Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aktuatoranordnung für einen Kraft fahrzeugantrieb s sträng .

Stand der Technik

Genauer betrifft die Erfindung eine Aktuatoranordnung für einen Kraft fahrzeugantriebsstrang, der wenigstens eine Reibkupplung zur Übertra gung von Antriebsmoment, insbesondere in Form einer Anfahrkupplung, sowie ein Getriebe mit wenigstens zwei Gangstufen aufweist, die mittels einer Schaltkupplungsanordnung ein- und auslegbar sind, mit einem Hydraulikkreis, der eine Pumpe aufweist, die mittels eines Elektromotors antreibbar ist, und der einen Kupplungs-Hydraulikzylinder aufweist, mit tels dessen die Reibkupplung betätigbar ist, und mit einer Schalt- Aktuatoreinrichtung zum Betätigen der Schaltkupplungsanordnung, wo bei die Schalt-Aktuatoreinrichtung eine Schaltwalze aufweist, die mit dem Elektromotor über eine Schaltwalzen- Koppeleinrichtung derart gekoppelt oder koppelbar ist, dass die Schaltwalze mittels des Elektromotors in Ro tation versetzbar ist, um die Schaltkupplungsanordnung zu betätigen.

Solche Aktuatoranordnungen sind aus den Dokumenten US

201 1 / 0303049 Al sowie EP 2 818 766 A2 bekannt.

Kraftfahrzeugantriebsstränge können bekannterweise beispielsweise au tomatisierte Getriebe wie automatisierte Schaltgetriebe, Doppelkupp lungsgetriebe, Wandlerautomatgetriebe etc. darstellen. Automatisierte Getriebe werden sowohl hinsichtlich der Kupplungsbetätigung als auch hinsichtlich der Schaltbetätigung mit geeigneten Aktuatoren ausgerüstet, um diese Vorgänge automatisiert ablaufen zu lassen.

Zur Betätigung einer Reibkupplung ist es bekannt, hydraulische Aktua toren zu verwenden, bei denen die Reibkupplung mittels eines Kupplungs- Hydraulikzylinders betätigt wird. Dies ermöglicht eine feinfühlige und schnelle Regelung des über die Reibkupplung übertragenen Drehmomen tes, was insbesondere bei Doppelkupplungsgetrieben von besonderer Be deutung ist. Denn hier werden zwei Reibkupplungen zur Drehmoment übergabe von einem Leistungsübertragungszweig auf den anderen Leis tungsübertragungszweig überschneidend betätigt.

Als Schalt-Aktuatoreinrichtung ist es bekannt, hydraulische Zylinder zur Betätigung einzelner Schaltkupplungspakete wie Synchronisierungen zu verwenden. Der Vorteil liegt hier darin, dass für die Reibkupplungsbetäti gung und für die Schaltkupplungsbetätigung eine einheitliche Fluidquelle verwendbar ist.

Es ist jedoch auch bekannt, die Schaltkupplungsanordnung elektrisch zu betätigen, beispielsweise durch elektromagnetische Aktuatoren oder durch Elektromotoren. Im letzteren Fall ist es bekannt, zur Betätigung von Schaltkupplungen sogenannte Schaltwalzen zu verwenden, die mittels eines Elektromotors angetrieben werden.

Zur Druckregelung eines Hydraulikfluides ist es bekannt, über eine Pum pe einen Leitungsdruck zu erzeugen, der mittels eines Druckregelventils konstant gehalten wird. Mittels weiterer Druckregelventile werden dann die Drücke einzelner Hydraulikzylinder eingeregelt. Dabei ist es bekannt, die Pumpe nach der Art eines Nebenantriebes an den Verbrennungsmotor anzukoppeln.

Es ist auch bekannt, den Druckanschluss einer Pumpe direkt mit einem Hydraulikzylinder zu verbinden und die Pumpe mittels eines Elektromo tors anzutreiben. In diesem Fall ist es möglich, den Druck in dem Hydrau likzylinder durch Einstellen der Drehzahl des Elektromotors zu regeln.

