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Stand der Technik
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Bei
mittels Elektromotoren betätigbaren Kupplungen, insbesondere
Doppelkupplungen, werden die Elektromotoren nicht nur zum Schließen,
sondern auch zum Geschlossenhalten der Kupplungen ständig
bestromt. Die Folge ist eine entsprechende Dimensionierung der Elektromotoren.
Bei elektromotorisch gesteuerten Kupplungen muss gewährleistet
sein, dass jede der beiden Kupplungen des Doppelkupplungsgetriebes von
je einem Elektromotor unabhängig voneinander vollständig
geschlossen werden kann. Dazu muss jeder der beiden vorzuhaltenden
Elektromotoren die volle Schließkraft aufbringen, was wiederum
entsprechend leistungsfähige und damit teure Elektromotoren
erforderlich macht. Im Fehlerfall öffnen die beiden Kupplungen, die
jeweils elektromotorisch betrieben werden, so dass das Schleppmoment
der Verbrennungskraftmaschine nicht mehr zur Verfügung
steht und die Motorbremse unwirksam ist. So wird zwar einerseits
ein Blockieren des Getriebes verhindert, jedoch andererseits die
Motorbremse unwirksam.
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EP 1 178 234 B1 bezieht
sich auf eine Doppelkupplungsanordnung. Die Kupplungsanordnung dient der Übertragung
eines Drehmomentes von einer Antriebswelle auf eine Abtriebswelle
mit einem ersten Kupplungselement und einem zweiten Kupplungselement.
Das erste Kupplungselement ist mit der Antriebswelle und das zweite
Kupplungselement mit der Abtriebswelle verbunden. Es ist eine Stelleinheit
vorgesehen, welche einen Sollwert für ein mit der Kupplung
zu übertragendes Drehmoment vorgibt, sowie eine Stelleinrichtung, die
eine Rotationsenergie der Antriebswelle zum Einrücken und/oder
Ausrücken der Kupplungselemente verwendet. Das Einrücken
und/oder Ausrücken der Kupplungselemente erfolgt mittels
eines schräg verzahnten Zahnrades. Die Stelleinrichtung
ist unmittelbar mit der Antriebswelle verbunden und verwendet deren
Rotationsenergie direkt zur Stellung der Kupplungselemente. Dadurch
ist die zur Betätigung der Kupplungsanordnung notwendige
Stellenergie für die Stelleinrichtung direkt aus dem Antriebsstrang
beziehungsweise der Antriebswelle entnehmbar. Für eine
Betätigung der Kupplungsanordnung über die Stelleinrichtung
wird die aus dem Antriebsstrang entnommene Energie nicht erst zum
Antreiben eines Elektromotors, eines Elektromagneten oder eines
Hydraulikzylinders verwendet, sondern die Energie des Antriebsstrangs
wird direkt ohne Umwandlung der Stelleinrichtung zugeführt,
um die Kupplungsanordnung zu betätigen.
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DE 10 2006 055 798.0 bezieht
sich auf eine Doppelkupplung, die der Übertragung eines
Drehmomentes von einer Antriebswelle an mindestens eine Abtriebswelle
dient. Die Doppelkupplung umfasst ein erstes Kupplungselement, welches
mit der Antriebswelle verbunden ist, sowie mindestens ein weiteres,
zweites Kupplungselement, welches mit der mindestens einen Abtriebswelle
verbunden ist. Es ist eine Betätigungseinrichtung vorgesehen,
die konzentrisch zueinander angeordnete Kurvenkörper aufweist,
die gegeneinander verdrehbar sind. Zur Betätigung der Kurvenkörper
ist jeweils ein gesonderter elektrischer Antrieb erforderlich.
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Des
Weiteren sind Doppelkupplungsgetriebe bekannt, die dem Antrieb von
Fahrzeugen dienen, die zweiteilige Getriebe umfassen und jeweils
eine Anfahrkupplung aufweisen. Diese Kupplungen werden mittels hydraulischer
Aktuatorik betätigt.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird
vorgeschlagen, die Betätigung der Doppelkupplung eines
Doppelkupplungsgetriebes dadurch zu vereinfachen, dass nur ein elektrischer
Antrieb für die Betätigung beider Kupplungen der Doppelkupplung
am Doppelkupplungsgetriebe erforderlich ist und damit ein kostengünstiges
System bereitgestellt werden kann. Um alle auftretenden Schaltvorgänge
durchführen zu können, werden neben dem Elektromotor
zur Betätigung der Doppelkupplung Zuschaltkupplungen eingesetzt,
die eine Überschneidungsschaltung und ein Ansteuern beider
Kupplungen der Doppelkupplung ermöglichen.
