DE3921323A1 - Kraftfahrzeug mit zwei ueber ein laengsdifferential antreibbaren achsen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Bei einem bekannten Kraftfahrzeug dieser Art (DE-PS 36 00 873) sind noch ein Betriebszustand mit längsgesperrtem Allradantrieb bei gesperrtem Achsdifferential der für den Einachsantrieb verwendeten Achse sowie ein Betriebszustand mit ausgeglichenem Allradantrieb, also bei nicht gesperrtem Längsdifferential, vorgesehen (4 MATIC). Demzufolge kann das Kraftfahrzeug auch wenig griffige Fahrbahnen, insbe­ sondere Steigungen befahren, auf denen das Kraftfahrzeug nicht oder nicht sicher genug abgestellt werden kann.

Bei einer bekannten Bremsanlage für zweiachsige Fahrzeuge, insbesondere Ackerschlepper (DE-PS 29 46 477) mit einem über eine unter Last schaltbare Kupplung zum Hinterachs­ antrieb zuschaltbaren Vorderachsantrieb wird die Kupplung durch ein Druckmittel gegen Federkraft in Lösestellung gehalten. Bei dieser bekannten Bremsanlage ist wenigstens die Hinterachse mit Radbremsen versehen und eine Vermin­ derung der Bremswirkung infolge der beim Bremsen auftre­ tenden Entlastung der Hinterachse dadurch verhindert, daß ein beim Betätigen der Radbremsen zwangsläufig den Druck­ mittelabfluß von der den Vorderachsantrieb zuschaltenden Kupplung freigebendes Ventil vorgesehen ist. Bei dieser bekannten Bremsanlage wird also beim Bremsen der Vorder­ achsantrieb zwangsläufig zugeschaltet und dadurch die an den Radbremsen der Hinterräder auftretende Bremskraft an die Vorderräder übertragen, so daß die Vorderräder auf jeden Fall zur Bremsung mit herangezogen werden.

Bei einer weiteren bekannten Bremsanlage für mindestens zweiachsige Kraftfahrzeuge, insbesondere Ackerschlepper, (DE-PS 29 48 895) ist die Hauptantriebsachse, vorrangig die Hinterachse, mit einer allgemein bekannten Betriebs­ bremse versehen und auf oder an der Antriebswelle für die zuschaltbare Achse eine lastschaltbare Lamellenkupplung angeordnet, die über Druckmittel geöffnet und über Federn geschlossen wird, so daß die Antriebswelle der zuschalt­ baren Achse mit der Hauptantriebsachse trieblich verbind­ bar ist, wobei die Betätigung der Bremse die Kupplung zwangsläufig schließt. Bei dieser bekannten Bremsanlage soll ohne Rücksicht auf die Stellung der Schaltkupplung für die zuschaltbare Achse die Feststellung aller antreib­ baren Achsen durch nur eine Betätigung der Feststellbremse dadurch ermöglicht sein, daß in einem feststehenden Gehäuse eines Achsantriebes neben der lastschaltbaren Lamellenkupp­ lung noch eine Feststellbremse so angeordnet ist, daß bei deren Betätigung immer das Gehäuse über das Antriebszahnrad mit der Hauptantriebsachse und über die Kupplung die Antriebs­ welle mit der zuschaltbaren Achse mechanisch verbunden ist.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht im we­ sentlichen darin, ein Kraftfahrzeug der eingangs genannten Art mit möglichst geringem Mehraufwand und ohne Erhöhung der erforderlichen Arbeit zur Feststellbremsbetätigung auch auf wenig griffigen Fahrbahnen, insbesondere Stei­ gungen, sicher abstellen zu können.

Die erläuterte Aufgabe ist in vorteilhafter Weise mit den kennzeichnenden Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst.

Bei dem Kraftfahrzeug nach der Erfindung wird beim Betä­ tigen der Feststellbremse die Achsantriebskupplung einge­ rückt und dadurch der Betriebszustand für den längsge­ sperrten Allradantrieb geschaltet und somit die Feststell­ bremswirkung von der Hinterachse über das Verteilergetriebe mit dem gesperrten Längsdifferential auf die Vorderachse übertragen. Dies hat den Vorteil, daß bei einer unbeab­ sichtigten Betätigung der Feststellbremse während der Fahrt die zuschaltbare Achse nicht für sich gegen Gehäuse gebremst - und bei normaler Betätigung die Bremswirkung an beiden Rädern der Hinterachse ausgenützt wird.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird die Achsantriebskupplung durch ein Druckmittel-Stellglied betätigt, welches an ein elektromagnetisches 3/3-Wege-Schalt­ ventil angeschlossen ist, das durch Federkraft in seiner einen Ventilstellung gehalten und durch ein von einer elektronischen Steuereinheit ausgelöstes Steuersignal in seine andere Ventilstellung umsteuerbar ist. Beim Betäti­ gen der Feststellbremse wird das Schaltventil durch ein von der Feststellbremse abhängiges mechanisches Steuerge­ stänge in die die Achsantriebskupplung zum Einrücken bringende Ventilstellung umgeschaltet.

