-
VERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
-
Diese Anmeldung beansprucht die Rechte an der am 20. Mai 2015 eingereichten US-Patentanmeldung Nr. 62,164,463, deren Inhalt durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird.
-
GEBIET
-
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein Differentialgetriebeaggregate und genauer eine hydraulische Steuereinheit, die direkt mit einer Differentialgehäuseanordnung gekoppelt ist, die eine Kupplung und einen Kolbenstellantrieb aufweist.
-
HINTERGRUND
-
Ein Differentialgetriebemechanismus kann in einem Achsaggregat bereitgestellt und verwendet werden, um ein Drehmoment von einer Antriebswelle auf ein Paar Abtriebswellen zu übertragen. Die Antriebswelle kann das Differential unter Verwendung eines Kegelrads antreiben, das mit einem Hohlrad in Eingriff steht, welches an einem Gehäuse des Differentials montiert ist. In Kraftfahrzeuganwendungen ermöglicht ein Differential eine Drehung der Reifen, die an jedem Ende des Achsaggregats montiert sind, mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten. Das ist wichtig, wenn das Fahrzeug Kurven fährt, da der äußere Reifen einen größeren Bogen ausfährt als der innere Reifen. Somit muss sich der äußere Reifen mit einer höheren Geschwindigkeit drehen als der innere Reifen, um den längeren Fahrweg auszugleichen. Das Differential schließt ein Differentialgehäuse und eine Zahnradanordnung ein, die eine Drehmomentübertragung von der Antriebswelle auf die Abtriebswellen zulässt, während sie gleichzeitig zulässt, dass sich die Abtriebswellen bei Bedarf mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten drehen. Die Zahnradanordnung kann allgemein zwei Seitenzahnräder einschließen, die für eine Drehung an den entsprechenden Abtriebswellen montiert sind. Eine Reihe von Querzapfen oder Ritzelwellen sind fest am Differentialgehäuse montiert, so dass sie sich mit diesem drehen. Eine entsprechende Mehrzahl von Ritzeln sind für eine Drehung an den Ritzelwellen montiert und stehen mit beiden Seitenzahnrädern in Eingriff.
-
Manche Differentialgetriebemechanismen schließen traktionsmodifizierende Differentiale ein. In der Regel kann ein Kupplungspaket zwischen einem der Seitenzahnräder und einer benachbarten Oberfläche des Differentialgetriebegehäuses angeordnet sein. Das Kupplungspaket oder ein Sperrmechanismus dient dazu, eine relative Drehung zwischen dem Getriebegehäuse und dem einen Seitenzahnrad zu begrenzen. Bei solchen Differentialen wird ein Eingriff des Kupplungspakets oder Sperrmechanismus (eine Differentialverzögerung) auf einem von mehreren verschiedenen Wegen erreicht. Manche Konfigurationen schließen einen Kolben ein, der betätigt wird, um zu bewirken, dass sich das Kupplungspaket zwischen einem offenen, einem gesperrten und einem teilgesperrten Zustand bewegt.
-
Die hierin angegebene Beschreibung des technischen Hintergrunds dient dem Zweck der Darstellung des Kontextes der Offenbarung. Arbeiten der hierin genannte Erfinder, soweit sie in diesem Abschnitt über den technischen Hintergrund beschrieben werden, sind ebenso wie Aspekte der Beschreibung, die zum Zeitpunkt der Anmeldung nicht anderweitig als Stand der Technik gelten können, weder ausdrücklich noch stillschweigend als Stand der Technik gegenüber der vorliegenden Offenbarung anerkannt.
-
KURZFASSUNG
-
Es wird ein elektronisches Sperrdifferentialsystem angegeben, das gemäß einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung aufgebaut ist. Das System schließt ein Achsgehäuse, das eine Innenkammer definiert, ein Differentialaggregat, das innerhalb der Innenkammer angeordnet ist, und eine hydraulische Steuereinheit (HCU) ein, die direkt mit einer Oberseite des Achsgehäuses gekoppelt ist, so dass die HCU an einer Oberseite des Differentialaggregats montiert ist.
