DE102005008496A1

DE102005008496A1 - Integriertes Drehmoment- und Wanksteuersystem

Info

Publication number: DE102005008496A1
Application number: DE200510008496
Authority: DE
Inventors: William J. Ann Arbor Kroppe
Original assignee: Dana Inc
Current assignee: Dana Automotive Systems Group LLC
Priority date: 2004-02-25
Filing date: 2005-02-24
Publication date: 2005-09-29
Also published as: US20050272550A1; US20050187059A1; US7004870B2; US7134980B2; CN1757553A

Abstract

Ein integriertes Fluidsteuersystem für ein Motorfahrzeug weist wenigstens eine Antriebsachse mit linken und rechten Achswellen auf, die jeweils mit einem daran montierten Rad versehen sind. Das integrierte Steuersystem weist ein Fahrzeug-Drehmomentsteuersystem, ein Fahrzeugkarosserie-Wanksteuersystem und eine gemeinsame Fluiddruckquelle, die zum Betreiben von sowohl dem Fahrzeugkarosserie-Wanksteuersystem als auch dem Fahrzeug-Drehmomentsteuersystem vorgesehen ist, auf. Das Fahrzeug-Drehmomentsteuersystem enthält wenigstens eine fluidmäßig aktivierte Kupplung, die zum Regeln einer Antriebsdrehmomentverteilung zwischen den Rädern des Motorfahrzeugs vorgesehen ist, um eine Traktion des Motorfahrzeugs auf einer Antriebsoberfläche bzw. Fahroberfläche zu verbessern. Das Fahrzeugkarosserie-Wanksteuersystem enthält wenigstens eine Kraftvorrichtung, die zum Neigen einer Fahrzeugkarosserie relativ zu einem Fahrzeugfahrwerk vorgesehen ist, um einer einen Überschlag induzierenden Kraft entgegenzuwirken.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Steuersysteme für Motorfahrzeuge und insbesondere ein integriertes Fluidsteuersystem mit einem Fahrzeugkarosserie-Wanksteuersystem und einem Fahrzeug-Drehmomentsteuersystem, die durch eine gemeinsame Fluiddruckquelle betrieben werden.

Es sind verschiedene Drehmomentsteuersysteme bekannt, die zum Regeln einer Antriebsdrehmomentverteilung zwischen Antriebsrädern des Motorfahrzeugs vorgesehen sind, um eine Antriebstraktion bzw. -zugkraft des Motorfahrzeugs auf einer Straßenoberfläche zu verbessern, wie beispielsweise Differentialgetriebe mit begrenztem Schlupf, die zum automatischen Begrenzen eines Schlupfs und zum Voreinstellen der Drehmomentverteilung zwischen einem Paar von Drehelementen verwendet werden. Typischerweise werden solche Systeme hydraulisch aktiviert und erfordern somit eine Hydraulikdruckquelle, wie beispielsweise eine Hydraulikpumpe.

Ebenso sind Fahrzeugkarosserie-Wanksteuersysteme bekannt, die Hydraulikantriebsstellglieder enthalten, die zwischen gefederten und ungefederten Massen des Motorfahrzeugs gekoppelt sind und dazu geeignet sind, eine Kraft entgegengesetzt zu einem Wankversatz einer Karosserie des Fahrzeugs aufgrund einer lateralen Beschleunigung des Fahrzeugs anzulegen und so dem Wanken der Fahrzeugkarosserie entgegenzuwirken. Herkömmlich werden die Fahrzeugkarosserie-Wanksteuersysteme auch hydraulisch aktiviert und erfordern eine Hydraulikdruckquelle.

Normalerweise ist jedes des Drehmomentsteuersystems und des Karosserie-Wanksteuersystems mit einer separaten zugehörigen bestimmten Hydraulikpumpe versehen, was die Komplexität und die Gesamtkosten für das Motorfahrzeug erhöht. Daher ist es die Absicht dieser Erfindung, diese Nachteile des Standes der Technik zu überwinden, indem eine gemeinsame Fluiddruckquelle zum Betätigen von sowohl dem Fahrzeugkarosserie-Wanksteuersystem als auch dem Fahrzeug-Drehmomentsteuersystem zur Verfügung gestellt wird.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung stellt ein neues integriertes Fluidsteuersystem für eine Motorfahrzeug zur Verfügung, das wenigstens eine Antriebsachse mit linken und rechten Achswellen hat, die jeweils mit einem daran montierten Rad versehen sind.

Das integrierte Fluidsteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein Fahrzeug-Drehmomentsteuersystem mit wenigstens einer fluidmäßig betriebenen Kupplung, die zum Regeln einer Antriebsdrehmomentverteilung zwischen den linken und rechten Rädern des Motorfahrzeugs vorgesehen ist, um eine Traktion bzw. eine Zugkraft und eine Stabilität des Motorfahrzeugs auf einer Antriebsoberfläche zu verbessern, ein Fahrzeugkarosserie-Wanksteuersystem mit wenigstens einer fluidmäßig betriebenen Kraftvorrichtung, die zum Neigen einer Fahrzeugkarosserie relativ zu einem Fahrzeugfahrwerk vorgesehen ist, um einer einen Überschlag induzierenden Kraft entgegenzuwirken, und eine gemeinsame Fluiddruckquelle, die zum Betreiben von sowohl dem Fahrzeugkarosserie-Wanksteuersystem als auch dem Fahrzeug-Drehmomentsteuersystem vorgesehen ist, auf.

