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Dokumentenidentifikation DE102007001943A1 16.08.2007
Titel Traktionssteuerungsverfahren für ein Kettenfahrzeug
Anmelder General Motors Corp., Detroit, Mich., US
Erfinder Oehme, Clifford H., Avon, Ind., US
Vertreter Manitz, Finsterwald & Partner GbR, 80336 München
DE-Anmeldedatum 12.01.2007
DE-Aktenzeichen 102007001943
Offenlegungstag 16.08.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.08.2007
IPC-Hauptklasse B62D 11/00(2006.01)A, F, I, 20070423, B, H, DE
Zusammenfassung Die vorliegende Erfindung schafft ein Traktionssteuerungsverfahren für ein Kettenfahrzeug, wie z. B. einen Militärpanzer. Das Verfahren umfasst ein Berechnen eines Kettenproportionalitätsfaktors und eines Fahrzeugproportionalitätsfaktors auf der Grundlage von vordefinierten Eigenschaften des Kettenfahrzeugs. Ein minimaler Wenderadius des Kettenfahrzeugs wird auf der Grundlage der Geschwindigkeit des Kettenfahrzeugs, des maximalen Reibungskoeffizienten zwischen den Ketten des Kettenfahrzeugs und dem Boden (0,7) und der Gravitationsbeschleunigung (9,80665 m/s2) berechnet. Eine Kettenraddrehzahl wird auf der Grundlage des Teilkreisdurchmessers der Kettenräder des Kettenfahrzeugs und der Geschwindigkeit des Kettenfahrzeugs berechnet. Auf der Grundlage der voranstehenden Berechnungen berechnet das erfindungsgemäße Verfahren einen erforderlichen Kettendrehzahlunterschied, der geeignet ist, um die Richtung des Kettenfahrzeugs mit dem minimalen Wenderadius zu ändern. Wenn ein befohlener Wenderadius kleiner als der minimale Wenderadius ist, wird der Kettendrehzahlunterschied des Kettenfahrzeugs auf den erforderlichen Kettendrehzahlunterschied begrenzt, um zu verhindern, dass das Kettenfahrzeug rutscht.

Beschreibung[de]
TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung ist auf ein Traktionssteuerungsverfahren für ein Kettenfahrzeug gerichtet.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind Kettenfahrzeuge als Fahrzeuge definiert, die anstelle von oder zusätzlich zu Rädern auf Ketten fahren, wie z.B. Militärpanzer. Ein Kettenfahrzeug lenkt mit Hilfe eines Kettendrehzahlunterschieds, der im Wesentlichen durch das Getriebe übermittelt wird. Es wurde beobachtet, dass der maximale Reibungskoeffizient (COF von coefficient of friction oder &mgr;), der zwischen den Ketten und dem Boden erreicht werden kann, im Wesentlichen etwa 0,7 beträgt. Wenn der Fahrer die Richtung absichtlich oder unabsichtlich zu scharf für die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit ändert, so dass der Reibungskoeffizient von 0,7 überschritten wird, rutscht das Fahrzeug und kann die Kontrolle verlieren. Der Reibungskoeffizient wird nachfolgend als ein Wert definiert, der den Betrag an Reibung zwischen zwei Oberflächen angibt, wobei ein COF von 0,0 keine Reibung darstellt und ein COF von 1,0 die maximale Reibung darstellt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung schafft ein Traktionssteuerungsverfahren für ein Kettenfahrzeug. Genauer gesagt schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines minimal zulässigen Wenderadius, der berechnet wird, um zu verhindern, dass das Fahrzeug den Reibungskoeffizienten von 0,7 überschreitet. Mit anderen Worten, wenn der Bediener einen Wenderadius befiehlt, der kleiner als der berechnete minimal zulässige Wenderadius ist, ersetzt das erfindungsgemäße Verfahren den Bedienerbefehl und ändert das erfindungsgemäße Verfahren die Richtung des Fahrzeugs mit dem berechneten minimal zulässigen Wenderadius, so dass das Fahrzeug nicht rutscht.

