DE3828656A1

DE3828656A1 - Method and device for limiting wheel slip

Info

Publication number: DE3828656A1
Application number: DE19883828656
Authority: DE
Inventors: Bernhard Dipl Ing Bihr
Original assignee: Uni Cardan AG
Current assignee: GKN Automotive GmbH
Priority date: 1988-08-24
Filing date: 1988-08-24
Publication date: 1990-03-01

Abstract

Method and device for limiting the slip of the driving wheels of a motor vehicle when starting off, which has a differential in a drive axle and has means of sensing the wheel slip on the driving wheels and a control arrangement for limiting this. For limiting the slip of both driving wheels, a friction brake, actuatable by the control arrangement, is provided on the input shaft to the differential. For limiting the slip of one of the driving wheels in the event of differing coefficients of friction on the driving wheels, a differential with variable locking action is proposed, especially with locking action by means of a viscous fluid brake automatically varying as a function of the difference in rotational speed. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Schlupfbegrenzung der Antriebsräder eines Kraftfahr zeuges beim Anfahren, das ein Differentialgetriebe in einer Antriebsachse aufweist und über Erfassungsmittel für den Radschlupf an den Antriebsrädern und eine Regelungs anordnung zu dessen Begrenzung aufweist.The invention relates to a method and a device to limit the slip of the drive wheels of a motor vehicle stuff when starting that a differential gear in has a drive axle and detection means for the wheel slip on the drive wheels and a regulation has an arrangement to limit it.

Es treten zwei verschiedene Fahrzustände mit unterschied lichem Radschlupf auf, dem durch verschiedene bekannte Vorrichtungen und Verfahren entgegengewirkt wird, nämlich zum einen der unzulässige Radschlupf an einem einzelnen Antriebsrad der Antriebsachse bei unterschiedlichen Reibwerten an den Antriebsrädern, zum anderen der un zulässige Schlupf an beiden Antriebsrädern der Antriebs achse gleichzeitig bei überhöhtem Drehmoment an der Antriebsachse. Beim ersten der genannten Zustände ist insbesondere eine unzureichende Fahrzeugbeschleunigung die Folge. Diesem Zustand wird durch die Verwendung von Differentialgetrieben mit selbsttätig oder gesteuert ver änderlicher Sperrwirkung bei zunehmender Drehzahldifferenz entgegenwirkt. Der zweite der genannten Zustände gefährdet die Fahrstabilität, da die Seitenführungskräfte an beiden Antriebsrädern infolge Schlupfes verlorengehen.There are two different driving conditions with a difference Lich wheel slip, which is known by various Devices and methods are counteracted, namely on the one hand, the impermissible wheel slip on an individual Drive wheel of the drive axle at different Coefficients of friction on the drive wheels, on the other hand the un permissible slip on both drive wheels of the drive axis at the same time with excessive torque on the Drive axle. The first of the states mentioned is in particular insufficient vehicle acceleration Episode. This condition is achieved through the use of Differential gears with automatic or controlled ver changing locking effect with increasing speed difference counteracts. The second of the conditions mentioned is at risk the driving stability because the cornering forces on both Drive wheels are lost due to slippage.

Aus diesem Grunde haben Vorrichtungen Verwendung gefunden, die das Antriebsdrehmoment unmittelbar an den Rädern durch Betätigen der Radbremsen oder durch Reduzieren des Dreh moments der Antriebsmaschine, insbesondere durch Änderung der Drosselklappenstellung und/oder der Einspritzmenge verringern.For this reason, devices have been used which drive the drive torque directly through the wheels Apply the wheel brakes or reduce the rotation moments of the prime mover, particularly through change the throttle valve position and / or the injection quantity reduce.

Eine Vorrichtung der zunächst genannten Art ist aus der DE 36 37 820 C2 bekannt, hierin wird die Sperrwirkung des steuerbaren Differentialgetriebes in Abhängigkeit von bestimmten Fahrzuständen nach einem festen Regelschema verändert; d.h. in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindig keit wird ein bestimmter Grad der Schlupfbegrenzung eingestellt, wobei dieser Grad in Abhängigkeit von weiteren Betriebsparametern beeinflußt werden kann.A device of the type mentioned is from DE 36 37 820 C2 known, the locking effect of controllable differential gear depending on certain driving conditions according to a fixed control scheme changed; i.e. depending on the driving speed a certain degree of slip limitation set, this degree depending on other operating parameters can be influenced.

