DE3812296A1 - Antriebsschlupfregelung (asr) bei kraftfahrzeugen mit hilfe des geteilten rades - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsschlupfregelung (ASR) bei Kraftfahrzeugen mit Hilfe des geteilten Rades.

Der Antriebsschlupf soll, insbesondere beim Anfahren bzw. Beschleunigen vermieden oder zumindest so klein gehalten werden, daß der Vortrieb des Fahrzeugs nicht behindert und ein seitliches Ausbrechen unterbunden werden.

Stand der Technik ist die ASR von Daimler-Benz. Die ASC von BMW zählt nicht dazu, da sie von der Auf­ gabenstellung her weniger zu leisten hat.

Bei der ASR von Daimler-Benz erfolgt bei Tätigwerden dieser Einrichtung eine hochfrequente Bremsbetätigung mit der Folge der Geruchsbelästigung im Innenraum, starke Abnützung der Bremsbeläge und Ruckeln und Bocken bei trockener Fahrbahn, was überhaupt nicht zur Charakteristik der teuren Komfortautos von Daimler- Benz paßt. (Quelle" auto, motor und sport" Heft 4, 1988, S. 20 ff.). Dazu kommt, daß durch das hochfrequente Ru­ ckeln und Bocken die mit viel Geld bezahlte Anlage au­ ßerdem dafür sorgt, daß nah einer längeren Funktions­ gesamtdauer im Fahrwerksbereich Ermüdungsbrüche auf­ treten, was die Lebensdauer des Fahrzeugs insgesamt verkürzt. Außerdem ist die ASR wegen ihrer Brems­ betätigung zu kompliziert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einem einfacheren Aufbau die Kompliziertheit zu überwinden, und vor allem das Ruckeln und Bocken nebst den damit verbundenen Nachteilen auszuschalten.

Dabei soll der Abtriebsschlupf je nach Bedarf von mini­ mal bis Null geregelt werden und ein seitliches Aus­ brechen verhindert werden können.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen motorischem Abtrieb und angetriebenen Rad das geteilte Rad den zum Durchdrehen führenden Kraft­ überschuß am angetriebenen Rad so abbaut, daß der Vor­ trieb nicht durch unnötig großen Schlupf behindert wird.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß nicht nur eine hochfrequente Bremsbetätigung, die zu großem Brems- und wegen des ständigen Ruckelns zu Fahrwerks- und Reifenverschleiß führt, sondern auch eine Verbesserung des Fahrkomforts und eine Vereinfachung der Anlage erreicht werden. Dies schlägt sich in der Reduzierung sowohl des An­ schaffungspreises als auch der Wartungs- und Repara­ turkosten nieder. Außerdem läßt sich die Anlage leichter auf einen durchaus erwünschten, geringen Schlupf programmieren.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 die Gesamtanordnung der Anlage mit dem ge­ teilten Rad.

Ein Drehzahlsensor 1 am Antriebsrad, d. h. zwei pro Antriebsachse mißt die Drehzahl und vergleicht sie mit dem notwendigerweise genau ge­ henden Tacho, der von den sich drehenden Rädern der motorisch nicht angetriebenen Achse angetrieben wird. Der Tacho hat die Nr. 2, die Antriebsräder die Nr. 3. Tritt eine Drehzahldifferenz zw. angetriebenen und nicht angetriebenen Rädern auf, tritt über einen Schalter 4 der E-Motor (i. d. Regel sind es aus Symme­ triegründen und zur Verhinderung der Unwucht min­ destens zwei E-Motoren) 5 des geteilten Rades 6 in Aktion. Gleichzeitig wird der Motor des Fahrzeugs entweder an der Drosselklappe oder an der Einspritz­ anlage so weit heruntergeregelt, bis die Drehzahl­ differenz zw. Antriebsachse und nicht angetriebener Achse je nach Bedarf ganz oder teilweise aufgehoben ist.

