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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Doppelkupplungsgetriebe in Vorgelegebauweise gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
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Doppelkupplungsgetriebe zeichnen sich dadurch aus, dass zwei Teilgetriebe vorgesehen sind, wobei z. B über ein Teilgetriebe die ungeraden Gänge an einer Kupplung und über das andere Teilgetriebe die geraden Gänge an einer anderen Kupplung gekoppelt sind. Dies ermöglicht eine zugkraftunterbrechungsfreie Schaltung zwischen geraden und ungeraden Gängen. Nachteilig ist der vergleichsweise hohe Bauaufwand, der mit zunehmender Gangzahl weiter ansteigt. Um den Bauaufwand zu begrenzen, können so genannte Windungsgänge vorgesehen werden, bei denen sich der Leistungsfluss über mehrere vorhandene Übersetzungsstufen windet, so dass eine zusätzliche Gangübersetzungen realisiert wird, ohne dass eine weitere Übersetzungsstufe benötigt wird.
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Beispielsweise eine noch nicht veröffentlichte Anmeldung der Anmelderin mit dem amtlichen Aktenzeichen
DE 10 2010 040 659 beschreibt ein Doppelkupplungsgetriebe in Vorgelegebauweise mit einer Getriebezentralwelle und einer dazu konzentrisch angeordneten Getriebehohlwelle sowie mit genau einer Vorgelegewelle und zwei Lastschaltelementen als Doppelkupplung. Ferner sind der Getriebehohlwelle und der Vorgelegewelle jeweils eine koaxial zu den jeweiligen Wellen angeordnete Hohlwelle zugeordnet, so dass drei Übersetzungen als so genannte Windungsgänge schaltbar sind. In der ebenfalls noch nicht veröffentlichten Anmeldung der Anmelderin mit dem amtlichen Aktenzeichen
DE 10 2010 040 660 wird bei dem dort beschriebenen Doppelkupplungsgetriebe zusätzlich eine geteilte Getriebezentralwelle vorgesehen.
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Bei den in den zitierten Anmeldungen beschriebenen Doppelkupplungsgetrieben ergeben sich neun Vorwärts-Gangübersetzungen und maximal zwei Rückwärtsgangübersetzungen, wobei drei der Übersetzungen als Windungsgänge schaltbar sind. Jedoch winden sich die vorgesehenen Windungsgänge durch beide Teilgetriebe, welches die Lastschaltfähigkeit des Doppelkupplungsgetriebes einschränkt. Zur Darstellung der Übersetzungen sind weiterhin mindestens acht Radebenen und eine zusätzliche Abtriebsradebene erforderlich, welches jedoch die axiale Baulänge des Doppelkupplungsgetriebes erhöht.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Doppelkupplungsgetriebe der eingangs beschriebenen Gattung vorzuschlagen, welches neben den Übersetzungsstufen auch Windungsgänge realisiert, die die Lastschaltfähigkeit nicht einschränken, und welches zusätzlich einen möglichst geringen Bauraumbedarf hat.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst, wobei sich vorteilhafte Ausgestaltungen aus den Unteransprüchen und der dazugehörigen Beschreibung sowie den Zeichnungen ergeben.
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Es wird ein Doppelkupplungsgetriebe in Vorgelegebauweise mit zwei Kupplungen vorgeschlagen, deren Eingangsseiten mit einer Antriebswelle und deren Ausgangsseiten mit jeweils einer von zwei koaxial zu einer Hauptwellenachse angeordneten Getriebeeingangswellen verbunden sind. Den Getriebeeingangswellen sind jeweils ein Teilgetriebe zugeordnet, wobei einer der Getriebeeingangswellen zumindest zwei koaxial zur Hauptwellenachse angeordnete Losräder zugeordnet sind. Die Losräder können jeweils über eine Schaltvorrichtung bzw. Koppelvorrichtung oder Synchronisierung mit der zugeordneten Getriebeeingangswelle verbunden werden. Das Doppelkupplungsgetriebe umfasst eine erste Vorgelegewelle, die koaxial zu einer ersten Vorgelegewellenachse angeordnet ist, wobei der Vorgelegewelle zumindest eine koaxial zur Vorgelegewellenachse angeordnete Hohlwelle zugeordnet ist. Das Doppelkupplungsgetriebe umfasst mehrere Radebenen, denen Übersetzungsstufen bzw. Radstufen zugeordnet sind und zumindest eine Abtriebswelle, die über eine Abtriebsradebene oder dergleichen mit den Teilgetrieben verbindbar ist.
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Zur Darstellung eines besonders kompakten Doppelkupplungsgetriebes wird eine zweite Vorgelegewellenachse vorgesehen, zu der koaxial eine zweite Vorgelegewelle angeordnet ist, der zumindest ein koaxial zur Vorgelegewellenachse angeordnetes Losrad zugeordnet ist, welches über eine Schaltvorrichtung mit der zweiten Vorgelegewelle verbunden werden kann, wobei das Losrad der Getriebeeingangswelle mit dem Losrad der zweiten Vorgelegewelle in Eingriff steht, so dass über das Losrad der Getriebeeingangswelle ein Leistungsfluss zwischen der der ersten Vorgelegewelle zugeordneten Hohlwelle und der zweiten Vorgelegewelle realisiert wird, um einen Windungsgang innerhalb eines Teilgetriebes schalten zu können. Das erfindungsgemäße Doppelkupplungsgetriebe kann bei vollständiger Lastschaltbarkeit aufgrund der zusätzlichen Vorgelegewelle und deren Anordnung besonders kompakt aufgebaut werden.
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Neben der Möglichkeit Windungsgänge innerhalb eines Teilgetriebes über eine Hohlwelle der Vorgelegewelle und über die andere Vorgelegewelle schalten zu können, ergibt sich bei dem erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebe der weitere Vorteil, dass zudem auch ein Windungsgang schaltbar ist, dessen Leistungsfluss innerhalb eines Teilgetriebes nur über eine der Vorgelegewellen und die zugeordnete Hohlwelle führt.
