DE102006043046A1

DE102006043046A1 - Doppelkupplungsgetriebe

Info

Publication number: DE102006043046A1
Application number: DE102006043046A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Gumpoltsberger
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2006-09-14
Filing date: 2006-09-14
Publication date: 2008-04-03
Anticipated expiration: 2026-09-15
Also published as: WO2008031737A1; US20100037718A1; DE102006043046B4; CN101535682A; JP2010503805A; EP2061979A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Doppelkupplungsgetriebe, beispielsweise für ein Kraftfahrzeug, mit einer aus zwei Anfahrkupplungen (K1, K2) bestehenden Doppelkupplung (1), über die ein Antriebsmotor jeweils mit einer von zwei koaxial zueinander angeordneten Getriebeeingangswellen (3, 4) verbindbar ist, wobei jeder der beiden Getriebeeingangswellen (3, 4) eine Gruppe von Gängen (G1, G2, G3, G4, G5, G6, G7, RG) zugeordnet ist. Um eine möglichst kompakte Bauform, insbesondere eine geringe axiale Baulänge, bei dem Doppelkupplungsgetriebe zu erreichen, sind die Ganggruppen als seitlich zu der Doppelkupplung (1) gelagerte Teilgetriebe (T1, T1', T1'', T2, T2') ausgebildet, die jeweils eine Vorgelegewelle (11, 12) und eine als Getriebeausgangswelle ausgebildete Hauptwelle (15, 16) aufweisen, wobei jedes Teilgetriebe (T1, T1', T1'', T2, T2') über genau eine zwischen der zugehörigen Getriebeeingangswelle (3, 4) und der Vorgelegewelle (11, 12) des Teilgetriebes (T1, T1', T1'', T2, T2') wirksame Teilgetriebeverbindung (5, 5', 6, 6') antreibbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Doppelkupplungsgetriebe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Doppelkupplungsgetriebe sind als Schaltgetriebe für Kraftfahrzeuge mit nahezu zugkraftunterbrechungsfreien Gangwechseln bekannt und haben sich bereits bewährt. Zugkraftunterbrechungsfreie Schaltvorgänge vermeiden Lastwechsel und Geschwindigkeitseinbrüche, so dass ein komfortableres Fahrverhalten und ein verbessertes Beschleunigungsvermögen erreicht werden. in einer in der gattungsbildenden DE 198 21 164 A1 beschrieben gängigen Bauweise ist eine Doppelkupplung mit zwei, beispielsweise als nass laufende Lamellenkupplungen ausgebildeten, Anfahrkupplungen vorgesehen, die jeweils mit einer Getriebeeingangswelle verbunden sind. Die beiden Getriebeeingangswellen sind koaxial zueinander angeordnet, wobei die eine Eingangswelle als eine Hohlwelle ausgebildet ist, in der die andere Eingangswelle als eine innere Zentral- oder Vollwelle, die aus der Hohlwelle austritt, gelagert ist. Jeder Eingangswelle sind die Zahnradsätze für eine Gruppe von Gängen bzw. Gangstufen, vorzugsweise die geraden Gänge der einen Gruppe und die ungeraden Gänge der anderen Gruppe, zugeordnet. Ein Rückwärtsgang kann je nach Gangzahl in dem einen oder den anderen Teilgetriebe angeordnet sein.
Die Schaltung über die Eingangswellen erfolgt sequenziell. Dabei wird in dem aktuell nicht drehmomentübertragenden Getriebeteil der jeweils nächste Gang vorgewählt sowie durch ein überlagertes Öffnen und Schließen der beiden Kupplungen der Gangwechsel praktisch ohne Zugkraftunterbrechung durchgeführt. Der Wechsel der Verbindung des Verbrennungsmotors von der einen zur anderen Getriebeeingangswelle und damit von dem aktuellen Gang zum nächsten Gang erfolgt also praktisch ohne Unterbrechung des Antriebs.
In der Regel sind Doppelkupplungsgetriebe als automatisierte Getriebe ausgebildet, bei denen die Schaltvorgänge nicht über ein Kupplungspedal sondern durch einen Schaltwunsch des Fahrers über einen Wählhebel bzw. eine Schaltwippe oder durch ein Schaltprogramm automatisch eingeleitet und über eine hydraulische und/oder elektrische Ansteuerung der Kupplung und der jeweiligen Schalt- und Synchronisierpakete der einzelnen Gänge durchgeführt werden.
Zur Steigerung ihres Wirkungsgrades und zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs sowie der Schadstoffemission der Verbrennungsmotoren in Kraftfahrzeugen, werden Schaltgetriebe, insbesondere auch Doppelkupplungsgetriebe, zunehmend mit höheren Gangzahlen, also mit sechs oder sogar sieben Vorwärtsgängen, konzipiert. Solche Getriebe weisen eine relativ große Baulänge auf. Die axiale Baulänge von herkömmlichen Doppelkupplungsgetrieben entsteht aus der Aneinanderreihung der Doppelkupplung in nasser oder trockener Ausführung und den jeweiligen Zahnradsätzen. Da Doppelkupplungsgetriebe überwiegend für den Front-Quer-Einbau vorgesehen sind, wobei sie im Motorraum meist zwischen dem Verbrennungsmotor und einem linken Radlauf eingebaut sind, ist die axiale Baulänge ein wichtiges Konstruktionsmerkmal dieser Getriebe. Der zur Verfügung stehende Bauraum im Motorraum ist jedoch durch Vorgaben in Konstruktion und Design sowie durch eine zunehmende Anzahl und Größe von Nebenaggregaten ohnehin schon begrenzt, so dass bereits die heutigen sechsgängigen Doppelkupplungsgetriebe kritische axiale Baulängen erreichen und noch längere siebengängige Doppelkupplungsgetriebe im Front-Quer-Einbau kaum im vorgegebenen Einbauraum des Kraftfahrzeuges unterzubringen sind.
