WO2018046076A1

WO2018046076A1 - System zur hydraulischen ansteuerung einer achsan-triebseinheit eines kraftfahrzeugs sowie hydraulisches steuerventil und verfahren zu deren ansteuerung

Info

Publication number: WO2018046076A1
Application number: PCT/EP2016/070996
Authority: WO
Inventors: Andreas Langhanki; Volker-René RUITERS; Khac Anh PHAN; Markus WIEGANDT
Original assignee: Gkn Automotive Ltd.
Priority date: 2016-09-06
Filing date: 2016-09-06
Publication date: 2018-03-15

Abstract

Um bei einem System zur hydraulischen Ansteuerung einer insbesondere kupplungsgesteuerten, differentiallosen Achsantriebseinheit zwei individuell anzusteuernden Kupplungen und einem Verfahren zur hydraulischen Ansteuerung einer solchen Achsantriebseinheit eine Verringerung der Komplexität und des Bauteilbedarfs für die elektrische und hydraulische Systemarchitektur zu erreichen, ist vorgesehen, dass beide Kupplungen über ein Drucksteuerventil angesteuert werden. Ein Drucksteuerventil, das eine derartige Ansteuerung in Kombination mit einer drehzahlgeregelten Motor-Hydraulikpumpeneinheit eine derartige Ansteuerung über nur ein Drucksteuerventil ermöglicht, ist ebenfalls Gegenstand der Erfindung.

Description

SYSTEM ZUR HYDRAULISCHEN ANSTEUERUNG EINER ACHSANTRIEBSEINHEIT EINES KRAFTFAHRZEUGS SOWIE HYDRAULISCHES STEUERVENTIL UND VERFAHREN ZU DEREN ANSTEUERUNG

Die Erfindung betrifft ein System zur Ansteuerung einer bevorzugt differentiallosen, kupplungsgesteuerten Achsantriebseinheit eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftwagens, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Hydraulikdrucksteuerventil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 9 und ein Verfahren zur Steuerung einer solchen Achsantriebseinheit. Die Erfindung betrifft außerdem ein Computerprogrammprodukt, das eine elektronische Steuereinheit zur Steuerung einer derartigen Achsantriebseinheit dazu veranlasst, die Achsantriebseinheit nach dem erfindungsgemäßen Verfahren anzusteuern, sowie die Steuereinheit selbst. Die Erfindung betrifft außerdem eine als kupplungsgesteuerte, differentiallose, bevorzugt als Querausgleichseinheit ausgebildete Achsantriebseinheit mit einem derartigen System und oder mit einem derartigen Drucksteuerventil.

Differentiallose Achsantriebseinheiten, Drucksteuerventile sowie Systeme und Verfahren zu deren Betrieb sind zum Beispiel aus der EP 2 1 16 41 1 A1 oder der DE 40 39 391 A1 bekannt. Hierbei werden jeweils zwei separat ansteuerbare Steuerventile dazu verwendet, die erste bzw. zweite Kupplung gezielt mit einem bestimmten Steuerdruck anzusteuern, um das von der jeweiligen Kupplung auf das zugeordnete Antriebsrad übertragbare Kupplungsmoment fahrzustandsabhängig zu beeinflussen. Diese Ausgestaltungen ermöglichen es, das rechte und linke Antriebsrad mit unterschiedlichen Drehmomenten zu beaufschlagen und in annähernd jeder denkbaren Fahrsituation die gewünschte Leistungs- bzw. Momentenverteilung auf die beiden Antriebsräder einer Achse einzustellen sowie in kritischen Fahrsituation ge- zielt korrigierend einzugreifen. Außerdem können die sich in Kurvenfahrten ergebenden unterschiedlichen Abrollwege des kurveninneren und kurvenäußeren Rades über die gezielte Einstellung des Kupplungsschlupfes ausgeglichen werden.

Nachteilig an den vorstehend genannten Systemen und Verfahren ist deren Komplexität. Sie erfordern komplexe und potentiell störungsanfällige Hard- und Software sowie eine Vielzahl von aufwendig herzustellenden und kostenintensiven Einzelkomponenten wie etwa ein elektromagnetisches Drucksteuerventil pro Kupplung sowie die zu deren Ansteuerung notwendige hydraulische und elektronische Systemarchitektur.

Weiter sind Systeme und Verfahren zur Ansteuerung einer differentiallosen, kupplungsgesteuerten Ausgleichseinheit eines Kraftfahrzeugs bekannt oder in der Entwicklung, bei denen die beiden Kupplungsseiten stets in jeweils gleicher Höhe mit der für das jeweilige Kupplungsmoment verantwortlichen Stellgröße beaufschlagt werden. Derartige Systeme weisen zwar eine erhebliche Vereinfachung der hydraulischen und elektrischen Systemarchitektur auf, haben jedoch den Nachteil, dass dem einen Antriebsrad nicht mehr ein übertragbares Antriebsmoment zugewiesen werden kann, das sich von dem dem anderen Antriebsrad zugewiesenen übertragbaren Antriebsmoment beliebig unterscheidet. Mit derartigen Systemen, die in der internationalen Patentanmeldung WO 2015/090392 A1 oder der deutschen Offenlegungsschrift DE 40 21 747 A1 beschrieben sind, wird daher ein wesentlicher Vorteil aufgegeben, den differentiallose, kupplungsgesteuerte Achsantriebseinheiten mit individuell ansteuerbaren Kupplungen grundsätzlich bieten.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein System zur hydraulischen Ansteuerung einer derartigen Achsantriebseinheit und ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Achsantriebseinheit sowie eine Achsantriebseinheit, insbesondere eine differentiallose, kupplungsgesteuerte (Quer- oder Längs-) Ausgleichseinheit, anzugeben, die in ihrer Komplexität gegenüber den bekannten Systemen und Verfahren mit individuell ansteuerbaren Seitenwellenkupplungen reduziert sind und trotzdem eine individuelle Ansteuerung beider Seitenwel- lenkupplungen mit unterschiedlichen Drehmomenten bzw. seitenindividuellem Schlupf ermöglicht. Dabei wird insbesondere ein Antriebskonzept mit zuschaltbarem Allradantrieb ins Auge gefasst, wobei die Achsantriebseinheit bevorzugt Teil einer zuschaltbaren Sekundärachse (Add-On Achse) sein kann. Die bisher verwendeten komplexen Systeme und Verfahren sollen durch Reduzierung insbesondere des Hardwareaufwands vereinfacht werden.

