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Die
vorliegende Anmeldung betrifft ein Doppelkupplungsgetriebe für
Kraftfahrzeuge wie Automobile.
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Ein
Doppelkupplungsgetriebe (DCT, Double-Clutch Transmission) umfasst
zwei Eingangswellen, die einzeln mit zwei Kupplungen verbunden und durch
diese angetrieben werden. Die zwei Kupplungen sind oft in einer
einzigen Vorrichtung vereint, welche die Betätigung jeder
der zwei Kupplungen zu einem Zeitpunkt ermöglicht. Die
zwei Kupplungen sind einzeln mit zwei Eingangswellen des DCT verbunden,
um Antriebsdrehmomente zu liefern.
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US 6,634,247 B2 legt
mehrere Vorschläge für ein DCT für Kraftfahrzeuge
vor. Jedoch ist die Verwendung eines DCT in Kraftfahrzeugen für
das Fahren auf der Straße bisher nicht weit verbreitet. Schwierigkeiten,
welche die Verwendung eines DCT für das Fahren auf der
Straße behindern, umfassen das Bereitstellen eines kompakten,
zuverlässigen und Kraftstoff sparenden DCT. Daher besteht
ein Bedarf für die Bereitstellung eines solchen DCT, das
außerdem für Konsumenten erschwinglich ist.
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Die
vorliegende Anmeldung stellt ein Doppelkupplungsgetriebe bereit,
das eine innere Eingangswelle und eine äußere
Eingangswelle umfasst. Die innere Eingangswelle kann im Innern hohl
oder massiv sein. Die äußere Eingangswelle umschließt radial
einen Teil der inneren Eingangswelle. Die radiale Richtung bezeichnet
Bereiche rings um eine Längsachse der inneren Eingangswelle.
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Das
DCT umfasst eine erste Kupplungsscheibe, die drehfest mit der inneren
Eingangswelle verbunden ist, und eine zweite Kupplungsscheibe, die
ebenfalls drehfest mit der äußeren Eingangswelle verbunden
ist. Anders ausgedrückt ist die erste Kupplungsscheibe
an der inneren Eingangswelle befestigt und ist die zweite Kupplungsscheibe
an der äußeren Eingangswelle befestigt. In bestimmten
Fällen gewährleistet ein Universalgelenk die drehfeste Verbindung.
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Das
DCT umfasst eine erste Vorgelegewelle, eine zweite Vorgelegewelle
und eine dritte Welle, die radial von den Eingangswellen beabstandet
sind und die parallel zu den Eingangswellen angeordnet sind. Eine
oder mehrere der Vorgelegewellen umfassen ein Ritzel oder Ritzel
zur Abgabe eines Antriebsdrehmoments. Das DCT ist Teil einer Drehmomentsenke. Die
Drehmomentsenke ist auch als Antriebseinheit, Antriebsstrang oder
Antriebsaggregat bekannt, der/die/das eine Gruppe von Bauteilen
für die Erzeugung von Kraft und ihre Abgabe an die Straßenoberfläche,
Wasser oder Luft bezeichnet. Dies schließt einen Motor,
ein Getriebe, Antriebswellen, Differentiale und einen Achs- bzw.
Endantrieb wie Antriebsräder, eine Gleiskette, die von
Panzern, Traktoren verwendet wird, oder Propeller ein. Gelegentlich
wird ”Drehmomentsenke” verwendet, um lediglich
den Motor und das Getriebe zu bezeichnen, was andere Bauteile nur
dann miteinschließt, wenn diese in das Getriebe eingebaut
sind.
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Auf
der ersten Vorgelegewelle, auf der zweiten Vorgelegewelle, auf der
dritten Vorgelegewelle, auf der inneren Eingangswelle und auf der äußeren Eingangswelle
sind Zahnräder des DCT angeordnet. Die Zahnräder
umfassen eine erste Zahnradgruppe, eine zweite Zahnradgruppe, eine
dritte Zahnradgruppe, eine vierte Zahnradgruppe, eine fünfte
Zahnradgruppe, eine sechste Zahnradgruppe, eine siebte Zahnradgruppe
und eine Rücklauf-Zahnradgruppe zur Bereitstellung von
sieben sequentiell steigenden Vorwärtsgängen bzw.
eines Rückwärtsganges.
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Die
sequentiell steigenden Gänge beschreiben eine steigende
Reihe, bei der Mitglieder der Reihe aufeinanderfolgen. Gänge
eines Kraftfahrzeugs sind typischerweise in einer vom ersten Gang
zum sechsten Gang sequentiell steigenden Weise angeordnet. Zum Beispiel
kann ein Fahrzeug über ein Getriebe mit einem ersten Übersetzungsverhältnis
von 2,97:1; einem zweiten Übersetzungsverhältnis
von 2,07:1; einem dritten Übersetzungsverhältnis
von 1,43:1; einem vierten Übersetzungsverhältnis
von 1,00:1; einem fünften Übersetzungsverhältnis
von 0,84:1; einem sechsten Übersetzungsverhältnis
von 0,56:1 und einem siebten Übersetzungsverhältnis von
0,38:1 verfügen. Die sieben Übersetzungsverhältnisse
liefern eine steigende Reihe von Abtriebsdrehzahlen des Getriebes
für den Antrieb des Fahrzeugs.
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Die
erste Zahnradgruppe umfasst ein erstes Festrad auf der äußeren
Eingangswelle, das direkt oder indirekt mit einem 1.-Gang-Losrad
auf einer der Vorgelegewellen in Eingriff ist. Der direkte Eingriff kann
durch das erste Festrad gewährleistet werden, das mit einem
anderen Zahnrad auf einer der Vorgelegewellen in physischem Kontakt
und in Eingriff ist. Der indirekte Eingriff kann durch das 1.-Gang-Festrad
gewährleistet werden, das über ein oder mehrere
Zwischenräder mit einem 1.-Gang-Losrad in Eingriff ist.
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In
gleicher Weise umfasst die dritte Zahnradgruppe ein drittes Festrad
auf der äußeren Eingangswelle, das mit einem 3.-Gang-Losrad
auf einer der Vorgelegewellen in Eingriff ist. Die fünfte
Zahnradgruppe umfasst ein fünftes Festrad auf der äußeren Eingangswelle,
das mit einem 5.-Gang-Losrad auf einer der Vorgelegewellen in Eingriff
ist. Die siebte Zahnradgruppe umfasst ein siebtes Festrad auf der äußeren
Eingangswelle, das mit einem 7.-Gang-Losrad auf einer der Vorgelegewellen
in Eingriff ist. Die zweite Zahnradgruppe umfasst ein zweites Festrad auf
der inneren Eingangswelle, das mit einem 2.-Gang-Losrad auf einer
der Vorgelegewellen in Eingriff ist. Die vierte Zahnradgruppe umfasst
ein viertes Festrad auf der inneren Eingangswelle, das mit einem
4.-Gang-Losrad auf einer der Vorgelegewellen in Eingriff ist. Die
sechste Zahnradgruppe umfasst ein sechstes Festrad auf der inneren
Eingangswelle, das mit einem 6.-Gang-Losrad auf einer der Vorgelegewellen
in Eingriff ist. Die Rücklauf-Zahnradgruppe umfasst ein
Antriebsfestrad auf einer der Eingangswellen, das mit einem Rückwärtsgang-Losrad
auf einer der Vorgelegewellen in Eingriff ist. Jede Zahnradgruppe
umfasst eine Kupplungsvorrichtung, die auf einer der Vorgelegewellen
angeordnet ist, um zur Bereitstellung eines der Gänge selektiv
eines der Losräder einzukuppeln.
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Des
Weiteren ist das zweite Festrad mit dem 2.-Gang-Losrad und mit dem
4.-Gang-Losrad in Eingriff. Das Doppelkupplungsgetriebe umfasst
außerdem eine Parksperre, die auf einer der Vorgelegewellen
vorgesehen ist. Die Parksperre verhindert, dass sich ein Fahrzeug
mit dem Doppelkupplungsgetriebe, wenn es sich in einer Parkposition
befindet, bewegt, auch wenn sich das Fahrzeug an einem Hang befindet.
Dies ist für das Fahrzeug und die Fahrgäste in
dem Fahrzeug von Vorteil.
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Das
DCT liefert durch die Doppelkupplung sieben Vorwärtsgänge
und einen Rückwärtsgang. Das DCT ermöglicht
einen raschen und effizienten Gangwechsel zwischen ungeraden und
geraden Gängen, da die Zahnräder der ungeraden
Gänge und die Zahnräder der geraden Gänge
jeweils durch unterschiedliche Kupplungen angetrieben werden. Durch
das zweite Festrad, das mit dem 2.-Gang-Losrad und mit dem 4.-Gang-Losrad
in Eingriff ist, wird eine Einrichtung mit Doppeleingriff gebildet.
Die Doppeleingriff-Einrichtung macht das Doppelkupplungsgetriebe
bei geringen Kosten kompakt und leichtgewichtig, da ein Festrad
auf einer der Eingangswellen vermieden wird.
