DE102010004954A1

DE102010004954A1 - Doppelkupplungsgetriebe

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Publication number: DE102010004954A1
Application number: DE201010004954
Authority: DE
Inventors: Mirko Dipl.-Ing. 09419 Leesch; Thomas Dipl.-Ing. 73732 Listner; Jörg Dipl.-Ing. 09113 Müller; Rico Dipl.-Ing. 01723 Resch; Klaus Dr.-Ing. 72074 Riedl; Tobias 70435 Schilder
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2010-01-19
Filing date: 2010-01-19
Publication date: 2011-07-21

Abstract

Erfindungsgemäß wird ein Doppelkupplungsgetriebe zur Schaltung von zumindest acht Vorwärtsgetriebegängen (V1, V2, V3, V4, V5, V6, V7, V8, V9) mit zumindest fünf, entlang einer Haupterstreckungsrichtung (10) hintereinander angeordneten Zahnradebenen (Z1, Z2, Z3, Z4, Z5, Z6, Z7), die jeweils zumindest zwei miteinander kämmende Zahnräder (Z11–Z73) aufweisen, wobei in den zumindest acht Vorwärtsgetriebegängen (V1, V2, V3, V4, V5, V6, V7, V8, V9) zumindest zwei der Zahnradebenen (Z1, Z2) als Eingangszahnradebenen, zumindest eine der Zahnradebenen (Z4) als Ein- und Ausgangszahnradebene und zumindest zwei der Zahnradebenen (Z3, Z5) als Ausgangszahnradebenen ausgebildet sind, sowie mit zumindest sechs Koppeleinheiten (S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8), die jeweils zwei, ein erstes und ein zweites, drehfest miteinander verbindbare Kopplungselemente aufweisen, vorgeschlagen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Doppelkupplungsgetriebe für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs.
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine kompakte Getriebeeinheit mit einer hohen Flexibilität bereitzustellen. Sie wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Erfindungsgemäß wird ein Doppelkupplungsgetriebe zur Schaltung von zumindest acht Vorwärtsgetriebegängen mit zumindest fünf, entlang einer Haupterstreckungsrichtung hintereinander angeordneten Zahnradebenen, die jeweils zumindest zwei miteinander kämmende Zahnräder aufweisen, wobei in den zumindest acht Vorwärtsgetriebegängen zumindest zwei der Zahnradebenen als Eingangszahnradebenen, zumindest eine der Zahnradebenen als Ein- und Ausgangszahnradebene und zumindest zwei der Zahnradebenen als Ausgangszahnradebenen ausgebildet sind, sowie mit zumindest sechs Koppeleinheiten, die jeweils zwei, ein erstes und ein zweites, drehfest miteinander verbindbare Kopplungselemente aufweisen, vorgeschlagen.
Vorteilhafterweise ist das Doppelkupplungsgetriebe als ein Vorgelegewellengetriebe ausgebildet und umfasst eine Hauptrotationsachse und eine Nebenrotationsachse. Unter einer „Hauptrotationsachse” soll dabei insbesondere eine durch wenigstens eine Eingangswelle und/oder wenigstens eine Ausgangswelle definierte Rotationsachse verstanden werden. Unter einer „Nebenrotationsachse” soll insbesondere eine parallel zur Hauptrotationsachse versetzt angeordnete, durch wenigstens eine Vorgelegewelle definierte Rotationsachse verstanden werden.
Unter einer als „Eingangszahnradebene ausgebildeten Zahnradebene” soll insbesondere eine Zahnradebene verstanden werden, die in zumindest einem der Vorwärtsgetriebegänge und/oder zumindest einem der Rückwärtsgetriebegänge dazu vorgesehen ist, ein Moment von einem koaxial zu der Hauptrotationsachse angeordneten Bauteil auf ein koaxial zu der Nebenrotationsachse angeordnetes Bauteil zu übertragen. Insbesondere soll darunter eine Zahnradebene verstanden werden, die in zumindest einem der Vorwärtsgetriebegänge und/oder zumindest einem der Rückwärtsgetriebegänge ein zur Lastübertragung drehfest mit der Eingangswelle des Doppelkupplungsgetriebes verbundenes Zahnrad aufweist.
Unter einer als „Ausgangszahnradebene ausgebildeten Zahnradebene” soll insbesondere eine Zahnradebene verstanden werden, die in zumindest einem der Vorwärtsgetriebegänge und/oder zumindest einem der Rückwärtsgetriebegänge dazu vorgesehen ist, ein Moment von einem koaxial zu der Nebenrotationsachse angeordneten Bauteil auf ein koaxial zu der Hauptrotationsachse angeordnetes Bauteil zu übertragen. Insbesondere soll darunter eine Zahnradebene verstanden werden, die in zumindest einem der Vorwärtsgetriebegänge und/oder zumindest einem der Rückwärtsgetriebegänge ein zur Lastübertragung drehfest mit der Ausgangswelle des Doppelkupplungsgetriebes verbundenes Zahnrad aufweist.
Unter einer als „Ein- und Ausgangszahnradebene vorgesehenen Zahnradebene” soll insbesondere eine Zahnradebene verstanden werden, die in zumindest einem Vorwärtsgetriebegang und/oder Rückwärtsgetriebegang als Eingangszahnradebene vorgesehen ist, und die in zumindest einem Vorwärtsgetriebegang und/oder Rückwärtsgetriebegang als Ausgangszahnradebene vorgesehen ist.
