DE3117105A1

DE3117105A1 - Vorrichtung zum angleichen der drehzahl der angetriebenen raeder eines kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE3117105A1
Application number: DE19813117105
Authority: DE
Inventors: Volker Ing.(grad.) 7100 Heilbronn Braschel; Wolf-Dieter Ing.(grad.) 7141 Beilstein Jonner; Wolfgang Ing.(Grad.) 6834 Ketsch Korasiak; Alexander Dipl.-Ing. Dr. 7016 Gerlingen Witte
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1981-04-30
Filing date: 1981-04-30
Publication date: 1982-11-25

Description

Vorrichtung zum Angleichen der Drehzahlen der
angetriebenen Räder eines Kraftfahrzeuges Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung nach der Gattung des Hauptanspruches.
Es ist bekannt, bei Kraftfahrzeugen in der angetriebenen Achse ein sogenanntes Ausgleichsgetriebe vorzusehen, mit dem die unterschiedlichen Drehzahlen der angetriebenen Räder ausgeglichen werden, die beispielsweise in Kurvenfahrten auftreten. Obwohl ein derartiges Ausgleichsgetriebe bei normalem Fahrbetrieb vorteilhaft ist, kann seine Wirkung dann nachteilig sein, wenn sich die beiden angetriebenen Räder auf Untergrund mit unterschiedlichen Haftbeiwerten befinden, beispielsweise das eine Rad auf trockener Fahrbahn und das andere Rad auf einer Eisplatte.
In diesem Fall wird nämlich durch das Ausgleichsgetriebe bewirkt, daß das auf trockener Fahrbahn befindliche angetriebene Rad stehenbleibt und das auf der Eisplatte befindliche Rad durchdreht, so daß das Fahrzeug insgesamt nicht anfahren kann.
Zur Vermeidung dieses Nachteiles ist es bekannt, sogenannte Differentialsperren vorzusehen, d.h. mechanische Vorrichtungen, mit denen das Ausgleichsgetriebe - etwa mit einer Kupplung - überbrückt wird. Derartige Differentialsperren sind jedoch mechanisch aufwendig und werden in aller Regel nur in geländegängige Fahrzeuge eingebaut. Außerdem müssen die bekannten mechanischen Differentialsperren von Hand ausgelöst werden. Dadurch kann der Fall eintreten, daß mit eingeschalteter Differentialsperre gefahren wird, obwohl dies nach den augenblicklichen Fahrbedingungen überhaupt nicht nötig wäre; andererseits ist die Differentialsperre möglicherweise dann nicht eingeschaltet, wenn sie gerade benötigt würde.
Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichenden Merkmalen des Hauptanspruches hat demgegenüber den Vorteil, daß eine mechanische Differentialsperre im Ausgleichsgetriebe nicht erforderlich ist und zum anderen durch Überwachung elektrischer Signale sichergestellt ist, daß ein Angleichen der Drehzahlen der angetriebenen Räder nur dann vorgenommen wird, wenn dies tatsächlich erforderlich ist.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Hauptanspr eh angegebenen Vorrichtung möglich.
So wird in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung die Differenz der Drehzahlen der angetriebenen Räder durch an diesen Rädern angeordnete Drehzahlgeber und eine entsprechende Auswertschaltung ermittelt. Die Vorrichtung hat dann den Vorteil, daß insgesam Elemente (Raddrehzahig ber, Radbremsen) verwendet werden können, wie sie bei sogenannten Antiblockiersystemen üblich sind. Dabei können entweder derartige Elemente, die erprobt und preisgünstig herzustellen sind, verwendet werden oder es kann ein Kraftfahrzeug, das ohnehin mit einem Antiblockiersystem ausgerüstet ist, mit einer Zusatzschaltung versehen werden, so daß insgesamt eine "elektronische Differentialsperre" entsteht.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird für solche Fälle, in denen Raddrehzahlgeber nicht verwendet werden, die Differenz der Drehzahlen der angetriebenen Räder aus dem Drehzustand des Ausgleichsrades des Ausgleichsgetriebes ermittelt. Hierzu ist lediglich eine Geberanordnung erforderlich, die diesen Drehzustand in ein elektrisches Signal umsetzt, so daß auch in diesem Fall die bekannten mechanischen Vorrichtungen zum Bewirken einer Differentialsperre entfallen.
Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; Figur 2 eine schematische Darstellung eines Ausgleichsgetriebes mit einer Geberanordnung zur Erfassung des Drehzustandes des Ausgleichsrades; Figur 3a und b eine Detaildarstellung der bei der Anordnung gemäß Figur 2 verwendeten Geberanordnung.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele In Figur 1 ist mit 10 ein Drehzahlgeber für das linke Hinterrad HL und mit 11 ein Drehzahlgeber für das rechte Hinterrad HR bezeichnet, wobei beiden Gebern 10, 11 jeweils Verstärker 12, 13 nachgeschaltet sind, die ihrerseits an Eingangswiderstände 14, 15 eines Operationsverstärkers 16 angeschlossen sind, der mit einem Widerstand 17 gegengekoppelt ist.
Der Ausgang des Operationsverstärkers 17 ist an jeweils einen Eingang von Vergleichern 18, 19 geführt, deren andere Eingänge mit den Ausgängen der Verstärker 12, 13 in Verbindung stehen. Die Ausgänge der Vergleicher 18, 19 sind über Schwellwertstufen 20, 21 und Verstärker 22, 23 an Stellglieder 24, 25 von Bremsen 24, 25a des rechten Hinterrades HR bzw. des linken Hinterrades HL angeschlossen.
Die Wirkungsweise der in Figur 1 dargestellten Schaltungsanordnung ist die folgende: In den Verstärkern 12, 13 werden den Drehzahlen des linken Hinterrades Hl und des rechten Hinterrades HR entsprechende elektrische Signale gebildet und aufbereitet, die über die Eingangswiderstände 14, 15 addiert und dem einen Eingang des Operationsverstärkers 16 zugeführt werden. Durch geeignete Dimensionierung der Widerstände 14, 15 und 17 wird erreicht, daß am Ausgang des Operationsverstärkers 16 ein elektrisches Signal anliegt, daß dem arithmetischen Mittelwert der Drehzahlen der angetriebenen Räder entspricht.
Diese "mittlere Hinterachsdrehzahl" wird an die einen Eingänge der Vergleicher 18, 19 gegeben und in diesen mit den jeweiligen Drehzahlen der einzelnen Räder verglichen.
Überschreitet nun die Drehzahl eines angetriebenen Rades die mittlere Hinterachsdrehzahl um einen vorgegebe en positiven Differenzwert, was in den Schwellwertstufen .0, 21 erkannt wird, wird das jeweilige Stellglied 24, 25 angesteuert und dadurch die Bremse 24a bzw. 25a des schneller drehenden angetriebenen Rades angezogen. Steht beispielsweise das linke Hinterrad HL auf trockener rbahn und das rechte Hinterrad HR befindet sich auf eine Eisplatte, wird das rechte Hinterrad beim Schließen der Get iebekupplung durchdrehen. Die Drehzahl des rechten Hinterrades HR wird dann die mittlere Hinterachsdrehzahl um einen beträchtlichen Betrag überschreiten, so daß am Ausgang der Schwellwertstufe 20 ein Signal erscheint, das zum Anziehen der Bremse 24a des rechten Hinterrades führt. Durch Einstellen der Schwellwerte der Schwellwertstufen 20, 21 kann dabei der Schlupfwert eingestellt werden, bei dem eine optimale Kraftübertragung durch beide angetriebene Räder möglich ist. Wie aus dem Schaltbild gemäß Figur 1 ohne weiteres ersichtlich, wird die über die Ansteuerung der Bremsen 24a, 25a realisierte "elektronische Differentialsperre" nur dann aktiviert, wenn aufgrund einer hohen Drehzahldifferenz der angetriebenen Räder hierfür eine Notwendigkeit besteht.