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Bei
der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung,
in der lediglich ein einziger elektrischer Antrieb zur Betätigung
beider Kupplungen eingesetzt wird, entfällt der bisher
bei elektromotorisch betriebenen Doppelkupplungen erforderliche
zweite elektrische Antrieb. Das Sicherheitskonzept eines Doppelkupplungsgetriebes fordert,
dass die beiden Kupplungen im nicht betätigten Zustand
offen stehen. Dies bedeutet, dass bei der Lösung des Standes
der Technik der Aktor für die Betätigung einer
Kupplung nicht nur zu dessen Schließen bestromt werden
muss, sondern auch während des Zuhaltens der Kupplung zu
bestromen ist. Dies erfolgt mittels eines Haltestromes. Die Höhe
des Haltestroms führt zu einer größeren
und teureren Dimensionierung des elektrischen Antriebes und der
Leistungselektronik. Durch den erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Aktuator ist eine Bestromung des einzigen Elektromotors, der bei
der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung
eingesetzt wird, zum Halten der Kupplung nicht erforderlich. Diese
Zuhaltefunktion der Kupplung übernehmen die Schaltkupplungen
beziehungsweise Bremsen, welche mit niedrigeren Strömen
betrieben werden können.
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Die
erfindungsgemäß vorgeschlagene Aktuatorik zeichnet
sich dadurch aus, dass die beiden Kupplungen eines Doppelkupplungsgetriebes
mit einem elektrischen Antrieb angesteuert werden können. Über
diesen lediglich einen vorzusehenden elektrischen Antrieb wird der
Umkuppelvorgang zwischen den beiden Kupplungen des Doppelkupplungsgetriebes
gesteuert. Zusätzliche Schaltkupplungen beziehungsweise -bremsen
korrigieren den Umkuppelvorgang und ermöglichen ein Halten
der Schaltstellung.
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Durch
eine derart ausgelegte Aktuatorik zur Betätigung einer
Doppelkupplung eines Doppelkupplungsgetriebes lassen sich durch
Einsparen des zweiten elektrischen Antriebes Kosten sparen. Während
bei der Lösung gemäß des Standes der
Technik für das Zuhalten der Kupplung ein Haltestrom aufgebracht
werden muss, der eine größere Dimensionierung
des oder der Motoren und der an diesen erforderlichen Leistungselektronik
zur Folge hat, wird bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Aktuatorik eine Dauerbestromung des einzigen elektrischen Antriebes
nicht notwendig. Die Funktion des Zuhaltens der Kupplung übernehmen
zusätzliche Schaltkupplungen beziehungsweise Bremsen, die
mit geringeren Strömen betrieben werden können. So
liegt der Haltestrom einer Schaltkupplung beziehungsweise -bremse
um ca. eine Zehnerpotenz niedriger als der Haltestrom an einem elektrischen
Antrieb.
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In
einem Doppelkupplungsgetriebe gibt es im normalen Fahrbetrieb, bezogen
auf die beiden Kupplungen des Doppelkupplungsgetriebes, zwei wesentliche
Betriebszustände. Entweder ist einer der Gänge
des ersten Teilgetriebes des Doppelkupplungsgetriebes eingelegt,
dann ist die Kupplung 1 geschlossen und die Kupplung 2 geöffnet.
Oder es ist einer der Gänge des zwei ten Teilgetriebes eingelegt,
dann ist die zugehörige Kupplung 2 geschlossen und die
Kupplung 1 steht offen.
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In
einem am Doppelkupplungsgetriebe zu implementierenden „Notfallbetrieb",
oder auch aus anderen, hier nicht näher zu diskutierenden
Gründen erwünscht, können auch beide
Kupplungen 1, 2 geöffnet sein. In diesem Falle ist das
Fahrzeug, d. h. der Triebstrang von der Verbrennungskraftmaschine
entkoppelt.
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Bei
Gangwechseln kann es erwünscht sein, Überschneidungsschaltungen
durchzuführen. Dies bedeutet, dass zum Beispiel ein Gang
des ersten Teilgetriebes eingelegt ist, die korrespondierende Kupplung
1 geschlossen ist, sowie gleichzeitig ein Gang des zweiten Teilgetriebes
eingelegt ist und die Kupplung 2 zu Beginn der Überschneidungsschaltung
geöffnet steht. Die Kupplung 2 wird aber im Folgenden in
Richtung auf einen Zwischenzustand geschlossen, so dass diese schlupft.
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Während
im Fahrbetrieb ein Zustand „Kupplung 1 und Kupplung 2 geschlossen"
nie auftreten darf, kann dies im Stillstand des Fahrzeugs erwünscht
sein. In diesem Falle könnte eine zusätzliche
Parksperrenfunktionalität durch das Schließen
der beiden Kupplungen des Doppelkupplungsgetriebes beim Abschalten der
Verbrennungskraftmaschine und demzufolge eine Verspannung des Getriebestrangs
gewährleistet werden, was die erwähnte Parksperrenfunktionalität
verwirklicht.
