DE3635406A1

DE3635406A1 - Leistungsuebertragungssystem fuer die hinterraeder eines kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE3635406A1
Application number: DE19863635406
Authority: DE
Inventors: Fusami Oyama; Akira Takahashi
Original assignee: Fuji Jukogyo KK; Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1985-10-18
Filing date: 1986-10-17
Publication date: 1987-04-23
Also published as: US4681180A; JPH0572290B2; DE3635406C2; JPS6294421A

Description

Die Erfindung betrifft ein Leistungsübertragungssystem für die Hinterräder eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei Leistungsübertragungssystemen für die Hinterräder sieht man ein Differential vor, das verschiedene Drehzahlen der Hinter räder ermöglicht, so daß das Kraftfahrzeug um die Kurven fahren kann, ohne daß ein Schlupf der Hinterräder auftritt. Nachdem aber die antreibenden Drehmomente gleichmäßig auf die beiden Räder verteilt werden, wird die Stabilität und das Fahr verhalten beim Kurvenfahren durch dieses Übertragungssystem nicht verbessert.

Ausgehend vom obengenannten Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Leistungsübertragungssystem der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß die Stabilität und das Fahrverhalten eines Kraftfahrzeugs beim Kurvenfahren ohne Schlupf verbessert wird.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Paar von öldruckbetätigten Kupplungen für beide Hinterräder im Leistungsübertragungssystem vorgesehen, wobei eine Regel einheit vorgesehen ist, um die Drehmomentübertragung bzw. den Übertragungsfaktor der beiden Kupplungen abhängig von den Fahrbedingungen einzustellen.

Erfindungsgemäß wird ein System vorgeschlagen, das eine Hinterantriebswelle umfaßt, die zur Antriebswelle (Kardanwelle) eines Kraftfahrzeugs Verbindung hat. Ein Enduntersetzungssgetriebe steht in Wirkverbindung mit der Hinterantriebswelle. Ein Paar von öldruckbetätigten Kupplungen zum Übertragen des Ausgangs (-Drehmoments) des Enduntersetzungsgetriebes auf die Hinterräder des Kraft fahrzeugs ist vorgesehen, sowie ein Hydraulikkreis, der Leitungen umfaßt, um Druckmedium bzw. Drucköl den beiden Kupplungen zuzuführen. Es sind Steuerventile vorgesehen, um den Öldruck, der jeder Kupplung zugeführt wird, zu regeln. Weiterhin sind Fühlermittel vorgesehen, um die Fahrbedingungen des Kraftfahrzeugs bei der Kurvenfahrt abzutasten, die Ausgangssignale liefern, welche die abgetasteten Bedingungen widerspiegeln. Eine Regeleinheit empfängt diese Signale und stellt daraufhin die Steuer ventile ein, wodurch der Drehmoment-Übertragungsfaktor jeder Kupplung bei der Kurvenfahrt eingestellt bzw. geregelt wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt das Enduntersetzungsgetriebe ein erstes Kegelrad am Ende der Hinterantriebswelle und ein zweites, damit kämmendes Kegelrad an der Hinterachswelle, wobei die öldruckbetätigten Kupplungen an beiden Seiten der Hinterachswelle angebracht sind. Der Hydraulikkreis umfaßt Druckregelventilmittel, um einen konstanten Steuerdruck zu liefern. Es sind solenoidbetätigte Ventile bzw. Magnetventile vorgesehen, die auf die Steuersignale der Regeleinheit hin den Steuerdruck regeln.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Ausführungsbeispielen, die anhand von Abbildungen näher beschrieben sind. Hier bei zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 ein Blockdiagramm der Regeleinheit,

Fig. 3 und 4 schematisierte Darstellungen zur Wirkungs weise der Erfindung,

Fig. 5a ein Diagramm, das das Eingangsdrehmoment zeigt, und

Fig. 5b ein Diagramm, das den Übertragungsfaktor einer Kupplung bzw. das übertragene Drehmoment wiedergibt.