Eine im Folgenden verwendete Nummerierung der Zahnradebenen dient dabei insbesondere zur Unterscheidung der Zahnradebenen. Anhand der Nummerierung ist grundsätzlich eine Reihenfolge angebbar, in der die Zahnradebenen entlang der Haupterstreckungsrichtung hintereinander angeordnet sind. Die Reihenfolge, in der die Zahnradebenen angeordnet sind, kann dabei von der Nummerierung der Zahnradebenen abweichen. Grundsätzlich ist es denkbar, durch Umordnung der Zahnradebenen ein kinematisch gleichwertiges Doppelkupplungsgetriebe zu realisieren.
Im Folgenden soll dabei zwischen Wellen und Wellenelementen unterschieden werden. Unter einer „Welle” soll dabei insbesondere ein Bauteil verstanden werden, das dazu vorgesehen ist, zumindest zwei Zahnräder und/oder zumindest zwei Kopplungselemente miteinander zu verbinden. Unter einem „Wellenelement” soll insbesondere ein Bauteil verstanden werden, das dazu vorgesehen ist, ein einziges Zahnrad mit einem einzigen Kopplungselement zu verbinden.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Dabei zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebes,
2 Kraftflüsse in Vorwärtsgetriebegängen und einem Rückwärtsgetriebegang des Doppelkupplungsgetriebes,
3 eine Schaltlogik zur Bildung der Vorwärtsgetriebegänge und des Rückwärtsgetriebegangs und
4 eine Gangabstufung des Doppelkupplungsgetriebes.
Die 1 bis 4 zeigen ein Doppelkupplungsgetriebe für ein Kraftfahrzeug. Das Doppelkupplungsgetriebe umfasst eine Antriebswelle 11, die zur drehfesten Anbindung an eine Antriebsmaschine vorgesehen ist. Weiter umfasst das Doppelkupplungsgetriebe eine Eingangskupplung, die zwei im Kraftfluss parallel angeordnete Lastschaltkupplungen C1, C2 umfasst. Zudem umfasst das Doppelkupplungsgetriebe eine Ausgangswelle 12, die zur Anbindung an nicht näher dargestellte Antriebsräder des Kraftfahrzeugs vorgesehen ist. Das Doppelkupplungsgetriebe ist zur Schaltung von neun Vorwärtsgetriebegängen V1, V2, V3, V4, V5, V6, V7, V8, V9 vorgesehen. Die Vorwärtsgetriebegänge V1–V9 sind unter Last zumindest sequentiell schaltbar. Zudem ist mittels des Doppelkupplungsgetriebes zumindest ein Rückwärtsgetriebegang R1 schaltbar.
Die Antriebswelle 11 und die Ausgangswelle 12 sind koaxial zueinander angeordnet. Zur Herstellung einer Wirkverbindung zwischen der Antriebswelle 11 und der Ausgangswelle 12 umfasst das Doppelkupplungsgetriebe zwei Eingangswellen 13, 14. Die Lastschaltkupplungen umfassen jeweils ein eingangsseitiges Lastschaltkupplungselement, das drehfest mit der Antriebswelle 11 verbunden ist, und ein ausgangsseitiges Lastschaltkupplungselement. Die Eingangswellen 13, 14 sind jeweils drehfest mit einem der ausgangsseitigen Lastschaltkupplungselemente verbunden. Die Eingangswelle 13 ist der ersten Lastschaltkupplung C1 zugeordnet. Die Eingangswelle 14 ist der zweiten Lastschaltkupplung C2 zugeordnet.
Die Antriebswelle 11, die beiden Eingangswellen 13, 14 und die Ausgangswelle 12 sind entlang einer Haupterstreckungsrichtung 10 des Doppelkupplungsgetriebes hintereinander angeordnet. Die beiden Eingangswellen 13, 14 sind koaxial zueinander angeordnet. Die Ausgangswelle 12 ist koaxial zu den Eingangswellen 13, 14 angeordnet. Die Antriebswelle 11, die Eingangswellen 13, 14 und die Ausgangswelle 12 definieren eine Hauptrotationsachse 24 des Doppelkupplungsgetriebes. Zudem umfasst das Doppelkupplungsgetriebe eine Zwischenwelle 16, die koaxial der Hauptrotationsachse 24 angeordnet ist.
Weiter umfasst das Doppelkupplungsgetriebe zwei Vorgelegewellen 20, 21, die parallel versetzt zu den Eingangswellen 13, 14 und der Ausgangswelle 12 angeordnet sind. Die Vorgelegewellen 20, 21 sind koaxial zueinander angeordnet. Die Vorgelegewellen 20, 21 definieren eine Nebenrotationsachse 25.
Das Doppelkupplungsgetriebe umfasst sieben Zahnradebenen Z1, Z2, Z3, Z4, Z5, Z6, Z7. Die Zahnradebene Z2 ist zwischen der Eingangswelle 14 und der Vorgelegewelle 20 angeordnet. Mittels der Zahnradebene Z2 kann eine Wirkverbindung zwischen der Eingangswelle 14 und der Vorgelegewelle 20 hergestellt werden. Die Zahnradebenen Z1, Z7 sind zwischen der Eingangswelle 13 und den Vorgelegewellen 20, 21 angeordnet. Mittels der Zahnradebenen Z1, Z7 kann eine Wirkverbindung zwischen der Eingangswelle 13 und den Vorgelegewellen 20, 21 hergestellt werden. Die Zahnradebene Z4 ist zwischen der Zwischenwelle 16 und der Vorgelegewelle 21 angeordnet. Mittels der Zahnradebene Z4 kann eine Wirkverbindung zwischen der Zwischenwelle 16 und der Vorgelegewelle 21 hergestellt werden. Die Zahnradebenen Z3, Z5, Z6 sind zwischen den Vorgelegewellen 20, 21 und der Ausgangswelle 12 angeordnet. Mittels der drei Zahnradebenen Z3, Z5, Z6 kann eine Wirkverbindung zwischen den Vorgelegewellen 20, 21 und der Ausgangswelle 12 hergestellt werden.
