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Die
Erfindung betrifft ein Doppelkupplungsgetriebe gemäß dem einteiligen
Patentanspruch 1.
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Die
nicht vorveröffentlichten
DE 10 2004 043 939.7 und
DE 10 2004 049 832.6 zeigen
bereits Doppelkupplungsgetriebe, die axial nur wenig Bauraum beanspruchen.
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Aus
der
EP 1 013 965 A2 ist
ferner ein Doppelkupplungsgetriebe mit zwei parallel beabstandeten
Vorgelegewellen bekannt.
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Ferner
ist aus der
DE 196
24 857 A1 ein Doppelkupplungsgetriebe bekannt, das axial
nur wenig Bauraum beansprucht.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein möglichst kleines
Doppelkupplungsgetriebe für
frontgetriebene Fahrzeuge zu schaffen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den
Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst.
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Das
Doppelkupplungsgetriebe findet besonders vorteilhaft Anwendung bei
einem frontangetriebenen Fahrzeug, da ein solches Fahrzeug zur Sicherstellung
eines großen
Radeinschlagswinkels ein geringeres Drehmomente als ein heckangetriebenes Fahrzeug überträgt, wobei
Doppelkupplungsgetriebe eine geringere Drehomentübertragungsfähigkeit
und einen besseren Wirkungsgrad als Planetenautomatikgetriebe aufweisen.
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Ein
Vorteil der Erfindung ist die Nutzung mehrerer Zahnräder der
Vorwärtsgänge für den Rückwärtsgang.
Ferner wird ein Zwischenzahnrad genutzt. Dieses kann zwei einzelne
Zahnräder
oder ein durchgängiges
Zahnrad umfassen. Dabei kann ein mit diesem Zwischenzahnrad kämmendes
Losrad dem Rückwärtsgang
zugeordnet sein und in besonderer Weise angeordnet sein. Insbesondere
kann dieses Losrad drehbar auf einem Hohlwellenabschnitt gelagert
sein, der auch ein Losrad eines Vorwärtsganges und eine Gangwechselkupplung
zur Kupplung dieses Losrades mit dem Losrad des Rückwärtsganges
trägt.
Dabei kann das Losrad des Rückwärtsganges
axial zwischen dem Losrad des Vorwärtsganges und einem Gleichlaufkörper der
Gangwechselkupplung angeordnet sein. Infolgedessen kann der Gleichlaufkörper benachbart
zu einem weiteren Gleichlaufkörper
angeordnet sein, welcher koaxial drehfest auf einer Vorgelegewelle
angeordnet ist, die den besagten Hohlwellenabschnitt trägt. Damit
ist es möglich,
die drehfeste Verbindung zwischen dieser Vorgelegewelle und dem
Hohlwellenabschnitt sowohl mit einer auf dem einem Gleichlaufkörper als auch
mit einer auf dem anderen Gleichlaufkörper angeordneten Schiebemuffe
herzustellen. Mit dieser Konfiguration wird sichergestellt, dass
diese Verbindung zwischen der Vorgelegewelle und dem dem Vorwärtsgang
zugeordneten Losrad hergestellt werden kann
- – wenn dieses
Losrad mit dem Losrad des Rückwärtsgangs
gekoppelt ist als auch
- – wenn
dieses Losrad von dem Losrad des Rückwärtsgangs entkoppelt ist.
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Da
Gangwechselkupplungen derart ausgeführt sein können, dass sie in beiden axialen
Richtungen wirksam sind, kann die Gangwechselkupplung der Vorgelegewelle
in besonders vorteilhafter Weise derart ausgeführt sein, dass damit zusätzlich ein
Vorwärtsgang
eingelegt wird. Dabei kann es sich insbesondere um den sechsten
Vorwärtsgang
handeln. In besonders vorteilhafter Weise können der vierte und der sechste
Vorwärtsgang
in einer Zahnradebene angeordnet sein. Ferner können der fünfte und der siebte Vorwärtsgang
in einer Zahnradebene angeordnet sein. In diesen Zahnradebenen kämmen die
auf den beiden Vorgelegewellen angeordneten Losräder mit einem gemeinsamen Festrad
einer Hauptwelle.
