DE102019108875A1

DE102019108875A1 - Doppelkupplungs-Aktuator und Antriebsbaugruppe mit einem solchen Aktuator

Info

Publication number: DE102019108875A1
Application number: DE102019108875.5A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Heubner
Original assignee: FTE Automotive GmbH
Current assignee: FTE Automotive GmbH
Priority date: 2019-04-04
Filing date: 2019-04-04
Publication date: 2020-10-08
Also published as: CN111795141A; CN111795141B; EP3719350A1; US20200318730A1; EP3719350B1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Doppelkupplungs-Aktuator mit einer Hydraulikpumpe (22), einem ersten Kupplungs-Hydraulikkreis (40), einen zweitem Kupplungs-Hydraulikkreis (50) und mindestens einem ersten Umschalt-Hydraulikkreis (30; 60), wobei der Umschalt-Hydraulikkreis (30; 60) an die Hydraulikpumpe (22) angeschlossen ist und ein Steuerventil (32; 62) aufweist, das einen Rücklaufanschluss (36; 66) aufweist, wobei der erste Kupplungs-Hydraulikkreis (40) an den Rücklaufanschluss (36) des Steuerventils (32) des Umschalt-Hydraulikkreises (30) angeschlossen ist und ebenfalls ein Steuerventil (42) aufweist und wobei der zweite Kupplungs-Hydraulikkreis (50) an die Hydraulikpumpe (22) angeschlossen ist und wiederum ein Steuerventil (52) aufweist. Die Erfindung betrifft auch eine Antriebsbaugruppe für eine Fahrzeugachse eines Kraftfahrzeugs, mit einem Elektromotor (1), einem Getriebe (3) mit einem Eingang, der mit dem Elektromotor (1) verbunden ist, einem ersten und einem zweiten Gang und einem Ausgang, einer Doppelkupplung (2), die zwischen dem Elektromotor (1) und dem Eingang des Getriebes (3) angeordnet ist, einer Synchronisierungsbaugruppe (10), die zwischen dem ersten Gang und dem Ausgang des Getriebes (3) angeordnet ist, und einem solchen Aktuator, wobei der ersten Umschalt-Hydraulikkreis (30) mit der Synchronisierungsbaugruppe (10) des ersten Gangs gekoppelt ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Doppelkupplungs-Aktuator sowie eine Antriebsbaugruppe für eine Fahrzeugachse eines Kraftfahrzeugs, mit einem Elektromotor, einem Getriebe mit einem Eingang, der mit dem Elektromotor verbunden ist, einem ersten und einem zweiten Gang und einer Ausgangswelle, einer Doppelkupplung, die zwischen dem Elektromotor und dem Eingang des Getriebes angeordnet ist, und einer Synchronisierungsbaugruppe, die zwischen dem ersten Gang und dem Ausgang des Getriebes angeordnet ist.
Grundsätzlich ist es möglich, eine solche Antriebsbaugruppe (auch kurz bezeichnet als „E-Achse“) mit nur einem Gang und ohne eine Kupplung im Drehmomentübertragungspfad vom Elektromotor zu den Rädern auszuführen. Um aber ein hohes Beschleunigungsvermögen mit gleichzeitig einer hohen maximalen Geschwindigkeit zu kombinieren, ist es bekannt, ein Getriebe mit zwei oder auch mehr Gängen zu verwenden, um eine größere Untersetzung beim Anfahren und eine niedrigere Untersetzung bei hohen Geschwindigkeiten verwenden zu können. Indem die Doppelkupplung geeignet angesteuert wird, sind Schaltvorgänge möglich, die ohne Zugkraftunterbrechung verlaufen.
Um das von den Kupplungen zu übertragende Drehmoment möglichst niedrig zu halten, ist die Doppelkupplung üblicherweise auf der Eingangsseite des Getriebes angeordnet. Es gibt somit zwei Eingangswellen und eine gemeinsame Ausgangswelle. Die Synchronisierungsbaugruppe ermöglicht es, den Kraftfluss zwischen dem Ausgang des Getriebes und der Eingangswelle für den ersten Gang zu trennen, wenn das Drehmoment über den zweiten Gang übertragen wird. Ohne die Synchronisierungsbaugruppe würde die Eingangswelle des ersten Gangs mit einer Drehzahl mitgeschleppt, die entsprechend der Differenz zwischen den Untersetzungsverhältnissen der beiden Gänge schneller laufen würde als die zweite Eingangswelle.
Es sind verschiedene Doppelkupplungs-Aktuatoren bekannt, mit denen die Doppelkupplung und auch die Synchronisierungsbaugruppe in der gewünschten Weise geschaltet werden können. Ein Beispiel findet sich in der DE 10 2015 214 998 A1 .
