DE102008045264A1

DE102008045264A1 - Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102008045264A1
Application number: DE102008045264A
Authority: DE
Inventors: Thomas Linortner
Original assignee: Magna Powertrain GmbH and Co KG
Current assignee: Magna Powertrain GmbH and Co KG
Priority date: 2008-09-01
Filing date: 2008-09-01
Publication date: 2010-03-04
Also published as: WO2010022967A1; US8602151B2; US20110172045A1

Abstract

Ein Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug mit einer permanent angetriebenen Primärachse und einer wahlweise angetriebenen Sekundärachse besitzt ein zwischen den Rädern der Sekundärachse wirksames Differentialgetriebe und eine Drehmomentübertragungseinrichtung zum Übertragen eines Antriebsmoments auf das Differentialgetriebe. Die Drehmomentübertragungseinrichtung weist eine Kupplung und eine Pumpe auf, wobei die Pumpe bei Auftreten einer Drehzahldifferenz zwischen der Primärachse und der Sekundärachse einen hydraulischen Druck in einem ersten Druckraum der Kupplung erzeugt. Der erste Druckraum ist über eine Verbindungsleitung mit einem zweiten Druckraum verbunden, der einem Betätigungsorgan des Differentialgetriebes zugeordnet ist, so dass der von der Pumpe erzeugte Druck auch ein zumindest teilweises Sperren des Differentialgetriebes ermöglicht. Der erste Druckraum ist mit einem Niederdruckraum über eine erste Ablassleitung verbunden, in der ein erstes Schaltventil angeordnet ist. Der zweite Druckraum ist mit dem Niederdruckraum über eine zweite Ablassleitung verbunden, in der ein zweites Schaltventil angeordnet ist. Ein Druckverminderungsorgan ist in der Verbindungsleitung zwischen dem ersten Druckraum und dem zweiten Druckraum, in der ersten Ablassleitung oder in der zweiten Ablassleitung angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug mit einer permanent angetriebenen Primärachse und einer wahlweise angetriebenen Sekundärachse.
Hierzu ist es bekannt, eine Drehmomentübertragungseinrichtung vorzusehen, die das beispielsweise von einem Verbrennungsmotor bereitgestellte Antriebsmoment wahlweise auf die Sekundärachse überträgt, nämlich auf ein Differentialgetriebe, das zwischen den Rädern der Sekundärachse wirksam ist. Eine solche Drehmomentübertragungseinrichtung kann eine Kupplung – insbesondere eine Lamellenkupplung – und eine Pumpe aufweisen, die auf eine Drehzahldifferenz zwischen der Primärachse und der Sekundärachse des Fahrzeugs (bzw. zwischen einem Eingangselement und einem Ausgangselement der Kupplung) anspricht. Bei Auftreten einer solchen Drehzahldifferenz erzeugt die Pumpe einen hydraulischen Druck in einem Druckraum der Kupplung (nachfolgend als der erste Druckraum bezeichnet). Dieser Druck ermöglicht eine Betätigung der Kupplung. Ein durch eine Drehzahldifferenz zwischen der Primärachse und der Sekundärachse verursachter Druckanstieg in dem genannten ersten Druckraum bewirkt also ein Einrücken der Kupplung und somit eine Erhöhung des auf die Sekundärachse übertragenen Teils des Antriebsmoments. Da das Zuschalten der Sekundärachse bzw. das allmähliche Sperren der Kupplung dazu beiträgt, die Drehzahldifferenz zwischen der Primärachse und der Sekundärachse wieder zu verringern, wirkt eine derartige Anordnung im Wesentlichen selbstregelnd.
Es ist ferner bekannt, eine derartige Drehmomentübertragungseinrichtung mit einem Betätigungsorgan hydraulisch zu koppeln, welches ein zumindest teilweises Sperren des genannten Differentialgetriebes der Sekundärachse ermöglicht. Hierdurch kann die Traktion des Fahrzeugs noch weiter erhöht werden, nämlich durch das Vermindern einer Drehzahldifferenz zwischen den Rädern der Sekundärachse. Bei dem genannten Betätigungsorgan kann es sich ebenfalls um eine Lamellenkupplung handeln. Dem Betätigungsorgan ist ein Druckraum zugeordnet, der nachfolgend als der zweite Druckraum bezeichnet wird. Der erste Druckraum (also der Druckraum der Kupplung der Drehmomentübertragungseinrichtung) und der zweite Druckraum (Druckraum des Betätigungsorgans des Differentialgetriebes) sind über eine Verbindungsleitung hydraulisch gekoppelt.
Um einen automatischen Allrad-Antrieb deaktivieren zu können, beispielsweise im Falle eines Eingriffs einer übergeordneten Fahrdynamikregelungseinrichtung oder aus Komfortgründen, kann der genannte erste Druckraum über eine Ablassleitung mit einem Niederdruckraum (z. B. Pumpensumpf) verbunden sein. In dieser Ablassleitung ist ein Schaltventil angeordnet, das geöffnet werden kann, um den Druck in dem genannten ersten Druckraum (und über die Verbindungsleitung letztlich auch in dem genannten zweiten Druckraum) zu verringern, selbst wenn eine Drehzahldifferenz zwischen der Primärachse und der Sekundärachse vorliegt.
Die EP 1 320 470 B1 (entsprechend US 6 776 275 B2 ) beschreibt ein Antriebssystem der vorgenannten Art.
Während die bekannten Antriebssysteme bereits zufrieden stellende Fahreigenschaften ermöglichen, ist es wünschenswert, den Aufbau derartiger Antriebssysteme noch weiter zu vereinfachen und zugleich verschiedene Traktionseigenschaften einstellen zu können, um angemessen auf unterschiedliche Fahrbedingungen reagieren zu können.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Antriebssystem zu schaffen, das bei einem einfachen Aufbau das Einstellen unterschiedlicher Traktionseigenschaften gestattet.
Diese Aufgabe wird durch ein Antriebssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, und insbesondere dadurch, dass der zweite Druckraum mit dem Niederdruckraum über eine zweite Ablassleitung verbunden ist, in der ein zweites Schaltventil angeordnet ist, wobei ein Druckverminderungsorgan in der Verbindungsleitung zwischen dem ersten Druckraum und dem zweiten Druckraum, in der ersten Ablassleitung oder in der zweiten Ablassleitung angeordnet ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Antriebssystem ist also der erste Druckraum (Druckraum der Kupplung) über eine erste Ablassleitung mit dem Niederdruckraum verbunden, und auch der zweite Druckraum (Druckraum des Betätigungsorgans des Differentialgetriebes) ist über eine eigene, zweite Ablassleitung mit dem Niederdruckraum verbunden, wobei in jeder dieser beiden Ablassleitungen ein Schaltventil vorgesehen ist (erstes bzw. zweites Schaltventil). Hierdurch ist eine besonders einfache und robuste Steuerung des Antriebssystems möglich, um einen automatischen Allrad-Antrieb zu aktivieren oder zu deaktivieren, und um bei aktiviertem Allrad-Antrieb zwei unterschiedliche Traktionseigenschaften einstellen zu können. Mittels eines der beiden Schaltventile kann nämlich die Längsmomentenverteilung mittels Kupplung aktiviert werden. Falls die Kupplung aktiviert ist, kann mittels des anderen Schaltventils die Kupplungskennlinie eingestellt werden und/oder das Betätigungsorgan des Differentialge triebes aktiviert werden, um das Differentialgetriebe zumindest teilweise zu sperren.
