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Die vorliegende Erfindung betriff eine Kupplungsanordnung mit einem Drehmomentwandler und einer normal geschlossenen Reibkupplung zur Überbrückung des Drehmomentwandlers, wobei die Reibkupplung über einen elektrischen Pumpenaktor betätigt wird, bei dem das Hydraulikmedium des Aktors gleichzeitig als Kühlmedium für den Drehmomentwandler dient.
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Überbrückbare hydraulische Drehmomentwandler werden vermehrt in Antriebskonzepten für Kraftfahrzeuge mit einem zumindest teilelektrischem (hybriden oder elektrischem) Antriebsstrang eingesetzt. Die Überbrückungskupplung wird dabei regelmäßig durch einen hydraulischen Aktor betätigt, bei dem ein Kolben in einem Hydraulikzylinder durch Beaufschlagung mit einem Hydraulikmedium oder Hydraulikfluid betätigt wird. Oft werden mechanische Pumpen zur Förderung des Hydraulikfluids eingesetzt, die in teilelektrischen Antriebssträngen jedoch durch die hohe Drehzahlspreizung der elektrischen Antriebskomponente ineffizient arbeiten und insbesondere auch im Stillstand keine Leerlaufdrehzahl anliegt und somit kein Hydraulikdruck zur Verfügung steht. Als bekannt angenommen werden Systeme, die eine zusätzliche elektrische Ölpumpe oder einen Druckspeicher aufweisen. Diese Systeme sind ineffizient und erhöhen so den Verbrauch an Energie.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Probleme zumindest teilweise zu überwinden.
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Diese Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten Ansprüchen angegeben. Die in den abhängig formulierten Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.
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Die erfindungsgemäße Kupplungsanordnung umfasst einen hydraulischen Drehmomentwandler, eine Reibkupplung, die im geschlossenen Zustand den Drehmomentwandler überbrückt, und eine hydraulische Aktuatoranordnung zum Betätigen der Reibkupplung, wobei die Aktuatoranordnung einen Hydraulikzylinder, eine Pumpe, sowie einen Elektromotor zum drehzahlgesteuerten Antrieb der Pumpe aufweist, , wobei der durch die Pumpe förderbare Volumenstrom streng monoton von der Drehzahl der Pumpe abhängt, wobei der Hydraulikzylinder einen Kolben aufweist, der durch Beaufschlagen einer Kolbenseite in einer Zylinderkammer mit Hydraulikmedium zur Betätigung der Reibkupplung bewegbar ist, wobei die Pumpe, der Drehmomentwandler, die Zylinderkammer und ein hydraulischer Widerstand in direkter Fluidkommunikation miteinander stehen. Die Kupplungsanordnung zeichnet sich dadurch aus, dass durch den hydraulischen Widerstand ein streng monotoner Zusammenhang zwischen einer Drehzahl der Pumpe einerseits und dem Volumenstrom durch den Drehmomentwandler und einem in der Zylinderkammer anliegenden Druck andererseits erreichbar ist und weiterhin die Reibkupplung eine normal geschlossene Reibkupplung ist und eine Steuereinheit ausgebildet ist, die geeignet und bestimmt ist, die Pumpe mit einer ersten Drehzahl zum Betrieb der Reibkupplung im geschlossenen Zustand und mit einer zweiten, höheren, Drehzahl zum Betrieb der Reibkupplung im geöffneten Zustand anzusteuern.
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Unter einem hydraulischen Widerstand wird ein Element verstanden, über welches ein Druckverlust des Hydraulikmediums erreicht wird, wenn ein bestimmter Volumenstrom durch das Element strömt. Hierdurch erhöht sich der Druck vor dem hydraulischen Widerstand. Ein solches Element ist bevorzugt als Blende oder Drossel ausgebildet.