Wie aus den Fig. 1 und 3 hervorgeht, ist das Kraftfahr zeugt V mit einem Front-Motor E versehen. Das Übertra gungssystem T umfaßt eine Hinterantriebswelle 1, die mit einer Antriebswelle (Kardanwelle) P des Kraftfahrzeugs an deren Hinterende verbunden ist und die in einem Getriebe gehäuse 2 drehbar gelagert ist. Die Hinterantriebswelle 1 weist an ihrem Hinterende ein Kegelrad 11 auf, das mit einem Kegelrad 12 unter Bildung eines Enduntersetzungs getriebes 13 kämmt. Das Kegelrad 12 ist drehfest auf einer Hinterachswelle 3 montiert, die drehbar im Gehäuse 2 angeordnet ist.

Beide Enden der Hinterachswelle 3 stehen aus dem Gehäuse 2 vor und sind über eine linke und eine rechte hydraulik betätigte Mehrscheibenkupplung 4 L und 4 R mit einer rechten bzw. einer linken Antriebswelle 5 L und 5 R ver bunden, so daß die Hinterräder 8 L und 8 R (siehe Fig. 3) unabhängig voneinander angetrieben werden können. Jede Kupplung ist derart ausgebildet, daß sie einen einstell baren Drehmomentübertragungsfaktor aufweist, der vom Öldruck abhängt, der von einem Ölhydraulikkreis 7 zuge führt wird, wobei der Kreis 7 von einer elektronischen Regeleinheit 6 gesteuert wird.

Der Ölhydraulikkreis 7 für die linke Kupplung 4 L umfaßt eine Pumpe 21, ein Druckregelventil 22 und ein Hydraulik drucksteuerventil 23 sowie ein Magnetventil 24 L. Die Kupplung 4 L steht mit der Pumpe 21 über eine Leitung 25 und ein Ventil 23 in Verbindung.

Das Drucksteuerventil 23 weist eine Öffnung 23 a auf, die mit der Pumpe 21 in Verbindung steht. Eine Öffnung 23 b ist mit der Kupplung 4 L verbunden. Weiterhin weist das Ventil eine Ablaßöffnung 23 c und ein Distanzstück 23 d auf. Das Distanzstück 23 d wird in der neutralen Position durch einen Steuerdruck in einer Endkammer 23 f gehalten, der entgegen einer Feder 23 e wirkt, um die Öffnungen 23 a und 23 c zu schließen, so daß der Druck in der Kupplung 4 L konstant gehalten wird.

Das Druckregelventil 22 umfaßt eine Endkammer 22 a, die mit der Kammer 23 f über eine Leitung 26 in Verbindung steht. Eine Öffnung 22 b ist mit der Pumpe 21 verbunden, während eine Öffnung 22 c mit der Leitung 26 verbunden ist. Es ist weiterhin eine Ablaßöffnung 22 d, ein Distanzstück 22 e und eine Feder 22 f vorgesehen. In der neutralen Position des Distanzstücks 22 e sind die Öffnungen 22 b und 22 d geschlossen. Wenn der Steuerdruck in der Kammer 22 a ansteigt, so bewegt sich das Distanzstück nach unten entgegen der Kraft der Feder 22 f und gibt die Öffnung 22 d frei, wodurch der Steuerdruck reduziert wird. Wenn der Steuerdruck reduziert wird, so öffnet sich die Öffnung 22 b und hebt den Steuerdruck an. Auf diese Weise wird der Steuerdruck in den Kammern 22 a und 23 f bei einem konstanten Wert gehalten. Das solenoidbetätigte (Magnet-) Ventil 24 L weist ein Ventil 24 a auf, das die Leitung 26 a verschließen kann, welche mit der Kammer 23 f in Verbin dung steht. Bei Energiezufuhr stellt das Ventil 24 a eine Verbindung zwischen der Leitung 26 a und der Ablaßöffnung 26 b her, so daß der Steuerdruck abgesenkt wird.

