DE102005004207A1 - Doppelkupplungsgetriebe mit Elektromotor - Google Patents
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Abstract
Doppelkupplungsgetriebe
für Fahrzeuge,
mit einem Gehäuse,
einer Antriebswelle, einer ersten Getriebeeingangswelle, der eine
erste Gruppe von schaltbaren Gängen
des Doppelkupplungsgetriebes zugeordnet ist, einer zweiten Getriebeeingangswelle,
der eine zweite Gruppe von schaltbaren Gängen des Doppelkupplungsgetriebes
zugeordnet ist. Ferner ist eine erste Kupplung vorgesehen, durch
deren Schließen
die Antriebswelle drehfest mit der ersten Getriebeeingangswelle
koppelbar ist, und eine zweite Kupplung, durch deren Schließen die Antriebswelle
drehfest mit der zweiten Getriebeeingangswelle koppelbar ist. Außerdem ist
eine elektrische Maschine vorgesehen, die einen fest in Bezug auf
das Gehäuse angeordneten
Stator und einen drehbar in Bezug auf den Stator angeordneten Rotor
aufweist. Der Rotor ist ringförmig
ausgebildet und über
einen Rotorträger
mit der ersten Getriebeeingangswelle verbunden.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Doppelkupplungsgetriebe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
- Doppelkupplungsgetriebe sind bereits seit langem Stand der Technik. Sie ermöglichen ein zugkraftunterbrechungsfreies Schalten und kommen daher insbesondere für sportlich orientierte Fahrzeuge in Betracht. Doppelkupplungsgetriebe weisen zwei Getriebeeingangswellen auf, von denen die eine üblicherweise als Hohlwelle und die andere als Vollwelle ausgebildet ist, die in der Hohlwelle angeordnet ist. Die beiden Eingangswellen sind jeweils einem ersten bzw. zweiten „Teilgetriebe" zugeordnet. Üblicherweise werden beispielsweise über die erste Eingangswelle die Vorwärtsgangstufen
1 ,3 ,5 und über die zweite Eingangswelle die Vorwärtsgangstufen2 ,4 ,6 angetrieben. Ferner ist eine Antriebswelle vorgesehen, die wahlweise über eine erste Kupplung mit der ersten Getriebeeingangswelle oder über eine zweite Kupplung mit der zweiten Getriebeeingangswelle gekoppelt ist. Beim Schalten von einem Gang in den nächsthöheren bzw. nächstniedrigeren Gang wird die eine Kupplung geöffnet und die andere gleichzeitig geschlossen, so dass das von der Antriebswelle gelieferte Antriebsdrehmoment zugkraftunterbrechungsfrei von dem einen Teilgetriebe an das andere Teilgetriebe „übergeben" werden kann. - Aus der
DE 198 50 549 A1 ist ein Doppelkupplungsgetriebe bekannt, bei dem in jedem der Getriebeeingangswellenstränge hinter der Kupplung, d. h. zwischen der Kupplung und dem eigentlichen Doppelkupplungsgetriebe jeweils ein Elektromotor angeordnet ist. Die Elektromotoren ermöglichen folgende Betriebsarten: - – Starten des Verbrennungsmotors,
- – Synchronisieren von Zahnradpaaren beim Schalten von einem Gang in einen anderen,
- – Rekuperation, d. h. Umwandlung von mechanischer Rollenergie in elektrische Energie,
- – Antrieb des Fahrzeugs rein elektromotorisch und
- – Power Assist-Betrieb, d. h. Unterstützung des Verbrennungsmotors durch einen oder beide Elektromotoren.
- Ein anderes Ausführungsbeispiel der
DE 198 50 549 A1 beschreibt ein Doppelkupplungsgetriebe, bei dem nur ein einziger Elektromotor vorgesehen ist, der über eine Zahnradstufe wahlweise mit der einen oder anderen Getriebeeingangswelle koppelbar ist. - Aufgabe der Erfindung ist es, ein Doppelkupplungsgetriebe zu schaffen, dem wahlweise eine elektrische Maschine zuschaltbar ist und das eine kompakte Bauweise aufweist.
- Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
- Ausgangspunkt der Erfindung ist ein Doppelkupplungsgetriebe für Fahrzeuge, mit einem Gehäuse, einer Antriebswelle, einer ersten Getriebeeingangswelle und einer zweiten Getriebeeingangswelle. Der ersten Getriebeeingangswelle ist eine erste Gruppe von schaltbaren Gängen des Doppelkupplungsgetriebes zugeordnet. Der zweiten Getriebeeingangswelle ist eine zweite Gruppe von schaltbaren Gängen des Doppelkupplungsgetriebes zugeordnet. Beispielsweise sind der ersten Getriebeeingangswelle die „ungeraden" Vorwärtsgangstufen
1 ,3 ,5 und ein Rückwärtsgang zugeordnet und der zweiten Getriebeeingangswelle die zwischen den ungeraden Vorwärtsgangstufen liegenden geraden Vorwärtsgangstufen2 ,4 ,6 . Jeder der beiden Getriebeeingangswellen ist jeweils eine Kupplung zugeordnet. Durch Schließen der ersten Kupplung kann die Antriebswelle mit der ersten Getriebeeingangswelle drehgekoppelt werden. Durch Schließen der zweiten Kupplung kann die Antriebswelle mit der zweiten Getriebeeingangswelle drehgekoppelt werden. Ferner ist eine elektrische Maschine vorgesehen, die einen fest in Bezug auf das Gehäuse angeordneten Stator und einen drehbar in Bezug auf den Stator angeordneten Rotor aufweist. Der Rotor ist ringförmig ausgebildet und über einen Rotorträger mit der ersten Getriebeeingangswelle verbunden. Die ringförmige Gestalt des Rotors ermöglicht eine sehr kompakte Bauweise. So können im Unterschied zu der oben erwähntenDE 198 50 549 A1 eine oder beiden Kupplungen im Bereich „innerhalb" des Rotors angeordnet werden. - Ferner kann zwischen dem Rotor und dem Rotorträger eine Rotorkupplung angeordnet sein. Der Rotor ist also nicht notwendigerweise in allen Betriebeszuständen drehfest mit dem Rotorträger gekoppelt. Wenn die Rotorkupplung geöffnet ist, kann der Rotorträger relativ zum Rotor gedreht werden. Lediglich wenn die Rotorkupplung geschlossen ist, ist der Rotor drehfest mit dem Rotorträger gekoppelt.
- Bei der ersten und/oder der zweiten Kupplung kann es sich jeweils um eine Lamellenkupplung handeln. Vorzugweise ist die erste Kupplung eine Lamellenkupplung, die einen Lamellenkorb aufweist, an dem ein erstes Lamellenpaket angeordnet ist und der mit dem Rotorträger verbunden ist. Alternativ dazu kann der Lamellenkorb auch durch einen Abschnitt des Rotorträgers selbst gebildet sein. Die erste Kupplung weist dann ferner ein zweites Lamellenpaket auf, das an einem „Lamellenträger" angeordnet ist. Der Lamellenträger wiederum ist mit der Antriebswelle verbunden. Die Lamellen der beiden Lamellenpakete greifen dabei ineinander. Die Lamellen des ersten Lamellenpakets greifen radial von außen her zwischen die Lamellen des zweiten Lamellenpakets ein.
- Wie bereits angedeutet kann die erste Kupplung bzw. die erste Lamellenkupplung radial innerhalb des Rotors angeordnet sein. Vorzugsweise umschließt der Rotor also die erste Kupplung ringförmig von außen her. In diesem Fall spricht man von einem „Außenläufer". Alternativ dazu kann es sich bei der elektrischen Maschine auch um einen „Innenläufer" handeln.
- Wie bereits angedeutet kann auch die zweite Kupplung als Lamellenkupplung ausgebildet sein. Vorzugsweise ist die zweite Kupplung radial innerhalb der ersten Kupplung angeordnet. Der Rotor der Elektromaschine und die beiden Kupplungen können also in Axialrichtung gesehen im wesentlichen in einer Ebene angeordnet sein, was eine sehr kompakte Bauweise ermöglicht. Der Rotor und die beiden Kupplungen müssen einander aber nicht notwendigerweise „überdecken". Alternativ dazu können sie auch in Axialrichtung versetzt zueinander bzw. einander nur teilweise überlappend angeordnet sein.
- An dem Lamellenträger, an dem das „radial innere" Lamellenpaket der ersten Lamellenkupplung angeordnet sein kann, kann zusätzlich ein „radial äußeres" Lamellenpaket der zweiten Lamellenpaket angeordnet sein. Dieses „erste" Lamellenpaket der zweiten Lamellenkupplung steht vorzugsweise radial nach innen von den Lamellenträger ab. Ein zweites Lamellenpaket der zweiten Lamellenkupplung kann an einem Lamellenträger angeordnet sein, der mit der zweiten Getriebeeingangswelle gekoppelt ist. Durch Schließen der ersten Lamellenkupplung kann also die Antriebswelle über den Lamellenträger und den Rotorträger mit der ersten Getriebeeingangswelle drehgekoppelt werden. Durch Schließen des zweiten Lamellenpakets kann die Antriebswelle über den Lamellenträger, an dem das radial äußere Lamellenpaket der zweiten Lamellenkupplung angeordnet ist, und an den Lamellenträger, an dem das radial innere Lamellenpaket der zweiten Lamellenkupplung angeordnet ist, drehmomentübertragend mit der zweiten Getriebeeingangswelle gekoppelt werden.
- Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die zweite Getriebeeingangswelle in der Antriebswelle gelagert. Hierzu ist an einem stirnseitigen Ende der Antriebswelle eine Ausnehmung vorgesehen. In diese Ausnehmung ragt ein stirnseitiges Ende der zweiten Getriebeeingangswelle hinein. Die zweite Getriebeeingangswelle kann z. B. über einen Kugellager oder ein Rollenlager in der Ausnehmung der Antriebswelle gelagert sein.
- Wenngleich sich die obige Beschreibung primär auf Lamellenkupplungen bezog, sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass es sich bei den Kupplungen auch um andere Kupplungstypen handeln kann. Insbesondere kann die erste und/oder die zweite Kupplung als Trockenkupplung ausgebildet sein.
- Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist eine mechanisch angetriebene Getriebeölpumpe vorgesehen. Die Getriebeölpumpe kann mit dem Rotorträger bzw. der mit dem Rotorträger verbundenen ersten Getriebeeingangswelle, der vorzugsweise die ungeraden Vorwärtsgänge sowie der Rückwärtsgang zugeordnet sind, gekoppelt sein. Die Getriebeölpumpe kann beispielsweise über eine Zahnradstufe oder einen Kettentrieb mit der ersten Getriebeeingangswelle gekoppelt sein.
- Im folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Die einzige
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung. -
1 zeigt eine Doppelkupplungsgetriebeanordnung1 , die z. B. in einem Fahrzeug verbaut sein kann. Die Doppelkupplungsgetriebenanordnung1 weist ein Gehäuse2 , eine Antriebswelle3 sowie eine erste Getriebeeingangswelle4 und eine zweite Getriebeeingangswelle5 auf. - Die Antriebswelle
3 wird von einem hier nicht näher dargestellten Verbrennungsmotor angetrieben. Die beiden Getriebeeingangswellen4 ,5 sind Eingangswellen eines hier nur schematisch dargestellten Schaltgetriebes6 , das eine Ausgangswelle7 aufweist, über das Drehmoment an die Antriebsräder des Fahrzeugs geleitet wird. Das Schaltgetriebe6 besteht im wesentlichen aus zwei Teilgetrieben TG1, TG2. Das Teilgetriebe TG1 wird von der ersten Getriebeeingangswelle4 angetrieben. Dem Teilgetriebe TG1 sind die „ungeraden" Vorwärtsgänge des Fahrzeugs zugeordnet, z. B. die Gänge1 ,3 ,5 sowie der Rückwärtsgang R. Dem Teilgetriebe TG2 sind die „geraden" Vorwärtsgänge des Fahrzeugs zugeordnet, d. h. die Gänge2 ,4 ,6 . - Die Doppelkupplungsgetriebeanordnung
1 weist ferner eine erste Lamellenkupplung8 und eine zweite Lamellenkupplung9 auf, die ineinander geschachtelt sind. Die zweite Lamellenkupplung9 ist hierbei radial innerhalb der ersten Lamellenkupplung8 angeordnet. Ein erstes Lamellenpaket10 ist an einem Lamellenkorb11 angeordnet, der hier einstückig mit einem später noch näher zu erläuternden Rotorträger12 verbunden ist. Der Rotorträger12 wiederum ist drehfest mit der ersten Getriebeeingangswelle4 verbunden. Ein zweites Lamellenpaket13 der ersten Lamellenkupplung8 ist radial außen an einem Lamellenträger14 angeordnet. Der Lamellenträger14 ist drehfest mit der Antriebswelle3 gekoppelt. Das erste Lamellenpaket10 der ersten Lamellenkupplung8 wird in Axialrichtung durch einen Sicherungsring15 abgestützt und kann durch einen Druckkolben16 mit Druck beaufschlagt werden. Durch Beaufschlagen des Druckkolbens16 kann die erste Lamellenkupplung8 geschlossen werden. Wenn die erste Lamellenkupplung8 geschlossen ist, kann Drehmoment von der Antriebswelle3 über den Lamellenträger14 , die Lamellenkupplung8 und den Rotorträger12 auf die erste Getriebeeingangswelle4 übertragen werden. Wenn die Druckbeaufschlgung wieder zurückgenommen wird, wird der Druckkolben16 durch hier nicht dargestellte Rückstellfedern in seine Ausgangsposition zurrückverschoben. - An der radialen Innenseite des Lamellenträgers
14 ist ein erstes Lamellenpaket17 der zweiten Lamellenkupplung9 angeordnet. Ein zweites Lamellenpaket18 der zweiten Lamellenkupplung9 ist an einem Lamellenträger19 angeordnet, der drehfest mit der zweiten Getriebeeingangswelle5 verbunden ist. Ferner ist ein Druckkolben20 vorgesehen, über den das erste Lamellenpaket17 der zweiten Lamellenkupplung9 mit Druck beaufschlagt werden kann. Das zweite Lamellenpaket17 stützt sich dabei an einem Sicherungsring21 bzw. an dem Lamellenträger14 ab. - Wenn der Druckkolben
20 mit Druck beaufschlagt wird, ist die zweite Lamellenkupplung9 geschlossen. In diesem Zustand kann Drehmoment von der Antriebswelle3 über den Lamellenträger14 , die zweite Lamellenkupplung9 und den Lamellenträger19 auf die zweite Getriebeeingangswelle5 übertragen werden. Wenn die Druckbeaufschlgung wieder zurückgenommen wird, wird der Druckkolben20 durch hier nicht dargestellte Rückstellfedern in seine Ausgangsposition zurrückverschoben. - Am freien Ende der Antriebswelle
3 ist eine Ausnehmung22 vorgesehen, in der ein freies Ende23 der zweiten Getriebeeingangswelle5 mittels eines Kugellagers24 gelagert ist. - Ferner ist eine elektrische Maschine
25 vorgesehen, die einen Stator26 aufweist, der drehfest mit dem Gehäuse2 verbunden ist und einen Rotor27 , der bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel fest mit dem Rotorträger12 verbunden ist. Der Rotor27 hat eine ringförmige Gestalt. Aufgrund dieser ringförmigen Gestalt, ist es möglich, die beiden Lamellenkupplungen8 ,9 sehr platzsparend radial innerhalb des Rotors27 und des Rotorträgers12 anzuordnen. - Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass der Rotor
27 nicht, wie bei dem in1 gezeigten Ausführungsbeispiel, notwendigerweise fest mit dem Rotorträger12 bzw. mit der ersten Getriebeeingangswelle4 verbunden sein muss. Alternativ dazu kann zwischen dem Rotor27 und dem Rotorträger12 bzw. der Getriebeeingangswelle4 eine Kupplung (nicht dargestellt) o. ä. angeordnet sein. Wenn die Kupplung geöffnet ist, kann der Rotorträger12 relativ zu dem Rotor27 gedreht werden. Nur wenn die Kupplung geschlossen ist, ist der Rotor27 drehfest mit dem Rotorträger12 und der Getriebeeingangswelle4 gekoppelt. - Vollständigkeitshalber sei noch auf eine Getriebeölpumpe (
28 ) hingewiesen, die über eine Zahnradstufe29 von der ersten Getriebeeingangswelle (4 ) angetrieben wird.
Claims (19)
- Doppelkupplungsgetriebe (
1 ) für Fahrzeuge, mit einem Gehäuse (2 ), einer Antriebswelle (3 ), einer ersten Getriebeeingangswelle (4 ), der eine erste Gruppe (R,1 ,3 ,5 ) von schaltbaren Gängen des Doppelkupplungsgetriebes (1 ) zugeordnet ist, einer zweiten Getriebeeingangswelle (5 ), der eine zweite Gruppe von schaltbaren Gängen (2 ,4 ,6 ) des Doppelkupplungsgetriebes (1 ) zugeordnet ist, einer ersten Kupplung (8 ), durch deren Schließen die Antriebswelle (3 ) drehfest mit der ersten Getriebeeingangswelle (4 ) koppelbar ist, einer zweiten Kupplung (9 ), durch deren Schließen die Antriebswelle (3 ) drehfest mit der zweiten Getriebeeingangswelle (5 ) koppelbar ist, und einer elektrischen Maschine (25 ), die einen fest in Bezug auf das Gehäuse (2 ) angeordneten Stator (26 ) und einen drehbar in Bezug auf den Stator (26 ) angeordneten Rotor (27 ) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (27 ) ringförmig ist und über einen Rotorträger (12 ) mit der ersten Getriebeeingangswelle (4 ) verbunden ist. - Doppelkupplungsgetriebe (
1 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Rotor (27 ) und dem Rotorträger (12 ) eine Rotorkupplung angeordnet ist, wobei der Rotor (27 ) bei geöffne ter Rotorkupplung relativ zu dem Rotorträger (12 ) drehbar ist und bei geschlossener Rotorkupplung drehfest mit dem Rotorträger (12 ) verbunden ist. - Doppelkupplungsgetriebe (
1 ) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Kupplung (8 ) eine Lamellenkupplung ist. - Doppelkupplungsgetriebe (
1 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lamellenkupplung (8 ) einen Lamellenkorb (11 ) aufweist, an dem ein erstes Lamellenpaket (10 ) angeordnet ist, wobei der Lamellenkorb (11 ) mit dem Rotorträger (12 ) verbunden oder durch den Rotorträger (12 ) gebildet ist. - Doppelkupplungsgetriebe (
1 ) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lamellenkupplung (8 ) ein zweites Lamellenpaket (13 ) aufweist, das an einem Lamellenträger (14 ) angeordnet ist, der mit der Antriebswelle (3 ) verbunden ist. - Doppelkupplungsgetriebe (
1 ) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen (10 ) des ersten Lamellenpakets radial von außen her zwischen Lamellen (13 ) des zweiten Lamellenpakets eingreifen. - Doppelkupplungsgetriebe (
1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (27 ) die erste Kupplung (8 ) von außen her ringförmig umschließt. - Doppelkupplungsgetriebe (
1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kupplung (9 ) eine Lamellenkupplung ist. - Doppelkupplungsgetriebe (
1 ) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Lamellenkupplung (9 ) radial innerhalb der ersten Lamellenkupplung (8 ) angeordnet ist. - Doppelkupplungsgetriebe (
1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kupplungen einander in einer Axialrichtung überlappend bzw. überdeckend angeordnet sind. - Doppelkupplungsgetriebe (
1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Lamellenträger (14 ) zusätzlich zu dem zweiten Lamellenpaket (13 ) der ersten Lamellenkupplung (8 ) ein erstes Lamellenpaket (17 ) der zweiten Lamellenkupplung (9 ) angeordnet ist, wobei das erste Lamellenpaket (17 ) der zweiten Lamellenkupplung (9 ) radial nach innen von dem Lamellenträger (14 ) absteht. - Doppelkupplungsgetriebe (
1 ) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Lamellenkupplung ein zweites Lamellenpaket (18 ) aufweist, das an einem Lamellenträger (19 ) angeordnet ist, der mit der zweiten Getriebeeingangswelle (5 ) drehgekoppelt ist. - Doppelkupplungsgetriebe (
1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (3 ) ein stirnseitiges Ende aufweist, in dem eine Ausnehmung (22 ) vorgesehen ist, wobei ein stirnseitiges Ende (23 ) der zweiten Getriebeeingangswelle (5 ) in der Ausnehmung (22 ) der Antriebswelle (3 ) gelagert ist. - Doppelkupplungsgetriebe (
1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder die zweite Kupplung (8 ,9 ) eine Trockenkupplung ist. - Doppelkupplungsgetriebe (
1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Doppelkupplungsgetriebe einen Rückwärtsgang (R) aufweist, welcher der ersten Getriebeeingangswelle (4 ) zugeordnet ist bzw. welcher von der ersten Getriebeeingangswelle (4 ) angetrieben wird. - Doppelkupplungsgetriebe (
1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Doppelkupplungsgetriebe (1 ) einen ersten Vorwärtsgang (1 ) aufweist, welcher der ersten Getriebeeingangswelle (4 ) zugeordnet ist bzw. welche von der ersten Getriebeeingangswelle (4 ) angetrieben wird. - Doppelkupplungsgetriebe (
1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Doppelkupplungsgetriebe (1 ) einen dritten und fünften Vorwärtsgang (3 ,5 ) aufweist, welcher der ersten Getriebeeingangswelle (4 ) zugeordnet ist, bzw. welcher von der ersten Getriebeeingangswelle (4 ) angetrieben wird. - Doppelkupplungsgetriebe (
1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Doppelkupplungsgetriebe (1 ) einen zweiten, vierten und sechsten Vorwärtsgang (2 ,4 ,6 ) aufweist, welcher der zweiten Getriebeeingangswelle (5 ) zugeordnet ist, bzw. welcher von der zweiten Getriebeeingangswelle (5 ) angetrieben wird. - Doppelkupplungsgetriebe (
1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Ölpumpe (28 ) vorgesehen ist, die mechanisch von der ersten Getriebeeingangswelle (4 ) angetrieben wird.
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