Diese Aufgabe wird bezüglich des Systems zur hydraulischen Ansteuerung einer Achsantriebseinheit dadurch gelöst, dass bei einer Achsantriebseinheit, bei der

- ein Eingangsglied;

- ein erstes Ausgangsglied, das über eine erste hydraulisch aktuierte Kupplung mit dem Eingangsglied gekoppelt werden kann, um ein Antriebsmoment auf ein erstes Antriebsrad zu übertragen, und

- ein zweites Ausgangsglied, das über eine zweite hydraulisch aktuierte Kupplung mit dem Eingangsglied gekoppelt werden kann, um ein Antriebsmoment auf ein zweites Antriebsrad zu übertragen,

vorgesehen ist und bei der bei über die Achsantriebseinheit stattfindender Leistungsübertragung wenigstens einer der beiden Kupplungen ein Kupplungssteuerdruck zugeleitet ist,

ein Drucksteuerventil vorgesehen ist, über das sowohl der ersten Kupplung ein erster Kupplungssteuerdruck als auch der zweiten Kupplung ein zweiter Kupplungssteuerdruck zugeleitet ist.

Hinsichtlich des Verfahrens zur hydraulischen Ansteuerung der vorstehend beschriebenen Achsantriebseinheit ist vorgesehen, dass bei leistungsüber- tragender Achsantriebseinheit die in einem Fahrzustand höher druckbeaufschlagte Kupplung über das Drucksteuerventil mit einem von einem Systemdruckerzeuger erzeugten Systemsteuerdruck beaufschlagt wird, während die in dem Fahrzustand niedriger druckbeaufschlagte Kupplung über das Druck- Steuerventil mit einem gegenüber dem Systemsteuerdruck verringerten Kupplungssteuerdruck beaufschlagt wird.

Hinsichtlich des Drucksteuerventils ist vorgesehen, dass dieses aufweist

- einen Druckeinlass, über den das Drucksteuerventil mit einem Systemsteuerdruck beaufschlagbar ist,

- einen ersten Druckauslass, über den mittels des Drucksteuerventils einem bevorzugt ersten hydraulischen Verbraucher, insbesondere einem ersten hydraulischen Kupplungsaktuator einer ersten Kupplung, ein erster Steuerdruck zugeführt werden kann,

- einen zweiten Druckauslass, über den mittels des Drucksteuerventils einem bevorzugt zweiten hydraulischen Verbraucher, insbesondere einem zweiten hydraulischen Kupplungsaktuator einer zweiten Kupplung, ein zweiter Steuerdruck zugeführt werden kann,

- ein relativ zu dem Druckeinlass sowie relativ zu dem ersten Druckauslass und dem zweiten Druckauslass zwischen einer Neutralstellung und wenigstens einer sich von der Neutralstellung unterscheidenden Steuerstellung hin und her bewegliches Steuerglied mit wenigstens einer Steuerkante, wobei in einer Neutralstellung des Steuerglieds sowohl der Druckeinlass und der erste Druckauslass als auch der Druckeinlass und der zweite Druckauslass ungedrosselt miteinander hydraulisch verbunden sind, und wobei in der Steuerstellung die wenigstens eine Steuerkante die hydraulische Verbindung zwischen dem Druckeinlass und einem der beiden Druckauslässe drosselt oder unterbricht, während in dieser Steuerstellung die Verbindung zwischen dem Druckeinlass und dem anderen Druckauslass ungedrosselt bleibt.

Der Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, dass ein von einem Hydraulikdruckerzeuger erzeugter Systemdruck, der das maximal zur Kupplungsansteuerung zur Verfügung stehende Druckniveau liefert, weitgehend unverändert zur Ansteuerung der höher druckbeaufschlagten Kupplung als Kupplungssteuerdruck zugeleitet werden kann, während der Systemdruck nur für die niedriger druckbeaufschlagte Kupplung auf ein niedrigeres Kupplungssteuerdruckniveau heruntergeregelt werden muss. Um den Druck auch bei der höher druckbeaufschlagten Kupplung zu variieren, reicht eine Änderung des Systemdruckniveaus aus. So kann beispielsweise die Verringerung bzw. Erhöhung des Kupplungssteuerdrucks der höher druckbeaufschlagten Kupplung durch eine Verringerung bzw. Erhöhung des Systemsteuerdrucks erfolgen, während gleichzeitig der Kupplungssteuerdruck der niedriger druckbeaufschlagten Kupplung durch eine Verringerung bzw. Erhöhung der mittels des Drucksteuerventils erzielten Drosselwirkung beispielsweise konstant gehalten werden kann.