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Doppelkupplungs-Aktuator zu schaffen, der sich durch einen kompakteren Aufbau auszeichnet. Weiterhin soll eine kompakte Antriebsbaugruppe für eine Fahrzeugachse eines Elektrofahrzeugs geschaffen werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß ein Doppelkupplungs-Aktuator mit einer Hydraulikpumpe vorgesehen, einem ersten Kupplungs-Hydraulikkreis, einem zweiten Kupplungs-Hydraulikkreis und mindestens einem ersten Umschalt-Hydraulikkreis, wobei der Umschalt-Hydraulikkreis an die Hydraulikpumpe angeschlossen ist und ein Steuerventil aufweist, das einen Rücklaufanschluss aufweist, wobei der erste Kupplungs-Hydraulikkreis an den Rücklaufanschluss des Steuerventils des Umschalt-Hydraulikkreises angeschlossen ist und ebenfalls ein Steuerventil aufweist und wobei der zweite Kupplungs-Hydraulikkreis an die Hydraulikpumpe angeschlossen ist und wiederum ein Steuerventil aufweist. Zur Lösung der oben genannten Aufgabe ist auch eine Antriebsbaugruppe der eingangs genannten Art vorgesehen, die einen Aktuator der vorstehend genannten Art aufweist, wobei der erste Umschalt-Hydraulikkreis mit der Synchronisierungsbaugruppe des ersten Gangs gekoppelt ist.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass der Umschalt-Hydraulikkreis nicht völlig eigenständig ausgelegt werden muss, sondern als dem ersten Kupplungs-Hydraulikkreis vorgeschalteter Abzweig ausgeführt werden kann. Anders ausgedrückt: das Steuerventil für die Synchronisierungsbaugruppe und das Steuerventil für den ersten Kupplungs-Hydraulikkreis sind kaskadenartig angeordnet. Aufgrund der im Betrieb üblicherweise auftretenden Reihenfolge bei der Betätigung der Synchronisierungsbaugruppe und der ersten Kupplung kann der Hydraulikkreis für die erste Kupplung vom Rücklaufanschluss des Steuerventils des Umschalt-Hydraulikkreises gespeist werden. Insgesamt ergibt sich hierdurch ein sehr einfacher Aufbau, der kompakt ist und wenig Bauteile benötigt.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der zweite Kupplungs-Hydraulikkreis unmittelbar an die Hydraulikpumpe angeschlossen ist. Ein solcher einfacher Aufbau ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn für den zweiten Gang keine Synchronisierungsbaugruppe vorgesehen ist, dieser also immer mitdreht.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist ein zweiter Umschalt-Hydraulikkreis vorgesehen, der an die Hydraulikpumpe angeschlossen ist, wobei der zweite Kupplungs-Hydraulikkreis an einen Rücklaufanschluss eines Steuerventils angeschlossen ist, mit dem der Druck im zweiten Umschalt-Hydraulikkreis gesteuert wird. Dieser Aktuator ist dann vorteilhaft, wenn eine zweite Synchronisierungsbaugruppe vorgesehen ist, die zwischen dem zweiten Gang und dem Ausgang des Getriebes angeordnet ist. Mit der zweiten Synchronisierungsbaugruppe kann die Eingangswelle des zweiten Gangs vom Ausgang des Getriebes abgekoppelt werden, sodass die Eingangswelle nicht mitgeschleppt wird, wenn der erste Gang aktiv ist. Hierdurch ergeben sich geringere Schleppmomente des Getriebes. An den zweiten Umschalthydraulikkreis kann alternativ auch ein Parksperrenaktuator angeschlossen werden, um eine Betriebsweise zu ermöglichen, bei der erst die Kupplung zum ersten Gang geschlossen und dann erst die Parksperre geöffnet wird.
Gemäß einer Ausführungsform ist für den Umschalt-Hydraulikkreis ein Drucksensor vorgesehen, wobei der an den Rücklaufanschluss des entsprechenden Steuerventils angeschlossene Kupplungs-Hydraulikkreis keinen eigenen Drucksensor aufweist. Diese kostengünstige Gestaltung beruht auf der Erkenntnis, dass eine Steuerung oder Regelung des Drucks im Hydraulikkreis für die entsprechende Kupplung immer dann vorgenommen wird, wenn das Steuerventil für den Umschalt-Hydraulikkreis vollständig geöffnet ist. Somit entspricht der Druck im Hydraulikkreis dieser Kupplung dem Druck, der vom Drucksensor des Umschalt-Hydraulikkreises erfasst wird.
