DE10337556A1 - Lamellenkupplung - Google Patents
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Abstract
Lamellenkupplung (1), mit einem steuerbaren Kühlölstrom ölgekühlten Reibflächen (2), mit einem Außenlamellenträger (3) mit Außenlamellen (4) und einem ersten Anschlussglied (5) zur Drehmomentübertragung, mit einem Innenlamellenträger (6) mit Innenlamellen (7) und einem zweiten Anschlussglied (8) zur Drehmomentübertragung, für ein Zahnradgetriebe (9) mit einer Mehrzahl von formschlüssigen Schaltkupplungen (10) in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, wobei der Kühlölstrom in Abhängigkeit von Betriebsparametern des Kraftfahrzeugs abgeschaltet oder zugeschaltet wird.
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf eine Lamellenkupplung, deren Reibflächen mit einem steuerbaren Kühlölstrom ölgekühlt sind, die mit einem Außenlamellenträger mit Außenlamellen und einem ersten Anschlussglied zur Drehmomentübertragung, mit einem Innenlamellenträger mit Innenlamellen und einem zweiten Anschlussglied zur Drehmomentübertragung ausgestattet ist, für ein Zahnradgetriebe mit einer Mehrzahl von formschlüssigen Schaltkupplungen in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs.
- Es sind bereits Lamellenkupplungen bekannt (z. B.
DE 198 30 951 A1 ), bei denen Außenlamellen, welche in einem Außenlamellenträger gehalten werden und Innenlamellen, die einem Innenlamellenträger zugeordnet sind, ein Lamellenpaket darstellen, welches mit Kühlöl gekühlt wird. Die Lamellenkupplung wird mittels eines Hydraulikkolbens betätigt. In der Kupplungseinrichtung ist ein Ventil vorgesehen, welches einen Fluidstrom zur Kühlung der Lamellen der Kupplung nur dann zu den Lamellen freigibt, wenn die Kupplung geschlossen wird oder ist. Dieses Ventil wird mittels des Hydraulikkolbens betätigt. Im geöffneten Zustand verschließt das Ventil den Zugang für den Fluidstrom zu den Lamellen. Nachteilig ist hierbei, dass der Kühlölstrom direkt von der Betätigungsstellung des Hydraulikkolbens abhängt. Somit kann der Kühlölstrom nicht abgeschaltet werden wenn die Kupplung geschlossen wird oder ist, und kann nicht aktiviert werden wenn die Lamellenkupplung komplett geöffnet ist. Weiterhin sind mechanische Ventile, welche den Kühlölfluss freigeben können, bekannt (z.B.EP 0 822 350 B1 ,EP 1 081 401 A2 ). Auch hier wird bei Betätigung des Kupplungskolbens in Richtung Einrücken des Lamellenpaketes der Kühlölkanal geöffnet. Es entsteht dabei der Vorteil, dass bei geöffneter Lamellenkupplung kein Kühlöl durch die Lamellen fließt und dabei ein Schleppmoment erzeugt. Nachteilig hierbei ist wiederum die direkte Abhängigkeit des Kühlölstromes von der Stellung des Betätigungskolbens. - Weiterhin sind mechanische Ventile bekannt, welche den Kühlölstrom unterbrechen, wenn die Kupplung komplett eingerückt ist (z. B.
US 6 098 771 ,US 6 206 163 B1 ). Hierbei wird der Betätigungskolben der Lamellenkupplung hydraulisch zugedrückt, wobei bei ansteigendem Betätigungsdruck des Öls das mechanische Ventil geschlossen wird, sodass kein Kühlöl mehr durch das Lamellenpaket fließen kann. Nachteilig ist auch hier die direkte Abhängigkeit des Kühlölflusses von der Betätigungsstellung des Kupplungskolbens. - Aus der
DE 198 00 490 A1 sind radial ineinander geschachtelte Lamellenkupplungen bekannt. Hierbei wird mittels eines Betätigungskolbens der Kühlölstrom gezielt zu den einzelnen Lamellenpaketen gelenkt. Nachteilig ist auch hier wiederum, dass der Weg des Fluidstromes abhängig von der Betätigungsstellung des Druckkolbens ist. - Darüber hinaus ist aus der deutschen Anmeldeschrift der Anmelderin eine Lamellenkupplung für ein Kraftfahrzeuggetriebe bekannt (z. B.
DE 101 28 856 A1 ), bei welcher das Kühlöl mittels einer Kühlölpumpe bereitgestellt wird. Hierbei kann das Volumen des Kühlölstromes mittels der regelbaren Ölförderpumpe gesteuert werden. Durch Abregeln der Ölförderpumpe kann der Kühlölfluss durch die Lamellen verringert oder komplett abgeschaltet werden. Die Förderleistung der Pumpe kann somit gezielt auf den Kühlöl-Volumenbedarf der Lamellenpakete eingestellt werden. - Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, eine Steuerung eines Kühlölstromes einer Lamellenkupplung, welche einem Zahnradgetriebe mit einer Mehrzahl von formschlüssigen Schaltkupplungen zugeordnet ist, derart weiterzubilden, dass die Steuerung des Kühlölstromes der Lamellenkupplung abhängig vom gewünschten Schleppmoment der Lamellenkupplung erfolgt.
- Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Kühlölstrom in Abhängigkeit von Betriebsparametern des Fahrzeugs gesteuert wird. Besonders vorteilhaft ist, wenn der Kühlölstrom in Vorbereitung eines Schließens einer Schaltkupplung des Zahnradgetriebes abgeschaltet wird. Vorzugsweise wird der Kühlölstrom abgeschaltet, indem eine Ölpumpe, welche durch eine Elektromaschine angetrieben wird, abgeschaltet wird. In einer weiteren günstigen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Kühlölstrom, welcher von einer verbrennungsmotorisch angetriebenen Ölpumpe geliefert wird, durch Schalten eines Wegeventils umgelenkt wird und nicht mehr durch das Lamellenpaket fließt. Vorzugsweise ist eine Steuereinheit vorgesehen, welche Schaltsignale empfangen kann und daraufhin den Kühlölstrom abschalten kann. Nach einem weiteren wesentlichen Merkmal der Erfindung wird nach dem Schließen der Schaltkupplung des Zahnradgetriebes der Kühlölstrom durch die Lamellenkupplung mittels der Steuereinheit wieder angeschaltet. Als Schließen einer Schaltkupplung des Zahnradgetriebes ist hierbei ein formschlüssiges Verbinden zur Schaffung einer drehfesten Verbindung einer Welle mit einem darauf angeordneten Zahnrad, welches üblicherweise mit einem weiteren Zahnrad kämmt, zu verstehen. Üblicherweise werden solche Formschlussverbindungen zur Übertragung von Drehmoment mit Synchronisiereinrichtungen, welche über Reibschluss Synchrondrehzahl der zu koppelnden Bauteile schaffen und anschließend daran den eigentlichen Formschluss bewirken, erzielt.
- Eine weitere günstige Ausführungsform sieht vor, dass die Lamellenkupplung in einer Mehrfachkupplungseinrichtung mit mindestens zwei Lamellenkupplungen angeordnet ist, und dass das Zahnradgetriebe als lastschaltbares Doppelkupplungsgetriebe ausgebildet ist. Vorteilhaft bei dieser Ausführungsform ist eine Anordnung der Lamellenkupplung radial übereinander, wobei der Kühlölstrom die Lamellenkupplungen von radial innen nach radial außen durchströmt.
- Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Schaltkupplungen des Zahnradgetriebes sieht eine konusförmige Ausgestaltung der Schaltkupplungen vor. Zum Einlegen einer neuen Übersetzungsstufe des Zahnradgetriebes werden die Schaltpakete axial verschoben, wobei die Synchronisierung der Drehzahlen der Getriebeeingangswelle mit der Drehzahl des Losrades der einzulegenden Übersetzungsstufe kraftschlüssig erfolgt. Erst nach erfolgter Synchronisation wird die Schaltkupplung vollständig eingerückt, wobei das Losrad formschlüssig mit der ihm zugehörigen Welle verbunden wird. Um die Schaltkupplungen zu schonen, müssen die Synchronkräfte möglichst gering gehalten werden. Dazu ist es notwendig, das Schleppmoment, welches auch bei geöffneter Lamellenkupplung durch durchfließendes Kühlöl entsteht und auf die Getriebewelle übertragen wird, zu minimieren. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass bei einem Gangwechsel des Getriebes in Vorbereitung des Gangwechsels der Kühlölstrom abgeschaltet und die Lamellenkupplung geöffnet wird. Zum Wechsel der Übersetzungsstufe wird der alte Gang mittels Öffnen der ihm zugeordneten Schaltkupplung ausgelegt, und der neue Gang durch Schließen der ihm zugeordneten Schaltkupplung eingelegt. Anschließend wird der Kühlölstrom wieder zugeschaltet und die Lamellenkupplung geschlossen.
- Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betrieb eines zu einem Kraftfahrzeug gehörenden Antriebsstrangs, der ölgekühlte Reibflächen einer Lamellenkupplung aufweist, welche sich zwischen einer Antriebseinheit und einem Zahnradgetriebe befindet.
- Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass der Kühlölstrom in Vorbereitung eines Schließens einer Schaltkupplung des Zahnradgetriebes abgeschaltet wird.