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Gemäß der
Anmeldung können der erste Vorwärtsgang und der
Rückwärtsgang auf verschiedenen Eingangswellen
vorgesehen sein, um das Fahrzeug aus einer schlammigen Pfütze
herauszubewegen. Wenn der erste Vorwärtsgang und der Rückwärtsgang
auf zwei verschiedenen Eingangswellen vorgesehen sind, können
die zwei Kupplungen des DCT ein effizientes Umschalten zwischen den
zwei Eingangswellen gewährleisten. Folglich kann ein Antriebssystem,
bei dem das DCT abwechselnd eine der zwei Eingangswellen einkuppelt,
das Fahrzeug schnell und ohne großen Verlust an Antriebskraft
vor- und zurückbewegen. Anders ausgedrückt kann
das Fahrzeug aus einer schlammigen Pfütze herausgefahren
werden, weil das Fahrzeug ohne zeitraubendes Umschalten der Gänge
des Getriebes einfach vor- und zurückgefahren werden kann,
um das Fahrzeug aus der Pfütze herauszubekommen.
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Für
eine einfache Verwirklichung der Parksperre, kann die Parksperre
auf der Vorgelegewelle vorgesehen werden, die das Ritzel umfasst,
das als Achsantrieb dient.
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Gemäß der
Anmeldung können zwei Zahnräder des DCT auf der
dritten Vorgelegewelle mit zwei weiteren Zahnrädern auf
der ersten Vorgelegewelle in Eingriff sein. Die zwei Zahnräder
auf der dritten Vorgelegewelle ermöglichen, dass ein Drehmoment,
das von der ersten Vorgelegewelle empfangen wird, auf die erste
Vorgelegewelle zurückübertragen werden kann. Ein
Ritzel auf der dritten Vorgelegewelle für die Abgabe eines
Drehmoments der dritten Vorgelegewelle an ein Abtriebszahnrad wird
so vermieden. Gewicht und Kosten des DCT sind dann geringer.
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In
der Anmeldung ist ein Abstand zwischen der ersten Vorgelegewelle
und der inneren Eingangswelle größer als ein Abstand
zwischen der zweiten Vorgelegewelle und der inneren Eingangswelle.
Da die Zahnräder der niedrigen Gänge auf der ersten Vorgelegewelle
gewöhnlich größer sind als die Zahnräder
der höheren Gänge, kann die zweite Vorgelegewelle
näher an die Eingangswellen herangebracht werden, so dass
das DCT kompakter gestaltet werden kann.
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Des
Weiteren können zwei oder mehr von dem 4.-Gang-Losrad,
dem 5.-Gang-Losrad, dem 6.-Gang-Losrad und dem 7.-Gang-Losrad auf
derselben Vorgelegewelle montiert sein. Zahnräder höherer
Gänge können vorteilhafterweise auf derselben Welle
montiert sein und somit ermöglichen, dass die Welle zwecks
Verringerung von Kosten und Größe des Doppelkupplungsgetriebes
schlank ist. Zum Beispiel können das 4.-Gang-Losrad, das
5.-Gang-Losrad, das 6.-Gang-Losrad und das 7.-Gang-Losrad auf der
zweiten Vorgelegewelle montiert sein.
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Zudem
können zwei oder mehr von dem 1.-Gang-Losrad, dem 2.-Gang-Losrad
und dem 3.-Gang-Losrad auf derselben Vorgelegewelle montiert sein.
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In
bestimmten Fällen sind das 1.-Gang-Losrad, das 2.-Gang-Losrad
und das 3.-Gang-Losrad auf der ersten Vorgelegewelle montiert. Es
ist von Vorteil, wenn Zahnräder niedriger Gänge
wie des ersten, zweiten oder dritten Gangs auf derselben Welle montiert
sind und so andere Wellen von schweren Lasten befreit werden. Die
Welle für die niedrigen Gänge kann dick gemacht
werden und die andere Vorgelegewelle kann zwecks niedrigerer Kosten schlank
gemacht werden.
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Gemäß der
Anmeldung kann das DCT auch Lager zum Abstützen der drei
Vorgelegewellen umfassen. Eines oder mehrere der Lager können
neben einem von dem 1.-Gang-Losrad, dem 3.-Gang-Losrad und dem 2.-Gang-Losrad
der niedrigen Gänge vorgesehen sein. Diese Anordnung ermöglicht,
dass die tragende Welle eine geringere Durchbiegung oder Auslenkung
aufweist. Folglich kann die Tragwelle zwecks geringerer Kosten dünner
gemacht werden.
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Das
Doppelkupplungsgetriebe ermöglicht eine Vorwahl von Gängen
für eine reibungslose Getriebeübersetzung. Zwei
Kupplungsvorrichtungen können zur gleichen Zeit das Losrad
des momentanen Gangs und das Losrad des nächstfolgenden Gangs
einkuppeln. Dies ermöglicht das schnelle und somit reibungslosere
Einlegen des nächstfolgenden Gangs.
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Insbesondere
können die zwei durch unterschiedliche Eingangswellen des
DCT angetriebenen Losräder zweier aufeinanderfolgender
Gänge beide gleichzeitig eingekuppelt werden. Zum Beispiel
können die Losräder des dritten Gangs und des
vierten Gangs des DCT beide durch ihre jeweiligen Kupplungsvorrichtungen
mit ihren gewichttragenden Vorgelegewellen gekuppelt sein, wenn
eine der Eingangswellen ein Eingangsdrehmo ment empfängt. Auf
diese Weise wird der Drehmomentfluss während des Gangschaltens
kaum oder nicht unterbrochen. Daher gewährleistet das Doppelkupplungsgetriebe eine
im Vergleich zu anderen Gangschaltvorgängen kontinuierliche
und effizientere Drehmomentübertragung.
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Die
Anmeldung stellt ein Schaltgetriebe mit dem Doppelkupplungsgetriebe
bereit, das ein Abtriebszahnrad umfasst, das mit einem oberen Ritzel auf
der ersten Vorgelegewelle, einem unteren Ritzel auf der zweiten
Vorgelegewelle und einem Rücklaufritzel auf der dritten
Vorgelegewelle zur Abgabe von Drehmomenten dieser Vorgelegewellen
in Eingriff ist. Das Abtriebszahnrad empfängt Antriebsdrehmomente
von den Ritzeln und gewährleistet einen einzigen Abtrieb
zur Außenseite des Doppelkupplungsgetriebes. Es sind keine
mehrfachen äußeren Anschlüsse erforderlich,
die zu den Vorgelegewellen gehören. Der Anschluss an das
Doppelkupplungsgetriebe wird somit vereinfacht.
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Die
Anmeldung stellt eine Antriebsvorrichtung mit dem Schaltgetriebe
bereit. Die Antriebsvorrichtung umfasst eine oder mehrere Kraftquellen
zur Erzeugung eines Antriebsdrehmoments. Die Kraftquelle kann mit
dem Antrieb bordeigen sein, so dass das Fahrzeug für den
Transport von Gütern oder Fahrgästen beweglich
wird.
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Die
Kraftquelle kann einen Verbrennungsmotor umfassen. Das Fahrzeug
mit dem Verbrennungsmotor und dem Doppelkupplungsgetriebe ist einfach
herzustellen. Zwecks Umweltschutz kann der Verbrennungsmotor weniger
Benzin verbrauchen. Überdies kann ein Verbrennungsmotor
für andere Brennstoffarten wie etwa Wasserstoffbrennstoff
noch weniger Schadstoffemission aufweisen.
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Alternativ
kann die Kraftquelle einen Elektromotor umfassen. Ein in einem Hybridfahrzeug
oder in einem Elektroauto verwendeter Elektromotor ermöglicht
eine Verringerung der Umweltbelastung im Vergleich zur typischen
Verbrennung unter Verwendung von Benzin. Der Elektromotor kann sogar
in einem Generatormodus Bremsenergie zurückgewinnen.
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Die
Anmeldung stellt ein Kraftfahrzeug bereit, das die Antriebvorrichtung
umfasst. Das Kraftfahrzeug mit der Antriebsvorrichtung ist dank
des Doppelkupplungsgetriebes effizient in der Energienutzung.
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1 stellt
eine Vorderansicht einer Ausführungsform eines Doppelkupplungsgetriebes
der Anmeldung dar,
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2 stellt
den Weg des Drehmomentflusses eines ersten Übersetzungsverhältnisses
dar,
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3 stellt
den Weg des Drehmomentflusses eines zweiten Übersetzungsverhältnisses
dar,
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4 stellt
den Weg des Drehmomentflusses eines dritten Übersetzungsverhältnisses
dar,
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5 stellt
den Weg des Drehmomentflusses eines vierten Übersetzungsverhältnisses
dar,
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6 stellt
den Weg des Drehmomentflusses eines fünften Übersetzungsverhältnisses
dar,
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7 stellt
den Weg des Drehmomentflusses eines sechsten Übersetzungsverhältnisses
dar,
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8 stellt
den Weg des Drehmomentflusses eines siebten Übersetzungsverhältnisses
dar,
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9 stellt
den Weg des Drehmomentflusses eines ersten Übersetzungsverhältnisses
eines Rückwärtsganges dar,
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10 stellt
eine weitere Ausführungsform von 2 dar, die
eine Parksperre umfasst.
