DE102008031954A1

DE102008031954A1 - Doppelkupplung und Verfahren zum Betreiben dieser

Info

Publication number: DE102008031954A1
Application number: DE102008031954A
Authority: DE
Inventors: Markus Dr. Baehr; Olaf Dr. Werner
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-07-27
Filing date: 2008-07-07
Publication date: 2009-01-29

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Doppelkupplung für ein Doppelkupplungsgetriebe und ein Verfahren zur Steuerung einer Doppelkupplung vorzugsweise mit zwei zugedrückten Reibungskupplungen, wobei die Elastizitäten der Doppelkupplung so aufeinander abgestimmt sind, dass während eine Reibungskupplung geschlossen ist, das Schließen der anderen Reibungskupplung einen Kraftauf- oder Kraftabbau an der einen Reibungskupplung bewirkt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Doppelkupplung mit einem Kupplungsgehäuse und zwei Reibungskupplungen, die mittels eines gemeinsamen Eingangsteils mit einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine drehfest verbunden sind und mittels jeweils eines Ausgangsteils mit jeweils einer Getriebeeingangswelle eines Doppelkupplungsgetriebes reibschlüssig verbindbar sind.
Derartige Doppelkupplungen sind beispielsweise aus der EP 0 185 176 A1 für den Einsatz in automatisierten Doppelkupplungsgetrieben, bei denen sowohl die Betätigung der Kupplungen als auch das Ein- und Auslegen der Gänge automatisiert sein kann, bekannt. In dem zitierten Ausführungsbeispiel ist eine über eine Kurbelwelle mit einer Brennkraftmaschine verbundene sogenannte Flexplate mit einem Kupplungsgehäuse, einem Kupplungsdeckel und mit einer Druckplatte verbunden, die unter Bildung von zwei Reibungskupplungen an jeder Seite an einer dafür vorgesehenen ringförmigen Reibeingriffsfläche in Reibeingriff mit zwei Kupplungsscheiben tritt, wobei die Kupplungsscheiben jeweils von einer axial verlagerbaren und drehfest mit dem Kupplungsgehäuse verbundenen Anpressplatte, die von einem Hebel, der sich radial außen am Kupplungsdeckel abstützt, radial innen beaufschlagt werden. Die Hebel oder Tellerfedern sind so verspannt, dass die beiden Reibungskupplungen im entspannten Zustand ein Lüftspiel aufweisen und entgegen einer Betätigungskraft geschlossen werden, indem die Kupplungsscheiben zwischen Druckplatte und Anpressplatten verspannt werden. Die Kupplungsscheiben sind jeweils drehfest mit einer Getriebeeingangswelle eines Teilgetriebes verbunden, so dass bei geschlossener oder schlupfender Reibungskupplung Drehmoment von der Brennkraftmaschine auf das der jeweiligen Reibungskupplungen zugeordnete Teilgetriebe übertragen wird. Prinzipiell erfolgt eine Schaltung aus derartigen Teilgetrieben aufgebauten Doppelkupplungsgetrieben, indem in beiden Teilgetrieben ein Gang eingelegt ist und in einer Überschneidungsschaltung der beiden Reibungskupplungen vom geschlossenen in einen geöffneten Zustand einer ersten Reibungskupplung gewechselt wird, während die andere Reibungskupplung von einem geöffneten in einen geschlossenen Zustand geschaltet wird.
Derartige Überschneidungsschaltungen erfordern eine hohe Qualität und Reproduzierbarkeit der Reibungsqualität und ein hohes Maß an Steuerqualität, da die Reibbeläge insbesondere während Überschneidungsschaltungen unter hoher Beanspruchung stehen. Insbesondere soll in Extremsituationen eine Überhitzung dieser vermieden werden.
Weiterhin zeigen Doppelkupplungen und deren Bau- und Betätigungselemente infolge eines grundsätzlich nicht idealen Verhaltens von Werkstoffen und Bauelementen Elastizitäten, die sich nachteilig auf das Verhalten der Doppelkupplung auswirken können. Eine entsprechende Auslegung der Bauteile hinsichtlich ihres elastischen Verhaltens ist daher unumgänglich. Dabei hat sich gezeigt, dass der Aufwand der Ausgestaltung von Bauteilen bezüglich einer abnehmenden Elastizität beziehungsweise zunehmenden Steifigkeit nicht linear ist. Vielmehr ist bei hohen Ansprüchen ein kleiner Steifigkeitszuwachs mit überproportionaler Gewichts- beziehungsweise Kostenzunahme für höherwertiges Material verbunden.
Die Aufgabe der Erfindung ist daher, derartige Doppelkupplungssysteme so auszulegen, dass die Momentübertragung auf das Getriebe reproduzierbar und langzeitstabil ist und eine Steuerung der Reibungskupplung insbesondere in schwierigen Fahrsituationen einfacher ist.
