DE102011117749A1 - Differential gear bearing system and motor vehicle with a differential gear bearing system - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Differentialgetriebelager-System für einen Kraftwagen mit zumindest einem Differentialgetriebe (18), welches mit wenigstens einem Lager (20) an dem Kraftwagen gelagert ist, wobei in dem Lager (20) eine magnetorheologische Flüssigkeit (30) aufgenommen ist und das Lager (20) eine Vorrichtung (40) aufweist, mittels welcher ein auf die magnetorheologische Flüssigkeit (30) einwirkendes Magnetfeld bereitstellbar ist und die Betriebsparameter des Lagers (20) veränderbar sind, und das Differentialgetriebelager-System eine Steuereinrichtung (44) umfasst, mittels welcher die Vorrichtung (40) regelbar ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Kraftwagen mit wenigstens einem Differentialgetriebelager-System.The invention relates to a differential gear bearing system for a motor vehicle with at least one differential gear (18) which is mounted with at least one bearing (20) on the motor vehicle, wherein in the bearing (20) a magnetorheological fluid (30) is received and the bearing (20) comprises a device (40) by means of which on the magnetorheological fluid (30) acting magnetic field is provided and the operating parameters of the bearing (20) are variable, and the differential gear bearing system comprises a control device (44), by means of which Device (40) is adjustable. Furthermore, the invention relates to a motor vehicle with at least one differential gear bearing system.
Description
Die Erfindung betrifft ein Differentialgetriebelager-System für einen Kraftwagen der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art und ein Kraftwagen mit wenigstens einem Differentialgetriebelager-System.The invention relates to a differential gear bearing system for a motor vehicle specified in the preamble of claim 1 and a motor vehicle with at least one differential gear bearing system.
An eine Differentialgetriebelagerung für einen Kraftwagen werden unterschiedliche Anforderungen, beispielsweise hinsichtlich Akustik, Lagerwegen, Lagerlasten und Schwingungskomfort, während des Betriebs des Kraftwagens gestellt. Zum einen sollen Differentialgetriebelager dazu beitragen, möglichst effektiv betriebsbedingt auftretende Geräusche und Vibrationen am Differentialgetriebe selbst bzw. im Zusammenspiel zwischen Differentialgetriebe und Antriebsstrang des Kraftwagens zu isolieren. Zum anderen sollen Differentialgetriebelager aber ebenfalls dazu beitragen, dass ein möglichst gutes Schwingungs- und Lastwechselverhalten des Differentialgetriebes bei verschiedensten Betriebszuständen des Differentialgetriebes bzw. des Kraftwagens erreicht wird. Zudem sind bei der Auslegung von Differentialgetriebelagern der zur Verfügung stehende Bauraum und infolgedessen auch die Lagerwege sowie die auftretenden Lagerlasten zu beachten.At a differential gear storage for a motor vehicle different requirements, for example, in terms of acoustics, bearing paths, bearing loads and vibration comfort, made during operation of the motor vehicle. On the one hand, differential gear bearings should help to isolate operationally occurring noises and vibrations as effectively as possible on the differential gear itself or in the interaction between the differential gear and the drive train of the motor vehicle. On the other hand differential gear bearings but also help to ensure that the best possible vibration and load change behavior of the differential gear is achieved in a variety of operating conditions of the differential gear or the motor vehicle. In addition, in the design of differential gear bearings of the available space and consequently the bearing distances and the bearing loads to be observed.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Differentialgetriebelager-System für einen Kraftwagen sowie einen Kraftwagen mit einem Differentialgetriebelager-System bereitzustellen, mittels derer eine verbesserte Lagerung von einem Differentialgetriebe ermöglicht wird.It is therefore the object of the present invention to provide a differential gear bearing system for a motor vehicle and a motor vehicle with a differential gear bearing system, by means of which an improved storage of a differential gear is made possible.
Diese Aufgabe wird durch ein Differentialgetriebelager-System für einen Kraftwagen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und einem Kraftwagen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a differential gear bearing system for a motor vehicle with the features of claim 1 and a motor vehicle with the features of claim 6. Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the dependent claims.
