DE102011102329A1 - Doppelkupplung und Verfahren zu deren Steuerung - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine Doppelkupplung und ein Verfahren zu deren Steuerung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit zwei ein Moment einer Brennkraftmaschine auf jeweils eine Getriebeeingangswelle eines Doppelkupplungsgetriebes übertragenden Reibungskupplungen mit einer gemeinsamen, mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine fest verbundenen Gegendruckplatte und zwei gegenüber dieser drehfest und axial mittels jeweils einer sich an einem mit der Gegendruckplatte fest verbundenen Gehäuseteil abstützenden Hebelfeder verlagerbaren Anpressplatten.
- Eine gattungsgemäße Doppelkupplung ist als Kupplungsaggregat mit zwei Reibungskupplungen aus der
WO 2008/058508 A1 - Die beiden Reibungskupplungen sind hierbei als sogenannte zugedrückte beziehungsweise zugezogene Reibungskupplungen (normally open) ausgebildet. Dies bedeutet, dass bei einem Drücken der radial inneren Hebelspitzen der Hebelfedern in Richtung der Brennkraftmaschine die jeweilige Reibungskupplung von dem offenen Zustand in den geschlossenen Zustand überführt wird, indem die Anpressplatten die jeweiligen Reibbeläge in Reibeingriff mit der Gegendruckplatte bringen.
- Dabei ist im Fahrzustand des Kraftfahrzeugs jeweils eine Reibungskupplung geöffnet und die andere Reibungskupplung geschlossen, so dass über den der geschlossenen Reibungskupplung zugeordneten Teilantriebsstrang des Doppelkupplungsgetriebes bei eingelegtem Gang Moment auf die Antriebsräder gebracht und das Kraftfahrzeug angetrieben wird. In dem der offenen Reibungskupplung zugeordneten Teilantriebsstrang kann ein entsprechender nachfolgender Gang vorgewählt werden, so dass ein Gangwechsel in Form einer Überschneidungsschaltung durch einen Wechsel des von der Brennkraftmaschine bereitgestellten Drehmoments auf die andere Reibungskupplung und damit auf den anderen Teilantriebsstrang erfolgt, wobei in einer Übergangsphase beide Reibungskupplungen zur Vermeidung einer Zugkraftunterbrechung Teilmomente übertragen.
- In der offenbarten Reibungskupplung erfolgt eine Überschneidungsschaltung, indem das eine Betätigungssystem einen Betätigungsweg in Richtung Brennkraftmaschine ausführt, wodurch die betroffene Reibungskupplung geschlossen wird, während das andere Betätigungssystem einen Betätigungsweg in Richtung Doppelkupplungsgetriebe fährt, um diese Reibungskupplung zu öffnen. Um derartige Überschneidungsschaltungen überhaupt zu ermöglichen, müssen die dabei auftretenden Axialbewegungen der Hebelfedern kinematisch entflochten werden. Hierzu werden die Hebelfedern axial voneinander beabstandet, wodurch der axiale Bauraumbedarf, der bei Doppelkupplungen bereits sehr hoch ist, zusätzlich vergrößert.
- Aufgabe der Erfindung ist daher, eine Doppelkupplung mit geringerem axialem Bauraumbedarf bei gleichzeitiger Möglichkeit von Überschneidungsschaltungen vorzuschlagen.
- Die Erfindung wird durch eine Doppelkupplung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit zwei ein Moment einer Brennkraftmaschine auf jeweils eine Getriebeeingangswelle eines Doppelkupplungsgetriebes übertragenden Reibungskupplungen mit einer gemeinsamen, mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine fest verbundenen Gegendruckplatte und zwei gegenüber dieser drehfest und axial mittels jeweils einer sich an einem mit der Gegendruckplatte fest verbundenen Gehäuseteil abstützenden Hebelfeder verlagerbaren Anpressplatten gelöst, wobei die Hebelfedern zur Betätigung der Reibungskupplungen bei einem Wechsel eines über die Reibungskupplungen zu übertragenden Moments von einer Reibungskupplung auf die andere radial innen von jeweils einem Betätigungssystem in dieselbe Richtung betätigt werden.
