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Die Erfindung betrifft ein Betätigungssystem zum Betätigen von zwei Teilkupplungen einer elektrisch angetriebenen Achse, der ein Getriebe mit zwei Gängen zugeordnet ist. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Betätigen von zwei Teilkupplungen einer elektrisch angetriebenen Achse mit einem derartigen Betätigungssystem.
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Aus der internationalen Veröffentlichung
WO 2015/067259 A1 ist eine Fluidanordnung zum fluidischen Betätigen mindestens einer Kraftfahrzeugkomponente, insbesondere einem Getriebe oder einer Kupplung, bekannt, mit mindestens einem fluidischen Betätigungssystem und mit einer fluidischen Energiequelle, wobei die fluidische Energiequelle eine Fluidpumpe mit einer ersten Förderrichtung und mit einer der ersten Förderrichtung entgegengesetzten zweiten Förderrichtung umfasst, in welcher die Fluidpumpe einen Fluidstrom zur Kühlung der Kraftfahrzeugkomponente bereitstellt. Aus der internationalen Offenlegungsschrift
WO 2015/021981 A1 ist eine Fluidanordnung zum fluidischen Betätigen einer Mehrfachkupplung bekannt, mit einer ersten Kupplungsbetätigungseinrichtung zum Betätigen einer ersten Kupplung mit einer zweiten Kupplungsbetätigungseinrichtung zum Betätigen einer zweiten Kupplung, und mit einer fluidischen Energiequelle, wobei die fluidische Energiequelle eine Fluidmaschine mit entgegengesetzten Fluidstromrichtungen umfasst, die über eine Ventillogik fluidische so mit den Kupplungsbetätigungseinrichtungen verschaltet ist, dass beide Kupplungen durch die Fluidmaschine betätigbar sind. Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2009 003 108 A1 ist eine Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug bekannt, mit einem Getriebe, welches als lastschaltfähiges Gruppengetriebe ein Splittergetriebe und ein Hauptgetriebe umfasst, bei dem das Gruppengetriebe eine Getriebeeingangswelle und eine Getriebeausgangswelle aufweist, bei dem Getriebegänge bildende sowie auf Getriebewellen angeordnete Los- und Festräder vorhanden sind, bei dem Schaltvorrichtungen zum bedarfsweise drehfesten Koppeln der Losräder an zumindest einer der Getriebewellen vorhanden sind, bei dem das Splittergetriebe wenigstens eine erste Gangkonstante und eine zweite Gangkonstante aufweist, und bei dem die Eingangsseiten der ersten und zweiten Gangkonstanten mit den Ausgangsseiten einer zwei Kupplungen umfassenden Kupplungsvorrichtung antreibbar sind, deren Eingangsseiten von einem Antriebsmotor antreibbar sind, wobei eine der beiden Kupplungen der Kupplungsvorrichtung als reibschlüssige Anfahr- und Schaltkupplung die andere Kupplung als formschlüssige Klauenkupplung ausgebildet ist, wobei mittels der Ausgangsseite der Anfahr- und Schaltkupplung die Eingangsseiten der ersten und zweiten Gangkonstanten alternativ zueinander antreibbar sind, und wobei mittels der Ausgangsseite der Klauenkupplung die Eingangsseite nur einer der Gangkonstanten antreibbar ist.
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Aus der Offenlegungsschrift
DE 10 2012 015 863 A1 ist ein Stufengetriebe für ein Kraftfahrzeug bekannt, das ein Betätigungssystem zum fluidischen Betätigen von zwei Teilkupplungen einer elektrisch angetriebenen Achse, der ein Getriebe mit zwei Gängen zugeordnet ist, enthält, wobei eine elektromotorisch angetriebene Fluidpumpe vorgesehen ist, die in entgegengesetzten Förderrichtungen betreibbar ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, das Betätigen von zwei Teilkupplungen einer elektrisch angetriebenen Achse zu vereinfachen.
