DE102012211675A1

DE102012211675A1 - Kupplungsanordnung für ein Getriebe, sowie Verfahren zum Steuern einer Trennkupplung

Info

Publication number: DE102012211675A1
Application number: DE102012211675.3A
Authority: DE
Inventors: Christoph OMMER; Alexander Jungaberle
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2012-07-05
Filing date: 2012-07-05
Publication date: 2014-01-09
Also published as: US20140012473A1; CN103527666A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kupplungsanordnung für ein Getriebe, insbesondere für ein Hybridgetriebe (1), umfassend eine nasslaufende Trennkupplung (8) mit einem geschlossenen Kupplungsgehäuse (10), in welchem ein verschiebbar geführter Kupplungskolben (11) einen Innenraum (13) von einem Druckraum (12) trennt. Die Trennkupplung (8) kann hierbei in einen geschlossenen Zustand überführt werden, indem sich der Kupplungskolben (11) bei Beaufschlagung des Druckraumes (12) mit einem Betätigungsdruck (18) in eine Betätigungsstellung bewegt und hierbei zwei, ansonsten relativ zueinander verdrehbare Kupplungshälften reibschlüssig miteinander in Kontakt bringt, welche in dem Innenraum (13) platziert und von Fluid umströmt sind. Um nun einerseits umliegende Bauteile nicht durch das Fluid zu beeinträchtigen und andererseits ein zuverlässiges Schließen der Trennkupplung (8) darzustellen, enthält der Betätigungsdruck (18) mindestens einen Kompensationsdruckanteil (20, 21), welcher je einem, durch das im Innenraum (13) befindliche Fluid bedingten und dem Kupplungskolben (11) bei Überführung in die Betätigungsstellung entgegenwirkenden Gegendruck entspricht. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Steuern einer Trennkupplung (8), sowie ein Computerprogrammprodukt und einen, dieses Computerprogrammprodukt aufweisenden Datenträger.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplungsanordnung für ein Getriebe, insbesondere für ein Hybridgetriebe, umfassend eine nasslaufende Trennkupplung mit einem geschlossenen Kupplungsgehäuse, in welchem ein verschiebbar geführter Kupplungskolben einen Innenraum von einem Druckraum trennt, wobei die Trennkupplung in einen geschlossenen Zustand überführbar ist, indem sich der Kupplungskolben bei Beaufschlagung des Druckraumes mit einem Betätigungsdruck in eine Betätigungsstellung bewegt und hierbei zwei, ansonsten relative zueinander verdrehbare Kupplungshälften reibschlüssig miteinander in Kontakt bringt, welche in dem Innenraum platziert und von Fluid umströmt sind. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Steuern einer Trennkupplung, sowie ein Computerprogrammprodukt und einen, dieses Computerprogrammprodukt aufweisenden Datenträger.
Hybridgetriebe stellen Hybridisierungen konventioneller Getriebe dar, indem dem jeweiligen konventionellen Getriebe zumeist im Rahmen der Ausgestaltung eines Parallelhybrids ein Hybridmodul mit einer Elektromaschine vorgeschaltet ist. Hierbei kommt üblicherweise eine Kupplungsanordnung mit einer hydraulischen Trennkupplung zur Anwendung, über welche eine, dem Hybridmodul vorgeschaltete Brennkraftmaschine und die Elektromaschine miteinander gekoppelt werden können, so dass in Kombination mit einer Anfahrkupplung im Getriebe unterschiedlichste Betriebszustände dargestellt werden können. So können durch entsprechende Steuerung der Trennkupplungen Hybrid-Funktionen, wie die Darstellung einer Bordnetzversorgung, einer Motor-Start-Stopp-Funktion, einem elektrischen Fahren oder Rangieren, einem Boosten über die Elektromaschine, sowie einer Rekuperation, abgedeckt werden. Die jeweilige Trennkupplung ist dabei dann entweder als trockenlaufende Kupplung ausgeführt, mit dem Vorteil höherer erreichbarer Reibwerte und einem geringeren Schleppmoment im geöffneten Zustand, oder aber als nasslaufende Kupplung realisiert, wodurch mittels Kühlung eine höhere Leistungs- und Energieaufnahme und damit ein kompakterer Aufbau möglich ist. Im Falle einer Ausgestaltung als nasslaufende Trennkupplung muss die Kupplung innerhalb des Getriebes dann so positioniert werden, dass abspritzendes Fluid keine Probleme an umliegenden Bauteilen, wie insbesondere der Elektromaschine, verursacht. Eine hierbei gängige Möglichkeit ist, eine nasslaufende Trennkupplung vollständig in einem geschlossenen Kupplungsgehäuse aufzunehmen.