Aus der DE 37 36 192A1 ist eine Anordnung zur Begrenzung des Beschleunigungsschlupfes an den Rädern der Antriebs achse bekannt, bei der bei Auftreten von unzulässigem Anfahrschlupf an der Antriebsachse das Ausgangsdrehmoment der Brennkraftmaschine durch Veränderung der Drosselklap penstellung begrenzt wird.From DE 37 36 192A1 an arrangement for limitation of acceleration slip on the wheels of the drive axis known when the inadmissible occurs Starting slip on the drive axle the output torque the internal combustion engine by changing the throttle valve position is limited.

Bei den Kraftfahrzeugen der Daimler Benz AG, die mit einer Anfahrschlupfbegrenzungsvorrichtung ausgerüstet sind, werden bei Überschreiten des zulässigen Schlupfes an der Antriebsachse nicht nur die Leistung der Brennkraftma schine zurückgenommen, sondern gleichzeitig die Radbremsen der angetriebenen Räder kurzfristig betätigt. Hiermit wird dem unzulässigen Schlupf eines der Antriebsräder bei un gleichen Reibwerten an den Rädern in gleicher Weise ent gegengewirkt, wie es bei einer Erhöhung der Sperrwirkung des Differentialgetriebes erfolgt; bei unzulässig hohem Anfahrschlupf an beiden Rädern der Antriebsachse werden beide Radbremsen betätigt, wodurch in Verbindung mit einer Veränderung der Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine kurzfristig das Anfahrdrehmoment beschränkt wird. In the case of vehicles from Daimler Benz AG with a Starting slip limiting device are equipped, are exceeded when the permissible slip at the Drive axle not only the performance of the internal combustion engine seem withdrawn, but at the same time the wheel brakes of the driven wheels operated for a short time. Hereby the impermissible slip of one of the drive wheels at un same coefficients of friction on the wheels in the same way ent counteracted, as with an increase in the blocking effect the differential gear takes place; in the case of impermissibly high Start slip on both wheels of the drive axle both wheel brakes applied, which in connection with one Change in the output power of the internal combustion engine the starting torque is limited for a short time.

Bei der letztgenannten Vorrichtung kann es bei Schlupf an einem der Antriebsräder und Betätigung der entsprechenden Fahrzeugbremse insbesondere bei höheren Geschwindigkeiten zu instabilen Fahrzuständen kommen, wie dies z.B. auch in der genannten DE 36 37 820 C2 bereits angedeutet ist. Als weiterer Nachteil ist anzusehen, daß die Steuerungsele mente für die voneinander unabhängige Betätigung der Radbremsen der Antriebsräder relativ teuer und kompliziert ist, ungeachtet der Tatsache, daß Anlagen zur Begrenzung des Radschlupfes beim Bremsen, d.h. sogenannte Anti- Blockier-Systeme, die heute zur gehobenen Ausstattung von Kraftfahrzeugen gehören, derartige Steuerungselemente zum Teil umfassen.In the latter device, it can slip one of the drive wheels and actuation of the corresponding Vehicle brake especially at higher speeds unstable driving conditions occur, e.g. also in the aforementioned DE 36 37 820 C2 is already indicated. As Another disadvantage is that the control elements elements for the independent actuation of the Wheel brakes of the drive wheels are relatively expensive and complicated is, despite the fact that limitation facilities wheel slip when braking, i.e. so-called anti Blocking systems that are used today for upscale equipment Motor vehicles include such control elements Include part.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu grunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzu stellen, die gegenüber dem vorbekannten System eine Vereinfachung darstellt und bei hohen Fahrzeuggeschwin digkeiten keine gefährlichen Betriebszustände erzeugen kann. Die Lösung hierfür besteht in einem Verfahren der eingangs genannten Art, nach dem bei Auftreten von unzu lässigem Schlupf an beiden Antriebsrädern die Eingangs welle zum Differentialgetriebe zeitweise abgebremst wird, und in einer Vorrichtung, bei der eine von einer Regelungsanordnung betätigbare Reibungsbremse an der Eingangswelle des Differentialgetriebes vorgesehen ist. Die Erfassungsvorrichtungen und -prinzipien für die zu unterdrückenden Fahrzustände können bei einer Vorrichtung gemäß der Erfindung im wesentlichen die gleichen sein wie bei bekannten Vorrichtungen. Dagegen wird in vorteilhafter Weise gegenüber diesen nur die Betätigung einer einzigen Bremse erforderlich, die in beliebiger Art als Reibungs bremse, d.h. insbesondere als Trommelbremse, Scheiben bremse, Konusbremse oder Bandbremse ausgelegt werden kann. Proceeding from this, the object of the invention reasons, a method and an apparatus ready make a compared to the previously known system Simplification represents and at high vehicle speeds no dangerous operating conditions can. The solution to this lies in a process of type mentioned at the beginning, after the occurrence of unzu casual slip on both drive wheels the entrance shaft to the differential gear is temporarily braked, and in a device in which one of one Control arrangement actuable friction brake on the Input shaft of the differential gear is provided. The detection devices and principles for those too suppressive driving conditions can be with a device according to the invention to be essentially the same as in known devices. Conversely, it will be more advantageous Only operate a single one against them Brake required in any way as a friction brake, i.e. especially as a drum brake, discs brake, cone brake or band brake can be designed.

