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Die Erfindung betrifft eine Aktuatoreinrichtung für ein Doppelkupplungsgetriebe, insbesondere in einem Kraftfahrzeug. Das Doppelkupplungsgetriebe ist insbesondere für einen Antriebsstrang mit einer Antriebseinheit, ggf. mit einer zusätzlichen Antriebseinheit einsetzbar. Insbesondere ist der Antriebsstrang ein Hybridantriebsstrang für Hybridfahrzeug. Ein Hybridfahrzeug umfasst insbesondere eine elektrische Maschine als Antriebseinheit und zusätzlich eine weitere Antriebseinheit (z. B. eine Verbrennungskraftmaschine). Über eine sogenannte K0-Kupplung kann z. B. eine Antriebseinheit mit dem Antriebstrang zur Übertragung eines Drehmoments verbunden werden. Das Doppelkupplungsgetriebe umfasst zwei Kupplungen, über die jeweils ein Teilgetriebe des Doppelkupplungsgetriebes betätigbar ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es insbesondere, eine Aktuatoreinrichtung vorzuschlagen, die für verschiedene Antriebsstränge einsetzbar ist, bzw. in einfacher Art und Weise an diese angepasst werden kann. Dabei soll die Aktuatoreinrichtung einfach aufgebaute und damit im Betrieb robuste Komponenten nutzen. Insbesondere soll die Aktuatoreinrichtung für Kraftfahrzeuge mit einer Antriebseinheit aber auch für Hybridfahrzeuge mit mindestens zwei Antriebseinheiten eingesetzt werden können.
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Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Aktuatoreinrichtung gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten Ansprüchen angegeben. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den abhängig formulierten Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.
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Die Erfindung betrifft eine Aktuatoreinrichtung für ein Doppelkupplungsgetriebe eines Kraftfahrzeuges, wobei das Doppelkupplungsgetriebe eine erste Kupplung und eine zweite Kupplung sowie eine Mehrzahl von Gängen aufweist, wobei die Gänge (insbesondere je zwei pro Gangsteller) über jeweils einen Gangsteller auswählbar sind. Die Aktuatoreinrichtung umfasst zumindest einen elektromotorischen ersten Pumpenaktor zur Betätigung der ersten Kupplung und mindestens eines ersten Gangstellers und einen elektromotorischen zweiten Pumpenaktor zur Betätigung der zweiten Kupplung und mindestens eines zweiten Gangstellers.
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Ein elektromotorischer Pumpenaktor umfasst insbesondere eine elektromotorisch angetriebene Fluidpumpe. Die Fluidpumpe ist vorteilhaft als Reversierpumpe ausgeführt, das heißt, die Fluidpumpe kann in entgegengesetzten Richtungen ein Fluid fördern. Bei dem Fluid handelt es sich vorzugsweise um ein Hydraulikmedium. Der elektromotorische Pumpenaktor wird abgekürzt als EPA bezeichnet.
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Ein als Und-Ventil ausgeführtes Logikventil ist vorteilhaft parallel zu der Fluidpumpe des elektromotorischen Pumpenaktors geschaltet. Das Und-Ventil wird auch als Zweidruckventil bezeichnet. Das Zweidruckventil hat zwei Anschlüsse, die mit der Fluidpumpe des elektromotorischen Pumpenaktors verbunden sind. Ein dritter Anschluss des Zweidruckventils ist mit einem Fluidreservoir verbunden.
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Ein Gangsteller dient insbesondere der Auswahl eines Ganges (einer Übersetzung) des Getriebes. Dabei kann jeder Gangsteller zwischen einer ersten Endlage und einer zweiten Endlage verstellt werden. Insbesondere ist auch eine Mittellage zwischen der ersten Endlage und der zweiten Endlage ansteuerbar, wobei dabei kein Gang bzw. keine Übersetzung angewählt ist.
