DE102006039687A1

DE102006039687A1 - Doppelkupplungsgetriebe

Info

Publication number: DE102006039687A1
Application number: DE200610039687
Authority: DE
Inventors: Ulrich Ohnemus; Alexander Martin; Marcus Gerstenberger
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2006-08-24
Filing date: 2006-08-24
Publication date: 2008-03-27

Abstract

Doppelkupplungsgetriebe für Fahrzeuge, mit - einer auf einer ersten Seite des Doppelkupplungsgetriebes vorgesehenen Getriebeeingangswelle, - einer ersten Antriebswelle, die über eine erste Kupplung mit der Getriebeeingangswelle drehkoppelbar ist, - einer zweiten Antriebswelle, die über eine zweite Kupplung mit der Getriebeeingangswelle drehkoppelbarliegenden Seite des Doppelkupplungsgetriebes koaxial zu den beiden Antriebswellen angeordneten Getriebeausgangswelle, - einer parallel zur Getriebeausgangswelle angeordneten ersten Vorgelegewelle, auf der mehrere Zahnräder angeordnet sind, - einer parallel zur Getriebeausgangswelle angeordneten zweiten Vorgelegewelle, auf der mehrere Zahnräder angeordnet sind, - mehreren Zahnrädern, die in Axialrichtung hintereinander auf der Getriebeausgangswelle angeordnet sind, wobei einige oder alle dieser Zahnräder permanent mit einem der Zahnräder der ersten Vorgelegewelle und mit einem der Zahnräder der zweiten Vorgelegewelle in Eingriff stehen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Doppelkupplungsgetriebe gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1.
Derzeit bekannte Doppelkupplungsgetriebe für Fahrzeuge weisen üblicherweise sechs bis sieben Gangstufen auf. Die erreichbaren Getriebespreizungswerte liegen bei diesen Getrieben zwischen 6 bis maximal 7. Die Erschließung verbrauchsgünstiger „Overdrive-Bereiche" erfordert eine Vergrößerung der Getriebespreizung. Eine Vergrößerung des Übersetzungsbereichs kann bei Stufengetrieben nur durch eine Vergrößerung der Gangzahl erreicht werden, wenn gleichzeitig die Fahrdynamik verbessert werden soll. Bei einem herkömmlichen Radsatzaufbau geht eine Vergrößerung der Gangzahl mit einer Vergrößerung des Getriebebauvolumens, insbesondere mit einer Vergrößerung der Baulänge des Getriebes einher, es sei denn, man stuft das Getriebe geometrisch und geht zu einem Split- oder Range-Getriebe über. Eine geometrische Gangstufung ist bei einem klassischen Fahrzeuggetriebe unerwünscht, da sich eine geometrische Stufung ungünstig auf die Fahrdynamik des Fahrzeugs auswirkt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Doppelkupplungsgetriebe für Fahrzeuge zu schaffen, das eine große Anzahl von Vorwärtsgängen und 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 einer auf einer ersten Seite des Doppelkupplungsgetriebes vorgesehenen Getriebeeingangswelle, einer ersten Antriebswelle, die über eine erste Kupplung mit der Getriebeeingangswelle drehkoppelbar ist, wobei z.B. die ungeradzahligen Gangstufen über die erste Antriebswelle angetrieben werden, einer zweiten Antriebswelle, die über eine zweite Kupplung mit der Getriebeeingangswelle drehkoppelbar ist, wobei z.B. die geradzahligen Gangstufen über die zweite Antriebswelle angetrieben werden, und einer auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite des Doppelkupplungsgetriebes koaxial zu den beiden Antriebswellen angeordneten Getriebeausgangswelle.
Ein wesentliches Merkmal des Doppelkupplungsgetriebes gemäß der Erfindung besteht darin, dass zwei Vorgelegewellen vorgesehen sind, die jeweils parallel zur Getriebeausgangswelle angeordneten sind. Auf beiden Vorgelegewellen sind mehrere Zahnräder angeordnet. Wesentlich ist ferner, dass auf der Getriebeausgangswelle in Axialrichtung hintereinander mehrere Zahnräder angeordnet sind, wobei einige oder alle dieser auf der Getriebeausgangswelle angeordneten Zahnräder permanent mit mindestens einem der Zahnräder, die auf der ersten Vorgelegewelle angeordnet sind und mit mindestens einem der Zahnräder, die auf der zweiten Vorgelegewelle angeordnet sind, in Eingriff stehen.
