DE102007053713B4 - Double clutch - Google Patents

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Abstract

Doppelkupplungsgetriebe mit einer Antriebswelle (W1) und einer Abtriebswelle (W4) und zwei parallel zu An- und Abtriebswelle angeordneten Schaltwellen (W2, W3), mit einer Antriebsgetriebestufe die gebildet wird aus einem auf der Antriebswelle drehfest angeordneten Zahnrad (1), welches in ständigem Zahneingriff mit einem auf der ersten Schaltwelle W2 gelagerten Zahnrad (2) und einem auf der zweiten Schaltwelle W3 gelagerten Zahnrad (3) ist, wobei koaxial auf jeder Schaltwelle jeweils eine Lastschaltkupplung (K1, K2) angeordnet ist, welche zur wahlweisen Koppelung der jeweiligen Schaltwelle mit der Antriebswelle dient und wobei auf jeder Schaltwelle ferner mehrere Losräder (4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11) angeordnet sind, welche mit zugeordneten Schaltelementen (S1, S2, S3, S4) mit der jeweiligen Schaltwelle koppelbar sind, und wobei jedes der Losräder mit einem auf der Abtriebswelle (W4) angeordneten Festrad (13, 14, 15, 16a, 16b) ein Räderpaar bildet, dadurch gekennzeichnet, dass die Räder des Doppelkupplungsgetriebes sich in einem gemeinsamen Ölraum befinden und...Double clutch transmission with a drive shaft (W1) and an output shaft (W4) and two arranged parallel to input and output shaft switching shafts (W2, W3), with a drive gear stage which is formed of a rotatably mounted on the drive shaft gear (1), which in permanent Tooth engagement with a mounted on the first shift shaft W2 gear (2) and a mounted on the second shift shaft W3 gear (3), wherein each coaxially on each shift shaft, a power shift clutch (K1, K2) is arranged, which for selectively coupling the respective shift shaft Further, a plurality of loose wheels (4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11) are arranged on each selector shaft and can be coupled with associated selector elements (S1, S2, S3, S4) with the respective selector shaft are, and wherein each of the idler gears with one on the output shaft (W4) arranged fixed gear (13, 14, 15, 16 a, 16 b) forms a pair of wheels, characterized in that the Rä that of the dual-clutch transmission are located in a common oil chamber and ...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Doppelkupplungsgetriebe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The present invention relates to a dual-clutch transmission according to the preamble of patent claim 1.

Doppelkupplungsgetriebe sind in der Fahrzeugtechnik bekannt, sie bestehen in der Regel aus 2 Lastschaltkupplungen welche Teilgetriebe über formschlüssige Schaltelemente und Radpaare mit den Abtrieb verbunden sind, wobei An- und Abtrieb meist koaxial angeordnet sind. Doppelkupplungsgetriebe können die Gänge lastfrei und ohne Zugkraftunterbrechung schalten. Der nächste Gang + oder – kann im lastfreien Teilgetriebe bei geöffneter Kupplung vorgewählt werden. Bekannt sind Doppelkupplungsgetriebe mit koaxial angeordneten Lastschaltkupplungen vor den beiden Teilgetrieben. Auch sind Doppelkupplungsgetriebe mit parallel angeordneten Lastschaltkupplungen aus dem Baumaschinenbereich bekannt, wobei hier die beiden Teilgetriebe auf mehrere Wellen aufgeteilt sind um den dort gewünschten hohen Achsversatz von An- zu Abtrieb bei kürzester Bauweise zu realisieren.Double clutch transmissions are known in the automotive industry, they usually consist of 2 power shift clutches which partial transmission via positive switching elements and pairs of wheels are connected to the output, with input and output are usually arranged coaxially. Dual-clutch transmissions can shift gears without load and without interruption of traction. The next gear + or - can be preselected in the no-load gearbox with the clutch open. Double clutch transmissions are known with coaxially arranged power shift clutches in front of the two partial transmissions. Also, dual-clutch transmission with parallel power shift clutches from the field of construction machinery are known, in which case the two partial transmissions are divided into several waves in order to realize the desired high axial offset from input to output with the shortest design.

Die DE 198 21 164 A1 beschreibt ein Doppelkupplungsgetriebe mit koaxial angeordneten Lastschaltkupplungen, wobei die Antriebswelle Festräder aufweist und die Schaltelemente abtriebsseitig angeordnet sind.The DE 198 21 164 A1 describes a dual-clutch transmission with coaxially arranged power shift clutches, wherein the drive shaft has fixed wheels and the shift elements are arranged on the output side.

