DE19826068A1 - Gemeinsame Betätigung von Kupplung und Getriebebremse - Google Patents
Gemeinsame Betätigung von Kupplung und GetriebebremseInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung (52, 90, 92) für ein Getriebe (2) eines Kraftfahrzeuges, das mit einer automatisierten oder teilautomatisierten Schaltung versehen ist. Das Getriebe (2) weist einen mit einem Wegsensor (14, 56) verbundenen Kupplungssteller (8, 54) zum Öffnen einer zwischen einem Antriebsmotor und dem Getriebe (2) angeordneten Reibungskupplung (6) auf und eine Getriebebremse (18, 58) zur Angleichung der Drehzahlen von Getriebebauteilen während der Schaltvorgänge. Die Betätigungsvorrichtung (52, 90, 92) wirkt gemeinsam als Betätigung von Kupplungssteller (8, 54) und Betätigung der Getriebebremse (18, 58).
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Ver
fahren zur Betätigung von Kupplung und Getriebebremse bei
einem Getriebe eines Kraftfahrzeuges, das mit einer automa
tisierten oder teilautomatisierten Schaltung versehen ist
nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Es sind bereits für verschiedene Anwendungsbereiche
bei Fahrzeugen automatisierte Getriebe bekannt geworden,
bei denen eine Kupplung und eine Getriebebremse über eine
elektronische Steuerung (ECU) beim Schaltvorgang angesteu
ert werden, um den Schaltvorgang bei synchronen Drehzahlen
der zu verbindenden Schaltelemente ablaufen zu lassen. Dazu
greift die ECU sowohl in die Motorsteuerung den das Getrie
be antreibenden Motors ein, als auch in die Getriebebremse,
die zur Verzögerung einer Welle des Getriebes während des
Schaltvorgangges vorgesehen ist. Ebenfalls greift die ECU
beim Schaltvorgang in die Kupplungssteuerung ein, um vor
dem Schaltvorgang die Drehmomentübertragung zwischen Motor
und Getriebe zu unterbrechen und nach dem Schaltvorgang die
Drehmomentübertragung wieder herzustellen.
Die Getriebesynchronisierung wird bei Rückschaltungen
über eine aktive Motordrehzahlerhöhung und die Hochschal
tung über eine Getriebebremse zentral für alle Gänge mit
automatisierter Neutralschaltung und Zwischenkuppeln durch
geführt.
Für automatisierte Schaltgetriebe für Fahrzeuge mit automa
tisierter Trockenkupplung und Eingriffsmöglichkeit in die
Motorsteuerung ist es daher möglich, die ansonsten üblichen
Synchronisierelemente für die einzelnen Gänge entfallen zu
lassen.
Die Betätigungsvorrichtung für die automatisierte
Trockenkupplung läßt sich dabei elektronisch gesteuert ent
weder pneumatisch oder elektrisch oder hydraulisch positi
onsgenau bewegen und gibt über einen Wegsensor die jeweili
ge Position als Rückmeldung aus. Die Getriebebremse wird
ebenfalls in der Regel pneumatisch oder hydraulisch betä
tigt.
Getriebebremse und Kupplungsbetätigungseinheit besitzen
dabei jeweils eine eigene Ansteuerungseinheit, die Magnet
ventilen für die Pneumatik oder Hydraulik aufweist, und
einen eigenen Aktuator in Form eines Arbeitskolbens oder
Elektromotors.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Ausge
staltung der Betätigungsvorrichtungen für Kupplung und Ge
triebebremse zu vereinfachen und ein vereinfachtes Verfah
ren der Ansteuerung der Betätigungsvorrichtungen aufzuzei
gen.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Betätigungsvorrich
tung nach Anspruch 1. Ausgestaltungen sind Gegenstand von
Unteransprüchen.
Analysiert man den Zeitpunkt und die Funktion der Ge
triebebremse und der Betätigungseinheit für die Kupplung,
so stellt sich heraus, daß die Getriebebremse nur betätigt
wird, wenn die Kupplung vollständig geöffnet ist.
