DE4121443C2

DE4121443C2 - Steuerbare Übertragungsvorrichtung mit Berücksichtigung von Drehzahldifferenzen

Info

Publication number: DE4121443C2
Application number: DE4121443A
Authority: DE
Inventors: Akihiko Sano; Yasuhiro Niikura; Tokiyoshi Yanai
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1990-06-29
Filing date: 1991-06-28
Publication date: 1996-12-12
Anticipated expiration: 2011-06-29
Also published as: GB9114203D0; GB2246823A; US5194053A; DE4121443A1; JPH0460224A; GB2246823B; JP2808839B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Übertragungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine bekannte Übertragungsvorrichtung ist in der japanischen Erstveröffentlichung JP 63-101567 A2 beschrieben. Die dortige Übertragungsvorrichtung wird als Durchlaß-Übertragungsvorrichtung bezeichnet; sie ist so ausgebildet, daß sie die Drehmoment- Übertragungscharakteristik mit Hilfe variabler Steuerung einer Durchlaßöffnung verstellt.

Die bekannte steuerbare Übertragungsvorrichtung weist ver schiedene vorgegebene Drehmomentübertragungscharakteristiken auf, wie sie z. B. in der beigefügten Fig. 10 dargestellt und dort mit "A", "B" und "C" bezeichnet sind. Sie ist so ausgebildet, daß eine der Charakteristiken gemäß dem Ablauf ausgewählt werden kann, wie er im Flußdiagramm von Fig. 11 dargestellt ist.

Mit einer derartigen steuerbaren Übertragungsvorrichtung lassen sich jedoch nur einfache Variationen der Drehmoment übertragung erzielen, d. h. für eine vorgegebene Drehzahl differenz ist das übertragbare Drehmoment durch die ausge wählte Drehmomentübertragungscharakteristik bestimmt. Demge mäß ist es unmöglich, z. B. das übertragene Drehmoment unab hängig von einer Änderung der Drehzahldifferenz konstant zu halten, oder die Drehzahldifferenz bei Erhöhen oder Ernied rigen des übertragenen Drehmoments konstant zu halten, d. h. das übertragene Drehmoment und die Drehzahldifferenz unab hängig voneinander zu steuern.

Wenn die bekannte Drehmoment-Übertragungsvorrichtung z. B. als Schlupfbegrenzungsvorrichtung für eine begrenzte Schlupfdifferenz für ein Fahrzeug mit Hinterradantrieb ver wendet wird und z. B. die Charakteristik "A" von Fig. 10 ausgewählt ist, nimmt das übertragene Drehmoment T bei einer Erhöhung der Drehzahldifferenz ΔN in einem Bereich kleiner als ein vorgegebener Wert stark zu, was es unmöglich macht, eine Schlupfdifferenzbegrenzung zu erzielen und das Fahrzeug dazu zu veranlassen, mit gutem Ansprechverhalten nach innen zu ziehen. Wenn jedoch die Drehzahldifferenz ΔN weiter zu nimmt, nimmt auch das übertragene Drehmoment T weiter zu, was unter Umständen dazu führt, daß sich das Fahrzeug plötz lich und unerwartet dreht.

Wenn andererseits die Drehmoment-Übertragungsvorrichtung so betrieben wird, daß sie die Charakteristik "C" von Fig. 10 auswählt, kann eine wirksame Schlupfdifferenzbegrenzung nicht erzielt werden, bevor die Drehzahldifferenz ΔN bis auf einen relativ hohen Wert zugenommen hat, was zur Folge hat, daß die Schlupfdifferenzbegrenzung ungenügendes Ansprechver halten aufweist.

Wegen der vorstehenden Schwierigkeiten wurde die bekannte Drehmoment-Übertragungsvorrichtung in solcher Weise verwen det, daß normalerweise die Charakteristik "B" ausgewählt wurde, obwohl das Ansprechverhalten nicht so gut ist, da je doch zu starke Anstiege des übertragenen Drehmoments nicht auftreten. Wenn jedoch die Drehzahldifferenz ΔN über einen vorgegebenen großen Wert anstieg, wurde die Charakteristik "C" ausgewählt, um das oben beschriebene plötzliche Drehen zu verhindern.

Aus der zum Stand der Technik gemäß §3 Absatz 2 PatG zählenden Druck schrift EP 0 398 124 A1 ist eine steuerbare Übertragungsvorrichtung be kannt, mit einem ersten drehbaren Teil; einem zweiten drehbaren Teil; ei ner hydraulischen Pumpe, die bei einer Drehzahldifferenz zwischen dem ersten und zweiten drehbaren Teil angetrieben wird und eine Menge an Hy draulikflüssigkeit bereitstellt, die der Drehzahldifferenz proportional ist; einer einstellbaren Drosselstelle zum Drosseln der bereitgestellten Hy draulikflüssigkeit, um dadurch das Drehmoment einzustellen, das zwi schen den beiden drehbaren Teilen wirkt; einer Drosselsteuerungsein richtung zum Steuern des Querschnitts der einstellbaren Drosselstelle auf ein ihr zugeführtes Signal hin; und mit einer Steuereinrichtung zur Be rechnung des Signals für die Drosselsteuerungseinrichtung auf der Grundlage von gespeicherten Tabellen und der Drehzahldifferenz zwi schen dem ersten und dem zweiten drehbaren Teil.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannte Übertragungsvor richtung hinsichtlich der Steuereinrichtung derart weiterzubilden, daß das übertragene Drehmoment unabhängig von einer Änderung der Dreh zahldifferenz gesteuert werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.

