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Die
Erfindung betrifft eine Kupplungsvorrichtung nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Aus
der
DE 100 45 337
A1 ist eine gattungsbildende Kupplungsvorrichtung mit einer
hydrodynamischen Anfahreinheit und einer Überbrückungskupplung zur Überbrückung der
Anfahreinheit bekannt. Zudem dient die Überbrückungskupplung zur Trennung
einer Antriebsverbindung zwischen einem Antriebsmotor und einem
Schaltgetriebe beim Wechsel zwischen zwei Gangstufen.
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Die Überbrückungskupplung
und die Anfahreinheit sind in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet,
und die Überbrückungskupplung
ist als Nasskupplung ausgeführt.
Als Nasskupplung ausgeführte Überbrückungskupplungen
werden standardgemäß über Öldruck geschlossen,
der von einer die Anfahreinheit versorgenden Ölpumpe erzeugt wird, wie dies
beispielsweise in der
DE
44 23 640 C2 ausgeführt
ist.
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Der
Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, mit geringem
konstruktiven Aufwand eine gattungsgemäße Vorrichtung mit einem vorteilhaften
Notfahrbetrieb bereitzustellen. Sie wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale
des Anspruchs 1 gelöst.
Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und
dem Nebenanspruch.
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Die
Erfindung geht aus von einer Kupplungsvorrichtung mit einer insbesondere
hydrodynamischen Anfahreinheit und einer Überbrückungskupplung zur Überbrückung der
Anfahreinheit und zur Trennung einer Antriebsverbindung zwischen
einem Antriebsmotor und einem Schaltgetriebe beim Wechsel zwischen
zwei Gangstufen.
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Es
wird vorgeschlagen, dass die Überbrückungskupplung über einen
zumindest energetisch von der Anfahreinheit unabhängigen Aktuator
betätigbar
ist. Es können
zwei zumindest weitgehend unabhängige
Einheiten geschaffen und es kann im Hinblick auf die Überbrückungskupplung
im Wesentlichen auf standardisierte, bewährte Bauteile zurückgegriffen
werden, wie diese insbesondere bei Kupplungsvorrichtungen mit ausschließlich einer
als Reibkupplung ausgeführten
Anfahr- und Schaltkupplung oder mit einer hydrodynamischen Anfahreinheit,
einer Überbrückungskupplung
und einer in Reihe geschalteten Reibkupplung bekannt sind. Die Überbrückungskupplung
kann im Wesentlichen ohne konstruktiven Aufwand als bewährte Nass-
oder insbesondere als bewährte
Trockenreibkupplung ausgeführt
und über
ein zumindest weitgehend herkömmliches
Betätigungs-
bzw. Ausrücklager
betätigt
werden. Zudem kann auf ein für
Kupplungsvorrichtungen ohne zusätzliche
hydrodynamische Anfahreinheit ausgelegtes Schwungrad zurückgegriffen
werden. Fällt
die Anfahreinheit, beispielsweise ein Wandler oder eine Turbokupplung,
und möglicherweise
mit der Anfahreinheit eine dieselbe mit Druckmittel versorgende Ölpumpe aus,
kann dennoch die Überbrückungskupplung
im Notfahrbetrieb geschlossen und geöffnet und eine sogenannte Limp-home-Funktion einfach
sichergestellt werden. Ferner kann bei Ausfall der Überbrückungskupplung
ein Notfahrbetrieb ausschließlich
mit der Anfahreinheit erreicht werden. Bei geeigneter Auswahl und
Ausgestaltung der Anfahreinheit sowie der Überbrückungskupplung kann zudem vorteilhaft
auf eine zusätzliche Ölpumpe vollständig verzichtet
und der Wirkungsgrad gesteigert werden. Anstatt einer hydrodynamischen
Anfahreinheit sind grundsätzlich
auch andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Anfahreinheiten
denkbar, wie beispielsweise hydrostatische, elektrodynamische, elektrostatische
und/oder elektromagnetische Anfahreinheiten usw. Insbesondere für Kraftfahrzeuge
haben sich jedoch hydrodynamische Anfahreinheiten bewährt.
