DE102005021417A1

DE102005021417A1 - Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs und Verfahren zur Steuerung einer automatisierten Motorkupplung

Info

Publication number: DE102005021417A1
Application number: DE102005021417A
Authority: DE
Inventors: Rainer Dipl.-Ing. Petzold; Mario Dipl.-Ing. Steinborn
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2005-05-10
Filing date: 2005-05-10
Publication date: 2006-11-16
Also published as: US20080196989A1; EP1880117A1; JP2008540949A; CN101171438A; WO2006119848A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einem als Verbrennungsmotor ausgebildeten Antriebsmotor (2), einem mit einem Achsantrieb (5) in Verbindung stehenden Fahrgetriebe (4) mit veränderlichem Übersetzungsverhältnis und mit einer im Kraftfluss zwischen dem Antriebsmotor (2) und dem Fahrgetriebe (4) angeordneten automatisierten Motorkupplung (3), die als eine aktiv schließbare Reibungskupplung ausgebildet ist und deren übertragbares Drehmoment (Kupplungsmoment) druckmittelgesteuert einstellbar ist. Zur Erzielung einer verbesserten Steuerbarkeit und eines schnelleren Ansprechverhaltens der Motorkupplung (3) ist vorgesehen, dass die Motorkupplung (3) anpressfederlos ausgebildet ist und eine druckmittelbetätigte Anpressvorrichtung (6) aufweist, die derart an eine Druckmittelquelle (7) angeschlossen ist, dass die Motorkupplung (3) im unbetätigten Betriebszustand durch die Beaufschlagung der Anpressvorrichtung (6) mit einem Maximaldruck geschlossen und im betätigten Betriebszustand zur Einstellung eines niedrigeren Kupplungsmomentes oder zum Öffnen der Motorkupplung (3) durch die Beaufschlagung der Anpressvorrichtung (3) mit einem reduzierten Wirkdruck zumindest teilweise geöffnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einem als Verbrennungsmotor ausgebildeten Antriebsmotor, einem mit einem Achsantrieb in Verbindung stehenden Fahrgetriebe mit veränderlichem Übersetzungsverhältnis, und mit einer im Kraftfluss zwischen dem Antriebsmotor und dem Fahrgetriebe angeordneten automatisierten Motorkupplung, die als eine aktiv schließbare Reibungskupplung ausgebildet ist, und deren übertragbares Drehmoment (Kupplungsmoment) druckmittelgesteuert einstellbar ist.
Die Erfindung betrifft des weiteren ein Verfahren zur Steuerung einer automatisierten Motorkupplung, die im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs im Kraftfluss zwischen einem als Verbrennungsmotor ausgebildeten Antriebsmotor und einem mit einem Achsantrieb in Verbindung stehenden Fahrgetriebe mit veränderlichem Übersetzungsverhältnis angeordnet ist, die als eine aktiv schließbare Reibungskupplung ausgebildet ist, und deren übertragbares Drehmoment (Kupplungsmoment) druckmitteigesteuert eingestellt wird.

Motorkupplungen sind als passiv schließbare bzw. als aktiv schließbare Reibungskupplungen bekannt. Eine passiv schließbare Reibungskupplung ist im unbetätigten, d.h. von einer äußeren Stellkraft, die von dem Fahrer aufgebracht oder durch einen Stellantrieb erzeugt werden kann, freien Ruhezustand über eine selbsttätige, zumeist federgestützte Anpressvorrichtung geschlossen, und im betätigten Betriebszustand durch die Beaufschlagung einer mit der Anpressvorrichtung in Wirkverbindung stehenden Ausrückvorrichtung mit einer dosierbaren Stellkraft zumindest teilweise geöffnet. Eine aktiv schließbare Reibungskupplung ist im unbetätigten, d.h. von einer äußeren Stellkraft freien Ruhezustand vollständig geöffnet und im betätigten Betriebszustand durch die Beaufschlagung einer zugeordneten Anpressvorrichtung mit einer dosierbaren Stellkraft zumindest teilweise geschlossen.

Eine mittels eines hydraulischen Stellantriebs automatisiert steuerbare, passiv schließbare Motorkupplung ist beispielsweise in der DE 43 09 901 A1 beschrieben. Die betreffende Motorkupplung ist in an sich bekannter Weise als eine Einscheiben-Trockenkupplung ausgebildet, deren Anpressvorrichtung eine zwischen dem an der Schwungscheibe des Antriebsmotors befestigten Kupplungsdeckel und der getriebeseitigen Druckplatte angeordnete Membranfeder umfasst. Der zugeordnete hydraulische Stellantrieb wird durch einen hydraulischen Nehmerzylinder gebildet, der über eine Hydraulikleitung mit einem hydraulischen Geberzylinder in Verbindung steht. Der Geberzylinder ist Bestandteil eines Stellzylinders einer hydraulischen Steuerung, der über ein Magnet-Proportionalventil oder zwei getaktete Magnet-Schaltventile angesteuert wird.

