DE102011006166B4

DE102011006166B4 - Verfahren und Steuergerät mit einer Funktion zum Schutz einer Allradkupplung eines Kraftfahrzeugs mit kupplungsgesteuertem Allradantrieb bei einer kritischen Festbremssituation mit Kupplungsschlupf

Info

Publication number: DE102011006166B4
Application number: DE102011006166.5A
Authority: DE
Inventors: Christian Grain; Axel Wust
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2011-03-25
Filing date: 2011-03-25
Publication date: 2020-05-07
Anticipated expiration: 2031-03-26
Also published as: WO2012130607A1; US20140024496A1; DE102011006166A1; US9187075B2

Abstract

Verfahren zum Schutz einer Allradkupplung (3) eines zweiachsigen Kraftfahrzeugs mit kupplungsgesteuertem Allradantrieb und Automatikgetriebe, wobei der Allradantrieb eingerichtet ist, eine Primärachse (1) anzutreiben und eine Sekundärachse (2) wahlweise mittels der gesteuerten Allradkupplung (3) anzutreiben, mit den Schritten:- Erkennen (110) einer für die Allradkupplung (3) kritischen Festbremssituation mit Kupplungsschlupf in der Allradkupplung (3), wobei• sowohl Fahrpedal als auch die Bremse betätigt sind,• das Fahrzeug steht oder sich nur geringfügig in Fahrzeuglängsrichtung bewegt,• die Räder (11, 12) der Primärachse (1) durchdrehen und• ein Kupplungsschlupf an der Allradkupplung (3) auftritt, und- bei Erkennen einer für die Allradkupplung (3) kritischen Festbremssituation mit Kupplungsschlupf, Durchführen einer Schutzmaßnahme gegen eine thermische Überlast der Allradkupplung (3), indem• ein Wert für das Motormoment bestimmt wird, bei dem die Räder der Primärachse nicht mehr durchdrehen, und• das Motormoment auf den bestimmten Wert oder auf einen Wert mit kleinerem Betrag als den bestimmten Wert reduziert oder begrenzt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schutz einer Allradkupplung eines Kraftfahrzeugs mit kupplungsgesteuertem Allradantrieb und ein Steuergerät, insbesondere ein Motorsteuergerät oder ein Steuergerät zur Fahrdynamikregelung, mit entsprechender Schutzfunktion.
Bei einem kupplungsgesteuerten Allradantrieb eines Kraftfahrzeugs wird eine Achse des Fahrzeugs typischerweise permanent angetrieben, während die andere Achse wahlweise über eine steuerbare Allradkupplung mit Antriebsleistung versorgt wird. Die angetriebene Achse wird als Primärachse bezeichnet und die wahlweise zuschaltbare Achse wird als Sekundärachse bezeichnet. Bei einem kupplungsgesteuerten Allradantrieb wird die Allradkupplung vorzugsweise elektronisch angesteuert. Hierbei wird ein Kupplungsmoment der Allradkupplung eingestellt, welches gleichzeitig dem maximal möglichen Drehmoment entspricht, welches von der Kupplung in Richtung Sekundärachse übertragen werden kann.
Das Kupplungsmoment und damit auch das Drehmoment der Sekundärachse sind auf ein maximales Kupplungsmoment der Allradkupplung begrenzt, welches von der konkreten Ausgestaltung der Allradkupplung abhängt. Wenn es zu einer Abweichung zwischen der sekundärachsseitigen Drehzahl und der primärachsseitigen Drehzahl an der Allradkupplung kommt, spricht man von Kupplungsschlupf. Derartiger Kupplungsschlupf bewirkt einen thermischen Energieeintrag in die Allradkupplung, welcher je nach Größe des Kupplungsschlupfes und der Dauer der thermischen Belastung sogar zur thermischen Zerstörung der Allradkupplung führen kann.
Aus der Druckschrift DE 11 2007 000 995 T5 ist es bekannt, bei einem Kraftfahrzeug mit Allradantrieb den tatsächlichen Kupplungsschlupf mit einem zulässigen Kupplungsschlupf zu vergleichen und in Abhängigkeit des Vergleiches gegebenenfalls ein Signal an die Motorsteuerung zu geben, um das Motordrehmoment zu verringern.
