DE102016220477A1 - Achsantriebssystem sowie Verfahren zur Steuerung eines Achsantriebssystems - Google Patents

Achsantriebssystem sowie Verfahren zur Steuerung eines Achsantriebssystems Download PDF

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Richard Bäumler
Michael Staake
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Bayerische Motoren Werke AG
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Abstract

Ein Achsantriebssystem (10) für ein Kraftfahrzeug ist beschrieben, das zur Verteilung eines von einer Antriebseinheit erzeugten Drehmoments auf zwei Achswellen eingereicht ist. Das Achsantriebssystem (10) umfasst zwei Achswellen, an denen jeweils ein Rad angeordnet ist, und eine Verteilereinheit (14), die mit den beiden Achswellen gekoppelt ist. Die Verteilereinheit (14) umfasst zwei Kupplungen (26), die jeweils einer Achswelle zugeordnet sind, sowie zwei Betätigungseinheiten (36), die mit den Kupplungen (26) zusammenwirken. Die jeweilige Kupplung (26) ist im nichtbetätigten bzw. deaktivierten Zustand der zugeordneten Betätigungseinheit (36) geschlossen. Die Kupplung (26) ist im betätigten bzw. aktiven Zustand der zugeordneten Betätigungseinheit (36) offen. Ferner ist ein Verfahren zur Steuerung eines Achsantriebssystems (10) für ein Kraftfahrzeug zur Verteilung eines von einer Antriebseinheit erzeugten Drehmoments auf zwei Achswellen beschrieben.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Achsantriebssystem für ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zur Steuerung eines Achsantriebssystems für ein Kraftfahrzeug.
  • Aus dem Stand der Technik sind Achsantriebssysteme für ein Kraftfahrzeug bekannt, die zur Verteilung eines von einer Antriebseinheit erzeugten Drehmoments auf zwei Achswellen verwendet werden. Hierbei wird üblicherweise ein mechanisches (Sperr-)Differentialgetriebe verwendet, sodass das von der Antriebseinheit erzeugte Drehmoment auf die den Rädern zugeordneten Achswellen unabhängig von der Drehzahl der Räder übertragbar ist. Die Räder können sich also unterschiedlich schnell drehen, insbesondere bei Kurvenfahrten.
  • Darüber hinaus sind Achsantriebssysteme bekannt, die anstelle eines klassischen (Sperr-)Differentialgetriebes zwei Kupplungen umfassen, die zur Übertragung und Verteilung des von der Antriebseinheit erzeugten Drehmoments auf die zwei den Rädern zugeordneten Achswellen vorgesehen sind. Eine solche Baugruppe wird auch als Torque-Vectoring-Einheit bezeichnet. Üblicherweise werden die Kupplungen über eine Betätigungsvorrichtung mittels eines Hydraulikmittels beaufschlagt, sodass sich die Kupplungen während des normalen Fahrbetriebs im druckbeaufschlagten Zustand befinden und das Drehmoment über die dann vorliegende Reibung übertragen wird.
  • Als nachteilig hat sich hierbei herausgestellt, dass ein hoher hydraulischer Leistungsbedarf nötig ist, der mit entsprechenden hydraulischen Verlusten einhergeht. Zudem treten an Drucklagern Reibungsverluste auf, wodurch der Wirkungsgrad des Achsantriebssystems schlechter ist.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Achsantriebssystem für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, das mit einfachen Mitteln das von einer Antriebseinheit erzeugte Drehmoment auf zwei Achswellen verteilt, wobei dies in effizienter Weise geschieht.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Achsantriebssystem für ein Kraftfahrzeug zur Verteilung eines von einer Antriebseinheit erzeugten Drehmoments auf zwei Achswellen gelöst, mit zwei Achswellen, an denen jeweils ein Rad angeordnet ist, und einer Verteilereinheit, die mit den beiden Achswellen gekoppelt ist, wobei die Verteilereinheit zwei Kupplungen, die jeweils einer Achswelle zugeordnet sind, sowie zwei Betätigungseinheiten umfasst, die mit den Kupplungen zusammenwirken, wobei die jeweilige Kupplung im nichtbetätigten bzw. deaktivierten Zustand der zugeordneten Betätigungseinheit geschlossen ist und wobei die Kupplung im betätigten bzw. aktiven Zustand der zugeordneten Betätigungseinheit offen ist.
