DE102017119496B4

DE102017119496B4 - Kupplungsaktor

Info

Publication number: DE102017119496B4
Application number: DE102017119496.7A
Authority: DE
Inventors: Jerome Laugel
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2017-08-25
Filing date: 2017-08-25
Publication date: 2023-02-16
Anticipated expiration: 2037-08-26
Also published as: DE102017119496A1

Abstract

Kupplungsaktor zur Betätigung einer Trennkupplung (12) in einem Antriebsstrang (10) eines Kraftfahrzeugs, miteinem Eingangsport (30) zur Einleitung eines Betätigungssignals,einem Ausgangsport (40) zur Ausleitung eines in Abhängigkeit von dem Betätigungssignal generierten Stellsignals an die Trennkupplung (12) undmindestens einem Zusatzport (42) zum Anschluss mindestens eines von dem Betätigungssignal beeinflussbaren Fahrzeugaggregats, wobeivon dem Zusatzport (42) ein Signal an das Fahrzeugaggregat gesendet wird.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kupplungsaktor, mit dessen Hilfe eine Trennkupplung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs betätigt werden kann.
Aus DE 10 2014 218 093 A1 ist ein mit Hilfe eines Elektromotors betriebener Kupplungsaktor bekannt.
Weitere Kupplungsaktoren sind aus der DE 31 51 417 A1 , DE 32 16 244 A1 , DE 10 2004 057 509 A1 , DE 10 2009 010 029 A1 und DE 103 32 370 A1 bekannt.
Weitere Aktoren in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges sind aus der DE 32 14 710 A1 und DE 10 2014 211 669 A1 bekannt.
Verfahren zum Betreiben von Aktoren im Antriebsstrang sind aus der DE 10 2015 211 305 B3 und DE 10 2014 200 432 A1 bekannt.
Es besteht ein ständiges Bedürfnis Fahrzeugaggregate eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs effizient zu betreiben.
Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, die einen effizienten Betrieb von Fahrzeugaggregaten eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs ermöglichen.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch einen Kupplungsaktor mit 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 ein Kupplungsaktor zur Betätigung einer Trennkupplung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs vorgesehen mit einem Eingangsport zur Einleitung eines Betätigungssignals, einem Ausgangsport zur Ausleitung eines in Abhängigkeit von dem Betätigungssignal generierten Stellsignals an die Trennkupplung und mindestens einem Zusatzport zum Anschluss mindestens eines von dem Betätigungssignal beeinflussbaren Fahrzeugaggregats.
Mit Hilfe des Eingangsports und des Ausgangsports kann der Kupplungsaktor seine ursprüngliche Funktion ausfüllen auf Wunsch des Fahrers des Kraftfahrzeugs und/oder eines Steuergeräts einer Automatikschaltung und/oder sonstigen Steuergeräts zum Betätigen der Trennkupplung die Trennkupplung zu öffnen, beispielsweise um in einem Kraftfahrzeuggetriebe des Antriebsstrangs einen anderen Getriebegang zu schalten. Durch den Zusatzport kann der Kupplungsaktor zusätzlich die Funktion ausfüllen das am Zusatzport angeschlossene Fahrzeugaggregat zu beeinflussen. Hierbei wird die Erkenntnis ausgenutzt, dass ein Gangwechsel im Kraftfahrzeuggetriebe in der Regel bei einer bestimmten Leistungssituation des Antriebsstrangs erfolgt. Die von verschiedenen Fahrern verwendete Schaltstrategie zum Schalten von Getriebegängen an bestimmten Schaltpunkten ist üblicherweise sehr ähnlich. Das Trennen der Trennkupplung, um den Gangwechsel durchzuführen, findet daher in der Regel in einem von mehreren voneinander abgrenzbaren bestimmten vorbekannten Leistungsbereichen des Antriebsstrangs statt. Der Fahrerwunsch einen Gangwechsel herbeizuführen korreliert somit mit einer bestimmten Betriebssituation des Kraftfahrzeugs.
Mit Hilfe des Zusatzports des Kupplungsaktors kann der detektierte Fahrerwunsch für einen Gangwechsel und die damit korrelierende Betriebssituation des Kraftfahrzeugs als Information genutzt werden, um die Betriebsweise des an dem Zusatzport angeschlossenen Fahrzeugaggregats an die mit der Betätigung des Kupplungsaktors durch den Fahrer korrelierende Betriebssituation des Kraftfahrzeugs anzupassen. Das am Eingangsport ankommende Betätigungssignal kann dadurch das am Zusatzport angeschlossene Fahrzeugaggregat beeinflussen, indem die Betriebsweise des Fahrzeugaggregat an die mit dem Auftreten des Betätigungssignals korrelierende Betriebssituation angepasst wird. Beispielsweise gibt es Fahrzeugaggregate, die bei einer geringeren Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs anderen Anforderung als bei einer höheren Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs ausgesetzt sind, so dass bei einer Schaltsituation zwischen zwei niedrigen Getriebegängen eine andere Betriebsweise effizienter sein kann als eine Betriebsweise bei Betriebsbedingungen, die bei einer Schaltsituation zwischen zwei höheren Getriebegängen vorliegen. Gleichzeitig ist es möglich die durch den Kupplungsaktor bereits bereitgestellte Infrastruktur für die Beeinflussung des Fahrzeugaggregats zu nutzen. Dadurch ist es möglich einen von dem Kupplungsaktor separaten zusätzlichen Aktor zur Beeinflussung des Fahrzeugaggregats einzusparen. Durch den Zusatzport kann die Information aus dem Betätigungssignal, dass bei einem bestimmten Leistungsbereich ein Schalten des Getriebegangs erfolgt, zur Anpassung des von der Trennkupplung verschiedenen Fahrzeugaggregats an die damit korrelierende Betriebssituation des Kraftfahrzeugs genutzt werden, so dass ein effizienter Betrieb von Fahrzeugaggregaten eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs ermöglicht ist.