Die DE 103 05 241 A1 zeigt eine sechs- oder siebengängige Getriebestruktur, bei der die Ganggruppen auf zwei achsparallel zu den Eingangswellen gelagerten Vorgelegewellen angeordnet sind. Dabei sind auf den Vorgelegewellen Losräder drehbar gelagert, während auf einer der beiden Eingangswel len zwei Festräder und auf der anderen Eingangswelle zumindest ein weiteres Festrad zum Antrieb von jeweils zwei Losrädern angeordnet sind. Diese Getriebestruktur weist mit sechs Gängen eine vergleichsweise etwas kürzere Baulänge und mit sieben Gängen eine im Vergleich zur gattungsbildenden DE 198 21 164 A1 etwa vergleichbare Baulänge auf.
Die in den DE 103 05 241 A1 und DE 198 21 164 A1 gegebenen axialen Getriebebaulängen könnten bestenfalls durch Bauteiloptimierungen an Verzahnungen, Synchronisierungen oder Lagern noch geringfügig weiter verkürzt werden. Um darüber hinaus ein signifikantes Potenzial zur Baulängenverkürzung zu erschließen, sind andere Bauformen notwendig.
Eine mögliche andere Anordnung der Zahnradsätze eines Doppelkupplungsgetriebes ist aus der EP 1 455 116 A1 bekannt. Darin ist ein erstes Teilgetriebe bzw. eine Ganggruppe von der Hohlwelle über ein Zwischenrad oder einen Kettenantrieb antreibbar und seitlich verlagert neben dem Kupplungsbauraum angeordnet. Die aus der Hohlwelle austretende Vollwelle trägt mehrere Verzahnungen und Synchronisierungen eines zweiten Teilgetriebes bzw. der andere Ganggruppe. Eine vergleichbare Getriebeanordnung ist auch aus der DE 10 2005 016 588 A1 bekannt.
Hierdurch wird zwar eine weitere Verkürzung der axialen Baulänge erreicht. Die erreichbare Verkürzung ist jedoch durch die relativ große Länge des antreibenden Teils der Vollwelle begrenzt und daher für viele Anwendungsfälle eher zu gering.
Schließlich zeigt die DE 102 32 831 A1 ein Doppelkupplungsgetriebe in einer Gruppenbauweise. Dabei sind zwei achsparallel zu einer zentralen Antriebswelle angeordnete Teilgetriebe vorgesehen. Die beiden Teilgetriebe sind über ein Festrad von der Antriebswelle antreibbar. Dazu weist jedes Teilgetriebe eine Eingangswelle mit einer Kupplung auf, wobei die Kupplung mit einem Losrad verbunden ist, das mit dem Festrad der Antriebwelle kämmt und durch Schließen der Kupplung mit der Eingangswelle koppelbar ist. Die Teilgetriebe sind ihrerseits in einzelne Gruppen unterteilt, wodurch der Aufbau einer erhöhten Gangzahl, beispielsweise eines 12-gängiges Getriebes für Nutzfahrzeuge, realisierbar ist.
Der Schwerpunkt dieser Druckschrift liegt in der Verbesserung der Synchronisierung, insbesondere in der Reduzierung der zu synchronisierenden Trägheitsmassen. Dazu sind in den Teilgetrieben mehrere Synchronisierkupplungen vorgesehen. Ferner können die beiden Anfahrkupplungen der Teilgetriebe jeweils zur Synchronisierung der Drehzahl der Eingangswelle und einer zugeordneten Verzahnung herangezogen werden, wozu sie vorübergehend mit einer Teilkraft betätigbar sind.
Diese Getriebestruktur weist zwar eine verkürzte axiale Baulänge auf. Nachteilig daran ist jedoch, dass sie zwei räumlich separate Kupplungen nutzt, wodurch ein erhöhter Konstruktions- und Kostenaufwand entsteht. Zudem ergeben sich dadurch ein erhöhter Bauraumbedarf zur Unterbringung der Einzelkupplungen sowie ein höheres Gewicht. Für einen Front-Quereinbau, insbesondere für ein sechs- oder siebengängiges Pkw-Doppelkupplungsgetriebe, ist diese Gruppenbauweise der Teilgetriebe in Verbindung mit dem Verzicht auf eine kompakte Doppelkupplung daher eher weniger vorteilhaft.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Doppelkupplungsgetriebe zu schaffen, das eine möglichst kompakte Bauform, vor allem eine geringe axiale Baulänge, aufweist, dabei einen hohen Wirkungsgrad hat und gleichzeitig kostengünstig herstellbar ist.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Hauptanspruchs, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnehmbar sind.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch eine konsequente Verlagerung der Zahnradsätze seitlich des Getriebeeingangs, unter Beibehaltung der konventionellen kompakten Bauform der Doppelkupplung mit koaxial zueinender angeordneten Getriebeeingangswellen, ein kostengünstiges Doppelkupplungsgetriebe mit einer sehr kurzen axialen Baulänge und einer verbesserten Bauraumausnutzung erreicht werden kann.
