kupplungselemente 17, mit Hilfe derer das von der Allrad-Fahrstrategie vorgegebene Sollmoment auf die zweite angetriebene Achse, z. B. auf die Achse 6, des Antriebsstrangs 1 übertragen werden kann.
Dann, wenn ein Kraftfahrzeug mit einem Antriebsstrang der 1 bei ausgeschaltetem Antriebsaggregat 2 abgestellt ist, ist die Kupplung 14 des Allradverteilers 5 geöffnet. Dann, wenn das Antriebsaggregat 2 läuft und das Kraftfahrzeug stillsteht, ist die Kupplung 14 des Allradverteilers 5 zwar befüllt, aber noch so weit geöffnet, dass dieselbe kein Moment überträgt. Erst dann, wenn das Kraftfahrzeug anfährt, wird die Kupplung 14 des Allradverteilers 5 geschlossen und in Dauerschlupf gebracht, um die gewünschte Momentverteilung zwischen den angetriebenen Achsen des Kraftfahrzeugs bereitzustellen. Dann, wenn bei fahrendem Kraftfahrzeug ein ABS-System oder ein ESP-System zur Stabilisierung eines Fahrzustands des Kraftfahrzeugs eingreift, muss die Kupplung 14 des Allradverteilers 5 schnell geöffnet werden können, was insbesondere dann Schwierigkeiten bereitet, wenn das Kraftfahrzeug über längere Zeit insbesondere bei niedrigen Außentemperaturen abgestellt war.
Zur Verbesserung der Öffnungscharakteristik der Kupplung 14 des Allradverteilers 5 wird dieselbe bei laufendem Antriebsaggregat 2 und stillstehendem Kraftfahrzeug gepulst angesteuert, um so die Kupplung 14 zu bewegen und die Gängigkeit derselben zu verbessern. Hierdurch ist es dann möglich, die Kupplung innerhalb kürzerer Zeit und demnach dynamischer zu öffnen.
Das Ansteuern der Kupplung 14 des Allradverteilers 5 erfolgt bei einer hydraulisch betätigten Kupplung mit Druckpulsen. Bei einer elektrisch betätigten Kupplung erfolgt das Ansteuern mit Strompulsen.
Das Ansteuern der Kupplung 14 des Allradverteilers 5 erfolgt vorzugsweise nach jedem Start des Antriebsaggregats 2, und zwar im Stand des Kraftfahrzeugs.
3 zeigt ein Diagramm zur weiteren Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei in 3 über der Zeit t einerseits der Druck P, mit welchem die hydraulisch betätigte Kupplung 14 des Allradverteilers 5 angesteuert wird, und andererseits der Weg S, um welchen die Kupplung 14 des Allradverteilers 5 bewegt wird, aufgetragen ist. Beim Weg S handelt es sich dann, wenn die Kupplung 14 als Lamellenkupplung ausgebildet ist, um den Weg des Lamellenpakets der Kupplung.
Gemäß 3 ist die Ansteuerung der Kupplung 14 des Allradverteilers 5 mit Pulsen, insbesondere Druckpulsen, durch zwei Zeitgrößen charakterisiert, nämlich einerseits durch die Zeitdauer Δt₁ der einzelnen Pulse und andererseits durch den Zeitabstand Δt₂ zwischen den einzelnen Pulsen. Dabei ist die Zeitdauer Δt₁ der einzelnen Pulse und/oder der Zeitabstand Δt₂ zwischen den einzelnen Pulsen von einer Temperatur abhängig, wobei die Zeitdauer Δt₁ der einzelnen Pulse umso länger und/oder der Zeitabstand Δt₂ zwischen den einzelnen Pulsen umso kürzer ist, je geringer die Temperatur ist. Als Temperatur wird hierzu die Außentemperatur oder die Temperatur der Kupplung 14 des Allradverteilers 5 verwendet, die messtechnisch erfasst wird, um abhängig hiervon die Zeitdauer Δt₁ der einzelnen Pulse und/oder den Zeitabstand Δt₂ zwischen den einzelnen Pulsen zu beeinflussen. Die Amplitude der einzelnen Pulse muss so groß sein, dass die Kupplung 14 bewegt werden kann.
Wie 3 weiterhin entnommen werden kann, verändert sich bei dem obigen gepulsten Ansteuern der Kupplung 14 des Allradverteilers 5 deren Öffnungscharakteristik.
So wird nach Beendigung jedes Pulses, also nach Beendigung jeder Zeitdauer Δt₁ eines jeden Pulses, die Kupplung 14 des Allradverteilers 5 wieder geöffnet, wobei in 3 die Zeitdauer, die nach einem Abklingen des ersten Pulses zum Öffnen der Kupplung benötigt wird, durch die Zeitspanne Δt₃ gekennzeichnet ist. 3 kann entnommen werden, dass mit jedem Ansteuerpuls die Kupplung 14 des Allradverteilers 5 schneller öffnet. Durch das gepulste Ansteuern der Kupplung kann demnach die Öffnungsdynamik der Kupplung 14 verbessert werden, so dass dieselbe innerhalb kürzester Zeit geöffnet werden kann. Wie bereits ausgeführt, ist dies insbesondere dann von Vorteil, wenn ein Kraftfahrzeug bei geringen Außentemperaturen von weniger als 0°C für längere Zeit abgestellt war, da in diesem Fall dann die Kupplung 14 des Allradverteilers 5 besonders schwergängig ist.

1: Antriebstrang
2: Antriebsaggregat
3: Getriebe
4: Abtrieb
5: Allradverteiler
6: Achse
7: Achse
8: Differenzial
9: Differenzial
10: Rad
11: Getriebesteuerungseinrichtung
12: Steuersignalleitung
13: Hydraulikschaltgruppe
14: Kupplung
15: Hydraulikleitung
16: Kupplungselement
17: Kupplungselement

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, wobei der Antriebsstrang ein Antriebsaggregat, ein Getriebe und einen zwischen das Getriebe und einen Abtrieb geschalteten Allradverteiler mit einer automatisiert betätigbaren Kupplung umfasst, wobei die Kupplung des Allradverteilers derart im Dauerschlupf betrieben wird, dass dieselbe ein Getriebeausgangsmoment im Sinne einer variablen Momentverteilung auf angetriebene Achsen des Abtriebs aufteilt, wobei die Aufteilung des Getriebeausgangsmoments auf die angetriebenen Achsen von einer in einer Steuerungseinrichtung implementierten Allrad-Fahrstrategie derart vorgegeben wird, dass das Getriebeausgangsmoment abzüglich eines von der Allrad-Fahrstrategie vorgegebenen Sollmoments auf eine erste angetriebene Achse und das Sollmoment auf eine zweite angetriebene Achse übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei laufendem Antriebsaggregat und stillstehendem Kraftfahrzeug die Kupplung des Allradverteilers mit Pulsen angesteuert wird, um die Kupplung zu bewegen und so eine Öffnungscharakteristik derselben zu beeinflussen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach jedem Start des Antriebsaggregats bei stillstehendem Kraftfahrzeug die Kupplung des Allradverteilers mit Pulsen angesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitdauer der einzelnen Pulse und/oder der Zeitabstand zwischen den einzelnen Pulsen von einer Temperatur abhängig ist.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass dann als Temperatur die Außentemperatur oder eine Kupplungstemperatur des Allradverteilers verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitdauer der einzelnen Pulse umso länger und/oder der Zeitabstand zwischen den einzelnen Pulsen umso kürzer ist, je geringer die Temperatur ist.