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Ein streng monotoner Zusammenhang zwischen Drehzahl der Pumpe und durch die Pumpe gefördertem Volumenstrom bedeutet, dass eine Erhöhung der Drehzahl der Pumpe immer zu einer Erhöhung des geförderten Volumenstroms führt. Unter einem streng monotonen Zusammenhang zwischen der Drehzahl der Pumpe einerseits und dem Volumenstrom durch den Drehmomentwandler und einem in der Zylinderkammer andererseits wird verstanden, dass eine Erhöhung der Drehzahl der Pumpe immer zu einer Erhöhung des Volumenstroms durch den Drehmomentwandler und einer Erhöhung des Drucks in der Zylinderkammer führt. Durch die Variation der Drehzahl wird der von der Pumpe bereitgestellte Volumenstrom an Hydraulikmedium, bevorzugt ein Öl, entsprechend variiert, so dass bei der zweiten Drehzahl ein größerer Volumenstrom von der Pumpe bereitgestellt wird als bei der ersten Drehzahl. Unter einer normal geschlossenen Reibkupplung wird eine Reibkupplung verstanden, die eingerückt oder geschlossen ist und somit Drehmoment über die Reibkupplung übertragen wird, wenn der entsprechende Ausrücker der Reibkupplung nicht betätigt ist. Dies bedeutet, dass dann, wenn die Zylinderkammer des Hydraulikzylinders einen Druck unter einem Betätigungsdruck aufweist, der Hydraulikzylinder nicht betätigt wird und daher die Reibkupplung geschlossen ist. Dies entspricht dem Betrieb der Pumpe bei der ersten Drehzahl. Die Pumpe fördert bei dieser ersten Drehzahl eine gewisse Menge an Hydraulikmedium, die den durch die normal geschlossene Reibkupplung überbrückten hydraulischen Drehmomentwandler durchströmt und somit eine Kühlleistung für den Drehmomentwandler und gegebenenfalls andere Komponenten bereitstellt. Gleichzeitig erfolgt eine Schmierung des Drehmomentwandlers und gegebenenfalls anderer Komponenten. Wird nun die Drehzahl der Pumpe auf die zweite, höhere Drehzahl erhöht wird dadurch einerseits mehr Hydraulikmedium in die Zylinderkammer gefördert und dadurch die Reibkupplung geöffnet, so dass der hydraulische Drehmomentwandler Drehmomentübertragung beginnt, andererseits erhöht sich die bereitgestellte Kühlleistung für den Drehmomentwandler und gegebenenfalls andere hydraulische Komponenten. Dies deckt sich mit dem Kühlbedarf des Drehmomentwandlers, der im Betrieb deutlich größer ist als im Falle der Überbrückung. So kann durch eine einfache hydraulische Verschaltung eine einfach zu steuernde Kupplungsanordnung angegeben werden, die auf zusätzliche hydraulische Komponenten wie eine zusätzliche Pumpe oder einen Druckspeicher verzichten kann. Gleichzeitig wird eine bedarfsgerechte Kühlung des hydraulischen Drehmomentwandlers erreicht.
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Pumpe, hydraulischer Drehmomentwandler, Reibkupplung, Aktuatoranordnung, hydraulischer Widerstand und die entsprechenden hydraulischen Leitungen werden so ausgelegt, dass die Drehzahlerhöhung der Pumpe auf die zweite Drehzahl sowohl die Betätigung der Aktuatoranordnung und damit die Öffnung der Reibkupplung bewirkt als auch die entsprechende Kühlleistung am Drehmomentwandler ausreichend ist. Sinkt die Drehzahl der Pumpe wieder auf die erste Drehzahl, so schließt die Reibkupplung wieder und der hydraulische Drehmomentwandler wird wieder überbrückt.
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Unter einem hydraulischen Drehmomentwandler wird in bekannter Weise ein hydrodynamisches Element verstanden, bei dem über ein Pumpenrad ein Turbinenrad angetrieben wird und gleichzeitig ein Leitrad ausgebildet ist, welches im Vergleich zu Pumpenrad und Turbinenrad nicht beweglich ist. Durch den Drehmomentwandler kann eine Drehmomenterhöhung bei der Übertragung vom Pumpenrad zum Turbinenrad erfolgen.
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Bevorzugt ist als hydraulischer Widerstand mindestens eines der folgenden Elemente:
- a) eine Blende und b) eine Drossel ausgebildet. Unter einer Blende wird ein Element verstanden, welches eine Querschnittsverengung aufweist. Unter einer Drossel wird insbesondere ein Drosselventil verstanden, das eine Querschnittsverengung des durchströmbaren Querschnitts aufweist, welche fix oder veränderbar sein kann. Bei einer Drossel ist die Querschnittsverengung über eine Verengungslänge verwirklicht, während bei einer Blende sprunghafte Querschnittsverengung aufweist.
