DE102016124014A1

DE102016124014A1 - Aktuatoranordnung für ein Kraftfahrzeuggetriebe

Info

Publication number: DE102016124014A1
Application number: DE102016124014.1A
Authority: DE
Inventors: Yunfan Wei; Marco Grethel
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2016-12-12
Filing date: 2016-12-12
Publication date: 2018-06-14

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Aktuatoranordnung (10) für ein Kraftfahrzeuggetriebe, das eine fluidisch betätigbare Kupplung (20) zur Übertragung eines Antriebsmoments und ein Getriebe mit wenigstens zwei Gangstufen umfasst, die über eine Schaltwalzenanordnung (30) mit wenigstens einer Schaltwalze (32) ein- und/oder auslegbar sind, mit einer der Kupplung (20) zugeordneten Pumpenvorrichtung (12) zur fluidischen Betätigung der Kupplung (20), wobei die Pumpenvorrichtung (12) eine Pumpe (14) und einen Elektromotor (16) zum Antrieb der Pumpe (14) umfasst, und einer mit der Pumpenvorrichtung (12) verschalteten Schaltwalzenanordnung (30) zur Getriebeaktuierung, wobei eine Umschaltlogik (34) zwischen der Schaltwalzenanordnung (30) und der Pumpenvorrichtung (12) angeordnet ist, und die Schaltwalzenanordnung (30) sequentiell zur Kupplung über die Pumpenvorrichtung (12) betätigbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Aktuatoranordnung zur Betätigung eines Kraftfahrzeuggetriebes, das eine fluidisch betätigbare Kupplung und ein Getriebe mit wenigstens zwei Gangstufen aufweist, die über eine Schaltwalzenanordnung mit wenigstens einer Schaltwalze ein- und/oder auslegbar sind.
Aus der DE 10 2012 003 415 A1 ist eine Aktuatoranordnung für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang, der wenigstens eine Reibkupplung zur Übertragung von Antriebsmoment, insbesondere in Form einer Anfahrkupplung, sowie ein Doppelkupplungsgetriebe mit wenigstens zwei Gangstufen aufweist, die mittels einer Schaltkupplungsanordnung ein- und auslegbar sind. Die Aktuatoranordnung umfasst einen Hydraulikkreis, der eine Pumpe aufweist, die mittels eines Elektromotors antreibbar ist, und der einen Kupplungs-Hydraulikzylinder aufweist, mittels dessen die Reibkupplung betätigbar ist, und mit einer Schalt-Aktuatoranordnung zum Betätigen der Schaltkupplungsanordnung. Dabei weist die Schalt-Aktuatoranordnung eine Schaltwalze auf, die mit dem Elektromotor über eine Schaltwalzen-Koppeleinrichtung derart gekoppelt oder koppelbar ist, dass die Schaltwalze mittels des Elektromotors in Rotation versetzbar ist, um die Schaltkupplungsanordnung zu betätigen. Hierzu ist vorgesehen, dass die Schaltwalzen-Koppeleinrichtung zwischen der Pumpe und dem die Pumpe antreibenden Elektromotor angeordnet ist.
Es besteht ein regelmäßiges Bedürfnis, die Aktuatoranordnung zur Betätigung eines Kraftfahrzeuggetriebes weiterzuentwickeln.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Aktuatoranordnung zur Betätigung eines Kraftfahrzeuggetriebes anzugeben, die preiswert herstellbar ist und einen reduzierten Bauraum aufweist.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch eine Aktuatoranordnung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
Erfindungsgemäß ist eine Aktuatoranordnung für ein Kraftfahrzeuggetriebe vorgesehen, das eine fluidisch betätigbare Kupplung zur Übertragung eines Antriebsmoments und ein Getriebe mit wenigstens zwei Gangstufen umfasst, die über eine Schaltwalzenanordnung mit wenigstens einer Schaltwalze ein- und/oder auslegbar sind, mit einer der Kupplung zugeordneten Pumpenvorrichtung zur fluidischen Betätigung der Kupplung, wobei die Pumpenvorrichtung eine Pumpe und einen Elektromotor zum Antrieb der Pumpe umfasst, und einer mit der Pumpenvorrichtung verschalteten Schaltwalzenanordnung zur Getriebeaktuierung, wobei eine Umschaltlogik zwischen der Schaltwalzenanordnung und der Pumpenvorrichtung angeordnet ist, und die Schaltwalzenanordnung sequentiell zur Kupplung über die Pumpenvorrichtung betätigbar ist.
Unter einem Kraftfahrzeuggetriebe wird ein Getriebe mit nur einer Kupplung und einer Mehrzahl von Gangstufen verstanden. Besonders bevorzugt ist das Kraftfahrzeuggetriebe ein automatisiertes Schaltgetriebe (ASG).
