DE102006036758B4 - Automated dual-clutch transmission of a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Automatisiertes Doppelkupplungsgetriebe eines Kraftfahrzeuges, mit zwei koaxial oder achsparallel angeordneten Eingangswellen (2, 3), mindestens einer achsparallel zu den Eingangswellen (2, 3) angeordneten Abtriebswelle (4) und unsynchronisierten Gangkupplungen (A1, A2, A3, A4, B1, B2, B3), wobei jeder der Eingangswellen (2, 3) zur Verbindung mit der Antriebswelle (5) eines Antriebsmotors (6) jeweils eine separate Motorkupplung (KA, KB) und zur Verbindung mit der Abtriebswelle (4) jeweils eine Gruppe von unterschiedlich übersetzten Gang-Zahnradsätzen mit jeweils einem Festrad und einem über eine zugeordnete Gangkupplung (A1, A2, A3, A4, B1, B2, B3) schaltbaren Losrad zugeordnet sind, wobei die beiden Motorkupplungen (KA, KB) als unsynchronisierte Klauenkupplungen ausgebildet sind, wobei als Anfahr- und Synchronisiermittel zwei Elektromaschinen (EMA, EMB) vorgesehen sind, die wechselweise jeweils mit einer der beiden Eingangswellen (2, 3) in Triebverbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Motorkupplungen (KA, KB) in einem gemeinsamen Kupplungsblock (7) zusammengefasst sind.Automated dual-clutch transmission of a motor vehicle, with two coaxial or axially parallel input shafts (2, 3), at least one output shaft (4) arranged parallel to the input shafts (2, 3) and unsynchronized gear clutches (A1, A2, A3, A4, B1, B2, B3), each of the input shafts (2, 3) for connection to the drive shaft (5) of a drive motor (6) each having a separate engine clutch (KA, KB) and for connection to the output shaft (4) each have a group of differently translated gear Gear sets are each associated with a fixed gear and a via a dedicated gear coupling (A1, A2, A3, A4, B1, B2, B3) switchable idler gear, wherein the two engine clutches (KA, KB) are designed as unsynchronized jaw clutches, being used as a start - And synchronizing two electric machines (EMA, EMB) are provided, which are alternately in each case with one of the two input shafts (2, 3) in drive connection, characterized gekennzeic hnet, that the two engine clutches (KA, KB) are combined in a common coupling block (7).
Description
Die Erfindung betrifft ein automatisiertes Doppelkupplungsgetriebe eines Kraftfahrzeuges, mit zwei koaxial oder achsparallel angeordneten Eingangswellen, mindestens einer achsparallel zu den Eingangswellen angeordneten Abtriebswelle, sowie mit unsynchronisierten Gangkupplungen, wobei jeder der beiden Eingangswellen zur Verbindung mit der Antriebswelle eines Antriebsmotors jeweils eine separate Motorkupplung und zur Verbindung mit der Abtriebswelle des Getriebes jeweils eine Gruppe von unterschiedlich übersetzten Gang-Zahnradsätzen mit jeweils einem Festrad und einem über eine zugeordnete Gangkupplung schaltbaren Losrad zugeordnet sind, wobei die beiden Motorkupplungen als unsynchronisierte Klauenkupplungen ausgebildet sind, und dass als Anfahr- und Synchronisiermittel zwei Elektromaschinen vorgesehen sind, die wechselweise jeweils mit einer der beiden Eingangswellen in Triebverbindung stehen. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Steuerung eines derartigen Doppelkupplungsgetriebes.The invention relates to an automated dual-clutch transmission of a motor vehicle, with two coaxial or axially parallel input shafts, at least one axis parallel to the input shafts arranged output shaft, and with unsynchronisierten gear clutches, each of the two input shafts for connection to the drive shaft of a drive motor each have a separate engine clutch and the connection are associated with the output shaft of the transmission in each case a group of differently translated gear-gear sets each having a fixed gear and a switchable via an associated gear coupling idler gear, wherein the two engine clutches are formed as unsynchronized jaw clutches, and that are provided as starting and synchronizing two electric machines , which are alternately in drive connection with one of the two input shafts. The invention further relates to a method for controlling such a dual-clutch transmission.
Automatisierte Doppelkupplungsgetriebe sind seit längerem bekannt und können, insbesondere was die Anzahl und die Anordnung der Getriebewellen angeht, geometrisch unterschiedlich ausgebildet sein.Automated dual-clutch transmissions have been known for a long time and, in particular with regard to the number and arrangement of the transmission shafts, may be geometrically different.