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11 stellt
eine Anordnung einer doppelseitigen Kupplungsvorrichtung zum Einkuppeln
ihrer benachbarten Zahnrädern dar,
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12 stellt
eine Anordnung einer einseitigen Kupplungsvorrichtung zum Einkuppeln
ihres benachbarten Zahnrads dar,
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13 stellt
eine Anordnung eines Losrads dar, das auf einem Lager drehbar von
einer Welle getragen wird,
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14 stellt
eine Anordnung eines Festrads dar, das auf einer Welle getragen
wird, und
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15 stellt
einen Querschnitt durch eine Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors
gemäß der Ausführungsform des DCT dar.
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In
der folgenden Beschreibung werden detaillierte Angaben gemacht,
um die Ausführungsformen der Anmeldung zu beschreiben.
Für den Fachmann sollte jedoch auf der Hand liegen, dass
die Ausführungsformen ohne diese Details praktiziert werden
können.
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1 bis 15 liefern
eine ausführliche Beschreibung einer Ausführungsform
eines Doppelkupplungsgetriebes (DCT) der Anmeldung.
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1 bis 15 weisen
gleiche Teile auf. Die gleichen Teile tragen die gleiche Bezeichnung oder
das gleiche Bezugszeichen. Die Beschreibung der gleichen Teile ist
somit durch Bezugnahme eingeschlossen.
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1 stellt
eine Vorderansicht einer Ausführungsform eines Doppelkupplungsgetriebes 1 der Anmeldung
dar. Das DCT 1 um fasst ein relativ großes Abtriebszahnrad 12,
zwei Eingangswellen 20, 22 und drei Ritzel 41, 51, 55.
Die zwei Eingangswellen 20, 22 sind eine Eingangsvollwelle 20 und
eine Eingangshohlwelle 22. Die Eingangsvollwelle 20 wird auch
als K1 bezeichnet, und die Eingangshohlwelle 22 wird als
K2 bezeichnet. Die Eingangsvollwelle 20 und die Eingangshohlwelle 22 haben
die gleiche Drehachse und sind einzeln drehfest mit zwei Kupplungen 8, 10 einer
Doppelkupplung 6 verbunden. Die drei Ritzel sind das obere
Ritzel 41, das untere Ritzel 51 und das Rücklaufritzel 55.
Die drei Ritzel sind mit ihren Drehachsen jeweils an einer oberen
Vorgelegewelle 40, einer unteren Vorgelegewelle 50 und
einer Rückwärtsgang-Vorgelegewelle 38 befestigt.
Das Abtriebszahnrad 12 ist mit seiner Drehachse an einer Ausgangswelle 14 befestigt.
Die drei Ritzel stehen mit dem Abtriebszahnrad 12 an verschiedenen
Positionen des Abtriebszahnrads 12 einzeln in Eingriff.
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Die
Eingangswellen 20, 22, die obere Vorgelegewelle 40,
die untere Vorgelegewelle 50 und die Rückwärtsgang-Vorgelegewelle 38 sind
mit vorbestimmten Abständen zueinander parallel. Die Abstände
sind in radialen Richtungen dieser Wellen 20, 22, 40, 50, 38 vorgesehen,
was in 2 besser zu erkennen ist. Auf diesen Wellen 20, 22, 38, 40 bzw. 50 sind
weitere Zahnräder montiert, die in vorbestimmter Weise
miteinander in Eingriff stehen. Die Art und Weise der Montage und
des Eingriffs dieser Zahnräder ist besser in einigen der
folgenden Figuren zu erkennen.
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1 zeigt
außerdem eine Schnittebene A-A zur Erläuterung
einer expandierten Querschnittansicht durch das DCT 1,
die in 2 bis 10 dargestellt ist. Die Schnittebene
A-A verläuft durch die Drehachsen des Abtriebszahnrads 12,
des unteren Ritzels 51, der Eingangswellen 20, 22,
des oberen Ritzels 41 und des Rücklaufritzels 55.
Ein Zweck von 2 bis 10 ist
es, Struktur und Drehmomentflüsse des DCT 1 näher
zu erläutern.
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2 stellt
die 1 entsprechende expandierte Ansicht des DCT dar,
welche zeigt, in welcher Weise die Zahnräder montiert sind.
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Gemäß 2 umfasst
das DCT 1 von oben nach unten die folgenden Wellen: eine
Rückwärtsgang-Hohlwelle 39, die Rückwärtsgang-Vorgelegewelle 38,
die obere Vorgelegewelle 40, die Eingangshohlwelle 22,
die Eingangsvollwelle 20, die untere Vorgelegewelle 50 und
die Ausgangswelle 14. Die Rückwärtsgang-Hohlwelle 39 ist
mittels eines Paars von Rückwärtsgang-Vorgelegeachsenlagern 75 koaxial
auf der Rückwärtsgang-Vorgelegewelle 38 montiert.
Die Rückwärtsgang-Hohlwelle 39 kann sich
frei um die Rückwärtsgang-Vorgelegewelle 38 drehen. Des
Weiteren stützt ein Paar von Vorgelegeachsenlagern 75 die
Rückwärtsgang-Vorgelegewelle 38 an ihren
beiden Enden. In gleicher Weise stützt ein anderes Paar
von Vorgelegewellenlagern 73 die obere Vorgelegewelle 40 an
ihren beiden Enden. Die Eingangsvollwelle 20 ist teilweise
im Innern der Eingangshohlwelle 22 angeordnet, wobei die
Eingangsvollwelle 20 mit ihren beiden Enden aus der Eingangshohlwelle 22 herausragt.
Die Eingangshohlwelle 22 ist mittels eines Paars von Vollwellenlagern 71,
die an zwei Enden der Eingangshohlwelle 22 zwischen der
Eingangsvollwelle 20 und der Eingangshohlwelle 22 angeordnet
sind, auf der Eingangsvollwelle 20 montiert. Folglich sind
die zwei Eingangswellen 20, 22 derart verbunden,
dass sich die Eingangsvollwelle 20 frei im Innern der Eingangshohlwelle 22 drehen
kann. Die Eingangshohlwelle 22 umgibt einen rechten Teil
der Eingangsvollwelle 20, während ein linker Teil
der Eingangsvollwelle 20 außerhalb der Ein gangshohlwelle 22 freiliegt.
Die Anordnung der Eingangswellen 20, 22 wird auf
der linken Seite von einem Vollwellenlager 71 an einem
herausragenden Ende der Vollwelle 20 und auf der rechten
Seite von einem Hohlwellenlager 72 auf der Eingangshohlwelle 22 gestützt.
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Wie
in 2 dargestellt, ist ein Teil der Eingangsvollwelle 20 in
radialer Richtung der Eingangswellen 20, 22 von
der äußeren Eingangswelle 22 umgeben.
Zwei Zahnräder sind auf dem linken freiliegenden Teil der
Eingangsvollwelle 20 montiert. Diese zwei Zahnräder
sind ein Festrad sechster Gang 32 und ein Festrad zweiter
Gang 30. Das Festrad sechster Gang 32 und das
Festrad zweiter Gang 30 sind von links nach rechts aufeinanderfolgend
auf dem freiliegenden Teil der Vollwelle 20 angeordnet.
Das Festrad zweiter Gang 30 dient auch als ein Festrad vierter
Gang 31.
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Auf
der Eingangshohlwelle 22, die auf dem rechten Teil der
Eingangsvollwelle 20 montiert ist, sind mit einem Festrad
dritter Gang 25 ein Festrad siebter Gang 27 und
ein Festrad fünfter Gang 26 montiert. Das Festrad
dritter Gang 25, das Festrad siebter Gang 27 und
das Festrad fünfter Gang 26 sind koaxial an der
Eingangshohlwelle 22 befestigt.
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Die
untere Vorgelegewelle 50 ist unter der Eingangsvollwelle 20 und
der Eingangshohlwelle 22 vorgesehen. Auf der unteren Vorgelegewelle 50 sind eine
Reihe von Zahnrädern und Kupplungsvorrichtungen montiert,
die von rechts nach links das untere Ritzel 51, ein Losrad
fünfter Gang 64, eine doppelseitige Kupplungsvorrichtung 83,
ein Losrad siebter Gang 66, ein Losrad vierter Gang 63,
eine doppelseitige Kupplungsvorrichtung 82 und ein Losrad
sechster Gang 65 umfassen. Ein Vorgelegewellenlager 73 ist
neben sowohl dem unteren Ritzel 51 als auch dem Losrad
fünfter Gang 64 vorgesehen. Das andere Vorgelegewellenlager 73 ist
neben dem Losrad sechster Gang 65 am linken Ende der unteren
Vorgelegewelle 50 vorgesehen. Das untere Ritzel 51 ist
an seiner Drehachse an der unteren Vorgelegewelle 50 befestigt.