- Entspricht die Drehzahl der zu synchronisierenden drehenden Getriebeteile und dem getriebeseitig angeordneten Lamellenträger und seinen Lamellen im Wesentlichen der Drehzahl der Synchrondrehzahl der einzulegenden Gangstufe, kann natürlich auf das Abschalten des Kühlölstroms verzichtet werden, da die Schlepp momente der Lamellen nicht wesentlich zur aufzubringenden Synchronleistung beitragen. In einem weiteren erfindungsgemäßem Verfahren wird der Kühlölvolumenfluss in Abhängigkeit von der Differenz der momentanen Drehzahl der zu synchronisierenden drehenden Getriebeteile zur Synchrondrehzahl gesteuert. Die Getriebespreizung zwischen höheren benachbarten Gängen, z. B. dem fünften Gang und dem sechsten Gang, ist im Allgemeinen geringer als zwischen niedrigeren benachbarten Gängen. Dadurch kann durch die geringere zu synchronisierende Differenzdrehzahl ein Absenken des Kühlölflusses ausreichen um die Synchronkraft beim Einlegen der neuen Gangstufe unter einen Schwellwert zu senken, ohne dass ein komplettes Abschalten des Kühlölflusses notwendig ist. Auch ist es natürlich klar, dass weitere Faktoren, welche die Größe des Schleppmoments bestimmen, wie zum Beispiel die Kühlöltemperatur von der Steuereinheit verarbeitet werden und die Steuerung des Kühlölflusses beeinflussen. So wird erfindungsgemäß der Kühlölstrom bei relativ kaltem Kühlöl, welches ein höheres Schleppmoment erzeugt als wärmeres, eher komplett abgeschaltet als bei sich auf Betriebstemperatur befindlichem Kühlöl.
- Weiterhin betrifft die Erfindung eine Lamellenkupplung mit einem steuerbaren Kühlölstrom, welcher in Abhängigkeit weiterer Betriebsparameter zugeschaltet oder abgeschaltet werden kann. Vorzugsweise wird bei eingeschaltetem Kühlölstrom durch ein resultierendes Schleppmoment ein Drehmoment zwischen den Innenlamellen und den Außenlamellen der Lamellenkupplung übertragen. Erfindungsgemäß kann dieses Schleppmoment in Abhängigkeit von Betriebsparametern des Fahrzeuges dazu genutzt werden, ein Antriebsmoment auf die Antriebsräder zu übertragen. Nach einem wesentlichen Merkmal der Erfindung wird dieses Schleppmoment zur Drehmomentübertragung bei beeinträchtigter Funktion einer Betätigungseinrichtung der Lamellenkupplung genutzt. Vorteilhaft hierbei ist, dass bei einer Funktionsstörung der Betätigungseinrichtung ein Notfahrmodus durch den steuerbaren Kühlölstrom zur Verfügung gestellt wird. Dieser kann z. b. dazu dienen, dass bei Totalausfall der Betätigungseinrichtung dennoch das Kraftfahrzeug nach Hause bewegt werden kann.
- Weiterhin sieht die Erfindung vor, den Kühlölstrom auch in Abhängigkeit anderer Betriebsparameter, wie z. B. Anliegen eines Kriech- oder Rangiersignals, zuzuschalten oder ggf. zugeschaltet zu lassen. Vorzugsweise kann hierbei das übertragene Drehmoment bzw. Kriechmoment über die Durchflussmenge des Kühlöls eingeregelt werden. Höchstvorzugsweise wird das Schleppmoment, das durch den Kühlölstrom zwischen den Innenlamellen und den Außenlamellen anliegt, zur Unterstützung der Funktion einer Betätigungseinrichtung genutzt.
- Nach einem weiteren wesentlichen Merkmal der Erfindung wird der Kühlölstrom bei Ausfall einer Steuereinheit automatisch zugeschaltet. Dies kann dadurch realisiert werden, dass bei Verwendung einer verbrennungsmotorisch angetriebenen Kühlölpumpe der Kühlölstrom bei Ausfall eines stromgeregelten Hydraulikventils automatisch durch die Kupplung geleitet wird. Vorteilhaft hierbei, dass keine weiteren Sicherheitsventile benötigt werden, wenn bei stromlos geschalteten Ventilen der Weg von der Ölpumpe zur Lamellenkupplung freigeschaltet ist.
- In einer weitergebildeten Ausführung eines Notfahrbetriebes bei Funktionsstörung der Betätigungseinrichtung der Lamellenkupplung ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Kühlölstrom zugeschaltet wird, und dass das max. vom Verbrennungsmotor abgebare Drehmoment reduziert wird. Vorteilhaft hierbei ist, wenn das max. zur Verfügung gestellte Motordrehmoment im Bereich des Schleppmomentes der Lamellenkupplung liegt. Hierdurch wird sichergestellt, dass unzulässig hoher Schlupf der Lamellenkupplung wirksam verhindert wird.
- Alternativ hierzu kann ein unzulässig hoher Schlupf der Reibungskupplung auch dadurch verhindert werden, dass die Motordrehzahl auf einen Maximalwert begrenzt wird.
- Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in den Figuren schematisch dargestellt.
- Es zeigt:
-
1 Eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeuges mit Lamellenkupplung und Zahnradgetriebe, eine zugehörige Kühlölversorgung und eine dazugehörige Steuereinheit; -
2 einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges mit einem Doppelkupplungsgetriebe und zugehöriger Mehrfachkupplungseinrichtung, sowie zugehöriger Ölversorgung. - In
1 ist in schematischer Darstellung ein Motor12 eines Kraftfahrzeuges dargestellt, welcher über die Lamellenkupplung1 Drehmoment an das Zahnradgetriebe9 übertragen kann. Hierzu ist der Verbrennungsmotor12 durch ein erstes Anschlussglied5 mit dem Außenlamellenträger3 der Lamellenkupplung1 verbunden. Im Außenlamellenträger3 sind die Außenlamellen4 formschlüssig angeordnet. Auf dem Innenlamellenträger6 sitzen die Innenlamellen7 , welche mit den Außenlamellen4 ein Lamellenpaket bilden. Der Innenlamellenträger6 ist über das Anschlussglied8 mit der Getriebeeingangswelle18 fest verbunden. Die Außen- und Innenlamellen4 ,7 sind abwechselnd angeordnet und können mittels des Kolbens28 zusammengedrückt werden. Der Kolben28 wir üblicherweise hydraulisch betätigt, wozu eine nicht dargestellte Druckölversorgung dient. Das Lamellenpaket kann aber auch elektromechanisch zusammengedrückt werden. Bei Betätigung der Lamellenkupplung wird über die Reibflächen2 der Außenlamellen4 und der Innenlamellen7 Drehmoment auf die Getriebeeingangswelle18 übertragen. Parallel zur Getriebeeingangswelle18 ist die Getriebeausgangswelle21 angeordnet. Die Zahnräder, welche auf der Getriebeeingangswelle18 und der Getriebeausgangswelle21 sitzen und miteinander kämmen, bilden die Übersetzungsstufen20 . Hierbei ist jeweils ein Zahnrad als Hohlrad ausgebildet, welches mittels den Schaltkupplungen10 formschlüssig mit der Welle verbunden werden kann, auf welcher es sitzt. Die kann, auf welcher es sitzt. Die Schaltkupplungen10 des dargestellten automatisierten Antriebsstranges werden mittels Getriebeaktuatoren24 , welche nicht näher dargestellt sind, geschaltet. Hierbei werden die Schaltkupplungen10 axial auf der Getriebeeingangswelle18 bzw. Getriebeausgangswelle21 verschoben. Zur Betätigung der Getriebeaktuatoren24 ist eine elektronische Steuereinrichtung (ECU)15 vorgesehen. Die Steuereinrichtung15 ist über Signalleitungen23 mit den Getriebeaktuatoren24 als auch mit der Kühlölversorgung sowie mit dem Schalthebel22 verbunden. Die Steuereinheit kann sowohl Signale, wie z. B. Schaltsignale, welche vom Schalthebel22 initiiert werden erhalten und verarbeiten, sowie mittels Steuersignalen die Getriebeaktuatoren ansteuern. Üblicherweise können Schaltsignale manuell vom Fahrer mittels des Schalthebels initiiert werden, oder aber im Falle eines automatischen Fahrmodus werden die Schaltsignale automatisch in Abhängigkeit von Fahrparametern generiert. Die Kühlölversorgung besteht im Wesentlichen aus einem Ölsumpf26 , aus welchem mittels einer Ölpumpe11 über einen Ölfilter25 mittels Ölleitungen27 Kühlöl in die Lamellenkupplung gefördert werden kann. In der1 dient eine Elektromaschine13 als Antrieb der Ölpumpe11 . Die Ölpumpe kann aber auch über Zahnräder verbrennungsmotorisch vom Fahrzeugmotor angetrieben werden. Der Ölpumpe11 , welche hier als regelbare Pumpe ausgebildet ist, ist ein Wegeventil14 nachgeschaltet. Das Wegeventil14 wird von der Steuereinheit15 angesteuert, und kann im Wesentlichen in zwei Schaltstellungen geschaltet werden. In der ersten Schaltstellung wird die Ölpumpe11 über eine Ölleitung27 mit der Lamellenkupplung1 verbunden. In der zweiten Schaltstellung fördert die Ölpumpe11 das Öl zurück in den Ölsumpf26 . Durch Schalten des Wegeventils14 kann also ein Kühlölstrom durch die Lamellenkupplung1 freigeschaltet oder gesperrt werden. Um den Kühlölstrom durch die Lamellenkupplung1 abzuschalten, ist es aber auch möglich, die Ölpumpe11 mittels der Steuereinheit15 direkt abzuschalten. In der hier dargestellten Ausführungsvariante kann mittels der Steuereinheit sowohl die Elektromaschine13 als auch die regelbare Pumpe11 sowie das Wegeventil14 beeinflusst werden. Selbstverständlich