WO2009006867A2 - Antriebseinheit für ein kraftfahrzeug - Google Patents

Antriebseinheit für ein kraftfahrzeug Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a drive unit for a motor vehicle consisting of at least one drive motor, a transmission and the torque transmission between these guaranteeing clutch unit with at least two friction clutches, each associated with a transmission input shaft, wherein at least one of the friction clutches has at least one energy storage, at least substantially generates the required closing force for torque transmission, do that this friction clutch automatically assumes a closed state, so automatically closes.
  • at least the friction clutches and the transmission but also in most cases the engine, in particular an internal combustion engine, by means of at least one control unit or control device, automatically or semi-automatically operated.
  • Drive units for motor vehicles of the aforementioned type have been proposed for example by DE 10 2005 061 078 A1, DE 103 08 700 A1, DE 103 08 698 A1.
  • Special embodiments of so-called double clutches for use with such drive units have been proposed for example by DE 102 38 403 A1, DE 34 46 460 C2, DE 100 64 459 A1, DE 100 13 576 A1 and DE 101 55 458 A1.
  • both double clutches are known in which both clutches are forcibly closed via externally introduced to the actuating means of the clutches forces, as well as dual clutches in which the two clutches have their own energy storage, such.
  • clutches are so-called self-closing couplings, whereas in the clutches are mainly closed by an externally applied force, it is self-opening clutches.
  • embodiments of a double clutch are possible in which both a self-closing, as well as a self-opening friction clutch is present.
  • Figure 1 shows the schematic representation of a known dual-clutch transmission, which is divided into two partial transmissions.
  • the crankshaft 10 of an internal combustion engine is connected to a housing of a double clutch 12, which contains two clutches K1 and K2 which can be actuated separately from one another.
  • the crankshaft 10 can be coupled to a first input shaft 14 of a total of 16 designated dual-clutch transmission.
  • the crankshaft 10 can be coupled to a second input shaft 18 of the dual-clutch transmission 16.
  • the second input shaft 18 is hollow, so that the first input shaft 14 extends through the second input shaft 18 therethrough.
  • gears are rotatably connected, which mesh with gears which are axially fixed but rotatably mounted on parallel to the input shafts 14 and 18 arranged output shafts 20 and 22.
  • an output pinion 24 and 26 is rigidly connected, which optionally acts via intermediate ratios on a drive shaft for driving at least one vehicle wheel.
  • the gears mounted on the output shafts 20 and 22 can each be coupled in a rotationally fixed manner to the respective output shaft via shift sleeves 28, 30, 32 and 34.
  • By the non-rotatable coupling of a mounted on an output shaft gear with the respective output shaft gears are connected, which in Fig. 1 with 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 and R be are drawn.
  • gear pairings for switching the return gear R are not shown.
  • the gears connected to the second input shaft 18 together with the gear wheels of the output shafts meshing with them form a first partial transmission 36, with which the odd gears are shifted.
  • the non-rotatably connected in the output shaft 14 gears form with the counter-gears, a second sub-transmission 38, with which the even gears and the reverse gear are switched.
  • movable guide rails are provided parallel to the mobility of the shift sleeves, which are movable back and forth, for example via double-acting shift cylinder.
  • the shift sleeve 34 associated shift rail is designated 40.
  • the control of the dual-clutch transmission 16 is effected with the aid of at least one electronic control device 42, whose inputs 44 are connected to sensors, not shown, for detecting relevant for the operation of the dual-clutch transmission operating parameters.
  • Outputs 46 of the control device 42 are connected to actuators for actuating the dual-clutch transmission, such as two clutch actuators 46a and 48 for actuating the clutches K1 and K2 and here four shift actuators 50, 52, 54 and 56 for actuating a respective shift rail.
  • the invention has for its object to provide measures and / or facilities, which allows the use of at least one preferably two automatically closing friction clutches in conjunction with powershift transmissions, while ensuring a safe operation of the drive train or the thus equipped motor vehicle. Furthermore, the embodiment of the invention should enable energy-saving operation of the drive unit for a motor vehicle.
