DE102011000152A1

DE102011000152A1 - Getriebe für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Steuern eines solchen Getriebes

Info

Publication number: DE102011000152A1
Application number: DE102011000152A
Authority: DE
Inventors: Gereon Hellenbroich
Original assignee: FEV GmbH
Current assignee: FEV Europe GmbH
Priority date: 2011-01-14
Filing date: 2011-01-14
Publication date: 2012-07-19
Also published as: CN102588525A; CN102588525B

Abstract

Getriebe, das zwischen mehreren Gangschaltstufen schaltbar ist, für ein Kraftfahrzeug umfassend eine erste Eingangswelle 1, die über eine erste Schaltkupplung K1 mit einem Antriebsmotor antriebsverbindbar ist, eine zweite Eingangswelle 2, die über eine zweite Schaltkupplung K2 mit dem Antriebsmotor antriebsverbindbar ist, eine mit einem Antriebsstrang zum Antreiben von Rädern des Kraftfahrzeugs zu verbindende erste Ausgangswelle 3, die über zumindest ein Zahnradpaar II, X mit der ersten Eingangswelle 1 und über zumindest ein Zahnradpaar IV, VIII mit der zweiten Eingangswelle 2 antriebsverbindbar ist, sowie eine Parallelwelle 14, die über ein Zahnradpaar VI mit der ersten Eingangswelle 1 antriebsverbunden ist und die über mindestens ein Transferzahnradpaar T1, T2 mit der zweiten Eingangswelle 2 antriebsverbindbar ist, wobei das Getriebe derart ausgelegt ist, dass zwischen zwei bezüglich ihrer Übersetzungsverhältnisse aufeinander folgenden direkte Gangschaltstufen, bei denen die zweite Eingangswelle 2 nicht über das mindestens eine Transferzahnradpaar T1, T2 mit der Parallelwelle 14 gekoppelt ist, stets mindestens eine generierte Gangschaltstufe liegt, bei der die zweite Eingangswelle 2 über das mindestens eine Transferzahnradpaar T1, T2 mit der Parallelwelle 14 gekoppelt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug welches eine erste Eingangswelle, die über eine erste Schaltkupplung mit einem Antriebsmotor antriebsverbindbar ist, eine zweite Eingangswelle, die über eine zweite Schaltkupplung mit dem Antriebsmotor antriebsverbindbar ist, eine mit einem Antriebsstrang zum Antreiben von Rädern des Kraftfahrzeugs zu verbindende erste Ausgangswelle, die über zumindest ein Zahnradpaar mit der ersten Eingangswelle und über zumindest ein Zahnradpaar mit der zweiten Eingangswelle antriebsverbindbar ist, sowie eine Parallelwelle, die über ein Zahnradpaar mit der ersten Eingangswelle antriebsverbunden ist und die über mindestens ein Transferzahnradpaar mit der zweiten Eingangswelle antriebsverbindbar ist, umfasst.
Ein solches Getriebe ist beispielsweise in DE 100 15 336 A1 offenbart. Das dort beschriebene Doppelkupplungsgetriebe umfasst zwei Eingangswellen, die jeweils mit einer Reibkupplung mit einem Antriebsmotor verbindbar sind. Jede der Eingangswellen ist über zwei Zahnradpaare wahlweise mit einer Ausgangswelle verbindbar. Je nachdem welche der beiden Reibkupplungen geschlossen ist, wird somit das Antriebsmoment vom Antriebsmotor über die erste Eingangswelle auf die Abtriebswelle oder über die zweite Eingangswelle auf die Abtriebswelle übertragen. Somit wären insgesamt vier Gangschaltstufen des Getriebes realisierbar. Um die Anzahl der Gangschaltstufen zu erhöhen, ist eine Parallelwelle vorgesehen, die mit einer der Eingangswellen über ein Zahnradpaar mit zwei Festrädern antriebsverbunden ist. Die Parallelwelle ist ferner über zwei Zahnradpaare wahlweise mit der anderen Eingangswelle verbindbar. Somit kann zumindest bei einer bestimmten eingelegten Gangstufe der Antriebsstrang aus der ersten Eingangswelle, der Parallelwelle, der zweiten Eingangswelle und der Abtriebswelle gebildet werden. Alternativ kann der Antriebsstrang aus der zweiten Eingangswelle, der Parallelwelle, der ersten Eingangswelle und der Abtriebswelle gebildet werden. Somit können theoretisch zwölf Gangschaltstufen realisiert werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einer hohen Anzahl von nutzbaren Gangschaltstufen eine günstige Schaltabfolge zu realisieren, ohne den Bauraum des Getriebes nennenswert zu erhöhen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug umfassend
eine erste Eingangswelle, die über eine erste Schaltkupplung mit einem Antriebsmotor antriebsverbindbar ist,
eine zweite Eingangswelle, die über eine zweite Schaltkupplung mit dem Antriebsmotor antriebsverbindbar ist,
eine mit einem Antriebsstrang zum Antreiben von Rädern des Kraftfahrzeugs zu verbindende erste Ausgangswelle, die über zumindest ein Zahnradpaar mit der ersten Eingangswelle und über zumindest ein Zahnradpaar mit der zweiten Eingangswelle antriebsverbindbar ist, sowie
eine Parallelwelle, die über ein Zahnradpaar mit der ersten Eingangswelle antriebsverbunden ist und die über mindestens ein Transferzahnradpaar mit der zweiten Eingangswelle antriebsverbindbar ist,
wobei das Getriebe derart ausgelegt ist, dass zwischen zwei bezüglich ihrer Übersetzungsverhältnisse aufeinander folgenden direkten Gangschaltstufen, bei denen die zweite Eingangswelle nicht über das mindestens eine Transferzahnradpaar mit der Parallelwelle gekoppelt ist, stets mindestens eine generierte Gangschaltstufe liegt, bei der die zweite Eingangswelle über das mindestens eine Transferzahnradpaar mit der Parallelwelle gekoppelt ist.