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Bei einer möglichen Ausführungsvariante des Doppelkupplungsgetriebes kann vorgesehen sein, dass eine bevorzugte Radsatzausführung bei vollständiger Lastschaltbarkeit zwei Vorgelegewellen und nur 10 Schaltvorrichtungen aufweist, die vorzugsweise als fünf Doppelschaltelemente bzw. Doppelschaltvorrichtungen oder Doppelsynchronisierungen ausgeführt sind, um insgesamt zehn Übersetzungsstufen mit nur sechs Radebenen mit diskreten Übersetzungen in den beiden Teilgetrieben und einer Abtriebsradebene zu realisieren. Es ist auch möglich, dass zumindest teilweise Einfach-Schaltvorrichtungen anstelle von Doppelschaltvorrichtungen verwendet werden. Bei der Verwendung von fünf Doppelschaltvorrichtungen werden diese bevorzugt im Sinne einer kompakten Konstruktion nicht direkt gegenüberliegend auf benachbarten Achsen angeordnet.
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Aus den zehn Übersetzungsstufen können vorzugsweise zumindest neun Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang gebildet werden, wobei vorzugsweise zwei der vorgesehenen Übersetzungsstufen als Windungsgänge jeweils innerhalb der Grenzen eines Teilgetriebes schaltbar sind. Bevorzugt werden die zehn Übersetzungsstufen derart auf die Teilgetriebe verteilt, dass in einem Teilgetriebe vier Gänge und in dem anderen Getriebe sechs Gänge darstellbar sind.
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Bei einer bevorzugten Radsatzausführung ist vorgesehen, dass zum Beispiel ein Windungsgang unter Verwendung mehrerer Hohlwellen und nur einer der Vorgelegewellen schaltbar ist, so dass der Leistungsfluss von einer der Getriebeeingangswellen über eine einer Radebene zugeordnete und aktivierte bzw. geschlossene Schaltvorrichtung auf die der Vorgelegewelle zugeordnete Hohlwelle und über eine weitere Radebene zurück auf die der Getriebeeingangswelle zugeordnete Hohlwelle und schließlich über eine nächste Radebene und eine aktivierte Schaltvorrichtung auf die Vorgelegewelle übertragen wird, von der über die Abtriebsradebene die Verbindung zur Abtriebswelle realisiert wird. Diese Art der Realisierung von Windungsgängen kann bevorzugt im zweiten Teilgetriebe dargestellt werden.
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Bei einer anderen Art von Windungsgängen innerhalb eines Teilgetriebes wird unter Verwendung der einer Vorgelegewelle zugeordneten Hohlwelle und der anderen Vorgelegewelle sowie einer Doppelnutzung des einer Getriebeeingangswelle zugeordneten Losrades vorgesehen, dass der Leistungsfluss hierbei ausgehend von der Getriebeeingangswelle über eine einer aktivierten Schaltvorrichtung zugeordneten Radebene auf die Hohlwelle einer ersten Vorgelegewelle und zurück über eine weitere Radebene auf das der Getriebeeingangswelle zugeordnete Losrad übertragen wird, welches eine erste Nutzung des Losrades darstellt. Im Rahmen einer zweiten Nutzung wird von dem Losrad der Leistungsfluss dann in Form der so genannten Doppelnutzung über die Radebene weiter zu einem Losrad der zweiten Vorgelegewelle übertragen, wobei die Verbindung zur zweiten Vorgelegewelle über die zugeordnete aktivierte bzw. geschlossene Schaltvorrichtung erfolgt, um von der zweiten Vorgelegewelle über die Abtriebsradebene eine Verbindung zur Abtriebswelle herzustellen. Diese Art des Windungsganges ist bei dem bevorzugten Radsatz in den Grenzen des ersten Teilgetriebes darstellbar. In vorteilhafter Weise wird somit ein Radsatz angegeben, der beide Arten von Windungsgängen miteinander kombiniert, wodurch eine besonders kompakte Bauweise realisiert wird.
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Mit besonderem Vorteil kann das erfindungsgemäße Doppelkupplungsgetriebe durch unterschiedliche Positionierungen der Radebenen bzw. der den Radebenen zugeordneten Stirnradstufen bzw. Zahnradstufen und/oder der Schaltvorrichtungen bzw. der Synchronisierungen funktionsgleich umgestaltet werden, wenn die Zuordnung der einzelnen Schaltvorrichtungen zu den Stirnradstufen beibehalten wird. Auf diese Weise wird auch bei einer neuen Anordnung der Stirnradstufen bzw. der Schaltvorrichtungen die jeweilige Schaltmatrix bzw. das Schaltschema für die Radsatzvarianten nicht verändert.
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Beispielsweise kann im Rahmen einer bevorzugten Ausgestaltung die Zuordnung der Teilgetriebe zu den beiden Kupplungen vertauscht werden, in dem die Teilgetriebe an einer Spiegelebene zwischen den Teilgetrieben gespiegelt bzw. geklappt werden. Es ist auch möglich, dass innerhalb eines Teilgetriebes die einer Vorgelegewelle zugeordneten Bauteile mit den einer Getriebeeingangswelle zugeordneten Bauteilen vertauscht werden. Eine nächste Ausführung der Erfindung kann vorsehen, dass im Rahmen der vorgesehenen Vertauschung eine Spiegelung an einer mittleren Radebene eines beispielsweise drei Radebenen umfassenden Teilgetriebes vorgesehen wird. Darüber hinaus kann im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die einer Vorgelegewelle zugeordneten Bauteile eines Teilgetriebes einer anderen Vorgelegewelle zugeordnet werden.