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Die Aufgabe ist durch ein Betätigungssystem zum fluidischen Betätigen von zwei Teilkupplungen einer elektrisch angetriebenen Achse, der ein Getriebe mit zwei Gängen zugeordnet ist, mit einer elektromotorisch angetriebenen Fluidpumpe gelöst, die in entgegengesetzten Förderrichtungen betreibbar ist. Dabei ist eine Kühl- und/oder Schmierpumpe an die Fluidpumpe angeschlossen ist. Die Kühl- und/oder Schmierpumpe ist zum Beispiel als Saugstrahlpumpe ausgeführt. Ein nicht zum Betätigen einer der Teilkupplungen benötigter Fluidvolumenstrom, der von der Fluidpumpe bereitgestellt wird, kann, zum Beispiel über eines der Proportionalventile, zum Schmieren und/oder Kühlen umgelenkt werden. Das Fluid zum Schmieren und/oder Kühlen wird zum Beispiel den Teilkupplungen zugeführt. Das Fluid zum Schmieren und/oder Kühlen kann aber auch zum Beölen von Getriebeverzahnungen verwendet werden. Weiterhin ist die Kühl- und/oder Schmierpumpe über ein ODER-Ventil an die Fluidpumpe angeschlossen ist. Die Kühlung kann mit Überdruck erfolgen. Wenn der Druck einer Teilkupplung über den für das maximale Kupplungsmoment erforderliche Moment angehoben wird, öffnet sich zum Beispiel ein Druckbegrenzungsventil, und das abströmende Fluid wird für die Schmierung und Kühlung verwendet. Energetisch sinnvoller ist eine schaltbare Kühlung. Hier wird zum Beispiel ein beziehungsweise das Proportional-Sperrventil eingesetzt. Bei abgesperrter Kupplung kann über das Proportional-Sperrventil ein Kanal für die Kühlung freigegeben werden, zum Beispiel bei einer Maximalbestromung des Proportional-Sperrventils. Das Proportional-Sperrventil dient vorteilhaft auch dazu, beim Schließen beziehungsweise Zuhalten einer Teilkupplung einen Teilvolumenstrom für die Kühlung und/oder Schmierung abzuzweigen. Gemäß einer weiteren Variante der schaltbaren Kühlung werden noch etwas komplexere Proportional-Sperrventile eingesetzt, die auch noch die Funktion des UND-Ventils oder Zweidruck-Ventils ersetzen. Dabei ist es dann auch möglich, das Fluid oder Öl aus einem Nehmerzylinder oder Nehmerkolben der sich öffnenden oder gehenden Kupplung direkt für die Kühlung zu verwenden. Außerdem ist die Kühl- und/oder Schmierpumpe über mindestens ein beziehungsweise das mindestens eine Proportionalventil an die Fluidpumpe angeschlossen ist. Je nach Ausführung des Proportionalventils kann das Proportionalventil auch verwendet werden, um nicht nur die Sperr- beziehungsweise Haltdruck-Steuerungsfunktion zu übernehmen, sondern auch das Umlenken des Fluidpumpen-Volumenstroms zur Kühlung.
