DE102022201363A1

DE102022201363A1 - System und verfahren zur steuerung der traktion von tandemachsen

Info

Publication number: DE102022201363A1
Application number: DE102022201363.8A
Authority: DE
Inventors: George A. Willford; Patrick F. Rose
Original assignee: Dana Heavy Vehicle Systems Group LLC
Current assignee: Dana Heavy Vehicle Systems Group LLC
Priority date: 2021-02-11
Filing date: 2022-02-10
Publication date: 2022-08-11
Also published as: CN114919403A; US11148529B1

Abstract

Es werden Verfahren und Systeme zur Verbesserung der Traktion und Steuerung einer Tandemachse beschrieben. In einem Beispiel sperrt eine Steuervorrichtung automatisch ein Zwischenachsdifferential, um die Traktion eines Fahrzeugs zu verbessern. Das Verfahren kann auch das automatische Sperren eines oder mehrerer Achsdifferentiale in Verbindung mit dem Sperren des Zwischenachsdifferentials umfassen.

Description

GEBIET DER TECHNIK
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein System und ein Verfahren zur Verbesserung der Traktion eines Systems von Tandemachsen. Das System und das Verfahren steuern automatisch das Sperren und Entsperren eines Zwischenachsdifferentials.
STAND DER TECHNIK UND ABRISS
Ein Fahrzeug kann mit Tandemachsen ausgestattet sein, um die Traktion zu verbessern. Die Tandemachsen können die Kontaktfläche zwischen den angetriebenen Rädern und dem Boden vergrößern, so dass ein größeres Drehmoment von einem Antriebsstrang übertragen werden kann, ohne dass es zu Radschlupf kommt. Die Kopplung der Hinterachse mit der Vorderachse eines Tandemachsfahrzeugs kann jedoch die Antriebsstrangverluste erhöhen und die Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs verringern. Daher kann es wünschenswert sein, eine Hinterachse eines Tandemachsfahrzeugs selektiv mit einer Vorderachse des Tandemachsfahrzeugs zu koppeln. Eine Möglichkeit, eine Hinterachse mit einer Vorderachse zu koppeln, besteht darin, einen manuellen Eingabebefehl von einem menschlichen Fahrer eines Fahrzeugs zu erhalten. Zum Beispiel kann der menschliche Fahrer einen Druckknopf betätigen, und der Druckknopf ermöglicht es, dass elektrischer Strom zu einem Solenoid oder einer anderen elektromechanischen Vorrichtung fließt, die ein Zwischenachsdifferential sperrt, so dass das Drehmoment von einem Motor oder einer elektrischen Maschine sowohl auf die Vorderachse als auch auf die Hinterachse eines Tandemachsfahrzeugs übertragen wird. Ein solches System kann zwar effektiv sein, aber sein Betrieb kann suboptimal sein, wenn der Fahrer die Schulung oder die empfohlenen Richtlinien nicht befolgt.
Die Erfinder haben die oben genannten Probleme erkannt und ein Verfahren zum Betreiben einer Tandemachse entwickelt, das Folgendes umfasst: Sperren eines Zwischenachsdifferentials durch eine Steuervorrichtung, um Drehmoment auf eine erste Achse und eine zweite Achse zu verteilen, wenn das Bremspedal nicht betätigt wird, wenn ein Anzeichen für den Schlupf eines Rades vorliegt und wenn die Drehzahldifferenz zwischen einer Ausgangsdrehzahl des Getriebes, multipliziert mit einem Übersetzungsverhältnis, und einer Raddrehzahl einen Schwellwert überschreitet.
Durch das Betreiben einer Zwischenachsdifferentialsperre in Abhängigkeit vom Radschlupf, einer Drehzahldifferenz und einer Drehzahldifferenz zwischen einer Ausgangsdrehzahl des Getriebes multipliziert mit einem Übersetzungsverhältnis und einer Raddrehzahl, die einen Schwellwert überschreitet, kann das technische Ergebnis eines automatischen Sperrens eines Zwischenachsdifferentials erzielt werden, die die Antriebsstrangverluste begrenzt und gleichzeitig die Traktion verbessert. Außerdem kann das automatische Sperren und Entsperren des Zwischenachsdifferentials den möglichen Verschleiß des Antriebsstrangs verringern.
Die vorliegende Beschreibung kann mehrere Vorteile bereitstellen. Insbesondere kann der Ansatz die Kontrolle über Tandemachsen verbessern.
Darüber hinaus kann der Ansatz den Energieverbrauch des Antriebsstrangs senken und gleichzeitig die Traktion des Fahrzeugs verbessern. Darüber hinaus kann dieser Ansatz die Möglichkeit einer Verschlechterung des Antriebsstrangs bei Traktionskontrollsituationen verringern.
Es versteht sich, dass der obige Abriss dafür vorgesehen ist, in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der ausführlichen Beschreibung näher beschrieben sind. Er soll nicht dazu dienen, wichtige oder essenzielle Merkmale des beanspruchten Gegenstands, dessen Schutzumfang durch die der ausführlichen Beschreibung folgenden Ansprüche eindeutig definiert wird, zu bezeichnen. Darüber hinaus ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Implementierungen beschränkt, die vorstehend oder in einem Teil dieser Offenbarung erwähnte Nachteile beheben.
Figurenliste
Die beigefügten Zeichnungen sind Bestandteil der Beschreibung. Die hierin beschriebenen Zeichnungen stellen Ausführungsformen des hier offenbarten Gegenstands dar und sollen ausgewählte Prinzipien und die Lehren der vorliegenden Offenbarung erläutern. Jedoch stellen die Zeichnungen nicht alle möglichen Implementierungen des hier offenbarten Gegenstands dar und sollen den Bereich der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise beschränken.

