DE10025745A1 - Hydraulisches Differential für Fahrzeuge - Google Patents

Abstract

Die Erfindung befaßt sich allgemein mit hydraulisch betätigten Differentialen mit begrenztem Schlupf. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein hydraulisches Differential mit begrenztem Schlupf, bei dem ein Entlastungsrückschlagventil mit variablem Druck eingesetzt wird, um den maximal in dem Differentialgehäuse zur Verfügung stehenden Hydraulikdruck auf eine solche Weise zu variieren, daß sich die begrenzte Schlupffunktion auf irgendwelche Größen zwischen einem vollständigen "EIN"- und "AUS"-Zustand einstellen läßt. Das Hydraulikfluid strömt durch das Rückschlagventil, bis der Hydraulikdruck in dem Gehäuse zu einer Reaktionskraft führt, welche größer als der Rückschlagventilaktivierungsdruck ist, so daß man einen maximalen Druckgrenzwert in dem Hydrauliksystem bereitstellen kann. Der Aktivierungsdruck des Rückschlagventils kann selektiv mittels einer Betätigungseinrichtung gesteuert werden. Die Bewegung der Betätigungseinrichtung entspricht einer Änderung der Haltekraft des Rückschlagventils. Eine dynamische Steuerung des Systems in Abhängigkeit von Fahrzeug-Betriebparametern kann ebenfalls vorgenommen werden.

Description

Die Erfindung befaßt sich allgemein mit hydraulisch betätigten Differentialen mit begrenztem Schlupf. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein extern betä­ tigbares Entlastungssystem mit variablem Druck für hydraulisch betätigte Diffe­ rentiale mit begrenztem Schlupf.

Frühere Differentialeinrichtungen wiesen einen Satz von Planetenrädern auf, wel­ che zwischen zwei Halbwellen einer Antriebsachse angeordnet waren. Eine sol­ che Antriebsachse hat Vorteile gegenüber einer massiven Achse dahingehend, daß die Räder des Fahrzeugs mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten sich be­ wegen können und eine gleichmäßige Antriebskraft auf die Antriebsräder aufge­ bracht werden kann. Unter gewissen Fahrbedingungen jedoch ergeben sich Schwierigkeiten bei einem solchen üblichen Differential. Wenn beispielsweise das Antriebsrad auf einer schlüpfrigen Oberfläche (wie Eis oder Schlamm) fährt, so wird dieses Rad durchrutschen und durchdrehen und es kann zur Bewegung des Fahrzeugs kein ausreichendes Antriebsmoment mehr aufgebracht werden. Das andere Antriebsrad, welches noch in zufriedenstellender Weise mit dem Rad ohne durchzurutschen arbeitet, kann kein weiteres Drehmoment als jenes des durch­ drehenden Rades aufbringen, da das Differential nur eine gleichmäßige Drehmo­ mentgröße auf die beiden Räder abgibt. Somit kann sich die gesamte An­ triebskraft niemals auf mehr als das Zweifache der Größe belaufen, die durch das Rad mit der geringsten Straßenhaftung aufgebracht wird.

Auch wird die Traktion nachteilig beeinflußt, insbesondere beim zügigen Fahren durch weitere Bedingungen, die aufgrund eines Ungleichgewichts auf den An­ triebsrädern auftreten. Wenn man mit hoher Geschwindigkeit durch eine Kurve fährt, wird das Gewicht von dem innenliegenden Rad auf das außenliegende Rad übertragen. Bei einer starken Beschleunigung während der Kurvenfahrt kann hierdurch bewirkt werden, daß das innenliegende Rad durchdreht, da auf jenes ein geringeres Gewicht wirkt und daher eine geringere Straßenhaftung vorhanden ist. In ähnlicher Weise ist auch bei einer schnellen Beschleunigung kein An­ triebswellen-Reaktionsmoment auf die Hinterachsanordnung vorhanden. Wenn ein Rad teilweise unbelastet ist, und das Traktionsvermögen verliert, kann dieser Verlust nicht durch eine entsprechende Vergrößerung auf der gegenüberliegen­ den Seite ausgeglichen werden, da die Gesamtsumme sich nur auf das Zweifache des Drehmoments des Rades belaufen kann, welches die ungünstigere Straßen­ haftung hat.

