CONTROL SYSTEM FOR A DIFFERENTIAL LOCK IN A DRIVING AXLE, IN PARTICULAR ONE OF A TERRAIN VEHICLE

Abstract: According to this control system, the differential is locked if a predetermined limit G of the relative slip R of the wheels driven via the differential is reached or exceeded. In order to avoid locking on account of relative slip resulting from maximum angles of turn of the wheels, the applicable limit G is determined as a function of the travelling speed v. In a first speed range A comprising higher travelling speeds v, the limit G has low values, whereas it has higher values in a second speed range B comprising lower travelling speeds v. This also ensures that, when heavy traction work is carried out, e.g. ploughing, in the travelling speed range A, the differential is already locked relatively early so that the load on the ground and on the tyres on account of the wheel slip unavoidable during such work remains within limits. <IMAGE>

Description: Verfahren zur Steuerung einer Differentialgetriebesperre im Antriebsstrang insbesondere geländegängiger Zugfahrzeuge Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Differentialgstriebesperre im Antriebsstrang insbesondere geländegängiger Zugfahrzeuge, wobei das Differentialgetriebe bei Erreichen bzw. Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes des Relativschlupfes der über das Differentialgetriebe angetriebenen Räder gesperrt wird. Sperrbare Differentialgetriebe werden benutzt, um bei der Ausführung von schweren Zugarbeiten auf traktionsarmem bzw. - ungleichem Untergrund das Durchdrehen der Antriebsräder in Grenzen zu halten, damit weder die Reifen noch der Boden Ober Gebühr geschädigt wird. In der Regel wird das Differentialgetriebe gesperrt, wenn der momentane Radschlupf einen vorgegebenen zulässigen Wert Obersteigt. Zur Ermittlung des momentanen Radschlupfes muG die wahre Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges bekannt sein, wobei hierfür in der Praxis bei Fahrzeugen mit lediglich einer Antriebsachse die Drehzahl eines der nicht angetriebenen, im wesentlichen schlupflos mitlaufenden Räder verwendet wird. Bei allradgetriebenen Fahrzeugen wie z. B. landwirtschaftliche Schlepper, ist dieser Weg allerdings nicht beschreitbar und es werden daher bei solchen Scheppern zur Ermittlung der wahren Fahrgeschwindigkeit bereits Radar-, Ultraschall- oder dgl. MeBeinrichtungen eingesetzt. Mit derartigen Messeinrichtungen arbeitende Steuerungen für die Differentialgetriebesperre sind allerdings recht aufwendig und es wurde nach Wegen gesucht, wie ein tibermässiger Radschlupf verhindert werden kann, ohne auf die Kenntnis 8der wahren Fahrgeschwindigkeit angewiesen zu sein. Ausgehend von der Annahme, da8 eine ggfs. auftetende Drehzahl differenz an den beiden angetriebenen Rädern einer Achse zumindest zum grösseren Teil auf Radschlupf beruht, und das langsamer rotierende Rad einen nur geringen Rsdschlupf aufweist, existiert in diesem Zusammenhang ein bisher nicht ver öffentlichtes Steuerungsverfahren der eingangs angegebenen Art (IT-Patentanmeldung 24540A/82), bei dem die Sperrung des Differentialgetriebes nach Erreichen bzw. Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes des Relativschlupfes zweier Antriebsräder einer Achse erfolgt. Dabei ist der Grenzwert des Relativschlupfes vom Fahrer in Grenzen verstellbar, um die Arbeitsweise der Steuerung veränderlichen Einsatzbedingungen anpassen zu können, im übrigen bleibt der Grenzwert aber während des Einsatzes konstant. Damit unter keinen Umständen der zulssrge Radschlupf regelmässig uberschritten wird, sollte der Grenzwert betragsmässig niedriger als der von jeweils herrschenden Einsatzbedingungen abhängige zulässige Radschlupf eingestellt sein. Aus im Folgenden angegebenen Gründen ist dies jedoch oftmals nicht möglich. Hinsichtlich ihrer Arbeitsweise ist die bekannte Steuerung bei schweren Zugarbeiten, wie z.B. Pflügen, nicht zu heanstanden. Ihr Einsatz zur Sperrung des Differentialgetriebes von gelenkten Rädern