In der Druckschrift US 6,360,156 B1 ist es beschrieben, bei einem Fahrzeug mit Allradantrieb und Allradkupplung die Differenzgeschwindigkeit zwischen den Vorderrädern und den Hinterrädern zu bestimmen. In Abhängigkeit der Differenzgeschwindigkeit wird ein zulässiges Drehmoment bestimmt und bei Überschreiten des zulässigen Drehmoments wird das Drehmoment auf einen Wert reduziert, der nicht größer als das zulässige Drehmoment ist.
In der Druckschrift US 2009 / 0 258 754 A1 ist ein Verfahren zum Anfahren oder Anhalten eines Kraftfahrzeugs mit einer einzigen Antriebsachse an einer Steigung beschrieben, mit dem die Kupplung zwischen Antriebsmotor und Getriebe geschützt werden soll. Sofern bei betätigtem Fahrpedal an einer Steigung die Räder über die Bremsen festgehalten werden, ergibt sich ein hoher Energieeintrag in der Kupplung. Der Energieeintrag resultiert aus dem Schlupf zwischen der Drehzahl am Kupplungseingang und der Drehzahl null am Kupplungsausgang.
Zum Stand der Technik wird ferner noch auf die Druckschriften DE 11 2007 000 995 T5 , US 2007 / 0 112 499 A1 , US 2005 / 0 177 294 A1 und US 4 899 859 A verwiesen.
Kritischer Kupplungsschlupf kann insbesondere bei einer Festbremssituation mit geringem Reibwert der Primärachse auftreten. Unter einer Festbremssituation wird im Sinne der Anmeldung eine Situation verstanden, bei der sowohl Fahrpedal als auch die Bremse betätigt sind (dies geht typischerweise nur bei einem Fahrzeug mit Automatikgetriebe) und das Fahrzeug steht oder sich nur geringfügig in Fahrzeuglängsrichtung bewegt.
Bei einer Festbremssituation mit geringem Reibwert der Primärachse ist das primärachsseitige Antriebsmoment typischerweise größer als die Summe aus primärachsseitigem Bremsmoment beider Räder und dem Radabrissmoment, so dass die Räder der Primärachse durchdrehen, während die Räder der Sekundärachse still oder nahezu still stehen, weil die Räder der Sekundärachse festgebremst werden. In einer Festbremssituation mit einem geringen Reibwert der Primärachse reicht das Bremsmoment der Primärachse nämlich häufig nicht aus, das hohe Antriebsmoment abzustützen (d. h. zu kompensieren), so dass es zum Durchdrehen der Primärachse kommt (das wirksame Moment an der Primärachse ist größer als das Radabrissmoment der Primärachse). Die Sekundärachse kann jedoch das über die Allradkupplung übertragbare Moment über die Bremsen der Sekundärachse voll abstützen (da das an die Sekundärachse übertragbare Moment geringer ist), so dass die Räder der Sekundärachse still stehen. Dadurch kommt es zum Schlupfen der Allradkupplung und auch zu einem hohen thermischen Energieeintrag, ohne dass das Fahrzeug losfährt. Dies kann abhängig von der thermischen Kapazität der verbauten Kupplung innerhalb kurzer Zeit zum Überhitzen der Allradkupplung führen. Damit es in einem solchen Fall nicht zu einer thermischen Zerstörung des Allradsystems kommt, wird zum Schutz die Allradkupplung geöffnet. Dies hat jedoch den temporären Ausfall des zusätzlichen Antriebs über die Sekundärachse zur Folge.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zum Schutz einer Allradkupplung anzugeben, welches einen großen Energieeintrag in die Allradkupplung während einer kritischen Festbremssituation vermeidet, wenn eines oder beide Räder der Primärachse durchdrehen (insbesondere weil der Reibwert der Primärachse gering ist) und dadurch ein Kupplungsschlupf entsteht. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, eine Steuervorrichtung mit einer entsprechenden Schutzfunktion anzugeben.
Diese Aufgaben werden durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Ein Aspekt der Erfindung ist auf Verfahren zum Schutz einer Allradkupplung, beispielsweise einer Reibungskupplung (insbesondere einer Reiblamellenkupplung), eines zweiachsigen Kraftfahrzeugs mit kupplungsgesteuertem Allradantrieb gerichtet. Bei dem Allradantrieb wird eine Primärachse typischerweise permanent angetrieben und eine Sekundärachse ist wahlweise mittels der steuerbaren Allradkupplung antreibbar. Die Primärachse muss aber nicht zwingend permanent angetrieben sein; es kann auch vorgesehen sein, dass die Primärachse wahlweise über eine zusätzliche Kupplung angetrieben wird.
