DE10120882A1 - Hydraulisch betätigbare Nasslauf-Kupplung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kupplungssystem (200), umfassend: eine Kupplungseinrichtung (202) insbesondere für die Anordnung in einem Kraftfahrzeug-Antriebsstrang zwischen einer Antriebseinheit und einem getriebe; eine Betätigungseinrichtung (208, 214, 216) zur Betätigung der Kupplungseinrichtung auf hydraulischem Wege vermittels wenigstens eines hydraulischen Nehmerzylinders, wobei die Betätigungseinrichtung eine an einem drucklosen Hydraulikmedium-Reservoir (212) angeschlossene Hydraulikmedium-Bereitstelleinrichtung (208) zum Bereitstellen von unter Druck stehendem Hydraulikmedium und eine Ventilanordnung (214, 216) aufweist, unter deren Vermittlung einem dem Nehmerzylinder zugeordneten Hydrauliksystemabschnitt und damit dem Nehmerzylinder Hydraulikmedium zuführbar und Hydraulikmedium aus dem Hydrauliksystemabschnitt und damit aus dem Nehmerzylinder abführbar ist, und wobei der Kupplungseinrichtung (202) Betriebsmedium zuführbar ist, damit wenigstens die Kupplungsanordnung (204, 206) der Kupplungseinrichtung unter der Einwirkung des Betriebsmediums läuft. Es wird vorgeschlagen, dass die Ventilanordnung (214, 216) derart einer Betriebsmedium-Bereitstelleinrichtung (209) oder/und einem Betriebsmedium-Zuführanschluss der Kupplungseinrichtung (202) zugeordnet ist, dass aus dem Hydrauliksystemabschnitt abgeführtes Hydraulikmedium oder/und von der Ventilanordnung (214, 216) abgegebenes, nicht dem Hydrauliksystemabschnitt zuzuführendes Hydraulikmedium unter Umgehung eines ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Kupplungssystem, umfassend eine Kupplungsein­ richtung insbesondere für die Anordnung in einem Kraftfahrzeug-Antriebs­ strang zwischen einer Antriebseinheit und einem Getriebe; eine Betäti­ gungseinrichtung zur Betätigung der Kupplungseinrichtung auf hydrauli­ schem Wege vermittels wenigstens eines hydraulischen Nehmerzylinders, wobei die Betätigungseinrichtung eine an einem drucklosen Hydrau­ likmedium-Reservoir angeschlossene Hydraulikmedium-Bereitstelleinrichtung zum Bereitstellen von unter Druck stehendem Hydraulikmedium und eine Ventilanordnung aufweist, unter deren Vermittlung einem dem Nehmer­ zylinder zugeordneten Hydrauliksystemabschnitt und damit dem Nehmer­ zylinder Hydraulikmedium zuführbar und Hydraulikmedium aus dem Hydrau­ liksystemabschnitt und damit aus dem Nehmerzylinder abführbar ist, und wobei der Kupplungseinrichtung Betriebsmedium zuführbar ist, damit wenigstens eine Kupplungsanordnung der Kupplungseinrichtung unter der Einwirkung des Betriebsmediums läuft. Es wird insbesondere an eine der­ artige Kupplungseinrichtung gedacht, die wenigstens eine nasslaufende Kupplungsanordnung, insbesondere Lamellen-Kupplungsanordnung, auf­ weist, speziell auch eine sogenannte Doppel- oder Mehrfach-Kupplungsein­ richtung mit wenigstens zwei nasslaufenden Kupplungsanordnungen, insbesondere Lamellen-Kupplungsanordnungen, wie sie in Kombination mit einem sogenannten Lastschaltgetriebe Verwendung finden kann.

Zur Betätigung der Kupplungseinrichtung kann eine Hydraulikventilanord­ nung verwendet werden, die wenigstens ein elektrisch ansteuerbares, insbesondere elektromagnetisches Hydraulikventil aufweist. Verwendbar ist beispielsweise ein Schieberventil oder eine Anordnung aus einem oder zwei Sitzventilen.

Unabhängig von der Ausführung der Ventilanordnung im Detail weist diese zumindest in bestimmten Betriebszuständen einen ständigen Hydraulikme­ dium-Verluststrom auf, der im Falle eines Hydrauliköls auch als Steueröl- oder Leckölstrom bezeichenbar ist. Dieser Verluststrom ist nicht vernach­ lässigbar. Der Verluststrom kann bedingt durch die Art und Weise der Kupplungsbetätigung sogar recht groß sein. Zur genauen Steuerung/Rege­ lung des Kupplungsbetätigungsdrucks muss die Ventilanordnung nämlich feinfühlig angesteuert werden. Da zumindest Ventile normaler Bauart mit einer gewissen Hysterese behaftet sind, hat es sich bewährt, zur elek­ trischen Ansteuerung ein gepulstes Signal (PWM, Dither, o. ä.) zu ver­ wenden. Dadurch bewegt sich wenigstens ein Ventilelement eines betref­ fenden Ventils (ggf. ein Ventilschieber), ständig hin und her. Diese Hin- und Herbewegung führt aber dazu, dass der Durchfluss durch das Ventil stän­ dig weiter freigegeben bzw. weiter verschlossen wird, wodurch ständig ein Leckölstrom von der Ventilanordnung abfließt, der zur Kupplungsbetätigung nicht nutzbar ist. Herkömmlich wird dieser Leckstrom oder Verluststrom unmittelbar zurück in einen Vorratsbehälter oder Ölsumpf geleitet.

Selbst wenn man auf eine gepulste elektrische Ansteuerung der Ventil­ anordnung verzichtet, ist ein vollständiges Schließen des Durchgangs durch das Ventil zumindest bei Ventilen üblicher Bauart nicht möglich, so dass auch in diesem Fall fortwährend ein Leckstrom fließt.

Ein besonders großer Verluststrom tritt bei der Verwendung nur eines Sitzventils auf, das entweder den Zufluss in bzw. den Abfluss aus einem dem hydraulischen Nehmerzylinder zugeordneten Hydrauliksystemabschnitt steuert bzw. regelt. Herkömmlich fließt im Falle einer derartigen Ventil­ anordnung ständig ein besonders großer Steuervolumenstrom zum Vorrats­ behälter bzw. in den Ölsumpf.

