-
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Kupplungssystem
mit einer Kupplungseinrichtung für
die Anordnung in einem Kraftfahrzeug-Antriebsstrang zur Momentenübertragung
zwischen einer Antriebseinheit und einem mehrere Getriebegänge aufweisenden
Getriebe, wobei die Kupplungseinrichtung wenigstens eine einer Getriebeeingangswelle
zugeordnete Lamellen-Kupplungsanordnung mit einem Innenlamellenträger, einem
Außenlamellenträger und
einem zwischen dem Innenlamellenträger und dem Außenlamellenträger angeordneten
Lamellenpaket aufweist, wobei die Lamellen-Kupplungsanordnung für einen
Betrieb unter Einwirkung einer Betriebsflüssigkeit vorgesehen ist und das
Kupplungssystem hierfür
eine Betriebsflüssigkeitsversorgung
aufweist, vermittels der wenigstens ein Betriebsflüssigkeitsstrom
von radial innerhalb des Innenlamellenträgers nach radial außen oder
von radial außenhalb
des Außenlamellenträgers nach
radial innen zu dem Lamellenpaket zuführbar ist.
-
Ein
derartiges Kupplungssystem ist beispielsweise aus der
DE 100 04 179 A1 bekannt
und weist eine auch als "Doppelkupplung" bezeichenbare Doppel-Kupplungseinrichtung
mit einer einer ersten Getriebeeingangswelle zugeordneten ersten
Lamellen-Kupplungsanordnung und einer einer zweiten Getriebeeingangswelle
zugeordneten zweiten Lamellen-Kupplungsanordnung auf. Die beiden
Lamellen-Kupplungsanordnungen sind mit ihren Lamellenpaketen und
Innen- und Außenlamellenträgern im gleichen
axialen Bereich angeordnet, derart, dass ein radial äußeres Lamellenpaket
der einen Kupplungsanordnung ein radial inneres Lamellenpaket der
anderen Kupplungsanordnung radial außen umgibt.
-
Den
Kupplungsanordnungen ist insbesondere für Schlupf-Betriebszustände eine
Betriebsflüssigkeit,
etwa Kühlöl, zuzuführen, um
eine Überhitzung der
Lamellen und ggf. ein Verbrennen der Reibbeläge zu vermeiden. Die Betriebsflüssigkeit
wird bei der bekannten Konstruktion den Lamellenpaketen von radial
innen her zugeführt
vermittels einer entsprechend ausgeführten Betriebsflüssigkeitsversorgung, die
wenigstens eine Betriebsflüssigkeitspumpe
(Ölpumpe)
aufweist.
-
Die
zur Bereitstellung des Betriebsflüssigkeitsstroms erforderliche
Energie ist durchaus in einer Energiebilanz zu beachten. Es empfiehlt
sich deswegen, den Betriebsflüssigkeitsstrom
nur dann vorzusehen, wenn er tatsächlich aufgrund eines Schlupfbetriebs
oder dergleichen benötigt
wird. Hierzu hat die Anmelderin in verschiedenen deutschen Patentanmeldungen
Vorschläge
zur Ausgestaltung der Betriebsflüssigkeitsversorgung
gemacht und dabei betreffend die Bereitstellung des Betriebsflüssigkeitsstroms
sowie eines zur Betätigung
der Kupplungsanordnungen verwendeten hydraulischen Druckmediums
(insbesondere eines auch als Kühlöl verwendeten
Hydrauliköls)
insbesondere die. Verwendung von elektrisch angetriebenen Pumpen
favorisiert, die auf einfache Weise eine bedarfsabhängige Bereitstellung
des Betriebsflüssigkeitsstroms und
des hydraulischen Druckmediums ermöglichen. Betreffend den Betriebsflüssigkeitsstrom
wurde bisher stets davon ausgegangen, dass dieser im Hinblick auf
die Energieeffizienz bezogen auf die von den Kupplungsanordnungen
abzuführende
Wärme zu
minimieren bzw. nur in eine Abfuhr von Wärme erforderlich machenden
Kupplungszuständen
anzuschalten sei.
-
Insbesondere
bei so genannten Doppelkupplungen ist die beim Einlegen eines Getriebegangs
zu leistende Synchronarbeit von Bedeutung. Die zu leistende, bei
derartiger Doppelkupplung unter Umständen vergleichsweise große Synchronarbeit erfordert
vergleichsweise hochbelastbare und somit teuere Synchroneinrichtungen,
soweit nicht eine aktive Synchronisierung vermittels der Kupplungsanordnungen
selbst möglich
ist. Es stellt sich die Aufgabe, die Synchroneinrichtungen so weit
als möglich
zu entlasten, indem die aufzubringende Synchronarbeit nicht mehr
alleine von diesen geleistet wird.
-
Die
DE 196 31 983 C1 schlägt beispielsweise
vor, in einem Doppelkupplungsgetriebe Reibräder zum aktiven Synchronisieren
der zuzuschaltenden Getriebewelle vorzusehen. Dies bedeutet einen
erheblichen Bauaufwand und ist dementsprechend kostenintensiv.
