DE102012021293A1 - Schaltanordnung für ein Doppelkupplungsgetriebe - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Schaltanordnung für ein Doppelkupplungsgetriebe als Geschwindigkeits-Wechselgetriebe für Kraftfahrzeuge, mit zwei koaxial angeordneten Eingangswellen (14, 16), die über je eine Kupplung (K1, K2) aktivierbar sind, mit einer achsparallelen Abtriebswelle (18) und mit auf den Wellen (14, 16, 18) angeordneten, mittels Synchronkupplungen (28) schaltbaren Zahnradsätzen zur Bildung mehrerer Vorwärtsgänge und eines Rückwärtsganges, wobei die Zahnradsätze in ein Teilgetriebe (A) mit der einen Eingangswelle (14) und in ein Teilgetriebe (B) mit der anderen Eingangswelle (16) aufgeteilt sind. Zur Erzielung einer größeren Getriebespreizung bei einer baulich kompakten Konstruktion wird vorgeschlagen, dass dem Teilgetriebe (A) und/oder dem Teilgetriebe (B) zumindest eine in zwei Übersetzungsstufen umschaltbare Vor- und/oder Nachschalteinheit (30, 32) zugeordnet ist.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltanordnung für ein Doppelkupplungsgetriebe als Geschwindigkeits-Wechselgetriebe für Kraftfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
- Derartige Doppelkupplungsgetriebe sind bei einem guten Getriebewirkungsgrad als automatisierte Schaltgetriebe einsetzbar, die zudem durch die Aufteilung auf zwei Teilgetriebe und zwei Trennkupplungen schnell und ohne Unterbrechung der Zugkraft schaltbar sind. In dem Bestreben, derartige Wechselgetriebe optimal an die Antriebsleistungen der Antriebsaggregate bzw. von Brennkraftmaschinen anzupassen, ist eine große Getriebespreizung erwünscht, die zum Beispiel durch das Vorsehen vermehrter Vorwärtsgänge (bei nicht zu großen Übersetzungssprüngen) realisiert werden kann.
- Aufgabe der Erfindung ist es, ein Doppelkupplungsgetriebe der gattungsgemäßen Art anzugeben, das bei einer baulich kompakten Konstruktion eine große Getriebespreizung und eine erhöhte Anzahl von Vorwärtsgängen ermöglicht und das steuerungstechnisch gut beherrschbar ist.
- Die Aufgabe ist mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung geben die Unteransprüche an.
- Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 ist dem Teilgetriebe A und/oder dem Teilgetriebe B zumindest eine Vorschalteinheit und/oder eine Nachschalteinheit zugeordnet, die in zwei unterschiedliche Übersetzungsstufen umschaltbar ist. Durch die integrierte Vor- und/oder Nachschalteinheit gelingt es, in den Teilgetrieben A und B eine Vervielfachung der Vorwärtsgänge herzustellen, wobei trotz der damit verwirklichbaren, größeren Getriebespreizung die Anzahl der Zahnradsätze verringert werden kann. Dabei wird die Baulänge des Getriebes nicht vergrößert und der Mehraufwand kann relativ gering gehalten werden.
- Beispielsweise ergibt sich bei einer Zuordnung einer Vor- und/oder Nachschalteinheit zum Teilgetriebe A ergibt sich somit eine Verdoppelung der Gänge des Teilgetriebes A. Zudem ist in diesem Fall auch eine größere Getriebespreizung im Teilgetriebe A realisierbar.
- Die Vor- und/oder Nachschalteinheit kann generell in einer Vorgelege-Bauweise ausgeführt sein, beispielsweise als eine Performerstufe, eine Vor- oder Nachschaltgruppe oder in einer anderen geeigneten Bauweise. Besonders bevorzugt kann die Vor- oder Nachschalteinheit als ein Planetengetriebe realisiert sein.
- Nachfolgend werden optionale Weiterbildungen der Erfindung speziell im Zusammenhang mit einer als Planetengetriebe ausgeführten Schalteinheit beschrieben. Es versteht sich jedoch von selbst, dass die generell erzielten Vorteile der Erfindung auch mit Schalteinheiten anderer Bauart erreichbar sind. Insoweit treffen die nachfolgenden Ausführungen auch auf Schalteinheiten zu, die nicht als Planetengetriebe ausgebildet sind.