Wenn eine Schaltwalze über eine Schaltwalzen- Koppeleinrichtung mit einem Elektromotor koppelbar und somit auch entkoppelbar ist, besteht das Problem, dass im entkoppelten Zustand die Position der Schaltwalze nicht mehr vom Elektromotor festgelegt werden kann und aufgrund mög licher unkontrollierter Einflüsse auf die Schaltwalze auch nicht bestimm bar ist, ohne einen zusätzlichen Drehwinkelsensor an der Schaltwalze zu verbauen.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Aktuatoranordnung für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang der genannten Art in dieser Hinsicht zu ver bessern und insbesondere eine Aktuatoranordnung für einen Kraftfahr zeugantriebsstrang anzugeben, die eine exakte Festlegung des Drehwin kels einer Schaltwalze in einem von einem antreibenden Elektromotor entkoppelten Zustand ermöglicht.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch eine Aktuatoranordnung für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang, der wenigstens eine Reibkupplung zur Über tragung von Antriebsmoment, insbesondere in Form einer Anfahrkupp lung, sowie ein Getriebe mit wenigstens zwei Gangstufen aufweist, die mittels einer Schaltkupplungsanordnung ein- und auslegbar sind, mit einem Hydraulikkreis, der eine Pumpe aufweist, die mittels eines Elektro- motors antreibbar ist, und der einen Kupplungs-Hydraulikzylinder auf weist, mittels dessen die Reibkupplung betätigbar ist, und mit einer Schalt-Aktuatoreinrichtung zum Betätigen der Schaltkupplungsanord nung, wobei die Schalt-Aktuatoreinrichtung eine Schaltwalze aufweist, die mit dem Elektromotor über eine Schaltwalzen- Koppeleinrichtung derart koppelbar ist, dass die Schaltwalze mittels des Elektromotors in Rotation versetzbar ist, um die Schaltkupplungsanordnung zu betätigen, wobei die Aktuatoranordnung eine Klemmvorrichtung umfasst, die dazu eingerichtet ist, die Schaltwalze in ihrem aktuellen Drehwinkel zu fixieren wenn die Schaltwalzen- Koppeleinrichtung in einem nicht-gekoppelten Zustand ist und die Schaltwalze in ihrem aktuellen Drehwinkel nicht zu fixieren wenn die Schaltwalzen- Koppeleinrichtung in einem gekoppelten Zustand ist.

Erfindungsgemäß ist in einer Aktuatoranordnung die ein wahlweises Kop peln und Entkoppeln der Rotation einer Schaltwalze mit einem Elektromo tor ermöglicht eine Klemmvorrichtung vorgesehen, über welche die

Schaltwalze in ihrem aktuellen Drehwinkel fixiert werden kann. Die Fixie rung der Rotation der Schaltwalze erfolgt dann, wenn die Schaltwalze nicht an den Elektromotor gekoppelt ist. Hierdurch kann, wenn die

Schaltwalzen- Koppeleinrichtung in einem gekoppelten Zustand ist, der Drehwinkel der Schaltwalze durch den Elektromotor exakt vorgegeben und bevorzugt auch überwacht werden durch einen Drehwinkelsensor am Elektromotor und kann dieser bekannte Drehwinkel beibehalten werden, auch wenn die Schaltwalzen- Koppeleinrichtung später in einem nicht gekoppelten Zustand ist.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie den beigefügten Zeichnungen angegeben. Vorzugsweise ist ein Drehwinkelsensor am Elektromotor angeordnet, zur Bestimmung des Drehwinkels des Rotors des Elektromotors und zur mit telbaren Bestimmung des Drehwinkels der Schaltwalze. Der Drehwin kelsensor misst bevorzugt den Drehwinkel des Rotors des Elektromotors in einem gekoppelten Zustand der Schaltwalzen- Koppeleinrichtung, so dass hierdurch mittelbar auch der Drehwinkel der gekoppelten Schaltwal ze bestimmt oder bestimmbar wird.

Vorzugsweise ist der Elektromotor über eine Pumpen- Koppeleinrichtung mit einer Antriebswelle der Pumpe drehfest verbindbar, wobei die Schalt walzen-Koppeleinrichtung und die Pumpen- Koppeleinrichtung in ein Kop peleinrichtungspaket integriert ist.

Die Klemmvorrichtung umfasst bevorzugt ein mechanisches Element, dass an der Schaltwalze reibschlüssig oder formschlüssig anliegen kann um die Schaltwalze in ihrem aktuellen Drehwinkel zu fixieren, insbeson dere einen federvorbelasteten Hebel.

Die Klemmvorrichtung kann dabei reibschlüssig oder formschlüssig an der Schaltwalze oder an ein mit der Schaltwalze in Wirkverbindung ste hendem Element, wie z.B. einem mit der Schaltwalze drehgekoppelten Zahnrad, anliegen.

