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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Allradantriebes
eines Kraftfahrzeugs, bei welchem eine dem Stand der Technik entsprechende
elektronische Differenzialsperre für Räder des
Kraftfahrzeugs bereitgestellt ist, wobei ein Antriebsmoment mittels
eines Motors bereitgestellt und zwischen einem Differenzialgetriebe
einer ersten Achse und einem Differenzialgetriebe einer zweiten Achse
des Kraftfahrzeugs mittels einer Vorrichtung zur interaxialen Momentverteilung
verteilt wird, und wobei das auf das Differenzialgetriebe der ersten Achse übertragene
Antriebsmoment in Abhängigkeit von wenigstens einer einen
an der ersten und/oder der zweiten Achse auftretenden Schlupf repräsentierenden
Größe zwischen Rädern der ersten Achse mittels
einer dem Differenzialgetriebe der ersten Achse zugeordneten Vorrichtung
zur intraaxialen Momentverteilung verteilt wird. Des Weiteren bezieht sich
die vorliegende Erfindung auf ein Allradantriebssystem für
ein Kraftfahrzeug, mittels welchem das Verfahren durchführbar
ist.
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Ein
Allradantriebssystem, umfassend eine Vorrichtung, welche zum Verteilen
eines Antriebsmoments zwischen einer ersten und einer zweiten Achse
eines Kraftfahrzeugs dient, sowie eine Vorrichtung, welche zum Verteilen
des Antriebsmoments zwischen Rädern einer Achse dient,
ist beispielsweise aus der von der
DE 10 2006 013 542 A1 bekannt. Bei
dem dort beschriebenen Allradantriebssystem aus dem Hause der Anmelderin
ist die Vorrichtung zur intraaxialen Momentverteilung in Form eines Überlagerungsgetriebes
bereitgestellt, welches mit einem Differenzialgetriebe (auch ”Differenzial” oder ”Ausgleichsgetriebe” genannt)
kombiniert ist. Mittels des Überlagerungsgetriebes sind
Antriebsmomente auf die Hinterräder in Fahrzeugquerrichtung
verschiebbar.
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Ein
Differenzialgetriebe hat die Aufgabe, die unterschiedlich langen
Wege des kurvenäußeren und kurveninneren Rades
bei einer Kurvenfahrt zu kompensieren. Es gilt die Beziehung, dass
ein Mittelwert der Drehzahlen der Rä der einer Achse beim
Einsatz des Differenzialgetriebes in möglicher Kombination
mit einer Achsübersetzung gleich einer Drehzahl einer Kardanwelle
ist, mittels welcher das zugeordnete Differenzialgetriebe angetrieben
wird. Ein Nachteil eines derartigen Differenzialgetriebes besteht
dabei darin, dass ein Rad stillstehen bleiben kann im Falle, dass
das andere Rad der gleichen Achse beispielsweise auf einer glatten
Fahrstrecke durchdreht. Dieser Umstand ist darauf zurückzuführen,
dass ein Differenzialgetriebe in so genannter „offener
Bauform” Momentengleichheit zwischen den Abtriebswellen
herstellt bzw. erzwingt. Um gerade diesem Nachteil des Differenzialgetriebes
zu begegnen bzw. um das Stillstehen des Rades auf der Seite der
Fahrstrecke mit dem höheren Reibungskoeffizienten zu vermeiden
und somit den höheren Reibungskoeefizienten für
den Antrieb des Fahrzeugs nutzbar zu machen, wird eine elektronische
Differenzialsperre (EDS) eingesetzt, deren Einsatz jedoch mit weiteren Nachteilen
verbunden ist.
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Die
elektronische Differenzialsperre findet beim Beschleunigen auf Fahrstrecken
mit seitenweise unterschiedlichen Reibungskoeffizienten Einsatz. Diese
elektronische Differenzialsperre hat dabei die Aufgabe, Räder,
die sich auf der Seite der Fahrstrecke mit dem niedrigeren Reibungskoeffizient
befinden, beim Auftreten eines Antriebsschlupfs abzubremsen. Da
die in der Regel eingesetzten so genannten ”offenen” Differenzialgetriebe
Momentengleichheit der beiden Seitenwellen einer Achse erzwingen,
wird durch das Abbremsen des auf der Seite der Fahrstrecke mit dem
niedrigeren Reibungskoeffizienten befindlichen Rades das Antriebsmoment des
Rades auf der anderen Seite um das Bremsmoment erhöht.