Demnach geht die Erfindung aus von einem Doppelkupplungsgetriebe, beispielsweise für ein Kraftfahrzeug, mit einer aus zwei Anfahrkupplungen bestehenden Doppelkupplung, über die ein Antriebsmotor jeweils mit einer von zwei koaxial zueinander angeordneten Getriebeeingangswellen verbindbar ist, wobei jeder der beiden Getriebeeingangswellen eine Gruppe von Gängen zugeordnet ist.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe sieht die Erfindung außerdem vor, dass die Ganggruppen als seitlich von der Doppelkupplung gelagerte Teilgetriebe ausgebildet sind, die jeweils eine Vorgelegewelle und eine als Getriebeausgangswelle ausgebildete Hauptwelle aufweisen, wobei jedes Teilgetriebe über genau eine zwischen der zugehörigen Getriebeeingangswelle und der Vorgelegewelle des Teilgetriebes wirksame Teilgetriebeverbindung antreibbar ist.
Diese Anordnung hat den Vorteil, dass auf den beiden Getriebeeingangswellen jeweils lediglich eine einzige Verzahnung sitzt; ansonsten sind keine weiteren getrieblichen Antriebselemente auf den Getriebeeingangswellen erforderlich. Die Getriebeeingangswellen können somit in ihrer Gesamtlänge im Vergleich zu anderen Doppelkupplungsgetrieben erheblich verkürzt ausgebildet sein. Dabei bleibt das vorteilhafte Konzept der ineinander verschachtelten Doppelkupplung mit abtriebsseitig einer äußeren Hohlwelle und einer inneren Vollwelle erhalten. Da zudem durch die konsequente Verlagerung beider Teilgetriebe von den Getriebeeingangswellen weg, beiderseits der Doppelkupplung, auch beiderseits die volle Bautiefe der Doppelkupplung als axialer Bauraum für die Ganggruppen genutzt werden kann, wird durch die Erfindung ein besonders kurz bauendes, beispielsweise für den Front-Quer-Einbau in einem Kraftfahrzeug vorteilhaftes Doppelkupplungsgetriebe mit einer sehr effektiven Bauraumausnutzung ermöglicht.
Der Antrieb der Teilgetriebe über die Getriebeeingangswellen kann besonders einfach dadurch realisiert werden, dass die Teilgetriebeverbindungen zwischen den Getriebeeingangswellen und den Teilgetrieben jeweils als ein Zwischenrad ausgebildet sind, welches antriebsseitig mit einem einzigen auf der Getriebeeingangswelle angeordneten Festrad und abtriebsseitig mit einem auf der Vorgelegewelle angeordneten Festrad kämmt.
Der Kraftfluss über das Doppelkupplungsgetriebe zum Antrieb des Fahrzeugs zwischen der Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors und den anzutreibenden Fahrzeugrädern geht in jedem Vorwärtsgang, beginnend mit der Kurbelwelle und einem optionalen Drehschwingungsdämpfungselement, über die dem entsprechenden Gang zugeordnete Kupplung der Doppelkupplung auf die entsprechende als Antriebswelle ausgebildete Getriebeeingangswelle. Dies ist vorzugsweise in den geraden Gängen die äußere als Hohlwelle ausgebildete und in den ungeraden Gängen die innere als Zentral- oder Vollwelle ausgebildete Getriebeeingangswelle. Von dort verläuft der Kraftfluss über die erfindungsgemäße Teilgetriebeverbindung, also über ein Festrad der Getriebeeingangswelle auf ein Zwischenrad, welches in ein weiteres Festrad auf der Vorgelegewelle eingreift. Von der jeweiligen Vorgelegewelle geht der Kraftfluss weiter, entweder über das Festrad auf ein hiermit kämmendes Losrad und über eine Kupplungseinrichtung (Synchronisierung oder Klauenkupplung) auf die Hauptwelle des Teilgetriebes, oder über eine auf der Vorgelegewelle sitzende Kupplungseinrichtung auf ein anderes Losrad und weiter auf ein hiermit kämmendes Festrad auf der Hauptwelle dieses Teilgetriebes. Von der Hauptwelle geht es anschließend über ein Festrad auf ein übliches Festrad des Aus gieichsdifferenzials und nach dem Differenzial auf die linke und rechte Abtriebswelle zu den Fahrzeugrädern.
Um den Bauraumbedarf und das Gewicht sowie die Herstellkosten des Getriebes so gering wie möglich zu halten, ist es weiterhin vorteilhaft, die Anzahl der erforderlichen Zahnräder zur Realisierung einer vorgesehenen Gangzahl zu minimieren. Dies wird bei der erfindungsgemäßen Anordnung durch eine Doppel- oder Mehrfachnutzung von verschiedenen Zahnrädern besonders effektiv realisiert.
Insbesondere kann dazu vorgesehen sein, dass bei wenigstens einem der beiden Teilgetriebe das mit dem Zwischenrad kämmende Festrad der Vorgelegewelle gleichzeitig als ein Gang-Festrad eines Vorwärtsganges wirksam ist, über das ein auf der zugehörigen Hauptwelle angeordnetes Gang-Losrad des Ganges antreibbar ist. Grundsätzlich können die Zwischenräder jedoch auch zusätzliche Festverzahnungen auf den Vorgelegewellen antreiben.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass bei einem der beiden Teilgetriebe das mit dem Zwischenrad kämmende Festrad der Vorgelegewelle gleichzeitig als ein Gang-Festrad eines Rückwärtsganges wirksam ist, über das ein auf der zugehörigen Hauptwelle angeordnetes Gang-Losrad des Rückwärtsganges antreibbar ist, wobei zwischen dem Gang-Festrad und dem Gang-Losrad ein Rückwärtsgang-Zwischenrad drehbar gelagert angeordnet ist. Grundsätzlich kann das Rückwärtsgang-Losrad auch einstufig direkt von dem Zwischenrad der Teilgetriebeverbindung angetrieben werden.
