Verfahren zur Regelung der Drehmomentverteilung in einem Kraftfahrzeug Beschreibung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Drehmomentverteilung in ei- nem Kraftfahrzeug mit einer Antriebsquelle und einem Verteilergetriebe sowie mit einer primär angetriebenen ersten Antriebsachse und einer bedarfsweise antreibba- ren weiteren Antriebsachse, wobei die bedarfsweise antreibbare weitere An- triebsachse über eine steuerbare Reibungskupplung mit dem Verteilergetriebe kop- pelbar ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Kraftfahrzeug mit einer Antriebsquelle und einem Verteilergetriebe sowie mit einer primär angetriebenen ersten An- triebsachse und einer bedarfsweise antreibbaren weiteren Antriebsachse, die über eine steuerbare Reibungskupplung mit dem Verteilergetriebe koppelbar ist.

In Kraftfahrzeugen mit einer primär und ständig angetriebenen Antriebsachse, die bei Schlupf an dieser Antriebsachse über eine zusätzliche Antriebsmöglichkeit für eine weitere Antriebsachse verfügen, sind im Antriebsstrang zur weiteren bedarfsweise angetriebenen Achse weit verbreitet Viskokupplungen im Einsatz. Aufgrund höherer Regelanforderungen sowie der geforderten Kompatibilität mit ABS-und ESP- Systemen werden diese Viskokupplungen heute zunehmend von steuerbaren Rei- bungskupplungen ersetzt. Hierbei ist die Regelstrategie nicht mehr ausschließlich von einer Drehzahldifferenz zwischen den Antriebsachsen abhängig, wie es bei Viskokupplungen im Prinzip der Fall ist. Auch Kraftfahrzeuge mit derart verbesserten Antriebsanordnungen sind in ihren Regelmöglichkeiten weiterhin nachteilig be- schränkt, indem beispielsweise das an die bedarfsweise antreibbare Antriebsachse zu leitende Moment stark von den Radschlupfverhältnissen und damit der Moment- abnahme an der primär angetriebenen Antriebsachse abhängig ist.

Hiervon ausgehend ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine weiter ver- besserte Regelstrategie mit größeren Freiheitsgraden vorzuschlagen und ein Kraft- fahrzeug bereitzustellen, mit dem derartige verbesserte Regelstrategien zur Anwen- dung kommen können. Die Lösung besteht in einem Verfahren zur Regelung der Drehmomentverteilung in einem Kraftfahrzeug mit einer Antriebsquelle und einem Verteilergetriebe, sowie mit einer primär angetriebenen ersten Antriebsachse und einer bedarfsweise antreibbaren weiteren Antriebsachse, wobei die bedarfsweise antreibbare weitere Antriebsachse über eine steuerbare Reibungskupplung mit dem Verteilergetriebe koppelbar ist, bei dem beim Antreiben der bedarfsweise antreibba- ren weiteren Antriebsachse die primär angetriebene ersten Antriebsachse gegenüber dem Verteilergetriebe schlupfgeregelt wird. Hierbei ist insbesondere vorgesehen, daß beim Antreiben der bedarfsweise antreibbaren Antriebsachse die primär ange- triebene erste Antriebsachse zumindest zeitweise vom Verteilergetriebe abgekoppelt wird. In vorteilhafter Weise ist es hiermit möglich, unabhängig von den Radschlupf- verhältnissen an der primär angetriebenen ersten Antriebsachse wahlweise und zeitweise einen größeren Drehmomentanteil zur bedarfsweise antreibbaren Achse zu leiten, insbesondere auch bei noch bestehendem Haftschluß zwischen den Rädern und der Straße an der primär angetriebenen ersten Antriebsachse das volle Dreh- moment an die weitere Antriebsachse zu lenken.