Als nachteilig an der elektronischen Differenzialsperre ist der
Umstand anzusehen, dass das Bremsmoment für das abzubremsende
Rad ebenfalls – wie das Antriebsmoment – von einem
Motor bereitgestellt werden muss. Dieser Momentenanteil geht also
für die Nutzung als Antriebsmoment für das Fahrzeug
verloren, wodurch der Einsatz der elektronischen Differenzialsperre
mit einer Reduktion des Gesamtwirkungsgrades verbunden ist.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
zum Betreiben eines Allradantriebes eines Kraftfahrzeugs sowie ein
Allradantriebssystem zu schaffen, bei denen Maßnahmen getroffen
sind, die auf technisch einfache Weise eine Erhöhung des
Gesamtwirkungsgrades im Vergleich zum Stand der Technik gewährleisten.
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Der
erfindungsgemäße Effekt bei dem Verfahren der
im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art wird dadurch
erzielt, dass ein auf die erste Achse übertragbares Maximaldrehmoment nach
wenigstens einem vorgebbaren Kriterium bestimmt wird und beim Verteilen
des Antriebsmoments zwischen dem Differenzialgetriebe der ersten
Achse und dem Differenzialgetriebe der zweiten Achse das übertragbare
Maximaldrehmoment auf die erste Achse, welche die Vorrichtung zur
intraaxialen Momentverteilung aufweist, in Abhängigkeit
von der den Schlupf repräsentierenden Größe übertragen
wird.
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Die
Erfindung beruht somit auf der Erkenntnis, dass das Einsetzen der
elektronischen Differenzialsperre bei der zweiten Achse des Kraftfahrzeugs, welche
bevorzugt keine Vorrichtung zur intraaxialen Momentverteilung aufweist,
dann reduziert und dadurch der Gesamtwirkungsgrad des Antriebssystems im
Vergleich zum Stand der Technik erhöht werden kann, wenn
möglichst viel Antriebsmoment, also das maximal übertragbare
Moment, mittels der Vorrichtung zur interaxialen Momentverteilung
auf die Achse mit der Vorrichtung zur intraaxialen Momentverteilung übertragen
wird. Mit anderen Worten wird ein maximal mögliches Antriebsmoment
auf die Achse mit der Vorrichtung zur intraaxialen Momentverteilung,
also auf die „wirkungsgradstarke” erste Achse des
Kraftfahrzeugs, übertragen, da dort die Möglichkeit
gegeben ist, das Antriebsmoment zwischen den Rädern mittels
der Vorrichtung zur intraaxialen Momentverteilung ohne oder mit
reduziertem Einsatz der elektronischen Differenzialsperre, also
ohne den Wirkungsgrad zu verringern, zu verteilen. Dieses maximal
mögliches Antriebsmoment wird auf die erste Achse dann übertragen,
wenn ein Schlupf eines der Räder der ersten und/oder der
zweiten Achse des Kraftfahrzeugs anhand der Größe
erkannt wird.
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Auf
dem erfindungsgemäßen Wege gelingt es, den Einsatz
der elektronischen Differenzialsperre in Stärke und Häufigkeit
zu reduzieren und somit den Gesamtwirkungsgrad des Allradantriebes
im Vergleich zum Stand der Technik zu erhöhen. Dies bietet Vorteile
insbesondere im Hinblick auf den Kraftstoffverbrauch des Kraftfahrzeugs
bzw. hinsichtlich der Fahrzeugdynamik. Erste Versuche haben gezeigt, dass
eine deutliche Verbesserung des Wirkungsgrades insbesondere auf
einer Fahrstrecke mit seitlich unterschiedlichen Reibungseigenschaften
möglich ist. Es ergab sich beim Beschleunigen auf einer
derartigen Fahrstrecke bei gleicher eingespeister Antriebsleistung
eine Beschleunigungserhöhung von bis zu 25%.