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Im Rahmen einer weiteren Ausführungsvariante kann bei dem erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebe vorgesehen sein, dass unterschiedliche und/oder zusätzliche Abtriebe bzw. Abtriebspositionen vorgesehen werden. Die Abtriebswelle steht über eine Abtriebsradebene mit der ersten und zweiten Vorgelegewelle in Verbindung, wobei je nach Einbaulage und entsprechend vorhandenem Bauraum sowie nach Verzahnungsanforderung die Abtriebswelle günstig im Getrieberaum angeordnet werden kann. Die zumindest eine anzutreibende Achse des Fahrzeuges kann somit an bauraumgünstigen Stellen mit dem Getriebeabtrieb verbunden werden.
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Bei dem vorgeschlagenen Doppelkupplungsgetriebe kann im Rahmen einer nächsten Ausführung vorgesehen sein, dass eine Hybridisierung vorgenommen wird. Der Anbindungsort einer oder mehrerer elektrischer Maschinen sollte vorzugsweise derart gewählt werden, dass sowohl die Verbindung der elektrischen Maschine zur Doppelkupplung als auch die Verbindung der elektrischen Maschine zum Abtrieb jeweils durch ein Schaltelement bzw. eine Schaltvorrichtung des Radsatzes schaltbar ist. Auf diese Weise ist sowohl eine Standladefähigkeit als auch ein elektrisches Fahren ohne Schleppverluste der Doppelkupplung möglich. Dazu kann die Anbindung der elektrischen Maschine an einer der Wellen, an einem Festrad und/oder an einem Losrad der Radsatzanordnung vorgesehen sein. Es ist auch möglich, dass die elektrische Maschine über ein zusätzliches Festrad oder dergleichen angebunden wird.
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Mit den Schaltvorrichtungen oder Koppelvorrichtungen bzw. Synchronisierungen können im aktivierten bzw. geschalteten Zustand beispielsweise ein Losrad mit einer zugeordneten Welle, zum Beispiel einer Vollwelle oder einer Hohlwelle, oder auch z. B. eine Hohlwelle mit einer zugeordneten Welle, zum Beispiel einer Vollwelle oder auch einer Hohlwelle verbunden werden.
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Es wird auf die eingangs zitierten Anmeldungen der Anmelderin explizit Bezug in der Weise genommen, dass der Inhalt der zitierten Anmeldungen zum Offenbarungsgehalt dieser Anmeldung zählt und somit zum Lösen der Aufgabe auch Merkmale aus dem Inhalt der zitierten Anmeldungen, insbesondere auch in Kombination mit in dieser Anmeldung enthaltenen Merkmalen, beansprucht werden.
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Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Teilansicht einer möglichen Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebes;
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2 eine schematische Ansicht des Doppelkupplungsgetriebes;
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3 eine Schaltmatrix des Doppelkupplungsgetriebes gemäß 2;
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4 eine schematische Ansicht einer Ausgestaltung des Doppelkupplungsgetriebes mit zugeordneten Gangstufen;
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4A eine Zuordnungstabelle zwischen Übersetzungsstufen und Gangstufen für die Ausgestaltung gemäß 4;
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5 eine Zuordnungstabelle zwischen Schaltvorrichtung und Übersetzungsstufe für funktionsgleiche Radsatzvarianten;
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6 eine schematische Ansicht des Doppelkupplungsgetriebes mit einer ersten Radsatzvariation mit vertauschten Teilgetrieben;
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7 eine schematische Ansicht des Doppelkupplungsgetriebes mit einer zweiten Radsatzvariation mit vertauschten Bauteilen innerhalb eines Teilgetriebes;
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8 eine schematische Ansicht des Doppelkupplungsgetriebes mit einer dritten Radsatzvariation mit vertauschten Bauteilen innerhalb eines Teilgetriebes;
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9 eine schematische Ansicht des Doppelkupplungsgetriebes mit einer vierten Radsatzvariation mit vertauschten Bauteilen innerhalb eines Teilgetriebes;
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10 eine schematische Ansicht des Doppelkupplungsgetriebes mit einer fünften Radsatzvariation mit vertauschten Bauteilen innerhalb eines Teilgetriebes;
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11 eine schematische Ansicht des Doppelkupplungsgetriebes mit Variationen bezüglich der Abtriebsposition; und
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12 eine schematische Ansicht des Doppelkupplungsgetriebe mit einer möglichen Ausführungsvariante zur Hybridisierung.
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In den Figuren sind Ausführungsvarianten eines erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebes beispielhaft dargestellt. Das Doppelkupplungsgetriebe in Vorgelegebauweise umfasst eine Doppelkupplung mit einer ersten Kupplung K1 und einer zweiten Kupplung K2, deren Eingangsseiten mit einer Antriebswelle An und deren Ausgangsseiten mit jeweils einer von zwei koaxial zu einer Hauptwellenachse angeordneten Getriebeeingangswellen W1, W1', W2 verbunden sind. Die erste Getriebeeingangswelle W1, W1', die mit der ersten Kupplung K1 verbunden ist, ist, abgesehen von der Ausführung in 1 mit dem Bezugszeichen W1', als Hohlwelle ausgeführt und die zweite Getriebeeingangswelle W2, die mit der zweiten Kupplung K2 verbunden ist, ist als Vollwelle ausgeführt.
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Der ersten Getriebeeingangswelle W1, W1' sind das erste Teilgetriebe und ein koaxial zur Hauptwellenachse angeordnetes Festrad Z0 sowie zwei koaxial zur Hauptwellenachse angeordnete Losräder Z1, Z2 zugeordnet. Über das Festrad Z0 ist der Leitungsfluss beim Schalten der jeweils den Vorgelegewellen W5, W8 zugeordneten Übersetzungsstufen A, C übertragbar, wobei für jede Übersetzungsstufe nur eine Schaltvorrichtung S1 oder S5 betätigt bzw. aktiviert werden muss. Das Losrad Z1 ist über die Schaltvorrichtung S3 und das Losrad Z2 ist über die Schaltvorrichtung S4 mit der ersten Getriebeeingangswelle W1, W1' verbindbar.
