DE102010008101A1

DE102010008101A1 - Doppelkupplungsgetriebe

Info

Publication number: DE102010008101A1
Application number: DE102010008101A
Authority: DE
Inventors: Gary 71636 Avery; Mirko 09419 Leesch; Rico 01723 Resch; Jörg 09113 Müller; Sebastian 38723 Rüger; Martin 70197 Füchtner
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2010-02-15
Filing date: 2010-02-15
Publication date: 2011-08-18
Anticipated expiration: 2030-02-16
Also published as: DE102010008101B4

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 sechs axial nebeneinander angeordnete Gang-Zahnradsätze mit insgesamt neun Vorwärtsgängen aufweist und – dass das Doppelkupplungsgetriebe als Windungsgetriebe ausgebildet ist und bei zumindest einem Vorwärtsgang eine Kraftübertragung über zumindest eine Windung im Doppelkupplungsgetriebe erfolgt, – dass der sechste Gang-Zahnradsatz oder anstelle dessen ein Ritzel mit zwei Zahnradsätzen zur Realisierung eines Rückwärtsgangs vorgesehen ist.

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.
Aus der US 2009/0173175 A1 ist ein weiteres gattungsgemäßes Doppelkupplungsgetriebe bekannt, jedoch mit zwei Vorlegewellen.
Aus der US 2007/0180942 A1 , aus der DE 103 25 647 A1 sowie aus der DE 10 2005 045 005 A1 sind weitere Doppelkupplungsgetriebe bekannt.
Schließlich ist aus der DE 10 2005 033 027 A1 ein automatisiertes Lastschaltgetriebe bekannt, bei welchem eine Getriebeausgangswelle koaxial zur getriebeeingangsseitigen Doppelkupplung liegt. Sämtliche nicht direkten Vorwärtsgänge verlaufen bei diesem Lastschaltgetriebe im Leistungspfad über dieselbe Vorlegewelle. Hierdurch soll ein kostengünstiges lastschaltbares Nutzfahrzeuggetriebe geschaffen werden, dass zugleich einen geringen Kraftstoffverbrauch ermöglicht.
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, ein Doppelkupplungsgetriebe als Windungsgetriebe auszubilden und sechs axial nebeneinander angeordnete Gang-Zahnradsätze, das heißt Gangradebenen, mit insgesamt neun Vorwärtsgängen vorzusehen. Bei zumindest einem Vorwärtsgang erfolgt dabei darüber hinaus eine Kraftübertragung über zumindest eine Windung im Doppelkupplungsgetriebe, wodurch zumindest ein Gang-Zahnradsatz zum Schalten mehrerer Gänge verwendet wird, beispielsweise durch eine Direktschaltung und alternativ durch eine Windungsschaltung, so dass die Anzahl der insgesamt erforderlichen Gang-Zahnradsätze und damit auch der Bauraumbedarf insgesamt gering gehalten werden können. Mit dem erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebe ist es somit möglich, über lediglich sechs Gang-Zahnradsätze insgesamt neun Vorwärtsgänge zu realisieren, wodurch ein vergleichsweise viele Gänge aufweisendes Getriebe mit gleichzeitig moderatem Bauraumbedarf geschaffen werden kann. Der sechste Gang-Zahnradsatz oder anstelle dessen ein Ritzel mit zwei Zahnradsätzen wird dabei erfindungsgemäß zur Realisierung eines Rückwärtsgangs verwendet, so dass das erfindungsgemäße Doppelkuppelgetriebe in der Lage ist, sowohl Vorwärtsgänge als auch zumindest einen Rückwärtsgang bauraumoptimierend zu realisieren. 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 Abtriebswelle 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 die 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.
