DE102011119639B4

DE102011119639B4 - Doppelkupplungs-Ansteuerverfahren und -vorrichtung

Info

Publication number: DE102011119639B4
Application number: DE102011119639.4A
Authority: DE
Inventors: Christian Anzt
Original assignee: Magna PT BV and Co KG
Current assignee: Magna PT BV and Co KG
Priority date: 2011-11-22
Filing date: 2011-11-22
Publication date: 2019-08-14
Anticipated expiration: 2031-11-23
Also published as: DE102011119639A1

Abstract

Aktuatoranordnung (24) zum Betätigen einer ersten und einer zweiten Reibkupplung (16, 18) eines Kraftfahrzeug-Antriebsstranges (10), mit einer Fluidbereitstellungseinrichtung (46), die ein Fluid mit einem einstellbaren Basisdruck (P_L) in einer Basisleitung (60) bereitstellt, und mit einem ersten Fluidaktuator (26) zum Betätigen der ersten Reibkupplung (16) und mit einem zweiten Fluidaktuator (36) zum Betätigen der zweiten Reibkupplung (18), wobei einer der Fluidaktuatoren (26, 36) direkt mit der Basisleitung (60) verbunden ist, wobei der andere Fluidaktuator über ein Druckregelventil (62) mit der Basisleitung (60) verbunden ist,
wobei die Fluidbereitstellungseinrichtung (46") eine Pumpe (74) und einen die Pumpe (74) antreibenden Elektromotor (76) aufweist, wobei der Basisdruck (P_L) durch Einstellen der Drehzahl des Elektromotors (76) eingestellt wird und
wobei wenigstens der Fluidaktuator (26), der direkt mit der Basisleitung (60) verbunden ist, als doppelt wirkender Fluidzylinder (26) ausgebildet ist und
wobei ein erster Fluidanschluss (30) des doppelt wirkenden Fluidzylinders (26) direkt mit der Basisleitung (60) verbunden ist und
wobei ein zweiter Fluidanschluss (32) des doppelt wirkenden Fluidzylinders (26) über das Druckregelventil (62) mit der Basisleitung (60) verbunden ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aktuatoranordnung zum Betätigen einer ersten und einer zweiten Reibkupplung eines Kraftfahrzeug-Antriebsstranges, mit einer Fluidbereitstellungseinrichtung, die ein Fluid mit einem einstellbaren Basisdruck in einer Basisleitung bereitstellt, sowie mit einem ersten Fluidaktuator zum Betätigen der ersten Reibkupplung und mit einem zweiten Fluidaktuator zum Betätigen der zweiten Reibkupplung.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Ansteuern eines ersten und eines zweiten Fluidaktuators zum Betätigen einer ersten und einer zweiten Reibkupplung eines Kraftfahrzeug-Antriebsstranges.
Auf dem Gebiet der automatisierten Getriebe für Kraftfahrzeuge haben sich seit einigen Jahren Doppelkupplungsgetriebe durchgesetzt. Diese Getriebe sind generell deswegen vorteilhaft, weil sie zum einen einen hohen Wirkungsgrad besitzen. Andererseits ermöglichen Doppelkupplungsgetriebe komfortable Gangwechsel ohne Zugkraftunterbrechung. Dabei weisen Doppelkupplungsgetriebe generell eine erste Reibkupplung und ein erstes Teilgetriebe für ungerade Gangstufen und eine zweite Reibkupplung und ein zweites Teilgetriebe für gerade Gangstufen auf. Bei Gangwechseln werden die zwei Reibkupplungen überschneidend betätigt, so dass eine Zugkraftunterbrechung während des Gangwechsels vermieden werden kann.
Generell ist bei derartigen Doppelkupplungsgetrieben die Steueranordnung von besonderer Bedeutung, die die Reibkupplungen ansteuert. Bei diesen Steueranordnungen wird besonderer Wert darauf gelegt, die von den jeweiligen Reibkupplungen übertragenen Drehmomente exakt zu steuern oder zu regeln, um eine möglichst ruckfreie Drehmomentübergabe zu ermöglichen.
Bei Steueranordnungen, die einen Hydraulikkreis mit Fluidaktuatoren (in der Regel hydraulische Aktuatoren) aufweisen, wird besonderer Wert auf eine exakte Regelbarkeit des von diesen Aktuatoren ausgeübten Anpressdruckes gerichtet. Hierzu enthalten die bekannten Hydraulikkreise in der Regel eine Vielzahl von Druckregelventilen. Diese Druckregelventile sind in der Regel als Magnetventile ausgebildet und zum einen teuer in der Herstellung. Zum Anderen haben derartige Steueranordnungen generell ein relativ hohes Gewicht.
Am dem Dokument EP 1 600 669 B1 ist eine hydraulische Steuereinrichtung zur hydraulischen Ansteuerung von zwei Aktuatoren für die Reibkupplungen eines Doppelkupplungsgetriebes bekannt, wobei eine kaskadierte Anordnung aus einem Druckregelventil und einem Druckventil vorgesehen ist, dessen Steuereingang mit einem Ausgang des Druckregelventils verbunden ist, und wobei die Eingänge des Druckregelventils und des Druckventils ohne Zwischenschaltung weiterer Ventile mit einem Hauptdruck verbunden sind. Das zweite Ventil ist folglich kein elektrisch gesteuertes Magnetventil sondern vorzugsweise ein druckgesteuertes Ventil. Dennoch besteht weiterer Bedarf nach einer Reduzierung der Kosten und des Gewichts derartiger Steueranordnungen.