Das Losrad fünfter Gang 64, das Losrad siebter Gang 66,
das Losrad vierter Gang 63 und das Losrad sechster Gang 65 sind
jedes für sich derart durch Lager auf der unteren Vorgelegewelle 50 montiert,
dass diese Zahnräder Losräder darstellen, die
sich frei um die untere Vorgelegewelle 50 drehen können.
Sowohl die doppelseitige Kupplungsvorrichtung 83 als auch
die doppelseitige Kupplungsvorrichtung 82 sind dafür
ausgelegt, sich entlang der unteren Vorgelegewelle 50 zu
bewegen, so dass sie jeweils entweder ein Zahnrad zu ihrer Linken
oder Rechten mit der unteren Vorgelegewelle 50 kuppeln
können. Das Losrad fünfter Gang 64 ist
mit dem Festrad fünfter Gang 26 in Eingriff. Das
Losrad siebter Gang 66 ist mit dem Festrad siebter Gang 27 in
Eingriff. Das Losrad vierter Gang 63 ist mit dem Festrad
vierter Gang 31 in Eingriff. Das Losrad sechster Gang 65 ist
mit dem Festrad sechster Gang 32 in Eingriff.
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Die
obere Vorgelegewelle 40 ist über den Eingangswellen 20, 22 vorgesehen.
Auf der oberen Vorgelegewelle 40 sind Zahnräder
und Kupplungsvorrichtungen vorgesehen, die von rechts nach links das
obere Ritzel 41, ein Losrad erster Gang 60, eine doppelseitige
Kupplungsvorrichtung 80, ein angefügtes Losrad
dritter Gang 62', ein Losrad dritter Gang 62,
ein Losrad zweiter Gang 61 und eine einseitige Kupplungsvorrichtung 81 umfassen.
Das angefügte Losrad dritter Gang 62' und das
Losrad dritter Gang 62 sind miteinander einstückig,
so dass sie eine gemeinsame Drehachse besitzen und in Richtung der Drehachse
aneinander befestigt sind. Zwischen dem oberen Ritzel 41 und
dem Losrad erster Gang 60 ist ein Vorgelegewel lenlager 73 angeordnet.
Ein weiteres Vorgelegewellenlager 73 ist an dem gegenüberliegenden
Ende der oberen Vorgelegewelle 40 neben der einseitigen
Kupplungsvorrichtung 81 angeordnet. Anders ausgedrückt
sind die Zahnräder der niedrigen Gänge 60, 61, 62 auf
derselben Vorgelegewelle 40 vorgesehen, wobei sich die
beiden Vorgelegewellenlager 73 neben den Zahnrädern
der niedrigen Gänge 60, 61 befinden.
Das Losrad erster Gang 60, das angefügte Losrad
dritter Gang 62', das Losrad dritter Gang 62 und
das Losrad zweiter Gang 61 sind jeweils durch Lager auf
der oberen Vorgelegewelle 40 montiert, so dass sich diese
Zahnräder 60, 62', 62, 61 frei
um die obere Vorgelegewelle 40 drehen können. Die
doppelseitige Kupplungsvorrichtung 80 ist dafür ausgelegt,
sich entlang der oberen Vorgelegewelle 40 zu bewegen, um
jeweils das Losrad erster Gang 60 oder das Losrad dritter
Gang 62 mit der oberen Vorgelegewelle 40 zu kuppeln
oder von dieser zu entkuppeln. Die einseitige Kupplungsvorrichtung 81 ist dafür
ausgelegt, sich entlang der oberen Vorgelegewelle 40 zu
bewegen, um das Losrad zweiter Gang 61 mit der oberen Vorgelegewelle 40 zu
kuppeln oder von dieser zu entkuppeln. Das Losrad dritter Gang 62 ist
mit dem Festrad dritter Gang 25 in Eingriff, während
das Losrad zweiter Gang 61 mit dem Festrad zweiter Gang 30 in
Eingriff ist.
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Anders
ausgedrückt ist in dem DCT 1 nur eine Einrichtung
mit Doppeleingriff vorgesehen. Die Doppeleingriff-Einrichtung umfasst
das Festrad zweiter Gang 30, das mit dem Losrad zweiter
Gang 61 und dem Losrad vierter Gang 63 in Eingriff
ist. Ein Abstand 56 zwischen den Eingangswellen 20, 22 und der
oberen Vorgelegewelle 40 ist größer als
ein Abstand 58 zwischen den Eingangswellen 20, 22 und der
unteren Vorgelegewelle 50. Der Abstand 56 zwischen
den Eingangswellen 20, 22 und der oberen Vorgelegewelle 40 wird
von einer gemeinsamen Längsachse der Eingangswellen 20, 22 bis
zu einer Längsachse der oberen Vorgelegewelle 40 gemessen.
Desgleichen wird der Abstand 58 zwischen den Eingangswellen 20, 22 und
der unteren Vorgelegewelle 50 von der gemeinsamen Längsachse
der Eingangswellen 20, 22 bis zu einer Längsachse
der unteren Vorgelegewelle 50 gemessen. Das liegt daran, dass
die Zahnräder 60, 61, 62, 62' auf
der oberen Vorgelegewelle 40 größer sind
als die Zahnräder 63, 64, 65, 66 auf
der unteren Vorgelegewelle 50, so dass die obere Vorgelegewelle 40 in
größerer Entfernung von den Eingangswellen 20, 22 angeordnet wird
als die untere Vorgelegewelle 50.
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Die
Rückwärtsgang-Vorgelegewelle 38 ist noch
weiter über der oberen Vorgelegewelle 40 vorgesehen.
Auf der Rückwärtsgang-Vorgelegewelle 38 sind
Zahnräder, Kupplungsvorrichtungen und eine Hohlwelle vorgesehen,
die von rechts nach links das Rücklaufritzel 55,
eine Rückwärtsgang-Hohlwelle 39, ein
Ritzelantriebsrad 36, ein erstes Rücklaufrad 35 und
eine einseitige Kupplungsvorrichtung 85 umfassen.
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Das
erste Rücklaufrad 35 und das Ritzelantriebsrad 36 sind
zusammen auf einer gemeinsamen Buchse montiert, nämlich
einer Rückwärtsgang-Hohlwelle 39. Die
Rückwärtsgang-Hohlwelle 39 ist mittels
eines Paars von Rückwärtsgang-Vorgelegeachsenlagern 75 an
ihren beiden Enden auf der Rückwärtsgang-Vorgelegewelle 38 angebracht.
Von rechts nach links sind das Ritzelantriebsrad 36 und das
erste Rücklaufrad 35 auf der Rückwärtsgang-Hohlwelle 39 befestigt.
Sowohl das erste Rücklaufrad 35 als auch das Ritzelantriebsrad 36 sind
so auf 39 befestigt, dass sie sich gemeinsam frei um die Rückwärtsgang-Vorgelegewelle 38 drehen
können. Zwischen dem Rücklaufritzel 55 und
der Rückwärtsgang-Hohlwelle 39 ist ein
Vorgelegeachsenlager 74 vorgesehen. Die einseitige Kupplungsvorrichtung 85 ist
dafür ausgelegt, sich entlang der Rückwärtsgang- Vorgelegewelle 38 zu
bewegen, um die Rückwärtsgang-Hohlwelle 39 mit
der Rückwärtsgang-Vorgelegewelle 38 zu
kuppeln oder von dieser zu entkuppeln. Das erste Rücklaufrad 35 ist
mit dem angefügten Losrad dritter Gang 62' in
Eingriff, während das Ritzelantriebsrad 36 mit
dem Losrad erster Gang 60 in Eingriff ist.
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Die
Ausgangswelle 14 ist unter der unteren Vorgelegewelle 50 vorgesehen.
Zur Abstützung ist an zwei gegenüberliegenden
Enden der Ausgangswelle 14 ein Paar von Ausgangswellenlagern 75 vorgesehen.
Das Abtriebszahnrad 12 ist koaxial auf der Ausgangswelle 14 montiert.
Das Abtriebszahnrad 12 ist außerdem auf der Ausgangswelle 14 befestigt
und ist einzeln mit dem unteren Ritzel 51, dem oberen Ritzel 41 und
dem Rücklaufritzel 55 in Eingriff.
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In
der vorliegenden Beschreibung dienen die Ausdrücke ”in
Eingriff” und ”kämmen” in Bezug
auf verzahnte Räder oder ineinander greifende Zahnräder
als Synonyme. Die Eingangsvollwelle 20 wird alternativ
als innere Eingangswelle 20 bezeichnet, während
die Eingangshohlwelle 22 alternativ als äußere
Eingangswelle 22 bezeichnet wird. Eine Hohlwelle, die im
Innern der Eingangshohlwelle 22 angeordnet ist, kann alternativ
die Eingangsvollwelle 20 ersetzen. Der Begriff ”Kupplungsvorrichtung” wird
alternativ als ”Schaltmechanismus” zum Einkuppeln oder
Auskuppeln benachbarter Zahnräder auf einer Welle bezeichnet.
