DE102008013462A1 - Einrichtung an Kfz-Ausgleichsgetrieben zum Verlagern der Antriebskräfte zwischen achsgleichen Treibrädern des Kfz-Fahrwerkes - Google Patents

Abstract

Eine erfindungsgemäße Ausführung besteht darin, dass parallel zu einem Ausgangspfad eines KFZ-Differenzials mit iPl. = 1,0 ein in der KFZ-Technik bewährtes Kegelscheibenumschlingungsgetriebe (CVT) angeordnet ist, womit bei einer Übersetzungsverstimmung eine Antriebskraftverlagerung erzielt wird. Vorteilhafte konstruktive Ausgestaltungen bestehen in der Integration von Trennkupplungen und eines Planetengetriebes in die Kegelreibscheibensätze. Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsvariante sitzen auf jeder Differenzialabtriebswelle mindestens zwei Verdrängermaschinen oder je eine mehrstufige Verdrängermaschine, wobei eine mit ihnen verbundene hydraulische Steuereinrichtung eine derartige Schaltstrategie aufweist, dass, je nach Kommandogabe einer zugeordneten Regel- und Steuereinrichtung, alternativ die Förderströme mehrere als Pumpen geschaltete Verdrängerstufen der einen KFZ-Seite die als Hydromotore geschaltete(n) Verdrängerstufe(n) geringeren Schluckvermögens der anderen KFZ-Seite treibend beaufschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen dazu bestehen in der Ausbildung der Verdrängermaschinen als koaxial um die Differenzialabtriebswellen angeordnete Mehrkreiszahnradpumpen mit einem integrierten ins Schnelle treibende Planetengetriebe und einer einbezogenen Trennkupplung.