Das Differential mit begrenztem Schlupf wurde derart ausgelegt, daß die Traktion eines Fahrzeugs sich auch bei ungünstigen Traktionsverhältnissen dadurch ver­ bessern läßt, daß das Differential ein Drehmoment auf die Achswellen in un­ gleichmäßigen Größen übertragen kann, ohne daß beim Kurvenfahren die Diffe­ rentialwirkung beeinträchtigt wird. Die häufig eingesetzte Bauart eines Differentials mit begrenztem Schlupf ist von der Friktionsbauart, wobei Kupplungsanordnungen zwischen den beiden Nebenrädern und dem Differentialgehäuse vorgesehen sind. Bei einem üblichen Differential drehen sich die Nebenräder und die Achswellen, mit denen sie über Keilverbindungen verbunden sind, immer frei im Gehäuse. Die zusätzlich vorgesehenen Kupplungen bilden eine Einrichtung zum Übertragen eir nes Drehmoments von dem sich schneller drehenden (üblicherweise durchrut­ schenden) Rad auf das sich langsamer drehende (mit besserer Traktion) Rad.

Üblicherweise sind ein oder zwei Kupplungspackungen aus Scheiben mittels Keil­ verbindung mit dem Nebenrad verbunden, und Platten sind vorgesehen, welche zungenförmig in das Differentialgehäuse passen. Somit drehen sich die Scheiben mit dem Nebenrad und die Platten drehen sich mit dem Gehäuse. Diese Kupplun­ gen sind häufig derart ausgelegt, daß sie durch einen Hydraulikdruck beaufschlagt oder betätigt werden. Dieser Druck kann gegebenenfalls reguliert werden, um das Differential auf eine Sperrung von Null bis zu einer vollständigen Sperrung einzu­ stellen, wenn dies der Fahrzustand erforderlich macht.

Heutzutage vorgesehene Weiterentwicklungen bei der Fahrzeugsteuerung und Fahrzeugkontrolle können es erforderlich machen, daß die Schlupfbegrenzungs­ eigenschaft des Differentials bei mittleren bis hohen Geschwindigkeiten aufgeho­ ben wird. Ein solches System ist eine Gierstabilitätssteuerung, bei welchem die Fahrzeugbremsen eingesetzt werden, um die Bahnkurve des Fahrzeugs bei einer Kurvenfahrt zu korrigieren. Dis Impulsbremsung der Gierstabilitätssteuerung er­ zeugt eine Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den Rädern auf der jeweiligen Seite des Fahrzeugs. Die Schlupfbegrenzungseigenschaft kommt zur Wirkung infolge der Geschwindigkeitsdifferenz und kann das Leistungsverhalten der Gier­ stabilitätssteuerung beeinträchtigen. Daher besteht ein Bedürfnis, die Schlupfbe­ grenzungseigenschaft eines Differentials mit hydraulisch gesteuerter Schlupfbe­ grenzung während vorgegebenen Bedingungen aufzuheben, um ein zuverlässi­ ges Arbeiten von Einrichtungen, wie eine Gierstabilitätssteuerung, sicherzustellen, wobei aber die Schlupfbegrenzungseigenschaft wiederum bei speziellen Ver­ hältnissen aktiviert werden soll, bei denen beispielsweise eine ausreichende Trak­ tion erforderlich ist und eine Gierstabilitätssteuerung nicht wesentlich ist. Bei heut­ zutage vorhandenen hydraulisch betätigten Differentialen mit begrenztem Schlupf ergibt sich eine Schwierigkeit dahingehend, daß es sich nicht auf einfache Weise ein- oder ausschalten lassen, wobei diese Eigenheiten unabhängig und gesondert von der Druckversorgung und der Steuerschaltung zur Betätigung der Kupplungs­ anordnung vorgesehen sein sollen.

Bei den meisten hydraulisch betätigten Differentialen mit Schlupfbegrenzung wird eine passive hydraulische Drucksteuerung häufig in Form einer Durchblasdich­ tung eingesetzt, wobei Hydraulikfluid freigesetzt wird, um den Druck an einer fest vorgegebenen maximalen Druckgrenze zu stabilisieren. Bisher gibt es kein aktives hydraulisches Drucksteuersystem, welches von der hydraulischen Druckver­ sorgung/Steuerschaltung unabhängig ist und das Vermögen hat, den Hydraulik­ druck zwischen einem minimalen und einem maximalen Druckgrenzwert zu regu­ lieren.

Die Erfindung zielt darauf ab, diese Schwierigkeiten zu überwinden, indem eine externe Steuerung des Hydraulikdrucks vorgesehen wird, welcher in einem hy­ draulisch betätigten Differential mit begrenztem Schlupf erzeugt wird, wobei die Kupplung zur Schlupfbegrenzung entweder eingeschaltet oder ausgeschaltet werden kann oder in einen Zwischenzustand gebracht werden kann, um den ma­ ximalen Hydraulikdrucksystemgrenzwert zu steuern.