Der Fahrzeugmotor hat die Nr. 7 und sein Regler (Drossel­ klappe bzw. Einspritzung die Nr. 8.

Für den Fall, daß der Untergrund pro Achsseite einen un­ terschiedlichen Reibwert aufweist (z. B. links Split bzw. fester Untergrund und rechts Glatteis, ergibt sich die Funktion wie folgt:

Das Rad 3, das die kleinere Drehzahldifferenz zum nicht an­ getriebenen Vorderrad aufweist, ist als Ausgangsbasis zu betrachten. Der Drehzahlsensor 1 enthält schon auf­ grund seiner Funktion Elektronik, zumal von da aus auch der Schalter 4 betätigt werden muß. Diese Elektronik kann nun so ausgelegt werden, daß vom Sensor 1 auf der anderen Achsseite, wo das Antriebsrad 3 eine größere Drehzahldifferenz zum Vorderrad, das den Tacho antreibt, registriert wird. Dann wird durch eine entsprechen­ de Schaltung im Sensor dieser daran gehindert, seiner­ seits den Schalter 4 zu betätigen. Dieser wird in die­ sem Falle nur den den anderen Sensor 1 betätigt, damit er seinerseits die Bauteile 5 und 8 in Gang setzen kann. Die Drehzahldifferenz zw. linkem und rechtem Antriebsrad 3 wird dann durch das selbssperrende Differential 9 aus­ geglichen. Dazu eignet sich insbeondere das Torsen­ differential. Man kann allerdings stattdessen auch ein ge­ teiles Rad, wie unter Nr. 6 dargestellt, verwenden, das dann über die E-Motoren 5 den Differentialausgleich be­ sorgt und in diesem Fall durch die Nichtbetätigung die­ ser E-Motoren gesperrt wird.

Ansonsten ist die Funktion wie bei der Ausgangslage, wo beide Antriebsräder mit gleicher Geschwindigkeit durch­ drehen.

Festgehalten werden muß allerdings noch, daß die E-Mo­ toren in der Lage sein müssen, den Erfordernissen ent­ sprechend mit verschiedenen Drehzahlen zu laufen.

Fig. 2 die Variante der Gesamtanordnung.

Hier ist die Darstellung des Gaspedals nötig, zumal von da aus auch die Auslösung der E-Motoren 5 des geteil­ ten Rades 6 erfolgt.

Das Gaspedal hat die Nr. 10.

Grundsätzlich muß nun davon ausgegangen werden, daß jeder bestimmten Stellung des Gaspedals 10 eine bestimmte Mo­ tordrehzahl nebst zugehörigem Drehmoment zuzuordnen ist. Wird nun das Gaspedal über einen bestimmten Wert hinaus niedergetreten, ist nun ein Drehmomentwert, der eine be­ stimmte Größe überschreitet, an den Antriebsrädern 3 zu erwarten. Dann werden eben gleichzeitig die E-Motoren 5 des geteilten Rades 6 in Gang gebracht. Sen­ soren 11 messen die Außentemperatur und registrieren die Art der Straßenoberfläche, zumal bei Minustempera­ turen die Fahrbahn nicht zwingend aus Glatteis beste­ hen muß. Außerdem ist die Temperatur für viele der Straßenoberflächen wichtig. Die Sensoren müssen so ge­ richtet sein, daß sie den Auflagepunkt der Antriebsräder 3 erfassen, bzw. die sich unmittelbar daneben befindliche Fläche. Sie sind mit einem Rechner 12 verbunden, der aufgrund der von den Sensoren 11 ermittelten Daten die jeweils zulässige Gaspedalstellung, bei der die E-Moto­ ren 5 noch nicht tätig werden, ermittelt. Wird diese Gas­ pedalstellung überschritten, geht vom Rechner 12 ein ent­ sprechender Impuls an den Schalter 4, der wiederum die E-Motoren 5 des geteilten Rades 6 in Gang setzt.