Herkömmlich hat man den genannten Verlustströmen keine weitere Be­ achtung geschenkt. Die Erfinder haben nunmehr aber erkannt, dass diese Verlustströme durchaus den Wirkungsgrad des Gesamtsystems nennens­ wert beeinträchtigen, nämlich senken. Die Erfindung trachtet, die genann­ ten hydraulischen Verluste zumindest zu reduzieren und damit den Wir­ kungsgrad des Gesamtsystems zu vergrößern.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird für das eingangs genannte Kupplungs­ system erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Ventilanordnung derart einer Betriebsmedium-Bereitstelleinrichtung oder/und einem Betriebsme­ dium-Zuführanschluss der Kupplungseinrichtung zugeordnet ist, dass aus dem Hydrauliksystemabschnitt abgeführtes Hydraulikmedium oder/und von der Ventilanordnung abgegebenes, nicht dem Hydrauliksystemabschnitt zuzuführendes Hydraulikmedium unter Umgehung eines drucklosen Hydrau­ likmedium-Reservoirs und - sofern vorhanden - unter Umgehung eines drucklosen Betriebsmedium-Reservoirs der Kupplungsanordnung als Be­ triebsmedium zuführbar ist.

Nach dem Erfindungsvorschlag ist vorgesehen, dass der herkömmlich ungenutzt abfließende Verluststrom (ggf. Leck-/Steuerölstrom) der wenigs­ tens einen Kupplungsanordnung als Betriebsmedium, insbesondere Kühl­ medium, zugeführt wird, also ggf. zur Kühlung der nasslaufenden Kupp­ lungsanordnung verwendet wird.

Eine nasslaufende Kupplungsanordnung, insbesondere Lamellen-Kupplungs­ anordnung, benötigt nämlich ständig einen gewissen Betriebsvolumenstrom (insbesondere Kühlölvolumenstrom), um je nach Fahrsituation die Wärme­ eintragung durch den Schlupf an den Reibflächen, ggf. an den Belaglamel­ len, abzuführen. Die benötigte Kühlmediummenge hängt vom Schlupf und dem durch die Kupplung übertragenen Moment ab. Es gilt die Beziehung P_Verlust ~ Δω_Schlupf.M_Kupplung. Bei wenig Schlupf bzw. kleinem Kupplungs­ moment ist die benötigte Kühlölmenge gering.

Wird der Schlupf geregelt, wird je nach Auslegung der Ventilanordnung ein mehr oder weniger großer Verluststrom, insbesondere Leckölstrom oder Steuerölstrom, anfallen, der erfindungsgemäß nun zur Kühlung der Kupp­ lungsanordnung verwendet werden kann. Unter Umständen ist der Verlust­ strom ausreichend groß, so dass er für die Kühlung ausreicht und dement­ sprechend von einer in der Regel vorhandenen Betriebsmedium-Bereitstell­ einrichtung kein zusätzliches Betriebsmedium (insbesondere Kühlöl) bereit­ gestellt werden muss. Man kann dann beispielsweise eine Betriebsmedium- Pumpe abstellen oder bei verminderter Leistung betreiben, wodurch der Wirkungsgrad des gesamten Systems merklich vergrößert wird.

Durch die erfindungsgemäß bereitgestellte Möglichkeit, den Verluststrom (ggf. Leck-/Steuerölvolumenstrom) als Betriebsmedium zu nutzen, kann man ohne nennenswerte Verringerung des Wirkungsgrads des Gesamt­ systems von vornherein vorsehen, dass die Hydraulikmedium-Bereitstell­ einrichtung einen größeren Volumenstrom der Ventilanordnung zuführt, so dass ein herkömmlich in der Regel vorgesehener Hydraulikmedium-Druck­ speicher nicht mehr unbedingt erforderlich ist, um Bedarfsspitzen an Hy­ draulikmedium abzudecken. Die Zufuhr eines größeren Hydraulikmedium- Volumenstroms zur Ventilanordnung bedingt zwar einen entsprechend vergrößerten Verluststrom, dieser ist tatsächlich aber nicht verloren, son­ dern ist erfindungsgemäß als Betriebsmediumstrom nutzbar.

Der Erfindungsvorschlag ist unabhängig von dem Aufbau und der Aus­ führung der Ventilanordnung im Detail. So kann die Steuerventilanordnung wenigstens ein Steuerventil aufweisen, das mit einer Gruppe von Hydraulik­ anschlüssen ausgeführt ist, die aus einem unter Druck stehendes Hydrau­ likmedium von der Hydraulikmedium-Bereitstelleinrichtung empfangenden Versorgungsanschluss, einem an dem Hydrauliksystemabschnitt ange­ schlossenen Betätigungsanschluss und einem an dem Betriebsmedium- Zuführanschluss oder/und einer Eingangsseite der Betriebsmedium-Bereitstelleinrichtung angeschlossenen oder anschließbaren Abfuhranschluss besteht.

Eine andere Möglichkeit ist, dass wenigstens ein Steuerventil der Steuer­ ventilanordnung eine Gruppe von Hydraulikanschlüssen aufweist, die aus einem unter Druck stehendes Hydraulikmedium von der Hydraulikmedium- Bereitstelleinrichtung empfangenden Versorgungsanschluss und einem an dem Hydrauliksystemabschnitt angeschlossenen Betätigungsanschluss besteht. Ferner kann die Steuerventilanordnung wenigstens ein Steuerventil aufweisen, das mit einer Gruppe von Hydraulikanschlüssen ausgeführt ist, die aus einem an dem Hydrauliksystemabschnitt angeschlossenen Betäti­ gungsanschluss und einem an dem Betriebsmedium-Zuführanschluss oder/und einer Eingangsseite der Betriebsmedium-Bereitstelleinrichtung angeschlossenen oder anschließbaren Abfuhranschluss besteht.