Bevorzugt wird das mechanische Element, insbesondere der federvorbe lastete Hebel, gelöst, so dass es an der Schaltwalze anliegen kann um diese zu fixieren, wenn die Schaltwalzen- Koppeleinrichtung in den nicht gekoppelten Zustand übergeht bzw. wenn das Koppeleinrichtungspaket eine drehfeste Verbindung des Elektromotors mit der Pumpen- Antriebswelle anstelle der Verbindung mit der Schaltwalze herstellt. Die Schaltwalze kann vorzugsweise an der Stirnseite oder in Umfangsrich tung eine Art Verzahnung aufweisen, in die das mechanische Element über eine Gegenverzahnung Formschluss herstellen kann, wenn die Schaltwalzen- Koppeleinrichtung in den nicht-gekoppelten Zustand über geht bzw. wenn das Koppeleinrichtungspaket eine drehfeste Verbindung des Elektromotors mit der Pumpen-Antriebswelle anstelle der Verbindung mit der Schaltwalze herstellt.

Die Schaltwalze kann in ihrem aktuellen Winkel nicht formschlüssig fi xiert werden, wenn die Verzahnung der Schaltwalze und die Verzahnung des mechanischen Elements einen Zustand einnehmen, in dem die eine Verzahnung nicht in die jeweils andere Verzahnung bzw. Zahnlücke (,,Zahn-auf-Zahn“-Stellung) trifft. Aus diesem Grund ist das mechanische Element federvorbelastet, um die Schaltwalze zunächst mithilfe Reib schluss fixieren zu können und ggfs die Verzahnung des mechanischen Elements in eine Zahnlücke der Schaltwalze zu drücken, sobald sich die Schaltwalze in eine Richtung verdreht.

Vorzugsweise wird das mechanische Element durch eine axiale Verschie bung einer Schiebemuffe des Koppeleinrichtungspakets geführt, so dass die Klemmvorrichtung je nach Position der Schiebmuffe die Schaltwalze klemmt oder nicht klemmt.

Daher umfasst das Koppeleinrichtungspaket bevorzugt eine Schiebemuffe, so dass mittels der Schiebemuffe wechselweise entweder die Schaltwalzen- Koppeleinrichtung oder die Pumpen- Koppeleinrichtung in gekoppeltem Zustand ist. Die Schiebemuffe ist dabei vorzugsweise derart mit dem me chanischen Element gekoppelt, dass durch Verschiebung der Schiebemuf fe das mechanische Element gelöst werden kann, um die Schaltwalze zu fixieren. Zum Betätigen der Schaltwalzen- Koppeleinrichtung ist vorzugsweise ein elektrischer Koppeleinrichtungsaktuator vorgesehen. Dieser kann bei spielsweise einen Elektromagneten beinhalten, mittels dessen die Schalt walzen-Koppeleinrichtung geöffnet oder geschlossen werden kann bzw. das Koppeleinrichtungspaket zwischen seinen beiden Zuständen„Schal tung“ und„Pumpe“ umgeschaltet werden kann.

Bevorzugt weist der Kraftfahrzeugantriebsstrang ein Doppelkupplungsge triebe mit einer ersten Reibkupplung und mit einer zweiten Reibkupplung auf, wobei der Hydraulikkreis eine von einem ersten Elektromotor an- treibbare erste Pumpe für die erste Reibkupplung und eine von einem zweiten Elektromotor antreibbare zweite Pumpe für die zweite Reibkupp lung aufweist, wobei die Schalt-Aktuatoreinrichtung eine erste Schaltwal ze und eine zweite Schaltwalze aufweist, wobei die erste Schaltwalze über eine erste Schaltwalzen- Koppeleinrichtung mit dem ersten Elektromotor koppelbar ist und wobei die zweite Schaltwalze über eine zweite Schalt walzen-Koppeleinrichtung mit dem zweiten Elektromotor koppelbar ist. In dieser Anordnung können vier Aktuatoren, nämlich erste und zweite Pumpe, sowie erste und zweite Schaltwalze, über lediglich zwei Elektromo toren betrieben werden, anstatt hierzu vier Elektromotoren zu benötigen.

Die Aktuatoranordnung umfasst dann bevorzugt zwei Klemmvorrichtun gen, die dazu eingerichtet sind, die jeweilige Schaltwalze in ihrem aktuel len Drehwinkel zu fixieren wenn die jeweilige Schaltwalzen- Koppeleinrichtung im nicht-gekoppelten Zustand ist und die jeweilige Schaltwalze in ihrem aktuellen Drehwinkel nicht zu fixieren wenn die jeweilige Schaltwalzen- Koppeleinrichtung im gekoppelten Zustand ist. Bevorzugt ist jeweils ein Drehwinkelsensor an jedem der beiden Elektro- motoren angeordnet zur Bestimmung des Drehwinkels der jeweiligen Schaltwalze.

Kurzbeschreibung der Zeichnung

Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.

