DE10191355B4

DE10191355B4 - Doppelkupplung und Verfahren zur Betätigung einer Doppelkupplung

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Publication number: DE10191355B4
Application number: DE10191355.9T
Authority: DE
Inventors: Sebastien Beneton; Christoph Raber; Rolf Meinhard; Dr. Berger Reinhard
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2000-04-10
Filing date: 2001-04-04
Publication date: 2014-07-31
Anticipated expiration: 2021-04-05
Also published as: ITMI20010755A0; DE10116705A1; CN1426513A; WO2001077540A2; FR2807483A1; AU2001263753A1; BR0109932A; US20030106767A1; JP2004500531A; DE10191355D2; GB2382110A; RU2002129876A; KR20030003716A; GB0223841D0; GB2382110B; US6729456B2; WO2001077540A3; ITMI20010755A1

Abstract

Doppelkupplung (201) mit zwei Kupplungen (201a, 201b), die bezüglich ihrer Betätigung parallel geschaltet sind, sowie mit einem mit einem Motor verbindbaren Eingangsteil und zwei jeweils mit einer anzutreibenden Welle (212, 213) verbindbaren Kupplungsscheiben (204, 207), wobei eine erste der Kupplungsscheiben (204) mit ihren Reibbelägen (205) zwischen einer mit dem Eingangsteil drehfest verbundenen ersten Druckplatte (203) und einer mit einem Kupplungsdeckel (211) drehfest verbundenen ersten Anpressplatte (208) axial einspannbar ist, und eine zweite der Kupplungsscheiben (207) mit ihren Reibbelägen (206) zwischen einer mit dem Eingangsteil drehfest verbundenen zweiten Druckplatte (209) und einer mit dem Kupplungsdeckel (211) drehfest verbundenen zweiten Anpressplatte (210), die axial zwischen der zweiten Kupplungsscheibe (207) und dem Kupplungsdeckel (211) vorgesehen ist, axial einspannbar ist, sowie mit einem ersten Betätigungselement (218) zur Betätigung der ersten Kupplung (201a) und einem zweiten Betätigungselement (217) zur Betätigung der zweiten Kupplung (201b), sowie mit einer gemeinsamen, den Verschleiß der Reibbeläge beider Kupplungsscheiben (204, 207) kompensierenden Nachstelleinrichtung (227), dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Betätigungselement (218, 217) jeweils einen ringförmigen, elastisch verformbaren Grundkörper besitzen, von denen aus sich jeweils radial nach innen weisende hebelartige Betätigungsbereiche erstrecken, und über radial innere Bereiche mittels einer ersten und einer zweiten Betätigungseinrichtung (250, 270) betätigbar sind, wobei das zweite Betätigungselement (217) mit einem radial äußerem Bereich die zweite Anpressplatte (210) beaufschlagt und sich mit radial weiter innen liegenden Bereichen über ein ringförmiges Zwischenelement (219) an einem tellerfeder- oder membranartigen Funktionselement (221) verschwenkbar abstützt, und das Funktionselement (221) einen Bestandteil der den Verschleiß der Reibbeläge der Kupplungsscheiben kompensierenden Nachstelleinrichtung (227) bildet, die eine im Wesentlichen gleich bleibende Kraftbeaufschlagung der Anpressplatten durch die Betätigungselemente (218, 217) bewirkt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Doppelkupplung mit zwei Kupplungen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Kupplungsaggregat mit einem Eingangsteil, das mit einer von einem Motor, wie insbesondere der Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, angetriebenen Welle verbindbar ist, sowie mit zwei Kupplungsscheiben, die jeweils mit einer anzutreibenden Welle verbindbar sind. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Betätigung einer Doppelkupplung.
Derartige Kupplungsaggregate sind bereits bekannt geworden. Die mit den Kupplungsscheiben gebildeten Kupplungen derartiger Kupplungsaggregate zum Verbinden der angetriebenen Welle mit einer der anzutreibenden Wellen erfolgt beispielsweise separat über je ein Kupplungspedal oder auch mittels einer Steuereinrichtung automatisiert.
Nachteilig erweist sich bei diesen bekannten Kupplungsaggregaten insbesondere, daß sich bei Verschleiß der Kupplungsscheiben der Betriebspunkt der Kupplung verlagert, so daß sich die zum Betätigen der Kupplungen erforderliche Ausrückkraft entsprechend verändert, was sich negativ auf das Betätigungsverhalten auswirkt.
Aus der DE 662 848 A ist eine Doppelkupplung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Doppelkupplung sowie ein Verfahren zur Betätigung einer Doppelkupplung zu schaffen, welche eine einwandfreie Funktion bei gleichzeitig einfachem Aufbau gewährleisten sowie kostengünstig herzustellen sind. Über die gesamte Lebensdauer soll eine hohe Betätigungsgenauigkeit sowie eine verbesserte Ausrückkennlinie, insbesondere eine konstantere Ausrückkennlinie erreicht werden.
Erfindungsgemäß gelöst wird diese Aufgabe durch eine Doppelkupplung gemäß Patentanspruch 1 sowie durch ein Verfahren zur Betätigung einer Doppelkupplung gemäß Patentanspruch 25. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Doppelkupplung sowie des Verfahrens zur Betätigung der Doppelkupplung sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.
Vorteilhaft sind die erste bzw. die zweite Anpreßplatte begrenzt axial verlagerbar mit dem Kupplungsgehäuse verbunden, insbesondere relativ zur ersten und zweiten Druckplatte. So ist es möglich, die erste bzw. zweite Kupplungsscheibe jeweils zwischen der ihr zugeordneten Druckplatte und Anpreßplatte axial einzuspannen bzw. zu lösen.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Kupplungsaggregat als Doppelkupplung ausgebildet. Mit der ersten und der zweiten Kupplungsscheibe werden zwei Kupplungen gebildet, die bezüglich ihrer Betätigung parallel geschaltet sind, so daß eine unabhängige Betätigung der Kupplungen, beispielsweise im übergehenden Wechsel, möglich wird.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Kupplungen zweckmäßig mittels einer Steuereinrichtung automatisiert betätigbar.
Es ist von Vorteil, wenn die Betätigung der ersten Kupplung mittels eines ersten Betätigungselementes und die Betätigung der zweiten Kupplung mittels eines zweiten Betätigungselementes erfolgt. Jeder der Kupplungen ist ein eigenes Betätigungselement zugeordnet.
Die Betätigungselemente sind vorteilhaft als tellerfeder- oder membranartige Bauteile ausgebildet. Derartige Bauteile können scheiben- oder ringförmig ausgebildet sein und nach innen weisende federnde Zungen aufweisen, so daß sie in der Lage sind, in axialer Richtung Federkräfte zu erzeugen, die insbesondere ein Einrücken der Kupplungen bewirken, derart, daß zur Betätigung der Kupplungen im Sinne eines Ausrückens eine den Betätigungselementen entgegen wirkende Betätigungskraft erforderlich ist.
Das erste Betätigungselement beaufschlagt vorteilhafterweise mit seinem radial äußeren Bereich die erste Anpreßplatte und stützt sich mit radial weiter innen liegenden Bereichen über ein ringförmiges Distanzelement am zweiten Betätigungselement verschwenkbar ab. Der Abstützpunkt wirkt bei einer Betätigung als Drehpunkt.
Zweckmäßig stützt sich das ringförmige Distanzelement im vorliegenden Ausführungsbeispiel am ersten und am zweiten Betätigungselement axial ab, wobei der Abstützdurchmesser am ersten Betätigungselement verschieden ist von dem am zweiten Betätigungselement. Vorteilhaft ist der Abstützdurchmesser am ersten Betägigungselement im vorliegenden Ausführungsbeispiel größer, als am zweiten Betätigungselement. Die Abstützdurchmesser sind an die den Betätigungselementen entsprechenden Kraft- und Wegverhältnisse angepaßt, so daß es in einem anderen Ausführungsbeispiel auch zweckmäßig sein kann, wenn das Verhältnis zwischen dem Abstützdurchmesser am ersten Betägigungselement und dem Abstützdurchmesser am zweiten Betätigungselement ein anderes ist, beispielsweise ≤ 1.
Das zweite Betätigungselement beaufschlagt mit einem radial äußeren Bereich die zweite Anpreßplatte und stützt sich mit radial weiter innen liegenden Bereichen über ein ringförmiges Zwischenelement an einem tellerfeder- oder membranartigen Funktionselement verschwenkbar ab. Bei einer Betätigung des zweiten Betätigungselementes bildet dieser Abstützpunkt am ringförmigen Zwischenelement einen Drehpunkt. Das zweite Betätigungselement wird von dem Zwischenelement und dem Distanzelement radial auf etwa gleichem Abstand abgestützt.
Die Betätigungselemente besitzen ringförmige, elastisch verformbare Grundkörper, von denen aus sich radial nach innen weisende hebelartige Betätigungsbereiche erstrecken. Die Betätigung der Betätigungselemente erfolgt jeweils über deren radial innen liegende Bereich mittels einer ersten und einer zweiten Betätigungseinrichtung, indem beispielsweise die jeweilige Betätigungseinrichtung eine axiale Bewegung in Richtung der Druckplatten ausführt, sich das zugeordnete Betätigungselement um seinen Drehpunkt verschwenkt und so der Anpreßdruck von der entsprechenden Anpreßplatte genommen wird.
Hierbei ist es vorteilhaft, wenn die Betätigungseinrichtungen axial auf der den Kupplungsscheiben abgekehrten Seite der Betätigungselemente angeordnet sind und sich mit ihrem statischen Teilbereich am Getriebegehäuse abstützen.
Vorliegend sind die beiden Betätigungseinrichtungen koaxial angeordnet, wobei die erste Betätigungseinrichtung radial außerhalb der zweiten Betätigungseinrichtung angeordnet ist; entsprechend weist der radial innere Bereich des ersten Betätigungselementes, über den die Betätigung des ersten Betätigungselementes erfolgt, einen größeren Durchmesser auf, als der radial innere Bereich des zweiten Betätigungselementes, über den die Betätigung des zweiten Betätigungselementes erfolgt.
Zweckmäßig beaufschlagt im vorliegenden Ausführungsbeispiel das Funktionselement mit einem radial äußeren Bereich eine als Widerlager ausgebildete Auflage für das zweite Betätigungselement, bisher auch als ringförmiges Zwischenelement bezeichnet, durch Federkräfte und ist über einen radial weiter innen liegenden Bereich verschwenkbar, aber axial fest am Kupplungsdeckel abgestützt.
Das Funktionselement bildet einen Bestandteil der den Verschleiß der Reibbeläge der Kupplungsscheiben kompensierenden Nachstelleinrichtung, die eine praktisch gleichbleibende Kraftbeaufschlagung der Anpreßplatten, insbesondere auch bei Verschleiß der Reibbeläge, durch die Betätigungselemente bewirkt.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der das Widerlager für das zweite Betätigungselement abstützende radiale Bereich des Funktionselementes in Abhängigkeit des Reibbelagverschleißes axial verlagerbar. Besonders zweckmäßig wird bei der Betätigung des ersten und/oder des zweiten Betätigungselementes eine Kraft erzeugt, die der durch das das Widerlager beaufschlagende Funktionselement erzeugten Abstützkraft gleichgewichtbildend entgegen gerichtet ist.
Sehr vorteilhaft ist es hierbei, wenn bei Belagverschleiß die vom ersten und/oder zweiten Betätigungselement bei einer Betätigung desselben auf das Funktionselement ausgeübte Kraft zunimmt und die durch dasselbe erzeugte Abstützkraft (Gegenkraft) übersteigt. Zweckmäßig wirken die Betätigungskräfte der beiden Kupplungen in Addition auf das Funktionselement. Die Betätigungselemente der Kupplungen sind also diesbezüglich mit dem Funktionselement in Reihe geschaltet.
Belagverschleiß, gleich welcher Kupplung, bedingt durch eine dann geänderte Ausgangslage der jeweiligen Betätigungseinrichtung einen Anstieg der Betätigungskraft, die auf den das Widerlager abstützenden Bereich des Funktionselementes wirkt. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt dann eine axiale Verlagerung des das Widerlager abstützenden Bereiches des Funktionselementes in Richtung Druckplatte, der erhöhten Betätigungskraft ausweichend, wobei das Funktionselement um seinen radial inneren Bereich verschwenkt wird. Besonders vorteilhaft nimmt durch diese Verlagerung die Betätigungskraft zur Betätigung des ersten und/oder zweiten Betätigungselementes ab.