-
Zusätzlich zur den oben genannten kann das beschriebene System eines oder mehrere der folgenden Merkmale aufweisen: wobei die Oberseite des Achsgehäuses eine Montagefläche definiert, die dafür ausgelegt ist, eine Gehäusemontagestruktur der HCU aufzunehmen; wobei die Montagefläche eine Oberfläche an der Oberseite des Achsgehäuses ist; wobei die HCU ein Gehäuse mit einem Speicherabschnitt, einem Gehäuseverteilerabschnitt und einem Elektromotorabschnitt einschließt; wobei der Gehäuseverteilerabschnitt mehrere Aufnahmebohrungen aufweist, die für eine Ausfluchtung mit mehreren Montagebohrungen, die in der Montagefläche definiert sind, ausgelegt sind, und sich mehrere Befestigungseinrichtungen durch die ausgefluchteten Aufnahmebohrungen und Montagebohrungen erstrecken, um den Gehäuseverteilerabschnitt mit der Montagefläche zu koppeln; wobei sich die Aufnahmebohrungen von einer Oberseite des Gehäuseverteilerabschnitts zu einer Unterseite des Gehäuseverteilerabschnitts erstrecken; wobei die HCU nur an einer Stelle zwischen der Montagefläche und dem Gehäuseverteilerabschnitt mit dem Achsgehäuse gekoppelt ist; und wobei die mehreren Montagebohrungen nur vier Montagebohrungen umfassen; wobei die HCU einen Hydraulikstutzen einschließt, der vom Gehäuseverteilerabschnitt aus nach unten vorsteht, und die Montagefläche eine Hydraulikaufnahmebohrung einschließt, die einwärts von den mehreren Montagebohrungen angeordnet ist und die so ausgelegt ist, dass der Hydraulikstutzen durch sie hindurch aufgenommen werden kann.
-
Zusätzlich zur den oben genannten kann das beschriebene System eines oder mehrere der folgenden Merkmale aufweisen: wobei das Differentialaggregat ein Differentialgehäuse umfasst, das eine erste und eine zweite Abtriebswellenöffnung definiert, die entlang einer Drehachse des Differentialgehäuses koaxial ausgerichtet sind, ein erstes und ein zweites Seitenzahnrad, die innerhalb des Differentialgehäuses drehbar montiert sind, wobei das erste und das zweite Seitenzahnrad entlang der Drehachse des Differentialgehäuses koaxial ausgerichtet sind, wobei das erste Seitenzahnrad eine erste Wellenöffnung definiert, die dafür ausgelegt ist, eine erste Drehmomentübertragungsverbindung mit einer ersten Abtriebswelle bereitzustellen, die innerhalb der ersten Abtriebswellenöffnung aufgenommen ist, wobei das zweite Seitenzahnrad eine zweite Abtriebswellenöffnung definiert, die dafür ausgelegt ist, eine zweite Drehmomentübertragungsverbindung mit einer zweiten Abtriebswelle bereitzustellen, die innerhalb der zweiten Abtriebswellenöffnung aufgenommen ist, zwei Ritzel, die zwischen dem ersten und dem zweiten Seitenzahnrad montiert sind, wobei beide Ritzel für eine Drehung an einer Querwelle montiert sind, die am Differentialgehäuse festgelegt ist, so dass sie sich mit diesem dreht, ein Kupplungspaket, das mehrere ringförmige Platten einschließt, die abwechselnd mit mehreren ringförmigen Reibscheiben angeordnet ist sind, wobei das Kupplungspaket auf einer ersten Seite der Querwelle angeordnet ist, und ein Stellantriebsaggregat, das einen Kolben umfasst, der in einem Kolbengehäuse aufgenommen ist, wobei das Stellantriebsaggregat auf einer zweiten Seite der Querwelle angeordnet ist, die der ersten Seite entgegengesetzt ist, wobei das Stellantriebsaggregat einen Hydraulikanschluss aufweist, der dafür ausgelegt ist, den Hydraulikstutzen aufzunehmen.
-
Zusätzlich zur den oben genannten kann das beschriebene System eines oder mehrere der folgenden Merkmale aufweisen: ein Ritzel, das zumindest zum Teil innerhalb des Differentialgehäuses so angeordnet ist, dass ein Abstand zwischen einer Stirnfläche des Ritzels und einer Außenfläche des Differentialgehäuses definiert ist; wobei ein zweiter Abstand zwischen einer Oberseite der HCU und einer Unterseite eines Fahrzeugbodens definiert ist; wobei der zweite Abstand zwischen ungefähr 22 mm und ungefähr 300 mm beträgt; mehrere Übertragungsstößel, die das Kupplungspaket und das Stellantriebsaggregat koppeln; wobei das Stellantriebsaggregat ferner eine Halterung und ein erstes Nadellager, das auf einer Seite des Kolbengehäuses angeordnet ist, und ein zweites Nadellager, das auf einer entgegengesetzten Seite des Kolbengehäuses angeordnet ist, umfasst, und wobei der Kolben ferner mindestens einen O-Ring umfasst, der an ihm montiert ist, wobei der mindestens eine O-Ring für eine Verschiebung entlang des Kolbengehäuses ausgelegt ist; und wobei der Hydraulikanschluss von einem Außenumfang des Stellantriebsaggregats aus vorsteht.