Fig. ist eine schematische Darstellung einer erfindungsge mäßen Aktuatoranordnung für einen Kraftfahrzeugan triebsstrang der ein Doppelkupplungsgetriebe auf weist.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

In Fig. ist eine erfindungsgemäße Aktuatoranordnung für einen Kraftfahr zeugantriebsstrang der ein Doppelkupplungsgetriebe aufweist dargestellt.

Das Doppelkupplungsgetriebe umfasst ein Getriebe mit sechs Gangstufen 1 , 2, ..., 6, die mittels einer Schaltkupplungsanordnung ein- und ausleg- bar sind. Dabei sind die ungeraden Gangstufen 1 , 3, 5 in einem ersten Teilgetriebe ausgebildet, dass über den in der linken Hälfte der Fig. darge stellten Teil der Aktuatoranordnung schaltbar ist und die geraden Gang stufen 2, 4, 6 in einem zusätzlichen Teilgetriebe ausgebildet, dass über den in der rechten Hälfte der Fig. dargestellten Teil der Aktuatoranord nung schaltbar ist. Beide Teile der Aktuatoranordnung sind im Wesentli chen gleich aufgebaut und beide Teile der Aktuatoranordnung sind, jeder für sich, erfindungsgemäß ausgebildet. Dabei ist die linke Teil- Aktuatoranordnung in einem anderen Kopplungszustand dargestellt als die rechte Teil- Aktuatoranordnung, so dass die beiden Hälften der Fig., abgesehen von den dargestellten Gangstufen, auch eine erfindungsgemä ße Aktuatoranordnung in zwei verschiedenen Zuständen zeigen könnten.

Beschrieben wird daher zunächst nur eine Hälfte der Fig., beispielsweise die linke Aktuatoranordnung.

Der Kraftfahrzeugantriebsstrang umfasst einen Hydraulikkreis 10, der eine Pumpe 1 1 aufweist, die mittels eines Elektromotors 12 antreibbar ist. Über einen hier nicht dargestellten Kupplungs-Hydraulikzylinder im Hyd raulikkreis 10 ist eine Reibkupplung des Getriebes oder Teilgetriebes, insbesondere eine Anfahrkupplung, betätigbar.

Zusätzlich umfasst die Aktuatoranordnung eine Schalt- Aktuatoreinrichtung 13 zum Betätigen der Schaltkupplungsanordnung, also zum Ein- und Auslegen der Gangstufen des Getriebes bzw. Teilgetrie bes, wobei die Schalt- Aktuatoreinrichtung 13 eine Schaltwalze 14 auf weist, die mit dem Elektromotor 12 koppelbar ist.

Die Aktuatoranordnung umfasst ein Koppeleinrichtungspaket 20, wobei über das Koppeleinrichtungspaket 20 wahlweise der Elektromotor 12 ent weder mit der Pumpe 1 1 oder mit der Schaltwalze 14 drehfest verbunden werden kann.

Das Koppeleinrichtungspaket 20 umfasst dazu eine Schaltwalzen- Koppeleinrichtung 15 zum Koppeln der Schaltwalze 14 und eine Pumpen- Koppeleinrichtung 18 zum alternativen Koppeln der Pumpe 1 1 bzw. einer Antriebswelle 19 der Pumpe 1 1 mit dem Elektromotor 12.

Über die Schaltwalzen- Koppeleinrichtung 15 ist der Elektromotor 12 da her derart mit der Schaltwalze 14 koppelbar, dass die Schaltwalze 14 mit- tels des Elektromotors 12 in Rotation versetzbar ist, um die Schaltkupp lungsanordnung zu betätigen.

Das Koppeleinrichtungspaket 20 umfasst eine Schiebemuffe 22, so dass mittels der Schiebemuffe 22 wechselweise entweder die Schaltwalzen-

Koppeleinrichtung 15 oder die Pumpen- Koppeleinrichtung 18 in gekoppel tem Zustand ist.

Zum Betätigen der Schaltwalzen- Koppeleinrichtung 15, sowie auch der Pumpen- Koppeleinrichtung 18, nämlich zum Umschalten des Koppelein richtungspakets 20 bzw. zum axialen Verfahren der Schiebemuffe 22 ist ein elektrischer Koppeleinrichtungsaktuator 23 vorgesehen. Dieser kann beispielsweise einen Elektromagneten beinhalten, mittels dessen die Schiebmuffe 22 bewegt und somit auch die Schal twalzen- Koppeleinrichtung 15 geöffnet oder geschlossen wird.