Bei automatisierten Getrieben wird während des Hochschalt
vorganges die Kupplung geöffnet und bei eingelegtem Gang
wieder geschlossen. Während der Zeitphase der geöffneten
Kupplung wird die Getriebebremse betätigt, um die Drehzah
len der zu synchronisierenden Bauteile aneinander anzuglei
chen.
Während des Herunterschaltvorganges wird eine Drehzahlrege
lung mit Hilfe der elektronischen Drehzahlregelung EDC des
Motors vorgenommen. Dazu wird beim Schaltvorgang zunächst
die Kupplung geöffnet und anschließend der bisherige Gang
ausgeschaltet. Danach wird die Kupplung in der Neutralstel
lung des Getriebes wieder geschlossen und mit Hilfe der
Drehzahlregelung des Motors eine Drehzahlangleichung im
Getriebe bei geschlossener Kupplung erzielt. Darauf folgt
ein erneutes Öffnen der Kupplung und das anschließende Ein
legen des neuen Ganges. Abschließend wird die Kupplung ge
schlossen und der Schaltvorgang ist beendet.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß eine Betäti
gungsvorrichtung gemeinsam als Betätigung des Kupplungs
stellers und Betätigung der Getriebebremse wirkt.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Betäti
gungsvorrichtung zentral auf der Eingangswelle des Getrie
bes angeordnet.
Dabei kann die Betätigungsvorrichtung einen von einem Fluid
betätigten Kolben aufweisen, der auf die als Lamellenbremse
vorgesehene Getriebebremse zur Abbremsung der Eingangswel
lendrehzahl wirkt und der gleichzeitig die als gezogene
Kupplung ausgebildete Kupplung öffnet.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung weist die
Betätigungsvorrichtung einen von einem Fluid betätigten
Kolben auf, der über eine Umkehrung auf die als Lamellen
bremse vorgesehene Getriebebremse zur Abbremsung der Ein
gangswellendrehzahl wirkt und und der gleichzeitig die als
gedrückte Kupplung ausgebildete Kupplung öffnet.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung weist die
Betätigungsvorrichtung einen zweiarmigen Hebel auf, der auf
der Eingangswelle auf die Kupplung einwirkt und der mit
einer Verlängerung auf der dem Ausrückzylinder gegenüber
liegenden Seite auf die Getriebebremse einwirkt.
Eine weitere vorteilhafte Ausführung zeigt, daß der
Verstellweg der Kupplungsausrückung derart bemessen ist,
daß ein Öffnen der Kupplung möglich ist, ohne die Getriebe
bremse zu betätigen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist die
Betätigungsvorrichtung als separates Bauteil zwischen Rei
bungskupplung und Getriebe einbaubar.
Eine weitere vorteilhafte Ausführung zeigt die Betäti
gungsvorrichtung in Form einer Zentralsynchronisierung für
alle schaltbaren Gänge des Getriebes zur Angleichung der
Drehzahl der miteinander zu verbindenden Bauteile. Die Be
tätigungsvorrichtung kann als ein Modul an das Getriebe im
Bereich der Eingangswelle zwischen Kupplung und Getriebe
angeordnet sein. Damit läßt sich ein einfaches und bei ver
schiedenen Getriebetypen gleichermaßen verwendbares Modul
schaffen, das extern auf Funktionalität geprüft werden kann
und dann bei verschiedenen Getriebetypen angeflanscht wird.
Die Ansteuerung eines Ventils mit Fluidleitungen und
Verkabelung und die Betätigung der Getriebebremse in be
kannter Form können somit entfallen. Wichtig ist bei der
Ansteuerung des Betätigungsvorrichtung, daß die Kupplung
auch betätigbar sein muß, ohne daß die Getriebebremse be
nutzt wird. Für die Drehzahlerfassung der Eingangswelle
wird ein Drehzahlsensor vorgesehen, der vorteilhafterweise
direkt in der Betätigungsvorrichtung angeordnet ist.
Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläu
tert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Ansteuerung von Getriebebremse und
Kupplung nach dem Stand der Technik;
Fig. 2 eine gemeinsame Ansteuerung bei gezogener
Kupplung;
Fig. 3 eine gemeinsame Ansteuerung bei gedrückter
Kupplung und
Fig. 4 eine gemeinsame Ansteuerung über Hebel.
Die Fig. 1 zeigt eine Betätigungsvorrichtung nach dem
Stand der Technik. Ein Fahrzeuggetriebe 2 weist auf einer
Eingangswelle 4 eine Reibungskupplung 6 auf. Die Reibungs
kupplung 6 wird über ein Ausrücklager 8 bei Betätigung des
Ausrückzylinders 10 ausgerückt, d. h. geöffnet. Dabei drückt
ein vom Ausrückzylinder 10 betätigter Ausrückhebel 12 auf
das Ausrücklager 8. Der Ausrückzylinder 10 ist mit einem
Wegsensor 14 verbunden. An einer Vorgelegewelle 16 des Ge
triebes 2 ist eine Getriebebremse 18 in Form einer Lamel
lenbremse angeordnet. Ein Kolben 20 drückt bei Betätigung
der Getriebebremse 18 auf Lamellen 22, die bei nachlassen
dem Druck von einer in der Vorgelegewelle 16 angeordneten
Rückstellfeder 24 wieder gelöst werden.
Die Getriebebremse 18 ist über eine Leitung 26 mit einem
Ventil 28 verbunden. Das Ventil 28 ist als 3/2-Wege-Ventil
ausgebildet, das über eine Leitung 38 mit einer elektroni
schen Steuereinrichtung (ECU) 30 verbunden ist und von die
ser angesteuert wird. Weiter ist das Ventil 28 über eine
Leitung 40 an einen Speicher 32 für das Betätigungsfluid
angeschlossen. Als Betätigungsfluid kommt Luft oder Hydrau
liköl in Betracht.
Ebenfalls über die Leitung 40 mit dem Speicher 32 ist ein
Ventil 34 verbunden, das das Betätigungsfluid über eine
Leitung 42 an den Ausrückzylinder 10 weitergibt, wenn es
dazu von der Steuereinrichtung 30 über eine Leitung 44 ab
gesteuert wird. Die Steuereinrichtung 30 steuert über eine
Leitung 46 auch ein drittes Ventil 36 an, über das das Be
tätigungsfluid vom Ausrückzylinder 10 über eine Leitung 48
bei der Entspannung wieder abgeführt wird. Der Wegsensor 14
ist über eine Leitung 50 mit der Steuereinrichtung 30 ver
bunden.
In Fig. 2 ist eine erfindungsgemäße Betätigungsvor
richtung 52 dargestellt. Ein Fahrzeuggetriebe 2 weist auf
einer Eingangswelle 4 eine gezogene Reibungskupplung 6 auf.
Die Reibungskupplung 6 wird über ein Ausrücklager 8 bei
Betätigung des zentralen Ausrückzylinders 54 ausgerückt,
indem das Ausrücklager 8 von der Kupplungsscheibe der Rei
bungskupplung 6 weggezogen wird. Dabei zieht der zentrale
Ausrückzylinder 54 an dem Ausrücklager 8 axial in Richtung
auf das Getriebe 2. Der Ausrückzylinder 54 ist mit einem
Wegsensor 56 verbunden. Auf der Eingangswelle 4 ist eine
Getriebebremse 58 in Form einer Lamellenbremse angeordnet.