Bei der Erfindung wird ein hydraulisch betätigtes Differential mit Schlupfbegren­ zung bereitgestellt, bei dem ein Entlastungsrückschlagventil mit variablem Druck eingesetzt wird, um den maximal in dem Differentialgehäuse vorhandenen Hy­ draulikdruck auf eine solche Weise zu variieren, daß die Schlupfbegrenzungsei­ genschaft überall zwischen vollständig "EIN" und vollständig "AUS" eingestellt werden können. Bei dem hydraulischen Differential mit Schlupfbegrenzung nach der Erfindung hat die Wand des Differentialgehäuses ein Entlastungsrückschlag­ ventil mit variablem Druck. Das Hydraulikfluid strömt nicht durch das Rückschlag­ ventil bis der Hydraulikdruck in dem Gehäuse zu einer Reaktionskraft führt, wel­ che größer als der Rückschlagventil-Aktivierungsdruck ist, wodurch ein maximaler Druckgrenzwert in dem Hydrauliksystem vorgesehen wird. Der Aktivierungsdruck des Rückschlagventils läßt sich selektiv mittels eines Betätigungsrings steuern. Der Betätigungsring ist vorzugsweise in Querrichtung relativ zum Gehäuse be­ wegbar. Die Bewegung des Betätigungsrings führt zu einer Änderung der Halte­ kraft des Rückschlagventils. Wenn der Betätigungsring gegen das Gehäuse ge­ drückt wird, ist die Haltekraft oder die Begrenzungskraft des Rückschlagventils am größten. Bei dieser Auslegung ist der maximal in dem Gehäuse erzielbare Druck ausreichend, um die Hydraulikkupplung vollständig zu betätigen, wodurch man die Betriebseigenschaft einer Schlupfbegrenzung bei dem hydraulischen Differential mit Schlupfbegrenzung hat. Wenn der Betätigungsring von dem Gehäuse wegge­ drückt wird, wird die Haltekraft des Rückschlagventils herabgesetzt, und zwar bis auf den maximal im Gehäuse erreichbaren Druck. Bei einer weiteren Bewegung des Betätigungsrings ist dann die Haltekraft des Rückschlagventils auf dem mini­ malsten Wert. Bei dieser Auslegung ist der im Gehäuse erreichbare maximale Druck nicht ausreichend, um die hydraulische Kupplung zu betätigen, wodurch die Schlupfbegrenzungseigenschaft des Differentials außer Betrieb ist. An jedem be­ liebigen Punkt zwischen den extremen Bewegungswegenden des Betätigungs­ rings lassen sich unterschiedliche maximale Druckwerte in dem Gehäuse einstel­ len, wodurch eine teilweise Betätigung der Hydraulikkupplung und somit eine be­ grenzte Schlupfwirkung ermöglicht wird.

Der maximal im Gehäuse erreichbare Druck kann durch eine externe Steuerung der Querposition des Betätigungsrings mit einer linearen Betätigungseinrich­ tung/Verschiebeeinrichtung eingestellt werden. Die Betätigungseinrichtung/Ver­ schiebeeinrichtung kann mit einer elektrischen Sensoreinrichtung für ein oder mehrere Fahrzeugbetriebsparameter und einer programmierbaren Steuer­ einrichtung kombiniert, werden, welche als Schnittstelle zu dem hydraulischen Differential mit begrenztem Schlupf eingesetzt wird. Hierdurch kann das Begren­ zungsmoment bzw. das Sperrmoment des Differentials gegebenenfalls in Abhän­ gigkeit von unterschiedlichen Antriebsverhältnissen variiert werden.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezug­ nahme auf die beigefügte Zeichnung. Darin zeigt:

Fig. 1 eine Schnittansicht einer Differentialgetriebevorrichtung nach der Er­ findung für die hydraulische Auslegung mit begrenztem Schlupf;

Fig. 2 eine Schnittansicht eines Entlastungssystems mit variablem Druck bei einem höchsten Druckgrenzwert gemäß der erfindungsgemäßen Aus­ legung, wobei der in einem Kreis eingetragene Bereich von Fig. 1 detaillierter dargestellt ist;

Fig. 3 eine Schnittansicht eines Entlastungssystems mit einem variablen Druck bei einem geringsten Druckgrenzwert nach der Erfindung, wobei der in einem Kreis vorgesehene Bereich von Fig. 1 detaillierter darge­ stellt ist;

Fig. 4 eine Draufsicht auf den ringförmigen Betätigungsring;

Fig. 5 eine Schnittansicht eines ringförmigen Betätigungsrings nach Fig. 4 längs der Linie A-A zur Verdeutlichung der Anordnung der Befesti­ gungsmittel und der Federn in dem Betätigungsring; und