  • Der Grundgedanke der Erfindung ist es, ein Achsantriebssystem zu verwenden, das entgegen eines herkömmlichen Differentialgetriebes zwei Kupplungen umfasst, sodass sich das von der Antriebseinheit erzeugte Drehmoment individuell auf die beiden zugeordneten Achswellen verteilen lässt. Die beiden Kupplungen sind als normalerweise geschlossene Kupplungen ausgebildet, also als sogenannte NC-Kupplungen. Hierdurch müssen die Kupplungen im regulären Betrieb bzw. im normalen Fahrbetrieb nicht ständig mit einem Hydraulikmittel beaufschlagt werden, um die benötigte Drehmomentübertragung auf die Achswellen sicherzustellen. Daher ist ein geringerer hydraulischer Leistungsbedarf nötig, der entsprechend zu niedrigeren hydraulischen Verlusten führt. Im regulären Betrieb des Kraftfahrzeugs, insbesondere bei Geradeausfahrt, müssen die beiden Kupplungen dementsprechend nicht aktiv betätigt werden. Der Wirkungsgrad des Achsantriebssystems ist daher verbessert.
  • Ein Aspekt sieht vor, dass die Betätigungseinheiten variabel steuerbar sind, sodass die Kupplung neben der Offen- und der Schließstellung weitere Zwischenstellungen einnehmen können, insbesondere wobei die Betätigungseinheiten jeweils einen hydraulisch betätigbaren Betätigungskolben umfassen, der in der Offenstellung der jeweiligen Kupplung hydraulisch betätigt ist. Dementsprechend ist es möglich, das von der Antriebseinheit erzeugte Drehmoment variabel auf die beiden Achswellen zu verteilen, sodass eine betriebssituationsangepasste und individuelle Drehmomentübertragung auf die beiden Achswellen unabhängig voneinander sichergestellt ist. Bei einer Kurvenfahrt bzw. einem Verlust der Haftung kann an einem der beiden angetrieben Rädern die entsprechende Kupplung bis zum Schlupfen geöffnet werden, sodass das übertragene Drehmoment am entsprechenden Rad verringert ist. Hierdurch ist eine fahrstabilisierende Verteilung des Drehmoments auf die beiden angetriebenen Räder sichergestellt.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt ist in jeder Kupplung ein Federelement vorgesehen, das eine Reibanordnung der jeweiligen Kupplung mechanisch vorspannt, sodass die Kupplung im nichtbetätigten bzw. deaktivierten Zustand der zugeordneten Betätigungseinheit geschlossen ist. Bei der Reibanordnung kann es sich insbesondere um ein Lamellenpaket handeln, welches über das Federelement mechanisch vorgespannt ist. Das Federelement stellt sicher, dass es sich bei der Kupplung um eine normalerweise geschlossene Kupplung (NC-Kupplung) handelt. Das Federelement kann als eine Tellerfeder zur Vorspannung der Reibanordnung ausgebildet sein.
