DE102011016661A1 - Dual clutch transmission for use in drive train of passenger car, has countershaft connected with input shaft by constant wheel set, and shifting wheel set including ratchet wheel and designed as multi use-wheel set - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Doppelkupplungsgetriebe mit einer ersten Eingangswelle und einer zweiten Eingangswelle, die als Hohlwelle ausgebildet und um einen Abschnitt der ersten Eingangswelle herum angeordnet ist, wobei die erste Eingangswelle mit einer ersten Reibkupplung einer Doppelkupplungsanordnung verbunden ist und wobei die zweite Eingangswelle mit einer zweiten Reibkupplung der Doppelkupplungsanordnung verbunden ist, mit einer Ausgangswelle und mit einer Mehrzahl von Radsätzen zum Einrichten unterschiedlicher Gangstufen, wobei die Radsätze jeweils wenigstens ein Schaltrad aufweisen, das an einer der Wellen des Doppelkupplungsgetriebes drehbar gelagert ist und das mittels einer zugeordneten Schaltkupplung in Drehrichtung mit der Welle verbindbar ist.The present invention relates to a dual-clutch transmission having a first input shaft and a second input shaft, which is formed as a hollow shaft and arranged around a portion of the first input shaft around, wherein the first input shaft is connected to a first friction clutch of a dual clutch assembly and wherein the second input shaft with a second Friction clutch of the dual clutch assembly is connected to an output shaft and a plurality of wheelsets for setting up different gear ratios, wherein the wheelsets each have at least one ratchet wheel which is rotatably mounted on one of the shafts of the dual clutch transmission and by means of an associated clutch in the direction of rotation with the shaft is connectable.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Doppelkupplungsgetriebes.Furthermore, the present invention relates to a method for operating such a dual-clutch transmission.
Derartige Doppelkupplungsgetriebe sind allgemein bekannt und haben sich in den letzten Jahren als relativ kostengünstige, komfortable und wirkungsgradoptimierte Getriebeart durchgesetzt. Das eigentliche Getriebe besteht dabei aus zwei Teilgetrieben, von denen eines die geraden Gangstufen und das andere die ungeraden Gangstufen aufweist. Eines der Teilgetriebe ist mit der ersten Eingangswelle und folglich mit der ersten Reibkupplung verbunden. Das andere Teilgetriebe ist mit der zweiten Eingangswelle und folglich mit der zweiten Reibkupplung verbunden. Wenn eine der Reibkupplungen geschlossen ist und über das zugeordnete (aktive) Teilgetriebe eine Leistung übertragen wird, kann in dem anderen (inaktiven) Teilgetriebe ein Gang vorgewählt werden. Anschließend kann durch überschneidende Betätigung der zwei Reibkupplungen ein Gangwechsel im Wesentlichen zugkraftunterbrechungsfrei durchgeführt werden.Such dual clutch transmissions are well known and have prevailed in recent years as a relatively inexpensive, comfortable and efficiency-optimized transmission. The actual transmission consists of two partial transmissions, one of which has the even gears and the other the odd gears. One of the partial transmissions is connected to the first input shaft and consequently to the first friction clutch. The other partial transmission is connected to the second input shaft and consequently to the second friction clutch. When one of the friction clutches is closed and power is transmitted through the associated (active) sub-transmission, a gear can be preselected in the other (inactive) sub-transmission. Subsequently, a gear change can be performed essentially without traction interruption by overlapping operation of the two friction clutches.
