DE102010007639A1

DE102010007639A1 - Doppelkupplungsgetriebe

Info

Publication number: DE102010007639A1
Application number: DE201010007639
Authority: DE
Inventors: Gary 71636 Avery; Martin 70197 Füchtner; Simon 73469 Singer; Mirko 09419 Leesch; Jörg 09113 Müller; Rico 01723 Resch
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2010-02-05
Filing date: 2010-02-05
Publication date: 2011-08-11

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Doppelkupplungsgetriebe für ein Kraftfahrzeug, insbesondere Personenkraftwagen, – mit zwei koaxial oder achsparallel angeordneten Eingangswellen, – mit zumindest einer achsparallel zu den Eingangswellen angeordneten Abtriebswelle, – wobei jeder der Eingangswellen zur Verbindung mit einer Antriebswelle eines Antriebsmotors jeweils eine separate Kupplung und zur Verbindung mit der Abtriebswelle jeweils eine Gruppe von unterschiedlich übersetzten Gang-Zahnradsätzen mit jeweils einem Festrad und einem über eine zugeordnete Synchronisierung schaltbaren Losrad zugeordnet sind. Erfindungswesentlich ist dabei, – dass das Doppelkupplungsgetriebe zumindest sechs axial nebeneinander angeordnete Gang-Zahnradsätze mit insgesamt zumindest zehn Vorwärtsgängen vorgesehen sind und – dass das Doppelkupplungsgetriebe als Windungsgetriebe ausgebildet ist und bei zumindest einem Vorwärtsgang eine Kraftübertragung über zumindest eine Windung im Doppelkupplungsgetriebe erfolgt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Doppelkupplungsgetriebe für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Personenkraftwagen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem ein mit einem derartigen Doppelkupplungsgetriebe ausgestattetes Kraftfahrzeug.
Aus der DE 10 2006 036 758 A1 ist ein gattungsgemäßes Doppelkupplungsgetriebe für ein Kraftfahrzeug mit zwei koaxial angeordneten Eingangswellen sowie zumindest einer achsparallel zu den Eingangswellen angeordneten Abtriebswelle bekannt. Jeder der Eingangswellen ist dabei zur Verbindung mit einer Antriebswelle eines Antriebsmotors jeweils eine separate Kupplung und zur Verbindung mit der Abtriebswelle jeweils eine Gruppe von unterschiedlich übersetzten Gang-Zahnradsätzen – mit jeweils einem Festrad und einem über eine zugeordnete Gangkupplung schaltbaren Losrad – zugeordnet. Zur Vereinfachung des Aufbaus und der Steuerbarkeit sind dabei die beiden separaten Kupplungen als unsynchronisierte Klauenkupplungen ausgebildet und zusätzlich als Anfahr- und Synchronisiermittel zwei Elektromaschinen vorgesehen, die wechselseitig mit jeweils einer der beiden Eingangswellen in Triebverbindung stehen. Durch die beiden Elektromaschinen soll insbesondere ein Schaltkomfort erhöht werden.
Automatisierte Doppelkupplungsgetriebe sind seit längerem bekannt und können, insbesondere was die Anzahl und die Anordnung der Getriebewellen angeht, geometrisch recht unterschiedlich ausgebildet sein. Nachteilig bei den bekannten Doppelkupplungsgetrieben ist jedoch, dass diese ab einer gewissen Anzahl an schaltbaren Gängen hohe Herstellungskosten und einen erheblichen Bauraumbedarf aufweisen.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für ein gattungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebe eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine vergleichsweise hohe Anzahl an schaltbaren Gängen bei einem gleichzeitig vertretbaren Bauraumbedarf auszeichnet.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, dass das Doppelkupplungsgetriebe als Windungsgetriebe ausgebildet ist und zumindest sechs axial nebeneinander angeordnete Gang-Zahnradsätze, das heißt Gangradebenen, mit insgesamt zumindest zehn Vorwärtsgängen aufweist. Bei zumindest einem Vorwärtsgang erfolgt dabei darüber hinaus eine Kraftübertragung über zumindest eine Windung im Doppelkupplungsgetriebe. Durch diese Ausbildung ist es generell möglich, zumindest einen Gang-Zahnradsatz zum Schalten mehrer Gänge zu verwenden, beispielsweise durch eine Direktschaltung und alternativ durch eine Windungsschaltung, wodurch die Anzahl der insgesamt erforderlichen Gang-Zahnradsätze und damit auch der Bauraumbedarf insgesamt eingeschränkt werden kann. Mit dem erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebe ist es möglich, über lediglich sechs Gang-Zahnradsätze insgesamt zumindest zehn Vorwärtsgänge zu realisieren, wodurch ein vergleichsweise viele Gänge aufweisendes Getriebe mit gleichzeitig moderatem Bauraumbedarf geschaffen werden kann. Das erfindungsgemäße Doppelkupplungsgetriebe nutzt dabei die Idee, einzelne Gang-Zahnradsätze zur Schaltung von mehreren Gängen zu verwenden.