DE4338785A1 - Kühlsystem für die Anfahrkupplung eines stufenlosen Getriebes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem für die Anfahrkupplung eines stufenlosen Getriebes gemäß dem Oberbegriff des An­ spruchs 1. Insbesondere betrifft die Erfindung die Kühlung einer Kupplung, mit der es möglich ist, die Koordination zwischen der abzuführenden Wärmemenge und dem Kupplungs­ schlupf zu verbessern, um so einen höheren Anpassungsgrad beim Regulieren und Modifizieren des Kupplungsschlupfes zu erzielen.

Stufenlose Getriebe mit einem Riemen und zwei Kegelscheiben sind bekannt, z. B. aus US 4,433,594; 4,522,086 und 4,982,822. Jede Kegelscheibe besteht dabei aus einer Fest­ scheibe und einer verschiebbaren Scheibe. Eine hydraulische Steuerung sorgt für die axiale Verschiebung der betreffenden primären und sekundären Scheibenhälfte, so daß sich der ef­ fektive Durchmesser der Kegelscheiben ändert. Über den effektiven Durchmesser der primären Kegelscheibe erhält man das stufenlose Übersetzungsverhältnis, und über den effek­ tiven Durchmesser der sekundären Kegelscheibe wird die Rie­ menspannung aufrechterhalten und Riemenschlupf vermieden.

Bei den bekannten Getrieben für Fahrzeuge ist auch eine Anfahrkupplung erforderlich, um die Drehmoment übertragenden Wellen zu kuppeln bzw. zu lösen. Die Anfahrkupplung des Ge­ triebes kann entweder vor oder nach dem Riemen- und Schei­ bensystem angeordnet sein. Es gelangen unterschiedliche An­ fahrkupplungen zum Einsatz, wie nasse Kupplungen oder elek­ tromagnetische Kupplungen. Bei nassen Kupplungen muß jedoch die im Motorleerlauf erzeugte Wärme abgeführt werden. Außer­ dem ermöglichen diese Kupplungen einen bestimmten Schlupf, um den Kupplungsruck während des Einrückens zu verringern, oder wenn das Drehmoment einen Maximalwert übersteigt. Auch dabei wird Wärme im Kupplungsschlupfbetrieb erzeugt, die ab­ geführt werden muß.

Eine häufig für ein derartiges Getriebe Verwendung findende Anfahrkupplung wird mit Strömungsmittel betätigt und ge­ kühlt. Der Aufbau einer derartigen Anfahrkupplung besteht oft aus einem schüsselförmigen Deckel, einer Druckplatte, einer Reaktionsplatte, Kupplungsscheiben, einer Tellerfeder und Verbindungselementen. Die Kupplungsscheiben sind mit einer energieabsorbierenden Schicht und einem Reibbelag auf jeder Seite versehen. Diese Kupplung arbeitet wie folgt:

Die Druckplatte wird von der Tellerfeder in die Lösestellung gedrückt. Die Kupplung wird durch Betätigen der Druckplatte mit Strömungsmittel eingerückt. Dabei wird der Strömungsmit­ teldruck in einer Druckkammer zwischen dem Deckel und der Druckplatte erhöht, bis die Tellerfeder nachgibt und dann die Druckplatte in Eingriff an die Kupplungsscheiben ge­ langt, um diese über die Reibflächen der Kupplungsscheibe in Eingriff mit der Reaktionsplatte zu bringen.

Die Anfahrkupplung besitzt auch eine Kühlkammer, die von Kühlmittel durchströmt wird, um die durch die Reibung zwi­ schen Reaktionsplatte und Reibflächen erzeugte Wärme abzu­ führen, die während des Schlupfzustandes der Kupplung ent­ steht. Ist eine minimale oder keine Kühlmitteldurchströmung erforderlich (z. B. wenn die Kupplung voll eingerückt oder voll gelöst ist und bei kleinen Kriechgeschwindigkeiten), so wird der Kühlkanal geschlossen, um hydraulische Schleppver­ luste zu verringern. Bei bekannten Kühlsystemen erfolgt kei­ ne zufriedenstellende Abstimmung zwischen den Kühlerforder­ nissen und den Umlauf des Kühlmittels.

Das Kühlen einer Anfahrkupplung solcher Getriebe im Schlupf­ zustand ist bekannt. Beispielsweise bedient sich die An­ fahrkupplung gemäß US-Patent 4,458,318 eines FEMA-Ventils, eines Schieberventils und eines Magnetventils. Das Schieber­ ventil spricht auf Druckänderungen in zwei einander gegen­ überliegenden Kammern an. Ein Schieber in dem Ventil liegt beweglich zwischen den beiden Kammern. Der Druck in der einen Kammer bleibt fest und der Druck in der zweiten Kammer wird vom FEMA-Ventil verändert, das von einem elektrischen Signal angesteuert wird, mit dem ein Schieber im FEMA-Ventil eine Bohrung und damit den Durchfluß zwischen der zweiten Kammer im Schieberventil und dem FEMA-Ventil drosselt. Damit steigt der Druck in der zweiten Kammer des Schieberventils. Die resultierende Druckdifferenz zwischen den beiden Kammern verschiebt den Schieber und gibt den Durchfluß zum Magnet­ ventil frei. Dieses ist vakuumbetrieben. Ist es offen, so strömt Kühlmittel zur Kupplung über das Magnetventil.

Andere Systeme, auch nicht elektronische Systeme, bieten keine ausreichende Regulierung des Kühlmitteldurchsatzes. Mit der Erfindung soll dagegen ein verbessertes System auf­ gefunden werden, das elektronische Steuermittel enthält, um eine besonders gute Regulierung der Kühlung zu erzielen, um dabei die Abstimmung zwischen der erforderlichen Kühlung und dem Kühlmitteldurchsatz zu verbessern.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Kühlsy­ stem für eine Kupplung zu verbessern, die elektronisch steu­ erbar ist, um die Abstimmung zwischen dem Grad der Kühlung und dem Kupplungsschlupf zu verbessern. Ferner soll die elektronische Steuerung ein duales Einstellen der Kupplungs­ kühlmittel ermöglichen. Schließlich soll das Kühlsystem einen proportionalen Kühlmitteldurchsatz aufweisen, der eine Funktion eines elektrischen Eingangssignals ist.

Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen, auch hinsichtlich der Lösung der genannten Unteraufgaben, sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Erfindungsgemäß ist in einer Ausführungsform ein schnelles Magnetventil und ein druckmittelgesteuertes Schieberventil vorgesehen, über die mehrere Leitungen einschließlich einer Arbeitsdruckleitung, einer Steuerdruckleitung, einer Schmiermittelzuführung und einer Kupplungskühlleitung ver­ bunden werden. Das druckgesteuerte Schieberventil besitzt ein Gehäuse mit einer Kammer und einen durch die Kammer greifenden Schieber. Ferner besitzt das Gehäuse eine Steu­ erkante für die Kühlleitung. Läuft der Schieber durch die Kammer, so wandert die führende Kante des Schiebers über die Steuerkante und bildet eine veränderliche Drosselöffnung, deren Größe von der Position des Schiebers abhängig ist. Die Position des Schiebers wird vom Druck bestimmt, der auf das entfernte Ende des Schieberventils ausgeübt wird. Dieser Druck wird von dem Magnetventil eingestellt und ist von einem pulsbreitenmodulierten (PBM) Signal am Magnetventil abhängig. Die Zuführleitung für das Kühlmittel und die Kühlleitung gehen von der Kammer des Schieberventils derart aus, daß beim Ausbilden der Drossel Kühlmittel aus der Zu­ führleitung in die Kammer, durch die Drossel und in die Kupplungskühlleitung übertritt. Ein Schlitz im Schieber vermittelt einen minimalen Durchsatz von Kühlmittel in die Zuführleitung bei allen Ventilstellungen. Der Schlitz im Schieberventil kann auch weggelassen werden, wenn ein mini­ maler Kühldurchsatz nicht benötigt wird. Wenn jedoch ein minimaler oder kein Kühlmitteldurchsatz erforderlich ist, beispielsweise, wenn die Kupplung voll eingerückt oder voll gelöst ist, so wird der Kühlkanal geschlossen, um Schlepp­ verluste zu verringern und Energie einzusparen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch ein stufenloses Getriebe, wo­ bei die Anfahrkupplung vor dem Riemen- und Kegel­ scheibensystem angeordnet ist;

Fig. 2 eine schematische Darstellung des stufenlosen Ge­ triebes nach Fig. 1;

Fig. 2A eine schematische Darstellung einer abgeänderten Ausführungsform des stufenlosen Getriebes, wobei die Anfahrkupplung nach dem Riemen- oder Kegel­ scheibensystem angeordnet ist;

Fig. 3 einen Schnitt durch eine Anfahr-Schlupfkupplung für das stufenlose Getriebe nach Fig. 2A;

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines erfindungs­ gemäßen Zweipunkt-Ein/Aus-Kühlsystems für die Kupplung;

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Kühlsystems mit proportionalem Kühlmitteldurchsatz gemäß der Erfindung;

Fig. 5A eine vergrößerte schematische Ansicht des in Fig. 5 dargestellten Schieberventils in der Stel­ lung für maximalen Durchsatz;

Fig. 5B eine vergrößerte schematische Darstellung des Schieberventils in Fig. 5 in der Stellung für minimalen Durchsatz;

Fig. 6 ein Blockschaltbild eines elektronischen Steuer­ systems zum Ansteuern der Anfahrkupplung und des Kühlsystems gemäß der Erfindung.

Bevor auf Einzelheiten der Erfindung eingegangen wird, folgt eine Kurzbeschreibung des stufenlosen Getriebes und einer passenden Kupplung.

In den Fig. 1 und 2 ist eine kompakte Anordnung für ein be­ kanntes stufenloses Getriebe 10 dargestellt. Fig. 2 zeigt schematisch den Aufbau des Getriebes nach Fig. 1. Fig. 1 zeigt Einzelheiten des Getriebes, während Fig. 2 schematisch die Hauptkomponenten darstellt. Eine genauere Beschreibung findet sich im US-Patent 5,006,092.

In den Fig. 1 und 2 liegt eine Anfahrschlupfkupplung 12 an­ triebsseitig vor dem Riemen und Kegelscheibensystem 14. Nicht dynamische Vorwärts- und Rückwärtskupplungen 16, 18 liegen hinter dem Riemen und Kegelscheibensystem 14. In einer anderen Ausführungsform gemäß Fig. 2A sitzt die An­ fahrschlupfkupplung hinter dem Riemen und Kegelscheiben­ system, wie dies in US-Patent 4,433,594 beschrieben ist.

In den Fig. 1 und 2 besteht das Kegelscheibensystem aus einer primären und sekundären Kegelscheibe und einem Um­ schlingungsriemen. Die nicht dynamischen Kupplungen 16, 18 haben vorbestimmte Kupplungskapazitäten, um zu vermeiden, daß Drehmomentspitzen auf den Riemen und die Kegelscheiben übertragen werden. Das Getriebe besitzt zwei Eingangswellen 20, 21 von einem nicht dargestellten Motor und zwei Aus­ gangswellen 22, 23 zur Verbindung mit den nicht gezeigten Antriebsrädern eines Fahrzeugs. Fig. 1 zeigt die primäre Kegelscheibe 24 mit einer veränderlichen Scheibenhälfte 26 und einer festen Scheibenhälfte 27 auf der Welle 21. Eine zweite Kegelscheibe 28 hat eine zweite bewegliche Scheiben­ hälfte 30 und eine feste Scheibenhälfte 31 auf einer Zwi­ schenwelle 32. Die ersten und zweiten Kegelscheiben 24 und 28 sind von einem endlosen Gliederband 33 umschlungen, das metallisch oder elastomer sein kann.