sind nicht alle hier gezeigten Möglichkeiten, den Kühlölstrom abzuschalten, in Kombination nötig, um dies zu bewerkstelligen. Zum Anfahren des Fahrzeuges bei eingelegtem Anfahrgang wird mittels der Ölpumpe11 und durchgeschaltetem Wegeventil14 ein Kühlölstrom aktiviert. Das Kühlöl tritt über eine hier nicht näher dargestellte Drehdurchführung in die rotierende Lamellenkupplung1 ein und durchströmt diese von radial innen nach radial außen, wobei durch geschicktes Leiten des Kühlöls sämtliche Reibflächen2 des Lamellenpaketes durchströmt werden. Zum Anfahren wird die Lamellenkupplung mittels des Kupplungskolbens28 betätigt, wobei die Reibflächen2 der Außenlamellen4 und der Innenlamellen7 aneinander reiben und somit Drehmoment auf das Zahnradgetriebe9 übertragen wird. Die dabei entstehende Reibleistung in Form von Wärme wird vom durchfließenden Kühlöl aufgenommen, wobei sich dieses erwärmt. Das erwärmte Kühlöl wird zurück in den Ölsumpf26 geleitet. Reibleistung, welche abgeführt werden muss, entsteht so lange, solange die Lamellenkupplung1 im Schlupf betrieben wird; die Außenlamellen4 , welche mit Motordrehzahl drehen, somit eine andere Drehzahl haben als die Innenlamellen7 . Zum Schalten in einen weiteren Gang wird mittels des Schalthebels22 ein Schaltsignal an die Steuereinheit15 übergeben. Diese schaltet erfindungsgemäß mittels des Wegeventils14 oder durch Abschalten des Elektromotors13 oder der Ölpumpe11 den Kühlölstrom durch die Lamellenkupplung1 ab und betätigt den Kolben28 in Richtung Öffnen des Lamellenpaketes der Lamellenkupplung1 . Der alte Gang wird mittels seiner zugeordneten Schaltkupplung und des zugeordneten Getriebeaktuators24 ausgelegt. Durch das Abschalten des Kühlölstroms fließt kein Kühlöl mehr zwischen den Reibflächen2 der Lamellenkupplung1 entlang und verursacht dadurch Schleppmomente, welche auf die Getriebeeingangswelle18 übertragen werden. Zum Einlegen der neuen Übersetzungsstufe wird mittels der Steuereinheit15 der zugehörige Getriebeaktuator24 der Schaltkupplung10 in Richtung Einrücken verschoben, welcher der neuen Übersetzungsstufe zugeordnet ist. Die hier symbolhaft dargestellten Schaltkupplungen10 sind konusförmig ausgebildet und stellen Synchronisierungen dar, welche über konusförmig ausgebildete Reibflächen die Drehzahlen des Losrades und der zugehörigen Getriebewelle synchronisieren. Bei Drehzahlgleichheit des Losrades und der Getriebewelle wird dieses durch weiteres axiales Verschieben der Schaltkupplung10 mit der Getriebewelle formschlüssig verbunden. Anschließend wird der Kühlölstrom mittels der Steuereinheit15 wieder aktiviert und der Kolben28 wird in Richtung Schließen der Lamellenkupplung1 angesteuert. - In
2 ist der Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges gezeigt, welcher ein automatisiertes, lastschaltbares Doppelkupplungsgetriebe17 sowie eine Mehrfachkupplungseinrichtung16 aufweist. Hierbei sind in der Mehrfachkupplungseinrichtung16 zwei Lamellenkupplungen radial ineinander geschachtelt, wobei jede einer Getriebeeingangswelle zugeordnet ist. Hierbei ist die radial äußere Lamellenkupplung1 mit der inneren Getriebeeingangswelle18 verbunden und die innere Lamellenkupplung ist mit der äußeren als Hohlwelle19 ausgebildeten Getriebeeingangswelle verbunden. Die Übersetzungsstufen der ungeraden Gänge (1 ,3 ,5 ) werden mittels der inneren Lamellenkupplung1 mit dem Verbrennungsmotor12 verbunden. Die geraden Übersetzungsstufen (2 ,4 ,6 ) sind der radial äußeren Lamellenkupplung1 zugeordnet. Das Kühlöl wird mittels einer Ölpumpe111a , welche durch den Verbrennungsmotor12 angetrieben wird, aus dem Ölsumpf26 , den Filter25 , mittels einem proportionalem Wegeventil114 über eine nicht näher dargestellte Drehdurchführung zwischen der Mehrfachkupplungseinrichtung16 und dem Doppelkupplungsgetriebe17 in die Mehrfachkupplungseinrichtung16 radial innen eingeleitet. Das Proportionalventil114 ist über eine Signalleitung23 mit der Steuereinheit15 verbunden und wird von dieser angesteuert. Zum Kühlen der Reibflächen durchfließt es von radial innen nach radial außen die beiden Lamellenkupplungen1 nacheinander. Dem Fachmann ist natürlich