Nun hat der Rechner nicht nur die von den Sensoren 11 ermittelten Daten, sondern seinerseits Werte, die für die Betätigung des Schalters 4 wichtig sind, gespeichert, wie z. B. die verschiedenen Straßenzustände bei verschiedenen Temperaturen, was einprogrammierbar ist. Auch der für die jeweilige Situation noch zulässige bzw. gewünschte Schlupf kann noch vorher mit einprogrammiert werden. Deshalb entfallen dann die Sensoren 1, die schon vorhan­ denen unerwünschten Schlupf registrieren und dies an den Schalter 4 weiterleiten, was dann zur nötigen Re­ aktion über 5 und 6 führt.

Bei der Variante nach Abb. 2 kommt es erst gar nicht zu unerwünschtem Schlupf und damit Drehzahlschwankun­ gen der Antriebsräder, es sein denn, daß die Straßenober­ fläche ihren Zustand ändert. Insgesamt dürfte diese Art der Auslösung von 5 und 6 zu einer komfortableren Art der Fortbewegung führen.

Die unterschiedliche Straßenoberflächenbeschaffenheit an den jeweiligen Antriebsrädern 3 führt grundsätzlich wiederum zu einer analogen Lösung wie bei Abb. bzw. Fig. 1. Berücksichtigt wird das Antriebsrad 3, das auf einer Oberfläche mit günstigerem Reibwert steht. Der zuständi­ ge Sensor 11 gibt seine ermittelten Daten in den Rech­ ner 12, der auch die Gaspedalstellung und damit Motor­ drehzahl und -drehmoment verarbeitet und somit bei Bedarf den Schalter 4 betätigt.

Der Sensor 11 des höher drehenden Antriebsrades 3 ist in diesem Fall ohne Einfluß auf 12. Das Differential wird bei der in Fig. 1 dargestellten Lösung ge­ sperrt.

Anzumerken ist, daß die Drehzahl der E-Motoren variabel sein muß, die Drehzahldifferenz des inneren und äußeren Segmentes des geteilten Rades in der Regel kleiner als die jeweilige Motordrehzahl sein muß. Dieses Problem kann jedoch grundsätzlich als gelöst betrachtet werden. Die obengenannte Drehzahldifferenz zur Motordrehzahl ist grundsätzlich auch nicht als konstant zu betrachten. Sie hängt von der Straßenoberflächenbeschaffenheit und somit von der Ausgangsdrehzahl des Motors 7, bei der jeweils 5 und 6 in Gang gesetzt werden, ab.

Fig. 3 den grundsätzlichen Aufbau des geteilten Rades.

Der innere und äußere Teil sind zueinander drehbar an­ geordnet. Der äußere Teil hat einen Zahnkranz inte­ griert, in den die am inneren Teil angebrachten E-Moto­ ren eingreifen. Diese sind innen fest montiert, wobei die Außenseite, die mit einer Schnecke versehen ist, drehbar ist. Werden die Motoren eingeschaltet, dreht sich der äußere Teil im Verhältnis zum inneren, und damit die Schnecke, die in den im äußeren Segment integrierten Zahnkranz eingreift. Damit dreht sich das äußere Segment im Verhältnis zum inneren, was dann die Funktion des geteilten Rades ausmacht.

Erfolgt z. B. der Antrieb des geteilten Rades am inneren Segment, und der Abtrieb vom geteilten Rad vom äußeren Segment, so wird beim Ingangsetzen der E-Motoren eine Drehzahldifferenz zw. An- und Abtrieb erzielt.

Claims (1)

1. Antriebsschlupfregelung (ASR) bei Kraftfahrzeugen mit Hilfe des geteilten Rades, dadurch gekennzeichnet, daß das zwischen dem motorischen Antrieb und angetriebenen Rad geschaltete geteilte Rad den zum Durchdrehen führenden Kraftüberschuß am angetriebenen Rad so abbaut, daß kein Schlupf ent­ steht, bzw. dieser so klein gehalten wird, daß der Vor­ trieb nicht behindert wird.