Das Layout derartiger Doppelkupplungsgetriebe kann dabei herkömmlichen manuellen Schaltgetrieben entsprechen. Bei einem Doppelkupplungsgetriebe, das bspw. für den Längseinbau ausgelegt ist, kann eine Vorgelegewelle vorgesehen sein. Ferner weisen bekannte Doppelkupplungsgetriebe in der Regel für jede Gangstufe einen dieser Gangstufe eindeutig zugeordneten Radsatz aus einem Festrad und einem Schaltrad auf. Da generell ein Bedarf besteht, die sog. Spreizung derartiger Getriebe zu erhöhen und einen häufig als Antriebsmotor verwendeten Verbrennungsmotor möglichst immer in einem optimalen Drehzahlbereich zu betreiben, besteht ein Bedarf nach einer möglichst großen Anzahl von Gängen. Bei den herkömmlichen Doppelkupplungsgetrieben bedingt dies jedoch eine entsprechende Erhöhung der Zahl der Radsätze und führt folglich zu einer Gewichtszunahme, was zu einer Vergrößerung des Getriebes bzw. einer Erhöhung des Gewichtes führt.The layout of such dual-clutch transmission can correspond to conventional manual transmissions. In a dual-clutch transmission, which is designed, for example, for longitudinal installation, a countershaft can be provided. Furthermore, known dual-clutch transmissions typically have a gear set of a fixed gear and a ratchet wheel unambiguously assigned to this gear stage for each gear stage. Since there is generally a need to increase the so-called spread of such transmissions and to operate an internal combustion engine which is frequently used as a drive engine as much as possible in an optimum speed range, there is a need for the largest possible number of gears. In the conventional dual-clutch transmissions, however, this causes a corresponding increase in the number of wheelsets and thus leads to an increase in weight, which leads to an enlargement of the transmission or an increase in weight.
Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Doppelkupplungsgetriebe und ein verbessertes Verfahren zu dessen Betreiben anzugeben, wobei das Doppelkupplungsgetriebe möglichst viele Gangstufen bei möglichst geringem Gewicht aufweisen soll.Against this background, it is the object of the invention to provide an improved dual-clutch transmission and an improved method for its operation, wherein the dual-clutch transmission should have as many gear ratios with the lowest possible weight.
Die obige Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Doppelkupplungsgetriebe dadurch gelost, dass das Doppelkupplungsgetriebe wenigstens eine weitere Welle aufweist, die mit der ersten und/oder der zweiten Eingangswelle über einen Konstanten-Radsatz verbunden ist, wobei wenigstens einer der Radsätze als Mehrfachverwendungs-Radsatz ausgebildet ist.The above object is achieved in the dual-clutch transmission mentioned above in that the dual-clutch transmission has at least one further shaft which is connected to the first and / or the second input shaft via a constant gear, wherein at least one of the wheelsets is designed as a multiple-use wheelset ,
Ferner wird die obige Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines Doppelkupplungsgetriebes, insbesondere eines Doppelkupplungsgetriebes der oben genannten Art, mit einer ersten Eingangswelle und einer zweiten Eingangswelle, die als Hohlwelle ausgebildet und um einen Abschnitt der ersten Eingangswelle herum angeordnet ist, wobei die erste Eingangswelle mit einer ersten Reibkupplung einer Doppelkupplungsanordnung verbunden ist und wobei die zweite Eingangswelle mit einer zweiten Reibkupplung der Doppelkupplungsanordnung verbunden ist, und wobei der Leistungsfluss in dem Doppelkupplungsgetriebe derart gesteuert wird, dass bei geschlossener erster Reibkupplung die zweite Eingangswelle zur Leistungsübertragung genutzt wird.Furthermore, the above object is achieved by a method for operating a dual-clutch transmission, in particular a dual-clutch transmission of the above type, having a first input shaft and a second input shaft which is formed as a hollow shaft and disposed about a portion of the first input shaft, wherein the first input shaft is connected to a first friction clutch of a dual clutch assembly and wherein the second input shaft is connected to a second friction clutch of the dual clutch assembly, and wherein the power flow is controlled in the dual clutch transmission such that when the first friction clutch is closed, the second input shaft is used for power transmission.
Ein Grundgedanke der vorliegenden Erfindung besteht folglich darin, das Gesamtgewicht durch Implementierung wenigstens eines Mehrfachverwendungs-Radsatzes zu verringern.A basic idea of the present invention is thus to reduce the total weight by implementing at least one multiple-use wheelset.