Die Aufgabe wird durch eine Doppelkupplung mit einem Kupplungsgehäuse und einer ersten und einer zweiten Reibungskupplung, die mittels eines gemeinsamen Eingangsteils mit einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine drehfest verbunden sind und mittels jeweils eines Ausgangsteils mit jeweils einer Getriebeeingangswelle eines Doppelkupplungsgetriebes reibschlüssig verbindbar sind, wobei ein Reibschluss zwischen dem Eingangsteil und den Ausgangsteilen durch axiales Verpressen von Reibbelägen zwischen einer Druckplatte und einer axial verlagerbaren Gegendruckplatte erfolgt und die axiale Verlagerung mittels jeweils eines sich am Kupplungsgehäuse abstützenden Hebels erfolgt, indem die Hebel jeweils von einem Aktor axial verlagert werden, gelöst, wobei materialspezifische Elastizitäten der Kupplung so ausgelegt werden, dass im Falle der geschlossenen ersten Reibungskupplung deren Anpresskraft durch Schließen der zweiten Reibungskupplung verändert wird. Beispielsweise kann bei einem Unterschreiten eines über diese Reibungskupplung übertragbaren Kupplungsmoments unter einen vorgegebenen Wert die andere Reibungskupplung zumindest zeitweise geschlossen werden. Dabei kann ein Schließvorgang der zweiten nicht geschlossenen Reibungskupplung eingeleitet werden, wenn der vorgegebene Wert des Kupplungsmoments kleiner oder gleich einem Motormoment einer die Doppelkupplung antreibenden Brennkraftmaschine ist. Hierbei wird vor dem Schließen der betreffenden Reibungskupplung ein in einem dieser Reibungskupplung zugeordneten Teilantriebsstrang gegebenenfalls eingelegter Gang ausgelegt.
Vorteilhafterweise sind beide Reibungskupplungen sogenannte zwangsweise geschlossene Reibungskupplungen, die durch eine Bewegung des zugehörigen Hebels aus einer entspannten Position entgegen einer Einrück- oder Betätigungskraft geschlossen werden. Dabei kann der Betätigungsvorgang selbst durch drücken oder ziehen bevorzugt an der radialen Innenseite der Hebel erfolgen, es wird daher auch von zugedrückten oder zugezogenen Reibungskupplungen gesprochen. Je nach Anwendung können die Hebel selbst elastische Fähigkeiten haben und beispielsweise als Tellerfedern ausgebildet sein. Dabei eignet sich eine zugedrückte Reibungskupplung besonders für die an der von der Brennkraftmaschine abgewandten Seite der Druckplatte angeordnete Reibungskupplung. Die an der der Brennkraftmaschine zugewandten Seite der Druckplatte angeordnete Reibungskupplung kann infolge der Bewegungsumkehr des Einrückvorgangs zugezogen sein, beispielsweise indem der Hebel direkt gezogen wird oder vorzugsweise indem der Hebel radial außerhalb angeordnete Zuganker verlagert, die die Anpressplatte gegen die Druckplatte ziehen. Hierbei stützen sich die beiden Hebel in entgegengesetzte Richtung an dem Kupplungsdeckel oder einer hierfür am Kupplungsdeckel vorgesehenen Einrichtung ab, die aus dem Kupplungsdeckel geformt oder an diesem angebracht sein kann.
Die Doppelkupplung ist dabei vorzugsweise nach dem sogenannten Dreiplattenprinzip aufgebaut, bei dem zwei jeweils den Getriebeeingangswellen zugeordnete Kupplungsscheiben einer gemeinsamen, axial feststehenden Druckplatte zugeordnet sind und die von zwei sich gegenüber liegenden axial verlagerbaren Anpressplatten mit dieser gemeinsamen Druckplatte verspannt werden. In diesem Fall wird eine erste Reibungskupplung durch Drücken eines zweiarmigen Hebels in Richtung Brennkraftmaschine geschlossen, indem von einem Aktor radial innen auf die Hebel eine Betätigungskraft aufgewendet und dadurch die Anpressplatte gegen die Druckplatte gedrückt wird, wobei sich der Hebel radial außerhalb am Kupplungsdeckel abstützt. Bei entsprechender Einstellung einer hohen Elastizität zwischen Druckplatte und Kurbelwelle, also bei entsprechender Einstellung der Elastizität des Kupplungsgehäuses wird bei einer bereits geschlossenen Reibungskupplung bei einer Betätigung der anderen Reibungskupplung durch die an den Hebelanlageflächen ansetzende Betätigungskraft ein Drehmoment aufgebracht, das infolge der hohen Elastizität zu einem Ausweichen des Kupplungsgehäuses fuhrt, das die bereits geschlossene Reibungskupplung lockert. So kann an der bereits geschlossenen Reibungskupplung das zu übertragende Moment verändert – in diesem Falle verringert – werden, ohne dass der Aktor der bereits geschlossenen Reibungskupplung in seiner Position verstellt wird.