Fig. 6A-6B Schnittansichten zur Verdeutlichung des Rückschlagventils und des Betätigungsrings unter Zuordnung zu der betätigten und unbetätigten Position des Betätigungsrings.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert, und zwar im Zu­ sammenhang mit einer hydraulischen Differentialgetriebevorrichtung 10 mit be­ grenztem Schlupf, welche ein variables Druckentlastungssystem nach der Erfin­ dung hat. In der Zeichnung sind gleiche oder ähnliche Teile mit denselben Be­ zugszeichen versehen. Unter Bezugnahme auf Fig. 1 umfaßt die Vorrichtung 10 ein äußeres Gehäuse 12, welches ein drehbares Differentialgetriebegehäuse 14 umgibt. Das Gehäuse 14 kann von einer linken Gehäusehälfte 16 und einer rechten Gehäusehälfte 18 gebildet werden, welche an radial nach außen verlau­ fenden Flansch 20 und 22 jeweils verbunden sind. Natürlich sind auch andere Auslegungsformen möglich. Die linke Gehäusehälfte 16 hat eine axial nach außen verlaufende Nabe 24, welche an dieser ausgebildet ist und welche drehbeweglich in einem Kegelrollenlager 26 gelagert ist, welches im Inneren des äußeren Ge­ häuses 12 vorgesehen ist. In ähnlicher Weise hat die rechte Gehäusehälfte 18 ei­ ne nach außen verlaufende Nabe 28, welche drehbeweglich in einem Kegelrol­ lenlager 30 gelagert ist, welches im Innern des Gehäuses 12 vorgesehen ist. Die Lager 26 und 30 sind auf gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses 12 konzen­ trisch mit einem Paar von Öffnungen angebracht, durch die die inneren Enden ei­ ner linken Halbachse 32 und einer rechten Halbachse 34 jeweils gehen.

Ein Ende einer Antriebswelle 36 geht durch eine vordere Wand des äußeren Ge­ häuses 12 und endet in einem treibenden Zahnrad 38. Ein Hohlrad 40 ist auf der äußeren Fläche der rechten Gehäusehälfte 18 angebracht und liegt an dem Flansch 22 an. Die Gehäusehälften 16 und 18 sind miteinander und mit dem Hohl­ rad 38 mit Hilfe einer Mehrzahl von Schraubenbefestigungsmitteln 42 verbunden, welche durch Öffnungen gehen, die in den Flanschen 20 und 22 ausgebildet sind und die in mit Gewinde versehene Öffnungen in dem Hohlrad 40 eingreifen.

Die linke Halbachse 32 und die rechte Halbachse 34 sind über Keilverbindungen mit einem linken Nebenrad 44 und einem rechten Nebenrad 46 jeweils verbunden. Das linke Nebenrad 44 und das rechte Nebenrad 46 sind durch eine antreibende Welle 48 mit einem treibenden Zahnrad 50 an dem jeweiligen Ende derart ge­ trennt, daß die treibenden Zahnräder 50 in Kämmeingriff mit den Nebenrädern 32, 34 sind. Die treibende Welle 48 ist an der rechten Gehäusehälfte 18 mit Hilfe einer Schraubenbefestigungseinrichtung 52 derart angebracht, daß die treibende Welle 48 sich mit dem Differentialgetriebegehäuse 14 dreht.

Eine hydraulisch betätigte, naßarbeitende Mehrscheibenkupplungsanordnung 54 ist im Innern der rechten Gehäusehälfte 18 angeordnet. Die Kupplungsanordnung 54 liefert einen steuerbaren und variierbaren Widerstand gegenüber der relativen Verdrehung zwischen der linken Halbwelle 32 und der rechten Halbwelle 34. Die Kupplungsanordnung 54 umfaßt eine naßarbeitende Kupplungspackung, welche eine Mehrzahl von in Querrichtung beweglichen, ringförmigen Kupplungsscheiben aufweist, welche konzentrisch nebeneinanderliegend stapelförmig angeordnet sind. Abwechselnde Scheiben 56 sind gleitbeweglich auf die rechte Gehäuse­ hälfte 18 aufgekeilt und sind mit der rechten Halbachse 34 durch die rechte Ge­ häusehälfte 18, die treibende Welle 48, die treibenden Zahnräder 50 und die linke Halbwelle 32 verbunden. Die abwechselnden Scheiben 56 wechseln sich mit einer Mehrzahl von dazwischenliegenden Scheiben 58 ab, welche gleitbeweglich mittels einer Keilverbindung mit radial nach innen vorspringenden Zähnen angeordnet sind, welche mit Zähnen zusammenarbeiten, die auf einer Drehmomentnabe 60 ausgebildet sind, welche mit der linken Halbachse 32 über Keilverbindungen ver­ bunden ist.