Das Doppelkupplungsgetriebe (DCT) wird alternativ als Doppelkupplung
oder Dualkupplungsgetriebe bezeichnet.
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Das
Festrad erster Gang 24 ist auch als erstes Festrad bekannt.
Desgleichen ist das Festrad dritter Gang 25 auch als drittes
Festrad bekannt. Das Festrad fünfter Gang 26 ist
auch als fünftes Festrad bekannt. Das Festrad siebter Gang 27 ist
auch als siebtes Festrad bekannt. Das Festrad zweiter Gang 30 ist
auch als zweites Festrad bekannt. Das Festrad vierter Gang 31 ist
auch als viertes Festrad bekannt. Das Festrad sechster Gang 32 ist
auch als sechstes Festrad bekannt. Das Losrad erster Gang 60 ist
auch als 1.-Gang-Losrad bekannt. Das Losrad zweiter Gang 61 ist
auch als 2.-Gang-Losrad bekannt. Das Losrad dritter Gang 62 ist
auch als 3.-Gang-Losrad bekannt. Das angefügte Losrad dritter
Gang 62' ist auch als angefügtes 3.-Gang-Losrad
bekannt. Das Losrad vierter Gang 63 ist auch als 4.-Gang-Losrad bekannt.
Das Losrad fünfter Gang 64 ist auch als 5.-Gang-Losrad
bekannt. Das Losrad sechster Gang 65 ist auch als 6.-Gang-Losrad 65 bekannt.
Das Losrad siebter Gang 66 ist auch als 7.-Gang-Losrad
bekannt. Die Kupplungsvorrichtungen sind auch als Gleichlaufeinrichtungen
bekannt.
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Die
Anmeldung stellt das DCT 1 bereit, das Gangschaltvorgänge
mit einem geringeren Antriebsdrehmomentverlust erlaubt. Das liegt
daran, dass die Gangschaltvorgänge durch selektives Einrücken
einer der zwei Kupplungen 8, 10 des DCT 1 erreicht werden
können. Daher kann eine angegliederte zusätzliche
Hauptantriebskupplung vermieden werden. Die selektive Verbindung
zwischen den zwei Kupplungen ermöglicht außerdem
die Verwirklichung eines Automatikgetriebes, das ohne Unterbrechung der
Antriebskraft betrieben werden kann. Die Antriebskraft umfasst die
Schwungkraft, die von den sich drehenden Zahnrädern und
Wellen im Innern des DCT 1 herrührt. Ein solches
Getriebe ist in der Konstruktion einem mechanischen manuellen Getriebe ähnlich,
und es weist dementsprechend sehr niedrige Reibungsverluste auf.
Das Doppelkupplungsgetriebe 1 stellt außerdem
ein manuelles Parallelgetriebe bereit, das für den Quereinbau
in einem Fahrzeug mit Frontantrieb verwendet werden kann.
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Das
anmeldungsgemäße DCT 1 kann in gleicher
Weise wie ein bekanntes manuelles Getriebe, zum Beispiel ein manuelles
Parallelgetriebe, angeschlossen werden. Bei einem bekannten manuellen Getriebe
erstreckt sich eine Antriebswelle für die Vorderachse eines
Fahrzeugs aus seinem DCT-Gehäuse nach außen und
parallel zur Ausgangswelle 14 des Haupt-DCT 1.
Die Anordnung des bekannten manuellen Getriebes bietet wenig Raum,
der für die Betätigung des manuellen Getriebes
und der Kupplung und auch für einen optionalen Elektromotor bleibt.
Der optionale Elektromotor kann als Anlasservorrichtung für
einen Verbrennungsmotor, als Energierückgewinnungsvorrichtung
für Bremsvorgänge oder als zusätzliches
Antriebsmittel in Hybridfahrzeugen dienen. Die Verfügbarkeit
von derart wenig Raum ist mit einer Reihe von Schwierigkeiten verbunden,
die von der Anmeldung behoben oder zumindest verringert werden.
Die Anmeldung stellt ein Doppelkupplungsgetriebe 1 bereit,
das zwei Kupplungen für den Anschluss an einen Elektromotor
und das manuelle Getriebe in kompakter Weise aufweist.
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Die
Anmeldung liefert eine Kompaktbauweise eines Parallelgetriebes.
Die Anmeldung stellt ein Parallelgetriebe für ein Kraftfahrzeug
bereit, das zwei Eingangswellen umfasst, von denen jede über
ihre eigene Kupplung drehfest an eine Welle gekuppelt werden kann,
die von einem Antriebsmotor angetrieben wird. Das DCT 1 der
Anmeldung stellt außerdem die Ausgangswelle 14 bereit,
die parallel zu den Eingangswellen 20, 22 ist.
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Das
anmeldungsgemäße Doppelkupplungsgetriebe 1 ist
besonders gut für den Quereinbau in Frontantriebfahrzeugen
geeignet, bei denen das Frontdifferential zum Beispiel unter den
Ritzeln 41, 51, 55 angeordnet ist. Es
kann eine kurze Gesamtlänge des Antriebsstranges zur Drehmomentübertragung
erreicht werden.
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Die
Anmeldung sieht wenigstens drei relativ kleine Ritzel 41, 51, 55 auf
zwischenliegenden Vorgelegewellen 40, 50, 38 vor,
die mit einem relativ großen Abtriebszahnrad 12 kämmen,
das wiederum mit der Ausgangswelle 14 verbunden ist. Diese
Anordnung liefert ein kompaktes und leichtgewichtiges DCT 1.
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Die
Anmeldung ermöglicht außerdem eine Konstruktion,
bei der das Abtriebszahnrad 12 in eine Getriebedifferentialvorrichtung
integriert ist, ohne dass eine Ausgangszwischenwelle des DCT 1 vorgesehen
ist. Dies ermöglicht eine sehr dichte Packsituation für
das DCT 1.
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Es
ist ferner vorteilhaft, Festräder der geraden Gänge
auf einer Eingangswelle und Festräder der ungeraden Gänge
auf einer anderen Eingangswelle. Diese Anordnung gewährleistet
den oben erwähnten Lastschaltvorgang in einer gleichmäßigen und
effizienten Weise, wenn die Gangschaltung sequentiell durchgeführt
wird. Das liegt daran, dass das DCT abwechselnd eine der zwei Kupplungen 8, 10 einkuppeln
kann, um Zahnräder der beiden Eingangswellen zu wählen.
Zum Beispiel bewirkt der Lastschaltvorgang vom ersten Gang in den
vierten Gang, dass die Eingangshohlwelle 22 und die Eingangsvollwelle 20 abwechselnd
eingekuppelt werden, was energieeffizient und schnell ist.
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Das
Einzelmerkmal des Doppeleingriffs des Losrads zweiter Gang 61 und
des Losrads vierter Gang 63 über das dazwischen
liegende Festrad zweiter Gang 30, sprich Festrad vierter
Gang 31, gewährleistet eine effiziente Schaltung
zwischen dem ersten Gang und dem vierten Gang. Zur direkten Gangschaltung
zwischen dem zweiten Gang und dem vierten Gang ist kein Wechsel
der Eingangswelle oder Kupplung erforderlich. Da das Festrad zweiter Gang 30 dasselbe
ist wie das Festrad vierter Gang 31, ist kein zusätzliches
Zahnrad erforderlich, um jeweils den zweiten Gang oder den vierten
Gang bereitzustellen. Das Gewicht des DCT 1 ist verglichen mit
dem Vorliegen zweier separater Zahnräder verringert.
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Die
Zahnräder 60, 61, 62, 62' der
niedrigen Gänge wie des ersten, zweiten oder dritten Gangs sind
auf derselben oberen Vorgelegewelle 40 vorgesehen, was
von Vorteil ist. Das liegt daran, dass die obere Vorgelegewelle 40 verglichen
mit der unteren Vorgelegewelle 50 eine niedrigere Drehzahl
mit einer größeren Stärke für
ein höheres Drehmoment aufweist. Diese Anordnung beseitigt
die Notwendigkeit des Vorsehens mehrerer Vorgelegewellen mit einer größeren
Stärke für das Tragen dieser schwergewichtigen
Zahnräder 60, 61, 62, 62' der
höheren Übersetzungsverhältnisse. Das
hohe Übersetzungsverhältnis betrifft die niedrigen
Gänge wie den ersten, zweiten oder den dritten Gang. Daher
kann das DCT 1 bei geringeren Kosten leicht gemacht werden.