Umgekehrt stellt sich bei gegenüber der Elastizität des Kupplungsdeckels hoher Steifigkeit des Kupplungsgehäuses ein verändertes Verhalten ein, wenn eine der Reibungskupplungen bereits geschlossen und die andere danach ebenfalls geschlossen wird. In diesem Falle weicht das Kupplungsgehäuse nicht aus, vielmehr wird der Kupplungsdeckel bereits im Rahmen der eingestellten Elastizität bei einem Schließen der zuerst geschlossenen Reibungskupplung axial verlagert. Wird die zweite Reibungskupplung zusätzlich geschlossen, kompensiert der Aktor mittels der angelegten Betätigungskraft wegen der entgegengesetzten Wirkrichtung dieser die elastische Verformung zumindest teilweise, was zu einer zusätzlichen Anpressung an der bereits geschlossenen Reibungskupplung führt. Dadurch kann ohne zusätzliche Bewegung dieses Aktors, vorteilhafterweise wenn der Aktorweg des Aktors bereits ausgeschöpft ist, die Anpressung erhöht und ein höheres Moment übertragen werden. Auf diese Weise kann durch die Auslegung der elastischen Verhältnisse der Doppelkupplung die Auslegung der Aktoren und deren Betätigungskräfte für beide Reibungskupplungen positiv beeinflusst werden. Beispielsweise können in Extremsituationen, bei denen hohe Betätigungswege und/oder hohe Betätigungskräfte von den Aktoren gefordert werden, durch ein zusätzliches Schließen der nicht im Fahrbetrieb aktiven Reibungskupplung abgefangen werden. Es versteht sich, dass hierzu ein gegebenenfalls in diesem Teilgetriebe eingelegter Gang zuvor ausgelegt wird. Insbesondere hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn bei ausgeschöpftem Aktorweg und dennoch zu kleinem über die aktive Reibungskupplung übertragbarem Moment, beispielsweise infolge von Fading der Kupplungsbeläge von dieser Möglichkeit Gebrauch gemacht wird. Dies hat erhebliche Vorteile für die Lebensdauer der Reibungskupplungen, da insgesamt der Schlupf verringert werden kann und die Schädigung bei hoch belasteten Belägen begrenzt werden kann, ohne dass die Fahrt unterbrochen oder unter Notlaufbedingungen fortgesetzt werden muss.
Weiterhin wird ein Verfahren zur Steuerung einer Doppelkupplung mit einem Kupplungsgehäuse und einer ersten und einer zweiten Reibungskupplungen, die mittels eines gemeinsamen Eingangsteils mit einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine drehfest verbunden sind und mittels jeweils eines Ausgangsteils mit jeweils einer Getriebeeingangswelle eines Doppelkupplungsgetriebes reibschlüssig verbindbar sind, wobei ein Reibschluss zwischen dem Eingangsteil und den Ausgangsteilen durch axiales Verpressen von Reibbelägen zwischen einer Druckplatte und einer axial verlagerbaren Gegendruckplatte erfolgt und die axiale Verlagerung mittels jeweils eines sich am Kupplungsgehäuse abstützenden Hebels erfolgt, indem die Hebel jeweils von einem Aktor axial verlagert werden, vorgeschlagen, bei dem zur Erhöhung des übertragbaren Moments der geschlossenen ersten Reibungskupplung die zweite Reibungskupplung geschlossen wird. Insbesondere eignet sich dieses Verfahren für Doppelkupplun gen, bei denen der Kupplungsdeckel beziehungsweise die die beiden Hebel der Reibungskupplungen abstützende Einheit in axiale Richtung elastischer ist als das die Reibungskupplung aufnehmende Lager, beispielsweise die die Doppelkupplung an der Kurbelwelle aufnehmende Rückwand eines Kupplungsgehäuses oder eine Flexplate. Weiterhin kann die axiale Flexibilität durch eine Lagerung der Kupplung auf einer der beiden Getriebeeingangswellen erfolgen, wobei die Lagerung in axiale Richtung die Flexibilität bestimmen kann und die Anbindung an die Kurbelwelle elastisch ausgebildet sein kann, damit sie Axial- und Taumelschwingungen der Brennkraftmaschine dämpfen kann.
Vorteilhafterweise wird bei geschlossener erster Reibungskupplung die zweite Reibungskupplung, die das zusätzliche Moment während des Schließen auf die erste Reibungskupplung aufbringt, erst dann eingelegt, wenn sicher gestellt ist, dass kein Gang in dem Teilgetriebe eingelegt ist, dessen Getriebeeingangswelle der zu schließenden Reibungskupplung zugeordnet ist. Wird festgestellt, dass ein Gang eingelegt ist, beispielsweise ein vorgewählter Gang zur schnelleren Einleitung einer Überschneidungsschaltung, wenn ein Gangwechsel fahrerinitiiert oder aufgrund des Steuerprogramms für das Getriebe erfolgen soll, wird dieser zuvor wieder ausgelegt.
Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn bei geschlossener erster Reibungskupplung die zweite Reibungskupplung in Abhängigkeit von den Reibeigenschaften der ersten Reibungskupplung geschlossen wird. Beispielsweise kann bei bereits voll ausgeschöpftem Zustand des zur Verfügung stehenden Aktorweges die erste Reibungskupplung immer noch schlupfen, wenn in Ausnahmesituationen, beispielsweise Bergfahrt, Anhängerbetrieb, hohem Verschleiß der Reibbeläge und/oder Fading ein übertragenes Moment an der ersten Reibungskupplung bei Momentenabbau, bei drohendem oder eintretendem Schlupf beibehalten oder erhöht werden soll. Eine Feststellung, ob eine derartige Betriebssituation vorliegt, kann aus einer Änderung des Reibverhaltens der Reibpartner Druckplatte/Reibbeläge der Kupplungsscheibe/Anpressplatte, beispielsweise verursacht durch eine Änderung des Reibwertes der Reibbeläge, bei geschlossener erster Reibungskupplung erfolgen, beispielsweise wenn durch einen Vergleich der Getriebeeingangswellendrehzahl und der Kurbelwellendrehzahl ein nicht beabsichtigter Schlupf auftritt. Es versteht sich, dass aus anderen Gründen, beispielsweise zur Dämpfung beziehungsweise Isolation von Drehmomentschwankungen der Brennkraftmaschine, stets ein sogenannter Mikroschlupf eingestellt sein kann, über den hinaus ein zusätzlicher Schlupf die besagte Betriebssituation zu erkennen gibt und daraus ein Schließen der zweiten Reibungskupplung eingeleitet wird.
In vorteilhafterweise Weise kann bei Feststellung der Änderung eines Reibverhaltens ein Eingriff in die Steuerung der Brennkraftmaschine unterbleiben, wenn anstatt dessen die nicht geschlossene Reibungskupplung wie vorgeschlagen geschlossen wird. Dies hat beispielsweise den Vorteil, dass unnötige Regelschwingungen verhindert werden können und die kinetische Energie der Brennkraftmaschine und des Schwungrades, beispielsweise eines Zweimassenschwungrads, erhalten bleibt. Ein Hochtouren der Brennkraftmaschine kann dadurch ohne einen Eingriff in die Steuerung der Brennkraftmaschine vermieden werden. Insgesamt bleibt das von der Brennkraftmaschine zur Verfügung gestellte Moment erhalten und die Reibpartner, insbesondere die Reibbeläge, werden durch Verringerung des bei diesen Betriebsbedingungen auftretenden Schlupfes geschont und die Temperaturen, die durch einen Reibeintrag in die Doppelkupplung eingetragen werden, bleiben auf einem niedrigeren Niveau.
Die Erfindung wird anhand der 1 bis 5 näher erläutert. Dabei zeigen:
1 eine Prinzipskizze einer Doppelkupplung mit den auftretenden axialen Elastizitäten,
2 ein Diagramm zur Darstellung der Abhängigkeit der Reibungskupplungen einer Doppelkupplung in Abhängigkeit vom Betätigungszustand der anderen Reibungskupplung
3 ein Diagramm zum Ablauf einer Steuerung einer Doppelkupplung in einer Situation mit sich ändernden Reibverhältnissen mit Eingriff in die Steuerung der Brennkraftmaschine, 4 ein Diagramm zum Ablauf einer Steuerung einer Doppelkupplung in einer Situation mit sich ändernden Reibverhältnissen ohne Eingriff in die Steuerung der Brennkraftmaschine
und
5 ein Ablaufdiagramm zur Steuerung der Doppelkupplung..
Die 1 zeigt eine Prinzipskizze einer nach dem 3-Platten-Prinzip aufgebauten Doppelkupplung 1 mit einer zentralen Druckplatte 2. Die Druckplatte 2 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel mittels eines axial eingespannten Lagers 3, beispielsweise einem Wälzlager, verdrehbar auf einer der beiden Getriebeeingangswellen gelagert. Die dargestellte Ge triebeeingangswelle 4 ist mittels eines weiteren Lagers 5 gehäusefest gelagert. Radial außen ist die Druckplatte 2 mit einem Kupplungsdeckel 6 verbunden, der jeweils eine Anlagefläche 7, 8 aufweist, an denen sich die Hebel 9, 10 abstützen. Die Hebel 9, 10 können radial innen durch Aktoren 11, 12, die sich gehäusefest abstützen, axial verlagert werden, was zur Folge hat, dass die Anpressplatten 13, 14 in Richtung Druckplatte 2 verlagert werden und damit die nur schematisch angedeuteten Reibbeläge 15, 16 der nicht dargestellten und jeweils mit einer der Getriebeeingangswellen drehfest verbundenen Kupplungsscheiben zwischen sich und der Druckplatte 2 verspannen. Dies führt bei zunehmendem Axialweg der Aktoren zu einer zunehmenden Übertragung von Drehmoment von der mit der Druckplatte 2 verbundenen – nicht dargestellten Kurbelwelle der Brennkraftmaschine – auf die entsprechende Getriebeeingangswelle unter Schlupf der Reibbeläge 15, 16 und der Druckplatte 2 und den Anpressplatten, bis bei einer eingestellten Betätigungskraft beziehungsweise einem vorgegebenen Aktorweg die von den zuvor beschriebenen Elementen gebildeten Reibungskupplungen ins Haften kommen oder mit einem Mikroschlupf betrieben werden, bei dem die Reibungskupplungen zur besseren Dämpfung bei auftretenden Drehmomentspitzen der Brennkraftmaschinen kurzzeitig durchrutschen. Die kontinuierlich zunehmende Drehmomentübertragung in Abhängigkeit von der Betätigungskraft ist unter anderem darauf zurückzuführen, dass die Reibbeläge 15, 16 der beiden Reibungskupplungen 17, 18 in den einzelnen Kupplungsscheiben gegeneinender unter Bildung einer Belagfederung verspannt sind, so dass die Anlage dieser an die Druckplatte 2 und die jeweilige Anpressplatte entgegen einer Federkraft erfolgt, die eine weg- beziehungsweise kraftabhängige Reibwirkung, die einen entsprechenden Momentübertrag zur Folge hat, erzeugt. Es versteht sich, dass diese Vorgänge an den beiden Reibungskupplungen – obwohl hier der Übersichtlichkeit zusammen beschrieben – bis auf nachfolgende Ausnahmen im Wesentlichen unabhängig voneinander ablaufen können, so dass beide Reibungskupplungen unabhängig voneinander betrieben werden können.