Ein typischerweise mit koaxial angeordneten Eingangswellen aufgebautes Doppelkupplungsgetriebe ist beispielsweise in der
Ein ähnlich aufgebautes Doppelkupplungsgetriebe ist aus der
Aus der
Aufgrund der synchronisierten Ausbildung der Gangkupplungen ist deren Steuerung aufwendig, da die Schaltvorgänge einerseits schnell ablaufen sollen und andererseits eine Überlastung sowie Beschädigung der Bauteile der Sperrsynchronisierung durch zu hohe Stellkräfte vermieden werden soll. Im Übrigen weist eine synchronisierte Gangkupplung im Vergleich zu einer unsynchronisierten Klauenkupplung einen höheren Fertigungsaufwand sowie größere Abmessungen auf. Ebenfalls unterliegen synchronisierte Gangkupplungen, insbesondere die Synchronreibringe und die Sperrzähne, einem betriebsbedingten Verschleiß, wodurch die Lebensdauer des gesamten Doppelkupplungsgetriebes begrenzt wird.Due to the synchronized design of the speed clutches whose control is complicated, since the switching operations on the one hand should run fast and on the other hand, overloading and damage to the components of the lock synchronization should be avoided by excessive actuating forces. Incidentally, compared to an unsynchronized dog clutch, a synchronized speed clutch has a higher manufacturing cost and larger dimensions. Also, synchronized speed clutches, particularly the synchronizer friction rings and the ratchet teeth, are subject to operational wear, thereby limiting the life of the entire dual clutch transmission.
Zudem erfordert die Steuerung der als Reibungskupplungen ausgebildeten Motorkupplungen einen hohen steuerungstechnischen Aufwand, um insbesondere das Schließen der jeweiligen Motorkupplung bei Anfahr- und Schaltvorgängen schnell, komfortabel und verschleißarm durchführen zu können. So unterliegen beispielsweise die Reibbeläge einer Einscheiben-Trockenkupplung einer hohen mechanischen und thermischen Belastung. Zur Einstellung eines bestimmten übertragbaren Drehmomentes der Motorkupplung müssen daher der Verschleißzustand der Reibbeläge, der temperaturabhängige Reibungsbeiwert und wärmedehnungsabhängige Positionierfehler erfasst und bei der Steuerung der Motorkupplung berücksichtigt werden. Durch den reibungsbedingten Verschleiß ist die Lebensdauer einer Trockenkupplung naturgemäß beschränkt.In addition, the control of the engine clutches designed as a friction clutches requires a high technical control effort to be able to perform in particular the closing of the respective engine clutch during startup and switching operations quickly, comfortably and wear. For example, the friction linings of a single-disc dry clutch are subject to a high mechanical and thermal load. To set a certain transmittable torque of the engine clutch therefore the wear state of the friction linings, the temperature-dependent coefficient of friction and thermal expansion-dependent positioning errors must be recorded and taken into account in the control of the engine clutch. Due to the friction-related wear, the life of a dry clutch is naturally limited.
Bei einer dazu alternativen Ausbildung der Motorkupplungen als im Ölbad laufende Lamellenkupplungen ist der Verschleiß der Lamellen unter normalen Betriebsbedingungen zwar relativ gering. Aufgrund der Funktion des betreffenden Hydrauliköls als Kühlmittel, Schmiermittel und Scherkraft-Übertragungsmittel ist das Hydrauliköl aber sehr teuer und weist eine beschränkte Betriebsdauer auf. Im Übrigen weisen beide Bauarten von Motorkupplungen relativ große Abmessungen und ein hohes Gewicht auf, wodurch der Bauraumbedarf und das Gewicht des gesamten Doppelkupplungsgetriebes erhöht werden.In an alternative embodiment of the engine clutches as multi-plate clutches running in an oil bath, the wear of the slats is relatively low under normal operating conditions. Due to the function of the hydraulic oil in question as a coolant, lubricant and shear force transmission means, however, the hydraulic oil is very expensive and has a limited service life. Incidentally, both types of engine clutches have relatively large dimensions and a high weight, whereby the space requirement and the weight of the entire dual-clutch transmission are increased.