Gemäß dem Verfahren wird eine für die Allradkupplung kritische Festbremssituation mit Kupplungsschlupf in der Allradkupplung erkannt. Wie bereits vorstehend erläutert, sind bei einer Festbremssituation sowohl Fahrpedal als auch die Bremse betätigt. Hierbei steht das Fahrzeug oder bewegt sich nur geringfügig in Fahrzeuglängsrichtung (z. B. mit einer Geschwindigkeit kleiner als ein Schwellwert, beispielsweise kleiner 4 mls). Bei einer kritischen Festbremssituation mit Kupplungsschlupf dreht außerdem zumindest eines der Räder der Primärachse durch (beispielsweise weil der Reibwert der Primärachse sehr gering ist, z. B. bei einer Primärachse auf Eis oder nassem Untergrund) und es tritt Kupplungsschlupf an der Allradkupplung auf (weil die Räder der Sekundärachse durch die Bremsen gehalten werden oder sich kaum bewegen, während die Räder der Primärachse durchdrehen). Bei Erkennen einer für die Allradkupplung kritischen Festbremssituation mit Kupplungsschlupf wird eine Schutzmaßnahme gegen eine thermische Überlast der Allradkupplung durchgeführt. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird beispielsweise das Motormoment reduziert oder begrenzt, so dass der Kupplungsschlupf und damit auch der Energieeintrag in die Allradkupplung reduziert werden. Alternativ kann vorgesehen werden, das Bremsmoment für das zumindest eine durchdrehende Rad der Primärachse zu erhöhen, so dass das Durchdrehen reduziert wird und damit auch der Kupplungsschlupf sinkt. Selbstverständlich können auch sowohl das Motormoment reduziert oder begrenzt als auch das Bremsmoment erhöht werden.
Vorzugsweise erfolgt das Erkennen einer für die Allradkupplung kritischen Festbremssituation mit Kupplungsschlupf sowohl durch Auswerten eines für die Fahrpedalstellung charakteristischen Fahrpedalsignals (beispielsweise eines Fahrerwunschantriebsmoments) als auch durch Auswerten eines für die Betätigung der Bremse charakteristischen Bremssignals (beispielsweise eines Fahrerwunschbremsmoments). Hierdurch kann geprüft werden, ob sowohl Fahrpedal als auch Bremse betätigt sind; beispielsweise durch Vergleichen der beiden Signale mit jeweils einem Schwellwert. Außerdem erfolgt die Erkennung der kritischen Festbremssituation durch Auswerten eines für den Kupplungsschlupf der Allradkupplung charakteristischen Schlupfsignals, beispielsweise durch Auswerten der Differenzdrehzahl in der Allradkupplung (z. B. durch Vergleichen des Signals mit einem Schwellwert). Vorzugsweise wird auch ein für die Fahrgeschwindigkeit charakteristisches Signal ausgewertet, beispielsweise ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal oder ein Drehzahlsignal eines Rads der Sekundärachse. Beispielsweise wird geprüft, ob die Fahrgeschwindigkeit vom Betrag her kleiner als ein Schwellwert ist (z. B. kleiner 2,5 m/s).
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird zum Erkennen einer für die Allradkupplung kritischen Festbremssituation außerdem geprüft, ob ein kritischer thermischer Energieeintrag in die Allradkupplung erfolgt, insbesondere ob die thermische Belastung der Allradkupplung in kritischer Weise zunimmt. Dies ist vor dem Hintergrund sinnvoll, dass Kupplungsschlupf in bestimmten Fahrsituationen (z. B. Kurvenfahrt oder ABS-Bremsung) auftreten kann, jedoch der thermische Energieeintrag zu gering ist und daher keine Gegenmaßnahmen getroffen werden müssen. Es kann beispielsweise geprüft werden, ob die Zunahme (d. h. der Gradient) eines für die thermische Belastung der Allradkupplung charakteristischen Signals (z. B. eine Temperaturangabe) größer oder größer gleich als ein bestimmter Schwellwert ist.