Demnach ist vorgesehen, dass bei Beaufschlagung der ersten Kupplung und der zweiten Kupplung mit unterschiedlichen Kupplungssteuerdrücken über dasselbe Drucksteuerventil der ersten Kupplung oder der zweiten Kupplung ein von einem Hydraulikdruckerzeuger erzeugter hydraulischer Systemsteuerdruck als Kupplungssteuerdruck zugeleitet ist und der jeweils anderen Kupplung über dasselbe Drucksteuerventil ein gegenüber dem Systemsteuerdruck verringerter Kupplungssteuerdruck zugleitet ist. Gleichzeitig gewährleistet das Drucksteuerventil eine Neutralstellung, in der der Systemsteuerdruck beiden Kupplungen in gleicher Höhe zugleitet wird. Über ein und dasselbe Drucksteuerventil, insbesondere durch Verstellen eines einzelnen Steuerglieds eines einzigen Drucksteuerventils, kann somit Einfluss darauf genommen werden, ob nur eine oder beide Kupplungen mit dem höheren Systemsteuerdruck beaufschlagt werden und in welchem Maß der Kupplungssteuerdruck, der der gegebenenfalls niedriger druckbeaufschlagten Kupplung zugeleitet ist, gegenüber dem Systemsteuerdruck heruntergeregelt wird.

Zur Veränderung (Erhöhung oder Verringerung) des Systemsteuerdrucks ist ein regelbarer Hydraulikdruckerzeuger vorgesehen, der zur Veränderung des Systemsteuerdrucks gezielt angesteuert werden kann. Als Hydraulikdruckerzeuger ist bevorzugt eine geregelte Motor-Hydraulikpumpeneinheit vorgesehen, über deren Drehzahländerung eine gezielte Systemdruckänderung erfolgt. Demnach ist das System bevorzugt derart eingerichtet, dass eine Veränderung des Kupplungssteuerdrucks der in einem Fahrzustand höher druckbeaufschlagten Kupplung über eine Änderung des Systemsteuerdrucks erfolgt, während die Veränderung des Kupplungssteuerdrucks der niedriger druckbeaufschlagten Kupplung über das Drucksteuerventil erfolgt.

Es kommt demnach nur ein Druckregelventil mit nur einem Steuerglied zur Ansteuerung beider Kupplungen zum Einsatz. Über die Verstellung des einen Steuerglieds in Kombination mit der Regelung des System Steuerdrucks über den Hydraulikdruckerzeuger können beide Kupplungen individuell angesteuert werden.

Das vorstehend beschriebene System bzw. das vorstehend beschriebene Verfahren vereinfacht so die aus dem Stand der Technik bekannten Systeme, bei denen für jede Kupplung je ein Drucksteuerventil zum Einsatz kommt, in dem nur ein Drucksteuerventil für beide Kupplungen verwendet werden muss. Unter Beibehaltung der vollen Funktionalität kann ein Drucksteuerventil einschließlich der hierfür erforderlichen hydraulischen und elektrischen Systemarchitektur bzw. Hardware und des hierfür erforderlichen Bauraums entfallen. Auch muss die zu entwickelnde Steuersoftware nicht mehr die individuelle Ansteuerung von zwei einzeln anzusteuernden Drucksteuerventilen gewährleisten, so dass der Applikationsaufwand sowie der Aufwand für die zu verwendende Steuerhardware verringert ist.

Das Drucksteuerventil ist dabei bevorzugt derart eingerichtet, dass das eine Steuerglied des Drucksteuerventils sowohl eine erste Steuerstellung einzunehmen vermag, in der der erste Druckauslass in ungedrosselter hydraulischer Verbindung mit dem Druckeinlass steht während die hydraulische Verbindung zwischen dem zweiten Druckauslass und dem Druckeinlass über wenigstens eine Steuerkante gedrosselt oder unterbrochen ist, als auch eine zweite Steuerstellung einzunehmen vermag, in der der zweite Druckauslass in ungedrosselter hydraulischer Verbindung mit dem Druckeinlass steht, während die hydraulische Verbindung zwischen dem ersten Druckauslass und dem Druckeinlass über wenigstens eine Steuerkante gedrosselt oder unterbrochen ist. An dieser Stelle sei angemerkt, dass natürlich auch der Kupplungssteuerdruck der höher druckbeaufschlagten Kupplung aufgrund von unvermeidbaren Leitungs- oder Strömungsverlusten gegenüber dem am Druckeinlass anliegenden Systemsteuerdruck p_s geringfügig vermindert sein kann. Gleichwohl soll ein nicht durch einen Steuereingriff gezielt herbeigeführter Druckverlust, sondern ein durch die baulichen und physikalischen Gegebenheiten unvermeidbar eintretender Druckverlust vernachlässigt werden, so dass auch bei einem zwischen zwei hydraulisch verbundenen Punkten vorkommenden Druckabfall, der nicht durch einen Steuereingriff gezielt herbeigeführt ist (etwa ein zwischen dem Druckeinlass und einem der Druckauslässe des Drucksteuerventils infolge von Strömungsverlusten unvermeidbar zustande kommender Druckabfall), die Verbindung zwischen diesen beiden Punkten als ungedrosselte hydraulische Verbindung verstanden werden.

Um insbesondere in dem Fall, dass infolge eines geänderten Fahrzustandes oder infolge eines aus sonstigen Gründen erfolgenden Regeleingriffs die zuvor höher druckbeaufschlagte Kupplung zur niedriger druckbeaufschlagten wird, hinsichtlich der höher druckbeaufschlagten Kupplung also ein Seitenwechsel stattfindet, einen auch nur kurzzeitigen Kupplungssteuerdruckabfall an beiden Kupplung zu vermeiden, ist das Drucksteuerventil derart eingerichtet, dass beim Übergang des Steuergliedes aus der ersten Steuerstellung in die zweite Steuerstellung oder aus der zweiten Steuerstellung in die erste Steuerstellung ein Zustand, bei dem die hydraulische Verbindung beider Druckauslässe zu dem Druckeinlass gedrosselt oder unterbrochen ist, nicht auftritt.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass die wenigstens eine Steuerkante von einer Erweiterung oder Vertiefung in dem gegenüber einem Drucksteuerventilgehäuse beweglich gelagerten Steuerglied gebildet ist. Um eine gute Regelbarkeit des bevorzugt als elektromagnetisch aktuierten Druckregelventils zu gewährleisten, ist vorgesehen, dass das Steuerglied derart ausgestaltet ist, dass es in der Neutralstellung und bei Beaufschlagung des Drucksteuerventils mit Systemsteuerdruck symmetrisch druckbelastet ist. Das Drucksteuerventil ist bevorzugt elektromagnetisch angesteuert, so dass die Verstellung des Steuerglieds elektromagnetisch und bevorzugt auch stromgesteuert erfolgen kann.