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Die
den auftretenden Schlupf repräsentierende Größe
kann wenigstens durch einen Ist-Wert einer Drehzahl eines Rades
des Kraftfahrzeugs bestimmt werden. Um festzustellen, dass ein Schlupf auftritt,
kann nämlich die aktuelle Ist-Drehzahl eines Rades erfasst
und mit einer einer bestimmten Geschwindigkeit des Fahrzeugs zugeordneten Soll-Drehzahl
verglichen werden. Zusätzlich oder alternativ kann die
Größe durch einen Ist-Wert eines Antriebsdrehmoments
und/oder durch einen aktuellen Wert eines Übersetzungsverhältnisses
eines Wechselgetriebes des Fahrzeugs bestimmt werden. All diese
Fahrzeugzustandsgrößen ermöglichen es, den
Schlupf eines Rades zu erkennen, so dass entsprechende Verteilung
des Antriebsmomentes mittels der Vorrichtung zur interaxialen Momentverteilung
auf die erste Achse vorgenommen werden kann. Dabei wird das übertragbare
Maximaldrehmoment vorzugsweise derart auf die erste Achse in Abhängigkeit
von der Größe übertragen, dass der Schlupf
in einem gewünschten vorgebbaren Wertebereich bleibt, und
zwar größer als 0%.
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Das
wenigstens eine Kriterium, nach welchem das auf die erste Achse übertragbare
Maximaldrehmoment bestimmt wird, kann umfassen, dass das Maximaldrehmoment
unter Berücksichtigung einer Maximalkraft, welche von der
ersten Achse auf eine Fahrstrecke aufbringbar ist, bestimmt wird.
Dies beruht auf der Erkenntnis, dass auf eine Achse bzw. ein Rad
nicht mehr Kraft aufgebracht werden kann, als sie bzw. es auf die
Fahrstrecke übertragen kann, um einen durch diese zu große
Kraft hervorgerufenen Schlupf zu vermeiden.
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Das
wenigstens eine Kriterium kann zusätzlich oder alternativ
umfassen, dass das auf die erste Achse übertragbare Maximaldrehmoment
unter Berücksichtigung einer Fahrdynamik, also eines nach vorbestimmten
Kriterium festgelegten Fahrverhaltens des Fahrzeugs, bestimmt wird.
Dabei muss insbesondere darauf geachtet werden, dass der Fahrer in
der Lage ist, das Kraftfahrzeug selbst bei dem auf die erste Achse
aufgebrachten Maximaldrehmoment zu beherrschen. Dies hat insbesondere
Vorteile im Hinblick auf den Fahrkomfort sowie die Fahrsicherheit.
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Des
Weiteren kann zusätzlich oder alternativ vorgesehen sein,
dass das wenigstens eine Kriterium umfasst, dass das auf die erste
Achse übertragbare Maximaldrehmoment unter Berücksichtigung
eines von der Vorrichtung zur interaxialen Momentverteilung maximal übertragbaren
Antriebsmoments bestimmt wird. Mit anderen Worten wird das auf die Achse
mit der Vorrichtung zur intraaxialen Momentverteilung übertragbare
Maximaldrehmoment bevorzugt in Abhängigkeit von der technischen
Auslegung der Vorrichtung zur interaxialen Momentverteilung bestimmt.
Hierbei wird darauf geachtet, welches Drehmoment die Vorrichtung
zur interaxialen Momentverteilung in der Lage ist, auf die erste
Achse zu übertragen. Eine Vorrichtung zur Momentverteilung ist üblicherweise
unter anderem durch ein Drehmomentverhältnis zwischen der
ersten und der zweiten Achse (Torque Distribution Ratio, TDR) charakterisiert,
innerhalb dessen die Vorrichtung nahezu für Drehzahlgleichheit
der beiden die jeweiligen Differenzialgetriebe antreibenden Kardanwellen
sorgt. Wird dieses Verhältnis überschritten und
ein weiteres Antriebsmoment auf die erste Achse aufgebracht, so kann
es zu einer Drehzahldifferenz zwischen den beiden Kardanwellen kommen.
Das auf die erste Achse übertragbare Maximaldrehmoment
wird also gemäß dieser Ausführungsform
im Hinblick auf die Betriebssicherheit dergestalt bestimmt, dass
keine unzulässige Drehzahldifferenz zwischen den beiden
Kardanwellen auftritt.