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Der
erfindungsgemäß vorgeschlagene mit einem Antrieb
ausgestattete Kupplungssteller für ein Doppelkupplungsgetriebe
kann mit einer gegenläufige Spindelabschnitte aufweisenden
Spindel versehen sein, wobei den Spindelabschnitten zumindest eine
Zuschaltkupplung zugeordnet ist. Mit dieser Ausführungsform des
erfindungsgemäß vorgeschlagenen, einen Antrieb
aufweisenden Kupplungsstellers kann eine einzige Motordrehrichtung
sämtliche Kupplungszustände des Doppelkupplungsgetriebes
realisieren. Um eine Kupplungsposition jeweils zu halten, ist kein
Haltestrom am bevorzugt als Elektroantrieb ausgebildeten Stellantrieb des
Kupplungsstellers notwendig. Der erforderliche Haltestrom an der
jeweiligen Zuschaltkupplung liegt in der Regel um mehr als eine
Zehnerpotenz kleiner als der erforderliche Haltestrom am elektrischen
Antrieb.
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In
weiteren Ausführungsformen des erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Doppelkupplungsgetriebes kann die Anzahl der Zuschaltkupplungen
von vier Zuschaltkupplungen zum Beispiel auf drei oder zwei Zuschaltkupplungen
reduziert werden. In diesem Falle ist der bevorzugt als Elektroantrieb
ausgebildete Antrieb des Kupplungsstellers so ausgebildet, dass
dieser in beide Drehrichtungen betrieben werden kann.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Anhand
der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.
Es zeigt:
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1 eine
erste Ausführungsform eines erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Kupplungsstellers mit zwei relativ zueinander bewegbaren Käfigteilen
und vier Zuschaltkupplungen,
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2 eine
weitere Ausführungsform des erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Kupplungsstellers, bei dem ebenfalls zwei Käfigteile vorgesehen
sind, in denen jedoch nur drei Zuschaltkupplungen angeordnet sind, und
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3 eine
weitere Ausführungsform des erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Kupplungsstellers mit lediglich zwei Zuschaltkupplungen, die elektromagnetisch
betätigbar sind.
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Ausführungsformen
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1 zeigt
eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Kupplungsstellers mit zwei relativ zueinander bewegbaren Käfigteilen,
in dem jeweils zwei Zuschaltkupplungen aufgenommen sind.
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Wie
der Darstellung gemäß 1 entnehmbar
ist, ist einer Kurbelwelle 14 einer Verbrennungskraftmaschine 10 eine
Schwungscheibe 12 zugeordnet. Die Schwungscheibe 12 überträgt
das von der Verbrennungskraftmaschine 10 erzeugte Drehmoment
an eine Doppelkupplung 16. Die Doppelkupplung 16 umfasst eine
erste Anfahrkupplung K1, vergleiche Bezugszeichen 18, die
mit einer ersten Druckplatte 20 zusammenwirkt, sowie eine
zweite Anfahr kupplung K2, vergleiche Bezugszeichen 22,
die mit einer zweiten Druckplatte 24 zusammenwirkt. Die
erste Druckplatte 20 und die zweite Druckplatte 24 sind
jeweils über eine Hebelübersetzung 26 betätigbar,
welche im Wesentlichen dazu dient, die zur Betätigung der
Druckplatten 20 beziehungsweise 24 aufzubringenden
Aktorkräfte, die vom Fahrer ausgeübt werden, herabzusetzen.
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Die
Hebelübersetzung 26, die sowohl der ersten Druckplatte 20 als
auch der zweiten Druckplatte 24 zugeordnet ist, umfasst
jeweils Hebel, die an einem Schwenklager 28 verschwenkbar
aufgenommen sind. In Bezug auf die jeweiligen Schwenklager 28,
ist an einem Hebelarm 30 eine Feder 34 angelenkt,
welche den Hebelarm 30 und damit die Druckplatten 20, 24 beaufschlagt.
Bei der Feder 34 handelt es sich bevorzugt um eine Druckfeder.
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Die
die erste Druckplatte 20 sowie die zweite Druckplatte 24 jeweils
mit einer Anstellkraft beaufschlagenden Federn 34 stützen
sich jeweils auf Rampenkörpern 36 beziehungsweise 38 ab.
Die Rampenkörper 36, 38 sind an einem
ersten Käfigteil 40 und einem zweiten Käfigteil 42 verschiebbar
aufgenommen, wobei die Käfigteile 40, 42 verstellt
werden. Der erste Rampenkörper 36 des ersten Käfigteiles 40 und
der zweite Rampenkörper 38 des zweiten Käfigteiles 42 sind
hinsichtlich ihrer Anschrägung gegenläufig zueinander
orientiert, vergleiche Positionen 68, 70 in 1.
Bei einer Verschiebung der Käfigteile 40, 42 in
gleiche Richtung wird demzufolge eine der Federn 34 gespannt
und eine der Federn 34 gleichzeitig entlastet, so dass
das Schließen einer der Anfahrkupplungen 18, 22 mit
dem Öffnen der jeweils anderen der Anfahrkupplungen 18, 22 einhergeht.