In einem Ausführungsbeispiel ist gezeigt, wie sehr zweckmäßig der das Widerlager bildende Bereich des Funktionselementes soweit verlagert wird, daß sich ein Kräftegleichgewicht zwischen den Betätigungskräften zur Betätigung des ersten und/oder zweiten Betätigungselementes und der durch das Funktionselement erzeugten Gegenkraft erneut einstellt. Vorteilhaft besitzen das erste und das zweite Betätigungselement zumindest über einen Teil des Bewegungsbereiches eine abfallende Kraftkennlinie. Das Funktionselement zur Erzeugung der Gegenkraft bildet vorteilhafterweise einen Kraftspeicher, der im wesentlichen eine konstante Kraft über den vorgesehenen Nachstellbereich besitzt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Funktionselement durch eine als Kraftsensor dienende Tellerfeder gebildet, die das axial nachgiebige, in Richtung Kupplungsdeckel federbelastete, Widerlager bildet und andererseits axial fest mit dem Kupplungsdeckel verbunden ist.
Besonders zu bevorzugen ist eine Ausgestaltung der Erfindung, bei der die den Verschleiß der Reibbeläge der Kupplungsscheiben kompensierende Nachstelleinrichtung eine zwischen dem Kupplungsdeckel und dem ersten Betätigungselement wirksame Ausgleichseinrichtung umfaßt.
Hierbei ist es besonders zweckmäßig, wenn die Ausgleichseinrichtung einen Bestandteil besitzt, der mit seiner dem ersten Betätigungsfeld zugewandten Seite eine Gegenauflage trägt, die axial in Richtung der Druckplatten verlagerbar, in Gegenrichtung jedoch arretierbar ist. Diese zwischen dem Kupplungsdeckel und dem ersten Betätigungselement befindliche Gegenauflage ist vorteilhaft in Richtung Druckplatte federbelastet. In vorteilhafter Weise ist das Kupplungsaggregat derart aufgebaut, daß die Gegenauflage entsprechend der Verlagerung der federbeaufschlagten, das Widerlager für das zweite Betätigungselement bildenden Auflage nachstellt. Das erste Betätigungselement wird von der Gegenauflage einerseits und von dem ringförmigen Distanzelement andererseits radial auf etwa gleicher Höhe abgestützt.
Zweckmäßigerweise erfolgt die Nachstellung mittels eines ringförmigen Bauteiles, das vom ersten und zweiten Betätigungselement zumindest bei Nichtbetätigung desselben axial beaufschlagt wird.
In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel besitzt die Ausgleichseinrichtung in axiale Richtung ansteigende Nachstellrampen; die Nachstellrampen sind am ringförmigen Bauteil vorgesehen, welches zugleich auch die Gegenauflage trägt.
Besonders vorteilhaft wirken Auflauframpen mit korrespondierenden Gegenauflauframpen zusammen, derart, daß Auflauframpen und Gegenauflauframpen gegeneinander relativ verdrehbar sind, wobei sich dabei aufgrund der Rampen deren axiale Relativlage ändert. Die Gegenauflauframpen sind zweckmäßigerweise von einem ringartigen Bauteil getragen, das zwischen dem die Auflauframpen tragenden Bauteil und dem Kupplungsdeckel angeordnet ist.
Die Gegenauflauframpen sind vorteilhafterweise unmittelbar in radial verlaufende Bereiche des Gehäuses eingebracht.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wirkt die Ausgleichseinrichtung – in Ausrückrichtung der Reibkupplung betrachtet – freilaufähnlich. In der der Ausrückrichtung entgegengesetzten Richtung ist sie jedoch selbsthemmend.
Vorteilhaft besitzen zumindest die Auflauframpen einen Steigungswinkel, der zwischen 5 und 20 Grad liegt, vorzugsweise in der Größenordnung von 8–12 Grad.
Zweckmäßig ist es, wenn die Auflauframpen einen Steigungswinkel besitzen, der eine Selbsthemmung des Reibungseingriffes der Auflauframpen mit Gegenauflaufbereichen eines anderen Bauteiles bewirkt, so daß nach erfolgter Nachstellung der – jetzt vergrößerte – axiale Relativabstand der die Auflauframpen bzw. die Gegenauflauframpen oder Gegenauflaufbereiche tragenden Elemente gehalten wird.
Von Vorteil ist es, wenn wenigstens ein die Auflauframpen tragendes Bauteil und/oder ein die Gegenauflauframpen bzw. Gegenauflaufbereiche tragendes Bauteil in Nachstellrichtung federbeaufschlagt derart ist, daß mittels der Federn unter bestimmten Bedingungen eine Verdrehung der die Auflauframpen bzw. die Gegenauflauframpen oder Gegenauflaufbereiche tragenden Elemente in der Richtung bewirkt wird, in der sich der axiale Abstand der Elemente vergrößert.
Zweckmäßigerweise weist die Ausgleichseinrichtung wenigstens ein verlagerbares Nachstellelement auf.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist es besonders vorteilhaft, wenn die Ausgleichseinrichtung drehzahlabhängig wirkt.
Zweckmäßigerweise wird die Ausgleichseinrichtung drehzahlabhängig gesperrt. Vorteilhaft ist es, wenn hierzu die Ausgleichseinrichtung bei Drehzahlen oberhalb 1000 min^–1 blockiert und bei Leerlaufdrehzahlen oder Drehzahlen unterhalb der Leerlaufdrehzahl wirksam ist; insbesondere ist die Ausgleichseinrichtung praktisch bei Drehzahl null aktiviert.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Auflauframpen und/oder Gegenauflauframpen bzw. -bereiche aufweisenden und relativ zum Gehäuse verlagerbaren Teile der Ausgleichseinrichtung federnd belastet. Vorteilhaft erzeugt die Federbelastung eine Kraft in Umfangsrichtung.
Das die Gegenkraft aufbringende Funktionselement bildet erfindungsgemäß vorteilhaft eine als Widerlager ausgebildete Auflage für das zweite Betätigungselement.
Zweckmäßig ist es, wenn zwischen den Reibbelägen wenigstens einer der Kupplungsscheiben eine Belagfederung vorhanden ist.
Von Vorteil ist es weiterhin, wenn die zwischen den Reibbelägen der Kupplungsscheiben vorgesehenen Belagfederungen eine Weg-Kraft-Charakteristik aufweisen, die über den Federweg der Belagfederung an die Weg-Kraft-Charakteristik der von den Betätigungselementen auf die Druckplatten ausgeübten Kraft angenähert ist.
Gemäß eines Ausführungsbeispieles für ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Betätigung sowie zum Schutz vor Beschädigung oder Zerstörung eines mehrere Kupplungsscheiben aufweisendes Kupplungsaggregates, das eine den Verschleiß der Reibbeläge der Kupplungsscheiben kompensierende Nachstelleinrichtung aufweist, wie selbstnachstellende Doppelkupplung, wobei die mit den Kupplungsscheiben gebildeten Kupplungen mittels einer Steuereinrichtung automatisiert betätigbar sind, wird der Verschleiß der Reibbeläge der Kupplungsscheiben erfaßt und/oder gegebenenfalls ausgleichend beeinflußt.
Entsprechend einem weiteren erfinderischen Gedanken wird besonders vorteilhaft ein zumindest ähnlich großer Verschleiß der Reibbeläge erzielt.
Hierzu wird der Verschleiß der Reibbeläge der Kupplungsscheiben besonders vorteilhaft der Verschleiß der Reibbeläge jeder Kupplungsscheibe einzeln zumindest repräsentativ ermittelt, indem der Verschleiß der Reibbeläge der Kupplungsscheiben errechnet wird. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann es jedoch auch zweckmäßig sein, wenn der Verschleiß der Reibbeläge der Kupplungsscheiben gemessen wird.
Die Berechnung des Verschleißes der Reibbeläge der Kupplungsscheiben erfolgt erfindungsgemäß besonders vorteilhaft aufgrund des Energieeintrages und/oder mittels statistischer Auswertung von Kennlinienparametern.
Erfindungsgemäß ist es sehr zweckmäßig, wenn der Energieeintrag beispielsweise eine Funktion zumindest von der Schlupfdrehzahl der Kupplung und/oder vom Reibmoment der Kupplung und/oder von der Kupplungstemperatur und/oder von einem gegebenenfalls temperaturabhängigen Verschleißkoeffizienten ist.
Die Kupplungstemperatur als Parameter zur Bestimmung des Energieeintrages wird besonders vorteilhaft mittels eines Temperaturmodells berechnet. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann es jedoch auch zweckmäßig sein, wenn die Temperatur gemessen wird.
Die statistische Auswertung von Kennlinienparametern zur Bestimmung des Verschleißes der Reibbeläge der Kupplungsscheiben erfolgt gemäß eines Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders vorteilhaft anhand von Kennlinienparametern, die den Tastpunkt der Kupplung und/oder das maximale Reibmoment und/oder die Betätigungskraft der Kupplung betreffen. Die Betätigungskraft der Kupplung wird zweckmäßigerweise als Funktion der maximalen Aktorgeschwindigkeit und/oder von der Aktorarbeit bestimmt.
Sehr vorteilhaft ist es, wenn insbesondere bei der statistischen Auswertung der Kennlinienparameter kurzfristige Einflüsse wenig oder gar keinen Einfluß auf das Berechnungsergebnis haben. Die Eliminierung kurzfristiger Einflüsse erfolgt zweckmäßig, indem ein neuer Wert iterativ aus einem aktuellen Wert und einem vorher ermittelten älteren Wert unter Gewichtung der jeweiligen Werte berechnet wird und/oder zur Berechnung eines neuen Wertes über eine Mehrzahl von ermittelten Werten gemittelt wird.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die Größen, auf deren Grundlage die Berechnung des Verschleißes der Reibbeläge der Kupplungsscheiben erfolgt, mit Referenzwerten verglichen, wobei Ergebnisgrößen gebildet werden, von denen eine Funktion abhängig ist, die den Verschleiß zumindest repräsentiert.
Erfindungsgemäß erfolgt eine Nachstellung des Kupplungsaggregates, wenn der Mittelwert der einzelnen Verschleißwerte der Reibbeläge der Kupplungsscheiben einen bestimmten Wert erreicht hat.
Nach erfolgter Nachstellung werden zweckmäßig gegebenenfalls zumindest einige der Referenzwerte entsprechend den Kupplungseigenschaften aktualisiert.
In einem sehr vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung werden die ermittelten Verschleißwerte der Reibbeläge der Kupplungsscheiben miteinander verglichen und eine eventuell vorhandene Differenz der Verschleißwerte wird festgestellt. Bei einer festgestellten Differenz der Verschleißwerte werden diese aneinander angeglichen.
Gemäß eines erfinderischen Gedankens ist es besonders vorteilhaft, wenn der Angleich der Verschleißwerte dadurch erfolgt, daß die Reibbeläge an der Kupplung, die weniger verschlissen ist, stärker belastet werden und/oder die Reibbeläge einer Kupplung, die stärker verschlissen, entlastet werden.
Bei Teillastanfahrten kann hierzu vorteilhaft eine Aufteilung des geforderten Momentenflusses zwischen den Kupplungen, entsprechend dem Verschleiß der Reibbeläge erfolgen. Bei Verwendung mit einem Doppelkupplungsgetriebe sind hierbei entsprechend dem Prinzip des Doppelkupplungsgetriebes den Kupplungen zugeordnete Übersetzungsstufen mit unterschiedlichen Übersetzungen eingelegt.
Von Vorteil kann es sein, wenn die Kupplungen mit zunehmender Antriebsmotordrehzahl weiter geschlossen werden, sowie ein unterschiedlich schnelles Schließen der Kupplungen ermöglicht wird.
Zweckmäßig wird die Geschwindigkeit des Schließvorganges abhängig von der Lasthebelstellung (Momentenanforderung) für verschiedene Kupplungen mit unterschiedlichen, dem Verschleiß der Reibbeläge der Kupplungsscheiben entsprechenden Gewichtungsfaktoren beaufschlagt. Zweckmäßig überträgt so eine Kupplung, deren Reibbelag weniger verschlissen ist, bei der Fahrt zumindest eine gewisse Zeit unter Schlupf das Antriebsmoment, während eine andere kein Moment überträgt.
Weiterhin kann es vorteilhaft sein, zum Angleich der Verschleißwerte eine Kupplung, deren Reibbelag weniger verschlissen ist, bei der Fahrt zumindest eine gewisse Zeit unter Schlupf zu betreiben, während eine andere Kupplung geschlossen ist und den Hauptanteil des Antriebsmomentes überträgt.
Insbesondere wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel sehr vorteilhaft im Schubbetrieb eine Kupplung, deren Reibbelag weniger verschlissen ist, bei der Fahrt in Eingriff gebracht, wobei eine ihr zugeordnete Übersetzungsstufe eingelegt ist, deren Übersetzung höher ist, als die einer anderen, der geschlossenen Kupplung zugeordneten, eingelegten Übersetzungsstufe. Zweckmäßig ist es, wenn dann bei einer Bremsbetätigung die Kupplung noch weiter in Eingriff gebracht wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht weiterhin besonders vorteilhaft die Einleitug von Maßnahmen zur Schutz des Kupplungsaggregates vor Beschädigung oder Zerstörung, falls unbeabsichtigte Schlupfzustände erkannt werden. Zweckmäßigerweise erfolgt dies durch eine Begrenzung des Energieeintrags in das Kupplungsaggregat, beispielsweise indem das Moment und/oder die Drehzahl des Antriebsmotor gedrosselt wird und/oder der Schlupf in der mit dem Kupplungsaggregat gebildeten Kupplungen limitiert wird.
