DE2164324C2

DE2164324C2 - Steuervorrichtung für ein sperrbares Ausgleichsgetriebe für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE2164324C2
Application number: DE19712164324
Authority: DE
Inventors: Götz von 7000 Stuttgart Hidessen
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1971-12-23
Filing date: 1971-12-23
Publication date: 1984-08-16
Also published as: GB1379416A; DE2164324A1; FR2165647A5; IT974859B

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für ein sperrbares Ausgleichsgetriebe für Fahrzeuge, insbesondere für Personenkraftwagen, das zwischen einem die Ausgleichsräder aufnehmenden Ausgleichsgchäuse und mindestens einem Achswellenrad eine Reibungskupplung enthält, die mit Betätigungseinrichlungen versehen ist, die über ein elektronisches Steuergerät abhängig von einer vorgegebenen Drehzahldifferenz eines der angetriebenen Räder gegenüber einer von der Drehzahl eines anderen Fahrzeugrades gebildeten Bezugsdrehzahl steuerbar sind, wobei die Raddrehzahlen erfassende Sensoren an das Steuergerät angeschlossen sind.

Um einen Wegausgleich zwischen den angetriebenen Rädern eines Fahrzeuges zuzulassen, ist ein Ausgleichsgetriebe erforderlich, das in der Praxis mcjst als Kegelradgetriebe ausgebildet ist und als Differential bezeichnet wird. Bei der Verwendung eines Differentials entsteht die Schwierigkeit, daß die von einem Motor über das Differential übertragbare Antriebskraft von dem Reibungsschluß zwischen den angetriebenen Rädern und der Fahrbahn in der Weise abhängig ist daß hierfür der an einem Rad möglicherweise auftretende geringste Wert maßgeblich ist. Wenn die Kraftschlußverhältnisse der angetriebenen Räder verschieden groß sind, so kann mit Rücksicht auf die Gleichheit der Zahnkräftc und auch der in dem Ausgleichsgetriebe auftretenden Momente nur eine Vortriebskraft ausgeübt werden, die dem kleineren Kraftschluß entspricht. Um dieser Schwierigkeit zu begegnen, ist es bekannt, Sperrdifl'erentiale zu verwenden. Eine einfache Bauart sieht dabei vor. zwischen dem Ausgleichsgehäuse und den Hinlcrachswellenrädern jeweils eine Reibungskupplung anzuordnen, die aus einem mit Federkraft vorgespannten Lamellenpaket besteht Die Wirkung eines derartigen Sperrdifferentials ist von der Vorspannung des Lamellenpaketes abhängig. In der Praxis bedeutet das, daß ein Kompromiß geschlossen werden muß, indem entweder ein bei dem Anfahren des Fahrzeuges günstiges oder bei hohen Drehmomenten, beispielsweise bei Kurvenfahrten, vorteilhaft wirkendes Sperrdifferential gt schaffen wird. Häufig macht sich auch bei einem derartigen SperrdifTcreniial ein Geräusch bei Kurvenfahrt störend bemerkbar, das als »Graunzen« bezeichnet wird.

Zur Behebung dieses Nachteils ist bereits vorgeschlagen worden, an den zu den angetriebenen Rädern füh-η ndcn Achsen Drchzahlsensoren vorzusehen, deren Signale einer Steuerclektronik zugeführt werden, weiche ihrerseits die Reibungskupplung des Sperrdifferentials ansteuert Eine derartige Anordnung der eingangs genannten Art ist auch aus der US-PS 31 38 970 bekannt Dort sind an den zu den angetriebenen Rädern führenden Achsen Drehzahlsensoren vorgesehen, die in der Form von Impulsgebern aufgebaut sind, deren Sinuswellen in Größe und Amplitude in einer Steuerelektronik verglichen werden. Die Differenz der Drehzahl der beiden angetriebenen Räder wird hierbei dazu benutzt eine Kupplung auszulösen, mit der die Differentialwirkung aus- oder eingeschaltet werden kann.