Bei der schematischen Darstellung in Figur 2 ist mit 30 eine Antriebswelle eines Kraftfahrzeuges bezeichnet, die in ein Kegelrad 31 mündet. Das Kegelrad 31 kämmt mit einem Tellerrad 32, auf dem eine Halterung 33 angebracht ist, die die Welle 34 eines Ausgleichsrades 35 trägt. Das Ausgleichsrad 35 ist Teil eines sogenannten Käfigs 36, der aus dem Ausgleichsrad 35 sowie zwei Kegelrädern 37, 39 besteht, die mit den jeweiligen Achsen 38, 40 des rechten bzw. linken Hinterrades verbunden sind. Die in der Halterung 33 drehbar gelagerte Welle 34 des Ausgleichsrades 35 hat an ihrem vom Ausgleichsrad 35 abgewandten Ende eine Endfläche 41, der eine Endfläche 42 einer ortsfesten Geberanordnung 43 gegenübersteht. Bei normaler Geradeausfahrt dreht sich das Tellerrad 32 in der Ebene senkrecht zur Zeichenebene und mit dem Tellerrad 32 läuft der Käfig 36 um die aus den Achsen 38, 40 gebildete Achse um, wobei die Kegelräder 37, 39 nicht mit dem Ausgleichsrad 35 kämmen.
Die Welle 34 dreht sich mithin nicht in der Halterung 33.
Erst wenn das Fahrzeug in eine Kurve einfährt oder aufgrund eines unterschiedlichen Haftbeiwertes der Fahrbahn bei den beiden angetriebenen Rädern unterschiedliche Drehzahlen auftreten, drehen sich die Achsen 38, 40 zusätzlich relativ gegeneinander, so daß sich der Umlaufbewegung des Ausgleichsrades 35 mit dem Käfig 36 eine Drehbewegung dieses Ausgleichsrades 35 überlagert. Demzufolge dreht sich auch die Endfläche 41 der Welle 34 um die Achse dieser Welle.
Um diese zusätzliche Drehbewegung der Welle 34 um ihre eigene Achse zu erfassen, ist auf ihrer Endfläche 41 und der gegenüberliegenden Endfläche 42 der Geberanordnung 43 eine Anordnung vorgesehen, wie sie in Figur 3a und b dargestellt ist. Auf der Endfläche 41 ist dabei um einen Drehpunkt 50 ein Teil 51 schwenkbar gelagert, das an seinem einen Ende ein in einer Kulisse 52 laufendes Fliehkraftgewicht 53 aufweist. Außerdem ist auf dem Teil 51 ein magnetisches Element 54, beispielsweise ein Leitstück, ein Dauermagnet oder dgl. angeordnet. Das Teil 51 ist schließlich von einer Rückholfeder 55 gehalten. Wie aus Figur 2 ersichtlich, liegt gegenüber der Endfläche 41 die Endfläche 42, die in Figur 3 in Draufsicht dargestellt ist. Die Endfläche 42 weist zunächst einen ersten magnetischen Sensor 60 in Verlängerung der Achse der Welle 34 auf und zusätzlich zwei weitere Sensoren 61, 62 in einem Umfang um diese Achse.
Wenn der Käfig 36 um die aus den Achsen 38, 40 gebildete Achse umläuft, ohne daß eine relative Drehung diesen Achsen zueinander stattfindet, dreht sich - wie ob n erwähnt - die Welle 34 des Ausgleichsrades 35 nicht. In diesem Falle wird das Teil 51 durch die Rückholfeder 55 in etwa in der in Figur 3a gestrichelt eingezeichneten Stellung gehalten. Erst wenn eine relative hung der Achsen 38, 40 zueinander stattfindet, dreht sich die Welle 34 des Ausgleichsrades 35 und das Fliehkr 4tgewicht 53 wird entlang der Kulisse 52 ausgelenkt. £3ei zunehmender Drehzahl der Welle 34 nähert sich demzufolge das magnetische Element 54 den Sensoren 60, 61, 62 und zwar zunächst den Sensoren 61, 62, die den gleichen radialen Abstand von der Achse der Welle 34 haben. Je nach Drehrichtung des Ausgleichsrades 35 erscheint dabei ein Signal zuerst im Sensor 61 und dann im Sensor 62 bzw. umgekehrt.