  • Ein weiterer Aspekt sieht in jeder Kupplung eine Reduzierfeder vor, die eine geringere Federrate als das Federelement aufweist und/oder wobei die Reduzierfeder und das Federelement in unterschiedliche Richtungen wirken. Dementsprechend stellt die Reduzierfeder sicher, dass ein Drucklager sowie der Betätigungskolben der entsprechenden Betätigungseinheit auch im nichtbetätigten bzw. deaktivierten Zustand belastet ist, also nicht lastfrei ist, da die Reduzierfeder und das Federelement in unterschiedliche Richtungen wirken. Die Reduzierfeder drückt beispielsweise den Betätigungskolben und das Drucklager in Richtung des Federelements. Da die Reduzierfeder eine geringere Federrate als das Federelement aufweist, ist sichergestellt, dass das Federelement die Reibanordnung dennoch mechanisch vorspannt. Die Reduzierfeder reduziert lediglich die Vorspannung der Reibanordnung minimal, sodass das Drucklager nur im Falle der Reduzierung der Vorspannkraft mit einer erhöhten Kraft beaufschlagt wird, also wenn die entsprechende Kupplung geöffnet bzw. dessen Reibmoment reduziert werden soll. Die zeitliche Kraftbeaufschlagung des Drucklagers ist somit gegenüber dem aus dem Stand der Technik bekannten Achsantriebssystemen deutlich reduziert.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Federelement in der jeweiligen Betätigungseinheit angeordnet ist. Demnach spannt das Federelement nicht direkt die Reibanordnung mechanisch vor, sondern indirekt über die Betätigungseinheit, insbesondere den Betätigungskolben der entsprechenden Betätigungseinheit, der über das Drucklager auf die Reibanordnung wirkt.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform greift das Federelement direkt an der Reibanordnung an, um diese vorzuspannen. Hierdurch ist eine besonders einfache Ausgestaltung der entsprechenden normalerweise geschlossenen Kupplung geschaffen. Hierbei kann sich das Federelement an einem Außenlamellenträger der als Lamellenpaket ausgebildeten Reibanordnung abstützen, um die Reibanordnung mechanisch vorzuspannen.
  • Die Betätigungseinheit kann einen Druckraum umfassen, der mit einer Hydraulikleitung strömungsverbunden ist, insbesondere wobei sich das Federelement an einer beweglich gelagerten Wand des Druckraums abstützt. Die mechanische Vorspannung durch das Federelement kann dementsprechend über den Druckraum hydraulisch eingestellt werden bzw. der Vorspannung entgegenwirken. Sofern der hydraulische Druck im Druckraum ansteigt, wird die Federvorspannung des Federelements entsprechend reduziert, wodurch die Kupplung geöffnet wird. Die möglicherweise auftretenden hydraulischen Verluste fallen demnach lediglich beim Öffnen der jeweiligen Kupplung an, da nur dann eine hydraulische Betätigung nötig ist.
  • Insbesondere umfasst die Verteilereinheit ein elektronisches Sperrdifferential. Die Verteilereinheit weist Sensoren auf, die die Drehzahl der Räder erfasst, um die entsprechenden Betätigungseinheiten anzusteuern, also das gesamte Achsantriebssystem.
  • Ferner wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Steuerung eines Achsantriebssystems für ein Kraftfahrzeug zur Verteilung eines von einer Antriebseinheit erzeugten Drehmoments auf zwei Achswellen gelöst, insbesondere eines Achsantriebssystems der zuvor genannten Art, das wenigstens eine Betätigungseinheit und eine von der Betätigungseinheit betätigbare Kupplung umfasst, die einer Achswelle zugeordnet ist, an der ein Rad angeordnet ist, wobei die Betätigungseinheit mit einem Druck beaufschlagt wird, sodass die Kupplung aus ihrer Schließstellung, in der sich die Kupplung im nichtbetätigten bzw. deaktivierten Zustand der zugeordneten Betätigungseinheit befindet, in ihre Offenstellung überführt wird. Das Verfahren sieht demnach vor, dass es sich bei der Kupplung um eine normalerweise geschlossene Kupplung (NC-Kupplung) handelt, die lediglich betätigt wird, wenn das Drehmoment nicht mehr vollständig auf das zugeordnete Rad übertragen werden soll. Hierdurch lassen sich die hydraulischen Verluste und generell der hydraulische Leistungsbedarf reduzieren, da eine Druckbeaufschlagung der entsprechenden Kupplung zeitlich seltener stattfindet.