Liegt die Drehzahldifferenz der beiden angetriebenen Räder unterhalb einer bestimmten Schaltschwelle, jo so ist die Kupplung gelöst, d. h. das Ausgleichsgetriebe arbeitet wie ein normales Differential. Überschreitet die Drchzahldifferenz der angetriebenen Räder diese Schaltschwelle, so wird die Kupplung eingerückt, was zur Folge hat, daß die Sperrwirkung einsetzt, d. h. die Y, Diffcrcntialwirkung ausgeschaltet wird.

Die .Sperrwirkung soll nur dann einsetzen, wenn der Rcibung.sschluLl zwischen einem der angetriebenen Räder und der Fahrbahn nicht ausreichend ist. Beim Durchfahren von Kurven soll die Sperrwirkung dagegen nicht einsetzen. Um zu vermeiden, daß die Sperrwirkung bereits bei Kurvenfahrten einsetzt muß die Schaltschwelle der Elektronik daher so ausgelegt werden, daß der Sperrvorgang nicht eintritt, wenn die Drehzahldifferenz der angetriebenen Räder nicht größer ist als der Wert, der sich beim Befahren der engstmöglichsten Kurve ergibt

Die Schaltschwelle der Drehzahldifferenz muß daher relativ hoch angesetzt werden. Es hat zur Folge, daß die Sperrwirkung erst beim Vorliegen einer erheblichen so Drehzahldifferenz eintritt Andererseits ist dieser Effekt jedoch nicht erwünscht, da beim Durchgleiten eines angetriebenen Rades die Sperrwirkung erst nach Erreichen der vorprogrammierten Drehzahldifferenz eintritt, eine gewisse Differentialwirkung daher stets vorhanden ist, unabhängig davon, ob sie durch eine Kurvenfahrt oder eben durch das Durchrutschen eines angetriebenen Rades bewirkt ist

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Steuervorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die Schaltschwelle, bei der die Sperrwirkung des Differentials einsetzt sehr klein gehalten werden kann. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die angetriebenen und die nicht angetriebenen Räder jeder Fahrzeugseite mit Sensoren versehen sind und daß die Bezugsdrehzahl jeweils von dem nicht angetriebenen Rad derselben Fahrzeugseite abgenommen wird. Die als Steuergröße verwendete Drehzahldifferenz wird also auf jeder Fahrzeugseite als Differenz zwischen der

«I Drehzahl des jeweils angetriebenen Rads und der Dreh-Äzahl des nicht angetriebenen Radsgebildet.
ft Ist der Reibungsschluß zwischen den angetriebenen ©Rädern und der Fahrbahn ausreichend, so muß die Hf Drehzahl des angetriebenen Rades einer Fahrzeugseite iagleich groß sein wie die Drehzahl des nicht angetriebenen Rades derselben Fahrzeugsehe. Dies gilt auch und Ef insbesondere bei Kurvenfahrt. Die Schaltschwelle, ab ||der die Sperrung des Differentials ausgelöst wird, kann §| somit sehr niedrig yohalten werden, ohne daß die Ge- S fahr besteht, daß diese Sperrung auch beim Befahren if von Kurven einsetzt. Diese niedrige Schaltschwelle ge- % währleistet andererseits, daß die Sperrung beim Durchlas rutschen oder Durchgleiten eines angetriebenen Rades vi: sofort und mit voller Wirkung einsetzt. Hierin liegt der Il wesentliche Vorteil der Erfindung gegenüber den bell kannten Ausführungsformen.

If Zur Betätigung der Sperrvorrichtung durch das elek- || ironische Steuergerät können in an sich bekannter Wei- w} se hydraulische, pneumatische oder elektromagnetische U Mittel vorgesehen sein. Wenn die Sperrvorrichtung hysp draufisch betätigt wird, ist es erforderlich, daß in der Ii hydraulischen Anlage von dem elektronischen Sauert| gerät betätigbare Steuerventile vorgesehen sind. In dieijjj sem Fall ist es günstig, wenn die Steuerventile in an sich I^ bekannter Weise an einem gemeinsamen Druckspei-P eher angeschlossen sind.

^ Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht β vor, daß die Sensoren der angetriebenen Räder in an ft sich bekannter Weise im Bereich der Ausgleichsgchäu- % selagerung angeordnet sind.