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Der
Darstellung gemäß
1 ist darüber
hinaus zu entnehmen, dass der erfindungsgemäß vorgeschlagene
Kupplungssteller
60 eine Spindel
52 aufweist.
Bei der in
1 dargestellten ersten Ausführungsform
des Kupplungsstellers
60 bewegt der bevorzugt als Elektroantrieb
ausgebildete Antrieb
80 die Spindel
52 in eine
Drehrichtung. Mit der in
1 dargestellten Ausführungsform
des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Kupplungsstellers
60 können
mit einem Drehsinn alle Kupplungszustände, wie in der nachfolgenden
Tabelle 1 dargelegt, realisiert werden. Tabelle 1
| 18 | 22 | Drehrichtung | 44 | 46 | 48 | 50 | |
| 1 | 0 | R | | | x | x | |
| 0 | 1 | R | x | x | | | |
| 0 | 0 | R | x | | | x | |
| 1 | 0 ⇒ 1/2 | R | | x(takten) | x | | |
| 1 | 1 ⇒ 1/2 | R | | | x | x(takten) | |
| 0 ⇒ 1/2 | 1 | R | | x | x(takten) | | |
| 1 ⇒ 1/2 | 1 | R | x(takten) | x | | | |
| (1 | 1) | R | | x | x | | Parksperre |
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Es
bedeutet:
- „1" ≙ Kupplung geschlossen
- „0" ≙ Kupplung geöffnet
- „R" ≙ Drehrichtung des Antriebs rechts
- „0 ⇒ 1/2" ≙ Übergang von
geöffnet in Zwischenschaltzustand mit Schlupf
- „1 1/2" ≙ Übergang von geschlossen
in Zwischenschaltzustand mit Schlupf
- „x" ≙ Zuschaltkupplung aktiv
- „–" ≙ nicht realisiert
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Wie
der Darstellung gemäß 1 des Weiteren
entnommen werden kann, umfasst die vom bevorzugt als E-Antrieb ausgebildeten
Antrieb 80 angetriebene Spindel 52 in dieser Ausführungsform
einen ersten Spindelabschnitt 54 sowie einen zweiten Spindelabschnitt 58.
Der erste Spindelabschnitt 54 umfasst ein Gewinde 56,
welches als Linksgewinde ausgebildet ist, während das korrespondierende
Gewinde am zweiten Spindelabschnitt 58 zum Beispiel als
Rechtsgewinde ausgeführt ist.
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Durch
die Spindel 52 sind sowohl der erste Käfigteil 40 als
auch der zweite Käfigteil 42 entlang des Verschiebeweges 66,
vergleiche Doppelpfeil in 1, in horizontale
Richtung in der Zeichenebene liegend bewegbar. Am ersten Käfigteil 40 ist
der erste Rampenkörper 36 aufgenommen, über
welchen die Hebelübersetzung 26 der ersten Druckplatte 20 betätigt
wird, während am zweiten Käfigteil 42 der
gegensinnig zum ersten Rampenkörper 36 orien tierte
zweite Rampenkörper 38 aufgenommen ist. Dieser
beaufschlagt die Feder 34, die ihrerseits den Hebelarm 30 der
zweiten Druckplatte 24 betätigt.
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Aus 1 geht
hervor, dass der erste Käfigteil 40 eine erste
Zuschaltkupplung 44 und eine vierte Zuschaltkupplung 50 umfasst,
während in dieser Ausführungsform des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Kupplungsstellers 60 der
zweite Käfigteil 42 eine zweite Zuschaltkupplung 46 und
eine dritte Zuschaltkupplung 48 aufweist. Jede der Zuschaltkupplungen 44, 46, 48, 50 wird über
einen Elektromagneten 64 betätigt. Die Zuschaltkupplungen 44, 46, 48 und 50 beziehungsweise
deren Elektromagneten 64 nehmen um eine Zehnerpotenz geringere
Halteströme im Vergleich zum Antrieb 80 des Kupplungsstellers 60 auf.
Aus der obenstehenden Tabelle 1 geht hervor, wie die jeweiligen
Zuschaltkupplungen 44, 46, 48, 50 geschaltet
sein müssen, um den jeweiligen Schaltwunsch zu erfüllen. Über
die Elektromagneten 64 der Zuschaltkupplungen 44, 46, 48 und 50 werden
Stempel 62 betätigt, die an die Spindelabschnitte 54 beziehungsweise 58 der
Spindel 52 angestellt werden und mit dieser beziehungsweise
diesen im angestellten Zustand (x in der Tabelle 1) eine formschlüssige
Verbindung bilden.
