DE3313823A1 - Antrieb fuer ein kraftfahrzeug, insbesondere ein nutzfahrzeug, mit wenigstens einem sperrdifferential - Google Patents

Antrieb fuer ein kraftfahrzeug, insbesondere ein nutzfahrzeug, mit wenigstens einem sperrdifferential

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DE3313823A1
DE3313823A1 DE19833313823 DE3313823A DE3313823A1 DE 3313823 A1 DE3313823 A1 DE 3313823A1 DE 19833313823 DE19833313823 DE 19833313823 DE 3313823 A DE3313823 A DE 3313823A DE 3313823 A1 DE3313823 A1 DE 3313823A1
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Nikolaus Dipl.-Ing. 8432 Beilngries Bräundl
Gustav Dipl.-Ing. 8904 Friedberg Leidinger
Albrecht Dr.-Ing. 8564 Hartenstein Schlonski
Hermann 8560 Lauf Winkler
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Faun GmbH
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FAUN-WERKE KOMMUNALFAHRZEUGE und LASTKRAFTWAGEN KARL SCHMIDT
FAUN WERKE
Faun Werke Kommunalfahrzeuge und Lastkraftwagen Karl Schmidt 8500 Nuernberg
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Description

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RAU&SCHNECK
PATENTANWÄLTE
DIPL.-ING. DR. MANFRED RAU DIPL.-PHYS. DR. HERBERT SCHNECK ZUGELASSENE VERTRETER BEIM EUROPÄISCHEN PATENTAMT
VNR Io6984 Nürnberg, 15.o4.1983
S/St
Faun-Werke- Kommunalfahrzeuge und Lastkraftwagen Karl Schmidt, 85oo Nürnberg
Antrieb für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Nutzfahrzeug, mit wenigstens einem Sperrdifferential
Die Erfindung richtet sich auf einen Antrieb nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Sperrdifferentiale in Antrieben von Kraftfahrzeugen gestatten es, die Wirkung des Differentials in bestimmten Fahrsituationen, insbesondere beim Durchdrehen eines Antriebsrades, auszuschalten. Dieses Sperren des Differentials kann z. B. vom Kraftfahrzeugführer in Abhängigkeit von dessen Situationsbeurteilung willkürlich ausgelöst werden. Darüber hinaus sind rein mechanisch-hydraulische Sperrdifferentiale bekannt, bei welchen die hydraulische Betätigung der Sperre in Abhängigkeit von Drehzahlunterschieden der Antriebsräder über eine Steuerpumpe automatisch betätigt wird (vgl. z.B. DE-OS 25 57 152). Diese bekannten Sperrdifferentiale weisen allerdings den Nachteil auf, daß die Sperrwirkung nur dann auftritt, wenn eine relativ hohe Drehzahldifferenz vorliegt. Demgegenüber gibt es aber Antriebssituationen, bei welchen die Antriebs-
D-8500 NÜRNBERG 91 POSTFACH 91 04 80 LANGE ZEILE 30 TELEFON 09 Π / 371 47 TELEX 06/239ί5 POSTSCHECK NBG. 1843 52-857
ι g υ
achse als Starrachse fungieren oder eine teilweise Sperrwirkung erzielt werden soll, ohne daß das Kriterium eines Drehzahlunterschieds bzw. eines erheblichen Drehzahlunterschieds der Antriebsräder gegeben ist.
Eine Verbesserung brachte insoweit das Sperrdifferential gemäß der DE-OS 3o 4o 12o, welches eine Prozessoreinrichtung aufweist, der die Drehzahlsignale von den Rädern zugeordneten Drehzahlgebern zugeführt werden, und welche in Abhängigkeit von abgespeicherten Kriterien Betätigungssignale an einen elektro-mechanischen Wandler abgibt, welcher die die Sperrwirkung herbeiführende Kupplungseinrichtung des Sperrdifferentials betätigt.
Demgegenüber treten aber gerade im Nutzfahrzeugbereich bedingt durch die oft äußerst unterschiedliche Beschaffenheit des Untergrundes unter jedem Antriebsrad und durch den Einsatz von mit dem Fahrzeug verbundenen Arbeitsgeräten Antriebssituationen auf, bei welchen das Kriterium Drehzahl bzw. Drehzahldifferenz nicht ausreichend ist, um eine optimale Steuerung des Sperrdifferentials über eine Prozessoreinrichtung herbeiführen zu können.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die zur Verfugung stehende Antriebsleistung möglichst günstig in einen gewünschten Antrieb des Fahrzeugs umzusetzen und damit das Fahrzeug auch bei schwierigen Untergrundverhältnissen optimal manövrieren zu können, wobei insbesondere das Durchdrehen von Rädern verhindert werden soll.