In der Doppelkupplung 1 sind symbolisch die vorhandenen Elastizitäten dargestellt. Dabei zeigen die Elastizitäten 19, 20 der Aktoren 11, 12. Sind die Hebel 9, 10 ebenfalls mit elastischen Eigenschaften ausgestattet, können diese in die Elastizitäten 19, 20 einbezogen werden. Die Elastizitäten 19, 20 sind dafür verantwortlich, dass ein vom Aktor, beispielsweise einem elektromechanischen Aktor, vorgegebener Weg an den Anlageflächen 21, 22 nicht vollständig unter Berücksichtigung der Hebelverhältnisse umgesetzt wird. Dies bedeutet, dass der Aktor einen größeren Weg fahren muss, um einen effektiven Weg an den Anlageflächen 21, 22 umzusetzen.
Die Hebel 9, 10 sind als zweiarmige Hebel ausgebildet und stützen sich jeweils an den die Hebelpunkte bildenden Anlageflächen 7, 8 ab. Wegen der elastischen Eigenschaften des Kupplungsdeckels 6, symbolisch dargestellt durch die Elastizität 23, weichen unter Krafteinwirkung der Hebel 9, 10, die selten eine gleichmäßige Krafteinleitung der entgegengesetzt angreifenden Betätigungskräfte in die Anlageflächen 7, 8 einleiten, die Anlageflächen 7, 8 aus, wodurch sich die Hebelverhältnisse und die von den Aktoren aufzubringenden Betätigungskräfte ändern und die Betätigungswege vergrößern.
Die Elastizität 25 der Zuganker 24, die die Anpressplatte 13 verlagern ist vergleichsweise gering. Die Elastizitäten 26, 27 stellen symbolisch die Elastizitäten der drehfesten Anbindung der Anpressplatten 13, 14 an die Druckplatte 2 oder – hier nicht dargestellt – an den Kupplungsdeckel dar. Diese Anbindung erfolgt üblicherweise in Form von Blattfedern 28, 29, die im geöffneten Zustand der jeweiligen Reibungskupplung 17, 18 für eine Beabstandung von Anpressplatte 13, 14 und Druckplatte 2 und den dazwischen angeordneten Reibbelägen 15, 16 sorgen. Im Übergang zum schlupfenden und haftenden Zustand der Reibungskupplung durch Beaufschlagung von Betätigungskräften mittels der Hebel 9, 10 werden die Elastizitäten 26, 27 und die Belagfederungen 30, 31 unter Bildung einer zur Betätigungskraft komplementären Gegenkraft komprimiert. Dieses Kräftegleichgewicht führt außerdem zur Beanspruchung der übrigen Bauteile und der Auslastung der angegebenen Elastizitäten 19, 20, 23, 26.
Die Doppelkupplung 1 und deren Elastizitäten werden in vorteilhafter Weise so ausgelegt, dass über Lebensdauer ein sicheres Betätigen der Reibungskupplungen 17, 18, die zudem über Verschleißnachstellungseinrichtungen der Reibbeläge und Belagfedersetzen und dergleichen verfügen können, gewährleistet ist. Dennoch kann es vorteilhaft sein, für spezielle und selten auftretende Betriebszustände ein Verfahren zur Steuerung der Reibungskupplungen 17, 18 vorzusehen, bei dem mehr Moment übertragen werden kann als im normalen Betrieb vorgesehen ist. Dies kann dadurch erfolgen, dass ein sich negativ auswirkendes elastisches Verhalten der Doppelkupplung 1 kompensiert wird.