  • this can take place in a drive unit of the type mentioned above, inter alia, that, at least in the event of a malfunction, at least - A - the control of one of the friction clutches, within the clutch unit downstream drive train area an interruption of the torque transmission takes place.
  • Such an interruption of the torque transmission can be provided in an advantageous manner between the at least one automatically closing friction clutch and the transmission input shaft driven by this.
  • the interruption can also take place, for example, in the region of the intermeshing pairs of gears which ensure torque transmission at the given time.
  • a corresponding interruption can take place, for example, between an output gear arranged on a transmission input shaft and this input shaft or between an output gear arranged on an output shaft and this output shaft.
  • the interruption can be ensured by removing the corresponding gear.
  • To facilitate the removal of the gear can be generated by appropriate control of the internal combustion engine and / or the vehicle brakes, a jerk, whereby a momentary reduction of the state of tension can be achieved within the drive train, which supports the removal of
  • the aforementioned torque interruption can take place within the transmission in an advantageous manner, it may also be appropriate to forward the required means, or devices the dual clutch unit and downstream of the transmission, so that the transmission decoupled from the motor and the other part of the driven wheels can be and is thus torque-free.
  • the interruption of the torque transmission can take place by means of an auxiliary clutch.
  • the auxiliary clutch is preferably designed such that it automatically closes again after the malfunction or the drive error.
  • these means or the auxiliary clutch for the transmission input shaft 18 are represented symbolically by 60 and for the transmission input shaft 14 by 61.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug bestehend aus zumindest einem Antriebsmotor, einem Getriebe und einem die Drehmomentübertragung zwischen diesen gewährleistenden Kupplungsaggregat mit zumindest zwei Reibungskupplungen, die jeweils einer Getriebeeingangswelle zugeordnet sind.

Description

Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug bestehend aus zumindest einem Antriebsmotor, einem Getriebe und einem die Drehmomentübertragung zwischen diesen gewährleistenden Kupplungsaggregat mit zumindest zwei Reibungskupplungen, die jeweils einer Getriebeeingangswelle zugeordnet sind, wobei wenigstens eine der Reibungskupplungen zumindest einen Energiespeicher aufweist, der zumindest im Wesentlichen die zur Drehmomentübertragung erforderliche Schließkraft erzeugt, do dass diese Reibungskupplung selbsttätig einen geschlossenen Zustand einnimmt, also selbsttätig schließt. Bei derartigen Antriebseinheiten werden zumindest die Reibungskupplungen und das Getriebe aber auch in den meisten Fällen der Motor, wie insbesondere eine Brennkraftmaschine, mittels wenigstens einer Steuereinheit bzw. Steuereinrichtung, automatisiert oder halbautomatisiert betätigt.
Antriebseinheiten für Kraftfahrzeuge der Eingangs genannten Art sind beispielsweise durch die DE 10 2005 061 078 A1 , die DE 103 08 700 A1 , die DE 103 08 698 A1 vorgeschlagen worden. Spezielle Ausgestaltungen von so genannten Doppelkupplungen zur Verwendung mit derartigen Antriebseinheiten sind beispielsweise durch die DE 102 38 403 A1, die DE 34 46 460 C2, die DE 100 64 459 A1 , die DE 100 13 576 A1 und DE 101 55 458 A1 vorgeschlagen worden. Grundsätzlich sind sowohl Doppelkupplungen bekannt, bei denen beide Kupplungen über von außen auf die Betätigungsmittel der Kupplungen eingeleiteten Kräfte zwangsweise geschlossen werden, als auch Doppelkupplungen, bei denen die beiden Kupplungen einen eigenen Energiespeicher aufweisen, wie z. B. eine Tellerfeder, welcher die zum Schließen der Reibungskupplung erforderliche Anpresskraft zumindest teilweise aufbringt. Bei den letzteren Kupplungen handelt es sich um so genannte selbstschließende Kupplungen, wohingegen bei den Kupplungen die hauptsächlich über eine von außen eingebrachte Kraft geschlossen werden, es sich um selbstöffnende Kupplungen handelt. Grundsätzlich sind auch Ausgestaltungen einer Doppelkupplung möglich, bei denen sowohl eine selbstschließende, als auch eine selbstöffnende Reibungskupplung vorhanden ist.
