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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Doppelkupplungsgetriebe gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
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Beispielsweise aus der Druckschrift
DE 10 2005 044 068 A1 ist ein lastschaltbares Gruppengetriebe mit einer Doppelkupplung bekannt, bei dem die Antriebswelle und die Abtriebswelle koaxial zueinander angeordnet sind. Die den beiden Teilgetrieben zugeordneten Getriebeeingangswellen stehen über Eingangskonstanten jeweils mit einer der Vorgelegewellen in Eingriff, wobei die Vorgelegewellen achsparallel zueinander angeordnet sind. Ferner umfasst das bekannte Getriebe eine Hauptwelle, die zum Schalten eines Direktganges mit einer der Getriebeeingangswellen koppelbar ist. Das abtriebsseitige Ende der Hauptwelle ist mit einem Sonnenrad verbunden, welches das Eingangsglied einer als Planetengetriebe ausgebildeten Bereichsgruppe bildet. Der Planetenradträger ist drehfest mit einer Getriebeausgangswelle bzw. Abtriebswelle verbunden. Somit werden sämtliche Gangstufen über die Bereichsgruppe auf die Abtriebswelle übertragen. Deshalb kann zumindest die Gangstufe, bei der eine Bereichsschaltung erfolgt, nicht lastschaltbar ausgeführt werden.
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Bei dem bekannten Doppelkupplungsgetriebe sind in nachteiliger Weise eine Vielzahl von Schaltelementen und Radebenen erforderlich, um die vorgesehenen Gangübersetzungen realisieren zu können. Die hohe Anzahl der in axialer Richtung hintereinander angeordneten Radsatzebenen erhöht nachteiliger Weise die Baulänge des Getriebes.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Doppelkupplungsgetriebe der eingangs beschriebenen Gattung mit möglichst vielen lastschaltbaren Gangstufen und möglichst wenigen Radebenen und Schaltelementen vorzuschlagen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst, wobei sich weitere vorteilhafte Ausgestaltungen aus den Unteransprüchen und den Zeichnungen sowie der dazugehörigen Beschreibung ergeben.
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Es wird ein Doppelkupplungsgetriebe mit zwei Kupplungen für ein Fahrzeug vorgeschlagen, wobei die Eingangsseiten der Kupplungen mit einer Antriebswelle und die Ausgangsseiten mit jeweils einer von zwei koaxial zueinander angeordneten Getriebeeingangswellen verbunden sind. Ferner sind zwei parallel zueinander angeordnete Vorgelegewellen vorgesehen, die jeweils z. B. über Stirnradstufen mit den Getriebeeingangswellen und mit der Abtriebswelle koppelbar sind, so dass mehrere Eingangskonstanten bzw. Antriebsübersetzungskonstanten und zumindest eine Abtriebskonstante bzw. Abtriebsübersetzungskonstante realisiert werden.
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Zum Schalten der an den Wellen vorgesehenen Losräder und auch zum Verbinden von Wellen untereinander sind mehrere Schaltelemente vorgesehen. Somit können mehrere Vorwärts-Gangübersetzungen und mehrere Rückwärts-Gangübersetzungen geschaltet werden.
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Das erfindungsgemäße Doppelkupplungsgetriebe zeichnet sich insbesondere durch eine hohe Gangzahl bei kompakter Anordnung aufgrund von maximal drei Doppel-Radebenen aus. Die kompakte Anordnung ergibt sich insbesondere auch dadurch, dass zumindest einer der Vorgelegewellen ein Planetengetriebe oder dergleichen als Bereichsgruppe bzw. Bereichsgetriebe zugeordnet ist. Auf diese Weise können die über die Antriebsübersetzungskonstante den Vorgelegewellen zugeordneten Übersetzungsstufen vervielfältigt werden, indem beispielsweise die vorgesehenen Planetensätze wahlweise im Block umlaufen oder eine weitere Übersetzung darstellen und zwar mit unterschiedlichen Vorzeichen bezüglich der Drehrichtung. In vorteilhafter Weise können diese zusätzlichen Übersetzungsstufen ohne weitere Stirnradstufen oder dergleichen realisiert werden.
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Die kompakte Bauweise des vorgeschlagenen Doppelkupplungsgetriebes ermöglicht eine optimale Anpassbarkeit an den jeweiligen Einsatzbereich des Getriebes, da die dreidimensionale Anordnung der vorgesehenen Wellen variiert werden kann. Aufgrund der vorgesehenen koaxialen Anordnung von Antriebs- und Abtriebswelle ergeben sich in Kombination mit den Elementen der Getriebesteuerung und der Getriebebetätigung eine Vielzahl von möglichen Gesamtformen. Beispielsweise für heckgetriebene Fahrzeuge bzw. solche mit Mittelmotor oder Transaxle-Bauweise. Ohne weiteres kann das vorgeschlagene Doppelkupplungsgetriebe auch für Front-Quer angetriebene Fahrzeuge eingesetzt werden, bei denen zum Beispiel das Vorderachsdifferential anstelle über eine Ritzelwelle direkt angebunden wird. Es ergeben sich auch ohne Weiteres Allradversionen zum Beispiel bei heckgetriebenen Fahrzeugen als Verlängerung der Abtriebswelle zur Vorderachse oder bei Standardantrieb z. B. mit Beveloidverzahnung für die Anbindung der Vorderachse an die Abtriebswelle.