Es ist von Vorteil, wenn ein Motormoment bestimmt wird, bei dem die Räder der Primärachse nicht durchdrehen, und das Motormoment auf dieses bestimmte Motormoment reduziert oder begrenzt wird. Alternativ könnte natürlich auch vorgesehen werden, das Motormoment auf ein Motormoment mit kleinerem Betrag als das bestimmte Motormoment zu reduzieren oder zu begrenzen. Wenn die Räder der Primärachse nämlich nicht mehr durchdrehen, sinken der Kupplungsschlupf (da die Differenzdrehzahl zwischen Primär- und Sekundärachse sinkt) und damit der Energieeintrag in die Allradkupplung.
Zur Bestimmung des Motormoments, bei dem die Räder der Primärachse nicht durchdrehen, kann beispielsweise ein Bremsmoment für eine oder beide Achsen bestimmt werden. Alternativ kann ein Bremsmoment vom Betrag her nach unten abgeschätzt wird. Beispielsweise kann über den aktuellen Bremsdruck das Bremsmoment an einer oder beiden Achsen berechnet werden. Das Bremsmoment der Sekundärachse kann beispielsweise durch das Kupplungsmoment vom Betrag her nach unten abgeschätzt werden, da von der Allradkupplung nicht mehr Drehmoment als das Kupplungsmoment zur Sekundärachse übertragen werden kann. Bei Stillstand des Fahrzeugs ist das Bremsmoment vom Betrag her dann größer als das Kupplungsmoment.
Es ist von Vorteil, wenn das Verfahren bei dem Fahrzeug angewandt wird, bei dem die Hinterachse der Primärachse und die Vorderachse der Sekundärachse entsprechen. An der Vorderachse sind nämlich typischerweise Bremsen mit einem höheren maximalen Bremsdruck als an der Hinterachse verbaut, so dass beim Festbremsen der Bremsdruck an der Hinterachse nicht reicht und die Räder der Hinterachse tendenziell zum Durchdrehen neigen. Das Verfahren wirkt also besonders vorteilhaft bei einem derartigen Allradkonzept. Alternativ kann das Verfahren natürlich auch bei einem Fahrzeug angewandt werden, bei dem die Hinterachse der Sekundärachse und die Vorderachse der Primärachse entsprechen.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung ist auf Steuergerät mit einer Funktion zum Schutz einer Allradkupplung eines zweiachsigen Kraftfahrzeugs mit kupplungsgesteuertem Allradantrieb gerichtet. Bei dem Steuergerät handelt es sich beispielsweise um ein Motorsteuergerät oder ein Bremssteuergerät, insbesondere ein Steuergerät zur Fahrdynamikregelung. Das Steuergerät umfasst Mittel zum Erkennen einer für die Allradkupplung kritischen Festbremssituation mit Kupplungsschlupf in der Allradkupplung. Außerdem sind Mittel zum Durchführen oder Auslösen einer Schutzmaßnahme gegen eine thermische Überlast der Allradkupplung vorgesehen, beispielsweise Mittel zum Reduzieren oder Begrenzen des Motormoments und/oder Erhöhen des Bremsmoments für das zumindest eine durchdrehende Rad der Primärachse. Die Mittel sind beispielsweise in Software realisiert, die auf einem Prozessor des Steuergeräts abgearbeitet wird.
Die vorstehenden Ausführungen zum erfindungsgemäßen Verfahren nach dem ersten Aspekt der Erfindung gelten in entsprechender Weise auch für die erfindungsgemäße Steuervorrichtung nach dem zweiten Aspekt der Erfindung.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Zuhilfenahme auf die beigefügten Zeichnungen anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben. In diesen zeigen:

1 schematisch ein Kraftfahrzeug mit kupplungsgesteuertem Allradantrieb, wobei die Hinterachse als Primärachse permanent angetrieben wird und die Vorderachse als Sekundärachse wahlweise mittels der steuerbaren Allradkupplung antreibbar ist;
2 ein Ausführungsbeispiel für eine in einem Steuergerät implementierte Schutzfunktion zum Schutz der Allradkupplung vor thermischer Überlast.