  • Ein Aspekt sieht vor, dass der Druck in der Betätigungseinheit gesteuert wird, sodass die Kupplung neben der Offen- und der Schließstellung weitere Zwischenstellungen einnehmen kann. Dementsprechend ist es möglich, das übertragene Drehmoment zu steuern bzw. zu regeln, wodurch eine effiziente Steuerung des Achsantriebssystems gewährleistet ist. Insbesondere ist eine feinere Drehmomentverteilung möglich.
  • Ein weiterer Aspekt sieht vor, dass die Betätigungseinheit einen Betätigungskolben umfasst, der vom Druck axial gegen die Vorspannkraft eines Federelements verstellt wird, sodass die Kupplung in die Offenstellung verstellt wird. Die Betätigungseinheit drückt den Betätigungskolben gegen die Vorspannkraft des Federelements. Das Federelement kann direkt auf die Reibanordnung wirken, indem es beispielsweise an einer zum Druckkolben entgegengesetzten Seite auf die Reibanordnung wirkt. Alternativ kann das Federelement direkt auf den Betätigungskolben wirken, wobei der Betätigungskolben gegen die Vorspannkraft der Feder in Richtung der Feder beaufschlagt wird, um die entsprechende Kupplung zu öffnen.
  • Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Vorspannkraft des Federelements durch die Federkraft einer Reduzierfeder reduziert wird, wobei die Reduzierfeder und das Federelement in entgegengesetzte Richtungen wirken. Die Reduzierfeder dient unter anderem dazu, dass ein vorgesehenes Drucklager sowie der Betätigungskolben niemals lastfrei sind, also stets belastet werden. Die vom Federelement aufgebrachte Vorspannkraft wird über die Reduzierfeder lediglich minimal reduziert, sodass die Vorspannung der Reibanordnung dennoch durch das Federelement gewährleistet ist, um die normalerweise geschlossene Kupplung (NC-Kupplung) auszubilden.
  • Gemäß einem Aspekt umfasst das Achsantriebssystem zwei Achswellen, zwei Kupplungen und zwei Betätigungseinheiten, wobei die den Achswellen zugeordneten Kupplungen über die Betätigungseinheiten unabhängig voneinander betätigt werden, insbesondere in Abhängigkeit von der Drehzahl der an den Achswellen angeordneten Rädern. Dementsprechend ist ein Achsantriebssystem ausgebildet, das sicherstellt, dass die jeweiligen Räder unabhängig voneinander mit einem individuellen Drehmoment beaufschlagt werden, sodass eine fahr- bzw. betriebsoptimierte Drehmomentverteilung gewährleistet ist.
  • Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
    • - 1 eine schematische Übersicht des erfindungsgemäßen Achsantriebssystems,
    • - 2 eine schematische Darstellung eines teilweise dargestellten erfindungsgemäßen Achsantriebssystems gemäß einer ersten Ausführungsform, und
    • - 3 eine schematische Darstellung eines teilweise dargestellten erfindungsgemäßen Achsantriebssystems gemäß einer zweiten Ausführungsform.
  • In 1 ist ein Achsantriebssystem 10 für ein Kraftfahrzeug gezeigt, das eine Antriebseinheit 12 sowie eine Verteilereinheit 14 umfasst, die das von der Antriebseinheit 12 erzeugte Drehmoment verteilt. Demnach kann die Verteilereinheit 14 auch als Drehmomentverteilereinheit bezeichnet werden.
  • Die Verteilereinheit 14 ist hierzu sowohl mit der Antriebseinheit 12 als auch mit einer ersten Achswelle 16 sowie einer zweiten Achswelle 18 gekoppelt, sodass die Verteilereinheit 14 das von der Antriebseinheit 12 erzeugte Drehmoment auf die beiden Achswellen 16, 18 verteilt.
  • An den beiden Achswellen 16, 18 ist jeweils ein Rad 20, 22 angeordnet. Die beiden Achswellen 16, 18 bilden gemeinsam eine Antriebsachse 24 eines Kraftfahrzeugs aus, über die das Kraftfahrzeug angetrieben wird, beispielsweise eine Hinterachse eines heckangetriebenen Kraftfahrzeugs.