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Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass bei dem erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebe die Vorgelegewellen über das zugeordnete Planetengetriebe mit der Abtriebsübersetzungskonstante und somit mit der Abtriebswelle verbunden sind. Die vorgesehenen Antriebs- und Abtriebsübersetzungskonstanten, welche vorzugsweise als Stirnradstufen ausgeführt sind, können unabhängig voneinander ausgewählt werden, so dass sich durch die Kombination von verschiedenen Antriebs- und Abtriebskonstanten die dadurch vorgesehenen Übersetzungen vervielfältigen lassen. Zum Beispiel kann die erste Radebene als Antriebsübersetzungskonstante und die dritte Radebene als Abtriebsübersetzungskonstante genutzt werden kann, wobei die zweite Radebene sowohl als Antriebsübersetzungskonstante als auch als Abtriebsübersetzungskonstante genutzt werden kann. Es sind auch noch andere Nutzungsmöglichkeiten denkbar, um weitere lastschaltbare Gangstufen realisieren zu können. Bereits aus den vorbeschriebenen Nutzungsmöglichkeiten der Radebenen ergeben sich schon mindestens acht sequenziell lastschaltbare Gangübersetzungen.
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Die spezielle Anordnung der vorgesehenen Schaltelemente ermöglicht auch die Betätigung mehrerer Schaltelemente über einen gemeinsamen Aktor. Beispielsweise können die Schaltelemente, die einer Vorgelegewelle zugeordnet sind, über eine gemeinsame Schaltwalze oder dergleichen betätigt werden, die zum Beispiel mit nur einem Elektromotor oder dergleichen angetrieben wird. Der Elektromotor kann zum Betätigen der Schaltelemente eine Kugelspindel oder dergleichen antreiben. Es ist auch möglich, dass zur Betätigung ein Hydraulikzylinder verwendet wird.
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Als Schaltelemente können mehrfach wirkende Schaltelemente eingesetzt werden, die zum einen Losräder mit einer zugeordneten Welle oder auch Losräder miteinander oder Wellen miteinander verbinden können. Es ist möglich, dass mehrfach wirkende Schaltelemente durch einfach wirkende Schaltelemente ersetzt werden. Als Schaltelemente können zum Beispiel elektrisch, hydraulisch, pneumatische oder mechanisch betätigte Kupplungen oder auch formschlüssige Klauenkupplungen sowie jede Art von Synchronisierungen eingesetzt werden, welche zur drehfesten Verbindung von Getriebeelementen dienen können. Zum Schalten der den Vorgelegewellen zugeordneten Planetenradsätzen können vorzugsweise Bremsen oder dergleichen Schaltelemente eingesetzt werden, die eine gehäusefeste Verbindung realisieren können.
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Um die Abmessungen des erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebes möglichst zu minimieren, besteht das Bestreben, möglichst Doppel-Radebenen als Übersetzungsstufen vorzusehen, jedoch können diese auch durch Einfach-Radebenen ersetzt werden. Aufgrund von Mehrfachnutzungen der vorgesehenen Losräder können bei dem vorgeschlagenen Doppelkupplungsgetriebe mit möglichst wenigen Radebenen eine maximale Anzahl von Übersetzungen realisiert werden. Vorzugsweise sind sämtliche Radebenen als Doppelradebenen ausgeführt, bei denen Zahnräder der Getriebeeingangswellen oder der Abtriebswelle immer mit jeweils einem Zahnrad oder dergleichen Element der beiden Vorgelegewellen kämmen.
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Eine weitere besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung kann vorsehen, dass das vorgeschlagene Doppelkupplungsgetriebe für Hybridanwendungen bei Fahrzeugen eingesetzt wird, so dass zumindest eine elektrische Maschine mit dem Radsatz koppelbar ist. Vorzugsweise kann die elektrische Maschine zumindest einer der Vorgelegewellen zugeordnet werden. Es ist möglich, dass die elektrische Maschine direkt oder über eine weitere Übersetzungsstufe, zum Beispiel über eine Stirnradstufe oder dergleichen, mit der zugeordneten Vorgelegewelle verbunden wird. Vorzugsweise kann die elektrische Maschine auch über das Planetengetriebe mit der Vorgelegewelle verbunden werden. Auf diese Weise kann mit der elektrischen Maschine ein elektrisches Fahren oder ein vom Abtrieb entkoppelte Starten des Verbrennungsmotors ermöglicht werden. Es ist auch denkbar, dass die elektrische Maschine als Generator zur Rekuperation verwendet wird. Besonders vorteilhaft ist es, dass die elektrische Maschine einfach an das Getriebe angeflanscht wird, wobei die dadurch vorgesehenen Hybridvariante des Doppelkupplungsgetriebes nur minimale Unterschiede zu einer konventionellen Variante hat, so dass es ohne weiteres möglich ist, ohne eine Variantenhaltung sämtliche Getriebe als Hybridvarianten auszuführen. Dadurch können auch Fahrzeuge ohne Vorhaltung eines Bauraumes mit dieser Hybridlösung nachgerüstet werden.
