DE102011089163A1 - Doppelkupplungsgetriebe - Google Patents

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Johannes Kaltenbach
Ralf Dreibholz
Markus Renninger
Rudolf Kauffeldt
Michael Wechs
Jürgen Wafzig
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Abstract

Es wird ein Doppelkupplungsgetriebe vorgeschlagen, umfassend ein erstes Teilgetriebe mit einer ersten Getriebeeingangswelle, dem eine erste Lastschaltkupplung zugeordnet ist und ein zweites Teilgetriebe mit einer zweiten Getriebeeingangswelle, dem eine zweite Lastschaltkupplung zugeordnet ist, wobei im ersten Teilgetriebe die ungeraden Vorwärtsgänge und im zweiten Teilgetriebe die geraden Vorwärtsgänge erzeugt werden, wobei die Lastschaltkupplungen antriebsseitig mit einem Antriebsaggregat verbunden sind, wobei das Doppelkupplungsgetriebe für zumindest ein Teilgetriebe eine elektrische Maschine (2) und einen Planetenradsatz (3) umfassende Einheit (1) aufweist, welche diesem Teilgetriebe zugeordnet ist und zwischen der Abtriebsseite der Lastschaltkupplung (5) und der Getriebeeingangswelle (4) dieses Teilgetriebes angeordnet ist, wobei der Rotor (6) der elektrischen Maschine (2) drehfest mit dem Sonnenrad (8) des Planetenradsatzes (3) verbunden ist, wobei die Lastschaltkupplung (5) abtriebsseitig über Schaltelemente wahlweise mit dem Hohlrad (9) oder mit dem Steg (10) des Planetenradsatzes (3) drehfest verbindbar ist, wobei der Abtrieb des Planetenradsatzes (3) über den Steg (10) erfolgt, der mit der Getriebeeingangswelle (4) des Teilgetriebes verbunden ist und wobei das Hohlrad (9) des Planetenradsatzes (3) und der Rotor der elektrischen Maschine (2) über Schaltelemente an das Getriebegehäuse (11) ankoppelbar sind.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Doppelkupplungsgetriebe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Im Wesentlichen besteht ein Doppelkupplungsgetriebe aus zwei Strängen bzw. Teilgetrieben mit verschiedenen Zahnradpaaren, zwei Lastschaltkupplungen, die jeweils einem Teilgetriebe zugeordnet sind, einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle sowie je nach Gangzahl aus formschlüssigen, unsynchronisierten Schaltkupplungen. Hierbei sind die Gänge abwechselnd in den zwei Teilgetrieben angeordnet, so dass es möglich ist, einen Gang im lastfreien Teilgetriebe vorzuwählen, während das Drehmoment vom anderen Teilgetriebe übertragen wird.
  • Eine Gangschaltung wird realisiert, indem das zu übertragende Drehmoment von der einen Lastschaltkupplung an die andere übergeben wird, so dass die Gänge lastfrei und ohne Zugkraftunterbrechung sowie ohne Verspannung der schaltbaren Gänge geschaltet werden können. In der Regel sind mit einem Teilgetriebe die ungeraden Gänge und mit dem anderen Teilgetriebe die geraden Gänge und der Rückwärtsgang schaltbar.
  • Die Vorteile der Doppelkupplungsgetriebe bestehen in einem Wirkungsgradvorteil gegenüber Getrieben in Planetenbauweise, einer freieren Übersetzungswahl der Gänge durch die Teilgetriebe, der Hochdrehzahltauglichkeit und in einem sportlichen Fahrverhalten.
  • Aus der noch nicht veröffentlichten DE 10 2010 061 824 der Anmelderin geht ein Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs hervor, umfassend ein Antriebsaggregat mit einem Verbrennungsmotor und einer elektrischen Maschine und ein zwischen das Antriebsaggregat und einen Abtrieb geschaltetes Getriebe, welches mehrere Teilgetriebe aufweist.