Die Anfahrkupplung 12 sitzt auf der Eingangswelle 20 und überträgt Drehmoment von der Welle 20 auf die Welle 21. Die Anfahrkupplung 12 ist eine strömungsmittelbetätigte Schlupf­ kupplung. Der auf die Anfahrkupplung 12 wirkende Strömungs­ mitteldruck regelt das Schlupfvermögen der Anfahrkupplung 12. Ein gesteuerter minimaler Schlupf kann im Betrieb dazu benutzt werden, die Übertragung von Drehschwingungen vom Motor auf das Kegelscheibensystem zu mindern. Die Anfahr­ einrichtung muß keine Kupplung sein, sondern kann auch ein Drehmomentwandler oder eine andere Strömungsmitteleinrich­ tung (nicht dargestellt) sein. Der Betrieb des stufenlosen Getriebes 10 wird vom Strömungsmitteldruck in den ersten und zweiten Kammern 34, 35, 36 gesteuert. Mit dem Strömungsmit­ tel in den ersten Kammern 34, 35 kann die erste Scheiben­ hälfte 26 so eingestellt werden, daß das Übersetzungsver­ hältnis zwischen der Welle 21 und der Zwischenwelle 32 re­ guliert wird. Das Strömungsmittel in der zweiten Kammer 36 verschiebt die zweite bewegliche Scheibenhälfte 30 und re­ guliert damit die Riemenspannkraft, um den Schlupf des Rie­ mens zu vermeiden.

Hinter dem Kegelscheibensystem 14 ist die nicht dynamische Vorwärtsgangkupplung 16 auf der ersten Zwischenwelle 32 und die nicht dynamische Rückwärtsgangkupplung 18 auf einer zweiten Zwischenwelle 44 angeordnet. Beide Kupplungen sind nicht dynamisch und arbeiten daher nur in einem von zwei Zuständen: Einem ersten eingerückten Zustand oder einem zweiten gelösten Zustand. Beide Kupplungen sind hydraulisch betätigt entsprechend der Lage eines Wählhebels (nicht dar­ gestellt). Der Eingriff der Vorwärtsgangkupplung 16 sorgt über mehrere Zahnräder dafür, daß die Abtriebswellen 22, 23 in einer ersten Richtung für die Vorwärtsfahrt rotieren. Das Einrücken der Rückwärtsgangkupplung 18 sorgt über mehrere Zahnräder für das Rotieren der Abtriebswelle 22, 23 in einer entgegengesetzten Richtung für die Rückwärtsfahrt des Fahr­ zeugs. Die Vorwärts- und Rückwärtsgang-Kupplungen 16, 18 sind nicht gleichzeitig eingerückt, da dies ein Blockieren der Drehung der Abtriebswellen 22, 23 in jeder Richtung zur Folge hätte. Beide Kupplungen sind gelöst, wenn das Getriebe in der Neutral- oder Parkstellung ist.

Ein Zahnradsystem 46 für den Vorwärtsgang ist drehfest mit der verschiebbaren Kupplungsplatte 38 der Vorwärtsgangkupp­ lung 16 gekuppelt. Das System 46 wird angetrieben, wenn die Vorwärtsgangkupplung 16 eingerückt ist, um die erste Zwi­ schenwelle 32 mit der zweiten Zwischenwelle 44 zu kuppeln. Ist die Kupplung 16 gelöst, so wird die zweite Welle 14 nicht angetrieben. Das Zahnradsystem 46 besteht aus einem Antriebsrad 40, das an der Kupplungsplatte 38 befestigt ist und einem angetriebenen Zahnrad 42, das drehfest mit der zweiten Zwischenwelle 44 verbunden ist.

Die zweite Zwischenwelle 44 ist über ein Zahnradsystem 47 für den Abtrieb mit den Abtriebswellen 22, 23 verbunden und besteht aus einem Antriebsrad 48 und einem Abtriebsrad 50. Bei dem dargestellten Zahnradsystem 47 für den Abtrieb ro­ tieren die Abtriebswellen 22, 23 gleichsinnig mit der ersten Zwischenwelle 32, so daß das Fahrzeug vorwärts fährt, wenn die Kupplung 16 eingerückt ist. Das Zahnradsystem kann je­ doch auch anders angeordnet sein, so daß die Abtriebswellen 22, 23 gegensinnig zur zweiten Zwischenwelle 44 rotieren und damit die Abtriebswellen 22, 23 vorwärts drehen für die Vor­ wärtsfahrt und rückwärts für die Rückwärtsfahrt.

Ein Zahnradsystem 42 für den Rückwärtsgang kuppelt die zwei­ te Zwischenwelle 44 mit der beweglichen Kupplungsplatte 60 der Rückwärtsgangkupplung 18. Ist diese eingerückt, so treibt das Zahnradsystem 52 die zweite Zwischenwelle 44 an. Das Zahnradsystem 52 besteht aus einem Antriebsrad 54, einem Losrad 56 und einem Abtriebsrad 58, so daß die zweite Zwi­ schenwelle 44 gegensinnig rotiert, wenn die Kupplung 18 ein­ gerückt ist, im Gegensatz zur Drehrichtung, in der sie ro­ tiert, wenn die Kupplung 16 für den Vorwärtsgang eingerückt ist. Das Antriebsrad 54 sitzt auf der ersten Zwischenwelle 32 und rotiert ständig mit dieser. Das Losrad sitzt auf einer versetzten Welle (nicht gezeigt). Wird die Rückwärts­ gangkupplung 18 gelöst, so rotieren die Kupplungsplatte 60 und das Abtriebsrad 58 frei auf der zweiten Zwischenwelle 44, die somit kein Drehmoment über das System 52 erhält. Ist die Rückwärtsgangkupplung 18 eingerückt und die Vorwärts­ gangkupplung 16 gelöst, so rotiert die zweite Zwischenwelle 44 in der zweiten Richtung. Die zweite Zwischenwelle 44 treibt ihrerseits die Abtriebswellen 22, 23 über das Zahn­ radsystem 47, so daß das Fahrzeug rückwärts fährt.