Zweckmäßig ist das Doppelkupplungsgetriebe darüber hinaus für einen Hybridantrieb ausgebildet, indem zumindest eine Eingangswelle oder eine Abtriebswelle zur Kopplung mit einem Elektromotor ausgebildet ist. Hybridantriebe werden aufgrund des steigenden Umweltbewusstseins zunehmend nachgefragt, so dass das erfindungsgemäße Doppelkupplungsgetriebe, welches nicht nur bei herkömmlichen verbrennungsmotorisch angetriebenen Kraftfahrzeugen einsetzbar ist, sondern zugleich auch bei Hybridfahrzeugen, einen flexiblen Einsatz in unterschiedlichsten Fahrzeugvarianten ermöglicht.
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.
Dabei zeigen, jeweils schematisch,
1 eine Prinzipskizze einer möglichen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebes mit einer zugehörigen Tabelle zur Erläuterung einzelner Schaltprozesse,
2 ein Doppelkupplungsgetriebe wie in 1, jedoch mit einem Ritzel mit zwei Zahnradsätzen anstelle eines sechsten Gang-Zahnradsatzes zur Realisierung eines Rückwärtsgangs,
3 unterschiedliche Lastpfade des Doppelkupplungsgetriebes nach 2 bei unterschiedlichen Gängen,
4 das erfindungsgemäße Doppelkupplungsgetriebe bei einem geschalteten Zwischenvorwärtsgang zwischen dem ersten und dem zweiten Vorwärtsgang,
5 das erfindungsgemäße Doppelkupplungsgetriebe mit einem zusätzlichen Zahnradpaar X zur Direktschaltung,
6 mögliche Lastpfade des Doppelkupplungsgetriebes nach 5 in einem Rückwärtsgang und einem dritten Vorwärtsgang,
7 das erfindungsgemäße Doppelkupplungsgetriebe bei einer Hybridvariante,
8 ein für einen Hybridantrieb ausgebildetes Doppelkupplungsgetriebe mit einem zusätzlichen Zahnradsatz und einem Trennelement anstelle eines Rückwärtsgangs,
9 eine Darstellung wie in 8, jedoch mit einer an einer Abtriebswelle angeschlossenen elektrischen Antriebseinrichtung und einem Trennelement nach einem koaxialen Ritzel,
10 ein Doppelkupplungsgetriebe wie in 1, jedoch bei einem Trennelement vor dem Ritzel,
11 das erfindungsgemäße Doppelkupplungsgetriebe ohne Direktschaltung und mit Planetengetriebe anstelle von Stirnradsätzen,
12 eine Darstellung wie in 11, jedoch mit Direktschaltung und einem angeschlossenen Elektromotor.
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 Ab auf. Bei dem gezeigten Doppelkupplungsgetriebe 20 weist dabei die als Vollwelle ausgebildete Abtriebswelle Ab 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 Ab, 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 schaltbaren Losrad zugeordnet. Erfindungsgemäß weist nun das Doppelkupplungsgetriebe 20 zumindest sechs axial nebeneinander angeordnete Gang-Zahnradsätze I bis VI mit insgesamt neun Vorwärtsgängen 1 bis 9 auf, wobei das Doppelkupplungsgetriebe 20 erfindungsgemäß als Windungsgetriebe ausgebildet ist und dadurch bei zumindest einem der Vorwärtsgänge 1 bis 9 eine Kraftübertragung über zumindest eine Windung im Doppelkupplungsgetriebe 20 erfolgt.
Auf der als Vollwelle ausgebildeten Eingangswelle 21 kann neben der zweiten als Hohlwelle ausgebildeten Eingangswelle 22 zumindest eine weitere Hohlwelle 24 angeordnet sein. 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 Ab 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 9 ausgebildet ist.
Nachfolgende Aufstellung soll die dem Doppelkupplungsgetriebe 20 zugeordnete Tabelle in 1 hinsichtlich ihrer Abkürzungen verständlich machen.