  • Bei dem bekannten Antriebsstrang ist vorgesehen, dass die elektrische Maschine über ein Planetengetriebe an eine Eingangswelle eines ersten Teilgetriebes und an eine Eingangswelle eines parallel zum ersten Teilgetriebe geschalteten zweiten Teilgetriebes gekoppelt ist, wobei der Verbrennungsmotor über eine Trennkupplung an eine Eingangswelle des zweiten Teilgetriebes koppelbar und bei geschlossener Trennkupplung über das Planetengetriebe an die Eingangswelle des ersten Teilgetriebes gekoppelt ist. Des Weiteren ist ein vorzugsweise als formschlüssige Klauenkupplung ausgeführtes Überbrückungsschaltelement vorgesehen, welches mit dem Planetengetriebe derart zusammenwirkt, dass bei geschlossenem Überbrückungsschaltelement eine drehfeste Verbindung und somit eine zwingende Drehzahlgleichheit zwischen der elektrischen Maschine und der Eingangswellen des ersten und zweiten Teilgetriebes besteht.
  • Mit einem Antriebsstrang gemäß der DE 10 2010 061 824 der Anmelderin kann bei geöffneter Trennkupplung und überbrücktem Planetengetriebe bei eingelegtem Gang in einem Teilgetriebe rein elektrisch gefahren werden, wobei Wälzverluste des Planetengetriebes vermieden werden. Ferner stehen bei überbrücktem Planetengetriebe die Funktionen Boosten und Rekuperieren zur Verfügung.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Doppelkupplungsgetriebe anzugeben, welches im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten Doppelkupplungsgetrieben erweiterte Funktionalitäten aufweist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
  • Demnach wird ein Doppelkupplungsgetriebe vorgeschlagen, umfassend ein erstes Teilgetriebe mit einer ersten Getriebeeingangswelle, dem eine erste Lastschaltkupplung zugeordnet ist und ein zweites Teilgetriebe mit einer zweiten Getriebeeingangswelle, dem eine zweite Lastschaltkupplung zugeordnet ist, wobei im ersten Teilgetriebe die ungeraden Vorwärtsgänge und im zweiten Teilgetriebe die geraden Vorwärtsgänge erzeugt werden. Die Lastschaltkupplungen sind antriebsseitig mit einem Antriebsaggregat verbunden, das vorzugsweise als Verbrennungsmotor ausgeführt ist.
  • Hierbei weist das Doppelkupplungsgetriebe für zumindest ein Teilgetriebe eine elektrische Maschine und einen Planetenradsatz umfassende Einheit auf, welche diesem Teilgetriebe zugeordnet ist und zwischen der Abtriebsseite der Lastschaltkupplung und der Getriebeeingangswelle dieses Teilgetriebes angeordnet ist. Gemäß der Erfindung ist der Rotor der elektrischen Maschine drehfest mit dem Sonnenrad des Planetenradsatzes verbunden, wobei die Lastschaltkupplung abtriebsseitig wahlweise mit dem Hohlrad oder mit dem Steg des Planetenradsatzes drehfest verbindbar ist, wobei der Abtrieb des Planetenradsatzes über den Steg erfolgt, der mit der Getriebeeingangswelle des Teilgetriebes verbunden ist und wobei das Hohlrad des Planetenradsatzes und der Rotor der elektrischen Maschine an das Getriebegehäuse ankoppelbar sind.
  • Vorzugsweise ist die elektrische Maschine als Innenläufer ausgeführt, d. h. der Rotor ist radial betrachtet innerhalb des Stators angeordnet.
  • Vorzugsweise ist der Planetenradsatz als einfacher Minus-Planetenradsatz ausgeführt. Ein einfacher Minus-Planetenradsatz umfasst bekanntlich ein Sonnenrad, ein Hohlrad und einen Steg, an dem Planetenräder drehbar gelagert sind, die jeweils mit Sonnenrad und Hohlrad kämmen. Hierdurch weist das Hohlrad bei festgehaltenem Steg eine zum Sonnenrad entgegengesetzte Drehrichtung auf. Demgegenüber umfasst ein einfacher Plus-Planetenradsatz ein Sonnenrad, ein Hohlrad und einen Steg, an dem innere und äußere Planetenräder drehbar gelagert sind, wobei alle inneren Planetenräder mit dem Sonnenrad und alle äußeren Planetenräder mit dem Hohlrad kämmen, wobei jedes innere Planetenrad mit jeweils einem äußeren Planetenrad kämmt. Hierdurch weist das Hohlrad bei festgehaltenem Steg die gleiche Drehrichtung auf wie das Sonnenrad und es ergibt sich eine positive Standgetriebe-Übersetzung.