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Weiterhin
kann zusätzlich oder alternativ vorgesehen sein, dass das
wenigstens eine Kriterium umfasst, dass das auf die erste Achse übertragbare Maximaldrehmoment
unter Berücksichtigung des von der Vorrichtung zur intraaxialen
Momentverteilung dieser Achse maximal verteilbaren Antriebsmoments
bestimmt wird. Das auf die erste Achse übertragbare Maximaldrehmoment
wird also gemäß dieser Ausführungsform
im Hinblick auf die Betriebssicherheit dergestalt bestimmt, dass
die Vorrichtung zur intraaxialen Momentenverteilung im Rahmen ihrer
Auslegungsparameter betrieben wird.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren kann auf das Einsetzen
der elektronischen Differenzialsperre teilweise oder vollständig
verzichtet werden, wenn das auf die erste Achse übertragbare
Maximaldrehmoment in einem vorgebbaren Wertebereich liegt. Auf diesem
Wege gelingt es, den Gesamtwirkungsgrad des Allradantriebes weiterhin
zu erhöhen. Dabei kann vorgesehen sein, dass der vorgebbare Wertebereich
in Abhängigkeit von einem Nenndrehmoment des Motors definiert
wird. Ist die Möglichkeit gegeben, das gesamte für
das Beschleunigen des Fahrzeugs zur Verfügung stehende
Antriebsmoment vom Motor auf die Achse mit der Vorrichtung zur intraaxialen
Momentverteilung zu übertragen, so kann das Drehmoment
zwischen den Rädern dieser Achse mittels der Vorrichtung
zur intraaxialen Momentverteilung verteilt werden, ohne die elektronische
Differenzialsperre anzusteuern.
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Die
Vorrichtung zur interaxialen Momentverteilung kann durch ein sperrbares
bzw. drehmomentfühlendes Mittendifferenzial gebildet sein.
Hierbei bietet sich an, als Mittendifferenzial ein Torsen-Ausgleichsgetriebe
einzusetzen, welches im Wesentlichen ein Ausgleichsgetriebe mit
selbstsperrender Wirkung darstellt.
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Bezüglich
der Ausgestaltung der Vorrichtung zur intraaxialen Momentverteilung
kann vorgesehen sein, dass sie durch eine Lamellenkupplung gebildet ist,
wie sie beispielsweise in der Druckschrift
DE 10 2006 013 542 A1 beschrieben
ist.
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Bevorzugt
ist es die hintere Achse des Kraftfahrzeugs, welche der ersten Achse
entspricht, also welcher die Vorrichtung zur intraaxialen Momentverteilung
zugeordnet ist.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung einzelner bevorzugter Ausführungsbeispiele
sowie anhand der beigefügten Zeichnungen. Dabei zeigen:
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1 in
schematischer Darstellung eine Draufsicht auf ein sich auf einer
Fahrstrecke befindendes Kraftfahrzeug zur Erläuterung der
Nachteile des Stands der Technik beim ausschließlichen
Einsatz einer elektronischen Differenzialsperre;
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2 in
schematischer Darstellung eine Draufsicht auf das Kraftfahrzeug
gemäß 1, anhand derer die Vorteile
eines Verfahrens nach einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung näher erläutert werden; und
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3 in
schematischer Darstellung eine Draufsicht auf das Kraftfahrzeug
gemäß 1, anhand derer die Vorteile
eines Verfahrens nach einer weiteren Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung näher erläutert werden.
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Ein
in 1 dargestelltes Kraftfahrzeug 10 befindet
sich auf einer Fahrstrecke 12, welche zwei sich im Wesentlichen
parallel zueinander erstreckende Seitenbereiche 14, 16 umfasst,
die unterschiedliche Eigenschaften im Hinblick auf Reibungskoeffizienten
aufweisen. Dabei befinden sich ein linkes Rad 18 einer
vorderen Achse 20 sowie ein linkes Rad 22 einer
hinteren Ach se 24 des Kraftfahrzeugs 10 im ersten
Seitenbereich 14 der Fahrstrecke 12 und ein rechtes
Rad 26 der vorderen Achse 20 und ein rechtes Rad 28 der
hinteren Achse 24 im zweiten Seitenbereich 16 der
Fahrstrecke 12. Der Reibungskoeffizient μ0 zwischen den linken Rädern 18, 22 und
dem ersten Seitenbereich 14 sei niedriger als der Reibungskoeffizient μ1 zwischen den rechten Rädern 26, 28 und
dem zweiten Seitenbereich 16 der Fahrstrecke 12.