  • Die Verteilereinheit 14 umfasst ferner zwei Kupplungen 26, 28, wobei jeweils eine Kupplung 26, 28 der ersten Achswelle 16 bzw. der zweiten Achswelle 18 zugeordnet ist.
  • Wie aus der 1 bereits hervorgeht, umfassen die Kupplungen, 26, 28 jeweils eine Reibanordnung 30, 32, die in der gezeigten Ausführungsform als Lamellenpakete ausgebildet sind.
  • Die Kupplungen 26, 28 sind als normalerweise geschlossene Kupplungen (NC-Kupplung) ausgebildet, was bedeutet, dass sie sich im regulären Betrieb in ihrer geschlossenen Stellung befinden, sodass sie ein von der Antriebseinheit 12 erzeugtes Drehmoment auf die jeweils zugeordnete Achswelle 16,18 übertragen. Die normalerweise geschlossenen Kupplungen müssen also nicht aktiv druckbeaufschlagt werden, um ein Drehmoment zu übertragen.
  • Die Antriebseinheit 12 ist in 1 achsparallel zur Verteilereinheit 14 dargestellt. Alternativ zu dieser Ausgestaltung kann die Antriebseinheit 12 auch senkrecht zur Abtriebsachse bzw. Ausrichtung der Verteilereinheit 14 angeordnet sein, wobei sie beispielsweise über ein Kegelrad angebunden ist.
  • Darüber hinaus geht aus der 1 hervor, dass zwischen der Antriebseinheit 12 und der Verteilereinheit 14 ein optionales Koppelelement 34 vorgesehen ist, über das die gesamte Verteilereinheit 14 vom Antriebsstrang getrennt werden kann, also von der Antriebseinheit 12. Bei dem Koppelelement 34 kann es sich um eine Kupplung handeln bzw. eine Verzahnung handeln, worüber ein Drehmoment bzw. eine Drehzahl auf die Verteilereinheit 14 übertragen wird.
  • Des Weiteren umfasst die Verteilereinheit 14 jeweils eine der Kupplungen 26, 28 zugeordnete Betätigungseinheit 36, 38, die in der 1 aus Gründen der besseren Übersicht nicht gezeigt sind. Hierzu wird auf die in den 2 und 3 gezeigten Ausführungsformen verwiesen.
  • In der 2 ist eine erste Ausführungsform des Achsantriebssystems 10 gezeigt, von der die erste Kupplung 26 mit der dazugehörigen Betätigungseinheit 36 detailliert gezeigt sind.
  • Die Kupplung 26 umfasst, wie bereits erläutert, eine als Lamellenpaket ausgebildete erste Reibanordnung 30, die an einem Außenlamellenträger 40 sowie einem an einer zugeordneten Welle angeordneten Innenlamellenträger 42 vorgesehen ist. Bei der Welle kann es sich beispielsweise um die erste Achswelle 16 handeln.
  • Alternativ ist der Außenlamellenträger 40 mit der ersten Achswelle 16 gekoppelt.
  • Darüber hinaus umfasst die erste Kupplung 26 ein Federelement 44, welches die Reibanordnung 30 mechanisch vorspannt, sodass sich die erste Kupplung 26 in einer normalerweise geschlossenen Stellung befindet. Bei der Kupplung 26 handelt es sich also um eine normalerweise geschlossene Kupplung, die auch als NC-Kupplung bezeichnet werden kann.
  • Das Federelement 44 stützt sich hierzu am Außenlamellenträger 40 ab, wodurch ein Kraftfluss K1 der vorgespannten Reibanordnung 30 über den Außenlamellenträger 40 gewährleistet ist. Das Federelement 44 greift demnach direkt an der Reibanordnung 30 an.
  • Bei dem Federelement 44 kann es sich um eine Tellerfeder handeln.