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Jede der ersten und zweiten Kupplung ist insbesondere einem Teilgetriebe des Doppelkupplungsgetriebes zugeordnet. Über die Betätigung des ersten und zweiten Pumpenaktors kann die Betätigung der Gangsteller erfolgen zum Auslegen bzw. Einlegen eines Ganges (einer Übersetzung).
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Insbesondere ist über den ersten Pumpenaktor der erste Gangsteller und ein dritter Gangsteller und über den zweiten Pumpenaktor der zweite Gangsteller und ein vierter Gangsteller betätigbar.
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Insbesondere umfasst die Aktuatoreinrichtung mindestens vier Gangsteller, die zum Betätigen von jeweils einem Schaltelement dienen, und eventuell zusätzlich einen weiteren Gangsteller, der zur Betätigung einer Parksperre dient.
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Bevorzugt ist mindestens ein Pumpenaktor (bevorzugt beide) mit (jeweils) zwei Gangstellern über (jeweils) ein 6/2-Wege-Ventil verbindbar. Insbesondere ist also jeder Pumpenaktor über jeweils ein 6/2-Wege-Ventil mit jeweils zwei Gangstellern verbindbar.
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Ein 6/2-Wege-Ventil weist sechs Anschlüsse auf, die in zwei Schaltstellungen unterschiedlich verbindbar sind.
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Insbesondere ist das 6/2-Wege-Ventil über zwei Anschlüsse mit dem Pumpenaktor verbunden. Weiter ist das 6/2-Wege Ventil über jeweils zwei Anschlüsse mit jedem Gangsteller verbunden.
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Insbesondere sind in einer ersten Schaltstellung des 6/2-Wege-Ventils die zwei Anschlüsse hin zum Pumpenaktor über das 6/2-Wege-Ventil mit den zwei Anschlüssen des einen Gangstellers verbunden. In einer zweiten Schaltstellung des 6/2-WegeVentils sind die zwei Anschlüsse hin zum Pumpenaktor über das 6/2-Wege-Ventil mit den zwei Anschlüssen des anderen Gangstellers verbunden.
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Je nach Förderrichtung des Pumpenaktors kann der über das 6/2-Wege-Ventil mit dem Pumpenaktor verbundene Gangsteller in die erste Endlage, ggf. in eine Mittellage, oder die zweite Endlage verlagert und ggf. dort gehalten werden.
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Insbesondere kann ein 12/4-Wege-Ventil mit dann zwölf Anschlüssen und zwei Schaltstellungen anstatt der zwei 6/2-Wege-Ventil vorgesehen sein. Die Funktionalität des 6/2 Wegeventils entspricht insbesondere zwei gekoppelten 3/2-Wege-Ventilen.
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Mindestens ein Pumpenaktor (bevorzugt jeder Pumpenaktor) kann über ein 5/2-Wege-Ventil mit der einen Kupplung und dem mindestens einen (bevorzugt mit beiden) Gangsteller verbindbar sein.
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Insbesondere weist das 5/2-Wege-Ventil also fünf Anschlüsse und zwei Ventilstellungen auf.
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In der ersten Ventilstellung kann ein Druckanschluss des Pumpenaktors mit der einen Kupplung zur Betätigung der Kupplung verbunden sein.
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In der zweiten Ventilstellung sind beide Druckanschlüsse des Und-Ventils des Pumpenaktors mit dem mindestens einen Gangsteller verbunden. Insbesondere kann über die Förderrichtung der Pumpe des Pumpenaktors der mindestens eine Gangsteller betätigt werden. Insbesondere kann der Pumpenaktor über ein 6/2-Wege-Ventil wahlweise mit einem von zwei Gangstellern verbunden werden.
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Mit der vorgeschlagenen Aktuatoreinrichtung können unterschiedliche Kupplungen betätigt werden. Insbesondere
- (1) sind beide Kupplungen „normally open“-Kupplungen; oder
- (2) sind beide Kupplungen „normally closed“-Kupplungen; oder
- (3) ist eine Kupplung eine „normally open“-Kupplung und die andere Kupplung eine „normally closed“-Kupplung.