Es kann auch vorgesehen sein, dass bei wenigstens einem der beiden Teilgetriebe ein auf der Hauptwelle sitzendes Gang-Festrad, welches mit einem auf der Vorgelegewelle gelagerten Gang-Losrad kämmt, gleichzeitig als ein Abtriebsrad wirksam ist, über welches das Differenzial-Festrad des Ausgleichsdifferenzials jeweils antreibbar ist.
Eine weitere Reduzierung des Bauraumbedarfs kann dadurch erreicht werden, dass die auf den Hauptwellen sitzenden Abtriebsräder zum sequenziellen Antrieb des Differenzials über die beiden Teilgetriebe in einer gemeinsamen Abtriebsebene der Hauptwellen angeordnet sind.
Die erfindungsgemäße Anordnung ist besonders vorteilhaft zum Aufbau von Doppelkupplungsgetrieben mit sechs oder sieben Vorwärtsgängen geeignet. Eine besonders kompakte Bauform lässt sich dabei dadurch erreichen, dass die Radsätze zahlenmäßig möglichst gleichmäßig auf die Teilgetriebe verteilt werden, wobei der Rückwärtsgang vorzugsweise dem Teilgetriebe mit den geraden Gängen zugeordnet wird, so dass sowohl bei einem Sechsgang-Getriebe als auch bei einem Siebengang-Getriebe auf der einen Getriebeseite die Gänge zwei, vier, sechs sowie rückwärts und auf der anderen Getriebeseite die Gänge eins, drei, fünf und gegebenenfalls sieben angeordnet sind.
Dabei ist es vorteilhaft, dass über die als äußere Hohlwelle ausgebildete Getriebeeingangswelle das Teilgetriebe mit den geraden Gängen antreibbar ist, während über die als innere Vollwelle ausgebildete Getriebeeingangswelle das Teilgetriebe mit den ungeraden Gängen antreibbar ist, so dass stets der Rückwärtsgang mit der Hohlwelle und der erste Gang mit der Vollwelle verbindbar ist. Die Gang-Festräder von Rückwärtsgang und erstem Gang sind dabei vorzugsweise auf den Vorgelegewellen und die zugehörigen Gang-Losräder auf den Hauptwellen angeordnet.
Schließlich ist es sinnvoll, auch die Zahl der üblichen Synchronisierelemente (Reibelemente) bzw. Klauenkupplungen zur Schaltung der einzelnen Gänge so gering wie möglich zu halten bzw. so effektiv wie möglich einzusetzen. Dazu sind, entsprechend der Gangzahl des Getriebes jeweils zwei Gänge durch eine gemeinsame Synchronisierungseinrichtung beaufschlagbar, wobei je nach Anordnung der Zahnradsätze geeignete Kombinationen gebildet sind. Dem entsprechend sind bei einem sechs- oder siebengängigen Getriebe vier Synchronisierungspakete erforderlich, wobei bei der Sechsgang-Version eine Seite eines der Synchronisierungspaketseite unbesetzt bleibt.
Zur Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung eines Ausführungsbeispiels beigefügt.
In dieser zeigt
1 eine schematische Darstellung eines Sechsgang-Doppelkupplungsgetriebes,
2 eine zweite Ausführungsform des Sechsgang-Doppelkupplungsgetriebes,
3 eine schematische Darstellung eines Siebengang-Doppelkupplungsgetriebes,
4 eine schematische Seitenansicht einer ersten Wellenanordnung eines Doppelkupplungsgetriebes und
5 eine schematische Seitenansicht eines Doppelkupplungsgetriebes mit einer zweiten Wellenanordnung.
Demnach ist in 1 ein Getriebeschema eines Sechsgang-Doppelkupplungsgetriebes für den Front-Quer-Einbau in ein Kraftfahrzeug dargestellt. In diesem treibt eine aus zwei Anfahrkupplungen K1, K2 bestehende Doppelkupplung 1, die entweder direkt oder zur Schwingungsdämpfung vorteilhaft über einen Torsinns-Schwingungsdämpfer oder ein Zwei-Massen-Schwungrad mit einer Kurbelwelle 2 eines Verbrennungsmotors (nicht dargestellt) verbunden ist, zwei koaxiale Getriebeeingangswellen 3 und 4, entsprechend einer sequenziellen Ansteuerung der beiden Kupplungen K1 und K2, an. Hierbei treibt die als innere Vollwelle ausgebildete Eingangswelle 4 eine Gruppe von ungeraden Gängen G1, G3, G5 und die als äußere Hohlwelle ausgebildete Getriebeeingangswelle 3 eine Gruppe von geraden Gängen G2, G4, G6 sowie einen Rückwärtsgang RG an. Der Rückwärtsgang RG ist vorteilhaft immer der Gruppe der geraden Gänge G2, G4, G6 zugeordnet und von der Hohlwelle 3 antreibbar. Die beiden Ganggruppen G1/G3/G5 bzw. G2/G4/G6/RG bilden jeweils ein Teilgetriebe T1 bzw. T2, das über eine Teilgetriebeverbindung 5, 6 mit der zugehörigen Getriebeeingangswelle 3, 4 verbunden ist.