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung, ist auf der als Vollwelle ausgebildeten Eingangswelle neben der zweiten, als Hohlwelle ausgebildeten Eingangswelle, zumindest eine weitere Hohlwelle angeordnet. Eine derartige weitere Hohlwelle wird insbesondere zur Windungsschaltung verwendet, bei welcher der Gang von der Eingangswelle über eine Hohlwelle der Abtriebswelle zurück auf eine Hohlwelle der Eingangswelle und schließlich weiter auf die Abtriebswelle übersetzt wird. Durch diese Windungen lassen sich mit vergleichsweise wenigen Gang-Zahnradsätzen vergleichsweise viele Gänge bzw. Übersetzungen realisieren. Selbstverständlich ist dabei auch denkbar, dass eine derartige auf der als Vollwelle ausgebildeten Eingangswelle angeordnete weitere Hohlwelle als Eingangswelle für einen Elektromotor verwendet wird, so dass mit dem erfindungsgemäß ausgebildeten Doppelkupplungsgetriebe rein theoretisch auch Hybridfahrzeuge realisierbar sind. Selbstverständlich kann dabei ein elektromotorischer Antrieb auch anderweitig, beispielsweise direkt auf die Abtriebswelle, einwirken.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
Es zeigen, jeweils schematisch,
1 eine Prinzipskizze einer möglichen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebes mit einer zugehörigen Tabelle zur Erläuterung der einzelnen Schaltprozesse,
2 eine weitere mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebes mit einer zusätzlichen Welle und einer Synchronisierung für einen Rückwärtsgang, sowie einer auf eine Abtriebswelle versetzten Synchronisierung S6
3 das Doppelkupplungsgetriebes mit einem schaltbaren Freilauf.
Entsprechend der 1, weist ein erfindungsgemäßes Doppelkupplungsgetriebe 20 für ein nicht dargestelltes Kraftfahrzeug, beispielsweise für einen Personenkraftwagen, zwei koaxial angeordnete Eingangswellen 21 und 22 sowie zumindest eine achsparallel zu den Eingangswellen 21 und 22 angeordnete Abtriebswelle 23 auf. Bei dem gezeigten Doppelkupplungsgetriebe 20 weist dabei die als Vollwelle ausgebildete Abtriebswelle 23 zumindest eine weitere Hohlwelle 23' auf. Jeder der Eingangswellen 21, 22 ist dabei zur Verbindung mit einer Antriebswelle An eines nicht dargestellten Antriebsmotors über jeweils eine separate Kupplung C1, C2 und zur Verbindung mit der Abtriebswelle 23, 23' über jeweils eine Gruppe von unterschiedlich übersetzten Gang-Zahnradsätzen I bis VI mit jeweils einem Festrad und einem über eine zugeordnete Gangkupplung/Synchronisierung A bis H bzw. S schaltbaren Losrad zugeordnet. Erfindungsgemäß weist nun das Doppelkupplungsgetriebe 20 zumindest sechs axial nebeneinander angeordnete Gang-Zahnradsätze I bis VI mit insgesamt zehn Vorwärtsgängen 1 bis 10 auf, wobei das Doppelkupplungsgetriebe 20 erfindungsgemäß als Windungsgetriebe ausgebildet ist und dadurch bei zumindest einem der Vorwärtsgänge 1 bis 10 eine Kraftübertragung über zumindest eine Windung im Doppelkupplungsgetriebe 20 erfolgt.
Auf der als Vollwelle ausgebildeten Eingangswelle 21 ist neben der zweiten als Hohlwelle ausgebildeten Eingangswelle 22 zumindest eine weitere Hohlwelle 24 angeordnet. Eine Windung im Doppelkupplungsgetriebe 20 wird somit beispielsweise dadurch erreicht, dass zunächst eine Kraftübertragung von der Eingangswelle 22 über die als Hohlwelle ausgebildete Abtriebswelle 23' und von dieser auf die weitere Hohlwelle 24 hin zur Abtriebswelle 23 bewirkt wird. Eine Kraftübersetzung erfolgt somit durch ein mehrmaliges Übertragen des Antriebs von der Eingangswellenseite auf die Ausgangswellenseite. In diesem Fall wird ein Gang über zumindest zwei Gang-Zahnradsätze I–VI geschaltet. Dabei kann auch vorgesehen sein, dass zumindest ein Gang-Zahnradsatz I–VI zur Schaltung von zumindest zwei unterschiedlichen Gängen 1 bis 10 ausgebildet ist.
Nachfolgende Aufstellung soll die dem Doppelkupplungsgetriebe 20 zugeordnete Tabelle hinsichtlich ihrer Abkürzungen verständlich machen.