  • Die erste Betätigungseinheit 36 umfasst einen Betätigungskolben 46, der hydraulisch betätigbar ist. Folglich umfasst die erste Betätigungseinheit 36 einen Druckraum 48, der zumindest teilweise vom Betätigungskolben 46 geschlossen ist. In den Druckraum 48 mündet eine Hydraulikleitung 50, über die ein entsprechender Druck im Druckraum 48 aufgebaut werden kann, um den Betätigungskolben 46 axial zu verstellen.
  • Der Betätigungskolben 46 wirkt dann über ein Drucklager 52 sowie ein durch die Reibanordnung 30 durchgreifendes Betätigungselement 54 auf die Reibanordnung 30 und das Federelement 44, um die Kupplung 26 zu öffnen. Das Reibmoment der normalerweise geschlossenen Kupplung 26 wird dadurch verringert, beispielsweise bis zum Schlupfpunkt oder vollständig geöffnet.
  • Da der Druck im Druckraum 48 unterschiedlich eingestellt werden kann, ist es möglich, dass die Kupplung 26 zwischen der Offen- und der Schließstellung weitere Zwischenstellungen einnehmen kann, insbesondere eine Schlupfstellung, wodurch eine individuell angepasste Reibung möglich ist. Die Übertragung bzw. Verteilung des Drehmoments lässt sich also individuell einstellen bzw. anpassen.
  • Die Kupplung 26 wird über die Betätigungseinheit 36 also nur dann hydraulisch betätigt, wenn die Kupplung 26 aus ihrer normalerweise geschlossenen Stellung in eine Zwischenstellung bzw. die geöffnete Stellung überführt werden soll.
  • Des Weiteren geht aus der 2 hervor, dass in der Betätigungseinheit 36 eine Reduzierfeder 56 vorgesehen ist, die in der gezeigten Ausführungsform im Druckraum 48 angeordnet ist.
  • Die Reduzierfeder 56 spannt den Betätigungskolben 46 sowie das Drucklager 52 mechanisch vor, da sie entgegen der Federkraft des Federelements 44 wirkt. Die Federrate der Reduzierfeder 56 ist jedoch geringer als die des Federelements 44, wodurch sichergestellt ist, dass das Federelement 44 die Reibanordnung 30 der Kupplung 26 mechanisch vorspannt.
  • Dementsprechend stellt die Reduzierfeder 56 lediglich sicher, dass das Drucklager 52 und der Betätigungskolben 46 niemals druckfrei bzw. lastfrei sind, auch wenn sich die Kupplung 26 im geschlossenen Zustand befindet, in dem kein hydraulischer Druck über den Betätigungskolben 46 auf das Drucklager 52 ausgeübt wird.
  • Dies ist durch den Verlauf der von der Reduzierfeder 56 ausgehenden Kraft K2 beispielhaft dargestellt, die ausgehend von der Reduzierfeder 56 über den Betätigungskolben 46, das Drucklager 52, die Reibanordnung 30 und das Federelement 44 in den Außenlamellenträger 40 eingeleitet wird.
  • Die minimale Reduzierung der Vorspannkraft hat dabei keinen Einfluss auf die Wirkungsweise der Kupplung 26, da das Federelement 44 entsprechend dimensioniert worden ist.
  • Die Reduzierfeder 56 und das Federelement 44 sind auf entgegengesetzten Seiten der Reibanordnung 30 angeordnet, wobei sie in entgegengesetzte Richtungen wirken.
  • Bei dieser Ausführungsform ist das Drucklager 52 insbesondere nur dann belastet, wenn die Kupplung 26 geöffnet wird. Demnach wird das Drucklager 52 entsprechend verschleißärmer betrieben. Die Effizienz des gesamten Achsantriebssystems 10 verbessert sich hierdurch.
  • In 3 ist eine zweite Ausführungsform des Achsantriebssystems 10 dargestellt, von dem die erste Kupplung 26 in analoger Weise zur ersten, in 2 dargestellten Ausführungsform über das Federelement 44 mechanisch vorgespannt ist.
  • Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform befindet sich das Federelement 44 jedoch in der Betätigungseinheit 36 selbst, wobei es den Betätigungskolben 46 mechanisch gegen die Reibanordnung 30 vorspannt, sodass sich die Kupplung 26 im geschlossenen Zustand befindet, sofern kein Druck auf den Betätigungskolben 46 ausgeübt wird.