Ebenfalls zur Erfindung gehörig werden die Achsantriebseinheit an sich sowie eine elektronische Steuereinheit (ECU), in deren Programmspeicher ein Computerprogrammprodukt gespeichert ist, das zur Ausführung des vor- und nachstehend erläuterten Verfahrens eingerichtet ist, sowie das Computerprogrammprodukt selbst angesehen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen.

In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine als kupplungsgesteuerte, differentiallose Querausgleichseinheit ausgeführte Achsantriebseinheit nach dem Stand der Technik in schematischer Darstellung,

Fig. 2 eine als kupplungsgesteuerte, differentiallose Querausgleichseinheit ausgeführte Achsantriebseinheit mit einem einzigen Drucksteuerventil, über das sich sowohl eine erste Kupplung der Achsantriebseinheit als auch eine zweite Kupplung der Achsantriebseinheit individuell mit Hydraulikdruck beaufschlagen lassen,

Fig. 3a-3e ein Drucksteuerventil in einer ersten Ausführungsform in verschiedenen, die Funktion des Drucksteuerventils verdeutlichenden Stellungen,

Fig. 4a-c ein Drucksteuerventil in einer zweiten Ausführungsform in verschiedenen, die Funktion des Drucksteuerventils verdeutlichenden Stellungen,

Fig. 5 exemplarisch ein in einer Neutralstellung befindliches Drucksteuerventil in einer dritten Ausführungsform. In Figur 1 ist eine aus dem Stand der Technik bekannte Achsantriebseinheit 1 zusammen mit einem System zu deren hydraulischen Ansteuerung in einer schematischen Ansicht gezeigt. Die in den Figuren bestimmten Bezugszeichen zugeordneten Buchstaben„L" und„R" stehen für das jeweils linke („L") oder rechte („R") Bauteil des in Teilen symmetrischen Grundaufbaus.

Die Antriebsleistung des Fahrzeugantriebs wird über ein Eingangsglied 2, typischerweise eine Kardanwelle, und ein damit verbundenes Antriebsrad 3 auf ein Tellerrad 4 weitergeleitet und von dort auf einen linken bzw. rechten Antriebslamellenträger 5 übertragen, dem jeweils axial verschieblich angeordnete Antriebslamellen 7 drehfest zugeordnet sind. Diese Antriebslamellen 7 wirken mit linken bzw. rechten Abtriebslamellen 7 zusammen, die wiederum mit einem linken bzw. rechten Ausgangs- bzw. Abtriebsglied 8 drehfest zusammenwirken und auf einem linken bzw. rechten Abtriebslamellenträger 9 axial verschieblich aber drehfest angeordnet sind. Die so gebildete linke bzw. rechte Kupplungseinheit 10L bzw. 10R stellt eine grundsätzlich bekannte Lamellenkupplung dar.

Sowohl der rechten Kupplungseinheit als auch der linken Kupplungseinheit ist als Kupplungsbetätigungseinrichtung jeweils ein bevorzugt hydraulisch zu betätigender Kupplungsaktuator 1 1 zugeordnet. Über die Kupplungsaktua- toren 1 1 werden die Kupplungseinheiten 10R, 10L mit gleichem oder unterschiedlichem Kupplungssteuerdruck p_R bzw. p_L angesteuert. Über eine Änderung des der jeweiligen Kupplung zugeleiteten Kupplungssteuerdrucks wird für jede der Kupplungen die Andrückkraft, mit der die Ab- bzw. Antriebslamellen aneinandergedrückt werden, beeinflusst, so dass sich das von den Kupplungen übertragene Antriebsmoment bzw. deren Kraftschlusspotential durch die Höhe des jeweiligen Kupplungssteuerdrucks gezielt und individuell einstellen lässt.

In den Figuren ist der drehfest mit dem Eingangsglied 2 gekoppelte Antriebslamellenträger 5 als Außenlamellenträger und der drehfest mit den Antriebs- rädern gekoppelte Abtriebslamellenträger 9 als Innenlamellenträger ausgeführt. Diese Ausgestaltung kann selbstverständlich auch umgekehrt werden.

In Figur 1 ist ein System zum Betreiben und Ansteuern der linken bzw. rechten Kupplungseinheit gezeigt, bei dem die linke bzw. rechte der beiden Kupplungen 1 0 fahrzustandsunabhängig individuell mit einem unterschiedlichen Kupplungssteuerdruck angesteuert werden kann. In Figur 1 bildet beispielhaft die rechte Kupplung 1 0R die „erste Kupplung" im Sinne der Erfindung und die linke Kupplung 1 0L die „zweite Kupplung" im Sinne der Erfindung. Diese Anordnung ist beispielhaft und kann selbstverständlich auch umgekehrt werden.