Die Steuerung des Öffnungsgrades und damit des übertragbaren Drehmomentes der Motorkupplung erfolgt über einen an dem Stellzylinder angeordneten Wegsensor. Es handelt sich somit vorliegend um eine relativ aufwändige Wegsteuerung einer automatisierten Reibungskupplung.

Vorteilhaft ist an dieser Kupplungsbauart, dass die Motorkupplung im Störungsfall, der zumeist mit einem Druckverlust in der hydraulischen Steuerung verbunden ist, geschlossen bleibt oder selbsttätig in den geschlossenen Zustand übergeht. Hierdurch besteht für den Fahrer während einer Fahrt die Möglichkeit, das Fahrzeug zumindest bis zu einem sicheren Abstellplatz oder bis in eine Service-Werkstatt zu fahren.

Nachteilig an dieser Kupplungsbauart ist aber der hohe Bauteilaufwand, speziell für die Anpressvorrichtung und die Ausrückvorrichtung, sowie der hohe steuerungstechnische Aufwand der Kupplungssteuerung, der insbesondere aufgrund der nicht-proportionalen Federtrennlinie der Membranfeder erforderlich ist. Hinzu kommt, dass zur Einstellung eines bestimmten Kupplungsmomentes, ausgehend vom unbetätigten Ruhezustand, von dem Stellantrieb zunächst ein Leerweg überbrückt und nachfolgend die Überanpressung abgebaut werden muss, was zu einer deutlichen Verzögerung und zu einem insgesamt schlechten Ansprechverhalten der Kupplungssteuerung führt.

Dagegen ist beispielsweise aus der DE 102 40 679 B4 eine mittels eines hydraulischen Stellantriebs automatisiert steuerbare, aktiv schließbare Kupplung bekannt, die neben einer Verwendung als Lastschaltkupplung oder Lastschaltbremse in einem Planetenrad-Getriebeautomaten auch als Motorkupplung verwendbar ist. Die Kupplung ist in an sich bekannter Weise als eine im Ölbad laufende Lamellenkupplung (Nasskupplung) ausgebildet, deren Anpressvorrichtung aus einem hydraulischen Stellzylinder gebildet ist, dessen Kolben einseitig mit der ersten Lamelle des Lamellenpaketes in Kontakt bringbar ist und dessen Druckraum zwischen dem Gehäuse und dem Kolben eingeschlossen ist.

Durch eine spezielle Federanordnung wird einerseits erreicht, dass der Kolben im unbetätigten Ruhezustand durch eine federgestützte Rückstellkraft in eine von der ersten Lamelle beabstandete Position gedrückt wird, so dass alle Lamellen unbelastet sind und die Lamellenkupplung vollständig geöffnet ist. Andererseits wird durch die Federanordnung bei einer Betätigung des Kolbens eine mit dem Erreichen der ersten Lamelle, d.h. dem Beginn der Drehmomentübertragung, einsetzende starke Erhöhung der federgestützten Rückstellkraft bewirkt, wodurch eine gute Dosierbarkeit des eingestellten Kupplungsmomentes, insbesondere auch eine einfache und kostengünstig realisierbare druckgesteuerte Einstellung des übertragbaren Drehmomentes der Motorkupplung ermöglicht wird.

Ein gravierender Nachteil dieser Kupplungsbauart ist allerdings, dass die Motorkupplung in einem zumeist mit einem Druckverlust in der hydraulischen Steuerung verbundenen Störungsfall leckagebedingt selbsttätig geöffnet wird. Dadurch besteht für den Fahrer während einer Fahrt keine Möglichkeit, das betreffende Kraftfahrzeug zumindest bis zu einem sicheren Abstellplatz oder bis in eine Service-Werkstatt zu fahren, sondern das Kraftfahrzeug bleibt an einer von dem Fahrer nicht bestimmbaren und ggf. gefährlichen Stelle liegen und muss abgeschleppt werden. Ebenfalls ist bei dieser Bauart von Nachteil, dass zur Einstellung eines bestimmten Kupplungsmomentes, ausgehend vom unbetätigten Ruhezustand, von dem Stellantrieb zunächst ein Leerweg überbrückt werden muss, was zu einer gewissen Verzögerung im Ansprechverhalten der Kupplungssteuerung führt.

Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine automatisierte Motorkupplung eines Antriebsstrangs der eingangs genannten Art vorzuschlagen, die bei einfachem und kostengünstigem Aufbau eine verbesserte Steuerbarkeit und ein schnelleres Ansprechverhalten aufweist. Des Weiteren soll ein Verfahren zur Steuerung einer derartigen Motorkupplung angegeben werden.