-
Es wird ein Fahrzeug angegeben, das gemäß einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung aufgebaut ist. Das Fahrzeug weist auf: einen Rahmen, der eine vordere Seite und eine hintere Seite aufweist, einen Fahrzeugboden und ein elektronisches Sperrdifferentialsystem. Das elektronische Sperrdifferentialsystem weist auf: ein Achsgehäuse, das eine Innenkammer definiert, ein Differentialaggregat, das innerhalb der Innenkammer angeordnet ist, und eine hydraulische Steuereinheit (HCU), die direkt mit einer Oberseite des Achsgehäuses gekoppelt ist, so dass die HCU an einer Oberseite des Differentialaggregats montiert ist.
-
Zusätzlich zur den oben genannten kann das beschriebene System eines oder mehrere der folgenden Merkmale aufweisen: wobei die Oberseite des Achsgehäuses eine Montagefläche definiert, die dafür ausgelegt ist, eine Gehäusemontagestruktur der HCU aufzunehmen; wobei ein Abstand zwischen einer Oberseite der HCU und einer Unterseite des Bodenblechs definiert ist; und wobei der Abstand zwischen etwa 22 mm und etwa 30 mm beträgt.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN:
-
Die vorliegende Offenbarung wird aus der ausführlichen Beschreibung und den begleitenden Zeichnungen deutlicher verständlich werden:
-
1 ist eine perspektivische Ansicht eines elektronischen Sperrdifferentialsystems vor dem Zusammenbau, das gemäß einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung aufgebaut ist;
-
2 ist eine perspektivische Ansicht des in 1 gezeigten Differentialgetriebesystems nach dem Zusammenbau;
-
3 ist eine Querschnittsansicht eines elektronischen Sperrdifferentialaggregats des Systems von 1 entlang von Linien 3-3, das gemäß einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung aufgebaut ist;
-
4 ist eine Explosionsansicht des in 1 gezeigten elektronischen Sperrdifferentialaggregats, das gemäß einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung aufgebaut ist; und
-
5 ist eine Querschnittsansicht einer hydraulischen Steuereinheit des Aggregats von 1 entlang von Linien 5-5, die gemäß einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung aufgebaut ist.
-
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
-
Es wird zunächst auf 1 und 2 Bezug genommen, wo ein elektronisches Sperrdifferentialsystem gezeigt ist, das gemäß der vorliegenden Offenbarung aufgebaut ist und allgemein mit der Bezugszahl 10 benannt ist. Das elektronische Sperrdifferentialsystem 10 kann allgemein ein Achsgehäuse 12, ein elektronisches Sperrdifferentialaggregat 14 und eine hydraulische Steuereinheit (HCU) 16 aufweisen. Das Achsgehäuse 12 ist an einem (nicht gezeigten) Fahrzeug festgelegt und beherbergt das elektronische Sperrdifferentialaggregat 14. Wie in 2 gezeigt ist, wird die HCU 16 an einer einzigen Stelle durch direkte Montage am Achsgehäuse 12 direkt mit dem elektronischen Sperrdifferentialaggregat 14 gekoppelt, wodurch ein in sich geschlossenes, nicht abseits montiertes Differentialsystem 10 bereitgestellt wird. Dadurch wird ein verbessertes, kompaktes Differentialsystem bereitgestellt, das sich für kompakte Fahrzeugsysteme eignet.
-
Das Achsgehäuse 12 definiert allgemein einen Hohlraum 22, der dafür ausgelegt ist, das Differentialaggregat 14 aufzunehmen. Eine Stirnfläche 24 ist zur Koppelung mit einer (nicht gezeigten) Trägerabdeckung ausgelegt, um das Differentialaggregat 14 innerhalb des Achsgehäuse 12 einzuschließen. Zwei Öffnungen 26 sind jeweils dafür ausgelegt, eine (nicht gezeigte) Achswelle aufzunehmen, und eine Öffnung 28 ist dafür ausgelegt, ein Ritzel 30 (1) aufzunehmen, das funktionsmäßig mit einer Antriebswelle des (nicht gezeigten) Fahrzeugs gekoppelt ist. Das Gehäuse 12 kann eine Montageoberfläche oder -fläche 32 definieren, die dafür ausgelegt ist, die HCU 16 aufzunehmen, wie hierin noch ausführlicher beschrieben wird. Somit kann die Montagefläche 32 eine schnelle und ordnungsgemäße Ausrichtung zwischen der HCU 16 und dem Differentialaggregat 14 erleichtern, wodurch Installationszeit und -aufwand verringert werden. Darüber hinaus ist in dem dargestellten Beispiel die Montagefläche 32 eine Oberfläche an der Oberseite des Achsgehäuses 12, wodurch die HCU 16 an der Oberseite von sowohl dem Achsgehäuse 12 als auch dem Differentialaggregat 14 montiert werden kann, was einen erhöhten Schutz der HCU ebenso wie eine verbesserte Raumausnutzung bei Fahrzeugen, die einen begrenzten Einbauraum bieten, ermöglicht.