Vorzugsweise weist ein Aktuator der Synchronisierungsbaugruppe einen mechanischen Anschlag zur Aufnahme einer Abstützkraft bei Betriebsdruck auf. Da der Aktuator der Synchronisierungsbaugruppe dem Druck ausgesetzt ist, der zur Betätigung der Kupplung erforderlich ist, kann nicht ausgeschlossen werden, dass zwischenzeitlich an ihm Drücke anliegen, die höher als die Betriebsdrücke sind, die eigentlich zum Öffnen und Schließen erforderlich sind. Der mechanische Anschlag ermöglicht es, die sich aus den höheren Drücken ergebenden Kräfte problemlos abzustützen.
Um bei hochdynamischen Steuer- und Regelungsvorgängen den Druck im entsprechenden Kupplungs-Hydraulikkreis noch besser steuern bzw. regeln zu können, kann auch für den an den Rücklaufanschluss des Steuerventils angeschlossenen Kupplungs-Hydraulikkreis ein Drucksensor vorgesehen sein.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist in den Doppelkupplungs-Aktuator ein Vorratsbehälter integriert, der mittels einer Trennwand in zwei Teilvolumina unterteilt ist, wobei die Hydraulikpumpe zwei Eingänge aufweist und der Rücklaufanschluss des Steuerventils des ersten Kupplungs-Hydraulikkreises in das Teilvolumen führt, aus dem die Hydraulikpumpe zur Versorgung des ersten Kupplungs-Hydraulikkreises ansaugt, und der Rücklaufanschluss des Steuerventils des zweiten Kupplungs-Hydraulikkreises in das Teilvolumen führt, aus dem die Hydraulikpumpe zur Versorgung des zweiten Kupplungs-Hydraulikkreises ansaugt. Die Unterteilung erhöht die Funktionssicherheit, da im Falle eines Lecks in einem der Kreise das dem anderen Kreis zur Verfügung stehende Hydraulikfluid nicht beeinträchtigt wird. Daher ist das Fahrzeug grundsätzlich weiter funktionsfähig, auch wenn nur einer der beiden Gänge verwendet werden kann.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Parksperre integriert, die an den Umschalt-Hydraulikkreis angeschlossen ist. Auf diese Weise kann die Parksperre entriegelt werden, ohne dass hierfür ein separater Aktuator erforderlich ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist in die Antriebsbaugruppe eine Parksperre integriert, die an den Umschalt-Hydraulikkreis angeschlossen ist, an den gleichzeitig auch die Synchronisierungsbaugruppe des ersten Gangs angeschlossen ist. Da beim Anfahren des Fahrzeugs zunächst die Parksperre gelöst und auch die Synchronisierungsbaugruppe des ersten Gangs betätigt werden muss, ist zum Lösen der Parksperre kein separater Hydraulikkreis erforderlich, sondern die Parksperre kann parallel mit der Synchronisierungsbaugruppe des ersten Gangs betätigt werden. Hierdurch verringert sich der Bauaufwand weiter.
Wenn in die Antriebsbaugruppe ein Sperrdifferential integriert ist, kann dieses in einfacher Weise mittels des Aktuators angesteuert werden, indem an den Rücklaufanschluss des Steuerventils des ersten Kupplungs-Hydraulikkreises ein Sperrdifferential-Hydraulikkreis mit einem Steuerventil angeschlossen ist. Dies ermöglicht es, ohne weitere aufwendige Konstruktion den zur Ansteuerung des Sperrdifferentials (genauer gesagt zur Beaufschlagung der ein Sperrmoment erzeugenden Reibbeläge) nötigen Ölstrom aus dem Rücklauf des ersten Steuerventils zu entnehmen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand verschiedener Ausführungsformen beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. In diesen zeigen:

- 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Antriebsbaugruppe;
- 2 in einer perspektivischen Ansicht eine erfindungsgemäße Antriebsbaugruppe;
- 3 das hydraulische Schaltbild eines erfindungsgemäßen Doppelkupplungs-Aktuators gemäß einer ersten Ausführungsform;
- 4 den Verlauf des Drucks im Umschalt-Hydraulikkreis und dem ersten Kupplungs-Hydraulikkreis beim Anfahren;
- 5 den Verlauf des Drucks im Umschalt-Hydraulikkreis und den beiden Kupplungs-Hydraulikkreisen beim Umschalten vom zweiten Gang auf den ersten Gang;
- 6 das hydraulische Schaltbild eines Doppelkupplungs-Aktuators gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
- 7 das hydraulische Schaltbild eines Doppelkupplungs-Aktuators gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung; und
- 8 das hydraulische Schaltbild eines Doppelkupplungs-Aktuator gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung.

In den 1 und 2 ist eine Antriebsbaugruppe für eine Fahrzeugachse eines Kraftfahrzeugs gezeigt.