1 zeigt schematisch ein Kraftfahrzeug mit kupplungsgesteuertern Allradantrieb, wobei die Hinterachse 1 mit den Rädern 11, 12 als Primärachse permanent angetrieben wird und die Vorderachse 2 mit den Rädern 13, 14 als Sekundärachse wahlweise mittels einer steuerbaren Allradkupplung 3 antreibbar ist. Bei dem Fahrzeug handelt es sich vorzugsweise um ein Fahrzeug mit Frontmotor-Antrieb, wobei eine Gelenkwelle zwischen dem Automatikgetriebe 5 und dem Achsgetriebe 15 vorgesehen ist. Das nachfolgend vorgestellte Verfahren zum Schutz der Allradkupplung ist auch auf ein Fahrzeug mit der Hinterachse als Sekundärachse und der Vorderachse als Primärachse übertragbar, wobei hierbei dann die Hinterachse und die Vorderachse zu tauschen sind.
Der Antrieb umfasst einen Motor 4, welcher über ein Motorsteuergerät 20 gesteuert wird, und das mit dem Motor 4 verbundene Automatikgetriebe 5. Getriebeausgangsseitig befindet sich die steuerbare Allradkupplung 3, hier in Form einer Lamellenkupplung. Die Allradkupplung 3 wird von einem Kupplungssteuergerät 17 gesteuert. Bei der Allradkupplung ist der Kupplungseingang in Richtung Hinterachse 1 durchverbunden, so dass die Hinterachse 1 permanent angetrieben wird. Zwischen Allradkupplung 3 und Hinterachse 1 befinden sich eine Gelenkwelle und ein Achsgetriebe 15. Die Vorderachse 2 als Sekundärachse wird lediglich bei geschlossener Kupplung 3 angetrieben. Dazu werden im Fall einer Lamellenkupplung die außen am Korb 6 verzahnten Lamellen 7 und die an der Nabe innenverzahnten Lamellen 8 zusammengepresst. Durch die Reibung werden der Kupplungskorb 6 und die Kupplungsnarbe miteinander verbunden. Der Kupplungskorb 6 ist mit dem sekundärseitigen Ausgang der Kupplung 3 verbunden, so dass im geschlossenen Zustand der Kupplung 3 ein Teil des getriebeausgangsseitigen Drehmoments über das Achsgetriebe 16 an die Räder 13, 14 der Vorderachse 2 übertragen wird.
Zum Schließen der Kupplung 3 wird ein bestimmter Wert für das Kupplungsmoment der Allradkupplung eingestellt, welches dem maximal möglichen Drehmoment entspricht, welches von der Kupplung 3 in Richtung der Vorderachse übertragen werden kann. Dies bedeutet, dass das an die Vorderachse 2 übertragbare Drehmoment durch das eingestellte Kupplungsmoment nach oben begrenzt ist.
Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Schutzfunktion zum Schutz der Allradkupplung in einem Steuergerät zur Fahrdynamikregelung untergebracht, alternativ könnte die Schutzfunktion beispielsweise in dem Motorsteuergerät 20 implementiert sein.
Bei dem in 1 dargestellten Fahrzeug ist eine Schutzfunktion zum Schutz der Allradkupplung 3 vorgesehen, welche eine thermischer Zerstörung der Allradkupplung 3 beim Festbremsen des Fahrzeug (d. h. gleichzeitiges Betätigen des Fahrpedals und des Bremspedal) mit einem geringen Reibwert an der Hinterachse 1 und Durchdrehen der Räder 11, 12 der Hinterachse 1 verhindert. In dieser Situation reicht nämlich das Bremsmoment der Hinterachse nicht aus, das durchaus hohe Antriebsmoment abzustützen; es kommt zum Durchdrehen der Hinterachse (d. h. das nach Abzug des Bremsmoment verbleibende Antriebsmoment der Hinterachse 1 ist größer als das aufgrund des niedrigen Reibwerts niedrige Radabrissmoment für die Hinterachse 1). Die Vorderachse 2 kann jedoch das über die Allradkupplung 3 an die Sekundärachse 2 übertragende Moment voll abstützen; die Vorderräder stehen still. Dies liegt daran, dass

- das an die Vorderachse 2 übertragbare Moment aufgrund der begrenzten Momentenübertragungskapazität der Allradkupplung 3 grundsätzlich geringer als das an die Hinterachse 1 übertragbare Moment ist,
- das maximale Bremsmoment an der Vorderachse 2 typischerweise größer als das maximale Bremsmoment an der Hinterachse 1 ist, und
- das maximale Bremsmoment der Vorderachse 2 typischerweise größer als das maximal übertragbare Kupplungsmoment ist.