Bei dem Kraftfahrzeug nach der Erfindung kann die Anord­ nung in vorteilhafter Weise so getroffen sein, daß die Sperrkupplung durch eine Sicherheitssteuerung ausrückbar ist, wenn die Fahrgeschwindigkeit größer als Null ist und die Feststellbremse betätigt wird. Dadurch wird bei einer irrtümlichen Betätigung der Feststellbremse während der Fahrt der Betriebszustand mit längsausgeglichenem Allrad­ antrieb geschaltet, welcher fahrdynamisch weniger kritisch als der Betriebszustand mit längsgesperrtem Allradantrieb ist.

Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachste­ henden Beschreibung eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles. In der Zeichnung be­ deuten:

Fig. 1 ein Getriebeschema der Kraftübertragung ei­ nes Kraftfahrzeuges nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Tabelle für den Schaltzustand der bei­ den an der Einsteuerung von drei Betriebs­ zuständen der Kraftübertragung von Fig. 1 beteiligten Stellglieder, und

Fig. 3 einen hydraulischen Schaltplan für die Steuerung der beiden Stellglieder der Kraftübertragung von Fig. 1.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 - in der wie auch in Fig. 3 lediglich die für die Erfindung wesentlichen Komponenten des Kraftfahrzeuges dargestellt sind - treibt ein übliches Gangwechselgetriebe 16 - welches selbsttätig oder von Hand schaltbar sein kann - ein Längsdifferential 4 in Form ei­ nes Planetenräder-Getriebes an, bei dem ein äußeres Zentral­ rad 17 mit der Ausgangswelle des Gangwechselgetriebes 16, ein miteinander kämmende Planeten lagernder Planetenträger 18 mit einem zum Achsantrieb der Hinterachse des Kraftfahr­ zeuges führenden Drehmomentübertragungsstrang 19 sowie ein inneres Zentralrad 20 über eine Achsantriebskupplung 6 und eine Zahnradstufe 21 mit einem zum Achsantrieb der Vor­ derachse des Kraftfahrzeuges führenden Drehmomentübertra­ gungsstrang 22 in der üblichen Weise verbunden sind.

Das Längsdifferential 4 ist durch eine wirkungsmäßig zwi­ schen Planetenträger 18 und innerem Zentralrad 20 ange­ ordnete Sperrkupplung 5 der Lamellenbauart sperrbar, welche durch federnde Mittel 23 eingerückt und durch ein Druckmittel-Stellglied 24 ausgerückt wird. Dagegen wird die Achsantriebskupplung 6 durch ein Druckmittel-Stell­ glied 8 eingerückt und durch federnde Mittel 25 ausge­ rückt.

Unter Bezugnahme auf Fig. 3 ist das Stellglied 24 zum Ausrücken der Sperrkupplung 5 durch eine Arbeitsdrucklei­ tung 26 mit einem elektromagnetischen 3/2-Wege-Schaltven­ til 27 verbunden, welches durch federnde Mittel in eine Ventilstellung 28 und über eine von einem Ausgang einer elektronischen Steuereinheit 12 abgehende elektrische Steuerleitung 29 in eine Ventilstellung 30 schaltbar ist. Das Schaltventil 27 ist noch so an eine über ein federbe­ lastetes Rückschlagventil 31 zu einem Druckmittel-Vorrats­ behälter 33 führende Rücklaufleitung 32 und an eine von einem Druckspeicher 34 abgehende Druckspeiseleitung 35 angeschlossen, daß die Arbeitsdruckleitung 26 in der Ventil­ stellung 28 mit der Rücklaufleitung 32 (wobei die Druck­ speiseleitung 35 abgesperrt ist) und in der Ventilstellung 30 mit der Druckspeiseleitung 35 (wobei die Rücklauflei­ tung 32 abgesperrt ist) verbunden ist.