Hierbei sind sämtliche Gangschaltstufen zu berücksichtigen, die bei eine Schaltfolge von der niedrigsten mechanisch möglichen Gangschaltstufen zur höchsten mechanisch möglichen Gangschaltstufen realisierbar sind, auch wenn unter Umständen bei der tatsächlich erfolgten Schaltfolge einzelne Gangschaltstufen ungenutzt bleiben. Somit ist es grundsätzlich denkbar, dass zwar nur zwei bezüglich ihrer Übersetzungsverhältnisse aufeinander folgenden direkte Gangschaltstufen faktisch genutzt werden. Jedoch ist zwischen diesen direkten Gangschaltstufen stets eine mechanisch zumindest theoretisch realisierbare generierte Gangschaltstufe angeordnet. Diese Definition bezieht sich nur auf die Vorwärtsgänge und nicht auf die Rückwärtsgänge.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des Getriebes ist vorgesehen dass die Parallelwelle über eine Schaltanordnung mit einer mit dem Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs zu verbindenden zweiten Ausgangswelle koppelbar ist.
Somit sind die Zahnradpaare, die als Verbindung zwischen den Eingangswellen und der Parallelwelle dienen, für zusätzliche Gangschaltstufen nutzbar.
Hierbei ist vorgesehen, dass die beiden Ausgangswellen mit demselben Element des Antriebsstrangs des Kraftfahrzeugs verbunden sind. Die Ausgangswellen werden jeweils mit einem Zahnrad mit einem Rad eines Differentialgetriebes kämmen.
Die zweite Ausgangswelle ist vorzugsweise koaxial zur Parallelwelle angeordnet.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die erste Eingangswelle wahlweise über mindestens zwei Zahnradpaare mit der ersten Ausgangswelle antriebsverbindbar ist. Ebenso ist vorzugsweise die zweite Eingangswelle wahlweise über mindestens zwei Zahnradpaare mit der ersten Ausgangswelle antriebsverbindbar.
Die Parallelwelle kann wahlweise über mindestens zwei Transferzahnradpaare mit der zweiten Antriebswelle antriebsverbunden werden.
Für die Realisierung eines Rückwärtsganges kann eine Zahnradpaaranordnung mit drei Zahnrädern vorgesehen sein, über die die erste Eingangswelle mit der zweiten Ausgangswelle antriebsverbindbar ist.
Alle schaltbaren Zahnradpaare, einschließlich des zumindest einen Transferzahnradpaares, umfassen jeweils ein Festrad und ein Losrad, wobei die Losräder über übliche Schaltanordnungen mit Schaltmuffe mit der jeweiligen Welle, auf der sie gelagert sind, koppelbar sind.
Die erste Schaltkupplung und die zweite Schaltkupplung sind vorzugsweise als Reibkupplungen vorgesehen.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zur Steuerung eines vorgenannten Getriebes, wobei das Getriebe derart gesteuert wird, dass der Leistungspfad über die zweite Schaltkupplung, die zweite Eingangswelle, das zumindest eine Transferzahnradpaar zwischen zweiter Eingangswelle und Parallelwelle, die Parallelwelle, das Zahnradpaar zwischen Parallelwelle und erster Eingangswelle, erster Eingangswelle, das zumindest eine Zahnradpaar zwischen erster Eingangswelle und erster Ausgangswelle sowie die erste Ausgangswelle führt. (1. und 9. Gang)
Ferner kann vorgesehen sein, dass der Leistungspfad über die erste Schaltkupplung, die erste Eingangswelle, das zumindest eine Zahnradpaar zwischen erster Eingangswelle und erster Ausgangswelle sowie die erste Ausgangswelle führt. (2. und 10. Gang)
Ferner können beide Eingangswellen und die Parallelwelle für einen Leistungspfad zur ersten Ausgangswelle vorgesehen sein, wobei das Getriebe derart gesteuert wird, dass der Leistungspfad über die erste Schaltkupplung, die erste Eingangswelle, das Zahnradpaar zwischen erster Eingangswelle und Parallelwelle, die Parallelwelle, das zumindest eine Transferzahnradpaar zwischen Parallelwelle und zweiter Eingangswelle, zweiter Eingangswelle, das zumindest eine Zahnradpaar zwischen zweiter Eingangswelle und erster Ausgangswelle sowie die erste Ausgangswelle führt. (3. und 7. Gang)
Das gleiche gilt für die zweite Schaltkupplung und die zweite Eingangswelle, wobei das Getriebe derart gesteuert wird, dass der Leistungspfad über die zweite Schaltkupplung, die zweite Eingangswelle, das zumindest eine Zahnradpaar zwischen zweiter Eingangswelle und erster Ausgangswelle sowie die erste Ausgangswelle führt. (4. und 8. Gang)
Das Getriebe kann darüber hinaus derart gesteuert werden, dass der Leistungspfad über die zweite Schaltkupplung, die zweite Eingangswelle, das zumindest eine Transferzahnradpaar zwischen zweiter Eingangswelle und Parallelwelle, die Parallelwelle, eine Schaltanordnung zwischen der Parallelwelle und einer zweiten Ausgangswelle sowie die zweite Ausgangswelle führt. Somit sind auch die Zahnradpaare zwischen der zweiten Eingangswelle und der Parallelwelle für weitere Gangschaltstufen nutzbar. (5. Gang)