Die Lösung der Aufgabe die Motorkupplung betreffend besteht in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 darin, dass die Motorkupplung anpressfederlos ausgebildet ist und eine druckmittelbetätigte Anpressvorrichtung aufweist, die derart an eine Druckmittelquelle angeschlossen ist, dass die Motorkupplung im unbetätigten Betriebszustand durch die Beaufschlagung der Anpressvorrichtung mit einem Maximaldruck geschlossen und im betätigten Betriebszustand zur Einstellung eines niedrigeren Kupplungsmomentes oder zum Öffnen der Motorkupplung durch die Beaufschlagung der Anpressvorrichtung mit einem reduzierten Wirkdruck zumindest teilweise geöffnet ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der gegenständlichen Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 14 angegeben.

Bei der erfindungsgemäßen Motorkupplung, die sowohl als Trockenkupplung als auch als Nasskupplung ausgebildet sein kann, handelt es sich zwar prinzipiell um eine aktiv schließbare Reibungskupplung, deren übertragbares Drehmoment proportional mit dem Wirkdruck in der druckmittelbetätigten Anpressvorrichtung ansteigt. Da die Motorkupplung aber im unbetätigten Betriebszustand, einen ausreichenden Systemdruck der Druckmittelquelle vorausgesetzt, vollständig geschlossen ist, entspricht das Steuerungsprinzip eher einer passiv schließbaren Reibungskupplung.

Die Motorkupplung wird vorliegend nach einer längeren Standzeit mit der Inbetriebnahme des Kraftfahrzeugs durch die Beaufschlagung der Anpressvorrichtung aus der Druckmittelquelle mit einem Maximaldruck zunächst selbsttätig geschlossen. Daraufhin kann bedarfsweise durch eine gesteuerte Absenkung des Wirkdruckes in der Anpressvorrichtung ein niedrigeres Kupplungsmoment eingestellt oder die Motorkupplung durch eine Drucklosschaltung der Anpressvorrichtung vollständig geöffnet werden. Da das Kupplungsmoment dabei proportional zu dem Wirkdruck in der Anpressvorrichtung ist, ergibt sich gegenüber den bekannten Kupplungsbauarten eine verbesserte Steuerbarkeit. Insbesondere ist deshalb auch eine einfach und kostengünstig realisierbare Drucksteuerung der Motorkupplung möglich.

Die Einstell- und Öffnungsvorgänge der Motorkupplung erfolgen jeweils ohne die Überbrückung eines Leerweges, wodurch sich ein schnelleres Ansprechverhalten der Kupplungssteuerung ergibt. Daher können Anfahr- und Rangiervorgänge dynamischer ausgeführt und die Schaltzeiten von Schaltvorgängen bei einem als Schaltgetriebe ausgebildeten Fahrgetriebe verkürzt werden.

Ebenfalls werden durch die Ausbildung der Kupplung gemäß der Erfindung im Vergleich zu einer Motorkupplung mit einer federgestützten Anpressvorrichtung Bauraum und Bauteilkosten eingespart. Aufgrund der verbesserten Steuerbarkeit der Motorkupplung, insbesondere was die Zeitverläufe (Auf- und Abbau) des Wirkdruckes in der Anpressvorrichtung angeht, kann bei einer Ausbildung der Motorkupplung als Trockenkupplung ebenfalls auf die sonst übliche Belaganfederung verzichtet werden.

Die Anpressvorrichtung umfasst bevorzugt einen Stellzylinder, einen axialbeweglich in dem Stellzylinder gelagerten Stellkolben und einen von dem Stellzylinder und dem Stellkolben eingeschlossenen Druckraum, der über eine Anschlussleitung und ein Kupplungs-Steuerventil mit der Druckmittelquelle verbunden ist, wobei der Stellzylinder oder der Stellkolben mit einem Abstützelement der Motorkupplung und das jeweils andere Bauteil (Stellkolben oder Stellzylinder) mit einem Anpresselement der Motorkupplung in Verbindung steht.

Die Abstützung der Anpresskraft der Anpressvorrichtung kann zwar gegenüber dem Motorgehäuse des Antriebsmotors oder gegenüber dem Getriebegehäuse des Fahrgetriebes erfolgen. Da dies aber jeweils eine aufwändige drehbare Lagerung eines Stützbauteiles erfordern würde, erfolgt die Abstützung der Anpresskraft zweckmäßig innerhalb der Motorkupplung, z.B. bei einer Trockenkupplung über einen Kupplungsdeckel, der motorseitig an dem Schwungrad des Antriebsmotors befestigt und getriebeseitig die Anpressvorrichtung trägt, die in Richtung zu dem Antriebsmotor wirksam mit einer Druckplatte als Anpresselement in Verbindung steht.

Bei einer derart als Trockenkupplung ausgebildeten Motorkupplung ist der Stellzylinder bevorzugt durch eine ringtopfförmige Ausformung des Kupplungsdeckels gebildet, und der entsprechend ringförmig ausgebildete Stellkol ben steht mit der Druckplatte in Verbindung. In dieser Form ist unter Vermeidung einer aufwändigen Einrückvorrichtung eine besonders einfache und platzsparende Anpressvorrichtung realisiert.