Da die Betätigung der Bremse an der Eingangswelle zum Differentialgetriebe nur relativ kurzfristig erfolgen wird, kann eine relativ kleine Dimensionierung gewählt werden, wenn auch die abzubremsende Leistung ziemlich hoch ist. Ein Vorteil bei kurzzeitiger Betätigung der Bremse im Vergleich mit der Leistungsrücknahme der Brennkraftma schine kann darin bestehen, daß im Hinblick auf die Abgasentwicklung ungünstige Betriebszustände vermieden werden. Andererseits ist an Stelle längerer Betätigung der Bremse die gleichzeitige Rücknahme der Leistung der Brennkraftmaschine durch die Regelungsanordnung zu bevorzugen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung bietet also eine konstruktiv einfache Maßnahme, um bei leistungs starken Fahrzeugen das Auftreten von Antriebsschlupf an der Antriebsachse zu verhindern. In günstiger Ausführung wird die erfindungsgemäße Vorrichtung zusammen mit einem Differentialgetriebe verwendet, das bei Auftreten von unzulässigem Schlupf an nur einem der Antriebsräder die Sperrwirkung selbsttätig erhöht oder an welchem die Sperrwirkung durch eine besondere Steuerungsanordnung erhöht werden kann. Hierfür kommen Differentialgetriebe in Betracht, die gemäß dem oben bereits erwähnten eine hydraulisch betätigbare Bremsvorrichtung zwischen Differentialkorb und Ausgangskegelrädern aufweisen oder die durch Verwendung einer Viskoseflüssigkeitskupplung eine in Abhängigkeit von der Drehzahldifferenz selbsttätig zunehmende Sperrwirkung haben oder die nach Art von Torsendifferentialgetrieben gebaut sind.Since the actuation of the brake on the input shaft for Differential gears only take place at relatively short notice a relatively small dimensioning can be chosen become, although the performance to be braked quite high is. An advantage when the brake is operated briefly in the Comparison with the reduction in performance of the internal combustion engine Schine can consist in that with regard to the Unfavorable operating conditions avoided will. On the other hand, instead of prolonged actuation Brake the simultaneous withdrawal of the performance of the Internal combustion engine through the control arrangement too prefer. The device according to the invention thus offers a structurally simple measure to help with performance strong vehicles the occurrence of traction slip to prevent the drive axle. In a cheap version the device according to the invention together with a Differential gear used when the occurrence of inadmissible slip on only one of the drive wheels Blocking effect automatically increased or on which the Locking effect through a special control arrangement can be increased. Differential gears come in for this Consider the one mentioned above hydraulically operated braking device between Differential basket and output bevel gears have or by using a viscous fluid coupling one automatically depending on the speed difference have increasing blocking effect or the type Torsen differential gears are built.