Die vorgenannten Nachteile können zumindest teilweise vermieden werden, wenn anstelle synchronisierter Gangkupplungen unsynchronisierte Gangkupplungen in Form von einfachen Klauenkupplungen verwendet werden. Dies ist beispielsweise bei einem in der
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Doppelkupplungsgetriebe der eingangs genannten Art vorzuschlagen, das bei weitgehend gleichem Anfahr- und Schaltkomfort einen im Hinblick auf geringere Herstellungskosten und einen verringerten Platzbedarf vereinfachten Aufbau sowie eine vereinfachte Steuerbarkeit aufweist. Außerdem soll ein Verfahren zur Steuerung eines derartigen automatisierten Doppelkupplungsgetriebes angegeben werden.Against this background, the present invention seeks to propose a dual-clutch transmission of the type mentioned above, which has a simplified in terms of lower manufacturing costs and a reduced footprint and simplified controllability with largely the same starting and shifting comfort. In addition, a method for controlling such an automated dual-clutch transmission is to be specified.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die beiden Motorkupplungen in einem gemeinsamen Kupplungsblock zusammengefasst sind.According to the invention, this object is achieved in that the two engine clutches are combined in a common coupling block.
Durch die Ausbildung der beiden Motorkupplungen als unsynchronisierte Klauenkupplungen werden die diesbezüglichen Herstellungskosten und der Bauraumbedarf gesenkt, die Steuerbarkeit vereinfacht und die Lebensdauer erhöht. Dabei wird, wie nachfolgend noch näher erläutert wird, durch den Einsatz einer der beiden Elektromaschinen im Motorbetrieb ein ruckfreies und komfortables Anfahren sowie durch die Verwendung beider Elektromaschinen die Durchführung von Schaltvorgängen mit hohem Schaltkomfort und ohne eine Zugkraftunterbrechung ermöglicht. Insgesamt ergeben sich hierdurch, insbesondere im Vergleich mit einem mit synchronisierten Gangkupplungen versehenen Doppelkupplungsgetriebe, deutliche Kosten- und Bauraumvorteile, ohne dass dabei Einbußen in der Funktionalität und dem Komfort in Kauf genommen werden müssen. Durch den zumindest vorübergehenden Einsatz einer der beiden Elektromaschinen im Motor- oder Generatorbetrieb kann zudem der Kraftstoffverbrauch gesenkt und die Betriebsbremse entlastet werden.Due to the design of the two engine clutches as unsynchronized jaw clutches, the related manufacturing costs and space requirements are reduced, simplifies the controllability and increases the life. In this case, as will be explained in more detail below, by the use of one of the two electric machines in engine operation, a jerk-free and comfortable start and by using both electric machines, the implementation of switching operations with high comfort and without a traction interruption enabled. Overall, this results in significant cost and space advantages, in particular in comparison with a provided with synchronized speed clutches dual-clutch transmission, without sacrificing functionality and comfort must be taken into account. The at least temporary use of one of the two electric machines in engine or generator operation can also reduce fuel consumption and relieve the service brake.
Zur Vereinfachung des Aufbaus und der Betätigung weist der gemeinsame Kupplungsblock zwei Schaltstellungen mit einer wechselweisen Verbindung der Antriebswelle mit einer der beiden Eingangswellen sowie eine Neutralstellung mit vollständig unterbrochenem Kraftfluss auf, und ist durch einen einzigen Kupplungssteller betätigbar.To simplify the construction and the operation of the common coupling block has two switching positions with an alternate connection of the drive shaft with one of the two input shafts and a neutral position with completely interrupted power flow, and is actuated by a single clutch actuator.
Dieser Kupplungsblock kann außerhalb der Gang-Zahnradsätze des Getriebes axial zwischen dem Antriebsmotor und den beiden Eingangswellen angeordnet sein, eingangsseitig unmittelbar mit der Antriebswelle des Antriebsmotors gekoppelt sein, sowie ausgangsseitig einerseits unmittelbar mit der als Hohlwelle ausgebildeten motornahen Eingangswelle und andererseits mit einem zentral durch die Hohlwelle geführten Abschnitt der motorfernen Eingangswelle verbunden sein. Hierdurch wird zum einen eine axial enge Staffelung der Gang-Zahnradsätze in Verbindung mit kurzen Getriebewellen ermöglicht, was zu einer insgesamt kurzen Baulänge und einem geringem Gewicht des Doppelkupplungsgetriebes führt. Ebenfalls ist hierdurch eine Anordnung des Kupplungsblockes außerhalb des Getriebegehäuses möglich, wodurch die Motorkupplungen und der zugeordnete Kupplungssteller für Wartungs- und Reparaturarbeiten leichter zugänglich sind.This clutch block can be arranged outside of the gear-gear sets of the transmission axially between the drive motor and the two input shafts, be coupled directly to the input shaft of the drive motor input side, and on the output side on the one hand directly with the formed as a hollow shaft near the motor input shaft and on the other hand with a central through the hollow shaft be guided guided portion of the motor remote input shaft. As a result, on the one hand an axially narrow staggering of the gear-gear sets in conjunction with short transmission shafts allows, resulting in an overall short overall length and a low weight of the dual-clutch transmission. Also, this makes an arrangement of the coupling block outside of the transmission housing possible, whereby the engine clutches and the associated clutch plate for maintenance and repair work are more accessible.