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Die
mit der hohen Anzahl von Zahnradstufen bzw. Verzahnungseingriffen
einhergehende Verschlechterung des Wirkungsgrades ist im Rückwärtsgang
nur von untergeordneter Bedeutung, da die Fahrt im Rückwärtsgang üblicherweise
einen geringen Gesamtfahrtstreckenanteil ausmacht.
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Insbesondere
sind zwei unterschiedliche Zahnradsätze ermöglicht, die nach dem Baukaustensystem
die alternative Produktion von Sechs-Gang-Getrieben und Sieben-Gang-Getrieben bei
nur geringem baulichem Unterschied ermöglicht. D.h. es kann in vorteilhafter
Weise eine große
Anzahl von Gleichteilen Verwendung finden.
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In
besonders vorteilhafter Weise können
die beiden Vorgelegewellen jeweils ein drehfestes Abtriebsritzel
aufweisen, das insbesondere am Ende der jeweiligen Vorgelegewelle
angeordnet sein kann. Diese beiden drehfesten Abtriebsritzel kämmen mit einem
Differentialzahnrad welches einen Planetenradsatz antreibt, der
insbesondere als Kegelradsatz ausgeführt sein kann. Die beiden Abtriebsritzel
können
zur Erhöhung
des Auslegungsspielraumes bei der Optimierung zwischen Bauraum und
Getriebeübersetzungen
der Gänge
einen unterschiedlichen Durchmesser aufweisen.
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In
besonders vorteilhafter Weise ist das Doppelkupplungsgetriebe sequentiell
zugkraftunterbrechungfrei schaltbar, was insbesondere in den unteren
Getriebegängen
vom Fahrer positiv wahrgenommen wird. Zur vollständigen sequentiellen zugkraftunterbrechungfreien
Schaltbarkeit folgen die geraden Gänge im Leistungsfluss der einen
Hauptkupplung und die ungeraden Gänge der anderen Hauptkupplung.
Der Rückwärtsgang
ist dabei der Hauptkupplung zugeordnet, die nicht in dem Leistungsfluss der
Hauptkupplung liegt, welche dem ersten Vorwärtsgang zugeordnet ist. Damit
kann das Umschalten zwischen dem ersten Vorwärts- und dem ersten Rückwärts-Gang
allein durch wechselweises Schließen der beiden Kupplungen des
Doppelkupplungsgetriebes erfolgen, ohne dass dabei eine Schiebemuffe
betätigt
werden muss. Dies ist besonders günstig im Hinblick auf kurze Übergangszeiten
vom Rückwärtsgang
in den ersten Vorwärtsgang,
die neben dem Rangieren beispielsweise für ein „Freischaukeln" des festgefahrenen
Fahrzeuges vorteilhaft sind. Beim „Freischaukeln" bzw. „rocking-cycle" wird das Fahrzeug
kurz vor- und zurückgefahren,
um mit Schwung beispielsweise aus einer Sandkuhle zu kommen. Demzufolge
wird die Trägheit
der Fahrzeug- und Beladungsmasse genutzt, um den eventuell schlecht
greifenden Antrieb der Antriebsräder
zu unterstützen.
In diesem Zusammenhang erweist sich ein Doppelkupplungsgetriebe
als besonders vorteilhaft, da dieses vollautomatisch ausgestaltet
sein kann. Demzufolge kann auch ein vollautomatischer „Freischaukelbetrieb" vorgesehen sein.
Zusätzlich kann
neben der vollautomatischen Betriebsweise auch die halbautomatische
Betriebsweise vorgesehen sein, bei welcher der Gangwechsel vom Fahrzeugführer direkt
vorgegeben wird. Dieser Gangwechsel wird dann selbsttätig ausgeführt, wenn
entsprechende Randbedingungen erfüllt sind. Diese Randbedingungen
sind beispielsweise
- – die Einhaltung der maximal
und der minimal zulässige
Antriebsmotordrehzahl,
- – ein
Fahrzeugstabilitätsprogramm,
wie beispielsweise ein elektronisches Stabilitätsprogramm ESP oder ein Antiblockiersystem
ABS oder eine Antischlupfregelung ASR ist inaktiv.