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Eine „normally open“-Kupplung wird durch Rückstellkräfte (z. B. über eine Feder) in einer ausgerückten Stellung (keine Übertragung von Drehmomenten über die Kupplung) gehalten und kann durch Verbindung mit einem Druckanschluss des Pumpenaktors eingerückt (eine Übertragung von Drehmomenten über die Kupplung ist möglich) werden.
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Eine „normally closed“-Kupplung wird durch Rückstellkräfte (z. B. über eine Feder) in einer eingerückten Stellung gehalten und kann durch Verbindung mit einem Druckanschluss des Pumpenaktors ausgerückt werden.
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Insbesondere umfasst die Aktuatoreinrichtung zusätzlich zumindest eine K0-Kupplung, die über zumindest einen Pumpenaktor betätigbar ist. Die K0-Kupplung kann insbesondere eine „normally closed“ oder eine „normally open“-Kupplung sein.
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Über eine sogenannte K0-Kupplung kann z. B. eine Antriebseinheit (z. B. eine elektrische Maschine) mit dem Antriebstrang zur Übertragung eines Drehmoments verbunden werden.
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Insbesondere ist die K0-Kupplung mit beiden Pumpenaktoren über ein Oder-Ventil verbindbar. Ein Oder-Ventil weist drei Anschlüsse auf. Über jeweils einen Anschluss ist das Oder-Ventil mit jeweils einem Pumpenaktor verbunden. Über den dritten Anschluss ist das Oder-Ventil mit der K0-Kupplung verbunden. Der dritte Anschluss kann entweder über den einen oder den anderen Anschluss mit einem von den zwei Pumpenaktoren verbunden sein.
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Bevorzugt ist die K0-Kupplung mit dem Oder-Ventil über ein 2/2-Wege-Ventil verbindbar.
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Ein 2/2-Wege-Ventil weist insbesondere zwei Anschlüsse und zwei Schaltpositionen auf. In der ersten Schaltposition kann der Anschluss zum Oder-Ventil mit einem Anschluss zur K0-Kupplung verbunden sein. In der zweiten Schaltposition können diese Anschlüsse durch das 2/2-Wege-Ventil voneinander getrennt sein.
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Gemäß einer anderen Ausgestaltung kann die K0-Kupplung und eine der ersten Kupplung und der zweiten Kupplung mit dem Oder-Ventil über ein 4/2-Wege-Ventil verbindbar sein.
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Ein 4/2-Wege-Ventil weist insbesondere vier Anschlüsse und zwei Schaltlagen auf. Über einen Anschluss ist die erste oder die zweite Kupplung mit dem 4/2-Wege-Ventil verbindbar. Über einen weiteren Anschluss ist die K0-Kupplung mit dem 4/2-WegeVentil verbindbar. Über einen anderen Anschluss ist das Oder-Ventil mit dem 4/2-Wege-Ventil verbindbar. Über den letzten Anschluss ist das 4/2-Wege-Ventil mit einem Pumpenaktor verbindbar.
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Eine Parksperre kann insbesondere wie die K0-Kupplung über das Oder-Ventil angesteuert werden. Insbesondere kann die Parksperre über ein weiteres Ventil mit dem Oder-Ventil verbunden sein. Bevorzugt ist das Ventil ein 4/3-Wege-Ventil mit vier Anschlüssen (zwei zum Gangsteller bzw. zur Parksperre und einen zum Oder-Ventil sowie einen zum Fluidreservoir).
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Es wird weiter ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, zumindest umfassend einen Antriebsstrang mit mindestens einer Antriebseinheit (z. B. eine Verbrennungskraftmaschine und/oder eine elektrische Maschine) zum Antrieb des Kraftfahrzeuges und einem Doppelkupplungsgetriebe. Das Doppelkupplungsgetriebe ist über die bereits beschriebene Aktuatoreinrichtung betätigbar.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum fluidischen Betätigen der beschriebenen Aktuatoreinrichtung mit dem Doppelkupplungsgetriebe.