Eine Kupplung ist vorzugsweise eine Reibkupplung, die im Grundzustand geschlossen ist und somit im Grundzustand einen Reibschluss mit einem Reibpartner zur Übertragung eines Moments, insbesondere eines Antriebmoments, aufweist. Die Kupplung ist fluidtechnisch von dem geschlossenen Zustand in einen geöffneten Zustand überführbar, wobei im geöffneten Zustand der Reibschluss mit dem Reibpartner aufgehoben ist.
Unter einer Umschaltlogik ist eine Einrichtung zu verstehen, die wenigstens zwei voneinander verschiedenen Zustände einnehmen kann. Vorzugsweise kann die Umschaltlogik einerseits wenigstens eine Schließposition und/oder Trennposition und/oder Entkopplungsposition einnehmen und andererseits wenigstens eine Öffnungsposition und/oder Verbindungsposition und/oder Kopplungsposition aufweisen.
Die Aktuatoranordnung ist somit für ein Kraftfahrzeuggetriebe mit nur einer Kupplung und mehreren Gangstufen vorgesehen. Die Aktuatoranordnung weist eine Pumpenvorrichtung auf. Die Pumpenvorrichtung umfasst eine Pumpe und einen Elektromotor zum Antreiben der Pumpe. Es ist üblich, dass die Pumpe mit einem ein Betriebsfluid aufweisendem Reservoir fluidtechnisch verbunden ist, wobei das Betriebsfluid vorzugsweise ein Hydrauliköl ist. Auf diese Weise ist über die Pumpe ein hydraulischer Druck erzeugbar. Die Pumpenvorrichtung ist der Kupplung zugeordnet. Dies bedeutet, dass die Pumpenvorrichtung über einen Fluidleiter mit der Kupplung verbunden ist, so dass die Kupplung über die Pumpenvorrichtung fluidisch betätigbar ist. Die Pumpenvorrichtung ist weiter mit einer Schaltwalzenanordnung verschaltet, die wenigstens eine Schaltwalze umfasst, über die Gangstufen des Getriebes ein- und/oder auslegbar sind. Verschaltet bedeutet, dass die Schaltwalze entweder über einen Fluidleiter mit der Pumpe fluidtechnisch oder über eine Welle mit dem Elektromotor der Pumpe mechanisch verbunden ist. Zwischen der Pumpenvorrichtung, die die Pumpe und den Elektromotor umfasst, und der Schaltwalzenanordnung ist eine Umschaltlogik angeordnet. Die Umschaltlogik ist dazu eingerichtet die Verschaltung der Schaltwalzenanordnung mit der Pumpenvorrichtung zu trennen und/oder herzustellen. Auf diese Weise kann über die Umschaltlogik und über nur einen Antriebseinrichtung, nämlich den Elektromotor der Pumpe, die Schaltwalzenanordnung sequentiell zur Kupplung betätigt werden. Somit kann eine robuste Aktuatoranordnung bereitgestellt werden, die preiswert herstellbar ist und einen reduzierten Bauraum aufweisen kann.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass die Umschaltlogik eine hydraulische Umschaltlogik ist. Dies bedeutet, dass die Umschaltlogik eine oder mehrere Ventile aufweist und die Pumpenvorrichtung bzw. Pumpe über wenigstens einen Fluidleiter mit der Schaltwalzenanordnung fluidtechnisch verbunden ist. Auf diese Weise wird eine Aktuatoranordnung bereitgestellt, über den sowohl die Kupplung als auch die Schaltwalze zur Getriebeaktuierung über eine Pumpenvorrichtung betätigbar sind.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass zwischen der hydraulischen Umschaltlogik und der Schaltwalzenanordnung ein Schaltwalzenbetätigungsmechanismus angeordnet ist. Vorzugsweise ist der Schaltwalzenbetätigungsmechanismus einen Hydraulikmotor, der vorzugsweise in einer ersten Richtung und in einer der ersten Richtung entgegengesetzten zweiten Richtung betreibbar ist. Somit weist der Hydraulikmotor zwei Anschlüsse auf, die mit der hydraulischen Umschaltlogik verbunden sind. Ein dritter mechanischer Anschluss ist mit der Schaltwalzenanordnung gekoppelt. Der Hydraulikmotor übersetzt den von der Pumpe aufgebrachten fluiden Druck in eine Drehbewegung und überträgt die Drehbewegung auf die Schaltwalzenanordnung.