Es ist für die Betriebsweise des Systems wesentlich, daß außer der Zustandsänderung entsprechend der Position des Wählhebels die nicht dynamischen Vorwärtsgang- und Rück­ wärtsgang-Kupplungen 16, 18 Schlupf besitzen, wenn das Drehmoment die Kupplungsnennleistung übersteigt. Die jewei­ lige Kupplungsleistung der Vorwärtsgang- und Rückwärtskupp­ lung 16, 18 ist deshalb so bestimmt, daß sie größer ist als das im Antriebsstrang übertragene maximale Drehmoment, so daß im normalen Motorbetrieb kein Schlupf auftritt.

Eine typische Anfahrkupplung in bekannter Bauweise, die für ein stufenloses Getriebe gemäß der Erfindung paßt, ist in Einzelheiten in Fig. 3 dargestellt. Diese Anfahrkupplung wird in der schematisch in Fig. 2A dargestellten Anordnung benutzt, bei der die Anfahrkupplung 12a hinter dem Kegel­ scheibensystem 14a sitzt, wie in US-Patent 4,433,594 erläu­ tert.

Fig. 3 zeigt die Anfahrkupplung mit einer schüsselförmigen Deckelplatte 70, einer Druckplatte 72, einer Reaktionsplatte 74, einer Kupplungsscheibe 76, einer Tellerfeder 78 und Ver­ bindungselementen. Die Kupplung ist auf der Welle 91 befe­ stigt, wobei die Deckelplatte 70 eine Nabe 80 mit einer konischen Bohrung 82 besitzt. Die Kupplung sitzt fest auf der Welle 91 und ist mit einem Stift 84 gesichert, wobei die Nabe 80 mit einer Mutter 86 befestigt ist, die auf die Welle 91 aufgeschraubt ist. Die Deckelplatte 70 hat eine Stirnsei­ te 88, eine Außenwand 90, mehrere Durchbrüche 92 für Verbin­ dungsmittel an der Stirnseite 88 und mehrere Entlüftungs­ bohrungen 94 in gleichmäßigen Abständen in der Außenwand 90. Die Nabe 80 hat einen Kanal 96 in Verbindung mit Kanälen 98, 100. Die Deckelplatte 70 und die Druckplatte 72 bilden zu­ sammen eine ringförmige Druckkammer 102, die mit dem Kanal 99 über den Kanal 101 und 96 in Verbindung steht.

Die Reaktionsplatte 74 ist an der Deckelplatte 70 mit Mit­ teln 104 befestigt, die als Stift o. ä. dargestellt sind. Die Reaktionsplatte 74 hat eine Rückseite 75. Die Platte 74 kann auch mit anderen bekannten Mitteln befestigt sein. Die An­ ordnung 76 besitzt eine Kupplungsscheibe 106 mit großen öl­ nuten für das Strömungsmittel (nicht dargestellt) sowie mit einer Ringscheibe 112 und einem Keilnutenring 114. Die Kupp­ lungsscheibe 106 ist mit einer energieabsorbierenden Schicht (nicht gezeigt) und einem Reibbelag 108 und 110 auf jeder Seite versehen. Diese Gesamtanordnung liegt zwischen der Druckplatte und der Reaktionsplatte 74 für den Eingriff. Die Scheibe 106 ist am Außenrand der Ringscheibe 112 befestigt, die wiederum an ihrem Innenrand an dem Ring 114 befestigt ist, dessen Zähne in einer Hülse 115 eines nicht dargestell­ ten Vorwärtsgang-Zahnrades drehfest gehalten sind.

Die Anfahrkupplung wird von Strömungsmittel betätigt und gekühlt. Das Kühlmittel strömt durch eine Leitung 116 aus einem nicht dargestellten Reservoir zu. Die Bauteile der Anfahrkupplung besitzen eine Reihe von Hohlräumen, Durch­ gängen, Kanälen und Auslässen, die dem Kühlmittelkreislauf nützlich sind. So bilden die Platte 74, die Ringscheibe 112 und die Platte 121 eine offene Kammer 118. An der Platte 121 ist parallel zur Rückseite 75 der angetriebenen Platte 74 eine dünne ringförmige Platte 117 befestigt. Die Platte 117 und ein Flansch 123 bilden einen breiten Durchgang 119 in Verbindung mit der Leitung 116. Die Platte 121 bildet einen großen Anschluß 125 zwischen dem Durchgang 119 und der Kam­ mer 118. Die Reaktionsplatte 74 hat eine Schulter 120, mit der Kühlmittel in der Kammer 118 gehalten wird, wenn sich die Kupplung dreht. Die Anordnung 76 und die Druckplatte 72 wirken zusammen und bilden einen unregelmäßig geformten ringförmigen Hohlraum 122, der mit den Bohrungen 94 in der Deckelplatte 70 in Verbindung ist. Die Ringscheibe 112 besitzt mehrere Durchgänge 124, durch die Kühlmittel aus der Kammer 118 in den Raum 122 übertreten kann und das dann über die Reibfläche der Kupplung 106 neben der Druckplatte 72 strömt, während die Reibfläche der Kupplungsscheibe 106 neben der Reaktionsplatte 74 mit Kühlmittel aus dem Hohlraum 122 versorgt wird, das dann über die Bohrungen 94 austritt, wenn die Kupplung dreht.