In den 1 und 2 sind zwei Varianten des Doppelkupplungsgetriebes mit den beiden Teilgetrieben T1 und T2 bzw. mit in ihrer Zahnradsatz-Anordnung variierten Teilgetrieben T1', T2' dargestellt. Den Teilgetrieben T1, T1', T2, T2' sind zur Synchronisierung und Schaltung der einzelnen Gänge jeweils zwei paarweise wirksame Synchronisierungseinrichtungen 33, 34, 35, 36 zugeordnet. Dabei sind vorzugsweise als Synchronisierungspakete S(n/m), mit n und m für den jeweiliges axial benachbarten Gang, der erste Gang und der dritte Gang G1 + G3, der zweite Gang und der Rückwärtsgang G2 + RG sowie der vierte Gang und der sechste Gang G4 + G6 zusammengefasst. Die dem fünften Gang G5 zugeordnete Synchronisiereinrichtung 33 ist nur einseitig wirksam.
Bei einer nicht dargestellten weiteren Sechsgang-Variante können auch der dritte Gang und der fünfte Gang G3 + G5 zusammengefasst werden, wobei dann die entsprechende Synchronisierungseinrichtung 34 nur einseitig auf den ersten Gang G1 wirksam ist.
Die 3 zeigt ein Siebengang-Doppelkupplungsgetriebe mit dem geraden Teilgetriebe T2 und einem ungeraden Teilgetriebe T1''. In der Siebengang-Variante sind durch die Zusammenfassung G5 + G7 des fünften Ganges G5 mit dem neu hinzu gekommenen siebten Gang G7 alle vier Synchronisierungseinrichtungen 33, 34, 35, 36 vollständig belegt. Ansonsten entspricht die Siebengang-Variante der Sechsgang-Variante von 1.
In den 1 und 2 sind die Synchronisierungseinrichtungen 33, 34 bzw. die Synchronisierungspakete S(n/m) und Zahnradsätze G1, G3, G5 des ungeraden Teilgetriebes T1, T1' des sechsgängigen Getriebes in der folgenden Abfolge, gesehen von der (linken) Motorseite aus, angeordnet:
Teilgetriebe T1: S(–/5) – 5.Gang – 1.Gang – S(1/3) – 3.Gang (1) bzw.
Teilgetriebe T1': S(–/5) – 5.Gang – 3.Gang – S(3/1) – 1.Gang (2).
Alternativ dazu sind folgende nicht dargestellte Abfolgen von Elementebenen des ungeraden Teilgetriebes realisierbar:
5.Gang – S(5/–) – 1.Gang – S(1/3) – 3.Gang, oder
5.Gang – S(5/–) – 3.Gang – S(3/1) – 1.Gang, oder
5.Gang – S(5/3) – 3.Gang – S(–/1) – 1.Gang, oder
3.Gang – S(3/5) – 5.Gang – S(–/1) – 1.Gang, oder
5.Gang – S(5/3) – 3.Gang – 1.Gang – S(1/–), oder
3.Gang – S(3/5) – 5.Gang – 1.Gang – S(1/–).
In der 3 mit dem siebengängigen Doppelkupplungsgetriebe sind die Synchronisierungseinrichtungen 33, 34 bzw. Zahnradsätze G1, G3, G5, G7 des ungeraden Teilgetriebes T1'' in der folgenden Abfolge, wiederum von der linken Motorseite aus gesehen, angeordnet:
Teilgetriebe T1'': 7.Gang – S(7/5) – 5.Gang – 1.Gang – S(1/3) – 3.Gang.
Als (nicht dargestellte) Alternativen sind hier möglich:
5.Gang – S(5/7) – 7.Gang – 1.Gang – S(1/3) – 3.Gang, oder
5.Gang – S(5/7) – 7.Gang – 3.Gang – S(3/1) – 1.Gang, oder
7.Gang – S(7/5) – 5.Gang – 3.Gang – S(3/1) – 1.Gang.
Für die Elementebenen des geraden Teilgetriebes T2, T2' ergeben sich folgende Anordnungen:
Teilgetriebe T2: 4.Gang – S(4/6) – 6.Gang – 2.Gang – S(2/R) – R.Gang (1 + 3) bzw.
Teilgetriebe T2': 4.Gang – S(4/6) – 6.Gang – R.Gang – S(R/2) – 2.Gang (2)
oder als (nicht dargestellte) Alternativen
Teilgetriebe T2: 6.Gang – S(6/4) – 4.Gang – 2.Gang – S(2/R) – R.Gang, oder
Teilgetriebe T2': 6.Gang – S(6/4) – 4.Gang – R.Gang – S(R/2) – 2.Gang.
Zur Realisierung der genannten Teilgetriebeverbindungen 5, 5', 6, 6' sitzt auf den beiden Getriebeeingangswellen 3, 4 erfindungsgemäß jeweils nur eine Verzahnung, die als ein Festrad 7, 7' bzw. 8, 8' ausgebildet ist. Die Festräder 7, 7', 8, 8' treiben über jeweils ein Zwischenrad 9, 9', 10, 10' jeweils eine Vorgelegewelle 11, 12 des geraden bzw. des ungeraden Teilgetriebes T2, T2', T1, T1', T1'' an. Ein jeweils durch das Zwischenrad 9, 9', 10, 10' angetriebenes Festrad 13, 14, 37, 38 auf der jeweiligen Vorgelegewelle 11 bzw. 12 dient vorteilhaft gleichzeitig als antreibendes Zahnrad für ein Gang-Losrad eines beliebigen Ganges des jeweiligen Teilgetriebes. In der 1 sind dies die Gang-Losräder 19 bzw. 17 des ersten und des zweiten Gangs G1 bzw. G2, während es in der 2 die Gang-Losräder 20, 18 des dritten Gangs G3 und des Rückwärtsganges RG sind. Beim Antrieb des Rückwärtsgang-Losrades 18 über das Festrad 37 ist zur Richtungsumkehr zusätzlich ein weiteres Zwischenrad 32 antriebstechnisch zwischengeschaltet.