In diesem Zusammenhang sieht eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung vor, dass zwischen dem Schaltwalzenbetätigungsmechanismus und der Schaltwalzenanordnung einen Zahnradanordnung angeordnet ist. Über die Zahnradanordnung kann die von dem Schaltwalzenbetätigungsmechanismus auf die Schaltwalzenanordnung übertragene Rotationsgeschwindigkeit erhöht und/oder reduziert werden.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass die Kupplung mit der Umschaltlogik fluidisch verschaltet ist. Dies bedeutet, dass zumindest ein Fluidleiter von der Kupplung zur Umschaltlogik geführt ist. Auf diese Weise kann je nach Ventilstellung der Umschaltlogik eine fluidische Verbindung zwischen der Kupplung und der Schaltwalzenanordnung bzw. dem Schaltwalzenbetätigungsmechanismus bereitgestellt werden.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass die Kupplung in einen ersten Schaltzustand überführbar ist, und ein Abschnitt der Kupplung und/oder ein Abschnitt eines Fluidleiters zwischen der Pumpe und der Kupplung in dem ersten Schaltzustand als Druckspeicher verwendbar ist, wobei die Pumpe und der Druckspeicher wenigsten zur Betätigung des Schaltwalzenanordnung zusammenschaltbar sind. Zur Überführung der Kupplung in den ersten Schaltzustand, in dem die Kupplung vorzugsweise geöffnet ist, wird über die Pumpe ein hydraulischer Druck auf die Kupplung aufgebracht. Die Kupplung weist vorzugsweise eine über einen Kolben eines Zylinders verlagerbare Anpressplatte zur Ausübung des Reibschlusses mit einem Reibpartner auf, wobei vorzugsweise zwischen dem Kolben und der Anpressplatte ein Federelement ausgebildet ist. Dieses Federelement wird bei der Überführung der Kupplung in den ersten Schaltzustand gespannt, so dass der Zylinder als Druckspeicher ausbildet ist, wobei die Druckkraft des Federelements und somit die des Druckspeichers zur Betätigung der Schaltwalzenanordnung mit dem von der Pumpe aufgebrachten hydraulischen Druck zusammenschaltbar ist. Auf diese Weise kann die Leistung der Pumpe zur Betätigung der Schaltwalzenanordnung reduziert werden, da zur Betätigung der Schaltwalzenanordnung die Energie des Druckspeichers zur Verfügung steht. Auf diese Weise kann eine Pumpe mit einer reduzierten Leistung bereitgestellt werden, wodurch Kosten und Bauraum reduziert werden können.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass die Umschaltlogik zwischen der Schaltwalzenanordnung und der Pumpenvorrichtung einerseits und zwischen der Pumpenvorrichtung und der Kupplung andererseits angeordnet ist. Auf diese Weise kann über die Umschaltlogik vorzugsweise der Durchfluss eines die Pumpenvorrichtung und die Kupplung verbindenden Fluidleiters gesteuert werden. Zudem kann über die Umschaltlogik die Verschaltung zwischen Pumpenvorrichtung und Schaltwalzenanordnung geregelt werden, so dass die Kupplung und die Schaltwalzenanordnung über eine Pumpenvorrichtung in einfacher Weise sequenzielle betätigbar ist.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass die Umschaltlogik wenigstens ein Ventil oder eine Mehrzahl voneinander getrennt steuerbarer Ventile umfasst. Weist die Umschaltlogik ein Ventil auf, ist die Pumpenvorrichtung wenigstens über einen Fluidleiter mit dem Ventil verbunden. Das Ventil ist vorzugsweise ein Mehrwegeventil, so dass das Ventil mehrere Ausgänge aufweist, wobei wenigstens ein Ausgang über einen Fluidleiter mit der Kupplung und wenigstens ein weiterer Ausgang über einen Fluidleiter mit der Schaltwalzenanordnung verbunden sind. Auf diese Weise kann über ein Ventil eine sequentielle Betätigung von Kupplung und Schaltwalzenanordnung erfolgen, wobei eine Aktuatoranordnung mit einem reduzierten Bauraum bereitgestellt werden kann. Bei einer Mehrzahl voneinander getrennt steuerbarer Ventile ist vorzugsweise ein mit der Pumpenvorrichtung verbundener Fluidleiter an eine Verzweigung mit mehreren Ausgängen angeschlossen, wobei an jeweils einen Ausgang ein Ventil angeschlossen ist. Vorzugsweise ist ein Ventil mit der Kupplung verbunden und eine weiteres Ventil mit der Schaltwalzenanordnung verschaltet. Die Ventile können getrennt voneinander und/oder zeitgleich miteinander geschaltet werden. Aufgrund der getrennten Ansteuerung der Ventile kann die Dynamik, also die Umschaltgeschwindigkeiten und/oder die Umschaltmöglichkeiten der Umschaltlogik, erhöht werden.