Eine Besonderheit besteht darin, dass in der Verbindungsleitung zwischen dem ersten Druckraum und dem zweiten Druckraum oder in der genannten zweiten Ablassleitung ein Druckverminderungsorgan angeordnet ist. Hierdurch können für die Kupplung der Drehmomentübertragungseinrichtung zwei unterschiedliche Kennlinien eingestellt werden, also zwei unterschiedliche Abhängigkeiten des Kupplungsmoments (also des von der Kupplung übertragenen Drehmoments) von der Drehzahldifferenz (zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement der Drehmomentübertragungseinrichtung). Eine mittlere Kennlinie ergibt sich nämlich, wenn das hydraulische Fluid aus dem ersten Druckraum (Druckraum der Kupplung) über das genannte Druckverminderungsorgan abgelassen wird. Der Druckabbau in dem ersten Druckraum ist hierbei nur eingeschränkt möglich. Die Drehmomentübertragungseinrichtung ist somit aktiv. Es wird jedoch nur ein geringer Teil des Antriebsmoments auf die Sekundärachse übertragen. Dieser Betriebszustand lässt sich einstellen, indem das betreffende Schaltventil geschlossen wird (um die Drehmomentübertragungseinrichtung grundsätzlich zu aktivieren) und indem das jeweilige andere Schaltventil geöffnet wird (um für die Kupplung der Drehmomentübertragungseinrichtung einen eingeschränkten Druckabbau über das Druckverminderungsorgan zu ermöglichen). Aufgrund des geöffneten anderen Schaltventils wird das Betätigungsorgan des Differentialgetriebes nicht oder ebenfalls nur eingeschränkt aktiviert, je nachdem, ob das genannte Druckverminderungsorgan in der Verbindungsleitung (also in Strömungsrichtung vor dem Betätigungsorgan) oder in einer der beiden genannten Ablassleitungen angeordnet ist.
Eine steile Kupplungskennlinie der Drehmomentübertragungseinrichtung lässt sich hingegen einstellen, indem sowohl das erste Schaltventil als auch das zweite Schaltventil geschlossen werden, um hierdurch einen Druckabbau in dem hydraulischen System (erster Druckraum und zweiter Druckraum) im Wesentlichen zu verhindern. Hierdurch wird ein maximaler Anteil des Antriebsmoments auf die Sekundärachse übertragen. Aufgrund der hydraulischen Kopplung des zweiten Druckraums mit dem ersten Druckraum erfolgt auch ein maximales Sperren des Differentialgetriebes. Hierdurch wird das Fahrzeug also in einen Zustand maximaler Traktion gebracht.
Um die beiden vorstehend erläuterten unterschiedlichen Traktionseigenschaften einzustellen, ist lediglich eine Ansteuerung der beiden genannten Schaltventile erforderlich, so dass sich eine besonders einfache Steuerung ergibt.
Aufgrund der Einstellbarkeit zweier unterschiedlicher Traktionseigenschaften des Antriebssystems ist auch ein weicher Übergang auf die erläuterte maximale Traktion möglich, nämlich indem bei einem Wechsel zwischen deaktivierter Drehmomentübertragungseinrichtung (erstes und zweites Schaltventil geöffnet) und maximaler Traktion (erstes und zweites Schaltventil geschlossen) zwischenzeitlich die erläuterte mittlere Kupplungskennlinie eingestellt wird (ein Schaltventil geschlossen, das andere Schaltventil geöffnet). Die Blende hat hierbei eine dämpfende Wirkung.
Ein weiterer Vorteil eines solchen Antriebssystems besteht darin, dass aufgrund der genannten Verbindungsleitung zwischen dem ersten Druckraum und dem zweiten Druckraum für das Betätigungsorgan des Differentialgetriebes letztlich zwei Ablassleitungen zur Verfügung stehen. Zum einen ist der zweite Druckraum nämlich über die genannte zweite Ablass leitung (mit dem zweiten Schaltventil) mit dem Niederdruckraum verbunden. Zum anderen ist ein Druckabbau in dem genannten zweiten Druckraum auch über die genannte Verbindungsleitung und hieran anschließend über die erste Ablassleitung (mit dem ersten Schaltventil) möglich. Die Möglichkeit eines Druckabbaus in dem Betätigungsorgan des Differentialgetriebes ist somit redundant ausgelegt, was unter Sicherheitsaspekten von Vorteil ist.
Ein weiterer Vorteil besteht auch darin, dass ein einfaches Entlüften des zweiten Druckraums (Druckraum des Betätigungsorgans des Differentialgetriebes) möglich ist. Hierfür wird das erste Schaltventil geschlossen, während das zweite Schaltventil geöffnet ist, so dass das von der Pumpe der Drehmomentübertragungseinrichtung geförderte hydraulische Fluid über die genannte Verbindungsleitung in den zweiten Druckraum einströmt und über die genannte zweite Ablassleitung den zweiten Druckraum wieder verlässt, wobei die in dem zweiten Druckraum enthaltene Luft mitgeführt wird.
Das genannte Druckverminderungsorgan ist vorzugsweise in der Verbindungsleitung zwischen dem ersten Druckraum und dem zweiten Druckraum angeordnet. Hierdurch ergibt sich bei zunehmendem Druckaufbau in dem ersten Druckraum (Druckraum der Kupplung) ein verzögerter Druckaufbau in dem zweiten Druckraum (Druckraum des Betätigungsorgans des Differentialgetriebes), wenn das erste Schaltventil und das zweite Schaltventil geschlossen sind. Somit wird also erreicht, dass zunächst ein zunehmender Anteil des Antriebsmoments auf die Sekundärachse übertragen wird, während erst mit einer gewissen zeitlichen Verzögerung das Differentialgetriebe der Sekundärachse gesperrt wird. In diesem Fall ist die Differentialsperre deaktiviert, wenn das zweite Schaltventil geöffnet ist.