Der Erfindung liegt die grundlegende Erkenntnis zugrunde, dass je nach Betriebssituation des Kraftwagens und des Differentialgetriebes unterschiedliche Betriebsparameter der Differentialgetriebelagerung, insbesondere unterschiedliche Werte für die Steifigkeit und die Dämpfung, zur Erfüllung der an die Differentialgetriebelagerung gestellten mechanischen und akustischen Anforderungen vorteilhaft sind.The invention is based on the fundamental knowledge that, depending on the operating situation of the motor vehicle and the differential gear, different operating parameters of the differential gear bearing, in particular different values for the stiffness and the damping, are advantageous for the fulfillment of the mechanical and acoustic requirements imposed on the differential gear bearing.
Ein erfindungsgemäßes Differentialgetriebelager-System für einen Kraftwagen zeichnet sich dadurch aus, dass in einem Lager eine magnetorheologische Flüssigkeit aufgenommen ist und das Lager eine Vorrichtung aufweist, mittels welcher ein auf die magnetorheologische Flüssigkeit einwirkendes Magnetfeld bereitstellbar ist und die Betriebsparameter des Lagers veränderbar sind, und das Differentiallagersystem eine Steuereinrichtung umfasst, mittels welcher die Vorrichtung regelbar ist. Es ist also erfindungsgemäß vorgesehen, das Differentialgetriebe mittels einem oder mehrerer Lager an dem Kraftwagen zu lagern, deren Betriebsparameter insbesondere die Dämpfung und/oder die Steifigkeit, mittels einer Steuereinrichtung veränderbar sind.A differential gear bearing system according to the invention for a motor vehicle is characterized in that a magnetorheological fluid is accommodated in a bearing and the bearing has a device by means of which a magnetic field acting on the magnetorheological fluid can be provided and the operating parameters of the bearing can be changed Differential storage system comprises a control device by means of which the device is adjustable. It is therefore provided according to the invention to store the differential gear by means of one or more bearings on the motor vehicle whose operating parameters, in particular the damping and / or the rigidity, by means of a control device are changeable.
Somit ist ein verbessertes Differentialgetriebelager-System für einen Kraftwagen geschaffen, da die Betriebsparameter der Differentialgetriebelagerung derart veränderbar sind, dass sie an unterschiedlichste Betriebssituationen des Kraftwagens bzw. des Differentialgetriebes angepasst werden können. Je nach gegebenen Randbedingungen können sowohl die Steifigkeit als auch die Dämpfung des Lagers so eingestellt werden, dass akustische und/oder dynamische Anforderungen, welche an das Lager gestellt werden, situationsabhängig bestmöglich erfüllt werden können. Die Besonderheit des als hydraulisches Lager ausgebildeten Lagers liegt darin, dass innerhalb des Lagers ein magnetorheologisches Fluid aufgenommen ist, das je nachdem, welchem Magnetfeld es ausgesetzt ist, seine Eigenschaften ändert. Hierdurch ist es stufenlos möglich, beispielsweise die Lagersteifigkeit an eine jeweilige Betriebssituation des Kraftwagens durch Anlegen einer definierten Spannung an der Vorrichtung anzupassen, z. B. um die Lagerwege des Lagers einzuschränken. Des Weiteren können aufgrund des Einsatzes der magnetorheologischen Flüssigkeit die Lagereigenschaften besonders schnell an sich ändernde Betriebssituationen angepasst werden, wobei die durchgeführten Änderungen der Betriebsparameter jederzeit reversibel sind.Thus, an improved differential gear bearing system is provided for a motor vehicle, since the operating parameters of the differential gear storage are variable so that they can be adapted to different operating situations of the motor vehicle or the differential gear. Depending on the given boundary conditions, both the stiffness and the damping of the bearing can be adjusted so that acoustic and / or dynamic requirements that are placed on the bearing, depending on the situation can best be met. The peculiarity of the designed as a hydraulic bearing bearing is that within the camp a magnetorheological fluid is added, which changes its properties depending on which magnetic field it is exposed. As a result, it is infinitely possible, for example, to adapt the bearing stiffness to a respective operating situation of the motor vehicle by applying a defined voltage to the device, for. B. to restrict the storage routes of the camp. Furthermore, due to the use of the magnetorheological fluid, the bearing properties can be adapted particularly quickly to changing operating situations, with the changes made to the operating parameters being reversible at all times.