Mit der erfindungsgemäßen Übertragungsvorrichtung lassen sich Kurvenfahrt-Fähigkeit und -Stabilität erzielen, wenn sie bei einer Schlupfdifferenzbegrenzungsvorrichtung für ein Fahrzeug mit Hinterradantrieb verwendet wird. Weiterhin ist es möglich, eine Drehmomentübertragungscharakteristik zu er halten, bei der das übertragene Drehmoment in einem Bereich einer Drehzahldifferenz, der unter einem vorgegebenen Wert liegt, stark zunimmt und in einem Bereich über diesem Wert unabhängig von Drehzahldifferenzänderungen konstant gehalten wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von durch Figuren veranschaulichten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbei spiels einer erfindungsgemäßen, eine Drehzahldifferenz be rücksichtigenden Drehmoment-Übertragungsvorrichtung mit steuerbarem Drehmoment;

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines anderen Ausfüh rungsbeispiels einer erfindungsgemäßen steuerbaren Drehmo ment-Übertragungsvorrichtung, zusammen mit einem Teil einer eine Drehzahldifferenz berücksichtigenden steuerbaren Über tragungsvorrichtung;

Fig. 3 einen Querschnitt eines Schlupfbegrenzungs-Hinter raddifferentials, in das die Übertragungsvorrichtung gemäß Fig. 2 eingebaut ist, um dort als Differenzschlupfbegren zungsvorrichtung zu wirken;

Fig. 4 einen Querschnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 3;

Fig. 5 ein Diagramm als Beispiel für eine Drehmoment-Über tragungscharakteristik, wie sie zum Erstellen einer K-θ-Ta belle für die Vorrichtung von Fig. 2 verwendet wird;

Fig. 6 ein Beispiel einer K-θ-Tabelle für die Vorrichtung von Fig. 2;

Fig. 7 ein Diagramm für eine Soll-Drehmomentübertragungs charakteristik für die Vorrichtung von Fig. 2;

Fig. 8 ein Flußdiagramm für Drehmoment-Übertragungssteue rung, wie sie von der Vorrichtung von Fig. 2 vorgenommen wird;

Fig. 9 ein Diagramm, das zeitliche aufeinanderfolgende Drehmomentübertragungscharakteristiken darstellt, wie sie von der Vorrichtung gemäß Fig. 2 eingestellt werden, um wäh rend Kurvenfahrt des Fahrzeugs die Soll-Drehmomentübertra gungscharakteristik von Fig. 7 zu erhalten;

Fig. 10 ein Diagramm für mehrere vorgegebene Drehmoment übertragungscharakteristiken gemäß dem Stand der Technik; und

Fig. 11 ein Flußdiagramm für eine bekannte Steuerung zum Einstellen der Drehmomentübertragungscharakteristik.

Anhand von Fig. 1 erfolgt zunächst eine kurze Beschreibung der Erfindung. Mit "d" ist eine Drehzahldifferenz berücksichtigen de Drehmomentübertragungsvorrichtung bezeichnet. Sie ist zwischen einem ersten und einem zweiten rotierenden Teil "a" bzw. "b" angeordnet, koaxial mit diesen ausgerichtet und so angeordnet, daß sie diese antreibt. Die gesteuerte Über tragungsvorrichtung "d" beinhaltet eine Durchlaßöffnung "c" zum Begrenzen des Durchlasses einer Hydraulikflüssigkeit durch die Öffnung, um hierdurch das übertragene Drehmoment zwischen den beiden rotierenden Teilen "a" und "b" auf eine Drehzahldifferenz zwischen den beiden sich drehenden Teilen einzustellen.