Unter einem Mehrfachverwendungs-Radsatz wird vorliegend generell ein Radsatz verstanden, der wenigstens ein Rad aufweist, das zur Einrichtung von wenigstens zwei unterschiedlichen Gangstufen verwendet wird, wobei der Mehrfachverwendungs-Radsatz ferner wenigstens ein Schaltrad aufweist.In the present case, a multiple-use wheelset is generally understood to mean a wheelset that has at least one wheel that is used to set up at least two different gear stages, wherein the multiple-use wheelset also has at least one ratchet wheel.
Dies kann zum einen dadurch realisiert werden, dass der Mehrfachverwendungs-Radsatz wenigstens drei Räder aufweist. Zum anderen kann dies dadurch realisiert werden, dass der Radsatz im Betrieb des Doppelkupplungsgetriebes nach der Art eines ”Windungsgetriebes” mehrfach genutzt wird.This can be realized on the one hand by the fact that the multiple-use wheelset has at least three wheels. On the other hand, this can be realized in that the wheelset is used several times in the operation of the dual clutch transmission in the manner of a "winding gear".
Insbesondere dann, wenn der Leistungsfluss in dem Doppelkupplungsgetriebe derart gesteuert wird, dass bei geschlossener erster Reibkupplung die zweite Eingangswelle auch zur Leistungsübertragung genutzt wird, kann ein derartiges Windungsgetriebe eingerichtet werden.In particular, when the power flow is controlled in the dual-clutch transmission such that when the first friction clutch is closed, the second input shaft also for Power transmission is used, such a winding gear can be set up.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es alternativ auch moglich, dass bei geschlossener zweiter Reibkupplung die erste Eingangswelle zur Leistungsübertragung genutzt wird. Ferner ist es möglich, diese beiden Nutzungsarten in einem Doppelkupplungsgetriebe miteinander zu kombinieren.In the method according to the invention, it is alternatively also possible for the first input shaft to be used for power transmission when the second friction clutch is closed. Furthermore, it is possible to combine these two types of use in a dual-clutch transmission.
Ferner ist es dem erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebe von Vorteil, wenn die Ausgangswelle parallel versetzt zu den Eingangswellen angeordnet ist.Furthermore, it is advantageous for the dual-clutch transmission according to the invention if the output shaft is arranged offset parallel to the input shafts.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die obige Aufgabe bei dem eingangs genannten Doppelkupplungsgetriebe dadurch gelöst, dass das Doppelkupplungsgetriebe wenigstens zwei weitere Wellen aufweist, die jeweils mit der Ausgangswelle über einen Konstanten-Radsatz verbunden sind, wobei wenigstens einer der Radsätze als Mehrfachverwendungs-Radsatz ausgebildet ist.According to a second aspect of the present invention, the above object is achieved in the dual-clutch transmission mentioned above in that the dual-clutch transmission has at least two further shafts, which are each connected to the output shaft via a constant gear, wherein at least one of the wheelsets as a multiple-use wheelset is trained.
Auch bei dieser Ausführungsform kann die Anzahl der zur Implementierung von Gangstufen verwendeten Zahnräder und/oder Schaltkupplungen gegenüber dem Stand der Technik verringert werden.Also in this embodiment, the number of gears and / or clutches used to implement gear ratios can be reduced over the prior art.
Bei dem Doppelkupplungsgetriebe gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung ist es von Vorteil, wenn die Ausgangswelle konzentrisch zu den Eingangswellen angeordnet ist.In the dual-clutch transmission according to the second aspect of the invention, it is advantageous if the output shaft is arranged concentrically with the input shafts.
Während das Doppelkupplungsgetriebe gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung vorzugsweise für den Quereinbau in Fahrzeugen ausgelegt ist, ist das Doppelkupplungsgetriebe gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung vorzugsweise für den Längseinbau in Kraftfahrzeugen ausgelegt.While the dual-clutch transmission according to the first aspect of the invention is preferably designed for transverse installation in vehicles, the dual-clutch transmission according to the second aspect of the invention is preferably designed for longitudinal installation in motor vehicles.
Die Aufgabe wird somit vollkommen gelöst.The task is thus completely solved.