Die verwendete Druckmittelquelle kann als eine Druckversorgungseinrichtung mit einem von einer Druckmittelpumpe gespeisten Druckspeicher ausgebildet sein, wobei bevorzugt an eine für andere Zwecke schon vorhandene Druckversorgungseinrichtung gedacht ist. Demnach kann die Anpressvorrichtung pneumatisch wirksam ausgebildet und an eine vorhandene Druckluft-Versorgungseinrichtung des Kraftfahrzeugs angeschlossen sein. Ebenso kann die Anpressvorrichtung hydraulisch wirksam ausgebildet und an eine vorhandene Hydraulik-Druckversorgungseinrichtung des Kraftfahrzeugs bzw. des Getriebes, z.B. zur Versorgung einer hydraulischen Schalt- oder Übersetzungssteuerung des Fahrgetriebes, angeschlossen sein.

Das zugeordnete Kupplungs-Steuerventil ist zweckmäßig derart ausgebildet, dass im unbetätigten Betriebszustand eine Verbindung der Anschlussleitung mit der Druckmittelquelle vollständig geöffnet und eine Verbindung der Anschlussleitung mit einer Drucklosleitung vollständig geschlossen ist, und dass im betätigten Betriebszustand die Verbindung der Anschlussleitung mit der Druckmittelquelle zumindest teilweise geschlossen und die Verbindung der Anschlussleitung mit der Drucklosleitung zumindest teilweise geöffnet ist. Ein entsprechendes Kupplungs-Steuerventil ist beispielsweise als ein Druckregelungsventil in Form eines 3/2-Wege-Magnetventils mit einem Anschluss einer Verbindungsleitung zu der Druckmittelquelle, einem Anschluss der Anschlussleitung zu dem Druckraum der Anpressvorrichtung und einem Anschluss an eine Drucklosleitung ausgebildet.

In einer vorteilhafteren Variante ist das Kupplungs-Steuerventil kein einzelnes 3/2-Wegeventil, sondern es ist gebildet durch zwei einzelne 2/2-Wege ventile. Van denen steht ein erstes 2/2-Wegeventil über eine Verbindungsleitung mit der Druckmittelquelle sowie über eine andere Anschlussleitung mit dem genannten Druckraum in Verbindung. Das zweite 2/2-Wegeventil ist dagegen über eine Anschlussleitung mit dem Druckraum und über einen weiteren Anschluss mit einer Drucklosleitung verbunden. Ein derartiger Aufbau ermöglicht eine gegenüber dem 3/2-Wegeventil bessere Regelbarkeit der Motorkupplung.

Die Ansteuerung dieser beiden 2/2-Wegeventile erfolgt bevorzugt auf der Grundlage von Informationen eines Drucksensors, mit dem der Druck im Druckraum der Motorkupplung erfassbar und zu einer Steuerungseinrichtung weiter leitbar ist. Diese Steuerungseinrichtung steuert durch sinnvolles Betätigen der beiden 2/2-Wegeventile das Übertragungsdrehmoment der Motorkupplung.

Zur Aufrechterhaltung der Kupplungssteuerung bei einem Druckverlust der Druckmittelquelle ist vorteilhaft ein Rückschlagventil mit Sperrwirkung in Richtung zur Druckmittelquelle zwischen dem Kupplungs-Steuerventil und der Druckmittelquelle angeordnet. Für denselben Zweck kann auch ein separater Druckspeicher vorgesehen sein, der zweckmäßig zwischen dem Kupplungs-Steuerventil und der Druckmittelquelle angeordnet ist. Damit kann ein unerwünschtes Öffnen der Motorkupplung vermieden und bei einer Störung die Fahrt zumindest vorübergehend bis zum Erreichen eines sicheren Abstellplatzes oder einer Service-Werkstatt fortgesetzt werden.

Da der Systemdruck der Druckmittelquelle gewissen betriebsbedingten Schwankungen unterworfen oder belastungsabhängig gesteuert sein kann, ist es zur Vereinfachung der Kupplungssteuerung vorteilhaft, wenn zur Begrenzung des Systemdrucks der Kupplungssteuerung ein Druckbegrenzungsventil zwischen dem Kupplungs-Steuerventil (beispielsweise 3/2-Wegeventil oder zwei 2/2-Wegeventile) und der Druckmittelquelle angeordnet ist.

Zur Vermeidung eines unerwunschten Kriechmomentes und zur Ermöglichung lastfreier Schaltvorgänge bei einem als Schaltgetriebe ausgebildeten Fahrgetriebe kann die Motorkupplung und/oder die Anpressvorrichtung zweckmäßig mit einer Rückstellfeder zur vollständigen Öffnung der Motorkupplung bei druckloser Anpressvorrichtung versehen sein.