Der Hydraulikkreis für die rechte Kupplung 4 R ist iden tisch zu dem für die linke Kupplung 4 L aufgebaut. Ent sprechende Teile sind mit denselben Ziffern und einem zusätzlichen hochgestellten Strich versehen, bis auf das Magnetventil 24 R.

Das Regelsystem ist mit einem Kfz-Geschwindigkeitsfühler 30, einen Lenkwinkelfühler 31 zum Abtasten des Lenk winkels der Vorderräder und der Lenkrichtung und mit einem Eingangsdrehmomentfühler 32 versehen, der das Dreh moment abtastet, das zu den Hinterrädern übertragen wird. Diese Fühler sitzen bei einer bevorzugten Aus führungsform der Erfindung an der Hinterantriebswelle 1.

Wie in Fig. 2 gezeigt, geht der Ausgang des Kfz-Geschwin digkeitsfühlers 30 auf einen Geschwindigkeits-Signal generator 34, während der Ausgang des Lenkwinkelfühlers 31 zu einem Signalgenerator 35 für den Lenkwinkel und die Richtung geführt ist. Die Ausgangssignale der Generatoren 34 und 35 sind auf einen Drehmoment-Ver teilungsverhältnis-Rechner 36 geführt, der ein Ausgangs signal abgibt, das die Drehmomentverteilung für die linke und die rechte Kupplung 4 L und 4 R repräsentiert. Das Ausgangssignal des Rechners 36 und das Ausgangssignal des Eingangsdrehmomentfühlers 32 werden einem Hydraulik druck-Rechner 37 zugeführt, der Drucksignale für die beiden Kupplungen abgibt. Die Drucksignale werden Tast verhältnis-Signalgeneratoren 38 L und 38 R zugeführt, die Tastverhältnissignale abgeben, welche jeweils die Form von Impulsgruppen bzw. Impulsverläufen aufweisen. Die Spulen der Magnetventile 24 L und 24 R werden entsprechend den Tastverhältnissen der Tastverhältnissignale mit Strom versorgt.

Wenn das Kraftfahrzeug geradeaus fährt, so gibt der Rechner 36 ein Ausgangssignal ab, das gleiche Drehmomente (TL = TR) an beide Räder 8 L und 8 R über die Kupplungen 4 L und 4 R übertragen läßt. Wenn das Fahrzeug in einem gemäßigten oder niedrigen Geschwindigkeitsbereich um die Kurve fährt, so gibt der Rechner 36 ein Signal ab, das ein höheres Drehmoment auf das kurvenäußere Rad über tragen läßt. Wenn andererseits bei hoher Geschwindigkeit um eine Kurve gefahren wird, so spiegelt das Ausgangs signale des Rechners 36 eine Verteilung der Drehmomente wider, bei der ein höheres Drehmoment auf das kurven innere Rad übertragen wird, als auf das kurvenäußere Rad.

Wie in Fig. 5a gezeigt, wird das Eingangsdrehmoment To beispielsweise bei einem Stufengetriebe zwischen dem 1. und dem 4. Gang anhand des Drucks im Einlaß nach der Drosselklappe der Maschine bestimmt. Der Drehmoment übertragungsfaktor der Kupplung steigt an, wenn der Druck (wie in Fig. 5b gezeigt) des zugeführten Öls ansteigt.

Bei Geradeausfahrt (TL = TR) werden gleiche Drücke PL, PR auf ihre Maximalwerte gesetzt, so daß beide Kupplungen 4 L und 4 R das Eingangsdrehmoment mit dem maximalen Über tragungsfaktor ohne Schlupf bei jedem Eingangsdrehmoment übertragen. Insbesondere wird hierbei das halbe Eingangs drehmoment auf jedes der Hinterräder übertragen. Bei einer Drehmomentverteilung, bei der TL wird der linken Kupplung 4 L ein maximaler Öldruck PL zugeführt, so daß diese einen maximalen Übertragungsdrehmomentfaktor CL aufweist. Somit wird ein Drehmoment von To×TL / (TL + TR) auf das linke Rad ohne Schlupf übertragen. Andererseits wird der Übertragungfaktor CR für die rechte Kupplung 4 R zu