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Das
erfindungsgemäße Doppelkupplungsgetriebe
kann in besonders vorteilhafter Weise progressiv oder zumindest
näherungsweise
progressiv abgestuft sein.
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Weitere
Vorteile der Erfindung gehen aus den weiteren Patentansprüchen, der
Beschreibung und der Zeichnung vor.
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Die
Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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Die
einzige Zeichnung zeigt ein Doppelkupplungsgetriebe mit sechs Vorwärtsgängen I bis
VI und einem Rückwärtsgang
R. Eine alternative Ausgestaltung mit sieben Vorwärtsgängen ist
zeichnerisch nicht dargestellt.
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Gezeigt
ist ein Doppelkupplungsgetriebe in Front-quer-Bauweise. In der Zeichnungsebene liegt ein
verbrennungsmotorischer Antriebsmotor dabei rechts. Ein Differential 7 mitsamt
seinen Radantriebshalbwellen 8, 9 zum Abtrieb
auf eine Vorderachse 110 liegt in der Zeichnungsebene unten.
Die dargestellten Getriebewellen sind dabei nur zur Vereinfachung
in einer Zeichnungsebene dargestellt. In der praktischen Umsetzung
sind die fünf
geometrischen Hauptachsen räumlich
parallel versetzt zueinander.
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Das
Doppelkupplungsgetriebe weist Hauptwellen auf, von denen
- – die
eine als radial innere Innenwelle 111 und
- – die
andere als radial letztere in einem axial rechten Teilbereich umschließende äußere Hohlwelle 112
ausgeführt ist.
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Am
rechten bzw. dem Antriebsmotor nahe stehenden Ende der beiden Hauptwellen
liegen zwei Hauptkupplungen K1, K2 der Doppelkupplung. Jede der
beiden Hauptkupplungen K1 bzw. K2 ist in nicht näher dargestellter weise unabhängig von
der jeweils anderen Hauptkupplung K2 bzw. K1 reibschlüssig mit dem
Antriebsmotor kuppelbar. Zwischen der Doppelkupplung und den auf
den beiden Hauptwellen aufgereihten Zahnrädern liegt eine Trennwand 119,
an welcher die Hohlwelle 112 mittels einer Wälzlagerung 120 axial
abgestützt
und radial gelagert ist. Die Wälzlagerung 120 ist
als abgedichtetes doppelreihiges Rillenkugellager ausgeführt. Die
Trennwand 119 erstreckt sich radial außen nach rechts und bildet
somit eine Kupplungsglocke zur Aufnahme der Doppelkupplung.
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Mit
von rechts nach links abnehmendem Durchmesser sind zwei axial aufeinander
folgende Festräder 113, 114 drehfest
mit der Hohlwelle 112 verbunden. Die beiden Festräder 113, 114 sind
dabei einteilig mit der Hohlwelle 112. Das erste Festrad 114 ist
dem zweiten Vorwärtsgang
II zugeordnet und kämmt
mit einem Losrad 21, welches auf einer unteren Vorgelegewelle 124 angeordnet
ist. Das zweite Festrad 113 auf der Hohlwelle 112 ist
dem vierten Vorwärtsgang
IV zugeordnet und kämmt
mit einem Losrad 23, welches auf der unteren Vorgelegewelle 124 angeordnet
ist. Ferner ist das zweite Festrad 113 dem sechsten Vorwärtsgang
VI zugeordnet und kämmt
mit einem Losrad 31, welches auf der oberen Vorgelegewelle 16 angeordnet
ist.