Es wird vorgeschlagen, dass das aus dem Hydrauliksystemabschnitt abge­ führte bzw. von der Ventilanordnung abgegebene Hydraulikmedium einer Eingangsseite einer Betriebsmedium-Pumpenanordnung zuführbar ist, die an dem Betriebsmedium-Zuführanschluss angeschlossen oder anschließbar ist. Dieser Vorschlag bezieht sich vor allem auf eine Ausbildung der Betriebs­ medium-Bereitstelleinrichtung mit einer Pumpenanordnung, die unabhängig von ihrem Betriebszustand stets Betriebsmedium durchlässt. Die Betriebs­ medium-Pumpenanordnung kann also zur Energieeinsparung ausgeschaltet sein, und das der Eingangsseite als Betriebsmedium zugeführte Hydraulik­ medium fließt dann durch die Pumpenanordnung zur Kupplungsanordnung. Um ein Abfließen des Hydraulikmediums in einen Vorratsbehälter oder dergleichen zu verhindern, kann stromabwärts der Zuführstelle ein Rück­ schlagventil oder dergleichen vorgesehen sein.

Ist die Betriebsmedium-Pumpenanordnung in Betrieb, so wird der Energie­ bedarf der Pumpenanordnung, ggf. deren Leistungsaufnahme, durch das ihr auf einem gewissen Druckniveau zugeführte Hydraulikmedium reduziert, da dann entsprechend weniger Betriebsmedium aus einem drucklosen Be­ triebsmediumreservoir oder dergleichen angesaugt werden muss.

Der hier erläuterte Erfindungsvorschlag kommt aber auch dann in Betracht, wenn die Betriebsmedium-Pumpenanordnung im ausgeschalteten Zustand nicht für das der Eingangsseite zugeführte Betriebsmedium in Richtung zur Kupplungsanordnung durchlässig ist. Um einen übermäßigen Druckanstieg an der Eingangsseite der Betriebsmedium-Pumpenanordnung und damit an einer den Verluststrom abgebenden Abfuhrseite der Ventilanordnung bzw. eines betreffenden Hydraulikventils zu vermeiden und insbesondere eine hierdurch möglicherweise ausgelöste Fehlbetätigung der Kupplungsein­ richtung zu vermeiden, sollten in diesem Fall andere Maßnahmen getroffen sein, die eine Abfuhr von Betriebsmedium von der Eingangsseite ermögli­ chen, vorzugsweise zum Betriebsmedium-Zuführanschluss.

Generell, als Alternative zur Zufuhr des Hydraulikmediums zur Eingangs­ seite der Betriebsmedium-Pumpenanordnung oder als Weiterbildung des vorangehend erläuterten Vorschlags für die Betriebssituation, dass die Pumpenanordnung stillsteht und im stillstehenden Zustand nicht durchlässt, wird vorgeschlagen, dass das aus dem Hydrauliksystemabschnitt abge­ führte bzw. von der Ventilanordnung abgegebene Hydraulikmedium unter Umgehung einer/der Betriebsmedium-Pumpenanordnung dem Betriebsme­ dium-Zuführanschluss zuführbar ist. So kann vorgesehen sein, dass das Hydraulikmedium permanent bzw. für die genannten speziellen Betriebs­ situationen einer Ausgangsseite der Betriebsmedium-Pumpenanordnung bzw. direkt dem Betriebsmedium-Zuführanschluss zuführbar ist.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Kupplungssystems, insbesondere dessen Hydrauliksystems bzw. Betriebsmedium-Versorgungssystems, zeichnet sich dadurch aus, dass eine ggf. wenigstens ein Druckbegren­ zungsventil oder/und wenigstens ein Bypass-Ventil oder/und wenigstens eine Blende oder Drossel umfassende, auf Drücke oder/und Druckdifferenzen ansprechende Einrichtung vorgesehen ist, die einem Hydrauliksystem­ abschnitt zugeordnet ist, der aus dem Hydrauliksystemabschnitt abgeführ­ tes bzw. von der Ventilanordnung abgegebenes Hydraulikmedium auf­ nimmt, wobei die Einrichtung einen Hydraulikdruck in dem Hydrauliksys­ temabschnitt begrenzt bzw. in Abhängigkeit von einem in dem Hydraulik­ systemabschnitt herrschenden Druck Betriebsmedium aus dem Hydraulik­ systemabschnitt abfließen lässt.

Alternativ oder zusätzlich wird vorgeschlagen, dass eine ggf. wenigstens ein Rückschlagventil umfassende, auf Flussrichtungen oder/und Druckdiffe­ renzen ansprechende Einrichtung vorgesehen ist, die einem/dem Hydraulik­ systemabschnitt zugeordnet ist, der aus dem Hydrauliksystemabschnitt abgeführtes bzw. von der Ventilanordnung abgegebenes Hydraulikmedium aufnimmt, wobei die Einrichtung einen Abfluss von Hydraulikmedium aus dem Hydrauliksystemabschnitt zu einem drucklosen Betriebsmedium- oder Hydraulikmedium-Reservoir bzw. einen Druckausgleich zwischen dem Hydrauliksystemabschnitt und dem Reservoir verhindert oder/und einen Abfluss von von der Betriebsmedium-Bereitstelleinrichtung bereitgestelltem Betriebsmedium in den Hydrauliksystemabschnitt bzw. einen Druckaus­ gleich zwischen einer Abgabeseite der Betriebsmedium-Bereitstelleinrich­ tung und dem Hydrauliksystemabschnitt verhindert.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Kupplungssystems ergeben sich aus der folgenden Erläuterung der Erfin­ dung anhand von mehreren in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispie­ len.

Fig. 1 zeigt in einer schematischen, beispielhaften Darstellung eine Grundstruktur eines Ausführungsbeispiels eines erfindungs­ gemäßen Kupplungssystems mit einer nasslaufenden Doppel­ kupplung.

Fig. 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kupplungssystems, das der Grundstruktur der Fig. 1 ent­ spricht.

Fig. 3 zeigt in Fig. 3b ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfin­ dungsgemäßen Kupplungssystems beispielsweise mit einem Schieberventil der in Fig. 3a gezeigten Art im Vergleich zu einem einem herkömmlichen Ansatz entsprechenden Kupp­ lungssystem (Fig. 3c).