% In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der ,S Steuervorrichtung nach der Erfindung einschließlich ei- ; ί ner in Frage kommenden Ausführungsform eines sperrig baren Ausgleichsgetriebes dargestellt. t'i F i g. 1 zeigt eine Draufsicht auf ein schematisch darin gestelltes, mit einer erfindungsgemäßen Steuervorrich- % tung für ein sperrbares Ausgleichsgetriebe ausgerüstey tes Fahrzeug,

:■"" Fig.2 einen Schnitt durch ein zur Anwendung ge-■; langendes sperrbares Ausgleichsgetriebe,

F i g. 3 eine Einzelheit des Ausgleichsgetriebes nach F i g. 2 im größeren Maßstab,

F i g. 4 eine weitere Einzelheit des Ausgleichsgetriebes nach F i g. 2 im größeren Maßstab.

In F i g. 1 ist schematisch ein Personenkraftwagen mit einem im Bereich der Vorderräder 1 und 2 angeordneten Antriebsmotor 3 dargestellt, der über ein Getriebe 4 . ^; und eine Kardanwelle 5 an ein sperrbares Ausgleichsgetriebe 6 angeschlossen ist. über das die Hinterräder 7 und 8 angetrieben werden.

Das Ausgleichsgetriebe 6 wird hydraulisch betätigt. Die Betätigung erfolgt über ein den Zulauf steuerndes Steuerventil 9 und ein den Rücklauf steuerndes Steuerventil 10. Das den Zulauf steuernde Steuerventil 9 ist an einen Druckspeicher 11 angeschlossen, der von einer Druckölpumpe 12 versorgt wird, die von dem Antriebsmotor 3 angetrieben wird. Das Steuerventil 10 für den Rücklauf ist an die Saugseite der Druckölpumpe 12 angeschlossen. bO

Die Steuerventile 9 und 10 sind beispielsweise als \ Elektromagnetventile ausgebildet. Sie werden von einer elektronischen Steuereinheit 13 geschaltet, die an Sensoren 14 angeschlossen ist. Die Sensoren sind bevorzugt als Impulsgeber ausgebildet und erfassen jeweils die Raddrehzahleri·

Das elektronische Steuergerät 13 vergleicht die Raddrehzahlen de^r zueinander in Beziehung zu setzenden Räder je einer Fahrzeugseite und prüft ob eine Drehzahldifferenz vorliegt, die über einer vorgegebenen Ansprechschwelle liegt. Diese vorgegebene Ansprechschwellc sollte etwas größer sein als die bei normalem Fahrzeugbetrieb mit zulässigem Schlupf sich einstellende maximale Drchzahldifferenz.

Um die Ansprechschwelle möglichst niedrig halten zu können, werden die Drehzahlen der angetriebenen und nicht angetriebenen Räder 1 und 7 bzw. 2 und 8 jeder Fahrzeugseite miteinander verglichen. Da die Räder einer Fahrzeugseite bei Kurvenfahrt annähernd gleiche Drehzahlen haben, kann ein Durchdrehen der angetriebenen Räder sofort festgestellt werden. Die Ansprechschwelle kann also sehr niedrig gehalten werden.

.Das in Fig.2 dargestellte sperrbare Ausgleichsgetriebe 6 besitzt ein Ausgleichsgehäuse 15, das als Planetenträger für zwei Planetenräder 16 ausgebildet ist, die in Hinlerachswellenräder 17 von zwei Halbwellen 18 eingreifen, die drehfest mit den angetriebenen Hinterrädern 7 und 8 verbunden sind. An einem Außengehäuse 19 ist eine Ausgleichsgehäuselagerung 2? und eine Abdichtung 2 J für die Halbwelten 18 vorgesehen.