Sie weist einen Elektromotor 1 auf, dessen Antriebsleistung über eine Doppelkupplung 2 zu einem allgemein mit 3 bezeichneten Getriebe übertragen werden kann, an dessen Ausgang ein Differenzialgetriebe 4 angeordnet ist.
Die beiden Kupplungen der Doppelkupplung 2 werden hydraulisch betätigt, beispielsweise durch hydraulische Nehmerzylinder. Die Kupplungen sind so ausgeführt, dass sie normalerweise offen sind, sodass, wenn kein Hydraulikdruck anliegt, keinerlei Drehmoment von ihnen übertragen wird.
Vom Differenzialgetriebe 4 wird die Antriebsleistung über zwei Ausgangswellen 5 zu den beiden angetriebenen Rädern einer Fahrzeugachse übertragen. Falls gewünscht, kann in das Differenzialgetriebe 4 eine Differenzialsperre integriert werden.
Das Getriebe 3 weist zwei Gänge auf, die über eine erste Eingangswelle 6 und eine zweite Eingangswelle 7 an die Doppelkupplung 2 angeschlossen sind. Über eine Zwischenwelle 8 und eine weitere Untersetzungsstufe 9 kann somit das Drehmoment abhängig vom Schaltzustand der Doppelkupplung 2 über den ersten Gang oder den zweiten Gang zum Differenzialgetriebe 4 übertragen werden.
Das abtriebsseitige Zahnrad der ersten Gangstufe ist über eine Synchronisierungsbaugruppe 10 mit der Zwischenwelle 8 gekoppelt. In dem in 1 mit durchgehenden Linien gezeigten Zustand der Synchronisierungsbaugruppe 10 ist der Drehmomentenfluss für den ersten Gang unterbrochen; das abtriebsseitige Zahnrad der ersten Gangstufe ist frei drehbar auf der Zwischenwelle 8 angeordnet. Wenn das Differenzialgetriebe 4 über die zweite Gangstufe vom Elektromotor 1 angetrieben wird, muss daher die erste Gangstufe nicht mitgeschleppt werden. Insbesondere wird dadurch verhindert, dass das eingangsseitige Zahnrad der ersten Gangstufe und die abtriebsseitigen Lamellen der Kupplung mit einer Drehzahl angetrieben und mitgeschleppt werden, die deutlich höher als die Eingangsdrehzahl der zweiten Eingangswelle 7 in diesem Zustand ist.
In dem in 1 gepunktet gezeigten Zustand der Synchronisierungsbaugruppe 10 ist das abtriebsseitige Zahnrad der ersten Gangstufe drehfest mit der Zwischenwelle 8 gekoppelt, sodass eine Drehmomentübertragung über den ersten Gang möglich ist.
Die Synchronisierungsbaugruppe 10 kann ähnlich ausgeführt sein wie die Synchronisierungsbaugruppen bei mehrgängigen handgeschalteten Fahrzeuggetrieben oder bei Doppelkupplungsgetrieben. Sie kann also einen Reibbelag aufweisen, der vor einem Schaltvorgang die Drehzahlen der Zwischenwelle 8 und des ausgangsseitigen Zahnrads der ersten Gangstufe angleicht, und eine Schaltmuffe, die dann durchgeschaltet werden kann, sodass die drehfeste Verbindung zwischen der Zwischenwelle 8 und dem ausgangsseitigen Zahnrad hergestellt ist. Ein zum Betätigen der Schaltmuffe verwendeter Aktuator 12 ist in 1 gezeigt.
Der Aktuator 12 wird hydraulisch betätigt. Hierfür kann der Aktuator als hydraulischer Stellzylinder ausgeführt werden. Der Aktuator 12 ist normalerweise offen, wobei die Synchronisierungsbaugruppe 10 von einer Feder in die geöffnete Position beaufschlagt wird. Anders ausgedrückt: wenn kein Druck anliegt, ist das Ausgangszahnrad des ersten Gangs frei auf der Zwischenwelle 8 drehbar.
Die Antriebsbaugruppe weist weiterhin eine Parksperre auf, die dazu dient, die Antriebsachse mechanisch zu blockieren. Diese ist hier der Welle der Untersetzungsstufe 9 zugeordnet.
Die Parksperre 14 weist als Aktuator einen hydraulischen Nehmerzylinder auf, der mit einer Feder versehen ist, sodass er normalerweise geschlossen ist. Der Nehmerzylinder kann in beiden Positionen, also in der geöffneten und in der geschlossenen Position, mittels eines Magnetventils verriegelt werden.