Die Möglichkeit der gezielten Ansteuerung der Kupplungen kann, wie in Figur 1 beispielhaft gezeigt, dadurch gewährleistet sein, dass eine elektronische Steuereinheit 1 3 die im System vorliegenden Drücke PR und pi_ erfasst und basierend auf hinterlegten Kennfeldern und unter Berücksichtigung von Fahrzustandsdaten (Radgeschwindigkeiten, Beschleunigungskräften, Fahrzeugneigung, Geschwindigkeit, Lenkwinkel, etc.) die linke bzw. rechte Kupplung mit dem im jeweiligen Fahrzustand erforderlichen Kupplungssteuerdruck individuell ansteuert. Der Systemsteuerdruck p_s wird von einem Druckerzeuger 1 2 zur Verfügung gestellt, der in den in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispielen von einer elektromotorisch angetriebenen drehzahl- und/oder druckgeregelten Motor-Hydraulikpumpeneinheit gebildet ist. Eine derartige Hydraulikpumpe kann alternativ zu einem elektromotorischen Antrieb auch über Antriebsstrangkomponenten des Fahrzeugs in mechanischer Wirkverbindung stehen und von diesen geschleppt werden. Eine Ansteuerung über einen gesonderten elektromotorischen Antrieb, der von den sonstigen Antriebsstrangkomponenten des Antriebsstrangs unabhängig betrieben werden kann, hat allerdings den Vorteil, dass selbst bei stehendem Fahrzeug schon ein hoher Systemsteuerdruck p_s erzeugt werden kann, so dass das System auch in Anfahrsituationen oder bei sehr langsamer, die Achsantriebseinheit aber stark beanspruchender Geländefahrt ein hohes Kraftschlusspotential an den Kupplungen gewährleisten kann. Die vorstehenden Erläuterungen zu Figur 1 sind auf Figur 2 übertragbar, soweit nicht durch die Zeichnungen oder die nachfolgende Beschreibung Unterschiede ersichtlich werden. Nachfolgend wird auf die für die Erfindung relevanten Unterschiede des in Figur 2 gezeigten Ausführungsbeispiels gegenüber dem in Figur 1 dargestellten vorbekannten System eingegangen.

Während das in Figur 1 gezeigte System über ein Kupplungsdrucksteuerventil 14 für jede Kupplung verfügt, kommt bei dem System nach Figur 2 lediglich ein einziges Kupplungsdrucksteuerventil 14 zu Einsatz, über das der von dem Hydraulikdruckerzeuger 1 2 erzeugte Systemsteuerdruck p_s auf beide Kupplungsdruckleitungen 1 7R und 1 7L verteilt wird.

Der Systemsteuerdruck wird über das eine gezeigte Drucksteuerventil 14 entweder beiden Kupplungsdruckleitungen 1 7R und 1 7L jeweils in gleicher Höhe zugeleitet (pi_ = ps = PR), oder aber das Drucksteuerventil drosselt den am Drucksteuerventil ankommenden Systemsteuerdruck p_s einseitig, also lediglich für eine der beiden Kupplungen 1 0R oder 1 0L, und leitet den Systemsteuerdruck p_s ungedrosselt der jeweils anderen Kupplung zu (PL < PS = PR oder p_L = ps > PR)- Die jeweils höher druckbeaufschlagte Kupp^¬ lung bzw. deren Kupplungsaktuator 1 1 wird also mit dem Systemsteuerdruck Ps beaufschlagt (der Kupplungssteuerdruck der höher druckbeaufschlagten Kupplung entspricht dem Systemsteuerdruck), die jeweils niedriger druckbeaufschlagte Kupplung bzw. deren Kupplungsaktuator 1 1 wird mit einem mittels des Drucksteuerventils 14, genauer durch Verstellen eines im Drucksteuerventil vorgesehenen Steuerglieds (20), gegenüber dem Systemsteuerdruck verminderten Kupplungssteuerdruck beaufschlagt.

Um den Kupplungssteuerdruck an der höher druckbeaufschlagten Kupplung zu reduzieren, kann der Systemsteuerdruck p_s durch eine gezielte Absenkung der Förderleistung der Hydraulikpumpe 1 2 reduziert werden, wobei einem gleichzeitigen Abfall des Kupplungssteuerdrucks an der niedriger druckbeaufschlagten Kupplung durch Reduzierung der Drosselwirkung des Drucksteuerventils für diese Kupplung entgegengewirkt werden kann. Mit den Kupplungsdruckleitungen in Verbindung stehende hydraulische Blenden 1 6 tragen als Druckablassblenden zu einer besseren Regelbarkeit des Systems bei. Die Blenden 1 6 sind dabei derart bemessen, dass sich der den Kupplungsdruckleitungen 1 7 zugeführte Kupplungssteuerdruck zwecks dessen Reduzierung zügig über die Blende abbauen kann, gleichzeitig sind die Blenden 1 6 so auf die Förderleistung der Hydraulikpumpe 1 2 abgestimmt, dass sich der erforderliche Systemsteuerdruck p_s zügig aufzubauen vermag.

Neben der schon zu Figur 1 beschriebenen Möglichkeit, die Kupplungen durch Erfassen des Systemdrucks ps bzw. des linken und rechten Kupplungsdrucks p_L bzw. p_R ZU steuern, verdeutlicht Figur 2 die Möglichkeit der stromgeregelten Ansteuerung der Kupplungen, die aufgrund des geringeren Aufwands für Sensorik und allgemeinen Systemaufwand bevorzugt ist. Dabei erfolgt die stromgeregelte Ansteuerung der Motor-Mögliche Ausgestaltungen des in Figur 2 gezeigten Drucksteuerventils, anhand derer die Funktion des Drucksteuerventils im Detail erläutert werden, sind den Figuren 3 bis 5 zu entnehmen.

Das elektromagnetisch angesteuerte und bevorzugt stromgesteuerte Drucksteuerventil 14 gemäß Figur 3 verfügt über einen Druckeinlass 1 8 für den Systemsteuerdruck p_s sowie über zwei Druckauslässe 1 9R und 19L für die Kupplungssteuerdrücke p_R und p_L. Ein innerhalb eines Drucksteuerventilgehäuses 21 vorgesehenes und relativ zum Drucksteuerventilgehäuse 21 bewegliches Steuerglied 20 kann mittels einer elektromagnetischen Aktuatorik gezielt aus eine Neutralstellung (Figur 3a) in eine sich von der Neutralstellung unterscheidende erste Steuerstellung (Figur 3c und Figur 3e) oder zweite Steuerstellung (Figur 3b und Figur 3d) verstellt werden.