mit einem wesentlich von Null abweichenden Lenkroll radius ist Jedoch noch problematisch. Es hat sich herausge stellt, dass die Sperre in solchen Fällen bei Fahrgeschwindigkeiten unterhalb des beim Pflügen benutzten Geschwin digkeitsbereiches auch ohne Auftreten eines Radachlupfes, allein aufgrund des Einschlagens der Räder einrücken kann. Wegen der damit verbundenen abrupten Änderung des Fahrverhaltens des Fahrzeuges können sowohl bei Teilnahme am öffentlichen Strassenverkehr als auch im Gelände gefährliche Situationen herbeigeführt werden. Zur Vermeidung daraus resultierender Gefährdungen des Fahrers als auch Dritter musste der Grenzwert entsprechend höher gewählt werden. Aufgabe der Erfindung ist es, das eingangs beschriebene Verfahren zur Steuerung einer Differentialgetriebesperre so zu verbessern, dass des Differentialgetriebe aufgrund eines Re lativachlupfes, der aus Lenkeinschlägen der Räder resultiert, nicht gesperrt wird. Dies soll insbesondere ohne Kenntnis des augenblicklichen Lenkeinschlagwinkels möglich sein. Andererseite soll aber sichergestellt sein, dass im Arbeitsbereich für schwere Zugarbeiten die Sperrung des Differentialgetriebes erst bei Radschlupfwerten der üblichen Grosse erfolgt. Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, dass der Grenzwert des Relativachlupfes in Abhängigkeit von der Fahrgeschwin digkeit bestimmt wird, wobei der Grenzwert in einem ersten, höhere Fahrgeschwindigkeiten erfassenden Geschwindigkeitsbereich niedrige Werte dagegen in einem zweiten, niedrigere Fahrge achwindigkeiten höhere Werte aufweist. Durch die Erfindung ist es m#glich, den Zeitpunkt des Sperrens der Differentialaperre den Erfordernissen des Jeweiligen Arbeitseinsatzes anzupassen. So kann durch geeigneten Verlauf des Grenzwertes Ober die Fshrgesch#indig keit erreicht werden, dass das Sperren bei ganz unterschiedlichen, vorgegebenen Grenzwerten des Relativschlupfes der Räder erfolgt. Dadurch ist sichergestellt, dass einerseits das Differentialgetriebe bei schweren Zugarbeiten bereits bei relativ geringem Relativschlupf sperrt, andererseits aber dss Sperren bei sehr geringen Fahrgeschwindigkeiten, bei welchen sich anlässlich eines Lenkradeinschlages ein relativ grosser Lenkrollradius der Räder störend bemerkbar macht, erst relativ spat stattfindet. Weitere vorteilhafte Einzelheiten und Merkmale der Erfindung gehen aus den ubrigen Anspruchen hervor. Es zeigt: Fig. 1 eine antreibbare Lenkachse eines Fahrzeuges mit der erfindungsgemässen Steuerung und Fig. 2 ein Diagramm, in welchem der Grenzwert des Relativschlupfes Ober die Fahrgeschwindig keit des Fahrzeuges aufgetragen ist. Die in Fig. 1 gezeigte Lenkachse ist als Portalachse suage bildet, und besteht im wesentlichen aus einem hohlen Achs¯ körper 1, der in seinen Endbereichen ein tiefergesetztes Gabel lager 2 aufweist. In diesem ist ein Lenkzapfen 3 eingesetzt, um den ein mit dem antreibbaren Vorderrad 4 verschraubtes, mit 5 angedeutetes Radnabengehäuse drehbar ist Die Verlängerung des Lenkzspfens 3 bildet mit der Senkrechten einen Spreiz winkel und trifft im Abstand L, dem Lenkrollradius, von der Mittelebene des Rades 4 auf die Eodenaufstendsfläche. Der Antrieb der Räder 5 erfolgt über von einem im Achskörper 1 untergebrachten sperrbaren Differentialgetriebe ausgehende Achswellen 6,7, die oberhalb des Gabellagers 2 unter Einschaltung eines Wellengelenkes 8 in das Radnabengehäuse 5 eingeführt sind. Das sperrbare Differentialgetriebe besteht aus dem eigentlichen Differentialgetriebe 9 selbst sowie einem drehfest aber axial verschiebbar auf der Achswelle 7 sitzenden Sperrglied 10, das unter der Kraft einer nicht gezeigten Feder in der gezeigten Entsperrstellung gehalten ist. Zum ueberführen des Sperrgliedes 10 in seine Sperrstellung ist ein Magnet 11 vorgesehen, der im eingeschalteten Zustand das Sperrglied 10 gegen den Korb 9a des Differentialgetriebes 9 schiebt. Sowohl das Sperrglied 10 als auch der Korb 9a sind im miteinander zusammenwirkenden Bereich mit Klauen 10a, 9b