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Ferner
kann zumindest weitgehend auf standardisierte und bewährte Steuerungen
und Regelungen zurückgegriffen
werden, wie diese bei Kupplungsvorrichtungen mit ausschließlich einer
als Reibkupplung ausgeführten
Anfahr- und Schaltkupplung oder mit einer hydrodynamischen Anfahreinheit,
einer Überbrückungskupplung
und einer in Reihe geschalteten Reibkupplung bekannt sind, und zwar
insbesondere wenn die Überbrückungskupplung
als selbstschließende
Kupplung und besonders vorteilhaft als Trockenreibkupplung ausgeführt ist.
Nur beim Anfahrvorgang muss im Wesentlichen die übliche Steuerung und Regelung
quasi durch eine spezielle Steuerung und Regelung überspielt
werden, und zwar indem die Überbrückungskupplung
geöffnet und
das Drehmoment über
die Anfahreinheit geleitet wird. Sollte die Anfahreinheit aufgrund
eines Defekts ausfallen, kann die Kupplungsvorrichtung im Wesentlichen
wie eine Kupplungsvorrichtung ohne zusätzliche hydrodynamische Anfahreinheit
betrieben werden. Eine zusätzliche
Steuerung und Regelung für
einen Notbetrieb kann vermieden werden.
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Zwar
könnte
die Überbrückungskupplung grundsätzlich auch
als selbstschließende
Nasskupplung ausgeführt
sein, mit einer selbstschließenden Trockenkupplung
kann jedoch eine besonders robuste Einheit erreicht und Schleppverluste
können
vermieden werden. Ferner ist grundsätzlich auch denkbar, dass die Überbrückungskupplung über den
Aktuator aktiv geschlossen wird, wobei jedoch mit einer selbstschließenden Überbrückungskupplung
das Betätigungslager
bzw. Ausrücklager
gegenüber
bei einer aktiv über
den Aktuator geschlossenen Überbrückungskupplung
kleiner, leichter und kostengünstiger ausgeführt werden
kann.
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Die
erfindungsgemäße Lösung ist
besonders vorteilhaft bei schweren Nutzfahrzeugen und bei Fahrzeugen
mit häufigen
Anfahrvorgängen
anwendbar, jedoch auch bei anderen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden
Schaltvorrichtungen, wie ins besondere auch bei Schaltvorrichtungen
für hochmotorisierte
Personenkraftfahrzeuge.
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Weitere
Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung dargestellt. Die Beschreibung und die Ansprüche enthalten
zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale
zweckmäßigerweise
auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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1 zeigt eine schematisiert
dargestellte, erfindungsgemäße Kupplungsvorrichtung
eines Kraftfahrzeugs mit einer hydrodynamischen Anfahreinheit 11 in
Form einer hydrodynamischen Kupplung und einer Überbrückungskupplung 10 zur Überbrückung der
Anfahreinheit 11 und zur Trennung einer Antriebsverbindung
zwischen einem nicht näher dargestellten
Antriebsmotor, insbesondere einer Brennkraftmaschine und einem ebenfalls
nicht näher dargestellten,
automatisierten Schaltgetriebe beim Wechsel zwischen zwei Gangstufen.
Die Anfahreinheit 11 umfasst ein als Pumpenrad 13 fungierendes Primärrad und
ein als Turbinenrad 14 fungierendes Sekundärrad, welche
miteinander einen torusförmigen
Arbeitsraum bilden.
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Die Überbrückungskupplung 10 ist
außerhalb
einem Gehäuse
der Anfahreinheit 11 angeordnet, ist über einen energetisch von der
Anfahreinheit 11 unabhängigen
Aktuator 12 betätigbar
und ist als selbstschließende
Trockenreibkupplung ausgeführt. Der
Aktuator 12 steht mit seinem Stellelement 17 über ein
Ausrücklager 15 mit
einer die Überbrückungskupplung 10 mit
ihrer Federkraft schließenden Tellerfeder 16 in
Wirkverbindung.
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Die Überbrückungskupplung 10 umfasst eine
Schwungscheibe 18, eine mit der Schwungscheibe 18 drehfest
verbundene, axial verschiebbare Anpressplatte 19 und eine
zwischen der Schwungscheibe 18 und der Anpressplatte 19 angeordnete
Kupplungsscheibe 20. Die Schwungscheibe 18 ist
mit einer Ausgangswelle 21 des Antriebsmotors, die Kupplungsscheibe 20 ist über einen Torsionsschwingungsdämpfer 22 mit
der Eingangswelle 23 des Schaltgetriebes und die Anpressplatte 19 ist über eine
Hohlwelle 24 mit dem Pumpenrad 13 der Anfahreinheit 11 drehfest
verbunden.