-
Es wird nun auch auf 3 und 4 Bezug genommen, wo gezeigt ist, dass das elektronische Sperrdifferentialaggregat 14 allgemein ein Träger- oder Differentialgehäuse 40, ein Differentialgetriebeaggregat 42, ein Kupplungsaggregat 44 und ein Kupplungsstellantriebsaggregat 46 aufweisen kann. Das Differentialgetriebeaggregat 42 und das Kupplungsaggregat 44 sind innerhalb des Gehäuses 40 angeordnet, und das Kupplungsstellantriebsaggregat 46 ist funktionsmäßig mit dem Kupplungsaggregat 44 verbunden, um dieses selektiv zu betätigen. Das Differentialaggregat 14 kann innerhalb des Achsgehäuses 12 aufgenommen werden und dient dazu, zwei Achswellen anzutreiben, die mit (nicht gezeigten) Antriebsrädern verbunden sind. Im Allgemeinen funktioniert das Sperrdifferentialaggregat 14 während Normalbetriebsbedingungen wie ein herkömmliches offenes Differential, bis ein Ereignis eintritt, wo eine Drehmomentverteilung bzw. ein Torque Bias erforderlich wird. Wenn ein Traktionsverlust erfasst oder erwartet wird, kann das Kupplungsaggregat 44 selektiv betätigt werden, um die für die Situation optimale Drehmomentverteilung zu erzeugen.
-
Wie in der Beispielsimplementierung gezeigt ist, weist das Differentialgetriebeaggregat 42 zwei Seitenzahnräder 48 und 50 auf, die für eine Drehung an Achswellen (und dem ersten und dem zweiten Antriebsrad) montiert sind. Die Seitenzahnräder 48 und 50 definieren eine erste und eine zweite Achswellenöffnung 52 und 54 (3). Ein Querzapfen oder eine Ritzelwelle 56 kann für eine gemeinsame Drehung fest am Differentialgehäuse 40 montiert sein, und zwei entsprechende Ritzel 58 sind für eine Drehung an der Ritzelwelle 56 montiert und stehen im Eingriff mit den beiden Seitenzahnrädern 48 und 50. Bei einer offenen Konfiguration wirkt das Differentialgetriebeaggregat 42 so, dass es eine Drehung der Achswellen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten zulässt.
-
Das Kupplungsaggregat 44 weist allgemein ein Kupplungspaket 60 auf, das funktionsmäßig dem Kupplungsstellantriebsaggregat 46 zugeordnet ist. Das Kupplungsaggregat 44 verkoppelt einen Eingang des elektronischen Sperrdifferentialaggregats 14 mit dem Differentialgetriebeaggregat 42. In manchen Beispielen kann der Eingang ein Hohlrad umfassen, das um das Differentialgehäuse 40 herum festgelegt ist, welches vom Ritzel 30 angetrieben wird.
-
Das Kupplungspaket 60 weist mehrere ringförmige Platten 62 auf, die abwechselnd mit mehreren ringförmigen Reibscheiben 64 angeordnet sind. In manchen Beispielen kann eine erste Übertragungsplatte 66 als Teil des Kupplungspakets 60 angeordnet sein. Die mehreren ringförmigen Platten 62 können für eine Drehung mit dem Differentialgehäuse 40 oder dem Differentialgetriebeaggregat 42 gekoppelt sein. Die mehreren ringförmigen Reibscheiben 64 können dann für eine Drehung mit dem jeweils anderen vom Differentialgehäuse 40 und Differentialgetriebeaggregat 42 gekoppelt sein. In der dargestellten Ausführungsform sind die mehreren ringförmigen Platten 62 für eine Drehung mit dem Differentialgehäuse 40 gekoppelt (z.B. an einem Innendurchmesser des Differentialgehäuses 40 verkeilt), und die mehreren ringförmigen Reibscheiben 64 sind für eine Drehung mit dem Differentialgetriebeaggregat 42 gekoppelt, (z.B. an einem Außendurchmesser des Seitenzahnrads 48 verkeilt). Es sei aber klargestellt, dass die ringförmigen Reibscheiben 64 für eine Drehung an jedem beliebigen oder an beiden von den Seitenzahnrädern 48 und 50 gelagert sein können.
