DE10038738A1 - Vorrichtung zur Ansteuerung des Schaltelements einer in einer Achse eines Kraftfarzeuges integrierten Differentialsperre - Google Patents

Abstract

Die Vorrichtung zur Ansteuerung des Schaltelements einer in einer Achse eines Kraftfahrzeuges integrierten Differentialsperre weist einen elektro-hydrostatischen Aktuator auf, mit einem Elektromotor, einem Getriebe, einem Hydraulikzylinder und einer Hydraulikleitung, die mit dem Schaltelement in der Differentialsperre lösbar verbunden ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ansteuerung des Schaltelementes einer in einer Achse eines Kraftfahrzeuges integrierten Differentialsperre mit einem Aktuator, dem Steuersignale von einer Steuereinheit als Funktion der von Drehzahlsensoren ermittelten Rotations­ geschwindigkeiten der Räder des Kraftfahrzeuges zuge­ führt werden.

Differentialsperren mit einer externen Steuerung wei­ sen üblicherweise Lamellenkupplungen auf, mit denen das offene Differential gesperrt werden kann. Durch geeignete Stellglieder kann das mit der Lamellenkupplung übertragene Sperrmoment auf beispielsweise hydraulischem Weg stufenlos verändert werden. Dies ist wichtig, um mit Hilfe einer üb­ licherweise elektronischen Regelung das Sperrmoment im Hin­ blick auf Traktion und Fahrstabilität möglichst gut an die unterschiedlichen Schlupf- bzw. Reibverhältnisse zwischen den Rädern und der Fahrbahn anzupassen. Mit Hilfe von Dreh­ zahlsensoren an der angetriebenen und an der nicht ange­ triebenen Achse können die Schlupfverhältnisse der antrei­ benden Räder erkannt werden und durch Ansteuerung des Sperrdifferentials das Durchdrehen eines Rades verhindert werden.

So beschreibt beispielsweise die DE 38 37 862 eine Vorrichtung zur stufenlosen Steuerung des Sperrgrades von extern gesteuerten Sperrdifferentialen in einer angetriebe­ nen Achse eines mehrachsigen Fahrzeugs, bei dem Radge­ schwindigkeiten der Räder der angetriebenen Achse und einer nicht angetriebenen Achse erfasst und als Regelgrößen ver­ wendet werden. Hierbei wird ein Differenzgeschwindigkeits- Sollwert für die angetriebenen Räder in Abhängigkeit von der an den nicht angetriebenen Rädern ermittelten Fahrzeug­ geschwindigkeit bestimmt, wobei die Radgeschwindigkeitdif­ ferenz zwischen den angetriebenen Rädern erfaßt und durch Variieren der Sperrwirkung auf den von Null abweichenden Differenzgeschwindigkeits-Sollwert zum Ausgleich des Ein­ flusses von Störgrößen nachgeregelt wird.

Ein Beispiel eines Differentialgetriebes mit einer steuerbaren Sperrvorrichtung in Form von Lamellenkupplungen ist in der DE 197 09 523 beschrieben. Die steuerbare Sperr­ vorrichtung bei diesem bekannten Differentialgetriebe wird von einer differenzdrehzahlabhängig wirkenden Betätigungs­ vorrichtung beaufschlagt, die einen im Getriebegehäuse ge­ lagerten drehend antreibbaren Differentialkorb mit zwei koaxial in diesem angeordneten Achswellenkegelrädern auf­ weist, die mit einsteckbaren Achswellenzapfen verbunden sind. Eine Mehrzahl von auf radialen Zapfen im Gehäuse drehbar angeordneten Ausgleichskegelrädern sind mit jeweils den beiden Achswellenrädern im Eingriff, wobei die Achsen der Zapfen der Ausgleichskegelräder in einer Mittelebene des Differentialkorbs liegen und wobei die Lamellenkupplung zum Sperren koaxial im Differentialkorb relativ zur Mitte­ lebene auf einer ersten Seite angeordnet ist, während eine Pumpeneinheit zum Betätigen koaxial im Differentialkorb auf der anderen Seite der Mittelebene angeordnet ist.