Das oben beschriebene Getriebegrundkonzept ermöglicht es, mit einer relativ geringen Anzahl von Radsatzebenen eine hohe Anzahl von Gängen darzustellen. Der Begriff „Radsatzebene" ist so zu verstehen, dass eine Radsatzebene mindestens zwei miteinander in Eingriff stehende Zahnräder aufweist. Eine Radsatzebene kann prinzipiell auch drei oder mehr Zahnräder aufweisen. Die Anzahl der in Axialrichtung hintereinander angeordneten Radsatzebenen bestimmt maßgeblich die Baulänge eines Getriebes.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 das Grundprinzip eines Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 das Ausführungsbeispiel der 1 und die entsprechende Schaltmatrix;
3 eine Schalttafel, aus der ersichtlich ist, wieviele Teilschaltvorgänge bei einer Schaltung vom Gang X in den Gang Y erforderlich sind;
4–13 die Drehmomentflüsse in den einzelnen Gängen des Getriebes der 1;
14 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Getriebes gemäß der Erfindung; und
15 das Getriebe der 14 mit der entsprechenden Schaltmatrix.
1 zeigt ein Doppelkupplungsgetriebe 1 mit einer auf einer ersten Seite des Doppelkupplungsgetriebes (1) vorgesehenen Getriebeeingangswelle 2 und einer auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite des Doppelkupplungsgetriebes (1) angeordneten Getriebeausgangswelle 3. Wie von anderen Doppelkupplungsgetrieben bekannt, wird der Kraftfluss kommend von der Getriebeeingangswelle 2 entweder über eine erste Kupplung Ku1 oder eine zweite Kupplung Ku2 in eine erste Antriebswelle 4 oder in eine zweite Antriebswelle 5 eingeleitet.
Es kann vorgesehen sein, dass z. B. die ungeradzahligen Gangstufen des Getriebes, d. h. die Gangstufen 1, 3, 5 etc. über die erste Antriebswelle 4 angetrieben werden und die geradzahligen Gangstufen, d. h. die Gangstufen 2, 4, 6 etc. über die zweite Antriebswelle 5. Selbstverständlich kann die Belegung mit den einzelnen Gangstufen auch umgekehrt sein.
Ein charakteristisches Merkmal des Doppelkupplungsgetriebes 1 ist, dass zwei parallel zu den beiden Antriebswellen 4, 5 und zur Abtriebswelle 3 angeordnete Vorgelegewellen vorgesehen sind, nämlich eine erste Vorgelegewelle 6 und eine zweite Vorgelegewelle 7.
Auf der ersten Antriebswelle 4 ist drehbar ein Zahnrad 8 angeordnet, das mit einem Zahnrad 9 in Eingriff steht, welches drehfest mit der Vorgelegewelle 6 verbunden ist. Mittels einer Schalteinrichtung 10, bei der es sich z. B. um eine Schiebemuffe handeln kann, kann das Zahnrad 8 mit der ersten Antriebswelle 4 drehgekoppelt werden.
Koaxial zur ersten Antriebswelle 4 ist ein Zahnrad 11 angeordnet, das ebenfalls mittels der Schalteinrichtung 10 mit der ersten Antriebswelle 4 drehgekoppelt werden kann. Das „Losrad 11" steht in Eingriff mit einem Zahnrad 12, das drehfest auf der ersten Vorgelegewelle 6 angeordnet ist. Über eine weitere Schalteinrichtung 13 kann das Zahnrad 11 mit der zweiten Antriebswelle 5 drehgekoppelt werden, so dass auch ein Drehmomentenfluss von der zweiten Antriebswelle 5 über die Schalteinrichtung 13 und die Zahnräder 11, 12 auf die erste Vorgelegewelle 6 möglich ist.
Auf der zweiten Antriebswelle 5 ist ferner ein Zahnrad 14 drehfest angeordnet. Das Zahnrad 14 steht zum einen in Eingriff mit einem Zahnrad 15, das drehfest auf der zweiten Vorgelegewelle 7 angeordnet ist. Zum anderen kämmt das Zahnrad 14 über ein Zwischenrad 16 mit einem auf der ersten Vorgelegewelle 6 angeordneten Losrad 17, das über eine Schalteinrichtung 18 mit der ersten Vorgelegewelle 6 drehgekoppelt werden kann.