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Das Betätigungssystem umfasst vorteilhaft nur genau die eine Fluidpumpe. Der Fluidpumpe ist ein elektrischer Antriebsmotor zugeordnet. Die in entgegengesetzten Förderrichtungen betreibbare Fluidpumpe wird auch als Reversierpumpe bezeichnet. Die Reversierpumpe mit dem elektrischen Antriebsmotor wird auch als elektrischer Pumpenaktor bezeichnet. Der elektrische Pumpenaktor umfasst vorteilhaft noch eine lokale Steuereinheit, die dem elektrischen Antriebsmotor zugeordnet ist. Die zwei Teilkupplungen stellen vorteilhaft eine Doppelkupplung für die elektrisch angetriebene Achse dar. Die elektrisch angetriebene Achse umfasst vorteilhaft eine elektrische Maschine und ein Getriebe mit zwei Eingangswellen und einer Ausgangswelle. Mit dem Getriebe, das zum Beispiel als Planetengetriebe ausgeführt ist, können zwei Übersetzungen oder Gänge der elektrisch angetriebenen Achse dargestellt werden. Mit dem beanspruchten Betätigungssystem können vorteilhaft alle vier Schaltungstypen realisiert werden. Die vier Schaltungstypen umfassen ein Zug-Hochschalten, ein Zug-Rückschalten, ein Schub-Hochschalten und ein Schub-Rückschalten des Getriebes. Durch das beanspruchte Betätigungssystem wird auf einfache Art und Weise eine lastschaltfähige hydraulische Aktorik für die elektrisch angetriebene Achse mit dem Getriebe geschaffen. So kann ohne Zugkraftunterbrechung zwischen den beiden Gängen hoch- und runtergeschaltet werden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind auch Überlegungen angestellt worden, ob es für die elektrisch angetriebene Achse überhaupt immer erforderlich ist, alle vier Schaltungstypen mit maximaler Schaltqualität lastschaltfähig bereitzustellen. Wenn hier Einschränkungen zugelassen werden, ergeben sich Vereinfachungen bei der Doppelkupplung und der Aktorik zur Betätigung der Teilkupplungen der Doppelkupplung.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Betätigungssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass ein UND-Ventil mit einem Fluidreservoiranschluss parallel zu der elektromotorisch angetriebenen Fluidpumpe geschaltet ist. Das UND-Ventil wird auch als Zweidruckventil bezeichnet und ist steuerungsmäßig vorteilhaft mit der lokalen Steuereinheit des elektrischen Pumpenaktors verbunden.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Betätigungssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Proportionalventil, vorzugsweise jeweils ein Proportionalventil, zwischen die Fluidpumpe und die Teilkupplungen geschaltet ist. Mit nur einem elektrischen Pumpenaktor und zwei Proportionalventilen können vorteilhaft beide Teilkupplungen angesteuert werden. Die Proportionalventile sind zum Beispiel als Proportional-Sperr-Ventile ausgeführt und mit einer Druck-Rückführung ausgestattet. Über die Druck-Rückführung kann der Druck in einem Nehmerzylinder der jeweiligen Teilkupplung gezielt abgesenkt werden. Damit wird auf einfache Art und Weise ein gesteuertes Öffnen einer geschlossenen Teilkupplung möglich.
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Die beiden Teilkupplungen können als Reibungskupplungen ausgeführt sein. Wenn man allerdings das Verzögerungsmoment bei Schubschaltungen mit Fahrzeug-Bremsen abstützt, kann das Kupplungsbetätigungssystem vereinfacht werden. Wenn über die Doppelkupplung nur zugkraft-unterbrechungsfreie Schaltungen durchgeführt werden, muss nur die Teilkupplung des höheren Gangs als steuerbare Reibungskupplung ausgeführt sein. Die andere Teilkupplung kann dann als Formschlusskupplung ausgeführt werden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Betätigungssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass eine der Teilkupplungen als Reibungskupplung ausgeführt ist, wobei die andere Teilkupplung als Formschlusskupplung ausgeführt ist. Die Formschlusskupplung ist zum Beispiel als Klauenkupplung ausgeführt. Mit der Klauenkupplung sind dann sogenannte haftende Zug-Überschneidungen möglich. Wenn die Klauenkupplung federvorbelastet für das Auslegen ist, muss sie nur aktiv eingelegt werden, oder bei kleinen übertragenen Momenten eingelegt gehalten werden. Bei Überschneidungsschaltungen erfolgt das Auslegen der Klauenkupplung vorteilhaft automatisch, wenn die gehende Klauenkupplung das übertragene Moment null erreicht.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Betätigungssystems ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Proportional-Sperrventil zwischen die Fluidpumpe und die als Reibungskupplung ausgeführte Teilkupplung geschaltet ist. Damit sind vorteilhaft auch Zug-Rück-Schaltungen durchführbar. Zwischen dem elektrischen Pumpenaktor und der Formschlusskupplung, insbesondere Klauenkupplung, wird vorteilhaft keine Ventileinrichtung benötigt. Wenn man auf eine optionale Kühlungsfunktion verzichtet, kann vorteilhaft auch auf das Proportional-Sperrventil zwischen der Fluidpumpe und der als Reibungskupplung ausgeführten Teilkupplung verzichtet werden.