Die Lösung der Aufgabe das Steuerungsverfahren betreffend ergibt sich in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 15 dadurch, dass bei einer anpressfederlosen Ausbildung der Motorkupplung eine zugeordnete, an eine Druckmittelquelle angeschlossene druckmittelbetätigte Anpressvorrichtung im unbetätigten Betriebszustand durch die Beaufschlagung der Anpressvorrichtung mit einem Maximaldruck geschlossen wird und im betätigten Betriebszustand zur Einstellung eines niedrigeren Kupplungsmomentes oder zum Öffnen der Motorkupplung durch die Beaufschlagung der Anpressvorrichtung mit einem reduzierten Wirkdruck zumindest teilweise geöffnet wird.

Konkret erfolgt dies bei einer Verbindung der Anpressvorrichtung mit der Druckmittelquelle über eine Anschlussleitung und ein Kupplungs-Steuerventil bevorzugt dadurch, dass im unbetätigten Betriebszustand an dem Kupplungs-Steuerventil eine Verbindung der Anschlussleitung mit der Druckmittelquelle vollständig geöffnet sowie eine Verbindung der Anschlussleitung mit einer Drucklosleitung vollständig geschlossen wird, und dass im betätigten Betriebszustand an dem Kupplungs-Steuerventil die Verbindung der Anschlussleitung mit der Druckmittelquelle zumindest teilweise geschlossen und die Verbindung der Anschlussleitung mit der Drucklosleitung zumindest teilweise geöffnet wird. Dabei wird die Einstellung des Kupplungsmomentes der Motorkupplung über die Anpressvorrichtung bevorzugt in Form einer steuerungstechnisch einfach realisierbaren Drucksteuerung durchgeführt.

Bei diesem Verfahren können als Kupplungs-Steuerventil sowohl ein 3/2-Wegeventil als auch zwei einzelne 2/2-Wegeventile in Kombination zur Druckbeaufschlagung des Druckraumes der Motorkupplung genutzt werden. Dabei kommt zudem ein dem Kupplungs-Steuerventil vorgelagertes Druckregelungsventil zum Einsatz, mit dem der Maximaldruck für den Druckraum einstellbar ist.

Schließlich ist in einer Weiterbildung des Verfahrens gemäß der Erfindung vorgesehen, dass der aktuelle Druck im Druckraum mittels eines Drucksensors erfasst und zur Steuerung des Kupplungs-Steuerventils bzw. der beiden 2/2-Wegeventile respektive des Übertragungsdrehmomentes der Motorkupplung genutzt wird.

Zur Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung eines Ausführungsbeispiels beigefügt. In dieser zeigt die einzige Figur einen Antriebsstrang mit einer erfindungsgemäßen Motorkupplung und einer zugeordneten Steuerung in schematischer Form.

Ein Antriebsstrang 1 eines Kraftfahrzeugs umfasst demnach einen als Verbrennungsmotor ausgebildeten Antriebsmotor 2, ein mit einem Achsantrieb 5 in Verbindung stehendes Fahrgetriebe 4 mit veränderlichem, also stufenweise schaltbarem oder kontinuierlich verstellbarem Übersetzungsverhältnis, und eine im Kraftfluss zwischen dem Antriebsmotor 2 und dem Fahrgetriebe 4 angeordnete automatisierte Motorkupplung 3, die vorliegend als eine aktiv schließbare Reibungskupplung ausgebildet ist, und deren übertragbares Drehmoment (Kupplungsmoment) druckmittelgesteuert einstellbar ist.

Die Motorkupplung 3 ist, allgemein ausgedrückt, anpressfederlos ausgebildet und weist eine druckmittelbetätigte Anpressvorrichtung 6 auf, die derart an eine Druckmittelquelle 7 angeschlossen ist, dass die Motorkupplung 3 im unbetätigten Betriebszustand durch die Beaufschlagung der Anpressvorrichtung 6 mit einem Maximaldruck geschlossen und im betätigten Betriebszustand zur Einstellung eines niedrigeren Kupplungsmomentes oder zum Öffnen der Motorkupplung 3 durch die Beaufschlagung der Anpressvorrichtung 6 mit einem reduzierten Wirkdruck zumindest teilweise geöffnet ist.

Vorliegend ist die Motorkupplung 3 beispielhaft als eine Einscheiben-Trockenkupplung 8 ausgebildet. Demnach ist in an sich bekannter Weise eine Mitnehmerscheibe 9, die drehfest und axial verschiebbar auf der Eingangswelle 10 des Fahrgetriebes 4 gelagert ist, zwischen einer mit der Kurbelwelle 11 des Antriebsmotors 2 fest verbundenen Schwungscheibe 12 und einer getriebeseitigen Druckplatte 13 angeordnet.