Aus der DE 102008063905 A1 ist eine Antriebsanordnung mit hydraulische Aktuierung bekannt, die eine Fluidbereitstellungseinrichtung aufweist. Dabei ist ein erster und ein zweiter Fluidaktuator vorhanden, wobei einer der Fluidaktuatoren über ein Druckregelventil mit einer Basisleitung verbunden ist.
Die DE 102009005410 A1 betrifft eine Aktuierungsanordnung zum Zuschalten einer Antriebsachse in einem Antriebsstrang.
Die DE 19813982 A1 zeigt eine Kupplungssteuerung mit einem Kupplungsventil zur Steuerung wenigstens einer Kupplung. Zwischen der Kupplung und dem Kupplungsventil ist eine Dämpfungsanordnung in Form einer Brüssel vorgesehen.
EP 1600669 B1 betrifft eine hydraulische Steuereinrichtung eines druckgesteuerten Aktuators wobei Druckventile vorgesehen sind. Die beiden vorgesehenen Aktuatoren werden über die jeweiligen Druckventile angesteuert.
Aus der DE 2225634 A1 ist eine Schaltungsanordnung zum Kuppeln beim Gangwechsel in Schaltgetrieben bekannt, wobei 2 Druckleitungen und eine Drucksteuereinrichtung verwendet werden.
Es ist demzufolge eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Aktuatoranordnung zum Betätigen von Reibkupplungen eines Kraftfahrzeug-Antriebsstranges sowie ein verbessertes Verfahren zum Ansteuern von Fluidaktuatoren zum Betätigen solcher Reibkupplungen anzugeben, die diese Anforderung erfüllen.
Diese Aufgabe wird zum einen gelöst durch eine Aktuatoranordnung zum Betätigen einer ersten und einer zweiten Reibkupplung eines Kraftfahrzeug-Antriebsstranges, mit einer Fluidbereitstellungseinrichtung, die ein Fluid mit einem einstellbaren Basisdruck in einer Basisleitung bereitstellt, und mit einem ersten Fluidaktuator zum Betätigen der ersten Reibkupplung sowie mit einem zweiten Fluidaktuator zum Betätigen der zweiten Reibkupplung, wobei einer der Fluidaktuatoren direkt mit der Basisleitung verbunden ist und wobei der andere Fluidaktuator über ein Druckregelventil mit der Basisleitung verbunden ist.
Ferner wird die obige Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Ansteuern eines ersten und eines zweiten Fluidaktuators zum Betätigen einer ersten und einer zweiten Reibkupplung eines Kraftfahrzeug-Antriebsstranges, insbesondere unter Verwendung einer Aktuatoranordnung der oben angegeben Art, wobei von einer Fluidbereitstellungseinrichtung ein Fluid mit einem einstellbaren Basisdruck in einer Basisleitung bereitgestellt wird, wobei einer der Fluidaktuatoren direkt mit der Basisleitung verbunden ist, wobei der andere Fluidaktuator über ein einen Betätigungsdruck einstellendes Druckregelventil mit der Basisleitung verbunden ist, und wobei zur überschneidenden Betätigung der Reibkupplungen der Basisdruck oder der Betätigungsdruck auf einem Schließniveau gehalten wird und der andere Druck von einem Öffnungsniveau auf ein Schließniveau oder von einem Schließniveau auf ein Öffnungsniveau geregelt wird. Ferner lässt sich die Erfindung realisieren in einer Steueranordnung mit einer elektrischen Steuereinrichtung und einem Hydraulikkreis zur Betätigung von zwei Reibkupplungen eines Doppelkupplungsgetriebes, wobei die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, das oben genannte Verfahren durchzuführen. Ferner lasst sich die Erfindung realisieren in einem Antriebsstrang mit einem Doppelkupplungsgetriebe und einer solchen Steueranordnung.
Die erfindungsgemäße Aktuatoranordnung ermöglicht die Betätigung von zwei Reibkupplungen eines Kraftfahrzeug-Antriebsstranges, insbesondere eines Doppelkupplungsgetriebes, wobei zusätzlich zu einer ohnehin in jeder Art von Hydraulikkreis zu realisierenden Fluidbereitstellungseinrichtung nur ein Druckregelventil notwendig ist
Die Fluidbereitstellungseinrichtung stellt dabei im Gegensatz zum Stand der Technik nicht einen festen Leitungsdruck bereit, sondern stellt einen Basisdruck bereit, der über einen weiten Umfang einstellbar ist. Vorzugsweise lässt sich der Basisdruck von einem Öffnungsniveau, bei dem der damit verbundene Fluidaktuator die Reibkupplung öffnet, und einem Schließniveau verändern, bei dem der Fluidaktuator die zugeordnete Reibkupplung schließt. Ferner lässt sich der Basisdruck vorzugsweise stetig zwischen diesen beiden Extrem-Niveaus einstellen, so dass die Reibkupplung auf ein beliebiges übertragbares Moment eingestellt werden kann.