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Aus
der obenstehend wiedergegebenen Tabelle 1 geht hervor, dass bei
der Ausführungsform des Kupplungsstellers 60 mit
vier Zuschaltkupplungen 44, 46, 48, 50 eine
Drehrichtung, nämlich die Drehrichtung des Antriebes 80 nach
rechts ausreichend ist, um sämtliche Schaltzustände
zu erfüllen. Um die jeweiligen Schaltzustände „1"
Geschlossen und „0" Geöffnet der ersten Anfahrkupplung
K1 18 und der zweiten Anfahrkupplung K2 20 zu
realisieren, werden in der Ausführungsform gemäß des
Kupplungsstellers 60 gemäß 1 entsprechend
der Tabelle 1 jeweils zwei Zuschaltkupplungen betätigt.
Um, wie in der Tabelle 1 angedeutet, Zwischenschaltstellungen „0 ⇒ 1/2"
zu realisieren, erfolgt eine getaktete Ansteuerung der jeweiligen
Zuschaltkupplungen, wie obenstehend in Tabelle 1 wiedergegeben.
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Aus
Tabelle 1 lässt sich entnehmen, dass für den Kupplungszustand
des Doppelkupplungsgetriebes gemäß der ersten
Zeile in Tabelle 1 die erste Anfahrkupplung K1, vergleiche Position 18,
geschlossen wird, wenn die dritte Zuschaltkupplung 48 und
die vierte Zuschaltkupplung 50 aktiviert sind und die erste
Zuschaltkupplung 44 und die zweite Zuschaltkupplung 46 offen
stehen. In diesem Falle wird aufgrund der Anstellung der Stempel 62 der
dritten Zuschaltkupplung 48 und der vierten Zuschaltkupplung 50 an
den zweiten Gewindeabschnitt 58 der Spindel 52 das
erste Käfigteil 40 in Schließrichtung 72 der
ersten Anfahrkupplung K1, vergleiche Bezugszeichen 18,
bewegt. Deren Schließen erfolgt durch Bewegung des ersten
Rampenkörpers 36 und einer damit einhergehenden
Belastung der Feder 34, welche den Hebelmechanismus 26 der
ersten Druckplatte 20 betätigt. Der Hebelarm 30 drückt
die erste Druckplatte 20 an die erste Anfahrkupplung K1,
vergleiche Bezugszeichen 18, während aufgrund
der gegensinnigen Orientierung der Schräge 70 des
zweiten Rampenkörpers 38 eine gleichzeitige Bewegung
des zweiten Käfigteiles 42 in Öffnungsrichtung 74 erfolgt. Durch
Entlastung der Feder 34 erfolgt ein Abstellen der zweiten
Druckplatte 24 von der zweiten Anfahrkupplung K2, vergleiche
Bezugszeichen 22.
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Im
umgekehrten Falle, d. h. zum Schließen der zweiten Anfahrkupplung
K2, vergleiche Bezugszeichen 22, und zum damit einhergehenden
gleichzeitigen Öffnen der ersten Anfahrkupplung K1, vergleiche
Bezugszeichen 18, werden die erste Zuschaltkupplung 44 und
die zweite Zuschaltkupplung 46 durch Bestromung ihrer jeweiligen
Elektromagnete 64 aktiviert. Die Stempel 62 der
ersten Zuschaltkupplung 44 und der zweiten Zuschaltkupplung 46 werden
an den ersten Spindelabschnitt 54 angestellt. Aufgrunddessen
ergibt sich eine Bewegung des ersten Käfigteiles 40 in Öffnungsrichtung 78 in
Bezug auf die erste Anfahrkupplung K1, vergleiche Position 18,
sowie des zweiten Käfigteiles 42 in Schließrichtung 76 in
Bezug auf die zweite Anfahrkupplung K2, vergleiche Position 22.
Umgekehrt zum oben skizzierten Fall bewirkt eine vertikal gerichtete
Verfahrbewegung des ersten Rampenkörpers 36, der
am ersten Käfigteil 40 aufgenommen ist, in Öffnungsrichtung 78 eine Entlastung
der Feder 34, die den Hebelarm 30 der Hebelübersetzung 26 beaufschlagt.
Aufgrund der Englastng der Feder 34 fällt die
Anstellkraft, die auf die erste Druckplatte 20 wirkt, so
dass die erste Anfahrkupplung K1, vergleiche Bezugszeichen 18,
geöffnet wird. Damit ist die erste Anfahrkupplung K1, vergleiche
Bezugszeichen 18, geöffnet, während simultan
aufgrund der gegensinnigen Orientierung 68, 70 des
zweiten Rampenkörpers 38 am zweiten Käfigteil 42 die
zweite Anfahrkupplung K2, vergleiche Bezugszeichen 22,
geschlossen wird.
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Aufgrund
der gegensinnig ausgebildeten, als Spindelabschnitte 54,
können die Kupplungszustände gemäß Tabelle
1 mit einer einzigen Drehrichtung des bevorzugt als Elektroantrieb
ausgebildeten Antriebs 80 realisiert werden.