Das integrierte Fluidsteuersystem gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist weiterhin eine gemeinsame elektronische Steuereinheit (ECU = Electronic Control Unit), wenigstens ein variables Steuerventil, das die wenigstens eine fluidmäßig betriebene Kupplung des Fahrzeug-Drehmomentsteuersystems betätigt, und wenigstens ein variables Steuerventil, das die wenigstens eine fluidmäßig betriebene Kraftvorrichtung des Fahrzeugkarosserie-Wanksteuersystems bewertet bzw. einstellt, auf.

Die ECU ist vorgesehen, um die gemeinsame Fluiddruckquelle und die variablen Steuerventile basierend auf Eingangssignalen von einem oder mehreren Sensoren, die wenigstens einen Fahrzeugparameter anzeigen, wie beispielsweise von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, von einem Fahrzeug-Lateralbeschleunigungssensor, von einem Gierratensensor, von einem Lenkwinkelsensor, etc., und/oder wenigstens einen Betriebsparameter des integrierten Steuersystems, wie beispielsweise von einem Fluiddrucksensor, als Steuereingabe zu betreiben.

Daher stellt das integrierte Fluidsteuersystem für die Motorfahrzeuge gemäß der vorliegenden Erfindung einen neuen Aufbau eines Fahrzeugsteuersystems dar, das eine gemeinsame Fluiddruckquelle zur Verfügung gestellt, um sowohl das Fahrzeugkarosserie-Wanksteuersystem als auch das Fahrzeug-Drehmomentsteuersystem zu betreiben. Das integrierte Fluidsteuersystem der vorliegenden Erfindung bietet niedrigere Kosten, eine höhere Effizienz, ein geringeres Gewicht und erfordert weniger Raum als die existierenden Fluidsteuersysteme.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Andere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden aus einem Studium der folgenden Beschreibung offensichtlich werden, wenn sie angesichts der beigefügten Zeichnungen betrachtet wird, wobei:
1 ein mechanisches schematisches Diagramm ist, das ein Fahrzeug-Drehmomentsteuersystem gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ein mechanisches schematisches Diagramm ist, das ein Fahrzeugkarosserie-Wanksteuersystem gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt; und
3 ein elektrohydraulisches schematisches Diagramm eines integrierten Fluidsteuersystems gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist.
DETALLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Die bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden.
1 zeigt schematisch ein Fahrzeug-Drehmomentsteuersystem für eine Antriebsachse 8 eines Motorfahrzeugs gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Es ist zu verstehen, dass die vorliegende Erfindung gleichermaßen zur Verwendung bei irgendeiner von Antriebsachsen eines Motorfahrzeugs mit Allradantrieb (AWD = All-Wheel Drive) oder mit Vierradantrieb (4WD = Four-Wheel Drive) geeignet ist, sowie bei einer einzigen Antriebsachse von Motorfahrzeugen mit Zweiradantrieb. Es wird erkannt werden, dass die Antriebsachse 8 entweder eine Vorderachse oder eine Hinterachse sein kann. Weiterhin können sowohl Vorder- als auch Hinterachsen des AWD- oder 4WD-Motorfahrzeugs mit dem Fahrzeug-Drehmomentsteuersystem der vorliegenden Erfindung versehen sein.
Die Antriebsachse 8 enthält eine Difterentialgetriebeanordnung 14 und linke und rechte Achswellen 16a und 16b, die sich von der Differentialgetriebeanordnung 14 axial nach außen erstrecken und jeweils antreibend mit linken und rechten Rädern 11a und 11b gekoppelt sind. Die Difterentialgetriebeanordnung 14 wird durch ein Antriebsdrehmoment von einer Antriebsmaschine, wie beispielsweise einem Verbrennungsmotor oder einem Elektromotor (nicht gezeigt), durch eine Ritzelantriebswelle 12 und ein Hohlrad 13 gedreht.
Wie es in 1 weiterhin dargestellt ist, enthält die Antriebsachse 8 ein Fahrzeug-Drehmomentsteuersystem 10, das zum selektiven Steuern einer Drehmomentverteilung zwischen den linken und rechten Rädern 11a und 11b vorgesehen ist, um eine Traktion des Motorfahrzeugs auf einer Antriebsoberfläche zu verbessern. Das Fahrzeug-Drehmomentsteuersystem 10 enthält wiederum drei fluidmäßig betriebene selektiv einrückbare Kupplungsanordnungen: eine Blockierkupplung 22, eine Kupplung zur Trennung der linken Achse 20a und eine Kupplung zur Trennung der rechten Achse 20b.