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Die
beiden Vorgelegewellen 16, 124 sind an deren beiden
Enden jeweils zapfenförmig
ausgebildet und mittels nicht näher
dargestellten Kegelrollenlagern in X-Anordnung gegenüber einem
dreigeteilten Getriebegehäuse
gelagert, welches aus
- – der besagten Trennwand 119 mit
der integralen Kupplungsglocke,
- – einem
Radsatzgehäuse 127 und
- – einem
Hauptwellendeckel 128
besteht. Für weitere
konstruktive Details des Getriebegehäuses wird auf die 2 der nicht vorveröffentlichten DE 10 2004 049 832.6 verwiesen,
die diesbezüglich
auch im Inhalt dieser Anmeldung als aufgenommen gelten soll.
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Die
Innenwelle 111 ragt aus der umgebenden Hohlwelle 112 axial
heraus. Auf dem herausragenden Bereich der Innenwelle 111 sind
die drei Festräder 116, 117, 118 angeordnet.
Diese drei Festräder 116, 117, 118 nehmen
von einem linken Ende der Innenwelle 111 in die nach rechts
weisende Richtung vom Durchmesser her ab. Am äußersten linken Ende ist die
Innenwelle 111 mittels eines nicht dargestellten als abgedichtetes
Rillenkugellager ausgeführten
Wälzlagers
in dem Radsatzgehäuse 127 gelagert.
Dieses Radsatzgehäuse 127 ist
als separates Teil zu der zuvor genannten Trennwand 119 ausgeführt.
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Das
vom Durchmesser größte Festrad 116 dieser
drei Festräder 116, 117, 118 der
Innenwelle 111 ist dem fünften Vorwärtsgang V zugeordnet und kämmt mit
einem Losrad 129 der unteren Vorgelegewelle 124.
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Das
vom Durchmesser mittlere Festrad 117 dieser drei Festräder 116, 117, 118 der
Innenwelle 111 ist dem dritten Vorwärtsgang III und dem Rückwärtsgang
R zugeordnet und kämmt
mit einem Losrad 14 der oberen Vorgelegewelle 16.
In der Zahnradebene dieses Losrades 14 liegt kein Zahnrad
der unteren Vorgelegewelle 124. Das vom Durchmesser kleinste
Festrad 118 dieser drei Festräder 116, 117, 118 der
Innenwelle 111 ist dem ersten Vorwärtsgang I zugeordnet und kämmt mit
einem Losrad 131 auf der unteren Vorgelegewelle 124.
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Rechts
neben dem Losrad 21, welches dem zweiten Vorwärtsgang
II zugeordnet ist, liegt eine Gangwechselkupplung 38 koaxial
zur unteren Vorgelegewelle 124. Mit dieser Gangwechselkupplung 38 ist
das zuvor genannte Losrad 21 mit der Vorgelegewelle 124 drehfest
koppelbar, so dass ein Drehmoment auf ein am rechten Ende vor dem
Kegelrollenlager liegendes kleines Abtriebsritzel 39 übertragbar ist.
Dieses kleine Abtriebsritzel 39 und ein großes Abtriebsritzel 40,
welches am rechten Ende der oberen Vorgelegewelle 16 vor
deren nicht dargestelltem Kegelrollenlager liegt, kämmen beide
mit einem stirnverzahnten Antriebszahnrad 41 des Differentials 7.
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Die
Gangwechselkupplung 38 ist ferner mit dem Losrad 23 koppelbar,
so dass zum Einlegen des vierten Vorwärtsganges IV eine drehfeste
Verbindung zwischen der unteren Vorgelegewelle 124 und dem
Losrad 23 herstellbar ist.
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Auf
derselben Vorgelegewelle 124 ist eine weitere Gangwechselkupplung 42 axial
zwischen den beiden Losrädern 129, 131 vorgesehen,
mit welcher alternativ eines der beiden Losräder 129, 131 mit
der unteren Vorgelegewelle 124 drehfest koppelbar ist,
so dass der fünfte
Vorwärtsgang
V oder alternativ der erste Vorwärtsgang
I eingelegt ist.
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Koaxial
auf der anderen Vorgelegewelle 16 liegen zwei Gangwechselkupplungen 13, 10 zwischen
- – dem
Losrad 31 des sechsten Vorwärtsganges VI und
- – einem
dem Rückwärtsgang
R zugeordnetem Losrad 17.