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Die Ausführungen zu der Aktuatoreinrichtung gelten insbesondere auch für das Kraftfahrzeug und das Verfahren und umgekehrt.
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Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter („erste“, „zweite“,...) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegenständen, Größen oder Prozessen dienen, also insbesondere keine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge dieser Gegenstände, Größen oder Prozesse zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erforderlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich offensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung.
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Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung und/oder Figuren zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Gegenstände, so dass ggf. Erläuterungen aus anderen Figuren ergänzend herangezogen werden können. Es zeigen:
- 1: ein Kraftfahrzeug mit einer ersten Ausführungsvariante einer Aktuatoreinrichtung;
- 2: eine zweite Ausführungsvariante einer Aktuatoreinrichtung;
- 3: eine dritte Ausführungsvariante einer Aktuatoreinrichtung; und
- 4: eine vierte Ausführungsvariante einer Aktuatoreinrichtung.
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Die 1 zeigt ein Kraftfahrzeug 3 mit einer ersten Ausführungsvariante einer Aktuatoreinrichtung 1. Das Kraftfahrzeug 3 umfasst einen Antriebsstrang mit mindestens einer Antriebseinheit (z. B. eine Verbrennungskraftmaschine und/oder eine elektrische Maschine) zum Antrieb des Kraftfahrzeuges 3 und einem Doppelkupplungsgetriebe 2. Das Doppelkupplungsgetriebe 2 ist über die Aktuatoreinrichtung 1 betätigbar. Das Doppelkupplungsgetriebe 2 weist eine erste Kupplung 4 und eine zweite Kupplung 5 sowie acht Gänge (sieben Gänge vorwärts und ein Gang rückwärts bzw. sechs Gänge vorwärts, ein Gang rückwärts und eine Parksperre) auf, wobei die Gänge (je zwei Gänge pro Gangsteller 6, 7, 8, 9) über jeweils einen Gangsteller 6, 7, 8, 9 auswählbar sind. Die Aktuatoreinrichtung 1 umfasst einen elektromotorischen ersten Pumpenaktor 10 zur Betätigung der ersten Kupplung 4 und des ersten Gangstellers 6 sowie des dritten Gangstellers 8 und einen elektromotorischen zweiten Pumpenaktor 11 zur Betätigung der zweiten Kupplung 5 und des zweiten Gangstellers 8 sowie des vierten Gangstellers 9.
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Jeder elektromotorische Pumpenaktor 10, 11 umfasst eine elektromotorisch angetriebene Fluidpumpe 30. Die Fluidpumpe 30 ist als Reversierpumpe ausgeführt, das heißt, die Fluidpumpe 30 kann in entgegengesetzten Richtungen ein Fluid fördern. Ein als Und-Ventil 18 ausgeführtes Logikventil ist parallel zu der Fluidpumpe 30 des elektromotorischen Pumpenaktors 10, 11 geschaltet. Das Und-Ventil 18 wird auch als Zweidruckventil bezeichnet. Das Zweidruckventil hat zwei Anschlüsse, die mit der Fluidpumpe 30 des elektromotorischen Pumpenaktors 10, 11 verbunden sind. Ein dritter Anschluss des Zweidruckventils ist mit einem Fluidreservoir 31 verbunden.
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Ein Gangsteller 6, 7, 8, 9 dient der Auswahl eines Ganges (einer Übersetzung) des Doppelkupplungsgetriebes 2. Dabei kann jeder Gangsteller 6, 7, 8, 9 zwischen einer ersten Endlage 20 und einer zweiten Endlage 21 verstellt sowie eine Mittellager 32 (als Neutral) angesteuert werden. Über die Betätigung des ersten und zweiten Pumenaktors 4, 5 kann die Betätigung der Gangsteller 6, 7, 8, 9 erfolgen zum Auslegen bzw. Einlegen eines Ganges (einer Übersetzung).