Bei der vorliegenden Betrachtung wird angenommen, dass der Reibungskoeffizient μ1 0,9 beträgt und der Reibungskoeffizient μ0 0,1 beträgt. Ferner wird beispielhaft
angenommen, dass das vom Motor bereitgestellte gesamte Antriebsmoment
beispielsweise 100% beträgt. Dieses von Seiten des Motors bereitgestellte
Antriebsmoment wird dann gemäß dem Stand der Technik
mittels einer Vorrichtung 30 zur interaxialen Momentverteilung
zwischen einem Differenzialgetriebe 32 der vorderen Achse 20 und
einem Differenzialgetriebe 34 der hinteren Achse 24 des
Kraftfahrzeugs 10 verteilt. Hierbei wird jedem Rad 18, 22, 26, 28 ein
Basisantriebsmoment von beispielsweise einem Zwölftel des
gesamten Antriebsmoments zur Verfügung gestellt, was in 1 mit Pfeilen 36 dargestellt
ist. Jeder Pfeil in 1 entspricht einem Zwölftel
des gesamten Antriebsmoments. Nun tritt an den linken Rädern 18, 22 aufgrund des
niedrigen Reibungskoeffizienten μ0 im
ersten Seitenbereich 14 Schlupf auf. Dieser Schlupf wird
im Kraftfahrzeug 10 mittels einer Steuereinheit anhand einer
erfassten Größe erkannt. Diese Größe
ist beispielsweise durch eine Ist-Drehzahl der Räder 18, 22, 26, 28 bestimmt.
Eine im Kraftfahrzeug 10 vorhandene elektronische Differenzialsperre
greift wegen des Schlupfs gemäß dem Stand der
Technik in den Betrieb der linken Räder 18, 22 ein,
wobei an jedem linken Rad 18, 22 ein Bremsdrehmoment
von einem Sechstel des gesamten Antriebsmoments aufgebracht wird
(siehe Pfeile 38). Aufgrund des in der Beschreibungseinleitung
erwähnten Gleichbleibens der Summe der Momente auf den
Seitenwellen einer Achse ergibt sich gleichzeitig eine Erhöhung
der Antriebskraft an den rechten Rädern 26, 28 um
den gleichen Betrag von jeweils einem Sechstel des gesamten Antriebsmoments
(siehe Pfeile 40). Bei diesem hier betrachteten Beispiel
ergibt sich folgende Kräfte- bzw. Momentenbilanz: Die Pfeile 36 und 40 entsprechen
der im Kraftfahrzeug 10 eingesetzten Zugkraft und ergeben
in Summe ein Drehmoment von ca. 67% (acht Zwölfteln) des
gesamten Antriebsmoments. Des Weiteren beträgt die eingesetzte
Kraft bzw. das eingesetzte Drehmoment 100%, was der Summe aller
in 1 dargestellten Pfeile bzw. dem gesamten Antriebsmoment
des Motors entspricht. Schlussfolgernd ergibt sich ein reiner Verlust
von ca. 100% – 67% = 33% (vier Zwölfteln), was
der Summe der gestrichelt dargestellten Pfeile 38 entspricht.
Insgesamt lässt sich feststellen, dass der Einsatz der elektronischen
Differenzialsperre eine Reduktion des Gesamtwirkungsgrades des Antriebssystems
von bis zu 50% zur Folge hat.
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Das
in 2 dargestellte Fahrzeug 10 entspricht
im Wesentlichen dem in 1 dargestellten und bereits
näher beschriebenen Fahrzeug 10. Dabei ist jedoch
der hinteren Achse 24 eine Vorrichtung 42 zur
intraaxialen Momentverteilung zugeordnet. Diese ist dazu ausgelegt,
das Drehmoment zwischen den Rädern 22, 28 zu
verteilen.
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Nachfolgend
wird anhand eines Beispiels erläutert, wie der Gesamtwirkungsgrad
des mit einer Vorrichtung zur intraaxialen Momentenverteilung ausgerüsteten
Allradantriebes durch das erfindungsgemäße Verteilen
des Antriebsmomentes zwischen der vorderen und der hinteren Achse 20, 24 im
Vergleich zum Wirkungsgrad des Antriebes gemäß 1 erhöht
werden kann. Bei dieser Betrachtung wird angenommen, dass das gesamte
von Seiten des Motors bereitgestellte Antriebsmoment 100% beträgt,
wobei auf jedes Rad 18, 22, 26, 28 ein
Basisantriebsmoment von einem Zehntel, also von 10%, aufgebracht
wird (siehe Pfeile 36 in 2). Jeder
Pfeil in 2 entspricht einem Zehntel des
gesamten Antriebsmoments. Im vorliegenden ersten Beispiel greift die
elektronische Differenzialsperre lediglich in die vordere Achse 20 ein.