Der Leistungspfad kann auch über die erste Schaltkupplung, die erste Eingangswelle, das Zahnradpaar zwischen erster Eingangswelle und Parallelwelle, die Parallelwelle, eine Schaltanordnung zwischen Parallelwelle und einer zweite Ausgangswelle sowie die zweite Ausgangswelle führen. Somit wird das Zahnradpaar zwischen der ersten Eingangswelle und der Parallelwelle für eine weitere Gangschaltstufe genutzt. Grundsätzlich kann auch zwischen der ersten Eingangswelle und der Parallelwelle vorgesehen sein, dass mehr als nur ein Zahnradpaar vorgesehen ist, wobei die Zahnradpaare dann jeweils wahlweise koppelbar sind, so dass für jede Gangschaltstufe ein Zahnradpaar nutzbar ist. (6. Gang)
Ein erster Rückwärtsgang ist dadurch realisierbar, dass das Getriebe derart gesteuert wird, dass der Leistungspfad über die zweite Schaltkupplung, die zweite Eingangswelle, das zumindest eine Transferzahnradpaar zwischen zweiter Eingangswelle und Parallelwelle, die Parallelwelle, das Zahnradpaar zwischen Parallelwelle und erste Eingangswelle, eine Zahnradpaaranordnung zwischen erster Eingangswelle und zweiter Ausgangswelle, die Schaltanordnung sowie die zweite Ausgangswelle führt. (1. Rückwärtsgang)
Ein zweiter Rückwärtsgang kann dadurch realisiert werden, dass das Getriebe derart gesteuert wird, dass der Leistungspfad über die erste Schaltkupplung, die erste Eingangswelle, eine Zahnradpaaranordnung zwischen erster Eingangswelle und zweiter Ausgangswelle, die Schaltanordnung sowie die zweite Ausgangswelle führt. (2. Rückwärtsgang)
Zum Schalten zwischen zwei Gangschaltstufen, insbesondere zwischen zwei aufeinanderfolgenden Gangschaltstufen, kann zum einen eine herkömmliche Abfolge wie bei üblichen Doppelkupplungsgetrieben vorgesehen sein, wobei beim Schaltvorgang von einer Ausgangs-Gangschaltstufe, bei der der Antrieb über einer der beiden Schaltkupplungen erfolgt, zu einer höheren oder niedrigeren Folge-Gangschaltstufe, bei der der Antrieb über die andere der beiden Schaltkupplungen erfolgt, die Schaltkupplung zum Antreiben in der Folge-Gangschaltstufe kontinuierlich geschlossen wird während die Schaltkupplung zum Antreiben in der Ausgangs-Gangschaltstufe kontinuierlich geöffnet wird. Es wird somit von einer Gangschaltstufe zur nächsten „übergeblendet”, ohne dass eine Zugkraftunterbrechung erfolgt.
Zum anderen kann vorgesehen werden, dass dann, wenn bei zwei aufeinanderfolgenden Gangschaltstufen dieselbe Schaltkupplung zum Antreiben genutzt werden muss, ein Zwischenschalten auf eine höhere Gangschaltstufe, bei der die andere Schaltkupplung genutzt wird, erfolgt, Hierbei dient das Zwischenschalten nur vorübergehend für die Dauer des Schaltvorgangs als „Stützschaltung”, um eine Zugkraftunterbrechung zu vermeiden. Hierbei kann z. B. die übernächst Gangschaltstufe, oder auch eine andere höhere Gangschaltstufe, genutzt werden. In einer konkreten Ausgestaltung dieses Schaltvorgangs kann vorgesehen sein, dass beim Schaltvorgang von einer Ausgangs-Gangschaltstufe zu einer nächst höheren Folge-Gangschaltstufe, wobei sowohl in der Ausgangs-Gangschaltstufe als auch in der Folge-Gangschaltstufe der Antrieb über dieselbe Schaltkupplung erfolgt, während des kontinuierlichen Öffnens einer der beiden Schaltkupplung die andere der beiden Schaltkupplungen kontinuierlich geschlossen wird, um von der Ausgangs-Gangschaltstufe in eine Zwischen-Gangschaltstufe zu schalten, in der der Antrieb über die andere Schaltkupplung erfolgt, woraufhin während des Antriebs über die andere Schaltkupplung die Folge-Gangschaltstufe eingelegt wird und dann die andere Schaltkupplung kontinuierlich geöffnet wird, während die Schaltkupplung für den Antrieb über die Folge-Gangschaltstufe kontinuierlich geschlossen wird.
Einbevorzugtes Ausführungsbeispiel ist anhand der folgenden Figuren näher erläutert. Hierin zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Getriebes,
2 den Drehmomentverlauf bei einem Schaltvorgang von der ersten zur zweiten Gangschaltstufe,
3 den Drehmomentverlauf bei einem Schaltvorgang von der zweiten zur dritten Gangschaltstufe und
4 ein Schema der Schaltabfolgen.
1 zeigt eine erste Eingangswelle 1, die über eine erste Schaltkupplung K1 mit einem Antriebsmotor, in der Regel einem Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs, antriebsverbindbar ist. Ferner ist eine zweite Eingangswelle 2 dargestellt, die über eine zweite Schaltkupplung K2 ebenfalls mit dem Antriebsmotor antriebsverbindbar ist. Die beiden Schaltkupplungen K1, K2 sind als Reibkupplungen gestaltet, wobei zur Vereinfachung der vorliegenden schematischen Darstellung die Schaltkupplung K1, K2 lediglich nur mit einem Kupplungselement dargestellt sind. Grundsätzlich kommen jedoch auch andere schaltbare Kupplungen in Frage, die einen Schaltvorgang mit Schlupf gewährleisten.
Die erste Eingangswelle 1 ist als Hohlwelle gestaltet, die um die zweite Eingangswelle 2 angeordnet und zu dieser koaxial drehbar ist. Grundsätzlich können die beiden Eingangswellen 1, 2 jedoch auch parallel zueinander angeordnet sein. Die koaxiale Anordnung ermöglicht jedoch eine kompaktere Bauweise.