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Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zum Betätigen von zwei Teilkupplungen einer elektrisch angetriebenen Achse mit einem vorab beschriebenen Betätigungssystem mit den Schritten:
- - leichtes Überdrücken der gehenden Kupplung;
- - anschließend ein Bestromen des Proportional-Sperrventils der gehenden Kupplung;
- - anschließend ein kontrolliertes Schließen der kommenden Kupplung mit dem elektrischen Pumpenaktor und dazu ein passendes Öffnen der gehenden Kupplung über die Reduktion des Stroms durch deren Proportional-Sperrventil;
- - anschließend ein Abbauen der Schlupfs über einen Momenteneingriff, nachdem die kommende Kupplung das Moment übernommen hat.
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Die Erfindung betrifft darüber hinaus einen Elektroantriebsstrang mit einer elektrisch angetriebenen Achse und einem Getriebe, das zwei Eingangswellen und eine Ausgangswelle umfasst, um zwei Gänge oder Übersetzungen darzustellen, mit zwei Teilkupplungen, die mit einem vorab beschriebenen Betätigungssystem betätigt werden.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
- 1 ein Betätigungssystem zum fluidischen Betätigen von zwei Teilkupplungen einer elektrisch angetriebenen Achse mit einem elektrischen Pumpenaktor und zwei Proportionalventilen in Form eines Hydraulikschaltplans;
- 2 vier übereinander angeordnete kartesische Koordinatendiagramme zur Veranschaulichung des Ablaufs bei einer Zug-Hoch-Schaltung mit dem Betätigungssystem aus 1;
- 3 vier übereinander angeordnete kartesische Koordinatendiagramme zur Veranschaulichung einer Zug-Rück-Schaltung mit dem Betätigungssystem aus 1;
- 4 ein ähnliches Betätigungssystem wie in 1 mit einer Kühlung und/oder Schmierung gemäß einer ersten Variante;
- 5 ein ähnliches Betätigungssystem wie in 4 mit einer Kühlung und/oder Schmierung gemäß einer zweiten Variante;
- 6 ein ähnliches Betätigungssystem wie in den 4 und 5 mit einer Kühlung und/oder Schmierung gemäß einer dritten Variante;
- 7 einen schematischen Aufbau einer Doppelkupplung mit einer Reibkupplung und einer Klauenkupplung, die in 7 in ihrem geöffneten Zustand dargestellt ist;
- 8 die gleiche Doppelkupplung wie in 7 mit der geschlossenen Klauenkupplung;
- 9 ein Betätigungssystem zum fluidischen Betätigen einer Reibungskupplung und einer Klauenkupplung mit nur einem Proportionalventil in Form eines Hydraulikschaltplans;
- 10 vier übereinander angeordnete kartesische Koordinatendiagramme zur Veranschaulichung des Ablaufs einer Zug-Hoch-Schaltung mit dem Betätigungssystem aus 9;
- 11 vier übereinander angeordnete kartesische Koordinatendiagramme zur Veranschaulichung des Ablaufs einer Zug-Rück-Schaltung mit dem Betätigungssystem aus 9;
- 12 ein ähnliches Betätigungssystem wie in 9 mit einer Kühlung und/oder Schmierung;
- 13 ein ähnliches Betätigungssystem wie in 9 ohne das Proportionalventil; und
- 14 eine schematische Darstellung eines Betätigungssystems zum Betätigen von zwei Teilkupplungen einer elektrisch angetriebenen Achse mit einem elektromotorisch angetriebenen Spindeltrieb.