Das Druckregelventil leitet einen Betätigungsdruck für den anderen Fluidaktuator aus dem Basisdruck ab, der von der Fluidbereitstellungseinrichtung erzeugt wird.
Folglich kann die Aktuatoranordnung mit nur einem Druckregelventil (abgesehen von der Fluidbereitstellungseinrichtung) realisiert werden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zur überschneidenden Betätigung der Reibkupplungen der Basisdruck oder der Betätigungsdruck auf einem Schließniveau gehalten.
Bei einer normalerweise offenen Reibkupplung entspricht das Schließniveau im Wesentlichen einem Druck, bei dem die zugeordnete Reibkupplung das maximale Moment übertragen kann. Bei einer normalerweise geschlossenen Kupplung (beispielsweise einer trockenen Reibkupplung, die über ein Ausrücklager ausgerückt wird) entspricht das Schließniveau hingegen einem Druck von 0 bar oder einem Druck, bei dem die Reibkupplung im Wesentlichen nicht durch den Fluidaktuator betätigt wird.
Das Öffnungsniveau ist ein Niveau, bei dem die Reibkupplung geöffnet ist, also im Wesentlichen kein Moment oder nur ein minimales Moment übertragen kann (eine Regelung unterhalb eines sogenannten Kiss- bzw. Eingriffspunktes). Bei einer normalerweise offenen Reibkupplung entspricht dies einem zugeordneten Druck in dem Fluidaktuator von 0 bar oder einem entsprechenden sehr geringen Druck. Bei einer normalerweise geschlossenen Reibkupplung entspricht das Öffnungsniveau einem Druck, der das von der zugeordneten Reibkupplung übertragbare Moment auf 0 bar oder auf einen sehr kleinen Wert verringert.
Mit der erfindungsgemäßen Aktuatoranordnung und dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich zwei Reibkupplungen ansteuern, die vorzugsweise beide normalerweise geöffnet sind oder in einer alternativen Ausführungsform eine normalerweise offene Reibkupplung und eine normalerweise geschlossene Reibkupplung beinhalten.
Der Basisdruck kann gesteuert auf einen bestimmten Wert eingestellt werden, kann jedoch ggf. auch geregelt werden. Der von dem Druckregelventil bereitgestellte Basisdruck wird vorzugsweise immer geregelt. Es versteht sich, dass zu diesem Zweck beispielsweise ein Drucksensor in der zugeordneten Betätigungsleitung angeschlossen sein kann.
Mit der erfindungsgemäßen Aktuatoranordnung bzw. dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich bei Anwendung in einem Doppelkupplungsgetriebe Lastschaltungen ohne Zugkraftunterbrechung durchführen. Da der eine Druck von Basisdruck und Betätigungsdruck vorzugsweise konstant gehalten wird, ergeben sich bei Betrieb eines derart angesteuerten Doppelkupplungsgetriebes in der Regel gewisse Komforteinschränkungen, die jedoch aufgrund der kostengünstigen Realisierung in Kauf genommen werden können. Da bei der Drehmomentübergabe der eine Fluidaktuator mit einem konstanten Druck versorgt wird, ist es in Abhängigkeit von beispielsweise der Temperatur denkbar, dass manche Schaltvorgänge nicht vollkommen ruckfrei durchgeführt werden können.
Allerdings lässt sich durch den Gradienten des Druckanstieges beim Übergang vom Schließniveau in das Öffnungsniveau (oder umgekehrt) die Überblendungsdauer variieren, so dass eine Adaption an die Temperatur oder sonstige Fahrbedingungen erfolgen kann.
Ferner lässt sich auch das Übergabemoment variieren, indem beispielsweise der Basisdruck auf einen höheren oder einen niedrigeren konstanten Wert eingestellt wird.
Insgesamt kann eine kostengünstige Aktuatoranordnung mit einer sehr geringen Anzahl von Magnetventilen und passiven hydraulischen Elementen bereitgestellt werden. Einschränkungen hinsichtlich des Schaltkomforts sind ggf. hinzunehmen, da die Momentenübergabe bei einer überschneidenden Betätigung der Reibkupplungen nicht beliebig frei programmierbar ist, sondern vorzugsweise nur parametrierbar ist.
Ein mit einer solchen Aktuatoranordnung ausgestatteter Antriebsstrang eignet sich beispielsweise zur Verwendung in Motorrädern. Bei Motorrädern können die obigen Komforteinschränkungen weniger ins Gewicht fallen als bei Personenkraftwagen.
Die Aufgabe wird somit vollkommen gelöst.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Fluidbereitstellungseinrichtung eine Pumpe und ein Druckeinstellventil auf, das den Basisdruck einstellt.
Das Druckeinstellventil ist bei dieser Ausführungsform vorzugsweise ebenfalls nach der Art eines Druckregelventils ausgebildet, das den Basisdruck in weiten Grenzen einstellen kann.