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Der zweiten Getriebeeingangswelle W2 sind eine koaxial zur Hauptwellenachse angeordnete Hohlwelle W4 sowie ein koaxial zur Hauptwellenachse angeordnetes Losrad Z8 zugeordnet. Der Hohlwelle W4 sind die Festräder Z9 und Z10 sowie die Schaltvorrichtung S10 zugeordnet, mit der die Hohlwelle W4 mit der zweiten Getriebeeingangswelle W2 verbindbar ist. Das Losrad Z8 ist über eine Schaltvorrichtung S9 mit der zweiten Getriebeeingangswelle W2 verbindbar.
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Ferner umfasst das Doppelkupplungsgetriebe eine erste Vorgelegewellenachse und eine zweite Vorgelegewellenachse, die achsparallel zueinander angeordnet sind, wobei koaxial zur ersten Vorgelegewellenachse eine erste Vorgelegewelle W5 und koaxial zur zweiten Vorgelegewellenachse eine zweite Vorgelegewelle W8 angeordnet sind. Der ersten Vorgelegewelle W5 ist eine erste koaxial zur ersten Vorgelegewellenachse angeordnete Hohlwelle W6 und eine zweite koaxial zur ersten Vorgelegewellenachse angeordnete Hohlwelle W7 zugeordnet, wobei die erste Hohlwelle W6 und die zweite Hohlwelle W7 axial zueinander versetzt angeordnet sind. Ferner sind der ersten Vorgelegewelle W5 zwei Losräder Z3 und Z13 zugeordnet, wobei das Losrad Z3 über die Schaltvorrichtung S1 und das Losrad Z13 über die Schaltvorrichtung S8 mit der ersten Vorgelegewelle W5 verbindbar sind. Der ersten Hohlwelle W6 sind die Festräder Z4 und Z5 sowie die Schaltvorrichtung S2 zugeordnet, mit der die Hohlwelle W6 mit der ersten Vorgelegewelle W5 verbindbar ist. Der zweiten Hohlwelle W7 sind die Festräder Z11 und Z12 sowie die Schaltvorrichtung S7 zugeordnet, mit der die Hohlwelle W7 mit der ersten Vorgelegewelle W5 verbindbar ist.
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Der zweiten Vorgelegewelle W8 sind nur zwei koaxial zur zweiten Vorgelegewellenachse angeordnete Losräder Z6 und Z7 zugeordnet, wobei das Losrad Z6 über die Schaltvorrichtung S5 und das Losrad Z7 über die Schaltvorrichtung S6 jeweils mit der zweiten Vorgelegewelle W8 verbindbar sind. Die beiden Losräder Z6 und Z7 sind der zweiten Radebene II und der dritten Radebenen III des ersten Teilgetriebes zugeordnet. Ferner ist die erste Vorgelegewelle W5 und die zweite Vorgelegewelle W8 über eine Abtriebsradebene I mit der Abtriebswelle Ab gekoppelt, wobei die Abtriebsradebene zwischen den Kupplungen K1, K2 und dem ersten Teilgetriebe angeordnet ist. Dadurch, dass die zweite Vorgelegewelle W8 nur zwei Radebenen II, III umfasst bzw. zugeordnet ist und die Abtriebsradebene I benachbart dazu angeordnet ist, ergibt sich der Vorteil, dass die zweite Vorgelegewelle W8 in axialer Richtung besonders kurz ausgeführt werden kann, wodurch der Bauraumbedarf des Doppelkupplungsgetriebes verringert wird.
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Aus den 2, 4 und 6 bis 12 ist insbesondere ersichtlich, dass das Doppelkupplungsgetriebe nur sieben Radebenen I, II, III, IV, V, VI, VII umfasst, wobei drei Radebenen II, III, IV dem ersten Teilgetriebe und drei Radebenen V, VI, VII dem zweiten Teilgetriebe zugeordnet sind. Die erste Radebene I zwischen der Doppelkupplung K1, K2 und dem ersten Teilgetriebe ist als Abtriebsradebene ausgeführt und stellt die Verbindung zwischen der ersten Vorgelegewelle W5 bzw. der zweiten Vorgelegewelle W8 und der Abtriebswelle Ab dar. Somit sind mit nur sechs Radebenen II, III, IV, V, VI, VII zehn Übersetzungsstufen A, B, C, D, E, F, G, H, I, K darstellbar, von denen zwei Übersetzungsstufen H und I als Windungsgänge schaltbar sind. Zum Schalten der Übersetzungsstufen A, B, C, D, E, F, G, H, I, K sind zehn Einfach-Schaltvorrichtungen S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, S10 in Form von fünf Doppel-Schaltvorrichtungen vorgesehen. Jede Doppel-Schaltvorrichtung ist zwei zu betätigenden bzw. zu schaltenden Bauteilen zugeordnet, wobei vorzugsweise nur ein gemeinsamer Aktuator zur Betätigung der Doppel-Schaltvorrichtung vorgesehen ist. Jede Doppelschaltvorrichtung ist immer nur einem Teilgetriebe zugeordnet. Somit ergeben sich keinerlei Einschränkungen hinsichtlich der Direktschaltbarkeit der Gänge.