Das Betätigungssignal für den Kupplungsaktor kann beispielsweise mechanisch, hydraulisch und/oder pneumatisch erzeugt worden sein. Vorzugsweise wird das Betätigungssignal elektrisch bereitgestellt, so dass ein sogenanntes „Clutch-by-Wire“-System realisiert sein kann, bei dem die Trennkupplung als sogenannte „E-Clutch“ ausgestaltet ist. Die Trennkupplung kann beispielsweis als Einscheiben-Reibungskupplung zum Ankuppeln einer Getriebeeingangswelle, Doppelkupplung zum zugkraftunterbrechungsfreien Ankuppeln von zwei Getriebeeingangswellen eines Doppelkupplungsgetriebes oder Hybridkupplung zum Ankupplung von mindestens einer Getriebeeingangswelle und einer elektrischen Maschine ausgestaltet sein. Das Betätigungssignal kann beispielsweise zwei Zustände aufweisen, die ein Öffnen der Trennkupplung beziehungsweise ein Schließen der Trennkupplung signalisieren. Vorzugsweise weist das Betätigungssignal mehrere Abstufungen auf oder ist stufenlos zwischen zwei Extremwerten ausgestaltet, so dass die Trennkupplung entsprechend vielseitiger betrieben werden kann. Besonders bevorzugt sind in dem Betätigungssignal weitere Informationen kodiert, beispielsweise Drehzahl und Drehmoment des Kraftfahrzeugmotors, wodurch das Stellsignal zur Betätigung der Trennkupplung und/oder das Beeinflussen des über den Zusatzport angeschlossenen Fahrzeugaggregats optimiert werden kann. Ein von dem Zusatzport erfindungsgemäß an das Fahrzeugaggregat gesendete Signal kann beispielsweise mechanisch, hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch übermittelt werden. Der Kupplungsaktor kann mehrere Zusatzports aufweisen, an denen jeweils ein Fahrzeugaggregat oder mehrere Fahrzeugaggregate angeschlossen werden können. Es ist auch möglich mehrere Fahrzeugaggregate an einem gemeinsamen Zusatzport anzuschließen. Die Fahrzeugaggregate können sich dadurch das von dem gemeinsamen Zusatzport ausgesendete Signal teilen. Insbesondere bei einer hydraulischen oder pneumatischen Ankoppelung der Fahrzeugaggregate an den gemeinsamen Zusatzport kann das von dem Zusatzport ausgehende Signal, beispielsweise mit Hilfe eines Ventils und/oder einer Verzweigung und/oder einem zusätzlichen Kolben im Kupplungsaktor und/oder mehrerer aktiver Kolbenflächen eines gemeinsamen Kolbens im Kupplungsaktor, auf die angeschlossenen Fahrzeugaggregate aufgeteilt werden.
Insbesondere ist ein Zusatzeingangsport zur Einleitung eines, insbesondere von einer Motorsteuerung und/oder einer Getriebesteuerung erzeugten, Betätigungssignals zur Betätigung des über den Zusatzport angeschlossenen Fahrzeugaggregats unabhängig von dem über den Eingangsport eingeleiteten Betätigungssignals vorgesehen. Dies ermöglicht es das über den Zusatzport angeschlossene Fahrzeugaggregat auch dann an die aktuelle Betriebssituation des Kraftfahrzeugs anzupassen, wenn der Fahrer keinen Gangwechsel initiiert oder aus anderen Gründen die Trennkupplung nicht betätigen möchte. Die Effizienz des Betriebs des Fahrzeugaggregats kann dadurch weiter verbessert werden. Der Zusatzeingangsport kann hierbei sein Betätigungssignal an dem Ausgangsport vorbeileiten, so dass nicht die Trennkupplung unerwünscht betätigt wird. Gleichzeitig wird der Kupplungsaktor nicht von dem über den Zusatzeingangsport eingeleiteten Betätigungssignal blockiert, so dass im Wesentlichen zu jedem vom Fahrer gewünschten Zeitpunkt eine Betätigung der Trennkupplung über das am Eingangsport eingeleitete Betätigungssignal und das am Ausgangsport ausgeleitete Stellsignal möglich bleibt.