Zwischen der zweiten Antriebswelle 5 und der Getriebeausgangswelle 3 ist eine Schalteinrichtung 19 angeordnet, über die die zweite Antriebswelle 5 unmittelbar mit der Getriebeausgangswelle 3 drehgekoppelt werden kann, was einem „Direktgang" entspricht.
Auf der Getriebeausgangswelle 3 sind bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel drei Zahnräder 20–22 drehfest angeordnet. Jedes dieser drei Zahnräder 20–22 kämmt jeweils mit einem Zahnrad auf der ersten Vorgelegewelle 6 und einem Zahnrad auf der zweiten Vorgelegewelle 7. So steht das Zahnrad 20 mit einem Losrad 23 der ersten Vorgelegewelle 6 und einem Losrad 24 der zweiten Vorgelegewelle 7 in Eingriff. Das Losrad 23 kann über eine Schalteinrichtung 25 mit der ersten Vorgelegewelle 6 drehgekoppelt werden. Das Losrad 24 kann dementsprechend über eine Schalteinrichtung 26 mit der zweiten Vorgelegewelle 7 drehgekoppelt werden.
In analoger Weise kämmt das Zahnrad 21 mit einem Losrad 27, das auf der ersten Vorgelegewelle 6 angeordnet ist und mit einem Losrad 28, das auf der zweiten Vorgelegewelle 7 angeordnet ist. Die beiden Losräder 27, 28 können über zugeordnete Schalteinrichtungen 30, 29 mit ihrer zugeordneten Vorgelegewelle 6, 7 drehgekoppelt werden. Schließlich kämmt das Zahnrad 22 mit einem Losrad 31 der ersten Vorgelegewelle und mit einem Losrad 32 der zweiten Vorgelegewelle, wobei die beiden Losräder 31, 32 über die Schalteinrichtungen 30 bzw. 29 mit ihrer jeweils zugeordneten Vorgelegewelle 6 bzw. 7 drehgekoppelt werden können.
Wie aus 1 ersichtlich ist, liegen einzelne Zahnräder des Doppelkupplungsgetriebes 1 jeweils „in einer Ebene". Somit bilden die Zahnräder 8, 9 eine erste „Radsatzebene" 33, die Zahnräder 11, 12 eine zweite Radsatzebene 34, die Zahnräder 14, 15 und 16 eine dritte Radsatzebene 35, die Zahnräder 20, 23 und 24 eine vierte Radsatzebene 36, die Zahnräder 21, 27, 28 eine fünfte Radsatzebene 37 und die Zahnräder 22, 31, 32 eine sechste Radsatzebene 38.
Ein wesentliches Merkmal des Doppelkupplungsgetriebes 1 der 1 ist darin zu sehen, dass mit diesen (nur) sechs Radsatzebenen insgesamt neun sinnvoll gestufte Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang dargestellt werden können, was im Folgenden noch näher erläutert wird. Sechs Radsatzebenen bei einer Anzahl von neun Vorwärtsgängen ermöglicht eine in Bezug auf die Anzahl der vorhandenen Vorwärtsgänge relativ kurze Baulänge des Doppelkupplungsgetriebes 1.
2 zeigt nochmals das Schema des Doppelkupplungsgetriebes 1 der 1 sowie eine Schaltmatrix des Getriebes. In der linken Spalte sind die einzelnen Vorwärtsgänge eins bis neun sowie der Rückwärtsgang Rw eingetragen. Aus den Zeilen ist ersichtlich, welche Getriebeelemente, d. h. Kupplungen Ku1, Ku2, Radsätze RS₁, ..., RS₉, Rw bzw. welche Schaltelemente A, ..., K in den einzelnen Gängen geschaltet sind.