Aus der DE 10 2006 056 512 A1 geht eine Kupplungsanordnung eines Hybridgetriebes hervor, bei welcher eine nasslaufende Trennkupplung innerhalb einer Elektromaschine liegend angeordnet ist. Diese nasslaufende Trennkupplung, welche als nasslaufende Lamellenkupplung realisiert ist, verfügt über ein geschlossenes Kupplungsgehäuse, in dem ein Kupplungskolben verschiebbar geführt ist und hierbei einen, in seinem rückwärtigen Bereich liegenden Druckraum von einem Innenraum abtrennt. Dabei sind in dem Innenraum relativ zueinander verdrehbare Kupplungshälften in Form von Außenlamellen und Innenlamellen aufgenommen, welche ein Lamellenpaket ausbilden und in axialer Richtung alternierend vorgesehen sind. Die Außenlamellen sind dabei drehfest mit dem umliegenden Kupplungsgehäuse verbunden, während die Innenlamellen auf einem gemeinsamen Lamellenträger angeordnet sind, der über einen zwischenliegenden Torsionsschwingungsdämpfer mit einem Rotor der Elektromaschine und im weiteren Verlauf mit einem konventionellen Getriebeteil des Hybridgetriebes in Verbindung steht. Hingegen sind das Kupplungsgehäuse und damit auch die Außenlamellen der nasslaufenden Trennkupplung mit der Abtriebsseite einer, dem Hybridgetriebe vorgeschalteten Brennkraftmaschine gekoppelt, so dass die nasslaufende Lamellenkupplung in einem geschlossenen Zustand diese Abtriebsseite der Brennkraftmaschine mit dem Rotor der Elektromaschine und damit auch dem nachfolgenden Getriebeteil verbindet. Zum Schließen der Trennkupplung wird dabei der Druckraum mit einem Betätigungsdruck beaufschlagt, so dass sich der Kupplungskolben in eine Betätigungsstellung bewegt und hierbei das Lamellenpaket zusammendrückt, so dass die Außenlamellen und die Innenlamellen reibschlüssig miteinander in Kontakt gebracht werden und hierdurch ein das Kupplungsgehäuse und den Lamellenträger miteinander koppeln. Hierbei wird das, im Innenraum platzierte Lamellenpaket zur Kühlung und Schmierung von Fluid, insbesondere einer ölartigen Flüssigkeit, umströmt, wobei dieses Fluid über entsprechende Öffnungen im Kupplungsgehäuse zu- und auch wieder abgeführt wird.
Ausgehend vom vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist es nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kupplungsanordnung für ein Getriebe zur Verfügung zu stellen, bei welcher einerseits umliegende Bauteile einer nasslaufenden Trennkupplung nicht durch Fluid beeinträchtigt werden und andererseits aber ein zuverlässiges Schließen der Trennkupplung darstellbar ist.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Kupplungsanordnung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Im Hinblick auf ein Verfahren zum Steuern einer Trennkupplung Kupplungsanordnung wird die Aufgabe durch die technische Lehre des Anspruchs 7 gelöst. Die jeweils rückbezogenen, abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder. Hinsichtlich eines hiermit korrespondierenden Computerprogrammprodukts, sowie einem, dieses enthaltenden Speichermediums wird auf die Ansprüche 9 bzw. 10 verwiesen.
Gemäß der Erfindung umfasst eine Kupplungsanordnung eines Getriebes eine nasslaufende Trennkupplung mit einem geschlossenen Kupplungsgehäuse, in welchem ein verschiebbar geführter Kupplungskolben einen Innenraum von einem Druckraum trennt. Die Trennkupplung kann hierbei in einen geschlossenen Zustand überführt werden, indem bei Beaufschlagung des Druckraumes mit einem Betätigungsdruck der Kupplungskolben in eine Betätigungsstellung bewegt wird und hierbei zwei, ansonsten relativ zueinander verdrehbaren Kupplungshälften reibschlüssig miteinander in Kontakt bringt. Die zueinander verdrehbaren Kupplungshälften sind dabei in dem Innenraum platziert und werden von Fluid umströmt.