Ein Kolben 60 ist mit dem Wegsensor 56 fest verbunden und
gegenüber der Eingangswelle 4 mit Dichtungen 61 und gegen
über dem Gehäuse 62 mit Dichtungen 63 abgedichtet. Über
eine Zuführung 64 wird Betätigungsfluid zum Kolben 60 ge
führt, so daß der Kolben 60 axial entlang der Eingangswelle
4 durch das Betätigungsfluid in Richtung auf die Getriebe
bremse 58 bewegt werden kann, wobei er bei Betätigung der
Getriebebremse 58 deren Lamellen 66 zusammendrückt. Bei
nachlassendem Druck wird der Kolben 60 von einer Rückstell
feder 68 wieder von der Getriebebremse 58 gelöst und in
seine Ausgangsposition zurückgeführt. Der Verstellweg des
Kolbens 60 ist derart ausgelegt, daß die Reibungskupplung 6
bereits öffnet bevor der Kolben 60 die Getriebebremse 58
betätigt. Damit sind auch Kupplungsvorgänge möglich, ohne
daß die Getriebebremse 58 betätigt wird, was bei Herunter
schaltvorgängen des Getriebes 2 nicht notwendig ist. Ein
Drehzahlsensor 86 ist in dem Gehäuse 62 angeordnet, um die
Drehzahl der Eingangswelle 4 zu erkennen und der Steuerein
richtung 30 zuzuleiten.
Die Zuführung 64 ist über eine Leitung 70 mit einem
Ventil 72 verbunden. Das Ventil 72 ist über eine Leitung 74
mit einer elektronischen Steuereinrichtung (ECU) 30 verbun
den und wird von dieser angesteuert. Weiter ist das Ven
til 72 über eine Leitung 76 an einen Speicher 32 für das
Betätigungsfluid angeschlossen. Als Betätigungsfluid kommt
Luft oder Hydrauliköl oder Bremsflüssigkeit in Betracht.
Die Steuereinrichtung 30 steuert über eine Leitung 80 auch
ein zweites Ventil 82 an, über das das Betätigungsfluid vom
Ausrückzylinder 54 über eine Leitung 78 bei der Entspannung
wieder abgeführt wird. Die Leitung 78 kann mit der Leitung
70 zusammenfallen bzw. Zu- und Abführung des Betätigungs
fluids kann in einer Leitung gemeinsam vorgesehen sein. Der
Wegsensor 56 und der Drehzahlsensor 86 sind über eine Lei
tung 84 mit der Steuereinrichtung 30 verbunden.
Die Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemäße Betätigungsvor
richtung 90, die im Gegensatz zur Fig. 2 eine anders betä
tigte Kupplung aufweist. Das Fahrzeuggetriebe 2 weist auf
der Eingangswelle 4 eine gedrückte Reibungskupplung 6 auf.
Die Reibungskupplung 6 wird über ein Ausrücklager 8 bei
Betätigung des Ausrückzylinders 54 ausgerückt, indem das
Ausrücklager 8 in Richtung auf die Kupplungsscheibe der
Reibungskupplung 6 gedrückt wird. Dabei drückt der zentra
ler Ausrückzylinder 54 an dem Ausrücklager 8 axial in Rich
tung weg vom Getriebe 2. Auf der Eingangswelle 4 ist eine
Getriebebremse 58 in Form einer Lamellenbremse angeordnet.
Eine Hülse 88 ist mit dem Lager 8 verbunden und wird von
dem Ausrückzylinder 54 über das Ausrücklager 8 in Richtung
auf die Reibungskupplung axial bewegt. Die Hülse 88 weist
eine Kante 96 auf, die auf die Lamellen 66 der Getriebe
bremse einwirken kann und diese zur Abbremsung der Ein
gangswelle 4 zusammendrückt.
Ein Kolben 60 ist mit einem Wegsensor 56 fest verbun
den. Über eine Zuführung 64 wird Betätigungsfluid zum Kol
ben 60 geführt, so daß der Kolben 60 axial entlang der Ein
gangswelle 4 durch das Betätigungsfluid in Richtung auf die
Reibungskupplung 6 bewegt werden kann, wobei er mit Hilfe
der Hülse 88 und deren Kante 96 bei Betätigung der Getrie
bebremse 58 deren Lamellen 66 zusammendrückt. Bei nachlas
sendem Druck wird der Kolben 60 von einer Rückstellfeder 68
und der Rückfederung der Reibungskupplung 6 wieder von der
Getriebebremse 58 gelöst und in seine Ausgangsposition zu
rückgeführt. Damit sind auch Kupplungsvorgänge möglich,
ohne daß die Getriebebremse 58 betätigt wird, was bei Her
unterschaltvorgängen des Getriebes 2 nicht notwendig ist.