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Steuereinrichtung dazu geeignet ist, in Abhängigkeit von an diese übermittelten Informationen über den Kraftwagen die Betriebsparameter des Lagers zu verändern. Dadurch können die Lagereigenschaften permanent an sich ändernde Betriebssituationen des Kraftwagens angepasst werden. Die Anpassung der Betriebsparameter des Lagers kann vollständig automatisiert mittels der Steuereinrichtung durchgeführt werden, wodurch die Lagereigenschaften besonders schnell an sich ändernde Randbedingungen angepasst werden können.An advantageous embodiment of the invention provides that the control device is adapted to change the operating parameters of the bearing as a function of this information transmitted via the motor vehicle. As a result, the bearing properties can be permanently adapted to changing operating situations of the motor vehicle. The adaptation of the operating parameters of the bearing can be carried out completely automatically by means of the control device, whereby the bearing properties can be adapted particularly quickly to changing boundary conditions.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Steuereinrichtung dazu geeignet ist, Informationen von wenigstens einem an dem Kraftwagen angeordneten Sensor zu empfangen und in Abhängigkeit von diesen Informationen die Betriebsparameter des Lagers zu verändern. Vorteilhafterweise werden solche Sensoren verwendet, die bereits in dem Kraftwagen angebracht sind. Alternativ können natürlich auch zusätzliche Sensoren vorgesehen werden, um für die Einstellung des Lagers wichtige Kenngrößen zu erfassen und an die Steuereinrichtung zu übermitteln. Mit Hilfe des Sensors können beispielsweise Informationen über die Betriebszustände einzelner Komponenten des Antriebsstrangs erfasst und an die Steuerungseinheit übermittelt werden, so dass die Betriebsparameter des Lagers in Abhängigkeit der Informationen derart eingestellt werden können, dass die Differentialgetriebelagerung, die an diese gestellten Anforderungen bestmöglich erfüllt.A further advantageous embodiment of the invention provides that the control device is adapted to receive information from at least one sensor arranged on the motor vehicle and to change the operating parameters of the bearing as a function of this information. Advantageously, such sensors are used, which are already mounted in the car. Alternatively, of course, additional sensors can be provided in order for the Setting the bearing to capture important parameters and transmit to the controller. With the help of the sensor, for example, information about the operating states of individual components of the drive train can be detected and transmitted to the control unit, so that the operating parameters of the bearing can be adjusted depending on the information such that the differential gear storage, which meets the requirements set best possible.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Steuereinrichtung dazu geeignet, Information von wenigstens einem Fahrdynamiksystem und/oder Fahrerassistenzsystem des Kraftwagens zu empfangen, um in Abhängigkeit von diesen Informationen die Betriebsparameter des Lagers zu verändern. Mittels des Fahrdynamiksystems kann ein Fahrer des Kraftwagens beispielsweise das Ansprechverhalten bzw. die Charakteristik der Lenkung, des Fahrwerks oder des Motors anpassen. Durch Übermittlung dieser Informationen kann die Lagerung des Differentialgetriebes bestmöglich auf die Randbedingungen eingestellt werden. Bei dem Fahrerassistenzsystem kann es sich beispielsweise um eine bestimmte Form der Traktionskontrolle handeln, die dazu dient, den Kraftwagen aus dem Stand heraus bestmöglich zu beschleunigen. Ein solches Fahrerassistenzsystem ist durch einen Fahrer des Kraftwagens manuell betätigbar bevor er den Kraftwagen mit der maximal möglichen Beschleunigung in Bewegung setzt. Eine Information über diese geplante Aktion des Fahrers kann bereits bei Betätigung des Fahrerassistenzsystems an die Steuereinrichtung weitergeleitet werden, so dass die Betriebsparameter des Lagers bereits vor dem Auftreten der entsprechend hohen Belastungen voreingestellt werden können, beispielsweise indem eine Einschränkung des Bewegungsbereichs des Lagers vorgenommen wird. Dadurch kann einem erhöhten Verschleiß des Differentialgetriebes und auch des restlichen Antriebsstrangs vorgebeugt werden.In a further advantageous embodiment of the invention, the control device is adapted to receive information from at least one driving dynamics system and / or driver assistance system of the motor vehicle in order to change the operating parameters of the bearing in dependence on this information. By means of the vehicle dynamics system, a driver of the motor vehicle, for example, adjust