Für manche Anwendungen kann es jedoch auch wünschenswert sein, dass die Kupplung der Drehmomentübertragungseinrichtung und das Betätigungsorgan des Differentialgetriebes bei Auftreten einer Drehzahldifferenz zwischen der Primärachse und der Sekundärachse im Wesentlichen gleichzeitig betätigt werden. In diesem Fall kann das Druckverminderungsorgan in der ersten Ablassleitung oder in der zweiten Ablassleitung angeordnet sein, also nicht entlang des Strömungsweges zwischen dem ersten Druckraum und dem zweiten Druckraum. In diesem Fall wird der zweite Druckraum (Betätigungsorgan der Differentialsperre) auch druckbeaufschlagt, wenn eine mittlere Kupplungskennlinie eingestellt wird, nämlich durch Schließen des einen Schaltventils und Öffnen des anderen Schaltventils. Je nach Auslegung (beispielsweise der Ausrückfedern des Betätigungsorgans) wird das Differentialgetriebe hierdurch teilweise oder lediglich in vernachlässigbarem Umfang gesperrt.
Sofern im Zusammenhang mit der Erfindung ausgeführt ist, dass das Druckverminderungsorgan in der Verbindungsleitung oder in der ersten oder zweiten Ablassleitung angeordnet sein soll, so schließt dies auch ein, dass das Druckverminderungsorgan am Eingang oder Ausgang der Verbindungsleitung oder der betreffenden Ablassleitung vorgesehen ist, insbesondere an einer Abzweigungsstelle, an einem Schaltventil oder an einem Einlass oder Auslass des genannten zweiten Druckraums.
Das genannte Druckverminderungsorgan kann beispielsweise durch eine Drossel gebildet sein. Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung handelt es sich bei dem Druckverminderungsorgan jedoch um eine Blende mit einer im Wesentlichen temperaturunabhängigen Leckagecharakteristik. Die Leckage einer Blende ist zwar generell druckabhängig. Wichtig ist jedoch, dass die Leckagerate der Blende (Leckagevolumen/Zeit) im Wesentlichen unabhängig ist von der Temperatur des hyd raulischen Fluids. Hierdurch wird nämlich die Temperaturabhängigkeit der Leckagerate der Pumpe relativiert, wenn das hydraulische Fluid durch die Blende in den Niederdruckraum abfließt (erstes Schaltventil geschlossen, zweites Schaltventil geöffnet). Somit ist die Temperaturabhängigkeit der genannten flachen Kupplungskennlinie deutlich verringert.
Die erwünschte Unabhängigkeit der Leckagerate von der Temperatur wird also dadurch erzielt, dass als Druckverminderungsorgan eine Blende (orifice) vorgesehen ist. Diese erlaubt – im Unterschied beispielsweise zu einem Drosselventil (throttle) – lediglich eine turbulente Strömung des durch die Blende tretenden hydraulischen Fluids, so dass der Strömungswiderstand praktisch kaum temperaturabhängig ist.
So berechnet sich die Durchflussrate Q (= Volumen pro Zeit, ΔV/Δt) einer turbulenten Strömung durch eine Blende wie folgt:
Hierbei bezeichnen α die Widerstandszahl, A die Fläche des Öffnungsquerschnitts, ρ die Dichte des Fluids und Δp den Druckunterschied. Die Widerstandszahl α ist eine dimensionslose Konstante, die lediglich von der Geometrie der Blende abhängt. Sie beträgt für eine scharfe Blende ca. 0,6. Dies entspricht einem Widerstandskoeffizient (resistance coefficient) ζ = 1/α² von ca. 2,7 bis 2,8.
Demgegenüber beträgt die Durchflussrate Q einer Drossel im Modell einer laminaren Strömung durch ein Rohr gemäß dem Hagen-Poiseuille-Gesetz:
Hierbei bezeichnen r den Radius des Öffnungsquerschnitts, η die dynamische Viskosität des Fluids, 1 die Länge des Rohrs bzw. der Drossel und Δp den Druckunterschied. Da die dynamische Viskosität η der üblicherweise verwendeten hydraulischen Fluide temperaturabhängig ist, ist auch die Durchflussrate Q einer Drossel temperaturabhängig.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besitzt die Blende eine Leckagerate, die ungefähr der Leckagerate der Pumpe bei Betriebstemperatur des hydraulischen Fluids entspricht, also wenn die innere Pumpenleckage vergleichsweise hoch ist. Hierdurch wird die Temperaturabhängigkeit der Pumpenleckage und somit die Temperaturabhängigkeit der Kupplungskennlinie bereits deutlich verringert. Eine geeignete Leckagerate der Blende liegt beispielsweise in dem Bereich von ca. 0,4 bis 0,9 l/min (Liter/Minute) bei einem Druckunterschied von ca. 10 bar.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Blende austauschbar, wobei Blenden mit unterschiedlicher Größe des Öffnungsquerschnitts dazu verwendet werden, die Fahrdynamik des Fahrzeugs abzustimmen, beispielsweise im Sinne einer Momentenübertragung an die Sekundärachse bei Radschlupf an der Primärachse aufgrund von hoher Motorleistung, bei hoher Querbeschleunigung oder bei sonstigen dynamischen Fahrzeugbewegungen. Mit anderen Worten kann somit allein durch Austauschen der genannten Blende – bei ansonsten unverändertem Antriebssystem – die Fahrdynamik des Fahrzeugs beeinflusst werden. Hierdurch kann das Antriebssystem auf einfache Weise an ein bestimmtes Fahrzeugmodell adaptiert werden. Zum Beispiel trägt bei einem Fahrzeug mit permanent angetriebener Vorderachse eine geringere Blendengröße zu einem übersteuernden Fahrverhalten bei, da die geringere Blendengröße einer reduzierten Leckage und somit einer Übertragung eines erhöhten Anteils des Antriebsmoments auf die Sekundärachse entspricht. Ein größerer Blendendurchmesser hingegen (erhöhte Leckage und somit geringerer Druck im Druckraum der Kupplung) trägt zu einem untersteuernden Fahrverhalten bei.
Es ist ferner bevorzugt, wenn die Blende einen Öffnungskanal bildet, der einen Innendurchmesser in einem Bereich von ca. 0,4 mm bis 0,8 mm und eine Länge in einem Bereich von ca. 0,2 mm bis 0,5 mm besitzt. Hierdurch ergibt sich in Abhängigkeit von Druck des hydraulischen Fluids eine geeignete Leckagerate, die im Wesentlichen unabhängig von der Temperatur des hydraulischen Fluids ist.
Eine besonders einfache und kostengünstige Realisierung der Blende ergibt sich, wenn diese durch eine Bohrung in einer dünnen Scheibe gebildet ist, die in den Strömungsweg des hydraulischen Fluids (Verbindungsleitung oder zweite Ablassleitung) eingesetzt ist und sich dort senkrecht zur Strömungsrichtung des hydraulischen Fluids erstreckt. Die Scheibe ist vorzugsweise aus Metall gefertigt, da sich hierdurch besonders scharfe Übergange oder Kanten an der umfänglichen Begrenzung der Bohrung ausbilden lassen, um die erwünschte turbulente Strömung zu erzeugen.