Die DE 362 15 45 A1 beschreibt ein Doppelkupplungsgetriebe mit einer nass laufenden Lastschaltkupplung je Schaltwelle angeordnet zwischen der Eingangsstufe und dem Schaltgetriebe.The DE 362 15 45 A1 describes a dual-clutch transmission with a wet-running power shift clutch per shift shaft arranged between the input stage and the manual transmission.

Neben den oben genannten Druckschriften wurden für die Beurteilung der Patentfähigkeit noch folgend Druckschriften herangezogen.
EP 0 797 025 A1
DE 102 32 835 A1
DE 41 22 628 A1
DE 199 23 185 A1
DE 476 001 In addition to the documents mentioned above, the following documents were used to assess patentability.
EP 0 797 025 A1
DE 102 32 835 A1
DE 41 22 628 A1
DE 199 23 185 A1
DE 476 001

Aufgabenstellungtask

Bekanntlich haben Diesel- bzw. Ottomotoren in der PKW Anwendung bei gleichem Hubraum in etwa die gleiche Leistung, jedoch bei erheblich unterschiedlichem Drehmoment und Drehzahl. Auch ist innerhalb eines Fahrzeugtyps das Achsdrehmoment im 1. Gang (= Steigvermögen) bei unterschiedlicher Leistung in etwa identisch.As is well known, diesel or gasoline engines have approximately the same power in the passenger car application with the same displacement, but with significantly different torque and speed. Also, within a vehicle type, the axle torque in 1st gear (= climbability) is approximately identical at different power.

Die Aufgabenstellung bestand darin ein Getriebekonzept zu finden, bei dem die Drehmoment- bzw. Drehzahlanpassung vor der Lastschaltkupplung erfolgt. Dies hat den Vorteil, dass sowohl die Lastschaltkupplung, das Schaltgetriebe als auch der Achsantrieb bei einem Fahrzeugtyp mit einer Baugröße realisiert werden kann.The task was to find a transmission concept in which the torque or speed adjustment takes place before the power shift clutch. This has the advantage that both the power shift clutch, the manual transmission and the final drive can be realized in a vehicle with a size.

Es wird ein 4 Wellen-Doppelkupplungsgetriebe mit folgenden Merkmalen vorgeschlagen:

  • • Eine Antriebsgetriebestufe mit 3 Festräder vor der Lastschaltkupplung, über welche die Übersetzungsanpassung erfolgt.
  • • mindestens 2 parallel zu An- und Abtrieb liegenden Wellen mit je einer Lastschaltkupplung, welche im Kraftfluss zwischen Antriebsgetriebestufe und Schaltgetriebe liegt, baulich aber außerhalb des Ölraumes angeordnet ist und auch als Trockenkupplung ausgeführt werden kann.
  • • Die Eingangsstufe und das Schaltgetriebe mit der Abtriebswelle sich in einen gemeinsamen Ölraum befinden.
  • • Die Lagerbasis des Getriebes so kurz als möglich zu gestalten um die Wellendurchbiegung und damit die Lastverteilung in der Verzahnung zu minimieren.
There is proposed a 4-shaft dual-clutch transmission with the following features:
  • • A drive gear stage with 3 fixed wheels in front of the powershift clutch, through which the gear ratio is adjusted.
  • • at least 2 shafts lying parallel to the input and output, each with a power shift clutch, which is located in the power flow between the drive gear stage and the gearbox, but structurally located outside the oil chamber and can also be designed as a dry clutch.
  • • The input stage and the gearbox with the output shaft are located in a common oil chamber.
  • • To make the bearing base of the gearbox as short as possible in order to minimize the shaft deflection and thus the load distribution in the toothing.

Die Aufgabenstellung wird durch die im Patentanspruch beschriebene Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind durch die Unteransprüche gegeben.The task is solved by the features described in the claim. Advantageous embodiments of the invention are given by the dependent claims.

Das erfindungsgemäße Doppelkupplungsgetriebe ist in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt.The dual-clutch transmission according to the invention is shown in the accompanying drawings.