- 2Γ-
Diese Aufgabe wird gelöst durch den kennzeichnenden Teil von Anspruch 1. Durch die vorgesehene Prozessoreinrichtung, welche einen Speicher und eine Auswertelogik umfaßt, ist es möglich, für bestimmte Betriebssituationen Auslösewerte abzuspeichern. Die Auswertelogik nimmt dann einen Vergleich der gemessenen mit den abgespeicherten Werten vor, so daß in Abhängigkeit von dem Ergebnis dieses Vergleichs, z. B. dann, wenn ein bestimmter Meßwert einen vorgegebenen Pegel überschreitet, ein Betätigungssignal ausgelöst werden kann. Dabei ist es mit Hilfe der Prozessoreinrichtung möglich, die Auslösewerte sehr exakt zu definieren, d.h. es ist z.B. möglich, die Drehzahlunterschiede zwischen einzelnen Rädern bei der Kurvenfahrt, welche maximal auftreten können, vorher abzuspeichern und so dafür Sorge zu tragen, daß hierdurch keine Sperrung des Differentials ausgelöst wird. Andererseits kann eine vollständige oder teilweise Sperrung des Differentials bereits bei einer geringfügigen Überschreitung dieses Grenzwertes vorgesehen werden, ohne daß es für die Auslösung erheblicher Drehzahlunterschiede bedürfte. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung, welche zusätzlich zu Drehzahlgebern auch an jeder Antriebswelle Drehmomentgeber vorsieht, kann ein vollständiges oder teilweises Lösen der Sperrwirkung unabhängig vom Kriterium Drehzahlunterschied oder zusätzlich zu diesen Kriterien herbeigeführt werden, wodurch insbesondere bei Nutzfahrzeugen eine besonders günstige Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Antriebsleistung erreicht wird.
Die Ausgestaltung nach Anspruch 2 bezieht sich auf Fahrzeuge mit Vierrad-Antrieb, bei welchen zwischen Vorder- und Hinterachse ein sperrbares Längsdifferen-
. 1 NACHGbRElC
tial eingeschaltet ist. Bei vierradgetriebenen Fahrzeugen kann grundsätzlich die Maßnahme nach Anspruch 1 analog herangezogen werden, wobei lediglich der Prozessoreinrichtung die Meßwerte von vier Rädern zugeführt v/erden. Die Prozessoreinrichtung kann dann nach entsprechend vorgegebenen Kriterien die Wandler für das Sperrdifferential der Vorder- und Hinterachse getrennt ansteuern.
Es gibt allerdings auch Antriebssituationen, wo die Räder von Vorderachse einerseits und Hinterachse andererseits ein gemeinsames Antriebsverhalten zeigen, z. B. wenn bei einem Bagger die Vorderachse weitgehend entlastet ist, so daß beide Vorderräder mehr oder weniger durchdrehen. In einer solchen Situation ermöglicht die Ausgestaltung nach Anspruch 2 durch die Beeinflussung der Sperre des Längsdifferentials eine optimale Verteilung der Antriebsleistung auf Vorder-
und Hinterachse. Parallel zu der Betätigung der Sperre des Längsdifferentials kann die Prozessoreinrichtung die Sperrdifferentiale von Vorder- und Hinterachse ansteuern und sie je nach den spezifischen Kriterien z. B. beide Sperren, nur eines vollständig sperren und das andere lösen oder lediglich eine Verminderung des Sperrwertes herbeiführen.
Die erfindungsgemäße Maßnahme nach Anspruch 3 stellt sicher, daß die Antriebsteile vor zu hohen Antriebsmomenten geschützt werden und ein unerwünschtes Durchdrehen der Räder vermieden wird.
Die Maßnahme nach Anspruch 4 betrifft insbesondere Antriebe für Fahrzeuge mit Arbeitsgeräten und ermög-
licht es, mit Hilfe der Prozessoreinrichtung das Arbeitsgerät so einzusetzen, daß der Motor seine maximale Leistung abgeben kann.
Nach Anspruch 5 kann je nach den aufgenommenen Meßwerten eine Betätigung des Getriebes derart erfolgen, daß der jeweils vorteilhafteste Gang eingelegt wird. Durch die Ausgestaltungen nach Anspruch 6 und 7 werden die Schaltkriterien noch erheblich verfeinert.