Vorzugsweise ist das Fahrzeugaggregat als Kupplungspedal ausgestaltet, wobei über den Zusatzport ein von dem Betätigungssignal abhängiges und über das Kupplungspedal haptisch wahrnehmbares Rückkopplungssignal, insbesondere zur Signalisierung von Schaltfehlern und/oder einem Schaltzustand der Trennkupplung, ausleitbar ist. Beispielsweise kann der Kupplungsaktor ein Vibrieren des Kupplungspedals initiieren, wenn beim Öffnen und/oder Schließen der Trennkupplung und/oder beim Gangwechsel ein Problem detektiert wird. Der Fahrer kann dieses Rückkopplungssignal in Form des vibrierenden Kupplungspedals als haptisch wahrnehmbares Warnsignal auffassen und seine Entscheidung rechtzeitig überdenken, bevor durch einen Fahrerfehler Komponenten des Antriebsstrangs beschädigt werden können.
Besonders bevorzugt ist das Fahrzeugaggregat als Schaltknüppel ausgestaltet, wobei über den Zusatzport ein von dem Betätigungssignal abhängiges und über den Schaltknüppel haptisch wahrnehmbares Rückkopplungssignal, insbesondere zur Signalisierung von Schaltfehlern und/oder einem Schaltzustand der Trennkupplung, ausleitbar ist. Beispielsweise kann der Kupplungsaktor ein Vibrieren des Schaltknüppel initiieren, wenn beim Öffnen und/oder Schließen der Trennkupplung und/oder beim Gangwechsel ein Problem detektiert wird. Der Fahrer kann dieses Rückkopplungssignal in Form des vibrierenden Schaltknüppels als haptisch wahrnehmbares Warnsignal auffassen und seine Entscheidung rechtzeitig überdenken, bevor durch einen Fahrerfehler Komponenten des Antriebsstrangs beschädigt werden können.
Insbesondere ist das Fahrzeugaggregat als Fahrerassistenzsystem ausgestaltet, wobei über den Zusatzport an das Fahrerassistenzsystem ein von dem Betätigungssignal abhängiges Statussignal, insbesondere zur Anpassung der Funktionalität des Fahrerassistenzsystem an den aktuellen Schaltzustand der Trennkupplung, ausleitbar ist. Dadurch kann dem Fahrerassistenzsystem signalisiert werden, dass gerade ein Gangwechsel stattfindet, wodurch das Fahrerassistenzsystem hierauf reagieren kann. Beispielsweise kann dadurch ein Eingriff des Fahrerassistenzsystem in die Motorsteuerung des Kraftfahrzeugmotors suspendiert oder blockiert werden, da ein derartiger Eingriff bei geöffneter Trennkupplung keine Auswirkung auf den übrigen Antriebsstrang hätte und daher ineffizient wäre. Zudem steht bei geöffneter Trennkupplung der Kraftfahrzeugmotor nicht mehr als Motorbremse zur Verfügung, was eine Anpassung der Art eines Eingriffs des Fahrerassistenzsystems erforderlich machen kann, um das durch den Eingriffs des Fahrerassistenzsystems gewünschte Ergebnis möglichst effizient zu erreichen.
Vorzugsweise ist das Fahrzeugaggregat als Motorsteuerungssystem zur Steuerung eines Kraftfahrzeugmotors ausgestaltet, wobei über den Zusatzport an das Motorsteuerungssystem ein von dem Betätigungssignal abhängiges Statussignal, insbesondere zur Anpassung der Funktionalität des Kraftfahrzeugmotors an den aktuellen Schaltzustand der Trennkupplung, ausleitbar ist, wobei insbesondere eine aktive Dämpfung von Drehschwingungen von dem Motorsteuerungssystem aktivierbar und/oder an einen zu erwartenden Leistungsbereich des Antriebsstrangs anpassbar ist. Insbesondere wenn die Trennkupplung geschlossen wird, kann durch die plötzliche Drehmomentübertragung zwischen einer Antriebswelle des Kraftfahrzeugmotors und einer Getriebeeingangswelle eines Kraftfahrzeuggetriebes ein Drehmomentstoß entstehen, der die Komponenten des Antriebsstrangs belasten kann. Zudem wird bei einem Schließen der Trennkupplung die Drehzahl der Getriebeeingangswelle mit der Drehzahl der Antriebswelle synchronisiert, wobei die Getriebeeingangswelle gegebenenfalls in einer kurzen Zeit einen großen Drehzahlbereich durchlaufen kann, der Drehschwingungen anregen kann. Durch das über den Zusatzport an das Motorsteuerungssystem gesendete Statussignal kann auf das Schließen und/oder Öffnen der Trennkupplung rechtzeitig reagiert werden, indem beispielsweise eine zusätzliche Drehschwingungsdämpfung aktiv aktiviert oder deaktiviert wird. Zusätzlich oder alternativ kann die Dämpfung an die zu erwartenden Drehschwingungen, die beispielsweise in einem neuen Getriebegang zu erwarten sind, vorausschauend angepasst werden, indem beispielsweise das Schwingverhalten der Dämpfung geeignet verstimmt wird. Dadurch kann in einer effizienten Weise eine gute Schwingungsdämpfung im Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs erreicht werden.