Dabei zeigen:Showing:

Zeichnung 1 ein 7 Gg Doppelkupplungsgetriebe gemäß der Erfindung; Figure 1 is a 7 Gg dual-clutch transmission according to the invention;

Zeichnung 2 ein 7 Gg Doppelkupplungsgetriebe mit Kegelradachsgetriebe gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;Figure 2 is a 7 Gg dual-clutch transmission with Kegelradachsgetriebe according to another embodiment of the invention;

Zeichnung 3 ein 6 Gg Doppelkupplungsgetriebe mit Abtriebsrad für Quereinbau gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;Figure 3 is a 6 Gg dual-clutch transmission with output gear for transverse mounting according to another embodiment of the invention;

Zeichnung 4 zwei Diagramme, die den Stufensprung Gg2 bis Gg5 (-Gg7) konstant bzw. Gg5 bis Gg7 optimiert eines 6 Gg-Schaltgetriebes im Vergleich zu einem 7 Gg Doppelkupplungsgetriebe beschreiben.Drawing 4 shows two diagrams describing the increment Gg2 to Gg5 (-Gg7) constant and Gg5 to Gg7 optimized of a 6 Gg gearbox compared to a 7 Gg dual-clutch gearbox.

Dabei ist in dem obigen Diagramm der Stufensprung optimiert bzw. konstant dargestellt.In this case, in the above diagram, the increment is optimized or displayed constantly.

In dem unteren Diagramm ist die Übersetzung des Schalt- + Achsgetriebes bei optimiertem Stufensprung dargestellt.The lower diagram shows the ratio of the shift + final drive with optimized increment.

Zeichnung 1 zeigt im Schnitt ein erfindungsgemäßes Doppelkupplungsgetriebe mit 7 V + 1RGang. Darin ist mit W1 eine zentrale Antriebswelle bezeichnet, die von einem nicht dargestellten Antriebsmotor antreibbar ist. Auf der Antriebswelle sitzt drehfest ein Antriebsrad 1, welches in gleichzeitigem Zahneingriff ist mit den beiden Festrädern 2 und 3, von denen jedes auf einer radial versetzt angeordneten Schaltwelle W2, W3 drehbar gelagert ist und mit der jeweiligen Schaltwelle mittels einer jeweils zugeordneten Lastschaltkupplung K1, K2 koppelbar ist.Drawing 1 shows in section an inventive dual-clutch transmission with 7 V + 1RGang. Therein, W1 denotes a central drive shaft, which can be driven by a drive motor (not shown). On the drive shaft is rotatably a drive wheel 1 , which is in simultaneous meshing with the two fixed wheels 2 and 3 each of which is rotatably mounted on a radially offset shift shaft W2, W3 and can be coupled to the respective shift shaft by means of a respectively associated power shift clutch K1, K2.

Über die mit dem Motor drehelastisch verbundene Antriebsgetriebestufe erfolgt zum einen die Anpassung der Übersetzung aus unterschiedlicher Leistung, Drehmoment und Drehzahl, zum andern wird auch der Stufensprung zwischen den Schaltwellen festgelegt. Die Anpassungsfaktoren „f” zwischen Dieselmotoren und Benzinmotoren betragen in etwa für fT ca. 1,4 und fn ca. 0,7.On the one hand, the adaptation of the translation of different power, torque and speed on the other is also the increment between the switching shafts set on the one with the engine torsionally connected drive gear stage. The adaptation factors "f" between diesel engines and gasoline engines are approximately 1.4 and f n approximately 0.7 for f T t .

Dies hat den Vorteil, dass bei den unterschiedlichen Antriebsmotoren das Drehmoment an der Schaltkupplung und Schaltwelle in etwa gleich ist.This has the advantage that in the different drive motors, the torque at the clutch and shift shaft is approximately equal.

Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung ist, dass die für die Dimensionierung der Synchronisierung relevanten Massen minimiert sind. Kommen wie auf beiliegender Zeichnung dargestellt, eine Trockenkupplungen als Lastschaltkupplungen zum Einsatz, wirken sich die geringen Luftspaltmomente ebenfalls positiv auf die Dimensionierung der Synchronisierung und des gesamt Wirkungsgrades aus.Another advantage of this arrangement is that the masses relevant for the dimensioning of the synchronization are minimized. Come as shown on enclosed drawing, a dry clutches used as power shift clutches, the low air gap moments also have a positive effect on the dimensioning of the synchronization and the overall efficiency.