Die Druckplatte 13 ist drehfest und axial verschiebbar in einem Kupplungsdeckel 14 gelagert, der fest mit der Schwungscheibe 12 verbunden ist. Getriebeseitig weist der Kupplungsdeckel 14 durch eine entsprechende ringtopfförmige Ausformung einen ringförmigen Stellzylinder 15 auf, in dem ein ebenfalls ringförmig ausgebildeter, mit der Druckplatte 13 in Verbindung stehender Stellkolben 16 axial verschiebbar gelagert ist.

Der Stellzylinder 15 und der Stellkolben 16 schließen einen ringförmigen Druckraum 17 ein und bilden die Anpressvorrichtung 6 der Motorkupplung 3. Hierbei steht der Druckraum 17 über eine Anschlussleitung 18 und ein Kupplungs-Steuerventil 19 mit der Druckmittelquelle 7 in Verbindung.

Durch den Aufbau eines Wirkdruckes in dem Druckraum 17 wird die als Anpresselement wirksame Druckplatte 13 durch den Stellkolben 16 in Richtung des Antriebsmotors 2 gedrückt und damit die Mitnehmerscheibe 9 zwischen der Schwungscheibe 12 und der Druckplatte 13 eingeklemmt, wodurch ein Drehmoment reibschlüssig von der Kurbelwelle 11 des Antriebsmotors 2 auf die Eingangswelle 10 des Fahrgetriebes 4 übertragen wird. Dabei ist der Kupplungsdeckel 14 über den Stellzylinder 15 als Abstützelement zur Abstützung der mittels der Anpressvorrichtung 6 erzeugten Anpresskraft wirksam.

Im drucklosen Zustand des Druckraums 17 ist die Motorkupplung 3 geöffnet, welches vorliegend zur Überwindung von Reibungswiderständen durch eine zwischen der Schwungscheibe 12 und der Druckplatte 13 angeordnete Rückstellfeder 20 sichergestellt wird.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Anpressvorrichtung 6 pneumatisch wirksam ausgebildet. Demzufolge wird eine Druckluft-Versorgungseinrichtung 21 des Kraftfahrzeugs als Druckmittelquelle 7 verwendet. Diese besteht aus einem von dem Antriebsmotor angetriebenen Kompressor 22, mittels dem Druckluft über ein steuerbares Druckbegrenzungsventil 23 in eine mit einem Druckspeicher 24 versehene Systemdruckleitung 25 förderbar ist. An die Systemdruckleitung 25 sind nicht abgebildete Verbraucher angeschlossen.

Das Kupplungs-Steuerventil 19 ist als ein Druckregelungsventil mit einem Anschluss einer Verbindungsleitung 26 zu der Druckmittelquelle 7, einem Anschluss der Anschlussleitung 18 zu dem Druckraum 17 der Anpressvorrichtung 6 und einem Anschluss zu einer Drucklosleitung 27 ausgebildet.

In dem in der einzigen Figur dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Kupplungs-Steuerventil 19 durch zwei einzelne 2/2-Wegeventile realisiert. Von diesen steht ein erstes 2/2-Wegeventil 34 über die Verbindungsleitung 26 mit der Druckmittelquelle 7 und über eine andere Anschlussleitung 18 mit dem genannten Druckraum 17 in Verbindung. Das zweite 2/2-Wegeventil 35 ist dagegen über die Anschlussleitung 18 mit dem Druckraum 17 und über einen weiteren Anschluss mit der Drucklosleitung 27 verbunden.

Zur Steuerung dieser beiden 2/2-Wegeventile 34, 35 ist bevorzugt ein Drucksensor 33 vorgesehen, mit dem der Druck im Druckraum 17 der Motorkupplung 3, 8 erfassbar und zu einer Steuerungseinrichtung weiter leitbar ist. Diese Steuerungseinrichtung steuert durch sinnvolles Betätigen der beiden 2/2-Wegeventile 34, 35 das Übertragungsdrehmoment der Motorkupplung.

Durch die Einstellung von Zwischenpositionen an dem Kupplungs-Steuerventil 19 bzw. den beiden 2/2-Wegeventilen 34 und 35 ist der Wirkdruck in dem Druckraum 17 der Anpressvorrichtung 6 und damit das übertragbare Drehmoment der Motorkupplung 3 stufenlos einstellbar.

Zur Aufrechterhaltung der Kupplungssteuerung bei einem Druckverlust der Druckmittelquelle 7 sind in der Verbindungsleitung 26 ein Rückschlagventil 30 mit Sperrwirkung in Richtung der Druckmittelquelle 7 und ein separater Druckspeicher 31 angeordnet. Des Weiteren ist die Verbindungsleitung 26 zur Begrenzung des Systemdrucks der Kupplungssteuerung mit einem regelbaren Druckbegrenzungsventil 32, beispielsweise einem Proportionalventil, versehen.