-
Die mehreren ringförmigen Platten 62 und ringförmigen Reibscheiben 64 sind abwechselnd angeordnet und arbeiten so, dass sie sich aneinander entlang drehen und sich dabei im Wesentlichen nicht berühren, wenn das Kupplungsaggregat 44 die offene Stellung einnimmt. Der Fachmann wird jedoch versehen, dass der Begriff „einander nicht berühren“, wie er hierin verwendet wird, relativ ist und nicht unbedingt ausdrücken soll, dass die ringförmigen Platte 62 und die ringförmigen Reibscheiben 64 absolut keinen Kontakt haben, wenn das Kupplungsaggregat 44 im offenen Zustand ist. Die ringförmigen Platten 62 und die ringförmigen Reibscheiben 64 sind relativ zueinander axial in einen Reibschluss bewegbar, wodurch eine relative Drehung zwischen den ringförmigen Platten 62 und den ringförmigen Reibscheiben 64 verringert wird, wenn das Kupplungsaggregat 44 die geschlossene oder zum Teil geschlossene Konfiguration aufweist. Wenn das Kupplungsaggregat 44 die geschlossene Stellung einnimmt, drehen sich auf diese Weise die Seitenzahnräder 48 und 50 sowie die Achswellen und die Antriebsräder gemeinsam.
-
Das Kupplungsaggregat 44 kann in einer offenen Konfiguration arbeiten, so dass es den Seitenzahnrädern 48 und 50 gestattet, sich unabhängig voneinander zu drehen, z.B. unterschiedlich schnell. Das Kupplungsaggregat 44 kann auch in einer geschlossenen oder zum Teil geschlossenen Konfiguration arbeiten, wo sich die Seitenzahnräder 48 und 50 gemeinsam oder zum Teil gemeinsam (das heißt nicht unabhängig) drehen, z.B. im Wesentlichen gleich schnell. Das Kupplungsaggregat 44 kann beispielsweise ein hydraulisches Kupplungsaggregat 44 sein, das unter Druck stehendes Hydraulikfluid nutzt, das auf das Stellantriebsaggregat 46 wirken kann, um das Kupplungspaket 60 selektiv zwischen der offenen, der geschlossenen und der zum Teil geschlossenen Konfiguration zu verstellen.
-
Für die weitere Beschreibung des Stellantriebsaggregats 46 wird nun insbesondere auf 3 und 4 Bezug genommen. Das Stellantriebsaggregat 46 ist an einem Ende des Differentialgehäuses 40 angeordnet, das dem Kupplungspaket 60 entgegengesetzt ist. In einem Beispiel kann das Kupplungspaket 60 allgemein konzentrisch mit dem ersten Seitenzahnrad 48 sein, und das Stellantriebsaggregat kann allgemein konzentrisch mit dem zweiten Seitenzahnrad 50 sein. Infolge der Positionierung des Stellantriebsaggregats 46 an einem Ende des Differentialgehäuses 40, das dem Kupplungspaket 60 entgegengesetzt ist, werden eine Reihe von Vorteilen verwirklicht. Zum Beispiel ist die resultierende Packungsgröße des elektronischen Sperrdifferentialaggregats 14 verringert, die Querwelle 56 kann zwischen Lagerbuchsen zentriert werden, und es können vorrätige Achswellen mit Standardlängen verwendet werden. Darüber hinaus kann das Kupplungspaket 60 größer gebaut werden, was eine größere Drehmomentkapazität ergibt, und das elektronische Sperrdifferentialaggregat 14 kann auf der gleichen Fertigungsstraße gegen ein „offenes“ Differential ausgetauscht werden.
-
Wie dargestellt, kann das Stellantriebsaggregat 46 allgemein ein Kolbenaggregat 68 aufweisen mit einer Halterung 70, einem ersten Nadellager 72, Lagerbuchsen 74, einem Kolbengehäuse 80, einem Kolben 82, zwei O-Ringen 84, einem zweiten Nadellager 88 und einer zweiten Übertragungsplatte 90. Die zweite Übertragungsplatte 90 kann als Laufbuchse für das zweite Nadellager 88 dienen. Das Kolbengehäuse 80 kann in einem Ring 92 montiert werden, der auf der Halterung 70 sitzt.