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Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Ansicht einer möglichen Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebes;
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2 ein mögliches Schaltschema der Ausführungsvariante des Doppelkupplungsgetriebes gemäß 1;
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3 eine tabellarische Übersicht mit den lastschaltbar ausführbaren Gangschaltungen bei dem erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebe; und
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4 eine schematische Ansicht einer weiteren Hybridvariante des erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebes.
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In den Figuren sind mögliche Ausführungsvarianten eines erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebes für ein Fahrzeug beispielhaft dargestellt. Vorzugsweise kann das Doppelkupplungsgetriebe als neun Gang-Getriebe mit zwei Rückwärtsgängen R1 und R2 ausgeführt sein, wobei zumindest acht sequenziell lastschaltbar ausführbare Gangstufen realisiert werden. Beispielsweise können die Gänge 8 und 9 als so genannte Overdrivegänge ausgeführt werden. Ferner ist zumindest eine Gangstufe als Direktgang ausführbar. Vorzugsweise kann als Direktgang der siebente Vorwärtsgang 7 vorgesehen sein. Die Anzahl der vorgenannten. Gänge sind jedoch nur beispielhaft, so dass ohne weiteres auch andere Gangabstufungen vorgesehen werden können.
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In 1 ist das Doppelkupplungsgetriebe in einer möglichen konventionellen Variante dargestellt, wobei 4 das Doppelkupplungsgetriebe als Hybridvariante zeigt. Unabhängig von den jeweiligen Varianten umfasst das Doppelkupplungsgetriebe eine erste, regelbare Kupplung K1 und eine zweite, regelbare Kupplung K2, deren Eingangsseiten mit einer Antriebswelle W0 und deren Ausgangsseiten mit jeweils einer von zwei koaxial zueinander angeordneten Getriebeeingangswellen W1 und W2 verbunden sind. Beispielhaft ist die erste Getriebeeingangswelle W1 als Hohlwelle und die zweite Getriebeeingangswelle W2 als Vollwelle ausgeführt. Ferner sind zwei Vorgelegewellen W3 und W4 vorgesehen, die achsparallel zueinander im Raum angeordnet sind. Darüber hinaus ist eine Abtriebswelle W5 vorgesehen, die mit einem nicht weiter dargestellten Antriebsdifferential für eine oder mehrere Antriebsachsen eines Fahrzeuges verbunden ist. Die Abtriebswelle W5 ist koaxial zur Antriebswelle WO angeordnet.
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Das vorgeschlagene Doppelkupplungsgetriebe realisiert eine hohe Gangzahl bei kompakter Anordnung mit nur drei Radebenen RE1, RE2, und RE3 als Doppel-Radebenen, die mit nur vier Losräder Z1, Z2, Z7, Z8 und mit nur drei Festräder an Z4, Z5, Z6 sowie mit zwei vorzugsweise als Festräder ausgebildeten Zwischenräder Z3, Z9 gebildet werden. Die Losräder und Festräder sind vorzugsweise als Stirnräder ausgeführt. Zum Schalten der vorgesehenen Losräder Z1, Z2, Z7, Z8 sind vier Schaltelemente S1, S2, S3, S4 vorgesehen, mit denen die Losräder Z1, Z2, Z7, Z8 entweder mit der zugeordneten Vorgelegewelle W3, W4 oder untereinander drehfest verbunden werden können. Darüber hinaus ist ein fünftes Schaltelement S5 vorgesehen, um einen Direktgang zu realisieren, indem die zweite Getriebeeingangswelle W2 mit der Abtriebswelle W5 verbunden werden kann.
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Jeder Vorgelegewelle W3, W4 ist jeweils ein einfacher Planetenradsatzes bzw. ein Planetengetriebe P1, P2 zugeordnet. Dazu ist die erste Vorgelegewelle W3 mit einem Sonnenrad SO1 des ersten Planetengetriebes P1 verbunden. Ein Hohlrad H1 des ersten Planetengetriebes P1 ist mit dem als Festrad ausgebildeten Zwischenrad Z3 verbunden, welches Teil der dritten Radebene RE3 ist. Das Hohlrad H1 und ein Planetenträger PT1 des ersten Planetengetriebes P1 sind jeweils mit einem sechsten Schaltelement S6 verbunden, wobei das sechste Schaltelement S6 als Bremse ausgebildet ist. Das erste Planetengetriebe P1 kann im Block umlaufenden, wenn das Hohlrad H1 mit dem Planetenradträger PT1 über das sechste Schaltelement S6 miteinander gekoppelt bzw. verbunden sind. Eine zusätzliche Übersetzung kann beispielsweise für die Rückwärtsgänge R1 und R2 dadurch realisiert werden, dass der Planetenradträger PT1 über das sechste Schaltelement S6 mit dem Gehäuse verbunden wird, wobei das Gehäuse lediglich durch Schraffur in den 1 und 4 angedeutet ist. Eine weitere Übersetzung mit umgekehrten Vorzeichen könnte theoretisch durch die gehäusefeste Verbindung des Hohlrades H1 realisiert werden.