Wird dem Stand der Technik entsprechend, für den höchsten Gang ein zusätzliches Abtriebsrad 16b vorgesehen, ist neben der Abstufung 1. zu 2. Gang eine zusätzlich Optimierung des Stufensprungs der letzten 2 Gänge möglich (Diagramm oben).According to the prior art, for the highest gear an additional output gear 16b In addition to the 1st to 2nd gear grading, an additional optimization of the incremental shift of the last 2 gears is possible (diagram above).

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wie auf Zeichnung 1 dargestellt, sind somit mindestens die Räder 5 + 9 sowie 6 + 10, die Bauteile der Wellen 2 + 3, Schaltelementen (S1, S2, S3, S4) und Lastschaltkupplungen (K1, K2) baugleich ausgeführt, sodass sich ein hoher Anteil an Gleichteilen ergibt.In an advantageous embodiment of the invention as shown in drawing 1, thus at least the wheels 5 + 9 such as 6 + 10 , the components of the waves 2 + 3 , Switching elements (S1, S2, S3, S4) and power shift clutches (K1, K2) constructed identical, so that there is a high proportion of identical parts.

Ein weiterer Vorteil dieser Bauweise ist die kurze Lagerbasis der Schalt- und Abtriebswelle was sich positiv bezogen auf die Durchbiegung der Wellen und auf die Lastverteilung in der Verzahnung und somit auf deren Dimensionierung auswirkt. Die Länge dieses Getriebekonzeptes entsprecht dem eines 4 & R Gg Getriebes und ist somit für den Einsatz in Quer bzw. Transaxle Anwendungen optimal geeignet.Another advantage of this design is the short bearing base of the shift and output shaft which has a positive effect on the deflection of the waves and on the load distribution in the teeth and thus on their dimensions. The length of this transmission concept corresponds to that of a 4 & R Gg gearbox and is therefore ideally suited for use in transverse or transaxle applications.

Beschreibung Diagramm DoppelkupplungsgetriebeDescription Diagram dual-clutch transmission

Um die Möglichkeiten der optimalen Übersetzungsanpassung besser darstellen zu können, wird das 7-Gang Doppelkupplungsgetriebe mit einen bestehendes 6-Gang Schaltgetriebe verglichen.In order to be able to better represent the possibilities of the optimal translation adaptation, the 7-speed dual-clutch transmission is compared with an existing 6-speed manual transmission.

Oberes Diagramm:Upper diagram:

Vergleich Stufensprung 6-Gg Schaltgetriebe zu 7-Gg. Doppelkupplungsgetriebe Gg2 bis Gg5 konstant Gg5 zu Gg7 optimiert.Comparison of incremental 6-Gg manual transmission to 7-Gg. Dual Clutch Transmission Gg2 to Gg5 constant Gg5 optimized to Gg7.

Alternativ kann der Stufensprung bis Gg7 auch konstant sein. (----)Alternatively, the increment up to Gg7 can also be constant. (----)

Unteres Diagramm:Lower diagram:

Vergleich Gesamtübersetzung Schalt- + Achsgetriebe zwischen 6-Gg Schaltgetriebe und 7 Gg Doppelkupplungsgetriebe bei optimierten Stufensprung. Bezugszeichen W1 Antriebswelle 1 Festrädern W2 Schaltwelle 2 Festrädern K1 Lastschaltkupplung S2 Schaltelement S4 Schaltelement 8 Schaltrad 9 Schaltrad 10 Schaltrad 11 Schaltrad 12 Zwischenrad R-Gg W3 Schaltwelle 3 Festrädern K2 Lastschaltkupplung S1 Schaltelement S3 Schaltelement 4 Schaltrad 5 Schaltrad 6 Schaltrad 7 Schaltrad W4 Abriebswelle 13 Abtriebsrad Gang 1 & R 14 Abtriebsrad Gang 2 & 3 15 Abtriebsrad Gang 4 & 5 16a Abtriebsrad Gang 6 16b Abtriebsrad Gang 7 Compared overall gear shift + axle gear ratio between 6-Gg manual gearbox and 7 Gg dual-clutch gearbox with optimized incremental steps. reference numeral W1 drive shaft 1 fixed gears W2 shift shaft 2 Fixed wheels K1 Power shift clutch S2 Shift element S4 Shift element 8th ratchet 9 ratchet 10 ratchet 11 ratchet 12 Intermediate gear R-Gg W3 selector shaft 3 Fixed wheels K2 power shift clutch S1 shifting element S3 shifting element 4 ratchet 5 ratchet 6 ratchet 7 ratchet W4 Abrasion Shaft 13 Output gear gear 1 & R 14 Output gear gear 2 & 3 15 Output gear gear 4 & 5 16a Output gear aisle 6 16b Output gear aisle 7