Fig. 4 zeigt in den Teilfiguren 4a und 4b zwei Ausführungsvarianten des Kupplungssystems der Fig. 3b.

Fig. 5 zeigt in Fig. 5b ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfin­ dungsgemäßen Kupplungssystems beispielsweise mit zwei Sitzventilen der in Fig. 5a gezeigten Art im Vergleich zu ei­ nem einem herkömmlichen Ansatz entsprechenden Kupp­ lungssystem (Fig. 5c).

Fig. 6 zeigt in Fig. 6b ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfin­ dungsgemäßen Kupplungssystems beispielsweise mit einem Sitzventil der in Fig. 6a gezeigte Art im Vergleich zu einem einem herkömmlichen Ansatz entsprechenden Kupplungssys­ tem (Fig. 6c).

Fig. 1 zeigt schematisch ein Kupplungssystem 200, das eine nasslaufende Doppelkupplung 202 mit einer ersten, radial äußeren Kupplungsanordnung 206 und einer zweiten, radial inneren Kupplungsanordnung 204 aufweist. Bei den Kupplungsanordnungen 204 und 206 handelt es sich um nasslau­ fende Kupplungsanordnungen, beispielsweise um nasslaufende Lamellen- Kupplungsanordnungen, die auf an sich bekannte Weise jeweils wenigstens ein Lamellenpaket aufweisen, die beim vorliegenden Ausführungsbeispiel radial übereinander angeordnet sind und jeweils durch einen zugeordneten Betätigungskolben eines in die Doppelkupplung integrierten hydraulischen Nehmerzylinders betätigt werden. Beispiele für derartige Doppelkupplungen sind in verschiedenen deutschen Patentanmeldungen der Anmelderin offen­ bart, es wird beispielsweise auf die Offenlegungsschriften DE 100 04 179 A1, DE 100 04 186 A1, DE 100 04 189 A1, DE 100 04 190 A1, DE 100 04 195 A1 verwiesen.

Das Kupplungssystem 200 weist zwei voneinander unabhängige Pumpen, nämlich eine erste Pumpe 208 und eine zweite Pumpe 209, auf, die vor­ zugsweise jeweils durch einen Elektromotor 220 bzw. 211 angetrieben werden. Die erste, vorzugsweise als hydrostatische Pumpe bzw. Verdrän­ gungsmaschine ausgeführte Pumpe 208 stellt Druckmedium, insbesondere Drucköl, bei einem vergleichsweise hohen Druck bereit, der zur Betätigung der Kupplungsanordnungen 204 und 206 der Doppelkupplung 202 aus­ reicht. Zur wahlweisen Betätigung der Kupplungsanordnungen sind diese, genauer deren hydraulische Nehmerzylinder, jeweils überein zugeordnetes Ventil 214 bzw. 216 an der Pumpe 208 angeschlossen. Die Pumpe saugt Druckmedium aus einem Reservoir 212 an.

Die zweite, vorzugsweise als hydrodynamische Pumpe bzw. Strömungs­ maschine ausgeführte Pumpe 209 stellt einen vergleichsweise großen Volumenstrom an Kühlmedium, insbesondere Kühlöl bereit, das zur Küh­ lung der Kupplungsanordnungen 204 und 206 dient. Die Pumpe 209 saugt das Kühlmedium, ggf. Öl, aus einem Reservoir 222 an. Es sei angemerkt, dass es nicht zwingend ist, dass es sich bei dem Reservoir 222 um ein gegenüber dem Reservoir 212 gesondertes Reservoir handelt.

Den Ventilen 214 und 216 von der Pumpe 208 zugeführtes Druckmedium, das nicht durch die Ventile in Richtung zu den hydraulischen Nehmerzylin­ dern fließt, insbesondere sogenannte Steueröl- oder Leckölströme, allge­ mein Verlustölströme, werden zwischen der Pumpe 209 und einem Kühlölanschluss der Doppelkupplung 202 in eine die Pumpe 209 mit der Doppel­ kupplung 202 verbindende Kühlölleitung eingespeist, um den Kupplungsan­ ordnungen 204, 206 zur Kühlung zugeführt zu werden. Gleiches gilt für im Zuge der Kupplungsbetätigung aus den Hydrauliksystemabschnitten der beiden Nehmerzylinder mittels der Ventile 214 und 216 abgeführtes Drucköl.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kupplungs­ systems der in Fig. 1 gezeigten Grundstruktur in näheren Einzelheiten.

Gemäß Fig. 2 wird das Kühlöl der Doppelkupplung 202 über einen Wär­ metauscher 300 zugeführt, da es beispielsweise im Falle eines längeren Schlupfbetriebs zu einer merklichen Temperaturerhöhung auch des Öls im Ölsumpf 212 kommen kann. Durch den Wärmetauscher 300 wird die Öltemperatur auf einem zur Kühlung der Doppelkupplung hinreichenden Temperaturniveau gehalten. Da das Kühlöl bei tieferen Temperaturen recht dickflüssig werden kann und aufgrund des Strömungswiderstands des Wärmetauschers 300 bei besonders tiefen Temperaturen unter Umständen nicht mehr genügend Kühlöl die Doppelkupplung erreichen würde bzw. ein zu hoher Öldruck zu Beschädigungen führen könnte, ist ein beispielsweise unter Federvorspannung stehendes Bypassventil 302 vorgesehen, das dann, wenn der Kühlöldruck stromabwärts des Ölkühlers 300 eine vor­ gegebene Druckschwelle übersteigt, aufmacht und das Kühlöl am Ölkühler 300 vorbei zur Doppelkupplung durchlässt.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist im Kupplungsbetätigungs-Druck­ ölkreis ein ein unter Druck stehendes Gaspolster aufweisender Druckölspei­ cher 304 eingebaut, der von der Pumpe 208 über ein Rückschlagventil 306 geladen wird und über das Ventil 214 und das Ventil 216 an den Betäti­ gungs-Nehmerzylindern der beiden Kupplungseinrichtungen 204 und 206 angeschlossen ist. Der Druckölspeicher 304 sorgt für ein gleichmäßiges Druckniveau, was insbesondere im Falle einer Ausbildung der Pumpe 208 als Kolbenpumpe zweckmäßig ist, und ermöglicht, dass für die Pumpe 208 eine Pumpe mit besonders kleinem Fördervolumen ausreicht. Das von der Pumpe 208b pro Zeiteinheit abgegebene Ölvolumen kann also kleiner sein als das während einer Kupplungsbetätigung pro Zeiteinheit benötigte Druckölvolumen.