In 2 ist auch ein Doppelkupplungs-Aktuator 20 gezeigt, der dazu dient, die beiden Kupplungen der Doppelkupplung 2 sowie die Synchronisierungsbaugruppe 10 und die Parksperre 14 anzusteuern.
Der Aufbau des Doppelkupplungs-Aktuators 20 wird nachfolgend mit Bezug auf 3 näher erläutert.
Er weist eine Hydraulikpumpe 22 auf, die von einem Elektromotor 24 angetrieben wird.
Die Hydraulikpumpe 22 weist hier zwei Eingänge auf, die aus baulich voneinander getrennten Teilvolumina eines Vorratsbehälters 26 ansaugen.
An einen Ausgang der Hydraulikpumpe ist ein Umschalt-Hydraulikkreis 30 angeschlossen, an den der Aktuator 12 der Synchronisierungsbaugruppe 10 und ein Aktuator der Parksperre 14 angeschlossen ist. Der Druck im Hydraulikkreis 30 wird von einem Steuerventil 32 gesteuert bzw. geregelt, das als Proportionalventil ausgeführt ist. Mittels eines Drucksensors 34 kann der Druck im Umschalt-Hydraulikkreis 30 erfasst und durch geeignetes Ansteuern des Steuerventils 32 gesteuert oder geregelt werden. Zu diesem Zweck wird die Verbindung zwischen einem Eingang des Steuerventils 32 und einem Rücklaufanschluss 36 geeignet geöffnet oder geschlossen, sodass der von der Hydraulikpumpe 22 bereitgestellte Druck in der gewünschten Weise im Umschalt-Hydraulikkreis 30 aufgestaut werden kann.
Der Rücklaufanschluss 36 des Steuerventils 32 des Umschalt-Hydraulikkreises 30 speist einen ersten Kupplungs-Hydraulikkreis 40, der zur Betätigung der dem ersten Gang des Getriebes 3 zugeordneten Kupplung der Doppelkupplung 2 vorgesehen ist. Der erste Kupplungs-Hydraulikkreis 40 weist ein Steuerventil 42 auf, das hier ebenfalls als Proportionalventil ausgeführt ist. Ein Rücklaufanschluss 46 des Steuerventils 42 führt in das Teilvolumen des Vorratsbehälters 26, aus dem die Hydraulikpumpe 22 zur Versorgung des Umschalt-Hydraulikkreises 30 sowie des ersten Kupplungs-Hydraulikkreises 40 ansaugt.
Der erste Kupplungs-Hydraulikkreis 40 weist hier keinen eigenen Drucksensor auf, sondern das Steuerventil 42 kann auf der Basis der Signale des Drucksensors 34 angesteuert werden, der dem Umschalt-Hydraulikkreis 30 zugeordnet ist. Es ist aber problemlos möglich, auch im ersten Kupplungs-Hydraulikkreis 40 einen weiteren Drucksensor vorzusehen, falls dies gewünscht ist, beispielsweise für hochdynamische Ansteuerungsvorgänge.
Die Hydraulikpumpe 22 weist einen zweiten Druckausgang auf, an den ein zweiter Kupplungs-Hydraulikkreis 50 angeschlossen ist. Dieser dient zur Betätigung der Kupplung der Doppelkupplung 2, die der Antriebswelle 7 des Getriebes 3 zugeordnet ist, also dem zweiten Gang.
Der zweite Kupplungs-Hydraulikkreis 50 weist ein Steuerventil 52 auf, das hier ebenfalls als Proportionalventil ausgeführt ist. Weiterhin ist ein Drucksensor 54 vorgesehen, der den Druck im zweiten Kupplungs-Hydraulikkreis 50 erfasst, sodass das Steuerventil 52 in der gewünschten Weise angesteuert werden kann.
Ein Rücklaufanschluss 56 des zweiten Steuerventils 52 führt in das Teilvolumen des Vorratsbehälters 26, aus dem die Hydraulikpumpe 22 zur Versorgung des zweiten Kupplungs-Hydraulikkreises 50 ansaugt.
Zwischen dem jeweiligen Druckausgang der Hydraulikpumpe 22 und dem Abzweig zum Steuerventil 32 bzw. 52 ist jeweils ein Rückschlagventil 38 bzw. 58 angeordnet, sodass durch Schließen des entsprechenden Steuerventils 32 bzw. 52 der Hydraulikdruck im entsprechenden Hydraulikkreis aufrechterhalten werden kann, ohne dass die Hydraulikpumpe 22 betrieben werden muss.
Anhand von 4 wird nachfolgend erläutert, wie die Bauteile der Antriebsbaugruppe angesteuert werden, wenn das entsprechende Fahrzeug losfahren soll.