- Erfindungsgemäß werden die beiden Reibungskupplungen so ausgelegt, dass während einer Überschneidungsschaltung keine überkreuzende, axial überschneidende Verlagerung der Hebelfedern auftritt. Dies kann beispielsweise durch Umgestaltung der Beschaltungsformen der Reibungskupplungen erzielt werden. Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel kann beispielsweise eine Doppelkupplung vorsehen, bei der eine erste der Reibungskupplungen als zugezogene und eine zweite der Reibungskupplungen als aufgedrückte Reibungskupplung ausgebildet ist, oder dass eine erste der Reibungskupplungen als zugedrückte und eine zweite der Reibungskupplungen als aufgezogene Reibungskupplung ausgebildet ist. Wird beispielsweise die erste Reibungskupplung bezüglich der Gegendruckplatte der Brennkraftmaschine zugewandt und mittels eines die Gegendruckplatte durch- oder übergreifenden, von der Hebelfeder beaufschlagten Zugankers betätigt, wird bei einer Beaufschlagung der Hebelfedern durch die entsprechenden Betätigungssysteme in Richtung der Brennkraftmaschine die erste Reibungskupplung geschlossen wie zugezogen und die zweite Reibungskupplung aufgedrückt. Während einer Überschneidungsschaltung werden die beiden Hebelfedern im Wesentlichen synchron verlagert und können daher in vergleichsweise engem axialen Abstand aneinander angeordnet werden und damit axialer Bauraum gespart werden.
- Zur Erhöhung des Betätigungswegs insbesondere der aufgedrückten Reibungskupplung kann die Anpressplatte radial innen in Betätigungsrichtung der Hebelfeder angeschrägt sein. Durch eine nach radial innen konisch abgenommene Anpressplatte oder in diese eingebrachte Ausnehmungen für die Hebelelemente der Hebelfeder kann die Hebelfeder um einen vergrößerten Betätigungsweg in Richtung Brennkraftmaschine verlagert werden, so dass die andere Hebelfeder axial näher an diese gebracht werden kann.
- Werden in einer Doppelkupplung wie erfindungsgemäß vorgeschlagen beide Reibungskupplungen geöffnet, erfolgt eine Verlagerung der Hebelfedern in entgegen gesetzte Richtung. Beispielsweise werden die Hebelspitzen einer der Brennkraftmaschine zugewandten, zugezogenen Reibungskupplung in Richtung des Doppelkupplungsgetriebes und die Hebelspitzen der gegenüberliegenden, der Getriebeseite zugewandten, aufgedrückten Reibungskupplung in Richtung Brennkraftmaschine verlagert. Da diese Hebelfeder axial der Brennkraftmaschine näher liegend am Gehäuse der Reibungskupplung abgestützt ist als die andere Hebelfeder, kommt es zu keiner Überschneidung. Die Möglichkeit einer Überschneidung der Hebelfedern wäre allenfalls im geschlossenen Zustand beider Reibungskupplungen gegeben. Da dieser Zustand jedoch in einem Doppelkupplungsgetriebe einen sicherheitskritischen Zustand darstellt, wird dieser Zustand mittels der automatisiert betriebenen Betätigungssysteme nicht eingestellt. Sollte eines oder beide Betätigungssysteme ausfallen, wird eine zufällige Überschneidung vermieden, da sich die Hebelfedern in nicht kraftbeaufschlagtem Zustand, beispielsweise bei bevorzugt nicht selbsthaltenden Betätigungssystemen zwar annähern aber nicht axial überschneiden.