Alternativ dazu ist jedoch auch eine Anordnung des Kupplungsblocks innerhalb der Gang-Zahnradsätze des Getriebes axial zwischen der motornahen Eingangswelle und der motorfernen Eingangswelle möglich, bei welcher der Kupplungsblock eingangsseitig mit einem verlängerten und durch die als Hohlwelle ausgebildete motornahe Eingangswelle geführten Abschnitt der Antriebswelle des Antriebsmotors verbunden ist, sowie ausgangsseitig einerseits unmittelbar mit der motornahen Eingangswelle und andererseits unmittelbar mit der motorfernen Eingangswelle verbunden ist. Bei dieser Anordnung des Kupplungsblocks kann die Steuerung der Stellantriebe für die Gangkupplungen und die Motorkupplungen, wie z. B. die Steuerungsventile hydraulischer oder pneumatischer Gang- und Kupplungssteller, in einem gemeinsamen Steuermodul zusammengefasst werden.Alternatively, however, an arrangement of the coupling block within the gear sets of the gearbox axially between the input shaft close to the motor and the motor-remote input shaft is possible, in which the coupling block connected on the input side with an extended and guided by the trained as a hollow shaft motor-like input shaft portion of the drive shaft of the drive motor is, as well as the output side on the one hand directly connected to the input shaft near the motor and on the other hand directly connected to the motor remote input shaft. In this arrangement of the coupling block, the control of the actuators for the speed clutches and the engine clutches such. As the control valves hydraulic or pneumatic gear and clutch plates are combined in a common control module.
Die Triebverbindung der beiden Elektromaschinen mit den Eingangswellen ist vorteilhaft jeweils dadurch gegeben, dass ein mit dem Rotor der betreffenden Elektromaschine verbundenes Ritzel mit einem mit der zugeordneten Eingangswelle verbundenen Festrad eines Gang-Zahnradsatzes in Eingriff steht. Dabei stehen die Ritzel der Elektromaschinen bevorzugt jeweils mit dem Festrad der größten Gangstufe der betreffenden Eingangswelle in Eingriff, da hierdurch eine für die Elektromaschinen günstige, nämlich kleine Übersetzung gegeben ist, welche die Verwendung relativ drehmomentschwacher sowie hochdrehender und somit entsprechend kleiner sowie leichter Elektromaschinen ermöglicht.The drive connection of the two electric machines with the input shafts is advantageously given in each case by a pinion connected to the rotor of the relevant electric machine a fixed gear of a gear-gear set connected to the associated input shaft is engaged. In this case, the pinion of the electric machines are preferably in each case with the fixed gear of the largest gear stage of the respective input shaft in engagement, as this favorable for the electric machines, namely small translation is given, which allows the use of relatively low-torque and high-speed and thus correspondingly smaller and lighter electric machines.
Bei dem erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebe erfolgt ein Anfahrvorgang durch das Einrücken der Gangkupplung des Anfahrgangs und durch das Beschleunigen des Kraftfahrzeugs mit der Antriebskraft der dem Anfahrgang zugeordneten Elektromaschine. Im weiteren Verlauf des Anfahrvorgangs wird dann die dem Anfahrgang zugeordnete Motorkupplung bei Erreichen der Synchrondrehzahl eingerückt, und nachfolgend erfolgt die weitere Beschleunigung des Kraftfahrzeugs entweder alleine mit der Antriebskraft des Antriebsmotors oder durch eine kombinierte Antriebskraft des Antriebsmotors und der Elektromaschine. Mittels der dem Anfahrgang zugeordneten Elektromaschine, die bedarfsweise leistungsfähiger als die andere Elektromaschine ausgebildet sein kann, ist somit ein ruckfreies Anfahren auch ohne die Verwendung einer speziellen Anfahrkupplung möglich.In the dual-clutch transmission according to the invention, a starting process takes place by engaging the gear clutch of the starting gear and by accelerating the motor vehicle with the driving force of the electric machine associated with the starting gear. In the further course of the starting process, the engine clutch associated with the starting gear is then engaged when the synchronous rotational speed is reached, and subsequently the further acceleration of the motor vehicle takes place either alone with the driving force of the drive motor or through a combined driving force of the drive motor and the electric machine. By means of the starting gear associated with the electric machine, which may be required more powerful than the other electric machine, thus a jerk-free start is possible even without the use of a special startup clutch.