Wenn das Fahrzeug losfahren soll, wird zunächst die Hydraulikpumpe 22 eingeschaltet, sodass an beiden Druckausgängen ein Hydraulikdruck anliegt.
In einer Phase 1 wird durch geeignetes Ansteuern des Steuerventils 32 am Ausgang des Umschalt-Hydraulikkreises 30 ein solcher Druck erzeugt, dass die normalerweise geöffnete Synchronisierungsbaugruppe 10 geschlossen wird, sodass der erste Gang eingelegt ist, und außerdem die Parksperre 14 gelöst wird. Wenn die Parksperre 14 gelöst ist, wird sie im geöffneten Zustand verriegelt, indem die Stromversorgung eines normalerweise geschlossenen, mit einer Feder vorgespannten Rastiermagneten unterbrochen wird.
Sobald der erste Gang eingelegt und die Parksperre gelöst sind, kann das Steuerventil 42 des ersten Kupplungs-Hydraulikkreises 40 so angesteuert werden, dass der Pumpendruck aufgestaut wird, sodass die dem ersten Gang zugeordnete Kupplung der Doppelkupplung 2 geschlossen wird. Sobald der Druck im ersten Kupplungs-Hydraulikkreis 40 dabei höher wird als der Druck im Umschalt-Hydraulikkreis 30, der zum Einlegen des ersten Gangs und zum Lösen der Parksperre nötig ist, kann das Steuerventil 32 vollständig geöffnet werden, sodass der Druck sowohl im Umschalt-Hydraulikkreis 30 als auch im ersten Kupplungs-Hydraulikkreis 40 allein vom Steuerventil 42 gesteuert bzw. geregelt wird.
Sobald die dem ersten Gang zugeordnete Kupplung mit der gewünschten Kraft geschlossen ist, kann das Fahrzeug elektrisch anfahren (Phase 3). Solange das Fahrzeug elektrisch mit demselben Gang fährt (im angenommenen Beispiel mit dem ersten Gang), kann die Hydraulikpumpe 22 abgeschaltet werden, nachdem das Steuerventil 42 geschlossen wurde; der Hydraulikdruck bleibt dann aufgrund des Rückschlagventils 38 aufrechterhalten.
Wenn das Fahrzeug abgestellt wird, kann das Steuerventil 42 geöffnet werden, sodass der Druck sowohl im ersten Kupplungs-Hydraulikkreis 40 als auch im Umschalt-Hydraulikkreis 30 absinkt. Hierdurch wird die Synchronisierungsbaugruppe 10 wieder in den geöffneten Zustand zurückgestellt, und durch Öffnen der Magnetventile der Parksperre 14 wird diese in den verriegelten Zustand zurückgestellt.
In 5 ist die Ansteuerung der verschiedenen Bauteile der Antriebsbaugruppe beim Umschalten vom zweiten auf den ersten Gang gezeigt.
Wenn das Fahrzeug mit dem zweiten Gang fährt, ist der Aktuator der zweiten Kupplung der Doppelkupplung 2 geschlossen. Der hierfür nötige Druck wurde von der Hydraulikpumpe 22 bereitgestellt, die danach abgeschaltet werden kann, wenn das Steuerventil 52 geschlossen ist. Der Druck verbleibt somit auf einem konstanten Niveau (Phase 0).
Um in den ersten Gang zurückschalten zu können, wird die Hydraulikpumpe 22 eingeschaltet, sodass an beiden Druckausgängen ein Ölstrom zur Verfügung steht. Mittels des Steuerventils 32 wird dann der Druck im Umschalt-Hydraulikkreis 30 erhöht (Phase 1), sodass der Aktuator 12 der Synchronisierungsbaugruppe 10 angesteuert wird. Hierdurch werden die Drehzahlen des Ausgangszahnrades des ersten Gangs und der Zwischenwelle 8 synchronisiert und schließlich die Schaltmuffe durchgeschaltet, sodass eine drehfeste Verbindung zwischen dem Ausgangszahnrad der ersten Getriebestufe und der Zwischenwelle 8 erhalten ist. Der Druck im ersten Kupplungs-Hydraulikkreis 40 ist in dieser Phase weiterhin bei Null, da das Steuerventil 42 vollständig geöffnet ist.
Wenn die Schaltmuffe durchgeschaltet ist, befindet sich der Nehmerzylinder des Aktuators 12 der Synchronisierungsbaugruppe 10 an einem mechanischen Anschlag, sodass eine weitere Erhöhung des Drucks im Umschalt-Hydraulikkreis 30 ohne Auswirkung bleibt.
Anschließend wird mittels des Steuerventils 42 der Druck im ersten Kupplungs-Hydraulikkreis 40 so weit erhöht, dass die dem ersten Gang zugeordnete Kupplung der Doppelkupplung 2 den sogenannten Kiss Point erreicht, also beginnt, Drehmoment zu übertragen (Phase 2).