Das Doppelkupplungsgetriebe kann grundsätzlich um ein Hybridantriebsmodul erweitert werden. Beispielsweise ist es denkbar, dass das Doppelkupplungsgetriebe eine permanent an die Antriebswelle 11 angebundene Antriebsmaschine aufweist. Mittels einer solchen Antriebsmaschine kann beispielsweise eine Starter-Generator-Betriebsart realisiert werden. Zur Realisierung weiterer Hybrid-Betriebsarten ist es denkbar, dass das Doppelkupplungsgetriebe eine permanent an eine der Vorgelegewellen 20, 21 angebundene Antriebsmaschine aufweist. Ebenfalls ist es denkbar, dass das Doppelkupplungsgetriebe eine permanent an eine der Eingangswellen 13, 14 angebundene Antriebsmaschine aufweist.
Die Zahnradebene Z7 ist zur Bildung des Rückwärtsgetriebegangs R1 vorgesehen. Sie umfasst drei Zahnräder Z71, Z72, Z73. Das Zahnrad Z71 ist koaxial zu der Hauptrotationsachse 24 angeordnet. Das Zahnrad Z72 ist koaxial zu der Nebenrotationsachse 25 angeordnet. Das Zahnrad Z73 ist mittels einer nicht näher bezeichneten, lediglich für das Zahnrad Z73 vorgesehenen Zwischenwelle drehbar gelagert. Das Zahnrad Z73 weist eine eigene Rotationsachse auf, die parallel versetzt zu der Hauptrotationsachse 24 und der Nebenrotationsachse 25 ist. Die weiteren Zahnradebenen Z1, Z2, Z3, Z4, Z5, Z6 umfassen jeweils zwei Zahnräder Z11, Z12, Z21, Z22, Z31, Z32, Z41, Z42, Z51, Z52, Z61, Z62. Die Zahnräder Z11, Z21, Z31, Z41, Z51, Z61 sind dabei jeweils koaxial zu der Hauptrotationsachse 24 angeordnet. Die Zahnräder Z12, Z22, Z32, Z42, Z52, Z62 sind jeweils koaxial zu der Nebenrotationsachse 25 angeordnet.
Zur Schaltung der Vorwärtsgetriebegänge V1, V2, V3, V4, V5, V6, V7, V8, V9 und des Rückwärtsgetriebegangs R1 umfasst das Doppelkupplungsgetriebe acht Koppeleinheiten S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8. Die Koppeleinheiten S1–S8 umfassen jeweils zwei drehfest miteinander verbindbare Kopplungselemente. Die Koppeleinheiten S1–S8 sind dabei als synchronisierte Formschlusskupplungen ausgeführt, die mittels Schiebemuffen geschaltet werden. Grundsätzlich sind aber auch andere Ausgestaltungen denkbar. Insbesondere kann dabei darauf verzichtet werden, die Koppeleinheiten S1–S8 jeweils einzeln mit einer Synchronisiereinheit zur versehen, insbesondere wenn das Doppelkupplungsgetriebe eine beispielsweise an einer der Vorgelegewellen 20, 21 angeordnete Zentralsynchronisiereinheit aufweist, die zur Synchronisierung der Koppeleinheiten S1–S8 vorgesehen ist.
Die Koppeleinheiten S1, S2, S3, S5, S7, S8 sind paarweise kombiniert ausgeführt. Die beiden Koppeleinheiten S1, S2, die Koppeleinheiten S7, S3 sowie die Koppeleinheiten S8, S5 sind jeweils als Doppelkoppeleinheiten ausgebildet. Die Doppelkoppeleinheiten umfassen jeweils eine gemeinsame Schiebemuffe, die zur Schaltung der jeweils ersten Koppeleinheit S1, S7, S8 in eine erste Schaltstellung, zur Entkopplung in eine mittlere Neutralstellung und zur Schaltung der jeweils zweiten Koppeleinheit S2, S3, S4 in eine zweite Schaltstellung geschaltet wird. Die als Doppelkoppeleinheiten zusammengefassten Koppeleinheiten S1, S2, S3, S5, S7, S8 sind jeweils nur einseitig schaltbar, d. h. es kann jeweils lediglich eine einzelne der Koppeleinheiten S1, S2, S3, S5, S7, S8 einer einzelnen Doppelkoppeleinheit geschaltet werden.
Die Zahnradebene Z2 ist als die der Eingangskupplung nächstgelegene Zahnradebene ausgebildet. Die zweite Zahnradebene Z2 ist zur Schaltung der Vorwärtsgetriebegänge V2, V4, V6, V8 vorgesehen. Sie ist in den vier Vorwärtsgetriebegänge V2, V4, V6, V8 als eine Eingangszahnradebene ausgebildet. Die zweite Zahnradebene Z2 weist in diesem Ausführungsbeispiel ein Übersetzungsverhältnis von –1,712 auf.
Die Zahnradebene Z7 ist ausgehend von der Eingangskupplung entlang der Haupterstreckungsrichtung 10 nach der Zahnradebene Z2 angeordnet. Die siebte Zahnradebene Z7 ist zur Schaltung des Rückwärtsgetriebegangs R1 vorgesehen. Sie ist in dem Rückwärtsgetriebegang R1 als eine Eingangszahnradebene ausgebildet. Die siebte Zahnradebene Z7 weist in diesem Ausführungsbeispiel ein Übersetzungsverhältnis von 1,592 auf.