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Beide Pumpenaktoren 10, 11 sind mit jeweils zwei Gangstellern 6, 8, 7, 9 über jeweils ein 6/2-Wege-Ventil 12 verbindbar. Ein 6/2-Wege-Ventil 12 weist sechs Anschlüsse auf, die in zwei Schaltstellungen 22, 23 unterschiedlich verbindbar sind.
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Jedes 6/2-Wege-Ventil 12 ist über zwei Anschlüsse mit dem jeweiligen Pumpenaktor 10, 11 verbunden. Weiter ist jedes 6/2-Wege Ventil 12 über jeweils zwei Anschlüsse mit den jeweiligen, dem Pumpenaktor 10, 11 zugeordneten zwei Gangstellern 6, 8, 7, 9 verbunden.
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In einer ersten Schaltstellung 22 des 6/2-Wege-Ventils 12 sind die zwei Anschlüsse hin zum jeweiligen Pumpenaktor 10, 11 über das 6/2-Wege-Ventil 12 mit den zwei Anschlüssen des einen Gangstellers 6, 7 verbunden. In einer zweiten Schaltstellung 23 des 6/2-Wege-Ventils 12 sind die zwei Anschlüsse hin zum jeweiligen Pumpenaktor 10, 11 über das 6/2-Wege-Ventil 12 mit den zwei Anschlüssen des anderen Gangstellers 8, 9 verbunden.
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Je nach Förderrichtung des Pumpenaktors 10, 11 kann der über das 6/2-Wege-Ventil 12 mit dem Pumpenaktor 10, 11 verbundene Gangsteller 6, 8, 7, 9 in die erste Endlage 20, in die Mittellage 32 oder die zweite Endlage 21 verlagert und dort gehalten werden.
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Weiter sind beide Pumpenaktoren 10, 11 über jeweils ein 5/2-Wege-Ventil 13 mit jeweils einer der Kupplungen 4, 5 und über jeweils ein 6/2-Wege-Ventils 12 mit jeweils zwei Gangstellern 6, 8, 7, 9 verbindbar.
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Jedes 5/2-Wege-Ventil 13 weist fünf Anschlüsse und zwei Ventilstellungen 24, 25 auf.
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In der ersten Ventilstellung 24 kann ein Druckanschluss des jeweiligen Pumpenaktors 10, 11 mit der einen der Kupplungen 4, 5 zur Betätigung der jeweiligen Kupplung 4, 5 verbunden sein. In der zweiten Ventilstellung 25 sind beide Druckanschlüsse des Und-Ventils 18 des jeweiligen Pumpenaktors 10, 11 mit dem jeweiligen 6/2-WegeVentil 12 verbunden. Über die Förderrichtung der Fluidpumpe 30 des jeweiligen Pumpenaktors 10, 11 kann der jeweilige Gangsteller 6, 8, 7, 9 (je nach Schaltstellung 22, 23, des 6/2-Wege-Ventils 12) betätigt werden.
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2 zeigt eine zweite Ausführungsvariante einer Aktuatoreinrichtung 1. Auf die Ausführungen zu 1 wird Bezug genommen.
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Im Unterschied zu 1 umfasst diese Aktuatoreinrichtung 1 zusätzlich eine K0-Kupplung 14, die über jeweils einen der Pumpenaktoren 10, 11 betätigbar ist. Die K0-Kupplung 14 kann eine „normally closed“ oder eine „normally open“-Kupplung sein.
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Die K0-Kupplung 14 ist mit beiden Pumpenaktoren 10, 11 über ein Oder-Ventil 15 verbindbar. Ein Oder-Ventil 15 weist drei Anschlüsse auf. Über jeweils einen Anschluss ist das Oder-Ventil 15 mit jeweils einem Pumpenaktor 10, 11 verbunden. Dabei ist das Oder-Ventil 15 direkt mit jeweils einer Druckseite des jeweiligen Pumpenaktors 10, 11 verbunden und nicht über das 5/2-Wege-Ventil 13. Über den dritten Anschluss ist das Oder-Ventil 15 mit der K0-Kupplung 14 verbunden. Der dritte Anschluss kann entweder über den einen oder den anderen Anschluss mit einem von den zwei Pumpenaktoren 10, 11 verbunden sein.