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In 1 ist ein abstrahierter Ausschnitt aus dem Getriebeschema des Doppelkupplungsgetriebes gezeigt, um das allgemeine Prinzip des Windungsganges I zu verdeutlichen und separat zu beanspruchen. Der Ausschnitt zeigt beispielhaft nur eines der Teilgetriebe, da das Prinzip in gleicher Weise bei dem anderen Teilgetriebe angewendet werden kann, wenn dieses entsprechend ausgestaltet ist. Die verwendeten Bezugszeichen sind nur beispielhaft gewählt. Bei dem Prinzip des Windungsganges I wird der Leistungsfluss über ein doppelt genutztes Losrad Z1 der Getriebeeingangswelle W1' geführt, die zum Beispiel im Unterschied zu den weiteren Figuren hier beispielhaft als Vollwelle ausgeführt ist und deshalb mit W1' bezeichnet ist. Das zum Beispiel der Getriebeeingangswelle W1' zugeordnete Losrad Z2 wird über die entsprechende Schaltvorrichtung S4 mit der Getriebeeingangswelle W1' verbunden, so dass über die vierte Radebene IV der Leistungsfluss auf die der ersten Vorgelegewelle W5 zugeordnete Hohlwelle W6 übertragen werden kann. Der Leistungsfluss wird von der Hohlwelle W6 über die dritte Radebene III auf das zum ersten Mal benutzte Losrad Z1 übertragen. Das Losrad Z1 wird zum zweiten Mal genutzt, um den Leistungsfluss über die dritte Radebene III weiter auf die zweite Vorgelegewelle W8 und von dort auf die Abtriebswelle Ab zu übertragen, wobei das der dritten Radebene III zugeordnete Losrad Z7 über die Schaltvorrichtung S6 mit der Vorgelegewelle W8 verbunden wird. Auf diese Weise wird ein doppelt genutztes Losrad Z1 an der ersten Getriebeeingangswelle W1 dargestellt, um mit der in 1 dargestellten bevorzugten Ausgestaltung einen Windungsgang I innerhalb eines Teilgetriebes realisieren zu können.
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Mit diesem allgemeinen Prinzip unter doppelter Verwendung des einer Getriebeeingangswelle W1, W1', W2 zugeordneten Losrades können Windungsgänge innerhalb eines Teilgetriebes realisiert werden, die für den Leistungsfluss eine geringe Anzahl von Bauteilen benötigen, so dass eine bauraumsparende Radsatzanordnung realisiert werden kann.
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Bei dem in 2, 4 und 6 bis 12 jeweils dargestellten Radsatz des erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebes ist ein derartiger Windungsgang I unter Doppelnutzung des Losrades Z1 nur in dem ersten Teilgetriebe schaltbar. Jedoch ist im zweiten Teilgetriebe ein Windungsgang H unter Verwendung zweier Hohlwellen W7, W4 und der ersten Vorgelegewelle W5 darstellbar.
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Im Einzelnen ergibt sich aus den schematischen Ansichten der 2, 4 und 6 bis 12 eine Radsatzanordnung, bei der in der ersten Radebene I das Festrad Z15 der Abtriebswelle Ab sowohl mit dem Festrad Z14 der ersten Vorgelegewelle W5 als auch mit dem Festrad Z16 der zweiten Vorgelegewelle W8 kämmt, wobei der ersten Radebene I keine Schaltvorrichtung zugeordnet ist. In der zweiten Radebene II steht das Festrad Z0 der ersten Getriebeeingangswelle W1 sowohl mit dem Losrad Z3 der ersten Vorgelegewelle W5 als auch mit dem Losrad Z6 der zweiten Vorgelegewelle W8 in Eingriff, wobei der zweiten Radebene II zwei Schaltvorrichtungen S1, S5 zugeordnet sind. In der dritten Radebene III kämmt das Losrad Z1 der ersten Getriebeeingangswelle W1 sowohl mit dem Festrad Z4 der Hohlwelle W6 der ersten Vorgelegewelle W5 als auch mit dem Losrad Z7 der zweiten Vorgelegewelle W8, wobei der dritten Radebene III zwei Schaltvorrichtungen S2, S6 zugeordnet sind. In der vierten Radebene IV kämmt das Losrad Z2 der ersten Getriebeeingangswelle W1 mit dem Festrad Z5 der Hohlwelle W6 der ersten Getriebeeingangswelle W5, wobei der vierten Radebene IV eine Schaltvorrichtung S4 zugeordnet ist. In der fünften Radebene V steht das Losrad Z8 der zweiten Getriebeeingangswelle W2 mit dem Festrad Z11 der zweiten Hohlwelle W7 der ersten Vorgelegewelle W5 in Eingriff, wobei der fünften Radebene V eine Schaltvorrichtung S9 zugeordnet ist. In der sechsten Radebene kämmt das Festrad Z9 der Hohlwelle W4 der zweiten Getriebeeingangswelle W2 mit dem Festrad Z12 der zweiten Hohlwelle W7 der ersten Vorgelegewelle W5, wobei der sechsten Radebene VI zwei Schaltvorrichtungen S7, S10 zugeordnet sind. In der siebenten Radebene kämmt das Festrad Z10 der Hohlwelle W4 der zweiten Getriebeeingangswelle W2 mit dem Losrad Z13 der ersten Vorgelegewelle W5, wobei der siebenten Radebene VII eine Schaltvorrichtung S8 zugeordnet ist.
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Insgesamt umfasst der Radsatz des erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebes nur 18 Zahnräder inklusive eines zur Drehrichtungsumkehr vorgesehenen Zwischenrad des ZW, welches beispielhaft in der 4 dargestellt ist.