Besonders bevorzugt ist das Fahrzeugaggregat als Parksperre zur Festsetzung des Kraftfahrzeugs ausgestaltet, wobei über den Zusatzport an die Parksperre ein von dem Betätigungssignal abhängiges Statussignal, insbesondere zur Vorbereitung einer Festsetzung des Kraftfahrzeugs bei einem Ausschalten eines Kraftfahrzeugmotors, ausleitbar ist. Wenn die Trennkupplung geöffnet wird aber kein Getriebegang eingelegt wird, ist es grundsätzlich möglich, dass das Kraftfahrzeug im stehenden Zustand bewegt werden kann und/oder selbständig einen Abhang herunterrollt. Durch das über den Zusatzport an die Parksperre gesendete Statussignal, kann rechtzeitig die Parksperre vorbereitet werden, das Kraftfahrzeug festzusetzen, beispielsweise wenn nach einer Betätigung der Trennkupplung im Leerlauf kein neuer Getriebegang eingelegt wird und der Kraftfahrzeugmotor ausgeschaltet wird. Ein versehentliches Wegrollen und/oder unbeabsichtigtes Wegbewegen des Kraftfahrzeugs kann dadurch vermieden werden.
Insbesondere ist das Fahrzeugaggregat als Hybridkupplung zur Koppelung einer elektrischen Maschine an den Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs ausgestaltet, wobei über den Zusatzport an die Hybridkupplung ein von dem Betätigungssignal abhängiges Statussignal, insbesondere zur Abtrennung der elektrischen Maschine von dem Antriebsstrang in einem Geschwindigkeitsbereich des Kraftfahrzeugs oberhalb einer Schwellgeschwindigkeit, ausleitbar ist. Insbesondere bei einer hohen Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs ist bei Hybrid-Kraftfahrzeugen ein rein elektrischer Antrieb des Kraftfahrzeugs in der Regel nicht vorgesehen. Durch das über den Zusatzport an die Hybridkupplung gesendete Statussignal kann bei einem Wechsel in einen entsprechend höheren eingelegten Getriebegang die elektrische Maschine abgekoppelt werden, so dass das Massenträgheitsmoment der stromlos mitdrehenden elektrischen Maschine vom Antriebsstrang abgekoppelt werden kann. Dies führt zu einer besseren und/oder als sportlich empfundenen Fahrdynamik eines als Hybridfahrzeug ausgestalteten Kraftfahrzeugs.
Vorzugsweise ist das Fahrzeugaggregat als Riemenspanner zur reibschlüssigen Anbindung eines Umschlingungsmittel an den Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs ausgestaltet, wobei über den Zusatzport an den Riemenspanner ein von dem Betätigungssignal abhängiges Statussignal, insbesondere zur Anpassung einer Riemenspannung des Umschlingungsmittels an einen zu erwartenden Leistungsbereich des Antriebsstrangs, ausleitbar ist. An dem Antriebsstrang kann über ein Umschlingungsmittel ein Aggregat angekoppelt sein, beispielsweise ein Klimakompressor einer Klimaanlage des Kraftfahrzeugs. Hierbei kann bei einer hohen Drehzahl eine höhere Anpresskraft des Umschlingungsmittels erforderlich sein als bei einer niedrigen Drehzahl, um ein Durchrutschen des Umschlingungsmittels zu vermeiden. Gleichzeitig ist eine permanent zu hohe Anpresskraft unerwünscht, um Verschleißeffekte des Umschlingungsmittels durch zu hohe Riemenspannungen zu vermeiden. Bei einem Gangwechsel kann sich die an dem Umschlingungsmittel angreifende Drehzahl plötzlich ändern. Durch das über den Zusatzport an den Riemenspanner gesendete Statussignal, kann der Riemenspanner rechtzeitig und insbesondere vorausschauend auf einen plötzliche Änderung der Drehzahl reagieren. Dadurch kann bei einer hohen Lebensdauer des Umschlingungsmittels eine effiziente Leistungsübertragung erreicht werden.
Besonders bevorzugt ist das Fahrzeugaggregat als Turbolader zur Aufladung von Ladeluft für einen Kraftfahrzeugmotor ausgestaltet, wobei über den Zusatzport an den Turbolader ein von dem Betätigungssignal abhängiges Statussignal, insbesondere zur Anpassung einer Klappenstellung eines Wastegates des Turboladers an einen zu erwartenden Leistungsbereich des Antriebsstrangs, ausleitbar ist. Durch einen mit dem Betätigen des Kupplungsaktors eingeleiteten Gangwechsel kann sich auch der Abgasstrom des Kraftfahrzeugmotors plötzlich ändern. Durch das über den Zusatzport an den Turbolader gesendete Statussignal kann die Betriebsweise des Turboladers rechtzeitig und insbesondere vorausschauend auf einen plötzliche Änderung des Abgasstroms und des Frischluftbedarfs reagieren. Insbesondere kann durch eine geeignete Einstellung des Wastegates ein für die nach dem Einlegen des neuen Getriebegangs vorherrschenden Verhältnisse geeigneter Ladedruck eingestellt werden.