Claims (5)

Doppelkupplungsgetriebe mit einer Antriebswelle (W1) und einer Abtriebswelle (W4) und zwei parallel zu An- und Abtriebswelle angeordneten Schaltwellen (W2, W3), mit einer Antriebsgetriebestufe die gebildet wird aus einem auf der Antriebswelle drehfest angeordneten Zahnrad (1), welches in ständigem Zahneingriff mit einem auf der ersten Schaltwelle W2 gelagerten Zahnrad (2) und einem auf der zweiten Schaltwelle W3 gelagerten Zahnrad (3) ist, wobei koaxial auf jeder Schaltwelle jeweils eine Lastschaltkupplung (K1, K2) angeordnet ist, welche zur wahlweisen Koppelung der jeweiligen Schaltwelle mit der Antriebswelle dient und wobei auf jeder Schaltwelle ferner mehrere Losräder (4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11) angeordnet sind, welche mit zugeordneten Schaltelementen (S1, S2, S3, S4) mit der jeweiligen Schaltwelle koppelbar sind, und wobei jedes der Losräder mit einem auf der Abtriebswelle (W4) angeordneten Festrad (13, 14, 15, 16a, 16b) ein Räderpaar bildet, dadurch gekennzeichnet, dass die Räder des Doppelkupplungsgetriebes sich in einem gemeinsamen Ölraum befinden und die Lastschaltkupplungen (K1, K2) außerhalb des Ölraumes liegen.Double clutch transmission with a drive shaft (W1) and an output shaft (W4) and two parallel to input and output shaft arranged switching shafts (W2, W3), with a drive gear stage which is formed from a rotatably mounted on the drive shaft gear ( 1 ), which is in constant meshing with a mounted on the first switching shaft W2 gear ( 2 ) and one mounted on the second switching shaft W3 gear ( 3 ), wherein coaxially on each switching shaft respectively a power shift clutch (K1, K2) is arranged, which serves for selectively coupling the respective shift shaft with the drive shaft and wherein on each shift shaft further comprises a plurality of loose wheels ( 4 . 5 . 6 . 7 . 8th . 9 . 10 . 11 ) are arranged, which are coupled with associated switching elements (S1, S2, S3, S4) with the respective shift shaft, and wherein each of the idler gears with a on the output shaft (W4) arranged fixed wheel ( 13 . 14 . 15 . 16a . 16b ) forms a pair of wheels, characterized in that the wheels of the dual-clutch transmission are located in a common oil chamber and the power shift clutches (K1, K2) are outside the oil chamber. Doppelkupplungsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lastschaltkupplungen (K1, K2) als Trockenkupplung ausgeführt sind.Double-clutch transmission according to claim 1, characterized in that the power shift clutches (K1, K2) are designed as a dry clutch. Doppelkupplungsgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebswelle (W4) zwischen Antriebsmotor und Doppelkupplungsgetriebe angeordnet ist.Double-clutch transmission according to claim 1 or 2, characterized in that the output shaft (W4) between the drive motor and dual-clutch transmission is arranged. Doppelkupplungsgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebswelle (W4) auf der dem Antriebsmotor abgewandten Seite des Doppelkupplungsgetriebes angeordnet ist.Dual-clutch transmission according to claim 1 or 2, characterized in that the output shaft (W4) is arranged on the side facing away from the drive motor of the dual-clutch transmission. Doppelkupplungsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, das die Schaltelemente (S1, S2, S3, S4), mindestens zwei Losräder (5 und 9, 6 und 10), die Schaltwellen (W2, W3), sowie Bauteile der Lastschaltkupplungen (K1, K2) baugleich sind.Double-clutch transmission according to one of claims 1 to 4, characterized in that the switching elements (S1, S2, S3, S4), at least two loose wheels ( 5 and 9 . 6 and 10 ), the switching shafts (W2, W3), and components of the power shift clutches (K1, K2) are identical.
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