So können beispielsweise die Elastizität 23 des Kupplungsdeckels 6 und die Elastizität 25 der Zuganker bei geschlossener Reibungskupplung 17 ausgeglichen werden, wenn zudem – sofern es die Betriebssituation erlaubt – bei ausgelegtem Gang die Reibungskupplung 18 geschlossen wird. Ist lediglich die Reibungskupplung 17 geschlossen, weicht durch die Elastizität 23 des Kupplungsdeckels 6 die Anlagefläche 7 in Pfeilrichtung 32 aus. Kommt es in dieser Situation zu einem mangelnden Übertragungsverhalten der Reibungskupplung 17, weil der Reibbelag 15 Fading oder ein anderes negatives Übertragungsverhalten zeigt, kommt es durch das Schließen der Reibungskupplung 16 zu einer Gegenkraft infolge der Verpressung von Reibbelag 16 mit Druckplatte 2 und Anpressplatte 14 an den Anlageflächen 22 und 14, wodurch eine zumindest teilweise Rückverlagerung der Anlagefläche 7 entgegen der Pfeilrichtung 32 bewirkt wird. Dies hat zur Folge, dass die Betätigungskraft an der Anpressplatte 15 steigt und eventuell auftretendes Fading oder Schlupf minimiert werden kann.
Soll ein schlechtes Übertragungsverhalten an der geschlossenen Reibungskupplung 18 kompensiert werden, wird die beispielsweise wegen der Elastizität 23 des Kupplungsdeckels 6 entgegen der Pfeilrichtung 32 verlagerte Anlagefläche 8 wieder zurückgeführt, wenn die Reibungskupplung 17 geschlossen wird und damit eine dem oben beschriebenen Vorgang entsprechende Gegenkraft an der Anlagefläche 21 aufgebaut wird.
2 zeigt ein Diagramm, in dem das Moment M(1) der ersten Reibungskupplung gegen das Moment M(2) der zweiten Reibungskupplung einer Doppelkupplung aufgetragen ist. Die Zahlenwerte geben dabei das Verhalten eines Ausführungsbeispiels an und können in anderen Ausführungsbeispielen andere Werte annehmen. Bei jeweils vorgegebenen Gitterwerten, die dem übertragbaren Moment einer entsprechenden Wegposition der Aktoren der beiden die Reibungskupplungen zugeordnet werden und die mit dem Symbol „♦" gekennzeichnet sind, wird jeweils ein Wert des über die entsprechende Reibungskupplung übertragbaren Moments M(1) beziehungsweise M(2) bei ausgerücktem und eingerücktem Zustand der anderen Reibungskupplung ermittelt. Die mit dem Symbol „x" gekennzeichneten Werte geben dabei die ermittelten Momente M(2) und die mit dem Symbol „+" gekennzeichneten Werte die ermittelten Momente M(1) wieder. Es wird deutlich, dass der Einfluss der Reibungskupplung auf die Reibungskupplung, die das Moment M(1) überträgt größer ist. Auf die Reibungskupplungen 17, 18 projiziert, trifft beispielsweise das Verhalten des übertragbaren Moments M(1) auf die Reibungskupplung 18 und das Verhalten des übertragbaren Moments M(2) auf die Reibungskupplung 17 zu. Dies bedeutet, dass eine infolge einer Verlagerung des Anlagepunktes 7 durch elastisches Verhalten der Doppelkupplung 1 besonders gut durch Schließen der Reibungskupplung 17 zu kompensieren ist. Es versteht sich, dass weitere, nicht dargestellte Einflüsse auf die Elastizität der Doppelkupplung, beispielsweise die Verzahnungselastizität des nachgeschalteten Getriebes, beispielsweise mit schrägverzahnten Gangradpaaren, Einfluss nehmen können. In diesem Fall kann es sein, dass die Elastizität der beiden Reibungskupplungen zudem vom geschalteten Gang abhängig ist und daher eine vorgeschlagene Kompensation auch gangabhängig erfolgen kann.
Die 3 und 4 zeigen zwei Abläufe eines Verfahrens zur Bewältigung einer unerwünschten Änderung des Übertragungsverhaltens einer Reibungskupplung in einem Doppelkupplungsgetriebe, beispielsweise bei auftretendem Fading der Reibbeläge und/oder unerwünschtem Schlupf beispielsweise infolge eines veränderten Reibwerts. Hierzu sind die 3 und 4 jeweils dreigeteilt. Den drei Diagrammteilen unterliegt eine synchrone Zeit t als Abszisse. Im oberen Drittel wird das Moment M als Ordinate dargestellt, wobei in durchgezogener Linie das Moment der Brennkraftmaschine und in unterbrochener Linie das übertragbare Kupplungsmoment angegeben wird. Die mittlere Darstellung gibt die Drehzahl n der Brennkraftmaschine in durchgezogener und in unterbrochener Linie die der Reibungskupplung wieder. Das untere Drittel zeigt den Kupplungsweg L der ersten (durchgezogene Linie) und der zweiten (unterbrochene Linie) Reibungskupplung.