bekannt, dass man das Kühlöl mittels geeigneter Fluidleitanordnungen auch gezielt zu den zu kühlenden Lamellen führen kann. Zum Betätigen der Lamellenkupplungen1 wird in bekannter Weise Drucköl über die Drehdurchführung in Kolbenräume der Kupplung eingeleitet, wodurch ein Betätigungskolben124a,b die Lamellenpakete, welche aus den Außen-, und Innenlamellen7 ,4 gebildet werden, zusammendrückt. Das Drucköl wird über eine elektromotorisch angetriebene Druckölpumpe111b gefördert. Als Antrieb dient hierzu eine Elektromaschine13 , welche mit der ECU15 verbunden ist und von dieser angesteuert wird. Die Pumpe fördert das Drucköl über ein Rückschlagventil120 in einen hydraulischen Speicher118 , von wo aus es zu den proportionalen Druckregelventilen116 gelangt. Weiterhin sind Drucksensoren122 vorgesehen, welche den aktuellen Druck in den Kolbenräumen der Kupplungseinrichtung16 an die ECU weitergeben. Diese kann mittels den generierten Druckwerten die Druckregelventile116 ansteuern, mit welchen sie in elektrischer Verbindung über Signalleitungen steht. - Wird ein Schaltsignal generiert, z.B. mittels des Schalthebels
2 , wird mittels der elektronischen Steuereinrichtung15 das Proportionalventil114 so geschaltet, dass die Ölpumpe111a das Öl im wesentlichen drucklos zurück in den Ölsumpf26 fördert. Die Lamellenkupplung, welche der zu schaltenden Gangstufe zugeordnet ist, wird mittels Ansteuerung des zugehörigen proportionalen Druckregelventil116 geöffnet, und die einzulegende Gangstufe mittels der zugehörigen Schaltkupplung10 durch den Getriebeaktuator24 eingelegt. Anschließend wird der Kühlölstrom durch Ansteuern des Ventils114 wieder angeschaltet und eine Überschneidungsschaltung der beiden Lamellenkupplungen1 durchgeführt. Hierbei wird durch Ansteuern der beiden Druckregelventile116 die Lamellenkupplung1 des neuen Ganges geschlossen und zeitgleich die Lamellenkupplung des alten Ganges geöffnet. Anschließend kann der alte Gang ausgelegt werden. Dem Fachmann ist klar, dass auch weitere Ausgestaltungen der beiden Pumpenanordnungen111a ,111b möglich sind, mittels denen das erfindungsgemäße Anschalten des Kühlölstroms durch die zu kühlenden Lamellen ermöglicht werden kann. So können zum Beispiel beide Pumpenanordnungen111a ,111b verbrennungsmotorisch oder elektromotorisch angetrieben werden, oder es kann nur eine Pumpenanordnung vorgesehen sein, welche sowohl Drucköl zum Schließen der Lamellenkupplungen1 , als auch Kühlöl zur Kühlung der Lamellen fördert. Voraussetzung zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist hierbei nur, das die Kühlölversorgung unabhängig von der Druckölversorgung steuerbar ist. Dies kann entweder durch unabhängige Pumpenantriebe12 ,13 der beiden Pumpenanordnungen111a ,111b gewährleistet werden oder durch ein unabhängig von Betriebsparametern, wie z.B. Schaltstellungen des Getriebes17 oder Kupplungsbetätigungsöldruck, von der ECU15 ansteuerbares Hydraulikventil, welches den Kühlölvolumenstrom einstellen kann. Dies kann wie in2 gezeigt, entweder durch ein proportionales Wegeventil114 realisiert werden oder aber auch durch andere Ventile, welche den Volumenstrom des Kühlöls entweder direkt oder indirekt über den Kühlöldruck regeln können. Mit dieser Möglichkeit der unabhängigen Ansteuerung von Kühlöl und Betätigungsdrucköl ist es möglich den Kühlölvolumenstrom unabhängig einer Kolbenstellung des Kolbens28 , welche durch den vom Druckregelventil116 eingeregelten Öldruck bestimmt ist, in Abhängigkeit von Schaltsignalen, welche das Schaltgetriebe betreffen, anzupassen und bei einer bevorstehenden Schaltung erfindungsgemäß abzuschalten und nach erfolgter Schaltung wieder zuzuschalten. - Wird mittels der elektronischen Steuereinrichtung