Das linke Ende der Kupplungspackung der Kupplungsanordnung 54 liegt an einer ringförmigen Andrückplatte 62 an. Das rechte Ende der Kupplungsanordnung liegt an einer Innenwand der rechten Gehäusehälfte 18 an. Die Andrückplatte 82 ist in axialer Richtung durch eine Kolbeneinrichtung 64 bewegbar, welche über Keilver­ bindungen mit der linken Halbachse 32 verbunden ist. Die Kolbeneinrichtung 64 kann sich frei axial bewegen, um eine Druckkraft auf die naßarbeitende Kupp­ lungspackung aufzubringen, um zu bewirken, daß diese gegen die Innenwand der rechten Gehäusehälfte 18 gedrückt wird.

Das linke Halbgehäuse 16 hat einen Fluiddurchgang 66, welcher darin ausgebil­ det ist und welcher mit einer Rotationspumpe (nicht gezeigt) verbunden ist. Die Rotationspumpe wird automatisch durch die unterschiedlichen Verhältnisse zwi­ schen der linken Halbachse 32 und der rechten Halbachse 34 aktiviert. Wenn dort unterschiedliche Verhältnisse auftreten und diese größer werden, erhält die Rota­ tionspumpe den hydraulischen Druck und beaufschlagt die Kolbeneinrichtung 64 zu Betätigungszwecken. Wenn die Kolbeneinrichtung 64 durch die Einwirkung des Hydraulikfluiddruckes beaufschlagt wird, werden die Kupplungsscheiben 54 zwi­ schen der Andrückplatte und dem rechten Halbgehäuse 18 zusammengedrückt, um hierdurch einen Widerstand einer relativen Drehbewegung zwischen der lin­ ken Halbachse 32 und der rechten Halbachse 34 entgegenzusetzen.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 hat die Wand der linken Gehäusehälfte 16 ein Rückschlagventil 68, welches eine Fluiddurchgangsöffnung 70 und eine Dichtflä­ che 72 aufweist, welche mittels einer Kugel 74 abgedichtet ist. Die Kugel 74 ist an Ort und Stelle durch einen ringförmigen Betätigungsring 76 gehalten, welcher ge­ gen eine Rückschlagventilfeder 78 drückt, die in der Fluiddurchgangsöffnung 70 angeordnet ist, und die die Kugel 74 gegen die Dichtfläche 72 der Fluiddurch­ gangsöffnung 70 andrückt. Wie am besten aus den Fig. 5 und 6 zu ersehen ist, ist der ringförmige Betätigungsring 76 an der linken Gehäusehälfte 16 mittels einer Mehrzahl von Schraubenbefestigungsmitteln 80 auf eine solche Weise an­ gebracht, daß eine Querbewegung des ringförmigen Betätigungsringes 76 von der linken Gehäusehälfte 16 weg ermöglicht wird. Die Befestigungsmittel 80 wei­ sen einen Gewindeabschnitt 82 auf, welcher an der linken Gehäusehälfte 16 an­ gebracht ist, einen zylindrischen Körperabschnitt 84, welcher in den Innendurch­ messer einer Vorbelastungsfeder 86 paßt, welche in einem zylindrischen Feder­ gehäuse 88 angeordnet ist, welches in dem ringförmigen Betätigungsring 76 aus­ gebildet ist, und ferner weisen die Befestigungsmittel 80 einen Kopfabschnitt 90 mit einem größeren Durchmesser als der Durchmesser der Feder 86 derart auf, daß eine Feder 86 den ringförmigen Betätigungsring 76 in Richtung gegen die lin­ ke Gehäusehälfte 16 vorbelastet.