-
Mehrere Übertragungsstößel 94 sind zwischen der zweiten Übertragungsplatte 90 des Stellantriebsaggregats 46 und der ersten Übertragungsplatte 66 des Kupplungspakets 60 angeordnet. In dem dargestellten Beispiel sind acht Übertragungsstößel 94 zwischen der zweiten Übertragungsplatte 90 und der ersten Übertragungsplatte 66 angeordnet. Die Übertragungsstößel 94 können um das Differentialgehäuse 40 herum gleichmäßig beabstandet sein, aber es kommen auch andere Mengen von Übertragungsstößeln in Betracht. Ferner können auch andere Strukturen verwendet werden, um eine Kraft zwischen der ersten und der zweiten Übertragungsplatte 66 und 90 zu übertragen.
-
Für die Beschreibung weiterer Merkmale des Kolbenaggregats 68 wird weiter auf 3 und 4 Bezug genommen. Während des Betriebs bewirkt eine Bewegung des Kolbens 82 nach links (bei Betrachtung von 1–4), dass die Übertragungsstößel 94 die erste Übertragungsplatte 66 nach links schieben, wodurch bewirkt wird, dass sich das Kupplungspaket 60 schließt. Ebenso wird bewirkt, dass sich das Kupplungspaket 60 öffnet, wenn der Kolben 82 von Druck entlastet wird und die Übertragungsstößel 94 sich in einer axialen Richtung nach rechts bewegen (bei Betrachtung von 1–4). Hydraulikfluid kann von der HCU 16 durch einen Hydraulikanschluss 98 zum Stellantriebsaggregat 46 geliefert werden.
-
Nun wird auf 1, 2 und 5 Bezug genommen, um die hydraulische Steuereinheit (HCU) 16 ausführlicher zu beschreiben. Wie hierin erörtert, stellt die HCU 16 ein eine einzelne Einheit bereit, die direkt an einer Stelle des Achsgehäuses 12 und des elektronischen Sperrdifferentialaggregats 14 montiert werden kann. Eine solche Konfiguration ermöglicht einen einfachen Zusammenbau und eine einfache Einrichtung, ebenso wie hervorragende Reaktionszeiten für Druckänderungen im Kolbenaggregat 68 aufgrund der großen Nähe (d.h. der direkten Verbindung) der HCU 16 und des Differentialaggregats 14. Somit benötigt das System 10 keine Verbindungsleitungen oder Rohrleitungen zwischen der HCU 16 und dem Differentialaggregat 14. In manchen Beispielen ermöglicht die kompakte Anordnung einen Abstand zwischen einer Oberseite der HCU 16 und einer Unterseite eines Fahrzeugbodens. Zum Beispiel kann der Abstand zwischen etwa 22 mm und etwa 30 mm oder zwischen 22 mm und 30 mm betragen. In anderen Beispielen beträgt der Abstand etwa 26 mm oder 26 mm.
-
Wie hierin noch ausführlicher erörtert wird, kann die HCU 16 allgemein durch eine direktverbundene Hydraulikkupplung oder einen -stutzen 100, die bzw. der von einer Außenfläche der HCU 16 vorsteht, Hydraulikfluid zum Differentialaggregat 14 liefern. Das Kupplungsaggregat 44 ist eine hydraulische Kupplung, die unter Druck stehendes Hydraulikfluid verwendet, das von der HCU 16 durch den stutzen 100 bereitgestellt wird und auf den Kolben 82 wirkt, um das Kupplungspaket 60 selektiv zwischen einer offenen, einer geschlossenen und einer zum Teil geschlossenen Konfiguration zu verstellen.
-
In der Beispielsimplementierung kann die HCU 16 allgemein ein Außengehäuse 102, das von einem Speichergehäuseabschnitt 106 definiert wird, einen Gehäuseverteilerabschnitt 108 und einen Elektromotorabschnitt 110 aufweisen.
-
Der Speichergehäuseabschnitt 106 kann eine Speicherkammer 114 definieren, in der ein Kolben 116, ein erster Vorspannmechanismus oder ein erstes Vorspannelement 18 und ein zweiter Vorspannmechanismus oder ein zweites Vorspannelement 120 (z.B. eine Feder) untergebracht sind. Das erste und das zweite Vorspannelement 118, 120 können hierin gemeinsam als Vorspannungsaggregat 122 bezeichnet werden. Das erste Vorspannelement 118 weist eine erste Federrate auf, während das zweite Vorspannelement 120 eine zweite Federrate aufweist. Die erste und die zweite Federrate wirken zusammen, um eine gewünschte Federrate für das Vorspannungsaggregat 122 bereitzustellen. Fluid wird hinter dem Kolben 116 in die Speicherkammer 114 gepumpt, um zu bewirken, dass sich der Kolben 116 in Richtung auf das erste und das zweite Vorspannelement 118, 120 verschiebt.