So wird auf das linke vordere Rad 18 mittels der elektronischen
Differenzialsperre ein Bremsmoment von 20% des gesamten Antriebsmoments
(siehe Pfeile 38) aufgebracht, wodurch sich eine entsprechende
Beschleunigung des rechten Rades 26 von zusätzlich
20% des gesamten Antriebsmoments (siehe Pfeile 40) ergibt.
Das Antriebsdrehmoment wird im vorliegenden Beispiel mittels der Vorrichtung 30 zur
interaxialen Momentverteilung dergestalt zwischen der vorderen und
der hinteren Achse 20, 24 verteilt, dass auf die
hintere Achse 24 ein um beispielsweise 20% des gesamten
Antriebsmoments höheres Antriebsmoment als auf die vordere
Achse 20 übertragen wird. Dabei wird auf die hintere
Achse 24 ein übertragbares Maximaldrehmoment mittels
der Vorrichtung 30 zur interaxialen Momentverteilung übertragen.
Dieses auf die hintere Achse 24 übertragbare Maximaldrehmoment
wird nach mehreren Kriterien bestimmt. Es wird darauf geachtet,
dass auf die hintere Achse 24 bzw. die hinteren Räder 22, 28 nicht
mehr Drehmoment aufgebracht wird, als die hintere Achse 24 bzw.
die hinteren Räder 22, 28 in der Lage
ist bzw. sind, auf die Fahrstrecke 12 aufzubringen. Wird
ein zu großes Drehmoment auf die hintere Achse 24 übertragen, kann
ein Schlupf an den hinteren Rädern 22, 28 auftreten.
Bei dem Bestimmen des Maximaldrehmoments wird also der an der hinteren
Achse 24 auf tretende Schlupf beobachtet. Des Weiteren wird
darauf geachtet, dass die Vorrichtung 30 zur interaxialen Momentverteilung
in der Lage ist, nur ein bestimmtes Drehmoment auf die hintere Achse 24 zu übertragen. Dieses
mittels der Vorrichtung 30 zur interaxialen Momentverteilung übertragbare
maximale Drehmoment kann nicht überschritten werden. Weiterhin
wird sichergestellt, dass das durch die interaxiale Verteilung auf
die hintere Achse entfallende und anteilig von der Vorrichtung zur
intraaxialen Momentenverteilung der hinteren Achse zu verteilende
Moment in den durch die Auslegung dieser Vorrichtung bestimmten
Grenzen verbleibt.
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Da
sich das rechte hintere Rad 28 im zweiten Seitenbereich 16 mit
dem höheren Reibungskoeffizienten μ1 befindet,
wird nun die Vorrichtung 42 zur intraaxialen Momentverteilung
durch eine Steuereinheit derart angesteuert, dass sie das zusätzliche
Antriebsmoment von 20% des gesamten Antriebsmoments auf das rechte
hintere Rad 28 überträgt. Dieses Drehmoment
ist in 2 durch Pfeile 44 angedeutet. Bei der
Momentenbilanz ergibt sich nun folgendes Ergebnis: Das durch den
Motor zur Verfügung gestellte gesamte Antriebsmoment beträgt 100%.
Dabei beträgt die gesamte Zugkraft, welche zum Antreiben
des Kraftfahrzeugs 10 zur Verfügung steht, 80%
des gesamten Antriebsmoments, was der Summe der Pfeile 36, 40 und 44 entspricht.
Es wird ersichtlich, dass der gesamte Verlust, welcher nun lediglich
20% (zwei Zehntel) beträgt, deutlich geringer ist als im
Beispiel gemäß 1. Verzichtet
man folglich ganz oder teilweise auf den Einsatz der elektronischen
Differenzialsperre an der vorderen Achse 20 und verteilt
das Antriebsmoment mittels der Vorrichtung 30 zur interaxialen
Momentverteilung derart, dass ein maximal übertragbares
Antriebsmoment der hinteren Achse 24 zur Verfügung
gestellt wird, so erhöht sich somit der Gesamtwirkungsgrad
des Allradantriebes.