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung umfasst vorzugsweise ein Berechnen eines Kettenproportionalitätsfaktors und eines Fahrzeugproportionalitätsfaktors auf der Grundlage von vordefinierten Eigenschaften des Kettenfahrzeugs. Ein minimaler Wenderadius des Kettenfahrzeugs wird auf der Grundlage der Geschwindigkeit des Kettenfahrzeugs, des maximalen Reibungskoeffizienten zwischen den Ketten des Kettenfahrzeugs und dem Boden (0,7) und der Gravitationsbeschleunigung (9,80665 m/s2) berechnet. Auf der Grundlage des Teilkreisdurchmessers der Kettenräder des Kettenfahrzeugs und der Geschwindigkeit des Kettenfahrzeugs wird eine Kettenraddrehzahl berechnet. Auf der Grundlage der vorausgehenden Berechnungen berechnet das erfindungsgemäße Verfahren einen erforderlichen Kettendrehzahlunterschied, der geeignet ist, um die Richtung des Kettenfahrzeugs mit dem minimalen Wenderadius zu ändern.

Nach der Berechnung des erforderlichen Kettendrehzahlunterschieds, der geeignet ist, um die Richtung des Kettenfahrzeugs mit dem minimalen Wenderadius zu ändern, ermittelt das erfindungsgemäße Verfahren, ob ein befohlener Wenderadius kleiner als der minimale Wenderadius ist. Wenn der befohlene Wenderadius größer oder gleich dem minimalen Wenderadius ist, führt das erfindungsgemäße Verfahren den Richtungsänderungsbefehl aus. Wenn der befohlene Wenderadius kleiner als der minimale Wenderadius ist, begrenzt das erfindungsgemäße Verfahren den Kettendrehzahlunterschied des Kettenfahrzeugs auf den erforderlichen Kettendrehzahlunterschied, so dass das Kettenfahrzeug nicht rutscht.

Die voranstehenden Merkmale und Vorteile und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden genauen Beschreibung der besten Arten zur Ausführung der Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen leicht offensichtlich.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kettenfahrzeugs; und

2 ist ein Flussdiagramm, das ein erfindungsgemäßes Verfahren darstellt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Auf die Zeichnungen Bezug nehmend, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Komponenten bezeichnen, zeigt 1 eine schematische Abbildung eines Kettenfahrzeugs 10 mit einer Maschine 12, einem Getriebe 14, einem linken Kettenrad 16, einem rechten Kettenrad 18, einer linken Kette 20 und einer rechten Kette 22. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind Kettenfahrzeuge als Fahrzeuge definiert, die anstelle von oder zusätzlich zu Rädern auf Ketten fahren, wie z.B. Militärpanzer. Jede der linken und rechten Ketten 20, 22 definiert eine Fahrzeugkettenlänge L, welche die Länge der Ketten 20, 22 darstellt, die in Kontakt mit dem Boden steht. Jede der linken und rechten Ketten 20, 22 definiert eine Mittellinie LCL bzw. RCL. Der Abstand zwischen den linken und rechten Kettenmittellinien LCL und RCL wird nachfolgend als der Fahrzeugkettenmittelabstand T bezeichnet.

Das Kettenfahrzeug 10 lenkt mit Hilfe eines Kettendrehzahlunterschieds &Dgr;V. Der Kettendrehzahlunterschied &Dgr;V ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung als der Unterschied zwischen der linken Kettendrehzahl VL und der rechten Kettendrehzahl VR definiert, so dass &Dgr;V = (VL – VR). Der Kettendrehzahlunterschied &Dgr;V wird vorzugsweise durch das Getriebe 14 übermittelt. Genauer gesagt überträgt das Getriebe 14 unabhängig eine Kraft von der Maschine 12 auf die linken und rechten Kettenräder 16, 18. Wenn das Getriebe 14 beispielsweise mehr Kraft auf das linke Kettenrad 16 als auf das rechte Kettenrad 18 überträgt, wendet sich das Kettenfahrzeug 10 nach rechts. Wenn das Getriebe 14 auf ähnliche Weise mehr Kraft an das rechte Kettenrad 18 als an das linke Kettenrad 16 überträgt, wendet sich das Kettenfahrzeug 10 nach links.

2 bildet ein erfindungsgemäßes Verfahren ab. Genauer gesagt zeigt 2 eine Folge von Blockdiagrammen, die Schritte darstellen, welche durch ein (in 1 gezeigtes) Getriebesteuerungsmodul oder TCM 24 ausgeführt werden. Um das erfindungsgemäße Verfahren zu erläutern, werden einigen Eigenschaften des Kettenfahrzeugs 10 beispielhafte Werte zugeordnet. Nur zum Zwecke der Erläuterung wird daher angenommen, dass das Fahrzeug 10 mit einer Fahrzeuggeschwindigkeit V von 10 m/s fährt; der Fahrzeugkettenmittelabstand T 2,108 m beträgt; die Fahrzeugkettenlänge L 3,702 m beträgt; und der Teilkreisdurchmesser PD der (in 1 gezeigten) Kettenräder 16, 18 0,534 m beträgt.