Das Stellglied 8 zum Einrücken der Achsantriebskupplung 6 ist durch eine Arbeitsdruckleitung 36 mit einem elektro­ magnetischen 3/2-Wege-Schaltventil 9 verbunden, welches durch federnde Mittel 10 in einer Ventilstellung 11 ei­ nerseits und sowohl über eine von einem weiteren Ausgang der Steuereinheit 12 abgehende elektrische Steuerleitung 37 als auch über ein mechanisches Steuergestänge 14 ande­ rerseits in eine Ventilstellung 13 schaltbar. Das Schaltventil 9 ist noch so an Rücklaufleitung 32 und Druck­ speiseleitung 35 angeschlossen, daß die Arbeitsdruckleitung 36 in der Ventilstellung 11 mit der Rücklaufleitung 32 (wobei die Druckspeiseleitung 35 abgesperrt ist) - dagegen in der Ventilstellung 13 mit der Druckspeiseleitung 35 verbunden ist (wobei die Rücklaufleitung 32 abgesperrt ist).

Eine von einem Motor 38 angetriebene Druckpumpe 39 saugt aus dem Vorratsbehälter 33 an und ist mit ihrer Druckseite an ein 3/2-Wege-Speicherladeventil 40 angeschlossen, welches noch mit der Druckspeiseleitung 35 (über ein feder­ belastetes Rückschlagventil 45), mit einer weiteren Druck­ speiseleitung 43 eines zusätzlichen hydraulischen Ver­ brauchers 44 (bspw. einer hydropneumatischen Fahrzeug- Niveauregelung), mit der Rücklaufleitung 32 sowie mit einer von der Druckspeiseleitung 35 abgezweigten Steuer­ druckleitung 46 verbunden ist. Das Speicherladeventil 40 ist durch federnde Mittel in eine Ventilstellung 42 sowie durch einen Steuerdruck der Steuerdruckleitung 46 in eine Ventilstellung 41 schaltbar. Zusätzlich weist das Speicher­ ladeventil 40 eine Handbetätigung 47 auf, mittels derer die Ventilstellung 41 von Hand schaltbar ist. Die Druck­ pumpe 39 ist in der Ventilstellung 41 mit der Druckspeise­ leitung 35 des Druckspeichers 34 verbunden, wobei die Druckspeiseleitung 43 des zusätzlichen Verbrauchers 44 abgesperrt ist. Dagegen ist die Druckpumpe 39 in der Ven­ tilstellung 42 des Speicherladeventiles 40 mit der Druck­ speiseleitung 43 des zusätzlichen Verbrauchers 44 verbunden, wobei die Druckspeiseleitung 35 gegenüber dem Ventil 40 abgesperrt ist.

Die Steuereinheit 12 ist mit Eingängen 48 bis 52 versehen, über welche ein Drehzahlsensor 53 für die Raddrehzahl des linken Vorderrades, ein Drehzahlsensor 54 für die Raddreh­ zahl des rechten Vorderrades, ein Drehzahlsensor 55 für die Eingangsdrehzahl des Achsantriebes der Hinterachse, ein Signalschalter 56 für die Stellung eines Pedales 57 zum Betätigen einer Feststellbremsvorrichtung 7 und ein Geber 62 für den Lenkwinkel angeschlossen sind. Das Pedal 57 ist über ein mechanisches Bremsstellzeug 58 mit der Feststellbremse 59 des linken Hinterrades und mit der Feststellbremse 60 des rechten Hinterrades verbunden. Des weiteren ist ein mechanisches Steuergestänge 14 mit seinem einen Gestängeende bei 61 mit dem Bremsstellzeug 58 und mit seinem anderen Gestängeende bei 63 mit dem Ven­ tilstellglied des Schaltventiles 9 gekoppelt.

Die elektronische Steuereinheit 12 enthält eine Sicher­ heitssteuerung in Form einer Schaltstufe 15, die im we­ sentlichen aus einer Rechenstufe 64 und einem UND-Glied 65 besteht. An dem Ausgang der Signale für die Raddrehzahlen der Vorderräder verarbeitenden Rechenstufe 64 tritt ein Signal 66 auf, wenn die Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahr­ zeuges größer als ein Mindestwert ist. Das UND-Glied 65 ist eingangsseitig mit dem Ausgangssignal 66 sowie mit einem weiteren Signal 67 beschaltet, welches auftritt, wenn das Pedal 57 und dadurch der Signalschalter 56 betä­ tigt werden. Wenn beide Signale 66 und 67 gleichzeitig auftreten, wird durch das betreffende Ausgangssignal 68 des UND-Gliedes 65 das Schaltventil 27 in seine Ventil­ stellung 30 geschaltet und dadurch das Stellglied 24 mit Druck beaufschlagt, wodurch das Längsdifferential 4 ent­ sperrt wird.