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Bevorzugt ist mindestens eine weitere hydraulische Kraftmaschine mit der Pumpe verbindbar. Hierbei handelt es sich um so genannte Zusatzverbraucher, beispielsweise um Hydraulikzylinder zur Betätigung einer Parksperre, zur Betätigung eines schaltbaren Freilaufs, zu Betätigung einer Klauenkupplung und/oder eine Synchroneinheit. Bevorzugt handelt es sich um Zusatzverbraucher, die nur in kurzen Zeiträumen mit Hydraulikmedium versorgt werden müssen.
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Besonders bevorzugt ist in diesem Zusammenhang, dass die mindestens eine weitere hydraulische Kraftmaschine über mindestens ein Ventil mit der Pumpe verbindbar ist.
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Hierdurch kann ein Zuschalten und ein Trennen der mindestens einen weiteren hydraulischen Kraftmaschine über mindestens ein Ventil erfolgen, insbesondere in Abhängigkeit vom Bedarf des Drehmomentwandlers und/oder der Aktuatoranordnung an Volumenstrom und/oder Druck des Hydraulikmediums. Alternativ kann ein entsprechender Zweig der Hydraulikleitung, der die Pumpe mit der mindestens einen weiteren hydraulischen Kraftmaschine verbindet, über eine Blende oder Drossel mit der Pumpe verbunden sein.
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Weiterhin ist eine Ausgestaltung bevorzugt, bei der als Pumpe eine reversierbare Pumpe ausgebildet ist. Eine reversierbare Pumpe kann das Hydraulikmedium in zwei Richtungen fördern. So ist es beispielsweise möglich, mögliche weitere hydraulische Kraftmaschinen nur dann mit Hydraulikmedium zu versorgen, wenn die Pumpe in einer bestimmten Drehrichtung betrieben wird.
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Weiterhin wird ein Antriebsstrang vorgeschlagen, umfassend eine erfindungsgemäße Kupplungsanordnung. Bevorzugt umfasst der Antriebsstrang mindestens einen Elektromotor und einen Verbrennungsmotor. Alternativ umfasst der Antriebsstrang ausschließlich mindestens einen Elektromotor, jedoch keinen Verbrennungsmotor. Der Antriebsstrang ist also bevorzugt zumindest teilelektrisch. Insbesondere ist der Antriebsstrang hybrid oder vollelektrisch.
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Bevorzugt wird dabei der Drehmomentwandler im elektrischen Antriebsstrang zur Erhöhung des Drehmoments beim Anfahren eingesetzt. Der Drehmomentwandler wird dann ab einer bestimmten Drehzahl durch Schließen der Reibkupplung überbrückt, so dass der mindestens eine Elektromotor auf die maximale Höchstgeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges, in dem der Antriebsstrang verbaut ist, ausgelegt werden kann.
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Weiterhin wird ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, umfassend einen erfindungsgemäßen Antriebsstrang.
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Weiterhin wird ein Verfahren zum Betätigen einer erfindungsgemäßen Kupplungsanordnung vorgeschlagen, umfassend die folgenden Schritte:
- - Erfassen eines Betriebszustandes der Kupplungsanordnung und/oder eines Betriebszustandes eines Antriebsstranges mit der Kupplungsanordnung;
- - Bestimmen des notwendigen Volumenstroms und/oder des notwendigen Drucks des Hydraulikmediums; und
- - Bestimmen der notwendigen Drehzahl der Pumpe zur Erreichung des notwendigen Volumenstroms und/oder des notwendigen Drucks; und
- - Ansteuern der Pumpe zum Betrieb auf der notwendigen Drehzahl.
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Beim Erfassen eines Betriebszustandes der Kupplungsanordnung und/oder eines Betriebszustandes des Antriebsstrangs mit der Kupplungsanordnung wird neben den aktuellen Betriebsvariablen wie Drehzahl der Pumpe, Volumenstrom und/oder Druck des Hydraulikmediums und/oder Temperatur des Drehmomentwandlers auch mögliche Anforderungen erfasst, wie beispielsweise eine Anforderung zum Betrieb einer zusätzlichen hydraulischen Kraftmaschine oder eine Anforderung zum Beschleunigen. Hieraus wird die notwendige Drehzahl der Pumpe zur Erreichung des notwendigen Volumenstroms und/oder des notwendigen Drucks bestimmt und dann die Pumpe entsprechend angesteuert, die Drehzahl zu halten, zu erniedrigen oder zu erhöhen. Insbesondere wird die Pumpe entweder mit der ersten oder mit der zweiten Drehzahl betrieben. Das Verfahren wird insbesondere in und mittels der Steuereinheit umgesetzt.