Bei dieser Ausführungsform kann die Aktuatoranordnung mit nur zwei Druckregelventilen (Proportionalventilen) realisiert werden, so dass sie kostengünstig aufbaubar ist.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform weist die Fluidbereitstellungseinrichtung eine Pumpe und einen die Pumpe antreibenden Elektromotor auf, wobei der Basisdruck durch Einstellen der Drehzahl des Elektromotors eingestellt wird.
Bei dieser Ausführungsform kann die Aktuatoranordnung mit nur einem Druckregelventil realisiert werden. Der Basisdruck wird durch Einstellen der Drehzahl des Elektromotors eingestellt, so dass hierzu kein weiteres Druckregelventil notwendig ist.
Insgesamt ist es bevorzugt, wenn wenigstens der Fluidaktuator, der direkt mit der Basisleitung verbunden ist, als doppelt wirkender Fluidzylinder ausgebildet ist.
Hierdurch ist es möglich, auf die zugeordnete Reibkupplung sowohl in Öffnungs- als auch in Schließrichtung aktiv einzuwirken. Ferner ist es möglich, über einen derartigen doppelt wirkenden Fluidzylinder eine Synchronisierung mit der Betätigung der anderen Reibkupplung zu erzielen.
Dabei ist es von besonderem Vorzug, wenn ein erster Fluidanschluss des doppelt wirkenden Fluidzylinders direkt mit der Basisleitung verbunden ist und wenn ein zweiter Fluidanschluss des doppelt wirkenden Fluidzylinders über das Druckregelventil mit der Basisleitung verbunden ist.
Bei dieser Ausführungsform ist die dem doppelt wirkenden Fluidzylinder zugeordnete Reibkupplung vorzugsweise eine normalerweise geöffnete Kupplung, und auch die andere Reibkupplung ist vorzugsweise eine normalerweise geöffnete Kupplung.
Hierdurch ist es beispielsweise möglich, die dem doppelt wirkenden Fluidzylinder zugeordnete Reibkupplung über den Druck in der Basisleitung zu schließen. Wenn der von dem Druckregelventil bereitgestellte Betätigungsdruck ansteigt, kann durch diesen (sowie vorzugsweise durch eine in Öffnungsrichtung wirkende Feder) die dem doppelt wirkenden Fluidzylinder zugeordnete Reibkupplung synchron mit dem Schließen der anderen Reibkupplung geöffnet werden. Hierdurch kann eine überschneidende Betätigung der Reibkupplungen erzielt werden.
Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn der doppelt wirkende Fluidzylinder jener Reibkupplung zugeordnet ist, die im Normalbetrieb zum Anfahren verwendet wird.
Hierdurch ist es möglich, diese Reibkupplung durch Erhöhen des Basisdruckes zu schließen, wobei das Druckregelventil während des Anfahrens nicht betätigt wird, um die (normalerweise offene) andere Reibkupplung nicht zu betätigen.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist jener Fluidaktuator, dem die Reibkupplung zugeordnet ist, die im Normalbetrieb zum Anfahren verwendet wird, über das Druckregelventil mit der Basisleitung verbunden.
Bei dieser Ausführungsform ist die andere Reibkupplung vorzugsweise eine normalerweise geschlossene Reibkupplung, wohingegen die Reibkupplung, die im Normalbetrieb zum Anfahren verwendet wird, vorzugsweise eine normalerweise geöffnete Reibkupplung ist.
Hierdurch ist es möglich, durch Erhöhen des Druckes in der Basisleitung bei Betriebsbeginn zunächst die normalerweise geschlossene Reibkupplung zu öffnen. Anschließend wird der von dem Druckregelventil bereitgestellte Betätigungsdruck erhöht, um die zugeordnete (normalerweise offene) Reibkupplung zu schließen und damit einen Anfahrvorgang mit dem Kraftfahrzeug durchzuführen.
Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn der Fluidaktuator, dem die im Normalbetrieb nicht zum Anfahren verwendete Reibkupplung zugeordnet ist, direkt mit der Basisleitung verbunden ist, wobei die im Normalbetrieb nicht zum Anfahren verwendete Reibkupplung eine normalerweise geschlossene Reibkupplung ist.
Ferner ist es bei dieser Ausführungsform vorteilhaft, wenn die Fluidaktuatoren jeweils als einfach wirkende Fluidzylinder ausgebildet sind.
Generell können die Fluidzylinder jedoch im Rahmen einer Baukastenstrategie auch als doppelt wirkende Hydraulikzylinder ausgebildet sein, wobei ein Fluidanschluss dann ggf. geschlossen oder mit einem Tank verbunden oder mit der Umgebung verbunden ist.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeug-Antriebsstranges mit einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Aktuatoranordnung;
2 Zeitablaufdiagramme zur Darstellung eines Anfahrvorganges sowie eines Hochschaltvorganges und eines Rückschaltvorganges mittels der Aktuatoranordnung der 1;
3 eine weitere schematische Ansicht eines Kraftfahrzeug-Antriebsstranges mit einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Aktuatoranordnung; und
4 Zeitablaufdiagramme zur Darstellung eines Anfahrvorganges, eines Hochschaltvorganges und eines Rückschaltvorganges mit der Aktuatoranordnung der 3.

In 1 ist in schematischer Form ein Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug wie einem Personenkraftwagen dargestellt und generell mit 10 bezeichnet.