-
Aus
der
DE 41 36 583 A1 ist
ein Verfahren zur Steuerung eines Kupplungssystems bekannt, bei welchem
die Kühlölversorgung
bei vollständig
geöffneter
Kupplung und bei eingelegtem Gang und vollständig geschlossener Kupplung
unterbrochen ist.
-
Weiterhin
ist aus der
DE 31 27
875 A1 ein Verfahren zur Steuerung eines Kupplungssystems bekannt,
bei welchem der Ölstrom
während
des Auskuppelns unterbrechbar ist.
-
Die
Erfindung schlägt
demgegenüber
vor, die Betriebsflüssigkeitsversorgung
derart auszugestalten, dass der Betriebsflüssigkeitsstrom an- und ausschaltbar
ist, und eine der Betriebsflüssigkeitsversorgung
zugeordnete Steuereinheit vorzusehen, die dafür ausgebildet ist, den Betriebsflüssigkeitsstrom
durch entsprechende Ansteuerung der Betriebsflüssigkeitsversorgung im Zuge
eines ein Hochschalten des Getriebes von einem niedrigeren zu einem
höheren
Getriebegang oder ein Herunterschalten des Getriebes von einem höheren zu
einem niedrigeren Getriebegang umfassenden Schaltablaufs anzuschalten,
um vermittels des Betriebsflüssigkeitsstroms
gezielt Trägheitskräfte auf
wenigstens einen der Lamellenträger
auszuüben
und damit im Sinne einer Beschleunigung oder eines Abbremsens auf diesen
zu wirken oder um derartige vermittels des Betriebsflüssigkeitsstroms
auf wenigstens einen der Lamellenträger ausgeübte Trägheitskräfte gezielt zu vermeiden.
-
Dem
Erfindungsvorschlag liegt die Überlegung
und Erkenntnis zugrunde, dass bei der Wechselwirkung des Betriebsflüssigkeitsstroms
mit den Lamellenträgern
Trägheitskräfte auf
diese wirken, die die Synchronisierung im Bezug auf den einzulegenden
Gang unterstützen
(und insoweit die Synchroneinrichtungen des Getriebes entlasten
können)
oder der Synchronisierung entgegenwirken können (und insoweit die Synchroneinrichtungen
des Getriebes belasten). Es wird deshalb vorgeschlagen, den Betriebsflüssigkeitsstrom
gezielt anzuschalten, derart, dass die Synchroneinrichtungen entlastet
bzw. nicht zusätzlich
belastet werden.
-
Bei
dem Betriebsflüssigkeitsstrom
kann es sich um einen von radial innen her dem Lamellenpaket zugeführten Betriebsflüssigkeitsstrom
handeln. Es wird auf die schon angesprochene
DE 100 04 179 A1 verwiesen.
Es ist durchaus aber auch möglich, den
Betriebsflüssigkeitsstrom
von radial außen
her dem Lamellenpaket zuzuführen
(vgl. beispielsweise
EP
1 079 130 A2 ).
-
Der
Erfindungsvorschlag kann betreffend einen Aspekt etwas konkreter
wie folgt formuliert und weitergebildet werden: Die Steuereinheit
ist nach der Erfindung bevorzugt dafür ausgebildet, im Zuge eines
Hochschaltens des Getriebes von einem niedrigeren zu einem höheren Getriebegang
den Betriebsflüssigkeitsstrom
gezielt anzuschalten, um im Hinblick auf eine Annäherung an
eine dem höheren Gang
zugeordnete Synchrondrehzahl auf wenigstens einen der Lamellenträger im Sinne
eines Abbremsens desselben wirkende Trägheitskräfte auszuüben.
-
Wie
schon erwähnt,
kann die Kupplungseinrichtung als Doppel- oder Mehrfach-Kupplungseinrichtung
ausgeführt
sein und eine einer ersten Getriebeeingangswelle zugeordnete erste
Lamellenkupplungsanordnung und eine einer zweiten Getriebeeingangswelle
zugeordnete zweite Lamellenkupplungsanordnung aufweisen. In Abweichung
von der Konstruktion gemäß
DE 100 04 179 A1 kann
vorgesehen sein, dass die Kupplungsanordnungen axial nebeneinander
angeordnet sind und die Betriebsflüssigkeitsversorgung einen der
ersten Kupplungsanordnung zugeordneten ersten Versorgungsabschnitt
und einen der zweiten Kupplungsanordnung zugeordneten zweiten Versorgungsabschnitt
aufweist, die unabhängig
voneinander zum gezielten An- und Ausschalten wenigstens eines der
ersten Kupplungsanordnung zugeordneten ersten Betriebsmediumsstroms
bzw. wenigstens eines der zweiten Kupplungsanordnung zugeordneten
zweiten Betriebsmediumsstroms durch die Steuereinheit ansteuerbar sind.
In diesem Falle können
die beiden Kupplungsanordnungen völlig unabhängig voneinander betreffend
die Synchronisierungsarbeit und die Entlastung der Synchroneinheiten
bzw. Vermeidung einer zusätzlichen
Belastung der Synchroneinheiten vermittels durch die Betriebsflüssigkeit
ausgeübte
Trägheitskräfte betrachtet
werden.
