DE3040120C2 - Sperrbares Ausgleichsgetriebe für Fahrzeuge - Google Patents

Description

— ein Summenregister (39), das die Summen der Pulse beider Geber (27,28) aufaddiert,

— ein Difterenzregister (40), das den Absolutwert der Differenz der Pulse der beiden Geber (27, 28) aufaddiei'.

— wenigstens eine Uhr (4Γ^ die den Abstand zwischen den Pulsen mißt,

— wobei das Summenregister (39) bei Erreichen eines vorgegebenen Grenzwertes das Differenzregister (40) zurücksetzt,

— und wobei die Uhr (42) bei Oberschreiten eines bestimmten Grenzwertes des Pulsabstandes des einen oder anderen Gebers (27, 28) das Summenregister (39) zurücksetzt, und

daß von dem Differenzregister (40) die Ausgabeeinheit (43) gesteuert ist und der elektrisch-fluidische Signalumformer (36) in an sich bekannter Weise einen von der Größe des elektrischen Signals aus der Ausgabeeinheit (43) abhängigen hydraulischen oder pneumatischen Druck abgibt. so

2. Ausgleichsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Ausgabeeinheit

(43) und das Differenzregister (40) ein Multiplikator

(44) eingeschaltet ist, der den Inhalt des Differenzregisters (40) mit einem wählbaren Faktor multipli- ziert

3. Ausgleichsgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgabeeinheit (43) als Pulslängenmodulator ausgebildet ist.

4. Ausgleichsgetriebe nach Anspruch 3, dadurch &o gekennzeichnet, daß die von dem Pulslängenmodulator (43) erzeugte Pulslänge auf einen einstellbaren Wert begrenzbar ist.

5. Ausgleichsgetriebe nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß verschiedene Kombinationen von Grenzwerten an Summenregister (39), Multiplikator (44), Uhr (42) und Pulslängenmodulator (43) durch Drücken von Drucktasten oder

Einstecken von Programmodulen wählbar sind.

Die Erfindung betrifft ein sperrbares Ausgleichsgetriebe für Fahrzeuge nach der im Oberbegriff des Anspruches 1 näher beschriebenen Art

Ein derartiges Ausgleichsgetriebe ist bekannt aus der US-PS 3138 970 mit zwei parallelen Signal: -erarbeitungskreisen zur Bildung drehzahlabhängiger elektrischer Signalgrößen aus den beiden Gebersignalen. Oberschreitet der Signalgrößenunterschied einen vorgebbaren Wert, so wird vom Signalumformer, der unstetig mit einem Zwei-Punkt-Verhalten wirkt die Ausgleichssperre angelegt bei Unterschreiten des Wertes wieder gelöst In der Praxis wird infolge dieses Spiels zwischen Anlegen und Lösen bei ungleicher Haftung der Antriebsräder etwa die festgelegte Drehzahldifferenz der beiden Antriebsräder aufrechterhalten werden. Die Wirkung ist unabhängig davon, ob es sich um Anfahren oder um normale Straßenfahrt handelt Mit einer Einrichtung gemäß dieser US-PS ist es daher nicht möglich, die Sperrwirkung des Ausgleichsgetriebes den jeweiligen Fahr- und Straßenzuständen anzupassen. Außerdem ergibt sich durch den unstetig mit einem Zwei-Punkt-Verhalten wirkenden Signalumformer ein ziemlich schroffes Einsetzen der Ausgleichssperre.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein sperrbares Ausgleichsgetriebe zu schaffen, das so gesteuert werden kann, daß

— bei normaler Straßen- und Kurvenfahrt die Sperrwirkung ganz ausgeschaltet ist

— beim Anfahren bei unterschiedlichen Bodenverhältnissen (ein Rad rutscht ein Rad steht fest) wie bei bekannten Einrichtungen das Ausgleichsgetriebe sperrt

— bei Glätte unter beiden Antriebsrädern das Ausgleichsgetriebe die größtmögliche Schubkraft liefert

Bei besonderen Einsatzfällen, beispielsweise bei Rallyefahrten soll die Charakteristik der Sperrwirkung veränderbar sein.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst Zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungen sind irr den Unteransprüclien angegeben.

Nachstehend ist die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch das Ausgleichsgetriebe,

Fig.2 den Schnitt H-II nach der Fig. 1 in vergrößertem Maßstab,

F i g. 3 eine schematische Darstellung der Anordnung des Ausgleichsgetriebes in einem Fahrzeug,

F i g. 4 eine Anordnung der einzelnen Verknüpfungsglieder der Geber.