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Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter („erste“, „zweite“,...) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegenständen, Größen oder Prozessen dienen, also insbesondere keine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge dieser Gegenstände, Größen oder Prozesse zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erforderlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich offensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung.
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Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung und/oder Figuren zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Gegenstände, so dass ggf. Erläuterungen aus anderen Figuren ergänzend herangezogen werden können. Es zeigen:
- 1: ein erstes Beispiel einer Kupplungsanordnung;
- 2: ein zweites Beispiel einer Kupplungsanordnung;
- 3: ein drittes Beispiel einer Kupplungsanordnung;
- 4: ein viertes Beispiel einer Kupplungsanordnung;
- 5: ein erstes Beispiel eines Kraftfahrzeuges mit einem vollelektrischen Antriebsstrang; und
- 6: ein zweites Beispiel eines Kraftfahrzeuges mit einem teilelektrischen Antriebsstrang.
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1 zeigt schematisch ein erstes Beispiel einer Kupplungsanordnung 1, insbesondere für einen Antriebsstrang, insbesondere für ein Kraftfahrzeug. Die Kupplungsanordnung 1 umfasst einen hydraulischen Drehmomentwandler 2, eine normal geschlossene Reibkupplung 3, die im geschlossenen Zustand den Drehmomentwandler 2 überbrückt, und eine hydraulische Aktuatoranordnung 4 zum Betätigen der Reibkupplung 3. Die Aktuatoranordnung 4 umfasst einen Hydraulikzylinder 5, eine Pumpe 6, sowie einen Elektromotor 7 zum Antrieb der Pumpe 6. Über die Drehzahl des Elektromotors 7 wird die Drehzahl der Pumpe 6 geregelt. Die Pumpe 6 fördert im Betrieb Hydraulikmedium aus einem Reservoir 8 über einen Filter 9 zum Drehmomentwandler 2 und über diesen zu einer Zylinderkammer 10 des Hydraulikzylinders 5 und über einen als Blende oder Drossel ausgebildeten hydraulischen Widerstand 11 und einen Wärmetauscher 12 zurück ins Reservoir 8. Der Wärmetauscher 12 ist dabei optional, die Kupplungsanordnung 1 kann also auch ohne Wärmetauscher 12 ausgebildet sein. Der hydraulische Widerstand 11 sorgt dabei für einen streng monotonen Zusammenhang zwischen einer Drehzahl der Pumpe einerseits und dem Volumenstrom durch den Drehmomentwandler und einem in der Zylinderkammer anliegenden Druck andererseits. Gleichzeitig hängt der von der Pumpe 6 aus dem Reservoir 8 geförderte Volumenstrom an Hydraulikmedium streng monoton von der Drehzahl der Pumpe 6 ab.
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Je nach Drehzahl der Pumpe 6 variiert der Volumenstrom an Hydraulikmedium durch den Drehmomentwandler 2 und zur Zylinderkammer 10. Je nach Druckverhältnissen in der Zylinderkammer 10, insbesondere dann, wenn der Druck einen Betätigungsdruck übersteigt, wird ein Kolben 14 des Hydraulikzylinders 5 gegen die Kraft einer Tellerfeder 15 der Reibkupplung 3 in Richtung der Reibkupplung 3 bewegt. Durch die Druckbewegung auf die Tellerfeder 15 in Betätigungsrichtung 16 werden die Zuganker 17 entgegen der Betätigungsrichtung 16 bewegt und dadurch in bekannter Weise ein Reibschluss zwischen Reibpartnern, insbesondere nicht gezeigten Lamellenpaketen, gelöst. Im geschlossenen Zustand überbrückt die Reibkupplung 3 den hydraulischen Drehmomentwandler 2, ist sie geöffnet, erfolgt ein Drehmomentfluss über den Drehmomentwandler 2. Pumpe 6, Drehmomentwandler 2 und Zylinderkammer 10 stehen in direkter Fluidkommunikation, so dass das durch die Pumpe 6 geförderte Hydraulikmedium sowohl durch den Drehmomentwandler 2 strömt als auch in die Zylinderkammer 10.