-
Ist
hingegen vorgesehen, dass die Kupplungsanordnungen sich axial überlappen,
wobei ein radial äußeres Lamellenpaket
einer der Kupplungsanordnung ein radial inneres Lamellenpaket der
anderen Kupplungsanordnung radial außen umgibt, und dass der wenigstens
eine Betriebsflüssigkeitsstrom das
radial innere und das radial äußere Lamellenpaket
passiert, so kann zumindest in einer detaillierteren Betrachtung
berücksichtigt
werden, dass der Betriebsflüssigkeitsstrom
nacheinander die beiden Lamellenpakete passiert und dabei entsprechend
der Konstruktion der Lamellenträger
zuerst mit den Lamellenträgern
der einen Kupplungsanordnung und dann mit den Lamellenträgern der
anderen Kupplungsanordnung wechselwirkt. Die Lamellenträger der
einen Kupplungsanordnung erteilten dabei in gewissen Betriebssituationen
der Betriebsflüssigkeit eine
Beschleunigung in Umfangsrichtung, von der dann die Wechselwirkung
mit den Lamellenträgern der
anderen Kupplungsanordnung abhängt.
-
Betreffend
die Kupplungsanordnung, deren Lamellenträger zuerst mit dem Betriebsflüssigkeitsstrom
Wechselwirken, ist die Situation in Hinblick auf die Entlastung
der Synchroneinheiten bzw. die Vermeidung einer zusätzlichen
Belastung der Synchroneinheiten aber nicht anders als bei einer
Anordnung der Kupplungsanordnungen axial nebeneinander.
-
Geht
man davon aus, dass der Betriebsflüssigkeitsstrom von radial innen
her dem radial inneren Lamellenpaket zuführbar ist, so wird betreffend
die Steuereinheit weiterbildend vorgeschlagen, dass diese dafür ausgebildet
ist, im Zuge eines Hochschaltens des Getriebes von einem niedrigeren
Getriebegang, der der Kupplungsanordnung mit dem radial äußeren Lamellenpaket
zugeordnet ist, zu einem höheren
Getriebegang, der der Kupplungsanordnung mit dem radial inneren
Lamellenpaket zugeordnet ist, den Betriebsflüssigkeitsstroms gezielt anzuschalten, um
im Hinblick auf eine Annäherung
an eine dem höheren
Gang zugeordnete Synchrondrehzahl auf wenigstens einen Lamellenträger der
Kupplungsanordnung mit dem radial inneren Lamellenpaket im Sinne eines
Abbremsens desselben wirkende Trägheitskräfte auszuüben. Ferner
wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dafür ausgebildet ist, im Zuge
eines Herunterschaltens des Getriebes von einem höheren Getriebegang,
der der Kupplungsanordnung mit dem radial äußeren Lamellenpaket zugeordnet
ist, zu einem niedrigeren Getriebegang, der der Kupplungsanordnung
mit dem radial inneren Lamellenpaket zugeordnet ist, den Betriebsflüssigkeitsstroms
gezielt abzuschalten, um im Hinblick auf eine Annäherung an
eine dem niedrigeren Gang zugeordnete Synchrondrehzahl auf wenigstens
einen Lamellenträger der
Kupplungsanordnung mit dem radial inneren Lamellenpaket im Sinne
eines Abbremsens desselben wirkende Trägheitskräfte zu vermeiden.
-
Möchte man
auch die Wechselwirkung des Betriebsflüssigkeitsstroms mit dem radial äußeren Lamellenpaket
bzw. den zugehörigen
Lamellenträgern
berücksichtigen,
so kann man ferner vorteilhaft vorsehen, dass die Steuereinheit
dafür ausgebildet ist,
im Zuge eines Hochschaltens des Getriebes von einem niedrigeren
Getriebegang, der der Kupplungsanordnung mit dem radial inneren
Lamellenpaket zugeordnet ist, zu einem höheren Getriebegang, der der
Kupplungsanordnung mit dem radial äußeren Lamellenpaket zugeordnet
ist, den Betriebsflüssigkeitsstroms
gezielt anzuschalten, um im Hinblick auf eine Annäherung an
eine dem höheren
Gang zugeordnete Synchrondrehzahl auf wenigstens einen Lamellenträger der
Kupplungsanordnung mit dem radial äußeren Lamellenpaket im Sinne
eines Abbremsens desselben wirkende Trägheitskräfte auszuüben oder im Sinne eines Beschleunigens
desselben wirkende Trägheitskräfte zu vermeiden.
Weiterhin kann man vorteilhaft vorsehen, dass die Steuereinheit
dafür ausgebildet
ist, im Zuge eines Herunterschaltens des Getriebes von einem höheren Getriebegang,
der der Kupplungsanordnung mit dem radial inneren Lamellenpaket
zugeordnet ist, zu einem niedrigeren Getriebegang, der der Kupplungsanordnung
mit dem radial äußeren Lamellenpaket
zugeordnet ist, den Betriebsflüssigkeitsstroms
gezielt anzuschalten, um im Hinblick auf eine Annäherung an
eine dem niedrigeren Gang zugeordnete Synchrondrehzahl auf wenigstens
einen Lamellenträger
der Kupplungsanordnung mit dem radial äußeren Lamellenpaket im Sinne
eines Abbremsens desselben wirkende Trägheitskräfte zu vermeiden oder im Sinne
eines Beschleunigens desselben wirkende Trägheitskräfte auszuüben.