G_8745: Getriebebezeichnung
Gear: Gang
DC: geschlossene Kupplung
Syn 1, 2, 3: geschlossene Synchronisierungen/Gangkupplungen
Ratio: Übersetzungsreihe
Step: Stufungsreihe, Spreizung
naS: maximale Drehzahl der Wellen (*)
nrSyn: maximale Relativdrehzahlen der offenen Synchronisierungen (*)
TGS: maximale Drehmomente an den Radsätzen (*)
TSyn: maximale Drehmomente an den Synchronisierungen (*)
etaT: Wirkungsgrad der Verzahnung
LoSyn: Verlust der offenen Synchronisierungen (einheitslos)

Anhand eines eingelegten Gangs soll nun die Tabelle in 1 mit dem zugehörigen Doppelkupplungsgetriebe 20 erläutert werden.
Beim eingelegten ersten Gang 1 ist die Kupplung C1 geschlossen, während die Kupplung C2 geöffnet ist. Somit erfolgt eine Kraftübertragung von der Antriebswelle An auf die zweite Eingangswelle 22. Wie der Tabelle weiter zu entnehmen ist, sind die Synchronisierungen B, C und G geschlossen, wodurch eine Kraftübertragung von der zweiten Eingangswelle 22 über die als Hohlwelle ausgebildete Abtriebswelle 23' zur weiteren Hohlwelle 24 erfolgt. Über die geschlossene Synchronisierung C erfolgt eine Kraftübertragung von der weiteren Hohlwelle 24 auf die erste Eingangswelle 21 und von dieser über die geschlossene Synchronisierung B auf die Abtriebswelle 23.
Die weiteren in der Tabelle angegebenen Werte stellen dabei lediglich für ein bestimmtes Doppelkupplungsgetriebe 20, nämlich mit der Typenbezeichnung G_8745 zutreffende Parameter dar.
Mit dem erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebe 20 ist es somit möglich, eine Vielzahl an Gängen, nämlich zumindest zehn Vorwärtsgänge 1 bis 10 übertragen zu können, wobei aufgrund der Ausbildung als Windungsgetriebe sechs Gang-Zahnradsätze bis VI ausreichen.
In 2 ist das erfindungsgemäße Doppelkupplungsgetriebe 20 mit einer weiteren Welle 25 ausgestattet, über welche ein Rückwärtsgang realisiert werden kann. Die Welle 25 ist dabei über die Synchronisierung SR über den Gang-Zahnradsatz III bzw. VI auf die Hohlwelle 24 schaltbar. Um eine das Doppelkupplungsgetriebe 20 bzw. einzelne Komponenten desselben belastende hohe Drehzahl, insbesondere im zehnten Gang 10, zu reduzieren, ist die Synchronisierung S6 von ihrer ursprünglichen Position auf der ersten Eingangswelle 21 auf die Abtriebswelle 23 verlegt. Die ursprüngliche Position ist dabei noch mit unterbrochen gezeichneter Linie dargestellt. Durch die Verschiebung der Synchronisierung S6 auf die Abtriebswelle 23 kann die maximale Drehzahl auf ein für das Doppelkupplungsgetriebe 20 unkritisches Maß gesenkt werden.
Gemäß der 3 kann das erfindungsgemäße Doppelkupplungsgetriebe 20 auch mit einem schaltbaren Freilauf SF10 ausgestattet sein, der insbesondere einen schnellen Wechsel zwischen dem sechsten und siebten Gang 6-7, dem neunten und dem vierten Gang 9-4 und zwischen dem siebten und dem vierten Gang 7-4 erleichtert. Der schaltbare Freilauf SF10 öffnet dabei vorzugsweise ausschließlich bei den vorgenannten Schaltvorgängen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006036758 A1 [0002]