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Letzteres
Losrad 17 ist drehbar auf einem Hohlwellenabschnitt 209 gelagert,
welcher an dessen einem Ende mit dem Losrad 14 und an dessen anderem
Ende mit einem Gleichlaufkörper 200 der Gangwechselkupplung 13 drehfest
gekoppelt ist. Dieser Hohlwellenabschnitt 209 ist koaxial
drehbar auf der Vorgelegewelle 16 gelagert. Auf der dem
Antriebsmotor zugewandten Seite schließt sich dem drehbar zur oberen
Vorgelegewelle 16 angeordneten Gleichlaufkörper 200 ein
drehfest mit der Vorgelegewelle 16 gekoppelter Gleichlaufkörper 201 an.
Die beiden Gleichlaufkörper 200, 201 sind
an deren Außenumfang
mit einer Axialverzahnung versehen, in welche jeweils eine innenverzahnte
Schiebemuffe 24 bzw. 18 eingreift. Somit ist der
Gleichlaufkörper 200 mittels
der einen Schiebemuffe 24 alternativ mit dem Losrad 17 oder
dem anderen Gleichlaufkörper 201 koppelbar.
Hingegen ist der Gleichlaufkörper 201 mittels
der einen Schiebemuffe 18 mit dem benachbarten Gleichlaufkörper 200 oder
alternativ mit dem Losrad 31 des sechsten Vorwärtsganges
VI koppelbar.
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Der
Rückwärtsgang
R verläuft
von der ersten Hauptkupplung K1 der Doppelkupplung über die Hohlwelle 112,
das Festrad 114, ein mit letzterem kämmendes Zwischenrad 203,
ein drehfest mit diesem Zwischenrad 203 verbundenes Zwischenrad 204,
das dem Rückwärtsgang
R zugeordnete Losrad 17, den mit letzterem mittels der
Gangwechselkupplung 13 drehfest gekoppelten Gleichlaufkörper 200, das
dauerhaft drehfest mit diesem gekoppelte Losrad 14, das
mit letzterem kämmende
Festrad 117, das mit letzterem dauerhaft drehfest gekoppelte
Festrad 118, das mit letzterem kämmende Losrad 131,
die mittels der Gangwechselkupplung 42 drehfest mit diesem
Losrad 131 gekoppelte Vorgelegewelle 124, das
drehfest koaxial auf dieser Vorgelegewelle 124 angeordnete
Abtriebsritzel 39 auf das mit letzterem kämmende 41 Antriebszahnrad 41 des
Differentials 7.
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Damit
wird zum wechseln vom Rückwärtsgang
auf den ersten Vorwärtsgang
I bzw. umgekehrt die eine Hauptkupplung K1 bzw. K2 ausgekuppelt, während die
anderer Hauptkupplung K2 bzw. K1 eingekuppelt wird. Ein Wechsel
der Gangwechselkupplungen ist nicht notwendig. D.h., sowohl der
erste Vorwärtsgang
I, als auch der Rückwärtsgang
R ist einlegbar bzw. fahrbar, wenn
- – die Schiebemuffe 24 den
Gleichlaufkörper 200 mit
dem Losrad 17 des Rückwärtsganges
koppelt,
- – sich
die Schiebemuffe 18 in einer Neutralstellung befindet,
- – eine
Schiebemuffe 205 der Gangwechselkupplung 42 die
Vorgelegewelle 124 drehfest mit den Losrad 131 des
ersten Vorwärtsganges
I koppelt und
- – sich
eine Schiebemuffe 206 der Gangwechselkupplung 38 in
einer Neutralstellung befindet.
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Somit
ist das eingangs beschriebene „Freischaukeln" bzw. der „rocking-cycle" möglich.
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Auch
jeder andere Gang ist sowohl bei der zeichnerisch dargestellten
Sechs-Gang-Variante als auch bei einer Sieben-Gang-Variante zu seinem sequentiell
benachbarten Gang lastschaltbar, da ein Gangwechsel einen Wechsel
der Hauptkupplung bedeutet. In der alternativen zeichnerisch nicht
näher dargestellten
Sieben-Gang-Variante des Doppelkupplungsgetriebes kämmt das
größte Festrad 116 ferner
mit einem Losrad der oberen Vorgelegewelle 16. Letzteres
Losrad ist dem siebenten Vorwärtsgang zugeordnet.