Der Antriebsstrang 10 weist einen Antriebsmotor 12 sowie eine Doppelkupplungseinrichtung 14 mit einer ersten Reibkupplung 16 und einer zweiten Reibkupplung 18 auf. Ein gemeinsames Eingangsglied der zwei Reibkupplungen 16, 18 ist mit einer Abtriebswelle des Antriebsmotors 12 verbunden. Ferner weist der Antriebsstrang 10 ein Getriebe in Form eines Doppelkupplungsgetriebes mit zwei Teilgetrieben auf. Ein Ausgangsglied der ersten Reibkupplung 16 ist mit dem ersten Teilgetriebe verbunden, ein Ausgangsglied der zweiten Reibkupplung 18 ist mit dem zweiten Teilgetriebe des Getriebes 20 verbunden. Ein Ausgang des Getriebes 20 ist mit einem Differential 22 verbunden, das Antriebsleistung auf zwei angetriebene Räder 23L, 23R des Kraftfahrzeuges verteilt.
Zur Betätigung der Doppelkupplungsanordnung 14 ist eine Aktuatoranordnung 24 vorgesehen. Die Aktuatoranordnung 24 beinhaltet einen ersten doppelt wirkenden Hydraulikzylinder 26, der einen Kolben 28 aufweist, der unmittelbar oder mittelbar auf die Reibkupplung 16 wirkt. Ferner weist der Hydraulikzylinder 26 einen ersten Fluidanschluss 30 und einen zweiten Fluidanschluss 32 auf. Der Hydraulikzylinder 26 ist mittels einer Feder 34 in Öffnungsrichtung der ersten Reibkupplung 16 vorgespannt, bei der es sich um eine normalerweise offene Reibkupplung handelt.
Die Aktuatoranordnung 24 weist ferner einen zweiten doppelt wirkenden Hydraulikzylinder 36 (oder einen einfach wirkenden Hydraulikzylinder) auf, der einen Kolben 37 beinhaltet, der unmittelbar oder mittelbar auf die zweite Reibkupplung 18 einwirkt. Der zweite Hydraulikzylinder 36 beinhaltet einen ersten Fluidanschluss 38 und einen zweiten Fluidanschluss 40 und ist mittels einer zweiten Feder 42 in Öffnungsrichtung vorgespannt. Die zweite Reibkupplung 18 ist ebenfalls eine normalerweise offene Reibkupplung.
Die Aktuatoranordnung 24 beinhaltet ferner eine Fluidbereitstellungseinrichtung 46 mit einer Pumpe 48. Die Pumpe 48 weist einen Druckanschluss 50 und einen Sauganschluss 52 auf. Über den Sauganschluss 52 ist die Pumpe 48 mit einem Niederdruckabschnitt wie einem Tank 54 verbunden.
Zwischen dem Druckanschluss 50 und dem Tank 54 ist ein Druckregelventil 56 in Form eines Proportionalventils vorgesehen, das elektromagnetisch angesteuert ist und am Druckanschluss einen einstellbaren Basisdruck P_L erzeugt. Ferner ist zwischen dem Druckanschluss und dem Tank 54 ein Rückschlagventil 58 vorgesehen, das als Druckbegrenzungsventil ausgebildet ist und den an dem Druckanschluss 50 erzeugten Basisdruck P_L auf einen zulässigen Maximalwert begrenzt.
Der Druckanschluss 50 ist über eine Basisleitung 60 direkt mit dem ersten Fluidanschluss 30 des ersten Hydraulikzylinders 26 verbunden. Ferner ist die Basisleitung 60 mit einem Eingang eines Druckregelventils 62 verbunden, das als Proportional-Wegeventil ausgebildet ist und elektromagnetisch betätigbar ist. Das Wegeventil ist vorliegend als 3/3-Wegeventil ausgebildet und dazu ausgelegt, die Basisleitung 60 entweder gegenüber einer Verbindungsleitung 64 abzusperren (wie es in 1 schematisch dargestellt ist), oder mit dieser zu verbinden, wobei der in der Verbindungsleitung 64 anliegende Druck PZ zwischen einem Druck von 0 bar und dem Basisdruck P_L einstellbar ist. Die Verbindungsleitung 64 ist zum einen mit dem ersten Fluidanschluss 38 des zweiten Hydraulikzylinders 36 verbunden. Ferner ist die Verbindungsleitung 64 mit dem zweiten Fluidanschluss 32 des ersten Hydraulikzylinders 26 verbunden. Der zweite Fluidanschluss 40 des zweiten Hydraulikzylinders 36 ist mit dem Tank 54 verbunden (oder gesperrt oder zur Umgebung offen).
Die Betriebsweise der Aktuatoranordnung 24 der 1 wird im Folgenden anhand von 2 erläutert, die Zeitablaufdiagramme zeigt, die generell mit 70 bezeichnet sind.
Ein erstes Zeitablaufdiagramm zeigt den dem Druckeinstellventil 56 zugeführten Strom i. Ein zweites Zeitablaufdiagramm zeigt den dem Druckregelventil 62 zugeführten Strom i, und ein drittes Zeitablaufdiagramm zeigt den Basisdruck P_L , sowie das von den Reibkupplungen 16, 18 übertragene Drehmoment M.