Die Erfindung sowie das erfindungsgemäße Verfahren werden im folgenden anhand eines in Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert. Dabei zeigen:
1 ein Fahrzeug mit Antriebsstrang, Kupplungsaggregat, Betätigungseinrichtung und Steuereinrichtung in einer schematischen Darstellung,
2a ein Kupplungsaggregat,
2b Antriebe des Kupplungsaggregates,
3 ein Diagramm zur Entscheidung über die Initialisierung einer Verschleißangleichstrategie auf Basis von Verschleißkenngrößen,
4a ein Diagramm zum Gewichtungsfaktor zum Einrücken der Kupplung mit steigender Motordrehzahl abhängig von der Lasthebelstellung bei Anfahrt über Kupplung 1,
4b ein Diagramm zum Gewichtungsfaktor zum Einrücken der Kupplung mit steigender Motordrehzahl abhängig von der Lasthebelstellung bei Anfahrt über Kupplung 2,
5 eine Bremsmomentkennlinie zum Verschleißangleich,
6 ein Diagramm zum Verschleißangleich im Schleppbetrieb und
7 ein Diagramm zum verzögerten Schlupfabbau beim Wiedereinkuppeln bei Schubrückschaltung.
1 zeigt schematisch ein Kraftfahrzeug 1 mit einem Antriebsstrang, der einen als Verbrennungsmotor ausgebildeten Antriebsmotor 2, ein Kupplungsaggregat 4 und ein Getriebe 6 enthält. Über eine Kardanwelle 8 und ein Differential 10 werden die Räder 12 des Fahrzeuges 1 angetrieben. Sinngemäß kann es sich selbstverständlich auch um ein Fahrzeug mit einer oder mehreren anderen angetriebenen Achsen handeln.
Es ist eine Übersetzungswahleinrichtung 60, wie Wählhebel mit Sensor 61 und eine Steuereinrichtung 18, 44 als Blockschaltbild gezeigt. Die Steuereinrichtung 18, 44 kann als Einheit oder in baulich und/oder funktionell getrennten Teilbereichen ausgebildet sein. Falls die Steuereinrichtung 18, 44 in baulich und/oder funktionell getrennten Teilbereichen ausgebildet ist, können diese beispielsweise über einen CAN-Bus 54 oder eine andere elektrische Verbindung zum Datenaustausch miteinander verbunden sein. Die Steuereinrichtung 18, 44 steuert beispielsweise die automatisierte Betätigung des Getriebes 6 und/oder der das Kupplungsaggregat 4 bildenden Kupplungen 70, 71 oder den Motor 2, beispielsweise das Motormoment, die Wahl der Getriebeübersetzung, einer Parkstellung oder einer Neutralstellung des Getriebes oder das von der Kupplung übertragbare Drehmoment.
Die Kupplungen 70, 71 sind mittels einer Aktorik 46 automatisiert betätigbar, wobei die Kupplungen 70, 71 voneinander unabhängig betätigt werden können. Die Aktorik 46 zur Kupplungsbetätigung der Kupplungen 70, 71 kann in einer baulichen und/oder funktionellen Baueinheit oder in beispielsweise den Kupplungen zugeordneten Teilbereichen ausgeführt werden.
Die Einrichtung zum Ändern des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes umfaßt zumindest Getriebebetätigungseinrichtungen 48, 50, wobei jede der Getriebebetätigungseinrichtungen 48, 50 zur Betätigung einer Gruppe von Übersetzungsstufen vorgesehen ist, die jeweils einer der Kupplungen 70, 71 zugeordnet sind. Insbesondere werden die Gruppen der Übersetzungsstufen derart gebildet, daß die Übersetzungsstufen bezüglich ihrer Übersetzung eine Reihenfolge bilden und benachbarte Übersetzungsstufen jeweils unterschiedlichen Kupplungen 70, 71 zugeordnet sind. Das Kupplungsaggregat 4 ermöglicht so für einen Lastschaltbetrieb eine Betätigung der Kupplungen 70, 71 in übergehendem Wechsel zur zugkraftunterbrechungsarmen oder -freien Schaltung. Weiterhin umfaßt die Einrichtung eine Steuereinrichtung 44, wobei die Übersetzung durch eine Ansteuerung der Betätigungseinrichtungen 48, 50 veränderbar ist. Die Betätigungseinrichtungen 48, 50 können beispielsweise je zwei Antriebe zur Erzeugung einer Schalt- bzw. Wählbewegung umfassen. Auch das Kupplungsaggregat 4 ist durch die Steuereinrichtung 44 mittels der Aktorik 46 automatisiert betätigbar.
Bereich 44 der Steuereinrichtung empfängt Signale, die den Übertragungszustand der Kupplungen 70 und/oder 71 und die im Getriebe 6 eingestellten Übersetzungsverhältnisse wenigstens repräsentieren, sowie Signale von einem Sensor 52 für die Abtriebsdrehzahl und einem Sensor 61 an der Übersetzungswahleinrichtung 60. Diese Signale werden von Sensoren ermittelt, wie von einem Gangerkennungssensor oder von einem Kupplungswegsensor.
Bereich 18 der Steuereinrichtung steuert den Verbrennungsmotor 2 über eine Verstellung der Drosselklappe 30 und/oder der Einspritzung. Es werden Signale von Sensoren 26 für Saugrohrdruck 24 für Kühlwassertemperatur 28 für die Motordrehzahl 20 für die Stellung der Drosselklappe 22 und 16 für eine Gaspedalbetätigung 14 empfangen. Sinngemäß kann die Erfindung selbstverständlich mit allen Arten von Antriebsmotoren verwendet werden.
Die Getriebebetätigungseinrichtungen 48, 50 umfassen beispielsweise je zwei Elektromotoren, wobei ein erster Elektromotor zur Betätigung des Wahlvorganges angesteuert wird und ein zweiter Elektromotor zur Betätigung des Schaltvorganges angesteuert wird. Hierzu wird mittels der Elektromotoren entlang der Wählstrecke bzw. der Schaltstrecke eine Verstelleinrichtung zumindest eines getriebeseitigen Schaltelementes betätigt.
In 2a ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kupplungsaggregates 201, welches zwei Reibungskupplungen 201a und 201b umfaßt, dargestellt.
Die Reibungskupplung 201a besitzt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine Kupplungsscheibe 204, die mit einer Getriebeeingangswelle 213 verbunden und mit einer Abtriebswelle 202 eines Motors, wie insbesondere einer Brennkraftmaschine antriebsmäßig verbindbar ist. Die Reibungskupplung 201b besitzt eine Kupplungsscheibe 207, die mit einer Getriebeeingangswelle 212 verbunden und mit der Abtriebswelle 202 eines Motors, wie insbesondere einer Brennkraftmaschine antriebsmäßig verbindbar ist.
Die Kupplungsscheibe 204 ist mit ihren Reibbelägen 205 axial zwischen einer Druckplatte 203 und einer Anpreßplatte 208 angeordnet, die Kupplungsscheibe 207 ist mit ihren Reibbelägen 206 axial zwischen einer Druckplatte 209 und einer Anpreßplatte 210 angeordnet. Die Druckplatten 203 und 209 sind axial- und drehfest mit der Abtriebswelle 202 des Motors verbunden. Die Anpreßplatten 208 und 210 sind drehfest, jedoch axial über einen gewissen Bereich bewegbar mit dem Kupplungsdeckel 211, der ebenfalls mit der Abtriebswelle 202 des Motors verbunden ist, verbunden. Die Verbindung der Druckplatten 203, 209 mit der Abtriebswelle 202 des Motors erfolgt im vorliegenden Ausführungsbeispiel beispielsweise über ein eine Trägheitsmasse bildendendes Bauteil 226, welches beispielsweise zwei federnd und gedämpft miteinander verbundene Teilträgheitsmassen umfassen kann. Zur Verbindung der Abtriebswelle 202 des Motors mit der Getriebeeingangswelle 213 eines hier nicht näher dargestellten Getriebes ist die Kupplungsscheibe 204 mit ihren Reibbelägen 205 durch eine axiale Verlagerung der Anpreßplatte 208 zwischen der Druckplatte 203 und der Anpreßplatte 208 axial einspannbar, wobei mit zunehmender Einspannung eine zunehmende Reibung und somit eine zunehmende Mitnahme zwischen den Platten 203, 208 und den Reibbelägen 205 der Kupplungsscheibe 204 auftritt. Die Kupplungsscheibe 207 ist mit ihren Reibbelägen 206 durch eine axiale Verlagerung der Anpreßplatte 210 zwischen der Druckplatte 209 und der Anpreßplatte 210 einspannbar, um eine Verbindung zwischen der Abtriebswelle 202 des Motors und der Getriebeeingangswelle 212 herzustellen, wobei mit zunehmender Einspannung eine zunehmende Reibung und somit eine zunehmende Mitnahme zwischen den Platten 209, 210 und den Reibbelägen 206 der Kupplungsscheibe 207 auftritt.
Die Betätigung der Kupplung 201a durch eine axiale Verlagerung der Anpreßplatte 208 erfolgt mittels eines Antriebes 216, der über ein Betätigungselement, das vorliegend durch eine Tellerfeder 218 gebildet ist, eine axiale Bewegung der Anpreßplatte 208 bewirkt. Der Antrieb 216 greift hierbei an radial innen liegenden Bereichen 218i der Tellerfeder 218 an. Die Tellerfeder 218 stützt sich an einem Bereich 220a eines ringförmigen Distanzelementes 220 ab, der gleichzeitig als Drehpunkt wirkt, um den die Tellerfeder 218 bei einer Betätigung verschwenkbar ist. Über radial äußere Bereiche 218a erfolgt über ein Zwischenelement 223, die Betätigung der Anpreßplatte 208 und somit der Kupplung 201a. Die Tellerfeder 218 wird auf der dem Bereich 220a des ringförmigen Distanzelementes 220 axial gegenüberliegendem Bereich durch Auflagen 225 einer Nachstelleinrichtung 227 abgestützt. Die Tellerfeder 218 beaufschlagt die Anpreßplatte 208 im Sinne einer Einrückung; durch eine Betätigung mittels des Antriebes 216 wird, entgegen der Tellerfederkraft, eine axiale Bewegung der Anpreßplatte 208 möglich und somit ein Ausrücken der Kupplung 201a bewirkt.
Die Betätigung der Kupplung 201b erfolgt mittels des Antriebes 215. Die Bewegung des Antriebes 215 wird über eine als Tellerfeder 217 ausgebildete Betätigungseinrichtung auf die axial bewegliche Anpreßplatte 210 übertragen. Hierbei stützt sich die Tellerfeder 217 an einem ringförmigen Zwischenelement 219 ab. Eine Gegenauflage auf der axial gegenüberliegenden Seite der Tellerfeder 217 wird durch den Bereich 220b des ringförmigen Distanzelementes 220 gebildet. Der Antrieb 215 greift an radial innen liegenden Bereichen 217i der Tellerfeder 217 an. Das ringförmige Zwischenelement 219 bildet einen Drehpunkt, um den die Tellerfeder 217 bei einer Betätigung verschwenkbar ist. Radial äußere Bereiche 217a der Tellerfeder 217 liegen an Auflagebereichen 224 der Anpreßplatte 210 an. Die Tellerfeder 217 beaufschlagt die Anpreßplatte 210 im Sinne einer Einrückung; durch eine Betätigung mittels des Antriebes 215 wird, entgegen der Tellerfederkraft, eine axiale Bewegung der Anpreßplatte 210 möglich und somit ein Ausrücken der Kupplung 201b bewirkt.
Das ringförmige Element 219 stützt sich an radial äußeren Bereichen 221a eines als Tellerfeder 221 ausgebildeten Funktionselementes ab. Die radial äußeren Bereiche 221a der Tellerfeder 221 sind begrenzt axial verlagerbar, wobei die Tellerfeder 221 mit radial inneren Bereichen 221i im vorliegenden Ausführungsbeispiel mittels einer Mehrzahl von bolzen- oder nietenförmigen Elementen 222 fest mit dem Kupplungsdeckel 211 in Verbindung steht.
Bei einer Betätigung der Kupplungen 201a und/oder 201b stützen sich die an den durch das ringförmige Zwischenelement 219 und den Bereich 220a des ringförmigen Distanzelementes 220 gebildeten Verschwenkpunkten für die Tellerfedern 217 bzw. 218 anliegenden Kräfte über das ringförmige Zwischenelement 219 am radial äußeren Bereich 221a der Tellerfeder 221 ab. Die Kraft der Tellerfeder 221 steht so im Gleichgewicht zu den an den Verschwenkpunkten der Tellerfedern 217 bzw. 218 bei einer Betätigung anliegenden Kräfte.
Bei Verschleiß der Reibbeläge 205 und/oder 206 der Kupplungen 201a bzw. 201b verändert sich die Ausgangsstellung der Tellerfedern 217 bzw. 218, wodurch sich der Bewegungsbereich in dem die Betätigung erfolgt, verschiebt und bedingt durch die Federkennlinie, die Betätigungskraft zunimmt. Die auf den radialen Außenbereich 221a der Tellerfeder 221 wirkende Kraft nimmt zu, wobei der Bereich 221a in axialer Richtung entsprechend den erhöhten Betätigungskräften ausweicht, soweit, bis der Betätigungsbereich der Tellerfedern 217 bzw. 218 bezüglich ihrer Kennlinie wieder in etwa dem Ausgangszustand entspricht und das Kräftegleichgewicht wieder hergestellt ist. Bedingt durch das Ausweichen des Bereiches 221a der Tellerfeder 221 vergrößert sich der zwischen der Tellerfeder 218 und dem Kupplungsdeckel 211 befindliche Zwischenraum. Die Ausgleichseinrichtung 227 ist geeignet, die Auflagebereiche 225 entsprechend der Verlagerung des Bereiches 221a der Tellerfeder 221 der Tellerfeder 218 nachzuführen und nach erfolgter Nachführung durch Selbsthemmung zu arretieren.