Auf 2 Bezug nehmend ist das erfindungsgemäße Traktionssteuerungsverfahren 30 (in diesem Kontext auch als Algorithmus 30 bezeichnet) bei Schritt 32 ausgestaltet, um einen Kettenproportionalitätsfaktor &agr; für das Fahrzeug 10 zu ermitteln. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann "Ermitteln eines Kettenproportionalitätsfaktors &agr;" ein Berechnen des Kettenproportionalitätsfaktors &agr;, ein Nachschlagen des Kettenproportionalitätsfaktors &agr; beispielsweise in einer Nachschlagetabelle, ein Empfangen des Kettenproportionalitätsfaktors &agr; von einem entfernten Ort etc. umfassen. Der Kettenproportionalitätsfaktor &agr; kann aus dem Fahrzeugkettenmittelabstand T und der Fahrzeugkettenlänge L gemäß der folgenden Gleichung berechnet werden:

Bei Schritt 34 ist der Algorithmus 30 ausgestaltet, um einen Fahrzeugproportionalitätsfaktor &bgr; für das Fahrzeug 10 zu ermitteln. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann "Ermitteln eines Fahrzeugproportionalitätsfaktors &bgr;" ein Berechnen des Fahrzeugproportionalitätsfaktors &bgr;, ein Nachschlagen des Fahrzeugproportionalitätsfaktors &bgr; beispielsweise in einer Nachschlagetabelle, ein Empfangen des Fahrzeugproportionalitätsfaktors &bgr; von einem entfernten Ort, etc. umfassen. Der Fahrzeugproportionalitätsfaktor &bgr; ist ein Faktor, der die Wendefähigkeit eines (in 1 gezeigten) Kettenfahrzeugs 10 mit einer Kettenkonfiguration in Beziehung setzt. Der Fahrzeugproportionalitätsfaktor &bgr; wird aus dem Proportionalitätsfaktor &agr; gemäß der folgenden Gleichung berechnet:

Bei Schritt 36 ist der Algorithmus 30 ausgestaltet, um den minimalen Wenderadius R des (in 1 gezeigten) Fahrzeugs 10 auf der Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit V, des Reibungskoeffizienten &mgr; und der Gravitationsbeschleunigung G (9,80665 m/s2) zu berechnen. Es wurde beobachtet, dass der maximale Reibungskoeffizient, der zwischen den Ketten eines Kettenfahrzeugs und dem Boden erreicht werden kann, im Wesentlichen etwa 0,7 beträgt. Es ist festzustellen, dass sich der maximale Reibungskoeffizient beispielsweise in Abhängigkeit von der Bodenbeschaffenheit wie Schnee oder Eis verändern kann. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform wird die allgemeinere Schätzung des maximalen Reibungskoeffizienten (0,7) realisiert; gemäß alternativer Ausführungsformen kann diese Schätzung jedoch verändert werden. Durch Eingeben dieses Maximalwerts für den Reibungskoeffizienten &mgr; kann der minimale Wenderadius R derart berechnet werden, dass das Fahrzeug 10 auf der Grundlage des geschätzten maximalen Reibungskoeffizienten nicht rutscht. Der minimale Wenderadius R wird gemäß der folgenden Gleichung berechnet:

Bei Schritt 38 ist der Algorithmus 30 ausgestaltet, um die Beziehung zwischen der Kettenraddrehzahl N und der Fahrzeuggeschwindigkeit V auf der Grundlage des Kettenradteilkreisdurchmessers PD zu ermitteln oder zu erhalten. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist diese Beziehung ein Kalibrierwert, der in dem (in 1 gezeigten) TCM 24 gespeichert ist. Die Beziehung zwischen der Kettenraddrehzahl N und der Fahrzeuggeschwindigkeit V kann gemäß der folgenden Gleichung berechnet werden:

Diese Berechnung zeigt, dass sich für jeden m/s an Fahrzeugvorwärtsgeschwindigkeit die (in 1 gezeigten) Kettenräder 16, 18 mit 35,765 U/min drehen. Gemäß dem vorliegenden Beispiel fährt das (in 1 gezeigte) Fahrzeug 10 mit einer Fahrzeuggeschwindigkeit V von 10 m/s, so dass die durchschnittliche Kettenraddrehzahl N 357,65 U/min beträgt.