-
Die
anfallende Synchronisierarbeit hängt
in der Regel vom Übersetzungssprung
zwischen den Getriebegängen
ab. Im Hinblick hierauf wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit
dafür ausgebildet ist,
die Stärke
des wenigstens einen Betriebsflüssigkeitsstroms
in Abhängigkeit
von einem Übersetzungssprung
zwischen den Getriebegängen
einzustellen.
-
Als
besonders bevorzugt wird vorgeschlagen, dass wenigstens einer der
Lamellenträger
Beaufschlagungsformationen mit sich in radial Richtung erstreckenden
Beaufschlagungsflächen
aufweist, die mit dem Betriebsflüssigkeitsstrom
Wechselwirken. Durch diese Ausbildung des bzw. der Lamellenträger können die
vermittels des wenigstens einen Betriebsflüssigkeitsstroms auf diesen/diese
ausübbaren Trägheitskräfte vergrößert oder
maximiert werden. Betreffend die Beaufschlagungsformationen wird speziell
auch an solche gedacht, die an sich für die Funktion der Lamellen-Kupplungsanordnung
nicht erforderlich sind. Beispielsweise können die Beaufschlagungsformationen
von einem Innenlamellenträger
nach radial innen vorstehende Flügel
oder Schaufeln oder/und von einem Außenlamellenträger nach
radial außen
vorstehende Flügel
oder Schaufeln umfassen. Als "Beaufschlagungsformationen" im weiteren Sinne
müssen
aber auch ohnehin an normalen Lamellenträgern vorgesehene, beispielsweise zur
Drehmitnahme der Lamellen dienende Ausgestaltungen mit sich in radialer
Richtung erstreckenden Flächen
oder Flächenabschnitten
angesehen werden.
-
Die
Erfindung wird im Folgenden anhand von in den Figuren gezeigten
Ausführungsbeispielen
näher erläutert.
-
1 zeigt
in einer schematischen, beispielhaften Darstellung eine Grundstruktur
eines erfindungsgemäßen Kupplungssystems
mit zwei nasslaufenden Lamellen-Kupplungsanordnungen.
-
2 zeigt
ein Beispiel, wie ein Kupplungssystem der 1 ent sprechenden
Art hinsichtlich der Zufuhr von Kühlöl und der hydraulischen Betätigung der
Kupplungsanordnungen im Detail ausgeführt sein könnte.
-
3 zeigt
ein Beispiel für
eine in einem Antriebsstrang zwischen einer Antriebseinheit und
einem Getriebe angeordnete Doppelkupplung mit zwei radial geschachtelt
angeordneten Lamellen-Kupplungsanordnungen.
-
4 zeigt
eine axiale Ansicht auf einen geschnitten dargestellten Innenlamellenträger samt
einer daran angeordneten Innenlamelle, und dient zur Erläuterung
einer Trägheitswechselwirkung
zwischen dem Innenlamellenträger
und von radial innen zugeführtem
Kühlöl.
-
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 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.
-
Das
Kupplungssystem 200 weist zwei voneinander unabhängige Pumpen,
nämlich
eine erste Pumpe 208 und eine zweite Pumpe 209 auf,
die vorzugsweise jeweils durch einen Elektromotor 210 beziehungsweise 211 angetrieben
werden. Die erste, beispielsweise als hydrostatische Pumpe beziehungsweise
Verdrängungsmaschine
ausgeführte Pumpe 208 stellt
Druckmedium, insbesondere Drucköl,
bei einem vergleichsweise hohen Druck bereit, der zur Betätigung der
Kupplungsanordnungen 204 und 206 der Doppelkupplung 202 ausreicht.
Zur wahlweisen Betätigung
der Kupplungsanordnungen sind diese, genauer deren hydraulischen
Nehmerzylinder, jeweils über
ein zugeordnetes Ventil 214 beziehungsweise 216 an
der Pumpe 208 angeschlossen. Die Pumpe saugt Druckmedium
aus einem Reservoir 212 an.
-
Die
zweite, beispielsweise ebenfalls als hydrostatische Pumpe bzw. Verdrängermaschine
oder – alternativ – als hydrodynamische
Pumpe beziehungsweise Strömungsmaschine
ausgeführte
Pumpe 209 stellt einen vergleichsweise großen Volumenstrom
an Kühlmedium,
insbesondere Kühlöl, bereit, das
zur Kühlung
der Kupplungsanordnungen 204 und 206 dient. Die
durch eine zugeordnete Steuereinheit bedarfsweise an- und ausschaltbare
und vorzugsweise in der Pumpleistung einstellbare Pumpe 209 saugt
das Kühlmedium,
gegebenenfalls 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.
-
2 zeigt,
wie das Kupplungssystem der 1 im Detail
ausgeführt
sein könnte.