Die in Fig. 3 dargestellte Anfahrkupplung arbeitet wie folgt: Die Druckplatte 72 ist über Befestigungsmittel 126 in den Durchbrüchen 92 an einer Tellerfeder 78 befestigt (s. US Patent 3,951,393) und ist von der Feder 78 in den gelösten Zustand vorgespannt, der in Fig. 3 dargestellt ist. Die Druckplatte 72 wird vom Druckmittel in der Kammer 102 betä­ tigt, so daß sie entgegen der Kraft der Tellerfeder 78 in Anlage an die Kupplungsscheibe und damit in Antriebsverbin­ dung mit der Reaktionsplatte 74 über die Reibflächen 108 und 110 gedrückt wird.

Kühlmittel strömt durch die Leitung 116 in die Kammer 118. Sobald die Druckplatte 72 die Reibfläche 110 berührt, um die Reaktionsplatte 74 über die Kupplungsscheibe 106 anzutrei­ ben, wird auch der Keilnutenring 114 von der Ringscheibe 112 und Kupplungsscheibe 106 angetrieben. Damit ist die An­ triebsverbindung zum Vorwärtsgang- und Rückwärtsgang-Zahnrad hergestellt. Der Vorwärts- und Rückwärtsgang sowie die Neu­ tralstellung wird von einer Synchronisiereinrichtung 45a ausgewählt (Fig. 2A). Wie diese Figur zeigt, wird bei einem Eingriff der Synchronisiereinrichtung 45a zur Abtriebsan­ ordnung 19a hergestellt, die Elemente wie ein Ausgleichsge­ triebe 49a und Achsen 22a, 23a aufweist, wie dies zum Stand der Technik gehört.

Die Erfindung richtet sich auf ein System zur Kühlmittelver­ sorgung der Kupplung über die Leitung 116. Es soll die Kühl­ mittelströmung besser gesteuert werden und soll damit eine genaue Steuerung und Abstimmung des Schlupfzustandes und der Kühlung der Kupplung erzielt werden. In einer Ausführungs­ form der Erfindung wird eine Zweipunkt-Ansteuerung für das Kühlmittel der Anfahrkupplung vorgesehen. Hier handelt es sich um eine Ein-/Aus-Einrichtung, die zwei Zustände er­ laubt, nämlich einen rollen Kühlmitteldurchsatz oder keinen Durchsatz.

In Fig. 4 ist das Kühlsystem entsprechend dieser Ausfüh­ rungsform der Erfindung dargestellt und hat eine Leitung 132, die von einer nicht dargestellten Strömungsmittelquelle mit geringem Druck zu einem Schieberventil 131 führt. Ein Magnetventil 134, das vorzugsweise normalerweise geschlossen ist, schließt einen Auslaß 138 der Leitung 132. Das Magnet­ ventil 131 besitzt einen Schieber 140. Im Ausgangszustand, in dem die Ventilfeder 144 nicht zusammengedrückt ist, über­ deckt der Schieber 140 einen ersten Auslaß 139 und ver­ schließt diesen, der in Verbindung mit der Kühlmittellei­ tung 116 der Anfahrkupplung steht (Fig. 3), während ein zweiter Auslaß 141 offen ist, der zur Getriebekühlung führt (nicht gezeigt).

Dieses System arbeitet wie folgt Schmiermittel oder Strö­ mungsmittel von der nicht dargestellten Quelle gelangt in die Ventilkammer 142 über den Einlaß 143. Je nach Lage des Ventils 131 gelangt das Schmiermittel entweder zur Anfahr­ kupplung über den Auslaß 139 oder zur Getriebekühlung über den Auslaß 141. Die Stellung des Schiebers 140 ist von dem Druck bestimmt, der das entfernte Ende 145 des Schiebers 140 beaufschlagt. Dieser Druck wird von dem Magnetventil 134 eingestellt.

Immer dann, wenn die Kupplung im Schlupfzustand ist und Küh­ lung erfordert, ist das Magnetventil 134 nicht erregt. In diesem Zustand ist der Kanal 138 vom Anker 136 verschlossen und hydraulischer Druck kann sich in der Leitung 132 auf­ bauen. Beaufschlagt dieser Druck das Ende 145 des Schiebers 140, so wird der Schieber entgegen der Kraft der Feder 144 nach links verschoben, öffnet den Auslaß 139, 50 daß küh­ lendes Schmiermittel zur Kupplung strömt, während der Auslaß 141 schließt und damit die Strömung zum Getriebe unterbro­ chen wird.

Sobald die Kupplung aus dem Schlupfzustand gerät, ist keine Kühlung mehr erforderlich. Das Magnetventil wird dann mit einem Signal von dem Steuersystem 170 erregt, so daß der Anker 136 in die Spule 135 zurückgezogen und dabei der Aus­ laß 138 geöffnet wird. Damit fällt der Druck in der Leitung 132 hinter der Drossel 133. Daraufhin drückt die Feder 144 den Schieber 140 zurück, der Auslaß 139 wird geschlossen und die Kühlung des Getriebes über 141 wieder aufgenommen.

In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung wird der Kühlmitteldurchsatz durch die Kupplung abhängig von einem elektrischen Eingangssignal proportional geregelt. Dieses in Fig. 5 dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung be­ steht aus einem hochempfindlichen Magnetventil 151 und einem Schieberventil 161, die an eine Arbeitsdruckleitung 152, eine Steuerdruckleitung 153, eine Schmiermittelzuführleitung 157 und eine Kupplungskühlmittelleitung 156 angeschlossen sind.

Das Magnetventil 151 ist vorzugsweise pulsbreitengesteuert und stellt den Steuerdruck ein, der auf das Ende 163 des Schieberventils 161 wirkt. Der Anker 160 des Magnetventils 151 ragt durch die Kammer 159, über die zwei Leitungen, näm­ lich die Arbeitsdruckleitung 152 und die Steuerdruckleitung 153 verbindbar sind. Eine Konstantdruckquelle (nicht darge­ stellt) liefert Strömungsmittel mit einem bestimmten Druck in die Arbeitsdruckleitung 152. Wird das Magnetventil 151 mit einem impulsbreiten modulierten Signal aus dem Steuer­ system 170 erregt, so stellt sich der Anker 160 ein und moduliert den Steuerdruck in der Leitung 153. Somit ist der Steuerdruck in der Leitung 153 abhängig von der Frequenz des elektrischen Eingangssignals am Magnetventil.