Hiermit sind weitreichende Möglichkeiten zur Fahrzeugstabilisierung gegeben, die unter dem Stichwort ESP-Regelung bekannt sind. Beispielhaft sind hiermit eine Trennung der primär angetriebenen Antriebsachse von der Antriebsquelle beim Gangwechsel oder eine Trennung oder ein Schlupf im Antriebsstrang zwischen der primär angetriebenen Achse und der Antriebsquelle beim Lastwechsel, also im Schiebebetrieb des Fahrzeugs möglich. Die hiermit genannten Fahrzustandsbedin- gungen für das Schlupfregeln oder Trennen der weiteren steuerbaren Reibungskupp- lung sind nur beispielhaft.

Die erfindungsgemäße Lösung umfaßt weiterhin ein Kraftfahrzeug mit einer An- triebsquelle und mit einem Verteilergetriebe sowie mit einer primär angetriebenen ersten Antriebsachse und einer bedarfsweise antreibbaren weiteren Antriebsachse,

die über eine steuerbare Reibungskupplung mit dem Verteilergetriebe koppelbar ist, bei welchem eine weitere steuerbare Reibungskupplung zwischen dem Verteilerge- triebe und der primär angetriebenen Antriebsachse angeordnet, wobei die weitere steuerbare Reibungskupplung eine Lamellenkupplung ist, die von einem Kugelram- penmechanismus axial beaufschlagbar ist. Soweit hier Verteilergetriebe und Rei- bungskupplungen als verschiedene Baugruppen genannt sind, steht dies nicht der Möglichkeit entgegen, daß das Verteilergetriebe mit ständigem Verzahnungseingriff und die genannten steuerbaren Reibungskupplungen in einem gemeinsamen Getrie- begehäuse, also letztlich dem Getriebegehäuse des Verteilergetriebes, integriert sein können. Funktionell sind die beiden Reibungskupplungen unabhängig voneinander steuerbar, d. h. sie können unterschiedliche Eingriffs-und Schlupfzustände aufwei- sen. Die Steuerung der beiden Reibungskupplung erfolgt dabei selbstverständlich von einer integrierten elektronischen Steuereinheit (ECU), die über die unterschied- lichten Sensoren Eingangsinformationen über den Fahrzustand des Kraftfahrzeugs erhält und nach vorgegebenen Steuerungsprogrammen die Steuerungsmittel für die Schließ-, Schlupf oder Trennzustände der beiden Reibungskupplungen steuert. Als derartige Eingangsinformationen zur Steuerung dienen insbesondere die Drehzahlen der einzelnen Räder an beiden genannten Achsen sowie Beschleunigungsgrößen des Kraftfahrzeugs, die insbesondere die Beschleunigung und Verzögerung des Kraftfahrzeugs in Richtung der Längsachse sowie Gierbewegungen des Kraftfahr- zeugs um seine Hochachse erfassen.

In bevorzugter Ausgestaltung ist die steuerbare Reibungskupplung für die Reibungs- kupplung der bedarfsweise angetriebenen Antriebsachse ebenfalls von einem Kugel- rampenmechanismus axial beaufschlagbar. Kugelrampenverstellmechanismen die- ser Art sind in den älteren Anmeldungen 101 29 795,101 29 794 der Anmelderin beschrieben, auf die hiermit inhaltlich Bezug genommen wird.

Es wird weiterhin vorgeschlagen, daß auch die Reibungskupplung für die bedarfs- weise antreibbare Antriebsachse eine Lamellenkupplung ist, wie sie in den vorge- nannten Veröffentlichungen beschrieben werden.

Nach einer weiteren günstigen Ausführungsform ist vorgeschlagen, daß die weitere steuerbare Reibungskupplung über eine vorgespannte Tellerfeder geschlossen wird und der Kugelrampenverstellmechanismus die steuerbare Reibungskupplung bei Betätigung, d. h. insbesondere Bestromung des Stellantriebsmotors, von der Schließkraft der Tellerfeder entlastet. Dies trägt dem Umstand Rechnung, daß die genannte erfindungsgemäße Reibungskupplung in der Mehrzahl der Fahrzustände geschlossen ist, so daß der Stellantriebsmotor im Normalfall stromlos betrieben. wer- den kann und insbesondere bei stromlosem und damit auch bei defektem Stellan- triebsmotor die Fahrfähigkeit aufgrund Ankopplung der primär angetriebenen An- triebsachse an das Verteilergetriebe gegeben ist.