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In den 1, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 12, 13 sind verschiedene Ausführungsbeispiele beziehungsweise Varianten eines Betätigungssystems 10; 28; 34; 36; 38; 49; 55; 60 zum fluidischen Betätigen von zwei Teilkupplungen 1, 2 einer elektrisch angetriebenen Achse mit einem elektrischen Pumpenaktor 3 in Form von Hydraulikschaltplänen dargestellt.
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Der elektrische Pumpenaktor 3 umfasst eine durch einen Elektromotor E angetriebene Fluidpumpe 4. Der elektrische Pumpenaktor 3 wird auch als EPA bezeichnet. Der Elektromotor E wird über eine lokale Steuereinheit LCU angesteuert. Ein UND-Ventil 5 mit einem Reservoiranschluss ist parallel zu der Fluidpumpe 4 und zu Druckanschlüssen der lokalen Steuereinheit LCU geschaltet.
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Die beiden Teilkupplungen 1, 2 sind in den 1, 4, 5, 6 als Reibungskupplungen 7, 8 ausgeführt. Die in den 1, 4, 5, 6 links angeordnete Teilkupplung wird auch als erste Teilkupplung bezeichnet. Analog wird die in den 1, 4, 5, 6 rechts angeordnete Teilkupplung 2 auch als zweite Teilkupplung bezeichnet.
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In den 7, 8, 9 und 12 bis 14 ist die erste Teilkupplung 1 als Formschlusskupplung 50, insbesondere als Klauenkupplung, ausgeführt. Die zweite Teilkupplung 2 ist in den 7, 8, 9 und 12 bis 14 als Reibungskupplung ausgeführt.
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Bei dem in 1 dargestellten Betätigungssystem 10 ist ein erstes Proportionalventil 11 zwischen die erste Teilkupplung 1 und den elektrischen Pumpenaktor 3 geschaltet. Ein zweites Proportionalventil 12 ist zwischen den elektrischen Pumpenaktor 3 und die zweite Teilkupplung 2 geschaltet.
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Mit dem elektrischen Pumpenaktor 3 und den beiden Proportionalventilen 11, 12 können vorteilhaft beide Teilkupplungen 1, 2 angesteuert werden. Die Proportionalventile 11, 12 sind als Proportional-Sperrventile ausgeführt. Über eine Druck-Rückführung kann der Druck in einem Nehmerzylinder beziehungsweise Nehmerkolben der jeweiligen Teilkupplungen 1, 2 gezielt abgesenkt werden. Damit wird ein gesteuertes Öffnen einer geschlossenen Teilkupplung 1, 2 möglich.
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Mit dem Betätigungssystem 10 können Zug-Hoch-Schaltungen oder auch Schub-Rück-Schaltungen wie folgt durchgeführt werden. Zuerst erfolgt ein leichtes Überdrücken der gehenden Kupplung und danach ein Bestromen des Proportional-Sperrventils der gehenden Kupplung. Danach erfolgt ein kontrolliertes Schließen der kommenden Kupplung mit dem elektrischen Pumpenaktor und dazu ein passendes Öffnen der gehenden Kupplung über die Reduktion des Stroms durch deren Proportional-Sperrventil. Anschließend muss, nachdem die kommende Kupplung das Moment übernommen hat, über einen Momenteneingriff am Elektromotor der Schlupf abgebaut werden.