Die Blockierkupplung 22 ist eine Blockierkupplung, die zum Verhindern einer relativen Drehung zwischen den linken und rechten Achswellen 16a und 16b geeignet ist, um dadurch die Difterentialgetriebeanordnung 14 zu blockieren. Gemäß dem bevor zugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die Blockierkupplung 22 eine hydraulisch aktivierte Mehrfachplatten-Kupplungsanordnung mit einem Reibkupplungspaket, das selektiv eine der linken und rechten Achswellen 16a und 16b mit dem Hohlrad 13 oder einem Differentialgetriebegehäuse (nicht gezeigt) der Differentialgetriebeanordnung 14 reibmäßig koppelt. Somit ist die Differentialgetriebeanordnung 14 als Differentialgetriebe für begrenzten Schlupf aufgebaut, so dass die differentielle Bewegung der linken und rechten Hinterräder 11a und 11b durch Steuern der Kupplungskraft der Blockierkupplung 22 geeignet begrenzt werden kann.
Die Kupplung zur Trennung der linken Achse 20a und die Kupplung zur Trennung der rechten Achse 20b sind zum selektiven Verbinden der Differentialgetriebeanordnung 14 mit jeweils den linken und rechten Rädern 11a und 11b vorgesehen. Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind die Kupplungen zur Trennung der linken und der rechten Achse 20a und 20b im Wesentlichen identische hydraulisch aktivierte Reibkupplungen, und jede der Reibkupplungen zur Trennung der Achse 20a und 20b enthält ein Reibkupplungspaket, das selektiv die Differentialgetriebeanordnung 14 jeweils mit den linken und rechten Rädern 11a und 11b reibmäßig koppelt.
Weiterhin wird, wie es in 3 dargestellt ist, jede der Kupplungen 20a, 20b und 22 selektiv durch ein entsprechendes Fluidkupplungsstellglied (nicht gezeigt) aktiviert, das eine Kolbenkammer enthält, die einen hydraulisch aktivierten Kolben aufnimmt, der zum Komprimieren des Kupplungspakets der entsprechenden Kupplungen 20a, 20b und 22 in Reaktion auf einen Fluiddruck von einer gemeinsamen Fluiddruckquelle 50 dient, um dadurch die Kupplungen 20a, 20b und 22 einzurücken. Insbesondere liefert die gemeinsame Fluiddruckquelle 50 ein gedrücktes hydraulisches oder gasförmiges Fluid zu den Fluidkupplungsstellgliedern der Kupplungen 20a, 20b und 22. Es wird erkannt werden, dass das Ausmaß an Drehmomentübertragung (d.h. das Drehmomentverhältnis) progressiv und kontinuierlich variabel ist und proportional zur Größe einer durch den Kolben auf das Kupplungspaket ausgeübten Kupplungseinrückkraft ist, welche wiederum eine Funktion des Fluiddrucks innerhalb der Kolbenkammer ist.
Wie es in 3 dargestellt ist, weist das Drehmomentsteuersystem 10 weiterhin variable Steuerventile 21a, 21b und 24 auf, die parallel zu der gemeinsamen Fluiddruckquelle 50 angeschlossen sind und zum Regeln eines Fluiddrucks vorgesehen sind, der von der gemeinsamen Fluiddruckquelle 50 zu den Kupplungsstellgliedern zugeführt wird. Genauer gesagt sind die variablen linken und rechten Steuerventile 21a und 21b jeweils fluidmäßig mit den linken und rechten Kupplungen 20a und 20b verbunden und sind zum kontinuierlichen Regeln eines Fluiddrucks vorgesehen, der von der gemeinsamen Fluiddruckquelle 50 zu den Kupplungsstellgliedern der linken und rechten Kupplungen 20a und 20b zugeführt wird. Gleichermaßen ist das variable Blockier-Steuerventil 24 fluidmäßig mit der Blockierkupplung 22 verbunden und ist zum Regeln eines Fluiddrucks vorgesehen, der von der gemeinsamen Fluiddruckquelle 50 zu dem Kupplungsstellglied der Blockierkupplung 22 zugeführt wird. Vorzugsweise sind die variablen Steuerventile 21a, 21b und 24 Steuerventile mit proportionaler Strömung vom elektromagnetischen Typ. Es wird erkannt werden, dass irgendwelche anderen geeigneten Typen von variablen Steuerventilen innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung sind.
Ein Fachmann auf dem Gebiet würde erkennen, dass durch Steuern des zu den Kupplungsstellgliedern der Kupplungen 20a, 20b und 22 zugeführten Fluiddrucks eine Kupplungseinrückrate, und somit das Ausmaß an Drehmomentübertragung durch die Kupplungen 20a, 20b und 22 (oder ein Drehmomentübertragungsverhältnis), proportional zur Größe des zu den Kupplungsstellgliedern der Kupplungen 20a, 20b und 22 zugeführten Fluiddrucks kontinuierlich variiert wird. Anders ausgedrückt kann durch Einstellen der variablen Steuerventile 21a, 21b und 24 zum Liefern des Werts des zu den Kupplungsstellgliedern der Kupplungen 20a, 20b und 22 zugeführten Fluiddrucks zwischen den eingerückten und ausgerückten Zuständen das Drehmomentübertragungsverhältnis des Drehmomentsteuersystems 10 kontinuierlich variiert werden. Dadurch stellt das Fahrzeug-Drehmomentsteuersystem 10 der vorliegenden Erfindung ein unendlich variables Drehmomentübertragungsverhältnis durch die Antriebsachse zur Verfügung, um zu verschiedenen Betriebszuständen des Motorfahrzeugs zu passen.