In einer bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung ist hierbei die Tellerfeder auf ei- nem mittleren Durchmesser axial fest abgestützt, wirkt an ihrem äußeren Durchmes- ser auf das Lamellenpaket ein und stützt sich an ihrem inneren Durchmesser an ei- nem verschiebbaren Ringteil, das vom Kugelrampenverstellmechanismus axial beaufschlagbar und verschiebbar ist, ab.

Figur 1 zeigt ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Antriebsanordnung als Prinzipbild in Draufsicht ; Figur 2 zeigt eine steuerbare Reibungskupplung für eine Antriebsanordnung nach Figur 1 im Längsschnitt ; Figur 3 zeigt eine konstruktive Einzelheit einer Anordnung nach Figur 2 in abge- wandelter Ausführung im Längsschnitt.

In Figur 1 ist ein Kraftfahrzeug 11 mit einer primär angetriebenen ersten An- triebsachse 12, mit einem Differentialgetriebe 13, zwei Antriebshalbwellen 14, 15 und zwei primär angetriebenen Rädern 16,17 sowie einer sekundär angetriebenen An- triebsachse 22 mit einem Differentialgetriebe 23, zwei Antriebshalbwellen 24,25 so- wie zwei bedarfsweise angetriebenen Antriebsrädern 26,27 in Draufsicht gezeigt.

Eine Antriebsquelle 31 soll eine Verbrennungsmaschine mit einer Trennkupplung und einem Schaltgetriebe oder eine Primärantriebsquelle anderer Art, wie beispiels-

weise ein Elektromotor ; symbolisieren..

Der Antriebsquelle 31 ist ein Verteilergetriebe 21 nachgeschaltet, in das eine steuer- bare Reibungskupplung 28 integriert ist, die eine Längswelle 29 zur bedarfsweise antreibbaren lenkbaren Antriebsachse 22 mit der Antriebsquelle 31 verbindet, sowie eine weitere steuerbare Reibungskupplung 18, die eine Längswelle 19 zum Antrieb der primär angetriebenen Antriebsachse 12 mit der Antriebsquelle 31 verbindet.

In Figur 2 ist eine der steuerbaren Reibungskupplungen 18 mit ihren Steuerungsmit- teln im Längsschnitt dargestellt. Sie umfaßt eine Lamellenkupplung 32 mit einer Ku- gelrampenanordnung 50 sowie einen elektrischen Stellantriebsmotor 60 mit Unter- setzungsgetriebe 62. Die Lamellenkupplung 32 umfaßt eine Kupplungsnabe 34, mit der innere Kupplungslamellen 36 eines Lamellenpaketes drehfest verbunden sind, sowie einen Kupplungskorb 35, mit dem äußere Kupplungslamellen 37 des Lamel- lenpaketes drehfest verbunden sind. Die Kupplungsnabe 34 umfaßt eine erste In- nenverzahnung 38 zum Einstecken einer ersten Antriebs-oder Abtriebswelle. Der Kupplungskorb 35 umfaßt eine weitere Innenverzahnung 39 zum Einstecken einer zweiten Antriebs-oder Abtriebswelle. Das Lamellenpaket stützt sich an einer End- platte 40 ab, die mit der Kupplungsnabe 34 verbunden ist und wird von einer Druck- platte 41 beaufschlagt, die gegenüber der Kupplungsnabe 34 axial verschiebbar ist.