Die Zahnradebene Z1 ist ausgehend von der Eingangskupplung entlang der Haupterstreckungsrichtung 10 nach der Zahnradebene Z7 angeordnet. Die erste Zahnradebene Z1 ist zur Schaltung der Vorwärtsgetriebegänge V1, V5 vorgesehen. Sie ist in den zwei Vorwärtsgetriebegängen V1, V5 als eine Eingangszahnradebene ausgebildet. Die erste Zahnradebene Z1 weist in diesem Ausführungsbeispiel ein Übersetzungsverhältnis von –2,388 auf.
Die Zahnradebene Z4 ist ausgehend von der Eingangskupplung entlang der Haupterstreckungsrichtung 10 nach der Zahnradebene Z1 angeordnet. Die vierte Zahnradebene Z4 ist zur Schaltung der Vorwärtsgetriebegänge V3, V5, V9 vorgesehen. Sie ist in den zwei Vorwärtsgetriebegängen V3, V9 als eine Eingangszahnradebene ausgebildet. In dem Vorwärtsgetriebegang V5 ist sie als eine Ausgangszahnradebene ausgebildet. Die Zahnradebene Z4 ist somit als eine Ein- und Ausgangszahnradebene ausgebildet. Die vierte Zahnradebene Z4 weist in diesem Ausführungsbeispiel ein Übersetzungsverhältnis von –1,377 auf.
Die Zahnradebene Z3 ist ausgehend von der Eingangskupplung entlang der Haupterstreckungsrichtung 10 nach der Zahnradebene Z4 angeordnet. Die dritte Zahnradebene Z3 ist zur Schaltung der Vorwärtsgetriebegänge V1, V2, V3 und des Rückwärtsgetriebegangs R1 vorgesehen. Sie ist in den drei Vorwärtsgetriebegängen V1, V2, V3 als eine Ausgangszahnradebene ausgebildet. Die dritte Zahnradebene Z3 weist in diesem Ausführungsbeispiel ein Übersetzungsverhältnis von –0,419 auf.
Die Zahnradebene Z6 ist ausgehend von der Eingangskupplung entlang der Haupterstreckungsrichtung 10 nach der Zahnradebene Z3 angeordnet. Die sechste Zahnradebene Z6 ist zur Schaltung des Vorwärtsgetriebegangs V6 vorgesehen. Sie ist in dem Vorwärtsgetriebegang V6 als eine Ausgangszahnradebene ausgebildet. Die sechste Zahnradebene Z6 weist in diesem Ausführungsbeispiel ein Übersetzungsverhältnis von –0,732 auf.
Die Zahnradebene Z5 ist ausgehend von der Eingangskupplung entlang der Haupterstreckungsrichtung 10 nach der Zahnradebene Z6 angeordnet. Die fünfte Zahnradebene Z5 ist zur Schaltung der Vorwärtsgetriebegänge V8, V9 vorgesehen. Sie ist in den zwei Vorwärtsgetriebegängen V8, V9 als eine Ausgangszahnradebene ausgebildet. Die fünfte Zahnradebene Z5 weist in diesem Ausführungsbeispiel ein Übersetzungsverhältnis von –2,073 auf.
Die Doppelkoppeleinheit, die die Koppeleinheiten S8, S5 umfasst, ist zwischen der zweiten Zahnradebene Z2 und der siebten Zahnradebene Z7 angeordnet. Die Koppeleinheit S4, die als Einzelkoppeleinheit ausgeführt ist, ist zwischen der ersten Zahnradebene Z1 und der vierten Zahnradebene Z4 angeordnet. Die Doppelkoppeleinheit, die die Koppeleinheiten S1, S2 umfasst, ist zwischen der vierten Zahnradebene Z4 und der dritten Zahnradebene Z3 angeordnet. Die Koppeleinheit S6, die als Einzelkoppeleinheit ausgeführt ist, ist zwischen der dritten Zahnradebene Z3 und der sechsten Zahnradebene Z6 angeordnet. Die Doppelkoppeleinheit, die die Koppeleinheiten S7, S3 umfasst, ist zwischen der sechsten Zahnradebene Z6 und der fünften Zahnradebene Z5 angeordnet. Zwischen zwei der Zahnradebenen Z1, Z2, Z3, Z4, Z5, Z6, Z7 ist somit jeweils höchstens eine Doppelkoppeleinheit bzw. Koppeleinheit angeordnet.
Die Ausgangswelle 12 ist drehfest mit dem ersten Kopplungselement der ersten Koppeleinheit S1, mit dem ersten Kopplungselement der zweiten Koppeleinheit S2, mit dem ersten Kopplungselement der siebten Koppeleinheit S7 und mit dem ersten Kopplungselement der dritten Koppeleinheit S3 verbunden. Die Eingangswelle 13 ist drehfest mit dem ersten Zahnrad Z11 der ersten Zahnradebene Z1, mit dem ersten Zahnrad Z71 der siebten Zahnradebene Z7 und mit dem ersten Kopplungselement der vierten Koppeleinheit S4 verbunden. Die Eingangswelle 14 ist drehfest mit dem ersten Zahnrad Z21 der zweiten Zahnradebene Z2 verbunden. Die Zwischenwelle 16 ist drehfest mit dem zweiten Kopplungselement der vierten Koppeleinheit S4, mit dem ersten Zahnrad Z41 der vierten Zahnradebene Z4 und mit dem zweiten Kopplungselement der ersten Koppeleinheit S1 verbunden. Die Zwischenwelle 16 ist drehfest mit dem zweiten Kopplungselement der vierten Koppeleinheit S4, mit dem ersten Zahnrad Z41 der vierten Zahnradebene Z4 und mit dem zweiten Kopplungselement der fünften Koppeleinheit S5 verbunden.