Eine Drehmomentübertragungs-Steuervorrichtung für die steu erbare Übertragungsvorrichtung "d" verfügt über eine Durch laßöffnungs-Änderungseinrichtung "f" zum Ändern der Öffnung des Durchlasses "c" durch Zuführen eines Steuersignals zu einem Stellglied "e", um dadurch die Drehmomentübertragungs charakteristik zu ändern, eine Soll-Übertragungsdrehmoment- Einstelleinrichtung "g", eine Drehzahldifferenz-Ermittlungs einrichtung "h" zum Ermitteln der Drehzahldifferenz zwischen den beiden rotierenden Teilen "a" und "b", eine Ist-Durch laßöffnungskoeffizient-Berechnungseinrichtung "i" zum Aus führen arithmetischer Abläufe mit einem tatsächlichen Durch laßöffnungskoeffizienten durch Dividieren des oben genannten Sollübertragungsdrehmoments durch das Quadrat der ermittel ten Drehzahldifferenz, eine Korrespondenztabelle "j" zum Nachschlagen einer Durchlaßöffnung, die einem Durchlaßöff nungskoeffizienten entspricht, eine Solldurchlaßöffnungs- Bestimmungseinrichtung "k" zum Bestimmen der Solldurchlaß öffnung aus dem Ist-Durchlaßöffnungskoeffizienten, wie er durch die arithmetischen Abläufe von der Ist-Durchlaßöff nungskoeffizient-Berechnungseinrichtung "i" und der Korre spondenztabelle "j" erhalten wird, und eine Ausgabeeinrich tung "l" zum Zuführen eines Signals zum Stellglied "e", mit dem es möglich ist, die oben genannte Solldurchlaßöffnung zu erzielen. Im Betrieb stellt die Sollübertragungsdrehmoment- Einstelleinrichtung "g" den zwischen den rotierenden Teilen "a" und "b" zu übertragenden Solldrehmomentwert ein. An dererseits ermittelt die Drehzahldifferenz-Ermittlungsein richtung "h" die Drehzahldifferenz zwischen den beiden ro tierenden Teilen "a" und "b".

Die Ist-Durchlaßöffnungskoeffizient-Berechnungseinrichtung "i" führt arithmetische Abläufe für einen tatsächlichen Durchlaßöffnungskoeffizienten dadurch aus, daß das vorste hend genannte, eingestellte Soll-Übertragungsdrehmoment durch das Quadrat der festgestellten Drehzahldifferenz ge teilt wird. Dann bestimmt die Solldurchlaßöffnungs-Bestim mungseinrichtung "k" eine Solldurchlaßöffnung auf Grundlage des Ist-Durchlaßöffnungskoeffizienten, wie er durch die arithmetischen Abläufe von der Ist-Durchlaßöffnungskoeffi zient-Berechnungseinrichtung "i" und der Korrespondenzta belle "j" erhalten wird. Die Ausgabeeinrichtung "l" führt dem Stellglied "e" ein Signal zu, das dazu in der Lage ist, die Solldurchlaßöffnung einzustellen.

Durch Betätigen des Stellgliedes "e" auf das von der Ausga beeinrichtung "l" zugeführte Signal hin ändert die Durchlaß öffnungsänderungseinrichtung "f" die Durchlaßöffnung und än dert damit die Drehmomentübertragungscharakteristik. Dadurch erzeugt die eine Drehzahldifferenz berücksichtigende steuer bare Übertragungsvorrichtung "d" ein Übertragungsdrehmoment, das auf Grundlage der Drehzahldifferenz zwischen den beiden rotierenden Teilen "a" und "b" und der Flußbegrenzung durch den Durchlaß "c" mit dem Sollübertragungsdrehmoment überein stimmt.

Das über die Übertragungsvorrichtung "d" zu übertragende Drehmoment wird demgemäß auf das Sollübertragungsdrehmoment hin gesteuert, wie es durch die Sollübertragungsdrehmoment- Einstelleinrichtung "g" eingestellt wird. Hierbei kann das Sollübertragungsdrehmoment frei eingestellt werden, und dem gemäß kann die Sollübertragungsdrehmomentcharakteristik frei vorgegeben werden, ohne daß sie irgendwelchen Beschränkungen unterliegt.

Anhand der Fig. 2 bis 9 erfolgt nun eine detailliertere Be schreibung der Erfindung.

Eine eine Drehzahldifferenz berücksichtigende steuerbare Drehmomentübertragungsvorrichtung ist in den Figuren mit 20 bezeichnet, und als Beispiel ist sie in ein Hinterachsendif ferential 1 für Schlupfbegrenzung bei einem Fahrzeug mit Hinterradantrieb eingebaut, um als Differenzschlupfbegren zungsvorrichtung zu wirken.

Wie in Fig. 3 dargestellt, verfügt das Hinterachsdifferen tial 1 über ein angetriebenes Element in Form eines Diffe rentialgehäuses 10, das um eine Achse drehbar ist, und über zwei angetriebene Teile in Form von Achswellen 15 und 16, die sich entgegengesetzt zueinander nach außen aus dem Ge häuse 10 im wesentlichen entlang der Drehachse erstrecken, um die das Gehäuse 10 rotierbar ist. Ein Eingangszahnrad 3 kämmt mit einem Ringzahnrad 4, das mit dem Gehäuse 4 ver schraubt ist, ein Kammwalzenträger 11 ist im Gehäuse 10 zur Drehung mit demselben befestigt, und er trägt eine Kammwalze 12. Mit den Achswellen 15 und 16 ist je ein Seitenzahnrad 13 bzw. 14 verbunden.