- So kann in einer ersten, bevorzugten Ausführungsvariante das eine Planetengetriebe benachbart der Doppelkupplung K1, K2 auf der Eingangs-Hohlwelle des Teilgetriebes A und das zweite Planetengetriebe im Kraftfluss hinter den Zahnradsätzen beider Teilgetriebe A, B auf der Abtriebswelle positioniert sein. Damit liegen beide Planetengetriebe räumlich günstig außerhalb der Zahnradsätze der beiden Teilgetriebe. Die durch die Zahnradsätze gebildeten Übersetzungsstufen können für das Teilgetriebe A vervierfacht und für das Teilgetriebe B verdoppelt werden, wodurch definierte Gangsprünge geschaffen werden können.
- In einer weiteren, alternativen Ausgestaltung der Erfindung kann das eine Planetengetriebe benachbart der Doppelkupplung auf der Eingangs-Hohlwelle des Teilgetriebes A und das andere Planetengetriebe koaxial auf der Eingangswelle des Teilgetriebes B angeordnet sein. Dies ermöglicht eine Verdoppelung der Übersetzungsstufen beider Teilgetriebe A und B bei einer baulich besonders kompakten Getriebekonstruktion.
- In einer dritten, alternativen Ausgestaltung der Erfindung können beide Planetengetriebe benachbart der Doppelkupplung und unmittelbar hintereinander geschaltet auf der Eingangs-Hohlwelle des Teilgetriebes A positioniert sein. Dies ermöglicht gegebenenfalls die Zusammenfassung der beiden Planetengetriebe zu einer Bau- und Montageeinheit. Ferner können die Übersetzungsstufen des Teilgetriebes A vervierfacht werden, während die Übersetzungsstufen des Teilgetriebes B allerdings nur einfach nutzbar sind.
- Wie oben erwähnt, ist die Vor- und/oder Nachschalteinheit allgemein in zwei unterschiedliche Übersetzungsstufen umschaltbar. Speziell bei der Ausbildung als ein Planetengetriebe können die beiden Übersetzungsstufen eine erste 1:1-Übersetzungsstufe und eine zweite, niedrigere (oder höhere) Übersetzungsstufe sein. Ein solches Planetengetriebe weist ein Eingangselement, ein Ausgangselement und ein über eine Bremse B festsetzbares Übertragungselement zum Schalten der niedrigeren Übersetzungsstufe auf. Des Weiteren können die Planetengetriebe über eine Kupplung K3 in die höhere 1:1-Übersetzungsstufe umschaltbar sein, wobei die Kupplung jeweils zwei Elemente der Planetengetriebe miteinander verbindet. Die Kupplung kann dabei eine übliche, hydraulisch gesteuerte Lamellenkupplung und die Bremse eine hydraulisch beaufschlagbare Bandbremse oder ähnlich einer Lamellenkupplung ausgeführt sein, so dass komfortable, ruckfreie Umschaltungen ohne Zugkraftunterbrechungen möglich sind.
- In einer bevorzugten, fertigungstechnisch günstigen Getriebeauslegung können das Eingangselement der Planetengetriebe ein Hohlrad, das Ausgangselement ein Planetenräder tragender Steg und das Übertragungselement ein mit den Planetenrädern kämmendes Sonnenrad sein, das über die Bremse B festsetzbar oder über die Kupplung K3 mit einem der anderen Elemente der Planetengetriebe verbindbar ist. Die Kupplung K3 kann dabei jeweils zwischen dem antreibenden Hohlrad und dem Sonnenrad vorgesehen sein.
- Ferner können die Bremse B und die Kupplung K3 baulich einfach auf einer gemeinsamen Hohlwelle mit dem Sonnenrad angeordnet sein.
- In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die beiden Planetengetriebe im Wesentlichen baugleich ausgeführt sind, gegebenenfalls aber in der niedrigeren Übersetzungsstufe unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse aufweisen, um gezielte, an die Übersetzungsstufen durch die Zahnradsätze angepasste Gangsprünge zu realisieren.
- Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der beiliegenden, schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
-
1 ein Blockschaltbild eines Doppelkupplungsgetriebes für ein Kraftfahrzeug, mit Zahnradsätze aufweisenden Teilgetrieben A und B, wobei dem Teilgetriebe A eine Vorschalteinheit, zum Beispiel ein Planetengetriebe, vorgeschaltet und auf der Abtriebswelle eine Nachschalteinheit, zum Beispiel ein Planetengetriebe, nachgeschaltet ist; -
2 die skizzenhafte Darstellung des vorgeschalteten Planetengetriebes gemäß1 mit einem Hohlrad, einem Steg mit Planetenrädern und einem Sonnenrad, sowie einer Kupplung und einer Bremse zum Umschalten der Übersetzungsstufen; -
3 das auf der Abtriebswelle integrierte, im Wesentlichen zur2 baugleiche Planetengetriebe des Doppelkupplungsgetriebes nach1 ; -
4 eine alternative Schaltanordnung des Doppelkupplungsgetriebes mit einer dem Teilgetriebe A und einer dem Teilgetriebe B vorgeschalteten Vorschalteinheit; und -
5 eine weitere, alternative Schaltanordnung mit zwei unmittelbar hintereinander geschalteten Schalteinheiten auf der Eingangs-Hohlwelle des Doppelkupplungsgetriebes. - Die
1 zeigt grob schematisch ein Doppelkupplungsgetriebe12 als Geschwindigkeits-Wechselgetriebe für Kraftfahrzeuge, mit zwei koaxialen Getriebe-Eingangswellen14 ,16 , die über zwei Trennkupplungen K1, K2 mit einem antreibenden Antriebsaggregat bzw. einer Brennkraftmaschine (nicht dargestellt) trieblich verbindbar sind. Die Eingangswelle14 ist als Hohlwelle ausgeführt. Der Doppelkupplung K1, K2 kann ein Drehschwingungsdämpfer, zum Beispiel ein Zweimassenschwungrad10 , zugeordnet sein. - Achsparallel zu den Eingangswellen
14 ,16 ist eine Abtriebswelle18 angeordnet, die über Stirnzahnräder24 ,26 auf ein an das Getriebegehäuse20 angebautes Vorderachsdifferenzial22 (nur angedeutet) abtreibt. - Die besagten Wellen
14 ,16 ,18 sind über nur angedeutete Wälzlager (ohne Bezugszeichen) in dem Getriebegehäuse20 drehbar gelagert. - Das Doppelkupplungsgetriebe
12 ist in ein Teilgetriebe A und ein Teilgetriebe B unterteilt, wobei sich die Eingangs-Hohlwelle14 nur innerhalb des Teilgetriebes A erstreckt, während die Eingangswelle16 durch die Eingangswelle14 hindurch in das Teilgetriebe B bis zu dessen Abschlusswand20a geführt ist. - Im Teilgetriebe A sind drei Vorwärtsgang-Zahnradsätze I, III, V und ein Rückwärtsgang-Zahnradsatz R mit einem integrierten Umkehrzahnrad (nicht dargestellt) angeordnet, die sich in bekannter Weise aus Festzahnrädern und Loszahnrädern zusammensetzen, wobei die Loszahnräder über Synchronkupplungen (allgemein mit
28 bezeichnet) geschaltet werden können. - Im Teilgetriebe B sind zwei Vorwärtsgang-Zahnradsätze II und IV vorgesehen, die sich ebenfalls aus Festzahnrädern und über eine Synchronkupplung
28 schaltbaren Loszahnrädern zusammensetzen und die in der entsprechenden Übersetzungsauslegung Vorwärtsgänge bilden. - Dem Teilgetriebe A ist benachbart der Doppelkupplung K1, K2 als eine Vorschalteinheit beispielsweise ein erstes Planetengetriebe
30 vorgeschaltet, das koaxial zur Eingangs-Hohlwelle14 ausgeführt ist und das in zwei Übersetzungsstufen bzw. in eine niedrigere Übersetzungsstufe und eine höhere 1:1-Übersetzungsstufe umschaltbar ist. - Ferner ist in die Abtriebswelle