G_1969: Getriebebezeichnung
Gear: Gang
DC: geschlossene Kupplung
Syn 1: geschlossene Synchronisierung/Gangkupplung
Ratio: Übersetzungsreihe
Step: Stufungsreihe, Spreizung

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 C2 geschlossen, während die Kupplung C1 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, F und H 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 B erfolgt eine Kraftübertragung von der weiteren Hohlwelle 24 auf die erste Eingangswelle 21 und von dieser über die geschlossene Synchronisierung H auf die Abtriebswelle Ab.
Die weiteren in der Tabelle angegebenen Werte stellen dabei lediglich für ein bestimmtes Doppelkupplungsgetriebe 20, nämlich mit der Typenbezeichnung G_1969 zutreffende Parameter dar.
Mit dem erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebe 20 ist es somit möglich, eine Vielzahl an Gängen, nämlich neun Vorwärtsgänge 1 bis 9 übertragen zu können, wobei aufgrund der Ausbildung als Windungsgetriebe sechs Gang-Zahnradsätze I bis VI ausreichen.
Des Weiteren ist beim erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebe 20 der sechste Gang-Zahnradsatz VI oder anstelle dessen ein Ritzel 25 (vgl. 2–6 und 9 und 10) mit je zwei Zahnradsätzen R und 2 zur Realisierung eines Rückwärtsgangs R vorgesehen.
Gemäß der 3 sind unterschiedliche Schaltzustände des Doppelkupplungsgetriebes 20 gezeigt, beispielsweise für einen zweiten Rückwärtsgang, einen dritten, sechsten und neunten Vorwärtsgang 3, 6, 9.
Gemäß der 4 ist ein Doppelkupplungsgetriebe 20 dargestellt, bei welchem neben den neuen Vorwärtsgängen 1–9 zumindest ein Zwischenvorwärtsgang, insbesondere zwischen dem ersten und dem zweiten Vorwärtsgang 1, 2, schaltbar ist. Somit gibt es bei diesem Doppelkupplungsgetriebe 20 neben den regulären Vorwärtsgängen auch einige Sondergänge, die aus den zweiten, vierten und sechsten Gängen 2, 4, 6 heraus unter Last gewählt werden können. Drei dieser Gänge können dabei besonders vorteilhaft verwendet werden: Ein Zusatzgang 1–5 zwischen dem ersten und dem zweiten Gang 1, 2 um komfortabel anfahren bzw. um sportlich aus langsamen Kurven fahren zu können. Selbstverständlich sind auch weitere Zwischengänge beispielsweise um eine fehlende Direktschaltung ersetzen zu können oder als Zwischengang aus Verbrauchsgründen, schaltbar.
Das gemäß der 5 dargestellte Doppelkupplungsgetriebe 20 besitzt ein zusätzliches Radpaar X, wodurch der achte Gang realisier wird. Generell wird dabei die Funktion des in 2 dargestellten Gang-Zahnradsatzes III bei den Windungsgängen 3 und 5 durch das Radpaar „X” ersetzt. Die Schaltanordnung ist gemäß dem vorhin gestellten Doppelkuppelungsgetriebe 20 leicht modifiziert. In 6 sind zwei mögliche Lastpfade des gemäß der 5 dargestellten Doppelkupplungsgetriebes 20 bei einem zweiten Rückwärtsgang und einem dritten Vorwärtsgang 3 dargestellt.
In 7 ist eine Hybridvariante aufgezeigt, bei welcher ein Elektromotor 26 über den zweiten Vorwärtsgang 2 mit dem Abtrieb AB verbunden ist. Generell kann dabei der Elektromotor 26 über einen beliebigen Gang geschaltet werden. In diesem Schaltzustand erfolgt eine Rekuperation ohne Zugkraftunterbrechung bei einem Gangwechsel, wobei eine elektrische Fahrt bis ca. 120 km/h möglich ist.
In 8 ist das erfindungsgemäße Doppelkupplungsgetriebe 20 gezeigt, ebenfalls mit einem Verbrennungsmotor 26, wobei anstatt des Rückwärtsgangs R ein Trennelement SEF vorgesehen ist. Bei dem Doppelkupplungsgetriebe gemäß der 9 sitzt das Trennelement SEF nach dem Ritzel 25, welches koaxial zur Eingangswelle 21, 22 angeordnet ist und welches von der ersten Eingangswelle 21 durchdrungen ist.
Gemäß der 10 ist ein Doppelkupplungsgetriebe 20 dargestellt, bei welchem das Trennelement SEF vor dem Ritzel 25 angeordnet ist. Die gemäß den 11 und 12 dargestellten Doppelkupplungsgetriebe 20 stehen für eine kompaktere Bauform, insbesondere hervorgerufen durch einen geringeren Achsabstand zwischen den Eingangswellen 21, 22 und der Abtriebswelle Ab. In 11 ist dabei eine mögliche Struktur ohne Direktschaltung 8-5, 8-3 gezeigt, wogegen gemäß der 12 eine mögliche Struktur mit einer Direktschaltung 8-5, 8-3 dargestellt ist. Zugleich ist die gemäß der 12 dargestellte Ausführungsform als Hybridantrieb ausgebildet, so dass ein Elektromotor 26 antriebskoppelbar ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006036758 A1 [0002]
US 2009/0173175 A1 [0003]
US 2007/0180942 A1 [0004]
DE 10325647 A1 [0004]
DE 102005045005 A1 [0004]
DE 102005033027 A1 [0005]

Claims

Doppelkupplungsgetriebe (20) für ein Kraftfahrzeug, insbesondere Personenkraftwagen, – mit zwei koaxial angeordneten Eingangswellen (21, 22), – mit zumindest einer achsparallel zu den Eingangswellen (21, 22) angeordneten Abtriebswelle (Ab, 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) schaltbaren Losrad zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, – dass das Doppelkupplungsgetriebe (20) sechs axial nebeneinander angeordnete Gang-Zahnradsätze (I–VI) mit insgesamt neun Vorwärtsgängen (1–9) aufweist und – dass das Doppelkupplungsgetriebe (20) als Windungsgetriebe ausgebildet ist und bei zumindest einem Vorwärtsgang (1–9) eine Kraftübertragung über zumindest eine Windung im Doppelkupplungsgetriebe (20) erfolgt, – dass der sechste Gang-Zahnradsatz (VI) oder anstelle dessen ein Ritzel (25) mit zwei Zahnradsätzen (R, 2) zur Realisierung eines Rückwärtsgangs (R) vorgesehen ist.
Doppelkupplungsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass neben den neun Vorwärtsgängen (1–9) zumindest ein Zwischenvorwärtsgang, insbesondere zwischen dem ersten und dem zweiten Vorwärtsgang (1, 2), vorgesehen ist.
Doppelkupplungsgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf der als Vollwelle ausgebildeten Abtriebswelle (Ab) zumindest eine weitere Hohlwelle (23) angeordnet ist.
Doppelkupplungsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Gang (1–9) 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 (1–9) ausgebildet ist.
Doppelkupplungsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Doppelkupplungsgetriebe (20) für einen Hybridantrieb ausgebildet ist, indem zumindest eine Eingangswelle (21, 22) oder eine Abtriebswelle (Ab, 23') zur Kopplung mit einem Elektromotor (26) ausgebildet ist.
Kraftfahrzeug mit einem Doppelkupplungsgetriebe (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 6.