Description

• Der Erfindungsgegenstand betrifft eine Einrichtung für KFZ-Ausgleichsgetriebe (Differentiale) mit den im Oberbegriff des Haupt- und Nebenanspruches beschriebenen Ausführungsmerkmalen zum geregelten Verlagern der Antriebskräfte zwischen seitenunterschiedlichen achsgleichen Treibrädern des KFZ-Fahrwerkes. Er dient der Verbesserung der Traktion, des Lenkvermögens und des Stabilitätsverhaltens des Kraftfahrzeuges bei Kurvenfahrt.
• Stand der Technik, Nachteile, Aufgabenstellung, Lösung.
• In der KFZ-Technik und -Branche ist der besonders bei sportlicher Fahrweise relevante, sich nachteilig auswirkende Effekt bekannt, dass mit herkömmlichen Differentialen bei Kurvenfahrt sich negativ auswirkende Einflüsse auf Traktion und Lenkung einstellen. Diese Problematik wird bereits in verschiedenen Literaturstellen beschrieben und ausgiebig abgehandelt; hierzu sei insbesondere auf die Literaturstellen [1, 2, 3, 4, 5] verwiesen.
• In der Patentliteratur sind bereits verschiedene Arten solcher Einrichtungen beschrieben. Ihre arttypischen Ausführungsmerkmale sind nachstehend unter a) bis d) kurz erläutert. An Hand dazu angeführter repräsentativer Patente/Anmeldungen werden Nachteile solcher Einrichtungen dieser gattungsgemäßen Arten Nachteile angeführt und die Beweggründe zur Aufgabenstellung vorliegenden Erfindungsgedankens bekundet:
• a) Parallele Anordnung einer stufenlos verstellbaren mechanischen Übertragungseinrichtung zwischen der Eingangsbasis und einer Ausgangswelle des Differential mit einem Planetenverhältnis von i_Pl = 1,0. In ihrer Neutralstellung läuft sie im Leerlauf mit. Eine Übersetzungsverstimmung in diesen Nebenschluß-Übertragungspfad bedingt in ihr einen Leistungsfluß. Je nach Richtung der Übersetzungsänderung wird der Leistungsanteil des betroffenen Differentialpfades und somit der seitenzugeordneten Fahrwerks-Antriebswelle vermindert oder erhöht
• Eine solche Lösung liegt [6] DE 102 41 918 A1 zu Grunde, wobei, die parallel zu einem Übertragungspfad das Differentials angeordnete stufenlose Übertragungseinrichtungen aus einem stufenlos verstellbaren Rollkörpergetriebe bestehen.
• Ein Manko dieser Getriebeart ist, dass sie – wie in Kreisen der Antriebstechnik bekannt – empfindlich auf Überlastungen reagieren und dann bei bereits geringen Roll- bzw. Reibpartieschäden Übertragungseinbusen und erhöhte Laufgeräusche aufweisen.
• Ferner ist bei einer mehrfachen Anordnung seiner Rollkörper koaxial um die Ausgangswelle – bedingt durch die Erfordernis absoluter synchroner und neigungsgleicher Schwenkbarkeit ihrer Rotationsachsen zur zentralen Abtriebswelle – ihre Lagerung und Verstelleinrichtung sehr aufwendig. Hinzu kommt noch eine erforderliche Drehrichtungsumkehreinrichtung, die auch axiale je nach Konzeption auch Abstützaufgaben zu bewerkstelligen hat.
• Auch kann eine (erforderlichenfalls) erhöhte Anpresskraft am Rollkörpergetriebe, die auf der anderen Seite auf das (axial schwimmende) Planetenträger-Kegelrad einwirkt, sich auf die eingangsseitige Kegelrad-Zahneingriffspartie (z. B. 2–11) nachteilig verlustleistungssteigernd oder gar verschleißfördernd auswirken.
• Im zweitgenannten Ausführungsfall kommen als Nachteile noch aufwendige Vorgelegegetriebe und Anpresseinrichtungen hinzu.
• Aufgabe und Ziel vorliegender Erfindung ist eine Einrichtung an Ausgleichsgetrieben der gattungsgemäßen Art vorzuschlagen ohne vorgenannte Nachteile, die sowohl auch verstell- und regeltechnische günstige Voraussetzungen und Eigenschaften aufweisen.
• Die Lösung wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie den darauf bezogenen Unteransprüchen bewirkt, gestützt auf den Einsatz eines in der KFZ-Technik bewährten Getriebesystems. Weitere konstruktive und funktionale Vorteile gehen aus der Beschreibung des Ausführungsbeispieles der 1 hervor.
• b) Serielle Anordnung einer stufenlos verstellbaren mechanischen Übertragungseinrichtung zwischen einen abtriebseitigen Leistungspfad des Differentials mit i_Pl =|= 1,0.
• In [7] DE 14 25 779 U besteht die stufenlos verstellbare mechanische Übertragungseinrichtung ebenso aus einem Wälzkörpergetriebe wie bei [6].
• Zu Nachteile, Aufgabenstellung und Lösung gilt weitgehend gleiches wie zu [6] angeführt.
• Darüber hinaus birgt ein stufenlos verstellbares Übertragungselement bei solchen Einsatzweisen bei der stetig erforderlichen Präsenz sicherer Übersetzungskonstanz bei feiner Regelbarkeit gewisse Betriebsunsicherheiten und Gefahren. Dies, da z. B. nach Ausfall seiner Leitungs- oder Regelsysteme oder der verstellbaren Übertragungseinrichtung selbst, die Funktion des Differentials wegen des dann fehlenden Gleichgewichtes bei Planetengetrieben mit i_Pl =|= 1:1 nicht mehr gegeben ist.
• Zur Lösung der gesellten Aufgabe gilt auch hier das zu [6] Angeführte.
• c) Anordnung von hydraulischen Maschinen an einem Differential-Abtriebspfad zur Beeinflussung des Leistungsgleichgewichtes des Differenzials.
• Bei mehreren solchen Konzeptionen mit Differenzialvarianten mit einem Planetenverhältnis von i =|= 1,0 werden hydraulische Maschinen zum Bewirken eines Lastengleichgewichtes im Differenzial selbst eingesetzt. Hierbei bestimmt die Übersetzungsstellung der stufenlosen Übertragungseinrichtung ganz oder zum Teil Größe und Kraftflussrichtung in diesem Übertragungspfad und wirkt somit alleine als Gleichgewicht haltendes Organ des Ausgleichsgetriebes.
• In [8] DE 10 2006 018 661 A1 bewirkt die Funktion einer stufenlos verstellbaren Übertragungseinrichtung eine als Pumpe oder Hydraulikmotor betreibbare hydraulische Maschine. Darin wird ihr Einsatz in mehreren Anordnungsweisen in Anspruch genommen. Dabei übernimmt die Leistungsregelung im Pfad der Hydraulikmaschine ein regulierbares Strömungsventil. Ein markantes Merkmal dieser Patentanmeldung ist u. a. eine rotierfähige Ausbildung und Lagerung der Hydraulikpumpe. Hauptnachteil solcher Konzeptionen – auch für beliebig andere artverwandte Ausführungsversionen mit gedrosselten Hydraulikkreisläufen – ist generell, dass der Energieinhalt des durch Drosselung druckmäßig abgebauten Förderstromanteils bei solchen Pumpeneinsätzen als reine, der gesamten KFZ-Antiebskonzeption abträgliche Verlustleistung anfällt.
• Des Weiteren erfordern in solche Konzeptionen einbezogene Überlagerungs- und Vorgelegegetriebe umfangreichen konstruktiven Aufwand, der im vorliegenden Falle durch die rotationsfähige Ausführung und Lagerung der Pumpe besonders hoch ist.
• Aufgabe und Ziel vorliegender Erfindung ist, Einrichtungen der gattungsgemäßen Art (Einsatz hydraulischer Maschinen) vorzuschlagen, die vorgenannte Nachteile nicht aufweisen.
• Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des als Nebenanspruch aufgebauten Patentanspruches 2 und den ihnen zugeordneten Unteransprüchen bewirkt. Die mit der Lösung bewirkten konstruktiven und funktionellen Vorteile gehen aus den Beschreibungen der 2 und 7 hervor.
• [9] DE 32 39 223 A1 weist an einem Pfad eines als Doppelplanetengetriebe ausgeführten Differenzials einen verdrehfest verbundenen Hydraulikmotor auf, der einer von einem anderen Pfad des Doppelplanetengetriebes angetriebenen, geregelten Pumpe gespeist wird.