1 ist eine schematische Darstellung einer Antriebsstrangbaugruppe mit Steuerschaltkreisen;
2 und 3 zeigen Blockdiagramme von Beispielen für Tandemachsen-Steuerungssysteme;
4 und 5 zeigen ein Flussdiagramm eines Beispiels für ein Verfahren zur Steuerung einer Tandemachse; und
6 zeigt ein Beispiel für das Betreiben einer Tandemachse.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung bezieht sich auf Systeme und Verfahren zur automatischen Steuerung des Sperrens und Entsperrens von Differentialen einer Tandemachse. Der hier beschriebene Ansatz kann die Fahrzeugtraktion durch automatisches Sperren eines oder mehrerer Differentiale verbessern. Durch automatisches Entsperren der Differentiale können auch die Verluste im Antriebsstrang verringert werden. Darüber hinaus kann dieser Ansatz auch die Möglichkeit einer Verschlechterung des Antriebsstrangs verringern. Ein Beispiel für einen Antriebsstrang oder eine Kraftübertragungseinrichtung ist in 1 gezeigt. 2 und 3 zeigen Blockdiagramme von Beispielen für ein Steuersystem. 4 und 5 zeigen ein Flussdiagramm für ein Beispielverfahren zum Betreiben einer Tandemachse. 6 zeigt ein Beispiel für das Betreiben einer Tandemachse nach dem Verfahren der 4 und 5.
1 zeigt ein Beispiel für einen Fahrzeug-Antriebsstrang 199 dar, die in einem Fahrzeug 10 enthalten ist. Mechanische Verbindungen sind in 1 als durchgezogene Linien gezeigt, und elektrische Verbindungen sind als gestrichelte Linien gezeigt.
Das Fahrzeug 10 weist eine Vorderseite 110 und eine Rückseite 111 auf. Das Fahrzeug 10 weist vordere Räder 102 und hintere Räder 197 auf. In diesem Beispiel ist das Fahrzeug 10 mit einer Tandemachse 160 ausgestattet. Das Fahrzeug 10 umfasst eine Antriebsquelle 12, die die Tandemachse 160 selektiv mit Antriebskraft versorgen kann. Die Antriebsleistungsquelle 12 kann eine Verbrennungskraftmaschine (z.B. fremdgezündet oder Diesel) sein, oder die Antriebsleistungsquelle 12 kann alternativ dazu eine elektrische Maschine (z.B. ein Motor/Generator) oder eine Kombination davon sein. Die Antriebsquelle ist mechanisch mit dem Getriebe 14 gekoppelt, und das Getriebe 14 ist mechanisch mit der Tandemachse 160 verbunden. Die Antriebsleistungsquelle 12 kann mechanische Leistung an dem Getriebekasten 14 bereitstellen. Die Tandemachse 160 kann vom Getriebe 14 über die Getriebeausgangswelle 164, die die Antriebswelle 165 antreibt, mit mechanischer Leistung versorgt werden, so dass die mechanische Leistung auf die Hinterräder 197 übertragen werden kann.
Die Tandemachse 160 besteht aus einer Vorderachsbaugruppe 175 und einer Hinterachsbaugruppe 190. Die Vorderachsbaugruppe 175 kann ein Zwischenachsdifferential 171 enthalten, um die Kraft vom Getriebe 14 auf die Vorderachsbaugruppe 175 und die Hinterachsbaugruppe 190 zu verteilen. Das Zwischenachsdifferential 171 kann einen Sperrmechanismus 173 enthalten, der über ein elektromechanisches Stellglied 174 ein- und ausgeschaltet werden kann. Das Sperren des Zwischenachsdifferentials 171 bewirkt, dass die Vorderachsbaugruppe 175 mit einer Drehzahl angetrieben wird, die der Drehzahl entspricht, mit der die Hinterachsbaugruppe 190 angetrieben wird. Durch das Entsperren des Zwischenachsdifferentials 171 kann die Vorderachsbaugruppe 175 mit einer anderen Drehzahl angetrieben werden als die Hinterachsbaugruppe 190. Die Vorderachse 175 besteht ebenfalls aus zwei Halbwellen, darunter eine erste oder rechte Antriebswelle 175a und eine zweite oder linke Halbwelle 175b. Bei der Vorderachse 175 kann es sich um eine integrierte Achse handeln, zu der ein Vorderachsdifferential-Getriebesatz 170 gehört. Der Vorderachsdifferential-Getriebesatz 170 kann bei Straßen- und Kurvenfahrt des Fahrzeugs 10 geöffnet sein, so dass sich das rechte Vorderrad 197a mit einer anderen Drehzahl als das linke Vorderrad 197c drehen kann. Der Vorderachsdifferential-Getriebesatz 170 ermöglicht es dem Fahrzeug 10, sich zu drehen, ohne das rechte Vorderrad 197a oder das linke Vorderrad 197c zu schleifen. Die Vorderachse 175 umfasst auch einen Differentialsperrmechanismus 178 und einen elektromechanischen Differentialsperrantrieb 176. In einigen Beispielen kann die Vorderachse 175 jedoch keinen Differentialsperrmechanismus und keinen elektromechanischen Differentialsperrantrieb 176 enthalten. Der Differentialsperrmechanismus 178 kann aktiviert werden, um das Vorderachsdifferential 170 bei Radschlupf zu sperren, so dass sich das rechte Vorderrad 197a mit der gleichen Drehzahl wie das linke Vorderrad 197c drehen kann. Die Antriebswelle 172 koppelt das Zwischenachsdifferential 171 mechanisch mit der Hinterachsbaugruppe 190.
Die Hinterachse 190 umfasst zwei Achswellen, die eine erste oder rechte Achswelle 190a und eine zweite oder linke Achswelle 190b einschlie-ßen. Die Hinterachse 190 kann eine integrierte Achse sein, die einen Differentialzahnradsatz 191 aufweist. Der Differentialzahnradsatz 191 kann offen sein, wenn das Fahrzeug 10 auf Straßen fährt und Kurven bewältigt, so dass sich ein rechtes Hinterrad 197b mit einer anderen Drehzahl drehen kann als ein linkes Hinterrad 197d. Die Hinterachse 190 umfasst auch einen Differentialsperrmechanismus 198 und einen elektromechanischen Differentialsperrantrieb 196.
In einigen Beispielen kann die Hinterachse 190 jedoch keinen Differentialsperrmechanismus und einen elektromechanischen Differentialsperrantrieb 196 enthalten. Der Differentialsperrmechanismus 198 kann in Eingriff gebracht werden, um das Hinterachsdifferential 191 zu sperren, wenn Radschlupf vorliegt, so dass sich das rechte Hinterrad 197b mit derselben Drehzahl wie das linke Hinterrad 197d drehen kann.
In diesem Beispiel umfasst das Fahrzeug 10 eine Fahrzeugsteuervorrichtung 144. Die Steuervorrichtung 144 kann mit dem Armaturenbrett 130, der Antriebsquelle 12, dem Getriebe 14 und der Tandemachse 160 kommunizieren. Außerdem kann die Steuervorrichtung 144 mit anderen Steuervorrichtungen (nicht abgebildet) kommunizieren, sofern vorhanden. Die Steuervorrichtung 144 weist einen Nur-Lese-Speicher (ROM oder nicht-flüchtiger Speicher) 114, einen Arbeitsspeicher (RAM) 116, einen digitalen Prozessor oder eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 162 und Eingänge und Ausgänge (I/O) 118 (z.B. digitale Eingänge einschließlich von Zählern, Zeitnehmern und diskreten Eingängen, digitalen Ausgängen, analogen Eingängen und analogen Ausgängen) auf. Die Steuervorrichtung 144 kann Signale von Sensoren 154 empfangen und Steuersignalausgaben an Stellantrieben 156 bereitstellen. Zu den Sensoren 154 gehören unter anderem ein Positionssensor für den Differentialsperrmechanismus der Zwischenachse, ein Positionssensor für den Differentialsperrmechanismus der Vorderachse und ein Positionssensor für den Differentialsperrmechanismus der Hinterachse sowie ein Sensor für die Straßenneigung (z. B. ein Neigungsmesser). Die Stellantriebe 156 können unter anderem Drehmomentstellglieder für Antriebsleistungsquellen (z.B. Drosseln, Wechselrichter, Kraftstoffinjektoren usw.) aufweisen. Das vom Fahrer geforderte Drehmoment kann über das Antriebspedal 130 in die Steuervorrichtung 144 eingegeben werden. Die Position des Antriebspedals 130 kann durch den Antriebspedalsensor 131 ermittelt werden. Der menschliche Fahrer 132 kann das Antriebspedal betätigen und wieder loslassen, um der Steuervorrichtung 144 einen Drehmoment- oder Leistungsbedarf des Fahrers mitzuteilen. Das vom Fahrer geforderte Drehmoment kann über das Antriebspedal 130 in die Steuervorrichtung 144 eingegeben werden. Die Stellung des Bremspedals 150 kann vom Bremspedalsensor 154 erfasst werden. Der menschliche Fahrer 132 kann das Bremspedal betätigen und wieder loslassen, um der Steuervorrichtung 144 ein Bremsmoment oder eine Leistungsanforderung des Fahrers mitzuteilen. Die Reibungsbremsen 141 können je nach dem vom Fahrer geforderten Bremsmoment oder der geforderten Bremsleistung betätigt und gelöst werden. Die Radpositions-/Drehzahlsensoren 180a, 182a, 180b und 182b können Raddrehzahldaten an die Steuervorrichtung 144 liefern, um das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Radschlupf festzustellen.
Das Fahrzeug 10 kann auch ein Armaturenbrett 130 enthalten, mit dem der Fahrer des Fahrzeugs interagieren kann. Das Armaturenbrett 130 kann ein interaktives Wetter-Datenanzeige- und -Meldesystem 134 aufweisen, das Wettervoraussagedaten an die Steuereinrichtung 144 übermitteln kann. Das Armaturenbrett 130 kann ferner ein Anzeigesystem 132 aufweisen, das dafür ausgelegt ist, dem Fahrzeugführer Informationen anzuzeigen. Das Anzeigesystem 132 kann als nicht-beschränkendes Beispiel einen Touchscreen oder eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI), eine Anzeige umfassen, die den Fahrzeugführer in die Lage versetzt, grafische Informationen ebenso wie Eingangsbefehle zu betrachten. In manchen Beispielen kann das Anzeigesystem 132 über die Steuereinrichtung 144 drahtlos mit dem Internet (nicht gezeigt) verbunden sein. Somit kann der Fahrzeugführer in manchen Beispielen über das Anzeigesystem 132 mit einer Internetseite oder einer Software-Anwendung (App) und der Steuereinrichtung 144 kommunizieren.
Das Armaturenbrett 130 kann ferner eine Benutzerschnittstelle 136 aufweisen, über die der Fahrzeugführer den Betriebsstatus des Fahrzeugs anpassen kann. Genauer kann die Benutzerschnittstelle 136 dafür ausgelegt sein, den Betrieb der Fahrzeug-Antriebsstrangs (z.B. der Antriebsleistungsquelle 12) auf Basis einer Eingabe eines Benutzers zu initiieren und/oder zu beenden. Die Benutzerschnittstelle 136 kann es einem menschlichen Fahrzeugführer auch ermöglichen, den Differentialsperrmechanismus 173 für das Zwischenachsdifferential, den Differentialsperrmechanismus 178 für das Vorderachsdifferential und den Differentialsperrmechanismus 198 für das Hinterachsdifferential manuell zu sperren (z. B. einschalten) und zu entsperren (z. B. ausschalten). Verschiedene Beispiele der Benutzerschnittstelle 136 können Schnittstellen einschließen, die ein physisches Gerät, wie etwa einen aktiven Schlüssel, erfordern, der in die Benutzerschnittstelle 136 eingesteckt werden kann, um die Antriebsleistungsquelle 12 zu aktivieren und um das Fahrzeug 10 zu starten, oder der abgezogen werden kann, um die Antriebsleistungsquelle 12 abzuschalten und um das Fahrzeug abzustellen. Andere Beispiele können einen passiven Schlüssel einschließen, der kommunikationstechnisch mit der Benutzerschnittstelle 136 gekoppelt ist. Der passive Schlüssel kann als elektronischer Schlüsselanhänger oder als Smart Key konfiguriert sein, der nicht in die Schnittstelle 136 eingeführt oder daraus abgezogen werden muss, um die Antriebsleistungsquelle 12 zu betätigen. Noch andere Beispiele können außerdem oder optional eine Start/Stopp-Taste verwenden, die von dem Benutzer manuell gedrückt wird, um die Antriebsleistungsquelle 12 zu starten oder auszuschalten. Eine räumliche Ausrichtung des Fahrzeugs 10 wird über Achsen 138 angezeigt.