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Die
Vorgelegewellenlager 73 auf der oberen Vorgelegewelle 40 sind
neben den Zahnrädern 60, 61 eines niedrigen
Gangs wie des ersten, zweiten oder dritten Gangs und dem oberen
Ritzel 41 montiert. Diese Anordnung gewährleistet
eine stärkere mechanische Abstützung der oberen
Vorgelegewelle 40 für eine geringere Durchbiegung
der Welle. Desgleichen sind das Vorgelegewellenlager 73 und
das Vorgelegeachsenlager 74 neben den Ritzeln 41, 51, 55 für
eine stärkere Abstützung vorgesehen. Dadurch können
die Vorgelegewellen 40, 50 und die Rückwärts gang-Wellen 38, 39 zwecks
niedrigerer Kosten im Gewicht verringert werden.
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Eine
Variante der Ausführungsform mit nur einem doppelt genutzten
Zahnrad auf einer der Eingangswellen 20, 22 hat
den Vorteil, dass sie eine größere Übersetzungsflexibilität
und geringere Abhängigkeit bietet. In dem vorliegenden
Beispiel eines DCT 1 können Wechsel zwischen dem
zweiten und dem vierten Gang schneller erfolgen, da sowohl das Losrad
zweiter Gang 61 als auch das Losrad vierter Gang 63 ständig
mit dem Festrad zweiter Gang 30 in Eingriff sind und somit
für die Gangwahl leicht verfügbar sind. Es ist
vorteilhaft, die Zahnräder des ersten Gangs, des Rückwärtsgangs,
des zweiten Gangs und der Ritzel nahe der Lager zur Abstützung
vorzusehen. Diese Zahnräder erfahren größere
Kräfte als jene der höheren Gänge wie
z. B. des siebten Gangs, da die Antriebsübersetzung für
die niedrigeren Gänge und Rückwärtsgänge
höher ist. Daher müssen ihre Wellen höhere
Antriebskräfte aufnehmen. Wenn solche Kräfte nahe
an den Abstützpunkten der Wellen aufgenommen werden, wird
eine geringere Wellendurchbiegung auftreten.
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2 zeigt
den Weg des Drehmomentflusses eines ersten Übersetzungsverhältnisses.
In 2 wird ein Eingangsdrehmoment des ersten Gangs
von einer Kurbelwelle 2 eines Verbrennungsmotors empfangen,
der nicht dargestellt ist. Gemäß 2 empfängt
die Eingangshohlwelle 22 von der Doppelkupplung 6 des
DCT 1 ein Eingangsdrehmoment des ersten Gangs. Das Drehmoment
des ersten Gangs wird von der Eingangshohlwelle 22 über
das Festrad dritter Gang 25 und über das Losrad
dritter Gang 62 übertragen. Dann wird das Drehmoment über
das erste Rücklaufrad 35, über die Rückwärtsgang-Hohlwelle 39, über
das Ritzelantriebsrad 36, über das Losrad erster
Gang 60, über die doppelseitige Kupplungsvorrichtung 80, über
die obere Vorgelegewelle 40, über das obere Ritzel 41 und über
das Abtriebszahnrad 12 auf die Ausgangswelle 14 übertragen.
Die doppelseitige Kupplungsvorrichtung 80 ist mit dem Losrad
erster Gang 60 in Eingriff, wenn das Drehmoment des ersten
Gangs übertragen wird, was den ersten Gang des DCT 1 bereitstellt.
Die Zahl der Zahneingriffe oder der ineinander greifenden Zahnradpaare
für die Drehmomentübertragung des ersten Gangs
ist vier.
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3 zeigt
den Weg des Drehmomentflusses eines zweiten Übersetzungsverhältnisses.
In 3 wird ein Eingangsdrehmoment des zweiten Gangs
von der Kurbelwelle 2 des Verbrennungsmotors empfangen,
der nicht dargestellt ist. Gemäß 3 empfängt
die Eingangsvollwelle 20 von der Doppelkupplung 6 des
DCT 1 ein Eingangsdrehmoment des zweiten Gangs. Das Drehmoment
des zweiten Gangs wird von der Eingangsvollwelle 20 über
das Festrad zweiter Gang 30, über das Losrad zweiter
Gang 61, über die einseitige Kupplungsvorrichtung 81, über
die obere Vorgelegewelle 40, über das obere Ritzel 41 und über
das Abtriebszahnrad 12 auf die Ausgangswelle 14 übertragen.
Die einseitige Kupplungsvorrichtung 81 ist mit dem Losrad
zweiter Gang 61 in Eingriff, wenn das Drehmoment des zweiten
Gangs übertragen wird, was den zweiten Gang des DCT 1 bereitstellt.
Die Zahl der Zahneingriffe oder der ineinander greifenden Zahnradpaare
für die Drehmomentübertragung des zweiten Gangs
ist zwei.
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4 zeigt
den Weg des Drehmomentflusses eines dritten Übersetzungsverhältnisses.
In 4 wird ein Eingangsdrehmoment des dritten Gangs
von der Kurbelwelle 2 des Verbrennungsmotors empfangen,
der nicht dargestellt ist. Gemäß 4 empfängt
die Eingangshohlwelle 22 von den zwei Kupplungen des DCT 1 ein
Eingangsdrehmoment des dritten Gangs. Das Dreh moment des dritten Gangs
wird von der Eingangshohlwelle 22 über das Festrad
dritter Gang 25, über das Losrad dritter Gang 62, über
das angefügte Losrad dritter Gang 62' und über
die doppelseitige Kupplungsvorrichtung 80 übertragen.
Danach wird das Drehmoment über die obere Vorgelegewelle 40, über
das obere Ritzel 41 und über das Abtriebszahnrad 12 zur
Ausgangswelle 14 weitergeleitet. Die doppelseitige Kupplungsvorrichtung 80 ist
mit dem angefügten Losrad dritter Gang 62' in
Eingriff, wenn das Drehmoment des dritten Gangs übertragen
wird, was den dritten Gang des DCT 1 bereitstellt. Die
Zahl der Zahneingriffe oder der ineinander greifenden Zahnradpaare
für die Drehmomentübertragung des dritten Gangs
ist zwei.
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5 zeigt
den Weg des Drehmomentflusses eines vierten Übersetzungsverhältnisses.
In 5 wird ein Eingangsdrehmoment des vierten Gangs
von der Kurbelwelle 2 des Verbrennungsmotors empfangen,
der nicht dargestellt ist. Gemäß 5 empfängt
die Eingangsvollwelle 20 von der Doppelkupplung 6 des
DCT 1 ein Eingangsdrehmoment des vierten Gangs. Das Drehmoment
des vierten Gangs wird von der Eingangsvollwelle 20 über das
Festrad vierter Gang 31, über das Losrad vierter Gang 63, über
die doppelseitige Kupplungsvorrichtung 82, über
die untere Vorgelegewelle 50, über das untere
Ritzel 51 und über das Abtriebszahnrad 12 auf die
Ausgangswelle 14 übertragen. Die doppelseitige Kupplungsvorrichtung 82 ist
mit dem Losrad vierter Gang 63 in Eingriff, wenn das Drehmoment
des vierten Gangs übertragen wird, was den vierten Gang des
DCT 1 bereitstellt. Die Zahl der Zahneingriffe oder der
ineinander greifenden Zahnradpaare für die Drehmomentübertragung
des vierten Gangs ist zwei.
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6 zeigt
den Weg des Drehmomentflusses eines fünften Übersetzungsverhältnisses.
In 6 wird ein Eingangsdrehmo ment des fünften Gangs
von der Kurbelwelle 2 eines Verbrennungsmotors empfangen,
der nicht dargestellt ist. Gemäß 6 empfängt
die Eingangshohlwelle 22 von der Doppelkupplung 6 des
DCT 1 ein Eingangsdrehmoment des fünften Gangs.
Das Drehmoment des fünften Gangs wird von der Eingangshohlwelle 22 über das
Festrad fünfter Gang 26, über das Losrad
fünfter Gang 64, über die doppelseitige
Kupplungsvorrichtung 83, über die untere Vorgelegewelle 50, über
das untere Ritzel 51 und über das Abtriebszahnrad 12 auf die
Ausgangswelle 14 übertragen. Die doppelseitige Kupplungsvorrichtung 83 ist
mit dem Losrad fünfter Gang 64 in Eingriff, wenn
das Drehmoment des fünften Gangs übertragen wird,
was den fünften Gang des DCT 1 bereitstellt. Die
Zahl der Zahneingriffe oder der ineinander greifenden Zahnradpaare
für die Drehmomentübertragung des fünften
Gangs ist zwei.
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7 zeigt
den Weg des Drehmomentflusses eines sechsten Übersetzungsverhältnisses.