• Da nicht nur die treibende oder möglicherweise auch bremsende Aktivität des Hydraulikmotors die Lastverteilung der Abtriebswellen bestimmt, sondern auch für das stetig erforderliche innere Gleichgewicht im Differentialgetriebeinneren bei ungleichen Planetenverhältnis aufkommen muss, gelten auch hier die zu [7] angeführten Sicherheitsbedenken.
• Außerdem ist der konstruktive Aufwand für in jeglicher Weise eingesetzte Doppelplanetengetriebes hoch, auch die verdrehschlüssige Anbindung hydraulischer Maschinen.
• Insbesondere sind auch hier die hydraulischen Drosselverluste bei auf dieser Basis arbeitenden Regelorgane sehr nachteilig.
• Zur Aufgabenstellung, Ziel und Lösung gilt auch hier das zu [6] Angeführte.
• d) Bekannt sind auch Einrichtungen bei denen zum vorbestimmten dosierten Verlagern der Ausgangsleistungen von Differenzialen Elektromaschinen eingesetzt werden
• In [8] DE 10 1004 024 086 A1 werden in Verbindung mit Verteilergetrieben (KFZ-Differenzialen) verschiedene Ausgestaltungen von Überlagerungs- und Vorgelegegetriebe vorgeschlagen und beansprucht, bei denen Elektromaschinen als drehzahlregulierendes Element zum Einsatz kommen. Eine markante Ausführungsvariante dieser Patentschrift besteht darin, dass unter Zwischenschaltung eines oder mehrere(r) Überlagerungsgetriebe Elektromaschine(n) auf die Differenzialabtriebswelle(n) einwirken, wobei eine Basis des als Planetengetriebe ausgebildeten Überlagerungsgetriebes mit dem Planetenträger des Differenzials in Drehverbindung steht.
• Bei anderen bekannten Varianten bewirken eine oder mehrere Elektromaschinen das Gleichgewicht an einem aus einem Doppelplanetenradsatz bestehenden Differenzial den angestrebten Effekt.
• Auch sind Konzeptionen bekannt, bei denen mittels Vorgelegegetrieben Elektromaschinen mit den Differenzialabtriebswellen verbunden sind.
• Nachteilig ist der hohe konstruktive Aufwand der als Verbindungselemente zwischen Überlagerungsgetrieben und den Elektromaschinen dienenden Vorgelegegetriebe, insbesondere in Verbindung mit Differenzialkonzeptionen mit Doppelplanetenradsätzen.
• Mit dem Einsatz von Doppelplaneten im eigentlichen Differenzial, wo i_ges =|= 1,0 vorliegt und daher die Elektromaschinen zum stetigen Gleichgewichthalten gefordert sind, gelten auch hier die zu [6] angeführten diesbezüglichen Sicherheitsbedenken. Auch sind generatorisch und motorisch wirkende, als Übertragungsglieder eingesetzte Elektromaschinen bezüglich ihres Gesamtwirkungsgrates nicht günstig. Insbesondere dann, wenn sie als aktives Element des Differentials stetig in Betrieb sein müssen, vor allem, wenn sie einen Teil der Nutzleistung eines Differenzialpfades zu übertragen haben.
• Vorliegender, der Verbesserung solcher Einrichtungen dienende Erfindungsgedanke spart daher solche Varianten aus.
• e) Weiterhin sind vielfältige Vorschläge solcher Einrichtungen an Differenzialen bekannt die mit unterschiedlich ausgeführten Differentialen und verschiedenen Überlagerungs- und Vorgelege-Getriebevariationen als Geschwindigkeits- und Drehmomenten regulierende Komponente eine Schlupfkupplung aufweisen. Solche Ausführungen beinhalten z. B. [9] DE 39 00 638 C2 und [10] DE 10 2004 013 542 A1 .
• Hauptnachteil solcher Konzeptionen ist die der gesamten KFZ-Antriebskonzeption abträgliche Verlustleistung, die sich aus den Faktoren Schlupfmoment × Differenzdrehzahl ergibt. Dies wirkt sich besonders bei Konzeptionen krass aus, wo Schlupfkupplungen direkt im Abtriebspfad des Differenzials sitzen, also dem vollen Antriebsdrehmoment des KFZ-Treibrades ausgesetzt sind.
• Da Schlupfkupplungen Verschleiß unterliegen, bergen sie wegen ihrer begrenzten Standzeit eine gewisse Betriebsunsicherheit und erfordern eine besondere Wartungshingabe, wozu noch die Gefahr einer Schmiermittelverunreinigung durch ihren zwangsläufigen Abrieb hinzukommt.
• Außerdem erfordern sie besondere konstruktive Vorkehrungen für eine sichere Abführung der aus ihrer Schlupfleistung hervorgehenden, in einem relativ engen Bereich auftretenden Wärmeentwicklung.
• Vorliegender Erfindungsgedanke ist daher nur auf die Schaffung verlustarmer Einrichtungen fixiert. (Hierzu sei vermerkt, dass es sich bei den in 1 eingesetzten und beanspruchten Kupplungen (12/13) (21/22) um reine Trennkupplungen ohne Nutzung eines Schlupfeffektes handelt)
• Ausführungsbeispiele
• Die Erfindung wird in Ausführungsbeispielen durch nachstehend beschriebene Zeichnungen verdeutlicht. Diese schematischen Darstellungen zeigen in:
• 1 eine parallele kraftschlüssige Zuordnung eines Kegelscheibenumschlingungsgetriebes (CVT) zu einem Kraftpfad eines herkömmlichen, üblichen KFZ-Differenzials, mit drehzahlreduzierenden Stufengetrieben zur Anpassung der Gesamtübersetzung dieses Parallelpfades zum Pfad des betroffenen Differenzialpfades und den wesentlichen der CVT-Steuerung dienenden Komponenten.
• 2 eine Anordnung von zwei hydraulischen Verdrängermaschinen an beiden Abtriebswellen des Differenzials mit einer schematischen Darstellung hydraulischer Regelelemente zur Steuerung des Druckmittelflusses zwischen den hydraulischen Verdrängermaschinen zum Zwecke eines Energietransfers zwischen beiden Differenzialabtriebswellen.
• 3 die Ausgestaltung einer Verdrängermaschine als mehrstufige Zahnradpumpe.
• 4 und 5 modifizierte Varianten der mehrstufigen Zahnradpumpe nach 3, wobei in den einer gemeinsamen Mittellinie zugeordneten Schnittdarstellungen der 4 und 5 die Anordnung eines Planetengetriebes im Inneren des angetriebenen mittleren Pumpenrades als drehzahlübersetzendes Übertragungselement zwischen der Differentialabtriebswelle und dem angetriebenen Pumpenrad dargestellt ist,
• 5 zusätzlich zu 4 eine der Pumpen-Planetengetriebekombination vorgesetzte Trennkupplung.
• 6 eine Schnittdarstellung der 4 -gemäßen Zahnradpumpe in einer rechtwinkelig zur Differenzialwellenachse stehenden Schnittebene.
• 7 eine Modifikation der 2 mit der Anordnung mehrstufiger hydraulischer Verdrängermaschinen in Form zweistufiger Zahnradpumpen nach 3 auf beiden Abtriebswellen des Differenzials mit zugeordneten hydraulischen Steuerelementen.
• Beschreibungen
• Zu 1
• Bei dem nach herkömmlicher bekannter Art ausgeführten KFZ-Differenzial erfolgt die Drehmomenteneinleitung durch eine Kardanwelle 1 über Kegelrad 2 zu einem Kegelrad 3, welches im inneren als Planetenradträger 4 ausgebildet ist, auf dem die als Kegelräder ausgebildeten Planetenräder 5 gelagert sind, welche wiederum mit auf den Abtriebswellen 7 und 9 verdrehfest sitzenden Kegelrädern 6 und 8 im Eingriff stehen. Natürlich kann der Antriebsstrang mit dem erfindungsgemäß modifizierten Differenzial auch anders geartet sein: z. B. bei einem Vorderradantrieb, wo das Differential konstruktiv mit einem Schaltgetriebe mit waagerechten Getriebewellen verbunden ist, wird das Drehmoment dann über einen Stirnradzahntrieb zum Planetensteg 4 geleitet.
• Eine Drehverbindung vom Planetenrad 2 des Differenzials ausgehend führt über ein auf einer Achse 10 gelagertes Kegelrad 11, einer damit verbundenen Kupplungsbasis 12 einer Schaltkupplung 13, zu einem Kegelreibscheibensatz 14, der mit einem Übertragungsband bzw. -Kette 15 und einem damit reibschlüssig verbundenen weiteren Scheibensatz 16 ein zum Stand der Technik gehörendes, bekanntes