Das von der Pumpe 209 bereitgestellte Kühlöl wird der Doppelkupplung 202 über einen
Wärmetauscher 300 zugeführt, so
dass die Öltemperatur
auf einem zur Kühlung
der Doppelkupplung hinreichend niedrigem Temperaturniveau gehalten
wird. Ein beispielsweise unter Federvorspannung stehendes Bypassventil 302 lässt Kühlöl am Ölkühler 300 vorbei
zur Doppelkupplung durch, wenn der Druck etwa aufgrund zu tiefen
Temperaturen und dementsprechender Zähflüssigkeit des Öls über eine
Schwelle ansteigt.
-
Im
Kupplungsbetätigungs-Druckölkreis ist ein
ein unter Druck stehendes Gaspolster aufweisender Druckölspeicher 304 eingebaut,
der von der Pumpe 208 über
ein Rückschlagventil 306 geladen wird
und über
die Steuer/Regel-Ventile 214 und 216 an
den Betätigungs-Nehmerzylindern
der beiden Kupplungsanordnungen 204 und 206 angeschlossen ist.
Der Druckölspeicher 304 sorgt
für ein
gleichmäßiges Druckniveau
und ermöglicht,
dass als Pumpe 208 eine Pumpe mit relativ kleinem Fördervolumen ausreicht.
-
Der
Druckölkreis
zwischen dem Rückschlagventil 306 und
den Ventilen 214 und 216 ist durch ein Druckbegrenzungsventil 308 gegen
einen übermäßig hohen,
gegebenenfalls 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 Kupplungsanordnungen wirkende
und damit den Betätigungszustand
der Kupplungsanordnungen bestimmende Druck einen Maximalwert nicht übersteigt,
beispielsweise um ebenfalls Beschädigungen vorzubeugen. Über zwei
Rückschlagventile 314 und 316 wird
erreicht, dass ein Druckbegrenzungsventil ausreicht, um den Betätigungsdruck
von beiden hydraulischen Nehmerzylindern in dieser Hinsicht zu überwachen.
-
Die
jenseits der Steuer/Regel-Ventile 214 und 216 herrschenden
Druckniveaus werden von einem jeweiligen Drucksensor 320 beziehungsweise 322 erfasst,
die jeweils den erfassten Druck in Form eines elektrischen Signals
an eine elektronische Steuereinheit ECU (Electronic Control Unit)
rückmelden.
Die Ventile 214 und 216 werden von der ECU angesteuert,
und zwar auf Grundlage der von den Sensoren 320 und 322 erfassten
Drücke
und wenigstens einem eine Soll-Kupplungsbetätigung angebenden Führungssignal.
Vorzugsweise bilden die Steuereinheit ECU, das Ventil 214 und
der Drucksensor 320 einen ersten Regelkreis und bilden
die Steuereinheit ECU, das Ventil 216 und der Sensor 322 einen
zweiten Regelkreis, um eine geregelte Betätigung für beide Kupplungsanordnungen 204 und 206 vorzusehen.
-
Ein
Beispiel für
eine als Doppelkupplung 202 einsetzbare Doppelkupplung
ist in 3 gezeigt. Die Doppelkupplung ist in dieser Figur
mit dem Bezugszeichen 12 bezeichnet. 3 zeigt
die Doppelkupplung 12 bzw. 202 in ihrer Einbausituation
in einem Antriebsstrang 10 zwischen einer Antriebseinheit
und einem Getriebe. Von der Antriebseinheit, beispielsweise eine
Brennkraftmaschine, ist in 3 nur ein Koppelende 16 einer
Abtriebswelle, ggf. Kurbelwelle, dargestellt. Eine Eingangsnabe 34 der
Doppelkupplung 12 steht mit dem Koppelende 16 über eine
nicht dargestellte Torsionsschwingungsdämpferanordnung in Drehmomentübertragungsverbindung.
Von dem Getriebe sind zwei Getriebeeingangswellen 22 und 24 dargestellt,
an denen über
Naben 80 und 84 ein jeweiliger Innenlamellenträger 82 bzw. 86 einer radial äußeren Lamellen-Kupplungsanordnung 64 bzw.
einer radial inneren Lamellen-Kupplungsanordnung 72 drehfest
angeordnet ist. Über
ein Koppelglied 60 sind ein Außenlamellenträger 62 der
radial äußeren Lamellen-Kupplungsanordnung
und – über ein
Ring- oder Hülsenteil 66 – ein Außenlamellenträger 70 der
radial inneren Lamellen-Kupplungsanordnung drehfest angeschlossen.
Die Außenlamellenträger dienen
als Eingangsseite der jeweiligen Lamellen-Kupplungsanordnung und
die Innenlamellenträger
dienen als Ausgangsseite der jeweiligen Lamellen-Kupplungsanordnung.
Die Lamellenkupplungsanordnungen lassen sich jeweils über einen
hydraulischen Nehmerzylinder 118 bzw. 140 mit
einem Betätigungskolben 110 bzw. 130 im
Sinne eines Einrückens
betätigen.
Die hydraulischen Nehmerzylinder 118 und 140 sind über Kanäle im Ringteil 66 an hydraulischen
Geberzylindem oder Steuer/Regel-Ventilen oder dergl. angeschlossen.
Zum Ausrücken
der Lamellenkupplungsanordnungen ist den Betätigungskolben eine Tellerfederanordnung 146 bzw. 148 zugeordnet.