CR = To × TR/(TL + TR);

dementsprechend wird der Öldruck, welcher der rechten Kupplung 4 R zugeführt wird, in Übereinstimmung mit dem Momentübertragungsfaktor CR gewählt, um ein Drehmoment abhängig vom Drehmomentübertragungsfaktor CR auf das rechte Rad zu übertragen, so daß die rechte Kupplung mit Schlupf arbeitet.

Um den Druck das Öls, das der linken Kupplung 4 L zuge führt wird, zu reduzieren, wenn das Kraftfahrzeug eine Linkskurve mit mittlerer oder niedriger Geschwindigkeit durchfährt, gibt der Tastverhältnis-Signalgenerator 38 L ein Tastverhältnissignal mit geringem Wert ab. Dement sprechend wird die Menge von Ablaßöl aus der Ablaß öffnung 26 b des Magnetventils 24 L abnehmen, so daß der Steuerdruck in der Kammer 23 f anwächst. Auf diese Weise wird das Distanzstück 23 d nach unten verschoben, so daß die Öffnung 23 a geschlossen wird, wodurch wiederum der Druck auf die linke Kupplung 4 L vermindert wird. Wenn andererseits das Tastverhältnis des Signals für das Magnetventil 24 R groß ist, so nimmt der Steuerdruck in der Kammer 23 f′ ab, so daß der Druck in der rechten Kupp lung 4 R ansteigt. Somit tritt an der linken Kupplung 4 L ein Schlupf auf, der eine weiche Kurvenfahrt ermöglicht und die Geschwindigkeitsdifferenzen zwischen linkem und rechtem Rad absorbiert. In diesem Fall tritt, wie mit dem durchgezogenen Pfeil S in Fig. 3 gezeigt, ein links drehendes Giermoment um den Schwerpunkt G im Kraftfahr zeugkörper auf und zwar aufgrund des hohen Antriebs moments durch das rechte Rad 8 R. Nachdem die Gier-Rich tung gleichsinnig mit der Richtung des Giermoments ist, wie dies mit dem unterbrochenen Pfeil D gezeigt ist, das durch die Kurven-Lenkkraft aus den Vorderrädern 9 L und 9 R kommt, wird die Lenkcharakteristik bzw. das Lenkverhalten verbessert.

Bei Kurvenfahrt mit hoher Geschwindigkeit wird ein großes Drehmoment auf das Innenrad übertragen, wie dies mit dem durchgezogenen Pfeil t in Fig. 4 gezeigt ist. Auf diese Weise ist das Antriebsmoment auf das linke Rad 8 L größer als auf das rechte Rad 8 R, so daß ein rechtsdrehendes Giermoment entsteht, wie dies mit dem durchgezogenen Pfeil S gezeigt ist. Die Richtung des rechtsdrehenden Giermoments ist umgekehrt zu dem Giermoment, das durch die Vorderräder 9 L und 9 R erzeugt wird, so daß das letztere Giermoment etwas verringert wird. Dement sprechend wird die Stabilität bei der Kurvenfahrt ver bessert. Die Differenz zwischen den Drehzahlen der kurveninneren und kurvenäußeren Räder wird durch Schlupfen der außenseitigen Kupplung absorbiert.