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Die Kupplungsanordnung 1 weist in Bezug auf die Reibkupplung 3 zwei Betriebszustände auf: im ersten Betriebszustand ist die normal geschlossene Reibkupplung 3 geschlossen und damit der Drehmomentwandler 2 überbrückt. Dies ist dann der Fall, wenn die durch das Hydraulikmedium in der Zylinderkammer 10 aufgebaute Druck eine Kraft auf den Kolben 14 bewirkt, die kleiner ist als die Federkraft der Tellerfeder 15. Dies ist dann der Fall, wenn die Drehzahl der Pumpe 6 einen Druck bewirkt, der kleiner als der Auslösedruck ist, bei der der Druck in der Zylinderkammer 10 gerade so groß ist, dass der Kolben 14 gegen die Tellerfeder 15 bewegt wird. Der Druckaufbau in der Zylinderkammer 10 in Abhängigkeit von der Drehzahl der Pumpe 6 und damit in Abhängigkeit von der Drehzahl des Elektromotors 7 wird über den hydraulischen Widerstand 11 festgelegt. Ist die Drehzahl der Pumpe 6 konstant und dabei so groß, dass der Auslösedruck in der Zylinderkammer 10 unterschritten wird, strömt Hydraulikmedium, insbesondere von der Pumpe 6 aus dem Reservoir 8 gefördert durch den Drehmomentwandler 2 und über den hydraulischen Widerstand 11 und den Wärmetauscher 12 in das Reservoir 8. Hierdurch wird der Drehmomentwandler 2 gekühlt, da das Hydraulikmedium Abwärme des Drehmomentwandlers 2 aufnimmt und im Wärmetauscher 12 wieder abgibt. Gleichzeitig wird der Drehmomentwandler 2 durch das durchströmende Hydraulikmedium geschmiert.
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Im zweiten Betriebszustand ist die normal geschlossene Reibkupplung 3 geöffnet, so dass Drehmoment über den Drehmomentwandler 2 geleitet wird. Dies ist dann der Fall, wenn der durch die Pumpe 6 in der Zylinderkammer 10 aufgebaute Druck größer oder gleich dem Auslösedruck ist.
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Wenn sich die Kupplungsanordnung 1 im ersten Betriebszustand befindet und die Drehzahl der Pumpe 6 so erhöht wird, dass der Druck des Hydraulikmediums in der Zylinderkammer 10 den Auslösedruck erreicht oder überschreitet, so wird die Reibkupplung 3 geöffnet und die Kupplungsanordnung 1 in den zweiten Betriebszustand überführt.
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Weiterhin umfasst die Kupplungsanordnung 1 eine Steuereinheit 13, die geeignet und bestimmt ist, die Pumpe 6 mit einer ersten Drehzahl zum Betrieb der Reibkupplung 3 im geschlossenen Zustand (und damit dem ersten Betriebszustand der Kupplungsanordnung 1) und mit einer zweiten, höheren, Drehzahl zum Betrieb der Reibkupplung 3 im geöffneten Zustand (und damit dem zweiten Betriebszustand der Kupplungsanordnung 1) anzusteuern. Die Steuereinheit 13 ist dazu mit dem Elektromotor 7 verbunden und kann dessen Drehzahl und darüber auch die Drehzahl der Pumpe 6 regeln. Erste Drehzahl und zweite Drehzahl werden so gewählt, dass beim Betrieb der Pumpe 6 mit der ersten Drehzahl der Druck in der Zylinderkammer 10 unterhalb des Auslösedrucks ist und gleichzeitig der Volumenstrom des Hydraulikmediums in der Kupplungsanordnung 1 so groß ist, dass eine genügend große Kühlleistung im Drehmomentwandler 2 und eine genügend große Schmierleistung vorliegt und beim Betrieb mit der zweiten Drehzahl die Reibkupplung 3 geöffnet wird bzw. bleibt und gleichzeitig der Volumenstrom an Hydraulikmedium so groß ist, dass die Kühlleistung zur Abfuhr der Abwärme des dann nicht mehr überbrückten Drehmomentwandlers 2 ausreicht.
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Insbesondere in einem zumindest teilelektrischem Antriebsstrang, also in einem Antriebsstrang, der zumindest einen Elektromotor und gegebenenfalls einen Verbrennungsmotor aufweist, ist üblicherweise der Elektromotor und der elektrische (Teil des) Antriebsstrang(s) auf eine Höchstgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs ausgelegt. Dies führt regelmäßig zu geringen Drehmomenten beim Anfahren. Durch den Einsatz des Drehmomentwandlers 2 kann dieses Problem überwunden werden, da dann in der Anfahrphase bei geöffneter Reibkupplung 3 durch den Drehmomentwandler 2 eine Erhöhung des Drehmoments in dieser Phase erfolgt.
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Der Einsatz einer normal geschlossenen Reibkupplung 3 erlaubt auf einfache Art und Weise die Kombination der Betätigung der Reibkupplung 3 bei gleichzeitigem Kühlen des Drehmomentwandlers 2.
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2 zeigt ein zweites Beispiel einer Kupplungsanordnung 1. Hier werden nur die Unterschiede zum ersten Beispiel erläutert, ansonsten wird auf die oben gemachten Ausführungen verwiesen. Im zweiten Beispiel ist eine reversierbare Pumpe 18 ausgebildet, die zwei mögliche Drehrichtungen aufweist. Beim Betrieb mit einer ersten Drehrichtung erfolgt weiterhin eine Förderung des Hydraulikmediums aus dem Reservoir 8 durch den Drehmomentwandler 2 zum Zylinderraum 10 bzw. über die Hydraulischer Widerstand 11 zurück in das Reservoir 8. Beim Betrieb mit der zweiten Drehrichtung, die entgegengesetzt zur ersten Drehrichtung ist, wird das Hydraulikmedium aus dem Reservoir 8 über den Filter 9 hin zu mindestens einer weiteren hydraulischen Kraftmaschine 19, beispielsweise ein Hydraulikzylinder zur Betätigung einer Parksperre, gefördert. Weiterhin sind zwei Rückschlagventile 20 und ein Wechselventil 21 ausgebildet, um die unterschiedlichen Strömungswege darstellen zu können. Weiterhin ist ein Ventil 22 ausgebildet, um den Volumenstrom hin zur weiteren hydraulischen Kraftmaschine 19 zu ermöglichen. Statt des elektrisch Ventils 22, hier als elektrisch betätigbares Ventil ausgebildet, kann ebenso eine Blende eingesetzt werden. Weiterhin ist ein Druckmessfühler 23 zur Bestimmung des Drucks vor dem Drehmomentwandler 2 ausgebildet. Der Druckmessfühler 23 ist bevorzugt auch mit der Steuereinheit 13 verbunden.
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3 zeigt ein drittes Beispiel einer Kupplungsanordnung 1. Zur Vermeidung von Wiederholungen werden hier nur die Unterschiede zum ersten und zweiten Beispiel erläutert, ansonsten wird auf die oben gemachten Ausführungen verwiesen. Das dritte Beispiel ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Reibkupplung 2 nicht geöffnet werden muss, wenn die zusätzliche hydraulische Kraftmaschine 19 betätigt wird. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn die zusätzliche hydraulische Kraftmaschine 19 der Betätigung einer Parksperre dient. Hier ist die Pumpe 6 nicht reversierbar und über ein Umschaltventil 25 kann zwischen der Versorgung einerseits des Drehmomentwandlers 2 und der Reibkupplung 3 und andererseits der zusätzlichen hydraulischen Kraftmaschine 19 um. Dieses Umschaltventil 25 ist dabei so ausgelegt, dass die zusätzliche hydraulische Kraftmaschine 19 mit dem Reservoir 8 verbunden bleibt, wenn die Kraftmaschine 19 nicht betätigt wird, so dass im unbetätigten Zustand kein Druckaufbau hin zur Kraftmaschine 19 erfolgen kann, beispielsweise durch eine Leckage in den entsprechenden Teil der Hydraulikleiten. Weiterhin wird das Umschaltventil 25 durch eine Blende 24 umfangen, die eine Minimalversorgung des Drehmomentwandlers 2 mit Hydraulikmedium (und damit eine Schmierung und minimale Kühlung) sicherstellt, selbst wenn die Kraftmaschine 19 betätigt wird. Die Blende 24 kann auch durch eine gezielte Leckage am Umschaltventil 25 ersetzt werden.
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4 zeigt ein viertes Beispiel einer Kupplungsanordnung 1. Zur Vermeidung von Wiederholungen werden hier nur die Unterschiede zum ersten bis dritten Beispiel erläutert, ansonsten wird auf die oben gemachten Ausführungen verwiesen. Im Vergleich zu den obigen Beispielen und insbesondere im Vergleich zum dritten Beispiel ist die Durchströmungsreihenfolge von Drehstromwandler 2 und Reibkupplung 3 vertauscht. Um einen Mindestdruck im Drehmomentwandler 2 zu erhalten, ist im Rückstrom vom Drehmomentwandler zum Reservoir 9 ein passives Druckegelventil 26 ausgebildet.