Aufgrund einer relativ niedrigen Belastung der Bauteile, einer weitgehend spielfreien Ausbildung und einer möglichen Drucksteuerung weist die erfindungsgemäße Motorkupplung 3 bei einfachem und kostengünstigem Aufbau eine verbesserte Regelbarkeit und ein schnelleres Ansprechverhalten auf.

1: Antriebsstrang
2: Antriebsmotor
3: Motorkupplung
4: Fahrgetriebe
5: Achsantrieb
6: Anpressvorrichtung
7: Druckmittelquelle
8: Einscheiben-Trockenkupplung
9: Mitnehmerscheibe
10: Eingangswelle
11: Kurbelwelle
12: Schwungscheibe
13: Druckplatte, Anpresselement
14: Kupplungsdeckel, Abstützelement
15: Stellzylinder
16: Stellkolben
17: Druckraum
18: Anschlussleitung
19: Kupplungs-Steuerventil
20: Rückstellfeder
21: Druckluft-Versorgungseinrichtung
22: Kompressor, Druckmittelpumpe
23: Druckbegrenzungsventil
24: Druckspeicher
25: Systemdruckleitung
26: Verbindungsleitung
27: Drucklosleitung
30: Rückschlagventil
31: Druckspeicher
32: Druckbegrenzungsventil
33: Drucksensor
34: 2/2-Wegeventil
35: 2/2-Wegeventil