Bezugszeichenliste 1 Hinterantriebswelle
2 Getriebegehäuse
3 Hinterachswelle
4 hydraulische Mehrscheibenkupplung
5 L/5 R rechte/linke Antriebswelle
6 elektronische Regeleinheit
7 Ölhydraulikkreis
8 L/8 R Hinterräder
11 Kegelrad
12 Kegelrad
13 Enduntersetzungsgetriebe
21 Pumpe
22 Druckregulierventil
22 a Endkammer
22 b Einlaß (zur Pumpe 21)
22 c Öffnung
22 d Anlaßöffnung
22 e Distanzstück
22 f Feder
23 Hydraulikdruckventil
23 a Öffnung (zur Pumpe 21)
23 b Auslaß (zur Kupplung 4 L)
23 c Ablaßöffnung
23 d Distanzstück
23 e Feder
23 f Endkammer
24 Magnetventil
25 Leitung
26 Leitung
26 a Leitung
26 b Ablaßleitung
30 Kfz-Geschwindigkeitsfühler
31 Lenkwinkelfühler
32 Eingangsdrehmomentfühler
34 Kfz-Geschwindigkeitssignalgenerator
35 Lenkwinkel-Richtungssignalgenerator
36 Moment-Verteilungsverhältnis-Rechner
37 Hydraulik-Rechner
38 Tastverhältnissignalgenerator

Claims

1. Leistungsübertragungssystem für die Hinterräder eines Kraftfahrzeugs, gekennzeichnet durch
eine Hinterantriebswelle (1), die mit einer Antriebs welle (P) eines Kraftfahrzeugs verbunden ist,
ein Enduntersetzungsgetriebe (13), das in Wirkverbindung mit der Hinterantriebswelle (1) steht,
ein Paar von hydraulisch betätigten Kupplungen (4 L, 4 R) zum Übertragen des Ausganges des Enduntersetzungs getriebes (13) auf die Hinterräder (8 L, 8 R) des Kraft fahrzeugs,
einen Hydraulikreis (7), der Leitungen (25, 25′) zur Zuführung von Öl zu den Kupplungen (4 L, 4 R) und Steuer ventilmittel (23, 23′) umfaßt, zum Steuern des Drucks, der jeder der Kupplungen (4 L, 4 R) zugeführt wird,
Fühler (30, 32) zum Abtasten der Fahrbedingungen in der Kurvenfahrt und zum Abgeben von Signalen, die den abge tasteten Bedingungen entsprechen, und durch
eine Regeleinheit (6), die auf die Signale hin die Steuerventilmittel (23, 23′) derart betätigt, daß das von jeder der Kupplungen (4 L, 4 R) übertragene Drehmoment in der Kurvenfahrt geregelt wird.

2. Leistungsübertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Enduntersetzungsgetriebe (13) ein erstes Kegelrad (11) am Ende der Hinterantriebswelle (1) und ein zweites Kegelrad (12) an einer Hinterachs welle (3) umfaßt, das mit dem ersten Kegelrad (2) kämmt, und daß die hydraulischen Kupplungen (4 L, 4 R) an beiden Seiten der Hinterachswelle (3) vorgesehen sind.

3. Leistungsübertragungssystem nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulikkreis (7) weiterhin Druckregelventile (22, 22′) umfaßt, um einen konstanten Regeldruck zu erzeugen, und magnetbetätigte Ventilmittel (24 L, 24 R), die auf die Signale der Regeleinheit (6) hin den konstanten Regel druck steuern.

4. Leistungsübertragungssystem nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühlermittel einen Geschwindigkeitsfühler (30) für die Kraftfahrzeuggeschwindigkeit, einen Lenkwinkelfühler (32) und einen Eingangs-Drehmomentfühler (31) zum Abtasten des Eingangsdrehmoments umfassen, das auf die Hinterantriebswelle (1) aufgebracht wird.

5. Leistungsübertragungssystem nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinheit (6) erste Mittel (36) umfaßt, die auf die Ausgangssignale der Fühlermittel (30 bis 32) hin ein Signal ausgeben, das das Drehmomentverteilungsverhält nis für die beiden Kupplungen (4 L, 4 R) festlegt.

6. Leistungsübertragungssystem nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinheit (6) weiterhin zweite Mittel (37) umfaßt, die auf die Signale der ersten Mittel (36) hin Ausgangssignale in Form von Impulsreihen bereitstellt, deren Tastver hältnis vom Signal der ersten Mittel (36) abhängt.