2 zeigt schematisch ein Verfahrzeugkarosserie-Wanksteuersystem 30 für die Achse 8 des Motorfahrzeugs gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei dem bevorzugten beispielhaften Ausführungsbeispiel der 2 ist die Achse 8 des Motorfahrzeugs eine vordere Lenkachse, wobei jedes Rad 11a und 11b drehbar an den jeweiligen linken und rechten Achswellen 16a und 16b montiert ist und an einer Karosserie (nicht gezeigt) des Motorfahrzeugs jeweils mittels Aufhängungseinheiten 34a und 34b angebracht ist. Als Beispiel enthält jede der Aufhängungseinheiten 34a und 34b eine Schraubenfeder 36 und einen Stoßdämpfer 38.
Das Fahrzeugkarosserie-Wanksteuersystem 30 gemäß der vorliegenden Erfindung ist zwischen den linken und rechten Rädern 11a und 11b angeschlossen, um ein exzessives Wanken einer Karosserie des Motorfahrzeugs zu verhindern, und zwar insbesondere während einer Kurvenfahrt. Es ist zu verstehen, dass, während die vorliegende Erfindung in Bezug auf die Vorderachse des Motorfahrzeugs beschrieben ist, die vorliegende Erfindung gleichermaßen zur Verwendung bei einer Hinterachse des Motorfahrzeugs geeignet ist. Weiterhin können sowohl eine Vorder- als auch eine Hinterachse des Motorfahrzeugs mit dem Fahrzeugkarosserie-Wanksteuersystem der vorliegenden Erfindung versehen sein.
Nimmt man wieder Bezug auf 2, weist das Fahrzeugkarosserie-Wanksteuersystem 30 eine Torsionsfeder 32 auf, und wenigstens eine Kraftvorrichtung, die zum Neigen einer Fahrzeugkarosserie relativ zu einem Fahrzeugfahrwerk 35 vorgesehen ist, um einer einen Überschlag induzierenden Kraft entgegenzuwirken. Gemäß den bevorzugten Ausführungsbeispielen der in 2 gezeigten vorliegenden Erfindung weist das Karosserie-Wanksteuersystem 30 eine einzige Kraftvorrichtung in der Form eines Fluiddruckstellglieds, wie beispielsweise eines hydraulischen Stellglieds 40 auf. Das hydraulische Stellglied 40 ist zwischen einem Ende 33 der Torsionsfeder 32 und einer der Aufhängungseinheiten 34a montiert, um dadurch gefederte und ungefederte Massen des Motorfahrzeugs betriebsmäßig zu verbinden. Es wird erkannt werden, dass alternativ dazu das Fahrzeugkarosserie-Wanksteuersystem 30 der vorliegenden Erfindung zwei im Wesentlichen identische hydraulische Stellglieder 40 enthalten kann, die jeweils zwischen dem Ende der Torsionsfeder 32 und einer der Aufhängungseinheiten 34a, 34b montiert sind. Es wird erkannt werden, dass das hydraulische Stellglied 40 entweder einzeln wirkend oder doppelt wirkend sein kann.
Wie es in den 2 und 3 weiterhin dargestellt ist, weist das hydraulische Stellglied 40 einen Druckzylinder 42 auf, der das Hydraulikfluid enthält, einen Kolben 44, der sich innerhalb des Druckzylinders 42 hin- und herbewegt, und eine Kolbenstange 46, die mit dem Kolben 44 verbunden ist und sich durch den Druckzylinder 42 erstreckt.
Wie es in 3 dargestellt ist, enthält das Fahrzeugkarosserie-Wanksteuersystem 30 weiterhin ein elektrisch gesteuertes variables Wanksteuerventil 41, das parallel zu der gemeinsamen Fluiddruckquelle 50 angeschlossen ist. Genauer gesagt ist das variable Steuerventil 41 fluidmäßig mit dem Druckzylinder 42 verbunden und ist zum Regeln eines zu dem Druckzylinder 42 von der gemeinsamen Fluiddruckquelle 50 zugeführten Fluiddrucks vorgesehen. Vorzugsweise ist das variable Steuerventil 41 ein Steuerventil für eine proportionale Strömung vom elektromagnetischen Typ. Es wird erkannt werden, dass irgendwelche anderen geeigneten Typen von variablen Steuerventilen innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung sind.
Wie es aus der obigen Beschreibung offensichtlich wird, haben sowohl das Fahrzeug-Drehmomentsteuersystem 10 als auch das Fahrzeugkarosserie-Wanksteuersystem 8 der vorliegenden Erfindung ein integriertes Steuersystem 18 (in 3 gezeigt), das die gemeinsame Fluiddruckquelle 50 enthält, und eine gemeinsame elektronische Steuereinheit (ECU) 58, die die gemeinsame Fluiddruckquelle 50, die variablen Steuerventile 21a, 21b und 24 der jeweiligen Kupplungen 20a, 20b und 22 des Fahrzeug-Drehmomentsteuersystems 10 und das variable Steuerventil 41 des Fahrzeugkarosserie-Wanksteuersystems 30 betreibt bzw. betätigt.
Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das in 3 dargestellt ist, weist die gemeinsame Fluiddruckquelle 50 eine Fluidpumpe 52 auf, die durch einen Elektromotor 56 angetrieben wird, einen Fluiddruckakkumulator 53 in Fluidkommunikation mit der Fluidpumpe 52 und einen Fluidbehälter 54, der eine Zufuhrversorgung von geeignetem Fluid speichert. Vorzugsweise ist das verwendete Fluid ein hydraulisches Fluid, wie beispielsweise Hydrauliköl, ist die Pumpe 52 eine Hydraulikpumpe mit positivem Versatz, wie beispielsweise eine Getriebepumpe, und ist der Fluiddruckakkumulator 53 ein hydraulischer Hochdruckakkumulator, der zum Speichern einer geeigneten Menge an hydraulischem Fluid unter Druck vorgesehen ist, so dass die gemeinsame Fluiddruckquelle 50 alle drei Kupplungen 20a, 20b und 22 des Fahrzeug-Drehmomentsteuersystems 10 und das hydraulische Stellglied 40 des Fahrzeugkarosserie-Wanksteuersystems 30 mit dem gedrückten hydraulischen Fluid versorgt. Alternativ dazu könnte die Fluidpumpe 52 der gemeinsamen Fluiddruckquelle 50 in der Form einer Hydraulikpumpe sein, die zu einem Fahrzeuggetriebe gehört, eine hydraulische oder elektrohydraulische Pumpe, die zu einem Servolenksystem gehört, eine Hydraulikpumpe, die zu einem Brems-Antiblockiersystem (ABS) gehört, eine Hydraulikpumpe, die zu einem hydraulischen Hybridantriebsstrangsystem gehört, oder irgendeine andere existierende Quelle von gedrücktem hydraulischen Fluid an Bord.
Wie es in 3 gezeigt ist, nimmt die Hydraulikpumpe 52 das hydraulische Fluid von dem Hydraulikfluidbehälter 54 auf und führt das Fluid zu dem Druckakkumulator 53 über einen Haupt-Hydraulikdurchgang 46, der ein Absperrventil bzw. Rückschlagventil 55 enthält, das zulässt, dass das Fluid nur in der Richtung von der Hydraulikpumpe 52 fließt. Der durch die gemeinsame Hydraulikdruckquelle 50 erzeugte hydraulische Druck wird zu den Kupplungen 20a, 20b, 22 und dem hydraulischen Stellglied 40 über einen Zufuhrdurchgang 47 und die jeweils entsprechenden variablen Steuerventile 21a, 21b, 24 und 41 zugeführt. Der übermäßige Strom an hydraulischem Fluid von den Kupplungen 20a, 20b, 22 und dem hydraulischen Stellglied 40 wird über einen Rückflussdurchgang 48 zu dem Fluidbehälter 54 zurückgebracht.
Die ECU 58 sendet Steuersignale zu dem Elektromotor 56 und den variablen Steuerventilen 21a, 21b, 24 und 41 basierend auf Eingangssignalen von einem oder mehreren Sensoren, die wenigstens einen Fahrzeugparameter und/oder wenigstens einen Betriebsparameter des integrierten Steuersystems 18 anzeigen, als Steuereingabe. Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung empfängt die ECU 58 Signale von Sensoren 72, 74 und 76, die eine Geschwindigkeitsdifferenz zwischen Eingängen und Ausgängen der Kupplungen 20a, 20b und 22 anzeigen, einem Sensor 78, der eine Position des Kolbens 44 innerhalb des Zylinders 42 anzeigt, einem Sensor 80, der eine Geschwindigkeit des Kolbens 44 innerhalb des Zylinders 42 anzeigt, einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 82, einem Fahrzeug-Lateralbeschleunigungssensor 84, einem Gierratensensor 86 und einem Lenkwinkelsensor 86. Es würde erkannt werden, dass irgendwelche anderen geeigneten Sensoren, die verschiedene Fahrzeugparameter anzeigen, verwendet werden können. Die ECU 58 empfängt auch Signale von einem Drucksensor 62, der ein Signal liefert, das einen Fluiddruck in dem Zufuhrdurchgang 47 anzeigt, einem Drucksensor 64, der ein Signal liefert, das einen zu der linken Kupplung 20a über das Steuerventil 21a zugeführten Fluiddruck anzeigt, einem Drucksensor 66, der ein Signal liefert, das einen zu der Blockierkupplung 22 über das Steuerventil 24 zugeführten Fluiddruck anzeigt, einem Drucksensor 68, der ein Signal liefert, das einen zu der rechten Kupplung 20b über das Steuerventil 21b zugeführten Fluiddruck anzeigt, und einem Drucksensor 70, der ein Signal liefert, das einen zu dem hydraulischen Stellglied 40 über das Steuerventil 41 zugeführten Fluiddruck anzeigt. Wie es in 3 gezeigt ist, kann die ECU 58 mit einem elektronischen Fahrzeugnetzwerk verbunden sein, wie beispielsweise einem gesteuerten Bereichsnetzwerk (CAN = Controlled Area Network).