Ein Drehzahlsensor 86 ist in dem Gehäuse 62 angeordnet, um
die Drehzahl der Eingangswelle 4 zu erkennen und der Steu
ereinrichtung 30 zuzuleiten.
Die Fig. 4 zeigt eine veränderte Betätigungsvorrich
tung 92 nach Fig. 1. Das Fahrzeuggetriebe 2 weist auf der
Eingangswelle 4 eine Reibungskupplung 6 auf. Die Reibungs
kupplung 6 wird über ein Ausrücklager 8 bei Betätigung des
Ausrückzylinders 10 ausgerückt, d. h. geöffnet. Dabei drückt
ein vom Ausrückzylinder 10 betätigter Ausrückhebel 12 auf
das Ausrücklager 8. Der Ausrückzylinder 10 ist mit einem
Wegsensor 14 verbunden. An einer Vorgelegewelle 16 des Ge
triebes 2 ist eine Getriebebremse 18 in Form einer Lamel
lenbremse angeordnet. Der Ausrückhebel 12 weist eine Ver
längerung 94 auf, die über einen gelagerten Stift 98 auf
einen Kolben 20 der Getriebebremse 18 einwirkt. Der Kol
ben 20 drückt bei Betätigung der Getriebebremse 18 auf La
mellen 22, die bei nachlassendem Druck von einer in der
Vorgelegewelle 16 angeordneten Rückstellfeder 24 wieder
gelöst wird. Auch hier ist der Verstellweg des Kolbens 20
und die Verlängerung 94 derart ausgelegt, daß die Reibungs
kupplung 6 bereits öffnet, bevor der Stift 98 die Getriebe
bremse 18 betätigt.
Die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung ist für
zentrale Kupplungsausrückungen oder adaptiv befestigte Aus
rückzylinder mit Ausrückgabel anwendbar.
Ebenso kann die Getriebebremse auf der Antriebswelle oder
einer Vorgelegewelle angeordnet werden. Anwendungsschwer
punkte können bei PKW, BUS, NKW liegen, aber auch Sonderan
wendungen wie beispielsweise Bahnanwendungen sind möglich.
2
Fahrzeuggetriebe
4
Eingangswelle
6
Reibungskupplung
8
Ausrücklager
10
Ausrückzylinder
12
Ausrückhebel
14
Wegsensor
16
Vorgelegewelle
18
Getriebebremse
20
Kolben
22
Lamelle
24
Rückstellfeder
26
Leitung
28
Ventil
30
elektronischen Steuereinrichtung (ECU)
32
Speicher
34
Ventil
36
Ventil
38
Leitung
40
Leitung
42
Leitung
44
Leitung
46
Leitung
48
Leitung
50
Leitung
52
Betätigungsvorrichtung
54
Ausrückzylinder
56
Wegsensor
58
Getriebebremse
60
Kolben
61
Dichtung
62
Gehäuse
63
Dichtung
64
Zuführung
66
Lamelle
68
Rückstellfeder
70
Leitung
72
Ventil
74
Leitung
76
Leitung
78
Leitung
80
Leitung
82
Ventil
84
Leitung
86
Drehzahlsensor
88
Hülse
90
Betätigungsvorrichtung
92
Betätigungsvorrichtung
94
Verlängerung
96
Kante
98
Stift
Claims (11)
1. Betätigungsvorrichtung (52, 90, 92) für ein Getrie
be (2) eines Kraftfahrzeuges, das mit einer automatisierten
oder teilautomatisierten Schaltung versehen ist und einen
mit einem Wegsensor (14, 56) verbundenen Kupplungssteller
(8, 10, 54) zum Öffnen einer zwischen einem Antriebsmotor
und dem Getriebe (2) angeordneten Reibungskupplung (6) und
eine Getriebebremse (18, 58) zur Angleichung der Drehzahlen
von Getriebebauteilen während der Schaltvorgänge aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Betäti
gungsvorrichtung (52, 90, 92) gemeinsam als Betätigung von
Kupplungssteller (8, 54) und Betätigung der Getriebebremse
(18, 58) wirkt.