Ferner ist eine erste Ausgangswelle 3 vorgesehen, die parallel zu den beiden Eingangswellen 1, 2 angeordnet ist. Über zwei Zahnradpaare II, X ist die erste Eingangswelle 1 mit der ersten Ausgangswelle 3 antriebsverbindbar. Die beiden Zahnradpaare II, X umfassen jeweils ein Festrad 4, 6 und ein Losrad 5, 7, wobei die beiden Festräder 4, 6 drehfest mit der ersten Eingangswelle 1 verbunden sind und die beiden Losräder 5, 7 drehbar um die erste Ausgangswelle 3 angeordnet sind. Die beiden Losräder 5, 7 sind über eine Schaltanordnung A wahlweise mit der ersten Eingangswelle 3 verbindbar, das heißt je nach Schaltstellung der Schaltanordnung A ist entweder das Losrad 5 oder das Losrad 7 mit der ersten Ausgangswelle 3 gekoppelt. Grundsätzlich ist auch zusätzlich eine Neutralstellung der Schaltanordnung A vorgesehen, in der keines der beiden Losräder 5, 7 mit der ersten Ausgangswelle 3 gekoppelt ist.
In vergleichbarer Anordnung ist die zweite Eingangswelle 2 über ein Zahnradpaar IV und ein Zahnradpaar VIII mit der ersten Ausgangswelle 3 antriebsverbindbar. Die beiden Zahnradpaare IV, VIII umfassen jeweils ein Festrad 8, 10 sowie ein Losrad 9, 11. Beide Festräder 8, 10 sind drehfest mit der zweiten Eingangswelle 2 verbunden, wohingegen die beiden Losräder 9, 11 drehbar auf der ersten Ausgangswelle 3 angeordnet sind. Über eine zweite Schaltanordnung B sind die beiden Losräder 9, 11 wahlweise mit der ersten Ausgangswelle 3 koppelbar, das heißt je nach Schaltstellung der zweiten Schaltanordnung B ist entweder das Losrad 9 oder das Losrad 11 mit der zweiten Ausgangswelle 3 antriebsverbunden und gekoppelt. In einer Schaltstellung ist keines der beiden Losräder 9, 11 mit der ersten Ausgangswelle 3 verbunden.
Über ein Zahnradpaar VI, welches zwei Festräder 12, 13 umfasst, wobei eines der Festräder 12 drehfest mit der ersten Eingangswelle 1 und das andere der beiden Festräder 13 drehfest mit einer Parallelwelle 14 verbunden ist, ist die erste Eingangswelle 1 mit der Parallelwelle 14 antriebsverbunden. Die Parallelwelle 14 ist hierbei parallel zu den beiden Eingangswellen 1, 2 und parallel zur ersten Ausgangswelle 3 angeordnet.
Die zweite Eingangswelle 2 ist über zwei Transferahnradpaare T1, T2 mit der Parallelwelle 14 antriebsverbindbar, wobei die beiden Transferzahnradpaare T1, T2 jeweils ein Festrad 15, 10 und ein Losrad 16, 17 umfassen. Die beiden Festräder 15, 10 sind drehfest mit der zweiten Eingangswelle 2 verbunden. Die beiden Losräder 16, 17 sind drehbar um die Parallelwelle 14 angeordnet. Eine dritte Schaltanordnung C ist vorgesehen, um die beiden Losräder 16, 17 wahlweise mit der Parallelwelle 14 koppeln zu können. In einer Schaltstellung der dritten Schaltanordnung C ist eines der beiden Losräder 16 mit der Parallelwelle 14 gekoppelt und in einer anderen Schaltstellung das andere der beiden Losräder 17. In einer weiteren Schaltstellung der dritten Schaltanordnung C ist keines der beiden Losräder 16, 17 mit der Parallelwelle 14 gekoppelt.
Ferner ist in der dargestellten Ausführungsform eine zweite Ausgangswelle 18 vorgesehen, welche koaxial zur Parallelwelle 14 angeordnet ist. Grundsätzlich kann zur Realisierung der Erfindung jedoch auf die zweite Ausgangswelle 18 verzichtet werden. Mit der zweiten Ausgangswelle 18 lassen sich hingegen noch mehr Schaltstufen auf gleichem Bauraum realisieren. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die zweite Ausgangswelle 18 auf der Parallelwelle 14 drehbar angeordnet. Es sind jedoch auch andere Anordnungen denkbar, zum Beispiel kann die Parallelwelle 14 auch als Hohlwelle gestaltet sein, die um die zweite Ausgangswelle 18 angeordnet ist.
Über eine vierte Schaltanordnung D kann die Parallelwelle 14 mit der zweiten Ausgangswelle 18 gekoppelt werden, so dass diese drehfest miteinander umlaufen. Denkbar ist hier auch eine Kopplung über Zahnräder, insbesondere wenn die Parallelwelle und die zweite Ausgangswelle 18 nicht koaxial zueinander angeordnet sein sollten.