Insbesondere ist das Fahrzeugaggregat als Nockenwellenversteller zur Verstellung von Schaltzeitpunkten eines Einlassventils und/oder eines Auslassventils eines Brennraums eines als Verbrennungsmotor ausgestalteten Kraftfahrzeugmotors ausgestaltet, wobei über den Zusatzport an den Nockenwellenversteller ein von dem Betätigungssignal abhängiges Statussignal, insbesondere zur Anpassung eines Zündzeitpunkts in dem Brennraum des Verbrennungsmotors an einen zu erwartenden Leistungsbereich des Antriebsstrangs, ausleitbar ist. Wenn der Kupplungsaktor betätigt wird, um einen Gangwechsel vorzunehmen, kann sich mit dem neuen eingelegten Getriebegang die Drehzahl des Kraftfahrzeugmotors plötzlich ändern. Durch die sich verändernde Drehzahl kann sich der optimale Zündzeitpunkt im Brennraum des Zylinders des Kraftfahrzeugmotors verschieben. Mit Hilfe des Nockenwellenverstellers können die Einlassventile und/oder die Auslassventile zu besser geeigneten Zeitpunkten von der Nockenwelle geöffnet und/oder geschlossen werden, um einen möglichst optimalen Zündzeitpunkt im Brennraum zu erreichen. Durch das über den Zusatzport an den Nockenwellenversteller gesendete Statussignal kann der Nockenwellenversteller rechtzeitig und insbesondere vorausschauend auf einen plötzliche Änderung der Drehzahl reagieren. Insbesondere kann der Nockenwellenversteller bereits während des Gangwechsels eine für den neu eingelegten Getriebegang besser geeignete Winkelstellung der Nockenwelle einstellen.
Vorzugsweise ist das Fahrzeugaggregat als Kühlsystemsteuerung zur Einstellung einer Kühlleistung eines Kühlsystems, insbesondere zum Kühlen eines Kraftfahrzeugmotors, ausgestaltet, wobei über den Zusatzport an die Kühlsystemsteuerung ein von dem Betätigungssignal abhängiges Statussignal, insbesondere zur Anpassung der Kühlleistung des Kühlsystems an einen zu erwartenden Leistungsbereich des Antriebsstrangs, ausleitbar ist. Wenn der Kraftfahrzeugmotor durch das Öffnen der Trennkupplung vom Antriebsstrang abgetrennt wird, wird dem Kraftfahrzeugmotor in der Regel kein Kraftstoff zugeführt, so dass eine geringere Kühlleistung ausreichend ist. Nach dem Einlegen des neuen Getriebeganges, insbesondere nach einem Hochschalten, ist mit einer höheren im Kraftfahrzeugmotor zu verbrennenden Kraftstoffmenge zu rechnen, so dass eine entsprechend höhere Kühlleistung erforderlich ist, um den Kraftfahrzeugmotor ausreichend zu kühlen. Entsprechend ist es möglich die Kühlleistung von weiteren Kraftfahrzeugaggregaten, beispielsweise ein Kraftfahrzeuggetriebe, ein Hybrid-Modul, eine elektrische Maschine zum elektrischen Antrieb des Kraftfahrzeugs, Aktoren, Kupplungen und/oder ähnliches, vorausschauend an den zu erwartenden Kühlbedarf anzupassen. Durch das über den Zusatzport an die Kühlsystemsteuerung gesendete Statussignal kann die Kühlsystemsteuerung rechtzeitig und insbesondere vorausschauend auf einen plötzliche Änderung des Kühlbedarfs des Kraftfahrzeugmotors reagieren. Der Kraftfahrzeugmotor kann dadurch effizienter auf einer optimalen Betriebstemperatur gehalten werden.
Besonders bevorzugt ist das Fahrzeugaggregat als Durchflussbegrenzer ausgestaltet, wobei über den Zusatzport an den Durchflussbegrenzer ein von dem Betätigungssignal abhängiges Statussignal, insbesondere zur Anpassung eines Durchflusses des Durchflussbegrenzers an einen zu erwartenden Leistungsbereich des Antriebsstrangs, ausleitbar ist. Der Durchflussbegrenzer ist beispielsweise als verdrehbare Klappe, verstellbarer Kolben oder variierbare Blende ausgestaltet. Mit dem Durchflussbegrenzer kann beispielsweise eine Wärmezufuhr und/oder Wärmeabfuhr für ein Kraftfahrzeugaggregat geregelt werden. Der Durchflussbegrenzer kann insbesondere den Massenstrom einer Flüssigkeit und/oder eines Gases und/oder eines mit Staub und/oder Abrieb beladenes Fluid regeln. Durch das über den Zusatzport an den Durchflussbegrenzer gesendete Statussignal kann der an einem bestimmten Kraftfahrzeugaggregat benötigte Massenstrom eines Fluids rechtzeitig und insbesondere vorausschauend auf einen plötzliche Änderung des Bedarfs reagieren.