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In 2 ist der zeitliche Ablauf für eine Zug-Hoch-Schaltung mit dem Betätigungssystem 10 aus 1 in Form von vier übereinander angeordneten kartesischen Koordinatendiagrammen dargestellt. Im obersten Diagramm ist der Verlauf einer Drehzahl n einer ersten Eingangswelle 21 eines Getriebes der elektrisch angetriebenen Achse, einer zweiten Eingangswelle 22 des Getriebes und eines Elektromotors 23 der elektrisch angetriebenen Achse über der Zeit aufgetragen. Im zweitobersten Diagramm ist der Verlauf eines Drehmoments M der ersten Teilkupplung 1, der zweiten Teilkupplung 2 und des Elektromotors 23 der elektrisch angetriebenen Achse über der Zeit aufgetragen. Im zweituntersten Diagramm ist ein Drehzahlverlauf nPump der Fluidpumpe 4 über der Zeit aufgetragen. Im untersten Diagramm ist der Verlauf eines Stroms 24 des Proportionalventils 11 und des Stroms 25 des Proportionalventils 12 über der Zeit aufgetragen.
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In 3 sind die gleichen Diagramme für eine Zug-Rück-Schaltung mit dem Betätigungssystem 10 aus 1 schematisch dargestellt. Bei Zug-Rückschaltung oder auch bei Schub-Hochschaltungen wird zunächst durch eine Veränderung des Moments M der gehenden Kupplung und/oder durch eine Veränderung des Motormoments des Elektromotors 23 die Schlupfdrehzahl an der gehenden Kupplung angehoben, so dass die Schlupfdrehzahl an der kommenden Kupplung verschwindet. Nachdem das Moment M der gehenden Kupplung und/oder das Motormoment des Elektromotors 23 wieder zurückgestellt wurden beziehungsweise wurde, kann die Momentenübergabe durch Schließen der kommenden Kupplung mit der Fluidpumpe 4 und dazu passendes Öffnen der gehenden Kupplung über die Reduktion des Stroms I durch deren Proportional-Sperrventil 11, 12 erfolgen.
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In den 4 bis 6 ist zusätzlich zur Kühlung und/oder Schmierung eine Kühl- und/oder Schmierpumpe 30 fluidisch mit dem elektrischen Pumpenaktor 3 verschaltet. Die fluidische Verschaltung umfasst ein ODER-Ventil 29.
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Bei dem in 4 dargestellten Betätigungssystem 28 umfasst die fluidische Verschaltung zusätzlich zu dem ODER-Ventil 29 noch ein Druckbegrenzungsventil 31, das zwischen das ODER-Ventil 29 und die Kühl- und/oder Schmierpumpe 30 geschaltet ist. Die Kühlung und/oder Schmierung erfolgt in 4 mit Überdruck. Wenn der Druck einer Teilkupplung 1, 2 über den für das maximale Kupplungsmoment erforderliche Moment angehoben wird, öffnet sich das Druckbegrenzungsventil 31 und das abströmende Fluid wird für die Schmierung und Kühlung verwendet.
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Energetisch sinnvoller ist das Betätigungssystem 34 in 5 mit einer schaltbaren Kühlung und/oder Schmierung. Die Proportionalventile 11, 12 sind mit einem zusätzlichen Anschluss für das ODER-Ventil 29 ausgestattet. Bei abgesperrter Teilkupplung 1, 2, also bei Maximalbestromung des jeweiligen Proportionalventils 11, 12, wird so ein Kanal für die Kühlung und/oder Schmierung freigegeben. Die Proportionalventile 11, 12 dienen in 5 auch dazu, beim Schließen beziehungsweise Zuhalten einer Teilkupplung einen Teilvolumenstrom für die Kühlung abzuzweigen.
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Bei dem in 6 dargestellten Betätigungssystem 36 sind die Proportional-Sperrventile 11, 12 noch etwas komplexer ausgeführt. Die komplexeren Proportional-Sperrventile 11, 12 übernehmen in 6 auch noch die Funktion des Zweidruckventils oder UND-Ventils (5 in den 1, 4 und 5). Dabei ist es dann auch möglich, das Fluid, insbesondere Öl, aus dem Nehmerkolben beziehungsweise Nehmerzylinder der sich öffnenden oder gehenden Teilkupplung direkt für die Kühlung und/oder Schmierung zu verwenden.