Das Schieberventil 161 steuert den Strömungsdurchsatz des Kühlmittels. Wie die Fig. 5, 5A, 5B zeigen, besitzt das Schieberventil 161 ein Gehäuse 168 mit einer Kammer 162 und einen Schieber 154 sowie eine Feder 164. An die Kammer sind zwei Leitungen angeschlossen, nämlich eine Leitung 157 für Schmiermittel bzw. Kühlmittel und eine Leitung 156 zur Kupp­ lung.

Der Kammer 162 zugekehrt ist eine vordere Steuerkante 167 des Schiebers 154, die mit einem Schlitz bzw. einer Ausneh­ mung 165 im Gehäuse 168 zusammenwirkt, um eine veränderliche Drosselöffnung 166 zu bilden. Über die Öffnung 166 kann Kühlmittel aus der Zuführleitung 157 durch die Kammer 162 und durch die Öffnung 166 in die Kühlmittelleitung 156 über­ treten. Die Größe der Öffnung 166 ist abhängig von der Stel­ lung des Schiebers 154 in der Kammer 162. Vorzugsweise hat der Schieber 154 einen Längsschlitz 155. Damit kann eine minimale Kühlmittelmenge in die Leitung 156 eintreten, wenn die Lage des Schiebers 154 derart ist, daß die Steuerkante 167 nicht mit der Ausnehmung 165 zusammenwirkt und so die Öffnung 166 geschlossen ist, wie dies Fig. 5 zeigt.

Solange das Ende 163 des Schiebers 154 mit minimalem Druck beaufschlagt ist, wird die Feder 164 nicht zusammengedrückt und der Schieber 154 wird so eingestellt, daß die Steuer­ kante 167 hinter der Ausnehmung 165 liegt, wie dies Fig. 5A zeigt. Ist der Schieber 154 in dieser Lage, so besitzt die Öffnung 166 den maximal möglichen Querschnitt und der Kühl­ mitteldurchsatz in die Leitung 156 ist maximal. Steigt der Steuerdruck, so weicht die Feder 164 zurück und der Schieber 154 schiebt sich nach links und verkleinert den Querschnitt der Öffnung 166, bis die Steuerkante 167 in etwa an der Aus­ nehmung 165 liegt, wie in Fig. 5B gezeigt. In dieser Lage des Schiebers 154 ist die Öffnung 166 geschlossen und der Kühlmitteldurchsatz entspricht dem minimalen Volumen durch den Schlitz 155.

Abhängig von der Größe des Schlitzes 155 und der Ausnehmung 165 kann der Durchsatz zwischen einem bestimmten Minimalwert und einem bestimmten Maximalwert schwanken. Vorzugsweise liefert das Ventil 161 einen Minimalwert von 1 l/min bis zu einem Maximalwert von 9 l/min.

Die Kühlmittelmenge ist unmittelbar der Größe der Öffnung 166 proportional. Diese wiederum ist von der Lage des Schie­ bers 154 abhängig, die vom Steuerdruck eingestellt wird. Da dieser von dem impulsbreiten modulierten Signal des Magnet­ ventils bestimmt ist, besteht eine direkte Abhängigkeit zwi­ schen dem elektrischen Signal am Magnetventil 151 und der Kühlmittelmenge.

In dieser Ausführungsform der Erfindung kann somit die ge­ naue Kühlmittelmenge durch die Anfahrkupplung einfach da­ durch reguliert werden, daß man das elektrische Signal am Magnetventil 151 ändert. Die Frequenz dieses Signals beträgt zwischen 0 und 67 Hz, um eine Kühlmittelmenge zwischen 1 l/min und 9 l/min zu liefern. Wenn dementsprechend die Kupplung ihren Maximalschlupf hat, also beim Anfahren des Fahrzeugs, so erhält das Magnetventil 151 kein Signal und damit strömt die maximale Menge von 9 l/min durch die Lei­ tung 156. Arbeitet dagegen der Motor bei geringer Drossel­ klappenöffnung, so tritt wenig Schlupf auf und weniger Kühlmittel ist erforderlich. Deshalb wird ein mittleres Signal zu dem Magnetventil geführt und man erhält einen gemäßigten Kühlmittelstrom entsprechend den Anforderungen der Kupplung an den Leistungsverzehr und des Motordreh­ moments. Arbeitet dagegen der Motor unter gleichmäßiger Last oder ist das Getriebe in Stellung N, so ergibt sich kein Kupplungsschlupf und die Kühlmittelmenge ist minimal. Dann wird das Magnetventil 151 mit einem Signal von 67 Hz erregt und dies führt zu dem minimalen Kühlmitteldurchsatz von 1 l/min.

Bei maximalem Schlupf und voller Leistung kann die Tempe­ ratur der Anfahrkupplung über 230°C steigen. Mit dem erfin­ dungsgemäßen Kühlsystem wird die Temperatur, die bei diesen Bedingungen auf tritt, auf unter 190°C abgesenkt.

In beiden Ausführungsformen beträgt der Kühlmitteldruck vor­ zugsweise etwa 2 bar. Damit wird die vorhandene Energie am besten ausgenutzt. Das Kühl-/Schmiermittel kann ein Getrie­ befluid auf Mineralölbasis sein. In einer bevorzugten Aus­ führungsform ist das Kühl-/Schmiermittel ein ATF-Getriebeöl mit Zusätzen, die die nötigen Eigenschaften für geringe sta­ tische und dynamische Reibung vermitteln.