Alternativ hierzu kann die Blende durch eine Bohrung in einem Bodenabschnitt eines im Wesentlichen becherförmigen Einsatzes gebildet sein, der in den Strömungsweg des hydraulischen Fluids eingesetzt ist. Ein solcher Einsatz kann in vorteilhaft einfacher und kostengünstiger Weise als ein Tiefziehteil aus Metall gefertigt sein, und ein solcher Einsatz lässt sich auch leicht in einer Leitung befestigen. Der genannte Bodenabschnitt erstreckt sich hierbei im Wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung des hydraulischen Fluids.
Die vorgenannte Scheibe oder der Bodenabschnitt des vorgenannten becherförmigen Einsatzes kann eine Dicke von ca. 0,2 mm bis 0,5 mm aufweisen.
Die Erfindung wird nachfolgend lediglich beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
1 zeigt einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs.
2a bis 2c zeigen verschiedene Ausführungsformen eines Antriebssystems mit einer Drehmomentübertragungseinrichtung und einem Differentialgetriebe.
3 zeigt eine Querschnittsansicht einer Gerotor-Pumpe.
4 zeigt die bei einer Ausführungsform gemäß 2a bis 2c einstellbaren Kupplungskennlinien.
1 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Ein Motor 11 treibt über eine Getriebeeinheit 13 und ein Vorderachs-Differentialgetriebe (nicht gezeigt) zwei Räder 15 einer Vorderachse 17 an. Die Vorderachse 17 bildet somit eine Primärachse. Außerdem treibt der Motor 11 über die Getriebeeinheit 13, eine Kardanwelle 19 und ein nachfolgend noch näher erläutertes Antriebssystem 21 zwei Halbwellen 23 bzw. zwei zugeordnete Räder 25 einer Hinterachse 27 an. Die Hinterachse 27 bildet hierbei eine Sekundärachse des Fahrzeugs. Eine elektronische Steuereinheit 29 des Fahrzeugs ist eingangsseitig mit vier Raddrehzahlsensoren 31 verbunden, die den Vorderrädern 15 und den Hinterrädern 25 zugeordnet sind. Die Steuereinheit 29 kann optional mit weiteren Sensoren, beispielsweise einem Lenkwinkelsensor, einem Gierratensensor etc. verbunden sein (nicht dargestellt). Ausgangsseitig ist die Steuereinheit 29 mit dem Antriebssystem 21 verbunden. Das Antriebssystem 21 dient dazu, einen Teil des Antriebsmoments des Motors 11 auf die Hinterachse 27 zu übertragen, und zwar in Abhängigkeit von Steuersignalen der Steuereinheit 29. Sofern über das Antriebssystem 21 ein Antriebsmoment auf die Hinterachse 27 übertragen wird, ist das Fahrzeug allradgetrieben.
2a zeigt in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel des Antriebssystems 21. Das Antriebssystem 21 besitzt eine Drehmomentübertragungseinrichtung 39 mit einer Eingangswelle 41, die mit der Kardanwelle 19 gemäß 1 und mit einem drehbaren Innengehäuse 43 der Drehmomentübertragungseinrichtung 39 drehfest verbunden ist. Die Drehmomentübertragungseinrichtung 39 besitzt ferner eine Ausgangswelle 45, die relativ zu der Eingangswelle 41 verdrehbar ist. Die Eingangswelle 41 und die Ausgangswelle 45 sind an einem stationären Außengehäuse der Drehmomentübertragungseinrichtung 39 (nicht gezeigt) drehbar gelagert. Die Drehmomentübertragungseinrichtung 39 besitzt ferner eine Reibungskupplung 47 mit mehreren Innenlamellen 49 und mehreren Außenlamellen 51 in einer alternierenden Anordnung. Die Innenlamellen 49 sind mit der Ausgangswelle 45 axial verschiebbar, jedoch drehfest verbunden. Die Außenlamellen 51 sind mit dem Innengehäuse 43 (und somit auch mit der Eingangswelle 41) axial verschiebbar, jedoch drehfest verbunden. Die Reibungskupplung 47 besitzt ferner einen ringförmigen, axial verschiebbaren Andruckkolben 53, der mit seiner Vorderseite wahlweise die Innenlamellen 49 und die Außenlamellen 51 aneinander presst, um ein Drehmoment von der Eingangswelle 41 auf die Ausgangswelle 45 zu über tragen. Die Rückseite des Andruckkolbens 53 ist einem ersten hydraulischen Druckraum 55 der Reibungskupplung 47 zugewandt.
Die Drehmomentübertragungseinrichtung 39 besitzt ferner eine Pumpe 57. Diese wird durch eine Drehbewegung der Eingangswelle 41 und der Ausgangswelle 45 relativ zueinander angetrieben und erzeugt hierbei in dem ersten Druckraum 55 einen hydraulischen Druck, um den Andruckkolben 53 im Einrücksinn der Reibungskupplung 47 zu bewegen. Bei der Pumpe 57 kann es sich grundsätzlich um eine beliebige auf eine Drehzahldifferenz ansprechende hydraulische Pumpe handeln, insbesondere um einen Umlaufverdränger oder einen Hubverdränger. Bevorzugt handelt es sich bei der Pumpe 57 um eine Gerotor-Pumpe, deren Aufbau nachfolgend anhand von 3 erläutert wird.
3 zeigt eine Querschnittsansicht einer Gerotor-Pumpe 57 gemäß 2a. Die Pumpe 57 besitzt einen Innenläufer 59, der mit der Ausgangswelle 45 gemäß 2a drehfest verbunden ist und um eine Achse A1 rotiert. Ferner besitzt die Pumpe 57 einen Ringabschnitt 61, der mit dem Pumpengehäuse (nicht gezeigt) sowie mit dem Innengehäuse 43 der Kupplungsanordnung 21 gemäß 2a und dementsprechend auch mit der Eingangswelle 41 drehfest verbunden ist. Der Ringabschnitt 61 rotiert dabei ebenfalls um die Achse A1. Der Ringabschnitt 61 besitzt eine kreisrunde Ausnehmung 63, deren Mittelpunkt bezüglich der Drehachse A1 versetzt ist. Außerdem besitzt die Pumpe 57 einen Außenläufer 65, der in der Ausnehmung 63 des Ringabschnitts 61 um eine Achse A2 drehbar gelagert ist und der den Innenläufer 59 umgibt und mit diesem in Berührung steht. Der Innenläufer 59 besitzt eine Außenverzahnung, und der Außenläufer 65 besitzt eine Innenverzahnung, wobei die Zähnezahl des Außenläufers 65 um einen Zahn größer ist als die Zähnezahl des Innenläufers 59.