3 zeigt eine Schalttafel des Doppelkupplungsgetriebes 1 der 1, aus der ersichtlich ist, welche und wie viele Teilschaltungen beim Schalten vom Gang „X" in den Gang „Y" erforderlich sind. Tabellenfelder mit gepunktetem Hintergrund repräsentieren Schaltungen, bei denen direkt von einem Gang in einen anderen Gang geschaltet werden kann, ohne dass kurzzeitig ein „Zwischengang" eingelegt werden muss. Wie aus der Schalttafel ersichtlich ist, gibt es insgesamt sechsunddreißig mögliche Schaltvorgänge. Bei siebzehn der insgesamt sechsunddreißig möglichen Schaltvorgänge ist überhaupt keine Zwischenschaltung erforderlich, so z. B. beim Schalten vom vierten Gang in den dritten Gang oder vom fünften in den zweiten Gang oder vom neunten Gang in den zweiten Gang oder vom achten Gang in den fünften Gang. Bei diesen Schaltvorgängen kann mit geringsten Schaltzeiten von einem Gang in den anderen geschaltet werden.
Die linksschraffierten Tabellenfelder repräsentieren Schaltvorgänge, bei denen genau eine Zwischenschaltung erforderlich ist. Genau eine Zwischenschaltung ist bei sechzehn der sechsunddreißig möglichen Schaltvorgänge erforderlich. Schaltvorgänge mit nur einer Zwischenschaltung, ermöglichen ebenfalls noch sehr schnelle Schaltungen. Genau eine Zwischenschaltung ist z. B. erforderlich, beim Schalten vom fünften Gang in den ersten Gang, vom sechsten Gang in den zweiten Gang, vom neunten Gang in den ersten Gang oder vom neunten Gang in den siebten Gang.
Die rechtsschraffierten Tabellenfelder repräsentieren Schaltvorgänge, bei denen genau zwei Zwischenschaltungen erforderlich sind. Insgesamt ist dies nur bei drei der sechsunddreißig möglichen Schaltvorgänge der Fall, nämlich beim Schalten vom vierten Gang in den ersten Gang, vom sechsten Gang in den ersten Gang und vom achten Gang in den ersten Gang. Berücksichtigt man, dass Schaltvorgänge vom vierten, sechsten und achten Gang in den ersten Gang sehr selten bzw. in der Praxis nahezu überhaupt nicht vorkommen oder auch gar nicht realisiert werden, erscheint es vertretbar, hier etwas längere Schaltzeiten in Kauf zu nehmen bzw. Direktschaltungen zu umgehen.
Bei allen anderen Schaltvorgängen ist nur genau eine oder überhaupt keine Zwischenschaltung erforderlich, was im Vergleich zu vielen anderen Doppelkupplungsgetrieben bzw. automatisierten Stufengetrieben einen wesentlichen Vorteil darstellt, insbesondere unter Berücksichtigung der Tatsache, dass das Doppelkupplungsgetriebe 1 der 1 insgesamt 9 Vorwärtsgänge bei nur sechs Radsatzebenen aufweist.
Die 4–13 zeigen das in den 1 und 2 dargestellte Getriebe in den Schaltzuständen der neun Vorwärtsgänge sowie des Rückwärtsgangs. Der Kraft- bzw. Drehmomentenfluss in den einzelnen Gängen ist anhand der jeweils gestrichelt eingezeichneten Linie klar ersichtlich.
14 zeigt eine Variante des Ausführungsbeispiels der 1, wobei die Radsatzebenen 33, 34 sowie die zugeordneten Schaltelemente 10, 13 denen des Ausführungsbeispiels der 1 entsprechen. Die Zahnräder 14, 15 der Radsatzebene 35 entsprechen ebenfalls dem Ausführungsbeispiel der 1.
Analog zum Ausführungsbeispiel der 1 ist ein Schaltelement 19 vorgesehen, mit dem die zweite Antriebswelle direkt mit der Getriebeausgangswelle 3 gekoppelt werden kann. Analog zu 1 steht das Zahnrad 20 mit den Zahnrädern 23, 24 in Eingriff. Im Unterschied zu 1 sind zwei doppelt wirkende Schaltelemente 25', 26' vorgesehen, wobei das Schaltelement 25' wahlweise das Zahnrad 23 bzw. 27 schaltet und das Schaltelement 26' wahlweise das Zahnrad 24 oder 28. Die Radsatzebene 38 entspricht ebenfalls im Wesentlichen der des Ausführungsbeispiels der 1, mit dem einzigen Unterschied, dass das Zahnrad 22 nicht nur mit den beiden Zahnrädern 31, 32 kämmt, sondern zusätzlich mit einem Zwischenrad 16', das zum Rückwärtsgang gehört und das mit einem Zahnrad 39 kämmt, welches drehbar auf der zweiten Vorgelegewelle 7 angeordnet ist. Das Zahnrad 39 kann über einen doppelt wirkende Schalteinrichtung 29' geschaltet werden, die auch dem Zahnrad 38 zugeordnet ist.