Bei Schritt 40 ist der Algorithmus 30 ausgestaltet, um den Kettendrehzahlunterschied &Dgr;V zu berechnen, der erforderlich ist, um den minimalen Wenderadius R zu erreichen.

Bei Schritt 42 ist der Algorithmus 30 ausgestaltet, um zu ermitteln, ob ein befohlener Wenderadius kleiner als der berechnete minimale Wenderadius R ist. Wenn der befohlene Wenderadius bei Schritt 42 größer oder gleich dem minimalen Wenderadius R ist, führt der Algorithmus 30 den Richtungsänderungsbefehl bei Schritt 44 aus. Wenn der befohlene Wenderadius bei Schritt 42 kleiner als der minimale Wenderadius R ist, geht der Algorithmus 30 weiter zu Schritt 46. Bei Schritt 46 ist der Algorithmus 30 ausgestaltet, den Kettendrehzahlunterschied des (in 1 gezeigten) Fahrzeugs 10 auf den erforderlichen Kettendrehzahlunterschied zu begrenzen, so dass der Reibungskoeffizient von 0,7 nicht überschritten und die Traktion beibehalten wird.

Auf das voranstehend dargestellte erläuternde Beispiel Bezug nehmend, befiehlt das (in 1 gezeigte) TCM 24, wenn der Fahrer des (in 1 gezeigten) Fahrzeugs 10 versucht, die Richtung bei einem Radius von weniger als 14,57 m zu ändern, während bei einer Geschwindigkeit von 10 m/s gefahren wird, dem (in 1 gezeigten) Getriebe 14, den zulässigen Kettendrehzahlunterschied &Dgr;V auf 92,3 U/min zu begrenzen, um dadurch zu verhindern, dass das Kettenfahrzeug 10 den Reibungskoeffizienten von 0,7 überschreitet und möglicherweise die Traktion verliert. Wenn das Kettenfahrzeug 10 die Geschwindigkeit ändert, aktualisiert das TCM 24 die voranstehend dargestellten Berechnungen kontinuierlich, um einen entsprechenden Kettendrehzahlunterschied bereitzustellen.

Obwohl die besten Arten zur Ausführung der Erfindung genau beschrieben wurden, werden Fachleute, die diese Erfindung betrifft, verschiedene alternative Entwürfe und Ausführungsformen zur Umsetzung der Erfindung innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche erkennen.


Anspruch[de]
Traktionssteuerungsverfahren für ein Kettenfahrzeug, das umfasst, dass

ein minimaler Wenderadius des Kettenfahrzeugs berechnet wird;

ein erforderlicher Kettendrehzahlunterschied berechnet wird, der geeignet ist, um die Richtung des Kettenfahrzeugs mit dem minimalen Wenderadius zu ändern;

ermittelt wird, ob ein befohlener Wenderadius kleiner als der minimale Wenderadius ist; und

der Kettendrehzahlunterschied des Kettenfahrzeugs auf den erforderlichen Kettendrehzahlunterschied begrenzt wird, wenn der befohlene Wenderadius kleiner als der minimale Wenderadius ist, so dass das Kettenfahrzeug nicht rutscht.
Traktionssteuerungsverfahren nach Anspruch 1, wobei das Berechnen eines erforderlichen Kettendrehzahlunterschieds umfasst, dass ein Kettenproportionalitätsfaktor ermittelt wird. Traktionssteuerungsverfahren nach Anspruch 1, wobei das Berechnen eines erforderlichen Kettendrehzahlunterschieds umfasst, dass ein Fahrzeugproportionalitätsfaktor ermittelt wird. Traktionssteuerungsverfahren nach Anspruch 1, wobei das Berechnen eines erforderlichen Kettendrehzahlunterschieds umfasst, dass eine Beziehung zwischen einer Kettenraddrehzahl und einer Fahrzeuggeschwindigkeit des Kettenfahrzeugs ermittelt wird. Traktionssteuerungsverfahren nach Anspruch 1, wobei das Berechnen eines erforderlichen Kettendrehzahlunterschieds umfasst, dass eine Kettenraddrehzahl ermittelt wird. Traktionssteuerungsverfahren nach Anspruch 1, ferner ein Ausführen des befohlenen Wenderadius umfassend, wenn der befohlene Wenderadius größer oder gleich dem minimalen Wenderadius ist. Traktionssteuerungsverfahren nach Anspruch 1, ferner ein Identifizieren eines maximalen Reibungskoeffizienten zwischen dem Kettenfahrzeug und dem Boden umfassend. Traktionssteuerungsverfahren nach Anspruch 1, ferner ein Messen einer Kettenlänge des Kettenfahrzeugs umfassend. Traktionssteuerungsverfahren nach Anspruch 1, ferner ein Messen eines Kettenmittelabstands des Kettenfahrzeugs umfassend. Traktionssteuerungsverfahren für ein Kettenfahrzeug, das umfasst, dass