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Aus der in 3 dargestellten Schaltmatrix ergeben sich folgende als Windungsgänge ausführbare Übersetzungsstufen. Die Übersetzungsstufe H ist als Windungsgang innerhalb des zweiten Teilgetriebes ausgehend von der zweiten Kupplung K2 über die zweite Getriebeeingangswelle W2 schaltbar, wobei der Leistungsfluss bei aktivierter Schaltvorrichtung S9 über die fünfte Radebene V mit der diskreten Übersetzungsstufe B auf die Hohlwelle W7 und über die sechste Radebene VI mit der diskreten Übersetzungsstufe D auf die Hohlwelle W4 sowie über die siebente Radebene VII mit der diskreten Übersetzungsstufe F bei aktivierter Schaltvorrichtung S8 auf die erste Vorgelegewelle W5 und über die erste Radebene I auf die Abtriebswelle Ab übertragbar ist. Die Übersetzungsstufe I ist als Windungsgang innerhalb des ersten Teilgetriebes ausgehend von der ersten Kupplung K1 über die erste Getriebeeingangswelle W1 schaltbar, wobei der Leistungsfluss bei aktivierter Schaltvorrichtung S4 über die vierte Radebene IV mit der diskreten Übersetzungsstufe K auf die Hohlwelle W6 über die dritte Radebene III mit der diskreten Übersetzungsstufe G bei aktivierter Schaltvorrichtung S6 auf die zweite Vorgelegewelle W8 und über die erste Radebene I auf die Abtriebswelle Ab übertragbar ist.
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Darüber hinaus ergeben sich aus der in 3 dargestellten Schaltmatrix folgende diskrete Übersetzungsstufen. Die Übersetzungsstufe A ist ausgehend von der ersten Kupplung K1 über die erste Getriebeeingangswelle W1 schaltbar, wobei der Leistungsfluss bei aktivierter Schaltvorrichtung S1 über die zweite Radebene II auf die erste Vorgelegewelle W5 und über die erste Radebene I auf die Abtriebswelle Ab übertragbar ist. Die Übersetzungsstufe B ist ausgehend von der zweiten Kupplung K2 über die zweite Getriebeeingangswelle W2 schaltbar, wobei der Leistungsfluss bei aktivierter Schaltvorrichtung S9 über die vierte Radebene IV auf die Hohlwelle W7 und bei aktivierter Schaltvorrichtung S7 auf die erste Vorgelegewelle W5 und über die erste Radebene I auf die Abtriebswelle Ab übertragbar ist. Die Übersetzungsstufe C ist ausgehend von der ersten Kupplung K1 über die erste Getriebeeingangswelle W1 schaltbar, wobei der Leistungsfluss bei aktivierter Schaltvorrichtung S5 über die zweite Radebene II auf die zweite Vorgelegewelle W8 und über die Radebene I auf die Abtriebswelle Ab übertragbar ist. Die Übersetzungsstufe D ist ausgehend von der zweiten Kupplung K2 über die zweite Getriebeeingangswelle W2 schaltbar, wobei der Leistungsfluss bei aktivierter Schaltvorrichtung S10 über die vierte Radebene IV bei aktivierter Schaltvorrichtung S7 auf die erste Vorgelegewelle W5 und über die erste Radebene I auf die Abtriebswelle Ab übertragbar ist. Die Übersetzungsstufe E ist ausgehend von der ersten Kupplung K1 über die erste Getriebeeingangswelle W1 schaltbar, wobei der Leistungsfluss bei aktivierter Schaltvorrichtung S3 über die dritte Radebene III und bei aktivierter Schaltvorrichtung S2 auf die erste Vorgelegewelle W5 und über die erste Radebene I auf die Abtriebswelle Ab übertragbar ist. Die Übersetzungsstufe F ist ausgehend von der zweiten Kupplung K2 über die zweite Getriebeeingangswelle W2 schaltbar, wobei der Leistungsfluss bei aktivierter Schaltvorrichtung S10 über die Hohlwelle W4 und über die siebente Radebene VII bei aktivierter Schaltvorrichtung S8 auf die erste Vorgelegewelle W5 und über die erste Radebene I auf die Abtriebswelle Ab übertragbar ist. Die Übersetzungsstufe G ist ausgehend von der ersten Kupplung K1 über die erste Getriebeeingangswelle W1 schaltbar, wobei der Leistungsfluss bei aktivierter Schaltvorrichtung S3 über die dritte Radebene III und bei aktivierter Schaltvorrichtung S6 auf die zweite Vorgelegewelle W8 sowie über die erste Radebene I auf die Abtriebswelle Ab übertragbar ist. Die Übersetzungsstufe K ist ausgehend von der ersten Kupplung K1 über die erste Getriebeeingangswelle W1 schaltbar, wobei der Leistungsfluss bei aktivierter Schaltvorrichtung S4 über die vierte Radebene IV auf die Hohlwelle W6 und bei aktivierter Schaltvorrichtung S2 auf die erste Vorgelegewelle W5 und über die erste Radebene I auf die Abtriebswelle Ab übertragbar ist.
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Die in 4 dargestellte Ausgestaltung des Radsatzes des Doppelkupplungsgetriebes unterscheidet sich von dem in 2 dargestellten Radsatz dadurch, dass zum Realisieren einer Rückwärtsgangübersetzungen R ein Zwischenrad ZW der zweiten Radebene II zugeordnet ist und den diskreten Übersetzungsstufen konkreter Gangstufen zugeordnet sind. Beispielsweise kämmt in der zweiten Radebene II das Festrad Z0 der ersten Getriebeeingangswelle W1 sowohl mit dem Losrad Z6 der zweiten Vorgelegewelle W8 als auch mit dem Zwischenrad ZW zur Drehrichtungsumkehr, wobei das Zwischenrad ZW mit dem Losrad Z3 der ersten Vorgelegewelle in Eingriff steht.
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Der in 4A dargestellten Zuordnungstabelle kann eine besonders bevorzugte Belegung der allgemeinen Übersetzungsstufen bezüglich der Vorwärtsgang- und Rückwärtsgangübersetzung entnommen werden, wobei diese Zuordnung beispielhaft ist und andere Belegungen denkbar wären.