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Beide
Kupplungen 18 beziehungsweise 22 der Doppelkupplung 16 werden
dann geöffnet, wenn die erste Zuschaltkupplung 44 und
die vierte Zuschaltkupplung 50 beziehungsweise deren Elektromagnete 64 angesteuert
werden. Dieser Kupplungszustand kann insbesondere im Notfallbetrieb
erwünscht sein, indem beide Anfahrkupplungen K1, K2, beziehungsweise 18, 22 der
Doppelkupplung 16, offen stehen sollen. In diesem Zustand
ist das Fahrzeug von der Verbrennungskraftmaschine 10 entkoppelt;
dieser Zustand ist vergleichbar einer Neutralstellung eines Handschaltgetriebes.
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In
diesem Falle werden aufgrund der Aktivierung der ersten Zuschaltkupplung 44 und
des Anstellens von deren Stempel 62 an den ersten Spindelabschnitt 54 und
der Aktivierung der vierten Zuschaltkupplung 50 und die
Anstellung von deren Stempel 62 an den zweiten Gewindeabschnitt 58 die
Käfige 40, 42 mit daran aufgenommenen
Rampenkörpern 36, 38 derart bewegt, dass
die Rampenkörper 36, 38 die jeweiligen
Federn 34 gleichzeitig entlasten, so dass beide Druckplatten 20, 24 simultan
von den diesen jeweils zugeordneten Anfahrkupplungen 18 beziehungsweise 22 abgestellt
werden können.
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Die
folgenden vier Zeilen der Tabelle 1 zeigen Überschneidungsschaltungen,
die zum Beispiel bei der Vornahme von Gangwechseln erwünscht
sein können. Dies bedeutet, dass zum Beispiel ein Gang
eines Teilgetriebes I des Doppelkupplungsgetriebes über
die geschlossene erste Anfahrkupplung K1, vergleiche Position 18,
eingelegt ist, diese Kupplung geschlossen ist, jedoch bereits ein
Gang eines Teilgetriebes II des Doppelkupplungsgetriebes eingelegt
ist und die zweite Anfahrkupplung K2, vergleiche Position 22,
zu Beginn der Überschneidungsschaltung noch geöffnet
ist, aber dann im Folgenden auf einen Zwischenzustand geschlossen
wird, so dass die Kupplung schlupft. Diese Schaltstellungen sind
in der Tabelle 1 jeweils durch die Symbolik „0 ⇒ 1/2", „1 ⇒ 1/2"
in Bezug auf die erste Anfahrkupplung K1, vergleiche Position 18,
sowie die zweite Anfahrkupplung K2, vergleiche Position 22,
kenntlich gemacht.
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In
Fahrbetrieb darf der Zustand, dass die erste Anfahrkupplung K1,
Bezugszeichen 18, und die zweite Anfahrkupplung K2, vergleiche
Bezugszeichen 22, geschlossen sind, nie auftreten. Dies
würde bedeuten, dass zwei Gänge des Teilgetriebes
eingelegt sind. Im Stillstand der Verbrennungskraftmaschine 10 kann über die
Funktionalität, beide Anfahrkupplungen K1 und K2 zu schließen,
eine Parksperre realisiert werden, indem der Antriebsstrang des
Fahrzeuges mit der Verbrennungskraftmaschine 10 durch diese
Funktionalität verspannt wird.
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Tabelle
1 sind die erwähnten Schaltzustände der Doppelkupplung 16 mit
jeweils betätigter oder nicht betätigter Zuschaltkupplung 44, 46, 48, 50 oder
getaktet zu betätigenden, d. h. schlupfenden Anfahrkupplungen 18, 22 zu
entnehmen, ebenso wie die Parksperrefunktionalität, wenn
beide Anfahrkupplungen 18, 22 der Doppelkupplung 16 jeweils
geschlossen sind.
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In
der Ausführungsform des Kupplungsstellers 60 gemäß 1 können
diese Kupplungszustände mit einer Drehrichtung des bevorzugt
als Elektroantrieb ausgebildeten Antriebes 80 realisiert
werden.
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2 zeigt
eine Ausführungsform des erfindungsgemäß vorgeschlagenen,
mittels eines Antriebs betätigbaren Kupplungsstellers,
bei dem im Vergleich zur Ausführungsform in 1 die
Anzahl der Zuschaltkupplungen um eine reduziert ist.
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Wie
aus 2 hervorgeht, umfasst der erste Käfigteil 40 im
Vergleich zur Darstellung der Ausführungsform gemäß 1 in
dieser Ausführungsform gemäß 2 nur
noch die vierte Zuschaltkupplung 50. Der zweite Käfigteil 42 hingegen
ist analog zum zweiten Käfigteil 42 gemäß der
Ausführungsform des Kupplungsstellers 60 in 1 aufgebaut
und umfasst die erste Zuschaltkupplung 44 sowie die dritte
Zuschaltkupplung 48. Analog zur Ausführungsform
in 1 befindet sich am ersten Käfigteil 40 der
erste Rampenkörper 36, am zweiten Käfigteil 42 der
zweite Rampenkörper 38. Die Rampenkörper 36 und 38 beaufschlagen über
die Federn 34, je nach deren Kompressionsgrad, die erste
Druckplatte 20 beziehungsweise die zweite Druckplatte 24 der
ersten Anfahrkupplung K1, 18 sowie der zweiten Anfahrkupplung
K2, 22 über die Hebelarme 30.