Wie am deutlichsten aus Fig. 2 und Fig. 6A zu ersehen ist, ist die Rückschlag­ ventilfeder 78 zur Erzeugung einer hohen Federkraft stark zusammengedrückt; wenn der ringförmige Betätigungsring 76 gegen die linke Gehäusehälfte 16 anlie­ gend angeordnet ist. Hydraulikfluid strömt nicht durch das Rückschlagventil 68, bis der Hydraulikdruck zu einer Reaktionskraft führt, welche größer als die Feder­ kraft von der Rückschlagventilfeder 78 ist, um dann die Kugel 74 von der Dichtflä­ che 72 des Sitzes wegzudrücken. Diese Auslegung stellt einen maximalen Druck­ grenzwert für das hydraulische System bereit. Wenn der ringförmige Betätigungs­ ring 76 gegen das Gehäuse 16 anliegend positioniert ist, ist die Haltekraft des Rückschlagventils 68 am größten. Bei dieser Anordnung ist der maximal in dem Gehäuse 14 aufrecht zu erhaltende Druck so ausreichend groß, daß die hydrauli­ sche Kupplungsanordnung 54 vollständig betätigt wird, so daß man eine be­ grenzte Schlupffunktion bei dem Differential erhält, und die begrenzte Schlupf­ funktion ist im vollständig "EIN"-Zustand.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 kann der Druckgrenzwert des Rückschlagventils 68 dadurch eingestellt werden, daß die seitliche Position des ringförmigen Betäti­ gungsrings 76 extern gesteuert wird. Der ringförmige Betätigungsring 76 dreht sich mit dem Differentialgehäuse 14. Eine Schaltgabeleinrichtung 94 weist einen Arm 96 mit einem Armende 98 auf, welches derart beschaffen und ausgelegt ist, daß es zu einer ringförmigen Lippenverlängerung 100 auf dem Außendurchmes­ ser des ringförmigen Betätigungsringes 76 paßt. Vorzugsweise wird die Schaltga­ beleinrichtung 94 in Querrichtung mittels einer linearen Betätigungseinrichtung 102 bewegt, welche außerhalb des Differentialgehäuses 12 angeordnet ist. Die Schaltgabeleinrichtung 94 wird eingesetzt, um den ringförmigen Betätigungsring 76 seitlich von der linken Gehäusehälfte 16 dadurch weg zu bewegen, daß eine Zugkraft auf die ringförmige Lippenverlängerung 100 auf dem Außendurchmesser des ringförmigen Betätigungsrings 76 aufgebracht wird. Wenn sich der ringförmige Betätigungsring 76 von der Grundposition anliegend gegen die linke Ge­ häusehälfte 16 wegbewegt, nimmt die Rückschlagventilfeder 78 einen weniger komprimierten Zustand ein, so daß ein geringerer Druck benötigt wird, um die Ku­ gel 74 von der Dichtsitzanlage abzurücken. Hierdurch erhält man eine Einstellein­ richtung zur Absenkung des maximalen Systemdrucks, welcher sich in dem Ge­ häuse 14 aufrechterhalten läßt. Es sollte noch erwähnt werden, daß es auch an­ dere Methoden zur Einstellung der Position des Betätigungsrings 76 gibt, welche gegebenenfalls eingesetzt werden können, ohne den Grundgedanken der Erfin­ dung zu verlassen.

Wie am deutlichsten aus Fig. 3 und Fig. 6B zu ersehen ist, nimmt die Rück­ schlagventilfeder 78 ihren am wenigsten zusammengedrückten Zustand mit der Folge einer geringeren Federkraft ein, wenn der Betätigungsring 76 in die Position am weitesten weg von der linken Gehäusehälfte 16 bewegt wird (wenn die Federn 86 vollständig zusammengedrückt sind). In dieser Anordnung ist die begrenzte Schlupffunktion vollständig im "AUS"-Zustand, und die Rückschlagventilfederkraft ist so ausreichend niedrig, daß der maximale Druck, welcher sich im Differential­ gehäuse 14 erzeugen läßt, nicht hoch genug ist, um die Kupplungsanordnung 54 in einen Eingriffszustand zu bringen. Hierdurch wird die begrenzte Schlupffunktion des hydraulischen Differentials 10 mit begrenztem Schlupf desaktiviert, ohne daß sie einen Einfluß auf die Arbeitsweise des Differentials hat.

Zwischen den "EIN"- und "AUS"-Zuständen nach den Fig. 2 und 3 kann der Ring 76 in irgendeine beliebige Position zwischen diesen Grenzstellungen bewegt werden. Hierdurch erhält man ein hydraulisches Differential 10 mit begrenztem Schlupf mit einem variablen maximalen Systemdruckgrenzwert, auf den das Sy­ stem hinsichtlich der Größe des begrenzten Schlupfs begrenzt werden kann und man kann hierdurch auf optimale Weise eine Anpassung an verschiedene Fahr­ zeugbetriebsbedingungen erhalten. Hierdurch wird es möglich, den Hydraulik­ druck zur Unterstützung der Traktion dynamisch zu steuern. Wenn beispielsweise der systembedingte Hydraulikdifferenzdruck auf einen niedrigen Wert eingestellt wird, kann ein Steuersystem eingesetzt werden, um die Raddrehzahl in Umdre­ hungen pro Minute oder die Geschwindigkeitsdifferenzen zu erfassen und hier­ durch die Einstellung eines höheren Hydraulikdrucks zu ermöglichen. Die Zu­ nahme des verfügbaren Drucks kann eine Funktion der Geschwindigkeitsdifferenz sein. Hierdurch erhält man eine optimale Schlupfbegrenzungsgröße zwischen den vollständig "EIN"- und "AUS"-Stellungen.