Die Übertragungsvorrichtung 20 ist zwischen den Achswellen 15 und 16 angebracht, um die Drehzahldifferenz zwischen die sen Wellen zu begrenzen. Sie verfügt über ein erstes rotie rendes Element in Form eines Mitnehmerrings 30 mit einer an steigenden und abfallenden Mitnehmeroberfläche 31. Der Mit nehmerring 30 ist mit einer Nabe 32 verkeilt, die ihrerseits mit der Achswelle 15 verkeilt ist. Vom Mitnehmerring 30 um geben ist ein zweites rotierendes Element in Form eines Ro tors 40 vorhanden. Der Rotor 40 ist drehbar mit der Achswel le 16 und demgemäß mit dem Seitenzahnrad 13 verbunden, um mit diesem zu rotieren, d. h. die Achswelle 16 ist mit dem Seitenzahnrad 13 verkeilt und erstreckt sich bis ins Innere des Gehäuses 10 in eine mittlere Öffnung des Kammwalzenträ gers 11, und sie ist mit dem Rotor 40 verkeilt. Hierdurch wird ein auf das Differentialgehäuse 10 übertragenes Drehmo ment über das Eingangszahnrad 30 und das Ringzahnrad 4 einerseits über die Kammwalze 12 und das Seitenzahnrad 13 auf die Achswelle 16 und andererseits über die Kammwalze 12, das Seitenzahnrad 14, den Mitnahmering 30 und die verkeilte Nabe 32 auf die Achswelle 15 übertragen.

Wenn zwischen den Achswellen 15 und 16 eine Drehzahldiffe renz auftritt, wird ein Drehmoment zum Begrenzen des Diffe renzschlupfs erzeugt, d. h. es wird durch eine im folgenden beschriebene Hydraulikflüssigkeitsausgabeeinrichtung ein Übertragungsdrehmoment erzeugt.

Die Hydraulikflüssigkeitsausgabeeinrichtung verfügt über die ansteigende und abfallende Mitnehmeroberfläche 31, sechs im Rotor 40 ausgebildete Zylinder 41 (siehe Fig. 4) und sechs Kolben 50, die jeweils in einem der Zylinder 41 unterge bracht sind. Jeder Kolben 50 weist einen Dichtring 51 zum Festlegen einer Druckkammer 60 auf. Genauer gesagt, sind die Zylinder 41 als radiale Löcher mit offenen, radial nach außen zeigenden Enden ausgeführt, mit denen sie der Mitneh meroberfläche 31 gegenüberstehen. Die Kolben 50 weisen ku gelförmig gerundete Dachflächen 50a auf, mit denen sie in Kontakt mit der Mitnehmeroberfläche 31 stehen.

Die Hydraulikflüssigkeitsausgabeeinrichtung verfügt weiterhin über eine Ausgabeleitungseinrichtung zum Ausgeben der Hy draulikflüssigkeit aus der Druckkammer 60. Wie am besten aus Fig. 4 erkennbar, verfügt die Ausgabeleitungseinrichtung über sechs radiale Ausgabeleitungen 71 im Rotor 40, die sich von einer jeweiligen Druckkammer 60 zu einer Steuerkammer 70 erstrecken, die die Verbindung zwischen ihnen herstellt. Die Steuerkammer 70 steht ihrerseits mit einer Sammelkammer 90 in Verbindung.

Eine Begrenzungs- oder Durchlaßeinrichtung 100 verfügt über mehrere Durchlässe 118 am Übergang zwischen den Ausgabelei tungen 71 und der Steuerkammer 70, um die Fluidströmung zwi schen diesen Teilen zu begrenzen und dadurch ein Übertra gungsdrehmoment einzustellen, das dazu dient, den Differenz schlupf auf eine Drehzahldifferenz zwischen den Achswellen 15 und 16 hin zu begrenzen.

Jede Druckkammer 60 steht mit einem Kugelrückschlagventil 81 mit einer radialen Leitung 80 in Verbindung, die sich zwi schen der jeweiligen Druckkammer 16 und der Sammelkammer 90 erstreckt, um Verbindung zwischen diesen Teilen herzustel len. Mit Hilfe dieser Kugelrückschlagventile 81 wird Ausgabe von Hydraulikflüssigkeit aus den Druckkammern 60 verhindert, wohingegen Zuführen von Hydraulikflüssigkeit möglich ist. Die Kugelrückschlagventile 81 bilden dadurch eine Einstell leitungseinrichtung zum Einstellen des Drucks in den Druck kammern 60.