Außerdem sind in 3 eine erste Anschlussöffnung 67 und eine zweite Anschlussöffnung 69 zu erkennen, die an einem Abschnitt des Pumpengehäuses ausgebildet sind, der bezüglich der in 3 gezeigten Querschnittsebene axial versetzt ist. Je nach Drehsinn des Innenläufers 59 relativ zu dem Ringabschnitt 61 dient die erste Anschlussöffnung 67 als Pumpeneinlass und die zweite Anschlussöffnung 69 als Pumpenauslass, oder umgekehrt.
Sofern sich der Innenläufer 59 relativ zu dem Ringabschnitt 61 und den Anschlussöffnungen 67, 69 dreht, fördert der Innenläufer 59 hydraulisches Fluid, das an einer der Anschlussöffnungen 67, 69 bereitgestellt wird, in Umfangsrichtung zu der anderen Anschlussöffnung 69 bzw. 67. Dies ist darauf zurückzuführen, dass das hydraulische Fluid in einem Spalt eingeschlossen wird, der zwischen dem Innenläufer 59 und dem Außenläufer 65 gebildet wird. Da sich während der Rotation des Innenläufers 5 das Volumen dieses Spalts ändert, wird das hydraulische Fluid aus der einen Anschlussöffnung 67, 69 angesaugt und in die andere Anschlussöffnung 69 bzw. 67 ausgestoßen. Die Änderung des Volumens des jeweiligen Spalts während der Rotation des Innenläufers 59 ist wiederum darauf zurückzuführen, dass der Innenläufer 59 den Außenläufer 65 zu einer Drehbewegung antreibt, wobei sich aufgrund der unterschiedlichen Zähnezahlen verschiedene Drehgeschwindigkeiten einstellen, d. h. der um die Achse A2 rotierende Außenläufer 65 dreht sich langsamer als der Innenläufer 59.
Wiederum Bezug nehmend auf die 2a, so sind auch hier die im Zusammenhang mit der 3 erläuterten Anschlussöffnungen 67, 69 der Pumpe 57 gezeigt. Der Pumpe 57 ist eine Saugleitung 71 zugeordnet. Diese ist mit den beiden Anschlussöffnungen 67, 69 der Pumpe 57 über ein jeweiliges saugseitiges Rückschlagventil 73 verbunden. Entgegen der Strömungsrichtung des hydraulischen Fluids ist die Saugleitung 71 über eine Drehdurchführung 75 mit einem Pumpensumpf 79 verbunden. Der Sumpf 79 ist in dem bereits genannten stationären Außengehäuse der Drehmomentübertragungseinrichtung 39 angeordnet. Druckseitig ist die Pumpe 57 über zwei Rückschlagventile 81 mit einer Druckleitung 83 verbunden, die zu dem genannten ersten Druckraum 55 der Reibungskupplung 47 führt. Von dem ersten Druckraum 55 kann das hydraulische Fluid über einen Auslass 85 und eine weitere Drehdurchführung 87 zu dem Sumpf 79 strömen, wie nachfolgend noch erläutert wird.
Nachstehend wird jedoch zunächst die grundsätzliche Funktionsweise der Drehmomentübertragungseinrichtung 39 erläutert: Die Pumpe 57 wird durch eine Drehbewegung des Innenläufers 59 relativ zu dem Pumpengehäuse mit Ringabschnitt 61 angetrieben (3), entsprechend einer Rotation der Eingangswelle 41 relativ zu der Ausgangswelle 45 (2a). Bezogen auf die 1 bedeutet dies, dass die Pumpe 57 hydraulisches Fluid fördert, wenn eine Drehzahldifferenz zwischen den Rädern 15 der Vorderachse 17 einerseits und den Rädern 25 der Hinterachse 27 andererseits vorliegt. Je nachdem, ob die Eingangswelle 41 schneller oder langsamer rotiert als die Ausgangswelle 45, wird das hydraulische Fluid über eines der Rückschlagventile 73 angesaugt und über eines der Rückschlagventile 81 in den ersten Druckraum 55 gefördert (2a). Sofern der Auslass 85 des ersten Druckraums 55 geschlossen ist, wird aufgrund des in dem ersten Druckraum 55 aufgebauten hydraulischen Drucks der Andruckkolben 53 in Richtung der Lamellen 49, 51 der Reibungskupplung 47 verfahren, um die Lamellen 49, 51 in zunehmenden Reibschluss miteinander zu bringen. Hierdurch werden die Eingangswelle 41 und die Ausgangswelle 45 in zunehmendem Maße miteinander drehwirksam gekoppelt, so dass ein Antriebsmoment von der Eingangswelle 41 über die Kupplungsanordnung 21 auf die Ausgangswelle 45 übertragen wird. Dies bedeutet letztlich eine stärkere Kopplung der Hinterachse 27 mit der Vorderachse 17 (1), was wiederum zu einer Verringerung der Drehzahldifferenz beiträgt. Somit wirkt die Drehmomentübertragungseinrichtung 39 generell selbstregelnd.
Das in 2a gezeigte Antriebssystem 21 besitzt ferner ein Differentialgetriebe 99 der Hinterachse 27 (1), welches von der Drehmomentübertragungseinrichtung 39 antreibbar ist. Hierfür ist an der Ausgangswelle 45 der Drehmomentübertragungseinrichtung 39 ein Kegelrad 101 vorgesehen, das mit einem Tellerrad 103 kämmt, welches mit einem Korb 105 des Differentialgetriebes 99 drehfest verbunden ist. Bei dem Differentialgetriebe 99 handelt es sich beispielsweise um ein übliches Kegelrad-Differentialgetriebe, dessen Abtriebswellen durch die beiden Halbwellen 23 der Hinterachse 27 gebildet sind.
Das Differentialgetriebe 99 besitzt ein Betätigungsorgan 107, das ein zumindest teilweises Sperren des Differentialgetriebes 99 ermöglicht. Das Betätigungsorgan 107 kann einen ähnlichen Aufbau besitzen wie der Kupplungsteil der Drehmomentübertragungseinrichtung 39, also mit einer Reibungskupplung 109, einem Andruckkolben 111 und einem zweiten Druckraum 113. Falls in dem zweiten Druckraum 113 ein hydraulischer Druck aufgebaut wird, führt dies zu einer Bewegung des Andruckkolbens 111 derart, dass die Reibungskupplung 109 betätigt wird. Hierbei koppelt die Reibungskupplung 109 das Tellerrad 103 bzw. den Differentialkorb 105 in zunehmendem Maße mit derjenigen Halbwelle 23, an der das Betätigungsorgan 107 angeordnet ist. Hierdurch wird letztlich die betreffende Halbwelle 23 relativ zu der anderen Halbwelle 23 gesperrt.