-
In der Beispielsimplementierung beherbergt die Druckregulierungskammer 114 die Vorspannelemente 118, 120 und stellt außerdem einen Hydrauliksumpf 124 (5) bereit. Eine solche Konfiguration verringert einen Platzbedarf bzw. Einbauraum. Der Gehäuseverteilerabschnitt 108 kann verschiedene Fluidwege definieren, die dafür ausgelegt sind, einen Zugang zu verschiedenen hierin offenbarten Sensoren bereitzustellen.
-
Die HCU 16 kann ferner einen Kupplungskolbendrucksensor 130 (5), einen Speicherdrucksensor (132) und ein Dreiwege-Proportionalregelventil 134 aufweisen. Der Kupplungskolbendrucksensor 130 kann im Gehäuse 102 der hydraulischen Steuereinheit angeschraubt oder anderweitig gesichert aufgenommen werden. Der Kupplungskolbendrucksensor 130 kann dafür ausgelegt sein, einen Druck am Kolben des Sperrdifferentials 14 zu messen. Der Speicherdrucksensor 132 kann im Gehäuse 102 der hydraulischen Steuereinheit angeschraubt oder anderweitig gesichert aufgenommen werden. Der Speicherdrucksensor 132 kann dafür ausgelegt sein, einen Druck in der Speicherkammer 114 zu messen. Das Dreiwege-Proportionalregelventil 134 kann fest mit dem Gehäuse 102 der hydraulischen Steuereinheit gekoppelt werden. Das Dreiwege-Proportionalregelventil 134 kann im HCU-Gehäuse 102 verschraubt oder auf andere Weise gesichert aufgenommen werden und kann dafür ausgelegt sein, einen Fluiddruck innerhalb des HCU-Gehäuses 102 zu regulieren.
-
Der Elektromotor 110 kann eine Kolbenpumpe oder ein Gerotor-Zahnradaggregat betätigen und kann wie üblich aufgebaut sein. Das Gerotor-Zahnradaggregat kann ein inneres Gerotor-Zahnrad und ein äußeres Gerotor-Zahnrad umfassen. Der Betrieb des Gerotor-Zahnradaggregats kann der übliche sein, das heißt, dass eine relative Drehung des inneren und des äußeren Gerotor-Zahnrads eine Pumpenwirkung auf das im Gehäuse 102 der hydraulischen Steuereinheit enthaltene Fluid haben kann. In Beispielen, wo eine Kolbenpumpe verwendet wird, kann die Kolbenpumpe eine Pumpwirkung auf das im Gehäuse 102 der hydraulischen Steuereinheit enthaltene Fluid haben. Die Pumpwirkung bewirkt schließlich, dass das Fluid in die Speicherkammer 114 gepumpt wird (die sich im gleichen Raum befindet wie der Sumpf 124). Die Pumpwirkung bewirkt schließlich, dass das Fluid in die Speicherkammer 114 gepumpt wird. Dadurch kollabieren die Vorspannelemente 118, 120 zumindest zum Teil und bringen eine Vorspannung in das System ein. Dabei muss der Elektromotor 110 nicht konstant laufen. Der Fluiddruck kann von den Vorspannelementen 118, 120, die auf den Kolben 116 wirken, in das Sperrdifferentialaggregat 14 eingebracht werden. Ein Druckentlastungsventil 136 kann im Kolben 116 bereitgestellt sein. Das Druckentlastungsventil 136 kann das System dadurch schützen, dass es im Falle einer Überdruck-Fehlfunktion Fluid ablässt.
-
Für die Beschreibung zusätzlicher Merkmale des Gehäuses 102 der hydraulischen Steuereinheit wird nun weiterhin auf 1, 2 und 5 Bezug genommen. Das Gehäuse 102 der hydraulischen Steuereinheit kann eine Aufnahmebohrung 138 (5) definieren, die dafür ausgelegt ist, den Hydraulikstutzen 100 aufzunehmen, und das Gehäuse 102 kann eine Struktur 140 zum Montieren des Gehäuses der hydraulischen Steuereinheit aufweisen. Die Struktur 140 zum Montieren des Gehäuses der hydraulischen Steuereinheit kann allgemein vier Aufnahmebohrungen 142 aufweisen, die dafür ausgelegt sind, Befestigungsmittel 144 aufzunehmen. In dem dargestellten Beispiel erstrecken sich die Aufnahmebohrungen 142 von der Oberseite bis zur Unterseite des Gehäuseverteilerabschnitts 108.