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In 5 ist eine weitere Zuordnungstabelle angegeben, der die Zuordnung bezüglich Schaltvorrichtung und Übersetzungsstufe bzw. Radstufe entnommen werden kann, um auch bei den nachfolgend beschriebenen Getriebevarianten, die sich durch eine neue Anordnung der Stirnradstufen und der Schaltvorrichtungen ergeben, die gleiche Schaltmatrix bzw. das gleiche Schaltschema verwenden zu können. Die Zuordnung ist der Tabelle zu entnehmen.
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In 6 ist eine erste Radsatzvariation als Getriebevariante des erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebes gezeigt, bei der die Zuordnung der Teilgetriebe zu den beiden Eingangskupplungen K1 und K2 vertauscht werden, ohne dabei das Schaltschema zu verändern. Dazu ist zwischen den beiden Teilgetrieben eine senkrecht zur Zeichnungsebene verlaufende Spiegelebene SP1 vorgesehen, an der jeweils die in den Kästen angeordneten Teilgetriebe geklappt bzw. gespiegelt werden. Die Spiegelebene SP1 trennt die beiden Teilgetriebe voneinander.
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Gemäß 7 ist eine zweite Radsatzvariation dargestellt, bei der der ersten Vorgelegewelle W5 zugeordnete Bauteile mit den der zweiten Getriebeeingangswelle W2 zugeordneten Bauteilen vertauscht werden. Hierzu ist eine Spiegelebene SP2 vorgesehen, die zwischen der ersten Vorgelegewelle W5 und der zweiten Getriebeeingangswelle W2 verläuft, an der jeweils die der ersten Vorgelegewellenachse zugeordneten Bauteile und die der Hauptwellenachse zugeordneten Bauteile gespiegelt bzw. geklappt werden. Somit werden die der Hohlwelle W7 der ersten Vorgelegewelle W5 zugeordneten Festräder Z11 und Z12 sowie das Losrad Z13 der ersten Vorgelegewelle W5 mit den dazugehörigen Schaltvorrichtungen S7 und S8 der zweiten Getriebeeingangswelle W2 bzw. der Hohlwelle W4 zugeordnet, wobei die der Hohlwelle W4 zugeordneten Festräder Z9 und Z10 sowie das Losrad Z8 der zweiten Getriebeeingangswelle W2 und die dazugehörigen Schaltvorrichtungen S9 und S10 der ersten Vorgelegewelle W5 bzw. der Hohlwelle W7 zugeordnet werden. Die Windung (B-D-F) im Rahmen des Windungsganges H wird im Fall der Vertauschung in umgekehrter Richtung durchlaufen (F-D-B). Die Übersetzung des dadurch geschalteten Ganges bleibt jedoch, ebenso wie die zu schaltenden Schaltvorrichtungen identisch.
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Gemäß 8 wird eine dritte Radsatzvariation dargestellt, bei der eine Spiegelung an einer Spiegelebene SP3 erfolgt, die durch die mittlere Radebene eines drei Radebenen umfassenden Teilgetriebes verläuft. Beispielhaft kann die Spiegelebene SP3 durch die sechste Radebene VI des zweiten Teilgetriebes verlaufen, sodass die Hohlwelle W7 mit dem Festrad Z11 und das Losrad Z8 der zweiten Getriebeeingangswelle W2 sowie die dazugehörigen Schaltvorrichtungen S9 und S10 mit der Hohlwelle W4 und dem Festrad Z10 der Hohlwelle W4 sowie dem Losrad Z13 der ersten Vorgelegewelle W5 und der dazugehörigen Schaltvorrichtungen S7 und S8 vertauscht bzw. an der Spiegelebene SP3 gespiegelt oder geklappt werden.
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In 9 ist eine vierte Radsatzvariation dargestellt, bei der die der ersten Vorgelegewellenachse zugeordneten Bauteile eines Teilgetriebes der zweiten bzw. einer weiteren Vorgelegewellenachse zugeordnet werden. Hierzu wird eine Spiegelebene SP4 zwischen der ersten Vorgelegewelle W5 und der zweiten oder weiteren Vorgelegewelle W8 im Bereich des zweiten Teilgetriebes vorgesehen, wobei die Spiegelebene SP4 durch die Hauptwellenachse verläuft. An der Spiegelebene SP4 werden die der ersten Vorgelegewellenachse zugeordneten Bauteile des zweiten Teilgetriebes gespiegelt bzw. geklappt, so dass die Festräder Z11 und Z12 der Hohlwelle W7 sowie das Losrad Z13 der ersten Vorgelegewelle W5 und die dazugehörigen Schaltvorrichtungen S7 und S8 der zweiten Vorgelegewellenachse bzw. der zweiten bzw. weiteren Vorgelegewelle W8 zugeordnet werden.
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Gemäß 10 ist eine fünfte Radsatzvariation dargestellt, bei der eine Spiegelung an einer mittleren Radebene eines drei Radebenen umfassenden Teilgetriebes vorgesehen wird. Hierzu wird eine Spiegelebene SP5 vorgesehen, die durch die dritte Radebene III des ersten Teilgetriebes verläuft und an der jeweils die zweite Radebene II mit den dazugehörigen Bauteilen und die vierte Radebene IV mit den dazugehörigen Bauteilen gespiegelt bzw. geklappt wird. Somit werden das der zweiten Radebene II zugeordnete Losrad Z3 und die dazugehörigen Schaltvorrichtungen S1 und S2 sowie das Festrad Z0 der ersten Getriebeeingangswelle W1 und das Losrad Z6 der zweiten Vorgelegewelle W8 sowie die dazugehörigen Schaltvorrichtungen S5 und S6 mit den der vierten Radebene IV zugeordneten Losrad Z2 und Festrad Z5 sowie den dazugehörigen Schaltvorrichtungen S3 und S4 vertauscht, in dem eine Spiegelung an der Spiegelebene SP5 erfolgt.