the response or the characteristic of the steering, the chassis or the engine. By transmitting this information, the bearing of the differential gear can be adjusted as best as possible to the boundary conditions. The driver assistance system can be, for example, a specific form of traction control, which serves to accelerate the motor vehicle as effectively as possible. Such a driver assistance system can be actuated manually by a driver of the motor vehicle before he sets the motor vehicle in motion with the maximum possible acceleration. Information about this planned action of the driver can be forwarded to the control device already upon actuation of the driver assistance system, so that the operating parameters of the bearing can be preset even before the occurrence of the correspondingly high loads, for example by limiting the range of movement of the bearing. As a result, an increased wear of the differential gear and the rest of the drive train can be prevented.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Betriebsparameter des Lagers in Abhängigkeit von der Motordrehzahl des Kraftwagens veränderbar sind. Auswirkungen eine Kardanwellenunförmigkeit können durch ein definiertes, z. B. zyklisches oder frequenzabhängiges, Anpassen der Steifigkeit der Differentialgetriebelagerung erheblich reduziert werden. Zudem kann das Differentialgetriebe dadurch auf einfache Weise an unterschiedliche mechanische und akustische Anforderungen angepasst werden, welche mit der Motordrehzahl korrelieren.A further advantageous embodiment of the invention provides that the operating parameters of the bearing are variable in dependence on the engine speed of the motor vehicle. Impact of a propeller shaft irregularity can be caused by a defined, eg. B. cyclic or frequency-dependent, adjusting the stiffness of the differential gear storage can be significantly reduced. In addition, the differential gear can be easily adapted to different mechanical and acoustic requirements, which correlate with the engine speed.
Weiterhin ist gemäß Patentanspruch 6 ein Kraftwagen mit wenigstens einem Differentialgetriebelager-System nach einem der vorhergehenden Ausführungsformen vorgesehen. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des Kraftwagens umfasst das Differentialgetriebelager-System drei Lager, wobei ein erstes Lager derart an dem Kraftwagen und dem Differentialgetriebe angeordnet ist, dass es im Wesentlichen Kräfte in Richtung der Fahrzeughochachse aufnimmt und ein zweites und ein drittes Lager derart an dem Kraftwagen an dem Differentialgetriebe angeordnet sind, dass diese im Wesentlichen Kräfte in Richtung der Fahrzeuglängsachse und der Fahrzeughochachse aufnehmen. Durch die Anordnung der Lager können zum einen besonders gut die im Betrieb des Kraftwagens auftretenden Kräfte aufgenommen werden und zum anderen können mittels der Lager auftretende Betriebsgeräusche am Differentialgetriebe besonders effektiv gedämmt bzw. isoliert werden.Furthermore, according to claim 6, a motor vehicle is provided with at least one differential gear bearing system according to one of the preceding embodiments. In an advantageous embodiment of the motor vehicle, the differential gear bearing system comprises three bearings, wherein a first bearing is arranged on the motor vehicle and the differential gear, that it receives substantially forces in the direction of the vehicle vertical axis and a second and a third bearing in such a way on the motor vehicle the differential gear are arranged so that they absorb substantially forces in the direction of the vehicle longitudinal axis and the vehicle vertical axis. Due to the arrangement of the bearings, on the one hand, the forces occurring during operation of the motor vehicle can be absorbed particularly well and, on the other hand, operating noises occurring on the differential gear can be insulated or insulated particularly effectively by means of the bearings.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or in the figures alone can be used not only in the respectively indicated combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention.
Die Zeichnung zeigt in:The drawing shows in:
Ein Teilbereich eines Antriebsstrangs
Das Differentialgetriebe
In
An der radial nach innen gewandten Seite der Kammer
Das Funktionsprinzip des Lagers
Bei angelegtem Magnetfeld ist der Durchfluss der magnetorheologischen Flüssigkeit
In den
Das in
In
In
Im vorliegenden Fall ist die Steuereinrichtung
Das Fahrdynamiksystem
Der Sensor
Der Sensor
Das Fahrerassistenzsystem
Der Sensor
In Abhängigkeit von den an die Steuereinrichtung
Je nach Betriebssituation des Kraftwagens können die an die Steuereinrichtung
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