Weiterhin bezieht sich die vorliegende Anmeldung auf die älteren Anmeldungen DE 42 39 291 A1 , DE 100 11 412 A1 , DE 100 13 576 A1 und DE 100 33 649 A1 Insbesondere wird auf die den Verschleiß der Reibbeläge der Kupplungsscheibe(n) kompensierende Nachstelleinrichtung, umfassend unter anderem eine Ausgleichseinrichtung, wie 227, sowie das Prinzip der Nachstellung mittels Kräftegleichgewicht zwischen einem als Sensortellerfeder ausgebildeten Funktionselement, wie 221, und den bei einer Betätigung auftretenden Kräften, detailliert beschrieben in der Anmeldung DE 42 39 291 A1 Bezug genommen. In diesem Zusammenhang wird besonders auf die 1, 3, 4, 5, 6, 7, 7a, 8, 9, 10, 11, 12, 14, 18, 19, 20 und 25 der Anmeldung DE 42 39 291 A1 und deren Beschreibung verwiesen, wobei zu berücksichtigen ist, daß im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Betätigungskräfte beider Tellerfedern 217, 218 auf das Funktionselement 221 wirken, wodurch eine entsprechend angepaßte Auslegung aller an der Nachstellung beteiligten Elemente erforderlich ist.
2b zeigt die beiden Antriebe 250 und 270 zur Betätigung der Tellerfedern 298 bzw. 299. Bei den Antrieben 250, 270 handelt es sich um Drehantriebe, wobei im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Antrieb 250 als mehrpoliger Innenläufermotor und der Antrieb 270 als mehrpoliger Außenläufermotor ausgebildet ist. Der Elektroantrieb 270 umfaßt einen Stator 280, der drehfest – beispielsweise über einen Preßsitz – verbunden ist mit dem einen hülsenförmigen Ansatz 274 aufweisenden Trägerflansch 282. Der Trägerflansch 282 wird vorliegend vom Getriebegehäuse 294 bzw. von einer Kupplungsglocke getragen.
Der Elektroantrieb 250 umfaßt einen Stator 258, der drehfest – beispielsweise über einen Preßsitz – verbunden ist mit dem radial äußeren hülsenförmigen Ansatz 286 eines einen inneren hülsenförmigen Ansatz 254 und einen äußeren hülsenförmigen Ansatz 286 aufweisenden Trägerflansch 262. Der Trägerflansch 262 wird vorliegend von einem als Rillenkugellager ausgebildeten Lager 295, welches mit der rotierenden Hülse 279 verbunden ist, getragen. Der Rotor 259 des Antriebes 250 ist gegenüber dem Stator 258 über ein vorliegend als Rillenkugellager ausgebildetes Lager 264 gelagert. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel dient das Gehäuse 260 des Rotors 259 unmittelbar zur Lagerung. Um eine einwandfreie konzentrische Lage zwischen Stator 258 und Rotor 259 zu gewährleisten, ist eine vom Lager 264 axial beabstandete Lagerstelle 284 vorgesehen, welche hier als Gleitlager ausgebildet ist. Die Lagerstelle 284 kann jedoch zweckmäßig auch ein Nadel- oder Kugellager aufweisen. Durch die beiden Lagerstellen 264 und 284 wird die Einstellung eines definierten radialen Spiels zwischen Rotor 259 und Stator 258 gewährleistet. Weiterhin kann mittels der Lagerstellen 264 und 284 das Eindringen von Verunreinigungen in den Bereich zwischen Rotor 259 und Stator 258 verhindert werden. In vorteilhafter Weise besitzt auch das zur Lagerung 264 dienende Wälzlager wenigstens eine axiale Abdichtung, die ein Eindringen von Verunreinigungen in die Lagerung bzw. in den inneren Bereich zwischen Rotor 259 und Stator 258 verhindert. Der Rotor 281 des Antriebes 270 ist gegenüber dem Stator 280 über die im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Gleitlager ausgebildeten Lagerstellen 285 und der von dieser axial beabstandeten Lagerstelle 265 gelagert. Die Lagerstellen 285 und/oder 265 können jedoch zweckmäßig auch durch Nadel- oder Kugellager gebildet sein. Durch die beiden Lagerstellen 265 und 285 wird die Einstellung eines definierten radialen Spiels zwischen Rotor 281 und Stator 280 gewährleistet. Weiterhin kann mittels der Lagerstellen 265 und 285 das Eindringen von Verunreinigungen in den Bereich zwischen Rotor 281 und Stator 280 verhindert werden.
Das Federband 257 des Antriebes 250 ist in einer ringförmigen Aussparung bzw. Aufnahme, die durch die Bauteile 253 und 261 gebildet wird, aufgenommen; das Federband 275 des Antriebes 270 ist in einer durch die Bauteile 278 und 273 gebildeten Aussparung bzw. Aufnahme angeordnet. Mit den Federbändern 257 bzw. 275 in Eingriff stehen über Nadellager 255 bzw. 276 Stifte 277 des Antriebes 270 und Stifte 256 des Antriebes 250, die jeweils mit der Rotoren der Antriebe 250 bzw. 270 in Verbindung stehen und mit diesen beim Betrieb um die Achse 293 umlaufen. Durch diese Umlaufbewegung bedingt, werden die spiralförmigen Federbänder 257 bzw. 275 in axialer Richtung bewegt wodurch ein axialer Antrieb realisiert wird. Das Bauteil 253 des Antriebes 250 und das Bauteil 273 des Antriebes 270 weisen an dem den Tellerfedern 299 und 298 zugewandten Endbereichen jeweils flanschartige Bereiche auf, die nicht rotierende Lagerringe 252 bzw. 272 von Ausrücklagern tragen. Die rotierenden Lagerringe 251 bzw. 271 der Ausrücklager sind geeignet mit den Tellerfedern 298 bzw. 299 verbunden.
Der zweite Antrieb 270 ist radial innerhalb und koaxial zum ersten Antrieb 250 angeordnet, wobei der Antrieb 270 eine größere axiale Ausdehnung aufweist, als der Antrieb 250, was insbesondere dadurch erreicht wird, daß bei dem zweiten Antrieb 270 das Federband 275 und der Stator 280 bzw. der Rotor 281 axial hintereinander angeordnet sind, wohingegen das Federband 257 und der Stator 258 bzw. der Rotor 259 des ersten Antriebes 250 koaxial ineinander angeordnet sind, derart, daß sich das Federband 257 radial innerhalb des Stators 258 bzw. der Rotors 259 befindet. Die Antriebe 250 und 270 sind in axialer Richtung so zueinander angeordnet, daß ihre axialen Mitten in etwa in einer Ebene liegen. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann es jedoch auch zweckmäßig sein, wenn die Antriebe 250 und 270 mit ihren dem Getriebegehäuse 294 zugewandten Endbereichen in etwa bündig enden. Bei dem ersten Antrieb 250 ist der Stator 258 radial außerhalb des Rotors 259 angeordnet, bei dem zweiten Antrieb 270 liegt der Stator 280 radial innerhalb des Rotors 281; weitere erforderliche elektrische Komponenten sind vorliegend zur Vereinfachung nicht dargestellt.
In einem anderen Ausführungsbeispiel kann es jedoch auch zweckmäßig sein, wenn Federband 257 und Stator 258 bzw. der Rotor 259 des ersten Antriebes 250 ebenfalls axial hintereinander angeordnet sind, wobei zweckmäßigerweise der Stator 258 bzw. der Rotor 259 dem Getriebegehäuse zugewandt ist. Insbesondere wird so ein geringer Baudurchmesser des gesamten Antriebsaggregates erreicht.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es vorteilhaft, wenn auch das Federband 275 und der Stator 280 bzw. der Rotor 281 radial ineinander angeordnet sind, auf diese Weise wird eine geringe axiale Baulänge des gesamten Antriebsaggregates erreicht. Sind bei beiden Antrieben 250 und 270 die Federbänder 257, 275 und Stator 258, 280 bzw. der Rotor 259, 281 radial ineinander angeordnet, so ist es in einem weiteren Ausführungsbeispiel von Vorteil, wenn die Federbänder 257 und 275 radial zwischen sich die für den entsprechenden elektrischen Antrieb notwendigen Statorelemente und Rotorelemente aufnehmen. So können beispielsweise die Federbänder 257 und 275 eine derartige Durchmesserdifferenz besitzen, daß der dadurch zwischen diesen beiden Federbändern 257 und 275 gebildete ringförmige Bauraum ausreicht, um einen gemeinsamen Stator aufzunehmen, wobei dann radial innerhalb und radial außerhalb dieses Stators jeweils ein ringförmiger Rotor angeordnet ist. Durch entsprechende Strombeaufschlagung können der erste und/oder der zweite Rotor angetrieben werden. Gegebenenfalls können auch Bremsen vorgesehen werden, mittels derer der erste und/oder der zweite Rotor abgebremst bzw. festgehalten werden können. Eine derartige Bremse ist zweckmäßigerweise durch eine elektromagnetisch betätigbare Bremse bzw. durch eine elektromagnetische Bremse gebildet. Insbesondere wird diesbezüglich auf die Beschreibung und die Darstellung weiterer Details der Ausgestaltung und Funktionsweise des vorliegenden Antriebes auf die Anmeldung DE 100 33 649 A1 verwiesen. Besonders zu beachten sind dabei die mit den 16–19 gezeigten und beschriebenen Ausgestaltungen der Erfindung.
Der beschriebene Antrieb stellt ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel dar. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann es vorteilhaft sein, wenn die Betätigung der Tellerfedern 298 und/oder 299 mittels anders gestalteter Antriebe erfolgt. Beispielsweise können andere elektromotorische oder auch hydraulische Antriebe Verwendung finden.
Bei den Kupplungen 201a und/oder 201b kann es sich sinngemäß auch um gezogene Kupplungen handeln. Die durch die Betätigungselemente 217 und/oder 218 aufgebrachte Federkraft kann also unter Umständen vorteilhaft die Kupplung 201a und/oder 201b auch im Sinne eine Ausrückung beaufschlagen. Entsprechend wirken dann die Antriebe 250 bzw. 270 bei der vorliegenden Anordnung ziehend, wobei eine geeignete Ausbildung der Kontaktstelle zu den Betätigungselementen 217 bzw. 218 zur Übertragung einer Zugbewegung erforderlich ist.
In einem anderen Ausführungsbeispiel erfolgt die Betätigung der Betätigungselemente 217 und/oder 218 in Öffnungs- und/oder Schließrichtung kombiniert durch die Antriebe 250 bzw. 270 und Federkraft unterstützt, wobei der Kraftanteil der Feder zwischen 0 und 100% liegen kann. Die kombinierte Betätigung ist sowohl für gezogene als auch für gedrückte Kupplungen anwendbar. Die Betätigung der Kupplungen 201a und/oder 201b kann zweckmäßig auch zwangsgesteuert erfolgen, in diesem Fall beträgt der Kraftanteil des Antriebes 100%, es ist keine Feder notwendig, auch in diesem Fall muß eine geeignete Verbindung zwischen Antrieb und Tellerfeder vorgesehen sein, über die auch eine Zugbewegung übertragen werden kann.
Anhand der folgenden Figuren wird ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Betätigung eines mehrere Kupplungsscheiben aufweisende Kupplungsaggregates derart, daß der Verschleiß der Reibbeläge der Kupplungsscheiben erfaßt und/oder gegebenenfalls verschleißdifferenzausgleichend beeinflußt wird, beschrieben. Da die bei einer Betätigung der Kupplung 201a und/oder 201b auftretenden Kräfte gemeinsam auf das Funktionselement 221 wirken und nicht unterschieden werden kann, welchen Anteil die Kraft einer bestimmten Kupplung 201a oder 201b an der Gesamtkraft hat, muß sichergestellt werden, daß die bei einer Betätigung auftretenden Kräfte – und somit die Verschleißwerte – beider Kupplungen zumindest in etwa gleich groß sind. Wird eine Differenz der Verschleißwerte festgestellt, wird eine Verschleißangleichstrategie initialisiert und der Verschleiß der Reibbeläge einer weniger verschlissenen Kupplung erhöht und/oder die Reibbeläge einer stärker verschlissenen Kupplung werden geschont, so daß ihr weiterer Verschleiß langsamer, als bei der bis dahin weniger verschlissenen Kupplung erfolgt.
3 zeigt, wie eine Entscheidung über die Initialisierung einer Verschleißangleichstrategie auf Basis von Verschleißkenngrößen erfolgt. Zu Beginn, siehe Block 302, erfolgt die Berechnung eines Verschleißwertes V₁, siehe Block 303, einer der beiden Kupplungen und die Berechnung eines Verschleißwertes V₂, siehe Block 304 der anderen der beiden Kupplungen. Zur Berechnung der beiden Verschleißwerte V₁ bzw. V₂ werden der (errechnete) Energieeintrag und/oder die statische Auswertung von Kennlinienparametern entsprechend einem bestimmten Belagverschleiß herangezogen. Der Energieeintrag in eine Kupplung kann beispielsweise aus dem Kupplungsschlupf und/oder dem Reibmoment der Kupplung, sowie gegebenenfalls ergänzend abhängig von der Kupplungstemperatur, die gemessen oder – besonders vorteilhaft – mittels eines Temperaturmodelles berechnet werden kann und/oder einem temperaturabhängigen Verschleißkoeffizienten gemäß nachstehender Vorschrift (1) berechnet werden:

V_rech: Berechneter Verschleiß
M_Reib: Reibmoment der Kupplung
n_Schlupf: Schlupfdrehzahl der Kupplung
dV/dE_Reib: (temperaturabhängiger) Verschleißkoeffizient des Belages
T_Kupplung: Kupplungstemperatur

Das Reibmoment M_Reib kann dabei beispielsweise aus einer Steuerungskennlinie entnommen werden oder auch mittels Sensor erfaßt werden; die Schlupfdrehzahl wird zweckmäßig mittels Einrichtungen zur Drehzahlerfassung ermittelt, beispielsweise durch einen Vergleich der Motordrehzahl und der Raddrehzahl bei bekannter eingelegter Fahrstufe und deren Übersetzung oder bekannter Getriebeeingangsdrehzahl. Zur Berechnung des Kupplungsverschleißes anhand von Kennlinienparametern können Kennlinienparameter herangezogen werden, die den Tastpunkt der Kupplung und/oder das maximale Reibmoment und/oder die Betätigungskraft der Kupplung betreffen. Da insbesondere die Kennlinienparameter betreffend den Tastpunkt der Kupplung und das maximale Reibmoment der Kupplung stark abhängig von kurzfristigen temporären Änderungen der Momentenkennlinie, welche sich beispielsweise durch betriebsbedingter Einflüsse, wie Temperatur, Energieeintrag, Feuchtigkeit usw. ergeben, sind, ist es empfehlenswert, eine statische Auswertung vorzunehmen. Beispielsweise kann eine nachstehend gezeigte Rechenvorschrift (2.1) für den Tastpunkt oder analog für das maximale Reibmoment (2.2), iterativ angewendet werden, bei der aus einem aktuellen Einzelwert und einem vorher ermittelten älteren Wert unter Gewichtung der jeweiligen Werte ein neuer Wert berechnet wird. Vorteilhaft kann es auch sein, andere Formen statistischer Auswertungen, zum Beispiel eine Mittelwertbildung über eine größere Anzahl von Einzelwerten, anzuwenden. TP_mittelneu = (1 – c_TP)·TP_mittelalt + C_TP·TP_aktuell (2.1) Mrmax_{mittel_neu} = (1 – c_Mrmax)·Mrmax_{mittel_alt} + c_Mrmax·Mrmax_aktuell (2.2)

