In der Automobilindustrie hat sich in den letzten Jahren der Trend zu allradgetriebenen Fahrzeugen (4WD) weiter verstärkt. Die Möglichkeit zur aktiven Umverteilung des zur Verfügung stehenden Antriebsmoments je nach Fahrsituation und Bedarf in Kombination mit den bestehenden Fahrdynamikregelsystemen hat zu einem Umbruch des Allradmarktes geführt. Neben diesen bereits eingeführten genannten Entwicklungen arbeiten Hersteller und Zulieferer seit geraumer Zeit an Antriebsstrangkomponenten, die eine geregelte Verteilung des Antriebsmomentes innerhalb einer Achse ermöglichen. Hauptanwendungsbereich solcher Systeme bleibt aber voraussichtlich neben dem Allrad der Standardantrieb. GKN hat eine geregelte Differentialsperre mit der entsprechenden Regelung entwickelt, die neben Traktionsverbesserungen vor allem fahrdynamische Aspekte berücksichtigt. Dabei wurde besonderer Augenmerk auf den Frontantriebsmarkt gelegt, der zumindest in Europa vorherrschend ist. Dieses System wurde zu Testzwecken in verschiedene Fahrzeuge integriert, bietet volle ABS und ESP Kompatibilität und lässt sich als geschlossenes, elektromechanisches 'Add-On-System' leicht an bestehende Fahrzeuge anpassen. Dieser Beitrag erklärt vor diesem Hintergrund den grundsätzlichen Einfluss regelbarer Sperrdifferentiale in Achsanwendungen. Hierbei werden anhand beispielhafter Fahrversuchsmanöver die Auswirkungen von Sperrdifferentialen auf Traktion, Fahrstabilität und Fahrverhalten veranschaulicht. Weiterhin wird auf die Wechselwirkungen von Sperrdifferentialen mit bereits bestehenden Fahrdynamik- und Traktionsregelsystemen am Beispiel der von GKN entwickelten Regelung eingegangen. Regelbare Sperrdifferentiale bieten deutliche Traktionsverbesserungen nicht nur gegenüber Fahrzeugen mit offenem Differential ohne Traktionsregelsystem (TCS), sondern sorgen darüber hinaus auch für deutlich bessere Traktion, mit zusätzlichen Vorteilen hinsichtlich Komfort und Geräuschverhalten, verglichen mit aktuellen TCS mit Motor- und Bremseneingriff. Es wird nachgewiesen, dass das Eigenlenkverhalten eines Fahrzeugs durch ein aktiv regelbares Sperrdifferential nicht beeinflusst wird. In Bezug auf Gierdämpfungseigenschaften bei unerwünschten Übersteuerreaktionen, wie sie z.B. bei einem Lastwechsel in der Kurve, Spurwechsel oder ähnlichen Manövern auftreten können, lassen sich jedoch erhebliche Verbesserungen erzielen. Das besonders Frontantriebsfahrzeuge kennzeichnende Untersteuern bei starkem Herausbeschleunigen aus der Kurve wird durch die von GKN entwickelten Regelalgorithmen deutlich reduziert und in bemerkenswerter Weise verbessert. Es bleibt abzuwarten, wie viel darüber hinaus gehende Verbesserungen von Traktion und Gierdämpfung bei Übersteuerreaktionen Torque Vectoring Systeme bewirken können. Das volle Potential von Torque Vectoring Systemen wird sich ergeben, wenn es in Verbindung und integriert mit bereits gebräuchlichen Fahrdynamikregelsystemen wie ESP genutzt wird.

    GKN has developed a controllable Limited-Slip Differential (LSD) in combination with a control strategy which, besides traction improvements mainly considers vehicle dynamics aspects. Attention has been specifically turned to the Front-Wheel Drive (FWD) market which is predominant at least in Europe. This system has been integrated into several vehicles, offers full ABS and ESP compatibility and, as a closed electro-mechanical system, it is easily adaptable to existing vehicles. From this background the paper explains the general influence of LSDs used in axle applications. Here examples of various vehicle test manoeuvres illustrate the effects LSDs have on vehicle traction, stability and handling. Furthermore, information is given about the effects and interactions of LSDs in combination with the GKN control strategy with other common vehicle control systems like TCS, ABS and ESP. Controllable LSDs not only offer remarkable traction improvements compared with vehicles with open differentials without Traction Control System (TCS), but beyond it they also provide for better traction combined with increased comfort and reduced NVH in comparison to state-of-the-art brake and engine based Traction Control Systems. It is proven that the self-steering behaviour of a vehicle is not influenced by a controllable LSD. But with reference to yaw damping effects during undesired oversteering reactions caused by throttle-off in a bend, lane change manoeuvres or else, active LSDs provide for significant improvements. The understeering effect during hard acceleration out of a corner, characteristic mainly for FWD vehicles, is significantly reduced and remarkably improved by the control algorithms developed by GKN. An active LSD in combination with an intelligent and sophisticated control logic already covers some of the advantages to be expected sometimes only from the more complex torque vectoring systems, which are under development at the moment. Therefore, especially for the FWD and also for the RWD vehicle segment the actively controlled LSD developed by GKN represents a fully ABS and ESP compatible, cost effective and easy to integrate, closed 'Add-On' system with the potential to significantly improve traction and vehicle dynamics.


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    Title :

    Traction and stability enhancement using active limited-slip differentials


    Additional title:

    Traktions- und Stabilitätsverbesserungen durch Einsatz von aktiven Sperrdifferentialen


    Contributors:


    Publication date :

    2005


    Size :

    21 Seiten, 12 Bilder, 7 Quellen


    Type of media :

    Conference paper


    Type of material :

    Print


    Language :

    English




    Traction and stability enhancement using active limited slip differentials

    Wunschelmeier,U. / Huchtkoetter,H. / GKN Driveline,Lohmar,DE | Automotive engineering | 2005


    Traction and stability enhancement using active limited-slip differentials

    Wunschelmeier,U. / Huchtkoetter,H. / GKN Driveline,DE | Automotive engineering | 2006


    Traction, handling, and limited-slip differentials

    Tinzl,G.C. / Birfield Transmissioni,ES | Automotive engineering | 1986



    Limited Slip Differentials

    Frömmig, Lars | Springer Verlag | 2023