Zwischen einem Zeitpunkt t0 und einem Zeitpunkt t₁ erfolgt ein Anfahrvorgang. Dieser Ablauf geht von einem Zustand aus, bei dem die beiden Reibkupplungen 16, 18 geöffnet sind, vorzugsweise durch eigene Federn oder durch die Federn 34, 42.
Zum Anfahren wird nun der Basisdruck P_L allmählich erhöht, wozu der dem Druckeinstellventil 56 zugeführte Strom i allmählich erhöht wird. Der dem Druckregelventil 62 zugeführte Strom i ist 0.
Durch den ansteigenden Basisdruck P_L (der dem auf die Reibkupplung 16 wirkenden Druck P₁ entspricht) wird die Reibkupplung 16 allmählich geschlossen, so dass der Ausgang des Antriebsmotors 16 mit dem Eingang des zugeordneten Teilgetriebes des Getriebes 20 verbunden wird, um das Kraftfahrzeug anzufahren.
Für den Zeitraum von t₁ bis t₂ fährt das Kraftfahrzeug in der zum Anfahren verwendeten Gangstufe (Gangstufe 1). In dem nachfolgenden Zeitraum von t₂ bis t₃ erfolgt ein Gangwechsel von der ersten in die zweite Gangstufe (1-2). Hierzu ist vorab in dem zweiten Teilgetriebe des Getriebes 20 die zweite Gangstufe eingelegt worden.
Ab dem Zeitpunkt t₂ wird der Strom erhöht, der dem Druckregelventil 62 zugeführt wird. Hierdurch steigt der in der Verbindungsleitung 64 anliegende Druck P₂ . Hierdurch wird zum einen die Reibkupplung 18 entsprechend dem Anstieg des Stromes i (62) geschlossen, wodurch sich das von der zweiten Reibkupplung 18 übertragene Drehmoment M (18) erhöht. Synchron hiermit wirkt der Druck P₂ über den doppelt wirkenden Hydraulikzylinder 26 dem Druck P₁ entgegen. Hierdurch verringert sich das über die Reibkupplung 16 übertragbare Moment M (16), bis die erste Reibkupplung 16 schließt. Da auf dem Kolben 28 des ersten Hydraulikzylinders nicht nur die gleich großen Drücke P₁ und P₂ wirken, sondern auch zusätzlich die Kraft der Feder in Öffnungsrichtung wirkt, wird die erste Reibkupplung 16 folglich synchron mit dem Schließen der zweiten Reibkupplung 18 geöffnet. Der Gangwechsel ist zum Zeitpunkt t₃ abgeschlossen. Von t₃ bis t₄ fährt das Fahrzeug in der Gangstufe 2.
In dem Zeitraum von t₄ bis t₅ erfolgt ein Rückschaltvorgang von der Gangstufe 2 in die Gangstufe 1. Hierzu wird der dem Druckregelventil 62 zugeleitete Strom wieder verringert. Hierdurch öffnet sich die zweite Reibkupplung 18 (z. B. durch die Kraft der Feder 36). Ferner werden die durch die Summe aus der Federkraft 34 und des Druckes P₂ erzeugten Kräfte auf dem Kolben 28 im Vergleich zu dem ersten Druck P₁ (= P_L ) geringer, so dass die erste Reibkupplung 16 sich wieder schließt, und zwar synchron mit dem Öffnen der zweiten Reibkupplung 18. Zum Zeitpunkt t₅ ist der Gangwechsel abgeschlossen und das Fahrzeug fährt weiter in der Gangstufe 1.
Die mit den jeweiligen zweiten Fluidanschlüssen 32, 40 verbundenen Druckräume der doppelt wirkenden Hydraulikzylinder 26, 36 können beispielsweise Fliehkraftausgleichsräume von nasslaufenden Lamellenkupplungen sein.
Zur Funktionssicherheit der Aktuatoranordnung ist festzustellen, dass Folgendes gilt. Solange gemäß Auslegung eine Bremse des Fahrzeugs stärker ist als der Antrieb des Fahrzeugs, kann der Fahrzeug entweder stets zum Abwürgen und somit zum Stillstand gezwungen werden. Sofern die Pumpe 38 stillsteht, findet kein Druckaufbau statt und damit öffnet die fehlerhaft geschlossene Kupplung.
Wenn beide Ventile 62, 56 mit einem Strom von 0 Ampere versorgt werden, wird der Volumenstrom der Pumpe 48 über das Druckregelventil 56 abgeführt, so dass sich kein Basisdruck aufbaut und keine der Kupplungen ein Moment übertragen kann. Wenn das Druckregelventil 62 fehlerhaft einen maximalen Strom erhält, ist dies unkritisch, da der Basisdruck P_L auf 0 gestellt werden kann.
Sofern das Druckregelventil 56 fehlerhaft einen Maximalstrom erhält, ergibt sich ein maximaler Basisdruck P_L . Die erste Reibkupplung 16 bleibt in diesem Fall geschlossen, und die zweite Reibkupplung 18 bleibt geöffnet. Sofern beide Ventile 56, 62 einen maximalen Strom erhalten, ist der Basisdruck P_L maximal, wobei die erste Reibkupplung 16 geöffnet bleibt und die zweite Reibkupplung 18 geschlossen bleibt. Da es sich um einen Doppelfehler handelt, ist dies unkritisch.