Anspruch 8 betrifft den Fall, daß eine hydraulische oder elektrische Wirbelbremse vorgesehen ist, wobei es erfindungsgemäß möglich ist, diese Wirbelbremse in Abhängigkeit von den ermittelten im Vergleich zu vorgegebenen Kriterien zu betätigen.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Diese zeigt blockschaltbildartig einen erfindungsgemäßen Antrieb.
In der Zeichnung sind die Übertragungswege für Drehmomente mit durchgehenden, dicken Strichens die Informationsflußwege von den Gebern zur Prozessoreinrichtung gestrichelt und die Steuerleitungen von der Prozessoreinrichtung zu den Wandlern strichpunktiert eingezeichnet.
Der schematisch dargestellte Antrieb umfaßt einen Motor 1, ein Getriebe 2, ein Längsdifferential 3 und an der Vorderachse 4 und Hinterachse 5 je ein Sperrdifferential 6 und 7. Das Drehmoment wird vom Motor 1 über das Getriebe 2 auf das Längsdifferential 3 und von diesem auf die Sperrdifferentiale 6 und 7 übertra-
33138
gen. Über die Sperrdifferentiale 6 und 7 erfolgt eine weitere Drehmomentübertragung auf die vorderen Antriebsräder 8 und 9 bzw. die hinteren Antriebsräder Io und 11, d.h. es handelt sich im dargestellten Ausführungsbeispiel um einen Vierrad-Antrieb. Die Bremsauslösung erfolgt über ein Bremspedal 12, wobei die Bremswirkung durch Trommel- oder Scheibenbremsen hervorgerufen werden kann bzw. ergänzend hierzu durch hydraulische oder elektrische Wirbelbremsen.
Weiterhin ist dem Kraftfahrzeug, für welches der schematisch dargestellte Antrieb bestimmt ist, ein Arbeitsgerät 13 zugeordnet. Hierbei kann es sich z. B. um einen Pflug, um eine Baggerschaufel, eine Planierschaufel od. dgl. handeln.
Die Vorderachse 4 und die Hinterachse 7 umfassen beiderseits des jeweiligen Sperrdifferentials 6 bzw. 7 Antriebsachsen 14, 15 bzw. 16, 17 für jedes Antriebsrad 8, 9 bzw. Io, 11. An jeder Antriebsachse ist ein Drehmomentgeber 18 vorgesehen, und an jedem Antriebsrad 8 bis 11 ist ein Drehzahlgeber 19 angeordnet.
Die Drehmomentgeber 18 und Drehzahlgeber 19 sind mit einer Prozessoreinrichtung 2o verbunden. Die Prozessoreinrichtung 2o umfaßt in bekannter Weise einen Speicher und eine Auswertelogik zum Vergleich der gemessenen mit den abgespeicherten Werten bzw. Wertkombinationen. Der Prozessoreinrichtung 2o sind elektromechanische Wandler zugeordnet, welche ein elektrisches Betätigungssignal in eine mechanische Betätigungsbewegung umsetzen können. Im einzelnen sind dabei ein Wandler 21 zur Betätigung der Sperre des Längsdifferentials, Wandler 22 und 23 zur Betätigung der Sperr-
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different!ale 6 und 7, ein Wandler 24 zur Betätigung der Gaseinstellung des Motors 1, ein Wandler 25 zur Betätigung der Schaltung des Getriebes 2 und ein Wanler 26 zur Betätigung des Arbeitsgerätes 13 vorgesehen. Für die Abfrage der Stellung des Bremspedals dient eine Abfrageeinrichtung 27, wobei jedoch die zu betätigenden Bremsen und der oder die zugehörigen Wandler der Übersichtlichkeit halber nicht eingezeichnet sind.
Unter das Ausgangssignal der Prozessoreinrichtung
2o umsetzenden Wandlern 21 bis 26 werden beliebig betätigbare und/oder wirkende Wandler, also hydraulisch wirkende, pneumatisch wirkende, elektrisch wirkende oder rein mechanisch wirkende verstanden.