Der Drehmomentübertragungseinrichtung 39 und dem Differentialgetriebe 99 ist ein gemeinsames hydraulisches Betätigungssystem zugeordnet, wie nachstehend erläutert wird: Der Auslass 85 des ersten Druckraums 55 der Drehmomentübertragungseinrichtung 39 mündet über die Drehdurchführung 87 in eine erste Ablassleitung 121. Diese führt über ein erstes Schaltventil 123 zu einem Sumpf 79. An einer Verzweigungsstelle 125 der ersten Ablassleitung 121, die bezüglich der Strömungsrichtung des hydraulischen Fluids vor dem ersten Schaltventil 123 liegt, zweigt eine Verbindungsleitung 127 ab, die über eine Drehdurchführung 129 zu dem genannten zweiten Druckraum 113 des Differentialgetriebes 99 führt. Von dem zweiten Druckraum 113 des Differentialgetriebes 99 führt über eine Drehdurchführung 130 eine zweite Ablassleitung 131 ebenfalls zu dem Sumpf 79, wobei in der zweiten Ablassleitung 131 ein zweites Schaltventil 133 angeordnet ist. In der Verbindungsleitung 127 zwischen der Verzweigungsstelle 125 und dem zweiten Druckraum 113 ist ein Druckverringerungsorgan in Form einer Blende 135 angeordnet. Schließlich ist der erste Druckraum 55 der Drehmomentübertragungseinrichtung 39 über die erste Ablassleitung 121 und die Verzweigungsstelle 125 mit einer Überdruckleitung 137 verbunden, welche zu dem Sumpf 79 führt. In der Überdruckleitung 137 ist ein Überdruckventil 139 angeordnet.
Bei den beiden Schaltventilen 123, 133 kann es sich um einfache Sitzventile handeln, die jeweils in Öffnungsrichtung vorgespannt sind. Die beiden Ventile 123, 133 sind hier als Magnetventile ausgeführt, die von der Steuereinheit 29 (1) elektrisch angesteuert werden können. Alternativ können auch hydraulisch angesteuerte Ventile zum Einsatz gelangen. Wie aus 2a ersichtlich ist, können die beiden Schaltventile 123, 133 in einem stationären Gehäuseabschnitt des Antriebssystems 21 angeordnet sein, so dass keine Schleifkontakte oder dergleichen erforderlich sind, um elektrische Steuersignale an die Ventile 123, 133 zu übertragen.
Nachfolgend wird die Funktionsweise des in 2a gezeigten Antriebssystems 21 erläutert:
Die Steuereinheit 29 wertet verschiedene Sensorsignale aus, um einen Fahrzustand des Fahrzeugs zu ermitteln, wie im Zusammenhang mit 1 erläutert wurde. Um einen Zweirad-Antrieb (2WD) einzustellen, öffnet die Steuereinheit 29 das erste Schaltventil 123 und das zweite Schaltventil 133. Die Hinterachse 27 ist hierdurch von dem Antrieb des Kraftfahrzeugs im Wesentlichen entkoppelt, und das Betätigungsorgan 107 des Differentialgetriebes 99 ist geöffnet, d. h. die beiden Halbwellen 23 der Hinterachse 27 sind frei relativ zueinander drehbar. In diesem Zustand ist die Abhängigkeit des Kupplungsmoments M der Reibungskupplung 47 der Drehmomentübertragungseinrichtung 39 von der Drehzahldifferenz Δn zwischen der Eingangswelle 41 und der Ausgangswelle 45 im Wesentlichen durch Schleppmomente bestimmt. Es ergibt sich eine sehr flache Kupplungskennlinie K1, wie in 4 gezeigt ist.
Sofern die Steuereinheit 29 aufgrund der Sensorsignale die Notwendigkeit einer Längsstabilisierung des Fahrzeugs feststellt, beispielsweise wenn eine vorbestimmte Drehzahldifferenz zwischen den Rädern 15 der Vorderachse 17 und den Rädern 25 der Hinterachse 27 detektiert wird, schließt die Steuereinheit 29 das erste Schaltventil 123, während das zweite Schaltventil 133 geöffnet bleibt. Hierdurch wird ein gewisser hydraulischer Druck in dem ersten Druckraum 55 der Drehmomentübertragungseinrichtung 39 erzeugt, da das hydraulische Fluid nicht mehr über das Schaltventil 123 direkt in den Sumpf 29 abströmen kann. Stattdessen muss das hydraulische Fluid nun die Blende 135 passieren. Der hierdurch verursachte Rückstau führt zu einem Druckanstieg in dem ersten Druckraum 55 aufgrund der Tätigkeit der Pumpe 57. Stromabwärts von der Blende 135 kann das hydraulische Fluid jedoch ungehindert über die zweite Ablassleitung 131 durch das geöffnete zweite Schaltventil 133 in den Sumpf 79 abströmen. Das Betätigungsorgan 107 des Differentialgetriebes 99 wird in diesem Zustand also nicht betätigt. Für die Reibungskupplung 49 der Drehmomentübertragungseinheit 39 ergibt sich hierbei eine mittlere Kennlinie K2, die deutlich steiler ist als die genannte Kennlinie K1 (wenn auch das erste Schaltventil 123 geöffnet ist), jedoch noch nicht der maximalen Traktion entspricht (4WD Automatic).
Sofern die Steuereinheit 29 aufgrund der Sensorsignale feststellt, dass eine maximale Traktion mit einer Stabilisierung auch in Querrichtung erforderlich ist, wird zusätzlich zu dem ersten Schaltventil 123 das zweite Schaltventil 133 geschlossen. Da das von der Pumpe 57 in den ersten Druckraum 55 geförderte hydraulische Fluid somit nicht mehr in den Sumpf 79 abfließen kann, wird in dem ersten Druckraum 55 ein maximaler hydraulischer Druck erzeugt, der einer stark progressiven Kennlinie K3 der Reibungskupplung 47 entspricht (vgl. 4). Dies bedeutet, dass auch bei geringen Drehzahldifferenzen zwischen der Eingangswelle 41 und der Ausgangswelle 45 (bzw. zwischen der Vorderachse 17 und der Hinterachse 27) ein großer Anteil des Antriebsmoments auf die Hinterachse 27 übertragen wird. Der in dem ersten Druckraum 55 erzeugte Druck liegt letztlich auch in dem zweiten Druckraum 113 des Differentialgetriebes 99 vor. Dies bedeutet, dass das Betätigungsorgan 107 nun in Abhängigkeit von dem Pumpendruck aktiviert wird, so dass das Differentialgetriebe 99 in entsprechendem Maße gesperrt wird (4WD High Traction LSD). Die Blende 135 bewirkt hierbei einen verzögerten Druckaufbau in dem zweiten Druckraum 113 und somit eine verzögerte Aktivierung des Betätigungsorgans 107.