Im Sinne der Erfindung handelt es sich bei der nasslaufenden Trennkupplung insbesondere um eine nasslaufende Lamellenkupplung, deren Kupplungshälften einerseits durch Innenlamellen und andererseits durch Außenlamellen gebildet sind, die alternierend zueinander in axialer Richtung angeordnet und drehfest mit einem Innenlamellenträger bzw. einem Außenlamellenträger verbunden sind. Über die Lamellenträger sind die Kupplungshälften dabei dann mit miteinander zu koppelnden Bauteilen verbunden. Ein Außenlamellenträger wird dabei aber bevorzugt durch das umliegende, geschlossene Kupplungsgehäuse ausgestaltet. Des Weiteren weist das Kupplungsgehäuse im Bereich des Innenraumes mindestens einen Zulauf und mindestens einen Ablauf auf, über welche das Fluid zur Schmierung und Kühlung der Kupplungshälften durch den Innenraum geleitet wird. Bei dem Fluid handelt es sich ferner bevorzugt um eine ölartige Flüssigkeit, welche zur Kühlung und Schmierung geeignet ist. Schließlich ist das Kupplungsgehäuse insbesondere als geschlossener Torus ausgestaltet, wodurch ein kompaktes Kupplungsgehäuse realisierbar ist.
Die Erfindung umfasst nun die technische Lehre, dass der Betätigungsdruck, mit welchem der Druckraum zur Überführung des Kupplungskolbens in seine Betätigungsstellung beaufschlagt wird, mindestens einen Kompensationsdruckanteil enthält, welcher je einem, durch das im Innenraum befindliche Fluid bedingten und dem Kupplungskolben bei Überführung in seine Betätigungsstellung entgegenwirkenden Gegendruck entspricht. Dieser Kompensationsdruckanteil wird durch ein Modell ermittelt und anschließend mit in die Bestimmung des Betätigungsdrucks eingebracht, mit welchem im Folgenden der Druckraum zum Schließen der Trennkupplung beaufschlagt wird. Mit anderen Worten dient also ein Anteil des Betätigungsdrucks der Kompensation eines Gegendrucks, welcher bei Überführung des Kupplungskolbens in seine Betätigungsstellung dem Kupplungskolben entgegenwirkt und seine Ursache in dem Durchströmen des Innenraumes mit dem kühlenden und schmierenden Fluid hat.
Denn dieses Fluid muss aus dem Innenraum des geschlossenen Kupplungsgehäuses zu- und auch wieder abgeführt werden, was bei Verschiebung des Kupplungskolbens in Richtung der Kupplungshälften dem Kupplungskolben einen entsprechenden Widerstand entgegensetzt und einen Druckabfall bei Betätigung des Kupplungskolbens generiert. Durch Kompensation dieses Druckanteils kann nun eine zuverlässige Ansteuerung der nasslaufenden Trennkupplung erfolgen und gleichzeitig eine Kapselung der Kupplungshälften in einem geschlossenen Kupplungsgehäuse dargestellt werden, so dass umliegende Bauteile nicht durch abspritzendes Fluid beeinträchtigt werden. Hierbei kann zudem auf sonstige, im Hinblick auf den Gegendruck vorzunehmende, konstruktive Maßnahmen verzichtet werden. Insofern kann die zuverlässige Ansteuerung der nasslaufenden Trennkupplung auch bei einem niedrigen herstellungstechnischen Aufwand realisiert werden.
Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der Betätigungsdruck einen Gehäusekompensationsdruckanteil, der einem, durch Verdrängen des Fluids bei Verschieben des Kupplungskolbens hervorgerufenen Gegendruck entspricht, und enthält zudem einen dynamischen Kompensationsdruckanteil, über welchen ein, zu Beginn der Druckbeaufschlagung des Druckraumes auftretender und durch das Fluid im Innenraum bedingter Druckabfall kompensiert wird. Denn aufgrund des geschlossenen Kupplungsgehäuses treten bei Verschiebung des Kupplungskolbens der, durch Verdrängen des Fluids bedingte Gegendruck und der Druckabfall auf, welcher durch erhöhte Kolbenbewegungen hervorgerufen wird. Diese beiden Effekte können nunmehr über die Kompensationsdruckanteile ausgeglichen werden, so dass der Kupplungskolben die Trennkupplung zunächst problemlos an ihren Touch Point heranführen kann und anschließend dann über weitere Solldruckanteile des Betätigungsdrucks je nach Betriebspunkt entsprechend auf die Kupplungshälften einwirkt. Unter einem „Touch Point“ der Trennkupplung ist hierbei ein Zustand zu verstehen, bei welchem die beiden Kupplungshälften gerade eben, ohne Übertragung eines Drehmoments miteinander in Kontakt treten.