Die Sammelkammer 90 und die Steuerkammer 70 sind als mittle re oder konzentrische Öffnung des Rotors 40 ausgebildet, wo bei die konzentrische Öffnung entgegengesetzte Enden auf weist, die abgedichtet durch ein Steuerventil 120 bzw. einen Sammelkammerkolben 91 abgeschlossen sind. Der Sammelkammer kolben 91 ist verschiebbar in der Sammelkammer 90 angeordnet und weist einen Dichtring 92 auf. Der Rotor 40 ist mit ra dialen Entlastungsleitungen 42 versehen, die mit dem Dicht ring 94 zusammenwirken, um ein Entlastungsventil zu bilden, das dazu dient, den Fluiddruck in der Sammelkammer 90 unter einem vorgegebenen Druck zu halten. Der Sammelkammerkolben 91 wird gegen das Steuerventil 120 durch eine Sammelkammer feder 93 vorgespannt, die in Form einer Doppelfederanordnung ausgebildet ist, was dazu dient, den Fluiddruck innerhalb der Sammelkammer 90 über einen vorgegebenen Wert zu halten. Die Sammelkammerfeder 93 ist so angeordnet, daß sie zwischen dem Sammelkammerkolben 91 und einem Federhalter 92 wirkt, der mit dem Rotor 30 verbunden ist.

Die Übertragungsvorrichtung 20 ist mit einer Übertragungs drehmoment-Steuervorrichtung 22 versehen, die dazu dient, die Drehmomentübertragungscharakteristik einzustellen.

Die Übertragungsdrehmoment-Steuervorrichtung 22 verfügt über eine Durchlaßöffnungsänderungseinrichtung 110 zum Ändern der Öffnung der Durchlaßeinrichtung 100, um dadurch die Drehmo mentübertragungscharakteristik der Übertragungsvorrichtung 20 einzustellen.

Die Durchlaßöffnungsänderungseinrichtung 110 verfügt über das Steuerventil 120, das axial beweglich in der Steuerkam mer 70 angeordnet ist und mit den Durchlässen 118 zusammen wirkt, um die Öffnungen in der Durchlaßeinrichtung 100 zu ändern.

Die Durchlaßöffnungsänderungseinrichtung 110 verfügt weiter hin über einen Elektromotor 110, der in einem Differential gehäuse 5 angeordnet ist, über eine Motorwelle 181, die einen mit mit einem Ende der Motorwelle 181 verbundenen Hebel 182 aufweist, der sich mit der Welle dreht, konzentri sche innere und äußere Büchsen 171 bzw. 173, die axial be weglich an der Achswelle 15 angebracht sind, ein Kugellager 172 in der inneren und äußeren Büchse 171 bzw. 173, um diese gegeneinander zu lagern, wobei die äußere Büchse 173 in Kon takt mit dem freien Ende des Hebels 182 gehalten wird, eine Querstange 160, die sich quer durch die Achswelle 15 er streckt und deren entgegengesetzte axiale Enden mit der inneren Büchse 171 verbunden sind und die axial zur Achs welle 15 zusammen mit der inneren Hülse 171 verschiebbar ist, eine Schiebestange 150, die konzentrisch und axial ver schiebbar in der Achswelle 15 angeordnet ist und mit einem axial zentrischen Teil der Querstange 160 in einem Achsbe reich nahe einem Ende verbunden ist, und über das Steuerven til 120, das unter Vorspannung durch eine Feder 122, die zwischen ihm und einem mit dem Rotor 40 verbundenen Halter 124 in Berührung mit der Verschiebestange 150 gehalten wird. Durch die Feder 122 werden das Steuerventil 120 und die Ver schiebestange 150 gemeinsam in einer vorgegebenen Richtung verschoben, um dafür zu sorgen, daß die äußere Hülse 173 in Kontakt mit dem Hebel 182 bleibt. Dadurch wird das Steuer ventil 120 durch den Motor 180 so angetrieben, daß es sich axial relativ zum Rotor 40 bewegt, um dadurch die Öffnung der einstellbaren Durchlaßeinrichtung 100 zu ändern.

Bei diesem Ausführungsbeispiel dient der Drehwinkel θ des Motors 180 dazu, die wirksame Öffnung der einstellbaren Durchlaßeinrichtung 100 festzulegen.

Die Übertragungsdrehmomentsteuereinrichtung 22 verfügt wei terhin über eine Steuerschaltung 200 zum Steuern des Motors 180 in solcher Weise, daß die Übertragungsvorrichtung 20 ein gewünschtes Übertragungsdrehmoment unabhängig von der Dreh zahldifferenz zwischen den Achswellen 15 und 16 übertragen kann.

Die Steuerschaltung 200 verfügt über einen ersten Achsdreh sensor 210 zum Ermitteln der Drehung der Achswelle 15 und zum Erzeugen eines entsprechenden Signals, einen zweiten Achsdrehsensor 220 zum Ermitteln der Drehung der Achswelle 16 und zum Ausgeben eines entsprechenden Signals und über eine Steuereinheit 230, die als Verarbeitungseinheit wirkt. Die Steuereinheit 230 empfängt Signale von den Sensoren 210 und 220 und gibt ein Steuersignal an den Motor 180.