Weiter umfasst das Doppelkupplungsgetriebe ein auf der Ausgangswelle 12 angeordnetes Wellenelement 15, das drehfest mit dem zweiten Kopplungselement der zweiten Koppeleinheit S2 und dem ersten Zahnrad Z31 der dritten Zahnradebene Z3 verbunden ist. Ferner umfasst das Doppelkupplungsgetriebe ein auf der Ausgangswelle 12 angeordnetes Wellenelement 17, das drehfest mit dem ersten Zahnrad Z61 der sechsten Zahnradebene Z6 und mit dem zweiten Kopplungselement der siebten Koppeleinheit S7 verbunden ist. Außerdem umfasst das Doppelkupplungsgetriebe ein Wellenelement 18, das drehfest mit dem ersten Zahnrad Z51 der fünften Zahnradebene Z5 und mit dem zweiten Kopplungselement der dritten Koppeleinheit S3 verbunden ist.
Die Vorgelegewelle 20 ist drehfest mit dem zweiten Zahnrad Z22 der zweiten Zahnradebene Z2, mit dem ersten Kopplungselement der sechsten Koppeleinheit S6, mit dem zweiten Zahnrad Z62 der sechsten Zahnradebene Z6 und mit dem zweiten Zahnrad Z52 der fünften Zahnradebene Z5 verbunden. Die Vorgelegewelle 21 ist drehfest mit dem ersten Kopplungselement der achten Koppeleinheit S8, mit dem ersten Kopplungselement der fünften Koppeleinheit S5, mit dem zweiten Zahnrad Z42 der vierten Zahnradebene Z4, mit dem zweiten Zahnrad Z32 der dritten Zahnradebene Z3 und mit dem zweiten Kopplungselement der sechsten Koppeleinheit S6 verbunden.
Weiter umfasst das Doppelkupplungsgetriebe auf der Vorgelegewelle 20 angeordnetes Wellenelement 22, das drehfest mit dem zweiten Zahnrad Z72 der siebten Zahnradebene Z7 und mit dem zweiten Kopplungselement der achten Koppeleinheit S8 verbunden ist. Außerdem umfasst das Doppelkupplungsgetriebe auf der Vorgelegewelle 21 angeordnetes Wellenelement 19, das drehfest mit dem zweiten Zahnrad Z12 der ersten Zahnradebene Z1 und mit dem zweiten Kopplungselement der fünften Koppeleinheit S5 verbunden ist.
Das Doppelkupplungsgetriebe weist dabei eine Wellenanordnung auf, die im Wesentlichen zweifach geschachtelt ist. Lediglich das Wellenelement 19 bildet eine dreifache Schachtelung aus. Die Eingangswelle 13 ist dabei als eine innenliegende Welle ausgebildet, die die Eingangswelle 14 als außenliegende Welle durchsetzt. Die Ausgangswelle 12 ist ebenfalls als eine innenliegende Welle ausgebildet, die das Wellenelement 15, das Wellenelement 17 und das Wellenelement 18 als außenliegende Wellenelemente durchsetzt. Außerdem ist die Vorgelegewelle 20 als eine innenliegende Welle ausgebildet, die die Vorgelegewelle 21, das Wellenelement 19 und das Wellenelement 22 als außenliegende Wellen bzw. Wellenelemente durchsetzt. Die Vorgelegewelle 21 durchsetzt das Wellenelement 19 ebenfalls. Die Zwischenwelle 16 ist einzeln angeordnet. Die außenliegenden Wellen bzw. Wellenelemente sind dabei jeweils als Hohlwellen bzw. Hohlwellenelemente ausgebildet.
Eine Schaltlogik für die Vorwärtsgetriebegänge V1–V9 und den Rückwärtsgetriebegang R1 ist in 3 gezeigt. Benachbarte Vorwärtsgetriebegänge V1–V9 sind dabei grundsätzlich untereinander lastschaltbar. Zur Schaltung unter Last wird der zu schaltende Vorwärtsgetriebegang V1–V9 gebildet, indem die entsprechenden Koppeleinheiten S1–S8 geschlossen werden. Anschließend wird diejenige der Lastschaltkupplungen, die dem zu schaltenden Vorwärtsgetriebegang V1–V9 zugeordnet ist, sukzessive geschlossen, während zeitgleich die andere Lastschaltkupplung, die dem abzuschaltenden Vorwärtsgetriebegang V1–V9 zugeordnet ist, sukzessive geöffnet wird. Zusätzliche Lastschaltungen ergeben sich dabei unmittelbar aus der Schaltlogik.
Die Vorwärtsgetriebegänge V1–V9 sind mit höchstens zwei Zahneingriffen bildbar. In den Vorwärtsgetriebegängen V1–V9 sind höchstens zwei der Zahnradebenen Z1–Z6 an der Übertragung eines Drehmoments beteiligt, wodurch lediglich die Zahnräder Z11–Z61 der beteiligten Zahnradebenen Z1–Z6 jeweils paarweise unter Last in Eingriff miteinander stehen. In dem Rückwärtsgetriebegang R1 sind ebenfalls lediglich zwei der Zahnradebenen Z1–Z7 an der Übertragung eines Drehmoments beteiligt (vgl. 2).