Über die vierte Schaltanordnung D ist die zweite Ausgangswelle 18 auch mit einer Zahnradpaaranordnung R antriebsverbindbar. Die Zahnradpaaranordnung R umfasst das Losrad 5, das drehbar auf der ersten Ausgangswelle 3 angeordnet ist und ein mit dem Losrad 5 kämmendes Losrad 19, das um die zweite Ausgangswelle 18 drehbar angeordnet ist. Über die vierte Schaltanordnung D kann die zweite Ausgangswelle 18 mit dem Losrad 19 drehfest gekoppelt werden. In diesem Zusammenhang ist anzumerken, dass die Darstellung gemäß 1 vereinfacht ist, um alle Zahnradpaare in einer Ebene abbilden zu können. Tatsächlich sind die erste Eingangswelle 1 bzw. die koaxial zur ersten Eingangswelle 1 angeordnete zweite Eingangswelle 2, die erste Ausgangswelle 3 und die zweite Ausgangswelle 18 in einer Ansicht in Richtung der Achsen auf einem gedachten Dreieck angeordnet, so dass das Losrad 19 mit dem Losrad 5 kämmen kann.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird für die Darstellung einer ersten Gangschaltstufe ein erster Leistungspfad genutzt, der bei geschlossener zweiter Schaltkupplung K2 und bei geöffneter erster Schaltkupplung K1 von der zweiten Eingangswelle 2 zum Transferzahnradpaar T2 verläuft. Die dritte Schaltanordnung C koppelt die Parallelwelle 14 mit dem Losrad 17 des Transferzahnradpaars T2, so dass der Leistungspfad über das Transferzahnradpaar T2 zur Parallelwelle 14 verläuft. Über das Zahnradpaar VI verläuft der erste Leistungspfad weiter zur ersten Eingangswelle 1 und von dort über das Zahnradpaar II zur ersten Ausgangswelle 3, wobei die erste Schaltanordnung A das Losrad 5 drehfest mit der ersten Ausgangswelle 3 koppelt. Die erste Ausgangswelle 3 umfasst ein erstes Ausgangsrad 20, das mit einer hier nicht dargestellten Antriebsrad eines Differentialgetriebes kämmt.
Zur Realisierung einer zweiten Gangschaltstufe wird ein zweiter Leistungspfad genutzt, der bei geschlossener erster Schaltkupplung K1 von der ersten Eingangswelle 1 über das Zahnradpaar II zur ersten Ausgangswelle 3 verläuft, wobei die erste Schaltanordnung A das Losrad 5 drehfest mit der ersten Ausgangswelle 3 koppelt.
Beim Schaltvorgang von der ersten Gangschaltstufe zur zweiten Gangschaltstufe findet ein „Überblenden” von der zweiten Schaltkupplung K2 zur ersten Schaltkupplung K1 statt, wie dies bei herkömmlichen Doppelkupplungsgetrieben auch der Fall ist. Das heißt, dass während des kontinuierlichen Öffnens der zweiten Schaltkupplung K2 die erste Schaltkupplung kontinuierlich geschlossen wird, so dass beim Schaltvorgang keine Zugkraftunterbrechung entsteht. In 2 ist der Drehmomentverlauf der beiden Schaltkupplungen K1, K2 über die Zeit dargestellt. Wenn in der ersten Gangschaltstufe gefahren wird, wird die zweite Gangschaltstufe voreingelegt, so dass ohne Zugkraftunterbrechung „übergeblendet” werden kann. In dem Maße, wie sich das Drehmoment an der zweiten Schaltkupplung K2 reduziert, wird das Drehmoment an der ersten Schaltkupplung K1 erhöht.
In der dritten Gangschaltstufe verläuft ein dritter Leistungspfad bei geschlossenen erster Schaltkupplung K1 und geöffneter zweiter Schaltkupplung K2 über die erste Eingangswelle 1 über das Zahnradpaar VI zur Parallelwelle 14. Die Schaltanordnung C koppelt die Parallelwelle 14 mit dem Losrad 16 des Transferzahnradpaars T1, so dass der dritte Leistungspfad weiter zur zweiten Eingangswelle 2 geleitet wird. Von dort führt der dritte Leistungspfad weiter über das Zahnradpaar IV zur ersten Ausgangswelle 3, wobei die Schaltanordnung B das Losrad 11 des Zahnradpaars IV mit der ersten Ausgangswelle 3 koppelt.
Für die Darstellung der vierten Gangschaltstufe wird ein vierter Leistungspfad genutzt, der bei geöffneter erster Schaltkupplung K1 und geschlossener zweiter Schaltkupplung K2 von der zweiten Eingangswelle 2 über das Zahnradpaar IV zur ersten Ausgangswelle 3 verläuft. Hierbei ist die zweite Schaltanordnung B so geschaltet, dass das Losrad 11 des Zahnradpaars IV drehfest mit der ersten Ausgangswelle 3 gekoppelt ist.
Beim Schaltvorgang von der zweiten Gangschaltstufe zur dritten Gangschaltstufe ist in beiden Gangschaltstufen die erste Schaltkupplung K1 geschlossen und die zweite Schaltkupplung K2 geöffnet, so dass grundsätzlich für den Schaltvorgang die erste Schaltkupplung K1 kurz geöffnet werden muss. Dies würde zu einer Zugkraftunterbrechung führen. Um dies zu vermeiden, wird für die Dauer des Schaltvorgangs, innerhalb derer die erste Schaltanordnung A zum Lösen des Losrads 5 des Zahnradpaares II und die dritte Schaltanordnung C zum Koppeln des Losrads 16 des Transferahnradpaars T1 verstellt werden, die vierte Gangschaltstufe genutzt, um unterstützend zu wirken und eine Zugkraftunterbrechung zu vermeiden.