Der Betätigungsring 76 kann sich drehen, währenddem die Schaltgabeleinrichtung 94 sich in Querrichtung bewegt, so daß sich dynamische Änderungen bei dem Hydraulikdruck des Differentials mit begrenztem Schlupf verwirklichen lassen, wenn sich die Teile drehen oder wenn sich das Fahrzeug dreht. Obgleich nach Fig. 1 eine Steuerung mittels einer linearen Betätigungseinrichtung 96 vorgesehen ist, kann die Schaltgabeleinrichtung 94 auch extern durch andere Einrichtungen gesteuert werden, wie eine manuelle Betätigung mittels Zügen, Stangen, hydrauli­ schen Einrichtungen, Druckluft, elektronischen Magnetventilen, Ku­ gelumlaufspindeln, Elektromotoren, Linearmotoren oder dergleichen. Die Schalt­ gabeleinrichtung kann im Inneren oder außerhalb des Differentialgehäuses 12 angeordnet werden.

Bei einer alternativen bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung kann die Betätigung der Schaltgabeleinrichtung 94 mit einer elektronischen Sensor- und Überwachungseinrichtung für einen oder mehrere Fahrzeugparameter kombiniert werden, und es kann eine programmierbare Steuereinrichtung als Schnittstelle für das hydraulische Differential mit begrenztem Schlupf zu seiner Betätigung einge­ setzt werden. Beispielsweise kann die Gierstabilitätssteuerbetätigung aktiviert werden, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit einen vorbestimmten Wert erreicht. Bei dieser Geschwindigkeit wird die Schaltgabeleinrichtung 94 betätigt, um die begrenzte Schlupffunktion des Differentials 10 außer Wirkung zu bringen. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit unter diesen vorbestimmten Wert abfällt, kann die begrenzte Schlupffunktion wieder in den "EIN"-Zustand gebracht werden. Ein weiterer Fahrzeugparameter, welcher auf effektive Weise hierbei eingesetzt wer­ den kann, ist der Lenkwinkel. Dieser könnte erfaßt werden, um zu bestimmen, wenn die Gierstabilitätssteuerung erforderlich ist. Bei Bereichen von klein bis zum Lenkwinkel Null kann die begrenzte Schlupffunktion zur Verfügung gestellt wer­ den, und bei größeren Lenkwinkeln kann diese abgekoppelt werden. Jede dieser Methoden kann mit den voranstehend beschriebenen Methoden zur Optimierung der Größe des begrenzten zur Verfügung stehenden Schlupfes zwischen einer "EIN"- und "AUS"-Position zu optimieren, indem die Differenzen der Raddrehzah­ len oder Geschwindigkeiten überwacht werden.

Obgleich voranstehend bevorzugte Ausführungsform nach der Erfindung erörtert und beschrieben wurden, ist die Erfindung nicht auf die dort beschriebenen Ein­ zelheiten beschränkt, sondern es sind zahlreiche Abänderungen und Modifikatio­ nen möglich, die der Fachmann im Bedarfsfall treffen wird, ohne den Erfindungs­ gedanken zu verlassen.

Claims (21)

1. Hydraulisches Fahrzeugdifferential zum Antreiben eines Paars von Fahr­ zeughalbwellen ausgehend von einer Antriebswelle, welches folgendes aufweist:
ein äußeres Gehäuse (12);
eine Differentialgetriebeanordnung in einem Gehäuse (14), welche drehbeweglich in dem Gehäuse (12) vorgesehen ist und derart beschaffen und ausgelegt ist, daß sie als Verbindung zwischen einer Fahrzeugan­ triebswelle und einem Paar von Fahrzeughalbwellen (32, 34) dient;
eine hydraulisch betätigte Kupplungsanordnung (54), welche als Zwischenverbindung zwischen dem Gehäuse (14) und einer der Halbwellen (32, 34) vorgesehen ist, um selektiv der relativen Drehbewegung zwischen den Halbwellen (32, 34) einen Widerstand entgegenzusetzen; und
ein Rückschlagventil (68) mit variablem Druck, welches derart be­ schaffen und ausgelegt ist, daß das Hydraulikfluid von dem Gehäuse (14) abgegeben wird, wenn der Hydraulikdruck einen wählbar eingestellten ma­ ximalen Druck überschreitet.

2. Hydraulisches Fahrzeugdifferential nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Rückschlagventil (68) mit variablem Druck extern von dem äußeren Gehäuse (12) gesteuert werden kann.

3. Hydraulisches Fahrzeugdifferential nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Rückschlagventil (68) mit variablem Druck derart ausgelegt sein kann, daß der in dem Gehäuse (14) verfügbare maximale Hydraulikdruck zwischen einem maximalen und einem minimalen Auslöse­ druck steuerbar ist.

4. Hydraulisches Fahrzeugdifferential nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Rückschlagventil (68) mit variablem Druck einen Betäti­ gungsring (76) umfaßt, welcher selektiv positionierbar ist und daß die Posi­ tion des Betätigungsrings (76) einen maximalen und einen minimalen Aus­ lösedruck vorgibt.