Die Steuereinheit 230 verfügt über einen Sollübertragungs drehmoment-Einstellteil 231 zum Einstellen eines Soll-Über tragungsmoments T_M auf Grundlage der Drehzahldifferenz ΔN, einen Drehzahldifferenzberechnungsteil 232 zum Ausführen arithmetischer Abläufe für die Drehzahldifferenz ΔN auf Grundlage der Signale von den Sensoren 210 und 220, einen Solldurchlaßöffnungs-Berechnungsteil 233 zum Ausführen arithmetischer Abläufe für einen Soll-Durchlaßöffnungskoef fizienten K_θ durch Dividieren des Sollübertragungsdrehmo ments T_M durch das Quadrat ΔN² der ermittelten Drehzahldif ferenz, eine K-θ-Tabelle (Durchlaßöffnungskoeffizienten- Durchlaßöffnung-Korrespondenztabelle) 234 zum Nachschlagen einer Durchlaßöffnung θ entsprechend dem Durchlaßöffnungs koeffizienten K, einen Solldurchlaßöffnungs-Bestimmungsteil 235 zum Bestimmen einer Solldurchlaßöffnung θ_M auf Grundlage des Ist-Durchlaßöffnungskoeffizienten K_θ, wie er durch die arithmetischen Abläufe vom Soll-Durchlaßöffnungskoeffizien ten-Berechnungsteil 233 und der K-θ-Tabelle 234 erhalten wird, und über einen Ausgangsteil 236 zum Zuführen eines Steuersignals zum Motor 180, das dazu in der Lage ist, die Solldurchlaßöffnung θ_M einzustellen.

Die Funktion wird nachfolgend beschrieben.

(A) Erstellen der K-θ-Tabelle

Bei der Übertragungsdrehmomentsteuereinrichtung 22 ändert sich das Übertragungsdrehmoment T proportional zum Quadrat der Drehzahldifferenz ΔN² und der Proportionalitätskoeffi zient zwischen ihnen und der Durchlaßöffnung θ ist Eins.

Der Proportionalitätskoeffizient zwischen dem Übertragungs drehmoment T und dem Quadrat der Drehzahldifferenz ΔN² wird so als Durchlaßöffnungskoeffizient K festgelegt und die Be ziehung zwischen der Durchlaßöffnung θ und den Durchlaßöff nungskoeffizienten K wird durch die K-θ-Tabelle repräsen tiert.

Wenn hierbei, wie in Fig. 5 dargestellt, die Drehzahldiffe renz ΔN 100 U/min ist und das Übertragungsdrehmoment T 55 kg·m ist, wird der Durchlaßöffnungskoeffizient K durch die folgende Berechnung erhalten:

K = (T × 10⁵)/ΔN² = 550

Auf diese Weise wird das Beispiel der K-θ-Tabelle gemäß Fig. 6 erzeugt.

(B) Übertragungsdrehmomentsteuerung

Fig. 8 ist ein Flußdiagramm, das den von der Steuereinheit 230 ausgeführten Ablauf darstellt.

In einem Schritt 300 liest der Drehzahldifferenz-Berech nungsteil 232 Signale N_R und N_L von den Drehsensoren 210 und 220. In einem Schritt 301 führt der Berechnungsteil 232 arithmetische Abläufe für die Drehzahldifferenz ΔN auf Grundlage der Signale N_R und N_L aus. In einem Schritt 302 setzt der Sollübertragungsdrehzahl-Einstellteil 231 ein Sollübertragungsdrehmoment T_M auf Grundlage der Drehzahldif ferenz ΔN und dem Sollübertragungsdrehzahlzusammenhang ein, wie er in Fig. 7 dargestellt ist. In einem Schritt 303 führt der Soll-Durchlaßöffnungskoeffizient-Berechnungsteil 233 arithmetische Abläufe für den Soll-Durchlaßöffnungskoeffi zienten K_θ dadurch aus, daß er das Sollübertragungsdrehmo ment T_M durch das Quadrat ΔN² der ermittelten Drehzahldif ferenz teilt. In einem Schritt 304 wird die K-θ-Tabelle 234 dazu verwendet, eine Solldurchlaßöffnung θ_M nachzuschlagen, die dem Durchlaßöffnungskoeffizienten K entspricht. In einem Schritt 305 bestimmt der Solldurchlaßöffnungs-Bestimmungs teil 235 eine Solldurchlaßöffnung θ_M auf Grundlage des Ist- Durchlaßöffnungskoeffizienten K_θ und der K-θ-Tabelle 234. In einem Schritt 306 erzeugt der Solldurchlaßöffnungs-Bestim mungsteil 235 ein Steuersignal, das dazu in der Lage ist, die Solldurchlaßöffnung θ_M einzustellen, und er gibt dieses Signal an den Motor 180.

(C) Bei Kurvenfahrt eines Fahrzeugs

Bei Kurvenfahrt wird, wie in Fig. 9 dargestellt, die Durch laßöffnung Θ aufeinanderfolgend verkleinert, um die in Fig. 7 dargestellte Soll-Drehzahlübertragungscharakteristik zu erzielen. Dabei wird, wenn die Drehzahldifferenz ΔN kleiner als ein vorgegebener Wert ist, die Durchlaßöffnung θ voll geschlossen gehalten, um dafür zu sorgen, daß das übertrage ne Drehmoment T stark zunimmt, um dadurch den Differenz schlupf zu begrenzen und dafür zu sorgen, daß das Fahrzeug mit gutem Ansprechverhalten nach innen zieht.