Anschließend wird der Druck im ersten Kupplungs-Hydraulikkreis 40 erhöht, während gegenläufig der Druck im zweiten Kupplungs-Hydraulikkreis 50 verringert wird (Phase 3), sodass die Drehmomentübertragung fließend von dem zweiten Gang auf den ersten Gang umgeschaltet wird.
Anschließend (Phase 4) kann das Steuerventil 52 im zweiten Kupplungs-Hydraulikkreis 50 vollständig geöffnet werden, während der Druck im ersten Kupplungs-Hydraulikkreis 40 durch das Rückschlagventil 38 und das geschlossene Steuerventil 42 konstant auf hohem Niveau gehalten wird.
In 6 ist ein Doppelkupplungs-Aktuator 20 gemäß einer zweiten Ausführungsform gezeigt. Für die von der ersten Ausführungsform bekannten Bauteile werden dieselben Bezugszeichen verwendet, und es wird insofern auf die obigen Erläuterungen verwiesen.
Der Unterschied zwischen der ersten und der zweiten Ausführungsform besteht darin, dass bei der zweiten Ausführungsform ein weiterer Umschalt-Hydraulikkreis vorgesehen ist, der hier mit dem Bezugszeichen 60 versehen ist. Dieser dient zur Ansteuerung einer zweiten Synchronisierungsbaugruppe, die dem zweiten Gang des Getriebes 3 zugeordnet ist.
Spiegelbildlich zur Anordnung des Umschalt-Hydraulikkreises 30 und des ersten Kupplungs-Hydraulikkreises 40 ist der Umschalt-Hydraulikkreis 60 dem zweiten Kupplungs-Hydraulikkreis 50 vorgeschaltet. Der zweite Kupplungs-Hydraulikkreis 50 ist also an einen Rücklaufanschluss 66 eines Steuerventils 62 des Umschalt-Hydraulikkreises 60 angeschlossen.
Das Drucksignal zur Ansteuerung des Steuerventils 52 des zweiten Kupplungs-Hydraulikkreises 50 stammt hier von einem Drucksensor 64, der im zweiten Umschalt-Hydraulikkreis 60 angeordnet ist.
In 7 ist ein Aktuator gemäß einer dritten Ausführungsform gezeigt. Für die von den vorhergehenden Ausführungsformen bekannten Bauteile werden dieselben Bezugszeichen verwendet, und es wird insoweit auf die obigen Erläuterungen verwiesen.
Der Aktuator 20 der dritten Ausführungsform entspricht im Wesentlichen demjenigen der ersten Ausführungsform. Er enthält jedoch zusätzlich einen Sperrdifferential-Hydraulikkreis 70 mit einem Steuerventil 72 und einem Drucksensor 74, so dass der Ölstrom und -druck an einem Ausgang ESD in einer gewünschten Weise geregelt werden kann.
Der Sperrdifferential-Hydraulikkreis 70 wird vom Rücklaufanschluss 46 des Steuerventils 42 des ersten Kupplungs-Hydraulikreises 40 gespeist, ist also kaskadenartig mit diesem geschaltet. Somit kann, wenn das entsprechende Fahrzeug im ersten Gang fährt und das erste Steuerventil 42 geöffnet ist, ein Sperrdifferential angesteuert werden.
In 8 ist ein Doppelkupplungs-Aktuator 20 gemäß einer vierten Ausführungsform gezeigt. Für die von den vorhergehenden Ausführungsformen bekannten Bauteile werden dieselben Bezugszeichen verwendet, und es wird insofern auf die obigen Erläuterungen verwiesen.
Der Unterschied zwischen der vierten und der zweiten Ausführungsform besteht darin, dass bei der vierten Ausführungsform an den Ausgang des zweiten Umschalt-Hydraulikkreises 60 nicht eine zweite Synchronisierungsbaugruppe angeschlossen ist, sondern ein Parksperrenaktuator. Dies ermöglicht es, den Parksperrenaktuator unabhängig vom der Synchronisierungsbaugruppe zu betätigen, die an dem ersten Umschalt-Hydraulikkreis 30 hängt. Insbesondere kann dann erst der Antriebsstrang über den ersten Gang geschlossen werden, bevor die Parksperre gelöst wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102015214998 A1 [0004]

Claims

Doppelkupplungs-Aktuator mit einer Hydraulikpumpe (22), einem ersten Kupplungs-Hydraulikkreis (40), einen zweitem Kupplungs-Hydraulikkreis (50) und mindestens einem ersten Umschalt-Hydraulikkreis (30; 60), wobei der Umschalt-Hydraulikkreis (30; 60) an die Hydraulikpumpe (22) angeschlossen ist und ein Steuerventil (32; 62) aufweist, das einen Rücklaufanschluss (36; 66) aufweist, wobei der erste Kupplungs-Hydraulikkreis (40) an den Rücklaufanschluss (36) des Steuerventils (32) des Umschalt-Hydraulikkreises (30) angeschlossen ist und ebenfalls ein Steuerventil (42) aufweist und wobei der zweite Kupplungs-Hydraulikkreis (50) an die Hydraulikpumpe (22) angeschlossen ist und wiederum ein Steuerventil (52) aufweist.