Bei einem Anfahrvorgang mit Rückwärtsfahrt kann zudem ein spezieller Gang-Zahnradsatz für den Rückwärtsgang eingespart werden, wenn dieser Anfahrvorgang unter Nutzung des Anfahrgangs für Vorwärtsfahrt mit einer Umkehrung der Drehrichtung der zugeordneten Elektromaschine durchgeführt wird.In a start-up operation with reverse drive also a special gear-wheel set for reverse gear can be saved if this starting is carried out using the starting gear for forward drive with a reversal of the direction of rotation of the associated electric machine.
Bei verteilter Zuordnung der Gänge auf die beiden Eingangswellen ist bei einer Schaltung von einem Lastgang in einen Zielgang vorgesehen, dass zunächst die Gangkupplung des Zielgangs durch ein Beschleunigen der betreffenden Eingangswelle mittels der zugeordneten Elektromaschine synchronisiert und nachfolgend eingerückt wird, dass dann eine Lastübernahme durch die Elektromaschine erfolgt, dass daraufhin die dem Lastgang zugeordnete Motorkupplung und die dem Lastgang zugeordnete Gangkupplung ausgerückt werden, dass dann der Antriebsmotor auf die Synchrondrehzahl der dem Zielgang zugeordneten Motorkupplung gesteuert und nachfolgend diese Motorkupplung eingerückt wird, und dass abschließend wieder der Antriebsmotor die Antriebslast übernimmt.In distributed allocation of the gears on the two input shafts is provided in a circuit of a load gear in a target gear that first the gear clutch of the target gear is synchronized by accelerating the respective input shaft by means of the associated electric machine and subsequently engaged, that then a load transfer by the electric machine takes place that thereupon the engine clutch associated with the load gear and the gear clutch associated with the load gear are controlled, then the drive motor is controlled to the synchronous speed of the engine clutch associated with the target gear and subsequently this engine clutch is engaged and finally the drive motor takes over the drive load again.
Bei ausreichend leistungsstark ausgelegten Elektromaschinen ergibt sich somit eine mit einem konventionellen Doppelkupplungsgetriebe vergleichbare komfortable Schaltung ohne eine Zugkraftunterbrechung. Dabei wirkt sich die relativ lange dauernde Steuerung des Antriebsmotors auf die Synchrondrehzahl der dem Zielgang zugeordneten Motorkupplung nicht negativ aus, da die Antriebskraft in dieser Phase durch die zugeordnete Elektromaschine aufgebracht wird.With adequately high-performance electrical machines, this results in a comfortable circuit comparable to a conventional dual-clutch transmission without a traction interruption. In this case, the relatively long-lasting control of the drive motor to the synchronous speed of the target gear associated with the engine clutch does not affect negatively, since the driving force is applied in this phase by the associated electric machine.
Außerhalb von Anfahr- und Schaltvorgängen werden die beiden Elektromaschinen auch zweckmäßig in einer Art Hybridbetrieb eingesetzt, indem der Antriebsmotor bei hoher Zuglast, wie bei einer starken Beschleunigung und/oder beim Befahren einer steilen Steigungsstrecke, durch einen Motorbetrieb der dem Lastgang zugeordneten Elektromaschine unterstützt wird, und im Schubbetrieb zusammen mit den Radbremsen durch einen Generatorbetrieb der dem Lastgang zugeordneten Elektromaschine entlastet wird.Outside of starting and switching operations, the two electric machines are also advantageously used in a kind of hybrid operation by the drive motor is supported at high tensile load, such as a strong acceleration and / or driving on a steep slope distance, by a motor operation of the load gear associated electric machine, and relieved in overrun operation together with the wheel brakes by a generator operation of the electric motor associated with the load profile.