Eine eine Drehzahldifferenz berücksichtigende steuerbare Drehmomentübertragungseinrichtung muß im allgemeinen ein gu tes Ansprechverhalten aufweisen, da zunächst eine Drehzahl differenz auftritt und danach das übertragene Drehmoment einzustellen ist.

Wenn die Drehzahldifferenz ΔN über einen vorgegebenen Wert zunimmt, wird, wie in Fig. 7 dargestellt, das übertragene Drehmoment T unabhängig von Änderungen der Drehzahldifferenz ΔN im wesentlichen auf einem konstanten Wert gehalten, wo durch es ermöglicht wird, andernfalls mögliches Wegdrehen des Fahrzeugs aufgrund eines starken Anstiegs des übertrage nen Drehmoments zu vermeiden.

Aus dem Vorangehenden ist ersichtlich, daß die erfindungsge mäße, eine Drehzahldifferenz berücksichtigende steuerbare Drehmoment-Übertragungsvorrichtung eine neue und verbesserte Übertragungsdrehmomentsteuervorrichtung aufweist und nicht nur verbesserte Kurvenfahrtfähigkeit, sondern auch Stabili tät aufweist.

Weiterhin ist ersichtlich, daß die Übertragungsdrehmoment steuervorrichtung 22 es ermöglicht, eine Steuerung zu erzie len, bei der die Differenz der Drehzahlen des linken und rechten Rades unverändert in der Nähe eines konstanten Wer tes gehalten wird, der aus der Differenz der Radien der Drehkreise für das innere bzw. äußere Rad bei der Kurven fahrt sowie aus der Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt wird, um dadurch zu verhindern, daß das innere Rad bei der Kurven fahrt durchdreht.

Weiterhin ist ersichtlich, daß die erfindungsgemäße Übertra gungsdrehmomentsteuervorrichtung so ausgebildet ist, daß sie eine unabhängige Steuerung für das übertragene Drehmoment dadurch ermöglicht, daß eine Solldurchlaßöffnung auf Grund lage eines Ist-Durchlaßöffnungskoeffizienten erhalten wird, der seinerseits aus arithmetischen Abläufen auf Grundlage eines Sollübertragungsdrehmoments und einer Ist-Drehzahl differenz erhalten wird, wobei eine vorgegebene Durchlaßöff nungskoeffizienten-Durchlaßöffnung-Korrespondenztabelle ver wendet wird, wodurch es möglich wird, das übertragene Dreh moment unabhängig von einer Änderung der Drehzahldifferenz konstant zu halten, oder eine Drehzahldifferenz unverändert dadurch beizubehalten, daß das übertragene Drehmoment erhal ten wird. Das heißt, daß der Freiheitsgrad beim Steuern der Drehmomentübertragungscharakteristik einer steuerbaren Dreh moment-Übertragungsvorrichtung erhöht wird.

Im vorangehenden wurde die Erfindung in Anwendung auf Schlupfbegrenzung beschrieben, d. h. in der Funktion als Schlupfbegrenzungsvorrichtung, jedoch kann die Vorrichtung z. B. auch dazu verwendet werden, die Antriebskräfte für die Räder bei einem Fahrzeug mit Vierradantrieb einzustellen.

Claims

1. Steuerbare Übertragungsvorrichtung mit:

- einem ersten drehbaren Teil (a; 15);
- einem zweiten drehbaren Teil (b; 16), das sich relativ zum ersten drehbaren Teil (a; 15) drehen kann;
- einer Hydraulikflüssigkeits-Ausgabeeinrichtung (31, 41, 50) (Fig. 4), die auf eine Drehzahldifferenz zwischen den beiden drehbaren Teilen anspricht, um eine Menge an Hydraulikflüssigkeit aus zugeben, die der Drehzahldifferenz proportional ist;
- einer Durchlaßeinrichtung (100) zum Begrenzen der Ausgabe von Hydraulikflüssigkeit durch die Hydraulikflüssigkeits ausgabeeinrichtung, um dadurch das Drehmoment einzustellen, das zwischen den beiden drehbaren Teilen wirkt;
- einer Durchlaßöffnungsänderungseinrichtung (f; 110) (Fig. 2) zum Ändern der Durchlaßöffnung (118) der Durchlaßeinrichtung (100), wenn sie betätigt wird;
- einer Stelleinrichtung (180) zum Betätigen der Durchlaßöffnungsänderungseinrichtung (f; 110);
- einer Sollübertragungsdrehmoment-Einstelleinrichtung (231) zum Einstellen eines Sollübertragungsdrehmoments, das zwischen den beiden drehbaren Teilen (15, 16) übertragen werden soll;
- einer Drehzahldifferenzermittlungseinrichtung (232) zum Ermitteln der Drehzahldifferenz zwischen den beiden drehbaren Teilen (15, 16) und
- einer Ausgabeeinrichtung (236) zum Erzeugen eines Steuersignals an die Stelleinrichtung (180), das dazu in der Lage ist, die Solldurchlaßöffnung einzustellen;
gekennzeichnet durch
- eine Ist-Durchlaßöffnungskoeffizienten-Berechnungsein richtung (233) zum Ausführen arithmetischer Abläufe für einen Soll-Durchlaßöffnungskoeffizienten durch Teilen des Sollübertragungsdrehmoments durch das Quadrat der Drehzahl differenz, wie sie von der Drehzahldifferenzermittlungsein richtung (232) festgestellt wird;
- eine Tabelleneinrichtung (234) zum Nachschlagen einer Durchlaßöffnung abhängig vom zugehörigen Durchlaßöffnungs koeffizienten;
- eine Solldurchlaßöffnungs-Bestimmungseinrichtung (235) zum Bestimmen einer Solldurchlaßöffnung auf Grundlage des Ist-Durchlaßöffnungskoeffizienten, wie er durch die arithme tischen Abläufe von der Ist-Durchlaßöffnungskoeffizienten- Berechnungseinrichtung (233) mit Hilfe der Tabelleneinrichtung (234) er halten wird.