In einer Neutralstellung wird der am Druckeinlass 1 8 ankommende Systemsteuerdruck p_s zu beiden Druckauslässen 1 9R und 1 9L in unveränderter Höhe weitergeleitet (Figur 3a: p_L = Ps = PR)- An dem Steuerglied 20 vorgesehene Steuerkanten 22 können, wie aus Figur 3a oder Figur 4a ersichtlich, dabei auch in der Neutralstellung im Bereich eines Druckauslasses oder Druckeinlasses angeordnet sein. Gleichwohl reduzieren die Steuerkanten die effektiven hydraulischen Durchtrittsquerschnitte dabei nicht in einer Weise, dass es zu einem für die hydraulische Ansteuerung relevanten Druckabfall an der jeweiligen Steuerkante bzw. an dem jeweiligen Druckauslass kommt.

In einer Steuerstellung des Steuerglieds 20 hingegen drosseln (Figuren 3b und 3c) oder unterbrechen (Figuren 3d und 3e) am Steuerglied 20 angeordnete Steuerkanten 22 die hydraulische Verbindung zwischen dem Druckein- lass 18 und einem der beiden Druckauslässe 19R bzw. 19L (p_R < p_s wie in Figur 3b oder p_L < ps wie in Figur 3c), während am jeweils anderen Druckauslass 19L bzw. 19R der Systemsteuerdruck p_s unverändert anliegt (p_L = Ps wie in Figur 3b oder p_R = p_s wie in Figur 3c).

Wie die Figuren 3b bis 3e verdeutlichen, sind die Steuerkanten 22 am Steuerglied 20 durch kolbenartige radiale Erweiterungen gebildet, die an jedem Druckauslass einen Drucksteuerkolben ausbilden. Die von den radialen Erweiterungen gebildeten Steuerkanten sind, wie insbesondere Figur 3b und Figur 3c zeigen, derart auf die Lage der Druckauslässe abgestimmt, dass bei Drosselung der hydraulischen Verbindung an einem Druckauslass 19R bzw. 19L (dem gedrosselten Druckauslass) die Steuerkanten am jeweils anderen Druckauslass 19L bzw. 19R (dem mit Systemdruck beaufschlagten Druckauslass) keine eigenständige Drosselwirkung aufzubauen vermögen, insbesondere auch nicht in Richtung zu der dem Druckeinlass abgewandten Seite der kolbenartigen Erweiterung. Die kolbenartige Erweiterung bzw. der Drucksteuerkolben am mit Systemdruck beaufschlagten Druckauslass bleibt daher symmetrisch druckbelastet (gleicher Druck von beiden Seiten), so dass hierauf keine bei der Steuerung des Ventils zu berücksichtigende resultierende Druckkraft entsteht.

In Figuren 4a bis 4e ist eine gegenüber der in Figur 3 gezeigten Ausführungsform alternative Ausführungsform eines Druckregelventils 14 gezeigt. Während bei der Ausführungsform gemäß Figur 3a-3e die Drosselung des Systemsteuerdrucks ps auf den für die niedriger druckbeaufschlagte Kupplung erforderlichen Kupplungssteuerdruck druckauslassseitig mittels einer wirksamen Steuerkante an jedem der beiden Druckauslässe vorgenommen wird, erfolgt diese Druckreduzierung bei der in Figur 4 gezeigten Ausführungsform am Druckeinlass. Ansonsten entsprechen sich die in den Figuren 3 und 4 gezeigten Drucksteuerventile hinsichtlich ihrer Funktionsweise.

Den in Figur 3 und Figur 4 gezeigten Ausführungsformen ist gemein, dass das Drucksteuerventil 14 bzw. das gegenüber dem Steuerventilgehäuse 21 bewegliche Steuerglied 20 derart im Steuerventilgehäuse aufgenommen ist, dass es in der in Figuren 3a und 4a gezeigten Neutralstellung symmetrisch druckbeaufschlagt ist. Das heißt, dass in der Neutralstellung die insbesondere infolge der Ausbildung der Steuerkanten gebildeten Druckangriffsflächen, auf die der Systemsteuerdruck p_s in Bewegungsrichtung des Steuergliedes einwirkt, in beide Wirkrichtungen gleich groß sind, so dass sich in der Neutralstellung keine das Steuerglied in die eine oder andere Richtung wirkende Kraft einstellt, der mittels der Ventilaktuatorik entgegengewirkt werden müss- te. Auch zu diesem Zweck taucht das der Aktuatorik abgewandte stirnseitige Ende des Steuerglieds 20 hydraulisch abgedichtet in das Drucksteuerventilgehäuse 21 ein, so dass dieses Ende des Steuerglieds keine Druckangriffsfläche bietet. In den zuvor beschriebenen Steuerstellungen muss die Ventilaktuatorik bzw. die von dieser bevorzugt zur Verfügung gestellte und auf das Steuerglied einwirkende Magnetkraft die Differenz der auf die verschiedenen Druckangriffsflächen einwirkenden Drücke ausgleichen.