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Mit den in den 1 bis 6 vorgestellten Betätigungssystemen 10; 28, 34, 36 sind alle vier Schaltungstypen, also Zug-Hoch; Zug-Rück; Schub-Hoch und Schub-Rück, durchführbar, wenn es dabei auch zu kleinen Komfort-Einbußen gegenüber Systemen mit getrennten Teil-Kupplungs-Aktoriken kommen kann. Wenn man alternativ das Verzögerungsmoment bei Schubschaltungen mit den Fahrzeug-Bremsen abstützen kann, kann das Betätigungssystem weiter vereinfacht werden.
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Wenn über die Doppelkupplung mit den Teilkupplungen 1, 2 nur zugkraft-unterbrechungsfreie Schaltungen durchgeführt werden, muss nur die Teilkupplung des höheren Gangs als steuerbare Reibkupplung ausgeführt sein. Die Teilkupplung 1 kann dann vorteilhaft als Formschlusskupplung 50, insbesondere als Klauenkupplung, ausgeführt werden. Damit sind dann sogenannte haftende Zug-Überschneidungen möglich.
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In den 7 und 8 ist eine als Reibungskupplung, insbesondere als Lamellenkupplung, ausgeführte zweite Teilkupplung 2 radial außerhalb einer als Formschlusskupplung 50, insbesondere Klauenkupplung 50, ausgeführten ersten Teilkupplung 1 angeordnet. Die beiden Teilkupplungen 1, 2 werden über zentrale Betätigungseinrichtungen 41, 42 betätigt, die auch als CSC bezeichnet werden, wobei die Buchstaben CSC für die englischen Begriffe Central Slave Cylinder stehen.
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Die als Formschlusskupplung 50 ausgeführte Teilkupplung 1 ist in axialer Richtung durch ein Gleitlager 44 von einem Innenlamellenträger der als Lamellenkupplung ausgeführten zweiten Teilkupplung 2 entkoppelt. Zur Betätigung der Formschlusskupplung 50 dient eine Schiebemuffe 43. Die Schiebemuffe 43 ist durch eine Auslegefeder 46 in Öffnungsrichtung der Formschlusskupplung 50 vorgespannt. Der zentralen Betätigungseinrichtung 41 ist eine Vorlastfeder 45 zugeordnet.
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Weil die als Klauenkupplung ausgeführte Teilkupplung 1 durch die Auslegefeder 46 für das Auslegen oder Öffnen federvorbelastet ist, muss sie nur aktiv durch die zentrale Betätigungseinrichtung 41 eingelegt werden, oder bei kleinen übertragenden Momenten eingelegt gehalten werden. Bei Überschneidungsschaltungen erfolgt das Auslegen der Klauenkupplung 50 automatisch, wenn die gehende Klauenkupplung das Moment null erreicht.
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In 7 ist die als Formschlusskupplung 50 ausgeführte Teilkupplung 1 geöffnet. In 8 ist die als Formschlusskupplung 50 ausgeführte Teilkupplung 1 geschlossen. DieAxialkraft auf die Klauenkupplung 50 beim Einlegen oder Halten in einem geschlossenen Zustand wird über das Axialgleitlager 44 abgefangen. Das Axialgleitlager 44 wird nur bei kleinen Differenzdrehzahlen oder mit einer Differenzdrehzahl von null belastet.
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In 9 sieht man, dass in dem Betätigungssystem 49 nur ein Proportional-Sperrventil 12 zwischen den elektrischen Pumpenaktor 3 und die als Reibungskupplung ausgeführte Teilkupplung 2 geschaltet ist.
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In den 10 und 11 sind schematisch die Abläufe bei einer Zug-Hoch-Schaltung und bei einer Zug-Rück-Schaltung mit der als Klauenkupplung 50 ausgeführten ersten Teilkupplung 1 dargestellt. Die kartesischen Koordinatendiagramme zur Veranschaulichung entsprechen den kartesischen Koordinatendiagrammen in den 2 und 3.