Ein besonderer Vorteil des gezeigten Antriebssystems 21 besteht darin, dass durch Verwendung zweier einfacher Schaltventile 123, 133 zwei unterschiedlich steile Kupplungskennlinien K2, K3 eingestellt werden können, wobei zugleich das Differentialgetriebe 99 der Hinterachse 27 gesperrt wird, falls in Längsrichtung die maximale Traktion eingestellt wird. Beim Umschalten zwischen den genannten verschiedenen Betriebszuständen bewirkt die Blende 135 eine vorteilhafte Dämpfung, um unerwünschte Lastschläge zu vermeiden.
Ein besonderer Vorteil der Verwendung der Blende 135 als Druckverminderungsorgan besteht in der Wirkung der Blende 135 zur Temperaturkompensation. Die in 4 gezeigten Kupplungskennlinien K1, K2 und K3 sind dort nämlich lediglich idealisiert dargestellt. Tatsächlich ist zu berücksichtigen, dass die Pumpe 57 bauartbedingt generell eine innere Pumpenleckage besitzt. Aufgrund der Temperaturabhängigkeit der Viskosität des hydraulischen Fluids ist die Leckagerate der Pumpe 57 stark temperaturabhängig. Dementsprechend ist auch die Pumpleistung temperaturabhängig, wodurch sich die erläuterte Temperaturabhängigkeit der Kupplungskennlinien ergibt.
Eine derartige starke Temperaturabhängigkeit des Kennlinienverlaufs bei aktivierter Drehmomentübertragungseinrichtung 39 ist unerwünscht, da sich je nach Temperatur des hydraulischen Fluids eine sehr unterschiedliche Charakteristik der Drehmomentübertragung und somit des Fahrverhaltens des Fahrzeugs einstellen würde. Da jedoch als Druckverminderungsorgan in der Verbindungsleitung 127 eine Blende 135 verwendet wird, die eine im Wesentlichen temperaturunabhängige Leckagecharakteristik besitzt, wird bei geöffnetem zweitem Schaltventil 133 gezielt eine zusätzliche Leckage des hydraulischen Fluids aus dem ersten Druckraum 55 bewirkt, wodurch die Temperaturabhängigkeit der Leckagerate der Pumpe 57 relativiert wird. Die erwünschte Temperaturunabhängigkeit der Leckagerate der Blende 135 beruht darauf, dass – insbesondere im Unterschied zu einer Drossel – die Blendenöffnung eine turbulente Strömung erzeugt, so dass der Volumenstrom bei den hier relevanten Temperaturbereichen im Wesentlichen lediglich von dem Druck des hydraulischen Fluids abhängt. Die sich somit ergebende Temperaturabhängigkeit der Kupplungskennlinie K2 gemäß 4 wird durch das Vorsehen einer Blende 135 als Druckverminderungsorgan auf ein akzeptables Maß reduziert.
Hinsichtlich der Kennlinie K3 gemäß 4 ist eine derartige Temperaturkompensation nicht vorgesehen. In der Praxis ist dies jedoch auch nicht erforderlich, da die Kennlinie K3 einem Betriebszustand entspricht, der ohnehin einer maximalen Traktion und Verspannung des Antriebsstrangs entspricht, so dass Temperatureffekte sich kaum bemerkbar machen.
Um Übergänge zwischen den verschiedenen Kennlinien K1, K2 und K3 gemäß 4 zu ermöglichen, ist es auch möglich, dass die Schaltventile 123, 133 von der Steuereinheit 29 pulsweitenmoduliert angesteuert werden.
Bei dem Überdruckventil 139 handelt es sich um ein passives Ventil, das zu Sicherheitszwecken vorgesehen ist und hinsichtlich der erläuterten Einstellbarkeit von unterschiedlichen Kennlinien K1, K2 und K3 gemäß 4 keine Funktion besitzt.
Alternativ zu der Anordnung gemäß 2a kann die Blende 135 auch an einer anderen Position angeordnet sein, insbesondere in der ersten Ablassleitung 121 (bezüglich der Strömungsrichtung hinter der Verzweigungsstelle 125 und vor oder nach dem ersten Schaltventil 123) oder in der zweiten Ablassleitung 131 (bezüglich der Strömungsrichtung hinter dem Betätigungsorgan 107 und vor oder nach dem zweiten Schaltventil 133). Generell soll die Blende 135 bezüglich der Strömungsrichtung des hydraulischen Fluids hinter der Verzweigungsstelle 125 und vor dem Sumpf 79 angeordnet sein. Dies ist in 2b und 2c gezeigt, wobei gleichartige Teile wie in 2a mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet sind.
In 2b ist die Blende 135 in der ersten Ablassleitung 121 hinter der Verzweigungsstelle 125 angeordnet. Wenn beide Schaltventile 123, 133 geöffnet sind, ist – wie bei 2a – ein Zweirad-Antrieb eingestellt, entsprechend der flachen Kupplungskennlinie K1 gemäß 4. Dies ist auch der Fall, wenn lediglich das erste Schaltventil 123 geschlossen wird.
Wenn jedoch die Steuereinheit 29 das zweite Schaltventil 133 schließt, während das erste Schaltventil 123 geöffnet ist, so wird bezüglich der Strömungsrichtung des hydraulischen Fluids vor der Blende 135 ein gewisser Druck erzeugt, der sowohl in dem ersten Druckraum 55 der Drehmomentübertragungseinrichtung 39 als auch in dem zweiten Druckraum 113 des Differentialgetriebes 99 wirksam ist. Für die Reibungskupplung 49 der Drehmomentübertragungseinheit 39 ergibt sich hierbei eine mittlere Kennlinie K2 gemäß 4. Das Betätigungsorgan 107 des Differentialgetriebes 99 wird in diesem Zustand entsprechend schwach aktiviert.
Sofern die Steuereinheit 29 das erste Schaltventil 123 und das zweite Schaltventil 133 schließt, kann das von der Pumpe 57 in den ersten Druckraum 55 geförderte hydraulische Fluid nicht mehr in den Sumpf 79 abfließen. Hierdurch wird in dem ersten Druckraum 55 und in dem zweiten Druckraum 113 ein maximaler hydraulischer Druck erzeugt, der einer stark progressiven Kennlinie K3 der Reibungskupplung 47 entspricht (vgl. 4). Das Betätigungsorgan 107 des Differentialgetriebes 99 wird in entsprechendem Maße stark aktiviert, um das Differentialgetriebe 99 zumindest teilweise zu sperren.
Im Unterschied zu der Anordnung gemäß 2a wird das Betätigungsorgan 107 des Differentialgetriebes 99 in 2b ohne zeitliche Verzögerung aktiviert.