Außerdem kann auch eine µ-Sprung-Situation vorliegen, bei der Reibwert der Räder 13, 14 der Vorderachse 2 größer als der Reibwert der Räder 11,12 der Hinterachse 1 ist, beispielsweise wenn die Hinterachse 1 sich über einer Eis- oder Schneefläche oder feuchten Untergrund befindet und die Vorderachse sich nicht über einem mit Eis, Schnee oder Feuchte belegten Untergrund befindet. In diesem Fall ist das Radabrissmoment der Vorderachse 2 größer als das Radabrissmoment der Hinterachse 1. Ein typisches µ-Sprung-Manöver liegt beispielsweise beim Herausziehen eines Bootsanhängers aus dem Wasser vor, bei dem die Vorderachse noch auf trockenem Asphalt und die Hinterachse auf nassem oder sogar schlammigem Untergrund mit geringerem Reibwert steht. Grundsätzlich kann aber auch an der Vorderachse ein niedriger Reibwert vorliegen.
Durch das Durchdrehen der Räder 11, 12 der Hinterachse kommt es zum Schlupfen der Allradkupplung 3 und zu einem hohen thermischen Energieeintrag, ohne dass das Fahrzeug direkt losfährt.
Um den hohen thermischen Energieeintrag mit der Gefahr der Beschädigung der Allradkupplung 3 zu verhindern, ist die in 2 dargestellte Schutzfunktion im Steuergerät 9 implementiert, die eine Begrenzung des Motormoments im Bedarfsfall auslöst. Das Steuergerät 9 teilt die Begrenzung dem Motorsteuergerät 9. Durch die Begrenzung des Motormoments kommt es typischerweise zu einer Reduktion des Motormoments. So wird verhindert, dass die Kupplung zum Schutz der Allradkupplung 3 geöffnet wird, wodurch es zu einem Ausfall des Vorderradantriebs kommen würde. Einige zur Durchführung der Funktion verwendete Informationen, wie beispielsweise der thermische Belastungsgrad der Allradkupplung 3 und die Differenzdrehzahl der Allradkupplung, werden von dem Kupplungssteuergerät 17 an das Steuergerät 9, insbesondere über einen Datenbus, übertragen. Ferner nimmt das Steuergerät 9 Fahrpedalinformation 18 und Bremsinformation 19 entgegen.
In Schritt 100 schätzt die Schutzfunktion das Bremsmoment an der Vorderachse 2 und das Bremsmoment an der Hinterachse 1 ab. Die Summe aus dem abgeschätzten Bremsmoment der Vorderachse 2 (wobei das Kupplungsmoment zur Abschätzung des Bremsmoments der Vorderachse 2 herangezogen wird) und dem Bremsmoment der Hinterachse 1 entspricht einem Antriebsmoment, welches durch die Bremsen abgestützt werden kann.
Hierzu werden in Schritt 100 über den aktuellen Bremsdruck BD_II des linken Rads 11 und des Bremsdrucks BD_re des rechten Rads 12 und die Bremsverstärkung P_iBREMSE,HA eines Rades der Hinterachse 1 das Bremsmoment der Hinterachse 1 M_{BREMS_HA} als Summe der Bremsmomente der Räder 11, 12 bezogen auf die Gelenkwelle (d. h. am primärseitigen Ausgang der Kupplung 3) berechnet: $M B r e m s_H A = (B D_{u} \cdot P_{i B r e m s e, H A} + B D_{r e} \cdot P_{i B r e m s e, H A}) {/i}_{A G}$
Hierbei beschreibt die Größe i_AG die Übersetzung des Achsgetriebes 15.
Das Bremsmoment der Vorderachse 2 kann auf entsprechende Weise berechnet werden. Alternativ kann aber auch vorgesehen werden, das Bremsmoment M_{BREMS_VA} der Vorderachse 2 (bezogen auf die Gelenkwelle) durch das Kupplungsmoment M_Kupp der Allradkupplung 3 nach unten abzuschätzen (im Fall von Kupplungsschlupf). Das Kupplungsmoment M_Kupp stellt nämlich das Maximum des an die Vorderachse übertragbaren Moments dar. Bei Kupplungsschupf wird ungefähr dieses Kupplungsmoment M_Kupp an die Vorderachse übertragen. Bei Nichtbewegung des Fahrzeugs ist das tatsächliche Bremsmoment M_{BREMS_VA} an der Vorderachse 2 zumindest so groß wie das Kupplungsmoment M_Kupp, ansonsten würde sich das Fahrzeug bewegen.