Der Druckölkreis zwischen dem Rückschlagventil 306 und den Ventilen 214 und 216 ist durch ein Druckbegrenzungsventil 308 gegen einen über­ mäßig hohen, ggf. zu Beschädigungen führenden Druck des Drucköls gesichert. Der durch den Füllzustand des Speichers 304 bestimmte Druck in diesem Druckölkreis wird durch einen Drucksensor 310 erfasst.

Ein weiteres Druckbegrenzungsventil 312 sorgt dafür, dass der jenseits den Ventilen 214 und 216 herrschende, auf die hydraulischen Nehmerzylinder der Kupplungseinrichtungen wirkende Druck einen Maximalwert nicht übersteigt, beispielsweise um ebenfalls Beschädigungen vorzubeugen. Über zwei Rückschlagventile 314 und 316 wird erreicht, dass ein Druckbegren­ zungsventil ausreicht, um den Betätigungsdruck von beiden hydraulischen Nehmerzylindern zu überwachen.

Für den Fall, dass bei tiefen Temperaturen, also einer hohen Viskosität des Öls, der Druck des Kühlöls zur Kühlung der Kupplung nicht ausreicht, etwa weil die für die Pumpe 209 verwendete hydrodynamische Pumpe keinen hinreichenden Druck erzeugen kann, ist bei der Anordnung gemäß Fig. 2 ein Ventil 315 vorgesehen, über das ein kleiner Volumenstrom aus dem von der Pumpe 208 bereitgestellten Druckölstrom abgezweigt werden kann, um eine Art "Notkühlung" der Kupplungsanordnungen vorzusehen, wenn dies erforderlich ist. Da die ein Öffnen des Ventils 315 erforderlich machende hohe Viskosität des Kühlöls nur bei tiefen Temperaturen vor­ kommt, bei denen sowieso nur ein geringer Kühlungsbedarf für die Doppel­ kupplung besteht, reicht ein relativ kleiner "Notkühlölstrom" aus. Diese "Notkühlung" ist überdies nur solange erforderlich, bis die Temperatur des Öls und damit die Viskosität des Öls ausreicht, um eine hinreichende För­ derleistung der Kühlölpumpe 209 zu gewährleisten. Anstelle eines Ventils 315 könnte auch eine sogenannte Blende oder Drossel oder dergleichen vorgesehen sein, über die ständig ein kleiner Volumenstrom aus dem von der Pumpe 208 bereitgestellten Druckölstrom in den Kühlkreislauf abge­ zweigt wird. ist das das Kühlöl nur im Bedarfsfall abzweigende Ventil 315 vorgesehen, kann die Pumpe 208 eventuell auch kurzfristig in einem Über­ lastbetrieb betrieben werden, um in der kurzen Zeitspanne bis zur hinrei­ chenden Erwärmung des Öls ausreichend Kühlöl bereitzustellen. Da es sich in der Regel nur um sehr kurze Bedarfszeiträume handelt, wird die Lebens­ dauer der Pumpe 208 dadurch nicht wesentlich verkürzt.

Fig. 2 zeigt noch eine elektronische Steuereinheit ECU (Bezugszeichen 316), die in Abhängigkeit von einer jeweiligen Führungsgröße die Steuer/­ Regel-Ventile 214 und 216 betätigt. Es kann ferner vorgesehen sein, dass der Steuereinheit Messwerte von diversen Sensoren, beispielsweise vom Drucksensor 310 und anderen Drucksensoren, sowie von Temperaturfüh­ lern oder Temperatursensoren zugeführt bekommt. Gedacht wird insbeson­ dere an einen oder mehrere Temperatursensoren, die die Temperatur des Kupplungskühlölkreislaufs (Pumpe 209, Kühler 300 oder Bypassventil 202, Kupplungseinrichtung 202, Sumpf 212) erfasst. Ein entsprechender, bei­ spielsweise im Kupplungsölsumpf 212 angeordneter und die Temperatur des im Kreislauf umlaufenden bzw. im Sumpf enthaltenen Öls erfassender Sensor 320 ist schematisch dargestellt. Die elektronische Steuereinheit kann ferner das auf die Zeiteinheit bezogene Fördervolumen der Pumpe 209 oder/und einen durchgelassenen Volumenstrom eines im Kreislauf angeordneten Volumenstrom-Einstellventils (nicht dargestellt) steuern oder regeln, beispielsweise auf Grundlage des vom Sensor 320 erfassten Tem­ peratursignals. Auf diese Weise kann der Temperaturhaushalt der Kupp­ lungseinrichtung 202 bzw. des Kupplungskühlölkreislaufs beeinflusst werden. Durch Einstellung des Umwälzungsgrads im Kühlkreislauf kann Einfluss auf die Abkühlgeschwindigkeit im Kühler 300 genommen werden (größeres oder kleiners ΔT am Kühler) und es können turbulente Strö­ mungszustände einerseits oder laminare Strömungsverhältnisse anderer­ seits ausgenutzt werden.

Der Vollständigkeit halber soll noch darauf hingewiesen werden, dass die mit 322 und 324 bezeichneten Komponenten in Fig. 2 Ölfilter darstellen.