Die Drehrichtung des Ausgleichsrades 35 ist jedoch ein Kriterium dafür, welches der angetriebenen Räder schneller dreht, so daß durch einfachen Vergleich des zeitlichen Auftretens der Signale in den Sensoren 61, 62 entschieden werden kann, ob das Stellglied 24 oder das Stellglied 25 anzusteuern ist. Wird das Teil 51 noch weiter ausgelenkt, gerät das magnetische Teil 54 schließlich mit dem Sensor 60 in Wirkungsverbindung und löst damit die Betätigung des jeweiligen Stellgliedes 24, 25 aus, wobei die Kraft der Rückstellfeder dieselbe - oben im einzelnen beschriebene - Bedeutung hat, wie der Schwellwert der Schwellwertstufen 20, 21 bei der Anordnung gemäß Figur 1.
Es versteht sich von selbst, daß die Sensoren 60, 61, 62 auch in anderer geometrischer Konfiguration angeordnet sein können, solange gewährleistet ist, daß einmal die Drehrichtung und zum anderen die Drehzahl der Welle 34 bezüglich eines vorgegebenen Grenzwertes erfaßt werden kann.
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Claims

Ansprüche 1. Vorrichtung zum Angleichen der Drehzahlen der angetriebenen Räder eines Kraftfahrzeuges mit Ausgleichsgetriebe, dadurch gekennzeichnet, daß Schaltmittel zum Erfassen der Drehzahldifferenz vorgesehen sind und daß bei Überschreiten eines Differenz-Grenzwertes ein Stellglied (24, 25) einer dem schneller angetriebenen Rad zugeordneten Bremse (24a, 25a) angesteuert wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den angetriebenen Rädern Drehzahlgeber (10, 11) angeordnet sind und die Drehzahldifferenz aus der Differenz der Gebersignale gebildet wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den angetriebenen Rädern Drehzahlgeber (10, 11) angeordnet sind, daß aus d' erfaßten Drehzahlen d arithmetische Mittelwert gebildet, die Drehzahlen mit dem Mittelwert verglichen werden und bei Überschreiten eines Differenz-Grenzwertes das Stellglied (24, 25) angesteuert wird.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Geberanordnung zum Erfassen der Drehung des Ausgleichsrades (35) des Ausgleichsgetriebes vorgesehen ist und daß bei Überschreiten eines Drehzahlgrenzwertes der Drehbewegung des Ausgleichsrades in die eine oder andere Richtung das Stellglied (24, 25) der Bremse (24a, 25a) des einen oder anderen Rades angesteuert wird.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Geberanordnung ein auf der Welle (34) des Ausgleichsrades (35) angeordnetes, fliehkraftabhängig auslenkbares magnetisches Element (54), beispielsweise ein Leitstück, einen Permanentmagneten oder dgl. aufweist, wobei die Auslenkung des Elementes (54) bei zunehmender Drehzahl zur Wellenachse führt, daß im Abstand vom Ausgleichsrad (35) ein raumfester erster magnetischer Sensor (60) in der Wellenachse und zwei weitere magnetische Sensoren (61, 62) auf einem Umfang um die Wellenachse angeordnet sind, wobei das Auftreten eines Signals im ersten Sensor (60) ein Kriterium für das Ansteuern eines Stellgliedes (24, 25) und die zeitliche Reihenfolge der Signale in den weiteren Sensoren (61, 62) ein Kriterium für die Auswahl des jeweils anzusteuernden Stellgliedes (24, 25) ist.