TP_{mittl_neu}: Tastpunkt, neuer zu berechnender Wert
TP_mittelalt: mittlerer Tastpunkt, alter berechneter Wert
TP_aktuell: mittlerer Tastpunkt, aktueller Einzelwert
c_TP: Gewichtungsfaktor Tastpunkt
Mrmax_mittelneu: mittleres maximales Reibmoment, neuer Wert
Mrmax_mittelalt: mittleres maximales Reibmoment, alter Wert
Mrmax_aktuell: mittleres maximales Reibmoment, aktueller Wert
c_Mrmax: Gewichtungsfaktor maximales Reibmoment

Besonders vorteilhaft benötigt diese Rechenvorschrift (2.1) bzw. (2.2) sehr wenig Speicherplatz, da sie sehr einfach ist. Die Gewichtungsfaktoren c bzw. deren Reziprokwerte 1-c ermöglichen eine Gewichtung des Einflusses des aktuellen Einzelwertes auf den neu zu berechnenden Wert gemäß dem Faktor.
Erfolgt die Ermittlung des Verschleißwertes des Reibbelages einer Kupplungsscheibe mittels statistischer Auswertung von Kennlinienparametern, die die Betätigungskraft der Kupplung betreffen, kann bei Verwendung von Aktoren als Betätigungselemente hier die Berechnung auf Grundlage der maximalen Aktorgeschwindigkeit und/oder der verrichteten Aktorarbeit bzw. der vom Aktor aufgenommenen Leistung erfolgen, beispielsweise wie mit (3.1) und (3.2) gezeigt. Da die Ausrückkraft der Kupplung mit zunehmendem Verschleiß ihrer Reibbeläge zunimmt und so der Aktor mehr Energie aufnimmt, kann aufgrund dieser Größen eine Verschleißwertberechnnung erfolgen.
Die maximale Aktorgeschwindigkeit kann zweckmäßig dann als Einflußgröße herangezogen werden, wenn in Situationen, in denen die Kupplung schnell über einen größeren Weg ausgerückt wird – vorzugsweise von einer vollständig geschlossenen in eine vollständig geöffnete Position – und so entsprechende Werte vorliegen. Mit zunehmendem Verschleiß der Reibbeläge der Kupplung wird aufgrund der erhöhten Gegenkraft die maximale Ausrückgeschwindigkeit entsprechend geringer sein. Ein gezieltes Aus- bzw. Einrücken der Kupplung zur Ermittlung der benötigten Werte kann jederzeit initialisiert werden, sofern keine der Kupplung zugehörigen Gänge eingelegt sind.

ν_Aktormax: maximale Aktorgeschwindigkeit
E_Aktor: Aktorarbeit
PWM: mittels Pulsweitenmodulation begrenzter Aktorstrom

Auch hier ist es vorteilhaft, die oben mit (2.1) bzw. (2.2) gezeigte Vorschrift zur Generierung eines aussagefähigen mittleren Vergleichswertes heranzuziehen und so den Einfluß dieser Größen angemessen gewichtet in das Gesamtergebnis einfließen zu lassen.
Die beschriebenen Kriterien zur Berechnung des Verschleißwertes einer Kupplung werden jeweils mit hinterlegten Referenzwerten verglichen, wobei die aus dem Vergleich resultierenden Zwischenwerte zur Berechnung eines den Verschleiß der Reibbeläge einer Kupplungsscheibe repräsentierenden Verschleißwertes herangezogen werden.
Nachfolgend ist mit (4) der funktionale Zusammenhang dargestellt. Der berechnete Verschleißwert ist eine Funktion der oben beschriebenen Kriterien unter Bezugnahme auf Referenzwerte. Der Zusammenhang wird im allgemeinen nicht linear sein. Von Vorteil ist es daher, wenn beispielsweise Obergrenzen gesetzt werden oder einzelne Parameter, wie beispielsweise die Aktorarbeit, einen stark progressiven Einfluß haben.

V: Verschleißwert
Index 0: Referenzwert

Die wie beschrieben ermittelten Verschleißwerte V₁, V₂ werden – siehe Block 305 – miteinander verglichen. Ist der Verschleißwert V₁ der einen Kupplung größer als der Verschleißwert V₂ der anderen Kupplung wird, wie im Block 306 dargestellt, der Verschleißwert V₁ mit den um den Betrag ☐V_Aktivierung erhöhten Verschleißwert V₁ verglichen. Ist der Verschleißwert V₁ weiterhin größer oder gleich, werden Maßnahmen initialisiert, die einen Angleich des Verschleißes der Reibbeläge der beiden Kupplungen bewirken, siehe Block 311. Ist der Verschleißwert V₁ kleiner als die Summe aus Verschleißwert V₂ und ☐V_Aktivierung wird, wie in Block 308 dargestellt, überprüft, ob bereits Maßnahmen für einen Verschleißangleich der dem Verschleißwert V₁ zugeordneten Kupplung aktiv sind und ob gleichzeitig der Verschleißwert V₁ kleiner oder gleich dem um den Betrag ☐V_Aktivierung erhöhten Verschleißwert V₂ ist.
Sind diese in Block 308 gezeigten Bedingungen erfüllt, werden die Maßnahmen zum Verschleißangleich der dem Verschleißwert V1 zugeordneten Kupplung deaktiviert. Werden die im Block 308 dargestellten Kriterien nicht erfüllt, erfolgt erfindungsgemäß die Nachstellung, Bock 315, des Kupplungsaggregates 201 wie oben beschrieben, falls die bei einer Betätigung der Kupplung 201a und/oder 201b auf das Funktionselement 221 wirkenden Kräfte größer werden, als die durch das Funktionselement erzeugte Gegenkraft, siehe Block 314. Auf diese Weise wird vorteilhaft mit ☐V_Aktivierung und ☐V_{Deaktivierung} eine Ein- und Ausschalthysterese zur Aktivierung der Verschleißangleichsstrategien definiert. Analog wird für die dem Verschleißwert V₂ zugeordnete Kupplung, wie in den Blöcken 307, 309, 312 und 313 dargestellt, eine Verschleißangleichsstrategie initialisiert, falls der Verschleißwert V₁ kleiner als der Verschleißwert V₂ ist. Wenn die vorstehend beschriebenen Voraussetzungen für eine Verschleißnachstellung erfüllt sind, siehe insbesondere Block 314, kann es besonders von Vorteil sein, wenn eine Nachstellung, siehe Block 315, gezielt durch die Steuerung angestoßen wird, indem zu einem geeigneten Zeitpunkt, beispielsweise bei Stillstand des Fahrzeuges und/oder wenn die Antriebsmotordrehzahl unterhalb eines bestimmten Wertes – vorzugsweise bei Leerlaufdrehzahl oder unterhalb der Leerlaufdrehzahl – liegt, beide Kupplungen vollständig ausgerückt werden.
Der Verschleißangleich einer weniger verschlissenen Kupplung läßt sich beispielsweise durch die folgenden beschriebenen Maßnahmen erzielen.
Generell erfolgt ein Verschleißangleich dadurch, daß die Reibbeläge einer Kupplung, die weniger verschlissen ist, stärker belastet werden und/oder die Reibbeläge einer Kupplung, die stärker verschlissen ist, entlastet werden.
Hierzu kann beispielsweise bei Teillastanfahrten eine Aufteilung des geforderten Momentenflusses zwischen den beiden Kupplungen entsprechend dem Verschleiß der Reibbeläge erfolgen. Gemäß dem Aufbau eines Doppelkupplungsgetriebes weisen die den verschiedenen Kupplungen zugeordneten eingelegten Übersetzungsstufen verschiedene Übersetzungen auf. Bei Teillastanfahrt können eine oder beide Kupplungen unter Schlupf betrieben werden, wobei eine Steuerung derart erfolgt, daß in die Kupplung, deren Reibbeläge geringer verschlissen sind, ein erhöhter Energieeintrag erfolgt. Wird eine Anfahrfunktion verwendet, bei der eine Kupplung mit zunehmender Antriebsmotordrehzahl weiter geschlossen wird, kann diese Anfahrfunktion unter Berücksichtigung von Gewichtungsfaktoren auf beide Kupplungen gleichzeitig angewendet werden.
Wie in den 4a und 4b dargestellt, sind diese Gewichtungsfaktoren im vorliegenden Ausführungsbeispiel, wie mit (5.1) und (5.2) gezeigt, neben der Differenz der Verschleißwerte und dem Schlupf abhängig von der Lasthebelstellung, d. h. vom, beispielsweise durch die Fahrpedalstellung signalisiert, angeforderten Moment. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel nimmt, unter der Annahme, daß Kupplung 2 verstärkt verschlissen werden soll, der Gewichtungsfaktor 401 für die Kupplung 1, dargestellt in 4a, mit zunehmender Lasthebelstellung zu, wohingegen der Einflußfaktor 402 für die Kupplung 2 dargestellten 4b mit zunehmender Lasthebelstellung abnimmt, diese Kupplung also länger unter Schlupf betrieben wird.
Der Einfluß dieser Faktoren ist im wesentlichen unterhalb einer Lasthebelstellung von etwa 40% wirksam und steigt bzw. fällt linear.