In der Praxis haben sich insbesondere bei Verwendung von so genannten Trockenkupplungen in Verbindung mit einem Lastschaltgetriebe, nur selbsttätig öffnende Kupplungen durchgesetzt. Diese Bauweise ist notwendig um zu gewährleisten, dass bei einer Störung in der Ansteuerung des Lastschaltgetriebes und/oder zumindest einer der beiden Reibungskupplungen, dass beide Kupplungen öffnen, wodurch eine Beschädigung im Antriebsstrang insbesondere im Getriebe, infolge beispielsweise einer Blockierung durch Schließung beider Reibungskupplungen vermieden werden kann. Gründe für derartige Störungen innerhalb der Steuereinrichtung und der von dieser gesteuerten Aktoren sind beispielsweise Stromausfälle, die die hydraulische und/oder die pneumatische und/oder die elektrische Versorgung der entsprechenden Aktoren unterbrechen. Ursache für einen Stromausfall, kann beispielsweise der Abfall eines Steckers oder der Ausfall einer Sicherung sein. Um kritische Fahrsituationen zu vermeiden wurden bisher, wie bereits erwähnt, selbsttätig öffnende Reibungskupplungen verwendet, die bei bestimmten Betriebsstörungen selbsttätig öffnen.
Anhand der Figur 1 sei die prinzipielle Funktionsweise einer Antriebseinheit mit einem Lastschaltgetriebe, welches auch Doppelkupplungsgetriebe genannt wird, kurz erläutert.
Figur 1 zeigt die schematische Darstellung eines bekannten Doppelkupplungsgetriebes, welches in zwei Teilgetriebe unterteilt ist.
Die Kurbelwelle 10 einer Brennkraftmaschine ist mit einem Gehäuse einer Doppelkupplung 12 verbunden, die zwei getrennt voneinander betätigbare Kupplungen K1 und K2 enthält. Mit der Kupplung K1 kann die Kurbelwelle 10 mit einer ersten Eingangswelle 14 eines insgesamt mit 16 bezeichneten Doppelkupplungsgetriebes gekuppelt werden. Mit der Kupplung K2 kann die Kurbelwelle 10 mit einer zweiten Eingangswelle 18 des Doppelkupplungsgetriebes 16 gekuppelt werden. Die zweite Eingangswelle 18 ist hohl, so dass sich die erste Eingangswelle 14 durch die zweite Eingangswelle 18 hindurch erstreckt.
Mit jeder der Eingangswellen 14 und 18 sind Zahnräder drehfest verbunden, die mit Zahnrädern kämmen, die auf parallel zu den Eingangswellen 14 und 18 angeordneten Ausgangswellen 20 und 22 axial fest jedoch drehbar gelagert sind. Mit jeder der Ausgangswellen 20 und 22 ist starr ein Ausgangsritzel 24 bzw. 26 verbunden, das ggf. über Zwischenübersetzungen auf eine Antriebswelle zum Antreiben wenigstens eines Fahrzeugrades wirkt.
Die auf den Ausgangswellen 20 bzw. 22 gelagerten Zahnräder können jeweils über Schaltmuffen 28, 30, 32 und 34 drehfest mit der jeweiligen Ausgangswelle gekuppelt werden. Durch die drehfeste Kupplung eines auf einer Ausgangswelle gelagerten Zahnrades mit der jeweiligen Ausgangswelle werden Gänge geschaltet, die in Fig. 1 mit 1 , 2, 3, 4, 5, 6, 7 und R be- zeichnet sind. Der Einfachheit halber sind Zahnradpaarungen zum Schalten des Rückwerkgangs R nicht eingezeichnet.