  und bewährtres stufenlos regelbares CVT bildet. Auf Einzelheiten dieses bekannten hydraulisch angepressten und gesteuerten mechanischen Getriebes wird daher nicht näher eingegangen, gleiches gilt für die eingesetzten Kupplungen. Letzt genannter Kegelreibscheibensatz 16 ist verdrehlose auf der Abtriebswelle 9 gelagert und steht mit den inneren Sonnenrad 17 eines koaxial auf dieser Abtriebswelle 9 sitzenden Planetengetriebes in Drehverbindung. Dieses besteht des Weiteren aus auf dem gehäusefesten Planetenträger 18 sitzenden Planetenräder 19 und den äußeren Sonnenrad 20, das durch eine Innenverzahnung einer äußere Kupplungsbasis 21 gebildet wird, deren zugeordnete innere Kupplungsbasis 22 mit der Abtriebswelle 9 in fester Drehverbindung steht.
• Die Schaltkupplungen 12/13 und 21/22 sind für die prinzipielle Funktion des Energietransfers zwischen den Differenzialwellen zwar nicht von Bedeutung, können aber einer (Leerlauf-Verlustminimierung bei dienlich sein, da sie ein Abkoppeln des CVT vom Differenzialpfad ermöglichen und somit Schleppmomente nicht aufkommen lassen. Dies kann z. B. bei längeren geraden Fahrstrecken, oder bei einem gewollten ökonomischen Betriebsprogramm aktuell und nützlich sein.
• Die hydraulische Versorgung des CVT übernimmt eine an die Antriebsbasis (2) des Differentials angeschlossene Hydraulikpumpe 23. Ihre Druckleitung 25 führt zu einem als Vierwegeventil 25, ausgebildet als Vierwegesteuerschieber mit in gewissem Maße sich überschneidenden Steuerkanten. Über die Steuerleitungen 27 und 28 werden die Druckzylinder der Kegelreibscheibenpaare 24 und 15 mit Verstell- oder Abstützdruck nach einem vorbestimmten Modus versorgt, oder zu ihrer Entspannung oder Entleerung mit der Abflussleitung 29 verbunden. In bekannter Weise ist zur Begrenzung des Pumpendruckes und somit auch der maximalen Anprssung der Kegelreibscheiben des CVT's ein Überdruckventil 30, sowie zur Sicherstellung eines Mindestanpressdruckes der CVT-Reibpartien ein (vorzugsweise regelbares) Vorspannventil 31 in der Abflussleitung 29 angeordnet. Die Übersetzungsregelung des CVT – hydraulisch gesteuert über Vierwegeventil 26, womit der Leistungsfluss in Richtung und Größe dieses Nebenschluß-Leistungspfades bestimmt wird, sowie die Kupplungsfunktionen steuert die elektronisch/elektrische Regeleinrichtung 32 nach einem vorbestimmten Modus. Zur Aufnahme verschiedener erforderlicher Parameter sind ihr Sensoren zugeordnet, die mindestens nachstehende Größen erfassen: CVT-Übersetzung 33, Pumpendruck 34, das Druckverhältnis beider Druckzylinder zueinander 35; Drehzahlen der Differenzial-Ausgangsbasen 36, 37.
• Die Übersetzungsregelung des CVT (14, 15, 16), und somit die Regelung der Lastverteilung an den Differentialabriebswellen bzw. an den damit verbundenen achsgleichen Treibrädern des KFZ erfolgt durch die elektronisch/elektrische Regel- und Steuereinrichtung 32 nach in der KFZ-Branche bekannten Erkenntnissen und Erfordernissen. Hierzu sei auf die Literaturstellen [1, 2, 3, 4, 5] verwiesen. Die Einbindung und Verwertung branchenbekannter CVT-spezifischer Kennwerte, wie z. B. Vordruck- und Steuerdruckabhängigkeiten von der Belastung, erleichtern und vereinfachen die Realisierung von Regelstrategien und Steuervorgänge, sowie die Minimierung der Leerlauf- und Verlustleistung des CVT. Auch lassen sich Lastbegrenzungen durch Anordnung eines einfachen Druckbegrenzungsventils 30, das zur Anpassung an unterschiedliche Betriebszustände vorteilhafterweise regelbar ausgeführt wird, leicht realisieren.
• Eine wirkungsvolle, mit relativ kleinen Stellgrößen am CVT bewirkbare Lastregulierung in diesen Leistungspfad ermöglicht ein hochdynamisches Management des angestrebten Leistungstransfers von einer Differenzialausgangswelle auf die andere.
• Der relativ geringe erforderliche Regelbereich erlaubt eine spezifisch hohe Auslastung des im KFZ bewährten CVT. Zudem begünstigt bzw. ermöglicht die abtriebsseitige Anordnung der Drehzahlreduzierstufe, abgestimmt auf übliche Übersetzungsverhältnisse herkömmlicher Differenziale, bei (relativ) hochtourig laufenden CVT eine ökönomische und bauraumgünstige Auslegung dieses Wandlers. Ein wesentlicher Vorteil seines erfindungsgemäßen Einsatzes besteht darin, dass er im Gegensatz zu anderen Lösungen, wo Kombinationen von Kraft- und Arbeitsmaschinen den angestrebten Effekt bewirken, oder gar ein Drehzahlregeleffekt auf der Opferung von Schlupfleistung basiert, dass ihm hier nur die reine zwischen den KFZ-Seiten zu verlagernde Differenz-Fahrwerks-Antriebsleistung abverlangt wird. Zumal er auch noch einen günstigen Wirkungsgrad aufweist sind, die Verluste dieser Konzeption sehr gering.
• zu 2:
• Das Differenzial besteht im Wesentlichen aus den in bekannter Ausführungsweise ausgeführten, in der Beschreibung zu 1 angeführten markanten Elementen 1 bis 9. Seine Ausgangswellen 7 und 9 sind mit zwei, sowohl als Pumpe als auch als Motor betreibbare Verdrängermaschinen 40, 41 und 42, 43 verbunden, vorzugsweise sind sie auf den Ausgangswellen des Differenzials koaxial angeordnet. Sie können auch zu einer Baueinheit zusammengefasst sein. Ihre Anschlussleitungen 44 bis 51 werden je nach der symbolisch dargestellten Schaltsystematik durch Mehrkanal-Mehrweg-Steuerelemente 52, 53 mit der Saug- bzw. Rückführleitung 56 oder mit der Druckleitung 57 verbunden. Diese Schaltelemente 52 und 53 werden vom Stellelement 54 betätigt, das wiederum nach einem von einer elektronisch/elektrischen Steuer- und Regeleinrichtung 55 nach einem vorbestimmen Algorithmus angesteuert wird. Im vorliegenden Beispiel sind diese Schaltelemente 52, 53 vorzugsweise mechanisch gekoppelte Mehrkantensteuerschieber. Sie können auch als anders geartete hydraulische Schaltelemente ausgeführt sein, so z. B. aus mehreren einzeln ansteuerbaren Ventilen bestehen.
• Die Schaltstrategie der Mehrkanal-Mehrweg-Schaltelemente 52, 53 besteht im Wesentlichen darin, die Anschlussleitungen 44–51 der Verdrängermaschinen 40–43 in einer alternativer Weise je nach Bedarfsfall:
  über ihre Steuerkanäle 52_α,β,γ,δ , 53_ε,ζ,η,θ , und 52_a-l , 53_m-x mit einander, mit einer Saug bzw. Rückflussleitung 56 oder einer Druckleitung 57 mit Druckspeicher 66 verbunden werden. Der im unmittelbaren Bereich dieser Steuerkanäle befindliche Saug- und Rückflusskanal 56 und Druckkanal 57 sind vorteilhafterweise im Steuergehäuse 52,53 integriert.
• In der Darstellung sind die jeweils aktiven Steuerpfade für drei verschiedene Betriebs- und Schaltstadien I, II und III dargestellt. In den nachstehend beschriebenen Funktionsweisen sind die Verdrängermaschinen 40 und 41 der Differenzialabtriebswelle 7 der linken Seite eines KFZ und die Verdrängermaschinen 42, 43 auf der Abtriebswelle 9 der rechten KFZ–Seite zugeordnet.
• I.) Inaktiver Betrieb der Einrichtung, bei längerer Geradeausfahrt oder einem ökonomischen Betriebsprogramm (mit geringen Anforderungen oder Bedarf an Antriebskräfteverlagerungen). Mittlere bzw. Ruhe- Betriebsstellung der Schaltelemente 52, 53: beide Anschlussleitungen 44–45, 46–47, 48–49 und 50–51 aller Verdrängermaschinen sind über die Steuerkanäle 52_α-a,e-β , 52_γ-h,k-δ , 53_ε-n,q-ζ und 53_η-t,w-θ mit einander verbunden. Sie fördern weitgehend drucklos und verlustleistungsarm im Kreise. Alle anderen Steuerkanäle 52_{a,c,d,f,g,i,j,l} , 53_{m,o,p,r,s,u,v,x} zu den Kanälen 56 und 57 sind gesperrt.
• II.) Aktivität der Einrichtung bei Lenkereinschlag 50 in Fahrtrichtung links, angestrebt und bewirkt wird die Antriebsverstärkung auf des Treibrad rechts und eine Verminderung links: auf der linken KFZ-Seite wirken die Verdrängermaschinen 40, 41 als Pumpen.