Der erste Vorwärtsgetriebegang V1 weist in diesem Ausführungsbeispiel eine Gangübersetzung i₁ von 5,704 auf. Zur Schaltung des ersten Vorwärtsgetriebegangs V1 werden die Koppeleinheiten S2, S5 geschaltet. Zudem wird die erste Lastschaltkupplung C1 geschlossen. Ein Kraftfluss für den ersten Vorwärtsgetriebegang V1 wird über die erste Lastschaltkupplung C1 eingeleitet. Ausgehend von der Lastschaltkupplung C1 wird der Kraftfluss über die Eingangswelle 13 und die erste Zahnradebene Z1 auf die Vorgelegewelle 21 geleitet. Von der Vorgelegewelle 21 wird der Kraftfluss über die dritte Zahnradebene Z3 auf das Wellenelement 15 geleitet. Von dem Wellenelement 15 wird der Kraftfluss über die Ausgangswelle 12 ausgeleitet.
Der zweite Vorwärtsgetriebegang V2 weist in diesem Ausführungsbeispiel eine Gangübersetzung i₂ von 4,089 auf. Zur Schaltung des zweiten Vorwärtsgetriebegangs V2 werden die Koppeleinheit S2, S6 geschaltet. Zudem wird die zweite Lastschaltkupplung C2 geschlossen. Ein Kraftfluss für den zweiten Vorwärtsgetriebegang V2 wird über die zweite Lastschaltkupplung C2 eingeleitet. Ausgehend von der Lastschaltkupplung C2 wird der Kraftfluss über die Eingangswelle 14 und die zweite Zahnradebene Z2 auf die Vorgelegewelle 20 geleitet. Von der Vorgelegewelle 20 wird der Kraftfluss über die Vorgelegewelle 21 und die dritte Zahnradebene Z3 auf das Wellenelement 15 geleitet. Von dem Wellenelement 15 wird der Kraftfluss über die Ausgangswelle 12 ausgeleitet.
Der dritte Vorwärtsgetriebegang V3 weist in diesem Ausführungsbeispiel eine Gangübersetzung i₃ von 3,288 auf. Zur Schaltung des dritten Vorwärtsgetriebegangs V3 werden die Koppeleinheiten S2, S4 geschaltet. Zudem wird die erste Lastschaltkupplung C1 geschlossen. Ein Kraftfluss für den dritten Vorwärtsgetriebegang V3 wird über die Lastschaltkupplung C1 eingeleitet. Ausgehend von der Lastschaltkupplung C1 wird der Kraftfluss über die Eingangswelle 13, die Zwischenwelle 16 und die vierte Zahnradebene Z4 auf die Vorgelegewelle 21 geleitet. Von der Vorgelegewelle 21 wird der Kraftfluss über die dritte Zahnradebene Z3 auf das Wellenelement 15 geleitet. Von dem Wellenelement 15 wird der Kraftfluss über die Ausgangswelle 12 ausgeleitet.
Der vierte Vorwärtsgetriebegang V4 weist in diesem Ausführungsbeispiel eine Gangübersetzung i₄ von 2,339 auf. Zur Schaltung des vierten Vorwärtsgetriebegangs V4 wird die Koppeleinheit S7 geschaltet. Zudem wird die zweite Lastschaltkupplung C2 geschlossen. Ein Kraftfluss für den vierten Vorwärtsgetriebegang V4 wird über die Lastschaltkupplung C2 eingeleitet. Ausgehend von der Lastschaltkupplung C2 wird der Kraftfluss über die Eingangswelle 14 und die zweite Zahnradebene Z2 auf die Vorgelegewelle 20 geleitet. Von der Vorgelegewelle 20 wird der Kraftfluss über die sechste Zahnradebene Z6 auf das Wellenelement 17 geleitet. Von dem Wellenelement 17 wird der Kraftfluss über die Ausgangswelle 12 ausgeleitet.
Der fünfte Vorwärtsgetriebegang V5 weist in diesem Ausführungsbeispiel eine Gangübersetzung i₅ von 1,735 auf. Zur Schaltung des fünften Vorwärtsgetriebegangs V5 werden die Koppeleinheiten S1, S5 geschaltet. Zudem wird die erste Lastschaltkupplung C1 geschlossen. Ein Kraftfluss für den fünften Vorwärtsgetriebegang V5 wird über die Lastschaltkupplung C1 eingeleitet. Ausgehend von der Lastschaltkupplung C1 wird der Kraftfluss über die Eingangswelle 13 und die ersten Zahnradebene Z1 auf die Vorgelegewelle 21 geleitet. Von der Vorgelegewelle 21 wird der Kraftfluss über die vierte Zahnradebene Z4 auf die Zwischenwelle 16 geleitet. Von der Zwischenwelle 16 wird der Kraftfluss über die Ausgangswelle 12 ausgeleitet.
Der sechste Vorwärtsgetriebegang V6 weist in diesem Ausführungsbeispiel eine Gangübersetzung i₆ von 1,224 auf. Zur Schaltung des sechsten Vorwärtsgetriebegangs V6 werden die Koppeleinheiten S1, S6 geschaltet. Zudem wird die zweite Lastschaltkupplung C2 geschlossen. Ein Kraftfluss für den sechsten Vorwärtsgetriebegang V6 wird über die Lastschaltkupplung C2 eingeleitet. Ausgehend von der Lastschaltkupplung C2 wird der Kraftfluss über die Eingangswelle 14 und die zweite Zahnradebene Z2 auf die Vorgelegewelle 20 geleitet. Ausgehend von der Vorgelegewelle 20 wird der Kraftfluss über die Vorgelegewelle 21 und die vierte Zahnradebene Z4 auf die Ausgangswelle 12 geleitet. Über die Ausgangswelle 12 wird der Kraftfluss ausgeleitet.