Durch die Getriebeeingangswellen 22 und 24 erstreckt
sich eine Ölpumpenantriebswelle 26,
wobei die Ölpumpe
Kühlöl zur Zufuhr zu
den Lamellenpaketen der Kupplungsanordnungen 64 und 72 sowie
in Fliehkraft-Druckausgleichskammern 120 und 142 bereitstellt.
Die Kühlölzufuhr
erfolgt durch Kanäle
zwischen dem Ringteil 66 und der Getriebeeingangswelle 24 bzw.
zwischen den Getriebeeingangswellen.
-
Die
in
3 gezeigte Doppelkupplungskonstruktion entspricht
im Wesentlichen (von gewissen, hier nicht interessierenden Änderungen
abgesehen) einer Doppelkupplungskonstruktion, die in verschiedenen
deutschen Patentanmeldungen der Anmelderin beschrieben ist. Es wird
insbesondere auf die Offenlegungsschriften
DE 100 04 179 A1 ,
DE 100 04 186 A1 ,
DE 100 04 189 A1 ,
DE 100 04 190 A1 und
DE 100 04 195 A1 verwiesen,
deren Offenbarung in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung
einbezogen wird. Es wird hierzu darauf hingewiesen, dass
3 der
vorliegenden Anmeldung weitgehend der
1 dieser
zu einer Patentfamilie gehörenden
Anmeldungsserie entspricht und dass in beiden Figuren für einander
entsprechende Bauteile die gleichen Bezugszeichen verwendet sind.
-
Gemäß einem
herkömmlichen
Ansatz wird man Kühlöl nur dann
den Kupplungsanordnungen zuführen,
wenn dies aus thermischen Gründen
aufgrund entsprechender, beispielsweise schlupfender Kupplungszustände erforderlich
ist. Die in 2 dargestellte elektronische
Steuereinheit kann hierzu die Pumpe 209 bzw. deren Elektromotor 211 bedarfsabhängig an-
und abschalten und dabei vorzugsweise den Kühlölstrom derart regeln oder steuern,
dass die pro Zeiteinheit zugeführte
Kühlölmenge gerade
ausreicht, die durch Reibung an den Lamellen anfallende Wärme abzuführen.
-
Nach
der Erfindung ist die Steuereinheit alternativ oder zusätzlich dafür ausgelegt,
die Kühlölzufuhr
im Zusammenhang mit Schaltabläufen,
bei denen das Getriebe zwischen einem Ausgangsgang und einem Zielgang
geschaltet wird, gezielt anzuschalten und abzuschalten und ggf.
die pro Zeiteinheit zugeführte
Kühlölmenge in
Abhängigkeit
von den involvierten Getriebegängen
zu variieren, um die im Getriebe von Synchroneinheiten aufzubringende Synchronarbeit
durch vermittels des Kühlöls auf eine betreffende
Kupplungsanordnung ausgeübte
Trägheitskräfte zu reduzieren
oder zumindest die von den Synchroneinheiten aufzubringende Synchronarbeit durch
derartige Trägheitskräfte nicht
zu vergrößern. Die
Steuereinheit leistet dies durch entsprechende Ansteuerung, insbesondere
entsprechendes An- und Abschalten, der Pumpe 209 bzw. des
die Pumpe ansteuernden Elektromotors 211. Im entsprechenden, beispielsweise
softwaremäßig realisierten
Steuer/Regel-Algorithmus wird die Abfuhr von Reibungswärme von
den Lamellenpaketen vorzugsweise insoweit vorrangig berücksichtigt,
als dass auf jeden Fall eine übermäßige thermische
Belastung der Kupplungsanordnungen, insbesondere deren Lamellen, zu
vermeiden ist. Im Falle eines Zielkonflikts zwischen an sich benötigter Kühlung einerseits
und an sich durch Ausschalten bzw. Kleinhalten des Kühlölstroms
zu minimierender Synchronarbeit andererseits, geht also die Kühlung zumindest
insoweit vor, dass für
eine hinreichende Mindestkühlung
gesorgt wird.
-
Der
Erfindung liegt der physikalische Effekt zugrunde, dass bei der
Wechselwirkung zwischen dem Kühlöl und den
Kupplungsanordnungen, insbesondere deren Lamellenträgern, Trägheitskräfte auf die
Kupplungsanordnungen, insbesondere deren Lamellenträger, ausgeübt werden,
die mit der so genannten "Corioliskraft" im Zusammenhang
stehen. Geht man beispielsweise von einer Kühlölführung entsprechend dem Beispiel
der 3 von radial innen nach radial außen aus,
so tritt aufgrund der Corioliskraft betreffend die drehenden Lamellenträger, insbesondere
die drehenden Innenlamellenträger,
relativ zu diesen eine Spiralbahn des Öls auf, die der Drehrichtung
der Kupplungsanordnungen entgegengesetzt ist. Es wird hierzu auf 4 verwiesen,
in der schematisch der Innenlamellenträger 86 samt einer Innenlamelle 73 der
radial inneren Kupplungsanordnung dargestellt ist. Die Drehrichtung
der Doppelkupplung und damit die Drehrichtung des Innenlamellenträgers 86 ist
durch einen Pfeil R angezeigt. Die Spiralbahn des von radial innen
zugeführten Kühlöls in einem
mit der Doppelkupplung mitdrehenden Koordinatensystem ist mit S
bezeichnet. Wie zu erkennen, besitzt die Fließrichtung des Öls relativ
zu dem Lamellenträger
eine zur Drehrichtung des Lamellenträgers entgegengesetzte Komponente.