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Die zweite Vorgelegewelle W4 ist mit einem Sonnenrad S02 des zweiten Planetengetriebes P2 verbunden. Im Unterschied zur ersten Vorgelegewelle W3 ist ein Planetenradträger PT2 des zweiten Planetengetriebes P2 mit dem als Festrad ausgebildeten Zwischenrad Z9 verbunden, welches Teil der dritten Radebene RE3 ist. Der Planetenträger PT2 und ein Hohlrad H2 des zweiten Planetengetriebes P2 sind jeweils mit einem siebenten Schaltelement S7 verbunden, welches als Bremse ausgeführt ist. Das zweite Planetengetriebe P2 kann im Block umlaufen, wenn das Hohlrad H2 mit dem Planetenradträger PT2 über das siebente Schaltelement S7 miteinander gekoppelt bzw. verbunden sind. Eine zusätzliche Übersetzung kann beispielsweise für die Vorwärtsgänge 1 und 2 dadurch realisiert werden, dass das Hohlrad H2 über das siebente Schaltelement S7 mit dem Gehäuse verbunden wird. Eine weitere Übersetzung mit umgekehrten Vorzeichen könnte theoretisch durch die gehäusefeste Verbindung des Planetenradträgers PT2 realisiert werden.
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Die drei vorgesehenen Radebenen RE1, RE2, RE3, welche in axialer Richtung hintereinander angeordnet sind, werden bei den dargestellten Ausführungsvarianten bevorzugt als Doppel-Radebenen ausgeführt, um eine möglichst kompakte Bauweise zu realisieren. Bei jeder Doppel-Radebene ist quasi die zentrale Welle, also eine der Getriebeeingangswellen W1, W2 oder die Abtriebswelle W5 jeweils beiden Vorgelegewellen zugeordnet, so dass bei den Getriebeeingangswellen W1, W2 oder bei der Abtriebswelle W5 jeweils eine Verbindung zu beiden Vorgelegewellen W3, W4 realisierbar bzw. schaltbar ist.
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Die erste Radebene RE1 umfasst das Festrad Z4 der ersten Getriebeeingangswelle W1, welches sowohl mit dem Losrad Z1 der ersten Vorgelegewelle W3 als auch mit dem Losrad Z7 der zweiten Vorgelegewelle W4 kämmt. Somit kann die erste Radebene RE1 als erste Antriebsübersetzungskonstante eingesetzt werden, indem die erste Getriebeeingangswelle W1 über die zugeordnete Kupplung K2 geschaltet wird, wobei der Abtrieb über eine der Vorgelegewellen W3, W4 und die dritte Radebene RE3 auf die Abtriebswelle W5 erfolgt.
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Die zweite Radebene RE2 umfasst das Festrad Z5 der zweiten Getriebeeingangswelle W2, welches sowohl mit dem Losrad Z2 der ersten Vorgelegewelle W3 als auch mit dem Losrad Z8 der zweiten Vorgelegewelle W4 in Eingriff steht. Mit besonderem Vorteil kann die zweite Radebene RE2 sowohl als zweite Antriebsübersetzungskonstante als auch als weitere Abtriebübersetzungskonstante genutzt werden. Die Nutzung als zweite Antriebsübersetzungskonstante erfolgt dadurch, dass die zweite Getriebeeingangswelle W2 über die zugeordnete Kupplung K1 geschaltet wird, wobei der Abtrieb über eine der Vorgelegewellen W3, W4 und über die dritte Radebene RE3 auf die Abtriebswelle W5 erfolgt. Die Nutzung als weitere Abtriebsübersetzungskonstante erfolgt dadurch, dass die erste Radebene RE1 als Antriebsübersetzungskonstante genutzt wird, wobei dann zum Abtrieb die beiden Losräder der ersten Vorgelegewelle W3 oder der zweiten Vorgelegewelle W4 miteinander verbunden werden, so dass dann die zweite Radebene RE2 als Abtriebsübersetzungskonstante genutzt werden kann, indem die zweite Getriebeeingangswelle W2 über das fünfte Schaltelement S5 mit der Abtriebswelle W5 verbunden wird.
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Die dritte Radebene RE3 umfasst das Festrad Z6 der Abtriebswelle W5, welches sowohl mit dem Zwischenrad Z3 als auch mit dem Zwischenrad Z9 in Eingriff steht. Die dritte Radebene RE3 wird als Abtriebsübersetzungskonstante genutzt, indem der Antrieb über die erste Radebene RE1 oder über die zweite Radebene RE2 auf die erste Vorgelegewelle W3 oder die zweite Vorgelegewelle W4 und dann über die zugeordneten Planetengetriebe P1, P2 auf die dritte Radebene RE3 und damit auf die Abtriebswelle W5 erfolgt.
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Die verschiedenen Schaltpositionen der Schaltelemente S1 bis S7 sind in dem Schaltschema gemäß 2 dargestellt. Nachfolgend werden die möglichen Schaltpositionen der Schaltelemente S1 bis S7 beschrieben.
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Das der ersten Vorgelegewelle W3 zugeordnete erste Schaltelement S1 verbindet in der Schaltposition 1a das Losrad Z1 mit der ersten Vorgelegewelle W3. In der Schaltposition 1b wird keine Verbindung realisiert, so dass sich das Schaltelement S1 in einer Neutralstellung befindet. In der Schaltstellung 1c wird mit dem Schaltelement S1 das Losrad Z1 mit dem weiteren Losrad Z2 drehfest verbunden.