3 zeigt einen Einkuppelvorgang der ersten Reibungskupplung mit ansteigendem Moment bei noch ungleicher Drehzahl, der Kupplungsweg der ersten Reibungskupplung zeigt eine schließende erste Reibungskupplung an. Zum Zeitpunkt t(1) ist die erste Reibungskupplung vollständig geschlossen, das Moment der Brennkraftmaschine ist jedoch höher als das über die Reibungskupplung übertragbare Moment. Dies führt zu einem Hochtouren der Brennkraftmaschine, die zum Zeitpunkt t(2) durch das Steuergerät der Brennkraftmaschine auf ein kleineres Moment herunter geregelt wird. Die zweite Reibungskupplung wird bei diesem Steuervorgang nicht beteiligt.
4 zeigt ein Steuerverfahren mit Kompensation durch die zweite Kupplung und ohne Eingriff des Steuergeräts der Brennkraftmaschine. In ähnlicher Weise zum Vorgang in 3 wird die erste Reibungskupplung geschlossen. Bereits zu einem Zeitpunkt t(3), bei dem erkannt wird, das das Moment der Brennkraftmaschine das übertragbare Moment der ersten Reibungskupplung überschreitet wird die zweite Reibungskupplung geschlossen. Ein ggf. bereits vorgewählter Gang wird zuvor ausgelegt. Bei beginnender Verpressung der Reibbeläge durch Anpress- und Druckplatte beginnt sich die Anlagefläche zu verformen, so dass zu einem frühen Zeitpunkt eine höhere Anpresskraft auf die erste Reibungskupplung wirkt und damit das übertragbare Moment über die erste Reibungskupplung erhöht wird, so dass sich die Drehzahl der Brennkraftmaschine nur unwesentlich und für Fahrer und Insassen meist nur unmerklich erhöht. Das Übertragungsverhalten der ersten Reibungskupplung lässt sich dadurch in den meisten Fällen soweit verbessern, dass das übertragbare Moment größer als das Moment der Brennkraftmaschine wird, so dass sich die Drehzahlen von Brennkraftmaschine und Kupplung zum Zeitpunkt t(4) wieder annähern.
5 zeigt ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer Routine 33 zur Steuerung einer Doppelkupplung zur Nutzung des Überansprechverhaltens der beiden Reibungskupplungen. In Block 34 wird die Routine 33 gestartet. In der nachfolgenden Verzweigung 35 wird überprüft, ob anwendbare Voraussetzungen für die Anwendung der Routine 1 vorliegen. Dies sind insbesondere Fahrsituationen, in denen keine Schaltung durchgeführt oder unmittelbar vorgesehen ist und an der geschlossenen Reibungskupplung kein oder nur ein erwünschter Mikroschlupf vorliegt. Ist die Routine 1 nicht anwendbar wird sie in Block 36 beendet und mit dem vorgesehenen Steuerablauf zur Steuerung der Doppelkupplung und des Getriebes bei einer vorgesehen Schaltung fortgefahren. Befindet sich das Fahrzeug in einer normalen Fahrsituation bei eingelegtem Gang, geschlossener Reibungskupplung und ohne unmittelbare Schaltabsicht, wird in Verzweigung 37 die Momentensituation überprüft. Ist das über die Reibungskupplung übertragbare Kupplungsmoment M(K) kleiner oder gleich des von der Brennkraftmaschine zur Verfügung stehende Moment M(M), wird in Block 38 das Auslegen eines gegebenenfalls auf dem inaktiven Teilantriebstrang, dem die geöffnete Reibungskupplung zugeordnet ist, angeordneten Gangs angestoßen, damit diese Reibungskupplung gefahrlos geschlossen werden kann. Ist das übertragbare Kupplungsmoment M(K) größer als das von der Brennkraftmaschine zur Verfügung gestellte Moment M(M) wird die Routine 1 in Block 36 beendet. In Block 40 wird nach dem Auslegen des Gangs die dem inaktiven Teilantriebsstrang zugeordnete Reibungskupplung K2 geregelt geschlossen. In der Verzweigung 40 wird überprüft, ob das übertragbare Kupplungsmoment M(K) zumindest gleich dem Moment M(M) der Brennkraftmaschine ist. Ist dies nicht der Fall, wird eine weitere Schleife über Block 39 gefahren. Ist das nötige übertragbare Kupplungsmoment erreicht, wird die K2 in dieser Position entsprechend Block 41 gehalten. Die Routine 1 wird nach einem Interrupt in Block 42 in Block 43 beendet. Ein Interrupt kann beispielsweise bei einem Schaltwunsch eingeleitet werden.