Der Antrieb er folgt nach F i g. 1 über einen Triebling 1 und ein Tellerrad 2, das fest mit einem Ausgleichsgehäuse 3 verbunden ist. Im Inneren des Ausglekhsgehäuses 3 befinden sich zwei kreuzartig zueinander angeordnete Ausgleichsradachsen 4 und S. Auf den Ausgleichsradachsen 4 und 5 sind Ausgleichszahnräder 6 und 7 befestigt. Zwei weitere Ausgleichszahnräder sind in diesem Schnitt nicht dargestellt.

Mit den Ausgleichszahnrädern 6 mid 7 kämmen Achswellenkegelräder 8 bzw, 9, Die beiden Achswellenkegelräder 8 und 9 sind jeweils auf einer Achswelle 10 bzw. 11 befestigt. Zwischen dem Achswellenkegelrad 9 und dem Ausgleichsgehäuse 3 befinden sich Kupplungslamellen 12, die in üblicher Weise abwechselnd entweder mit dem Achswellenkegelrad 9 oder dem Ausgleichsgehäuse 3 verbunden sind, wobei sie jedoch in axialer Richtung verschiebbar sind. Auf der anderen Seite der Ausgleichsradachse 4 befindet sich ein Ringkolben 13, der in dem Deckel 14 des Ausgleichsgehäuses 3 geführt ist Die Ausgleichsradachse 4 ist an beiden Enden in Lagerstücken 15 geführt Gleiches gilt für die Ausgleichsradachse 5. Weiterhin liegen die Enden der Ausgleichsradachse 4, ebenso wie die der Ausgleichsradachse 5, in einer Axialnut 16 des Ausgleichsgehäuses 3. Damit sich die Ausgleichsradachsen nicht um ihre Längsachse verdrehen können, weisen sie parallel zur Längsachse der Axialnut 16 an ihren Enden seitliche Abflachungen 17 auf, mit denen die Ausgleichsradachsen in die Axialnuten eingepaßt sind. Zur Lagerung und zur Sicherung gegen Verdrehen sind die Lagerstücke 15 mit Nocken 18 versehen, die in die Axialnuten 16 ragen.

Zwischen dem Lagerstück 15 und den Kupplungslamellen 12 befindet sich ein Druckring 19.

Ein Druckraum 20 des Ringkolbens befindet sich zwischen der Rückwand des Ringkolbens 13 und einer sich in radialer Richtung erstreckenden Wand des Deckels 14. Die Druckmittelzuführung zu dein Ausgleichsgehäuse 3 erfolgt über einen Anschluß 21, der in einem feststehenden Gehäuseteil 22 angeordnet ist. Über eine Ringnut 23 im Deckel 14 wird das Druckmittel in das sich drehende Ausgleichsgehäuse 3 eingeleitet Von der Ringnut 23 aus gelangt das Druckmittel über mehrere über den Umfang verteilte Querbohrungen 24 in den Druckraum 20.

Zur Bestimmung des jeweiligen Drehwinkels der beiden Achswellen 10 und 11 sind diese jeweils mit einem Zahnrad 25 bzw. 26 und einer dazugehörigen Impulsgebereinrichtung 27 bzw. 28 versehen.

Von den beiden Gebern 27 und 28 führen Signalleitungen 29 bzw. 30 zu einem Prozessor 31 (F ig. 3).

Eine Servopumpe 32 versorgt nach Fig.3 das Ausgleichsgetriebe aus einem Druckmittelbehälter 33 mit Druckmittel über eine an dem Anschluß 21 angeschlossene Druckleitung 34. Zwischen die Druckleitung 34 und eine von dem Behälter 33 zur Servopumpe 32 führende Saugleitung 35 ist ein elektrisch-hydraulischer Signalumformer 36 eingebaut Ein derartiger Signalumformer ist beispielsweise bekannt aus der DE-OS 27 27 491 und wird deshalb nicht näher beschrieben. Der Signalumformer 36 setzt die elektrischen Signale des Prozessors in einen das Ausgleichsgetriebe steuernden Druck um, d.h. der Druck in der Druckleitung 34 wird durch die elektrischen Signale des Prozessors über den Signalumformer 36 einstellbar.