Hierbei wird, während der Antrieb über die zweite Gangschaltstufe und den zweiten Leistungspfad verläuft, zunächst die zweite Schaltkupplung K2 kontinuierlich geschlossen, während die erste Schaltkupplung K1 kontinuierlich geöffnet wird. Somit wird der Leistungspfad in Richtung des vierten Leistungspfades „übergeblendet”. Daraufhin wird der zweite Gang ausgelegt und der dritte Gang eingelegt. Danach wird wieder die erste Schaltkupplung K1 kontinuierlich geschlossen und die zweite Schaltkupplung K2 kontinuierlich geöffnet, so dass vom vierten Leistungspfad auf den dritten Leistungspfad „übergeblendet” wird. Der vierte Leistungspfad wird hierbei nur solange genutzt, wie der Schaltvorgang andauert. In 3 ist der Drehmomentverlauf der beiden Schaltkupplungen K1, K2 über die Zeit dargestellt. Hierbei wird deutlich, dass für die Dauer des Schaltvorgangs von der zweiten Gangschaltstufe in die dritte Gangschaltstufe die vierte Gangschaltstufe genutzt wird, wobei aufgrund der hohen kinetischen Energie, die in dem Antrieb gespeichert ist, sogar eine Drehmomentüberhöhung stattfindet, welche das geringere Drehmoment des vierten Gangs kompensiert. In dem Maße, wie sich das Drehmoment an der ersten Schaltkupplung K1 reduziert, wird das Drehmoment an der zweiten Schaltkupplung K2 erhöht. Während der dritte Gang eingelegt wird, wird mit der vierten Gangschaltstufe gestützt. Danach wird das Drehmoment an der zweiten Schaltkupplung K2 verringert und im gleichen Maße das Drehmoment an der ersten Schaltkupplung K1 erhöht.
Danach kann zum weiteren Hochschalten umgekehrt wieder in die vierte Gangschaltstufe „übergeblendet” werden.
Bei einer fünften Gangschaltstufe verläuft ein fünfter Leistungspfad bei geöffneter ersten Schaltkupplung K1 und geschlossener zweiten Schaltkupplung K2 über die zweite Eingangswelle 2 und über das Transferzahnradpaar T2 zur Parallelwelle 14, wobei die dritte Schaltanordnung C das Losrad 17 des Transferzahnradpaars T2 mit der Parallelwelle 14 koppelt. Die vierte Schaltanordnung D koppelt die zweite Ausgangswelle 18 mit der Parallelwelle 14, so dass der fünfte Leistungspfad weiter zur zweiten Ausgangswelle 18 und dem mit diesem verbundenen zweiten Ausgangsrad 21 verläuft, wobei das zweite Ausgangsrad 21 mit dem nicht dargestellten Antriebsrad des Differentialgetriebes kämmt.
Ein sechster Leistungspfad der sechsten Gangschaltstufe verläuft bei geschlossener ersten Schaltkupplung K1 und geöffneter zweiten Schaltkupplung K2 von der ersten Eingangswelle 1 über das Zahnradpaar VI zur Parallelwelle 14 und von dort über die vierte Schaltanordnung D, welche die Parallelwelle 14 mit der zweiten Ausgangswelle 18 koppelt, zur zweiten Ausgangswelle 18.
Der siebte Leistungspfad der siebten Gangschaltstufe entspricht dem dritten Leistungspfad der dritten Gangschaltstufe, wobei jedoch die zweite Eingangswelle 2 nicht über das Zahnradpaar IV sondern über das Zahnradpaar VIII mit der ersten Ausgangswelle 3 verbunden ist, wobei die zweite Schaltanordnung B das Losrad 9 des Zahnradpaars VIII mit der ersten Ausgangswelle 3 koppelt.
Der achte Leistungspfad der achten Gangschaltstufe entspricht dem vierten Leistungspfad der vierten Gangschaltstufe, wobei jedoch die zweite Eingangswelle 2 nicht über das Zahnradpaar IV sondern über das Zahnradpaar VIII mit der ersten Ausgangswelle 3 verbunden ist, wobei die zweite Schaltanordnung B das Losrad 9 des Zahnradpaars VIII mit der ersten Ausgangswelle 3 koppelt.
Der neunte Leistungspfad der neunten Gangschaltstufe entspricht dem ersten Leistungspfad der ersten Gangschaltstufe, wobei jedoch die erste Eingangswelle 1 nicht über das Zahnradpaar II sondern über das Zahnradpaar X mit der ersten Ausgangswelle 3 verbunden ist, wobei die erste Schaltanordnung A das Losrad 7 des Zahnradpaars X mit der ersten Ausgangswelle 3 koppelt.
Der zehnte Leistungspfad der zehnten Gangschaltstufe entspricht dem zweiten Leistungspfad der zweiten Gangschaltstufe, wobei jedoch die erste Eingangswelle 1 nicht über das Zahnradpaar II sondern über das Zahnradpaar X mit der ersten Ausgangswelle 3 verbunden ist, wobei die erste Schaltanordnung A das Losrad 7 des Zahnradpaars X mit der ersten Ausgangswelle 3 koppelt.
Der elfte Leistungspfad der elften Gangschaltstufe entspricht dem neunten Leistungspfad der neunten Gangschaltstufe, wobei jedoch die zweite Eingangswelle 2 nicht über das Transferzahnradpaar T2 sondern über das Transferzahnradpaar T1 mit der Parallelwelle 14 verbunden ist, wobei die dritte Schaltanordnung C das Losrad 16 des Transferzahnradpaars T1 mit der Parallelwelle 14 koppelt.
Vorteil bei der vorliegenden Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Getriebes ist somit auch, dass zwei unterschiedliche Schaltvorgänge möglich sind. Zum einen ist das Überblenden von einer Schaltkupplung zur anderen Schaltkupplung möglich, wie dies von herkömmlichen Doppelkupplungsgetrieben bekannt ist. Zum anderen ist es auch möglich, für den Fall, dass zwischen zwei Gangschaltstufen eine Zugkraftunterbrechung entstehen würde, wenn die beiden aufeinanderfolgenden Gangschaltstufen durch dieselbe Schaltkupplung realisiert werden, eine Zugkraftunterbrechung dadurch verhindert wird, dass eine „Stützschaltung” stattfindet, bei der für die Dauer des Schaltvorganges eine Gangschaltstufe zur Unterstützung genutzt wird, deren Leistungspfad über die jeweilig anderen Schaltkupplung verläuft.