ein Kettenproportionalitätsfaktor ermittelt wird;

ein Fahrzeugproportionalitätsfaktor unter Verwendung des Kettenproportionalitätsfaktors ermittelt wird;

ein minimaler Wenderadius des Kettenfahrzeugs berechnet wird;

ein erforderlicher Kettendrehzahlunterschied unter Verwendung des Fahrzeugproportionalitätsfaktors und des minimalen Wenderadius berechnet wird, wobei der erforderliche Kettendrehzahlunterschied geeignet ist, um die Richtung des Kettenfahrzeugs mit dem minimalen Wenderadius zu ändern;

ermittelt wird, ob ein befohlener Wenderadius kleiner als der minimale Wenderadius ist; und

der Kettendrehzahlunterschied des Kettenfahrzeugs auf den erforderlichen Kettendrehzahlunterschied begrenzt wird, wenn der befohlene Wenderadius kleiner als der minimale Wenderadius ist, so dass das Kettenfahrzeug nicht rutscht.
Traktionssteuerungsverfahren nach Anspruch 10, wobei das Berechnen eines erforderlichen Kettendrehzahlunterschieds umfasst, dass eine Beziehung zwischen einer Kettenraddrehzahl und einer Fahrzeuggeschwindigkeit des Kettenfahrzeugs ermittelt wird. Traktionssteuerungsverfahren nach Anspruch 10, wobei das Berechnen eines erforderlichen Kettendrehzahlunterschieds umfasst, dass eine Kettenraddrehzahl ermittelt wird. Traktionssteuerungsverfahren nach Anspruch 10, ferner ein Ausführen des befohlenen Wenderadius umfassend, wenn der befohlene Wenderadius größer oder gleich dem minimalen Wenderadius ist. Traktionssteuerungsverfahren nach Anspruch 10, ferner ein Erkennen eines maximalen Reibungskoeffizienten zwischen dem Kettenfahrzeug und dem Boden umfassend. Traktionssteuerungsverfahren nach Anspruch 10, ferner ein Messen einer Kettenlänge des Kettenfahrzeugs umfassend. Traktionssteuerungsverfahren nach Anspruch 10, ferner ein Messen eines Kettenmittelabstands des Kettenfahrzeugs umfassend. Traktionssteuerungsverfahren für ein Kettenfahrzeug, das umfasst, dass

ein Kettenproportionalitätsfaktor ermittelt wird;

ein Fahrzeugproportionalitätsfaktor unter Verwendung des Kettenproportionalitätsfaktors ermittelt wird;

ein minimaler Wenderadius des Kettenfahrzeugs berechnet wird;

eine Kettenraddrehzahl ermittelt wird;

ein erforderlicher Kettendrehzahlunterschied unter Verwendung des Fahrzeugproportionalitätsfaktors, des minimalen Wenderadius und der Kettenraddrehzahl berechnet wird, wobei der erforderliche Kettendrehzahlunterschied geeignet ist, um die Richtung des Kettenfahrzeugs mit dem minimalen Wenderadius zu ändern;

ermittelt wird, ob ein befohlener Wenderadius kleiner als der minimale Wenderadius ist;

der befohlene Wenderadius ausgeführt wird, wenn der befohlene Wenderadius größer oder gleich dem minimalen Wenderadius ist; und

der Kettendrehzahlunterschied des Kettenfahrzeugs auf den erforderlichen Kettendrehzahlunterschied begrenzt wird, wenn der befohlene Wenderadius kleiner als der minimale Wenderadius ist, so dass das Kettenfahrzeug nicht rutscht.
Traktionssteuerungsverfahren nach Anspruch 17, ferner ein Identifizieren eines maximalen Reibungskoeffizienten zwischen dem Kettenfahrzeug und dem Boden umfassend. Traktionssteuerungsverfahren nach Anspruch 17, ferner ein Messen einer Kettenlänge des Kettenfahrzeugs umfassend. Traktionssteuerungsverfahren nach Anspruch 17, ferner ein Messen eines Kettenmittelabstands des Kettenfahrzeugs umfassend.






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