Tellerfedern 42,43 belasten die Druckscheibe 41 im Sinne eines Lüftens oder Tren- nens der Lamellenkupplung 32. Die Druckplatte 41 wird von einer Kugelrampenver- stellanordnung 50 axial beaufschlagt, die eine drehfest gehaltene Druckscheibe 52, eine drehend antreibbare Stellscheibe 53 sowie in den Scheiben ausgebildete Kugel- rampen 54,55 umfaßt, in denen angeschnitten dargestellte Kugeln 51 in einem Käfig 56 geführt sind. Die Druckscheibe 52 wirkt über ein Axiallager 57 auf die Druckschei- be 41 ein. Die Stellscheibe 53 stützt sich über ein Axiallager 58 an einer Stützplatte 59 ab, die axial auf der Kupplungsnabe 34 festgelegt ist. Der Antrieb der Stellscheibe 53, die ein Verzahnungssegment 61 umfaßt, erfolgt über eine Übersetzungsstufe 62 durch den Antriebsmotor 60 der Antriebseinheit 33.

In Figur 3 sind das Lamellenpaket der Lamellenkupplung 32 sowie Teile der Kugel- rampenanordnung 50 als vergrößerte Einzelheit dargestellt. Gleiche Teile sind mit gleichen. Bezugsziffern belegt wie in Figur 2. Im einzelnen sind die Kupplungsnabe 34, der Kupplungskorb 35 sowie Innenlamellen 36 und Außenlamellen 37 erkennbar.

Weiter ist die Stützscheibe 40 sowie die Druckscheibe 41 gezeigt. In der hier gezeig- ten Ausführung stützt sich die drehfest gehaltene Druckscheibe 52 an einem Teil ei- nes Gehäuses 71 ab, während die drehend antreibbare Stellscheibe 53 über ein Axi- allager 72 auf eine Druckhülse 73 einwirkt. Diese wirkt mit einer Tellerfeder 74 zu- sammen, die über Bolzen 75 in einer Halteplatte 76 gelagert ist. Die Tellerfeder bela- stet die Druckplatte 41 mit ihrer Federvorspannung und schließt damit das Lamellen- paket, solange die Kugelrampenverstellanordnung 50 in ihrer Ausgangslage ist. Wird die Stellscheibe 53 über ihr Verzahnungssegment 61 so verdreht, daß sie sich von der Druckscheibe 52 axial entfernt, so wird die Tellerfeder 74 derart verformt, daß die Druckscheibe 41 entlastet und damit die Lamellenkupplung 32 gelüftet bzw. geöffnet wird. Erfindungsgemäß ist damit die Lamellenkupplung 32 in der Ruhelage der Ver- stellvorrichtung, d. h. insbesondere bei stromlosem stillen Stellantriebsmotor, ge- schlossen, während ausschließlich bei Betätigung des Stellantriebsmotors ein Öffnen bzw. Trennen der Lamellenkupplung erfolgt.

Verfahren zur Regelung der Drehmomentverteilung in einem Kraftfahrzeug Bezugszeichenliste 11 Kraftfahrzeug 12 Primärachse 13 Differential 14 Antriebshalbwelle 15 Antriebshalbwelle 16 Rad 17 Rad 18 Trennkupplung 19 Längsantriebswelle 20 21 Verteilergetriebe 22 sekundär angetriebene Achse 23 Differentialgetriebe 24 Antriebshalbwelle 25 Antriebshalbwelle 26 Rad 27 Rad 28 Trennkupplung 29 Längsantriebswelle 30 31 Antriebsquelle 32 Lamellenkupplung 33 34 Kupplungsnabe- 35 Kupplungskorb 36 Innenlamellen 37 Außenlamellen 38 Innenverzahnung 39 innenverzahnung 40 Stützplatte 41 Druckplatte 42 Tellerfeder 43 Tellerfeder 50 Kugelrampenverstellvorrichtung 51 Kugel 52 Druckscheibe 53 Stellscheibe 54 Kugelrille 55 Kugelrille 56 Kugelkäfig 57 Axiallager 58 Axiallager 59 Stützscheibe 60 Stellantriebsmotor 61 Verzahnungssegment 62 Untersetzungsstufe 71 Gehäuse 72 Axiallager 73 Druckhülse 74 Tellerfeder 75-Bolzen 76 Halteplatte