Erfindungsgemäß ist beim Kupplungssystem der Fig. 2 vorgesehen, dass von den Ventilen 214 und 216 abgegebenes, nicht zur Kupplungsbetäti­ gung in Richtung zu den hydraulischen Nehmerzylindern der Kupplungs­ anordnungen 204 und 206 fließendes bzw. von dort abfließendes Drucköl (Ventilanschlüsse T) nicht in den Ölsumpf 212 oder ein Druckölreservoir abgegeben wird, sondern (beispielsweise über ein Rückschlagventil 330) dem Kühlölkreis und damit über den Wärmetauscher 300 bzw. das Bypass­ ventil 302 den Kupplungsanordnungen zu deren Kühlung zugeführt wird. Das Rückschlagventil 330 verhindert, dass im Falle von zähfließendem Kühlöl und entsprechendem Druckanstieg im Kühlölkreis Kühlöl in Richtung zu den Anschlüssen T der Ventile 214 und 216 abfließt bzw. dort eine Druckerhöhung verursacht, die auf die Betätigung der Kupplungsanord­ nungen über die Ventile 214 und 216 rückwirken könnte. Zur Vermeidung eines derartigen Druckanstiegs auf der Abführseite der Ventile 214 und 216 ist ferner ein Druckbegrenzungsventil 332 vorgesehen, das einen übermäßigen Druckanstieg an den Anschlüssen T der Ventile dadurch verhindert, dass ggf. Öl in den Ölsumpf 212 abgegeben wird. Betreffend das Druckbegrenzungsventil 312 könnte man noch vorsehen, dass dieses das über die Rückschlagventile 314 und 316 abfließende Drucköl nicht in das Reservoir 212, sondern ebenfalls dem Kühlkreis zuführt, wie dies in Fig. 2 als Alternative durch eine gestrichelt dargestellte Verbindungsleitung angedeutet ist.

Es sollte noch erwähnt werden, dass man gewünschtenfalls für die beiden Steuerventile jeweils einen voneinander unabhängigen Ölabfuhrkreis zur Abfuhr des Verlustölstroms in den Kühlölkreis vorsehen könnte.

Die hier gemachten Erfindungsvorschläge sind unabhängig davon, ob eine Mehrfach- oder Doppelkupplung oder eine Einfachkupplung vorgesehen ist. In den folgenden Ausführungsbeispielen ist in den Fig. 3b, 4a, 4b, 5b, und 6b jeweils eine Kupplung 202 mit einer Lamellen-Kupplungsanordnung 204 gezeigt. Es kann sich bei der Kupplung 202 um eine Doppelkupplung wie die Doppelkupplung 202 der Fig. 1 und 2 handeln (in diesem Fall ist die andere Lamellen-Kupplungsanordnung in den genannten Figuren nicht dargestellt) oder um eine herkömmliche Kupplung mit genau einer Lamellen- Kupplungsanordnung, nämlich der Lamellen-Kupplungsanordnung 204.

Für den Fall, dass die Kupplung 202 eine Doppelkupplung mit zwei Lamel­ len-Kupplungsanordnungen ist, so ist noch darauf hinzuweisen, dass die betreffenden Figuren die die Kupplungsanordnungen betätigende Ventil­ anordnung nur mit jenen Komponenten zeigen, die zur Betätigung der Kupplungsanordnung 204 benötigt werden. Für die Betätigung der anderen Kupplungsanordnung muss man sich entsprechende Ventilanordnungskom­ ponenten noch hinzudenken. Der Einfachheit halber wird im Folgenden davon ausgegangen, dass die genannten Figuren jeweils eine Kupplungs­ anordnung mit nur einer Kupplungsanordnung 204 zeigen; die folgenden Erläuterungen lassen sich aber ohne weiteres auf den ebenfalls möglichen Fall einer Doppelkupplung 202 anwenden.

Fig. 3a und 3b zeigen eine mögliche Ausgestaltung der Ventilanordnung, nämlich mit einer Schieberventil 214 zur Ansteuerung der Kupplungsanord­ nung 204. Das Schieberventil 214 weist einen am dem hydraulischen Nehmerzylinder der Kupplungsanordnung 204 zugeordneten Hydrauliksys­ temabschnitt angeschlossenen Anschluss 340, einen an der Pumpe 208 bzw. dem Druckspeicher 304 angeschlossenen Anschluss 342 und einen aus dem dem hydraulischen Nehmerzylinder zugehörigen Hydrauliksystem­ abschnitt abgeführtes bzw. diesem Hydrauliksystemabschnitt über den Anschluss 340 nicht zugeführtes Drucköl abgebenden Anschluss 344 auf. 346 bezeichnet den Anschlüssen 342 und 344 zugeordnete Steuerkanten des Schieberventils. Die an den Anschlüssen bzw. den verschiedenen Abschnitten des Hydrauliksystems herrschenden Drücke sind mit p_O, p_K bzw. p_KK bezeichnet. Der vom Anschluss 344 abgegebene Verlustölstrom wird der Eingangsseite der Kühlölpumpe 209 zugeführt. Ein Rückschlagven­ til 350 verhindert ein Abfließen dieses Verlustölstroms in den Ölsumpf 212. Bei der Kühlölpumpe 209 handelt es sich vorzugsweise um eine Pumpe, die entweder ständig läuft, beispielsweise weil sie mechanisch angetrieben wird, oder - höchstvorzugsweise - um eine elektrisch angetriebene Pumpe, die derart ausgeführt ist, dass sie auch im ausgeschalteten Zustand den ihrer Eingangsseite zugeführten Verlustölstrom in Richtung zur Lamellen­ kupplungsanordnung 204 durchlässt. Die Kühlölpumpe braucht im letzteren Fall nur dann eingeschaltet werden, wenn ein größerer Kühlbedarf für die Lamellenkupplungsanordnung 204 besteht, der durch den vom Ventil 214 bereitgestellten Verlustölstrom nicht gedeckt werden kann.

Fig. 3c zeigt zum Vergleich ein einem herkömmlichen Ansatz entsprechen­ des Kupplungssystem mit einem Schieberventil ohne die beschriebene Steueröl- bzw. Leckölstromnutzung.

Fig. 4a zeigt eine Ausführungsvariante des Kupplungssystems der Fig. 3b, bei der parallel zur Kühlölpumpe 209 eine Blende oder Drossel 352 geschal­ tet ist, über die ein direkter Zuführweg für den Verlustölstrom unter Umge­ hung der Pumpe 209 zu einem Kühlöl-Zuführanschluss der Kupplung 202 verläuft. Diese Ausgestaltung des Kupplungssystems ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn die Pumpe 209 keine Pumpe ist, die auch im stillgeleg­ ten Zustand den Verlustölstrom zur Kupplungsanordnung 204 durchlässt.