- Weiterhin kann ein Steuergerät zur Steuerung der Doppelkupplung so ausgelegt werden, dass ein Steuerungszustand der beiden Reibungskupplungen, bei der eine Überschneidung der Hebelfedern auftreten kann, mittels einer Steuerprozedur ausgeschlossen wird. Sollte beispielsweise bei einer Fehlfunktion aufgrund von erfassten Informationen, beispielsweise Betätigungswegen, über die beiden Reibungskupplung übertragenen Momenten, Drehzahlen der Getriebeeingangswellen und der Kurbelwelle eine Überschneidung erkannt werden oder nach einer Plausibilitätsbetrachtung wahrscheinlich sein, kann ein entsprechender Notbetrieb eingeleitet werden, beispielsweise ein oder beide Betätigungssysteme stromlos geschaltet werden. Alternativ oder zusätzlich können die beiden Betätigungssysteme abhängig voneinander betrieben werden. Beispielsweise kann bei einer sich schließenden zugedrückten Reibungskupplung eine aufgedrückte Reibungskupplung zur Vermeidung einer Verzwängung des Doppelkupplungsgetriebes und einer drohenden axialen Überschneidung der Hebelfedern entsprechend geöffnet werden. Es versteht sich, dass in einer oder beiden beide Reibungskupplungen eine selbstnachstellende Kompensationseinrichtung von Verschleiß der Reibbeläge wie eine weggesteuerte oder kraftgesteuerte Nachstelleinrichtung vorgesehen sein kann.
- Die Erfindung wird weiterhin durch ein Verfahren zur Steuerung zweier Betätigungssysteme zur Betätigung einer in den Anmeldungsunterlagen als erfindungsgemäß beschriebenen Doppelkupplung gelöst, wobei ein Betätigungsweg eines ersten Betätigungssystems als vorrangig festgelegt und ein Überschneiden dieses Betätigungsweges durch einen Betätigungsweg des zweiten Betätigungssystems ausgeschlossen wird. Dabei kann während eines Schließvorgangs einer der Brennkraftmaschine zugewandten, zugedrückten Reibungskupplung entlang des vorrangig festgelegten Betätigungswegs der Betätigungsweg einer aufgedrückten Reibungskupplung größer oder gleich dem vorrangigen Betätigungsweg gesteuert werden.
- Die Erfindung wird anhand des in den
1 bis4 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Diese zeigen: -
1 einen schematischen Teilschnitt durch eine Doppelkupplung mit den beiden Reibungskupplungen in jeweils geöffnetem Zustand, -
2 einen schematischen Teilschnitt durch die Doppelkupplung der1 mit einer geöffneten und einer geschlossenen Reibungskupplung, -
3 einen schematischen Teilschnitt durch die Doppelkupplung der2 nach einer Überschneidungsschaltung und -
4 einen schematischen Teilschnitt durch die Doppelkupplung der1 bis3 in einem lediglich hypothetischen Zustand mit beiden Reibungskupplungen im geschlossenen Zustand. -
1 zeigt einen schematischen Teilschnitt der um eine Drehachse rotationssymmetrischen Doppelkupplung1 mit den Reibungskupplungen2 ,3 . Die beiden Reibungskupplungen2 ,3 besitzen eine gemeinsame, mit einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine in nicht dargestellter Weise fest verbundene Gegendruckplatte4 und jeweils eine axial gegenüber dieser begrenzt verlagerbaren und drehfest verbundenen Anpressplatte5 ,6 . Jeweils axial zwischen den Anpressplatten5 ,6 und der Gegendruckplatte4 sind nicht dargestellte Reibbeläge jeweils einer Kupplungsscheibe axial verspannbar vorgesehen. Die Kupplungen können als Einscheibenkupplungen mit einer Kupplungsscheibe mit einem Paar Reibflächen oder als Mehrscheibenkupplungen mit einem