In Weiterbildung der Erfindung umfasst der Betätigungsdruck zusätzlich zumindest einen Mindestbefülldruckanteil, einen lastabhängigen Solldruckanteil und einen drehzahlabhängigen Solldruckanteil. Unter dem Mindestbefülldruckanteil ist im Rahmen der Erfindung hierbei ein Druckanteil zu verstehen, bei welchem bei fehlendem, auf den Kupplungskolben wirkenden Gegendruck die Kupplungshälften in einen lastfreien Zustand zur Anlage gebracht werden, also der Touch Point der Kupplung definiert wird. Über den Mindestbefülldruckanteil würde also bei fehlender Kapselung der Kupplungshälften in einem geschlossenen Kupplungsgehäuse der Touch Point dargestellt werden.
Hingegen ist über den lastabhängigen Solldruckanteil ein momentenbasierter Grad des Schließens der Trennkupplung definierbar, es wird also ein zusätzlicher Druckanteil auf den Kupplungskolben aufgebracht, so dass dieser über den Touch Point hinaus die Kupplungshälften zusammendrückt und durch den hierdurch hervorgerufenen Reibschluss die Übertragung eines entsprechenden Drehmoments ermöglicht. Über den drehzahlabhängigen Solldruckanteil kann dann des Weiteren eine Differenzdrehzahl zwischen den Kupplungshälften eingestellt werden, also ausgehend von dem lastabhängigen Solldruckanteil ein entsprechender Druckoffset aufgeschaltet werden, über den ein gewisser Schlupf der nasslaufenden Trennkupplung darstellbar ist. Hierdurch kann die Übertragung unerwünschter Effekte über die Trennkupplung zumindest abgemindert werden.
Erfindungsgemäß enthält der Betätigungsdruck zudem mindestens ein weiteres, situationsabhängiges Druckoffset. Mittels diesem oder den weiteren Druckanteilen können weiteren betriebsbedingten Situationen Rechnung getragen werden, so dass eine Koppelung der beiden Bauteile über die nasslaufende Trennkupplung verbessert ist. Mittels des oder der weiteren Druckoffsets können die anderen Druckanteile des Betätigungsdrucks entsprechend überlagert werden.
Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist über die Trennkupplung ein Rotor einer Elektromaschine mit einer Brennkraftmaschine koppelbar, wobei die Trennkupplung mit ihrem Kupplungsgehäuse dabei innerhalb des Rotors liegend angeordnet ist. Dementsprechend ist die Kupplungsanordnung Teil eines Hybridgetriebes, bei welchem über die nasslaufende Trennkupplung ein Kraftschluss zwischen der Brennkraftmaschine und dem Rotor der Elektromaschine und damit einem elektrischen Antriebsstrang hergestellt werden kann, so dass mittels der Kupplungsanordnung eine Hybridisierung eines nachgeschalteten, konventionellen Getriebes dargestellt werden kann. Die Anordnung der nasslaufenden Trennkupplung innerhalb des Rotors der Elektromaschine ermöglicht dabei eine kompakte Anordnung der Trennkupplung, wobei durch die Aufnahme in dem geschlossenen Kupplungsgehäuse zudem eine Beeinträchtigung der umliegenden Elektromaschine ausgeschlossen wird. Eine Hybridisierung wird hierbei nach Art eines Parallelhybrids ausgestaltet
Erfindungsgemäß wird der dynamische Kompensationsdruckanteil zudem in Abhängigkeit einer Befüllung des Druckraumes des Kupplungsgehäuses ermittelt. Der dynamische Kompensationsdruckanteil wird anhand eines Parameters berechnet, welcher auch die Höhe des Druckabfalls beeinflusst. In Folge dessen kann eine Kompensation dieses Druckabfalls auf zuverlässige Art und Weise erfolgen.
Die erfindungsgemäße Lösung lässt sich auch als Computerprogrammprodukt verkörpern, welches, wenn es auf einem Prozessor eines Steuergeräts des Getriebes läuft, den Prozessor softwaremäßig anleitet, die zugeordneten erfindungsgegenständlichen Verfahrensschritte durchzuführen.
In diesem Zusammenhang gehört auch ein computerlesbares Medium zum Gegenstand der Erfindung, auf dem ein vorstehend beschriebenes Computerprogrammprodukt abrufbar gespeichert ist.
Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale der nebengeordneten Ansprüche oder der abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten, einzelne Merkmale, auch soweit sie aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform oder unmittelbar aus den Zeichnungen hervorgehen, miteinander zu kombinieren. Die Bezugnahme der Ansprüche auf die Zeichnungen durch Verwendung von Bezugszeichen soll den Schutzumfang der Ansprüche nicht beschränken.
Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die Bezug auf die in den Zeichnungen dargestellten Figuren nimmt. Es zeigt:
1 eine schematische Ansicht einer Kupplungsanordnung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
2 eine bildliche Darstellung einer Zusammensetzung eines Betätigungsdrucks, mit welcher ein Kupplungskolben der Kupplungsanordnung aus 1 beaufschlagt wird; und
3 eine graphische Darstellung eines dynamischen Kompensationsdruckanteils des Betätigungsdruckes aus 2.
Aus 1 geht eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Kupplungsanordnung gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung hervor. Diese Kupplungsanordnung ist dabei Teil eines Hybridgetriebes 1, welches – nur schematisch dargestellt – einer Brennkraftmaschine 2 eines Fahrzeugs zur Übersetzung einer Drehbewegung der Brennkraftmaschine 2 nachgeschaltet ist. Das Hybridgetriebe 1 verfügt über ein Hybridmodul mit einer integrierten Elektromaschine 3, die sich aus einem ortsfesten Stator 4 und einem radialen innenliegenden, rotierbaren Rotor 5 zusammensetzt. Der Rotor 5 ist dabei drehfest mit einer Antriebswelle 6 verbunden, welche im weiteren Verlauf mit einem – vorliegend nur stark schematisch dargestellten – konventionellen Getriebeteil 7 des Hybridgetriebes 1, mit beispielsweise nachfolgenden Stirnradstufen oder Planetenstufen, in Verbindung steht. Ferner kann der Rotor 5 gemeinsam mit der Antriebswelle 6 über eine vorgeschaltete, nasslaufende Trennkupplung 8 mit einer Abtriebswelle 9 der Brennkraftmaschine 2 gekoppelt werden.
Entsprechend der Anbindungsmöglichkeiten über die nasslaufende Trennkupplung 8 kann eine Antriebsbewegung der Antriebswelle 6 daher zum einen rein über den Rotor 5 der Elektromaschine 3 oder aber auch gemeinsam durch die Brennkraftmaschine 2 und die Elektromaschine 3 dargestellt werden. Im letztgenannten Fall wird also eine, über die Brennkraftmaschine 2 dargestellte und mittels der Abtriebswelle 9, sowie der zwischenliegenden Trennkupplung 8 auf die Antriebswelle 6 übertragene Drehbewegung durch die Elektromaschine 3 unterstützt. Ferner ist in einem Schleppbetrieb der Brennkraftmaschine 2, d.h. einem Antrieb der Brennkraftmaschine 2 über den Antriebsstrang des Kraftfahrzeuges, eine Rekuperation von Energie über die Elektromaschine 3 möglich. Um des Weiteren auch eine Abkoppelung des Hybridmoduls mit der Elektromaschine 3 von dem konventionellen Getriebeteil 7 darstellen zu können, kann zwischen der Antriebswelle 6 und einem Getriebeeingang des Getriebeteils 7 zudem eine weitere Trennkupplung vorgesehen sein.
Wie aus 1 zu erkennen ist, ist die nasslaufende Trennkupplung 8 innerhalb der Elektromaschine 3 liegend angeordnet, indem sie im Wesentlichen axial auf Höhe der Elektromaschine 3 und radial innenliegend zum Rotor 5 platziert ist. Um hierbei eine Beeinträchtigung der Elektromaschine 3 durch Fluid der nasslaufenden Trennkupplung 8 zu vermeiden, weist die Trennkupplung 8 ein geschlossenes Kupplungsgehäuse 10 in Form eines geschlossenen Torus auf, der drehfest mit der Abtriebswelle 9 der Brennkraftmaschine 2 verbunden ist. In dem Kupplungsgehäuse 10 ist ein Kupplungskolben 11 axial verschiebbar geführt, wobei dieser Kupplungskolben 11 dabei einen, in seinem rückwärtigen Bereich liegenden Druckraum 12 von einem weiteren Innenraum 13 des Kupplungsgehäuses 10 trennt. In diesem Innenraum 13 sind dann zwei, relativ zueinander verdrehbare Kupplungshälften in Form mehrerer Außenlamellen 14 und mehrerer Innenlamellen 15 vorgesehen, wobei die Außenlamellen 14 und die Innenlamellen 15 hierbei alternierend in axialer Richtung angeordnet sind und gemeinsam ein Lamellenpaket 16 der, somit als nasslaufende Lamellenkupplung ausgestalteten Trennkupplung 8 ausbilden. Vorliegend sind die Außenlamellen 14 radial außen drehfest mit dem umliegenden Kupplungsgehäuse 10 verbunden, wohingegen die Innenlamellen 15 an ihren jeweiligen, radialen Innenseiten mit einem gemeinsamen Lamellenträger 17 gekoppelt sind, der zusätzlich zum Rotor 5 der Elektromaschine 3 drehfest mit der Antriebswelle 6 in Verbindung steht.
Der Innenraum 13 des Kupplungsgehäuses 10 wird nun bei Betrieb des Hybridgetriebes 1 über – vorliegend nicht dargestellte – Zu- und Ablaufkanäle mit Fluid zur Kühlung und Schmierung des Lamellenpakets 16 versorgt, wobei es sich bei diesem Fluid um eine, zur Kühlung und Schmierung geeignete, ölartige Flüssigkeit handelt. Ein Schließen der Trennkupplung 8 und damit ein Koppeln der Abtriebswelle 9 mit der Antriebswelle 6 und dem Rotor 5 kann dadurch eingeleitet werden, dass der Druckraum 12 mit einem Betätigungsdruck 18 beaufschlagt wird, wodurch sich der Kupplungskolben 11 axial in Richtung des Lamellenpakets 16 bewegt und die Außenlamellen 14 und die Innenlamellen 15 hierbei jeweils reibschlüssig miteinander in Kontakt bringt. In Folge dessen findet zwischen dem Kupplungsgehäuse 10 und der Antriebswelle 6 über den zwischenliegenden Lamellenträger 17 eine Übertragung einer jeweiligen Drehbewegung statt.
Aufgrund des, in dem Innenraum 13 befindlichen Fluids und dessen umströmen des Lamellenpakets 16 wird jedoch dem Kupplungskolben 11 bei seiner Bewegung in eine, das Lamellenpaket 16 zusammendrückende Betätigungsstellung ein Widerstand entgegengesetzt. Um hierbei dennoch ein zuverlässiges Schließen der nasslaufenden Trennkupplung 8 zu gewährleisten, wird der Betätigungsdruck 18 im Rahmen eines Modells berechnet und setzt sich aus mehreren, aus 2 hervorgehenden Druckanteilen zusammen: wie zu erkennen ist, umfasst der Betätigungsdruck 18 dabei mehrere Druckanteilen 19 bis 24. Die Druckanteile 19 bis 21 bilden dabei einen Befülldruckanteil 25, wobei bei Druckbeaufschlagung des Druckraumes 12 mit einem Druck in Höhe dieses Befülldruckanteils 25 ein Touch Point der nasslaufenden Trennkupplung 8 dargestellt wird. Mit einem Touch Point der Trennkupplung 8 ist hierbei gemeint, dass die Außenlamellen 14 und die Innenlamellen 15 in einem lastfreien Zustand zur Anlage gelangen, also ein Kontakt zwischen Außen- und Innenlamellen 14 und 15 stattfindet ohne ein Drehmoment zu übertragen. Der Befülldruckanteil 25 setzt sich dabei aus einem Mindestbefülldruckanteil 19, einem Gehäusekompensationsdruckanteil 20 und einem dynamischen Kompensationsdruckanteil 21 zusammen. Der Gehäusekompensationsdruckanteil 20 entspricht in seiner Höhe dabei einem Gegendruck, welcher auf den Kupplungskolben 11 bei Überführung in seine Betätigungsstellung aufgrund des, im Innenraum 13 befindlichen Fluids einwirkt. Denn bei Bewegung des Kupplungskolbens 11 in die Betätigungsstellung muss das, den Innenraum 13 durchströmende Fluid in einen Ablauf verdrängt werden, was dem Kupplungskolben 11 einen entsprechenden Widerstand entgegensetzt.
Der dynamische Kompensationsdruckanteil 21 berücksichtigt des Weiteren einen Druckabfall, welcher zu Beginn der Befüllung des Druckraumes 12 aufgrund des, im Innenraum 13 befindlichen Fluids auftritt. Ein Verlauf dieses dynamischen Kompensationsdruckanteils geht dabei aus dem Diagramm in 3 hervor. Wie hierbei zu erkennen ist, ist zu Beginn der Druckbeaufschlagung des Druckraumes 12 ein hoher Kompensationsdruckanteil darzustellen, welcher mit steigender Befüllung des Druckraumes 12 abnimmt und schließlich gegen null geht.
Die beiden Kompensationsdruckanteile 20 und 21 werden dann mit dem Mindestbefülldruckanteil 19 zum Befülldruckanteil 25 zusammengefasst. Der Mindestbefülldruckanteil 19 entspricht dabei einem Druck, welcher bei fehlendem Kupplungsgehäuse 10 und damit einem Entfall der, durch das Fluid im Innenraum 13 hervorgerufenen Gegendrücke für ein Heranführen der Trennkupplung 8 an ihren Touch Point ausreichend wäre.
Der somit errechnete Befülldruck 25 wird im Folgenden mit weiteren Druckanteilen in Form eines lastabhängigen Solldruckanteils 22, eines drehzahlabhängigen Solldruckanteils 23 und einem weiteren, situationsabhängigen Druckoffset 24 zum letztendlichen Betätigungsdruck 18 zusammengefasst. Der lastabhängige Solldruckanteil 22 definiert dabei einen momentenbasierten Grad des Schließens der Trennkupplung 8, wie stark also die Außen- und Innenlamellen 14 und 15 über den Kupplungskolben 11 zusammengedrückt werden, um durch den, sich hierbei einstellenden Reibschluss ein entsprechendes Drehmoment übertragen zu können. Hingegen ist über den drehzahlabhängigen Solldruckanteil 23 eine Differenzdrehzahl zwischen den Außenlamellen 14 und den Innenlamellen 15 einstellbar. Hierdurch kann ein definierter Schlupf der Trennkupplung 8 vorgegeben werden, um bestimmte Effekte, wie beispielsweise Drehungleichförmigkeiten, von der Abtriebswelle 9 nicht auf die Antriebswelle 6 zu übertragen.
Der weitere Druckoffset 24 stellt dabei einen situationsabhängigen Druckanteil dar, über welchen ein, mittels der übrigen Druckanteile definierter Druck weiter erhöht oder auch abgemindert werden kann, um in bestimmten Betriebspunkten des Hybridgetriebes 1 eine Koppelung zwischen der Brennkraftmaschine 2 und der Antriebswelle 6, sowie der Elektromaschine 3 zu verbessern. Ein derartiges Druckoffset 24 kommt beispielsweise bei Schaltungen in dem nachfolgenden Getriebeteil 7 zum Tragen.
Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltung einer Kupplungsanordnung ist es somit möglich, bei einer kompakten Anordnung einer nasslaufenden Trennkupplung 8 innerhalb einer Elektromaschine 3 in einem geschlossenen Kupplungsgehäuse 10 gleichzeitig eine zuverlässige Ansteuerung dieser Trennkupplung 8 zu gewährleisten. Abgesehen von einem Hybridgetriebe 1 kann die erfindungsgemäße Lehre aber auch bei einem herkömmlichen Getriebe mit einer, ein geschlossenes Kupplungsgehäuse aufweisenden Trennkupplung zur Anwendung kommen.
Bezugszeichenliste

1: Hybridgetriebe
2: Brennkraftmaschine
3: Elektromaschine
4: Stator
5: Rotor
6: Antriebswelle
7: Getriebeteil
8: Trennkupplung
9: Abtriebswelle
10: Kupplungsgehäuse
11: Kupplungskolben
12: Druckraum
13: Innenraum
14: Außenlamellen
15: Innenlamellen
16: Lamellenpaket
17: Lamellenträger
18: Betätigungsdruck
19: Mindestbefülldruckanteil
20: Gehäusekompensationsdruckanteil
21: dynamischer Kompensationsdruckanteil
22: lastabhängiger Solldruckanteil
23: drehzahlabhängiger Solldruckanteil
24: Druckoffset
25: Befülldruckanteils

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006056512 A1 [0003]

Claims

Kupplungsanordnung für ein Getriebe, insbesondere für ein Hybridgetriebe (1), umfassend eine nasslaufende Trennkupplung (8) mit einem geschlossenen Kupplungsgehäuse (10), in welchem ein verschiebbar geführter Kupplungskolben (11) einen Innenraum (13) von einem Druckraum (12) trennt, wobei die Trennkupplung (8) in einen geschlossenen Zustand überführbar ist, indem sich der Kupplungskolben (11) bei Beaufschlagung des Druckraumes (12) mit einem Betätigungsdruck (18) in eine Betätigungsstellung bewegt und hierbei zwei, ansonsten relativ zueinander verdrehbare Kupplungshälften reibschlüssig miteinander in Kontakt bringt, welche in dem Innenraum (13) platziert und von Fluid umströmt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungsdruck (18) mindestens einen Kompensationsdruckanteil (20, 21) enthält, welcher je einem, durch das im Innenraum (13) befindliche Fluid bedingten und dem Kupplungskolben (11) bei Überführung in die Betätigungsstellung entgegenwirkenden Gegendruck entspricht.
Kupplungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungsdruck (18) einen Gehäusekompensationsdruckanteil (20) umfasst, der einem, durch Verdrängen des Fluids bei Verschieben des Kupplungskolbens (11) hervorgerufenen Gegendruck entspricht, sowie einen dynamischen Kompensationsdruckanteil (21) enthält, über welchen ein, zu Beginn der Druckbeaufschlagung des Druckraumes (12) auftretender und durch das Fluid im Innenraum (13) bedingter Druckabfall kompensierbar ist.
Kupplungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungsdruck (18) zusätzlich zumindest die folgenden Druckanteile umfasst: – ein Mindestbefülldruckanteil (19), bei welchem bei fehlendem Gegendruck auf den Kupplungskolben (11) die Kupplungshälften in einen lastfreien Zustand zur Anlage bringbar sind; – ein lastabhängiger Solldruckanteil (22), mittels dem ein momentenbasierter Grad des Schließens der Trennkupplung (8) definierbar ist; und – ein drehzahlabhängiger Solldruckanteil (23), über den eine Differenzdrehzahl zwischen den Kupplungshälften einstellbar ist.
Kupplungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungsdruck (18) mindestens ein weiteres, situationsabhängiges Druckoffset (24) enthält.
Kupplungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass über die Trennkupplung (8) ein Rotor (5) einer Elektromaschine (3) mit einer Brennkraftmaschine (2) koppelbar ist, wobei die Trennkupplung (8) mit ihrem Kupplungsgehäuse (10) innerhalb des Rotors (5) liegend angeordnet ist.
Verfahren zum Steuern einer nasslaufenden Trennkupplung (8) mit einem geschlossenen Kupplungsgehäuse (10), welches durch einen verschiebbaren Kupplungskolben (11) in einen Druckraum (12) und einen Innenraum (13) unterteilt wird, wobei der Druckraum (12) zum Überführen des Kupplungskolbens (11) in eine Betätigungsstellung und einem damit verbundenen Schließen der Trennkupplung (8) mit einem Betätigungsdruck (18) beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, dass im Vorfeld vor Druckbeaufschlagung des Druckraumes (12) mindestens ein Kompensationsdruckanteil (20, 21) in Höhe je eines Gegendrucks ermittelt wird, welcher dem Kupplungskolben (11) bei dessen Bewegung in die Betätigungsstellung aufgrund von, in dem Innenraum (13) befindlichem Fluid entgegenwirkt, und wobei der mindestens eine Kompensationsdruckanteil (20, 21) anschließend mit in die Bestimmung des Betätigungsdrucks (18) einbezogen wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäusekompensationsdruckanteil (20) und ein dynamischer Druckanteil (21) ermittelt werden, von welchen der Gehäusekompensationsdruckanteil (20) einem Gegendruck entspricht, welcher bei Verschieben des Kupplungskolbens (11) in die Betätigungsstellung durch Verdrängen von Fluid aus dem Innenraum (13) erzeugt wird, während über den dynamischen Kompensationsdruckanteil (21) ein Druckabfall kompensiert wird, der zu Beginn der Druckbeaufschlagung des Druckraumes (12) aufgrund des, im Innenraum (13) befindlichen Fluids hervorgerufen wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der dynamische Kompensationsdruckanteil (21) in Abhängigkeit einer Befüllung des Druckraumes (12) ermittelt wird.
Computerprogrammprodukt für eine Kupplungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, welche nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8 betreibbar ist, wobei eine Routine zur Ermittlung des mindestens einen Kompensationsdruckanteils (20, 21) durch entsprechende in einer Software hinterlegte Steuerungsbefehle umgesetzt ist.
Datenträger mit einem Computerprogrammprodukt nach Anspruch 9.