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In 11 ist der in 2 dargestellte Radsatz des Doppelkupplungsgetriebes mit Abtriebsvarianten dargestellt. Da die erste Vorgelegewelle W5 und die zweite Vorgelegewelle W8 über die erste Radebene I als Abtriebsradebene miteinander gekoppelt sind, ist es möglich, dass mehrere an den vorhandenen Bauraum und an die Verzahnungsanforderungen angepasste Abtriebspositionen möglich sind, um eine oder mehrere Antriebsachsen des Fahrzeuges mit dem Getriebeabtrieb zu verbinden. Aus 11 ist ersichtlich, dass sechs verschiedene Abtriebmöglichkeiten Ab1, Ab2, Ab3, Ab4, Ab5, und Ab6 vorgesehen sind, die entweder an der Abtriebswelle Ab oder an einer der Vorgelegewellen W5, W8 vorgesehen sind.
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Schließlich zeigt 12 eine mögliche Ausführung einer Hybridisierung des erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebes. Dazu ist an dem Doppelkupplungsgetriebe zumindest eine elektrische Maschine EM vorgesehen. Als möglicher Anbindungsort ist beispielhaft die Verbindung der elektrischen Maschine EM an der vierten Radebene IV mit der Übersetzungsstufe K vorgesehen. Auf diese Weise ist sowohl eine Verbindung der elektrischen Maschine EM zur Doppelkupplung als auch eine Verbindung der elektrischen Maschine EM zur Abtriebswelle Ab durch eine Schaltvorrichtung S4 oder S2 schaltbar. Somit ist ein rein elektrisches Fahren ohne Schleppverluste der Doppelkupplung als auch ein Starten des Verbrennungsmotors möglich. Zudem ist auch eine Rekuperation im Stillstand des Fahrzeuges durchführbar. Das Starten des Verbrennungsmotors ist über die Windung der Übersetzungsstufen K und E, das rein elektrische Fahren ist über die Übersetzungsstufe K bzw. über die Windung der Übersetzungsstufen K, E und G möglich. Weiterhin ist die Anbindung der elektrischen Maschine EM auch über die fünfte Radebene V mit der Übersetzungsstufe B vorteilhaft. Das Starten des Verbrennungsmotors kann dann über die Windung der Übersetzungsstufen B und D erfolgen, wobei das rein elektrische Fahren über die Übersetzungsstufe B bzw. über die Windung der Übersetzungsstufen B, D und F erfolgen kann.
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Bezugszeichen
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- An
- Antriebswelle
- Ab
- Abtriebswelle
- K1
- erste Kupplung
- K2
- zweite Kupplung
- A
- Übersetzungsstufe
- B
- Übersetzungsstufe
- C
- Übersetzungsstufe
- D
- Übersetzungsstufe
- E
- Übersetzungsstufe
- F
- Übersetzungsstufe
- G
- Übersetzungsstufe
- H
- Übersetzungsstufe als Windungsgang im zweiten Teilgetriebe
- I
- Übersetzungsstufe als Windungsgang im ersten Teilgetriebe
- K
- Übersetzungsstufe
- S1
- Schaltvorrichtung
- S2
- Schaltvorrichtung
- S3
- Schaltvorrichtung
- S4
- Schaltvorrichtung
- S5
- Schaltvorrichtung
- S6
- Schaltvorrichtung
- S7
- Schaltvorrichtung
- S8
- Schaltvorrichtung
- S9
- Schaltvorrichtung
- S10
- Schaltvorrichtung
- I
- erste Radebene bzw. Abtriebsradebene
- II
- zweite Radebene
- III
- dritte Radebene
- IV
- vierte Radebene
- V
- fünfte Radebene
- VI
- sechste Radebene
- VII
- siebente Radebene
- Z0
- Festrad der ersten Getriebeeingangswelle
- Z1
- Losrad der ersten Getriebeeingangswelle
- Z2
- Losrad der ersten Getriebeeingangswelle
- Z3
- Losrad der ersten Vorgelegewelle
- Z4
- Festrad der ersten Hohlwelle der ersten Vorgelegewelle
- Z5
- Festrad der ersten Hohlwelle der ersten Vorgelegewelle
- Z6
- Losrad der zweiten Vorgelegewelle
- Z7
- Losrad der zweiten Vorgelegewelle
- Z8
- Losrad der zweiten Getriebeeingangswelle
- Z9
- Festrad der Hohlwelle der zweiten Getriebeeingangswelle
- Z10
- Festrad der Hohlwelle der zweiten Getriebeeingangswelle
- Z11
- Festrad der zweiten Hohlwelle der ersten Vorgelegewelle
- Z12
- Festrad der zweiten Hohlwelle der ersten Vorgelegewelle
- Z13
- Losrad der ersten Vorgelegewelle
- Z14
- Festrad der ersten Vorgelegewelle
- Z15
- Festrad der Abtriebswelle
- Z16
- Festrad der zweiten Vorgelegewelle
- ZW
- Zwischenrad zur Drehrichtungsumkehr
- W1
- erste Getriebeeingangswelle als Hohlwelle
- W1'
- erste Getriebeeingangswelle als Vollwelle
- W2
- zweite Getriebeeingangswelle
- W4
- Hohlwelle der zweiten Getriebeeingangswelle
- W5
- erste Vorgelegewelle
- W6
- erste Hohlwelle der ersten Vorgelegewelle
- W7
- zweite Hohlwelle der ersten Vorgelegewelle
- W8
- zweite Vorgelegewelle
- SP1
- Spiegelebene
- SP2
- Spiegelebene
- SP3
- Spiegelebene
- SP4
- Spiegelebene
- SP5
- Spiegelebene
- EM
- elektrische Maschine
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010040659 [0003]
- DE 102010040660 [0003]