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Mit x1 ist der Zustand mit der als Klauenkupplung ausgeführten ersten Teilkupplung 1 bezeichnet. Bei der in 10 dargestellten Zug-Hoch-Schaltung wird vorteilhaft ausgenutzt, dass die unbelastete Klauenkupplung 1 am Ende der Momentenübergabe alleine ohne Aktorik herausspringt. Das wird durch die Auslegefeder (46 in den 7, 8) erreicht. Damit ergibt sich für die Zug-Hoch-Schaltung der in 10 dargestellte Ablauf.
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Die Zug-Rück-Schaltungen erfordern, wie man in 11 sieht, das Ansteuern des proportionalen Sperrventils (12 in 9) zum kontrollierten Öffnen der schlupfenden Reibkupplung 2.
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In 12 ist dargestellt, dass in dem Betätigungssystem 55 über das Proportionalventil 12 eine Kühl- und/oder Schmierpumpe 30, die zum Beispiel als Saugstrahlpumpe ausgeführt ist, fluidisch an den elektrischen Pumpenaktor 3 angeschlossen werden kann.
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In 13 ist bei dem Betätigungssystem 60 eine weitere Vereinfachung dargestellt, wenn nur Zug-Hoch-Schaltungen unterbrechungsfrei durchgeführt werden müssen. Dies kann ausreichen, wenn die Boost-Möglichkeiten des Elektromotors der elektrisch angetriebenen Achse ausreichen, um Kick-Down-Situationen abzufangen. Zudem wird hier auch auf die Kühlfunktion verzichtet. Dadurch kann das Proportionalventil (12 in 12) eingespart werden.
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Das in 14 dargestellte Betätigungssystem 65 umfasst zur Betätigung der Teilkupplungen 1, 2 eine rein mechanische Aktorik mit einem Spindeltrieb 66. Der Spindeltrieb 66 wird durch einen Elektromotor 67 angetrieben. Der Elektromotor 67 ist mit einer lokalen Steuerung 68 ausgestattet.
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Der Spindeltrieb 66 ist über einen um eine Schwenkachse 69 schwenkbaren Hebel 70 mit den beiden Teilkupplungen 1, 2 gekoppelt. Ein Ende des Hebels 70 ist dem Spindeltrieb 66 zugeordnet. Das andere Ende des Hebels 70 ist zwischen Betätigungsorganen der Teilkupplungen 1, 2 angeordnet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- erste Teilkupplung
- 2
- zweite Teilkupplung
- 3
- elektrischer Pumpenaktor
- 4
- Fluidpumpe
- 5
- UND-Ventil
- 7
- Reibungskupplung
- 8
- Reibungskupplung
- 10
- Betätigungssystem
- 11
- erstes Proportionalventil
- 12
- zweites Proportionalventil
- 21
- erste Eingangswelle
- 22
- zweite Eingangswelle
- 23
- Elektromotor
- 24
- Strom von 11
- 25
- Strom von 12
- 28
- Betätigungssystem
- 29
- ODER-Ventil
- 30
- Kühl- und/oder Schmierpumpe
- 31
- Druckbegrenzungsventil
- 34
- Betätigungssystem
- 36
- Betätigungssystem
- 38
- Betätigungssystem
- 41
- zentrale Betätigungseinrichtung
- 42
- zentrale Betätigungseinrichtung
- 43
- Schiebemuffe
- 44
- Gleitlager
- 45
- Vorlastfeder
- 46
- Auslegefeder
- 49
- Betätigungssystem
- 50
- Formschlusskupplung
- 55
- Betätigungssystem
- 60
- Betätigungssystem
- 65
- Betätigungssystem
- 66
- Spindeltrieb
- 67
- Elektromotor
- 68
- lokale Steuerung
- 69
- Schwenkachse
- 70
- Hebel