M_rAnfahrenKi: Kupplungmoment Kupplung i beim Anfahren
a_Ki: Gewichtungsfaktor für Kupplung i, siehe 4a, 4b
f_Anfahr: Anfahrfunktion
L_H: Lasthebelstellung (Momentenanforderung)
ΔV: Differenz der Verschleißkenngrößen

In den 4a, 4b ist die Schlupfabhängigkeit der Gewichtungsfaktoren nicht dargestellt. Diese könnte beispielsweise dazu genutzt werden, nach dem Anfahren auf eine der Kupplungen zu wechseln. Um mit der Aufteilung des Gesamtmomentenflusses auf die beiden Kupplungen keine willkürlich erscheinenden Drehzahl- und/oder Beschleunigungsverhalten zu verursachen, wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel das Motormoment und/oder die Motordrehzahl abhängig von der Aufteilung des Gesamtmomentenflusses angepaßt. Gegebenenfalls wird ein gegenüber dem vom Fahrer und/oder der Steuereinrichtung angeforderten Momentes ein zusätzliches Moment angefordert. Vorliegend wird dies mit den folgenden Berechnungsvorschriften (6.1), (6.2), beispielhaft für den Gewichtungsfaktors der Kupplung 2 gezeigt, erreicht:

i_Ki: Übersetzung des der Kupplung i zugeordneten eingelegten Ganges
M_MotSoll: Angefordertes Motormoment unter Berücksichtigung des durch die Aufteilung des Gesamtmomentes bedingten Zusatzmomentes
M_MotLH: Laut Lasthebel angefordertes Motormoment (Fahrerwunsch)

Eine weitere Möglichkeit zum Verschleißangleich einer weniger verschlissenen Kupplung kann die Fahrt unter Dauerschlupf bieten. Hierbei wird eine Kupplung, deren Reibbelag weniger verschlissen ist, bei der Fahrt zumindest eine gewisse Zeit unter Schlupf ein Antriebsmoment übertragen, während die andere Kupplung geöffnet ist bzw. dieser Getriebestrang kein Antriebsmoment überträgt.
Weiterhin kann ein Verschleißangleich dadurch erfolgen, daß eine Kupplung, deren Belag weniger verschlissen ist, bei einer Fahrt zumindest eine gewisse Zeit unter Schlupf ein Antriebsmoment überträgt, wobei die andere Kupplung vollständig geschlossen ist und über den zugehörigen Getriebestrang der Hauptanteil des Antriebsmomentes übertragen wird.
Besonders vorteilhaft wird der erfinderische Gedanke ausgeführt, indem bei einem Schubbetrieb des Antriebsmotors, wenn die bereits stärker verschlissene Kupplung vollständig geschlossen ist, die Kupplung, deren Reibbelag weniger verschlissen ist, etwas in Eingriff gebracht wird, wobei eine ihr zugeordnete Übersetzungsstufe eingelegt ist, deren Übersetzung insbesondere höher ist als die der anderen, geschlossenen Kupplung zugeordneten eingelegten Übersetzungsstufe. So wird vorteilhaft an der zu verschleißenden Kupplung eine hohe Schlupfdrehzahl erzeugt. Besonders von Vorteil ist, daß auf diese Weise keine zusätzliche Antriebsenergie des Antriebsmotors für den Verschleißangleich benötigt wird, gleichzeitig wird die Fahrzeugbremse, sofern sie betätigt ist, unterstützend entlastet. Die Erfindung kann vorteilhaft weitergebildet werden, indem bei einer Betätigung der Fahrzeugbremse ein weiteres Einrücken der weniger verschlissenen Kupplung erfolgt und somit einerseits ein noch höheres Bremsmoment erzielt wird, andererseits der Energieeintrag und somit die Verscheißangleichrate zusätzlich erhöht wird. Der von Schlupfdrehzahl und -moment abhängige Energieeintrag zum Verschleißangleich ist auf diese Weise einstellbar.
Der Verschleißangleich mit Bremsmomentunterstützung im Schubbetrieb des Antriebsmotors ist in 5 dargestellt. Das Reibmoment 501 der durch zusätzlichen Energieeintrag zu verschleißenden Kupplung ist hier gegenüber dem Moment des Antriebsmotors aufgetragen. Während bei einem Zugbetrieb 502 des Antriebsmotors die Kupplung vollständig geöffnet ist, wird sie, sobald ein Übergang in den Schubbetrieb 503 erfolgt, etwas in Eingriff gebracht, insbesondere zuerst schnell, dann, mit zunehmend negativem Motormoment, langsamer. Bei einer Bremsbetätigung 505 wird die Kupplung weiter in Eingriff gebracht, so daß über den Bereich 504 ein entsprechender Anstieg des Reibmomentes an der Kupplung erfolgt. Entsprechend dem Reibmoment an der Kupplung werden die Fahrzeugbremsen entlastet. Gegebenenfalls kann die zusätzlich zu verschleißende Kupplung auch schon dann in Eingriff gebracht werden, wenn nur mehr eine geringe Zugkraft vorhanden ist oder im Übergangsbereich vom Zug- zum Schubbetrieb.
6 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Verfahren unter der Annahme, daß die Reibbeläge der mit Kupplung 1 bezeichneten Kupplung stärker verschlissen sind, also einen Angleich durch einen erhöhten Verschleiß der Reibbeläge der mit Kupplung 2 bezeichneten Kupplung erfolgen soll. Unter der Voraussetzung, daß der Verschleiß der Reibbeläge der Kupplung 2 dem Verschleiß der Kupplung 1 angeglichen werden soll und gleichzeitig über die geschlossene Kupplung 1 gefahren wird, siehe Block 602, wird weiterhin überprüft, ob Kupplung 2 geöffnet ist und gleichzeitig ein ihr zugeordneter Gang eingelegt ist, siehe Block 603. Ist diese Bedingung erfüllt und gleichzeitig das Moment des Antriebsmotor ☐ 0, das heißt, der Antriebsmotor befindet sich im Schubbetrieb, wird Kupplung 2 gemäß der in 5 beschriebenen Kennlinie angelegt, siehe Block 607.
Ist eine der in Block 603 dargestellten Bedingungen nicht erfüllt, wird, wie in Block 604 dargestellt, sichergestellt, daß Kupplung 2 geöffnet und ein ihr zugehöriger Gang eingelegt ist; weiter verfahren wird, wie in Block 605 dargestellt. Falls eine der in den Blöcken 602 und/oder 605 dargestellten Bedingungen nicht erfüllt ist, erfolgt kein Verschleißangleich. Kupplung 2 wird getrennt bzw. getrennt gehalten. Bei einem Verschleißangleich im Schubbetrieb werden vorliegend bevorzugt die oberen Gänge genutzt, da dann übersetzungsbedingt insbesondere Momentenänderungen am Getriebeeingang weniger Auswirkung auf die Fahrzeugbeschleunigung haben und die Steuerung, beispielsweise der Kupplung entsprechen weniger genau erfolgen muß. So ist es beispielsweise vorteilhaft, beim Fahren im 2. Gang die Bremsunterstützung nicht mehr zu aktivieren.
Die Vorgänge bei einer Verschleißangleichsstrategie bei Schubrückschaltung sind anhand bestimmter Größen in 7 dargestellt. Dabei zeigen die Kurven 701 das Reibmoment der dem alten Gang zugeordneten Kupplung. Kurve 702 zeigt das Reibmoment der dem neuen Gang zugeordneten Kupplung, die vorliegend weniger verschlissen ist und deren Verschleiß angeglichen werden soll. Das Moment des Antriebsmotors ist mit Kurve 705 gezeigt. Der Verlauf der Drehzahl des Verbrennungsmotors ist in Kurve 704 dargestellt, Kurve 703 zeigt die Zieldrehzahl im neuen Gang.
Bei einer Rückschaltung wird der Antriebsmotor auf eine neue, höhere Drehzahl des neuen, höher übersetzten Ganges gebracht. Soll die Kupplung des neuen Ganges zu einem Verschleißangleich zusätzlich verschlissen werden, kann sie in der mit 706 bezeichneten Phase lange in einem Schlupfzustand gehalten werden und somit der Verschleiß erhöht werden. Ein schnellerer Verschleißangleich durch einen noch höheren Energieeintrag in die zu verschleißende Kupplung kann durch eine Rückschaltung bereits bei höheren Fahrgeschwindigkeiten bzw. Motordrehzahlen erzielt werden. Zufolge hat dies ein erhöhtes Schubmoment des Antriebsmotors sowie eine höhere zu synchronisierende Drehzahldifferenz, wodurch entsprechend der Energieeintrag in die Kupplung erhöht wird.
Gemäß einem weiteren erfinderischen Gedanken wird vorgeschlagen, in Verbindung mit dem vorliegenden Getriebe eine Elektromaschine vorzusehen, deren Rotor, beispielsweise mit einer frei drehbare Schwungmasse, die vorteilhaft mittels zumindest einer Kupplung von der Antriebseinheit wie Brennkraftmaschine und von der Abtriebseinheit wie Getriebe zum Schwungnutz isolierbar ist, verbunden ist, beziehungsweise diese bildet, so daß mittels dieser Anordnungen Hybridantriebe möglich sind. Das Getriebe ermöglicht gemäß dieser Ausgestaltung eine umfassende Nutzung der Elektromaschine beispielsweise als Startereinheit für die Brennkraftmaschine, Stromgenerator, Teilantrieb, Vollantrieb sowie als Einheit zur Umwandlung kinetischer Energie in elektrische Energie oder in kinetische Rotationsenergie unter Verwendung des Rotors als Schwungmasse bei Verzögerungsvorgängen des Fahrzeugs bei abgekoppelter Brennkraftmaschine (Rekuperation).