Alternativ zu der bislang beschriebenen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebes können die beiden Elektromaschinen auch durch eine einzige Elektromaschine ersetzt werden, die wechselweise mit einer der beiden Eingangswellen koppelbar ist. Anstelle der eingesparten Elektromaschine ist dann eine zusätzliche Kopplungsvorrichtung zur wechselweisen Herstellung einer Triebverbindung mit einer der beiden Eingangswellen erforderlich. Die wesentlichen Funktions- und Betriebseigenschaften bleiben aber erhalten.As an alternative to the previously described embodiment of the dual-clutch transmission according to the invention, the two electric machines can also be replaced by a single electric machine, which can be coupled alternately with one of the two input shafts. Instead of the saved electric machine then an additional coupling device for alternately producing a drive connection with one of the two input shafts is required. The essential functional and operating properties are retained.
Die eine Elektromaschine ist vorteilhaft axial zwischen den beiden Gang-Zahnradsätzen der größten Gänge angeordnet und an ihrem Rotor beidseitig jeweils mit einer als Klauenkupplung ausgebildeten Triebkupplung versehen, über die wechselweise jeweils eine Triebverbindung mit einem mit der betreffenden Eingangswelle verbundenen Festrad des zugeordneten Gang-Zahnradsatzes in Eingriff stehenden Ritzel herstellbar ist.The one electric machine is advantageously arranged axially between the two gear sets of the largest gears and provided on both sides of its rotor with a drive clutch designed as a claw clutch, via the alternately a drive connection with a respective input shaft connected to the fixed gear of the associated gear set in Engaging pinion is produced.
Alternativ dazu kann die Elektromaschine jedoch auch axial außen neben einem der beiden genannten Gang-Zahnradsätze angeordnet sein und über eine verlängerte Rotorwelle mit einem axial zwischen den beiden Gang-Zahnradsätzen angeordneten Kupplungsblock verbunden sein, über den mit jeweils einer als Klauenkupplung ausgebildeten Triebkupplung wechselweise eine Triebverbindung mit einem mit der betreffenden Eingangswelle verbundenen Festrad des zugeordneten Gang-Zahnradsatzes in Eingriff stehenden Ritzel herstellbar ist.Alternatively, however, the electric machine can also be arranged axially outside next to one of the two gear ratios gear and be connected via an elongated rotor shaft with an axially disposed between the two gear gear sets coupling block, via the one with a clutch formed as a drive clutch alternately a drive connection can be produced with a connected to the respective input shaft fixed gear of the associated gear-gear set meshing pinion.
Bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebes erfolgt ein Anfahrvorgang durch das Einrücken der Gangkupplung des Anfahrgangs und der dem Anfahrgang zugeordneten Triebkupplung sowie durch das Beschleunigen des Kraftfahrzeugs mit der Antriebskraft der dem Anfahrgang zugeordneten Elektromaschine. Im weiteren Verlauf des Anfahrvorgangs wird dann die dem Anfahrgang zugeordnete Motorkupplung bei Erreichen der Synchrondrehzahl eingerückt. Nachfolgend kann die weitere Beschleunigung des Kraftfahrzeugs alleine mit der Antriebskraft des Antriebsmotors erfolgen, wobei die dem Anfahrgang zugeordnete Triebkupplung zunächst ausgerückt wird, oder die weitere Beschleunigung erfolgt durch eine kombinierte Antriebskraft des Antriebsmotors und der Elektromaschine.In this embodiment of the dual-clutch transmission according to the invention, a starting operation is carried out by engaging the gear clutch of the starting gear and the drive gear associated with the drive clutch and by accelerating the motor vehicle with the driving force of the starting gear associated electric machine. In the course of the startup then the engine clutch associated with the starting gear becomes Reaching the synchronous speed indented. Subsequently, the further acceleration of the motor vehicle can take place solely with the drive force of the drive motor, wherein the drive clutch associated with the drive gear is first disengaged, or the further acceleration is effected by a combined drive force of the drive motor and the electric machine.
Bei einem Anfahrvorgang mit Rückwärtsfahrt kann ebenso der Anfahrgang für Vorwärtsfahrt in Verbindung mit einer Umkehrung der Drehrichtung der zugeordneten Elektromaschine genutzt werden, so dass ein spezieller Gang-Zahnradsatz für den Rückwärtsgang nicht erforderlich ist.In a starting operation with reverse drive, the starting gear for forward travel can also be used in conjunction with a reversal of the direction of rotation of the associated electric machine, so that a special gear-wheel set for the reverse gear is not required.