Wenn sie angeregt bzw. in Betrieb sind, können die variablen Steuerventile 21a, 21b und 24 einen Zufuhrdruck der gemeinsamen Fluiddruckquelle 50 in einem variablen Bereich von einem minimalen Druck zu einem maximalen Druck modulieren, um dadurch ein durch die Kupplungen 20a, 20b und 22 übertragenes und an die Ausgangs-Achswellen 16a und 16b angelegtes Antriebsdrehmoment in Reaktion auf das Steuersignal von der ECU 58 in einem Bereich von einem minimalen Drehmomentwert zu einem maximalen Drehmomentwert selektiv und variabel zu steuern. Anders ausgedrückt können die variablen Steuerventile 21a, 21b und 24 eine teilweise Aktivierung der Kupplungen 20a, 20b und 22 zwischen vollständig eingerückten und vollständig ausgerückten Zuständen zur Verfügung stellen. Gleichermaßen kann das variable Steuerventil 41 einen Zufuhrdruck der gemeinsamen Fluiddruckquelle 50 in einem variablen Bereich von einem minimalen Druck zu einem maximalen Druck modulieren, um dadurch das hydraulische Stellglied 40 in Reaktion auf das Steuersignal von der ECU 58 selektiv und variabel zu steuern, und dadurch das Wanken der Karosserie des Motorfahrzeugs.
Daher betreibt das integrierte Steuersystem 18 der vorliegenden Erfindung selektiv und variabel sowohl das Fahrzeug-Drehmomentsteuersystem 10 als auch das Fahrzeugkarosserie-Wanksteuersystem 30.
In Betrieb werden dann, wenn die ECU 58 bestimmt, dass keine Drehmomentsteuerung oder Wanksteuerung erforderlich ist (typischerweise während einer Bewegung des Fahrzeugs auf einer geraden Linie), die Ventile 21a, 21b, 24 und 41 auf den minimalen Druck eingestellt, so dass die Kupplungen 20a, 20b und 22 im ausgerückten Zustand sind und das hydraulische Stellglied 40 keinen Widerstand für die Bewegung des Kolbens 44 innerhalb des Zylinders 42 zur Verfügung stellt.
Jedoch wird oder werden dann, wenn die ECU 58 bestimmt, dass eine Fahrzeug-Drehmomentsteuerung erforderlich ist, eines oder mehrere der Steuerventile 21a, 21b und 24 zu einer Position bewegt, die den einem Einrücken der Kupplungsstellglieder entsprechenden Kupplungen 21a, 21b und 24 einen bestimmten hydraulischen Druck liefert, um das dadurch übertragene Antriebsdrehmoment selektiv und variabel zu steuern, wie es durch die ECU 58 in Reaktion auf die Signale von den Sensoren 72-76 und 82-80 bestimmt ist. Gleichermaßen wird dann, wenn die ECU 58 bestimmt, dass eine Wanksteuerung erforderlich ist, das Steuerventil 41 zu einer Position bewegt, die der Bewegung des Kolbens 44 innerhalb des Zylinders 42 einen bestimmten Widerstand bietet, wie es durch die ECU 58 in Reaktion auf die Signale von den Sensoren 78-86 bestimmt ist.
Daher stellt das integrierte Fluidsteuersystem für Motorfahrzeuge gemäß der vorliegenden Erfindung einen neuen Aufbau dar, der zum Betreiben von sowohl dem Fahrzeug-Drehmomentsteuersystem als auch dem Fahrzeugkarosserie-Wanksteuersystem vorgesehen ist. Es wird erkannt werden, dass irgendein anderes Fahrzeugsteuersystem, das eine Fluiddruckquelle erfordert, wie beispielsweise hydro-pneumatische oder pneumatische Aufhängungssysteme, Stabilitätssteuersysteme, Zwischenachsenkopplungsvorrichtungen, Zwischenachsen-Differentialgetriebeanordnungen, etc., durch das integrierte Steuersystem der vorliegenden Erfindung betrieben werden können.
Die vorangehende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ist zum Zwecke einer Darstellung gemäß den Vorschriften der Patentstatuten präsentiert worden. Es ist nicht beabsichtigt, dass sie erschöpfend ist oder die Erfindung auf die offenbarten präzisen Formen beschränkt. Offensichtliche Modifikationen oder Variationen sind angesichts der obigen Lehren möglich. Die hierin oben offenbarten Ausführungsbeispiele wurden ausgewählt, um die Prinzipien der vorliegenden Erfindung und ihre praktische Anwendung am besten darzustellen, um es dadurch Fachleuten auf dem Gebiet zu ermöglichen, die Erfindung bei verschiedenen Ausführungsbeispielen und mit verschiedenen Modifikationen am besten zu verwenden, wie sie für den bestimmten erdachten Einsatz geeignet sind, solange den hierin beschriebenen Prinzipien gefolgt wird. Somit können Änderungen bei der oben beschriebenen Erfindung gemacht werden, ohne von ihrer Absicht und ihrem Schutzumfang abzuweichen. Es ist auch beabsichtigt, dass der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung durch die hierzu beigefügten Ansprüche definiert ist.