Lamellenpaket mit mehr als zwei Reibflächen ausgebildet sein. Zur Vergrößerung der Reibfläche der Kupplungen können die Kupplungsscheiben aber auch jeweils weitere Reibflächen(paare) aufweisen. Die Kupplungsscheiben sind jeweils mit einer Getriebeeingangswelle eines Doppelkupplungsgetriebes verbunden. Die Getriebeeingangswellen sind jeweils Bestandteil zweier Teilantriebsstränge des Doppelkupplungsgetriebes. Durch Öffnen und Schließen der den Teilantriebssträngen über die Kupplungsscheiben zugeordneten Reibungskupplungen wird Drehmoment auf die Teilantriebsstränge verteilt und das mit diesem Antriebsstrang ausgestattete Kraftfahrzeug bei in einem Teilantriebsstrang eingelegten Gang über die Antriebsräder angetrieben. - Das Schließen und Öffnen der Reibungskupplungen erfolgt durch axiale Beaufschlagung der Anpressplatten
5 ,6 mittels den jeweils einer Anpressplatte5 ,6 zugeordneten Hebelfedern7 ,8 . Diese stützen sich an dem mit der Gegendruckplatte4 fest verbundenen Gehäusebauteil9 ab und werden radial innen an Hebelspitzen10 ,11 von jeweils einem nicht dargestellten, sich beispielsweise gehäuseseitig oder getriebeseitig axial abstützenden Betätigungssystem entlang eines Betätigungswegs in Richtung der Pfeile12 ,13 und damit in Richtung der Brennkraftmaschine entgegen der Wirkung von Rückstellkräften verlagert, so dass bei einer Verringerung der Betätigungskraft unter die Rückstellkraft die Hebelspitzen wieder in den kraftfreien Zustand zurückkehren. - Hierbei ist die Reibungskupplung
2 als zugedrückte Reibungskupplung ausgebildet, die in dem nicht vom Betätigungssystem beaufschlagten – hier dargestellten – Zustand geöffnet ist. Die Hebelfeder7 beaufschlagt dabei radial außerhalb der ringförmigen Abstützfläche14 den Zuganker16 mittels der der Abstützfläche14 gegenüberliegenden Beaufschlagungsfläche15 . Der Zuganker16 durchgreift die Gegendruckplatte4 an entsprechenden Durchgriffsbereichen und ist mit der Anpressplatte5 fest verbunden. Bei einer Verlagerung der Hebelspitzen10 in Richtung des Pfeils12 zieht der beaufschlagte Zuganker16 die Anpressplatte5 in Richtung der Gegendruckplatte4 – die Reibungskupplung2 wird geschlossen. Der Schließvorgang erfolgt entgegen der Wirkung von – nicht dargestellten – Blattfedern zwischen der Anpressplatte5 und der Gegendruckplatte4 sowie der Belegfederung der Reibbeläge, so dass bei nachlassender Einrückkraft an den Hebelspitzen10 die Anpressplatte5 wieder in die Öffnungsposition der Reibungskupplung2 verlagert wird. - Die Reibungskupplung
3 ist eine aufgedrückte Reibungskupplung, deren Anpressplatte6 von der Hebelfeder8 , die sich hierzu an der Abstützfläche17 des Gehäusebauteils9 axial abstützt, an der Beaufschlagungsfläche18 gegen die Gegendruckplatte4 verspannt, wodurch sich im nicht an den Hebelspitzen11 von dem Betätigungssystem beaufschlagten Zustand ein Reibeingriff zur Übertragung des Nominalmoments über die Reibbeläge ergibt. Die axiale Verspannung der Anpressplatte6 erfolgt gegen die Wirkung der Belegfederung der zwischen Gegendruckplatte4 und Anpressplatte6 eingespannten Reibbeläge und der zwischen der Gegendruckplatte4 und der Anpressplatte6 zur drehfesten Aufnahme dieser angeordneten – nicht dargestellten Blattfedern. Durch Verlagern der Hebelspitzen11 in Richtung des Pfeils13 wird der Reibeingriff gelockert, indem die Anpressplatte6 von der Belegfederung und den Blattfedern unterstützt der sich radial außen entgegen der Richtung des Pfeils12 ausgelenkten Hebelfeder8 folgt und den – hier dargestellten – geöffneten Zustand der Reibungskupplung3 einstellt. - Die Anpressplatte