-
Herkömmliche
Lamellenträger
sind in der Regel in Umfangsrichtung gezahnt, um die ebenfalls gezahnten
Lamellen drehversichert aufnehmen zu können. Die Verzahnung definiert
sich in radialer Richtung erstreckende Flächen F, auf die das Kühlöl trifft,
wodurch auf den Lamellenträger
im Sinne eines Abbremsens wirkende Trägheitskräfte ausgeübt werden. Es wurde erkannt,
dass diese bzw. derartige Trägheitskräfte für bestimmte
Schaltvorgänge
zur Entlastung der Synchroneinheit des Getriebes gezielt eingesetzt
werden können,
und dass andererseits diese bzw. derartige Trägheitskräfte für bestimmte Schaltvorgänge die
Synchronarbeit für
die Synchroneinheiten sogar noch erhöhen können und dann so weit als möglich vermieden
werden sollten.
-
Geht
man von der den vorangehenden Betrachtungen zugrundeliegenden Kühlölführung von radial
innen nach radial außen
aus, so kann die die Synchroneinheiten entlastende Abbremswirkung
bei einem Hochschalten des Getriebes von einem niedrigeren zu einem
höheren
Gang erhalten werden, wobei ein besonders großer Effekt dann erzielt werden kann,
wenn der niedrigere Ausgangsgang (etwa der erste Gang) der mit der
radial äußeren Kupplungsanordnung
verbundenen Getriebeeingangswelle zugeordnet ist und demgemäß der höhere Zielgang
der mit der radial inneren Kupplungsanordnung verbundenen Getriebeeingangswelle
zugeordnet ist.
-
Um
dies zu veranschaulichen, kann man beispielsweise von folgender
Situation ausgehen. Vor einer Hochschaltung sind beide Kupplungsanordnungen
geschlossen. Es drehen dann beide Kupplungsanordnungen und somit
beide Getriebeeingangswellen mit der Drehzahl der Antriebseinheit
(Motordrehzahl). Es ist nur der auf der Getriebewelle der lastübertragenen
Kupplungsanordnung (beispielsweise der radial äußeren Kupplungsanordnung) ein
Gang eingelegt. Da beide Kupplungsanordnungen geschlossen sind,
dreht sich die nicht lastübertragende Kupplungsanordnung
mit der gleichen Drehzahl wie die lastübertragende Kupplungsanordnung.
-
Bei
einer Hochschaltung wird ein dem im Moment lastübertragenden Gang höherer Gang
auf der freien, beispielsweise der radial inneren Kupplungsanordnung
zugeordneten Getriebeeingangswelle eingelegt. Hierzu muss die Getriebeeingangswelle
abgebremst werden, um die Synchrondrehzahl zu erreichen. Diese Abbremsung
wird herkömmlich
alleine durch die Synchroneinrichtung des Getriebes bewerkstelligt.
Nach der Erfindung wird im Zuge des Schaltablaufs die Kühlölzufuhr
aktiviert, damit die erläuterten,
mit der Corioliskraft in Verbindung stehenden Trägheitskräfte auf die dem Zielgang zugeordnete
Kupplungsanordnung, insbesondere auf deren Innenlamellenträger, wirkt.
Im betrachteten Beispiel ist dem Zielgang die radial innere Kupplungsanordnung zugeordnet.
Das zugeführte
Kühlöl wechselwirkt
auf die im Zusammenhang mit 4 beschriebene
Art und Weise mit dem Innenlamellenträger 86, nämlich im
Sinne eines Abbremsens des Lamellenträgers.
-
Ist
die momentan nicht lastübertragene Kupplung
vor einem Hochschalten geöffnet
und auf der dieser Kupplungsanordnung zugeordneten Getriebeeingangswelle
kein Gang eingelegt, so ist davon auszugehen, dass sich aufgrund
von Schleppmomenten die Drehzahl dieser Getriebeeingangswelle und
damit zumindest der Ausgangsseite der hiermit verbundenen Kupplungsanordnung
nicht wesentlich von der Motordrehzahl unterscheidet. Es ist deshalb
zum Einlegen des höheren
Gangs auf der freien Getriebeeingangswelle die Getriebeeingangswelle
ebenfalls abzubremsen, um die Synchrondrehzahl zu erreichen. Es
ergibt sich im Wesentlichen die gleiche Situation wie vorangehend
beschrieben.
-
Um
den Abbremseffekt zu vergrößern, ggf. zu
maximieren, können
die Lamellenträger
oder zumindest der Innenlamellenträger der radial inneren Kupplungsanordnung
mit speziellen Wechselwirkungsflächen
ausgeführt
sein, die dem Kühlölstrom eine
große
Wechselwirkungsfläche
darbieten. Entsprechende Wechselwirkungsflügel, die nach radial innen
vom Lamellenhalteabschnitt des Innenlamellenträgers 86 vorstehen,
sind in 3 und 4 gestrichelt
eingezeichnet und mit 87 bezeichnet. Diese Flügel 87 haben
den zusätzlichen
Effekt, dass sie das von radial innen zugeführte Kühlöl stauen und durch Öffnungen
des Innenlamellenträgers
in das Lamellenpaket leiten.