versehen, die wechselseitig ineinander eingreifen. An Stelle der Klauen können auch entsprechend angeordnete Lamellen treten. Sowohl die Sperrenteile als auch das Differentialgetriebe 9 sind von einem am Achskörper 1 befestigten öldichten Gehäuse 12 umgeben, in welchem Sensoren 13, 14 angeordnet sind, die der Drehzahl des Differentialkorbes 9a und der Achswelle 7 entsprechende Messwerte M2 bzw. M1 liefern. Der Messwert M2 ist dabei gleich zeitig ein Mass für die Fahrgeschwindigkeit. Die Sensoren 13, 14 sind an eine elektronische Schaltung 15 angeschlossen, welche aus den Messwerten M1 und M2 den Relativ schlupf R nach der Beziehung EMI6.1 errechnet. Einem der Schaltung 15 zugeordneten Speicher, in dem aus Erfahrung bestimmte Grenzwerte G des Relstivschlupfes R in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit abgelegt sind, wird der Jeweils gültige Grenzwert G entnommen. Ist der Grenzwert G kleiner als der errechnete Relativschlupf, so wird Ober ein Verstärker 16 der Magnet 11 erregt und damit das Differential¯ getriebe 9 gesperrt. Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, ist der Grenzwert G im für das Pflügen benützten Arbeitsbereich A, der sich Ober einen Geschwindigkeitsbereich ab z. G. 4 km/h erstreckt, wie bekannt, konstant. Die GroBe des Grenzwertes G ist dabei in Grenzen vom Fahrer des Fahrzeuges verstellbar. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt der Wert G = 0,15. Im Arbeitsbereich B, der unterhalb des Arbeitsbereiches A liegt, besteht bei gelenkte Räder antreibenden Achswellen die Möglichkeit, dass der vorgegebene Grenzwert G schon allein durch das Einschlagen der Räder 5 Oberschritten wird, wenn diese einen relativ grossen Lenkrollradius L aufweisen. Hier kann es bereits im Stand des Fahrzeuges zu einem Sperren des Differentialgetriebes 9 kommen, wenn ein rascher Lenkeinschlag erfolgt. Da ein rasches Einschlagen der lenkbaren Räder 5 umso stärker zur Geltung gelangt, je niedriger die Fahrgeschwindig keit v ist, ist im Geschwindigkeitsbereich 8 der Grenzwert G umgekehrt proportional der jeweiligen Fahrgeschwindigkeit v gestaltet. Wie ersichtlich, steigt der Grenzwert G ausgehend vom Wert G = 0,15 an der Grenze beider Arbeitsbereiche A, B bis auf den Wert G = 1 bei der geringsten von den derzeit verfügbaren Sensoren noch ermittelbaren Geschwindigkeit v. Dieser Grenzwert G wird der Steuerung der Differentialge triebesperre auch bei noch geringeren Geschwindigkeiten bis praktisch zum Stillstand des Fahrzeuges zu Grunde gelegt.

Claims: Control method for a differential gearing lock in a driving axle, in particular of off-the-road towing vehicles, in which the differential gearing (9) is locked on reaching or exceeding a specified threshold value (G) of the relative slip of the wheels which are driven via the differential gearing, characterized in that the threshold value (G) of the relative slip (R) is determined in dependence on the driving speed (v), in which respect the threshld value (G) in a first speed range including high driving speeds (v) has lower values, whereas the threshold value in a second speed range including low driving speeds (v) has higher values. Method according to claim 1, characterized in that the threshold value (G) in the speed range (A) independent of the driving speed (v) is substantially constant, whereas in the speed range (B) which is below the speed range (A) it is substantially inversely proportional to the driving speed (v). Method according to claims 1 and 2, characterised in that the threshold values (G) of the speed ranges (A) and (B) form a constant curve. Method according to claims 1 to 3, characterized in that the threshold value (G) in the speed range (B) is adjustable dependent on the steering roll radius (L) of the wheels (4).

Inventors: HONZEK, ROBERT, NEGELE, ERWIN, SANTINO, PIROTTA, STEUER, MICHAEL, VOCK, MICHAEL
Applicants: SIGE BREVETTI ING. COLOMBO S.P.A., XAVER FENDT & CO.
Application year: 1987
Main classification: B60K17
IPC codes: F16D48, B60K23