Bei dem Doppelkupplungsgetriebe gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ist es von besonderem Vorteil, wenn ein erster Mehrfachverwendungs-Radsatz drei Räder aufweist, von denen ein erstes Rad sowohl mit einem zweiten Rad als auch mit einem dritten in Zahneingriff steht.In the dual-clutch transmission according to the first aspect of the invention, it is particularly advantageous if a first multiple-use wheelset has three wheels, of which a first wheel meshes with both a second wheel and a third wheel.
Dabei ist es bevorzugt, wenn eines der Räder an einer der zwei Eingangswellen angeordnet ist, ein weiteres der drei Räder an der Ausgangswelle angeordnet ist und wenn ein drittes der drei Räder an der weiteren Welle angeordnet ist.It is preferred if one of the wheels is arranged on one of the two input shafts, another of the three wheels is arranged on the output shaft and if a third of the three wheels is arranged on the further shaft.
Hierdurch kann ein derartiger Mehrfachverwendungs-Radsatz bei dem Getriebelayout günstig implementiert werden.As a result, such a multiple-use wheelset can be implemented favorably in the transmission layout.
Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn das erste Rad als Schaltrad (bzw. Losrad) ausgebildet ist, das über eine erste Schaltkupplung mit der zugeordneten Welle verbindbar ist.It is particularly advantageous if the first wheel is designed as a ratchet wheel (or idler gear), which is connectable via a first clutch with the associated shaft.
Durch die Maßnahme, dasjenige Rad, mit dem sowohl das zweite als auch das dritte Rad in Zahneingriff stehen, als Schaltrad auszubilden, ergibt sich eine hohe Flexibilität bei der Einrichtung des Leistungsflusses in dem Doppelkupplungsgetriebe.By the measure, the one wheel with which both the second and the third wheel are in meshing form as a switching wheel, there is a high flexibility in the establishment of the power flow in the dual-clutch transmission.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn das zweite Rad als Schaltrad ausgebildet ist, das über eine zweite Schaltkupplung mit der zugeordneten Welle verbindbar ist.Further, it is advantageous if the second wheel is designed as a ratchet, which is connectable via a second clutch with the associated shaft.
Hierdurch wird die Flexibilität bei der Einrichtung der Leistungsflüsse zur Einrichtung der unterschiedlichen Gangstufen noch weiter erhöht.As a result, the flexibility in the establishment of the power flows to set up the different gear ratios is further increased.
Ferner ist es hierbei vorteilhaft, wenn das zweite Rad an der Ausgangswelle drehbar gelagert ist.Furthermore, it is advantageous in this case if the second wheel is rotatably mounted on the output shaft.
Auch dies führt zu einer Flexibilität bei der Einrichtung der unterschiedlichen Leistungsflusse.This also leads to a flexibility in the establishment of different power flows.
Schließlich ist es von Vorteil, wenn das dritte Rad ebenfalls als Schaltrad ausgebildet ist, das über eine dritte Schaltkupplung mit der zugeordneten Welle verbindbar ist.Finally, it is advantageous if the third wheel is also designed as a ratchet, which is connectable via a third clutch with the associated shaft.
Hierdurch wird die Flexibilität bei der Nutzung des Mehrfachverwendungs-Radsatzes maximiert.This maximizes flexibility in using the multiple-use wheelset.
Von besonderem Vorzug ist es, wenn sämtliche drei Räder des ersten Mehrfachverwendungs-Radsatzes jeweils als Schaltrad ausgebildet und über eine jeweilige Schaltkupplung mit der zugeordneten Welle verbindbar ist.It is of particular advantage if all three wheels of the first multiple-use wheelset each formed as a ratchet and connectable via a respective clutch with the associated shaft.
Bei einer Ausführungsform dieses Doppelkupplungsgetriebes ist das erste Rad an der ersten Eingangswelle drehbar gelagert.In one embodiment of this dual-clutch transmission, the first wheel is rotatably mounted on the first input shaft.