Claims

Integriertes Fluidsteuersystem für ein Motorfahrzeug mit wenigstens einer Antriebsachse mit linken und rechten Achswellen, die jeweils mit einem daran montierten Rad versehen sind, wobei das hydraulische Steuersystem folgendes aufweist: ein Fahrzeug-Drehmomentsteuersystem mit wenigstens einer fluidmäßig betriebenen Kupplung, die zum Regeln einer Antriebsdrehmomentverteilung zwischen den Rädern des Motorfahrzeugs versehen ist, um eine Traktion und eine Stabilität des Motorfahrzeugs auf einer Antriebsoberfläche zu verbessern; ein Fahrzeugkarosserie-Wanksteuersystem mit wenigstens einer fluidmäßig betriebenen Kraftvorrichtung, die in Betrieb gefederte und ungefederte Massen des Motorfahrzeugs verbindet und zum Neigen einer Fahrzeugkarosserie relativ zu einem Fahrzeugfahrwerk vorgesehen ist, um einer einen Überschlag induzierenden Kraft entgegenzuwirken; und eine gemeinsame Fluiddruckquelle, die zum Betreiben von sowohl dem Fahrzeugkarosserie-Wanksteuersystem als auch dem Fahrzeug-Drehmomentsteuersystem vorgesehen ist.
Integriertes Fluidsteuersystem nach Anspruch 1, wobei das Drehmomentsteuersystem wenigstens ein variables Steuerventil in Fluidkommunikation mit der gemeinsamen Fluiddruckquelle zum selektiven Regeln eines von der gemeinsamen Fluiddruckquelle zu wenigstens einer Kupplung zugeführten Fluiddrucks zum kontinuierlichen Variieren eines Drehmomentübertragungsverhältnisses über die wenigstens eine Kupplung zwischen den eingerückten und ausgerückten Zuständen enthält und wobei das Fahrzeugkarosserie-Wanksteuersystem ein variables Steuerventil in Fluidkommunikation mit der gemeinsamen Fluiddruckquelle zum selektiven Regeln eines von der gemeinsamen Fluiddruckquelle zu der wenigstens einen Kraftvorrichtung zugeführten Fluiddrucks enthält.
Integriertes Fluidsteuersystem nach Anspruch 2, wobei das wenigstens eine variable Steuerventil des Drehmomentsteuersystems und das wenigstens eine variable Steuerventil des Fahrzeugkarosserie-Wanksteuersystems in Reaktion auf wenigstens einen Fahrzeugparameter durch eine elektronische Steuerung selektiv und variabel gesteuert werden.
Integriertes Fluidsteuersystem nach Anspruch 3, wobei das Drehmomentsteuersystem folgendes enthält: eine Differentialgetriebeanordnung, die mit jeder der linken und rechten Achswellen gekoppelt ist, die sich von der Differentialgetriebeanordnung nach außen erstrecken; eine fluidmäßig betriebene selektiv einrückbare Blockierkupplung zum Begrenzen einer relativen Drehung zwischen der linken und der rechten Achswelle; und ein Blockierkupplungsstellglied zum selektiven Betätigen der Blockierkupplung zwischen einem ausgerückten Zustand und einem eingerückten Zustand in Reaktion auf den Fluiddruck von der gemeinsamen Fluiddruckquelle.
Integriertes Fluidsteuersystem nach Anspruch 4, wobei das Drehmomentsteuersystem weiterhin ein variables Blockiersteuerventil in Fluidkommunikation mit der gemeinsamen Fluiddruckquelle zum selektiven Regeln eines von der gemeinsamen Fluiddruckquelle zu dem Blockierkupplungsstellglied zugeführten Fluiddrucks zum kontinuierlichen Variieren eines Drehmomentübertragungsverhältnisses durch die Blockierkupplung zwischen den eingerückten und ausgerückten Zuständen enthält.
Integriertes Steuersystem nach Anspruch 5, wobei die Blockierkupplung eine Reibkupplung ist.
Integriertes Steuersystem nach Anspruch 3, wobei das Drehmomentsteuersystem weiterhin eine Kupplung zur Trennung der linken Achse, die zum selektiven Trennen einer Drehmomentübertragung von einer Antriebsmaschine des Motorfahrzeugs zu seinem linken Rad vorgesehen ist, eine Kupplung zur Trennung der rechten Achse, die zum selektiven Trennen einer Drehmomentübertragung von der Antriebsmaschine des Motorfahrzeugs zu seinem rechten Rad vorgesehen ist, und linke und rechte Kupplungsstellglieder, die jeweils zum selektiven Betätigen entsprechender der linken und rechten Kupplungen zwischen einem ausgerückten Zustand und einem eingerückten Zustand in Reaktion auf den Fluiddruck von der gemeinsamen Fluiddruckquelle vorgesehen sind, enthält.