In Schritt 110 erfolgt eine Prüfung auf eine für die Allradkupplung kritische Festbremssituation mit einer Differenzdrehzahl in der Allradkupplung größer als eine Differenzdrehzahlgrenze. Eine derartige kritische Situation wird hier erkannt, wenn die nachfolgenden Bedingungen kumulativ erfüllt sind:

1. Ein die Fahrpedalstellung angebendes Signal (beispielsweise ein Signal zwischen 0 % und 100 %, wobei 100 % einer vollständig durchgedrückten Pedalstellung entspricht) ist größer als ein Schwellwert, beispielsweise größer 50 %.
2. Ein das Fahrerwunschbremsmoment oder den Bremsvordruck angebendes Signal ist größer als ein Schwellwert
3. Die Fahrzeuggeschwindigkeit in Längsrichtung ist kleiner als eine vorgegebene Geschwindigkeitsgrenze, beispielsweise kleiner 2,5 m/s.
4. Die Differenzdrehzahl in der Allradkupplung 3 ist größer als eine vorgegebene Differenzdrehzahlgrenze.
5. Es liegt ein entsprechend hoher thermischer Energieeintrag vor.

Die Erkennung des thermischen Energieeintrags (siehe 5.) erfolgt beispielsweise über die Auswertung eines thermischen Kupplungsstresssignals, welches die thermische Belastung der Allradkupplung 3 angibt. Beispielsweise wird geprüft, ob die thermische Belastung der Allradkupplung 3 in kritischer Weise zunimmt.
Dazu wird der Gradient des thermischen Belastungsgrads (thermischer Stress) als Differenz zwischen dem Kupplungsstresssignal zum aktuellen Zeitpunkt t = t₀ und dem Kupplungsstresssignal zu einem früheren Zeitpunkt t = t₁ berechnet $Δ S t r e s s = S t r e s s (t = t_{0}) - S t r e s s (t = t_{1})$
Beispielsweise ist das Kupplungsstresssignal ein Signal, welches einem Prozent-Wert zwischen 0 % und 100 % entspricht.
Ein entsprechend Energieeintrag wird beispielsweise dann erkannt, wenn der Gradient ΔStress größer gleich einer bestimmten Gradientenschwelle ist. Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass zum Erkennen eines Energieeintrags eine oder mehrere weitere Bedingungen zusätzlich erfüllt sein müssen.
Wenn eine kritische Festbremssituation mit Differenzdrehzahl in der Allradkupplung in Schritt 110 erkannt wurde (beispielsweise weil die Hinterachse hat einen so geringen Reibwert hat, dass eines oder beide Hinterräder durchdrehen und eine entsprechend hohe Differenzdrehzahl mit hohem Energieeintrag auftritt), erfolgt in Schritt 120 eine Begrenzung des Motormoments nach oben (diese Begrenzung wird dem Motorsteuergerät 20 seitens des Steuergeräts 9 mitgeteilt). Die Begrenzung des Motormoments wirkt sich als Reduzierung des Motormoments aus, wenn das Motormoment ohne Begrenzung oberhalb der Begrenzung liegt würde. Alternativ oder zusätzlich zur Begrenzung/Reduktion des Motormoments könnte auch das Bremsmoment erhöht werden. Das Motormoment wird dazu auf ein abstützbares Motormoment begrenzt/reduziert, bei dem die Räder der Primärachse nicht durchdrehen. Das Motormoment wird vorzugsweise auf das in Schritt 100 bestimmte Bremsmoment der Vorder- und Hinterachse zuzüglich dem Reibmoment M_Reib,HA an der Hinterachse begrenzt (hierbei beschreibt die Größe i die Gesamtübersetzung zwischen der Gelenkwelle und der Kurbelwelle): $M_{M o t} = (M_{K u p p} + M_{B r e m s s_H A} + M_{R e i b, H A}) / i$
Das berechnete Motormoment M_Mot wird der Motorsteuerung 9 mitgeteilt und dient der Motorsteuerung als Obergrenze für das Motormoment.
Nach Beendigung der Bedingungen für das Festbremsen bei einem späteren Durchlauf des Schritts 110 wird das Motormoment wieder freigegeben.

Claims

Verfahren zum Schutz einer Allradkupplung (3) eines zweiachsigen Kraftfahrzeugs mit kupplungsgesteuertem Allradantrieb und Automatikgetriebe, wobei der Allradantrieb eingerichtet ist, eine Primärachse (1) anzutreiben und eine Sekundärachse (2) wahlweise mittels der gesteuerten Allradkupplung (3) anzutreiben, mit den Schritten: - Erkennen (110) einer für die Allradkupplung (3) kritischen Festbremssituation mit Kupplungsschlupf in der Allradkupplung (3), wobei • sowohl Fahrpedal als auch die Bremse betätigt sind, • das Fahrzeug steht oder sich nur geringfügig in Fahrzeuglängsrichtung bewegt, • die Räder (11, 12) der Primärachse (1) durchdrehen und • ein Kupplungsschlupf an der Allradkupplung (3) auftritt, und - bei Erkennen einer für die Allradkupplung (3) kritischen Festbremssituation mit Kupplungsschlupf, Durchführen einer Schutzmaßnahme gegen eine thermische Überlast der Allradkupplung (3), indem • ein Wert für das Motormoment bestimmt wird, bei dem die Räder der Primärachse nicht mehr durchdrehen, und • das Motormoment auf den bestimmten Wert oder auf einen Wert mit kleinerem Betrag als den bestimmten Wert reduziert oder begrenzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Erkennen einer für die Allradkupplung kritischen Festbremssituation mit Kupplungsschlupf durch - Auswerten eines für die Fahrpedalstellung charakteristischen Fahrpedalsignals (18), - Auswerten eines für die Betätigung der Bremse charakteristischen Bremssignals (19), und - Auswerten eines für den Kupplungsschlupf der Allradkupplung charakteristischen Schlupfsignals erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Erkennen einer für die Allradkupplung kritischen Festbremssituation mit Kupplungsschlupf durch - Auswerten eines für die Fahrgeschwindigkeit charakteristischen Signals erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei für das Erkennen einer für die Allradkupplung kritischen Festbremssituation mit Kupplungsschlupf geprüft wird, ob ein kritischer thermischer Energieeintrag vorliegt, insbesondere ob die thermische Belastung der Allradkupplung in kritischer Weise zunimmt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zur Bestimmung des Motormoments ein Bremsmoment für eine oder beide Achsen (1, 2) bestimmt oder abgeschätzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorderachse (2) der Sekundärachse und die Hinterachse (1) der Primärachse entsprechen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Allradkupplung (3) eine Reiblamellenkupplung ist.
Steuergerät (9) mit einer Funktion zum Schutz einer Allradkupplung (3) eines zweiachsigen Kraftfahrzeugs mit kupplungsgesteuertem Allradantrieb und Automatikgetriebe, wobei der Allradantrieb eingerichtet ist, eine Primärachse (1) anzutreiben und eine Sekundärachse (2) wahlweise mittels der gesteuerten Allradkupplung (3) anzutreiben, umfassend: - Mittel zum Erkennen einer für die Allradkupplung kritischen Festbremssituation mit Kupplungsschlupf in der Allradkupplung (3), wobei • sowohl Fahrpedal als auch die Bremse betätigt sind, • das Fahrzeug steht oder sich nur geringfügig in Fahrzeuglängsrichtung bewegt, • die Räder (11, 12) der Primärachse (2) durchdrehen und • ein Kupplungsschlupf an der Allradkupplung (3) auftritt, und - Mittel zum Durchführen oder Auslösen einer Schutzmaßnahme gegen eine thermische Überlast der Allradkupplung (3) bei Erkennen einer für die Allradkupplung (3) kritischen Festbremssituation, die eingerichtet sind, • einen Wert für das Motormoment zu bestimmen, bei dem die Räder der Primärachse nicht mehr durchdrehen, und • das Motormoment auf den bestimmten Wert oder auf einen Wert mit kleinerem Betrag als den bestimmten Wert zu reduzieren oder zu begrenzen.