• Sie sind saugseitig mit ihren Anschlussleitungen 45 und 47 über die Streuerkanäle 52_β-d und 52_δ-j mit dem Saug- und Rückflusskanal 56 verbunden. Verdrändermaschine 40 fördert über ihre Druckleitung 44 und die Steuerkanäle 52_α-a in den Druckkanal 58. Die zweite Verdrängermaschine 41 auf Welle 7 ist zum Dosieren des Druckmediumtransfers von der linken KFZ-Seite zur rechten vorgesehen. Ihre Druckleitung 46 führt über den Steuerkanal 52_γ-g auch zur Druckleitung 57. Seine Steuerkanten sind derartig ausgeführt, dass eine analoge steuerkolbenwegabhängige Durchflusscharakteristik vorliegt.
• Auf der rechten KFZ-Seite fördert in diesem Schaltstatium II die äußere Verdrägerpumpe 42 über die Verbindungsstrecke 56 > 53_s-η > 49 > 42 > 48 > 53_θ-w > 56 druck- und verlustarm im Kreise. Verdrängermaschine 43 ist durch den Druckmediumzufluss vom Druckkanal 57 über Steuerkanal 53_m-ε einerseits und durch die Verbindung ihres anderen Kanal 50 über den Steuerkanal 53_ζ-p mit dem Saug- und Rückführkanal 56 andererseits als Motor wirkend geschaltet.
• Die den Förderstrom der Pumpe 41 zur Druckleitung 57 bestimmenden Steuerkanäle 52_γ-g und die den Einlassstrom des Hydromotors 43 bestimmenden Streuerkanäle 53_m-ε sind so überdeckend ausgeführt, dass sie zu ihren benachbarten Steuerkanälen 52_h und 53_n sowohl Druckmedium den Druckkanal 57 als auch dem Saugkanal 56 zuführen.
• III.) Aktivität der Einrichtung bei Lenkereinschlag 50 in Fahrtrichtung rechts, angestrebt und bewirkt wird die Antriebsverstärkung auf des Reibrad links und eine Verminderung rechts: Die Funktion der Verdrängermaschinen 40 bis 43 verhält sich spiegelbildlich zu II, die rechten Verdrängermaschinen 40, 43 wirken nun als Pumpen.
• Pumpe 42 fördert Druckmedium stetig aus Saugleitung 56 über 53_η-u , 53_θ-x in die Druckleitung 57. Der Förderstrom der Pumpe 43 aus 56 über 53_o-ε wird durch Steuerkanal 53_ζ-p , der die gleiche Steuercharakteristik aufweist wie der unter 53_η-g beschrieben, zur Druckleitung 57 geführt.
• Auf der linken KFZ-Seite fördert die Verdrängermaschine 40 druck- und verlustarm im Kreise. Die andere Verdrängermaschine 41 wirkt dadurch, dass ihre Verbindungsleitung 47 über den Steuerkanal 52_l-δ mit Druckmedium aus 57 beaufschlagt wird, als Hydraulikmotor, treibend auf Welle 7.
• In beiden Fällen II und III übertrifft bei gleichgroßen Fördervolumen der Verdrängermaschinen sicherlich das Fördervolumen der beiden auf der einen Fahrzeugseite als Pumpen fungierenden Verdrängermaschinen weit das Schluckvolumen der einen damit versorgten, als Hydraulikmotor betriebenen Verdrängermaschine auf der anderen KFZ-Seite. Um einen zu hohen Staudruck auf der Ausgangsseite der jeweils die Lastverteilung bestimmende Pumpe zu vermeiden, sind in ihren Druckleitungen 46 und 50 in den Saug- und Rückflusskanal 56a führende Überdruckventile 61 und 62 angeordnet. Damit die Energie der „abgeregelte Fördermenge" der als Pumpen arbeitenden Verdrängermaschinen 41 und 43 nicht verloren geht, sondern dem Druckniveau der Saugleitung 56a zu Gute kommt (in dem quasi die Pumpen „vorgeladen werden"), ist in der damit verbundenen Saug- und Abflussleitung 26 ein Rückschlagventil 68 angeordnet. Natürlich wirkt dieser nützliche Energierückgewinneffekt nur, wenn die geometrischen Abrollbedingungen des Fahrwerkes bei Kurvenfahrt so sind, dass es in der Summe keiner zusätzlichen Druckmittelzuführung bedarf. Eine weitere ökonomisch nützliche Ausgestaltung der Einrichtung besteh darin, dass der Energieinhalt überschüssiger Förderung in einem mit der Druckleitung 57 verbundenen Druckspeicher 67 deponiert wird. Bei der Auslegung der Steuerkanten in den Schaltorganen 52, 53 ist zu beachten, dass zur Vermeidung schädlicher Kavitation in den Verdrängermaschinen und zur Sicherstellung stetiger Förderbereitschaft im Bereich der (geometrischen) Schaltstrecken keine längeren gesperrte Saugverbindungen zur Wirkung kommen. Hierfür ist, besonders bei Strömungsumkehr, ein „überlappter Übergang" benachbarter, diesbezüglich relevanter Steuerkanäle und -Kanten auszustreben. Vorteilhafterweise kann auch unterschiedliches Abstimmungen der Fördervolumina auf einer Welle sitzende mehrerer Verdrängermaschinen bzw. die Stufen einer Verdrängermaschine geboten sein. Allerdings sind dabei besondere Aspekte, die zu konträren Schlüssen führen, zu berücksichtigen: Einerseits kann bei normaler Fahrt – wo die nützliche Wirkung solcher Einrichtungen besonders bei höheren Fahrgeschwindigkeiten relevant ist – wegen der dabei vorkommenden geringen Lenkausschläge der volumenmäßige Förderüberschuss der Pumpen gering gehalten werden. Durch eine zweckentsprechende Steuerkantenausbildung kann auch Energie überschüssiger Fördervolumina im Druckspeicher 67 gespeichert werden. Dies kann besonders bei Einbindung solcher Einrichtungen in moderne KFZ-Stabilisierungssysteme, wo z. B. durch Schleudersituationen verursachte größere Spurverletzungen (Fahrzeugschrägstellung) zu deren Korrektur hochaktive einseitige Antriebsaktionen gefordert sind, sehr nützlich sein.
• Dieser erfindungsgemäße Energietransfer von einer Differenzial-Abtriebswelle auf die andere wird durch eine auf elektronischer Basis arbeitenden Rechen-Regel- und Steuereinrichtung 55 nach einem vorbestimmten Algorithmus nach vielfältigen Aspekten und Kriterien, wie sie z. B. in Lit. [1, 2, 3, 4, 5] abgehandelt werden, gesteuert. Als wichtige Istwerte meldende Sensoren für das Regelverfahren befinden sich an den Abtriebswellen 7 und 9 angeordnete (kombinierte) Drehmoment- und Drehzahlsensoren 64 und 65.
• Elektronische/elektrische Elemente solcher Steuereinrichtungen sind vorteilhafterweise in KFZ-Antiblockier- und Stabilitätssysteme integriert. Auch ist aus wirtschaftlichen Erwägungen anzustreben, dass Steuerfunktionen der vorgeschlagenen Einrichtung von solchen bestehenden bzw. dafür erweiterten Steuersystemen übernommen werden.
• zu 3
• Die als zweistufige Zahnradpumpe ausgeführte Verdrängermaschine ist koaxial um die Differenzialabtriebswelle 71 angeordnet. Vorteilhaft ist eine Integration im Differenzialgehäuse. Ihr Pumpengehäuse 70 weist eine äußere ovale Form auf, angepasst in etwa der Form des zwangsläufig vom großen Planetenrad 3 geprägten Differenzialgehäuses. Das mittlere Pumpenrad 72 ist verdrehfest mit der Pumpenwelle 71 (7, 9) verbunden und steht mit seiner Verzahnung 72a mit den Verzahnungen 73a und 74a der seitlichen Pumpenräder 73 und 74 in Eingriff. Bei einer vorausgesetzten Drehrichtung „rechts" des angetriebenen mittleren Pumpenrades 72 fördern:
  vom Pumpensaugraum 75 Verzahnungsvolumina 72a Druckmedium in den Pumpendruckraum 78
  vom Pumpensaugraum 75 Verzahnungsvolumina 73a Druckmedium in den Pumpendruckraum 77
  vom Pumpensaugraum 76 Verzahnungsvolumina 72a Druckmedium in den Pumpendruckraum 77
  vom Pumpensaugraum 76 Verzahnungsvolumina 74a Druckmedium in den Pumpendruckraum 78.
• Wie aus 7 ersichtlich und dazu noch näher beschrieben, ist bei entsprechender Ausbildung der Steuerkanäle und Zuordnung der Pumpen-Verbindungskanäle die vorliegend vernetzte Förderkreisstruktur zur erfindungsgemäßen Nutzung von Mehrkreiszahnradpumpen geeignet.
• Zu 4, 5 und 6