Auf den Hauptwellen 15, 16 der beiden Teilgetriebe sind weiterhin die Festräder 21, 22, 23 für den vierten, den fünften und den sechsten Gang G4, G5, G6 sowie im Falle eines Siebengang-Doppelkupplungsgetriebes wie in 3 dargestellt, ein Festrad 24 eines siebten Gangs G7 angeordnet. Die Festräder 21 bis 24 kommen erfindungsgemäß für eine Doppelnutzung in Betracht, wobei die Verzahnungen sowohl als eine Gangverzahnung der genannten Gänge G4 – G7 mit deren Gang-Losrädern 27, 28, 29, 30 als auch als eine Abtriebsverzahnung zu einem Differenzialrad 25 auf einem Ausgleichsdifferenzial 26 dienen können.
Das Festrad 22 des sechsten Gangs G6 erfüllt im oben liegenden Teilgetriebe T2, T2' der 1 bis 3 die Funktion des Differenzialabtriebs und überträgt das Abtriebsmoment des Verbrennungsmotors auf das (in den 1 bis 3 unten liegend dargestellte) Differenzialrad 25, wobei der Antrieb des Festrades 22 bei eingelegtem sechsten Gang G6 von dem auf der Hauptwelle 15 angeordneten zugehörigen Losrad 28 des sechsten Gangs G6 und in den anderen Gängen G2, G4, RG über die Hauptwelle 15 erfolgt. Alternativ dazu kann in dem Teilgetriebe T2, T2' anstelle des Festrades 22 des sechsten Gangs G6 auch das Festrad 21 des vierten Gangs G4 als Abtriebszahnrad verwendet werden.
Für den Antrieb des Differenzialrades 25 von dem in den 1 bis 3 untenliegenden Teilgetriebe T1, T1', T1'' aus ist hingegen auf der Hauptwelle 16 ein zusätzliches Festrad 31 als Abtriebsrad vorgesehen. Das Abtriebsrad 31 des ersten Teilgetriebes T1, T1', T1'' und das Abtriebsrad 22 des zweiten Teilgetriebes T2, T2' sind vorteilhaft in einer gemeinsamen Getriebeabtriebsebene angeordnet.
Bei den möglichen Getriebevarianten sind grundsätzlich eine Reihe von Randbedingungen vorteilhaft, die in den Figuren berücksichtigt und zur Verdeutlichung im Folgenden nochmals zusammengefasst sind:
Bei dem Zahnradsatz G1 des ersten Gangs ist das Festrad 14 vorzugsweise auf der Vorgelegewelle 12 und das Losrad 19 auf der Hauptwelle 16 angeordnet.
Bei dem Zahnradsatz G3 des dritten Gangs kann je nach Anbindung an die betreffende Synchronisierungseinrichtung 33 bzw. 34 das Festrad 38 bzw. das Losrad 20 auf der Vorgelegewelle 12 bzw. der Hauptwelle 16 angeordnet sein, im Falle des Synchronisierungspaketes S(1/3) ist jedoch vorzugsweise das Festrad 38 auf der Vorgelegewelle 12 und das Losrad 20 auf der Hauptwelle 20 angeordnet.
Bei den Zahnradsätzen G5 und G7 des fünften Gangs und des siebten Gangs sind die Losräder 29, 30 vorzugsweise auf der Vorgelegewelle 12 und die Festräder 23, 24 auf der Hauptwelle 16 angeordnet.
Bei den Zahnradsätzen G2 und RG des zweiten Gangs und des Rückwärtsgangs sind die Festräder 13, 37 vorzugsweise auf der Vorgelegewelle 11 und die Losräder 17, 18 auf der Hauptwelle 15 angeordnet.
Bei den Zahnradsätzen G4 und G6 des vierten Gangs und des sechsten Gangs sind die Losräder 27, 28 vorzugsweise auf der Vorgelegewelle 11 und die Festräder 21, 22 auf der Hauptwelle 15 angeordnet.
Das Differenzialrad 25 kann vom ungeraden Teilgetriebe T1, T1', T1'' bevorzugt durch eine vorhandene Festverzahnung 23, 24 der Gänge drei und sieben G5, G7 auf der Hauptwelle 16 oder des Ganges G3, falls dessen Festverzahnung 38 auf der Hauptwelle 16 angeordnet ist, oder alternativ durch eine beliebig positionierbare zusätzliche Festverzahnung 31 auf der Hauptwelle 16 angetrieben werden.
Das Differenzialrad 25 kann vom geraden Teilgetriebe T2, T2' bevorzugt durch eine vorhandene Festverzahnung 21 bzw. 22 der Gänge G4 oder G6 auf der Hauptwelle 15 oder alternativ dazu durch eine beliebig positionierbare zusätzliche Festverzahnung auf der Hauptwelle 15 angetrieben werden.
Die als Abtriebsverzahnungen zum Differenzialgetriebe fungierenden Festräder der beiden Teilgetriebe T1, T1', T1'', T2, T2' sind vorzugsweise in einer gemeinsamen Getriebeebene angeordnet.