Claims

Doppelkupplung (201) mit zwei Kupplungen (201a, 201b), die bezüglich ihrer Betätigung parallel geschaltet sind, sowie mit einem mit einem Motor verbindbaren Eingangsteil und zwei jeweils mit einer anzutreibenden Welle (212, 213) verbindbaren Kupplungsscheiben (204, 207), wobei eine erste der Kupplungsscheiben (204) mit ihren Reibbelägen (205) zwischen einer mit dem Eingangsteil drehfest verbundenen ersten Druckplatte (203) und einer mit einem Kupplungsdeckel (211) drehfest verbundenen ersten Anpressplatte (208) axial einspannbar ist, und eine zweite der Kupplungsscheiben (207) mit ihren Reibbelägen (206) zwischen einer mit dem Eingangsteil drehfest verbundenen zweiten Druckplatte (209) und einer mit dem Kupplungsdeckel (211) drehfest verbundenen zweiten Anpressplatte (210), die axial zwischen der zweiten Kupplungsscheibe (207) und dem Kupplungsdeckel (211) vorgesehen ist, axial einspannbar ist, sowie mit einem ersten Betätigungselement (218) zur Betätigung der ersten Kupplung (201a) und einem zweiten Betätigungselement (217) zur Betätigung der zweiten Kupplung (201b), sowie mit einer gemeinsamen, den Verschleiß der Reibbeläge beider Kupplungsscheiben (204, 207) kompensierenden Nachstelleinrichtung (227), dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Betätigungselement (218, 217) jeweils einen ringförmigen, elastisch verformbaren Grundkörper besitzen, von denen aus sich jeweils radial nach innen weisende hebelartige Betätigungsbereiche erstrecken, und über radial innere Bereiche mittels einer ersten und einer zweiten Betätigungseinrichtung (250, 270) betätigbar sind, wobei das zweite Betätigungselement (217) mit einem radial äußerem Bereich die zweite Anpressplatte (210) beaufschlagt und sich mit radial weiter innen liegenden Bereichen über ein ringförmiges Zwischenelement (219) an einem tellerfeder- oder membranartigen Funktionselement (221) verschwenkbar abstützt, und das Funktionselement (221) einen Bestandteil der den Verschleiß der Reibbeläge der Kupplungsscheiben kompensierenden Nachstelleinrichtung (227) bildet, die eine im Wesentlichen gleich bleibende Kraftbeaufschlagung der Anpressplatten durch die Betätigungselemente (218, 217) bewirkt.
Doppelkupplung (201) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Anpressplatte (208) begrenzt axial verlagerbar mit dem Kupplungsdeckel (211) verbunden ist.
Doppelkupplung (201) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Anpressplatte (210) begrenzt axial verlagerbar mit dem Kupplungsdeckel (211) verbunden ist.
Doppelkupplung (201) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungen (201a, 201b) mittels einer Steuereinrichtung automatisiert betätigbar sind.
Doppelkupplung (201) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Betätigungselement (218, 217) eine Vorspannung zum Einrücken der ersten und zweiten Kupplung (201a, 201b) erzeugen und ein Ausrücken der Kupplungen (201a, 201b) durch eine Betätigung der Betätigungselemente (218, 217) erfolgt.
Doppelkupplung (201) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Betätigungselement (218) mit einem radial äußeren Bereich die erste Anpressplatte (208) beaufschlagt und sich mit einem radial weiter innen liegenden Bereichen über ein ringförmiges Distanzelement (220) am zweiten Betätigungselement (217) verschwenkbar abstützt.
Doppelkupplung (201) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das ringförmige Distanzelement (220) sich am ersten und am zweiten Betätigungselement (218, 217) axial abstützt, wobei der Abstützdurchmesser am ersten Betätigungselement (218) verschieden ist von dem am zweiten Betätigungselement (217).
Doppelkupplung (201) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das ringförmige Distanzelement (220) sich am ersten und am zweiten Betätigungselement (218, 217) axial abstützt, wobei der Abstützdurchmesser am ersten Betätigungselement (218) größer ist, als am zweiten Betätigungselement (217).
Doppelkupplung (201) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Betätigungseinrichtung (250, 270) axial auf der den Kupplungsscheiben (204, 207) abgekehrten Seite der Betätigungselemente (218, 217) angeordnet sind.
Doppelkupplung (201) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionselement (221) mit einem radial äußeren Bereich eine als Widerlager ausgebildete Auflage für das zweite Betätigungselement (217) beaufschlagt und über einen radial weiter innen liegenden Bereich verschwenkbar aber axial fest am Kupplungsdeckel (211) abgestützt ist.
Doppelkupplung (201) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der das Widerlager für das zweite Betätigungselement (217) abstützende radiale Bereich des Funktionselementes (221) in Abhängigkeit des Reibbelagverschleißes axial verlagerbar ist.
Doppelkupplung (201) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Doppelkupplung (201) so ausgeführt ist, dass bei Belagverschleiß die vom ersten und/oder zweiten Betätigungselement (218, 217) bei einer Betätigung desselben die auf das Funktionselement ausgeübte Kraft zunimmt und die durch dasselbe erzeugte Abstützkraft (Gegenkraft) übersteigt.
Doppelkupplung (201) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionselement (221) zur Erzeugung der Gegenkraft einen Kraftspeicher bildet, der im Wesentlichen eine konstante Kraft über den vorgesehenen Nachstellbereich besitzt.
Doppelkupplung (201) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Ausgleichseinrichtung (227), wobei die Ausgleichseinrichtung einen Bestandteil besitzt, der mit seiner dem ersten Betätigungselement (218) zugewandten Seite eine Gegenauflage (225) trägt, die axial in Richtung der Druckplatten (203, 209) verlagerbar, in Gegenrichtung jedoch arretierbar ist.
Doppelkupplung (201) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen dem Kupplungsdeckel (211) und dem ersten Betätigungselement (218) befindliche Gegenauflage (225) in Richtung Druckplatte federbelastet ist.
Doppelkupplung (201) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenauflage (225) entsprechend der Verlagerung der federbeaufschlagten, das Widerlager für das zweite Betätigungselement (217) bildenden Funktionselement (221) nachstellt.
Doppelkupplung (201) nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichseinrichtung (227) in axialer Richtung ansteigende Nachstellrampen besitzt.
Doppelkupplung (201) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachstellrampen mit korrespondierenden Gegenauflauframpen zusammenwirken und daß Gegenauflauframpen unmittelbar in radial verlaufende Bereiche des Kupplungsdeckels (211) eingebracht sind.
Doppelkupplung (201) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachstellrampen einen Steigungswinkel besitzen, der zwischen 5 und 20 Grad liegt, vorzugsweise zwischen von 8 bis 12 Grad.
Doppelkupplung (201) nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichseinrichtung (227) bei Drehzahlen oberhalb 1000 min–1 blockiert ist.
Doppelkupplung (201) nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichseinrichtung (227) bei Leerlaufdrehzahl oder Drehzahlen unterhalb der Leerlaufdrehzahl wirksam ist.
Doppelkupplung (201) nach einem der Ansprüche 14 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichseinrichtung (227) bei Drehzahl Null aktiviert ist.
Doppelkupplung (201) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Reibbelägen wenigstens einer der Kupplungsscheiben (204, 207) eine Belagfederung vorhanden ist.
Doppelkupplung (201) nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen den Reibbelägen der Kupplungsscheiben vorgesehenen Belagfederungen eine Weg-Kraft-Charakteristik aufweisen, die über den Federweg der Belagfederung an die Weg-Kraft-Charakteristik der von den Betätigungselementen auf die Druckplatten ausgeübten Kraft angenähert ist.
Verfahren zur Betätigung einer Doppelkupplung (201) nach einem der Ansprüche 1 bis 24, die eine den Verschleiß der Reibbeläge beider Kupplungsscheiben (204, 207) gemeinsam kompensierende Nachstelleinrichtung (227) aufweist, wobei die mit den Kupplungsscheiben (204, 207) gebildeten Kupplungen (201a, 201b) mittels einer Steuereinrichtung automatisiert betätigbar sind, wobei der Verschleiß der Reibbeläge der Kupplungsscheiben erfasst und in der Art beeinflusst wird, dass ein im Wesentlichen gleich großer Verschleiß der Reibbeläge erzielt wird, und wobei bei einem durch Belagverschleiß bedingten Anstieg der Betätigungskraft der das Widerlager abstützende Bereich des Funktionselementes in Richtung Druckplatte axial verlagert wird.
Verfahren nach Anspruch 25, wobei der Verschleiß der Reibbeläge der Kupplungsscheiben zumindest repräsentativ ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 26, wobei für jede Kupplungsscheibe der Verschleiß der Reibbeläge ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 27, wobei der Verschleiß der Reibbeläge der Kupplungsscheiben aufgrund der eingebrachten Energie errechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 28, wobei der errechnete Energieeintrag zumindest von der Schlupfdrehzahl der Kupplung abhängt, oder dass der errechnete Energieeintrag zumindest vom Reibmoment der Kupplung abhängt, oder dass der errechnete Energieeintrag von einem Verschleißkoeffizienten abhängt, oder dass der errechnete Energieeintrag von der Kupplungstemperatur abhängt, wobei die Kupplungstemperatur mittels eines Temperaturmodells berechnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 29, wobei der Verschleiß der Reibbeläge der Kupplungsscheiben mittels statistischer Auswertung von Kennlinienparametern bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 30, wobei die Berechnung der Betätigungskraft der Kupplung zumindest von der maximalen Aktorgeschwindigkeit abhängt, oder dass die Berechnung der Betätigungskraft der Kupplung zumindest von der Aktorarbeit abhängt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 31, wobei kurzfristige Einflüsse im Wesentlichen keinen Einfluss auf das Berechnungsergebnis haben.
Verfahren nach Anspruch 32, wobei ein neuer Wert iterativ aus einem aktuellen Wert und einem vorher ermittelten älteren Wert unter Gewichtung der jeweiligen Werte berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 32, wobei zur Berechnung eines neuen Wertes über eine Mehrzahl von ermittelten Werten gemittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 34, wobei die Größen, auf deren Grundlage die Berechnung des Verschleißes der Reibbeläge der Kupplungsscheiben erfolgt, mit Referenzwerten verglichen werden, wobei Ergebnisgrößen gebildet werden, von denen eine Funktion abhängig ist, die den Verschleiß zumindest repräsentiert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 35, wobei eine Nachstellung des Kupplungsaggregates eingeleitet wird, wenn der Mittelwert der einzelnen Verschleißwerte der Reibbeläge der Kupplungsscheiben einen bestimmten Wert erreicht hat.
Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 36, wobei die Reibbeläge einer Kupplung, die weniger verschlissen ist, stärker belastet werden und/oder die Reibbeläge einer Kupplung, die stärker verschlissen ist, entlastet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 37, wobei die Kupplungen mit zunehmender Antriebsmotordrehzahl unterschiedlich schnell geschlossen werden.
Verfahren nach Anspruch 38, wobei die Geschwindigkeit des Schließvorganges abhängig von der Lasthebelstellung (Momentenanforderung) für verschiedene Kupplungen mit unterschiedlichen, dem Verschleiß der Reibbeläge der Kupplungsscheiben entsprechenden Gewichtungsfaktoren beaufschlagt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 37 bis 39, wobei eine Kupplung, deren Reibbelag weniger verschlissen ist, bei der Fahrt zumindest eine gewisse Zeit unter Schlupf ein Antriebsmoment überträgt, während eine andere kein Moment überträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 37 bis 40, wobei eine Kupplung, deren Reibbelag weniger verschlissen ist, bei der Fahrt zumindest eine gewisse Zeit unter Schlupf betrieben wird, während eine andere geschlossen ist und den Hauptanteil des Antriebsmomentes überträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 37 bis 41, wobei eine Kupplung, deren Reibbelag weniger verschlissen ist, bei der Fahrt, insbesondere im Schubbetrieb eines Antriebsmotors, in Eingriff gebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 42, wobei bei Verlagerung des das Widerlager bildenden Bereiches des Funktionselementes die Betätigungskraft zur Betätigung des ersten und/oder zweiten Betätigungselementes abnimmt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 43, wobei der das Widerlager bildende Bereich des Funktionselementes soweit verlagert wird, bis sich ein Kräftegleichgewicht zwischen den Betätigungskräften zur Betätigung des ersten und/oder zweiten Betätigungselementes und der durch das Funktionselement erzeugten Gegenkraft einstellt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 44, wobei die Ausgleichseinrichtung drehzahlabhängig gesperrt wird.