Figur 5 zeigt eine weitere mögliche Ausgestaltung eines gegenüber der Ausgestaltung nach Figur 3 und Figur 4 kompakteren Drucksteuerventils 14. Hierbei dringt, anders als bei den in Figur 3 und Figur 4 gezeigten Ausführungsformen, das Steuerglied nicht auf der der Aktuatorik gegenüberliegenden Seite in das Druckventilgehäuse ein. Allerdings wird das Steuerglied in diesem Fall auch in der Neutralstellung unsymmetrisch belastet, so dass die auf beiden Seiten der Steuerkanten gebildeten Druckangriffsflächen unterschiedlich groß sind. Dies erfordert eine anspruchsvollere Regelstrategie. Neben den in den Figuren 3 bis 5 gezeigten Ausführungsformen, bei denen das die Druckregelung gewährleistende Steuerglied 20 als relativ zum Drucksteuerventilgehäuse 21 axial verschieblicher Ventilschieber gezeigt ist, ist natürlich auch denkbar, dass das Steuerglied um eine Achse drehend bewegt wird, wobei durch die rotatorische Bewegung Steuerkanten ähnlich der in den Figuren 4 bis 5 gezeigten Steuerkanten mit Druckauslässen bzw. einem Druckeinlass in sich mit dem Drehwinkel verändernde Überdeckung geraten und so für eine gezielte Drosselung des in das Drucksteuerventil eingeführten Systemsteuerdrucks an einem Druckauslass in Abhängigkeit des eingestellten Drehwinkels sorgen. Insbesondere kann ein rohrartiges Steuerglied vorgesehen sein, wobei der Systemsteuerdruck bevorzugt in das Rohrinnere eingeleitet und über in der Rohrwandung vorgesehene Steuerschlitze und/oder Steuernuten den in einem Ventilgehäuse vorgesehene Öffnungen, die den ersten und zweiten Druckauslass bilden, zugeleitet ist.

Das in den Figuren gezeigte und vorstehend erläuterte Drucksteuerventil kann selbstverständlich auch für andere Anwendung als für die vorstehend beschriebene Achsausgleichseinheit eingesetzt werden und die Erfindung ist auf die Verwendung bei einer derartigen Achsausgleichseinheit nicht beschränkt. Das beschriebene Drucksteuerventil eignet sich insbesondere für kupplungsgesteuerte Systeme, bei denen zwei Kupplungen unabhängig voneinander mit einem Kupplungssteuerdruck zu beaufschlagen sind.

Beispielsweise kann ein derartiges Drucksteuerventil für ein Lastschalt- Zweiganggetriebe, wie es bei Elektroautos Verwendung finden kann und bei dem jeder der beiden Gänge über eine hydraulisch aktivierte Kupplung geschlossen bzw. angekoppelt und geöffnet bzw. auskoppelt werden kann.

Das vorstehend erläuterte und in den Zeichnungen gezeigt Drucksteuerventil wird als eigenständige und von der Achsantriebseinheit losgelöst beanspruchbare Erfindung angesehen. Bezuqszeichenliste

Achsantriebseinheit

Eingangsglied

Antriebsrad

Tellerrad

Antriebslamellenträger

Antriebslamellen

Abtriebslamellen

Ausgangsglied

Abtriebslamellenträger

10 Kupplungseinheit

1 1 Kupplungsaktuator

12 Hydraulikdruckerzeuger (Hydraulikpumpe)

13 elektronische Steuereinheit

14 Drucksteuerventil

15 Antriebsräder

1 6 hydraulische Blende

17 Kupplungsdruckleitungen

18 Druckeinlass

19 Druckauslass

20 Steuerglied

21 Drucksteuerventilgehäuse

22 Steuerkanten

LVR Links/Rechts

IM Motorstrom

Iv Ventilstrom

Claims

Patentansprüche

1 . System zur hydraulischen Ansteuerung einer Achsantriebseinheit (1 ) eines Kraftfahrzeugs, wobei die Achsantriebseinheit (1 ) aufweist

- ein Eingangsglied (2);

- ein erstes Ausgangsglied (8R), das über eine erste hydraulisch aktuier- te Kupplung (1 0R) mit dem Eingangsglied (2) gekoppelt werden kann, um ein Antriebsmoment auf ein erstes Antriebsrad (1 5R) zu übertragen, und

- ein zweites Ausgangsglied (8L), das über eine zweite hydraulisch aktu- ierte Kupplung (1 0L) mit dem Eingangsglied (2) gekoppelt werden kann, um ein Antriebsmoment auf ein zweites Antriebsrad (1 5L) zu übertragen,

wobei bei über die Achsantriebseinheit stattfindender Leistungsübertragung wenigstens einer der beiden Kupplungen (1 0L, 1 0R) ein Kupplungssteuerdruck (p_L, PR) zugeleitet ist,

dadurch gekennzeichnet, dass ein Drucksteuerventil (14) vorgesehen ist, über das sowohl der ersten Kupplung (1 0R) ein erster Kupplungssteuerdruck (p_R) als auch der zweiten Kupplung (1 0L) ein zweiter Kupplungssteuerdruck (p_L) zugeleitet ist.

2. System nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass bei Beaufschlagung der ersten Kupplung (1 0R) und der zweiten Kupplung (1 0L) mit unterschiedlichen Kupplungssteuerdrücken (p_L PR) über das Drucksteuerventil (14) der höher druckbeaufschlagten Kupplung ein von einem Hydraulikdruckerzeuger (1 2) erzeugter hydraulischer System Steuerdruck (ps) als Kupplungssteuerdruck zugeleitet ist und der jeweils anderen Kupplung ein gegenüber dem Systemsteuerdruck (p_s) mittels des Drucksteuerventils (14) verringerter Kupplungssteuerdruck zugleitet ist.

3. System nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikdruckerzeuger (12) regelbarer Druckerzeuger ist, über dessen gezielte Ansteuerung der Systemsteuerdruck (p_s) gezielt veränderbar ist.

4. System nach einem dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das System derart eingerichtet ist, dass eine Veränderung des Kupplungssteuerdrucks der in einem Fahrzustand höher druckbeaufschlagten Kupplung über eine Änderung des Systemsteuerdrucks (Ps) erfolgt während die Veränderung des Kupplungssteuerdrucks der niedriger druckbeaufschlagten Kupplung über das Drucksteuerventil erfolgt.

5. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikdruckerzeuger eine geregelte Hydraulikpumpe (12) ist, über deren Bestromung der Systemsteuerdruck gezielt veränderlich ist.