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Bezugnehmend
nun auf 3 werden die Vorteile der erfindungsgemäßen
Verteilung des Antriebsmomentes zwischen der vorderen und der hinteren
Achse 20, 24 beim vollständigen Verzicht
auf die elektronische Differenzialsperre näher erläutert. Das
vom Motor bereitgestellte gesamte Antriebsmoment beträgt
nach wie vor 100%. Auf jedes Rad 18, 22, 26, 28 wird
nun ein Basisantriebsmoment von einem Achtel (12,5%) des gesamten
Antriebsmoments aufgebracht. Jeder Pfeil in 3 entspricht
einem Achtel des gesamten Antriebsmoments. Unter Berücksichtigung
dieser Basisantriebsmomente verbleibt ein Antriebsmoment von 50%
des gesamten Antriebsmoments zum Verteilen zwischen der vorderen
und der hinteren Achse 20, 24 oder für
die elektronische Differenzialsperre. Wird nun auf die elektronische
Differenzialsperre vollständig, also an beiden Achsen,
verzichtet, so kann ein übertragbares Maximaldrehmoment
mittels der Vorrichtung 30 zur interaxialen Momentverteilung
auf die hintere Achse 24 übertragen werden. Beispielsweise
unter der Annahme, dass die Vorrichtung 30 zur interaxialen
Momentverteilung in der Lage ist, das Antriebsmoment zwischen der
vorderen und der hinteren Achse 20, 24 in einem
Verhältnis von maximal 0,75 zu 0,25 zu Gunsten der hinteren
Achse 24 zu verteilen, so beträgt das auf die
hintere Achse 24 übertragbare Maximaldrehmoment
75% = 25% (siehe Pfeile 36) + 50% (siehe Pfeile 44).
Die Differenz zwischen dem auf die hintere Achse 24 und
dem auf die vordere Achse 20 aufgebrachten Antriebsmoment
beträgt somit insgesamt 50% des gesamten Antriebsmoments.
Nun ist die Aufgabe der Vorrichtung 42 zur intraaxialen
Momentverteilung, das zusätzliche Antriebsdrehmoment von 50%
des gesamten Antriebsmoments auf das im zweiten Seitenbereich 16 der
Fahrstrecke 12 befindliche rechte hintere Rad 28 zu übertragen.
Auf diese Art und Weise wird das überwiegende Antriebsmoment
von fünf Achteln (62,5%) auf das eine Rad 28 aufgebracht,
mittels welchem nun das Kraftfahrzeug 10 überwiegend
angetrieben wird. Es wird nun ersichtlich, dass bei einem derartigen
Verteilen des Antriebsmomentes überhaupt keine Verluste
auftreten und der Gesamtwirkungsgrad maximiert werden kann.
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Zusammenfassend
lässt sich feststellen, dass der Gesamtwirkungsgrad des
Antriebssystems durch eine gezielte Übertragung des maximal
möglichen Drehmoments auf die Achse 24, welche
die Vorrichtung 42 zur intraaxialen Momentverteilung aufweist,
sowie durch gleichzeitigen teilweisen oder vollständigen
Verzicht auf die elektronische Differenzialsperre im Vergleich zum
ausschließlichen Einsatz der elektronischen Differenzialsperre
deutlich erhöht werden kann. Beim Einsatz der elektronischen
Differenzialsperre muss nämlich ein zusätzliches
Bremsmoment für das abzubremsende Rad bzw. die abzubremsenden
Räder vom Motor bereitgestellt werden. Dieses Bremsmoment
geht verloren und verringert die Leistungsfähigkeit des
Fahrzeugs. Die obigen Beispiele haben gezeigt, dass beim Fahren
auf einer Fahrstrecke mit seitenweise unterschiedlichen Reibungseigenschaften
die gleiche Wirkung wie mit der elektronischen Differenzialsperre
durch ein geschicktes inter- und intraaxiales Verteilen des Antriebsmomentes
erzielt werden kann. Wird nämlich ein maximal mögliches
Drehmoment auf eine Achse übertragen, welche mit einer
Vorrichtung zur intraaxialen Momentverteilung ausgestattet ist,
so kann dieses Drehmoment zwischen den Rädern dieser Achse
unter Berücksichtigung der seitenweise unterschiedlichen
Reibungseigenschaften verteilt werden. Diese Verteilung des Drehmoments
mittels der Vorrichtung zur intraaxialen Momentverteilung verringert
jedoch – anders als beim Einsatz der elektronischen Differenzialsperre – nicht
wesentlich den Gesamtwirkungsgrad des Antriebes.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102006013542
A1 [0002, 0016]