Grundsätzlich kann die Pumpenvorrichtung eine Pumpe aufweisen, die vorzugsweise in einer Betriebsrichtung und in einer der ersten Betriebsrichtung entgegengesetzten zweiten Betriebsrichtung betreibbar ist. Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass die Pumpe eine Reversierpumpe ist. Die Reversierpumpe weist zwei Ausgänge auf und ist in einer ersten Betriebsrichtung und in einer der ersten Betriebsrichtung entgegengesetzten zweiten Betriebsrichtung betreibbar. Die beiden Ausgänge sind vorzugsweise jeweils über Fluidleiter mit der Umschaltlogik verbunden, wobei die Umschaltlogik weiter mit dem Schaltwalzenbetätigungsmechanismus verschaltet ist. Auf diese Weise kann in Abhängigkeit der Drehrichtung der Pumpe die Drehrichtung der Schaltwalzenanordnung gesteuert werden. Auf diese Weise kann über die als Reversierpumpe ausgebildete Pumpe die Dynamik der Aktuatoranordnung erhöht werden.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass die Umschaltlogik eine hydraulisch-mechanische Umschaltlogik ist, wobei die hydraulische Umschaltlogik zwischen der Pumpenvorrichtung und der Kupplung angeordnet ist, und die mechanische Umschaltlogik zwischen der Pumpenvorrichtung und der Schaltwalzenanordnung ausgebildet ist. Auf diese Weise ist die Kupplung vorzugsweise über einen Fluidleiter mit der Pumpenvorrichtung verbunden, wobei die hydraulische Umschaltlogik der Pumpenvorrichtung und der Kupplung zwischengeschaltet ist. Die Schaltwalzenanordnung ist mechanische mit der Pumpenvorrichtung, vorzugsweise mit dem Elektromotor der Pumpe verbunden. Die hydraulische Umschaltlogik ist der Pumpenvorrichtung und der Schaltwalzenvorrichtung zwischengeschaltet. Auf diese kann die Schaltwalzenvorrichtung vorzugsweise direkt über den Elektromotor betätigt werden.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass die mechanische Umschaltlogik eine Umkoppeleinrichtung umfasst. Vorzugsweise ist die Umkoppeleinrichtung eine Kupplungseinrichtung, besonders bevorzugt eine Reibungskupplung oder eine Klauenkupplung. Bei einer Klauenkupplung reicht zur Kupplung ein Formschluss der ineinandergreifenden Klauen für eine Verbindung aus, so dass durch eine axiale Verlagerung einer mit der Schaltwalzenanordnung und oder des Elektromotors verbundenen Welle eine Kopplung und/oder Entkopplung zwischen Schaltwalzenanordnung und Elektromotor erfolgen kann.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele 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 Prinzipskizze einer Aktuatoranordnung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
2 eine schematische Prinzipskizze einer Aktuatoranordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
3 eine schematische Prinzipskizze einer Aktuatoranordnung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung,
4 eine schematische Prinzipskizze einer Aktuatoranordnung gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung,
5 eine schematische Prinzipskizze einer Aktuatoranordnung gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung.

In 1 ist eine Prinzipskizze einer Aktuatoranordnung 10 gemäß einer ersten Ausführungsform gezeigt. Die Aktuatoranordnung 10 weist eine Pumpenvorrichtung 12 auf. Die Pumpenvorrichtung 12 umfasst eine Pumpe 14 und einen Elektromotor 16 zum Antreiben der Pumpe 14. Die Pumpe 14 ist über einen Fluidleiter mit einem ein Betriebsfluid aufweisendem Reservoir 18 fluidtechnisch verbunden, wobei das Betriebsfluid vorzugsweise ein Hydrauliköl ist. Auf diese Weise ist über die Pumpe 14 ein hydraulischer Druck erzeugbar.
Die Pumpenvorrichtung 12 ist einer Kupplung 20 zugeordnet. Dies bedeutet, dass die Pumpenvorrichtung 12 über einen Fluidleiter mit der Kupplung 20 verbunden ist, so dass die Kupplung 20 über die Pumpenvorrichtung 12 fluidisch betätigbar ist. Die Kupplung 20 ist eine Reibkupplung, die in einem Grundzustand geschlossen ist und einen Reibschluss mit einem Reibpartner (nicht dargestellt) zur Übertragung eines Moments aufweist. Die Kupplung 20 weist einen Zylinder 22 mit einem verlagerbaren Kolben 24 auf, der über eine Federelement 26, bevorzugt einer Tellerfeder, mit einer Anpressplatte 28 verbunden ist, wobei über die Anpressplatte 28 der Reibschluss zum Reibpartner (nicht dargestellt) herstellbar und/oder aufhebbar ist. Über einen von der Pumpe 14 erzeugten und auf die Kupplung 20 aufgebrachten hydraulischen Druck ist die Kupplung 20 von dem geschlossenen Zustand in einen geöffneten Zustand überführbar, wobei im geöffneten Zustand der Reibschluss mit dem Reibpartner aufgehoben ist.