15 eine Störung der Betätigungseinrichtung der Kupplungseinrichtung16 erkannt, so steuert die Steuereinrichtung15 das Wegeventil114 erfindungsgemäß an, dass der Kühlölstrom zur Lamellenkupplung geleitet wird. Eine Funktionsstörung der Betätigungseinrichtung kann z. B. über die Drucksensoren122 erkannt werden. In diesem Fall liefern die Drucksensoren Druckwerte, welche geringer sind als die einzustellenden Drücke in den Kolbenräumen der Lamellenkupplung1 . Die Ursache für solche Funktionsstörungen kann z. B. eine fehlerhafte Verbindung der Steuereinrichtung15 mit den Druckregelventilen26 sein. Weiterhin kann eine fehlerhafte Ansteuerung der Elektromaschine13 oder ein Komplettaufall derselben die Ursache für die Funktionsstörung sein. Um dennoch eine Drehmomentübertragung zwischen dem Verbrennungsmotor12 und den Antriebsrädern des Kraftfahrzeuges herzustellen und dieses in einem Notfahrbetrieb fortbewegen zu können, wird erfindungsgemäß das Schleppmoment des Kühlöls, welches auf die getriebeseitig angeordneten Innenlamellen7 wirkt, genutzt. Je größer der Kühlölstrom eingestellt wird, desto größer ist auch das resultierende Schleppmoment. Demnach ist es sinnvoll, den Kühlölstrom bei Funktionsausfall der Betätigungseinrichtung zu maximieren. Weiterhin ist erfindungsgemäß das proportionale Wegeventil114 so eingebaut, dass es im stromlosen Zustand so geschaltet ist, dass es den Kühlöl strom zur Mehrfachkupplungseinrichtung16 leitet. So kann auch bei einem Totalausfall der elektronischen Steuereinheit15 , bei welcher das Wegeventil114 nicht mehr angesteuert werden kann, eine Notfahrfunktionalität sichergestellt werden. Die verbrennungsmotorisch angetriebene Kühlölpumpe111a fördert hierbei das Kühlöl automatisch zu den Lamellenpaketen. - Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, dass das Schleppmoment nicht nur bei einer Funktionsstörung der Betätigungseinrichtung zur Drehmomentübertragung dient, sondern auch bei Vorliegen weiterer Betriebsparameter des Kraftfahrzeuges. Zum Beispiel kann bei Ankriechvorgängen oder Anrollvorgängen des Kraftfahrzeuges das mit dem Kühlöl erzeugte Schleppmoment dazu dienen, das von der Betätigungseinrichtung eingestellte Druckmoment der Kupplungseinrichtung genauer einzuregeln. Dies wird erfindungsgemäß dadurch realisiert, dass die Größe des durch die Lamellen
4 ,7 fließenden Kühlölstrom mittels des Wegeventils114 eingestellt wird. -
- 1
- Lamellenkupplung
- 2
- Reibflächen
- 3
- Außenlamellenträger
- 4
- Außenlamellen
- 5
- Anschlussglied
- 6
- Innenlamellenträger
- 7
- Innenlamellen
- 8
- Anschlussglied
- 9
- Zahnradgetriebe
- 10
- Schaltkupplungen
- 11
- Ölpumpe
- 12
- Verbrennungsmotor
- 13
- Elektromaschine
- 14
- Wegeventil
- 15
- elektronische Steuereinheit
- 16
- Mehrfach-Kupplungseinrichtung
- 17
- Doppelkupplungsgetriebe
- 18
- Getriebeeingangswelle
- 19
- Hohlwelle
- 20
- Übersetzungsstufen
- 21
- Getriebeausgangswelle
- 22
- Schalthebel
- 23
- Signalleitung
- 24
- Getriebeaktuator
- 25
- Ölfilter
- 26
- Ölsumpf
- 27
- Ölleitung
- 28
- Kolben
- 111a
- Kühlölpumpe
- 111b
- Druckölpumpe
- 114
- proportiortales Wegeventil
- 116
- proportionales Druckregelventil
- 118
- Hydraulikspeicher
- 120
- Rückschlagventil
- 122
- Drucksensor
- 124
- Druckkolben
Claims (18)
- Lamellenkupplung (
1 ) mit, mit einem steuerbaren Kühlölstrom ölgekühlten Reibflächen (2 ), mit einem Außenlamellenträger (3 ) mit Außenlamellen (4 ) und einem ersten Anschlussglied (5 ) zur Drehmomentübertragung, mit einem Innenlamellenträger (6 ) mit Innenlamellen (7 ) und einem zweiten Anschlussglied (8 ) zur Drehmomentübertragung, für ein Zahnradgetriebe (9 ) mit einer Mehrzahl von formschlüssigen Schaltkupplungen (10 ) in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlölstrom in Abhängigkeit von Betriebsparametern des Kraftfahrzeugs abgeschaltet oder zugeschaltet wird. - Lamellenkupplung (
1 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlölstrom in Vorbereitung eines Schließens einer Schaltkupplung (10 ) des Zahnradgetriebes (9 ) abgeschaltet wird. - Lamellenkupplung (
1 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlölstrom mittels einer Ölpumpe (11 ) bereitgestellt wird, welche durch den Verbrennungsmotor (12 ) des Kraftfahrzeugs oder durch eine separate Elektromaschine (13 ) angetrieben wird. - Lamellenkupplung (
1 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlölstrom durch die Lamellenkupplung (1 ) durch Abschalten des Ölpumpenantriebs oder/und durch Schalten eines Wegeventils (14 ) abgeschaltet wird. - Lamellenkupplung (