-
Es wird besonders auf 1 verwiesen, wo gezeigt ist, dass die Montagefläche 32 des Achsgehäuses vier Montagebohrungen 146 und eine Hydraulikkupplungsaufnahmebohrung 148 definiert. Die Montagebohrungen 146 sind dafür ausgelegt, die Befestigungsmittel 144 aufzunehmen, die sich durch die Aufnahmebohrungen 142 hindurch erstrecken. Die Hydraulikkupplungsaufnahmebohrung 148 ist allgemein dafür ausgelegt, den Hydraulikstutzen 100 aufzunehmen. In dem gezeigten Beispiel definiert die Hydraulikkupplungsaufnahmebohrung 148 einen Durchmesser, der größer ist als ein Durchmesser des Hydraulikstutzens 100, wodurch sich der Hydraulikstutzen 100 richtig in einem Aufnahmeanschluss 150 positionieren kann, der vom Hydraulikanschluss 98 definiert wird. Dabei positioniert sich die HCU 16 selbst in der Hydraulikkupplungsaufnahmebohrung 148 und im Aufnahmeanschluss 150. Die Befestigungsmittel 144 können mit den Montagebohrungen 146 verschraubt werden, um die HCU 16 am Achsgehäuse 12 und am Differentialaggregat 14 zu sichern. Somit kann die HCU 16 an einer einzigen Stelle (d.h. der einzigen Montagefläche 32) am Achsgehäuse 12 montiert werden, so dass die HCU 16 an der Oberseite des Differentialgehäuses 40 montiert wird, was weniger Platz zum Einbauen benötigt und die Installation vereinfacht.
-
Die Abmessung der Hydraulikkupplungsaufnahmebohrung 148 ermöglicht eine ordnungsgemäße Ausrichtung des Hydraulikstutzens 100 bei der Aufnahme im Aufnahmeanschluss 150. Der Hydraulikstutzen 100 kann sich während des Einbaus der HCU 16 am Differentialgehäuse 40 an mehreren Positionen in Bezug auf den Durchmesser der Bohrung 148 positionieren, um eine entsprechende Mehrzahl von Positionen des Gehäuses 40 in Bezug auf das Achsgehäuse 12 zu bewältigen. Ein erster O-Ring 152 kann abdichtend zwischen der Montagefläche 32 dem Gehäuseverteilerabschnitt 168 liegen. Der Hydraulikstutzen 100 kann zweite O-Ringe 154 aufweisen, die in Nuten 156 aufgenommen sind und dafür ausgelegt sind, mit dem Aufnahmeanschluss 150 in Dichteingriff zu kommen.
-
Sobald der Hydraulikstutzen 100 vom Hydraulikanschluss 98 richtig aufgenommen worden ist und eine zufriedenstellende Ausrichtung erreicht worden ist, können die Befestigungsmittel 144 festgespannt werden, so dass sie eine festgelegte Position an den Montagebohrungen 142 des Achsgehäuses 12 einnehmen. Darüber hinaus kann der Hydraulikstutzen 100 drehungshemmende Eigenschaften bereitstellen, die eine Drehung des Hydraulikstutzen 100 um seine Achse in der installierten Position hemmen. In einer Konfiguration kann die HCU 16 vorab mit Hydraulikfluid gefüllt werden, bevor sie mit dem Achsgehäuse 12 gekoppelt wird. Eine Dichtung (nicht eigens dargestellt) kann an einer Grenzfläche zwischen dem Hydraulikstutzen 100 und der Hydraulikkupplungsaufnahmebohrung 148 und/oder dem Aufnahmeanschluss 150 implementiert sein. Eine solche Dichtung kann im Verlauf des Positionierens des Hydraulikstutzens 100 in der Hydraulikkupplungsaufnahmebohrung 148 und/oder im Aufnahmeanschluss 150 punktiert werden.
-
Die obige Beschreibung der Ausführungsformen wurde zur Erläuterung und Beschreibung vorgelegt. Sie erhebt weder Anspruch auf Vollständigkeit, noch soll sie die Offenbarung beschränken. Einzelne Elemente oder Merkmale einer konkreten Ausführungsform sind im Allgemeinen nicht auf diese konkrete Ausführungsform beschränkt, sondern sind gegebenenfalls austauschbar und können in einer ausgewählten Ausführungsform verwendet werden, auch wenn sie nicht spezifisch gezeigt oder beschrieben werden. Es kann auch auf viele Weise variiert werden. Solche Variationen sollen nicht als Abweichung von der Offenbarung betrachtet werden und alle diese Modifikationen sollen im Bereich der Offenbarung enthalten sein.