2c zeigt eine Anordnung, die funktional im Wesentlichen jener gemäß 2b entspricht. In 2c ist die Blende 135 in der zweiten Ablassleitung 135 angeordnet. Hierdurch lassen sich dieselben Betriebszustände wie bei der Ausführungsform gemäß 2b einstellen. Allerdings erfolgt das Einstellen der mittleren Kennlinie K2 dadurch, dass das erste Schaltventil 123 geschlossen wird, während das zweite Schaltventil 133 geöffnet ist.

11: Motor
13: Getriebe
15: Vorderrad
17: Vorderachse
19: Kardanwelle
21: Antriebssystem
23: Halbwelle
25: Hinterrad
27: Hinterachse
29: Steuereinheit
31: Raddrehzahlsensor
39: Drehmomentübertragungseinrichtung
41: Eingangswelle
43: Innengehäuse
45: Ausgangswelle
47: Reibungskupplung
49: Innenlamelle
51: Außenlamelle
53: Andruckkolben
55: erster Druckraum
57: Pumpe
59: Innenläufer
61: Ringabschnitt
63: Ausnehmung
65: Außenläufer
67: erste Anschlussöffnung
69: zweite Anschlussöffnung
71: Saugleitung
73: Rückschlagventil
75: Drehdurchführung
79: Sumpf
81: Rückschlagventil
83: Druckleitung
85: Auslass
87: Drehdurchführung
99: Differentialgetriebe
101: Kegelrad
103: Tellerrad
105: Differentialkorb
107: Betätigungsorgan
109: Reibungskupplung
111: Andruckkolben
113: zweiter Druckraum
121: erste Ablassleitung
123: erstes Schaltventil
125: Verzweigungsstelle
127: Verbindungsleitung
129: Drehdurchführung
130: Drehdurchführung
131: zweite Ablassleitung
133: zweites Schaltventil
135: Blende
137: Überdruckleitung
139: Überdruckventil
A1: Drehachse
A2: Drehachse
Δn: Drehzahldifferenz
M: übertragenes Drehmoment
K1: Kupplungskennlinie
K2: Kupplungskennlinie
K3: Kupplungskennlinie

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- EP 1320470 B1 [0005]
- US 6776275 B2 [0005]

Claims

Antriebssystem (21) für ein Kraftfahrzeug mit einer permanent angetriebenen Primärachse (17) und einer wahlweise angetriebenen Sekundärachse (27), mit einem zwischen den Rädern (25) der Sekundärachse (27) wirksamen Differentialgetriebe (99) und einer Drehmomentübertragungseinrichtung (39) zum Übertragen eines Antriebsmoments auf das Differentialgetriebe, wobei die Drehmomentübertragungseinrichtung eine Kupplung (47) und eine Pumpe (57) aufweist, wobei die Pumpe (57) bei Auftreten einer Drehzahldifferenz zwischen der Primärachse und der Sekundärachse einen hydraulischen Druck in einem ersten Druckraum (55) der Kupplung erzeugt, welcher Druck eine Betätigung der Kupplung (47) ermöglicht, wobei der erste Druckraum (55) über eine Verbindungsleitung (127) mit einem zweiten Druckraum (113) verbunden ist, der einem Betätigungsorgan (107) des Differentialgetriebes (99) zugeordnet ist, so dass der von der Pumpe erzeugte Druck auch ein zumindest teilweises Sperren des Differentialgetriebes ermöglicht, wobei der erste Druckraum (55) mit einem Niederdruckraum (79) über eine erste Ablassleitung (121) verbunden ist, in der ein erstes Schaltventil (123) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Druckraum (113) mit dem Niederdruckraum (79) über eine zweite Ablassleitung (131) verbunden ist, in der ein zweites Schaltventil (133) angeordnet ist, wobei ein Druckverminderungsorgan (135) in der Verbindungsleitung (127) zwischen dem ersten Druckraum (55) und dem zweiten Druckraum (113), in der ersten Ablassleitung (121) oder in der zweiten Ablassleitung (131) angeordnet ist.
Antriebssystem nach Anspruch 1, wobei das erste Schaltventil (123) und das zweite Schaltventil (133) als ein jeweiliges Sitzventil ausgebildet sind.
Antriebssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei das erste Schaltventil (123) und das zweite Schaltventil (133) jeweils in Öffnungsrichtung vorgespannt sind.
Antriebssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Schaltventil (123) und das zweite Schaltventil (133) in einem stationären Gehäuseabschnitt des Antriebssystems angeordnet sind.
Antriebssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Antriebssystem eine Steuereinrichtung (29) aufweist, die dazu ausgebildet ist, – das erste Schaltventil (123) und das zweite Schaltventil (133) zu öffnen, um einen Zweirad-Antrieb einzustellen; – eines der beiden Schaltventile (123, 133) zu schließen und das andere Schaltventil zu öffnen, um einen Allrad-Antrieb mit einer flachen Kupplungskennlinie (K2) und einem freien oder einem teilweise gesperrten Differentialgetriebe (99) einzustellen; oder – das erste Schaltventil (123) und das zweite Schaltventil (133) zu schließen, um einen Allrad-Antrieb mit einer steilen Kupplungskennlinie (K3) und einem zumindest teilweise gesperrten Differentialgetriebe (99) einzustellen.
Antriebssystem nach Anspruch 5, wobei die Steuereinrichtung (29) dazu ausgebildet ist, das erste Schaltventil (123) und/oder das zweite Schaltventil (133) pulsweitenmoduliert anzusteuern.
Antriebssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Druckverminderungsorgan als eine Blende (135) mit einer im Wesentlichen temperaturunabhängigen Leckagecharakteristik ausgebildet ist.
Antriebssystem nach Anspruch 7, wobei die Blende (135) eine Leckagerate besitzt, die ungefähr der Leckagerate der Pumpe (57) bei Betriebstemperatur entspricht.
Antriebssystem nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Blende (135) austauschbar ist und durch eine Blende mit einem anderen Öffnungsquerschnitt ersetzbar ist, um die Fahrdynamik des Kraftfahrzeugs zu modifizieren.
Antriebssystem nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Blende (135) einen Öffnungskanal aufweist, der einen Innendurchmesser in einem Bereich von ca. 0,4 mm bis 0,8 mm und eine Länge in einem Bereich von ca. 0,2 mm bis 0,5 mm besitzt.
Antriebssystem nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die Blende (135) gebildet ist durch – eine Bohrung in einer Scheibe, die in den Strömungsweg des hydraulischen Fluids eingesetzt ist, oder – eine Bohrung in einem Bodenabschnitt eines becherförmigen Einsatzes, der in den Strömungsweg des hydraulischen Fluids eingesetzt ist.
Antriebssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei von dem ersten Druckraum (55) zu dem Niederdruckraum (79) eine Überdruckleitung (137) verläuft, an der ein Überdruckventil (139) angeordnet ist.