2. Betätigungsvorrichtung (52, 90) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Betäti
gungsvorrichtung (52, 90) auf einer Eingangswelle (4) des
Getriebes (2) angeordnet ist.
3. Betätigungsvorrichtung (52) nach Anspruch 2, da
durch gekennzeichnet, daß die Betäti
gungsvorrichtung (52) einen von einem Fluid betätigten Kol
ben (60) aufweist, der auf die als Lamellenbremse vorgese
hene Getriebebremse (58) zur Abbremsung der Drehzahl der
Eingangswelle (4) wirkt und gleichzeitig die als gezogene
Kupplung ausgebildete Reibungskupplung (6) öffnet.
4. Betätigungsvorrichtung (90) nach Anspruch 2, da
durch gekennzeichnet, daß die Betäti
gungsvorrichtung (90) einen von einem Fluid betätigten Kol
ben (60) aufweist, der über eine Hülse (88, 96) auf die als
Lamellenbremse vorgesehene Getriebebremse (58) zur Abbrem
sung der Drehzahl der Eingangswelle (4) wirkt und gleich
zeitig die als gedrückte Kupplung ausgebildete Reibungs
kupplung (6) öffnet.
5. Betätigungsvorrichtung (52, 90) nach einem der An
sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Betätigungsvorrichtung (52, 90) als separates Bau
teil zwischen Reibungskupplung (6) und Getriebe (2) einbau
bar ist.
6. Betätigungsvorrichtung (92) nach Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß die Betäti
gungsvorrichtung (92) auf einen zweiarmigen Hebel (12, 94)
einwirkt, der auf der Eingangswelle (4) auf die Reibungs
kupplung (6) einwirkt und über eine Verlängerung (94) auf
die Getriebebremse (18) einwirkt.
7. Betätigungsvorrichtung (52, 90, 92) nach einem der
Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Betätigungsvorrichtung (52) in Form einer Zentral
synchronisierung für alle schaltbaren Gänge des Getriebes
zur Angleichung der Drehzahl der miteinander zu verbinden
den Bauteile vorgesehen ist.
8. Betätigungsvorrichtung (52, 90, 92) nach einem der
Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß der Kupplungssteller (10, 54) einen Verstellweg auf
weist, der derart bemessen ist, daß die Reibungskupp
lung (6) öffnet, ohne die Getriebebremse (18, 58) zu betä
tigen.
9. Verfahren zum Betreiben einer Betätigungsvorrich
tung (52, 90, 92) für ein Getriebe (2) eines Kraftfahrzeu
ges, das mit einer automatisierten oder teilautomatisierten
Schaltung versehen ist und einen mit einem Wegsensor (14,
56) verbundenen Kupplungssteller (8, 54) zum Öffnen einer
zwischen einem Antriebsmotor und dem Getriebe (2) angeord
neten Reibungskupplung (6) und eine Getriebebremse (18, 58)
zur Angleichung der Drehzahlen von Getriebebauteilen wäh
rend der Schaltvorgänge aufweist, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Kupplungssteller (8, 54) und
die Betätigung der Getriebebremse (18, 58) gemeinsam von
der einen Betätigungsvorrichtung (52, 90, 92) betätigt
wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch ge
kennzeichnet, daß durch die Betätigungsvor
richtung (52, 90, 92) die Reibungskupplung (6) beim Herun
terschaltvorgang nur so weit geöffnet wird, daß die Getrie
bebremse (18, 58) nicht betätigt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die Betätigungsvorrich
tung (52, 90, 92) zur Synchronisierung aller Gänge des Ge
triebes (2) als Zentralsynchronisierung verwendet wird.
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