5. Hydraulisches Fahrzeugdifferential nach Anspruch 3 oder 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der minimale Auslösedruck eine Größe hat, welcher ei­ ne Betätigung der Kupplungsanordnung (54) verhindert.

6. Hydraulisches Fahrzeugdifferential nach Anspruch 3 oder 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der maximale Auslösedruck eine Größe hat, welche ei­ ne vollständige Betätigung der Kupplungsanordnung (54) gestattet.

7. Hydraulisches Fahrzeugdifferential nach einem der Ansprüche 3 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß der Auslösedruck zwischen einem minimalen Auslösedruck und einem maximalen Auslösedruck einstellbar ist, bei wel­ chem eine teilweise Betätigung der Kupplungsanordnung (54) möglich ist.

8. Hydraulisches Fahrzeugdifferential nach einem der vorangehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der selektiv einstellbare maximale Druckwert dynamisch eingestellt und aufgehoben wird, währenddem das Differentialgehäuse (14) eine Drehbewegung ausführt.

9. Hydraulisches Fahrzeugdifferential nach einem der vorangehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der selektiv einstellbare maximale Druck in Abhängigkeit von wenigstens einem Fahrzeugparameter bestimmt wird.

10. Hydraulisches Fahrzeugdifferential nach Anspruch 8 oder 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der wenigstens eine Fahrzeugparameter aus der Grup­ pe gewählt ist, welche die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Radge­ schwindigkeitsdifferenz, den Lenkwinkel, die Bremswirkung, die Eisdetekti­ on, die Feuchtigkeitsdetektion und die Gierstabilitätssteuersystem-Betäti­ gung umfaßt.

11. Verfahren zum Steuern der begrenzten Schlupffunktion eines Differentials mit begrenztem Schlupf, welches die folgenden Schritte aufweist:
Vorsehen eines Rückschlagventils mit variablem Entlastungsdruck in einer hydraulisch betätigten Kupplungsanordnung, welche einem Differenti­ al mit begrenztem Schlupf zugeordnet ist, und
Betätigen einer Schaltverstelleinrichtung im Zusammenwirken mit dem Rückschlagventil, um den zum Betreiben der Kupplungsanordnung zur Verfügung stehenden maximalen Hydraulikdruckwert vorzugeben, und die begrenzte Schlupffunktion des Differentials zu steuern.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zur Betätigung der Schalteinrichtung die Einstellung einer variablen Druck­ betätigungseinrichtung umfaßt, welche dem Rückschlagwinkel zugeordnet ist, und welche zwischen einer vollständigen Eingriffsposition und einer vollständigen Außereingriffsposition bewegbar ist, um den in dem Differen­ tial verfügbaren maximalen Hydraulikdruckwert einzustellen.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die variable Druckbetätigungseinrichtung selektiv positionierbar ist, um den in dem Dif­ ferential zur Verfügung stehenden maximalen Hydraulikdruck zu verändern.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, welches ferner die folgen­ den Schritte aufweist:
Erfassen eines Fahrzeugparameters; und
Steuern der Schalteinrichtung in Abhängigkeit von der Rückkopp­ lung von dem erfaßten Fahrzeugparameter.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der erfaßte Fahrzeugparameter einer ist, welcher aus der Gruppe gewählt ist, welche die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Radgeschwindigkeitsdifferenz, den Lenkwinkel, die Bremswirkung, die Eisdetektion, die Feuchtigkeitsdetektion und die Betätigung des Gierstabilitätssteuersystem umfaßt.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeich­ net, daß die vollständige Eingriffsposition der variablen Druckbetätigungs­ einrichtung einem maximalen Auslösedruck des Rückschlagventils ent­ spricht, und daß die vollständig ausgerückte Position der variablen Druck­ betätigungseinrichtung einem minimalen Auslösedruck des Rückschlag­ ventils entspricht.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der minimale Auslösedruck eine Größe hat, welche eine Betätigung der Kupplungsan­ ordnung verhindert.

18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß der maximale Auslösedruck eine Größe hat, welche eine vollständige Betäti­ gung der Kupplungsanordnung gestattet.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeich­ net, daß der Auslösedruck zwischen einem minimalen Auslösedruck und einem maximalen Auslösedruck verstellbar ist, welcher eine teilweise Betä­ tigung der Kupplungsanordnung gestattet.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 19, dadurch gekennzeich­ net, daß die Bewegung der variablen Druckeinstelleinrichtung dynamisch eingestellt und zurückgesetzt wird, währenddem sich das Differentialge­ häuse dreht.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 20, dadurch gekennzeich­ net, daß das Rückschlagventil mit variablem Druck extern von dem äuße­ ren Gehäuse gesteuert werden kann.