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Die
Spindel 52, die über den bevorzugt als Elektroantrieb
ausgebildeten Antrieb 80 angetrieben wird, umfasst in dieser
Ausführungsform des Kupplungsstellers 60 ebenfalls
den ersten Spindelabschnitt 54 und den zweiten Spindelabschnitt 58,
die einander gegenläufig orientierte Gewindeabschnitte
umfassen.
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Analog
zur Ausführungsform des Kupplungsstellers 60 in 1 sind
bei der Ausführungsform des Kupplungsstellers 60 gemäß 2 den
Zuschaltkupplungen 44, 48, 50 jeweils
Elektromagnete 64 zugeordnet, über welche die
Stempel 62 betätigt werden. Im Unterschied zur
Ausführungsform gemäß 1 ist
die Spindel 52 durch den bevorzugt als elektrischen Antrieb
ausgebildeten Antrieb 80 in beide Drehrichtungen betätigbar.
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Die
Kupplungszustände, welche mit der Ausführungsform
des Kupplungsstellers 60 gemäß
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2 realisierbar
sind, sind in der nachfolgenden Tabelle 2 wiedergegeben.
Tabelle
2
- „1" ≙ Kupplung geschlossen
- „0" ≙ Kupplung geöffnet
- „R" ≙ Drehrichtung des Antriebs rechts
- „L" ≙ Drehrichtung des Antriebs links
- „0 ⇒ 1/2" ≙ Übergang von
geöffnet in Zwischenschaltzustand mit Schlupf
- „1 ⇒ 1/2" ≙ Übergang von
geschlossen in Zwischenschaltzustand mit Schlupf
- „x" ≙ Zuschaltkupplung aktiv
- „–" ≙ nicht realisiert
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Aus
der in Tabelle 2 wiedergegebenen Verschaltungslogik lassen sich
die Kupplungszustände, wie in Zusammenhang mit Tabelle
1 bereits erörtert, im Einzelnen entnehmen.
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Gemäß der
Verschaltungslogik in Tabelle 2 kann der in der ersten Zeile wiedergegebene
Kupplungszustand, erste Anfahrkupplung K1, vergleiche Bezugszeichen 18,
geschlossen, und zweite Anfahrkupplung K2, Bezugszeichen 22,
geöffnet, dadurch realisiert werden, dass bei Drehrichtung „rechts"
die erste Zuschaltkupplung 44 offen ist und die dritte
Zuschaltkupplung 48 sowie die vierte Zuschaltkupplung 50 jeweils
geschlossen sind. Dadurch ist ein Gang eines ersten Teilgetriebes
I eingelegt, die erste Anfahrkupplung K1, vergleiche Bezugszeichen 18,
geschlossen, und die zweite Anfahrkupplung K2, vergleiche Bezugszeichen 22,
geöffnet.
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Zum
Erreichen des in der zweiten Zeile der Tabelle 2 entsprechenden
Kupplungszustandes wird die erste Anfahrkupplung K1, vergleiche
Bezugszeichen 18, geöffnet, während die
zweite Anfahrkupplung K2, vergleiche Bezugszeichen 22,
geschlossen wird. In diesem Kupplungszustand ist einer der Gänge
des zweiten Teilgetriebes II eingelegt, die zweite Anfahrkupplung
K2, vergleiche Bezugszeichen 22, geschlossen und die erste
Anfahrkupplung K1, vergleiche Bezugszeichen 18, steht offen.
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Der
in Zeile 3 dargestellte Notfallbetrieb (nur bei Rechtsdrehung
der Spindel 52), bei dem die erste Anfahrkupplung K1, vergleiche
Bezugszeichen 18, sowie die zweite Anfahrkupplung K2, vergleiche
Bezugszeichen 20, geöffnet sind, ist in Zeile 3 der
Tabelle 2 dargestellt, die Überschneidungsschaltungen in
den folgenden vier Zeilen, jeweils angedeutet durch „0 ⇒ 1/2"
in Bezug auf die erste Anfahrkupplung K1, vergleiche Bezugszeichen 18,
sowie die zweite Anfahrkupplung K2, vergleiche Bezugszeichen 22.
Hier wird der Antrieb 80 im Wechselberieb Rechtslauf/Linkslauf
angesteuert.
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Auch
die jeweiligen Überschneidungsschaltungen sind dadurch
realisierbar, dass die drei Zuschaltkupplungen 44, 48, 50 getaktet
angesteuert werden und ein Schlupfzustand eingestellt wird, analog
zur Ausführungsvariante des Kupplungsstellers 60 in
der Darstellung gemäß 1.