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5 zeigt ein erstes Beispiel eines Kraftfahrzeuges 27 mit einem vollelektrischen Antriebsstrang 28. Dieser umfasst mindestens einen Elektromotor 29, der über eine Kupplungsanordnung 1 mit weiteren Antriebsstrangelementen 30, umfassend die Räder des Kraftfahrzeuges und alle weiteren notwendigen Komponenten, um diese mit dem von der Kupplungsanordnung 1 abgegebenen Drehmoment zu betreiben, beispielsweise Antriebswellen, Achsen und ähnliches. Das vom Elektromotor 29 abgegebene Drehmoment wird dabei entweder über den Drehmomentwandler 2 oder die Reibkupplung 3 der Kupplungsanordnung 1 an die weiteren Antriebstrangelemente 30 übertragen.
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6 zeigt ein zweites Beispiel eines Kraftfahrzeuges 27 mit einem teilelektrischen (hybridem) Antriebsstrang 34. Hier werden nur die Unterschiede zum ersten Beispiel erläutert, ansonsten wird auf die oben gemachten Ausführungen verwiesen. Zwischen der Kupplungsanordnung 1 und den weiteren Antriebsstrangelementen 30 ist dabei eine Trennkupplung 31 ausgebildet, über die der Elektromotor 29 über die Kupplungsanordnung 1 und/oder eine Verbrennungskraftmaschine 32 mit Schwungrad über ein Getriebe 33 mit den weiteren Antriebsstrangelementen 30 verbindbar ist. So kann in diesem hybrid angetriebenen Kraftfahrzeug 27 der Antrieb über den Elektromoor 29 und/oder die Verbrennungskraftmaschine 32 erfolgen.
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Die vorliegende Kupplungsanordnung 1 nutzt einen hydraulischen Drehmomentwandler 2 zur Erhöhung des Drehmoments insbesondere in teilelektrischen Antriebssträngen 34 bei niedrigen Drehzahlen an dem mindestens einen angetriebenen Rad. Bei höheren Drehzahlen wird der Drehmomentwandler 2 durch eine normal geschlossene Reibkupplung 3 überbrückt. Über eine Pumpe 6, 18 wird ein Hydraulikmedium durch den Drehmomentwandler 2 in eine Zylinderkammer 10 eines Hydraulikzylinders 5 zur Betätigung der Reibkupplung 3 geführt. Hierbei kann die Pumpe 6, 18 mit einer ersten Drehzahl betrieben werden, bei der der Hydraulikzylinder 5 nicht betrieben wird, gleichzeitig jedoch eine gewisse Schmierung und Kühlung des Drehmomentwandlers 2 erreicht wird, Die Pumpe 6, 18 kann auch mit einer höheren zweiten Drehzahl betrieben werden, bei der Hydraulikzylinder 5 betätigt und damit die Reibkupplung 3 geöffnet wird. Dann wird Drehmoment von dem Elektromotor 29 über den Drehmomentwandler 2 geführt und dort erhöht. Gleichzeitig wird der dann erhöhte Kühlbedarf des Drehmomentwandlers 2 befriedigt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kupplungsanordnung
- 2
- Hydraulischer Drehmomentwandler
- 3
- Reibkupplung
- 4
- Aktuatoranordnung
- 5
- Hydraulikzylinder
- 6
- Pumpe
- 7
- Elektromotor
- 8
- Reservoir
- 9
- Filter
- 10
- Zylinderkammer
- 11
- Hydraulischer Widerstand
- 12
- Wärmetauscher
- 13
- Steuereinheit
- 14
- Kolben
- 15
- Tellerfeder
- 16
- Betätigungsrichtung
- 17
- Zuganker
- 18
- Reversierbare Pumpe
- 19
- Weitere hydraulische Kraftmaschine
- 20
- Rückschlagventil
- 21
- Wechselventil
- 22
- Ventil
- 23
- Druckmessfühler
- 24
- Blende
- 25
- Umschaltventil
- 26
- Passives Druckregelventil
- 27
- Kraftfahrzeug
- 28
- Vollelektrischer Antriebsstrang
- 29
- Elektromotor
- 30
- Weitere Antriebsstrangelemente
- 31
- Trennkupplung
- 32
- Verbrennungskraftmaschine
- 33
- Getriebe
- 34
- Teilelektrischer Antriebsstrang