Einzelheiten des Prozessors 31 zeigt F i g. 4. Die Pulse A und B der Geber 27 bzw. 28 werden jeweils einem Summenglied 37 und einem Differenzglied 38 zugeführt. In dem Summenglied 37 werden die Pulse A und B summiert und in einem Summenregister 39 aufaddiert. In dem Differenzglied 38 wird der Absolutwert der Differenz aus den Pulsen A und B gebildet und in einem Differenzregister 40 aufaddiert. Über ein eine Auswahl zwischen den Pulsen A oder Streifendes Verknüpfungsglied 41 werden die Pulse A oder B einer Uhr 42 zugeführt, Auswahlkriterium ist der Zeitabstand der Pulse, d. h. jeweils die Pulse A oder B mit dem längeren Zeitabstand werden der Uhr 42 augeleitet

Für die nachfolgend beschriebene Wirkungsweise ist zu beachten, daß gemäß der Erfindung erreicht werden soll, möglichst kein Rad rutschen zu lassen, damit die volle Haftreibung an beiden Rädern ausgenutzt werden kann. Die Ausgleichssperre soll also, wenn sie gebraucht wird, auch bei Gleichlauf wirksam sein, bei normaler ίο Straßenfahrt und beim Kurvenfahren aber unwirksam sein. Deshalb wird gemäß der Erfindung das Sperrmoment abhängig vom Differenzdrehwinkel der Antriebsräder gesteuert

Dazu wird zunächst die Differenzbewegung zwischen 's den beiden Achswellen 10 und 11 gemessen und im Differenzregister 40 aufintegriert Abhängig vom Registerinhalt erfolgt die Sperrung des Ausgleichsgetriebes dadurch, daß der der Ausgieichssperre vom Signalumformer 36 zugeführte Druck mit steigendem RegisterinhsJt im Differenzregistet 40 erhöht wird.

Wenn beim Anfahren ein Rad ste! ~ und das andere durchrutscht überträgt das Ausgleichgetriebe mit zunehmendem Schlupfwinkel des rutschenden Rades und damit zunehmendem Betätigungsdruck für die Ausgieichssperre ein zunehmendes Moment für das stehende Rad bis sich dieses allmählich auch genau so schnell dreht wie das rutschende Rad. Dies bedeutet daß das Ausgleichsgetriebe starr durchgekuppelt ist und keine Ausgleichbewegung mehr ausführen kann.
Dadurch füllt sich das Summenregister 39 bis zu einem maximalen Grenzwert durch den das Differenzregister 40 gelöscht und damit die Sperrwirkung des Ausgleichsgetriebes aufgehoben wird. In einem derartigen Betriebspunkt gibt es zwei Möglichkeiten:

1. Das Fahrzeug konnte bewegt werden.

2. Das Fahrzeug ist stehengeblieben.

Im Fall der ersten Möglichkeit bleibt das Summwiregister 39 gefüllt, damit das Differenzregister 40 gelöscht und die Ausgleichssperre ausgeschaltet Im normalen Fahrzustand ist somit die Ausgleichswirkung voll erhalten, auch wenn Schlupf auftreten sollte, sofern nur beide Räder oberhalb einer bestimmten Mindestdrehgeschwindigkeit bleiben. Voraussetzung für die Aktivierbarkeit der Ausgleichssperre ist die Löschung des Summenregisters. Nach der Erfindung wird die Sperrbarkeil des Ausgleichsgetriebes erst wieder aktiviert, wenn mindestens eines der beiden Räder eine bestimmte Mindestdrehgeschwindigkeit unterschreitet. Dies wird dadurch erreicht daß die Uhr 42 die Zeit zwischen den einzelnen Pulsen A bzw. den Pulsen B mißt Überschreitet das Zeitintervall zwischen den einzeln :·η Pulsen A oder Beinen bestimmten Wert so ist dies ein Maß dafür, daß das Fahrzeug eine bestimmte Mindestgeschwindigkeit unterschritten hat. Dann wird das Summenregister durch ein von der Uhr 42 gegebenes Signal auf Null zurückgesetzt. Dadurch ist die Sperrbarkeit des Ausgleichsgetriebes wieder aktiviert.

Im Fall der zweiten Möglichkeit bleibt nach öffnen der Ausgieichssperre durch die wieder einsetzende Ausgleichswirkung des Ausgleichsgetriebes das Rad mit der besseren Bodenhaftung sehr schnell stehen, das Summenregister wird gelöscht und der oben beschriebene Ablauf mit allmählicher Steigerung des Drehmomentes für das stehende Rad erneut in Gang gesetzt unter Ausnützung der dadurch erhöhten Haftreibune.

Rs besteht dadurch die Möglichkeit, durch wechselseitiges Lösen und weich wieder einsetzendes Antreiben der Räder das Fahrzeug allmählich von der glatten Stelle wegzubewegen.