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Das der ersten Vorgelegewelle W3 zugeordnete zweite Schaltelement S2 verbindet das Losrad Z2 in der Schaltposition 2a mit der ersten Vorgelegewelle W3. In der Schaltposition 2b wird keine Verbindung realisiert, so dass sich das Schaltelement S2 in der Neutralstellung befindet.
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Das der zweiten Vorgelegewelle W4 zugeordnete dritte Schaltelement S3 verbindet in der Schaltposition 3a das Losrad Z7 mit der zweiten Vorgelegewelle W4. In der Schaltposition 3b wird keine Verbindung realisiert, so dass sich das Schaltelement S3 in der Neutralstellung befindet. In der Schaltposition 3c verbindet das dritte Schaltelement S3 das Losrad Z7 mit dem Losrad Z8.
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Das ebenfalls der zweiten Vorgelegewelle W4 zugeordnete vierte Schaltelement S4 verbindet in der Schaltposition 4a das Losrad Z8 mit der zweiten Vorgelegewelle W4. In der Schaltposition 4b wird keine Verbindung, realisiert, so dass sich das Schaltelement S4 in der Neutralstellung befindet.
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Das der zweiten Getriebeeingangswelle W2 und der Abtriebswelle W5 zugeordnete fünfte Schaltelement S5 realisiert in der Schaltposition 5a keine Verbindung, so dass sich das Schaltelement S5 in der Neutralstellung befindet. In der Schaltposition 5b des fünften Schaltelementes S5 wird die zweite Getriebeeingangswelle W2 mit der Abtriebswelle W5 verbunden.
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Das dem ersten Planetengetriebe P1 zugeordnete sechste Schaltelement S6 ist als Bremse ausgeführt, wobei das sechste Schaltelement S6 in der Schaltposition 6a den Planetenradträger PT1 mit dem Gehäuse verbindet, so dass mit der Bereichsgruppe aufgrund der vorgesehenen Drehzahlumkehr die Rückwärtsgangübersetzungen R1 und R2 realisiert werden. In der Schaltposition 6b wird keine Verbindung realisiert, so dass sich das sechste Schaltelement S6 in der Neutralstellung befindet. In der Schaltposition 6c wird der Planetenradträger PT1 mit dem Hohlrad H1 des ersten Planetengetriebe P1 verbunden, so dass mit der Bereichsgruppe eine 1:1 Übersetzung realisiert wird.
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Das dem zweiten Planetengetriebe P2 zugeordnete siebente Schaltelement S7 ist als Bremse ausgeführt, wobei das siebente Schaltelement S7 in der Schaltposition 7a das Hohlrad H2 des zweiten Planetengetriebes mit dem Gehäuse verbindet, so dass mit der Bereichsgruppe Übersetzungsstufen ins Langsame realisiert werden. In der Schaltposition 7b wird keine Verbindung realisiert, so dass sich das siebente Schaltelement S7 in der Neutralstellung befindet. In der Schaltposition 7c verbindet das siebente Schaltelement S7 das Hohlrad H2 mit dem Planetenradträger PT2 des zweiten Planetengetriebes P2, so dass mit der Bereichsgruppe eine 1:1 Übersetzung realisiert wird.
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In vorteilhafter Weise können das erste Schaltelement S1 und das zweite Schaltelement S2 über eine gemeinsame Schaltwalze betätigt werden, die von einem gemeinsamen Elektromotor angetrieben wird. Auf diese Weise können beispielsweise die drei Einzel-Synchronisierungen der beiden Schaltelemente S1 und S2 gemeinsam betätigt werden. Ebenso ist es auch möglich, dass das dritte Schaltelement S3 und das vierte Schaltelement S4 über eine gemeinsame Aktorik verfügen. Dadurch kann die Aktorik bauraumsparend und kostengünstig ausgebildet werden. Somit kann beispielsweise durch die Verwendung von Schaltwalzen bei den beiden vorbeschriebenen Aktorpaaren das erfindungsgemäße Doppelkupplungsgetriebe mit nur zwei zum Beispiel elektromechanischen Einheiten zum betätigen der Schaltelemente auskommen.
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Aus dem Schaltschema gemäß 2 ergibt sich, dass einige der vorgesehenen Schaltelemente über zwei Schaltpositionen und andere auch über drei Schaltpositionen verfügen. Mit den vorgesehenen Schaltelementen S1 bis S7 können somit Losräder mit Wellen und/oder Losräder miteinander und/oder Wellen miteinander verbunden werden. Es ist möglich, dass auch weitere Schaltelemente vorgesehen werden bzw. die vorhandenen Schaltelemente bezüglich ihrer Schaltposition erweitert oder eingeschränkt werden. Die in den 1 und 4 dargestellten Schaltelemente S1 bis S7 sind beispielhaft jeweils in ihrer Neutralstellung gezeigt.
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Aus dem Schaltschema ergeben sich im Einzelnen mögliche Schaltvorgänge, wobei zum Realisieren der jeweiligen Schaltvorgänge die zu schaltenden Schaltelemente S1 bis S7 bzw. die Kupplungen K1 und K2 mithilfe eines Kreuzes gekennzeichnet sind. Zudem ist die jeweilige Schaltposition der zu schaltenden Schaltelemente S1 bis S7 angegeben.