In den 3 und 4 ist eine alternative Ausführungsform eines Antriebsstranges 10' mit einer alternativen Ausführungsform einer Aktuatoranordnung 24' gezeigt. Die Aktuatoranordnung 24' der 3 entspricht hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise generell der Aktuatoranordnung 24 der 1. Gleiche Elemente sind daher durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet. Im Folgenden werden im Wesentlichen die Unterschiede erläutert.
Die Aktuatoranordnung 24' weist eine Fluidbereitstellungseinrichtung 46' auf, die identisch aufgebaut ist, wie die Fluidbereitstellungseinrichtung 46 der 1. Alternativ hierzu kann eine Fluidbereitstellungseinrichtung 46" verwendet werden, die in 3 gestrichelt dargestellt ist. Eine derartige Fluidbereitstellungseinrichtung 46" weist eine Pumpe 74 auf, die mit einem elektrischen Motor 76 gekoppelt ist. Ein Druckanschluss der Pumpe 74 kann mit der Basisleitung 60' verbunden werden. Ferner kann der Druckanschluss der Pumpe 74 zur besseren Regelbarkeit über eine Blende 78 mit dem Tank verbunden werden, der auch mit dem Sauganschluss der Pumpe 74 verbunden ist. Die Pumpe 74 kann auch bidirektional angetrieben werden. Der Druck in der Basisleitung 60' wird in diesem Fall durch die Drehzahl des Elektromotors 76 eingestellt. Bei dieser Fluidbereitstellungseinrichtung 46" ist kein Druckeinstellventil 56 in Form eines Proportionalventils notwendig, um den Basisdruck P_L bereitzustellen.
Bei dem Antriebsstrang 10 der 3 ist die erste Reibkupplung 16' als normalerweise offene Kupplung ausgebildet, wobei der Kolben 28' des Hydraulikzylinders 26' mittels einer Feder 34' in die Öffnungsrichtung vorgespannt ist. Die zweite Reibkupplung 18' ist als normalerweise geschlossene Kupplung ausgebildet. Hierbei wird der Kolben 37' des Hydraulikzylinders 36' mittels der Feder 42' in die geschlossene Position vorgespannt.
Die Federn 34, 34', 42, 42' können innerhalb der jeweiligen Hydraulikzylinder vorgesehen sein oder auch außerhalb der jeweiligen Hydraulikzylinder.
Bei der Aktuatoranordnung 24' ist die Basisleitung 60' direkt mit dem zweiten Fluidanschluss 40' des zweiten Fluidzylinders 36' verbunden. Ferner ist die Basisleitung 60' mit einem Eingang eines Druckregelventils 62" verbunden, dessen Ausgang mit dem ersten Fluidanschluss 30' des ersten Fluidzylinders 26' verbunden ist.
Der zweite Fluidanschluss 32" des ersten Fluidzylinders 26' und der erste Fluidanschluss 38' des zweiten Fluidzylinders 36 können abgesperrt sein, könnten jedoch auch mit einem Tank verbunden sein. In 3 sind die zwei Fluidzylinder 26', 36" als doppelt wirkende Zylinder dargestellt, könnten jedoch auch als einfach wirkende Fluidzylinder ausgebildet sein.
Die Fluidanschlüsse 32" und 38' können alternativ auch mit einer Umgebung verbunden sein.
Das Druckregelventil 62" ist identisch aufgebaut wie das Druckregelventil 62 der 1.
Die Funktionsweise der Aktuatoranordnung 24' wird nachfolgend anhand der 4 erläutert, die eine Reihe von Zeitablaufdiagrammen zeigt, die gemeinsam mit 80 bezeichnet sind.
Die Diagramme zeigen wiederum den dem Druckregelventil 56 zugeführten Strom, den dem Druckregelventil 62' zugeführten Strom sowie den Basisdruck P_L und die über die Reibkupplungen 16, 18 übertragenen Drehmomente M, jeweils über der Zeit t. Zu einem Zeitpunkt von t₀ bis t₁ wird der Basisdruck P_L auf das maximale Niveau angehoben. Hierdurch wird die normalerweise geschlossene zweite Reibkupplung geöffnet (M (18) = 0). Ausgehend hiervon wird mittels der ersten Reibkupplung 16' angefahren, indem der dem Druckregelventil 62' zugeführte Strom von t₁ bis t₂ erhöht wird, bis das von der ersten Reibkupplung 16' übertragbare Moment maximal ist. Zum Zeitpunkt t₂ ist das Anfahren abgeschlossen und das Fahrzeug fährt in der Gangstufe 1. Zum Zeitpunkt von kurz nach t₂ wird ein Gangwechsel in die Gangstufe 2 eingeleitet. Dies geschieht, indem der dem Druckeinstellventil 56 zugeführte Strom verringert wird. Hierdurch sinkt der Basisdruck P_L , so dass die zweite Reibkupplung 18' geschlossen wird (wobei in dem der zweiten Reibkupplung 18' zugeordneten Teilgetriebe die zweite Gangstufe vorab eingelegt worden ist).