Durch die entsprechend dimensionierte Blende oder Drossel 352 wird erreicht, dass der Druck p_KK, der in der Regel in der Größenordnung von 0,5 bar liegt oder kleiner als 0,5 bar ist, nicht auf einen Wert ansteigt, ab dem die Kupplungsbetätigung beeinflusst werden würde, beispielsweise die Kupplungsanordnung 204 in Öffnungsrichtung (im Falle eimer Kupplung des NORMALERWEISE-OFFEN-Typs) betätigt werden würde (typischer­ weise etwa ab einem Druck von 2 bar).

Fig. 4b zeigt eine weitere Ausführungsvariante des Kupplungssystems der Fig. 3b. Anstelle der Drossel 352 ist hier ein druckbetätigtes Bypassventil 354 vorgesehen, das im Bedarfsfall eine die Kühlölpumpe 209 umgehende Bypassleitung freischaltet. Da bei tiefen Temperaturen und dementspre­ chend zähflüssigem Öl der abgabeseitig der Kühlölpumpe 209 herrschende Druck stark ansteigen kann, kann zusätzlich noch ein Druckbegrenzungs- Sicherheitsventil 356 vorgesehen sein, das nach Ansprechen auf einen übermäßig hohen Druck Öl zum Ölsumpf 212 ablässt. Ein solches Sicher­ heitsventil 356 könnte auch beim System der Fig. 3b und beim System der Fig. 4a zusätzlich vorgesehen sein.

Fig. 5b zeigt schematisch ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Kupplungs­ systems mit einer Ventilanordnung, die zur Betätigung der Kupplungsanord­ nung 204 anstelle eines einzigen Steuer/Regel-Ventils entsprechend dem Ventil 214 zwei Ventile 214a und 214b aufweist, von denen das Ventil 214a die Zufuhr von Drucköl in Richtung zum hydraulischen Nehmerzylin­ der der Kupplungsanordnung 204 und das Ventil 214b die Abfuhr von Drucköl aus dem dem hydraulischen Nehmerzylinder zugeordneten Hydrau­ liksystemabschnitt steuert bzw. regelt. Durch aufeinander abgestimmte Ansteuerung dieser Ventile kann die Kupplungsanordnung feinfühlig in Ausrückrichtung und Einrückrichtung betätigt bzw. ein Kupplungszustand gehalten werden. Die Ventile können von Sitzventilen gebildet sein, etwa von der in Fig. 5a schematisch gezeigten Art. 346 bezeichnet eine Steuer­ kante an einem Ventilsitz für das mittels eines Solenoid oder dergleichen verschiebbare Ventilelement. 341 und 343 bezeichnen zwei Anschlüsse des Ventils.

Erfindungsgemäß wird das über das Ventil 214b abfließende Drucköl der Eingangsseite der Kühlölpumpe 209 zugeführt. Fig. 5c zeigt im Vergleich ein entsprechendes Kupplungssystem nach einem herkömmlichen Ansatz ohne Leckölstrom- bzw. Steuerölstromnutzung.

Auch in Bezug auf das Kupplungssystem der Fig. 5b sind Ausführungs­ varianten beispielsweise entsprechend den Fig. 4a und 4b denkbar.

Beim System der Fig. 5 und ebenso beim System der Fig. 3 und 4 kann durch entsprechende Betätigung des Ventils 214 bzw. der Ventile 214a und 214b die Kupplung gehalten werden, ohne dass größere Mengen an Drucköl von der Pumpe 208 bzw. dem Druckölspeicher 304 über das Ventil 214 bzw. das Ventil 214a in den dem hydraulischen Nehmerzylinder zu­ gehörigen Hydrauliksystemabschnitt nachgeliefert werden muss. Es brau­ chen höchstens Leckageverluste, insbesondere an den Ventilen und einer ggf. vorgesehenen Drehverbindung, ausgeglichen werden. Der Verlust­ ölstrom braucht dementsprechend nicht sonderlich groß sein.

Demgegenüber ist beim Kupplungssystem der Fig. 6b anstelle des Ventils 214a eine Drossel oder Blende 215 vorgesehen, und die Kupplungsbetäti­ gung erfolgt alleine über entsprechende Steuerung/Regelung des durch das Ventil 214b abfließenden Ölstroms. Dementsprechend muss auch beim Halten der Kupplung ein größerer Volumenstrom über das Ventil 214b abfließen, der erfindungsgemäß zur Kupplungskühlung verwendet wird und hierzu der Eingangsseite der Kühlölpumpe 209 zugeführt wird.

Derartige Halten-Zustände der Kupplungsanordnungen können insbeson­ dere zur Einstellung eines definierten Kupplungsschlupfes verwendet wer­ den, bei dem an den Reibflächen der Lamellen-Kupplungsanordnung entsprechend viel Wärme entsteht und durch Kühlöl abgeführt werden muss. Dementsprechend ist auch ein vergleichsweise großer Kühlölstrom erforder­ lich, der zumindest zu einem nennenswerten Teil durch das Ventil 214b bereitgestellt wird.

Das Ventil 214b kann von einem Sitzventil etwa der in Fig. 6a schematisch gezeigten Art gebildet sein. Fig. 6c zeigt zum Vergleich ein entsprechendes Kupplungssystem nach einem herkömmlichen Ansatz. Varianten des Kupp­ lungssystems der Fig. 6b im Rahmen der Erfindung sind möglich, beispiels­ weise entsprechend den anhand der Fig. 4a und 4b erläuterten Modifikatio­ nen des Systems der Fig. 3b.