-
Das
von dem Kühlöl aufgrund
der Trägheitswechselwirkung
ausgeübte
Bremsmoment hängt
von der pro Zeiteinheit zugeführten
Kühlölmenge,
also dem Kühlölstrom,
ab. Ferner hängt
die aufzubringende Synchronarbeit vom Gangsprung zwischen dem Ausgangsgang
und dem Zielgang ab und ist in der Regel bei einer Hochschaltung
vom ersten in den zweiten Gang am größten. Die Steuereinheit kann dafür ausgebildet
sein, den Kühlölstrom dem
anstehenden Gangsprung anzupassen.
-
Es
wurde vorangehend schon die Möglichkeit
angesprochen, dass der erste Gang der mit der radial äußeren Kupplungsanordnung
verbundenen Getriebeeingangswelle zugeordnet ist. Diese Zuordnung
ist insoweit besonders sinnvoll, als das die bremsende Wirkung des
Kühlöls bei radial
geschachtelt angeordneten Kupplungsanordnungen an der radial inneren
Kupplungsanordnung aufgrund der größeren freien radialen Fließstrecke
größer als
an der radial äußeren Kupplungsanordnung
ist. Damit kann die beim Hochschalten vom ersten zum zweiten Gang
besonders große
Synchronarbeit zu einem besonders großen Teil auf Grundlage der
abbremsenden Wirkung des Kühlöls aufgebracht
werden.
-
Die
beschriebene Art der Synchronisierung bzw. die beschriebene Art
der Unterstützung
der Synchronisierung kann gleichzeitig oder vor der Synchronisierung
durch die Synchroneinheiten des Getriebes erfolgen.
-
Bei
einer Rückschaltung
von einem höheren Gang
zu einem niedrigeren Gang muss die dem Zielgang zugeordnete Getriebeeingangswelle über das Drehzahlniveau
der momentan lastübertragenen
Getriebeeingangswelle hinaus beschleunigt werden. Geht man von der
bisher zugrundelegenden Kühlölführung von
radial innen nach radial außen
aus, wirkt die Trägheitswechselwirkung
zwischen den Kupplungsanordnungen und dem Kühlöl der Beschleunigung der dem
Zielgang zugeordneten Getriebeeingangswelle zur Annäherung an
die Synchrondrehzahl entgegen. Die Steuereinheit ist deswegen dafür ausgelegt,
im Rahmen der Anforderungen an eine Mindestkühlung während der Synchronisation die Kühlölzufuhr
abzuschalten bzw. den Kühlölstrom abgeschaltet
zu lassen oder zumindest die Kühlölzufuhr auf
eine Mindestkühlölzufuhr
zu reduzieren, so dass die Synchroneinrichtung des Getriebes so
weit als möglich
nicht zusätzlich
belastet wird.
-
Vorangehend
wurde von einer Kühlölzufuhr von
radial innen nach radial außen
ausgegangen. Es ist aber auch möglich,
das Kühlöl von radial
außen zuzuführen und
radial innen wieder abzuführen.
Bei einer Zufuhr von stationären
Zufuhröffnungen
aus wirkt die Trägheitswechselwirkung
mit einem rotierenden Lamellenträger
ebenfalls im Sinne eines Abbremsens des Lamellenträgers. Sind
radial geschachtelte Lamellenanordnungen vorgesehen, so kann deswegen
im Bezug auf die radial äußere Kupplungsanordnung
in entsprechender Weise wie vorangehend erläutert eine Abbremswirkung erzielt werden.
Es bietet sich bei einer derartigen Kühlölführung insbesondere an, den
Außenlamellenträgern mit
Wechselwirkungsflügeln
auszuführen.
-
Durch
die angesprochene Wechselwirkung wird dem Kühlöl eine rotatorische Bewegung
erteilt, so dass das Kühlöl auf seinem
Weg weiter nach radial innen der Drehung des Motors vorauseilt.
Bei der Wechselwirkung mit der radial inneren Kupplungsanordnung
könnten
deswegen zumindest in manchen Betriebszuständen im Prinzip im Sinne einer
Beschleunigung der Kupplungsanordnung bzw. deren Lamellenträger wirkende
Trägheitskräfte auf
diese ausgeübt
werden. Es ist denkbar, diesen Effekt bei einer Rückschaltung
auszunutzen, um die von der Synchroneinrichtung aufzubringende Synchronarbeit zu
reduzieren.
-
Der
Erfindungsvorschlag ist auch bei Kupplungseinrichtungen mit nur
einer Lamellen-Kupplungsanordnung und bei Kupplungseinrichtungen
mit mehreren axial nebeneinander angeordneten Kupplungsanordnungen
anwendbar. Im letzteren Fall erhält
man für
beide Kupplungsanordnungen bzw. deren Innenlamellenträger oder/und
Außenlamellenträger in etwa
die gleiche Bremswirkung aufgrund der Corioliskraft.