1 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlölstrom und die Betätigung der Schaltkupplungen (10 ) von einer elektronischen Steuereinheit (15 ) gesteuert wird. - Lamellenkupplung (
1 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (15 ) Schaltsignale empfangen kann und daraufhin den Kühlölstrom durch die Lamellenkupplung (1 ) abschaltet. - Lamellenkupplung (
1 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Schließen einer Schaltkupplung (10 ) der Kühlölstrom durch die Lamellenkupplung (1 ) wieder angeschaltet wird. - Lamellenkupplung (
1 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellenkupplung (1 ) in einer Mehrfach-Kupplungseinrichtung (16 ) mit mindestens zwei Lamellenkupplungen (1 ) angeordnet ist, und dass das Zahnradgetriebe (9 ) als lastschaltbares Doppelkupplungsgetriebe (17 ) ausgebildet ist. - Lamellenkupplung (
1 ) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Lamellenkupplungen (1 ) radial übereinander angeordnet sind und das der Kühlölstrom die Lamellenkupplungen (1 ) von radial innen nach radial außen durchströmt. - Lamellenkupplung (
1 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsparameter des Kraftfahrzeugs Schaltvorgänge, Kuppelvorgänge, Anfahrvorgänge, Anrollvorgänge oder Kriechvorgänge sind. - Verfahren zum Betrieb eines zu einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeug gehörenden Antriebsstrangs, der aufweist: eine Antriebseinheit (
12 ), gegebenenfalls in Form eines Verbrennungsmotors (12 ), ein Zahnradgetriebe (9 ) mit einer Mehrzahl von formschlüssigen Schaltkupplungen (10 ) und mindestens eine, mit einem steuerbaren Kühlölstrom ölgekühlte Lamellenkupplung (1 ) mit einem Außenlamellenträger (3 ) mit Außenlamellen (4 ) und einem ersten Anschlussglied (5 ) zur Drehmomentübertragung und mit einem Innenlamellenträger (6 ) mit Innenlamellen (7 ) und einem zweiten Anschlussglied (8 ) zur Drehmomentübertragung dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlölstrom in Vorbereitung eines Schließens einer Schaltkupplung (10 ) des Zahnradgetriebes (9 ) abgeschaltet wird. - Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektronische Steuereinheit (
15 ) den Kühlölstrom entlang Reibflächen (2 ) der Lamellenkupplung (1 ) in Reaktion auf ein Schaltsignal abschaltet. - Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit (
15 ) das Abschalten des Kühlölstroms und anschließend das Schließen der Schaltkupplung (10 ) bewirkt. - Lamellenkupplung (
1 ) mit, mit einem steuerbaren Kühlölstrom ölgekühlten Reibflächen (2 ), mit einem Außenlamellenträger (3 ) mit Außenlamellen (4 ) und einem ersten Anschlussglied (5 ) zur Drehmomentübertragung, mit einem Innenlamellenträger (6 ) mit Innenlamellen (7 ) und einem zweiten Anschlussglied (8 ) zur Drehmomentübertragung, für ein Zahnradgetriebe (9 ) mit einer Mehrzahl von formschlüssigen Schaltkupplungen (10 ) in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlölstrom zur Drehmomentübertragung zwischen Innenlamellen (7 ) und Außenlamellen (4 ) zugeschaltet wird oder zugeschaltet bleibt. - Lamellenkupplung (
1 ) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlölstrom bei beeinträchtigter Funktion einer Betätigungseinrichtung der Lamellenkupplung zur Drehmomentübertragung dient. - Lamellenkupplung (
1 ) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlölstrom beim Rangieren und/oder Kriechen zur Drehmomentübertragung dient. - Lamellenkupplung (
1 ) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlölstrom bei Ausfall einer Steuereinheit automatisch zugeschaltet wird. - Lamellenkupplung (
1 ) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Funktionsstörung der Betätigungseinrichtung der Lamellenkupplung in einen Notfahrbetrieb umgeschaltet wird, der Kühlölstrom zugeschaltet wird und/oder das maximale Motordrehmoment reduziert wird.
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DE102007013034B4 (de) * | 2006-04-08 | 2015-11-12 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Kupplungskühlung |
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-
2003
- 2003-08-14 DE DE10337556A patent/DE10337556A1/de not_active Withdrawn
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