Die Pumpenvorrichtung 12 ist weiter mit einer Schaltwalzenanordnung 30 verschaltet, die wenigstens eine Schaltwalze 32 aufweist. Durch Drehverlagerung der Schaltwalze 32 um dessen Längsachse, sind Gangstufen eines Kraftfahrzeuggetriebes ein- und/oder auslegbar. Verschaltet bedeutet in diesem Ausführungsbeispiel, dass die Schaltwalzenanordnung 30 über einen Fluidleiter mit der Pumpe 14 fluidtechnisch verbunden ist.
Zwischen der Pumpenvorrichtung 12, die die Pumpe 14 und den Elektromotor 16 umfasst, und der Schaltwalzenanordnung 30 ist eine hydraulische Umschaltlogik 34 angeordnet. Die hydraulische Umschaltlogik 34 weist ein Ventil 36 auf, wobei das Ventil 36 als 4/3-Wegeventil ausgebildet und dazu eingerichtet ist, die Verschaltung der Schaltwalzenanordnung 30 mit der Pumpenvorrichtung 12 zu öffnen und/oder zu schließen. Das Ventil 36 ist elektromechanisch und gegen eine Federkraft betätigbar. Vorliegend ist das Ventil 36 im geöffneten Zustand dargestellt.
Zwischen der Schaltwalzenanordnung 30 und der Umschaltlogik 34 ist ein Schaltwalzenbetätigungsmechanismus 38 angeordnet, der vorzugsweise als Hydraulikmotor 39 ausgebildet ist. Der Hydraulikmotor 39 ist in einer ersten Richtung und in einer der ersten Richtung entgegengesetzten zweiten Richtung betreibbar. Somit weist der Hydraulikmotor 39 zwei Anschlüsse auf, die mit der hydraulischen Umschaltlogik 34 verbunden sind. Ein dritter mechanischer Anschluss ist mit der Schaltwalze 32 verbunden. Der Hydraulikmotor 39 übersetzt den von der Pumpe 14 erzeugten und aufgebrachten fluiden Druck in eine Drehbewegung und überträgt diese auf die Schaltwalze 32, wodurch die Schaltwalze eine Drehverlagerung um dessen Längsachse erfährt.
Weiterhin ist ersichtlich, dass die Kupplung 20 mit der Umschaltlogik 34 fluidisch verschaltet ist. Dies bedeutet, dass zumindest ein Fluidleiter von der Kupplungseinrichtung 20 zur Umschaltlogik 34 geführt ist. Auf diese Weise kann je nach Ventilstellung der Umschaltlogik 34 eine fluidische Verbindung zwischen der Kupplung 34 und der Schaltwalzenanordnung 28 bzw. dem Schaltwalzenbetätigungsmechanismus 30 bereitgestellt werden. Vorliegend ist die fluidische Verbindung geöffnet dargestellt.
Der von der Pumpenvorrichtung 12 ausgehende Fluidleiter ist über eine Verzweigung 40 mit dem Fluidleiter verbunden, der die Umschaltlogik 34 mit der Kupplung 20 verbindet.
Zur sequentiellen Betätigung von Kupplung 20 und Schaltwalzenanordnung 30 zum Ausüben eines Gangwechsels wird zunächst das Ventil 36 in die mittlere Position verfahren, so dass die fluidische Verbindung zwischen der Pumpenvorrichtung 12 und der Schaltwalzenanordnung 30 getrennt ist. Die Pumpe 14 wird über den Elektromotor 16 in einer ersten Drehrichtung angetrieben und fördert das Hydrauliköl aus dem Reservoir 18 über den Fluidleiter zur Kupplung 20. Das Hydrauliköl wird dem Zylinder 22 zugeführt und bewirkt eine axiale Verlagerung des Kolbens 24 in Richtung Anpressplatte 28, wodurch die Tellerfeder 26 komprimiert bzw. gespannt und der Reibschluss zwischen Anpressplatte 28 und Reibpartner zum Öffnen der Kupplung gelöst wird. Auf diese Weise bildet der Zylinder 22 über das gespannte Federelement 26 einen Druckspeicher 42.
Sobald die Kupplung 20 in den ersten Schaltzustand überführt worden ist, schaltet die Umschaltlogik 34 das Schaltventil 36 um, so dass die Verbindung zur Schaltwalzenanordnung geöffnet ist.