Es versteht sich für den Durchschnittsfachmann, daß als Mag­ netventil auch ein Dreiwege-Druckregelventil verwendet wer­ den kann. Das erfindungsgemäße Kühlsystem kann in Verbindung mit elektronischen Steuersystemen Verwendung finden, wie dies im US-Patent 4,648,496 erläutert ist. In Fig. 6 ist ein typisches Steuersystem für diesen Zweck dargestellt. Das Steuersystem 170 besitzt ein Schaltungsbauteil 182 zur Be­ stimmung der Betriebsweise, das Eingangssignale von mehreren Fahrzeug-Betriebskennwerten erhält, wie Signale von einem Handwählhebel 192, einem Fahrpedal 195, für die Motordreh­ zahl 200, die Fahrzeuggeschwindigkeit 198 und die Kupplungs­ antriebsdrehzahl 201. Durch Auswerten dieser Parameter be­ stimmt die Schaltung 182 die Betriebsweise für die Kupplung und das Kühlsystem. Dabei sind verschiedene Betriebsweisen verfügbar, wie Neutralstellung 183, Kupplunghalten 184, Starten 185, Spezialstart 186 und Antrieb 187. Nachdem die Schaltung 182 die richtige Betriebsweise bestimmt hat, wird das entsprechende Signal an das Kupplungssteuersystem 181 und das Kupplungskühlsystem 180 geführt.

Ist beispielsweise der Handwählhebel 192 in der Neutral­ stellung, oder in der Fahrstellung und das Fahrzeug befährt eine Landstraße mit konstanter Geschwindigkeit, so ist eine Betätigung der Kupplung nicht erforderlich und damit gelan­ gen weder das Steuersystem 181 noch das Kühlsystem 180 zum Einsatz. Für die Betriebsweise Anfahren tritt der Fahrer auf das Fahrpedal und ändert damit den Zustand des Fahrpedal­ signals auf der Leitung 197. Das System überprüft in der Startschaltung 185, um sich zu vergewissern, daß die an der Leitung 196 anstehende Fahrzeuggeschwindigkeit anzeigt, daß das Fahrzeug langsamer fährt als eine vorbestimmte Geschwin­ digkeit. Da das Fahrzeug im Stillstand war, ist auch das Übersetzungsverhältnis noch klein und die Kupplung ist nicht eingerückt. Das Ausgangssignal der Schaltung 185 zum Anfah­ ren auf der Leitung 189 teilt dem Steuersystem 181 für die Kupplung mit, daß nun die Kupplung einrücken soll, so daß der Strömungsmitteldruck in der Kupplungsdruckkammer 102 in Fig. 3 ansteigen soll. Wie bereits erwähnt, erfolgt der Auf­ bau des Druckes in der Kammer 102 entgegen der Kraft der Tellerfeder 78, so daß die Druckplatte 72 in Anlage an die Kupplungsscheibenanordnung 76 gerät und damit die Antriebs­ verbindung über die Reaktionsplatte 74 und die Kupplungs­ scheibe 106 hergestellt wird.

Während des Einrückvorgangs der Kupplung tritt der Schlupf­ zustand auf. Die Höhe des Schlupfes bestimmt sich nach dem Verhältnis des Fahrzeuggeschwindigkeitssignals 198 und der Kupplungsantriebsdrehzahl 201. Ist dieses Verhältnis 1 : 1, so ist die Kupplung eingerückt und der Schlupfzustand beendet. In entsprechender Weise beträgt das Übersetzungsverhältnis 0 und die Kupplung schlupft nicht, wenn die Fahrzeuggeschwin­ digkeit 0 ist. Liegt das Verhältnis zwischen 0 und 1, so tritt der Schlupfzustand auf und die Schaltung 182 signali­ siert dem Kühlmittelsteuersystem 180, daß es ein entspre­ chendes PBM-Signal dem Magnetventil 134 in Fig. 4 bzw. 151 in Fig. 5 zuführt. Bei der zweiten Ausführungsform der Er­ findung, die in Fig. 5 dargestellt ist, erhält das Magnet­ ventil 151 ein vorbestimmtes PBM-Signal, so daß eine be­ stimmte Kühlmittelmenge entsprechend einem bestimmten Kupp­ lungsschlupfzustand zugeführt wird. Wenn das Übersetzungs­ verhältnis nahe 0 liegt, so erzeugt das PBM-Signal eine maximale Kühlmittelmenge. Nähert sich die Kupplung dem Ein­ rückzustand, so ändert sich das Verhältnis von 0 auf 1 und das PBM-Signal wird proportional mit dem Übersetzungsver­ hältnis geändert, um gen Kühlmitteldurchsatz zu verringern, bis er den minimalen Wert von 1 l/min erreicht, wenn die Kupplung eingerückt ist.

Somit ermöglicht das System eine computergesteuerte Kühlung für die Kupplung, die insbesondere vom Schlupfzustand der Kupplung abhängig ist. Da außerdem der Computer alle Para­ meter stetig überwacht, kann unverzüglich festgestellt wer­ den, ob ein Schlupfzustand der Kupplung vorliegt und wie groß der Schlupfist. Erfindungsgemäß kann vom Computer ständig die nötige Einstellung entsprechend dem Schlupfzu­ stand durchgeführt werden und wird dementsprechend die Menge des Kühlmittels eingestellt.