Der siebte Vorwärtsgetriebegang V7 weist in diesem Ausführungsbeispiel eine Gangübersetzung i₇ von 1,000 auf. Er ist als ein Direktgang ausgebildet, in dem die Antriebswelle 11 drehfest mit der Ausgangswelle 12 verbunden ist. Zur Schaltung des siebten Vorwärtsgetriebegangs V7 werden die Koppeleinheiten S1, S4 geschaltet. Zudem wird die erste Lastschaltkupplung C1 geschlossen. Ein Kraftfluss für den siebten Vorwärtsgetriebegang V7 wird über die Lastschaltkupplung C1 eingeleitet. Ausgehend von der Lastschaltkupplung C1 wird der Kraftfluss über die Eingangswelle 13 auf die Zwischenwelle 16 geleitet. Ausgehend von der Zwischenwelle 16 wird der Kraftfluss über die Ausgangswelle 12 ausgeleitet.
Der achte Vorwärtsgetriebegang V8 weist in diesem Ausführungsbeispiel eine Gangübersetzung i₈ von 0,826 auf. Zur Schaltung des achten Vorwärtsgetriebegangs V8 wird die Koppeleinheit S3 geschaltet. Zudem wird die zweite Lastschaltkupplung C2 geschlossen. Ein Kraftfluss für den achten Vorwärtsgetriebegang V8 wird über die Lastschaltkupplung C2 eingeleitet. Ausgehend von der Lastschaltkupplung C2 wird der Kraftfluss über die Eingangswelle 14 und die zweite Zahnradebene Z2 auf die Vorgelegewelle 20 geleitet. Von der Vorgelegewelle 20 wird der Kraftfluss über die fünfte Zahnradebene Z5 auf das Wellenelement 18 geleitet. Von dem Wellenelement 18 wird der Kraftfluss über die Ausgangswelle 12 ausgeleitet.
Der neunte Vorwärtsgetriebegang V9 weist in diesem Ausführungsbeispiel eine Gangübersetzung i₉ von 0,664 auf. Zur Schaltung des neunten Vorwärtsgetriebegangs V9 werden die Koppeleinheiten S3, S4, S6 geschaltet. Zudem wird die erste Lastschaltkupplung C1 geschlossen. Ein Kraftfluss für den neunten Vorwärtsgetriebegang V9 wird über die Lastschaltkupplung C1 eingeleitet. Ausgehend von der Lastschaltkupplung C1 wird der Kraftfluss über die Eingangswelle 13, die Zwischenwelle 16 und die vierte Zahnradebene Z4 auf die Vorgelegewelle 21 geleitet. Von der Vorgelegewelle 21 wird der Kraftfluss über die Vorgelegewelle 20 und die fünfte Zahnradebene Z5 auf das Wellenelement 18 geleitet. Von dem Wellenelement 18 wird der Kraftfluss über die Ausgangswelle 12 ausgeleitet.
Der Rückwärtsgetriebegang R1 weist in diesem Ausführungsbeispiel eine Gangübersetzung i_R von –3,80 auf. Zur Schaltung des Rückwärtsgetriebegangs R1 werden die Koppeleinheiten S1, S8 geschaltet. Zudem wird die erste Lastschaltkupplung C1 geschlossen. Ein Kraftfluss für den Rückwärtsgetriebegang R1 wird über die Lastschaltkupplung C1 eingeleitet. Ausgehend von der Lastschaltkupplung C1 wird der Kraftfluss über die Eingangswelle 13 und die siebte Zahnradebene Z7 auf das Wellenelement 22 geleitet. Von dem Wellenelement 22 wird der Kraftfluss über die Vorgelegewelle 20 und die dritte Zahnradebene Z3 auf das Wellenelement 15 geleitet. Von dem Wellenelement 15 wird der Kraftfluss über die Ausgangswelle 12 ausgeleitet.
Ein Stufensprung φ_1/2 zwischen dem ersten und dem zweiten Vorwärtsgetriebegang V1, V2 beträgt 1,395. Ein Stufensprung φ_2/3 zwischen dem zweiten und dem dritten Vorwärtsgetriebegang V2, V3 beträgt 1,244. Ein Stufensprung φ_3/4 zwischen dem dritten und dem vierten Vorwärtsgetriebegang V3, V4 beträgt 1,406. Ein Stufensprung φ_4/5 zwischen dem vierten und dem fünften Vorwärtsgetriebegang V4, V5 beträgt 1,348. Ein Stufensprung φ_5/6 zwischen dem fünften und dem sechsten Vorwärtsgetriebegang V5, V6 beträgt 1,395. Ein Stufensprung φ_6/7 zwischen dem sechsten und dem siebten Vorwärtsgetriebegang V6, V7 beträgt 1,244. Ein Stufensprung φ_7/8 zwischen dem siebten und dem achten Vorwärtsgetriebegang V7, V8 beträgt 1,211. Ein Stufensprung φ_8/9 zwischen dem achten und dem neunten Vorwärtsgetriebegang V8, V9 beträgt 1,244. Eine Gesamtspreizung des Doppelkupplungsgetriebes zwischen dem ersten Vorwärtsgetriebegang V1 und dem neunten Vorwärtsgetriebegang V9 beträgt ca. 8,6. Eine Gangabstufung der Vorwärtsgetriebegänge V1–V8 liegt nahe an einer progressiven Vorzugsreihe (vgl. 4).