Wie aus Fig. 1 unmittelbar ersichtlich, bilden die mit der zweiten Eingangswelle 18 drehfest verbundenen Zahnräder zusammen mit den mit ihnen kämmenden Zahnrädern der Ausgangswellen ein erstes Teilgetriebe 36, mit dem die ungeraden Gänge geschaltet werden. Die mit den in Ausgangswelle 14 drehfest verbundenen Zahnrädern bilden mit den Gegenzahnrädern ein zweites Teilgetriebe 38, mit dem die geraden Gänge und der Rückwärtsgang geschaltet werden.
Zum Bewegen einer Schaltmuffe längs der zugehörigen Ausgangswelle sind parallel zur Bewegbarkeit der Schaltmuffen beweglich geführte Schaltschienen vorgesehen, die beispielsweise über doppelt wirkende Schaltzylinder hin und her bewegbar sind. In Fig. 1 ist die der Schaltmuffe 34 zugeordnete Schaltschiene mit 40 bezeichnet.
Die Steuerung des Doppelkupplungsgetriebes 16 erfolgt mit Hilfe wenigstens einer elektronischen Steuereinrichtung 42, deren Eingänge 44 mit nicht dargestellten Sensoren zur Erfassung von für den Betrieb des Doppelkupplungsgetriebes maßgeblichen Betriebsparametern verbunden sind. Ausgänge 46 der Steuereinrichtung 42 sind mit Aktoren zum Betätigen des Doppelkupplungsgetriebes verbunden, wie zwei Kupplungsaktoren 46a und 48 zum Betätigen der Kupplungen K1 und K2 sowie hier vier Schaltaktoren 50, 52, 54 und 56 zum Betätigen jeweils einer Schaltschiene.
Aufbau und Funktion des beschriebenen Doppelkupplungsgetriebes sind an sich bekannt und werden daher nicht näher erläutert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen und/oder Einrichtungen vorzusehen, welche die Verwendung wenigstens einer vorzugsweise zweier selbsttätig schließender Reibungskupplungen in Verbindung mit Lastschaltgetrieben ermöglicht, und dabei gleichzeitig einen sicheren Betrieb des Antriebsstranges bzw. des damit ausgerüsteten Kraftfahrzeugs gewährleisten. Weiterhin soll die erfindungsgemäße Ausgestaltung einen energiesparenden Betrieb der Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug ermöglichen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann dies bei einer Antriebseinheit der Eingangs genannten Art unter anderem dadurch erfolgen, dass, zumindest bei einer Fehlfunktion wenigstens - A - der Ansteuerung einer der Reibungskupplungen, innerhalb des dem Kupplungsaggregat nachgeschalteten Antriebsstrangbereiches eine Unterbrechung der Drehmomentübertragung erfolgt. Eine derartige Unterbrechung der Drehmomentübertragung kann in vorteilhafter Weise zwischen der wenigstens einen selbsttätig schließenden Reibungskupplung und der von dieser angetriebenen Getriebeeingangswelle vorgesehen werden. Die Unterbrechung kann beispielsweise auch im Bereich der ineinander greifenden Zahnräderpaarungen, welche zu dem gegebenen Zeitpunkt die Drehmomentübertragung gewährleisten, stattfinden. Eine entsprechende Unterbrechung kann beispielsweise zwischen einem auf einer Getriebeeingangswelle angeordneten Abtriebszahnrad und dieser Eingangswelle oder aber zwischen einem auf einer Abtriebswelle angeordneten Abtriebszahnrad und dieser Abtriebswelle erfolgen. Die Unterbrechung kann dabei durch Herausnahme des entsprechenden Ganges gewährleistet werden. Zur Erleichterung der Herausnahme des Ganges kann durch entsprechende Ansteuerung der Brennkraftmaschine und /oder der Fahrzeugbremsen, ein Ruckein erzeugt werden, wodurch eine momentane Reduzierung des Verspannungszustandes innerhalb des Antriebsstrangs erzielt werden kann, was die Herausnahme des Ganges unterstützt.