6 weist an ihrem Innenumfang die konische Anphasung19 auf, so dass der Weg der Hebelspitzen11 in Richtung des Pfeils12 ausgeweitet werden kann und damit die Hebelfeder7 in allen Betätigungszuständen näher an die Hebelfeder8 gebracht werden kann (siehe3 ). - In dem dargestellten Zustand beider geöffneter Reibungskupplungen
2 ,3 sind die Hebelspitzen10 ,11 maximal voneinander beabstandet. -
2 zeigt die Doppelkupplung1 im Zustand der geöffneten Reibungskupplung2 und geschlossenen Reibungskupplung3 . Die Stellung der Hebelfeder7 ist dabei unverändert und nicht vom zugehörigen Betätigungssystem belastet. Die Reibungskupplung3 ist durch Entlastung des zugehörigen Betätigungssystems in den geschlossenen Zustand zurückgekehrt. Hierbei hat die Hebelfeder8 die Anpressplatte6 gegenüber der Gegendruckplatte4 verspannt. Die Hebelspitzen11 haben sich dabei entgegen der Richtung des Pfeils13 verlagert und axial den Hebelspitzen10 der Hebelfeder7 genähert. Durch die bei nicht beaufschlagtem zugehörigem Betätigungssystem geschlossene Reibungskupplung3 kann in ökonomischer und für das Betätigungssystem verschleißarmer Weise Moment auf den zugehörigen Teilantriebsstrang übertragen werden. Auf dem Teilantriebsstrang werden daher bevorzugt Gangradpaarungen von Gängen mit besonders hohen Laufzeiten, beispielsweise ein Gang mit langer Übersetzung angeordnet. -
3 zeigt den Betriebszustand der Doppelkupplung1 gegenüber dem Betriebszustand in2 nach einer Überschneidungsschaltung. Hierbei ist die Reibungskupplung3 wie in1 gezeigt geöffnet und die Reibungskupplung2 geschlossen. Dieser Zustand wird erreicht, indem die Hebelspitzen10 ,11 beider Hebelfedern7 ,8 von den zugehörigen Betätigungssystemen jeweils in Richtung der Pfeile12 ,13 axial verlagert sind. Die Hebelspitzen10 ,11 nähern sich dabei maximal an. Durch die Anphasung19 kann die Hebelfeder8 mit einem höheren Schwenkwinkel in Richtung des Pfeils13 versehen werden, so dass die Hebelfeder7 unter weiterer Einsparung von axialem Bauraum an diese angenähert werden kann. - In dem gezeigten Zustand wird bei Betrieb beider Betätigungssysteme Moment über die Reibungskupplung
2 in den zugeordneten Teilantriebsstrang übertragen. Durch den hohen Energieaufwand des Betriebs beider Betätigungssysteme werden in dem der Reibungskupplung2 zugeordneten Teilantriebsstrang bevorzugt Gänge mit kurzer Betriebszeit wie beispielsweise der Rückwärtsgang und/oder der Anfahrgang angeordnet. -
4 zeigt nur hypothetisch und der Vollständigkeit halber die Doppelkupplung1 in dem nicht einstellbaren Betriebszustand, bei dem beide Reibungskupplungen2 ,3 geschlossen sind und sich daher die Hebelfedern7 ,8 kreuzen wie überschneiden würden. Dieser Betriebszustand spielt im Weiteren keine praktische Rolle, da in diesem Betriebszustand das Doppelkupplungsgetriebe verblockt werden kann. Eine Steuereinheit zur Steuerung der Betätigungssysteme ist daher so ausgelegt, dass ein derartiger Zustand nicht mittels der Betätigungssysteme einstellbar ist. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Doppelkupplung
- 2
- Reibungskupplung
- 3
- Reibungskupplung
- 4
- Gegendruckplatte
- 5
- Anpressplatte
- 6
- Anpressplatte
- 7
- Hebelfeder
- 8
- Hebelfeder
- 9
- Gehäusebauteil