Die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Kombination mit Schlupfregelungen beim Bremsen, d.h. in sogenannten Anti-Blockier-Systemen bekannter Bauart ist besonders vorteilhaft, da hier bereits die für die Erfassung der Schlupfzustände erforderlichen Einheiten, insbesondere Drehzahlsensoren an den Antriebsrädern vorhanden sind und die Erweiterung der entsprechenden elektronischen Steuergeräte nur geringen Mehraufwand erfordert. Die bei der Erfindung zur Anwendung kommenden Bauteile sind mit Ausnahme einer entsprechenden Steuerung insgesamt bekannt und bewährt; im Rahmen des Erfindungs gedankens läßt sich das Verfahren in geeigneter Weise abwandeln und an spezielle Fahrzeugcharakteristiken anpassen.The use of the device according to the invention in Combination with slip control when braking, i.e. in so-called anti-lock systems of known design particularly advantageous, since here already for the Detection of the units required to slip, especially speed sensors on the drive wheels exist and the extension of the corresponding electronic control units with little additional effort required. Those used in the invention Components are with the exception of a corresponding control generally known and proven; within the scope of the invention the process can be thought of in a suitable manner modify and to special vehicle characteristics to adjust.

In der Zeichnung ist ein Systemschaubild eines mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgestatteten Fahrzeuges wiedergegeben.In the drawing, a system diagram is one with one Vehicle equipped device according to the invention reproduced.

Die Zeichnung zeigt ein Fahrzeug 1 in Umrissen (Draufsicht) mit nichtangetriebenen Vorderrädern 2 und angetriebenen Hinterrädern 3. Der Antriebsstrang für die Hinterräder umfaßt eine Brennkraftmaschine 4 mit einem damit ver blockten Schalt- oder Automatikgetriebe 5, dessen Ausgangswelle 6 über eine Längswelle 7 mit der Ein gangswelle 8 eines Differentialgetriebes 9 verbunden ist. Die Längswelle umfaßt vier Drehgelenke 11, 12, 13, 14. Auf der Eingangswelle 8 zum Differentialgetriebe ist eine Scheibenbremse 10 angeordnet. Das Differentialgetriebe 9 ist über Seitenwellen 15, die jeweils Drehgelenke 16, 17 umfassen, mit den Hinterrädern 3 verbunden. An den Vor derrädern sind Drehzahlsensoren 18 vorgesehen, durch die insbesondere die Fahrgeschwindigkeit bei der Beschleu nigung erfaßt werden kann. An den Hinterrädern sind weitere Sensoren 19 vorgesehen, die die Drehgeschwin digkeit der einzelnen Hinterräder ermitteln. Die Sensoren sind mit einer Erfassung- und Steuereinheit 20 verbunden, die mit einer Betätigungsvorrichtung 21 für die Bremse 10 einerseits und mit einer weiteren Betätigungseinheit 22 zur Veränderung des Fahrzustandes der Brennkraftmaschine, insbesondere der symbolisch auf dem Luftfilter 23 dar gestellten Drosselklappe 24, verbunden ist. The drawing shows a vehicle 1 in outline (top view) with non-driven front wheels 2 and driven rear wheels 3 . The drive train for the rear wheels comprises an internal combustion engine 4 with a ver blocked manual or automatic transmission 5 , the output shaft 6 via a longitudinal shaft 7 with the input shaft 8 of a differential gear 9 is connected. The longitudinal shaft comprises four rotary joints 11 , 12 , 13 , 14 . A disc brake 10 is arranged on the input shaft 8 to the differential gear. The differential gear 9 is connected to the rear wheels 3 via side shafts 15 , which each comprise swivel joints 16 , 17 . On the front wheels, speed sensors 18 are provided, through which in particular the driving speed can be detected during the acceleration. On the rear wheels, further sensors 19 are provided, which determine the speed of the individual rear wheels. The sensors are connected to a detection and control unit 20 , which is connected to an actuating device 21 for the brake 10 on the one hand and to a further actuating unit 22 for changing the driving state of the internal combustion engine, in particular the throttle valve 24 symbolically shown on the air filter 23 .