Die Pumpe 14 pumpt weiter Hydrauliköl aus dem Reservoir 18 in Richtung Schaltwalzenanordnung 30. Gleichzeitig kann der Druckspeicher 42 der Kupplung 20, umfassend den Zylinder 22 und die Tellerfeder 26, einen hydraulischen Druckimpuls an die Schaltwalzenanordnung 30 übertragen. Dies geschieht dadurch, dass der Kolben 24 durch das Hydrauliköl einen zusätzlichen Lüftweg zurücklegt, so dass die Tellerfeder 26 den Kolben 24 zurückdrückt, um den zusätzlichen Lüftweg zu kompensieren. Dabei entsteht ein Druckimpuls, der Hydrauliköl aus dem Zylinder 22 entgegen der Pumprichtung der Pumpe 14 in Richtung Schaltwalzenanordnung 30 drückt. Dieser Druckimpuls wird zur Betätigung der Schaltwalzenanordnung 30 verwendet. Sobald die Schaltwalzenanordnung 30 betätigt worden ist, schaltet die Umschaltlogik 34 das Ventil 36 wieder in die Ausgangsposition. Der Elektromotor 16 wird in einer der ersten Drehrichtung entgegengesetzten zweiten Drehrichtung betrieben, so dass die Pumpe 14 das Hydrauliköl aus dem Zylinder 22 in das Reservoir 18 pumpt. Dadurch wird der Kolben 24 durch die Tellerfeder 26 aufgrund des nachlassenden Drucks in dem Zylinder 22 verlagert, so dass der Reibschluss der Anpressplatte 28 mit dem Reibpartner hergestellt wird.
Durch die Überführung der Kupplung 20 in den ersten Schaltzustand ist, der Verwendung der Kupplung 20 als Druckspeicher 42 während des ersten Schaltzustands, und dem Zusammenschalten der Pumpe 14 und des Druckspeicher 42 zur Betätigung der Schaltwalzenanordnung 30, kann eine sequentielle Betätigung von Kupplung 20 und Schaltwalzenanordnung 30 mit nur einer Antriebseinrichtung bereitgestellt werden. Zudem kann durch die Nutzung des Druckspeichers 42 die Leistung der Pumpe 14 reduziert werden, da zur Betätigung der Schaltwalzenanordnung 30 der zusätzliche hydraulische Druck aus dem Druckspeicher 42 zur Betätigung der Schaltwalzenanordnung 30 bereitgestellt werden kann. Auf diese Weise können Kosten und Bauraum reduziert werden.
In 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Aktuatoranordnung 10 gezeigt. Die in 2 gezeigte Aktuatoranordnung 10 unterscheidet sich von der aus 1 bekannten Aktuatoranordnung 10 darin, dass die Umschaltlogik 34 ein zwischen der Verzweigung 40 und der Kupplung 20 angeordnetes erstes Ventil 36a und ein zwischen der Verzweigung 40 und dem Schaltwalzenbetätigungsmechanismus 38 angeordnetes zweitens Ventil 36b aufweist. Zudem weist der Schaltwalzenbetätigungsmechanismus 38 ein drittes Ventil 36c zur Drehrichtungsumkehr der Hydraulikpumpe 39 auf. Die Funktionen des aus 1 bekannten Ventils 36 sind somit in voneinander getrennten und separat steuerbaren Ventilen ausgebildet, wobei das erste Ventil 36a zwischen der Pumpenvorrichtung 12 und der Kupplung 20 und das zweite Ventil 36b zwischen der Schaltwalzenanordnung 30 und der Pumpenvorrichtung 12 angeordnet sind.
Die Betätigung der Kupplung 20 und der Schaltwalzenanordnung 30 erfolgen über die Pumpe 14. Im gezeigten Ausgangszustand weist das zweite Ventil 36b eine Schließposition und das erste Ventil 36a eine Öffnungsposition auf. Nachdem über die Pumpe 14 ein hydraulischer Druck auf die Kupplung 20 ausgeübt wurde, um diese in ein einen ersten Schaltzustand zum Öffnen der Kupplung zu versetzen, werden das ersten Ventil 36a und das zweite Ventil 36b zeitgleich geschaltet, so dass die hydraulische Verbindung zwischen Pumpe 14 und Kupplung 20 getrennt und nunmehr das Hydrauliköl dem Schaltwalzenbetätigungsmechanismus 38 zur Betätigung der Schaltwalze 32 zugeführt wird. Das dritte Ventil 36c wird in Abhängigkeit der Gangwahl geschaltet. Nachdem ein Gang eingelegt oder ausgelegt wurde, schalten das erste Ventil 36a und das zweiten Ventil 36b gleichzeitig in den Ausgangzustand um, wobei die Pumpe 14 in entgegengesetzter Richtung betrieben wird, um das Hydrauliköl aus dem Zylinder 22 der Kupplung 20 zu fördern. Durch die Ausbildung der Umschaltlogik 34 mit mehreren voneinander unabhängig schaltbaren Ventilen 36a, 36b, 36c kann die Dynamik der Aktuatoranordnung 10 erhöht werden.