6. Verfahren zum Betreiben einer differentiallosen Achsantriebseinheit (1 ) eines Kraftfahrzeugs nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte

- Beaufschlagen der in einem Fahrzustand höher druckbeaufschlagten Kupplung (10R, 10L) über das Drucksteuerventil (14) mit einem von einem Druckerzeuger (12) erzeugten Systemsteuerdruck (p_s), und

- Beaufschlagen der in dem Fahrzustand niedriger druckbeaufschlagten Kupplung (10L, 10R) über das Drucksteuerventil (14) mit einem gegenüber dem Systemsteuerdruck (p_s) verringerten Kupplungssteuerdruck.

7. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eine Veränderung des Kupplungssteuerdrucks der in ei- nem Fahrzustand höher druckbeaufschlagten Kupplung über eine Änderung des Systemsteuerdrucks (ps) erfolgt während die Veränderung des Kupplungssteuerdrucks der niedriger druckbeaufschlagten Kupplung über das Drucksteuerventil (14) erfolgt.

8. Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikdruckerzeuger (1 2) eine Hydraulikpumpe ist und eine Veränderung des Systemsteuerdrucks (p_s) über eine Änderung der Bestromung eines die Hydraulikpumpe antreibenden Elektromotors (Stromregelung) erfolgt.

9. Drucksteuerventil, insbesondere Drucksteuerventil geeignet zur Verwendung bei einem System nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 6 bis 8, aufweisend

- einen Druckeinlass (1 8), über den das Drucksteuerventil (14) mit einem Systemsteuerdruck (p_s) beaufschlagbar ist,

- einen ersten Druckauslass (1 9R), über den mittels des Drucksteuerventils (14) einem hydraulischen Verbraucher ein erster Steuerdruck (PR) zugeführt werden kann,

- einen zweiten Druckauslass (1 9L), über den mittels des Drucksteuerventils (14) einem hydraulischen Verbraucher ein zweiter Steuerdruck (PL) zugeführt werden kann,

- ein relativ zu dem Druckeinlass (1 8) sowie relativ zu dem ersten Druckauslass (1 9R) und dem zweiten Druckauslass (1 9L) bewegliches Steuerglied (20),

dadurch gekennzeichnet, dass

in einer Neutralstellung des Steuerglieds (20) sowohl der Druckeinlass (1 8) und der erste Druckauslass (1 9R) als auch der Druckeinlass (1 8) und der zweite Druckauslass (1 9L) ungedrosselt miteinander hydraulisch verbunden sind,

und dass in einer sich von der Neutralstellung unterscheidenden Steuer- Stellung das Steuerglied (20) die hydraulische Verbindung zwischen dem Druckeinlass (18) und einem der beiden Druckauslässe (19R bzw. 19L) drosselt oder unterbricht, während in dieser Steuerstellung die Verbindung zwischen dem Druckeinlass (18) und dem anderen Druckauslass (19L bzw. 19R) ungedrosselt bleibt.

10. Drucksteuerventil nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerglied (20) sowohl eine erste Steuerstellung einzunehmen vermag, in der der erste Druckauslass (19R) in unge- drosselter hydraulischer Verbindung mit dem Druckeinlass (18) steht während die hydraulische Verbindung zwischen dem zweiten Druckauslass (19L) und dem Druckeinlass (18) über das Steuerglied (20) gedrosselt oder unterbrochen ist, als auch eine zweite Steuerstellung einzunehmen vermag, in der der zweite Druckauslass (19L) in ungedrosselter hydraulischer Verbindung mit dem Druckeinlass (18) steht, während die hydraulische Verbindung zwischen dem ersten Druckauslass (19R) und dem Druckeinlass (18) über das Steuerglied (20) gedrosselt oder unterbrochen ist.

1 1 . Drucksteuerventil nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Drucksteuerventil (14) derart eingerichtet ist, dass beim Übergang des Steuergliedes (20) aus der ersten Steuerstellung in die zweite Steuerstellung oder aus der zweiten Steuerstellung in die erste Steuerstellung ein Zustand, bei dem die hydraulische Verbindung beider Druckauslässe (19R, 19L) zu dem Druckeinlass (18) gedrosselt oder unterbrochen ist, vermieden wird.

12. Drucksteuerventil nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drucksteuerventil (14) wenigstens eine Steuerkante (22) aufweist, die von einer Erweiterung an oder einer Vertiefung in dem gegenüber einem Drucksteuerventilgehäuse (21 ) beweglichen Steuerglied (20) gebildet ist.

13. Drucksteuerventil nach dem der vier vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerglied (20) derart ausgestaltet ist, dass es in der Neutralstellung und bei Beaufschlagung des Drucksteuerventils mit Systemsteuerdruck (p_s) symmetrisch druckbelastet ist.

14. Achsantriebseinheit mit einem System zur hydraulischen Ansteuerung der Achsantriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit einem Steuerventil nach einem der Ansprüche 9 bis 13.

15. Verwendung eines Drucksteuerventils nach einem der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 13 für ein System nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder für ein Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8 oder zur hydraulischen Ansteuerung einer Achsantriebseinheit nach Anspruch 14.

1 6. Computerprogrammprodukt, das eine elektronische Steuereinheit (13) zur Steuerung eines Systems nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dazu veranlasst, eine Ausgleichseinheit nach Anspruch 14 nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8 anzusteuern, wenn die elektronische Steuereinrichtung im Programmcode des Computerprogrammprodukts enthaltene Programmroutinen ausführt.

17. Elektronische Steuereinheit (13) zur Steuerung eines Systems zur hydraulischen Ansteuerung einer Achsantriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5 nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8 mit einem Programmspeicher, der mit einem Computerprogrammprodukt nach dem vorhergehenden Anspruch bedatet ist.