Integriertes Steuersystem nach Anspruch 7, wobei das Drehmomentsteuersystem weiterhin variable linke und rechte Steuerventile, die jeweils in Fluidkommunikation mit der gemeinsamen Fluiddruckquelle sind, zum selektiven Regeln eines zu einem jeweiligen der linken und rechten Kupplungsstellglieder von der gemeinsamen Fluiddruckquelle zugeführten Fluiddrucks enthält
Integriertes Steuersystem nach Anspruch 8, wobei die linken und rechten Kupplungen Reibkupplungen sind.
Integriertes Fluidsteuersystem nach Anspruch 3, wobei das Fahrzeugkarosserie-Wanksteuersystem weiterhin ein variables Wanksteuerventil in Fluidkommunikation mit der gemeinsamen Fluiddruckquelle zum selektiven Regeln eines von der gemeinsamen Fluiddruckquelle zu der wenigstens einen fluidmäßig betriebenen Kraftvorrichtung zugeführten Fluiddrucks enthält.
Integriertes Fluidsteuersystem nach Anspruch 10, wobei die wenigstens eine fluidmäßig betriebene Kraftvorrichtung des Fahrzeugkarosserie-Wanksteuersystems ein Fluiddruckstellglied ist.
Integriertes Fluidsteuersystem nach Anspruch 11, wobei das Fluiddruckstellglied einen Druckzylinder in Fluidkommunikation mit dem variablen Wanksteuerventil, einen Kolben, der sich innerhalb des Druckzylinders hin- und herbewegt, und einen Kolbenstab, der mit dem Kolben verbunden ist und sich durch den Druckzylinder erstreckt; enthält; wobei ein distales Ende des Druckzylinders an einer der gefederten Masse und der ungefederten Masse des Motorfahrzeugs befestigt ist und ein distales Ende des Kolbenstabs an der anderen der gefederten Masse und der ungefederten Masse des Motorfahrzeugs befestigt ist.
Integriertes Fluidsteuersystem nach Anspruch 1, wobei das Drehmomentsteuersystem und das Fahrzeugkarosserie-Wanksteuersystem in Reaktion auf wenigstens einen Fahrzeugparameter oder wenigstens einen Betriebsparameter des integrierten Steuersystems durch eine elektronische Steuerung selektiv und variabel gesteuert werden.
Integriertes Fluidsteuersystem nach Anspruch 1, wobei die gemeinsame Fluiddruckquelle für das Fahrzeug-Drehmomentsteuersystem und das Fahrzeugkarosserie-Wanksteuersystem in Reaktion auf wenigstens einen Fahrzeugparameter oder wenigstens einen Betriebsparameter des integrierten Steuersystems durch eine elektronische Steuerung selektiv und variabel gesteuert wird.
Integriertes Steuersystem nach Anspruch 1, wobei die gemeinsame Fluiddruckquelle eine Fluidpumpe enthält; wobei die Fluidpumpe eine einer unabhängigen Fluidpumpe, einer Hydraulikpumpe, die zu einer Fahrzeugtransmission gehört, einer Hydraulikpumpe, die zu einem Servolenksystem gehört, einer Hydraulikpumpe, die zu einem Brems-Antiblockiersystem gehört, und einer Hydraulikpumpe, die zu einem hydraulischen Hybridantriebsstrangsystem gehört, ist.
Integriertes Steuersystem nach Anspruch 15, wobei die gemeinsame Fluiddruckquelle weiterhin einen Fluiddruckakkumulator in Fluidkommunikation mit der Fluidpumpe enthält.
Integriertes Steuersystem nach Anspruch 16, wobei die gemeinsame Fluiddruckquelle weiterhin einen Fluidbehälter enthält, der eine Zufuhrversorgung von geeignetem Fluid speichert.
Integriertes Fluidsteuersystem nach Anspruch 3, wobei die elektronische Steuerung mit einer Vielzahl von Sensoren verbunden ist, die jeweils wenigstens einen Fahrzeugparameter oder wenigstens einen. Betriebsparameter des integrierten Steuersystems als Steuereingabe anzeigen.
Integriertes Fluidsteuersystem nach Anspruch 18, wobei der wenigstens eine Fahrzeugparameter eine Geschwindigkeitsdifferenz zwischen einem Eingang und einem Ausgang einer der Kupplungen, eine Fahrzeuggeschwindigkeit, eine Fahrzeug-Lateralbeschleunigung, eine Gierrate oder ein Lenkwinkel.
Integriertes Fluidsteuersystem nach Anspruch 18, wobei der wenigstens eine Betriebsparameter des integrierten Steuersystems ein durch die gemeinsame Fluiddruckquelle zu dem Drehmomentsteuersystem und dem Karosserie-Wanksteuersystem zugeführter Fluiddruck, ein zu der wenigstens einen Kupplung des Fahrzeug-Drehmomentsteuersystems zugeführter Fluiddruck oder ein zu der wenigstens einen fluidmäßig betriebenen Kraftvorrichtung des Fahrzeugkarosserie-Wanksteuersystems zugeführter Fluiddruck ist.