Auch bei dem in 14 gezeigten Ausführungsbeispiel weist das Doppelkupplungsgetriebe 1 insgesamt neun Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang bei (nur) sechs Radsatzebenen 33–35 auf.
15 zeigt das Doppelkupplungsgetriebe 1 der 14 sowie die zugeordnete Schaltmatrix.

Claims

Doppelkupplungsgetriebe (1) für Fahrzeuge, mit – einer auf einer ersten Seite des Doppelkupplungsgetriebes (1) vorgesehenen Getriebeeingangswelle (2), – einer ersten Antriebswelle (4), die über eine erste Kupplung (K_u1) mit der Getriebeeingangswelle (2) drehkoppelbar ist, – einer zweiten Antriebswelle (5), die über eine zweite Kupplung (K_u2) mit der Getriebeeingangswelle (2) drehkoppelbar ist, – einer auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite des Doppelkupplungsgetriebes (1) koaxial zu den beiden Antriebswellen (4, 5) angeordneten Getriebeausgangswelle (3), – einer parallel zur Getriebeausgangswelle (3) angeordneten ersten Vorgelegewelle (6), auf der mehrere Zahnräder (9, 12, 17, 23, 27, 31) angeordnet sind, – einer parallel zur Getriebeausgangswelle (3) angeordneten zweiten Vorgelegewelle (7), auf der mehrere Zahnräder (15, 24, 28, 32) angeordnet sind, – mehreren Zahnrädern (20, 21, 22), die in Axialrichtung hintereinander auf der Getriebeausgangswelle angeordnet sind, wobei einige oder alle dieser Zahnräder permanent mit einen der Zahnräder (23, 27, 31) der ersten Vorgelegewelle (6) und mit einem der Zahnräder (24, 28, 32) der zweiten Vorgelegewelle (7) in Eingriff stehen.
Doppelkupplungsgetriebe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche auf den beiden Vorgelegewellen (6, 7) angeordneten Zahnräder (23, 27, 31; 24, 28, 32), die permanent mit Zahnrädern (20–22) der Getriebeausgangswelle (3) kämmen, schaltbare Zahnräder (23, 27, 31; 24, 28, 32) sind, welche jeweils über eine zugeordnete Schalteinrichtung (25, 30; 26, 29) mit der zugeordneten Vorgelegewelle (6, 7) drehkoppelbar sind.
Doppelkupplungsgetriebe (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Antriebswelle (4) über mindestens eine Zahnradstufe (8, 9; 11, 12) mit der ersten Vorgelegewelle (6) koppelbar und die zweite Antriebswelle (5) über mindestens eine Zahnradstufe (14, 15) mit der zweiten Vorgelegewelle (7) koppelbar ist.
Doppelkupplungsgetriebe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Doppelkupplungsgetriebe (1) genau einen Anfahrgang (1. Gang) aufweist, der zum Vorwärtsanfahren aus dem Stand vorgesehen ist und weitere acht Vorwärtsgänge (Gänge 2–9).
Doppelkupplungsgetriebe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das das Doppelkupplungsgetriebe genau sechs in Axialrichtung hintereinander angeordnete Radsatzebenen (33–38) aufweist, wobei jede der Radsatzebenen (33–38) mindestens zwei miteinander in Eingriff stehende Zahnräder aufweist.
Doppelkupplungsgetriebe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass drei Radsatzebenen (36, 37, 38) vorgesehen sind, die Vorwärtsgängen zugeordnet sind und die durch auf der Getriebeausgangswelle (3) angeordnete Zahnräder (20, 21, 22) und durch damit in Eingriff stehende Zahnräder (23, 27, 31; 24, 28, 32) gebildet sind, die auf der ersten bzw. zweiten Vorgelegewelle (6, 7) angeordnet sind.