• Das Pumpengehäuse 80 mit einem zentralen Lagersitz für die hindurchführende Abtriebswelle 79 des Differenzials, mit seinen Hohlräumen für den Sitz des mittleren Pumpenrades 82 und der äußeren Pumpenräder 83, 84 sowie den Saug- und Druckräumen 75,76 und 77,78 weist als Sitz und Lagerbasis für das innere Pumpenrad 82 einen sich nicht über die gesamte innere Breite erstreckenden ringförmigen Steg 81 auf. Dieses innere Pumpenrad 82 ist mittels eines Verbindungssteges 85 mit einem auf der Differentialabtriebswelle 79 gelagerten, als ein inneres Sonnenrad eines Planetengetriebes fungierendes Zahnrad 86 verbunden. Dieses steht mit einen auf einem wellenfesten Planetenträger 88 gelagerten Planetenrad 87 in Eingriff, welches wiederum an einer, im Gehäusesteg 81 angeordneten Innenverzahnung 89 formschlüssig abrollt. Bei diesen durch die Elemente 86, 87, 89 gebildeten, über seinen Steg 88 durch Welle 79 angetriebenen Planetengetriebe wird die Drehbewegung der Differenzialabtriebswelle 79 zum mittleren Pumpenrad 82 hin ins Schnelle übersetzt. Dadurch wird die Leistung und das Drehmoment der auch als Hydraulikmotor betreibbaren Pumpe gesteigert, was einen kleineren Bauraum der solcherartiger Verdrängermaschinen ermöglicht. Platzinanspruchnahmen durch das Planetengetriebe im Inneren des mittleren Pumpenrades sind unbedenklich, da ohnehin für die Aufbringung der erforderlichen hydraulischen Leistungen für diese Einsatzfälle bei den relativ niedrigen KFZ-Achsantriebsdrehzahlen eine relativ große Dimensionierungen der Pumpenräder erforderlich ist. Diese Erfordernis wird allerdings durch den Einsatz eines solchen die Pumpenräder schneller treibenden Getriebes stark abgemildert.
• Um bei nicht aktiven dynamischen Fahrweisen, z. B. bei einem ökonomischen Fahrprogramm, wo das durch den Erfindungsgedanken angestrebte und ermöglichte „Verlagern der Antriebskräfte zwischen achsgleichen Treibrädern des KFZ-Fahrwerkes" nicht gefragt ist, Leerlaufverluste der Verdrängermaschinen auszuschließen, ist eine in 5 schematisch dargestellte Anordnung einer Schalt- bzw. Trennkupplung vorgesehen, die die Verdrängermaschine vom KFZ-Antriebsstrang abzukoppeln vermag. Hierbei ist der Planetenträger 90 mit einer im Pumpengehäuse 80 koaxial um die Welle 79 angeordneten Schaltkupplung 91 verbunden.
• Zu 7 Vorliegende Schemadarstellung stellt eine Modifikation der 2 dar, bei der die beiden Verdrängermaschinen auf jeder Differenzialabriebswelle durch eine mehrstufige Verdrängermaschine nach den 3 bis 6 mit ihren vernetzten Förderstrecken ersetzt sind. Im Wesentlichen soll das Zusammenspiel der einzelnen Förderstrecken der als Zahnradpumpe ausgebildeten zweistufigen Verdrängermachine (bei Rechtslauf des angetriebenen mittleren Pumpenrades) verdeutlicht werden.
• Die Positions – Nr. ihrer Anschlussleitungen sind aus 3 übernommen und mit den Seitenkennzeichnungen L = links, R = rechts, ergänzt.
• Die das Differenzial betreffenden Pos. 1 bis 9 entsprechen denen in 1 und 2.
• I.) Inaktiver Betrieb der Einrichtung.
• In der dieser Betriebsweise zugeordneten mittleren Betriebstellung der Schaltelemente 52, 53 sind jeweils alle Pumpensaugräume 75L, 76L und 75R, 76R mit den Druckräumen 77L, 78L und 77R, 78R verbunden. Der Förderstrom zwischen diesen Saug- und Druckräumen fließt weitgehend drucklos und verlustleistungsarm über die ihnen zugeordneten Steuerkanäle der der hydraulischen Steuerlemente 52 und 54 im Kreise. Alle anderen nicht aktiven Steuerkanäle 52_{a,e,d,f,g,i,j,i} und 53_{m,o,p,r,s,u,v,x} sind gesperrt.
• II.) Aktivität der Einrichtung bei Lenkereinschlag 56 in Fahrtrichtung links, angestrebt und bewirkt wird die Antriebsverstärkung auf das KFZ-Treibrad rechts und eine Verminderung links: Auf der linken KFZ-Seite sind Förderstufen der Verdrängermaschine 70R als Pumpen geschaltet.
• Pumpenraum 75L ist ein erster Saugraum der Pumpe 70L der über Steuerkanal 52_β-d mit der Saugleitung 56 in Verbindung steht. Von ihm aus wird ein Teil angesaugten Druckmediums durch die Verzahnungsvolumina 73a des Pumpenrades 73 zum Druckraum 77L und der andere Teil des angesaugten Druckmediums durch die Verzahnungsvolumina 72a des Pumpenrades 72 zum Druckraum 78L gefördert.
• Pumpenraum 76L ist ein zweiter Saugraum der Pumpe 70L der über Steuerkanal 52_g-γ mit der Saugleitung 56 in Verbindung steht. Von ihm aus wird ein Teil angesaugten Druckmediums durch die Verzahnungsvolumina 74a des Pumpenrades 74 zum Druckraum 78L und der andere Teil durch die Verzahnungsvolumina 72a des Pumpenrades 72 zum Druckraum 77L gefördert.
• Pumpenraum 77L steht über Steuerkanal 52_α-a und Druckraum 78L über Steuerkanal 52_δ-j mit der Druckleitung 57 in Verbindung.
• Auf der rechten KFZ-Seite ist eine Stufe der Verdrängermaschine 70R als Motor geschaltet, im vorlegenden Beispiel die mit der Pumpenkammer 76R ausgehende. Sie ist über Steuerkanal 53 mit der von den Pumpen der linken KFZ-Seite gespeisten Druckleitung 57 verbunden und auf diese Weise mit Druckmedium beaufschlagt. Dieses wirkt einseitig auf die Verzahnungen 72a und 74a treibend. Das in diesen Verzahnungen transportierte Druckmedium sammelt sich in den Kammern 77R und 78R. Von hieraus gelangt es über 53_ε-m und 53_θ-v entspannt zum Saug- und Rückführ kanal 56 zurück.
• Die zweite Pumpensaugkammer 75R ist über 53_u-η mit der Saugleitung 56 verbunden. Von ihr aus wird das Medium drucklos in die mit der Saugleitung verbundenen Kammern 77R und 78R gefördert.
• Durch die Vernetzung der Förderstrecken 72a. 73a, 74a mit jeweils zwei Pumpenkammern dieser mehrstufigen Verdrängermaschinen ist es zweckmäßig, mehrere druckseitig aktive Steuerkanäle mit einer derartigen steuerkolbenwegab-hängigen Durchflusscharakteristik zu versehen, dass überschüssiges Druckmedium über sich überschneidende Steuerpfade zur Saugleitung 56 abfließen. Solche mengenteilende Steuerkantenausgestaltungen können natürlich auf jeder KFZ-Seite in beliebiger Weise Einsatz finden.
• Wie unter 2 abgehandelt, ist auch hier die zusätzliche Anordnung von Überdruckventilen 61 und 62 in den Druckleitungen der Verdrängermaschinen (als Schutzmaßnahme bei in kurzen Steuerkolbenstellungen gesperrten Abfluss) empfehlenswert.
• III.) Aktivität der Einrichtung bei Lenkereinschlag 50 in Fahrtrichtung rechts, angestrebt und bewirkt wird die Antriebsverstärkung auf das KFZ-Treibrad links und eine Verminderung rechts: Hierzu sind die Funktionsschemata der Steuerelemente, wie aus der Darstellung erkennbar, seitenspiegelbildlich zu II wirksam. Der Energietransfer erfolgt in gleicher Weise in umgekehrter Richtung.
• Die mit vorliegender Konzeption gewinnbaren Vorteile entsprechen im wesendlichen denen wie bereits unter 2 abgehandelt. Hinzu kommen noch die in den Beschreibungen zu den 3 bis 6 hervorgehobenen vorteilhaften Funktions- und Ausführungsmerkmale.
• In Betracht gezogene Druckschriften
• Presseartikel
• [01] Gerd Gregor Feth: „Mehr Kraft auf das kurvenäußere Hinterrad" FAZ vom 24.12. 2007
• [02] B. W. Kießler/M. Lindner: „Mechatronik verteilt Antriebsmomente jederzeit gezielt" VDI nachrichten vom 14.12.2007
• Patentschriften:
• [03] DE 10 2004 025 777 A1
• [04] DE 10 2004 013 542 A1
• [05] DE 39 00 638 C2
• [06] DE 102 41 918 A1
• [07] DE 14 25 779 U1
• [08] DE 10 2006 018 661 A1
• [09] DE 32 39 223 A1
• [10] DE 10 2004 024 086 A1
• zu 1