Zwischen den auf die Halbwellen aufgekeilten Hinterachswellenrädern 17 und dem Ausgleichsgehäuse 15 sind jeweils Lamellenpakete 22 angeordnet, die als Reibungskupplungen dienen. Die nicht vorgespannten Lamellenpakete 22 sind jeweils über ein Druckstück 23 derart zusammendrückbar, daß das Ausgleichsgehäuse 15 mit einem der beiden Hinterachswellenräder 17 gekuppelt wird. Die Druckstücke 23 bestehen aus einem außen an dem Ausgleichsgehäuse 15 koaxiar zu den Halbwollen 18 angeordneten Ring, der mit gleichmäßig auf seinem Umfang verteilten Ansätzen 24 das Ausgleichsgehäuse 15 durchdringt. In den Lamellenpaketen 22 sind Lamellen, die über eine Verzahnung mit dem Hinterachswellenrad 17 fest verbunden sind, sowie Lamellen, die über eine Verzahnung drehfest mit dem Ausgleichsgehäuse 15 verbunden sind, abwechselnd angeordnet. Die Ansätze 24 liegen an den im Ausgleichssehäuse 15 angeordneten Lamellenpaketen 22 an. Wenn die Ansätze 24 gegen das Lamellenpaket 22 gedrückt werder., so wird das jeweilige Hinterachswellenrad 17 mit dem Ausgleichsgehäuse 15 über die innen- bzw. außenverzahnten Lamellen kraftschlüssig gekuppelt.

Das axiale Verschieben der Druckstücke 23 erfolgt über jeweils einen in dem Außengehäuse 19 angeordneten Ringkolben 25, der in einem Ringzylinder 26 des Außengehäuses 19 geführt ist. Der Ringkolben 25 ist mit einer Nut 25a versehen, in die eine entsprechend angeordnete Nase 19a des Außengehäuses 19 eingreift und die den Ringkolben am Drehen hindert. Der Ringzylinder 26, der innen mit einer Dichtungsmanschette 27 versehen ist, ist über eine Druckleitung 28 mit den Steuerventilen 'S und 10 der F i g. I verbunden. Die Übertragung der Kräfte zwischen dem Ringkolben 25 und den Druckstücken 23 erfolgt über Axiallager 31, οίε bevorzugt als Nadellager ausgebildet werden.

Die Lamellenpakete 22 sind nicht vorgespannt. Um die Zahndrücke der Hinterachswellenräder 17 aufzunehmen, ist zwischen dem Ausgleichsgehäuse 15 und den Hinteracltswellenrädern 17 jeweils eine Anlaufscheibe 29 vorgesehen. Zusätzlich erfolgt eine axiale Sicherung der Hinterachswellenräder 17 über Sicherungsringe 30, die auf die Halbwellen 18 aufgesetzt sind.

Hierzu 3 Biatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Steuervorrichtung für ein sperrbares Ausgleichsgetriebe für Fahrzeuge, insbesondere für Personenkraftwagen, das zwischen einem die Ausgleichsräder aufnehmenden Ausgleichsgehäuse und mindestens einem Achswellenrad eine Reibungskupplung enthält, die mit Betätigungseinrichtungen versehen ist die über ein elektronisches Steuergerät abhängig von einer vorgegebenen Drehzahldifferenz eines der angetriebenen Räder gegenüber einer von der Drehzahl eines anderen Fahrzeuges gebildeten Bezugsdrehzahl steuerbar sind, wobei die Raddrehzahlen erfassende Sensoren an das Steuergerät angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die angetriebenen und nicht angetriebenen Räder (1,2, 7, 8) jeder Fahrzeugseite mit Sensoren (14) versehen sind und daß die Bezugsdrehzahl jeweils von dem nicht angetriebenen Rad derselben Fahrzeugseite abgenommen wird.

2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Betätigungseinrichtungen hydraulisch betätigt werden, wobei in der hydraulischen Anlage von dem elektronischen Steuergerät (13) betäligbare Steuerventile (9, 10) vorgesehen sysd, dadurch gekennzeichnet daß die Steuerventile (9,10) in an sich bekannter Weise an einem gemeinsamen Druckspeicher (11) angeschlossen sind.

3. Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet daß die Sensoren (14) der angetriebenen Räder (7, £) in an ^cich bekannter Weise im Bereich der Ausgleichsgehäuselagerung (20) angeordnet sind.