3 zeigt eine Aktuatoranordnung 10 in einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Umschaltlogik 34 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel der Pumpenvorrichtung 12 nachgeschaltet. Die Umschaltlogik 34 weist ein Ventil 36 auf, das als 6/3-Wegeventil ausgebildet ist, wobei das Ventil 36 elektromagnetisch und gegen eine Feder betätigbar ist. An die Umschaltlogik 34 ist einerseits die Kupplung 20 über einen Fluidleiter fluidtechnisch angeschlossen und andererseits ist über zwei Fluidleiter der Schaltwalzenbetätigungsmechanismus 38 zur Betätigung der mit dem Schaltwalzenbetätigungsmechanismus 38 verbundenen Schaltwalze 32 mit der Umschaltlogik 34 verbunden. Über das Ventil 36 sind die Kupplung 20 und die Schaltwalzenanordnung 30 sequentiell betätigbar. Im Unterschied zu der aus 2 bekannten Aktuatoranordnung 10 sind die Funktionen der drei Ventile 36a, 36b und 36c in einem Ventil 36 zusammengeführt. Auf diese Weise kann der Bauraum der Aktuatoranordnung 10 reduziert werden.
In 4 ist eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Aktuatoranordnung 10 gezeigt, wobei im Unterschied zu der in 3 gezeigten Aktuatoranordnung 10 die Pumpe 14 als Reversierpumpe ausgebildet ist und zwei Ausgänge 44, 46 aufweist, die über Fluidleiter mit der Umschaltlogik 34 verbunden sind. Die Reversierpumpe ist in einer ersten Drehrichtung und in einer der ersten Drehrichtung entgegengesetzten zweiten Drehrichtung betätigbar. Auf diese Weise kann die Reversierpumpe in Abhängigkeit der Drehrichtung über den ersten Ausgang 44 oder den zweiten Ausgang 46 einen hydraulischen Druck aufbringen. Hierzu fördert die Reversierpumpe das Hydrauliköl aus dem Reservoir 18, das parallel zur Reversierpumpe über ein Zweidruckventil 47 verbunden ist.
Aufgrund der Möglichkeit, dass die Reversierpumpe über zwei Ausgange einen hydraulischen Druck aufbringen kann, können die Funktionen der Umschaltlogik reduziert werden. Vorliegend ist das Ventil 36 der Umschaltlogik als 5/2-Wegeventil ausgebildet, wobei über die Reversierpumpe vorzugsweise die Ventilfunktion des aus 2 bekannten dritten Ventils 36c ausgeübt werden kann. Durch die voneinander getrennte Funktionsbetätigung der Pumpe14 und der Umschaltlogik 34, kann die Dynamik der Aktuatoranordnung 10 erhöht werden.
In 5 ist ein fünftes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Aktuatoranordnung 10 gezeigt. Im Unterschied zu den in 1 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispielen, ist die Umschaltlogik 34 als eine hydraulisch-mechanische Umschaltlogik ausgebildet. Dabei ist die hydraulische Umschaltlogik 34a zwischen der Pumpenvorrichtung 12 und der Kupplung 20 angeordnet. Die mechanische Umschaltlogik 34b ist zwischen der Pumpenvorrichtung 12 und der Schaltwalzenanordnung 30 ausgebildet. Auf diese Weise ist die Kupplung 20 über einen Fluidleiter mit der Pumpenvorrichtung 12 verbunden, wobei die hydraulische Umschaltlogik 34a der Pumpenvorrichtung 12 und der Kupplung 20 zwischengeschaltet ist. Die Schaltwalzenanordnung 30 ist mechanisch mit der Pumpenvorrichtung 12, insbesondere mit dem Elektromotor 16 der Pumpe 14 verbunden.
Die mechanische Umschaltlogik 34b umfasst vorzugsweise eine als Klauenkupplung ausgebildete Umkoppeleinrichtung 48, die vorzugsweise durch eine axiale Verlagerung einer mit der Schaltwalzenanordnung 30 verbundenen Welle 50 und/oder durch eine axiale Verlagerung einer durch den Elektromotor 16 angetriebenen Welle koppelbar und/oder entkoppelbar ist.
Die hydraulische Umschaltlogik 34a ist als Ventil 36, insbesondere als 3/2 Wegeventil, ausgebildet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist das Ventil 36 der hydraulischen Umschaltlogik 34a eine geöffnete Verbindung zur Kupplung 20 auf. Die mechanische Verbindung der Klauenkupplung zwischen Schaltwalzenanordnung 30 und Elektromotor 16 der Pumpenvorrichtung 12 ist getrennt.