- 10
- Hebelspitze
- 11
- Hebelspitze
- 12
- Pfeil
- 13
- Pfeil
- 14
- Abstützfläche
- 15
- Beaufschlagungsfläche
- 16
- Zuganker
- 17
- Abstützfläche
- 18
- Beaufschlagungsfläche
- 19
- Anphasung
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- WO 2008/058508 A1 [0002]
Claims (9)
- Doppelkupplung (
1 ) in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit zwei ein Moment einer Brennkraftmaschine auf jeweils eine Getriebeeingangswelle eines Doppelkupplungsgetriebes übertragenden Reibungskupplungen (2 ,3 ) mit einer gemeinsamen, mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine fest verbundenen Gegendruckplatte (4 ) und zwei gegenüber dieser drehfest und axial mittels jeweils einer sich an einem mit der Gegendruckplatte (4 ) fest verbundenen Gehäusebauteil (9 ) abstützenden Hebelfeder (7 ,8 ) verlagerbaren Anpressplatten (5 ,6 ), dadurch gekennzeichnet, dass die Hebelfedern (7 ,8 ) zur Betätigung der Reibungskupplungen (2 ,3 ) bei einem Wechsel eines über die Reibungskupplungen (2 ,3 ) zu übertragenden Moments von einer Reibungskupplung auf die andere radial innen von jeweils einem Betätigungssystem in dieselbe Richtung betätigt werden. - Doppelkupplung (
1 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste der Reibungskupplungen (2 ) als zugezogene und eine zweite der Reibungskupplungen (2 ,3 ) als aufgedrückte Reibungskupplung (3 ) ausgebildet ist, oder dass eine erste der Reibungskupplungen (2 ) als zugedrückte und eine zweite der Reibungskupplungen (2 ,3 ) als aufgezogene Reibungskupplung (3 ) ausgebildet ist. - Doppelkupplung (
1 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Reibungskupplung (2 ) bezüglich der Gegendruckplatte (4 ) der Brennkraftmaschine zugewandt und mittels eines die Gegendruckplatte (4 ) durch- oder übergreifenden, von der Hebelfeder (7 ) beaufschlagten Zugankers (16 ) betätigt wird. - Doppelkupplung (
1 ) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Reibungskupplung (3 ) bezüglich der Gegendruckplatte (4 ) dem Doppelkupplungsgetriebe zugewandt ist. - Doppelkupplung (
1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpressplatte (6 ) einer der Reibungskupplungen (3 ) radial innen in Betätigungsrichtung der Hebelfeder (8 ) eine Anphasung (19 ) aufweist. - Doppelkupplung (
1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Überschneidung der Hebelfedern (7 ,8 ) mittels einer Steuerprozedur eines Steuergeräts zur Steuerung der Betätigungssysteme ausgeschlossen wird. - Doppelkupplung (
1 ) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer sich schließenden zugedrückten Reibungskupplung (2 ) eine aufgedrückte Reibungskupplung (3 ) geöffnet wird. - Verfahren zur Steuerung zweier Betätigungssysteme zur Betätigung einer Doppelkupplung (
1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Betätigungsweg eines ersten Betätigungssystems als vorrangig festgelegt und ein Überschneiden dieses Betätigungsweges durch einen Betätigungsweg des zweiten Betätigungssystems ausgeschlossen wird. - Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass während eines Schließvorgangs einer der Brennkraftmaschine zugewandten, zugedrückten Reibungskupplung (
2 ) entlang des vorrangig festgelegten Betätigungswegs der Betätigungsweg einer aufgedrückten Reibungskupplung (3 ) größer oder gleich dem vorrangigen Betätigungsweg gesteuert wird.
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