Die Aktuatoranordnung umfasst eine Klemmvorrichtung 16, die dazu eingerichtet ist, die Schaltwalze 14 in ihrem aktuellen Drehwinkel zu fixie ren wenn die Schaltwalzen- Koppeleinrichtung 15 in einem nicht- gekoppelten Zustand ist - wenn nämlich die Pumpe 1 1 gekoppelt ist, wie in Fig. linke Hälfte dargestellt - und die Schaltwalze 14 in ihrem aktuellen Drehwinkel nicht zu fixieren wenn die Schaltwalzen- Koppeleinrichtung 15 in einem gekoppelten Zustand ist - wie in Fig. rechte Hälfte dargestellt. Die Klemmvorrichtung 16 umfasst ein mechanisches Element, nämlich einen durch eine Feder 24 vorbelasteten Hebel 21 , dass an der Schaltwal ze 14 mittels einer geeigneten Auflagefläche reibschlüssig oder form schlüssig anliegen kann um die Schaltwalze 14 in ihrem aktuellen Dreh winkel zu fixieren (Fig., linke Hälfte). Das mechanische Element, insbesondere der federvorbelastete Hebel 21 , kann gelöst werden, so dass es durch die Kraft der Feder 24 an der

Schaltwalze 14 anliegen kann um diese zu fixieren, wenn die Schaltwal - zen-Koppeleinrichtung 15 in den nicht-gekoppelten Zustand, also das Koppeleinrichtungspaket 20 in den Zustand der Koppelung der Pumpe 1 1 , übergeht (Fig., linke Hälfte).

Das mechanische Element 21 kann durch Verschiebung der Schiebemuffe 22 gelöst und/ oder verschoben werden, um die Schaltwalze 14 zu fixieren oder freizugeben.

Zur Bestimmung des Drehwinkels am Elektromotor 12 ist ein Drehwin kelsensor 17 am Elektromotor 12 angeordnet. Mittels dieses Drehwin kelsensors 17 kann mittelbar der Drehwinkel der Schaltwalze 14 be stimmt werden, da der Drehwinkel der Schaltwalze erfindungsgemäß ent weder durch den gekoppelten Elektromotor 12 festgelegt wird oder, bei entkoppeltem Elektromotor 12, der Drehwinkel an der Schaltwalze 14 durch die Wirkung der Klemmvorrichtung 16 nicht veränderbar ist.

In einem Doppelkupplungsgetriebe umfasst der Antriebsstrang eine erste Reibkupplung und eine zweite Reibkupplung, wobei der Hydraulikkreis 10 eine von einem ersten Elektromotor 12 an treibbare erste Pumpe 1 1 für die erste Reibkupplung und eine von einem zweiten Elektromotor 12 antreib- bare zweite Pumpe 1 1 für die zweite Reibkupplung aufweist, wobei die Schalt- Aktuatoreinrichtung eine erste Schaltwalze 14 und eine zweite Schaltwalze 14 aufweist, wobei die erste Schaltwalze 14 über eine erste Schaltwalzen- Koppeleinrichtung 15 mit dem ersten Elektromotor 12 kop pelbar ist und wobei die zweite Schaltwalze 14 über eine zweite Schal twal- zen-Koppeleinrichtung 15 mit dem zweiten Elektromotor 12 koppelbar ist. Die Aktuatoranordnung umfasst dann bevorzugt zwei Klemmvorrichtun gen 16, die unabhängig voneinander ihre Schaltwalzen 14 klemmen oder nicht-klemmen können, die also dazu eingerichtet sind, die jeweilige Schaltwalze 14 in ihrem aktuellen Drehwinkel zu fixieren wenn die jeweili- ge Schaltwalzen- Koppeleinrichtung 15 im nicht-gekoppelten Zustand ist und die jeweilige Schaltwalze 14 in ihrem aktuellen Drehwinkel nicht zu fixieren wenn die jeweilige Schaltwalzen- Koppeleinrichtung 15 im gekop pelten Zustand ist. Bevorzugt ist jeweils ein Drehwinkelsensor 17 an jedem der beiden Elekt romotoren 12 angeordnet, zur Bestimmung des Drehwinkels der jeweiligen Schaltwalze 14.

Bezugszeichenliste

1 , 2, . . . , 6 Gangstufen

10 Hydraulikkreis

1 1 Pumpe

12 Elektromotor

13 Schalt- Aktuatoreinrichtung

14 Schaltwalze

15 Schaltwalzen- Koppeleinrichtung

16 Klemmvorrichtung

17 Drehwinkelsensor

18 Pumpen- Koppeleinrichtung

19 Antriebswelle

20 Koppeleinrichtungspaket

21 Hebel

22 Schiebemuffe

23 Koppeleinrichtungsaktuator

24 Feder