Claims (8)

1. Kupplungssystem, umfassend:
eine Kupplungseinrichtung (202) insbesondere für die Anord­ nung in einem Kraftfahrzeug-Antriebsstrang zwischen einer Antriebseinheit und einem Getriebe;
eine Betätigungseinrichtung (208, 214, 216) zur Betätigung der Kupplungseinrichtung auf hydraulischem Wege vermittels wenigstens eines hydraulischen Nehmerzylinders,
wobei die Betätigungseinrichtung eine an einem drucklosen Hydrau­ likmedium-Reservoir (212) angeschlossene Hydraulikmedium-Bereit­ stelleinrichtung (208) zum Bereitstellen von unter Druck stehendem Hydraulikmedium und eine Ventilanordnung (214, 216) aufweist, unter deren Vermittlung einem dem Nehmerzylinder zugeordneten Hydrauliksystemabschnitt und damit dem Nehmerzylinder Hydraulik­ medium zuführbar und Hydraulikmedium aus dem Hydrauliksystem­ abschnitt und damit aus dem Nehmerzylinder abführbar ist, und wobei der Kupplungseinrichtung (202) Betriebsmedium zuführbar ist, damit wenigstens eine Kupplungsanordnung (204, 206) der Kupp­ lungseinrichtung unter der Einwirkung des Betriebsmediums läuft,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Ventilanordnung (214, 216) derart einer Betriebsmedium- Bereitstelleinrichtung (209) oder/und einem Betriebsmedium-Zuführ­ anschluss der Kupplungseinrichtung (202) zugeordnet ist, dass aus dem Hydrauliksystemabschnitt abgeführtes Hydraulikmedium oder/und von der Ventilanordnung abgegebenes, nicht dem Hydrau­ liksystemabschnitt zuzuführendes Hydraulikmedium unter Umgehung eines drucklosen Hydraulikmedium-Reservoirs (212) und - sofern vorhanden - unter Umgehung eines drucklosen Betriebsmedium- Reservoirs (222) der Kupplungsanordnung (202) als Betriebsmedium zuführbar ist.

2. Kupplungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Steuerventil (214, 216) der Steuerventilanordnung eine Gruppe von Hydraulikanschlüssen (K, P, T; 340, 342, 344) aufweist, die aus einem unter Druck stehendes Hydraulikmedium von der Hydraulikmedium-Bereitstelleinrichtung empfangenden Ver­ sorgungsanschluss (P; 342), einem an dem Hydrauliksystemab­ schnitt angeschlossenen Betätigungsanschluss (K; 340) und einem an dem Betriebsmedium-Zuführanschluss oder/und einer Eingangs­ seite der Betriebsmedium-Bereitstelleinrichtung (209) angeschlosse­ nen oder anschließbaren Abfuhranschluss (T; 344) besteht.

3. Kupplungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Steuerventil (214a) der Steuerventilanordnung eine Gruppe von Hydraulikanschlüssen aufweist, die aus einem unter Druck stehendes Hydraulikmedium von der Hydraulikmedium-Bereit­ stelleinrichtung empfangenden Versorgungsanschluss (343) und einem an dem Hydrauliksystemabschnitt angeschlossenen Betäti­ gungsanschluss (341) besteht.

4. Kupplungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, dass wenigstens ein Steuerventil (214b) der Steuer­ ventilanordnung eine Gruppe von Hydraulikanschlüssen aufweist, die aus einem an dem Hydrauliksystemabschnitt angeschlossenen Betä­ tigungsanschluss (341) und einem an dem Betriebsmedium-Zuführ­ anschluss oder/und einer Eingangsseite der Betriebsmedium-Bereit­ stelleinrichtung angeschlossenen oder anschließbaren Abfuhran­ schluss (343) besteht.

5. Kupplungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, dass das aus dem Hydrauliksystemabschnitt abge­ führte bzw. von der Ventilanordnung abgegebene Hydraulikmedium einer Eingangsseite einer Betriebsmedium-Pumpenanordnung (209) zuführbar ist, die an dem Betriebsmedium-Zuführanschluss ange­ schlossen oder anschließbar ist.

6. Kupplungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, dass das aus dem Hydrauliksystemabschnitt abge­ führte bzw. von der Ventilanordnung abgegebene Hydraulikmedium unter Umgehung einer/der Betriebsmedium-Pumpenanordnung (209) dem Betriebsmedium-Zuführanschluss zuführbar ist.

7. Kupplungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeich­ net durch eine ggf. wenigstens ein Druckbegrenzungsventil (332; 356) oder/und wenigstens ein Bypass-Ventil (354) oder/und wenigs­ tens eine Blende oder Drossel (352) umfassende, auf Drücke oder/und Druckdifferenzen ansprechende Einrichtung, die einem Hydrauliksystemabschnitt zugeordnet ist, der aus dem Hydrauliksys­ temabschnitt abgeführtes bzw. von der Ventilanordnung abgegebe­ nes Hydraulikmedium aufnimmt, wobei die Einrichtung einen Hydrau­ likdruck in dem Hydrauliksystemabschnitt begrenzt bzw. in Abhän­ gigkeit von einem in dem Hydrauliksystemabschnitt herrschenden Druck Betriebsmedium aus dem Hydrauliksystemabschnitt abfließen lässt.

8. Kupplungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeich­ net durch eine ggf. wenigstens ein Rückschlagventil (350; 330) umfassende, auf Flussrichtungen oder/und Druckdifferenzen anspre­ chende Einrichtung, die einem/dem Hydrauliksystemabschnitt zu­ geordnet ist, der aus dem Hydrauliksystemabschnitt abgeführtes bzw. von der Ventilanordnung abgegebenes Hydraulikmedium auf­ nimmt, wobei die Einrichtung einen Abfluss von Hydraulikmedium aus dem Hydrauliksystemabschnitt zu einem drucklosen Betriebs­ medium- oder Hydraulikmedium-Reservoir bzw. einen Druckausgleich zwischen dem Hydrauliksystemabschnitt und dem Reservoir verhindert oder/und einen Abfluss von von der Betriebsmedium-Bereitstell­ einrichtung bereitgestelltem Betriebsmedium in den Hydrauliksystem­ abschnitt bzw. einen Druckausgleich zwischen einer Abgabeseite der Betriebsmedium-Bereitstelleinrichtung und dem Hydrauliksystem­ abschnitt verhindert.