Claims

Doppelkupplungsgetriebe (20) für ein Kraftfahrzeug, insbesondere Personenkraftwagen, – mit zwei koaxial oder achsparallel angeordneten Eingangswellen (21, 22), – mit zumindest einer achsparallel zu den Eingangswellen angeordneten Abtriebswelle (23, 23'), – wobei jeder der Eingangswellen (21, 22) zur Verbindung mit einer Antriebswelle (An) eines Antriebsmotors jeweils eine separate Kupplung (C1, C2) und zur Verbindung mit der Abtriebswelle (23, 23') jeweils eine Gruppe von unterschiedlich übersetzten Gang-Zahnradsätzen (I–VI) mit jeweils einem Festrad und einem über eine zugeordnete Synchronisierung (A-H, S) schaltbaren Losrad zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, – dass das Doppelkupplungsgetriebe (20) zumindest sechs axial nebeneinander angeordnete Gang-Zahnradsätze (I–VI) mit insgesamt zumindest zehn Vorwärtsgängen (1-10) vorgesehen sind und – dass das Doppelkupplungsgetriebe (20) als Windungsgetriebe ausgebildet ist und bei zumindest einem Vorwärtsgang (1-10) eine Kraftübertragung über zumindest eine Windung im Doppelkupplungsgetriebe (20) erfolgt.
Doppelkupplungsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf der als Vollwelle ausgebildeten Eingangswelle (21) neben der zweiten, als Hohlwelle ausgebildeten Eingangswelle (22) zumindest eine weitere Hohlwelle (24) angeordnet ist.
Doppelkupplungsgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf der als Vollwelle ausgebildeten Abtriebswelle (23) zumindest eine weitere Hohlwelle (23') angeordnet ist.
Doppelkupplungsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Gang (1-10) über zumindest zwei Gang-Zahnradsätze (I–VI) geschaltet ist.
Doppelkupplungsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Gang-Zahnradsatz (I–VI) zur Schaltung von zumindest zwei unterschiedlichen Gängen (1-10) ausgebildet ist.
Doppelkupplungsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Doppelkupplungsgetriebe (20) eine weitere Welle (25) zur Realisierung eines Rückwärtsgangs aufweist.
Doppelkupplungsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Doppelkupplungsgetriebe (20) einen schaltbaren Freilauf (SF10) aufweist.
Doppelkupplungsgetriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der schaltbare Freilauf (SF10) ausschließlich bei einem Wechsel zwischen dem sechsten und siebten Gang (6-7), dem neunten und dem vierten Gang (9-4) und zwischen dem siebten und dem vierten Gang (7-4) öffnet.
Kraftfahrzeug mit einem Doppelkupplungsgetriebe (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.