Synchron hiermit verringert sich auch der Betätigungsdruck P₁ ' in der Verbindungsleitung 64', die mit dem ersten Fluidanschluss 30' des ersten Hydraulikzylinders 26' verbunden ist. Da die erste Reibkupplung 16' eine normalerweise offene Reibkupplung ist, wird die erste Reibkupplung 16' hierdurch geöffnet, so dass das von der ersten Reibkupplung 16' übertragbare Moment ab dem Zeitpunkt t₃ = 0 ist.
Von t₃ bis t₄ fährt das Fahrzeug in der Gangstufe 2. Von t₄ bis t₅ findet ein Rückschaltvorgang in die Gangstufe 1 statt. Hierbei wird der dem Druckeinstellventil 56 zugeführte Strom wiederum erhöht. Der dem Druckregelventil 62' zugeführte Strom bleibt während sämtlicher Gangschaltungen nach dem Anfahren konstant, so dass der Basisdruck P_L gleich dem Druck P₁ ' ist. Durch das Erhöhen des Basisdruckes P_L wird folglich die erste Reibkupplung 60' wieder geschlossen. Dies erfolgt synchron zu dem Öffnen der zweiten Reibkupplung 18'.

Claims

Aktuatoranordnung (24) zum Betätigen einer ersten und einer zweiten Reibkupplung (16, 18) eines Kraftfahrzeug-Antriebsstranges (10), mit einer Fluidbereitstellungseinrichtung (46), die ein Fluid mit einem einstellbaren Basisdruck (P_L) in einer Basisleitung (60) bereitstellt, und mit einem ersten Fluidaktuator (26) zum Betätigen der ersten Reibkupplung (16) und mit einem zweiten Fluidaktuator (36) zum Betätigen der zweiten Reibkupplung (18), wobei einer der Fluidaktuatoren (26, 36) direkt mit der Basisleitung (60) verbunden ist, wobei der andere Fluidaktuator über ein Druckregelventil (62) mit der Basisleitung (60) verbunden ist, wobei die Fluidbereitstellungseinrichtung (46") eine Pumpe (74) und einen die Pumpe (74) antreibenden Elektromotor (76) aufweist, wobei der Basisdruck (P_L) durch Einstellen der Drehzahl des Elektromotors (76) eingestellt wird und wobei wenigstens der Fluidaktuator (26), der direkt mit der Basisleitung (60) verbunden ist, als doppelt wirkender Fluidzylinder (26) ausgebildet ist und wobei ein erster Fluidanschluss (30) des doppelt wirkenden Fluidzylinders (26) direkt mit der Basisleitung (60) verbunden ist und wobei ein zweiter Fluidanschluss (32) des doppelt wirkenden Fluidzylinders (26) über das Druckregelventil (62) mit der Basisleitung (60) verbunden ist.
Aktuatoranordnung nach Anspruch 1, wobei die Fluidbereitstellungseinrichtung (46) eine Pumpe (48) und ein Druckeinstellventil (56) aufweist, das den Basisdruck (P_L) einstellt.
Aktuatoranordnung nach Anspruch 1, wobei der doppelt wirkende Fluidzylinder (26) jener Reibkupplung (16) zugeordnet ist, die im Normalbetrieb zum Anfahren verwendet wird.
Aktuatoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei jener Fluidaktuator (26'), dem die Reibkupplung (16') zugeordnet ist, die im Normalbetrieb zum Anfahren verwendet wird, über das Druckregelventil (62') mit der Basisleitung (60') verbunden ist.
Aktuatoranordnung nach Anspruch 4, wobei der Fluidaktuator (36'), dem die im Normalbetrieb nicht zum Anfahren verwendete Reibkupplung (18') zugeordnet ist, direkt mit der Basisleitung (60') verbunden ist, wobei die im Normalbetrieb nicht zum Anfahren verwendete Reibkupplung (18') eine normalerweise geschlossene Reibkupplung ist.
Aktuatoranordnung nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Fluidaktuatoren (26', 36') jeweils als einfach wirkende Fluidzylinder ausgebildet sind.
Verfahren zum Ansteuern eines ersten und eines zweiten Fluidaktuators (26, 36) zum Betätigen einer ersten und einer zweiten Reibkupplung (16, 18) eines Kraftfahrzeug-Antriebsstranges (10), insbesondere unter Verwendung einer Aktuatoranordnung (24) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei von einer Fluidbereitstellungseinrichtung (46) ein Fluid mit einem einstellbaren Basisdruck (P_L) in einer Basisleitung (60) bereitgestellt wird, wobei einer der Fluidaktuatoren (26, 36) direkt mit der Basisleitung (60) verbunden ist, wobei der andere Fluidaktuator über ein einen Betätigungsdruck einstellendes Druckregelventil (62) mit der Basisleitung (60) verbunden ist, und wobei zur überschneidenden Betätigung der Reibkupplungen (16, 18) der Basisdruck (P_L) oder der Betätigungsdruck (P₁') auf einem Schließniveau gehalten wird und der andere Druck von einem Öffnungsniveau auf ein Schließniveau oder von einem Schließniveau auf ein Öffnungsniveau geregelt wird.