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Die K0-Kupplung 14 ist mit dem Oder-Ventil 15 über ein 2/2-Wege-Ventil 16 verbindbar.
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Ein 2/2-Wege-Ventil 16 weist zwei Anschlüsse und zwei Schaltpositionen 26, 27 auf. In der ersten Schaltposition 26 ist der Anschluss zum Oder-Ventil 15 mit einem Anschluss zur K0-Kupplung 14 verbunden. In der zweiten Schaltposition 27 sind diese Anschlüsse durch das 2/2-Wege-Ventil 16 voneinander getrennt.
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3 zeigt eine dritte Ausführungsvariante einer Aktuatoreinrichtung 1. Auf die Ausführungen zu 1 und 2 wird Bezug genommen.
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Im Unterschied zu 2 ist hier die K0-Kupplung 14 und eine der ersten Kupplung 4, und der zweiten Kupplung 5 mit dem Oder-Ventil 15 über ein 4/2-Wege-Ventil 17 verbindbar.
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Ein 4/2-Wege-Ventil 17 weist vier Anschlüsse und zwei Schaltlagen 28, 29 auf. In einer ersten Schaltlage 28 des 4/2-Wege-Ventils 17 ist die erste Kupplung 4 mit dem 4/2-Wege-Ventil 17 verbunden und darüber mit dem ersten Pumpenaktor 10, bzw. mit dem 5/2-Wege-Ventil 12 des ersten Pumpenaktors 10. In der zweiten Schaltlage 29 ist die K0-Kupplung 14 mit dem 4/2-Wege-Ventil 17 und darüber mit dem Oder-Ventil 15 verbindbar. Das Oder-Ventil 15 ist mit dem 5/2-Wege-Ventil 12 des ersten Pumpenaktors 10 und direkt mit jeweils einer Druckseite des zweiten Pumpenaktors 11 verbunden.
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4 zeigt eine vierte Ausführungsvariante einer Aktuatoreinrichtung 1. Auf die Ausführungen zu 2 wird verwiesen. Im Unterschied zur zweiten Ausführungsvariante ist hier ein weiterer Gangsteller als eine Parksperre 33 vorgesehen, die wie die K0-Kupplung 14 über das Oder-Ventil 15 angesteuert wird. Dabei ist die Parksperre 33 über ein 4/3-Wege-Ventil 34 mit dem Oder-Ventil 15 verbunden. Das 4/3-Wege-Ventil 34 umfasst vier Anschlüsse, zwei zur Parksperre 33, einen zum Oder-Ventil 15 sowie einen zum Fluidreservoir 31.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Aktuatoreinrichtung
- 2
- Doppelkupplungsgetriebe
- 3
- Kraftfahrzeug
- 4
- erste Kupplung
- 5
- zweite Kupplung
- 6
- erster Gangsteller
- 7
- zweiter Gangsteller
- 8
- dritter Gangsteller
- 9
- vierter Gangsteller
- 10
- erster Pumpenaktor
- 11
- zweiter Pumpenaktor
- 12
- 6/2-Wege-Ventil
- 13
- 5/2-Wege-Ventil
- 14
- K0-Kupplung
- 15
- Oder-Ventil
- 16
- 2/2-Wege-Ventil
- 17
- 4/2-Wege-Ventil
- 18
- Und-Ventil
- 19
- Fluidreservoir
- 20
- erste Endlage
- 21
- zweite Endlage
- 22
- erste Schaltstellung
- 23
- zweite Schaltstellung
- 24
- erste Ventilstellung
- 25
- zweite Ventilstellung
- 26
- erste Schaltposition
- 27
- zweite Schaltposition
- 28
- erste Schaltlage
- 29
- zweite Schaltlage
- 30
- Fluidpumpe
- 31
- Fluidreservoir
- 32
- Mittellage
- 33
- Parksperre
- 34
- 4/3-Wege-Ventil