Obwohl die vorerwähnte Drehmomentunterbrechung in vorteilhafter Weise innerhalb des Getriebes erfolgen kann, kann es auch zweckmäßig sein, die hierfür erforderlichen Mittel, bzw. Einrichtungen dem Doppelkupplungsaggregat vor- und dem Getriebe nachzuschalten, so dass das Getriebe einerseits vom Motor und andererseits von den angetriebenen Rädern abgekoppelt werden kann und somit drehmomentfrei ist.
In vorteilhafter weise kann die Unterbrechung der Drehmomentübertragung mittels einer Hilfskupplung erfolgen. Die Hilfskupplung ist dabei vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie selbsttätig nach Behebung der Fehlfunktion bzw. des Ansteuerungsfehlers wieder schließt. Die vorerwähnten Mittel, bzw. die Hilfskupplung zur Unterbrechung der Drehmomentübertragung, können den Gängen bzw. Antriebszahnrädern, welche auf der der entsprechenden selbstschließenden Kupplung zugeordneten Getriebeeingangswelle aufgenommen sind, vorgeschaltet sein. In Figur 1 sind diese Mittel bzw. die Hilfskupplung für die Getriebeeingangswelle 18 mit 60 und für die Getriebeeingangswelle 14 mit 61 symbolisch dargestellt bzw. gekennzeichnet.
Die vorerwähnte Herausnahme wenigstens eines Getriebeganges zur Unterbrechung der Drehmomentübertragung kann mit Hilfe der Getriebeschaltmittel, die hier durch Schaltmuffen 28.30.32 und 34 gebildet sind, erfolgen. Wie bereits erwähnt, kann diese Herausnahme eines Ganges durch Einleiten eines Ruckeins innerhalb des Antriebsstranges erleichtert werden.
Bezugszeichenliste
10 Kupplungswelle
12 Doppelkupplung
K1 , K2, K3 Kupplungen
14 Eingangswelle
16 Doppelkupplungsgetriebe
18 Eingangswelle
20. 22 Ausgangswelle
24, 26 Ausgangsritzel
28, 30, 32, 34 Schaltmuffen
1,2,3,4,5,6,7,R Gänge
36, 38 Teilgetriebe
40 Schaltschiene
42 Steuereinrichtung
44 Eingänge
46 Ausgänge
46a, 48 Kupplungsaktor
50,52,54,56 Schaltaktoren
60 Getriebeeingangswelle
61 Getriebeausgangswelle

Claims

Patentansprüche
1. Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug, bestehend aus zumindest einem Antriebsmotor, einem Getriebe und einem die Drehmomentübertragung zwischen diesen gewährleistenden Kupplungsaggregat mit zumindest zwei Reibungskupplungen, die jeweils einer Getriebeeingangswelle zugeordnet sind, wobei wenigstens eine der Reibungskupplungen zumindest einen Energiespeicher aufweist, der zumindest im Wesentlichen die zur Drehmomentübertragung erforderliche Schließkraft erzeugt, wobei zumindest die Reibungskupplungen und das Getriebe mittels wenigstens einer Steuereinheit automatisiert betätigbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest bei einer Fehlfunktion der Ansteuerung der Reibungskupplung mit Energiespeicher innerhalb des dem Kupplungsaggregat nachgeschalteten Antriebsstrangbereichs eine Unterbrechung der Drehmomentübertragung erfolgt.
2. Antriebseinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Unterbrechung der Drehmomentübertragung innerhalb des Getriebes erfolgt.
3. Antriebseinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Unterbrechung der Drehmomentübertragung eine Hilfskupplung geöffnet wird.
4. Antriebseinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfskupplung zumindest nach Behebung des Ansteuerungsfehlers wieder schließbar ist.
5. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Unterbrechung der Drehmomentübertragung den Gängen, welche auf der der Kupplung mit Energiespeicher zugeordneten Getriebeeingangswelle aufgenommen sind, vorgeschaltet sind.
6. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterbrechung der Drehmomentübertragung durch Herausnahme wenigstens eines Getriebeganges erfolgt.
7. Antriebseinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erleichterung der Herausnahme des Ganges ein Ruckein im Antriebsstrang durch entsprechende Motor- und/oder Bremsansteuerung erzeugt wird.
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