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Das
Turbinenrad 14 der Anfahreinheit 11 ist über einen
Freilauf 25 mit der Eingangswelle 23 des Schaltgetriebes
verbunden. Ferner ist das Turbinenrad 14 mit einer Bremsscheibe 26 einer
Bremseinheit 27 verbunden. Die Bremseinheit 27 umfasst
neben der Bremsscheibe 26 ein erstes in einem Gehäuseteil ortsfestes
Scheibenelement 28 und ein zweites im Gehäuseteil
drehfestes, jedoch pneumatisch in axialer Richtung verstellbares
Scheibenelement 29. Die Bremseinheit 27 ist nasslaufend
ausgeführt,
könnte jedoch
ebenfalls auch trockenlaufend ausgeführt sein.
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Bei
einem Anfahrvorgang wird das Stellelement 17 des Aktuators 12 in
Richtung der Überbrückungskupplung 10 verschoben.
Die Überbrückungskupplung 10 wird
geöffnet.
Ein vom Antriebsmotor erzeugtes Drehmoment wird von der Ausgangswelle 21 des
Antriebsmotors über
die Schwungscheibe 18, die Anpressplatte 19, die
Hohlwelle 24, das Pumpenrad 13, das Turbinenrad 14 und über den
gesperrten Freilauf 25 auf die Eingangswelle 23 des
Schaltgetriebes übertragen.
Um eine Druckmittelversorgung der Anfahreinheit 11 sicher
zu stellen, ist das Gehäuse
der Anfahreinheit 11 unter Öldruck gesetzt, sodass auf
eine zusätzliche Ölpumpe für die Anfahreinheit 11 vorteilhaft
verzichtet und ein hoher Wirkungsgrad erreicht werden kann.
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Ist
der Anfahrvorgang beendet, wird die Überbrückungskupplung 10 geschlossen,
und zwar indem das Stellelement 17 des Aktuators 12 in
die von der Überbrückungskupplung 10 abgewandte Richtung
verschoben wird, wodurch die Tellerfeder 16 die Überbrückungskupplung 10 schließt und die Anfahreinheit 11 überbrückt wird.
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Bei
einem Schaltvorgang bzw. beim Wechsel zwischen zwei Gangstufen wird
die Antriebsverbindung zwischen dem Antriebsmotor und dem Schaltgetriebe
durch die Überbrückungskupplung 10 getrennt.
Um zu vermeiden, dass beim Schaltvorgang vom Antriebsmotor ein Drehmoment über die
Anfahreinheit 11 auf das Schaltgetriebe übertragen
wird, insbesondere wenn die Anfahreinheit 11 noch nicht vollständig entleert
ist, kann die Drehzahl des Turbinenrads 14 über die
Bremseinheit 27 in der Weise gesteuert werden, dass diese
stets kleiner ist als die Drehzahl der Eingangswelle 23 des
Schaltgetriebes. Dadurch ist der Freilauf 25 geöffnet. Ist
der Gangwechsel vollzogen wird die Überbrückungskupplung 10 wieder
geschlossen.
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Die
Kupplungsvorrichtung ist zudem als Retarder nutzbar. Hierfür wird das
Turbinenrad 14 der Anfahreinheit 11 über die
Bremseinheit 27 festgesetzt, wobei ein Bremsmoment vom
Pumpenrad 13 über
die Hohlwelle 24, die Anpressplatte 19, die Kupplungsscheibe 20 und über den
Torsionsschwingungsdämpfer 22 auf
die Eingangswelle 23 des Schaltgetriebes übertragen
wird.
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- 10
- Überbrückungskupplung
- 11
- Anfahreinheit
- 12
- Aktuator
- 13
- Pumpenrad
- 14
- Turbinenrad
- 15
- Ausrücklager
- 16
- Tellerfeder
- 17
- Stellelement
- 18
- Schwungscheibe
- 19
- Anpressplatte
- 20
- Kupplungsscheibe
- 21
- Ausgangswelle
- 22
- Torsionsschwingungsdämp
-
- fer
- 23
- Eingangswelle
- 24
- Hohlwelle
- 25
- Freilauf
- 26
- Bremsscheibe
- 27
- Bremseinheit
- 28
- Scheibenelement
- 29
- Scheibenelement