Claims (8)

  1. RAU & SCHNEC
    PATENTANWÄLTE
    DIPL.-ING. DR. MANFRED RAU DIPL-PHYS. DR. HERBERT SCHNECK ZUGELASSENE VERTRETER BEIM EUROPÄISCHEN PATEN'
    VNR Io6984 Nürnberg, 15.o4.1983
    S/St
    Faun-Werke Kommunalfahrzeuge und Lastkraftwagen Karl Schmidt, 85oo Nürnberg
    Ansprüche
    fly Antrieb für ein Kraftfahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, umfassend wenigstens ein Sperrdifferential mit einem an dem Differ-entialgehäuse befestigten Antriebszahnrad, mit auf den Differentialachsen befestigten Ausgleichszahnrädern, die mit zwei auf Abtriebswellen befestigten Achs-Kegelrädern kämmen, mit einer betätigbaren Kupplungseinrichtung zur direkten drehfesten Verbindung des Antriebszahnrads mit wenigstens einer Abtriebswelle bzw. Antriebsachse, mit jeder Antriebsachse zugeordneten Drehzahl-Gebern und einer Prozessoreinrichtung, welcher die Signale der Geber zugeführt werden, und welche in Abhängigkeit von diesen Signalen ein Ausgangssignal zur Betätigung der Kupplungseinrichtung mittels eines das elektrische Ausgangssignal mechanisch umsetzenden Wandlers abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Antriebsachse (14, 15, 16, 17) ein Drehmomentgeber (18) zugeordnet ist, wobei die Ausgangssignale der Drehmomentgeber (18) der Prozessoreinrichtung (2o) zugeführt werden und diese in Abhängigkeit von diesen Signalen an den Wandler (22 bzw. 23) ein Signal zum Sperren, zum Lösen bzw. zur Sperrwertänderung der Kupplungseinrichtung des Sperrdifferentials (6 bzw. 7) abgibt.
    O O L ο
  2. 2. Antrieb nach Anspruch 1, wobei das Kraftfahrzeug eine angetriebene Vorder- und Hinterachse aufweist, an der Vorder- und/oder Hinterachse je ein Sperrdifferential vorgesehen ist und zwischen Vorder- und Hinterachse ein sperrbares Längsdifferential angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Prozessoreinrichtung (2o) ein elektromechanischer Wandler (21) zur Betätigung der Sperre des Längsdifferentials (3) zugeordnet ist.
  3. 3. Antrieb, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Prozessoreinrichtung ein elektromechanischer Wandler (24) zur Betätigung der Gaseinstellung zugeordnet ist, wobei in Abhängigkeit von der Drehzahl und/oder den Drehmomenten der Antriebsachsen (14, 15, 16, 17) von der Prozessoreinrichtung (2o) an den Wandler (24) ein Betätigungssignal abgegeben wird.
  4. 4. Antrieb, insbesondere nach Anspruch 1 mit einem Arbeitsgerät, dadurch gekennzeichnet, daß der Prozessoreinrichtung (2o) ein elektromechanischer Wandler (26) zur Betätigung des Arbeitsgerätes (13) zugeordnet ist, wobei die Prozessoreinrichtung (2o) in Abhängigkeit von der Drehzahl und/oder den Drehmomenten der Abtriebsachsen (14, 15, 16, 17) an den Wandler (26) ein Betätigungssignal für das Arbeitsgerät (13) abgibt, um die Leistungsaufnahme des Arbeitsgerätes (13) entsprechend den Antriebsbedingungen zu verändern.
  5. 5. Antrieb, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Prozessoreinrichtung (2o) ein elektromechanischer Wandler (25) zur Betätigung der Getriebeschaltung zugeordnet ist, wobei die Prozessoreinrichtung (2o) ein Betätigungssignal in Abhängigkeit von der Drehzahl und/oder den Drehmomentwerten der Antriebsachsen (14, 15, 16, 17) an den Wandler (25) abgibt.
    O v=i I O O L O
  6. 6. Antrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit der Prozessoreinrichtung (2o) verbundene Getriebeöltemperatur-Meßeinrichtung vorgesehen ist.
  7. 7. Antrieb nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit der Prozessoreinrichtung (2o) verbundene Abfrageeinrichtung (27) für die Stellung des Bremspedals (12) vorgesehen ist.
  8. 8. Antrieb, insbesondere nach Anspruch 1 mit einer hydraulischen oder elektrischen Wirbelbremse, dadurch gekennzeichnet, daß der Prozessoreinrichtung (2o) ein elektromechanischer Wandler zur Betätigung der V/irbelbremse zugeordnet ist, wobei die Prozessoreinrichtung (2o) ein Betätigungssignal in Abhängigkeit von der Drehzahl und/oder den Drehmornentwerten der Antriebsachsen (14, 15, 16, 17) an den Wandler abgibt.
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