Die Steuerung des elektrisch-hydraulischen Signalumformers 36 kann entsprechend dem Inhalt des Differenzregisters in bekannter Weise direkt über einen Digital-Analog-Wandler erfolgen. Es ist aber zweckmäßig, aus Gründen der Energiebilanz, hierfür einen Pulslängenmodulator 43 zu verwenden. Dieser Pulslängenmodulator stellt die Ausgabeeinheit des Differenzregisters 40 dar. Um Beschädigungen im Ausgleichsgetriebe oder in den Achsen durch Überbeanspruchungen infolge von Verspannungen zu vermeiden, sollte außerdem der Ausgabewert dieses Modulators 43 auf einen wählbaren Maximalwert begrenzbar sein.

Es ist außerdem zweckmäßig, zwischen Differenzregister 40 und Modulator 43 einen Multiplikator 44 einzubauen, der den Inhalt des Differenzregisters mit einem wählbaren Faktor multipliziert. Dadurch kann der Winkel, bei dem ein bestimmtes Sperrmoment erreicht ist, den Fahrzeugdaten angepaßt werden.

Die erwähnten wählbaren Werte an dem Summenregister 39, dem Multiplikator 44, der Uhr 42 und dem Pulslängenmodulator 43 sind wählbar, weil unterschiedliche Fahrzeugtypen unterschiedliche Einstellwerte erfordern. Deshalb ist es zweckmäßig, zur Vereinheitlichung der übrigen Anlage verschiedene Kombinationen der Werte in besonderen Programm-Modulen zusammenzufassen. In besonderen Einsatzfällen, z. B. bei Rallyefahrten, kann es wünschenswert sein, die Eigenschaften des Ausgleichsgetriebes während der Fahrt zu verändern. Dies wird in einfacher Weise durch Verwendung mehrerer Steckmodule möglich, die z. B. durch Drucktasten anwählbar sind.

Durch diese erfindungsgemäße Anordnung ist es in vorteilhafter Weise möglich, unter Beibehaltung der vorteilhaften Eigenschaften bisher bekannter sperrbarer Ausgleichsgetriebe eine solches derart zu steuern. daß auch bei GIa.Ie unter beiden Antriebsrädern das Ausgleichsgetriebe die größtmögliche Schubkraft erreicht.

Bei bekannten von Differenzdrehzahlen gesteuerten Sperren für Ausgleichsgetriebe hängt die Höhe des Sperrmomentes von der Drehzahldifferenz der beiden Räder ab, d. h. wenn keine Drehzahldifferenz der Räder vorhanden ist. ist auch kein Sperrmoment wirksam. Das bedeutet, daß mit diesen Ausgleichsgetrieben die Wirkung eines starr durchgekuppelten Ausgleichsgetriebes mit beidseits gleichen Raddrehzahlen nicht zu erreichen ist. Es muß also immer ein Rad rutschen. Die gegenüber einer Gleitreibung höhere Haftreibung kann also beim Stand der Technik immer nur an einem Rad wirksam sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1, Sperrbares Ausgleichsgetriebe für Fahrzeuge, mit einem an einem Ausgleichsgehäuse befestigten Antriebszahnrad, mit mehreren auf Ausgleichsradachsen befestigten Ausgleichszahnrädern, die mit zwei auf Achswellen direkt oder indirekt befestigten Achswellenkegelrädern kämmen, mit axial verschiebbaren Druckringen auf beiden Seiten der ι ο Ausgleichsradachsen und mit Kupplungslamellen zwischen Ausgleichsgehäuse und Achswellenkegelrad, die über einen Druckring betätigbar sind, und bei dem ein oder mehrere hydraulisch oder pneumatisch betätigbare Ringkolben im Ausgleichsgehäuse axial verschiebbar sind, die auf die Kupplungslamellen wirken, wobei beide Achswellen mit Impulsgebereinrichtungen versehen sind, aus deren elektrischen Signalen in einer elektronischen Einrichtung, ein Steuersignal gebildet und von einer Ausgabeeinheit einem elektrisch-fluidischen Signalumformer zugeführt wird, dessen hydraulischer oder pneumatischer Strom zur Betätigung des oder der Ringkolben dient, dadurch gekennzeichnet, daßdieGeber(27,28)derImpulsgebereinrich- tungen durch logische Verknüpfungsglieder verbunden sind, wobei die Verknüpfungsglieder folgende Elemente enthalten: