DE102014212190A1 - Betätigungssystem zum Betätigen einer Reibungskupplung sowie Verfahren zum Betrieb eines Kupplungsaggregats - Google Patents

Betätigungssystem zum Betätigen einer Reibungskupplung sowie Verfahren zum Betrieb eines Kupplungsaggregats Download PDF

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Christoph Raber
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Abstract

Es ist ein Betätigungssystem zum Betätigen einer Reibungskupplung zum Kuppeln einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors mit mindestens einer Getriebeeingangswelle eines Kraftfahrzeuggetriebes, insbesondere für ein Nutzfahrzeug oder Lastkraftwagen, vorgesehen mit mindestens einem, insbesondere ringförmigen, mit einer Hydraulikflüssigkeit gefülltem Betätigungszylinder zum Ausrücken und/oder Einrücken eines Kolbenelements zum Öffnen und/oder Schließen einer Reibungskupplung, einem hydraulisch betreibbaren Geberzylinder zur Änderung des Drucks innerhalb des Betätigungszylinders, wobei der Geberzylinder einen auf den Betätigungszylinder einwirkenden verlagerbaren Geberkolben aufweist, und einem pneumatisch betätigbaren Druckverstärker, wobei der Druckverstärker einen in einem Druckzylinder verlagerbaren Druckkolben aufweist, wobei der Druckkolben den Druckzylinder in eine erste Druckkammer und eine zweite Druckkammer unterteilt und auf den Geberkolben des Geberzylinders einwirkt. Das Betätigungssystem kann die Reibungskupplung im Wesentlichem ohne durch Temperaturänderungen bedingte Ungenauigkeiten hydraulisch betätigen, wobei durch den an dem Gegenzylinder angeschlossenen pneumatischen Druckverstärker der zum Betätigen der Reibungskupplung vom Geberzylinder aufzubringende Druck reduziert und/oder einem linearisierten Verlauf unterworfen werden kann, wodurch eine genaue Betätigung der Reibungskupplung mit geringen Betätigungskräften ermöglicht ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Betätigungssystem zum Betätigen einer Reibungskupplung sowie ein Verfahren zum Betrieb eines Kupplungsaggregats mit einem derartigen Betätigungssystem, mit dessen Hilfe mit einer hinreichend großen Betätigungskraft eine Anpressplatte einer Reibungskupplung verlagert werden kann, um eine Kupplungsscheibe reibschlüssig zu verpressen, insbesondere eine Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors mit mindestens einer Getriebeeingangswelle eines Kraftfahrzeuggetriebes zu kuppeln.
  • Aus EP 1 524 446 A1 ist ein an einem Getriebegehäuse eines Kraftfahrzeuggetriebes befestigtes Betätigungssystem zum Betätigen von Reibungskupplungen einer Doppelkupplung bekannt, bei dem konzentrisch zu einer Drehachse der Doppelkupplung angeordnete ringförmige Betätigungszylinder vorgesehen sind, die hydraulisch oder pneumatisch betätigt werden können, um ein Kolbenelement auszufahren, das mittelbar über ein Betätigungsmittel eine Anpressplatte zum Schließen der Reibungskupplung verlagern kann.
  • Es besteht ein ständiges Bedürfnis Reibungskupplungen mit geringen Betätigungskräften genau betätigen zu können.
  • Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, der eine genaue Betätigung einer Reibungskupplung mit geringen Betätigungskräften ermöglicht.
  • Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch ein Betätigungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Betrieb eines Kupplungsaggregats mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
  • Erfindungsgemäß ist ein Betätigungssystem zum Betätigen einer Reibungskupplung zum Kuppeln einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors mit mindestens einer Getriebeeingangswelle eines Kraftfahrzeuggetriebes, insbesondere für ein Nutzfahrzeug oder Lastkraftwagen, vorgesehen mit mindestens einem, insbesondere ringförmigen, mit einer Hydraulikflüssigkeit gefülltem Betätigungszylinder zum Ausrücken und/oder Einrücken eines Kolbenelements zum Öffnen und/oder Schließen einer Reibungskupplung, einem hydraulisch betreibbaren Geberzylinder zur Änderung des Drucks innerhalb des Betätigungszylinders, wobei der Geberzylinder einen auf den Betätigungszylinder einwirkenden verlagerbaren Geberkolben aufweist, und einem pneumatisch betätigbaren Druckverstärker, wobei der Druckverstärker einen in einem Druckzylinder verlagerbaren Druckkolben aufweist, wobei der Druckkolben den Druckzylinder in eine erste Druckkammer und eine zweite Druckkammer unterteilt und auf den Geberkolben des Geberzylinders einwirkt.
  • Da der Betätigungszylinder nicht mit einem Gas sondern mit einer Hydraulikflüssigkeit, beispielsweise Bremsflüssigkeit, gefüllt ist, ergeben sich geringere temperaturbedingte Auswirkungen auf den im Betätigungszylinder herrschenden Druck, insbesondere der Ausrückkraft. Im Gegensatz zu einem Gas erfährt die Hydraulikflüssigkeit keine signifikante Volumenausdehnung bei einer durch die Kupplung und/oder das Kraftfahrzeuggetriebe verursachten Temperaturerhöhung von der Umgebungstemperatur auf eine Betriebstemperatur von ca. 120°C. Dadurch kann das Ansteuern eines bestimmten Stellwegs zum Öffnung und/oder Schließen der Kupplung im Wesentlichen unabhängig von der aktuellen Temperatur des im Betätigungszylinder vorliegenden Mediums erfolgen, so dass die Betätigung der Reibungskupplung genauer erfolgen kann. Gleichzeitig kann bei einem Betätigen der Reibungskupplung ein pneumatisch im Druckverstärker aufgebauter Druck einem in dem Geberzylinder, beispielsweise durch Betätigen eines Kupplungspedals für ein Handschaltgetriebe, aufgebautem Druck überlagert werden. Die beiden Drücke können sich addieren, so dass von dem Geberzylinder ein geringere Druck aufgebracht werden muss, um das Kolbenelement des Betätigungszylinders um einen bestimmten Stellweg zu verlagern. Das Betätigen der Reibungskupplung ist dadurch mit einem geringeren Kraftaufwand möglich. Dies ermöglicht eine genaue Betätigung der Reibungskupplung mit geringen Betätigungskräften.
  • Zusätzlich oder alternativ ist es möglich, dass der Druckverstärker in einer zu der vom Geberzylinder aufgebrachten Betätigungsrichtung entgegen gesetzte Richtung wirkt, so dass der vom Druckverstärker aufgebrachte Druck von dem vom Geberzylinder aufgebrachten Druck subtrahiert wird, um den im Betätigungszylinder herrschenden Druck zu ermitteln. Dadurch kann ein Abfallen des im Betätigungszylinder erforderlichen Drucks zum Ansteuern eines bestimmten Stellwegs für das Kolbenelement des Betätigungszylinders zumindest teilweise kompensiert werden, so dass der vom Geberzylinder erzeugbare Druck zum Ansteuern dieses Stellwegs linearisiert werden kann. Insbesondere ist es möglich, dass der von dem Geberzylinder erforderliche erzeugbare Druck zum Verlagern des Kolbenelements zwischen einer geöffneten Stellung und einer geschlossenen Stellung der Reibungskupplung einen rein progressiven oder rein degressiven Verlauf, das heißt ein Verlauf ohne lokales Extremum, aufweist. Für die Betätigung des Geberzylinders kann sich dadurch ein stetig steigender beziehungsweise stetig fallender Kraftverlauf ergeben. Dadurch kann in einer bevorzugten Ausführungsform einem von dem Geberzylinder erzeugten Druck genau eine Position des Kolbenelements zugeordnet werden, wodurch insbesondere eine automatische Ansteuerung dieses Stellwegs bei einem automatischen Schaltgetriebe („AMT“) erleichtert und die Ansteuerung einer falschen Stellung vermieden ist. Dadurch ist es nicht erforderlich zwischen dem Kolbenelement und einer relativ zu einer Gegenplatte verlagerbaren Anpressplatte einer Reibungskupplung ein Betätigungselement mit einer rein progressiven oder rein degressiven Federeigenschaft vorzusehen. Stattdessen kann als Betätigungselement eine Tellerfeder vorgesehen sein, die sich zwischen der geöffneten und der geschlossenen Stellung der Reibungskupplung zumindest bei einem zwischenzeitlich eingetretenem Verschleiß von Reibbelägen der Reibungskupplung einen progressiven und einen degressiven Verlauf der Federkennlinie aufweisen kann, so dass sich zwischen der geöffneten und der geschlossenen Stellung der Reibungskupplung ein Maximum für die erforderliche Betätigungskraft zum Verlagern der Anpressplatte ergeben kann. Da die Tellerfeder in diesem Fall nicht ausschließlich im progressiven Bereich oder ausschließlich im degressiven Bereich betrieben wird, kann eine Tellerfeder mit einem entsprechend gering ausgeprägtem Extremum der Federkennlinie verwendet werden, wodurch der Gesamtdruck innerhalb des Betätigungssystems gering gehalten werden kann. Das Betätigungssystem kann die Reibungskupplung im Wesentlichem ohne durch Temperaturänderungen bedingte Ungenauigkeiten hydraulisch betätigen, wobei durch den an dem Gegenzylinder angeschlossenen pneumatischen Druckverstärker der zum Betätigen der Reibungskupplung vom Geberzylinder aufzubringende Druck reduziert und/oder einem linearisierten Verlauf unterworfen werden kann, wodurch eine genaue Betätigung der Reibungskupplung mit geringen Betätigungskräften ermöglicht ist.
  • Der hydraulische Teil und der pneumatische Teil des Betätigungssystems können in Reihe geschaltet sein. Der hydraulische Teil und der pneumatische Teil des Betätigungssystems sind insbesondere voneinander abgetrennt und in separaten gegeneinander abgedichteten Teilsystemen vorgesehen. Über den Geberkolben des Geberzylinders können die Drücke des Geberzylinders und des Druckverstärkers überlagert werden. Insbesondere bei Nutzfahrzeugen und/oder Lastkraftwagen ist in der Regel sowieso eine pneumatische Druckquelle vorgesehen, insbesondere ein Kompressor zur Erzeugung von Druckluft für Bremssysteme, Bremskraftverstärker, Feststellbremsanlagen und/oder Luftfederungsanlagen, der den für den Druckverstärker benötigten pneumatischen Druck zur Verfügung stellen kann. Das hydraulische Teilsystem des Betätigungssystems kann dadurch entlastet werden. Der Betätigungszylinder und/oder der Geberzylinder und/oder der Druckverstärker können als Kolben-Zylinder- Einheit mit einem axial im jeweiligen Zylinder geführten Kolben ausgestaltet sein, wobei der Kolben gegenüber dem Zylinder abgedichtet sein kann und über eine mit dem Kolben verbundene Kolbenstange einen Druck einleiten und/oder ausleiten kann. Zum Verlagern des Kolbens kann der zugeordnete Zylinder Ventile aufweisen, um zur Einstellung eines geeigneten Überdrucks oder Unterdrucks zum Verlagern des Kolbens ein Medium zuzuführen und/oder abzulassen. Der Druckverstärker kann beispielsweise vergleichbar zu einem Bremskraftverstärker ausgestaltet sein. Beispielsweise kann der Druckverstärker auf den Geberkolben des Geberzylinders einwirken, während ein Ausgang des Geberzylinders beispielsweise über eine Hydraulikleitung mit einem Eingang des Betätigungszylinders verbunden ist, so dass die Hydraulikflüssigkeit des Betätigungszylinders mit der Hydraulikflüssigkeit des Geberzylinders kommunizieren kann. Der Druckverstärker kann insbesondere einen mit dem Druckkolben verbundene Kolbenstange aufweisen, die mit einem in dem Geberzylinder angeordneten weiteren Kolben verbunden ist, um den Druck oder Unterdruck des Druckverstärker über ein zwischen dem Geberkolben und dem weiteren Kolben vorgesehenes Medium, insbesondere eine Hydraulikflüssigkeit, an den Geberkolben übertragen zu können. Der Druck des an der vom Betätigungszylinder wegweisenden Seite des Geberkolbens vorgesehenen Mediums kann zum Betätigen des Geberzylinders verändert werden, insbesondere in Reaktion auf die Betätigung eines Kupplungspedals und/oder in Reaktion auf ein Schaltsignal eines Automatikgetriebes.
  • Insbesondere ist die erste Druckkammer des Druckverstärkers mit einer pneumatischen Druckquelle zur Erhöhung eines Drucks innerhalb des Betätigungszylinders verbindbar. Dies ermöglicht es in der ersten Druckkammer einen Überdruck zu erzeugen, der sich insbesondere mit dem in dem Geberzylinder aufgebauten Druck addieren kann, um einen entsprechend hohen Betätigungsdruck bei einem entsprechend geringen vom dem Geberzylinder aufzubauenden Druck zu erreichen. Wenn der Betätigungsdruck reduziert werden soll, um das Kolbenelement des Betätigungszylinders zurück zu bewegen, kann die erste Druckkammer von der pneumatischen Druckquelle getrennt und das Gas in der ersten Druckkammer insbesondere über einen Schalldämpfer abgelassen werden, wodurch sich bereits der Betätigungsdruck um den pneumatischen Anteil des Druckverstärkers besonders schnelle reduzieren kann. Zeitlich versetzt und/oder gleichzeitig kann der vom Geberzylinder aufgebaute Druck reduziert werden.
  • Vorzugsweise ist die zweite Druckkammer des Druckverstärkers mit einer pneumatischen Druckquelle zur Verringerung eines Drucks innerhalb des Betätigungszylinders verbindbar.
  • Dies ermöglicht es in der zweiten Druckkammer einen Überdruck zu erzeugen, der insbesondere von dem in dem Geberzylinder aufgebauten Druck subtrahiert werden kann, um bei einem Nachlassen des zum Verstellen des Kolbenelements erforderlichen Betätigungsdrucks für den in dem Geberzylinder aufzubauenden Druck einen progressiven Verlauf, das heißt ein ansteigender Verlauf ohne lokales Extremum, zu erreichen. Für die Betätigung des Geberzylinders kann sich dadurch ein stetig steigender beziehungsweise stetig fallender Kraftverlauf ergeben. Ferner kann mit Hilfe des in der zweiten Druckkammer vorgesehenen Überdrucks das Kolbenelement des Betätigungszylinders schnell zurück bewegt werden, wobei es hierbei möglich ist mit Hilfe des Drucks in der zweiten Druckkammer das zum Aufbau des Drucks im Geberzylinder verwendete Medium aus dem Geberzylinder heraus zu drücken.
  • Besonders bevorzugt ist die erste Druckkammer des Druckverstärkers mit einer pneumatischen Druckquelle zur Erhöhung eines Drucks innerhalb des Betätigungszylinders über ein erstes Regelventil und/oder die zweite Druckkammer des Druckverstärkers mit einer pneumatischen Druckquelle zur Verringerung eines Drucks innerhalb des Betätigungszylinders über ein zweites Regelventil verbindbar, wobei das erste Regelventil und/oder das zweite Regelventil in einer ersten Stellung eine Verbindung mit der Druckquelle herstellt und in einer zweiten Stellung ein Ablassen des Drucks innerhalb der ersten Druckkammer und/oder innerhalb der zweiten Druckkammer zulässt. Mit Hilfe der Regelventile kann der Druck in der ersten Druckkammer und/oder in der zweiten Druckkammer, insbesondere gleichzeitig, verändert werden, so dass insbesondere ein nicht-linearer Druckverlauf des von dem Druckverstärker auf den Geberkolben des Geberzylinders einwirkenden Drucks eingestellt und geregelt werden kann. Dadurch lässt sich insbesondere ein nicht-linearer Verlauf der erforderlichen Betätigungskraft zum Verstellen des Kolbenelements des Betätigungszylinders derart kompensieren, dass sich für den von dem Geberzylinder erforderlichen erzeugbaren Druck zum Verlagern des Kolbenelements zwischen einer geöffneten Stellung und einer geschlossenen Stellung der Reibungskupplung einen rein progressiven oder rein degressiven Verlauf ergibt. Für die Betätigung des Geberzylinders kann sich dadurch ein stetig steigender beziehungsweise stetig fallender Kraftverlauf ergeben.
  • Insbesondere schließt das erste Regelventil und/oder das zweite Regelventil in einer dritten Stellung die erste Druckkammer und/oder die zweite Druckkammer. Dadurch kann das Gas bei einem bestimmten erreichten Druck in der ersten Druckkammer und/oder in der zweiten Druckkammer eingeschlossen werden. In diesem Fall kann die erste Druckkammer und/oder die zweite Druckkammer in der Art einer Gasfeder wirken. Dadurch können beispielsweise in der geöffneten Stellung der Reibungskupplung an der Anpressplatte auftretende Schwingungen gedämpft werden, so dass Geräuschemissionen, beispielsweise durch ein Klappern der Anpressplatte, und/oder unnötige Bauteilbelastungen der Reibungskupplung und/oder des Betätigungssystems reduziert werden können.
  • Vorzugsweise ist der Druckkolben des Druckverstärkers mit dem Geberkolben des Geberzylinders über eine durch den Druckzylinder und den Geberzylinder hindurch geführte Kolbenstange verbunden. Dies ermöglicht eine starre Verbindung des Druckkolbens mit dem Geberkolben. Dadurch kann auch bei geöffneten Ventilen des Geberzylinders, wenn von dem Geberzylinder keine Kraft auf den Geberkolben ausgeübt wird, der Druck im Betätigungszylinder rein pneumatisch nur mit Hilfe des Druckverstärkers beeinflusst werden. Beispielsweise kann der Druckverstärker einen oberhalb des Umgebungsdrucks liegenden Restdruck bereitstellen, um dadurch einen verschleißbedingter Fehlabstand der Reibungskupplung kompensieren zu können.
  • Besonders bevorzugt ist ein Kupplungspedal für ein Handschaltgetriebe vorgesehen, wobei das Kupplungspedal zur Betätigung der Reibungskupplung mit dem Geberzylinder, insbesondere mechanisch, gekoppelt ist. Durch das Kupplungspedal kann der Druck des an der von dem Betätigungszylinder wegweisenden Seite des Geberkolbens vorgesehenen Mediums beeinflusst werden. Insbesondere kann durch den Druckverstärker bei der Betätigung des Kupplungspedals ein stetig ansteigender, rein progressiver Verlauf einer von dem Geberzylinder bereitgestellten Widerstandskraft, die dem an der von den Betätigungszylinder wegweisenden Seite des Geberzylinders angreifendem Druck des Geberzylinders entspricht, erreicht werden. Dies erleichtert es eine Position für das Kolbenelement zu finden, in der die Reibungskupplung schlupfend betrieben wird.
  • Insbesondere ist ein Steuersystem zur Betätigung des Druckverstärkers vorgesehen, wobei das Steuersystem in Abhängigkeit eines Ausrückwegs des Kolbenelements und eines Signals zum Öffnen oder Schließen der Reibungskupplung einen Druck in der ersten Druckkammer und/oder in der zweiten Druckkammer einstellt. Ein nicht-linearer Verlauf, insbesondere ein polynomischer Verlauf mit lokalem Extremum, der zum Verstellen des Kolbenelements erforderlichen Betätigungskraft kann dadurch auch bei einem komplizierten Verlauf leicht kompensiert werden, so dass über den Geberzylinder zum Verstellen des Kolbenelements eine rein progressiv oder rein degressiv verlaufende Kraft eingeleitet werden kann.
  • Vorzugsweise erzeugt der Druckzylinder einen maximalen Druck von ppneu,max und der Geberzylinder einen maximalen Druck von phyd,max, wobei 0,10 ≤ ppneu,max/phyd,max ≤ 0,50, insbesondere 0,20 ≤ ppneu,max/phyd,max ≤ 0,40 und vorzugsweise ppneu,max/phyd,max = 0,30 ± 0,05 gilt. Beispielsweise kann phyd,max ca. 10 kN betragen, während ppneu,max ca. 3 kN betragen kann. Dadurch lässt sich eine hinreichend hohe Betätigungskraft im Betätigungszylinder erreichen, die um einen signifikanten Betrag durch den Druckverstärker beeinflusst werden kann.
  • Die Erfindung betrifft ferner ein Kupplungsaggregat zum Kuppeln einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugs mit mindestens einer Getriebeeingangswelle eines Kraftfahrzeuggetriebes mit einer Reibungskupplung zum Verpressen einer Kupplungsscheibe zwischen einer Gegenplatte und einer relativ zur Gegenplatte mit Hilfe eines Betätigungselements, insbesondere Tellerfeder, verlagerbaren Anpressplatte und einem Betätigungssystem, das wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, zum Betätigen, insbesondere Verschwenken, des Betätigungselements mit Hilfe des Kolbenelements des Betätigungszylinders, wobei zumindest im Verschleißzustand der Reibungskupplung eine maximal erforderliche Ausrückkraft zum Verlagern der Anpressplatte bei einem Ausrückweg zwischen der geöffneten und der geschlossenen Stellung der Reibungskupplung auftritt. Insbesondere ist es möglich, dass die erforderliche Ausrückkraft zwischen der vollständig geöffneten Position und der vollständig geschlossenen Position ein lokales Extremum aufweist. Das Kupplungsaggregat kann insbesondere einen nicht-linearer Verlauf, insbesondere einen polynomischen Verlauf mit lokalem Extremum, der zum Verstellen des Kolbenelements erforderlichen Betätigungskraft aufweisen. Das Betätigungssystem kann die Reibungskupplung des Kupplungsaggregats im Wesentlichem ohne durch Temperaturänderungen bedingte Ungenauigkeiten hydraulisch betätigen, wobei durch den an dem Gegenzylinder angeschlossenen pneumatischen Druckverstärker der zum Betätigen der Reibungskupplung vom Geberzylinder aufzubringende Druck reduziert und/oder einem linearisierten Verlauf unterworfen werden kann, wodurch eine genaue Betätigung des Kupplungsaggregats mit geringen Betätigungskräften ermöglicht ist.
  • Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betrieb eines Kupplungsaggregats, das wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, bei dem der von dem Druckverstärker bereitgestellte Druck in Abhängigkeit von einem Stellweg des Kolbenelements derart geregelt wird, dass ein von dem Geberzylinder erforderlicher erzeugbarer Druck zum Verlagern des Kolbenelements zwischen einer geöffneten Stellung und einer geschlossenen Stellung der Reibungskupplung einen rein progressiven oder rein degressiven Verlauf aufweist. Der Druckverstärker kann bei entsprechenden Stellungen des Kolbenelements den Druck im Druckzylinder erhöhen oder verringern, so dass der von dem Geberzylinder erforderliche er- zeugbare Druck zum Verlagern des Kolbenelements einen Verlauf ohne lokales Extremum aufweisen kann. Das Betätigungssystem kann die Reibungskupplung des Kupplungsaggregats im Wesentlichem ohne durch Temperaturänderungen bedingte Ungenauigkeiten hydraulisch betätigen, wobei durch den an dem Gegenzylinder angeschlossenen pneumatischen Druckverstärker der zum Betätigen der Reibungskupplung vom Geberzylinder aufzubringende Druck reduziert und/oder einem linearisierten Verlauf unterworfen werden kann, wodurch eine genaue Betätigung des Kupplungsaggregats mit geringen Betätigungskräften ermöglicht ist.
  • Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:
  • 1: eine schematische Prinzipdarstellung eines Betätigungssystems.
  • Das in 1 dargestellte Betätigungssystem 10 weist einen ringförmigen mit einer Hydraulikflüssigkeit gefüllten hydraulischen Betätigungszylinder 12 auf, der infolge eines innerhalb des Betätigungszylinders 12 anliegenden Drucks ein Kolbenelement 14 ausrücken und/oder einrücken kann. Das Kolbenelement 14 liegt an einem als Tellerfeder ausgestaltetem Betätigungselement 16 einer Reibungskupplung an, das um einen in Umfangsrichtung verlaufenden Schwenkpunkt zur Veränderung seiner Konizität verschwenkt werden kann, um eine Anpressplatte der Reibungskupplung zu verlagern. Durch das Verlagern der Anpressplatte kann zum Schließen der Reibungskupplung eine Kupplungsscheibe zwischen der Anpressplatte und einer Gegenplatte reibschlüssig verpresst werden, während zum Öffnen der Reibungskupplung die Anpressplatte von der Gegenplatte und der Kupplungsscheibe weg bewegt werden kann.
  • Der Betätigungszylinder 12 kann mit einem Getriebegehäuse 18 eines Kraftfahrzeuggetriebes verbunden werden, das sich im Betrieb aufheizen kann und dadurch auch den Betätigungszylinder 12 und die im Betätigungszylinder 12 vorgesehene Hydraulikflüssigkeit auf ca. 120°C erwärmen kann. Der Betätigungszylinder 12 ist über eine Hydraulikleitung 20 mit einem Geberzylinder 22 verbunden. Die Hydraulikleitung 20 kann hierzu in der Nähe des Getriebegehäuses 18 verlaufen, wobei der Geberzylinder 22 soweit von dem Getriebegehäuse 18 entfern positioniert sein kann, dass der Geberzylinder 22 nicht signifikant von dem Getriebegehäuse 18 erwärmt werden kann. Der Geberzylinder 22 weist einen Geberkolben 24 auf, der in Reaktion auf eine Betätigung eines Kupplungspedals eines Handschaltgetriebes und/oder in Reak- tion eines Schaltsignals eines Automatikgetriebes innerhalb des Geberzylinders 22 verlagert werden kann. Der Geberkolben 24 kommuniziert mit der Hydraulikflüssigkeit in der Hydraulikleitung und kann dadurch den Druck im Betätigungszylinder 12 beeinflussen. Hierzu ist an der von dem Betätigungszylinder 12 weg weisenden Seite des Geberkolbens 24 ein Medium, insbesondere eine Hydraulikflüssigkeit, vorgesehen, um den Geberkolben 24 verlagern zu können.
  • Auf den Geberkolben 24 kann zusätzlich ein von einem pneumatischen Druckverstärker 26 erzeugter Druck, insbesondere Überdruck oder Unterdruck, wirken. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Druckverstärker 26 einen in einem Druckzylinder 27 geführten Druckkolben 28 auf, der über eine Kolbenstange 30 auf das Medium im Geberzylinder 22 einwirkt und dadurch mittelbar auf den Geberkolben 24 einwirkt. Alternativ kann die Kolbenstange 30 direkt mit dem Geberkolben 24 verbunden sein. Der Druckkolben 28 unterteilt den Druckzylinder 27 in eine erste Druckkammer 32 und eine zweite Druckkammer 34. Die erste Druckkammer 32 ist über ein erstes Regelventil 36 mit einer pneumatischen Druckquelle 38 verbunden. Ein Überdruck in der ersten Druckkammer 32 erhöht den Druck im Betätigungszylinder 12. Die zweite Druckkammer 34 ist über ein zweites Regelventil 40 mit der Druckquelle 38 verbunden. Ein Überdruck in der zweiten Druckkammer 34 verringert den Druck im Betätigungszylinder 12. Je nach Stellung des ersten Regelventils 36 und des zweiten Regelventils 40 kann der Druck in der ersten Druckkammer 32 und/oder in der zweiten Druckkammer 34 erhöht, verringert oder gehalten werden, so dass der Druckverstärker 26 insbesondere je nach Position des Kolbenelements 14 den Druck auf den Geberkolben 24 derart anpassen kann, dass sich beim Betätigen der Reibungskupplung für den Geberzylinder 22 ein rein stetig progressiver oder rein stetig degressiver Verlauf ergibt, um die Anpressplatte der Reibungskupplung zwischen einer geschlossenen Stellung und einer geöffneten Stellung zu verlagern. Ein bestimmter Druck, der von dem Geberzylinder 22 auf das Medium aufgebracht wird, kann dann einer bestimmten Stellung der Anpressplatte beziehungsweise des Kolbenelements 14 entsprechen.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Betätigungssystem
    12
    Betätigungszylinder
    14
    Kolbenelement
    16
    Betätigungselement
    18
    Getriebegehäuse
    20
    Hydraulikleitung
    22
    Geberzylinder
    24
    Geberkolben
    26
    Druckverstärker
    27
    Druckzylinder
    28
    Druckkolben
    30
    Kolbenstange
    32
    erste Druckkammer
    34
    zweite Druckkammer
    36
    erstes Regelventil
    38
    Druckquelle
    40
    zweites Regelventil
  • 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
    • EP 1524446 A1 [0002]

Claims (10)

  1. Betätigungssystem zum Betätigen einer Reibungskupplung zum Kuppeln einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors mit mindestens einer Getriebeeingangswelle eines Kraftfahrzeuggetriebes, insbesondere für ein Nutzfahrzeug oder Lastkraftwagen, mit mindestens einem, insbesondere ringförmigen, mit einer Hydraulikflüssigkeit gefülltem Betätigungszylinder (12) zum Ausrücken und/oder Einrücken eines Kolbenelements (14) zum Öffnen und/oder Schließen einer Reibungskupplung, einem hydraulisch betreibbaren Geberzylinder (22) zur Änderung des Drucks innerhalb des Betätigungszylinders (12), wobei der Geberzylinder (22) einen auf den Betätigungszylinder (12) einwirkenden verlagerbaren Geberkolben (24) aufweist, und einem pneumatisch betätigbaren Druckverstärker (26), wobei der Druckverstärker (26) einen in einem Druckzylinder (27) verlagerbaren Druckkolben (28) aufweist, wobei der Druckkolben (28) den Druckzylinder (27) in eine erste Druckkammer (32) und eine zweite Druckkammer (34) unterteilt und auf den Geberkolben (24) des Geberzylinders (22) einwirkt.
  2. Betätigungssystem nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die erste Druckkammer (32) des Druckverstärkers (26) mit einer pneumatischen Druckquelle (38) zur Erhöhung eines Drucks innerhalb des Betätigungszylinders (12) verbindbar ist.
  3. Betätigungssystem nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Druckkammer (34) des Druckverstärkers (26) mit einer pneumatischen Druckquelle (38) zur Verringerung eines Drucks innerhalb des Betätigungszylinders (12) verbindbar ist.
  4. Betätigungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass die erste Druckkammer (32) des Druckverstärkers (26) mit einer pneumatischen Druckquelle (38) zur Erhöhung eines Drucks innerhalb des Betätigungszylinders (12) über ein erstes Regelventil (36) und/oder die zweite Druckkammer (34) des Druckverstärkers (26) mit einer pneumatischen Druckquelle (38) zur Verringerung eines Drucks innerhalb des Betätigungszylinders (12) über ein zweites Regelventil (40) verbindbar ist, wobei das erste Regelventil (36) und/oder das zweite Regelventil (40) in einer ersten Stellung eine Verbindung mit der Druckquelle (38) herstellt und in einer zweiten Stellung ein Ablassen des Drucks innerhalb der ersten Druckkammer (32) und/oder innerhalb der zweiten Druckkammer (34) zulässt.
  5. Betätigungssystem nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass das erste Regelventil (36) und/oder das zweite Regelventil (40) in einer dritten Stellung die erste Druckkammer (32) und/oder die zweite Druckkammer (34) schließt.
  6. Betätigungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass der Druckkolben (28) des Druckverstärkers (26) mit dem Geberkolben (24) des Geberzylinders (22) über eine durch den Druckzylinder (27) und den Geberzylinder (22) hindurch geführte Kolbenstange (30) verbunden ist.
  7. Betätigungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass ein Kupplungspedal für ein Handschaltgetriebe vorgesehen ist, wobei das Kupplungspedal zur Betätigung der Reibungskupplung mit dem Geberzylinder (22), insbesondere mechanisch, gekoppelt ist.
  8. Betätigungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass ein Steuersystem zur Betätigung des Druckverstärkers (26) vorgesehen ist, wobei das Steuersystem (26) in Abhängigkeit eines Ausrückwegs des Kolbenelements (14) und eines Signals zum Öffnen oder Schließen der Reibungskupplung einen Druck in der ersten Druckkammer (32) und/oder in der zweiten Druckkammer (34) einstellt.
  9. Kupplungsaggregat zum Kuppeln einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugs mit mindestens einer Getriebeeingangswelle eines Kraftfahrzeuggetriebes mit einer Reibungskupplung zum Verpressen einer Kupplungsscheibe zwischen einer Gegenplatte und einer relativ zur Gegenplatte mit Hilfe eines Betätigungselements (16), insbesondere Tellerfeder, verlagerbaren Anpressplatte und einem Betätigungssystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zum Betätigen, insbesondere Verschwenken, des Betätigungselements (16) mit Hilfe des Kolbenelements (14) des Betätigungszylinders (12), wobei zumindest im Verschleißzustand der Reibungskupplung eine maximal erforderliche Ausrückkraft zum Verlagern der Anpressplatte bei einem Ausrückweg zwischen der geöffneten und der geschlossenen Stellung der Reibungskupplung auftritt und insbesondere der von dem Druckverstärker (26) bereitgestellte Druck in Abhängigkeit von einem Stellweg des Kolbenelements (14) derart einstellbar ist, dass ein von dem Geberzylinder (22) erforderlicher erzeugbarer Druck zum Verlagern des Kolbenelements (14) zwischen einer geöffneten Stellung und einer geschlossenen Stellung der Reibungskupplung einen rein progressiven oder rein degressiven Verlauf aufweist.
  10. Verfahren zum Betrieb eines Kupplungsaggregats nach Anspruch 9, bei dem der von dem Druckverstärker (26) bereitgestellte Druck in Abhängigkeit von einem Stellweg des Kolbenelements (14) derart geregelt wird, dass ein von dem Geberzylinder (22) forderlicher erzeugbarer Druck zum Verlagern des Kolbenelements (14) zwischen einer geöffneten Stellung und einer geschlossenen Stellung der Reibungskupplung einen rein progressiven oder rein degressiven Verlauf aufweist.
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