  • Durch eine drehfeste Verbindung der Abtriebsseite der Lastschaltkupplung mit dem Hohlrad des Planetenradsatzes kann das Teilgetriebe, dem die Einheit, umfassend die elektrische Maschine und den Planetenradsatz zugeordnet ist, als leistungsverzweigtes hybridisiertes Getriebe betrieben werden. Hierbei dient der Planetenradsatz als Summierungsgetriebe für die von der elektrischen Maschine und vom Verbrennungsmotor des Fahrzeugs aufgebrachten Drehmomente.
  • Ferner kann bei an das Getriebegehäuse gekoppeltem Hohlrad und mit dem Steg des Planetenradsatzes drehfest verbundener Abtriebsseite der Lastschaltkupplung die elektrische Maschine über eine konstante Übersetzung an das Teilgetriebe gekoppelt werden.
  • In vorteilhafter Weise können bei dem erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebe alle mit dem Teilgetriebe, dem die Einheit, umfassend die elektrische Maschine und den Planetenradsatz, zugeordnet ist, erzeugbaren Übersetzungen mit einem Faktor versehen werden, wodurch Gruppenschaltungen ermöglicht werden. Dies wird bei an das Getriebegehäuse gekoppeltem Rotor der elektrischen Maschine und mit dem Hohlrad verbundener Abtriebsseite der Lastschaltkupplung erzielt. Der Faktor hängt von der Standgetriebeübersetzung des Planetenradsatzes ab.
  • Im Rahmen einer Weiterbildung der Erfindung kann eine weitere eine elektrische Maschine und einen Planetenradsatz umfassende Einheit vorgesehen sein, welche dem anderen Teilgetriebe zugeordnet ist und wie bereits beschrieben geschaltet ist.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. In diesen stellen dar:
  • 1: eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen eine elektrische Maschine und einen Planetenradsatz umfassenden Einheit und einer Lastschaltkupplung eines Teilgetriebes eines Doppelkupplungsgetriebes;
  • 2: eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen eine elektrische Maschine und einen Planetenradsatz umfassenden Einheit und einer Lastschaltkupplung eines Teilgetriebes eines Doppelkupplungsgetriebes zur Veranschaulichung der erzielbaren Hybridfunktionalität;
  • 3: eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen eine elektrische Maschine und einen Planetenradsatz umfassenden Einheit und einer Lastschaltkupplung eines Teilgetriebes eines Doppelkupplungsgetriebes zur Veranschaulichung der Möglichkeit, die elektrische Maschine über eine konstante Übersetzung an das Teilgetriebe zu koppeln; und
  • 4: eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen eine elektrische Maschine und einen Planetenradsatz umfassenden Einheit und einer Lastschaltkupplung eines Teilgetriebes eines Doppelkupplungsgetriebes zur Veranschaulichung der Möglichkeit, die im Teilgetriebe erzielbaren Übersetzungen mit einem Faktor zu versehen.
  • In 1 ist eine Einheit 1, umfassend eine als Innenläufer ausgeführte elektrische Maschine 2 mit einem Rotor 6 und einem Stator 7 und einem einfachen Minus-Planetenradsatz 3 gezeigt. Die Einheit 1 ist einem beliebig ausgeführten Teilgetriebe eines Doppelkupplungsgetriebes zugeordnet, dessen Getriebeeingangswelle mit dem Bezugszeichen 4 bezeichnet ist. Wie aus 1 ersichtlich, ist die Einheit 1 zwischen der Abtriebsseite der Lastschaltkupplung 5 des Teilgetriebes und dem Getriebeeingang dieses Teilgetriebes angeordnet.