Doppelkupplungs-Aktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kupplungs-Hydraulikkreis (50) unmittelbar an die Hydraulikpumpe (22) angeschlossen ist.
Doppelkupplungs-Aktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Umschalt-Hydraulikkreis (60) vorgesehen ist, der an die Hydraulikpumpe (22) angeschlossen ist, und dass der zweite Kupplungs-Hydraulikkreis (50) an einen Rücklaufanschluss (66) eines Steuerventils (62) angeschlossen ist, mit dem der Druck im zweiten Umschalt-Hydraulikkreis (60) gesteuert wird.
Doppelkupplungs-Aktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für den Umschalt-Hydraulikkreis (30; 60) ein Drucksensor (34; 64) vorgesehen ist und der an den Rücklaufanschluss (36; 66) des entsprechenden Steuerventils (32; 62) angeschlossene Kupplung-Hydraulikkreis (40, 50) keinen eigenen Drucksensor aufweist.
Doppelkupplungs-Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass auch für den an den Rücklaufanschluss (36; 66) des Steuerventils (32; 62) angeschlossenen Kupplungs-Hydraulikkreis (40, 50) ein Drucksensor vorgesehen ist.
Doppelkupplungs-Aktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vorratsbehälter (26) integriert ist, der mittels einer Trennwand in zwei Teilvolumina unterteilt ist, wobei die Hydraulikpumpe (22) zwei Eingänge aufweist und der Rücklaufanschluss (46) des Steuerventils (42) des ersten Kupplungs-Hydraulikkreises (40) in das Teilvolumen führt, aus dem die Hydraulikpumpe (22) zur Versorgung des ersten Kupplungs-Hydraulikkreises (40) ansaugt, und der Rücklaufanschluss (56) des Steuerventils (52) des zweiten Kupplungs-Hydraulikkreises (50) in das Teilvolumen führt, aus dem die Hydraulikpumpe (22) zur Versorgung des zweiten Kupplungs-Hydraulikkreises (50) ansaugt.
Doppelkupplungs-Aktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an den Rücklaufanschluss (46) des Steuerventils (42) des ersten Kupplungs-Hydraulikkreises (40) ein Sperrdifferential-Hydraulikkreis (70) mit einem Steuerventil (72) angeschlossen ist.
Antriebsbaugruppe für eine Fahrzeugachse eines Kraftfahrzeugs, mit einem Elektromotor (1), einem Getriebe (3) mit einem Eingang, der mit dem Elektromotor (1) verbunden ist, einem ersten und einem zweiten Gang und einer Ausgangswelle, einer Doppelkupplung (2), die zwischen dem Elektromotor (1) und dem Eingang des Getriebes (3) angeordnet ist, einer Synchronisierungsbaugruppe (10), die zwischen dem ersten Gang und dem Ausgang des Getriebes (3) angeordnet ist, und einem Aktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der ersten Umschalt-Hydraulikkreis (30) mit der Synchronisierungsbaugruppe (10) des ersten Gangs gekoppelt ist.
Antriebsbaugruppe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Synchronisierungsbaugruppe vorgesehen ist, die zwischen dem zweiten Gang und dem Ausgang des Getriebes angeordnet ist.
Antriebsbaugruppe nach einem der Ansprüche 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Aktuator (12) der Synchronisierungsbaugruppe einen mechanischen Anschlag zur Aufnahme einer Abstützkraft bei Betriebsdruck aufweist.
Antriebsbaugruppe nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Parksperre (14) integriert ist, die an den Umschalt-Hydraulikkreis (30; 60) angeschlossen ist.
Antriebsbaugruppe nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Parksperre (14) integriert ist, die an den Umschalt-Hydraulikkreis (30) angeschlossen ist, an den gleichzeitig auch die Synchronisierungsbaugruppe (10) des ersten Gangs angeschlossen ist.
Antriebsbaugruppe nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sperrdifferential vorgesehen ist, das von einem Sperrdifferential-Hydraulikreise (70) betätigt werden kann, der in den Aktuator (20) integriert ist.