In 7 wird ein Eingangsdrehmoment des sechsten Gangs
von der Kurbelwelle 2 eines Verbrennungsmotors empfangen,
der nicht dargestellt ist. Gemäß 7 empfängt
die Eingangsvollwelle 20 von der Doppelkupplung 6 des
DCT 1 ein Eingangsdrehmoment des sechsten Gangs. Das Drehmoment
des sechsten Gangs wird von der Eingangsvollwelle 20 über
das Festrad sechster Gang 32, über das Losrad sechster
Gang 65, über die doppelseitige Kupplungsvorrichtung 82, über
die untere Vorgelegewelle 50, über das untere
Ritzel 51 und über das Abtriebszahnrad 12 auf
die Ausgangswelle 14 übertragen. Die doppelseitige
Kupplungsvorrichtung 82 ist mit dem Losrad sechster Gang 65 in
Eingriff, wenn das Drehmoment des sechsten Gangs übertragen
wird, was den sechsten Gang des DCT 1 bereitstellt. Die
Zahl der Zahneingriffe oder der ineinander greifenden Zahnradpaare
für die Drehmomentübertragung des sechsten Gangs
ist zwei.
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8 zeigt
den Weg des Drehmomentflusses eines siebten Übersetzungsverhältnisses.
In 8 wird ein Eingangsdrehmoment des siebten Gangs
von der Kurbelwelle 2 eines Verbrennungsmotors empfangen,
der nicht dargestellt ist. Gemäß 8 empfängt
die Eingangshohlwelle 22 von der Doppelkupplung 6 des
DCT 1 ein Eingangsdrehmoment des siebten Gangs. Das Drehmoment
des siebten Gangs wird von der Eingangshohlwelle 22 über das
Festrad siebter Gang 27, über das Losrad siebter Gang 66, über
die doppelseitige Kupplungsvorrichtung 83, über
die untere Vorgelegewelle 50, über das untere
Ritzel 51 und über das Abtriebszahnrad 12 auf die
Ausgangswelle 14 übertragen. Die doppelseitige Kupplungsvorrichtung 83 ist
mit dem Losrad siebter Gang 66 in Eingriff, wenn das Drehmoment
des siebten Gangs übertragen wird, was den siebten Gang des
DCT 1 bereitstellt. Die Zahl der Zahneingriffe oder der
ineinander greifenden Zahnradpaare für die Drehmomentübertragung
des siebten Gangs ist zwei.
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9.
zeigt den Weg des Drehmomentflusses eines ersten Rückwärtsgang-Übersetzungsverhältnisses.
In 9 wird ein Eingangsdrehmoment des Rückwärtsgangs
von der Kurbelwelle 2 eines Verbrennungsmotors empfangen,
der nicht dargestellt ist. Gemäß 9 empfängt
die Eingangshohlwelle 22 von der Doppelkupplung 6 des
DCT 1 ein Eingangsdrehmoment des Rückwärtsgangs.
Das Drehmoment des Rückwärtsgangs wird von der
Eingangshohlwelle 22 über das Festrad dritter
Gang 25, über das Losrad dritter Gang 62, über
das angefügte Losrad dritter Gang 62', über
das erste Rücklaufrad 35, über die Rückwärtsgang-Hohlwelle 39 und über die
einseitige Kupplungsvorrichtung 85 übertragen. Danach
wird das Drehmoment über die Rückwärtsgang-Vorgelegewelle 38, über
das Rücklaufritzel 55 und über das Abtriebszahnrad 12 zur
Ausgangswelle 14 weitergelei tet. Die einseitige Kupplungsvorrichtung 85 ist
mit der Rückwärtsgang-Hohlwelle 39 in Eingriff,
wenn das Drehmoment des Rückwärtsgangs übertragen
wird, was den Rückwärtsgang des DCT 1 bereitstellt.
Die Zahl der Zahneingriffe oder der ineinander greifenden Zahnradpaare
für die Drehmomentübertragung des Rückwärtsgangs
ist drei.
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Es
können auch alternative Wege zur Übertragung einiger
der oben erwähnten Drehmomentflüsse des DCT 1 vorgesehen
sein.
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10 zeigt
eine weitere Ausführungsform von 2. 10 enthält
alle Teile von 2. Die Teile schließen
die obere Vorgelegewelle 40 ein. Eine Vielzahl von Teilen
sind auf der oberen Vorgelegewelle 40 montiert. Die Teile
umfassen von rechts nach links ein Parksperrenrad 42, das
obere Ritzel 41, ein Losrad erster Gang 60, eine
doppelseitige Kupplungsvorrichtung 80, ein angefügtes
Losrad dritter Gang 62', ein Losrad dritter Gang 62,
ein Losrad zweiter Gang 61 und eine einseitige Kupplungsvorrichtung 81.
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Eine
Parksperre umfasst das Parksperrenrad 42, das ein Rad umfasst.
Das Rad ist mit einer Sperrklinkenvorrichtung oder mit einer Rastvorrichtung
versehen, um die obere Vorgelegewelle 40 zu blockieren.
Die Rastvorrichtung weist ein Zahnstangenelement, eine Klaue oder
dergleichen auf. Im Parkmodus ist die Parksperre 42 in
Eingriff, um die Ausgangswelle 14 über die obere
Vorgelegewelle 40 und über das obere Ritzel 41 zu
blockieren und dadurch ein Drehen der Ausgangswelle 14 zu
verhindern.
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Ein
Schalthebel, der sich in einem Fahrerraum befindet und der von einem
Fahrzeugführer zwischen Positionen, die Übersetzungsgetriebebereichen
wie Parken, Rückwärtsgang, Leer lauf, Fahren und
erster Gang entsprechen, bewegt werden kann, steuert das DCT 1 mit
der Parksperre. Ein linearer Betätigungsseilzug ist mit
seinem ersten Ende an dem Schalthebel befestigt. Die Bewegung des Schalthebels
schiebt oder zieht abwechselnd an dem Seilzug, um einen Übersetzungsmoduswahlhebel
zu bewegen, der an dem anderen Ende des Seilzugs befestigt ist.
Der Moduswahlhebel ist mechanisch mit einem Schaltventil im Innern
eines DCT-Gehäuses verbunden, und die Bewegung des Schaltventils
bewirkt das Umschalten zwischen verschiedenen Gängen.
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Wenn
der Schalthebel in der Parkposition angeordnet wird, erfolgen im
DCT 1 zwei miteinander in Beziehung stehende mechanische
Stellbewegungen. Zunächst wird je nach Bauart des Kupplungssystems
der Moduswahlhebel bewegt, um die Eingangswellen 20, 22 von
einem Motor zu entkuppeln oder mit diesem zu kuppeln. Als zweites
wird die Parksperrenklinke mit dem Parksperrenrad 42 in Sperreingriff
bewegt, um dadurch die Ausgangswelle 14 gegen Drehung zu
sichern.
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11 zeigt
eine Anordnung 100 einer doppelseitigen Kupplungsvorrichtung 102 mit
ihren benachbarten Zahnrädern 101, 103 zum
Einkuppeln. Die Anordnung 100 umfasst eine Welle 104 mit
den zwei koaxial montierten Losrädern 101, 103 auf
zwei jeweiligen Lagern. Die Kupplungsvorrichtung 102 ist zwischen
dem Losrad 101 auf der linken Seite und dem Losrad 103 auf
der rechten Seite vorgesehen. Die Kupplungsvorrichtung 102 ist
dafür ausgelegt, sich entlang der Welle 104 zu
bewegen, um zu einem Zeitpunkt selektiv eines der Losräder 101, 103 einzukuppeln.
Anders ausgedrückt können die Losräder 101, 103 durch
die Kupplungsvorrichtung 102 abwechselnd mit der Welle 104 in
drehfesten Eingriff gebracht werden. Symbole zur Dar stellung der
Anordnung 100 sind auf der rechten Seite von 11 abgebildet.
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12 zeigt
eine Anordnung 110 einer einseitigen Kupplungsvorrichtung 112 mit
ihrem benachbarten Zahnrad 113 zum Einkuppeln. Die Anordnung 110 umfasst
eine Welle 114 mit dem einen koaxial montierten Losrad 113 auf
einem Lager. Die Kupplungsvorrichtung 112 ist links neben
dem Losrad 113 vorgesehen. Die Kupplungsvorrichtung 112 ist
dafür ausgelegt, sich entlang der Welle 114 zu
bewegen, um das Losrad 113 ein- oder auszukuppeln. Anders ausgedrückt
kann das Losrad 113 durch die einseitige Kupplungsvorrichtung 112 mit
der Welle 114 in drehfesten Eingriff gebracht werden. Symbole
zur Darstellung der Anordnung 110 sind auf der rechten Seite
von 12 abgebildet. In der Praxis können zwei
einseitige Kupplungsvorrichtungen eine doppelseitige Kupplungsvorrichtung
ersetzen.
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13 stellt
eine Anordnung 120 eines Losrads 121 dar, das
auf einem Lager 123 drehbar von einer Welle 122 getragen
wird. Das Losrad 121 ist mittels des Lagers 123 koaxial
auf der Welle 122 montiert. Das Lager 123 ermöglicht
die freie Drehung des Losrads 121 um die Welle 122.
Symbole, welche die Anordnung 120 darstellen, sind auf
der rechten Seite von 13 abgebildet.