Bei verteilter Zuordnung der Gänge auf die beiden Eingangswellen ist bei einer Schaltung von einem Lastgang in einen Zielgang vorgesehen, dass zunächst die dem Zielgang zugeordnete Triebkupplung eingerückt wird, dass dann die Gangkupplung des Zielgangs durch ein Beschleunigen der betreffenden Eingangswelle mittels der Elektromaschine synchronisiert und nachfolgend eingerückt wird, dass dann eine Lastübernahme durch die Elektromaschine erfolgt, dass daraufhin die dem Lastgang zugeordnete Motorkupplung und die dem Lastgang zugeordnete Gangkupplung ausgerückt werden, dass dann der Antriebsmotor auf die Synchrondrehzahl der dem Zielgang zugeordneten Motorkupplung gesteuert und nachfolgend diese Motorkupplung eingerückt wird, und dass abschließend wieder der Antriebsmotor die Antriebslast übernimmt und die dem Zielgang zugeordnete Triebkupplung ausgerückt wird.In distributed allocation of the gears on the two input shafts is provided in a shift from a load gear to a target gear that first the target gear associated drive clutch is engaged, that then synchronized the speed clutch of the target gear by accelerating the respective input shaft by means of the electric machine and subsequently engaged is that then takes over a load by the electric motor, then that the load gear associated with the engine clutch and the gear ratio associated gear clutch are disengaged, then that the drive motor controlled to the synchronous speed of the target gear associated engine clutch and subsequently this engine clutch is engaged, and that finally Again, the drive motor takes over the drive load and the target gear associated drive clutch is disengaged.
Außerhalb von Anfahr- und Schaltvorgängen kann die Elektromaschine ebenfalls in einer Art Hybridbetrieb eingesetzt werden, indem der Antriebsmotor bei hoher Zuglast, wie bei einer starken Beschleunigung und/oder beim Befahren einer steilen Steigungsstrecke, durch das Synchronisieren und Einrücken der dem Lastgang zugeordneten Triebkupplung sowie einen nachfolgenden Motorbetrieb der Elektromaschine unterstützt wird, und im Schubbetrieb zusammen mit den Radbremsen durch das Synchronisieren und Einrücken der dem Lastgang zugeordneten Triebkupplung sowie einen nachfolgenden Generatorbetrieb der Elektromaschine entlastet wird.Outside of starting and switching operations, the electric machine can also be used in a kind of hybrid operation by the drive motor at high tensile load, such as a strong acceleration and / or driving on a steep slope distance, by synchronizing and engaging the load profile associated drive clutch and a subsequent engine operation of the electric machine is supported, and relieved in overrun together with the wheel brakes by synchronizing and engaging the load gear associated drive clutch and a subsequent generator operation of the electric machine.
Zur Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung mit Ausführungsbeispielen beigefügt.To clarify the invention, the description is accompanied by a drawing with exemplary embodiments.
In diesen zeigt:In these shows:
In einer ersten Ausführungsform gemäß
Den beiden Eingangswellen
Beiden Eingangswellen
Ein Vorwärts-Anfahren erfolgt bei geöffneten Motorkupplungen KA und KB sowie eingerückter Gangkupplung B1 des ersten Gangs G1 durch einen Motorbetrieb der zweiten Elektromaschine EMB. Wird dabei an der zweiten Motorkupplung KB eine Mindestdrehzahl des Antriebsmotors
In prinzipiell gleicher Weise erfolgt ein Rückwärts-Anfahren bei geöffneten Motorkupplungen KA und KB sowie eingerückter Gangkupplung A4 des Rückwärtsgangs R durch einen Motorbetrieb der ersten Elektromaschine EMA. Mit Erreichen einer Mindestdrehzahl des Antriebsmotors
Bei einem Schaltvorgang zwischen zwei jeweils unterschiedlichen Eingangswellen
Ein entsprechendes Schaltschema ist in der Tabelle von
Bei ausreichend leistungsstarken Elektromaschinen EMA bzw. EMB, deren Dimensionierung durch die Triebverbindung mit den Festrädern der jeweils größten Gänge G6, G5 begünstigt wird, ergibt sich somit ein mit einem konventionellen Doppelkupplungsgetriebe vergleichbares Anfahren und komfortable Schaltungen ohne Zugkraftunterbrechung. Des Weiteren kann der Antriebsmotor bei hoher Zuglast durch einen Motorbetrieb der mit der lastführenden Eingangswelle
Eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebes
Der erste Wesentliche Unterschied der zweiten Ausführung gegenüber der ersten Ausführungsform besteht in der Einsparung des separaten Gang-Zahnradsatzes für des Rückwärtsgangs R. Die Funktion des Rückwärtsgangs R wird in einfacher Weise in Verbindung mit einer Drehrichtungsumkehr der betreffenden Elektromaschine EMB durch den Zahnradsatz des ersten Gangs G1 erfüllt. Durch diese Ausgestaltung ist ohne Funktionseinbußen eine wesentliche Kosten- und Bauraumeinsparung erzielbar.The first essential difference of the second embodiment over the first embodiment is the saving of the separate gear-wheel set for the reverse R. The function of the reverse gear R is easily in connection with a reversal of rotation of the respective electric machine EM B by the gear set of the first gear G1 fulfilled. As a result of this refinement, it is possible to achieve a substantial saving in terms of costs and space without any loss of function.