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Wie
aus der letzten Zeile der Tabelle 2 hervorgeht, kann bei geschlossener
Verbrennungskraftmaschine eine Parksperrefunktionalität
durch das Doppelkupplungsgetriebe 16 dadurch realisiert
werden, dass sowohl die erste Anfahrkupplung K1, vergleiche Bezugszeichen 18,
als auch die zweite Anfahrkupplung K2, vergleiche Bezugszeichen 22,
geschlossen wird und demzufolge das Fahrzeug über die Doppelkupplung 16 gegen
die Verbrennungskraftmaschine 10 verspannt ist.
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3 zeigt
eine weitere Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Kupplungsstellers mit einer nochmals reduzierten Anzahl von Zuschaltkupplungen.
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In
der Ausführungsform gemäß 3 umfasst
die Spindel 52 ein durchgängig ausgebildetes Gewinde 56,
im Gegensatz zu den Ausführungsformen der Spindel 52 in
den 1 und 2, bei denen die Spindel 52 mit
gegenläufigen Gewindeabschnitten versehene Spindelabschnitte 54, 58 aufweist.
Der die Spindel 52 in der Ausführungsform des
erfindungsgemäß vorgeschlagenen Kupplungsstellers 60 antreibende
Antrieb 80 dreht die Spindel in beide Drehrichtungen.
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Wie 3 ferner
zeigt, ist im ersten Käfigteil 40 lediglich noch
eine Zuschaltkupplung, vergleiche Position 44 beziehungsweise 46,
verblieben, die die Stempel 62 bei Bestromung des Elektromagneten 64 jeweils an
die Spindel 52 anstellen. Die Käfigteile 40, 42 umfassen
jeweils die gegensinnig zueinander orientierten Rampenkörper 36, 38,
vergleiche Verlauf der Schrägen 68, 70.
Analog zu den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen
des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Kupplungsstellers 60 beaufschlagen
die Rampenkörper 36, 38 jeweils die Federn 34,
die wiederum den Hebelarm 30 betätigen. Die Hebelübersetzung 26 vermindert
die zur Betätigung der ersten Anfahrkupplung K1, vergleiche
Bezugszeichen 18, und der zweiten Anfahrkupplung K2, vergleiche
Bezugszeichen 22, jeweils erforderlichen Stellkräfte,
die über den Antrieb 80 aufzubringen sind.
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Sind
die erste Zuschaltkupplung
44 und die zweite Zuschaltkupplung
46 geschlossen,
so sind die Stempel
62 an das Gewinde
56 der Spindel
52 angestellt,
und es erfolgt eine gemeinsame Bewegung des ersten Käfigteiles
40 beziehungsweise
42,
je nach Drehsinn des elektrischen Antriebes
80 entweder
in Schließrichtung
72 der ersten Kupplung, d.
h. bei gleichzeitiger Öffnungsrichtung
74 der
zweiten Anfahrkupplung
22 beziehungsweise bei umgekehrter
Dreh richtung Rechtslauf/Linkslauf (siehe Tabelle 3) in Schließrichtung
76 der
zweiten Anfahrkupplung K2, vergleiche Bezugszeichen
22,
und gleichzeitiger Bewegung in Öffnungsrichtung
78 der
ersten Anfahrkupplung K1, vergleiche Bezugszeichen
18.
Der Notfallbetrieb, d. h. beide Kupplungen
18,
22 geöffnet,
kann nur durch Wechselbetrieb des elektrischen Antriebes
80 beziehungsweise
dessen Rechts- und Linkslauf realisiert werden, ebenso wie die in
den nachfolgenden vier Zeilen der Tabelle 3 wiedergegebenen Kupplungszustände „Überschneidungsschaltungen",
die bei Gangwechseln vorliegen.
Tabelle
3
- „1" ≙ Kupplung geschlossen
- „0" ≙ Kupplung geöffnet
- „R" ≙ Drehrichtung des Antriebs rechts
- „L" ≙ Drehrichtung des Antriebs links
- „0 ⇒ 1/2" ≙ Übergang von
geöffnet in Zwischenschaltstellung mit Schlupf
- „1 ⇒ 1/2” ≙ Übergang
von geschlossen in Zwischenschaltstellung mit Schlupf
- „x"≙ Zuschaltkupplung aktiv
- „–" ≙ nicht realisiert
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Analog
zur Darstellung gemäß Tabelle 1 kann bei abgeschalteter
Verbrennungskraftmaschine eine Verspannung der Verbrennungskraftmaschine
dadurch realisiert werden, dass sowohl die erste Anfahrkupplung
K1, vergleiche Bezugszeichen 18, als auch die zweite Anfahrkupplung
K2, vergleiche Bezugszeichen 22, geschlossen ist, wodurch
sich eine Parksperrefunktionalität erreichen lässt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 1178234
B1 [0002]
- - DE 102006055798 [0003]