1

KFZ-Kardanwelle

2

Kegelrad (Differenzial-Eingansbasis)

3

Kegelrad

4

Planetenradträger an 3

5

Planetenkegelrad

6

Kegelrad (an 7)

7

Abtriebswelle (links)

8

Kegelrad (an 9)

9

Abtriebswelle (rechts)

10

Achse (von 12, 14, 15)

11

Kegelrad (an 12)

12

innere Kupplungsbasis

13

Schaltkupplung (äußere Basis)

14

CVT-Kegelreibscheibensatz

15

CVT-Übertragungsband- bzw. Kette

16

CVT-Kegelreibscheibensatz

17

inneres Sonnenrad

18

Planetenträger

19

Planetenrad

20

äußeres Sonnenrad

21

äußere Kupplungsbasis

22

innere Kupplungsbasis

23

Hydraulikpumpe

24

Pumpen-Saugleitung

25

Pumpen-Druckleitung

26

Stellelement

27, 28

Zyl.-Steuerleitungen (von 14, 16)

29

Abflußleitung

30

Überdruckventil

31

Verspannventil

32

Elektronisch/elektrische Regel- und Steuereinrichtung

33

Sensor der CVT-Übersetzung

34

Sensor des Pumpendruckes

35

Sensor des Druckverhältnisses beider CVT-Druckzylinder

36

Sensor der Eingangsdrehzahl

37

Sensor der Ausgangsdrehzahl

38

Sensor des Lenkwinkels

• zu 2

40, 41

Verdrängermaschine (an 7)

42, 43

Verdrängermaschine (an 9)

44, 45

Anschlussleitung (von 41)

46, 47

Anschlussleitung (von 42)

48, 49

Anschlussleitung (von 43)

50, 51

Anschlussleitung (von 42)

52

hydraulisches Mehrkanal-Mehrweg-Steuerelement

52_{(a,b,c,d,e,F,g,h,i,j,k,l,)}

kanalseitige Steuerkanäle in 52

52_α,β,γ,δ

verdrägermaschinenseitige Steuerkanäle in 52

53

hydraulisches Mehrkanal-Mehrweg-Steuerelement

⁵³(m,n,o,p,q,r,s,t,u,v,w,x)

kanalseitige Steuerkanä. in 53

53_ε,ζ,η,θ

verdrängermaschinenseitige Steuerka. in 53

54

Stellelement (von 52, 53)

55

Elektron./elektrische Regel und Steuereinrichtung

56

Saug- und Rückflusskanal (in 52, 53)

57

Druckkanal (in 52, 53)

58

Saugleitung

59

Lenkrad

60

Lenkwinkelsensor

61, 62, 63

Überdruckventil

64, 65

kombinierter Drehmoment-/Drehzahlsensor

66

Drucksensor (an 57)

67

Druckspeicher

68

Rückschlagventil

69

Saugleitung

• zu 3

70

Pumpengehäuse

71

Differenzialabtriebswelle (= 7, 9)

72

mittleres Pumpenrad

72a

Verzahnung an 72

73,74

äußeres Pumpenrad

73a, 74a

Verzahnung (an 73, 74)

75,76

Pumpensaugraum

77,78

Pumpendruckraum

• zu 4, 5, 6, 7

79

Differenzialabtriebswelle (= 7, 9, 71)

80

Pumpengehäuse

81

ringförmiger Gehäusesteg (Sitz von 82)

82

mittleres Pumpenrad

82a

Verzahnung von 82

83, 84

äußeres Pumpenrad

83a, 84a

Verzahnung (von 83, 84)

85

Mitnehmersteg (86–82)

86

inneres Sonnenrad

87

Planetenrad

88

wellenfester Planetenträger

89

äußeres Sonnenrad (an 82)

90

kupplungsfester Planetenträger

91

Schaltkupplung

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• - DE 10241918 A1 [0004, 0076]
• - DE 1425779 U [0011]
• - DE 102006018661 A1 [0016, 0076]
• - DE 3239223 A1 [0020, 0076]
• - DE 101004024086 A1 [0025]
• - DE 3900638 C2 [0030, 0076]
• - DE 102004013542 A1 [0030, 0076]
• - DE 102004025777 A1 [0076]
• - DE 1425779 U1 [0076]
• - DE 102004024086 A1 [0076]
• Zitierte Nicht-Patentliteratur
• - Gerd Gregor Feth: „Mehr Kraft auf das kurvenäußere Hinterrad" FAZ vom 24.12. 2007 [0076]
• - B. W. Kießler/M. Lindner: „Mechatronik verteilt Antriebsmomente jederzeit gezielt" VDI nachrichten vom 14.12.2007 [0076]

Claims (18)