Im übrigen können von der Steuereinheit 12 noch folgende Betriebszustände eingesteuert werden, vgl. hierzu Fig. 2:

Das Kraftfahrzeug wird allein von der Hinterachse ange­ trieben ("Heckantrieb"), wenn beide Schaltventile 9 und 27 stromlos und somit beide Stellglieder 8 und 24 drucklos sind, wodurch die Sperrkupplung 5 eingerückt und die Achs­ antriebskupplung 6 ausgerückt ist. Dieser Betriebszustand kann sowohl bei abgestelltem Antriebsmotor (wenn die Fest­ stellbremsvorrichtung 7 unbetätigt ist) als auch bei lau­ fendem Antriebsmotor (z.B. wenn der Schlupf an den Fahr­ zeugrädern Null ist) auftreten.

Das Kraftfahrzeug wird durch beide Achsen bei wirksamem Längsdifferential 4 ("ausgeglichener Vierradantrieb") an­ getrieben, wenn beide Schaltventile 9 und 27 erregt und somit beide Stellglieder 8 und 24 mit Druck beaufschlagt sind, so daß die Sperrkupplung 5 ausgerückt und die Achs­ antriebskupplung 6 eingerückt ist.

Das Kraftfahrzeug wird durch beide Achsen bei gesperrtem Längsdifferential 4 angetrieben ("längsgesperrter Vier­ radantrieb"), wenn nur das Schaltventil 9 erregt und da­ durch nur das Stellglied 8 mit Druck beaufschlagt ist. In diesem Fall sind die Sperrkupplung 5 durch die Federkraft 23 und die Achsantriebskupplung 6 durch das Stellglied 8 eingerückt.

Das Kraftfahrzeug ist durch Abstellen seines Antriebsmo­ tores ("Zündung aus") antriebslos und durch Betätigen der Feststellbremsvorrichtung 7 (Feststellbremsen 59 und 60) festgebremst. Somit ist die Sperrkupplung 4 - weil das zugehörige Schaltventil 27 stromlos und somit das Stell­ glied 24 drucklos sind - durch die Federkraft 23 einge­ rückt. Aber auch die Achsantriebskupplung 6 ist einge­ rückt, weil das zugehörige Stellglied 8 mit Druck über sein Schaltventil 9 beaufschlagt ist, welches seinerseits über das vom Pedal 57 betätigte Steuergestänge 14 in seine Ventilstellung 13 gebracht ist, in welcher die Arbeits­ druckleitung 36 mit dem Druckspeicher 34 über die Druck­ speiseleitung 35 verbunden ist.

Wenn während der Fahrt unbeabsichtigt die Feststellbrems­ vorrichtung (Pedal 57) betätigt wird, ist in bereits be­ schriebener Weise durch die Sicherheitsschaltung 15 der Steuereinheit 12 dafür Sorge getragen, daß das Längsdif­ ferential 4 entsperrt wird, so daß sich ein Zuschalten der Vorderachse weniger kritisch auswirkt.

Im übrigen ist die weitere Wirkungsweise der hydraulischen Steuerung von Fig. 3 durch die DE-PS 36 00 873 bekannt.

Claims (3)

1. Kraftfahrzeug mit zwei über ein Längsdifferential an­ treibbaren Achsen, bei dem in einem ersten Betriebszustand (Einachsantrieb) das Längsdifferential durch eine Sperrkupp­ lung gesperrt und die eine Achse durch Lösen einer zuge­ hörigen Achsantriebskupplung vom Längsdifferential abge­ koppelt ist, während in einem zweiten Betriebszustand (längsgesperrter Allradantrieb) das Längsdifferential durch die Sperrkupplung gesperrt und die Achsantriebs­ kupplung eingerückt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrkupplung (5) und die Achsantriebskupplung (6) durch Betätigen einer Feststellbremsvorrichtung (7) selbst­ tätig in die Stellungen für den Betriebszustand mit längs­ gesperrtem Allradantrieb gebracht sind.

2. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, bei dem die Achsantriebs­ kupplung durch ein Druckmittel-Stellglied betätigbar ist, welches an ein elektromagnetisches 3/2-Wege-Schaltventil angeschlossen ist, das durch Federkraft in seine eine Ventilstellung und durch ein von einer elektronischen Steuereinheit ausgelöstes Steuersignal in seine andere Ventilstellung umsteuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltventil (9) zusätzlich durch ein von der Fest­ stellbremsvorrichtung (7) abhängiges mechanisches Steuerge­ stänge (14) in die die Achsantriebskupplung (6) zum Ein­ rücken bringende Ventilstellung (13) umschaltbar ist.

3. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrkupplung (5) durch eine Sicherheitssteuerung (15) ausrückbar ist, wenn die Fahrgeschwindigkeit größer als Null und die Feststellbremsvorrichtung (7) betätigt wird.