Ein kinematisch gleichwertiges und somit äquivalentes Doppelkupplungsgetriebe kann grundsätzlich durch einen Tausch der Zahnradebenen Z5, Z6 realisiert werden. In der alternativen, nicht näher dargestellten Ausführung ist nachfolgend auf die Zahnradebene Z3 zunächst die Zahnradebene Z5 an Stelle der Zahnradebene Z6 und ausgangsseitig die Zahnradebene Z6 an Stelle der Zahnradebene Z5 angeordnet. Korrespondierend zu den Zahnradebenen Z5, Z6 sind das Wellenelement 17 und das Wellenelement 18 ebenfalls umgeordnet. Das Wellenelement 18 ist auf der Vorgelegewelle 21 angeordnet. Das Wellenelement 17 ist auf der Ausgangswelle 12 an Stelle des Wellenelements 18 angeordnet. Das Wellenelement 18 ist dadurch drehfest mit dem zweiten Zahnrad Z52 der fünften Zahnradebene Z5 an Stelle mit dem ersten Zahnrad Z51 der fünften Zahnradebene Z5 verbunden. Die Koppeleinheiten S3, S7 sind ebenfalls umgeordnet. Die Ausgangswelle 12 ist drehfest mit dem ersten Zahnrad Z51 der fünften Zahnradebene Z5 an Stelle mit dem ersten Kopplungselement der dritten Koppeleinheit S3 verbunden. Die Vorgelegewelle 20 ist drehfest mit dem ersten Kopplungselement der dritten Koppeleinheit S3 an Stelle mit dem zweiten Zahnrad Z52 der fünften Zahnradebene Z5 verbunden.

Claims

Doppelkupplungsgetriebe zur Schaltung von zumindest acht Vorwärtsgetriebegängen (V1, V2, V3, V4, V5, V6, V7, V8, V9) mit zumindest fünf, entlang einer Haupterstreckungsrichtung (10) hintereinander angeordneten Zahnradebenen (Z1, Z2, Z3, Z4, Z5, Z6, Z7), die jeweils zumindest zwei miteinander kämmende Zahnräder (Z11–Z73) aufweisen, wobei in den zumindest acht Vorwärtsgetriebegängen (V1, V2, V3, V4, V5, V6, V7, V8, V9) zumindest zwei der Zahnradebenen (Z1, Z2) als Eingangszahnradebenen, zumindest eine der Zahnradebenen (Z4) als Ein- und Ausgangszahnradebene und zumindest zwei der Zahnradebenen (Z3, Z5) als Ausgangszahnradebenen ausgebildet sind, sowie mit zumindest sechs Koppeleinheiten (S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8), die jeweils zwei, ein erstes und ein zweites, drehfest miteinander verbindbare Kopplungselemente aufweisen.
Doppelkupplungsgetriebe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Ausgangswelle (12), die drehfest zumindest mit dem ersten Kopplungselement der ersten Koppeleinheit (S1) und mit dem ersten Kopplungselement der zweiten Koppeleinheit (S2) verbunden ist.
Doppelkupplungsgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangswelle (12) drehfest mit dem ersten Kopplungselement der dritten Koppeleinheit (S3) oder mit einem der Zahnräder (Z51) der fünften Zahnradebene (Z5) verbunden ist.
Doppelkupplungsgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Eingangswelle (13), die drehfest zumindest mit einem der Zahnräder (Z11) der ersten Zahnradebene (Z1) und mit dem ersten Kopplungselement der vierten Koppeleinheit (S4) verbunden ist.
Doppelkupplungsgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Eingangswelle (14), die drehfest zumindest mit einem der Zahnräder (Z21) der zweiten Zahnradebene (Z2) verbunden ist.
Doppelkupplungsgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Wellenelement (15), das drehfest zumindest mit dem zweiten Kopplungselement der zweiten Koppeleinheit (S2) und mit einem der Zahnräder (Z31) der dritten Zahnradebene (Z3) verbunden ist.
Doppelkupplungsgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Zwischenwelle (16), die drehfest zumindest mit dem zweiten Kopplungselement der vierten Koppeleinheit (S4), mit einem der Zahnräder (Z41) der vierten Zahnradebene (Z4) und mit dem zweiten Kopplungselement der ersten Koppeleinheit (S1) verbunden ist.
Doppelkupplungsgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Wellenelement (18), das drehfest zumindest mit einem der Zahnräder (Z51) der fünften Zahnradebene (Z5) und mit dem zweiten Kopplungselement der dritten Koppeleinheit (S3) verbunden ist.
Doppelkupplungsgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Wellenelement (19), das drehfest zumindest mit einem der Zahnräder (Z12) der ersten Zahnradebene (Z1) und mit dem zweiten Kopplungselement der fünften Koppeleinheit (S5) verbunden ist.
Doppelkupplungsgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Vorgelegewelle (20), die drehfest zumindest mit einem der Zahnräder (Z22) der zweiten Zahnradebene (Z2) und mit dem ersten Kopplungselement der sechsten Koppeleinheit (S6) verbunden ist.
Doppelkupplungsgetriebe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorgelegewelle (20) drehfest mit einem der Zahnräder (Z52) der fünften Zahnradebene (Z5) oder dem ersten Kopplungselement der dritten Koppeleinheit (S3) verbunden ist.
Doppelkupplungsgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Vorgelegewelle (21), die drehfest zumindest mit dem ersten Kopplungselement der fünften Koppeleinheit (S5), mit einem der Zahnräder (Z42) der vierten Zahnradebene (Z4), mit einem der Zahnräder (Z32) der dritten Zahnradebene (Z3) und mit dem zweiten Kopplungselement der sechsten Koppeleinheit (S6) verbunden ist.