1: Doppelkupplung
2: Druckplatte
3: Lager
4: Getriebeeingangswelle
5: Lager
6: Kupplungsdeckel
7: Anlagefläche
8: Anlagefläche
9: Hebel
10: Hebel
11: Aktor
12: Aktor
13: Anpressplatte
14: Anpressplatte
15: Reibbelag
16: Reibbelag
17: Reibungskupplung
18: Reibungskupplung
19: Elastizität
20: Elastizität
21: Anlagefläche
22: Anlagefläche
23: Elastizität
24: Zuganker
25: Elastizität
26: Elastizität
27: Elastizität
28: Blattfeder
29: Blattfeder
30: Belagfederung
31: Belagfederung
32: Pfeilrichtung
33: Routine
34: Block
35: Verzweigung
36: Block
37: Verzweigung
38: Block
39: Block
40: Verzweigung
41: Block
42: Block
43: Block
L: Kupplungsweg
M: Moment
M(1): Moment
M(2): Moment
n: Drehzahl
t: Zeit
t(1): Zeitpunkt
t(2): Zeitpunkt
t(3): Zeitpunkt
t(4): Zeitpunkt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 0185176 A1 [0002]

Claims

Doppelkupplung (1) mit einem Kupplungsgehäuse und einer ersten und einer zweiten Reibungskupplung (17, 18), die mittels eines gemeinsamen Eingangsteils mit einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine drehfest verbunden sind und mittels jeweils eines Ausgangsteils mit jeweils einer Getriebeeingangswelle (4) eines Doppelkupplungsgetriebes reibschlüssig verbindbar sind, wobei ein Reibschluss zwischen dem Eingangsteil und den Ausgangsteilen durch axiales Verpressen von Reibbelägen (15, 16) zwischen einer Druckplatte (2) und einer axial verlagerbaren Anpressplatte (13, 14) erfolgt und die axiale Verlagerung mittels jeweils eines sich am Kupplungsgehäuses abstützenden Hebels (9, 10) erfolgt, indem die Hebel (9, 10) jeweils von einem Aktor (11, 12) axial verlagert werden, dadurch gekennzeichnet, dass materialspezifische Elastizitäten der Doppelkupplung (1) so ausgelegt werden, dass im Falle einer geschlossenen ersten Reibungskupplung (17, 18) deren Anpresskraft durch Schließen der anderen Reibungskupplung (17, 18) verändert wird.
Doppelkupplung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beide Reibungskupplungen (17, 18) durch eine Bewegung des zugehörigen Hebels (9, 19) aus einer entspannten Position entgegen einer Einrückkraft geschlossen werden.
Doppelkupplung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Erhöhung der Elastizität zwischen Kurbelwelle und Druckplatte (2) gegenüber der Elastizität zwischen einer Anlagefläche (7, 8) des Hebels (9, 10) und einem der Druckplatte (2) zugeordneten Bauteil beim Schließen einer ersten Reibungskupplung (17, 18) die Anpresskraft der anderen, bereits geschlossenen Reibungskupplung (17, 18) verringert wird.
Doppelkupplung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Verringerung der Elastizität zwischen Kurbelwelle und Druckplatte (2) gegenüber der Elastizität zwischen einer Anlagefläche (7, 8) des Hebels (9, 10) und eines der Druckplatte (2) zugeordneten Bauteils beim Schließen einer Reibungskupplung (17, 18) die Anpresskraft der anderen, bereits geschlossenen Reibungskupplung erhöht wird.
Verfahren zur Steuerung einer Doppelkupplung (1) mit einem Kupplungsgehäuse und einer ersten und einer zweiten Reibungskupplung (17, 18), die mittels eines gemeinsamen Eingangsteils mit einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine drehfest verbunden sind und mittels jeweils eines Ausgangsteils mit jeweils einer Getriebeeingangswelle (4) eines Doppelkupplungsgetriebes reibschlüssig verbindbar sind, wobei ein Reibschluss zwischen dem Eingangsteil und den Ausgangsteilen durch axiales Verpressen von Reibbelägen (15, 16) zwischen einer Druckplatte (2) und einer axial verlagerbaren Anpressplatte (13, 14) erfolgt und die axiale Verlagerung mittels jeweils eines sich am Kupplungsgehäuse abstützenden Hebels (9, 10) erfolgt, indem die Hebel (9, 10) jeweils von einem Aktor (11, 12) axial verlagert werden, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung des übertragbaren Moments der geschlossenen Reibungskupplung (17, 18) die andere Reibungskupplung (17, 18) geschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei Unterschreiten eines über die geschlossene Reibungskupplung (17, 18) übertragbaren Kupplungsmoments unter ein Motormoment einer die Doppelkupplung (1) antreibenden Brennkraftmaschine die andere Reibungskupplung (17, 18) geschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Schließen der anderen Reibungskupplung (17, 18) ein zwischen der von dieser Reibungskupplung (17, 18) mit der Kurbelwelle verbindbaren Getriebeeingangswelle (4) und einer Getriebeausgangswelle eingelegter Gang ausgelegt wird.
Verfahren nach einem der Anprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Reibungskupplung (17, 18) in Abhängigkeit von den Reibeigenschaften der anderen Reibungskupplung (17, 18) geschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei Feststellung einer Änderung des Reibverhaltens bei geschlossener Reibungskupplung (17, 18) die andere Reibungskupplung (17, 18) geschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderung des Reibverhaltens eine Änderung des Reibwertes der Reibbeläge (15, 16) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei Feststellung der Änderung eines Reibverhaltens ein Eingriff in die Steuerung der Brennkraftmaschine unterbleibt.