Die Erfindung betrifft ferner einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einem Kraftfahrzeugmotor zum Antrieb des Kraftfahrzeugs, einer mit einer Antriebswelle des Kraftfahrzeugs über eine Trennkupplung koppelgaren Getriebeeingangswelle, einem Kupplungsaktor, der wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, zur Betätigung der Trennkupplung und einem an dem Zusatzport des Kupplungsaktors angeschlossenes Fahrzeugaggregat, wobei insbesondere an dem Eingangsport des Kupplungsaktors ein Kupplungspedal und/oder ein Schaltknüppel angeschlossen ist. Durch den Zusatzport kann die Information aus dem Betätigungssignal, dass bei einem bestimmten Leistungsbereich ein Schalten des Getriebegangs erfolgt, zur Anpassung des von der Trennkupplung verschiedenen Fahrzeugaggregats an die damit korrelierende Betriebssituation des Kraftfahrzeugs genutzt werden, so dass ein effizienter Betrieb von Fahrzeugaggregaten eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs ermöglicht ist.
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 Prinzipdarstellung einer ersten Ausführungsform eines Antriebstrangs,
2: eine schematische Prinzipdarstellung einer zweiten Ausführungsform eines Antriebstrangs und
3: eine schematische Prinzipdarstellung einer dritten Ausführungsform eines Antriebstrangs.

Der in 1 dargestellte Antriebsstrang 10 eines Kraftfahrzeugs weist eine mit Hilfe einer als Reibungskupplung ausgestalteten Trennkupplung 12 mit einer Antriebswelle 14 koppelbare Getriebeeingangswelle 16 eines Kraftfahrzeuggetriebes auf, um mit Hilfe eines Getriebeaktors 18, beispielsweise durch Verschieben einer Schaltmuffe, einen Getriebegang in dem Kraftfahrzeuggetriebe schalten zu können. Um im Falle eines Handschaltgetriebes mit Hilfe eines Schaltknüppels 20 den Getriebegang zu schalten, wird zuvor mit Hilfe eines von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs betätigbaren Kupplungspedal 22 die Trennkupplung 12 geöffnet und die Getriebeeingangswelle 16 von der Antriebswelle 14 getrennt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Kupplungspedal 22 nicht hydraulisch, sondern elektrisch an einem Kupplungsaktor 24 angeschlossen, so dass ein sogenanntes „Clutch-by-Wire“-System vorliegt. Das Kupplungspedal 22 kann gegen die Federkraft einer Feder 26 betätigt werden, die für den Fahrer eine übliche Widerstandskraft beim Betätigen des Kupplungspedals simuliert. Der Betätigungsweg des Kupplungspedal 22 kann beispielsweise über die Messung des Federweg der Feder 26 mit Hilfe eines Wegsensors 28 gemessen werden und als elektrisches Betätigungssignal an einen Eingangsport 30 des Kupplungsaktors 24 gesendet werden. Der Kupplungsaktor 24 kann beispielsweise einen Elektromotor 32 aufweisen, der in Reaktion auf das über den Eingangsport 30 eingeleitete Betätigungssignal betätigt werden kann. Der Elektromotor 32 kann beispielsweise über eine elektrische Leitung den Getriebeaktor 18 entriegeln und/oder eine in dem Kupplungsaktor 24 vorgesehene Spindel 34 antrieben, mit der ein Kolben 36 verbunden ist. Der Kolben 36 kann ein aus einem Reservoir 38 gespeistes Fluid, insbesondere ein Hydrauliköl, verdrängen und über einen Ausgangsport 40 an die Trennkupplung 12 leiten, um die Trennkupplung 12 zu betätigen. Das verdrängte Fluid stellt hierbei ein von dem Kupplungsaktor 24 an die Trennkupplung 12 gesendetes Stellsignal dar, das in der dargestellten Ausführungsform hydraulisch vorliegt.
Über einen Zusatzport 42 kann ein weiteres Fahrzeugaggregat an dem Kupplungsaktor 24 angeschlossen werden. In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel kann von dem durch die Verlagerung des Kolbens 36 erzeugte hydraulische Stellsignal über ein, insbesondere steuerbares, Ventil, das den Zusatzport 42 ausbilden kann, ein hydraulisches Signal abgezweigt werden, das im dargestellten Ausführungsbeispiel zum Kupplungspedal 22 geleitet wird. Der von dem Kupplungsaktor 24 aufgebaute Druck kann dadurch nicht nur ausschließlich zur Betätigung der Trennkupplung 12, sondern zusätzlich genutzt werden, um an dem Kupplungspedal 22 erforderlichenfalls ein vom Fahrer haptisch wahrnehmbares Signal zu erzeugen. Dadurch ist es beispielsweise möglich bei einem Problem, beispielsweise wenn eine unerwünschte Aktion eingeleitet wird, den Fahrer durch ein Vibrieren des betätigten Kupplungspedals 22 zu warnen.
Bei der der in 2 dargestellten Ausführungsform des Antriebsstrangs 10 ist im Vergleich zu der in 1 dargestellten Ausführungsform des Antriebsstrangs 10 nicht das Kupplungspedal 22 sondern der Schaltknüppel 20 an dem Zusatzport 42 angeschlossen. Dadurch kann beispielsweise bei einem Verschalten der Fahrer durch ein Vibrieren des Schaltknüppels 22 gewarnt werden. Zudem ist der Zusatzport 42 parallel und nicht in Reihe zu dem Ausgangsport 40 geschaltet.