4 zeigt ein Schema der Schaltabläufe für die verschiedenen Gangschaltstufen (Gänge). Für jeden Gang ist angegeben, über welche Schaltkupplung K1, K2 angetrieben wird. Dazu ist in der jeweiligen Zeile angegeben, über welche Zahnpaare der Leistungspfad verläuft. Im 1. Gang (erste Gangschaltstufe) wird demnach die zweite Schaltkupplung K2 zum Antreiben genutzt, wobei, wie bereits oben erläutert, der Leistungspfad über das Transferzahnredpaar T2 und die Zahnradpaare VI und II verläuft. Beim Schalten in den 2. Gang kann direkt übergeblendet werden zur ersten Schaltkupplung K1. Beim Schaltvorgang vom 2. Gang zum 3. Gang, bei denen jeweils die erste Schaltkupplung K1 zum Antreiben genutzt wird, wird über den 4. Gang und somit über die zweite Schaltkupplung K2 gestützt. Der 4. Gang wird demnach nur vorübergehend genutzt. Danach findet wieder ein überblendender Schaltvorgang vom 3. Gang zu 4. Gang statt. Vom 4. Gang muss über den 6. Gang abgestützt zum 5. Gang geschaltet werden. Für eine günstige Gangabstufung, bei der zu kleine Gangsprünge vor allem bei den niedrigen Gängen vermieden wird, kann es sinnvoll sein, einzelne Gänge, insbesondere Gänge, bei denen der Leistungspfad über die Parallelwelle geführt ist, zu überspringen. Im vorliegenden Beispiel kann zum Beispiel der 3. Gang übersprungen werden, was durch eine unterbrochen gezeichnete Linie zwischen dem 3. und dem 4. Gang angedeutet ist.
Vom 5. Gang kann überblendend zum 6. Gang geschaltet werden. Vom 6. Gang wird gestützt durch den 8. Gang in den 7. Gang geschaltet. Vom 7. Gang wird wieder überblendend in den 8. Gang geschaltet. Vom 8. Gang wird gestützt über den 10. Gang in den 9. Gang geschaltet, von dem wieder überblendend in den 10. Gang geschaltet wird. Vom 10. Gang wird ebenfalls überblendend in den 11. Gang geschaltet.
Bezugszeichenliste

1: erste Eingangswelle
2: zweite Eingangswelle
3: erste Ausgangswelle
4: Festrad
5: Losrad
6: Festrad
7: Losrad
8: Festrad
9: Losrad
10: Festrad
11: Losrad
12: Festrad
13: Festrad
14: Parallelwelle
15: Festrad
16: Losrad
17: Losrad
18: zweite Ausgangswelle
19: Losrad
20: erstes Ausgangsrad
21: zweites Ausgangsrad
A: 1. Schaltanordnung
B: 2. Schaltanordnung
C: 3. Schaltanordnung
D: 4. Schaltanordnung
II: Zahnradpaar
IV: Zahnradpaar
VI: Zahnradpaar
VIII: Zahnradpaar
X: Zahnradpaar
R: Zahnradpaar
T1: Transferzahnradpaar
T2: Transferzahnradpaar

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10015336 A1 [0002]

Claims

Getriebe, das zwischen mehreren Gangschaltstufen schaltbar ist, für ein Kraftfahrzeug umfassend eine erste Eingangswelle (1), die über eine erste Schaltkupplung (K1) mit einem Antriebsmotor antriebsverbindbar ist, eine zweite Eingangswelle (2), die über eine zweite Schaltkupplung (K2) mit dem Antriebsmotor antriebsverbindbar ist, eine mit einem Antriebsstrang zum Antreiben von Rädern des Kraftfahrzeugs zu verbindende erste Ausgangswelle (3), die über zumindest ein Zahnradpaar (II, X) mit der ersten Eingangswelle (1) und über zumindest ein Zahnradpaar (IV, VIII) mit der zweiten Eingangswelle (2) antriebsverbindbar ist, sowie eine Parallelwelle (14), die über ein Zahnradpaar (VI) mit der ersten Eingangswelle (1) antriebsverbunden ist und die über mindestens ein Transferzahnradpaar (T1, T2) mit der zweiten Eingangswelle (2) antriebsverbindbar ist, wobei das Getriebe derart ausgelegt ist, dass zwischen zwei bezüglich ihrer Übersetzungsverhältnisse aufeinander folgenden direkte Gangschaltstufen, bei denen die zweite Eingangswelle (2) nicht über das mindestens eine Transferzahnradpaar (T1, T2) mit der Parallelwelle (14) gekoppelt ist, stets mindestens eine generierte Gangschaltstufe liegt, bei der die zweite Eingangswelle (2) über das mindestens eine Transferzahnradpaar (T1, T2) mit der Parallelwelle (14) gekoppelt ist.
Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Parallelwelle (14) über eine Schaltanordnung (D) mit einer mit dem Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs zu verbindenden zweiten Ausgangswelle (18) koppelbar ist.
Getriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Eingangswelle (1) wahlweise über zwei Zahnradpaare (II, X) mit der ersten Ausgangswelle (3) antriebsverbindbar ist.
Getriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Eingangswelle (2) wahlweise über mindestens zwei Zahnradpaare (IV, VIII) mit der ersten Ausgangswelle (3) antriebsverbindbar ist.
Getriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Parallelwelle (14) wahlweise über mindestens zwei Transferzahnradpaare (T1, T2) mit der zweiten Eingangswelle (2) antriebsverbindbar ist.
Getriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zahnradpaaranordnung (R) mit drei Zahnrädern (19, 5, 4) vorgesehen ist, über die die erste Eingangswelle (1) mit der zweiten Ausgangswelle (18) antriebsverbindbar ist.
Getriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schaltkupplungen (K1) und die zweite Schaltkupplung (K2) Reibkupplungen sind.
Verfahren zur Steuerung eines Getriebes nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe derart gesteuert wird, dass der Leistungspfad über die zweite Schaltkupplung (K2), die zweite Eingangswelle (2), das zumindest eine Transferzahnradpaar (T1, T2) zwischen zweiter Eingangswelle (2) und Parallelwelle (14), die Parallelwelle (14), das Zahnradpaar (VI) zwischen Parallelwelle (14) und erster Eingangswelle (1), erster Eingangswelle (1), das zumindest eine Zahnradpaar (II, X) zwischen erster Eingangswelle (1) und erster Ausgangswelle (3) sowie die erste Ausgangswelle (3) führt. (1. und 9. Gang)
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe derart gesteuert wird, dass der Leistungspfad über die erste Schaltkupplung (K1), die erste Eingangswelle (1), das zumindest eine Zahnradpaar (II, X) zwischen erster Eingangswelle (1) und erster Ausgangswelle (3) sowie die erste Ausgangswelle (3) führt. (2. und 10. Gang)
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe derart gesteuert wird, dass der Leistungspfad über die erste Schaltkupplung (K1), die erste Eingangswelle (1), das Zahnradpaar (VI) zwischen erster Eingangswelle (1) und Parallelwelle (14), die Parallelwelle (14), das zumindest eine Transferzahnradpaar (T1, T2) zwischen Parallelwelle (14) und zweiter Eingangswelle (2), zweiter Eingangswelle (2), das zumindest eine Zahnradpaar (IV, VIII) zwischen zweiter Eingangswelle (2) und erster Ausgangswelle (3) sowie die erste Ausgangswelle (3) führt. (3. und 7. Gang)
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe derart gesteuert wird, dass der Leistungspfad über die zweite Schaltkupplung (K2), die zweite Eingangswelle (2), das zumindest eine Zahnradpaar (IV, VIII) zwischen zweiter Eingangswelle (2) und erster Ausgangswelle (3) sowie die erste Ausgangswelle (3) führt. (4. und 8. Gang)
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe derart gesteuert wird, dass der Leistungspfad über die zweite Schaltkupplung (K2), die zweite Eingangswelle (2), das zumindest eine Transferzahnradpaar (T1, T2) zwischen zweiter Eingangswelle (2) und Parallelwelle (14), die Parallelwelle (14), eine Schaltanordnung (D) zwischen Parallelwelle (14) und einer zweite Ausgangswelle (18) sowie die zweite Ausgangswelle (18) führt. (5. Gang)
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe derart gesteuert wird, dass der Leistungspfad über die erste Schaltkupplung (K1), die erste Eingangswelle (1), das Zahnradpaar (VI) zwischen erster Eingangswelle (1) und Parallelwelle (14), die Parallelwelle (14), eine Schaltanordnung (D) zwischen Parallelwelle (14) und einer zweite Ausgangswelle (18) sowie die zweite Ausgangswelle (18) führt. (6. Gang)
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe derart gesteuert wird, dass der Leistungspfad über die zweite Schaltkupplung (K2), die zweite Eingangswelle (2), das zumindest eine Transferzahnradpaar (T1, T2) zwischen zweiter Eingangswelle (2) und Parallelwelle (14), die Parallelwelle (14), das Zahnradpaar (VI) zwischen Parallelwelle (14) und erste Eingangswelle (1), eine Zahnradpaaranordnung (R) zwischen erster Eingangswelle (1) und zweiter Ausgangswelle (18), die Schaltanordnung (D) sowie die zweite Ausgangswelle (18) führt. (1. Rückwärtsgang)
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe derart gesteuert wird, dass der Leistungspfad über die erste Schaltkupplung (K1), die erste Eingangswelle (1), eine Zahnradpaaranordnung (R) zwischen erster Eingangswelle (1) und zweiter Ausgangswelle (18), die Schaltanordnung (D) sowie die zweite Ausgangswelle (18) führt. (2. Rückwärtsgang)
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass beim Schaltvorgang von einer Ausgangs-Gangschaltstufe, bei der der Antrieb über einer der beiden Schaltkupplungen (K1, K2) erfolgt, zu einer Folge-Gangschaltstufe, bei der der Antrieb über die andere der beiden Schaltkupplungen (K2, K1) erfolgt, die Schaltkupplung (K2, K1) zum Antreiben in der Folge-Gangschaltstufe kontinuierlich geschlossen wird während die Schaltkupplung (K1, K2) zum Antreiben in der Ausgangs-Gangschaltstufe kontinuierlich geöffnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass beim Schaltvorgang von einer Ausgangs-Gangschaltstufe zu einer Folge-Gangschaltstufe, wobei sowohl in der Ausgangs-Gangschaltstufe als auch in der Folge-Gangschaltstufe der Antrieb über dieselbe Schaltkupplung (K1, K2) erfolgt, während des kontinuierlichen Öffnens einer der beiden Schaltkupplung (K1, K2) die andere der beiden Schaltkupplungen (K2, K1) kontinuierlich geschlossen wird, um von der Ausgangs-Gangschaltstufe in eine Zwischen-Gangschaltstufe zu schalten, in der der Antrieb über die andere Schaltkupplung (K2, K1) erfolgt, woraufhin während des Antriebs über die andere Schaltkupplung (K2, K1) die Folge-Gangschaltstufe eingelegt wird und dann die andere Schaltkupplung kontinuierlich geöffnet wird, während die Schaltkupplung (K1, K2) für den Antrieb über die Folge-Gangschaltstufe kontinuierlich geschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischengangschaltstufe nur für die Zeitdauer des Gangschaltstufenwechsels von der Ausgangs-Gangschaltstufe zur Folge-Gangschaltstufe verwendet wird.