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Der erste Vorwärtsgang 1 wird über die erste Kupplung K1 und über das das Losrad 8 mit der zweiten Vorgelegewelle W4 verbindende vierte Schaltelement S4 sowie über das das Hohlrad H2 des zweiten Planetengetriebes P2 mit dem Gehäuse verbindende siebente Schaltelement S7 geschaltet. Demzufolge ergibt sich bei dem ersten Vorwärtsgang 1 ein Kraftfluss bei geschalteter erster Kupplung K1 über die zweite Getriebeeingangswelle W2 und von dort über die zweite Radebene RE2 als Antriebsübersetzungskonstante auf die zweite Vorgelegewelle W4 und schließlich über das zweite Planetengetriebe P2 und die dritte Radebene RE3 als Abtriebsübersetzungskonstante auf die Abtriebswelle W5.
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Der zweite Vorwärtsgang 2 wird über die zweite Kupplung K2 und über das das Losrad Z7 mit der zweiten Vorgelegewelle W4 verbindende dritte Schaltelement S3 sowie über das das Hohlrad H2 des zweiten Planetengetriebes P2 mit dem Gehäuse verbindende siebente Schaltelement S7 geschaltet. Demzufolge ergibt sich bei dem zweiten Vorwärtsgang 2 ein Kraftfluss bei geschalteter zweiter Kupplung K2 auf die erste Getriebeeingangswelle W1 und von dort über die erste Radebene RE1 als Antriebsübersetzungskonstante auf die zweite Vorgelegewelle W4 und schließlich über das zweite Planetengetriebe P2 und die dritte Radebene RE3 als Abtriebsübersetzungskonstante auf die Abtriebswelle W5.
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Der dritte Vorwärtsgang 3 wird über die erste Kupplung K1 und über das das Losrad Z2 mit der ersten Vorgelegewelle W3 verbindende zweite Schaltelement S2 sowie über das dem Planetenradträger PT1 des ersten Planetengetriebes P1 mit dem Hohlrad H1 verbindende sechste Schaltelement S6 geschaltet. Daraus ergibt sich bei dem dritten Vorwärtsgang 3 ein Kraftfluss bei geschalteter erster Kupplung K1 auf die zweite Getriebeeingangswelle W2 und von dort über die zweite Antriebsübersetzungskonstante auf die erste Vorgelegewelle W3 und schließlich über das erste Planetengetriebe P1 und über die dritte Radebene RE3 als Abtriebsübersetzungskonstante auf die Abtriebswelle W5.
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Der vierte Vorwärtsgang 4 wird über die zweite Kupplung K2 und über das das Losrad Z1 mit der ersten Vorgelegewelle W3 verbindende Schaltelement S1 sowie über das den Planetenradträger PT1 des ersten Planetengetriebes P1 mit dem Gehäuse verbindende sechste Schaltelement S6 geschaltet. Demzufolge ergibt sich ein Kraftfluss bei geschalteter zweiter Kupplung K2 auf die erste Getriebeeingangswelle W1 und von dort über die erste Radebene RE1 als Antriebsübersetzungskonstante auf die erste Vorgelegewelle W3 und schließlich über das erste Planetengetriebe P1 und über die dritte Radebene RE3 als Abtriebsübersetzungskonstante auf die Abtriebswelle W5.
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Der fünfte Vorwärtsgang 5 wird über die erste Kupplung K1 und über das das Losrad Z8 mit der zweiten Vorgelegewelle W4 verbindende vierte Schaltelement S4 sowie über das das Hohlrad H2 des zweiten Planetengetriebes P2 mit dem Planetenradträger PT2 verbindende siebente Schaltelement S7 geschaltet. Hierbei ergibt sich ein Kraftfluss bei geschalteter erster Kupplung K1 auf die zweite Getriebeeingangswelle W2 und von dort über die zweite Radebene RE2 als Antriebsübersetzungskonstante auf die zweite Vorgelegewelle W4 und von dort über das zweite Planetengetriebe P2 und über die dritte Radebene RE3 als Abtriebsübersetzungskonstante auf die Abtriebswelle W5.
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Der sechste Vorwärtsgang 6 wird über die zweite Kupplung K2 und über das das Losrad Z7 mit der zweiten Vorgelegewelle W4 verbindende dritte Schaltelement S3 sowie über das das Hohlrad H2 des zweiten Planetengetriebes P2 mit dem Planetenradträger PT2 verbindende siebente Schaltelement S7 geschaltet. Daraus ergibt sich bei dem sechsten Vorwärtsgang 6 ein Kraftfluss bei geschalteter zweiter Kupplung K2 auf die erste Getriebeeingangswelle W1 und von dort über die erste Radebene RE1 als Antriebsübersetzungskonstante auf die zweite Vorgelegewelle W4 und von dort über das zweite Planetengetriebe P2 und über die dritte Radebene RE3 als Abtriebsübersetzungskonstante auf die Abtriebswelle W5.
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Der siebente Vorwärtsgang 7 wird über die erste Kupplung K1 und über das die zweite Getriebeeingangswelle W2 mit der Abtriebswelle W5 verbindende fünfte Schaltelement S5 als Direktgang geschaltet. Der Kraftfluss erfolgt bei dem siebenten Vorwärtsgang 7 bei geschalteter erster Kupplung K1 auf die zweite Getriebeeingangswelle W2 und von dort direkt auf die mit der Getriebeeingangswelle W2 verbundene Abtriebswelle W5.