Bei der der in 3 dargestellten Ausführungsform des Antriebsstrangs 10 sind im Vergleich zu den in 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen des Antriebsstrangs 10 mehrere Fahrzeugaggregate an dem Zusatzport 42 gemeinsam angeschlossen, wobei es auch möglich ist die Fahrzeugaggregate parallel über verschiedene separate Zusatzports 42 anzuschließen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind sowohl das Kupplungspedal 22 als auch der Schaltknüppel 20 angeschlossen. Zusätzlich ist eine Motorsteuerung 44 angeschlossen, wobei zusätzlich oder alternativ zu der Motorsteuerung 44 ein Fahrerassistenzsystem, eine Parksperre, eine Hybridkupplung, ein Riemenspanner, ein Turbolader, ein Nockenwellenversteller, ein Kühlsystem oder sonstiges Fahrzeugaggregat an dem Kupplungsaktor 24 angeschlossen sein kann, für das ein durch das Betätigen der Trennkupplung 12 eingeleiteter Gangwechsel eine wertvolle Information darstellen kann, um vorausschauend seine Betriebsweise auf die sich ändernden Bedingungen anzupassen.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist es zudem prinzipiell möglich unabhängig von dem Stellsignal für die Trennkupplung 12 über den Zusatzport 42 ein Signal auszusenden. Hierzu kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der Elektromotor 32 des Kupplungsaktors 24 über ein Zahnrad 46 an zwei jeweils mit einem Kolben 36 gekoppelte Spindeln 34 angreifen kann. Das Zahnrad 46 kann mit beiden Spindeln 34 gekoppelt sein und beide Spindeln 34 in Reaktion auf das über den Eingangsport 30 eingeleitete Betätigungssignal betätigen. Es ist aber auch möglich, dass beispielsweise die Motorsteuerung 44 unabhängig von dem Betätigen des Kupplungspedals 22 ein über den Zusatzport 42 angeschlossenes Fahrzeugaggregat beeinflussen will. Hierzu kann insbesondere das Zahnrad 46 axial verlagert werden, so dass von dem Elektromotor 32 nur diejenige Spindel 34 angetrieben werden kann, die ein hydraulisches Signal über den Zusatzport 42 aussenden kann. Dies ermöglicht es den Kupplungsaktor 24 für die Beeinflussung der über den Zusatzport 42 angeschlossenen Fahrzeugaggregate auch dann zu nutzen, wenn über den Ausgangsport 40 zur Betätigung der Trennkupplung 12 kein Signal gesendet werden soll. Gleichzeitig steht der Kupplungsaktor 24 jederzeit zur Betätigung der Trennkupplung 12 zur Verfügung, indem das Zahnrad 46 in diesem Fall entsprechend weit axial verlagert werden kann bis beide Spindeln 36 oder nur die der Trennkupplung 12 und dem Ausgangsport 40 zugeordnete Spindel 36 an dem Elektromotor 32 angekoppelt ist.
Bezugszeichenliste

10: Antriebsstrang
12: Trennkupplung
14: Antriebswelle
16: Getriebeeingangswelle
18: Getriebeaktors
20: Schaltknüppel
22: Kupplungspedal
24: Kupplungsaktor
26: Feder
28: Wegsensor
30: Eingangsport
32: Elektromotor
34: Spindel
36: Kolben
38: Reservoir
40: Ausgangsport
42: Zusatzport
44: Motorsteuerung

Claims

Kupplungsaktor zur Betätigung einer Trennkupplung (12) in einem Antriebsstrang (10) eines Kraftfahrzeugs, mit einem Eingangsport (30) zur Einleitung eines Betätigungssignals, einem Ausgangsport (40) zur Ausleitung eines in Abhängigkeit von dem Betätigungssignal generierten Stellsignals an die Trennkupplung (12) und mindestens einem Zusatzport (42) zum Anschluss mindestens eines von dem Betätigungssignal beeinflussbaren Fahrzeugaggregats, wobei von dem Zusatzport (42) ein Signal an das Fahrzeugaggregat gesendet wird.
Kupplungsaktor nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass ein Zusatzeingangsport zur Einleitung eines, insbesondere von einer Motorsteuerung und/oder einer Getriebesteuerung erzeugten, Betätigungssignals zur Betätigung des über den Zusatzport (42) angeschlossenen Fahrzeugaggregats unabhängig von dem über den Eingangsport (30) eingeleiteten Betätigungssignals vorgesehen ist.
Kupplungsaktor nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeugaggregat als Kupplungspedal (22) ausgestaltet ist, wobei über den Zusatzport (42) ein von dem Betätigungssignal abhängiges und über das Kupplungspedal (22) haptisch wahrnehmbares Rückkopplungssignal, insbesondere zur Signalisierung von Schaltfehlern und/oder einem Schaltzustand der Trennkupplung (12), ausleitbar ist.
Kupplungsaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeugaggregat als Schaltknüppel (20) ausgestaltet ist, wobei über den Zusatzport (42) ein von dem Betätigungssignal abhängiges und über den Schaltknüppel (20) haptisch wahrnehmbares Rückkopplungssignal, insbesondere zur Signalisierung von Schaltfehlern und/oder einem Schaltzustand der Trennkupplung (12), ausleitbar ist.
Kupplungsaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeugaggregat als Fahrerassistenzsystem ausgestaltet ist, wobei über den Zusatzport (42) an das Fahrerassistenzsystem ein von dem Betätigungssignal abhängiges Statussignal, insbesondere zur Anpassung der Funktionalität des Fahrerassistenzsystem an den aktuellen Schaltzustand der Trennkupplung (12), ausleitbar ist.
Kupplungsaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeugaggregat als Motorsteuerungssystem (44) zur Steuerung eines Kraftfahrzeugmotors ausgestaltet ist, wobei über den Zusatzport (42) an das Motorsteuerungssystem (44) ein von dem Betätigungssignal abhängiges Statussignal, insbesondere zur Anpassung der Funktionalität des Kraftfahrzeugmotors an den aktuellen Schaltzustand der Trennkupplung (12), ausleitbar ist, wobei insbesondere eine aktive Dämpfung von Drehschwingungen von dem Motorsteuerungssystem (44) aktivierbar und/oder an einen zu erwartenden Leistungsbereich des Antriebsstrangs (10) anpassbar ist.
Kupplungsaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeugaggregat als Parksperre zur Festsetzung des Kraftfahrzeugs ausgestaltet ist, wobei über den Zusatzport (42) an die Parksperre ein von dem Betätigungssignal abhängiges Statussignal, insbesondere zur Vorbereitung einer Festsetzung des Kraftfahrzeugs bei einem Ausschalten eines Kraftfahrzeugmotors, ausleitbar ist.
Kupplungsaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeugaggregat als Hybridkupplung zur Koppelung einer elektrischen Maschine an den Antriebsstrang (10) des Kraftfahrzeugs ausgestaltet ist, wobei über den Zusatzport (42) an die Hybridkupplung ein von dem Betätigungssignal abhängiges Statussignal, insbesondere zur Abtrennung der elektrischen Maschine von dem Antriebsstrang (10) in einem Geschwindigkeitsbereich des Kraftfahrzeugs oberhalb einer Schwellgeschwindigkeit, ausleitbar ist.
Kupplungsaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeugaggregat als Riemenspanner zur reibschlüssigen Anbindung eines Umschlingungsmittel an den Antriebsstrang (10) des Kraftfahrzeugs ausgestaltet ist, wobei über den Zusatzport an den Riemenspanner ein von dem Betätigungssignal abhängiges Statussignal, insbesondere zur Anpassung einer Riemenspannung des Umschlingungsmittels an einen zu erwartenden Leistungsbereich des Antriebsstrangs (10), ausleitbar ist.
Kupplungsaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeugaggregat als Turbolader zur Aufladung von Ladeluft für einen Kraftfahrzeugmotor ausgestaltet ist, wobei über den Zusatzport (42) an den Turbolader ein von dem Betätigungssignal abhängiges Statussignal, insbesondere zur Anpassung einer Klappenstellung eines Wastegates des Turboladers an einen zu erwartenden Leistungsbereich des Antriebsstrangs (10), ausleitbar ist.
Kupplungsaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeugaggregat als Nockenwellenversteller zur Verstellung von Schaltzeitpunkten eines Einlassventils und/oder eines Auslassventils eines Brennraums eines als Verbrennungsmotor ausgestalteten Kraftfahrzeugmotors ausgestaltet ist, wobei über den Zusatzport (42) an den Nockenwellenversteller ein von dem Betätigungssignal abhängiges Statussignal, insbesondere zur Anpassung eines Zündzeitpunkts in dem Brennraum des Verbrennungsmotors an einen zu erwartenden Leistungsbereich des Antriebsstrangs (10), ausleitbar ist.
Kupplungsaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 11 dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeugaggregat als Kühlsystemsteuerung zur Einstellung einer Kühlleistung eines Kühlsystems, insbesondere zum Kühlen eines Kraftfahrzeugmotors, ausgestaltet ist, wobei über den Zusatzport (42) an die Kühlsystemsteuerung ein von dem Betätigungssignal abhängiges Statussignal, insbesondere zur Anpassung der Kühlleistung des Kühlsystems an einen zu erwartenden Leistungsbereich des Antriebsstrangs (10), ausleitbar ist.
Kupplungsaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 12 dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeugaggregat als Durchflussbegrenzer ausgestaltet ist, wobei über den Zusatzport (42) an den Durchflussbegrenzer ein von dem Betätigungssignal abhängiges Statussignal, insbesondere zur Anpassung eines Durchflusses des Durchflussbegrenzers an einen zu erwartenden Leistungsbereich des Antriebsstrangs (10), ausleitbar ist.
Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einem Kraftfahrzeugmotor zum Antrieb des Kraftfahrzeugs, einer mit einer Antriebswelle (14) des Kraftfahrzeugs über eine Trennkupplung (12) koppelbaren Getriebeeingangswelle (16), einem Kupplungsaktor (24) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 zur Betätigung der Trennkupplung (12) und einem an dem Zusatzport (42) des Kupplungsaktors (224) angeschlossenes Fahrzeugaggregat, wobei insbesondere an dem Eingangsport (30) des Kupplungsaktors (24) ein Kupplungspedal (22) und/oder ein Schaltknüppel (20) angeschlossen ist.