Die 1 bis 3 zeigen das Doppelkupplungsgetriebe in einer aufgefalteten Darstellung. Zur Verdeutlichung der seitlichen Verlagerung der Teilgetriebe T1, T1', T1'', T2, T2' sowie der Wirkverbindungen der beteiligten Wellen zeigen die 4 und 5 das Doppelkupplungsgetriebe in einer Seitenansicht. Die beiden Darstellungen zeigen zwei mögliche Anordnungen der Getriebewellen, wobei erkennbar ist, dass die einzelnen Komponenten sich weitgehend in seitlicher, also in radialer Richtung weg von den Getriebeeingangswellen 3 und 4 verteilen, und nicht wie bei herkömmlichen Doppelkupplungsgetrieben zu großen Teilen in axialer Richtung auf der Achse der beiden koaxialen Getriebeeingangswellen hintereinander positioniert sind.
Die Funktionsweise eines Doppelkupplungsgetriebes ist an sich bekannt. Dabei werden die einzelnen Gänge sequenziell durchgeschaltet, wobei jeweils der auf den in dem einen Teilgetriebe aktuell eingelegten Gang folgende nächste Gang in dem anderen Teilgetriebe vorgewählt ist, und der Gangwechsel durch ein überschneidendes Öffnen und Schließen der beiden Kupplungen weitgehend zugkraftunterbrechungsfrei erfolgt.
Im Folgenden wird daher nur näher auf den Kraftfluss des erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebes der 1 bis 3 in einem Vorwärtsgang eingegangen:
Ein Motormoment des Verbrennungsmotors wird von der Kurbelwelle 2 über die Doppelkupplung 1 und die dem eingelegten Gang zugeordnete geschlossene Kupplung K1 bzw. K2 auf die entsprechende Getriebeeingangswelle 3 bzw. 4 übertragen. Das Festrad 7, 7', 8, 8' der Eingangswelle 3, 4 treibt ein Zwischenrad 9, 9', 10, 10' an, welches in ein weiteres Festrad 13, 14, 38 auf der Vorgelegewelle 11 bzw. 12 eingreift. Das Drehmoment der Vorgelegewelle 11, 12 wird entweder über das Festrad 13, 14, 38 auf ein hiermit kämmendes Losrad 17, 19, 20 und über die zugehörige Synchronisierungseinrichtung 34, 36 auf die Hauptwelle 15, 16 oder über eine auf der Vorgelegewelle 11, 12 sitzende Synchronisierungseinrichtung 33, 35 auf ein Losrad 27, 28, 29, 30 und ein hiermit kämmendes Festrad 21, 22 23, 24 auf die Hauptwelle 15, 16 übertragen. Das Abtriebsmoment der Hauptwelle 15, 16 wird über das Festrad 21, 22 23, 24 oder ein zusätzliches auf der Hautwelle 11, 12 sitzendes Festrad 31 auf das Festrad 25 des Ausgleichsdifferenzials 26 und nach dem Differenzial 26 schließlich auf die linken und rechten Abtriebswellen 39, 40 zu den anzutreibenden Fahrzeugrädern hin übertragen.

1: Doppelkupplung
2: Kurbelwelle
3: Getriebeeingangswelle für Teilgetriebe T2, T2'
4: Getriebeeingangswelle für Teilgetriebe T1, T1', T1''
5, 5': Teilgetriebeverbindung für Teilgetriebe T2, T2'
6, 6': Teilgetriebeverbindung für Teilgetriebe T1, T1', T1''
7, 7': Festrad auf Getriebeeingangswelle 3
8, 8': Festrad auf Getriebeeingangswelle 4
9, 9': Zwischenrad für Teilgetriebe T2, T2'
10, 10': Zwischenrad für Teilgetriebe T1, T1', T1''
11: Vorgelegewelle für Teilgetriebe T2, T2'
12: Vorgelegewelle für Teilgetriebe T1, T1', T1''
13: Festrad auf Vorgelegewelle 11
14: Festrad auf Vorgelegewelle 12
15: Hauptwelle für Teilgetriebe T2, T2'
16: Hauptwelle für Teilgetriebe T1, T1', T1''
17: Losrad 2.Gang
18: Losrad Rückwärtsgang
19: Losrad 1.Gang
20: Losrad 3.Gang
21: Festrad 4.Gang
22: Festrad 6.Gang
23: Festrad 5.Gang
24: Festrad 7.Gang
25: Differenzial-Festrad
26: Ausgleichsdifferenzial
27: Losrad 4.Gang
28: Losrad 6.Gang
29: Losrad 5. Gang
30: Losrad 7. Gang
31: Festrad für Differenzialradabtrieb
32: Zwischenrad für Rückwärtsgang
33: Synchronisierungseinrichtung
34: Synchronisierungseinrichtung
35: Synchronisierungseinrichtung
36: Synchronisierungseinrichtung
37: Festrad Rückwärtsgang
38: Festrad 3.Gang
39: Abtriebswelle für linkes Fahrzeugrad
40: Abtriebswelle für rechtes Fahrzeugrad
G1: Zahnradsatz 1.Gang
G2: Zahnradsatz 2.Gang
G3: Zahnradsatz 3.Gang
G4: Zahnradsatz 4.Gang
G5: Zahnradsatz 5.Gang
G6: Zahnradsatz 6.Gang
G7: Zahnradsatz 7.Gang
K1: Anfahrkupplung für Teilgetriebe T1, T1', T1''
K2: Anfahrkupplung für Teilgetriebe T2, T2'
RG: Rückwärtsgang
S(n/m): Synchronisierungspaket, n, m = 1, ..., 7, R
T1: ungerades Teilgetriebe
T1', T1'': ungerades Teilgetriebe
T2, T2': Gerades Teilgetriebe

Claims

Doppelkupplungsgetriebe, mit einer aus zwei Anfahrkupplungen (K1, K2) bestehenden Doppelkupplung (1), über die ein Antriebsmotor jeweils mit einer von zwei koaxial zueinander angeordneten Getriebeeingangswellen (3, 4) verbindbar ist, wobei jeder der beiden Getriebeeingangswellen (3, 4) eine Gruppe von Gängen (G1, G2, G3, G4, G5, G6, G7, RG) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ganggruppen als seitlich zu der Doppelkupplung (1) gelagerte Teilgetriebe (T1, T1', T1'', T2, T2') ausgebildet sind, die jeweils eine Vorgelegewelle (11, 12) und eine als Getriebeausgangswelle ausgebildete Hauptwelle (15, 16) aufweisen, wobei jedes Teilgetriebe (T1, T1', T1'', T2, T2') über genau eine zwischen der zugehörigen Getriebeeingangswelle (3, 4) und der Vorgelegewelle (11, 12) des Teilgetriebes (T1, T1', T1'', T2, T2') wirksame Teilgetriebeverbindung (5, 5', 6, 6') antreibbar ist.
Doppelkupplungsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilgetriebeverbindungen (5, 5', 6, 6') zwischen den Getriebeeingangswellen (3, 4) und den Teilgetrieben (T1, T1', T1'', T2, T2') jeweils als ein Zwischenrad (9, 9', 10, 10') ausgebildet sind, welches antriebsseitig mit einem einzigen auf der Getriebeeingangswelle (3, 4) angeordneten Festrad (7, 7', 8, 8') und abtriebsseitig mit einem auf der Vorgelegewelle (11, 12) angeordneten Festrad (13, 14, 37, 38) kämmt.
Doppelkupplungsgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei wenigstens einem der beiden Teilgetriebe (T1, T1', T1'', T2, T2') das mit dem Zwischenrad (9, 9', 10, 10') kämmende Festrad (13, 14, 38) der Vorgelegewelle (11, 12) gleichzeitig als ein Gang-Festrad eines Vorwärtsganges (G1, G2, G3) wirksam ist, über das ein auf der zugehörigen Hauptwelle (15, 16) angeordnetes Gang-Losrad (17, 19, 20) des Ganges (G1, G2, G3) antreibbar ist.
Doppelkupplungsgetriebe nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem der beiden Teilgetriebe (T2') das mit dem Zwischenrad (9') kämmende Festrad (37) der Vorgelegewelle (11) gleichzeitig als ein Gang-Festrad eines Rückwärtsganges (RG) wirksam ist, über das ein auf der zugehörigen Hauptwelle (15) angeordnetes Gang-Losrad (18) des Rückwärtsganges (RG) antreibbar ist, wobei das Rückwärtsgang-Festrad (37) und das Gang-Losrad (18) mit einem Rückwärtsgang-Zwischenrad (32) kämmen.
Doppelkupplungsgetriebe nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Hauptwellen (15, 16) jeweils ein in einer gemeinsamen Abtriebsebene der Hauptwellen (15, 16) angeordnetes Abtriebsrad (22, 31) tragen, über die ein Differenzial-Festrad (25) eines Ausgleichsdifferenzials (26) jeweils antreibbar ist.
Doppelkupplungsgetriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei wenigstens einem der beiden Teilgetriebe (T2, T2') ein auf der Hauptwelle (15, 16) sitzendes Gang-Festrad (22), welches mit einem auf der Vorgelegewelle (11, 12) gelagerten Gang-Losrad (28) kämmt, gleichzeitig als ein Abtriebsrad wirksam ist.
Doppelkupplungsgetriebe nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem einen bei der beiden Teilgetriebe (T2, T2') wenigstens drei gerade Vorwärtsgänge (G2, G4, G6) sowie ein Rückwärtsgang (RG) und dem anderen Teilgetriebe (T1, T1', T1'') wenigstens drei ungerade Vorwärtsgänge (G1, G3, G5) zugeordnet sind.
Doppelkupplungsgetriebe nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass über die eine, als äußere Hohlwelle ausgebildete Getriebeeingangswelle (3), das Teilgetriebe (T2, T2') mit den geraden Gängen (G2, G4, G6) sowie dem Rückwärtsgang (RG) antreibbar ist, und dass über die andere, als innere Vollwelle ausgebildete Getriebeeingangswelle (4), das Teilgetriebe (T1, T1', T1'') mit den ungeraden Gängen (G1, G3, G5, G7) antreibbar ist.
Doppelkupplungsgetriebe nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gang-Festrad (14) des ersten Gangs (G1) auf der Vorgelegewelle (12) des von der inneren Getriebeeingangswelle (4) antreibbaren Teilgetriebes (T1, T1', T1'') angeordnet ist.
Doppelkupplungsgetriebe nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gang-Festrad (37) des Rückwärtsgangs (RG) auf der Vorgelegewelle (11) des von der äußeren Getriebeeingangswelle (3) antreibbaren Teilgetriebes (T2) angeordnet ist.
Doppelkupplungsgetriebe nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass entsprechend einer vorgesehenen Anzahl von Gängen jeweils zwei Gängen eine gemeinsame Synchronisierungseinrichtung (33, 34, 35, 36) zugeordnet ist.