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Der achte Vorwärtsgang 8 wird als Overdrivegang über die zweite Kupplung K2 und über das das Losrad Z1 mit dem Losrad Z2 verbindende erste Schaltelement S1 sowie über das die zweite Getriebeeingangswelle W2 mit der Abtriebswelle W5 verbindende fünfte Schaltelement S5 geschaltet. Hierbei ergibt sich bei geschalteter zweiter Kupplung K2 ein Kraftfluss auf die erste Getriebeeingangswelle W1 und von dort über die erste Radebene RE1 als Antriebsübersetzungskonstante und über die miteinander verbundenen Losräder Z1 und Z2 der ersten Vorgelegewelle W3 auf die zweite Radebene RE2 als Abtriebsübersetzungskonstante, die über die zweite Getriebeeingangswelle W2 mit der Abtriebswelle W5 über das fünfte Schaltelement S5 direkt verbunden wird.
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Der neunte Vorwärtsgang 9 wird als alternativer Oberdrivegang über die zweite Kupplung K2 und über das das Losrad Z7 mit dem Losrad Z8 verbindende dritte Schaltelement S3 sowie über das die zweite Getriebeeingangswelle W2 mit der Abtriebswelle W5 verbindende fünfte Schaltelement S5 geschaltet. Demzufolge ergibt sich ein Kraftfluss bei geschalteter zweiter Kupplung K2 über die erste Getriebeeingangswelle W1 auf die erste Radebene RE1 als Antriebsübersetzungskonstante und über die miteinander verbundenen Losräder Z7 und Z8 der zweiten Vorgelegewelle W4 auf die zweite Radebene RE2 als Abtriebsübersetzungskonstante, die über die zweite Getriebeeingangswelle W2 mit der Abtriebswelle W5 verbunden ist.
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Der Rückwärtsgang R1 wird über die zweite Kupplung K2 und über das das Losrad Z1 mit der ersten Vorgelegewelle W3 verbindende erste Schaltelement S1 sowie über das dem Planetenradträger PT1 des ersten Planetengetriebes P1 mit dem Gehäuse verbindenden sechsten Schaltelement S6 geschaltet. Dadurch ergibt sich bei dem Rückwärtsgang R1 bei geschalteter zweiter Kupplung K2 ein Kraftfluss auf die erste Getriebeeingangswelle W1 und von dort über die erste Radebene RE1 als Antriebsübersetzungskonstante auf die erste Vorgelegewelle W3 und über das erste Planetengetriebe P1 und über die dritte Radebene RE3 als Abtriebsübersetzungskonstante auf die Abtriebswelle W5.
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Der weitere Rückwärtsgang R2 wird über die erste Kupplung K1 und über das das Losrad Z2 mit der ersten Vorgelegewelle W3 verbindende zweite Schaltelement S2 sowie über das dem Planetenradträger PT1 des ersten Planetengetriebes P1 mit dem Gehäuse verbindenden sechsten Schaltelement S6 geschaltet. Der Kraftfluss erfolgt bei geschalteter erster Kupplung K1 auf die zweite Getriebeeingangswelle W2 und von dort über die zweite Radebene RE2 als Antriebsübersetzungskonstante auf die erste Vorgelegewelle W3 und von dort über das erste Planetengetriebe P1 und über die dritte Radebene RE3 als Abtriebsübersetzungskonstante auf die Abtriebswelle W5.
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Aus der in 3 dargestellten tabellarischen Übersicht ergeben sich mögliche Lastschaltungen bei dem erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebe, die jeweils durch ein entsprechendes Kreuz in der Übersicht gekennzeichnet sind. Beispielsweise können danach ausgehend von dem Rückwärtsgang R2, bzw. R1 sequenziell sämtliche Schaltvorgänge bis zum achten Vorwärtsgang bzw. neunten Vorwärtsgang 9 lastschaltbar ausgeführt werden. Somit ist die Schaltung vom siebenten Vorwärtsgang 7 in den neunten Vorwärtsgang 9 ebenfalls lastschaltbar aus führbar. Dies ist deshalb vorteilhaft, da der achte Vorwärtsgang 8 und der neunte Vorwärtsgang 9 vorzugsweise jeweils als so genannter Overdrivegang verwendet wird, so dass vorzugsweise aus dem siebenten Vorwärtsgang 7 in die beiden Oberdrivegänge lastschaltbar geschaltet werden kann. Darüber hinaus sind weitere Lastschaltungen angegeben.