1. Einrichtung an KFZ-Ausgleichsgetrieben zum Verlagern der Antriebskräfte zwischen achsgleichen Treibrädern des KFZ-Fahrwerkes bestehend aus einem Verteiler- bzw. Ausgleichsgetriebe bekannter Art (KFZ-Differenzial) mit einer Eingangsbasis und zwei Ausgangsbasen, wobei die Ausgangsbasen in Folge der inneren Gestaltung des Differenzialgetriebes als ein Planetengetriebe mit einem Planetenverhältnis von i_Pl. = 1,0 drehmomentenmäßig im Gleichgewicht stehen, mit einer parallel zu einem Übertragungspfad zwischen der Eingangsbasis und einer Ausgangsbasis des Differenzials verdrehfest angeordneten stufenlos verstellbaren mechanischen Übertragungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die stufenlos verstellbare mechanische Übertragungseinrichtung ein Kegelscheibenumschlingungsgetriebe (CVT) (14, 15, 16) ist; wobei im Übertragungspfad des CVT derart ausgebildete Übertragungselemente (2, 11, 17, 20) angeordnet sind, dass bei einer ausgeglichenen Betriebsweise des Differenzials (i_{Abtriebswellen} = 1:1) die Übersetzung des CVT (14, 15, 16) etwa 1:1 beträgt.
2. Einrichtung an KFZ-Ausgleichsgetrieben zum Verlagern der Antriebskräfte zwischen achsgleichen Treibrädern des KFZ – Fahrwerkes bestehend aus einem Verteiler- bzw. Ausgleichsgetriebe bekannter Art (KFZ – Differenzial) mit einer Eingangsbasis und zwei Ausgangsbasen, wobei die Ausgangsbasen in Folge der inneren Gestaltung des Differentialgetriebes als ein Planetengetriebe mit einem Planetenverhältnis von i_Pl = 1,0 drehmomentenmäßig im Gleichgewicht stehen, mit mindestens einer mit einer Abtriebswelle des Differenzials verbundenen hydraulischen Maschine, vorzugsweise eine Hydraulikpumpe, dadurch gekennzeichnet, dass jede Abtriebswelle (7 und 9) des Differenzials mit mindestens zwei (hydraulischen) Verdrängermaschinen (40, 41) und (42, 43), oder mit je einer mehrstufigen Verdrängermaschine (70L, 70R) in Drehverbindung steht, die Saug- und Druckseiten (44–51) dieser einzelnen Verdrängermaschinen (40–43) oder einzelne Förderstufen (77L, 78L, 77R, 78R) mehrstufiger Verdrängermaschinen (70L, 70R) mit derartigen hydraulischen Steuer- und Schaltelementen (52, 53) in einer Weise in Verbindung stehen, dass alternativ und wechselweise schaltbar die Förderströme mehrerer als Pumpen geschaltete Verdrängermaschinen oder Verdrängerstufen der einen KFZ – Seite die als Hydromotore geschaltete(n) Verdrängermaschinen oder Verdrängerstufen geringeren Schluckvermögens der anderen KFZ – Seite beaufschlagen.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kegelreibscheibensatz (14) des CVT auf der Antriebsseite des Differenzials über ein mit ihm verbundenes Kegelrad (11) mit dem Eingangskegelrad (2) des Differenzials in Drehverbindung steht, der Abtriebscheibensatz (16) des CVT über ein drehzahlreduzierendes Getriebe mit drehrichtungswendender Funktion mit der Abtriebswelle 9 des Diffenzials in Drehverbindung steht, die Übersetzungen der drehzahlreduzierenden feststufigen Elemente (2/11, 17/19/20) im Übertragungspfad des CVT so ausgeführt und abgestimmt sind, dass bei i = 1:1 -Stellung des CVT die gesamte Übersetzungswandlung dieses Pfades mindestens zu 65% auf der der Abtriebswelle (9) zugeneigten Seite des CVT (14/15/16) erfolgt.
4. Einrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass das der abtriebswellenseitige Kegelreibscheibensatz (16) des CVT koaxial um die Abtriebswelle (9) des Differenzials ausgebildet und angeordnet ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass das der Abtriebswelle (9) zugeneigte Wende- und drehzahlreduzierende Übertragungselement aus einem, beide Funktionen bewirkbaren koaxial um die Abtriebswelle (9) angeordneten Planetengetriebe (17, 18, 19, 20) besteht
6. Einrichtung nach Anspruch 1, 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der der Abtriebswelle (9) zugeneigte Kegelreibscheibensatz (16) des CVT konstruktiv in das Planetengetriebe (17/18/19/20) übergeht, wobei der Abtriebsreibscheibensatz (16) des CVT eine verlängerte, die Abtriebswelle (9) koaxial umschließende Sitzbasis aufweist an deren Ende verdrehfest das innere Sonnenrad (17) des Planetengetriebes (17/18/19/20) sitzt.
7. Einrichtung nach Anspruch 1, 3 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Planetengetriebe (17, 18, 19, 20) und der Abtriebswelle (9) eine Schaltkupplung (21, 22) als drehverbindendes Element angeordnet ist, die Schaltkupplung (21, 22) weitgehend mit dem Planetengetriebe eine konstruktive Baueinheit bildet. das Kupplungsgehäuse (21) eine als äußeres Sonnenrad des Planetengetriebes dienende Innenverzahnung (20) aufweist, die Planetenräder (19) auf einem gehäusefesten Steg (18) gelagert sind.
8. Einrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den der Differenzial-Antriebseite zugeneigtem CVT-Antriebsscheibensatzes (14) und seiner Verbindungsbasis zum Differenzial eine Schaltkupplung (12, 13) angeordnet ist, wobei diese Schaltkupplung weitgehend mit der angrenzenden Reibscheibe des CVT als eine konstruktive Baueinheit ausgeführt ist.
9. Einrichtung nach Anspruch 1 und beliebiger vorstehender Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Druckmittelversorgung des hydraulisch angepressten CVT an der Eingangsbasis (1) des Differenzials eine Hydraulikpumpe (23) angekoppelt ist.
10. Einrichtung nach Anspruch 1 und beliebiger vorstehender Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Übersetzungssteuerung des CVT und zur Steuerung der Schaltkupplungen (12, 13), (21, 22) und eines regelbaren Vorspannventils (31) eine nach einem vorbestimmten Algorithmus arbeitende elektronisch/elektrische Rechen-, und Regeleinrichtung (32) zugeordnet ist, wobei diese Rechen-, und Regeleinrichtung (32) in ein KFZ-Antiblockier oder -Stabibilisierungssystem eingebunden ist bzw. dass solche zur Bewirkung der vorbestimmen Funktion derartig ausgebildet sind, des Weiteren mindestens einer der nachstehenden Sensoren ihr zugeordnet und in die Funktion der Rechen- und Regeleinrichtung eingebunden sind: Sensor zur Erfassung der CVT-Übersetzungsstellung (33) Sensor zur Erfassung des Pumpendruckes (34) Sensor zur Erfassung des Druckverhältnisses beider CVT-Druckzylinder (35) Sensor zur Erfassung des Lenkwinkels (38) Sensor zur Erfassung der Differenzial-Ausgangsdrehzahlen (36, 37) Sensor zur Erfassung des Lenkwinkels (38)
11. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrängermaschinen Zahnradpumpen sind, wobei das mit der Differenzial-Abtriebswelle (7, 9, 71, 79) verbundene Pumpenrad (72) auf der Abtriebswelle (7, 9) verdrehfest sitzt.
12. Einrichtung nach Anspruch 2, 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnradpumpen mehrstufig ausgeführt sind, wobei seitlich des die Abtriebswelle (7, 9, 71) umschließenden, angetriebenen zentralen Pumpenrades (72, 82) mindestens zwei mit ihm in Eingriff stehende Pumpenräder (73,74, 83,84) angeordnet sind.
13. Einrichtung nach Anspruch 2, 11, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl einstufige Verdrängermaschinen (41–43) und einzelne Stufen (75–77), (75–78), (76–77), (76–78) mehrstufiger Verdrängermaschinen (70, 80) über Verbindungsleitungen mit einer hydraulischen Steuereinrichtung (52, 53) verbunden sind die eine Schaltsystematik derart aufweist, dass die einzelnen Verdrängermaschinenstufen als Hydraulikpumpe oder als Hydraulikmotor fungieren, einzeln oder in Gruppen wirkend eingesetzt sind, drucklos im Kreise fördernd betrieben werden können.
14. Einrichtung nach Anspruch 2, 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren des angetriebenen Pumpenrades (82) ein die Drehzahl der Abriebswelle (7, 9, 79) ins Schnelle übersetzendes Planetengetriebe ((86/87/88/89) untergebracht ist.
15. Einrichtung nach Anspruch 2, 11, 12 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpengehäuse (80) als Lagerbasis des zentral angeordneten ringförmig ausgebildeten, angetriebenen Pumpenrades (82) einen ringförmigen Gehäusesteg (81) aufweist, das Pumpenrad (82) über einem Mitnehmersteg (85) mit einem zentral auf der Abtriebswelle gelagerten inneren Sonnenrad ((86) verdrehfest verbunden ist welches mit auf einem wellenfesten Steg (88) gelagerten Planetenrädern (87) im Eingriff steht, die wiederum in einer als äußeres Sonnenrad fungierenden gehäusefesten Innenverzahnung (89) formschlüssig abwälzen.
16. Einrichtung nach Anspruch 2 und 11 bis 15 dadurch gekennzeichnet, dass das angetriebene Pumpenrad (82) über eine Schaltkupplung (91) mit der Abtriebswelle (7, 9, 79) in Drehverbindung steht, wobei der Planetenträger (90) an einer Basis der Schaltkupplung, deren andere Basis mit der Welle (7, 8, 79) verbunden ist, sitzt, die Schaltkupplung (91) konstruktiv im Pumpengehäuse (80) integriert ist.
17. Einrichtung nach Anspruch 2 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass das hydraulische Steuer- und Schaltelement (52, 53) aus einem Mehrkanal-Steuerschieber besteht, seine Steuerkanten so ausgebildet sind, dass eine wegabhängige (analoge) Förderstrom- und Druckregulierung bewirkt wird, Steuerkanten nach Art bekannter „Mehrwegeventile ohne festgelegter Schaltstellung" so ausgebildet sind, dass zufließende Ströme eines Steuerkanals (z. B. 52_g ) in einer bestimmten Steuerkolbenstellung in zwei Ströme (52g) und (52_h ) geteilt wird.
18. Einrichtung nach Anspruch 2, 13 und 17, dadurch gekennzeichnet, dass das hydraulische Schaltelement (52, 53) einen in seinem Gehäuse integrierten Saug- und Rücklaufkanal (56) und einen Druckkanal (57) aufweist, der Saug- und Rückführkanal (56) über ein Rückschlagventil (63) mit einer Saugleitung (68) verbunden ist, der Druckkanal (57) ein zum Saugkanal (56) führendes Überdruckventil (67) aufweist.