Bei dieser Ausführungsform ist es von Vorzug, wenn das dritte Rad an der weiteren Welle drehbar gelagert ist.In this embodiment, it is preferable if the third wheel is rotatably mounted on the other shaft.
Bei einer alternativen Ausführungsform ist das erste Rad an der weiteren Welle drehbar gelagert.In an alternative embodiment, the first wheel is rotatably mounted on the further shaft.
Bei dieser Ausführungsform ist es bevorzugt, wenn das dritte Rad an der zweiten Eingangswelle drehbar gelagert ist.In this embodiment, it is preferred if the third wheel is rotatably mounted on the second input shaft.
Bei dem Doppelkupplungsgetriebe gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung ist es von Vorzug, wenn die erste Eingangswelle über eine Direkt-Schaltkupplung mit der Ausgangswelle verbindbar ist.In the dual-clutch transmission according to the second aspect of the invention, it is preferable if the first input shaft is connected via a direct Clutch is connectable to the output shaft.
Hierdurch kann die Anzahl der Gangstufen auf relativ einfache Weise erhöht werden, ohne weitere Zahnräder hierfür vorsehen zu müssen.As a result, the number of gear ratios can be increased in a relatively simple manner, without having to provide additional gears for this purpose.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es bei Betrieb des Doppelkupplungsgetriebes gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung von besonderem Vorzug, wenn die zwei Reibkupplungen bei einem Gangwechsel nacheinander betätigt werden.In the method according to the invention, it is of particular advantage in operation of the dual-clutch transmission according to the first aspect of the invention when the two friction clutches are actuated successively during a gear change.
Ein derartiger Betrieb dieses Doppelkupplungsgetriebes führt bei einem Gangwechsel zu einem gewissen Zugkrafteinbruch, der jedoch relativ gering gehalten werden kann.Such operation of this dual-clutch transmission results in a gear change to a certain Zugkrafteinbruch, but can be kept relatively low.
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.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail in the following description. Show it:
In
Der Antriebsstrang
Das Doppelkupplungsgetriebe
Das Doppelkupplungsgetriebe
Die zweite Eingangswelle
Das Doppelkupplungsgetriebe
Der erste Schaltradsatz
Ferner weist der erste Schaltradsatz
Der erste Schaltradsatz
Das Doppelkupplungsgetriebe
Der dritte Schaltradsatz
Zum Einrichtung einer Rückwärtsgangstufe kann bspw. an der Ausgangswelle
Mit dem Doppelkupplungsgetriebe
Im Folgenden wird anhand von
In der Gangstufe
In der Gangstufe
In der Gangstufe
In der Gangstufe
In
Bei dem Doppelkupplungsgetriebe
Das Doppelkupplungsgetriebe
Der zweite Schaltradsatz
Der zweite Schaltradsatz
Auch das Doppelkupplungsgetriebe
Im Folgenden wird erläutert, wie die sieben Vorwärtsgangstufen bei dem Doppelkupplungsgetriebe
In der Gangstufe
In der dritten Gangstufe sind die zweite Reibkupplung
In der Gangstufe
Bei dem Doppelkupplungsgetriebe
Bei dem Doppelkupplungsgetriebe der
In
Das Doppelkupplungsgetriebe
Das Doppelkupplungsgetriebe
Die Schaltradsätze
Die Zahneingriffe der jeweiligen Schalträder mit den Festrädern sind mit I–X bezeichnet.The meshing of the respective switching wheels with the fixed wheels are designated I-X.
Eine neunte Schaltkupplung zur Einrichtung eines Vorwärtsganges ist als Direkt-Schaltkupplung I ausgebildet, die dazu ausgelegt ist, die erste Eingangswelle
In
Die für die jeweiligen Gangstufen zu schaltenden Schaltelemente A–I sind in
Bei dem Doppelkupplungsgetriebe
Obgleich das Getriebe der
Ein weiterer Radsatz kann, wie dargestellt, zur Einrichtung einer Rückwärtsgangstufe vorgesehen sein.Another set of wheels can, as shown, be provided for setting up a reverse gear.
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