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4 zeigt das erfindungsgemäße Doppelkupplungsgetriebe als Hybridvariante, bei der als einziger Unterschied zum Radsatz gemäß 1 eine elektrische Maschine EM an dem Radsatz angebunden ist. Bei der dargestellten Variante ist die zweite Vorgelegewelle W4 axial verlängert und mit der Antriebswelle der elektrischen Maschine EM verbunden. Somit treibt die elektrische Maschine EM nicht nur die Vorgelegewelle W4, sondern auch das Sonnenrad S2 des zweiten Planetengetriebes P2 an. Die elektrische Maschine EM kann somit über die zweite Vorgelegewelle W4 bzw. den zweiten Planetensatz P2 wahlweise mit dem Antrieb, dem Abtrieb oder mit beidem verbunden werden und dadurch die gesamte Hybridfunktionalität wie bei einem 2-Kupplungs-ISG Getriebe dargestellt werden, um zum Beispiel das elektrische Fahren oder das vom Abtrieb entkoppelte Starten des Verbrennungsmotors durchführen zu können. Ferner kann auch noch der erste, für die Rückwärtsgänge verwendete Planetenradsatz P1 in einen für zusätzliche Vorwärtsgänge umgewandelt werden, wenn die Rückwärtsfahrt elektrisch dargestellt werden soll.
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Durch die Anbindung der elektrischen Maschine EM ist es möglich, sowohl beim elektrischen Fahren zu den Antriebsrädern hin als auch beim Starten zum Verbrennungsmotor hin jeweils mindestens zwei verschiedene Übersetzungen darzustellen. Beim kombinierten Betrieb steht dem Verbrennungsmotor mit der oberen, ersten Vorgelegewelle W3 ein vom elektromotorischen Pfad unabhängiger Getriebeteil zur Verfügung. Dadurch können beispielsweise die Drehzahlen von Verbrennungsmotor und elektrischer Maschine EM unabhängig voneinander eingestellt werden. Die elektrische Maschine EM wird an das Getriebe angeflanscht, wobei die Hybridvariante nur minimale Unterschiede zu einer konventionellen Variante besitzt. Dadurch ist es ohne weiteres möglich, sämtliche Getriebe als Hybridvariante auszuführen, so dass keine Variantenhaltung notwendig ist. Falls im Fahrzeug der Raum vorgehalten wird, wäre damit auch das Nachrüsten einer Hybridlösung ohne weiteres möglich.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- erster Vorwärtsgang
- 2
- zweiter Vorwärtsgang
- 3
- dritter Vorwärtsgang
- 4
- vierter Vorwärtsgang
- 5
- fünfter Vorwärtsgang
- 6
- sechster Vorwärtsgang
- 7
- siebenter Vorwärtsgang
- 8
- achter Vorwärtsgang
- 9
- neunter Vorwärtsgang
- R1
- Rückwärtsgang
- R2
- Rückwärtsgang
- K1
- erste Kupplung
- K2
- zweite Kupplung
- RE1
- erste Radebene
- RE2
- zweite Radebene
- RE3
- dritte Radebene
- W0
- Antriebswelle
- W1
- erste Getriebeeingangswelle
- W2
- zweite Getriebeeingangswelle
- W3
- erste Vorgelegewelle
- W4
- zweite Vorgelegewelle
- W5
- Abtriebswelle
- Z1
- Losrad der ersten Vorgelegewelle
- Z2
- Losrad der ersten Vorgelegewelle
- Z3
- Zwischenrad bzw. Festrad der ersten Vorgelegewelle
- Z4
- Festrad der ersten Getriebeeingangswelle
- Z5
- Festrad der zweiten Getriebeeingangswelle
- Z6
- Festrad der Abtriebswelle
- Z7
- Losrad der zweiten Vorgelegewelle
- Z8
- Losrad der zweiten Vorgelegewelle
- Z9
- Zwischenrad bzw. Festrad der zweiten Vorgelegewelle
- S1
- erste Schaltelement
- S2
- zweite Schaltelement
- S3
- dritte Schaltelement
- S4
- viertes Schaltelement
- S5
- fünfte Schaltelement
- S6
- sechste Schaltelement
- S7
- siebente Schaltelement
- 1a
- Schaltposition des ersten Schaltelements
- 1b
- Neutralstellung des ersten Schaltelements
- 1c
- Schaltposition des ersten Schaltelements
- 2a
- Schaltposition des zweiten Schaltelements
- 2b
- Neutralstellung des zweiten Schaltelements
- 3a
- Schaltposition des dritten Schaltelements
- 3b
- Neutralstellung des dritten Schaltelements
- 3c
- Schaltposition des dritten Schaltelements
- 4a
- Schaltposition des vierten Schaltelements
- 4b
- Neutralstellung des vierten Schaltelements
- 5a
- Neutralstellung des fünften Schaltelements
- 5b
- Schaltposition des fünften Schaltelements
- 6a
- Schaltposition des sechsten Schaltelements
- 6b
- Neutralstellung des sechsten Schaltelements
- 6c
- Schaltposition des sechsten Schaltelements
- 7a
- Schaltposition des siebenten Schaltelements
- 7b
- Neutralstellung des siebenten Schaltelements
- 7c
- Schaltposition. des siebenten Schaltelements
- EM
- elektrische Maschine
- P1
- erstes Planetengetriebe
- SO1
- Sonnenrad des ersten Planetengetriebes
- H1
- Hohlrad des ersten Planetengetriebes
- PT1
- Planetenradträger des ersten Planetengetriebes
- P2
- zweites Planetengetriebe
- SO2
- Sonnenrad des zweiten Planetengetriebes
- H2
- Hohlrad des zweiten Planetengetriebes
- PT2
- Planetenradträger des zweiten Planetengetriebes
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005044068 A1 [0002]