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14 stellt
eine Anordnung 130 eines Festrads 132 dar, das
auf einer Welle 131 getragen wird. Das Festrad 132 ist
koaxial so auf der Welle 131 montiert, dass das Zahnrad 132 fest
an der Welle 132 angebracht ist 132. Das Festrad 132 und
die Welle 131 sind zu einem einzigen Körper verbunden,
so dass das Drehmoment des Festrads 132 direkt auf die
Welle 131 übertragen wird und umgekehrt.
-
Mehrere
Festräder sind starr mit den Eingangswellen 20, 22 und
anderen Wellen 14, 38, 40, 50 verbunden.
Auf der linken Seite in 14 ist
ein Symbol abgebildet, wie es in den vorhergehenden Figuren für
ein solches Festrad verwendet wurde. Das häufiger verwendete
Symbol für ein solches Festrad ist auf der rechten Seite
in 14 abgebildet.
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15 zeigt
einen Querschnitt durch eine Kurbelwelle 2 eines Verbrennungsmotors
gemäß der Ausführungsform des DCT 1.
Der Verbrennungsmotor ist in 15 nicht
dargestellt. Gemäß 15 ist eine
Kurbelwelle 2 eines Verbrennungsmotors drehfest mit dem
Gehäuse 4 einer Doppelkupplung 6 verbunden.
Die Doppelkupplung 6 umfasst eine innere Kupplungsscheibe 8 und
eine äußere Kupplungsscheibe 10, die über
Steuerelemente, die hier nicht dargestellt sind, in drehfesten Eingriff
mit dem Gehäuse 4 gebracht werden können.
Die Eingangsvollwelle 20 ist drehfest mit der Kupplungsscheibe 8 verbunden
und erstreckt sich durch die gesamte Hohlwelle 22. Ebenso
ist die Eingangshohlwelle 22 drehfest mit der anderen Kupplungsscheibe 10 verbunden.
-
Ein
Außendurchmesser um die innere Kupplungsscheibe 8 ist
größer als ein Außendurchmesser um die äußere
Kupplungsscheibe 10. Entsprechend ist ein Außerdurchmesser
der inneren Kupplungsscheibe 8 größer
als ein Außendurchmesser der äußeren
Kupplungsscheibe 10.
-
[Durch
das zweite Festrad, das mit dem 2.-Gang-Losrad und mit dem 4.-Gang-Losrad
in Eingriff ist, wird eine Einrichtung mit Doppeleingriff gebildet.]
-
Die
oben angeführten Drehmomentflusswege liefern nicht nur
brauchbare Lösungen zur Erzeugung mehrer Gänge
des DCT 1, sondern bieten auch Möglichkeiten zur
effizienten Umschaltung von einem Gang in den anderen. Zum Beispiel
ist ein Gangwechsel aus dem zweiten Gang in den vierten Gang möglich.
Dies wird durch den Doppeleingriff des Losrads zweiter Gang 61 und
des Losrads vierter Gang 63 über ein dazwischen
liegendes Zahnrad, nämlich das Festrad zweiter Gang 30,
effizient gewährleistet. Die Gangsprünge oder
-wechsel aus dem zweiten Gang in den vierten Gang erfordern kein
Anhalten der Drehung der Eingangsvollwelle 20. Überdies
vermeidet der Doppeleingriff des Losrads zweiter Gang 61 und
des Losrads vierter Gang 63 die Notwendigkeit des Vorsehens
zweier separater Festräder auf einer Eingangswelle. Anders
ausgedrückt wird weniger Platz auf der Eingangsvollwelle 20 benötigt,
da zwei Festräder 30, 31 in einem einzigen
vereint sind. Das DCT 1 kann somit durch den Wegfall eines
Zahnrades leichter und billiger gemacht werden.
-
Bei
Verwendung der Parksperre kann das Ritzelantriebsrad 36 auf
der Rückwärtsgang-Vorgelegewelle 38 leicht
in Eingriff gebracht werden, um die Ausgangswelle 14 über
die Rückwärtsgang-Hohlwelle 39, über
die einseitige Kupplungsvorrichtung 85, über die
Rückwärtsgang-Vorgelegewelle 38, über das
Rücklaufritzel 55 und über das Abtriebszahnrad 12 zu
blockieren.
-
Beim
Vorsehen von Zahnradeingriffen oder -kämmung zur Drehmomentübertragung
wird eine geringere Zahl an Verzahnungseingriffen, das heißt Zahnradeingriffen,
bevorzugt. Die geringere Zahl an Verzahnungseingriffen gewährleistet
Geräuscharmut und effizientere Drehmomentübertragung.
Beispiele für die geringere Zahl von Verzahnungseingriffen sind
bei einigen der oben erwähnten Drehmomentflusswege zu finden.
-
Das
DCT 1 treibt die Zahnradgruppen des zweiten Gangs und des
Rückwärtsgangs durch unterschiedliche Eingangswellen 20, 22 an.
Dies bietet die Möglichkeit, ein Fahrzeug mit dem DCT 1 unter Wechseln
zwischen einem langsamen Vorwärts- und einem langsamen
Rückwärtsgang ohne Einkuppeln und Auskuppeln selbiger
Zahnräder zu fahren. Lediglich durch Einrücken
und Ausrücken der jeweiligen Kupplungen 8, 10 der
zwei Eingangswellen 20, 22 ermöglicht
das DCT 1 eine schnelle Vor- und Zurückbewegung
des Fahrzeugs mit geringem Verlust der Übertragungsleistung
oder Zahnradschwungkraft. Dies hilft in vielen Situationen, in denen
ein Rad eines Fahrzeugs in einer feindlichen Umgebung wie einem Schneeloch
oder Schlammloch festsitzt. Das steckengebliebene Fahrzeug kann
dann einfach durch wechselndes Einrücken der zwei Kupplungen 8, 10 des
DCT 1 freigeschaukelt werden.
-
Obwohl
die obige Beschreibung viel Detailgenauigkeit enthält,
sollte diese nicht als Einschränkung für den Umfang
der Ausführungsformen aufgefasst werden, sondern lediglich
als Erläuterung der vorhersehbaren Ausführungsformen.
Insbesondere sollten die oben angeführten Vorteile der
Ausführungsformen nicht als Einschränkung für
den Umfang der Ausführungsformen aufgefasst werden, sondern nur
zur Erklärung möglicher Errungenschaften bei Umsetzung
der beschriebenen Ausführungsformen in die Praxis dienen.
Daher sollte der Umfang der Ausführungsformen durch die
Ansprüche und nicht durch die angegebenen Beispiele definiert
werden.
-
- 1
- Doppelkupplungs-Schaltgetriebe
- 2
- Kurbelwelle
- 4
- Kupplungsgehäuse
- 6
- Doppelkupplung
- 8
- Kupplungsscheibe
- 10
- Kupplungsscheibe
- 12
- Abtriebszahnrad
- 14
- Ausgangswelle
- 20
- Eingangsvollwelle
- 22
- Eingangshohlwelle
- 24
- Festrad
erster Gang
- 25
- Festrad
dritter Gang
- 26
- Festrad
fünfter Gang
- 27
- Festrad
siebter Gang
- 30
- Festrad
zweiter Gang
- 31
- Festrad
vierter Gang
- 32
- Festrad
sechster Gang
- 35
- erstes
Rücklaufrad
- 36
- Ritzelantriebsrad
- 38
- Rückwärtsgang-Vorgelegeachse
- 39
- Rückwärtsgang-Hohlwelle
- 40
- obere
Vorgelegewelle
- 41
- oberes
Ritzel
- 42
- Parksperrenrad
- 50
- untere
Vorgelegewelle
- 51
- unteres
Ritzel
- 55
- Rücklaufritzel
- 56
- Abstand
- 58
- Abstand
- 60
- Losrad
erster Gang
- 61
- Losrad
zweiter Gang
- 62
- Losrad
dritter Gang
- 62'
- angefügtes
Losrad dritter Gang
- 63
- Losrad
vierter Gang
- 64
- Losrad
fünfter Gang
- 65
- Losrad
sechster Gang
- 66
- Losrad
siebter Gang
- 71
- Vollwellenlager
- 72
- Hohlwellenlager
- 73
- Vorgelegewellenlager
- 74
- Vorgelegeachsenlager
- 75
- Rückwärtsgang-Vorgelegeachsenlager
- 80
- doppelseitige
Kupplungsvorrichtung
- 81
- einseitige
Kupplungsvorrichtung
- 82
- doppelseitige
Kupplungsvorrichtung
- 83
- doppelseitige
Kupplungsvorrichtung
- 85
- einseitige
Kupplungsvorrichtung
- 100
- doppelseitige
Kupplungsvorrichtungsanordnung
- 101
- Losrad
- 102
- Kupplungsvorrichtung
oder Schaltmechanismus
- 103
- Losrad
- 104
- Welle
- 110
- einseitige
Kupplungsvorrichtungsanordnung
- 112
- Schaltmechanismus
- 113
- Losrad
- 114
- Welle
- 120
- Losradanordnung
- 121
- Losrad
- 122
- Welle
- 123
- Lager
- 130
- Festradanordnung
- 131
- Welle
- 132
- Festrad
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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