  • Die Betätigungseinheit 36 weist in analoger Weise zur ersten Ausführungsform einen Druckraum 48 sowie eine darin mündende Hydraulikleitung 50 auf, über die der Betätigungskolben 46 hydraulisch verstellt werden kann.
  • Das Federelement 44 stützt sich in dieser Ausführungsform jedoch an einer beweglich gelagerten Wand 58 des Druckraums 48 ab, wodurch die mechanische Vorspannung des Federelements 44 reduziert wird, sofern der hydraulische Druck im Druckraum 48 zunimmt und die beweglich gelagerte Wand 58 in Richtung des Federelements 44 bewegt wird, wodurch diese komprimiert wird.
  • Der Betätigungskolben 46 ist zumindest mit der beweglich gelagerten Wand 58 gekoppelt bzw. bildet diese teilweise aus, wodurch der Betätigungskolben 46 bei einem Druckanstieg im Druckraum 48 axial entgegen der Vorspannkraft des Federelements 44 in Richtung zum Federelement 44 bewegt wird. Dadurch wird das Reibmoment der Reibanordnung 30 verringert bzw. die Kupplung 26 geöffnet, wodurch die Drehmomentübertragung über die Kupplung 26 entsprechend verringert wird.
  • Dementsprechend sind in dieser Ausführungsform das Federelement 44 und der Betätigungskolben 46 einer gemeinsamen Seite der Reibanordnung 30 zugeordnet.
  • Das Drucklager 52 ist aufgrund der mechanischen Vorspannung des Betätigungskolbens 46 über das Federelement 44 ebenfalls ständig belastet, weswegen auf eine Reduzierfeder verzichtet werden kann, wie dies in der ersten Ausführungsform der Fall gewesen ist.
  • In beiden Ausführungsformen wird die Hydraulik lediglich dann benötigt, wenn die Kupplung 26 geöffnet werden soll. Dementsprechend sind die hydraulischen Verluste im normalen Betrieb, also bei geschlossener Kupplung, gering bzw. nicht vorhanden.
  • Die zweite Kupplung 28 sowie die zweite Betätigungseinheit 38 können in analoger Weise zu der in den 2 und 3 gezeigten ersten Kupplung 26 bzw. ersten Betätigungseinheit 36 ausgebildet sein, sodass sich die gleichen Vorteile für die zweite Achswelle 18 ergeben.
  • Darüber hinaus kann beim Kraftfahrzeug vorgesehen sein, dass zwei oder mehr Antriebsachsen 24 entsprechend ausgebildet, beispielsweise die Vorder- und die Hinterachse des Kraftfahrzeugs.
  • Generell ist somit ein Achsantriebssystem 10 geschaffen, bei dem ein permanent hydraulischer Druck vermieden wird, wodurch sich geringere hydraulische Verluste und ein geringerer hydraulischer Leistungsbedarf über die Betriebsdauer ergeben. Darüber hinaus können die vorhandenen Drucklager 52 geschont werden.

Claims (13)

  1. Achsantriebssystem (10) für ein Kraftfahrzeug zur Verteilung eines von einer Antriebseinheit (12) erzeugten Drehmoments auf zwei Achswellen (16, 18), mit zwei Achswellen (16, 18), an denen jeweils ein Rad (20, 22) angeordnet ist, und einer Verteilereinheit (14), die mit den beiden Achswellen (16, 18) gekoppelt ist, wobei die Verteilereinheit (14) zwei Kupplungen (26, 28), die jeweils einer Achswelle (16, 18) zugeordnet sind, sowie zwei Betätigungseinheiten (36, 38) umfasst, die mit den Kupplungen (26, 28) zusammenwirken, wobei die jeweilige Kupplung (26, 28) im nichtbetätigten bzw. deaktivierten Zustand der zugeordneten Betätigungseinheit (36, 38) geschlossen ist und wobei die Kupplung (26, 28) im betätigten bzw. aktiven Zustand der zugeordneten Betätigungseinheit (36, 38) offen ist.