Der zweite Unterschied besteht in der Anordnung des Kupplungsblocks
Beide Ausgestaltungen gemäß
Weitere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebes
In der dritten Variante nach
Im vierten Ausführungsbeispiel gemäß
Durch die Verwendung der beiden Triebkupplungen KTA und KTB wird jeweils eine zweite Elektromaschine eingespart. Die Abläufe beim Anfahren, Schalten, Boosten und Rekuperieren sind ähnlich wie bei den vorbeschriebenen Ausführungsformen mit zwei Elektromaschinen EMA, EMB, jedoch muss nun zusätzlich jeweils vor dem Einsatz der Elektromaschine EM die entsprechende Triebkupplung KTA, KTB eingerückt und danach wieder ausgerückt werden. Das für die dritte und vierte Ausführungsvariante des Doppelkupplungsgetriebes
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1.11.1
- DoppelkupplungsgetriebeDouble clutch
- 1.21.2
- DoppelkupplungsgetriebeDouble clutch
- 1.31.3
- DoppelkupplungsgetriebeDouble clutch
- 1.41.4
- DoppelkupplungsgetriebeDouble clutch
- 22
- (erste) Eingangswelle(first) input shaft
- 33
- (zweite) Eingangswelle(second) input shaft
- 44
- Abtriebswelleoutput shaft
- 55
- Antriebswelledrive shaft
- 66
- Antriebsmotordrive motor
- 77
- Kupplungsblockcoupling block
- 88th
- Abschnittsection
- 99
- Schaltpaketswitching package
- 9'9 '
- Schaltpaketswitching package
- 1010
- Schaltpaketswitching package
- 10'10 '
- Schaltpaketswitching package
- 1111
- Schaltpaketswitching package
- 11'11 '
- Schaltpaketswitching package
- 1212
- Schaltpaketswitching package
- 1313
- Festradfixed gear
- 1414
- Festradfixed gear
- 1515
- Ritzelpinion
- 1616
- Ritzelpinion
- 1717
- Abschnittsection
- 1818
- Kupplungsblockcoupling block
- A1A1
- Gangkupplung (von G2)Gear clutch (from G2)
- A2A2
- Gangkupplung (von G4)Gear clutch (from G4)
- A3A3
- Gangkupplung (von G6)Gear clutch (from G6)
- A4A4
- Gangkupplung (von R)Gear clutch (from R)
- B1B1
- Gangkupplung (von G1 bzw. G1 und R))Gear coupling (from G1 or G1 and R))
- B2B2
- Gangkupplung (von G3)Gear clutch (from G3)
- B3B3
- Gangkupplung (von G5)Gear clutch (from G5)
- EMEM
- Elektromaschineelectric machine
- EMA EM A
- (erste) Elektromaschine(first) electric machine
- EMB EM B
- (zweite) Elektromaschine(second) electric machine
- G1G1
- erster Gangfirst course
- G2G2
- zweiter Gangsecond gear
- G3G3
- dritter Gangthird gear
- G4G4
- vierter Gangfourth gear
- G5G5
- fünfter Gangfifth gear
- G6G6
- sechster Gangsixth gear
- KA K A
- (erste) Motorkupplung(first) engine clutch
- KB K B
- (zweite) Motorkupplung(second) engine clutch
- KTA KT A
- (erste) Triebkupplung(first) drive coupling
- KTB KT B
- (zweite) Triebkupplung(second) power coupling
- RR
- Rückwärtsgangreverse gear
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