Claims (9)

1. Kupplungskühlsystem für eine Kupplung (12) in Kombination mit einem stufenlosen Getriebe (10) mit einer primären Kegelscheibe (24) und einer sekundären Kegelscheibe (28), die jeweils eine feste Scheibenhälfte (27,31) und eine verschiebbare Scheibenhälfte (26,30) aufweisen, mit einem Gliederband (33) zum Umschlingen der Kegelscheiben und mit Mitteln zum Verschieben der primären und sekundären Schei­ benhälfte zur Einstellung des Übersetzungsverhältnisses des stufenlosen Getriebes und zum Einstellen einer bestimmten Riemenspannung, wobei das Kühlsystem aufweist:
ein von einem Druck angesteuertes Schieberventil (131) für zwei Schaltstellungen, wobei in der ersten Stellung Kühl­ mittel in eine Leitung (160) für die Kühlung der Kupplung strömt und in der zweiten Stellung das Kühlmittel in eine Leitung zur Getriebekühlung strömt, wobei die Stellung des Schieberventils von der Druckbeaufschlagung am Stirnende (145) des Schieberventils (131) abhängig ist;
eine Leitung (132) verbindet das Stirnende (145) des Schie­ berventils (131) mit einer Druckmittelquelle;
an der Leitung (132) ist ein Auslaßkanal (138) angeschlos­ sen;
der Auslaßkanal (138) wird von einem Magnetventil (134) an­ gesteuert;
zwischen der Druckmittelquelle und dem Auslaß (138) ist in der Leitung (132) eine Drossel (133) vorgesehen;
die Einstellung des Schieberventils (131) in die erste und zweite Schaltstellung erfolgt durch Ansteuerung des Magnet­ ventils (134), wobei von dem Magnetventil (134) der Steuer­ druck am Stirnende des Schieberventils (131) gesteuert wird.

2. Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Schlupfzustand der Kupplung von einem elektro­ nischen Steuersystem (170) gesteuert wird, das eine Schal­ tung (182) zur Bestimmung der Betriebsweise aufweist, der Eingangssignale von mehreren Betriebskennwerten des Fahr­ zeugs zugeführt werden, worauf die Kennwerte ausgewertet werden und demgemäß die Betriebsweise für die Kupplung (12) und das Kupplungskühlsystem bestimmt werden.

3. Kühlsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kupplung (12) eine strömungsmittelbetätig­ te Anfahrkupplung ist.

4. Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (12) eine Deckel­ platte (70), eine Druckplatte (72), eine Reaktionsplatte (74), eine Kupplungsscheibenanordnung (76), eine Tellerfeder (78), eine Druckmittelkammer (102) zwischen der Deckelplatte (70) und der Druckplatte (72) und eine Kammer (118) für Kühlmittel aufweist, wobei eine Kupplungsscheibe (106), eine Ringscheibe (112) und ein Nutenring (114) vorgesehen sind, die Kupplungsscheibe eine energieabsorbierende Schicht und einen Reibbelag (108, 110) auf jeder Seite aufweist, die Kupplungsscheibe zwischen der Druckplatte (72) und der Re­ aktionsplatte (74) liegt und am Außenrand der Ringscheibe (112) befestigt ist, die mit ihrem Innenrand an dem Ring (114) befestigt ist, wobei die Kammer (118) für das Kühl­ mittel von der Reaktionsplatte (74) und der Ringscheibe (112) gebildet ist, und die Kupplung (12) außerdem Mittel zum Übertreten von Kühlmittel aus der Kammer (118) über die Reibflächen aufweist.

5. Kupplungskühlsystem für eine Kupplung (12) in Kombination mit einem stufenlosen Getriebe (10) mit einer primären Kegelscheibe (24) und einer sekundären Kegelscheibe (28), die jeweils eine feste Scheibenhälfte (27,31) und eine verschiebbare Scheibenhälfte (26,30) aufweisen, mit einem Gliederband (33) zum Umschlingen der Kegelscheiben und mit Mitteln zum Verschieben der primären und sekundären Schei­ benhälfte zur Einstellung des Übersetzungsverhältnisses des stufenlosen Getriebes und zum Einstellen einer bestimmten Riemenspannung, wobei das Kühlsystem aufweist:
ein von einem Steuerdruck angesteuertes Schieberventil (161) mit einem in einer Kammer (162) des Gehäuses verschiebbaren Schieberkolben (154), wobei das Gehäuse eine Ausnehmung (165) aufweist und eine Steuerkante (167) des Schiebers (154) mit der Ausnehmung (165) derart zusammenwirkt, daß eine veränderliche Öffnung (166) gebildet wird;
die Stirnseite (163) des Schiebers (154) wird mit einem Steuerdruck beaufschlagt, um die Führungskante (167) ge­ genüber der Ausnehmung (165) derart einzustellen, daß der Querschnitt der veränderlichen Öffnung (166) vergrößert wird;
an die Kammer (162) ist eine Kühlmittelzufuhrleitung (157) und eine Kühlmittelleitung (156) zur Kupplung angeschlossen, wobei der Eintritt des Kühlmittels in die Kühlmittelleitung zur Kupplung über den veränderlichen Öffnungsquerschnitt (166) erfolgt.

6. Kühlsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß der Schieber (154) einen Schlitz (155) aufweist, durch den eine minimale Kühlmittelmenge aus der Zufuhrlei­ tung (157) in die Kühlmittelleitung (156) zur Kupplung über­ tritt, wenn der Schieber (154) in einer Stellung ist, in der die Steuerkante (167) in Verbindung mit der Ausnehmung (165) die Öffnung (166) schließt.

7. Kühlsystem nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Steuerdruck für das Schieberventil von einem Magnetventil (151) einstellbar ist, das zwischen einer Arbeitsdruckleitung (152) und einer Steuerdruckleitung (153) angeordnet ist.

8. Kühlsystem nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlupfzustand der Kupplung gesteuert wird, wobei für eine bestimmte Größe des Schlupfes ein bestimmter Steuerdruck mittels eines elektrischen Sig­ nals einstellbar ist, und der auf den Schieber (154) wirken­ de Steuerdruck entsprechend dem Schlupfzustand einstellbar ist.

9. Kühlsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß der Schlupfzustand der Kupplung von einem elektro­ nischen Steuersystem (170) bestimmbar ist, das eine Schal­ tung (182) für die Bestimmung der Betriebsweise aufweist, der Eingangssignale von mehreren Kennwerten des Fahrzeugs zugeführt werden, wobei nach Auswertung der Kennwerte die Betriebsweise für die Kupplung bestimmt wird und die Kühl­ mittelmenge für die Kupplung in dieser Betriebsweise ein­ gestellt wird.