In dieser Sieben-Gang-Variante kämmen
- – das
größte Festrad 116,
- – das
Losrad 129 und
- – das
zeichnerisch nicht dargestellte Losrad
in einer Zahnradebene.
Für die
Koppelung dieses zeichnerisch nicht dargestellten Losrades mit der Vorgelegewelle 16 ist
eine zusätzliche
Gangwechselkupplung koaxial auf der Vorgelegewelle 16 vorgesehen.
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Die
beiden Zwischenräder 203, 204 können gleichen
Durchmesser haben. Demzufolge können die
beiden Zwischenräder
auch als ein durchgehendes Zwischenrad ausgeführt sein. Die beiden Zwischenräder können auch
mit unterschiedlichem Durchmesser ausgeführt sein, so dass sich noch
eine zusätzliche Übersetzungsstufe
erreichen lässt.
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Die
Gangwechselkupplungen sind in der schematischen Darstellung ausschließlich als
formschlüssige
Schaltklauenkupplungen dargestellt. Die Gangwechselkupplungen können in
der Praxis sowohl mit Synchronringen als auch mit Schaltklauenkupplungen
ausgeführt
sein.
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Der
besondere Verlauf des Rückwärtsganges
kann auch mit der Innenwelle beginnen. In diesem Fall ist der Radsatz
grundsätzlich
umgekehrt angeordnet, wobei der Kraftfluss des Rückwärtsgang R
- – von einer
zweiten Hauptkupplung der Doppelkupplung
- – über die
Innenwelle,
- – ein
Festrad,
- – ein
mit letzterem kämmendes
Zwischenrad,
- – ein
drehfest mit diesem Zwischenrad verbundenes weiteres Zwischenrad,
- – ein
dem Rückwärtsgang
R zugeordnetes Losrad,
- – ein
mit letzterem mittels einer Gangwechselkupplung drehfest gekoppelten
Gleichlaufkörper,
- – ein
dauerhaft drehfest mit diesem gekoppeltes Losrad,
- – ein
mit letzterem kämmendes
Festrad,
- – ein
mit letzterem dauerhaft drehfest gekoppeltes Festrad,
- – ein
mit letzterem kämmende
Losrad,
- – eine
mittels einer Gangwechselkupplung drehfest mit diesem Losrad gekoppelte
Vorgelegewelle,
- – ein
drehfest koaxial auf dieser Vorgelegewelle angeordnetes Abtriebsritzel
- – auf
das mit letzterem kämmende
Antriebszahnrad des Differentials
verläuft.
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Um
die in der Zeichnung nur schematisch dargestellte Baueinheit aus
dem Hohlwellenabschnitt 209, dem Losrad 14 und
dem Gleichlaufkörper 200 montierbar
zu machen, ist der Hohlwellenabschnitt 209 an dessen beiden
Enden mit einer Keilwellenverzahnung versehen, welche in Innenverzahnungen des
Losrades 14 und des Gleichlaufkörpers 200 eingereift.
In einer weiteren Ausgestaltung kann ein Pressverband vorgesehen
sein. Ferner kann der Hohlwellenabschnitt 209 einerseits
integral mit dem Losrad 14 oder dem Gleichlaufkörper 200 ausgeführt sein
und andererseits mittel Welle-Nabe-Verbindung mit dem Gleichlaufkörper 200 oder
dem Losrad 14 verbunden sein.
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Bei
den beschriebenen Ausführungsformen handelt
es sich nur um beispielhafte Ausgestaltungen. Eine Kombination der
beschriebenen Merkmale für
unterschiedliche Ausführungsformen
ist ebenfalls möglich.
Weitere, insbesondere nicht beschriebene Merkmale der zur Erfindung
gehörenden
Vorrichtungsteile, sind den in den Zeichnungen dargestellten Geometrien
der Vorrichtungsteile zu entnehmen.