  2. Achsantriebssystem (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinheiten (36, 38) variabel steuerbar sind, sodass die Kupplungen (26, 28) neben der Offen- und der Schließstellung weitere Zwischenstellungen einnehmen können, insbesondere wobei die Betätigungseinheiten (36, 38) jeweils einen hydraulisch betätigbaren Betätigungskolben (46) umfassen, der in der Offenstellung der jeweiligen Kupplung (26, 28) hydraulisch betätigt ist.
  3. Achsantriebssystem (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in jeder Kupplung (26, 28) ein Federelement (44) vorgesehen ist, das eine Reibanordnung (30, 32) der jeweiligen Kupplung (26, 28) mechanisch vorspannt, sodass die Kupplung (26, 28) im nichtbetätigten bzw. deaktivierten Zustand der zugeordneten Betätigungseinheit (36, 38) geschlossen ist.
  4. Achsantriebssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in jeder Kupplung (26, 28) eine Reduzierfeder (56) vorgesehen ist, die eine geringere Federrate als das Federelement (44) aufweist und/oder wobei die Reduzierfeder (56) und das Federelement (44) in unterschiedliche Richtungen wirken.
  5. Achsantriebssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (44) in der jeweiligen Betätigungseinheit (36, 38) angeordnet ist.
  6. Achsantriebssystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (44) direkt an der Reibanordnung (30, 32) angreift, um diese vorzuspannen.
  7. Achsantriebssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinheit (36, 38) einen Druckraum (48) umfasst, der mit einer Hydraulikleitung (50) strömungsverbunden ist, insbesondere wobei sich das Federelement (44) an einer beweglich gelagerten Wand (58) des Druckraums (48) abstützt.
  8. Achsantriebssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilereinheit (14) ein elektronisches Sperrdifferential umfasst.
  9. Verfahren zur Steuerung eines Achsantriebssystems (10) für ein Kraftfahrzeug zur Verteilung eines von einer Antriebseinheit (12) erzeugten Drehmoments auf zwei Achswellen (16, 18), insbesondere eines Achsantriebssystems (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das wenigstens eine Betätigungseinheit (36, 38) und eine von der Betätigungseinheit (36, 38) betätigbare Kupplung (26, 28) umfasst, die einer Achswelle (16, 18) zugeordnet ist, an der ein Rad (20, 22) angeordnet ist, wobei die Betätigungseinheit (36, 38) mit einem Druck beaufschlagt wird, sodass die Kupplung (26, 28) aus ihrer Schließstellung, in der sich die Kupplung (26, 28) im nichtbetätigten bzw. deaktivierten Zustand der zugeordneten Betätigungseinheit (36, 38) befindet, in ihre Offenstellung überführt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck in der Betätigungseinheit (36, 38) gesteuert wird, sodass die Kupplung (26, 28) neben der Offen- und der Schließstellung weitere Zwischenstellungen einnehmen kann.
  11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinheit (36, 38) einen Betätigungskolben (46) umfasst, der vom Druck axial gegen die Vorspannkraft eines Federelements (44) verstellt wird, sodass die Kupplung (26, 28) in die Offenstellung verstellt wird.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannkraft des Federelements (44) durch die Federkraft einer Reduzierfeder (56) reduziert wird, wobei die Reduzierfeder (56) und das Federelement (44) in entgegengesetzte Richtungen wirken.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Achsantriebssystem (10) zwei Achswellen (16, 18), zwei Kupplungen (26, 28) und zwei Betätigungseinheiten (36, 38) umfasst, wobei die den Achswellen (16, 18) zugeordneten Kupplungen (26, 28) über die Betätigungseinheiten (36, 38) unabhängig voneinander betätigt werden, insbesondere in Abhängigkeit von der Drehzahl der an den Achswellen (16, 18) angeordneten Rädern (20, 22).
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