Zur sequentiellen Betätigung von Kupplung 20 und Schaltwalzenanordnung 30 fördert die Pumpe ein Hydrauliköl aus dem Reservoir 18 zur Kupplung 20, um die Kupplung 20 in den ersten Schaltzustand, zum Öffnen der Kupplung 20, zu überführen. Sobald die Kupplung 20 geöffnet ist, schaltet die hydraulisch-mechanische Umschaltlogik um. Dies bedeutet, dass die Verbindung zwischen Pumpe 14 und Kupplung 20 getrennt wird und die Pumpe 14 nunmehr das Hydrauliköl direkt in das Reservoir 18 pumpt. Gleichzeitig wird durch eine axiale Verlagerung der mit der Schaltwalze 32 verbundenen Welle 50 eine Kopplung zwischen der Schaltwalze 32 und dem Elektromotor 16 der Pumpe 14 bereitgestellt, wobei durch die Drehbewegung des Elektromotors 16 die Schaltwalze 32 angetrieben wird. Hierbei ist vorgesehen, dass die Drehbewegung des Elektromotors über eine der Schaltwalze 32 vorgeschalteten Zahnradeinrichtung 52 übersetzt wird. Auf diese Weise wird eine Aktuatoranordnung 10 mit einer hydraulischmechanischen Umschaltlogik bereitgestellt, die über nur eine Antriebseinrichtung eine sequentielle Betätigung von Schaltwalze 32 und Kupplung 20 in einfacher Weise ermöglicht.
Bezugszeichenliste

10: Aktuatoranordnung
12: Pumpenvorrichtung
14: Pumpe
16: Elektromotor
18: Reservoir
20: Kupplung
22: Zylinder
24: Kolben
26: Federelement, Tellerfeder
28: Anpressplatte
30: Schaltwalzenanordnung
32: Schaltwalze
34: Umschaltlogik
34a: Hydraulische Umschaltlogik
34b: Mechanische Umschaltlogik
36: Ventil
36a: Erstes Ventil
36b: Zweites Ventil
36c: Drittes Ventil
38: Schaltwalzenbetätigungsmechanismus
39: Hydraulikmotor
40: Verzweigung
42: Druckspeicher
44: Erster Ausgang
46: Zweiter Ausgang
47: Zweidruckventil
48: Umkoppeleinrichtung
50: Welle
52: Zahnradeinrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012003415 A1 [0002]

Claims

Aktuatoranordnung (10) für ein Kraftfahrzeuggetriebe, das eine fluidisch betätigbare Kupplung (20) zur Übertragung eines Antriebsmoments und ein Getriebe mit wenigstens zwei Gangstufen umfasst, die über eine Schaltwalzenanordnung (30) mit wenigstens einer Schaltwalze (32) ein- und/oder auslegbar sind, mit einer der Kupplung (20) zugeordneten Pumpenvorrichtung (12) zur fluidischen Betätigung der Kupplung (20), wobei die Pumpenvorrichtung (12) eine Pumpe (14) und einen Elektromotor (16) zum Antrieb der Pumpe (14) umfasst, und einer mit der Pumpenvorrichtung (12) verschalteten Schaltwalzenanordnung (30) zur Getriebeaktuierung, wobei eine Umschaltlogik (34) zwischen der Schaltwalzenanordnung (30) und der Pumpenvorrichtung (12) angeordnet ist, und die Schaltwalzenanordnung (30) sequentiell zur Kupplung über die Pumpenvorrichtung (12) betätigbar ist.
Aktuatoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschaltlogik (34) eine hydraulische Umschaltlogik (34a) ist.
Aktuatoranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der hydraulischen Umschaltlogik (34a) und der Schaltwalzenanordnung (30) ein Schaltwalzenbetätigungsmechanismus (38) angeordnet ist.
Aktuatoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (20) mit der Umschaltlogik (34) fluidisch verschaltet ist.
Aktuatoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (20) in einen ersten Schaltzustand überführbar ist, und ein Abschnitt der Kupplung (20) und/oder ein Abschnitt einer Wirkkette zwischen der Pumpe (14) und der Kupplung (20) in dem ersten Schaltzustand als Druckspeicher (42) verwendbar ist, wobei die Pumpe (14) und der Druckspeicher (42) wenigsten zur Betätigung des Schaltwalzenanordnung (30) zusammenschaltbar sind.
Aktuatoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschaltlogik (34) eine hydraulisch-mechanische Umschaltlogik ist, wobei die hydraulische Umschaltlogik (34a) zwischen der Pumpenvorrichtung (12) und der Kupplung (20) angeordnet ist, und die mechanische Umschaltlogik (34b) zwischen der Pumpenvorrichtung (12) und der Schaltwalzenanordnung (30) ausgebildet ist.
Aktuatoranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Umschaltlogik (34b) eine Umkoppeleinrichtung (48) umfasst.
Aktuatoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschaltlogik (34) wenigstens ein Ventil (36) oder eine Mehrzahl voneinander getrennt steuerbarer Ventile (36a, 36b, 36c) umfasst.
Aktuatoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschaltlogik (34) zwischen der Schaltwalzenanordnung (30) und der Pumpenvorrichtung (12) einerseits und zwischen der Pumpenvorrichtung (12) und der Kupplung (20) andererseits angeordnet ist.
Aktuatoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (14) eine Reversierpumpe ist.