Claims

Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einem als Verbrennungsmotor ausgebildeten Antriebsmotor (2), einem mit einem Achsantrieb (5) in Verbindung stehenden Fahrgetriebe (4) mit veränderlichem Übersetzungsverhältnis, und einer im Kraftfluss zwischen dem Antriebsmotor (2) und dem Fahrgetriebe (4) angeordneten automatisierten Motorkupplung (3), die als eine aktiv schließbare Reibungskupplung ausgebildet ist, und deren übertragbares Drehmoment (Kupplungsmoment) druckmittelgesteuert einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorkupplung (3) anpressfederlos ausgebildet ist und eine druckmittelbetätigte Anpressvorrichtung (6) aufweist, die derart an eine Druckmittelquelle (7) angeschlossen ist, dass die Motorkupplung (3) im unbetätigten Betriebszustand durch die Beaufschlagung der Anpressvorrichtung (6) mit einem Maximaldruck geschlossen sowie im betätigten Betriebszustand zur Einstellung eines niedrigeren Kupplungsmomentes oder zum Öffnen der Motorkupplung (3) durch die Beaufschlagung der Anpressvorrichtung (3) mit einem reduzierten Wirkdruck zumindest teilweise geöffnet ist.
Antriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpressvorrichtung (6) einen Stellzylinder (15), einen axialbeweglich in dem Stellzylinder (15) gelagerten Stellkolben (16) und einen von dem Stellzylinder (15) und dem Stellkolben (16) eingeschlossenen Druckraum (17) umfasst, der über eine Anschlussleitung (18) und ein Kupplungs-Steuerventil (19) mit der Druckmittelquelle (7) verbunden ist, wobei der Stellzylinder (15) oder der Stellkolben (16) mit einem Abstützelement (14) der Motorkupplung (3) und das jeweils andere Bauteil (Stellkolben 16 oder Stellzylinder 15) mit einem Anpresselement (13) der Motorkupplung (3) in Verbindung steht.
Antriebsstrang nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Ausbildung der Motorkupplung (3) als eine Einscheiben- oder Mehrscheiben-Trockenkupplung mit einem an der Schwungscheibe (12) des Antriebsmotors (2) befestigten Kupplungsdeckel (14) und einer getriebeseitigen Druckplatte (13) der Stellzylinder (15) durch eine ringtopfförmige Ausformung des Kupplungsdeckels (14) gebildet ist, und dass ein entsprechend ringförmig ausgebildeter Stellkolben (16) mit der Druckplatte (13) in Verbindung steht.
Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckmittelquelle (7) als eine Druckversorgungseinrichtung (21) mit einem von einer Druckmittelpumpe (22) gespeisten Druckspeicher (24) ausgebildet ist.
Antriebsstrang nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpressvorrichtung (6) pneumatisch wirksam ausgebildet und an eine Druckluft-Versorgungseinrichtung (21) des Kraftfahrzeugs angeschlossen ist.
Antriebsstrang nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpressvorrichtung (6) hydraulisch wirksam ausgebildet und an eine Hydraulik-Druckversorgungseinrichtung des Kraftfahrzeugs oder des Getriebes angeschlossen ist.
Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Kupplungs-Steuerventil (19) im unbetätigten Betriebszustand (28) eine Verbindung der Anschlussleitung (18) mit der Druckmittelquelle (7) vollständig geöffnet und eine Verbindung der Anschlussleitung (18) mit einer Drucklosleitung (27) vollständig geschlossen ist, und dass im betätigten Betriebszustand die Verbindung der Anschlussleitung (18) mit der Druckmittelquelle (7) zumindest teilweise geschlossen und die Verbindung der Anschlussleitung (18) mit der Drucklosleitung (27) zumindest teilweise geöffnet ist.
Antriebsstrang nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungs-Steuerventil (19) als ein Druckregelungsventil mit einem Anschluss einer Verbindungsleitung (26) zu der Druckmittelquelle (7), einem Anschluss der Anschlussleitung (18) zu dem Druckraum (17) der Anpressvorrichtung (6), und einem Anschluss der Drucklosleitung (27) ausgebildet ist.
Antriebsstrang nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungs-Steuerventil (19) durch ein 3/2-Wegeventil bzw. durch zwei 2/2-Wegeventile (34, 35) gebildet ist, von denen ein erstes 2/2-Wegeventil (34) über die Verbindungsleitung (26) mit der Druckmittelquelle (7) sowie über die Anschlussleitung (18) mit dem Druckraum (17) in Verbindung steht, und bei dem das zweite 2/2-Wegeventil (35) über die Anschlussleitung (18) mit dem Druckraum (17) und über einen weiteren Anschluss mit der Drucklosleitung (27) verbunden ist.
Antriebsstrang nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Drucksensors (33) der Druck im Druckraum (17) erfassbar und zur Steuerung des Kupplungs-Steuerventils (19) bzw. der beiden 2/2-Wegeventile (34, 35) bzw. des Kupplungsübertragungsdrehmomentes nutzbar ist.
Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch ge- kennzeichnet, dass zur Aufrechterhaltung der Kupplungssteuerung bei einem Druckverlust der Druckmittelquelle (7) ein Rückschlagventil (30) mit Sperrwirkung in Richtung der Druckmittelquelle (7) zwischen dem Kupplungs-Steuerventil (19) und der Druckmittelquelle (7) angeordnet ist.
Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zur Aufrechterhaltung der Kupplungssteuerung bei einem Druckverlust der Druckmittelquelle (7) ein separater Druckspeicher (31) zwischen dem Kupplungs-Steuerventil (19) und der Druckmittelquelle (7) angeordnet ist.
Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zur Begrenzung des Systemdrucks der Kupplungssteuerung ein regelbares Druckbegrenzungsventil (32) zwischen dem Kupplungs-Steuerventil (19; 34, 35) und der Druckmittelquelle (7) angeordnet ist.
Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorkupplung (3) und/oder die Anpressvorrichtung (6) mit einer Rückstellfeder (20) zur vollständigen Öffnung der Motorkupplung (3) bei druckloser Anpressvorrichtung (6) versehen ist.
Verfahren zur Steuerung einer automatisierten Motorkupplung, die im Antriebsstrang (1) eines Kraftfahrzeugs im Kraftfluss zwischen einem als Verbrennungsmotor ausgebildeten Antriebsmotor (2) und einem mit einem Achsantrieb (5) in Verbindung stehenden Fahrgetriebe (4) mit veränderlichem Übersetzungsverhältnis angeordnet ist, die als eine aktiv schließbare Reibungskupplung ausgebildet ist, und deren übertragbares Drehmoment (Kupplungsmoment) druckmittelgesteuert eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer anpressfederlosen Ausbildung der Motorkupplung (3) eine zugeordnete, an eine Druckmittelquelle (7) angeschlossene druckmittelbetätigte Anpressvorrichtung (6) im unbetätigten Betriebszustand durch die Beaufschlagung der Anpressvorrichtung (6) mit einem Maximaldruck geschlossen wird, und im betätigten Betriebszustand zur Einstellung eines niedrigeren Kupplungsmomentes oder zum Öffnen der Motorkupplung (3) durch die Beaufschlagung der Anpressvorrichtung (6) mit einem reduzierten Wirkdruck zumindest teilweise geöffnet wird.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Verbindung der Anpressvorrichtung (6) mit der Druckmittelquelle (7) über eine Anschlussleitung (18) und ein Kupplungs-Steuerventil (19} im unbetätigten Betriebszustand (28) an dem Kupplungs-Steuerventil (19) eine Verbindung der Anschlussleitung (18) mit der Druckmittelquelle (7) vollständig geöffnet sowie eine Verbindung der Anschlussleitung (18) mit einer Drucklosleitung (27) vollständig geschlossen wird, und dass im betätigten Betriebszustand an dem Kupplungs-Steuerventil (19) die Verbindung der Anschlussleitung (18) mit der Druckmittelquelle (7) zumindest teilweise geschlossen und die Verbindung der Anschlussleitung (18} mit der Drucklosleitung (27) zumindest teilweise geöffnet wird.
Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung des Kupplungsmomentes der Motorkupplung (3) über die Anpressvorrichtung (6) als eine Drucksteuerung durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck im Druckraum (17) erfasst und zur Steuerung des Kupplungs-Steuerventil (19; 34, 35) bzw. des Übertragungsdrehmomentes der Motorkupplung (3, 8) genutzt wird.