2. Steuerbare Übertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß

- eine erste Ermittlungseinrichtung (210) zum Ermitteln der Drehzahl des ersten drehbaren Teils (a; 15) und zum Ausgeben eines ersten zugehörigen Drehzahlsignals vorhanden ist;
- eine zweite Ermittlungseinrichtung (210) zum Ermitteln der Drehzahl des zweiten drehbaren Teils (b; 16) und zum Ausgeben eines zugehörigen Drehzahlermittlungssignals vorhanden ist;
- eine Drehzahldifferenzberechnungseinrichtung (232) zum Ausführen arithmetischer Abläufe für die Drehzahldifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten drehbaren Teil auf das erste und zweite Drehzahlermittlungssignal vorhanden ist;
- die Soll-Übertragungsdrehmoment-Einstelleinrichtung (231) das Sollübertragungsdrehmoment auf Grundlage der Drehzahldifferenz einstellt, wie sie durch die arithmetischen Abläufe von der Drehzahldifferenzberechnungseinrichtung (232) erhalten wird; und
- die Ist-Durchlaßöffnungskoeffizient-Berechnungseinrichtung (233) die arithmetischen Abläufe für die Istdurchlaßöffnung auf Grundlage des Soll-Übertragungsdrehmoments, wie es von der Soll-Übertragungsdrehmoment-Einstelleinrichtung (231) eingestellt wird, und mit Hilfe der Drehzahldifferenz, wie sie durch die arithmetischen Abläufe von der Drehzahldifferenzberechnungseinrichtung (232) erhalten wird, ausführt.

3. Steuerbare Übertragungsvorrichtung nach Anspruch 2, da durch gekennzeichnet, daß die von der Ist-Durchlaßöffnungs koeffizienten-Berechnungseinrichtung (233) ausgeführten arithmetischen Abläufe zum Erhalten des Ist-Durchlaßöff nungskoeffizienten darin bestehen, daß das von der Sollüber tragungsdrehmoment-Einstelleinrichtung (231) eingestellte Soll übertragungsdrehmoment durch das Quadrat der Drehzahldiffe renz geteilt wird, wie es durch die von der Drehzahldiffe renzberechnungseinrichtung (232) ausgeführten arithmetischen Ab läufe erhalten wird.

4. Steuerbare Übertragungsvorrichtung nach einem der An sprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlaß öffnungsänderungseinrichtung (110) einen Elektromotor (180) auf weist, der so angesteuert wird, daß er sich auf das Durch laßöffnungssteuersignal von der Ausgabeeinrichtung (236) hin dreht, wobei die Durchlaßöffnung (118) proportional zur Rotation des Motors verändert wird.

5. Steuerbare Übertragungseinrichtung nach Anspruch 4, da durch gekennzeichnet, daß die Durchlaßöffnungsänderungsein richtung (110) folgende Funktionsteile aufweist:

- ein Steuerventil (120), das axial verschiebbar ist, um die Öffnung der Durchlaßeinrichtung (100) zu ändern;
- eine innere Büchse (171) und eine äußere Büchse (173), die konzentrisch zueinander am ersten drehbaren Teil (15) angebracht sind;
- ein Lager (172), das zwischen der inneren und der äußeren Büchse angebracht ist, um diese gegeneinander zu lagern;
- eine Querstange (160), die sich quer durch das erste dreh bare Teil erstreckt und deren entgegengesetzte axiale Enden mit der inneren Büchse verbunden sind; und
- einen Hebel (182), der wirkungsmäßig mit dem Motor (180) und der äußeren Büchse (173) verbunden ist, um die Drehung des Motors (180) in eine axiale Bewegung der äußeren Büchse umzu setzen.