Ein weiteres Beispiel eines Differentialgetriebes mit einer Sperrvorrichtung in Form einer Lamellenkupplung ist in der DE 38 13 305 beschrieben. Die Lamellenkupplung wird hierbei von einer hydraulischen Betätigungsvorrrichtung beaufschlagt, die sich außerhalb des Differentialkorbs je­ doch innerhalb des Differentialgetriebes befindet, wobei ein axial verschieblicher Ringkolben über ein Axialdruckla­ ger auf einen mit dem Differentialkorb umlaufenden Druck­ ring einwirkt. Von diesem wird über Schubstangen oder Druck­ elemente die Kolbenkraft auf die Lamellenkupplung übertra­ gen. Die innerhalb des Getriebegehäuses liegenden Achswel­ lenzapfenabschnitte sind unterschiedlich lang und unter­ schiedlich gestaltet.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vor­ richtung zur Ansteuerung des Schaltelements einer in einer Achse eines Kraftfahrzeuges integrierten Differentialsperre zu schaffen, die es ermöglicht, den Bauraum im Differential­ getriebe zu verkleinern, die einen modularen Aufbau der Achse mit wenigen und einfachen Anschlußstellen zum Fahr­ zeug ermöglicht und die den Montageaufwand beim Fahrzeug­ hersteller verringert.

Ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs näher genannten Art erfolgt die Lösung dieser Aufgabe mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen; vorteilhafte Ausgestal­ tungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Erfindungsgemäß wird also vorgeschlagen, dass der Ak­ tuator, der außerhalb des Gehäuses der Differentialsperre angeordnet ist, ein elektrohydrostatischer Aktuator ist, der einen Elektromotor, ein Getriebe, einen Hydraulikzylinder und eine Hydraulikleitung aufweist, die mit dem Schaltele­ ment in der Differentialsperre in lösbarer Weise verbunden ist.

Das Getriebe ist vorteilhafterweise in den Elektromo­ tor integriert und über ein mechanisches Stellelement, bei­ spielsweise eine Zahnstange mit dem Hyraulikzylinder ver­ bunden.

Durch die externe Anordnung des Aktuators zur Ansteue­ rung des vorzugsweise als Lamellenkupplung ausgebildeten Schaltelements wird eine nicht unwesentliche Verringerung des Bauraumbedarfs für das Differentialgetriebe ermöglicht. Zugleich wird der Vorteil eines modularen Aufbaus der Achse erzielt, die nur noch wenige und einfache Anschlußstellen zum Fahrzeug aufweist. Auch die Anforderungen der Fahrzeug­ hersteller nach Drive-by-wire, d. h. dass die Module oder Fahrzeugkomponenten nur noch über wenige elektrische bzw. hydraulische Leitungen mit dem Fahrzeug verbunden werden, wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung erfüllt. Da­ durch wird auch der Montageaufwand beim Fahrzeughersteller verringert.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, wobei in der einzigen Figur eine schemati­ sche Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist als Kraftquelle einen Elektromotor 1 auf, in den ein Getriebe integriert ist. Dieses beaufschlagt ein mechanisches Stellelement 2, beispielsweise eine Zahnstange, die mit der Kolbenstange eines Hydraulikzylinders 3 verbunden ist. Die Kraft für die Betätigung des schematisch mit 5 bezeichneten Schaltelemen­ tes, das vorzugsweise eine Lamellenkupplung ist, wird hy­ drostatisch über eine Hydraulikleitung 4 dem Schaltele­ ment 5 übertragen.

Diese elektro-hydrostatische Ansteuerung des Schalte­ lements 5 der Differentialsperre ist kostengünstig her­ stellbar und erfordert als Montageaufwand beim Fahrzeugher­ steller nur den Anschluß der Hydraulikleitung an das Gehäu­ se der Differentialsperre.

Bezugszeichen

1

Elektromotor

2

Stellelement

3

Hydraulikzylinder

4

Hydraulikleitung

5

Schaltelement

Claims (3)

1. Vorrichtung zur Ansteuerung des Schaltelements ei­ ner in einer Achse eines Kraftfahrzeuges integrierten Dif­ ferentialsperre, mit einem Aktuator, dem Steuersignale von einer Steuereinheit als Funktion der von Drehzahlsensoren ermittelten Rotationsgeschwindigkeiten der Räder des Kraft­ fahrzeuges zugeführt werden, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Aktuator ein elektrohydrosta­ tischer Aktuator ist, der einen Elektromotor (1), ein Ge­ triebe, einen Hydraulikzylinder (3) und eine Hydrauliklei­ tung (4) aufweist, die mit dem Schaltelement (5) in der Differentialsperre lösbar verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, dass das Getriebe in den Elek­ tromotor (1) integriert ist und über ein mechanisches Stel­ lelement (2) mit dem Hydraulikzylinder (3) verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, dass das mechanische Stellele­ ment (2) eine Zahnstange ist.