Die Lenkung des Fahrzeugs 10 kann eingestellt werden, um den Einschlagwinkel α des Fahrzeugs 10 zu verändern. In diesem Beispiel ist das rechte Vorderrad in einem geraden oder Null-Einschlagwinkel über die durchgezogenen Linien dargestellt, wie bei 142 angegeben. Das rechte Vorderrad ist ebenfalls im Einschlagwinkel α durch gestrichelte Linien dargestellt, wie bei 143 angegeben. Der Winkel α kann von der Mittellinie des rechten Rades bei einem Einschlagwinkel von Null 144 und der Mittellinie des rechten Rades bei einem Einschlagwinkel von α 145 gemessen werden.
Bezugnehmend auf 2 ist eine detaillierte Ansicht eines ersten Tandemachsen-Steuerungssystems 200 gezeigt. Die Tandemachse 160 setzt sich aus einer Vorderachse 175 und einer Hinterachse 190 zusammen. Die Tandemachse 160 umfasst auch ein Zwischenachsdifferential 171 und eine Antriebswelle 172, die die Hinterachse 190 mechanisch mit dem Zwischenachsdifferential 171 verbindet. Das Zwischenachsdifferential 171 ist ebenfalls mechanisch mit der Vorderachse 175 gekoppelt. Die Fahrzeugsteuervorrichtung 144, die Mensch-Maschine-Schnittstelle 136, die Antiblockiersystem-Steuervorrichtung 206 und die Fahrzeugaufhängungssteuervorrichtung 208 befinden sich außerhalb der Tandemachse 160.
In diesem Beispiel erfolgt die Steuerung der Stellglieder der Tandemachse 160 über die Fahrzeugsteuervorrichtung 144. Insbesondere kann die Fahrzeugsteuervorrichtung 144 automatisch Signale zum Ein- und Auskuppeln des Zwischenachsdifferentialsperrmechanismus 173, des Vorderachsdifferentialsperrmechanismus 178 und des Hinterachsdifferentialsperrmechanismus 198 liefern. Die Fahrzeugsteuervorrichtung 144 kann auch die Positionen des Zwischenachsdifferentialsperrmechanismus 173, des Vorderachsdifferentialsperrmechanismus 178 und des Hinterachsdifferentialsperrmechanismus 198 über Positionssensoren 178a, 173a und 198a empfangen, um deren Sperren (z. B. Einrücken) und Entsperren (z. B. Ausrücken) zu bestätigen. Die Steuervorrichtung 144 kann Raddrehzahlen von der Antiblockiersystem-Steuervorrichtung 206 empfangen.
Die Vorderachse 175 und die Hinterachse 190 können der Antiblockiersystem-Steuervorrichtung 206 linke und rechte Raddrehzahlen liefern. Darüber hinaus können die Vorderachse 175 und die Hinterachse 190 der Fahrzeugaufhängungssteuervorrichtung 208 die linke und rechte Raddrehzahl bereitstellen.
Ein menschlicher Fahrer kann den Zwischenachsdifferentialsperrmechanismus 173, den Vorderachsdifferentialsperrmechanismus 178 und den Hinterachsdifferentialsperrmechanismus 198 unter bestimmten Bedingungen über die Mensch-Maschine-Schnittstelle 136 manuell ein- oder ausschalten. Die Mensch-Maschine-Schnittstelle 136 kann die Anfrage des Menschen über das Controller Area Network (CAN) 204 an die Fahrzeugsteuervorrichtung 144 übermitteln. Der menschliche Fahrer kann auch ausgewählte Steuerparameter der Tandemachse über die Mensch-Maschine-Schnittstelle 136 einstellen.
3 zeigt eine detaillierte Ansicht eines zweiten Tandemachs-Steuersystems 300. In diesem Beispiel umfasst die Tandemachse 160 alle Komponenten, die auch die in 2 dargestellte Tandemachse umfasst. Außerdem umfasst die Tandemachse 160 eine Tandemachssteuervorrichtung 312. Die Tandemachssteuervorrichtung umfasst eine zentrale Verarbeitungseinheit 313, einen nicht-flüchtigen 314 (z. B. einen Nur-Lese-Speicher), einen Arbeitsspeicher 315 sowie Ein- und Ausgänge (z. B. digitale und analoge Ein- und Ausgänge) 316.
In diesem Beispiel erfolgt die Steuerung der Stellglieder der Tandemachse 160 über die Tandemachssteuervorrichtung 312. Die Tandemachssteuervorrichtung kann mit der Fahrzeugsteuervorrichtung 144 kommunizieren, um Tandemachsen-Anforderungen und Daten zu empfangen, die von einem Menschen über die Mensch-Maschine-Schnittstelle 304 über das Controller Area Network 204 eingegeben werden. Die Tandemachssteuervorrichtung 312 kann auch Raddrehzahlen von der Fahrzeugsteuervorrichtung 144 empfangen. Die Tandemachssteuervorrichtung 312 kann automatisch Signale zum Ein- und Ausschalten des Zwischenachsdifferentialsperrmechanismus 173, des Vorderachsdifferentialsperrmechanismus 178 und des Hinterachsdifferentialsperrmechanismus 198 liefern. Die Tandemachssteuervorrichtung 312 kann auch die Positionen des Zwischenachsdifferentialsperrmechanismus 173, des Vorderachsdifferentialsperrmechanismus 178 und des Hinterachsdifferentialsperrmechanismus 198 über Positionssensoren 178a, 173a und 198a empfangen, um deren Sperren (z.B. Einrücken) und Entsperren (z.B. Ausrücken) zu bestätigen.
Die Vorderachse 175 und die Hinterachse 190 können der Antiblockiersystem-Steuervorrichtung 206 linke und rechte Raddrehzahlen liefern. Darüber hinaus können die Vorderachse 175 und die Hinterachse 190 der Fahrzeugaufhängungssteuervorrichtung 208 die linke und rechte Raddrehzahl bereitstellen.
Wie bereits beschrieben, kann ein menschlicher Fahrer den Zwischenachsdifferentialsperrmechanismus 173, den Vorderachsdifferentialsperrmechanismus 178 und den Hinterachsdifferentialsperrmechanismus 198 unter bestimmten Bedingungen über die Mensch-Maschine-Schnittstelle 136 manuell ein- oder ausschalten. Die Mensch-Maschine-Schnittstelle 136 kann die Anfrage des Menschen über das Controller Area Network (CAN) 204 an die Fahrzeugsteuervorrichtung 144 übermitteln. Der menschliche Fahrer kann auch ausgewählte Steuerparameter der Tandemachse über die Mensch-Maschine-Schnittstelle 136 einstellen.
Auf diese Weise kann das System von 3 anders aufgeteilt werden als das System von 2. Das System von 3 kann die Rechenlast der Fahrzeugsteuervorrichtung 144 verringern. Die Kosten für das System in 3 können jedoch aufgrund der Einbeziehung einer zweiten Steuervorrichtung höher sein.
Das System der 1-2C sieht ein System zum Betreiben einer Tandemachse vor, das Folgendes umfasst: eine erste Achse, die ein erstes Differential enthält; eine zweite Achse, die ein zweites Differential enthält; ein Zwischenachsdifferential, das so konfiguriert ist, dass es ein Drehmoment an die erste Achse und die zweite Achse liefert, wobei das Zwischenachsdifferential einen Differentialsperrmechanismus enthält; und eine Steuervorrichtung, die ausführbare Befehle enthält, die die Steuervorrichtung veranlassen, das Zwischenachsdifferential zu sperren, um ein Drehmoment an die erste Achse und die zweite Achse zu verteilen, und zwar in Reaktion auf ein nicht betätigtes Bremspedal, ein Anzeichen für den Schlupf eines Rades und eine Drehzahldifferenz zwischen einer Ausgangsdrehzahl des Getriebes, multipliziert mit einem Übersetzungsverhältnis, und einer Raddrehzahl, die einen Schwellwert überschreitet. Das System umfasst außerdem zusätzliche Anweisungen zum Sperren des ersten Differentials, wenn die Drehzahldifferenz zwischen einem linken Rad der ersten Achse und einem rechten Rad der ersten Achse größer ist als ein erster Schwellwert, die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner ist als ein zweiter Schwellwert und der Einschlagwinkel kleiner ist als ein dritter Schwellwert. Das System enthält außerdem zusätzliche Anweisungen zum Entsperren des ersten Differentials, wenn der Einschlagwinkel größer als der dritte Schwellwert ist. Das System enthält außerdem zusätzliche Anweisungen, um das erste Differential zu entsperren, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit größer als der zweite Schwellwert ist. Das System enthält außerdem zusätzliche Anweisungen zum Entsperren des ersten Differentials in Abhängigkeit von der Dauer der Sperrung des ersten Differentials. Das System enthält außerdem zusätzliche Anweisungen zum Entsperren des Zwischenachsdifferentials eine bestimmte Zeit nach dem letzten Sperren des Zwischenachsdifferentials. Das System umfasst außerdem zusätzliche Anweisungen zum Entsperren des Zwischenachsdifferentials als Reaktion auf die Betätigung der Bremse.
In den 4 und 5 ist ein Beispiel für ein Verfahren zur automatischen Steuerung des Betriebs einer Tandemachse dargestellt. Zumindest Teile der Verfahren in 4 und 5 können über einen Controller in Zusammenarbeit mit dem System der 1-3 durchgeführt werden. In einigen Beispielen können zumindest Teile der in den 4 und 5 dargestellten Verfahren als ausführbare Anweisungen in den nicht-flüchtigen Speicher einer Steuervorrichtung, wie in den 1-3 dargestellt, aufgenommen werden. Außerdem können manche Teile des Verfahrens durch die Steuervorrichtung durchgeführt werden, die physische Betriebszustände von Vorrichtungen und Stellantrieben transformiert. Das Verfahren der 4 und 5 kann durchgeführt werden, wenn ein Fahrzeug in Betrieb ist und auf der Straße oder im Gelände fährt.
Bei 402 beurteilt das Verfahren 400, ob das Bremspedal des Fahrzeugs deaktiviert oder nicht betätigt ist. Wenn dem so ist, ist die Antwort ja, und das Verfahren 400 fährt mit 404 fort. Andernfalls ist die Antwort nein und das Verfahren 400 geht zu 403 weiter. Das Verfahren 400 kann mit Hilfe eines Bremspedalstellungssensors feststellen, ob das Bremspedal des Fahrzeugs betätigt ist. Das Verfahren 400 kann die Position des Bremspedals auswerten und die Achs- und Zwischenachsdifferentiale in Abhängigkeit von der Bremspedalposition entsperren, so dass das Antiblockiersystem beim Bremsen des Fahrzeugs effektiver arbeiten kann.
Bei 403 hebt das Verfahren 400 die Sperre des Zwischenachsdifferentials und aller Achsdifferentiale auf, die gegenwärtig gesperrt sind. Das Zwischenachsdifferential und die Achsdifferentiale können entsperrt werden, um die Bremsleistung zu verbessern und die Verluste im Antriebsstrang zu verringern. Das Verfahren 400 fährt mit dem Ende fort.
Bei 404 beurteilt das Verfahren 400, ob ein Schlupf des linken Vorderrads oder des rechten Vorderrads vorliegt, und ob ein Differential der Drehzahldifferenz zwischen der Ausgangsdrehzahl des Getriebes, multipliziert mit dem Übersetzungsverhältnis der Achse, und der Drehzahl eines Rades der Vorderachse größer ist als ein Schwellwert. Dieser Zustand kann beurteilt werden, wenn das Zwischenachsdifferential entsperrt ist. Verfahren 400 kann mit 406 fortgesetzt werden, wenn sich das Zwischenachsdifferential bereits in einem gesperrten Zustand befindet. Die Bedingung kann wie folgt ausgedrückt werden:

Wenn ((slipFL ODER slipFR) UND ((((Trns_speed*FDR) - speedFL) > thres1) ODER (((Trns_speed*FDR) - speedFR) > thres1)))

Radschlupf ist eine Relativbewegung zwischen dem Reifen eines Rades und der Oberfläche, auf der der Reifen abrollt, und Radschlupf kann auftreten, wenn die Drehzahl eines Rades größer oder kleiner ist als die Drehzahl des Rades beim freien Rollen. So kann das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Radschlupf durch den Vergleich der Drehzahl eines Rades mit der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs, zu dem das Rad gehört, festgestellt werden. Die Fahrzeuggeschwindigkeit kann anhand der nicht durchdrehenden Räder und die Raddrehzahlen können anhand der Raddrehzahlsensoren ermittelt werden. Eine Drehzahldifferenz zwischen der Drehzahl der Ausgangswelle eines Getriebes, multipliziert mit dem Übersetzungsverhältnis der Achse, und der Drehzahl eines Rades kann auf einen Traktionsverlust hindeuten. Verliert beispielsweise das rechte Rad einer Achse die Traktion, während das Differential der Achse entsperrt ist, kann die Drehzahl des rechten Rades steigen, während die Drehzahl des linken Rades konstant bleibt oder sinkt. Dies geschieht, weil das Achsdifferential die Drehmomentabgabe zwischen dem rechten und dem linken Rad ausgleicht und das Drehmoment, das über das schlupfende Rad übertragen wird, reduziert wird, wodurch das Drehmoment, das an das nicht schlupfende Rad abgegeben wird, verringert wird. Dementsprechend kann die Drehzahl des nicht durchdrehenden Rades reduziert werden, was zu einer Drehzahldifferenz zwischen der mit dem Übersetzungsverhältnis multiplizierten Drehzahl der Getriebeausgangswelle und der Drehzahl des nicht durchdrehenden Rades führen kann. Wenn das Verfahren 400 feststellt, dass am linken Vorderrad Schlupf oder am rechten Vorderrad Schlupf vorhanden ist und dass eine Drehzahldifferenz zwischen der Ausgangsdrehzahl des Getriebes, multipliziert mit dem Übersetzungsverhältnis der Achse, und der Drehzahl eines Rades der Vorderachse größer ist als ein Schwellwert, dann ist die Antwort ja, und das Verfahren 400 geht weiter zu 406. Wenn das Verfahren 400 nicht feststellt, dass am linken Vorderrad Schlupf oder am rechten Vorderrad Schlupf vorhanden ist, und nicht feststellt, dass eine Drehzahldifferenz zwischen der Ausgangsdrehzahl des Getriebes multipliziert mit der Getriebeübersetzung der Achse und der Drehzahl eines Rades der Vorderachse größer ist als ein Schwellwert, ist die Antwort nein, und das Verfahren 400 fährt mit 405 fort.
Bei 405 entsperrt das Verfahren 400 das Zwischenachsdifferential. Das Zwischenachsdifferential kann entsperrt werden, um die Bremsleistung zu verbessern und die Verluste im Antriebsstrang zu verringern. Das Verfahren 400 fährt mit 408 fort.
Bei 406 schaltet das Verfahren 400 die Zwischenachsdifferentialsperre ein und sperrt sie, so dass sich die Eingänge zum Vorderachsdifferential und zum Hinterachsdifferential der Tandemachse mit dergleichen Drehzahl drehen. Das Verfahren 400 fährt mit 408 fort.
Bei 408 beurteilt das Verfahren 400, ob eine oder mehrere Achsdifferentialsperren vorhanden sind. Das Verfahren 400 kann anhand der im Speicher der Steuervorrichtung gespeicherten Werte der Fahrzeugkonfigurationen feststellen, ob Achsdifferentialsperren vorhanden sind. Alternativ kann die Tandemachse eine Eingabe an die Steuervorrichtung liefern, die anzeigt, ob eine oder mehrere Achsdifferentialsperren in der Tandemachse vorhanden sind oder nicht. Wenn das Verfahren 400 feststellt, dass eine oder mehrere Achsdifferentialsperren vorhanden sind, ist die Antwort ja, und das Verfahren 400 fährt mit 410 fort. Andernfalls ist die Antwort nein und das Verfahren 400 fährt mit 422 fort.
Bei 422 beurteilt das Verfahren 400, ob das Zwischenachsdifferential länger als ein vorgegebener Schwellwert (z. B. 10 Minuten) gesperrt war. In einem Beispiel wird ein Timer zu einem Zeitpunkt gestartet, zu dem das Zwischenachsdifferential zuletzt gesperrt wurde. Der Timerwert erhöht sich, solange das Zwischenachsdifferential gesperrt ist. Wenn das Verfahren 400 feststellt, dass das Zwischenachsdifferential länger als die vorgegebene Zeit gesperrt war, ist die Antwort ja, und das Verfahren 400 fährt mit 424 fort. Wenn das Verfahren 400 feststellt, dass das Zwischenachsdifferential nicht länger als die vorgegebene Zeit gesperrt war, ist die Antwort nein, und das Verfahren 400 kehrt zu 402 zurück.
Bei 424 entsperrt das Verfahren 400 das Zwischenachsdifferential. Durch das Entsperren des Differentials können sich die Abtriebswellen des Zwischenachsdifferentials mit unterschiedlichen Drehzahlen drehen, wodurch ein Durchdrehen der Räder beim Wenden eines Fahrzeugs mit Tandemachse vermieden wird. Das Verfahren 400 kehrt zu 402 zurück.
Bei 410 beurteilt das Verfahren 400, ob Schlupf am linken oder rechten Rad vorhanden ist und ob ein absoluter Wert einer Drehzahldifferenz zwischen dem linken und dem rechten Rad einer Achse größer als ein Schwellwert ist. Dieser Zustand kann festgestellt werden, wenn eines oder mehrere der Achsdifferentiale entsperrt sind. Das Verfahren 400 kann mit 412 fortgesetzt werden, wenn sich das Achsdifferential bereits in einem gesperrten Zustand befindet. Die Bedingung kann wie folgt ausgedrückt werden: $Wenn ((slipFL ODER slipFR) UND (| speedFL - speedFR |) > thres 2))$
wobei thres2 eine zweite Schwellwert-Raddrehzahl ist und die anderen Variablen wie zuvor beschrieben sind. Wenn das Verfahren 400 feststellt, dass am linken oder rechten Rad Schlupf vorhanden ist, und wenn ein absoluter Wert einer Drehzahldifferenz zwischen dem linken und dem rechten Rad einer Achse größer als der zweite Schwellwert ist, ist die Antwort ja, und das Verfahren 400 fährt mit 412 fort. Stellt das Verfahren 400 fest, dass kein Radschlupf vorliegt und die Drehzahldifferenz nicht größer als der zweite Schwellwert ist, kann das Verfahren 400 mit 416 fortfahren.
Die Schritte 410-420 können für jede Achse durchgeführt werden. Insbesondere können die Schritte 410-420 für die Vorderachse der Tandemachse durchgeführt werden. Ferner können die Schritte 410-20 für die Hinterachse der Tandemachse durchgeführt werden. So können die Differentiale der Vorder- und Hinterachse unabhängig voneinander gesperrt werden. Werden Radschlupf und Raddrehzahldifferenz an einer Achse ermittelt, können alternativ sowohl das Vorder- als auch das Hinterachsdifferential gesperrt werden.
Bei 416 entsperrt das Verfahren 400 das Achsdifferential. In einigen Beispielen, bei denen beide Achsen mit Differentialsperren ausgestattet sind, können beide Achsdifferentiale entsperrt werden. Das Verfahren 400 fährt mit 422 fort.
Bei 412 beurteilt das Verfahren 400, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit unter einem Raddrehzahlwert (z. B. 25 Meilen/Stunde) und der Einschlagwinkel des Fahrzeugs unter einem Schwellwert für den Einschlagwinkel (z. B. ± 10 Grad) liegt und die Straßenneigung größer oder gleich einem Schwellwert für die Straßenneigung (z. B. Null) ist. Diese bedingte Anforderung kann wie folgt ausgedrückt werden: $Wenn ((Vs < thres 3) UND (α < thres 4) UND (RG = > thres 5))$
wobei Vs die Raddrehzahl, thres3 ein Schwellwert für die Raddrehzahl (z. B. 25 Meilen/Stunde), α der Einschlagwinkel des Fahrzeugs, thres4 ein Schwellwert für den Einschlagwinkel, RG die Straßenneigung und thres5 ein Schwellwert für die Straßenneigung ist. Wenn das Verfahren 400 feststellt, dass die Raddrehzahl des Fahrzeugs unter einem Schwellwert liegt, der Einschlagwinkel des Fahrzeugs unter einem Schwellwert liegt und die Straßenneigung größer oder gleich einem Schwellwert ist, ist die Antwort ja, und das Verfahren 400 fährt mit 414 fort. Andernfalls ist die Antwort nein und das Verfahren 400 geht zu 416 weiter.
Bei 414 sperrt das Verfahren 400 das Achsdifferential, bei dem Radschlupf und eine Drehzahldifferenz zwischen einem linken und einem rechten Rad auftritt. In einigen Beispielen kann das Verfahren 400 die Differentiale beider Achsen sperren, wenn die Bedingungen zum Sperren eines Differentials einer Achse erfüllt sind. Das Verfahren 400 fährt mit 418 fort.
Bei 418 beurteilt das Verfahren 400, ob eines der Achsdifferentiale länger als ein vorgegebener Schwellwert (z. B. 10 Minuten) gesperrt war. In einem Beispiel wird ein Timer zu einem Zeitpunkt gestartet, zu dem das Achsdifferential zuletzt gesperrt wurde. Der Timerwert erhöht sich, solange die Achsdifferentialsperre gesperrt ist. Wenn das Verfahren 400 feststellt, dass die Achsdifferentialsperre länger als die vorgegebene Zeit gesperrt war, ist die Antwort ja, und das Verfahren 400 fährt mit 420 fort. Wenn das Verfahren 400 feststellt, dass das Achsdifferential nicht länger als die vorgegebene Zeit gesperrt war, lautet die Antwort nein, und das Verfahren 400 fährt mit 422 fort.
Bei 420 entsperrt das Verfahren 400 das Achsdifferential. Durch das Entsperren des Achsdifferentials können sich die Achswellen mit unterschiedlichen Drehzahlen drehen, wodurch das Schleifen eines Rades beim Wenden eines Fahrzeugs mit Tandemachse vermieden wird. In einigen Beispielen kann das Verfahren 400 die Achsdifferentiale sowohl der Vorder- als auch der Hinterachse der Tandemachse entsperren. Das Verfahren 400 fährt mit 422 fort.
Auf diese Weise kann ein Zwischenachsdifferential automatisch gesteuert werden, um die Traktion zu verbessern und das Zwischenachsdifferential zur Energieeinsparung zu entsperren. Außerdem können die Achsdifferentiale einer Tandemachse selektiv gesperrt und entsperrt werden, um die Traktion zu verbessern und Energie zu sparen. Ein solches Verfahren kann die Kontrolle über das Fahrzeug verbessern und die Belastung für den Fahrzeugführer verringern.
So sieht das Verfahren der 4 und 5 ein Verfahren zum Betreiben einer Tandemachse vor, das Folgendes umfasst: Sperren eines Zwischenachsdifferentials über eine Steuervorrichtung, um das Drehmoment auf eine erste Achse und eine zweite Achse zu verteilen, wenn das Bremspedal nicht betätigt wird, wenn ein Anzeichen für den Schlupf eines Rades vorliegt und wenn die Drehzahldifferenz zwischen einer Ausgangsdrehzahl des Getriebes multipliziert mit einem Übersetzungsverhältnis und einer Raddrehzahl einen Schwellwert überschreitet. Das Verfahren beinhaltet, dass die Steuervorrichtung eine Achssteuervorrichtung ist, das mit einer Fahrzeugsteuervorrichtung kommuniziert. Das Verfahren umfasst ferner das Entsperren des Zwischenachsdifferentials eine vorgegebene Zeitspanne nach dem letzten Sperren des Zwischenachsdifferentials. Das Verfahren umfasst ferner das Entsperren des Zwischenachsdifferentials als Reaktion auf die Betätigung der Bremse. Das Verfahren beinhaltet, dass die Steuervorrichtung eine Fahrzeugsteuervorrichtung ist. Das Verfahren beinhaltet, dass die Drehzahldifferenz mehr als fünf Umdrehungen pro Minute beträgt. Das Verfahren beinhaltet, dass das Übersetzungsverhältnis das Übersetzungsverhältnis der ersten Achse ist.
Das Verfahren der 4 und 5 sieht auch ein Verfahren zum Betreiben einer Tandemachse vor, das Folgendes umfasst: Sperren eines Zwischenachsdifferentials über eine Steuervorrichtung, um das Drehmoment auf eine erste Achse und eine zweite Achse zu verteilen, wenn das Bremspedal nicht betätigt wird, ein Anzeichen für den Schlupf eines Rades vorliegt und wenn die Drehzahldifferenz zwischen einer Ausgangsdrehzahl des Getriebes, multipliziert mit einem Übersetzungsverhältnis, und einer Raddrehzahl einen Drehzahlschwellwert überschreitet; und Sperren eines Differentials der ersten Achse über den Regler, wenn die Drehzahldifferenz zwischen einem linken Rad der ersten Achse und einem rechten Rad der ersten Achse größer als ein erster Schwellwert ist, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als ein zweiter Schwellwert ist und wenn der Einschlagwinkel kleiner als ein dritter Schwellwert ist. Das Verfahren umfasst, dass die erste Achse eine Vorderachse einer Tandemachse ist. Das Verfahren umfasst, dass die erste Achse eine Hinterachse der Tandemachse ist. Das Verfahren umfasst ferner das Entsperren des Differentials der ersten Achse, wenn der Einschlagwinkel größer als der dritte Schwellwert ist. Das Verfahren umfasst ferner das Entsperren des Differentials der ersten Achse, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit über dem zweiten Schwellwert liegt. Das Verfahren umfasst ferner das Entsperren des Differentials der ersten Achse in Abhängigkeit von der Zeit, die das Differential der ersten Achse gesperrt ist.
Es ist zu beachten, dass die hierin enthaltenen Beispielroutinen zur Steuerung und Schätzung mit verschiedenen Antriebsstrang- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hierin offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Befehle in einem nicht-flüchtigen Speicher gespeichert werden und können von dem Steuersystem, das die Steuervorrichtung enthält, in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Stellantrieben und anderer Motor-Hardware ausgeführt werden. Ferner können Teile der Verfahren physische Handlungen sein, die in der realen Welt vorgenommen werden, um einen Zustand einer Vorrichtung zu ändern. Die hier beschriebenen spezifischen Routinen können eine oder mehrere beliebige Verarbeitungsstrategien darstellen, wie z. B. ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und ähnliches. So können verschiedene dargestellte Aktionen, Vorgänge und/oder Funktionen in der dargestellten Reihenfolge, parallel oder in manchen Fällen auch gar nicht ausgeführt werden. Auch die Reihenfolge der Verarbeitung ist nicht unbedingt erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen Beispiele zu erreichen, sondern dient nur der besseren Veranschaulichung und Beschreibung. Abhängig von der jeweiligen verwendeten Strategie kann bzw. können eine oder mehrere von den dargestellten Handlungen, Operationen und/oder Funktionen wiederholt durchgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Handlungen, Operationen und/oder Funktionen einen Code darstellen, der in einem nicht-flüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in den Fahrzeugsteuersystem programmiert ist, wobei die beschriebenen Handlungen durch Abarbeiten der Befehle in einem System, das die verschiedenen Motor-Hardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuereinrichtung aufweist, ausgeführt werden. Einer oder mehrere der hier beschriebenen Verfahrensschritte können auf Wunsch auch weggelassen werden.
In 6 ist ein voraussichtliches Beispiel für das Betreiben einer Tandemachse dargestellt. Die Sequenz von 6 kann über das System von 1-3 in Zusammenwirken mit dem Verfahren von 4 und 5 bereitgestellt werden.
Das erste Diagramm von oben in 6 ist ein Diagramm des Schlupfes des rechten Vorderrades in Abhängigkeit von der Zeit. Die vertikale Achse stellt den Radschlupf dar, und der Radschlupf nimmt in Richtung des Pfeils der vertikalen Achse zu. Die horizontale Achse stellt die Zeit dar, und die Zeit nimmt von der linken Seite der Figur zur rechten Seite der Figur zu. Die horizontale Linie 652 stellt einen Schwellwert für den Schlupf dar. Schlupf wird angezeigt, wenn der Schlupfwert den Schwellwert 652 überschreitet. Kurve 600 stellt den Schlupf für das rechte Vorderrad einer Tandemachse dar.
Das zweite Diagramm von oben in 6 ist ein Diagramm des Schlupfes des linken Vorderrades in Abhängigkeit von der Zeit. Die vertikale Achse stellt den Radschlupf dar, und der Radschlupf nimmt in Richtung des Pfeils der vertikalen Achse zu. Die horizontale Achse stellt die Zeit dar, und die Zeit nimmt von der linken Seite der Figur zur rechten Seite der Figur zu. Die horizontale Linie 654 stellt einen Schwellwert für den Schlupf dar. Schlupf wird angezeigt, wenn der Schlupfwert den Schwellwert 654 überschreitet. Kurve 602 stellt den Schlupfbetrag für das linke Vorderrad einer Tandemachse dar.
Das dritte Diagramm von oben in 6 ist ein Diagramm des Schlupfes des rechten Hinterrades in Abhängigkeit von der Zeit. Die vertikale Achse stellt den Radschlupf dar, und der Radschlupf nimmt in Richtung des Pfeils der vertikalen Achse zu. Die horizontale Achse stellt die Zeit dar, und die Zeit nimmt von der linken Seite der Figur zur rechten Seite der Figur zu. Die horizontale Linie 656 stellt einen Schwellwert für den Schlupf dar. Schlupf wird angezeigt, wenn der Schlupfwert den Schwellwert 656 überschreitet. Kurve 604 stellt den Schlupfbetrag für das rechte Hinterrad einer Tandemachse dar.
Das vierte Diagramm von oben in 6 ist ein Diagramm des Schlupfes des linken Hinterrades in Abhängigkeit von der Zeit. Die vertikale Achse stellt den Radschlupf dar, und der Radschlupf nimmt in Richtung des Pfeils der vertikalen Achse zu. Die horizontale Achse stellt die Zeit dar, und die Zeit nimmt von der linken Seite der Figur zur rechten Seite der Figur zu. Die horizontale Linie 658 stellt einen Schwellwert für den Schlupf dar. Schlupf wird angezeigt, wenn der Schlupfwert den Schwellwert 658 überschreitet. Kurve 606 stellt den Schlupfbetrag für das linke Hinterrad einer Tandemachse dar.
Das fünfte Diagramm von oben in 6 ist ein Diagramm des Sperrzustands des Zwischenachsdifferentials (IAD) über der Zeit. Die vertikale Achse stellt den IAD-Sperrzustand dar. Die horizontale Achse stellt die Zeit dar, und die Zeit nimmt von der linken Seite der Figur zur rechten Seite der Figur zu. Das IAD ist entsperrt, wenn sich die Kurve 608 auf einem Niveau nahe der horizontalen Achse (UL) befindet. Das IAD ist gesperrt, wenn sich die Kurve 608 in der Nähe des vertikalen Achsenpfeils (L) befindet. Kurve 608 stellt den Betriebszustand des IAD dar.
Das sechste Diagramm von oben in 6 zeigt den Vorderachsdifferential-Sperrzustand in Abhängigkeit von der Zeit. Die vertikale Achse stellt den Sperrzustand der vorderen Differentialsperre dar. Die horizontale Achse stellt die Zeit dar, und die Zeit nimmt von der linken Seite der Figur zur rechten Seite der Figur zu. Das vordere Differential ist entsperrt, wenn sich die Kurve 610 in der Nähe der horizontalen Achse (UL) befindet. Das vordere Differential ist gesperrt, wenn sich die Kurve 610 in der Nähe des vertikalen Achsenpfeils (L) befindet. Kurve 610 stellt den Betriebszustand des vorderen Differentials dar.
Das siebte Diagramm von oben in 6 ist ein Diagramm einer Drehzahldifferenz zwischen der Drehzahl einer Getriebeausgangswelle multipliziert mit einem Achsübersetzungsverhältnis und der Raddrehzahl einer Achse (z. B. der Vorderachse) in Abhängigkeit von der Zeit. Die vertikale Achse stellt die Drehzahldifferenz zwischen der Drehzahl einer Getriebeabtriebswelle, multipliziert mit einer Achsübersetzung, und der Raddrehzahl dar. Die horizontale Achse stellt die Zeit dar, und die Zeit nimmt von der linken Seite der Figur zur rechten Seite der Figur zu. Die horizontale Linie 660 stellt einen Drehzahldifferenz-Schwellwert zwischen der Getriebeausgangswelle, multipliziert mit der Achsübersetzung, und der Raddrehzahl einer Achse dar. Die Kurve 612 stellt die Drehzahldifferenz zwischen der Drehzahl einer Getriebeausgangswelle, multipliziert mit einer Achsübersetzung, und der Raddrehzahl einer Achse dar.
Das achte Diagramm von oben in 6 ist ein Diagramm der Fahrzeuggeschwindigkeit über der Zeit. Die vertikale Achse stellt die Fahrzeuggeschwindigkeit dar, und die Fahrzeuggeschwindigkeit nimmt in Richtung des Pfeils der vertikalen Achse zu. Die horizontale Achse stellt die Zeit dar, und die Zeit nimmt von der linken Seite der Figur zur rechten Seite der Figur zu. Die horizontale Linie 662 stellt einen Schwellwert für die Fahrzeuggeschwindigkeit dar. Die Kurve 614 stellt die Fahrzeuggeschwindigkeit dar.
Das neunte Diagramm von oben in 6 ist ein Diagramm des Einschlagwinkels des Fahrzeugs über der Zeit. Die vertikale Achse stellt den Einschlagwinkel des Fahrzeugs dar, und der Einschlagwinkel des Fahrzeugs nimmt in Richtung des Pfeils der vertikalen Achse zu. Die horizontale Achse stellt die Zeit dar, und die Zeit nimmt von der linken Seite der Figur zur rechten Seite der Figur zu. Die horizontale Linie 664 stellt einen Schwellwert für den Einschlagwinkel des Fahrzeugs dar. Kurve 616 stellt den Einschlagwinkel des Fahrzeugs dar.
Das zehnte Bild von oben in 6 ist ein Diagramm der Straßenneigung über der Zeit. Die vertikale Achse stellt die Straßenneigung dar, und die Straßenneigung nimmt in Richtung des Pfeils der vertikalen Achse zu. Die horizontale Achse stellt die Zeit dar, und die Zeit nimmt von der linken Seite der Figur zur rechten Seite der Figur zu. Die horizontale Linie 666 stellt einen Schwellwert für die Straßenneigung dar. Kurve 618 stellt die Fahrbahnneigung der Straße dar, auf der das Fahrzeug fährt.
Zum Zeitpunkt t0 sind der IAD und das Achsdifferential entsperrt. Es gibt keinen Radschlupf und die Drehzahldifferenz zwischen der mit der Achsübersetzung multiplizierten Getriebeabtriebsdrehzahl und der Raddrehzahl ist Null. Die Fahrzeuggeschwindigkeit ist niedriger. Der Einschlagwinkel des Fahrzeugs ist Null und die Straßenneigung ist Null.
Zum Zeitpunkt t1 überschreitet der Schlupf des rechten Vorderrads den Schwellwert 652, so dass der Schlupf des rechten Vorderrads angezeigt wird. Das linke Vorderrad, das linke Hinterrad und das rechte Hinterrad haben keinen Schlupf. Die Drehzahldifferenz zwischen der mit der Achsübersetzung multiplizierten Getriebeabtriebsdrehzahl und der Raddrehzahl liegt über dem Schwellwert 660. Die Fahrzeuggeschwindigkeit nimmt zu und das Fahrzeug wendet nicht. Das Gefälle der Straße bleibt gleich Null.
Zum Zeitpunkt t2 ist der IAD gesperrt und das Vorderachsdifferential ist ebenfalls gesperrt. In einigen Beispielen kann auch das Hinterachsdifferential gesperrt werden. Der Schlupf des rechten Vorderrads nimmt ab, wenn das IAD und das Achsdifferential gesperrt sind. Die Räder vorne links, hinten links und hinten rechts rutschen nicht. Die Drehzahldifferenz zwischen der mit der Achsübersetzung multiplizierten Getriebeabtriebsdrehzahl und der Raddrehzahl beginnt sich zu verringern. Der Einschlagwinkel des Fahrzeugs ist Null und die Straßenneigung ist Null.
Zum Zeitpunkt t3 hat der Einschlagwinkel des Fahrzeugs den Schwellwert 664 überschritten. Daher ist das vordere Differential entsperrt. Das Entsperren des vorderen Differentials ermöglicht es den Vorderrädern, der Kurve zu folgen, ohne dass eines der Vorderräder mitschleift. Das IAD bleibt gesperrt und an keinem Fahrzeugrad wird Schlupf angezeigt. Die Drehzahldifferenz zwischen der mit der Achsübersetzung multiplizierten Drehzahl der Getriebeabtriebswelle und der Raddrehzahl ist Null. Die Fahrzeuggeschwindigkeit nimmt weiter zu. Das Gefälle der Straße ist gleich Null.
Zwischen dem Zeitpunkt t3 und dem Zeitpunkt t4 wird der Einschlagwinkel des Fahrzeugs auf Null reduziert, und das vordere Differential bleibt entsperrt. Das IAD bleibt gesperrt und die Raddrehzahl wird nicht angezeigt. Die Drehzahldifferenz zwischen der mit der Achsübersetzung multiplizierten Drehzahl der Getriebeabtriebswelle und der Raddrehzahl ist Null. Die Fahrzeuggeschwindigkeit nimmt weiter zu, und die Straßenneigung bleibt unverändert.
Zum Zeitpunkt t4 steigt der Schlupf des rechten Vorderrads wieder auf einen Wert, der den Schwellwert 652 überschreitet, so dass der Schlupf des rechten Vorderrads angezeigt wird. Das linke Vorderrad, das linke Hinterrad und das rechte Hinterrad haben keinen Schlupf. Die Drehzahldifferenz zwischen der mit der Achsübersetzung multiplizierten Getriebeabtriebsdrehzahl und der Raddrehzahl überschreitet zum zweiten Mal den Schwellwert 660. Die Fahrzeuggeschwindigkeit nimmt zu und das Fahrzeug wendet nicht. Die IAD bleibt gesperrt und die Straßenneigung ist gleich null.
Zum Zeitpunkt t5 wird das Vorderachsdifferential ein zweites Mal gesperrt. In einigen Beispielen kann auch das Hinterachsdifferential gesperrt werden. Der Schlupf des rechten Vorderrads nimmt ab, wenn das Achsdifferential gesperrt wird. Die Räder vorne links, hinten links und hinten rechts rutschen nicht. Die Drehzahldifferenz zwischen der mit der Achsübersetzung multiplizierten Getriebeabtriebsdrehzahl und der Raddrehzahl beginnt sich zu verringern. Der Einschlagwinkel des Fahrzeugs ist Null und die Straßenneigung ist Null.
Zum Zeitpunkt t6 überschreitet die Fahrzeuggeschwindigkeit den Schwellwert 662. Daher wird das vordere Differential entsperrt, was die Verluste im Antriebsstrang verringern kann. Das IAD bleibt so lange gesperrt, bis ein Schwellwert für die Zeit seit der letzten Sperrung des IAD erreicht ist (nicht angezeigt). Der Radschlupf wird nicht angezeigt, und die Drehzahldifferenz zwischen der mit der Achsübersetzung multiplizierten Getriebeabtriebsdrehzahl und der Raddrehzahl ist Null. Der Einschlagwinkel des Fahrzeugs ist gleich Null und die Straßenneigung ist gleich Null.
Auf diese Weise können ein IAD und ein Achsdifferential über eine Steuervorrichtung automatisch gesperrt und entsperrt werden, um die Traktion des Fahrzeugs zu verbessern und die Verluste im Antriebsstrang zu verringern. Die Achsdifferentiale können je nach Einschlagwinkel des Fahrzeugs, der Geschwindigkeit und der Straßenneigung gesperrt und entsperrt werden.
Es versteht sich, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Routinen in ihrer Natur beispielhaft sind und dass diese konkreten Beispiele nicht in einem einschränkenden Sinn zu betrachten sind, da viele Variationen möglich sind. Die oben beschriebene Technologie kann beispielsweise auf Antriebsstränge angewandt werden, die verschiedene Arten von Antriebsquellen einschließen, darunter verschiedene Arten von Elektromaschinen und/oder Getrieben. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung umfasst alle neuartigen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Teilkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen sowie weitere Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hierin offenbart wurden.
Unter anderem kann sich der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung auf einen oder mehrere oder alle der folgenden Aspekte beziehen:
Aspekt 1 umfasst ein Verfahren zum Betreiben einer Tandemachse, das Folgendes umfasst:

Sperren eines Zwischenachsdifferentials über eine Steuervorrichtung, um Drehmoment auf eine erste Achse und eine zweite Achse zu verteilen als Reaktion darauf, dass ein Bremspedal nicht betätigt wird, ein Anzeichen für den Schlupf eines Rades vorliegt und wenn eine Drehzahldifferenz zwischen einer Ausgangsdrehzahl des Getriebes multipliziert mit einem Übersetzungsverhältnis und einer Raddrehzahl einen Schwellwert überschreitet.

Aspekt 2 umfasst das Verfahren von Aspekt 1, wobei die Steuervorrichtung eine Achssteuervorrichtung ist, die mit einer Fahrzeugsteuervorrichtung kommuniziert.
Aspekt 3 umfasst das Verfahren nach einem der vorhergehenden Aspekte, wobei das Zwischenachsdifferential eine vorgegebene Zeitspanne nach dem letzten Sperren des Zwischenachsdifferentials entsperrt wird.
Aspekt 4 umfasst das Verfahren nach einem der vorangegangenen Aspekte, wobei das Zwischenachsdifferential als Reaktion auf die Betätigung der Bremse entsperrt wird.
Aspekt 5 umfasst das Verfahren nach einem der vorangegangenen Aspekte, wobei die Steuervorrichtung eine Fahrzeugsteuervorrichtung ist.
Aspekt 6 umfasst das Verfahren nach einem der vorangegangenen Aspekte, wobei die Drehzahldifferenz mehr als fünf Umdrehungen pro Minute beträgt.
Aspekt 7 umfasst das Verfahren nach einem der vorangegangenen Aspekte, wobei das Übersetzungsverhältnis das Übersetzungsverhältnis der ersten Achse ist.
Aspekt 8 umfasst ein System zum Betreiben einer Tandemachse, umfassend:

eine erste Achse mit einem ersten Differential;
eine zweite Achse mit einem zweiten Differential;
ein Zwischenachsdifferential, das zum Bereitstellen von Drehmoment an die erste Achse und die zweite Achse eingerichtet ist, wobei das Zwischenachsendifferential einen Differentialsperrmechanismus enthält; und
eine Steuervorrichtung enthaltend ausführbare Anweisungen, die die Steuervorrichtung zum Sperren des Zwischenachsdifferentials über eine Steuervorrichtung veranlassen, um Drehmoment auf die erste Achse und die zweite Achse zu verteilen, als Reaktion darauf, dass ein Bremspedal nicht betätigt wird, ein Anzeichen für den Schlupf eines Rades vorliegt und eine Drehzahldifferenz zwischen einer mit einem Übersetzungsverhältnis multiplizierten Ausgangsdrehzahl des Getriebes und einer einen Drehzahlschwellwert überschreitenden Raddrehzahl besteht.

Aspekt 9 umfasst das System von Aspekt 8, das darüber hinaus zusätzliche Anweisungen zum Sperren des ersten Differentials als Reaktion darauf umfasst, dass eine Drehzahldifferenz zwischen einem linken Rad der ersten Achse und einem rechten Rad der ersten Achse größer als ein erster Schwellwert ist, die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als ein zweiter Schwellwert ist und ein Einschlagwinkel kleiner als ein dritter Schwellwert ist.
Aspekt 10 umfasst das System nach einem der Aspekte 8 und 9, das außerdem zusätzliche Anweisungen zum Entsperren des ersten Differentials als Reaktion auf einen Einschlagwinkel, der größer als der dritte Schwellwert ist, umfasst.
Aspekt 11 umfasst das System nach einem der Aspekte 8 bis 10, das darüber hinaus zusätzliche Anweisungen zum Entsperren des ersten Differentials als Reaktion auf eine Fahrzeuggeschwindigkeit, die größer als der zweite Schwellwert ist, umfasst.
Aspekt 12 umfasst das System nach einem der Aspekte 8 bis 11, das darüber hinaus zusätzliche Anweisungen zum Entsperren des ersten Differentials in Abhängigkeit von der Dauer der Sperrung des ersten Differentials enthält.
Aspekt 13 umfasst das System nach einem der Aspekte 8 bis 12, das außerdem zusätzliche Anweisungen zum Entsperren des Zwischenachsdifferentials eine bestimmte Zeit nach dem letzten Sperren des Zwischenachsdifferentials enthält.
Aspekt 14 umfasst das System nach einem der Aspekte 8 bis 13, das darüber hinaus zusätzliche Anweisungen zum Entsperren des Zwischenachsdifferentials als Reaktion auf die Betätigung der Bremse enthält.
Aspekt 15 umfasst ein Verfahren zum Betreiben einer Tandemachse, umfassend:

Sperren eines Zwischenachsdifferentials über eine Steuervorrichtung zur Verteilung des Drehmoments auf eine erste Achse und eine zweite Achse als Reaktion auf ein nicht betätigtes Bremspedal, ein Anzeichen für den Schlupf eines Rades und eine Drehzahldifferenz zwischen einer Ausgangsdrehzahl des Getriebes multipliziert mit einem Übersetzungsverhältnis und einer Raddrehzahl, die einen Schwellwert überschreitet; und
Sperren eines Differentials der ersten Achse über die Steuervorrichtung, wenn die Drehzahldifferenz zwischen einem linken Rad der ersten Achse und einem rechten Rad der ersten Achse größer ist als ein erster Schwellwert, die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner ist als ein zweiter Schwellwert und der Einschlagwinkel kleiner ist als ein dritter Schwellwert.

Aspekt 16 umfasst das Verfahren von Aspekt 15, wobei die erste Achse eine Vorderachse einer Tandemachse ist.
Aspekt 17 umfasst das Verfahren nach einem der Aspekte 15 und 16, wobei die erste Achse eine Hinterachse der Tandemachse ist.
Aspekt 18 umfasst das Verfahren nach einem der Aspekte 15 bis 17, wobei ferner das Differential der ersten Achse entsperrt wird, wenn der Einschlagwinkel größer als der dritte Schwellwert ist.
Aspekt 19 umfasst das Verfahren nach einem der Aspekte 15 bis 18, wobei das Differential der ersten Achse als Reaktion darauf, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit größer als der zweite Schwellwert ist, entsperrt wird.
Aspekt 20 umfasst das Verfahren nach einem der Aspekte 15 bis 19, das ferner das Entsperren des Differentials der ersten Achse in Abhängigkeit von der Dauer der Sperrung des Differentials der ersten Achse umfasst.
Die folgenden Ansprüche stellen bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen, die als neuartig und nicht offensichtlich erachtet werden, besonders heraus. Diese Ansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon beziehen. Solche Ansprüche sind so zu verstehen, dass sie eine Einbeziehung eines oder mehrerer solcher Elemente umfassen, nicht so, dass sie zwei oder mehr solcher Elemente erfordern oder ausschließen. Weitere Kombinationen und Teilkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch eine Änderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Präsentation neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Solche Ansprüche, sei ihr Umfang nun breiter, enger, gleich oder anders als derjenige der ursprünglichen Ansprüche, werden ebenfalls als innerhalb des Gegenstands der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet.

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Tandemachse, umfassend: Sperren eines Zwischenachsdifferentials über eine Steuervorrichtung, um Drehmoment auf eine erste Achse und eine zweite Achse zu verteilen, als Reaktion darauf, dass ein Bremspedal nicht betätigt wird, ein Anzeichen auf Schlupf eines Rades vorliegt und eine Drehzahldifferenz zwischen einer Getriebeausgangsdrehzahl multipliziert mit einem Übersetzungsverhältnis und einer Raddrehzahl einen Schwellwert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Steuervorrichtung eine Achssteuervorrichtung ist, die mit einer Fahrzeugsteuervorrichtung kommuniziert.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend Entsperren des Zwischenachsdifferentials eine vorbestimmte Zeitspanne nach dem letzten Sperren des Zwischenachsdifferentials.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend Entsperren des Zwischenachsdifferentials als Reaktion auf eine Betätigung der Bremse.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuervorrichtung eine Fahrzeugsteuervorrichtung ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Drehzahldifferenz größer als fünf Umdrehungen pro Minute ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Übersetzungsverhältnis das Übersetzungsverhältnis der ersten Achse ist.
System zum Betreiben einer Tandemachse, umfassend: eine erste Achse mit einem ersten Differential; eine zweite Achse mit einem zweiten Differential; ein Zwischenachsdifferential, das zum Bereitstellen von Drehmoment an die erste Achse und die zweite Achse eingerichtet ist, wobei das Zwischenachsendifferential einen Differentialsperrmechanismus enthält; und eine Steuervorrichtung enthaltend ausführbare Anweisungen, die die Steuervorrichtung zum Sperren des Zwischenachsdifferentials über eine Steuervorrichtung veranlassen, um Drehmoment auf die erste Achse und die zweite Achse zu verteilen, als Reaktion darauf, dass ein Bremspedal nicht betätigt wird, ein Anzeichen für den Schlupf eines Rades vorliegt und eine Drehzahldifferenz zwischen einer Getriebeausgangsdrehzahl multipliziert mit einem Übersetzungsverhältnis und einer Raddrehzahl einen Schwellwert überschreitet.
System nach Anspruch 8, ferner umfassend zusätzliche Anweisungen zum Sperren des ersten Differentials als Reaktion darauf, dass eine Drehzahldifferenz zwischen einem linken Rad der ersten Achse und einem rechten Rad der ersten Achse größer als ein erster Schwellwert ist, eine Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als ein zweiter Schwellwert ist und ein Einschlagwinkel kleiner als ein dritter Schwellwert ist.
System nach einem der Ansprüche 8 und 9, ferner umfassend zusätzliche Anweisungen zum Entsperren des ersten Differentials als Reaktion darauf, dass der Einschlagwinkel größer als der dritte Schwellwert ist.
System nach einem der Ansprüche 8 bis 10, ferner umfassend zusätzliche Anweisungen zum Entsperren des ersten Differentials als Reaktion darauf, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit größer als der zweite Schwellwert ist.
System nach einem der Ansprüche 8 bis 11, ferner umfassend zusätzliche Anweisungen zum Entsperren des ersten Differentials in Abhängigkeit von der Zeitdauer, die das erste Differential gesperrt ist.
System nach einem der Ansprüche 8 bis 12, ferner umfassend zusätzliche Anweisungen zum Entsperren des Zwischenachsdifferentials eine vorgegebene Zeitspanne nach dem letzten Sperren des Zwischenachsdifferentials.
System nach einem der Ansprüche 8 bis 13, ferner umfassend zusätzliche Anweisungen zum Entsperren des Zwischenachsdifferentials als Reaktion auf eine Betätigung der Bremse.