BezugszeichenlisteReference symbol list

1 Fahrzeug
2 Vorderräder
3 Hinterräder
4 Brennkraftmaschine
5 Getriebe
6 Ausgangswelle Schaltgetriebe
7 Längswelle
8 Eingangswelle Differentialgetriebe
9 Differentialgetriebe
10 Scheibenbremse
11 Drehgelenk
12 Drehgelenk
13 Drehgelenk
14 Drehgelenk
15 Seitenwelle
16 Drehgelenk
17 Drehgelenk
18 Sensor vorne
19 Sensor hinten
20 Steuergerät
21 Betätigungseinheit Bremse
22 Betätigungseinheit Brennkraftmaschine
23 Luftfilter
24 Drosselklappe 1 vehicle
2 front wheels
3 rear wheels
4 internal combustion engine
5 gears
6 Output shaft manual transmission
7 longitudinal shaft
8 differential input shaft
9 differential gear
10 disc brake
11 swivel
12 swivel
13 swivel
14 swivel
15 sideshaft
16 swivel
17 swivel
18 front sensor
19 Rear sensor
20 control unit
21 Brake actuation unit
22 Actuating unit internal combustion engine
23 air filter
24 throttle valve

Claims

1. A method for limiting the slip of the drive wheels when starting a motor vehicle, which has a differential gear in a drive axle and wheels via detection means for wheel slip on the drive and a control arrangement for its limitation, characterized in that when unacceptable slip occurs on both Drive wheels ( 3 ) the input shaft ( 8 ) of the differential gear ( 9 ) is braked.

2. The method according to claim 1, characterized in that in the event of inadmissible slippage on both drive wheels ( 3 ) the power of the drive machine ( 4 ) of the vehicle is reduced.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that in the event of inadmissible slippage on only one of the drive wheels ( 3 ), the locking effect of the differential gear ( 9 ) is increased automatically or by a control arrangement ( 20 ).

4. Device for limiting the slip of the drive wheels when starting a motor vehicle, which has a differential gear in a drive axle and has detection means for the wheel slip on the drive wheels and a control arrangement for limiting it, characterized in that a friction brake which can be actuated by the control arrangement ( 20 ) ( 10 ) on the input shaft ( 8 ) to the differential gear ( 9 ) is provided.

5. The device according to claim 4, characterized in that the control arrangement ( 20 ) with the controller ( 21 ) of the drive machine ( 4 ), in particular their fuel quantities and / or air quantity control ( 24 ) is in a controlling connection.

6. The device according to claim 4 or 5, characterized in that the control arrangement ( 20 ) with a control arrangement for limiting the slip of the wheel brakes when braking the vehicle is at least partially identical.

7. Device according to one of claims 4 to 6, characterized in that the friction brake ( 10 ) is designed as a disc brake, drum brake, band brake or cone brake.

8. Device according to one of claims 4 to 7, characterized in that a hydraulic or pneumatic brake booster arrangement ( 21 ) for the friction brake ( 10 ) is provided.

9. Device according to one of claims 4 to 8, characterized in that the hydraulic or pneumatic brake booster arrangement ( 21 ) for the friction brake ( 10 ) with a brake booster arrangement of the wheel brakes is at least partially identical.

10. Device according to one of claims 4 to 9, characterized in that the differential gear ( 9 ) is provided with a controllable control device to increase the locking effect with increasing speed difference of the output shafts.

11. Device according to one of claims 4 to 9, characterized in that the differential gear ( 10 ) is provided with a self-operating control device, in particular a vis-coupling to increase the locking effect with increasing speed difference of the output shafts.

12. Device according to one of claims 4 to 9, characterized in that the differential gear ( 10 ) is designed as an automatically controlled gear with differential speed-dependent increase in the locking effect due to increasing mechanical frictional forces.