  • Hierbei ist der Rotor 6 der elektrischen Maschine 2 drehfest mit dem Sonnenrad 8 des Planetenradsatzes 3 verbunden, wobei die Lastschaltkupplung 5 abtriebsseitig über Schaltelemente wahlweise mit dem Hohlrad 9 oder mit dem Steg 10 des Planetenradsatzes 3 drehfest verbindbar ist.
  • Ferner ist das Hohlrad 9 über ein Schaltelement an das Getriebegehäuse 11 ankoppelbar. Im Rahmen einer Weiterbildung können das Schaltelement, mittels dessen das Hohlrad 9 an das Getriebegehäuse 11 ankoppelbar ist, und das Schaltelement zur drehfesten Verbindung der Abtriebsseite der Lastschaltkupplung 5 mit dem Hohlrad 9 zu einem Doppelschaltelement mit gemeinsamer Aktuatorik zusammengefasst sein. Die Möglichkeit der lösbaren drehfesten Verbindung der Abtriebsseite der Lastschaltkupplung 5 mit dem Steg 10 ist in 1 durch den Pfeil A veranschaulicht, wobei Pfeil B die Möglichkeit der lösbaren drehfesten Verbindung der Abtriebsseite der Lastschaltkupplung 5 mit dem Hohlrad 9 und die Möglichkeit der Anbindung des Hohlrades 9 an das Getriebegehäuse 11 veranschaulicht.
  • Des Weiteren ist der Rotor 6 der elektrischen Maschine 2 über ein weiteres Schaltelement an das Getriebegehäuse 11 ankoppelbar, was durch den Pfeil C veranschaulicht ist, wobei der Abtrieb des Planetenradsatzes 3 über den Steg 10 erfolgt, der mit der Getriebeeingangswelle 4 des Teilgetriebes verbunden ist.
  • Die Schaltelemente sind vorzugsweise als formschlüssige Schaltelemente ausgeführt.
  • Gemäß der Erfindung und bezugnehmend auf 2 ist durch die drehfeste Verbindung der Abtriebsseite der Lastschaltkupplung 5 mit dem Hohlrad 9 des Planetenradsatzes 3 ein Betrieb des Teilgetriebes, dem die Einheit 1 zugeordnet ist, als leistungsverzweigtes hybridisiertes Getriebe möglich, wobei der Planetenradsatz 3 als Summierungsgetriebe dient.
  • Gegenstand der 3 ist die Realisierung der Anbindung der elektrischen Maschine 2 über eine konstante Übersetzung an das Teilgetriebe, wobei zu diesem Zweck das Hohlrad 9 des Planetenradsatzes 3 an das Getriebegehäuse 11 gekoppelt ist und die Abtriebsseite der Lastschaltkupplung 5 mit dem Steg 10 des Planetenradsatzes 3 drehfest verbunden ist.
  • Bei dem in 4 gezeigten Beispiel ist der Rotor 6 der elektrischen Maschine 2 an das Getriebegehäuse 11 gekoppelt, wobei die Abtriebsseite der Lastschaltkupplung 5 mit dem Hohlrad 9 des Planetenradsatzes 3 drehfest verbunden ist. Dadurch können die im Teilgetriebe erzeugbaren Übersetzungen mit einem von der Standgetriebeübersetzung des Planetenradsatzes abhängigen Faktor versehen werden, wodurch in vorteilhafter Weise Gruppenschaltungen ermöglicht werden.
  • Durch die erfindungsgemäße Konzeption wird auf konstruktiv einfache und kostengünstige Weise ein Doppelkupplungsgetriebe geschaffen, welches erweiterte Funktionalitäten aufweist.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Einheit, umfassend eine elektrische Maschine 2 und einen Planetenradsatz 3
    2
    elektrische Maschine
    3
    Planetenradsatz
    4
    Getriebeeingangswelle
    5
    Lastschaltkupplung
    6
    Rotor der elektrischen Maschine 2
    7
    Stator der elektrischen Maschine 2
    8
    Sonnenrad des Planetenradsatzes 3
    9
    Hohlrad des Planetenradsatzes 3
    10
    Steg des Planetenradsatzes 3
    11
    Getriebegehäuse
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102010061824 [0005, 0007]

Claims (7)

  1. Doppelkupplungsgetriebe, umfassend ein erstes Teilgetriebe mit einer ersten Getriebeeingangswelle, dem eine erste Lastschaltkupplung zugeordnet ist und ein zweites Teilgetriebe mit einer zweiten Getriebeeingangswelle, dem eine zweite Lastschaltkupplung zugeordnet ist, wobei im ersten Teilgetriebe die ungeraden Vorwärtsgänge und im zweiten Teilgetriebe die geraden Vorwärtsgänge erzeugt werden, wobei die Lastschaltkupplungen antriebsseitig mit einem Antriebsaggregat verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass es für zumindest ein Teilgetriebe eine elektrische Maschine (2) und einen Planetenradsatz (3) umfassende Einheit (1) aufweist, welche diesem Teilgetriebe zugeordnet ist und zwischen der Abtriebsseite der Lastschaltkupplung (5) und der Getriebeeingangswelle (4) dieses Teilgetriebes angeordnet ist, wobei der Rotor (6) der elektrischen Maschine (2) drehfest mit dem Sonnenrad (8) des Planetenradsatzes (3) verbunden ist, wobei die Lastschaltkupplung (5) abtriebsseitig über Schaltelemente wahlweise mit dem Hohlrad (9) oder mit dem Steg (10) des Planetenradsatzes (3) drehfest verbindbar ist, wobei der Abtrieb des Planetenradsatzes (3) über den Steg (10) erfolgt, der mit der Getriebeeingangswelle (4) des Teilgetriebes verbunden ist und wobei das Hohlrad (9) des Planetenradsatzes (3) und der Rotor (6) der elektrischen Maschine (2) über Schaltelemente an das Getriebegehäuse (11) ankoppelbar sind.
  2. Doppelkupplungsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (2) als Innenläufer ausgeführt ist.
  3. Doppelkupplungsgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement, mittels dessen das Hohlrad (9) an das Getriebegehäuse (11) ankoppelbar ist und das Schaltelement zur drehfesten Verbindung der Abtriebsseite der Lastschaltkupplung (5) mit dem Hohlrad (9) zu einem Doppelschaltelement mit gemeinsamer Aktuatorik zusammengefasst sind.
  4. Doppelkupplungsgetriebe nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltelemente als formschlüssige Schaltelemente ausgeführt sind.
  5. Doppelkupplungsgetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei drehfester Verbindung der Abtriebsseite der Lastschaltkupplung (5) mit dem Hohlrad (9) des Planetenradsatzes (3) ein Betrieb des Teilgetriebes, dem die Einheit (1) zugeordnet ist, als leistungsverzweigtes hybridisiertes Getriebe erzielbar ist.
  6. Doppelkupplungsgetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei an das Getriebegehäuse (11) gekoppeltem Hohlrad (9) und mit dem Steg (10) des Planetenradsatzes (3) drehfest verbundener Abtriebsseite der Lastschaltkupplung (5) die Anbindung der elektrischen Maschine (2) über eine konstante Übersetzung an das Teilgetriebe, dem die Einheit (1) zugeordnet ist, realisierbar ist.
  7. Doppelkupplungsgetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei an das Getriebegehäuse (11) gekoppeltem Rotor (6) der elektrischen Maschine (2) und mit dem Hohlrad (9) des Planetenradsatzes (3) drehfest verbundener Abtriebsseite der Lastschaltkupplung (5) die im Teilgetriebe erzeugbaren Übersetzungen mit einem von der Standgetriebeübersetzung des Planetenradsatzes (3) abhängigen Faktor versehen werden, wodurch Gruppenschaltungen realisierbar sind.
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