18 im Kraftfluss nach den angeführten Zahnradsätzen I bis V und R als eine Nachschalteinheit ein zweites Planetengetriebe32 im Wesentlichen gleicher Bauart integriert. - Die
2 und3 zeigen skizzenhaft die Planetengetriebe30 bzw.32 , deren übereinstimmende Getriebeelemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. - Das an die Doppelkupplung K1, K2 angebaute Planetengetriebe
30 (2 ) weist ein an die Kupplung K1 trieblich angeschlossenes Hohlrad34 als Eingangselement, einen Steg36 mit drehbar gelagerten Planetenrädern38 als Ausgangselement und ein Sonnenrad40 als Übertragungselement auf. - Der Steg
36 ist unmittelbar mit der Eingangs-Hohlwelle14 des Teilgetriebes A trieblich verbunden, während das Sonnenrad40 über eine weitere Hohlwelle42 an die gehäusefeste Bremse B angeschlossen ist. Die Bremse B ist bevorzugt ähnlich einer Lamellenkupplung oder als Bandbremse aufgebaut und hydraulisch betätigbar. - Des Weiteren ist zwischen dem Hohlrad
34 und der Hohlwelle42 bzw. dem Sonnenrad40 eine Lamellenkupplung K3 vorgesehen, die hydraulisch beaufschlagt das Hohlrad34 mit dem Sonnenrad40 verbindet und damit die 1:1-Übersetzung des Planetengetriebes30 bildet. Die Kupplung K1 treibt dann über das blockierte Planetengetriebe30 die Hohlwelle14 des Teilgetriebes A an. - In die niedrigere Übersetzungsstufe ist das Planetengetriebe
30 schaltbar, indem die Kupplung K3 gelöst und die Bremse B betätigt wird. Dann treibt die geschlossene Kupplung K1 über das Hohlrad34 , die Planetenräder38 und den Steg36 die Eingangs-Hohlwelle14 an, während das Sonnenrad40 als Stützelement festgebremst ist. - Das Planetengetriebe
32 weicht von dem vorbeschriebenen Planetengetriebe30 nur dadurch ab, dass es in die Abtriebswelle18 integriert ist, wobei der die Festzahnräder (1 ) tragende Abschnitt18a der Abtriebswelle18 mit dem Hohlrad34 und der abtreibende Steg36 mit dem weiterführenden Abschnitt18b der Abtriebswelle18 trieblich verbunden ist. - Durch die Anordnung des Planetengetriebes
30 im Teilgetriebe A kann ein jeder Zahnradsatz I, III, V und der Rückwärtsgang-Zahnradsatz R in zwei Übersetzungen gefahren werden, bilden also acht Gänge definierter Übersetzungsauslegungen. - Die Zahnradsätze II und IV können über das in der Abtriebswelle
18 integrierte Planetengetriebe32 ebenfalls in zwei Übersetzungen gefahren werden, dementsprechend also weitere vier Vorwärtsgänge. - Ferner können im Zusammenwirken der beiden Planetengetriebe
30 ,32 über das Teilgetriebe A weitere Übersetzungsauslegungen gefahren werden, so dass hier theoretisch eine Vervierfachung der Gänge gegeben ist. - Dies schafft in vorteilhafter Weise die Möglichkeit, unter Ausnutzung gegebenenfalls nicht aller theoretisch möglichen Gänge eine große Getriebespreizung bei definierten Übersetzungssprüngen zu verwirklichen. Die Getriebesteuerung (nicht dargestellt) schaltet dabei bevorzugt ohne Zugkraftunterbrechungen die Zahnradsätze des Teilgetriebes A oder des Teilgetriebes B durch Kuppeln der Synchronkupplungen
28 aktiv und steuert die beiden Planetengetriebe30 ,32 je nach Fahrsituation in die niedrigere oder die höhere 1:1-Übersetzung. - Die
4 und5 zeigen alternative Doppelkupplungsgetriebe12' ,12'' , die nur soweit erläutert sind, als sie sich von dem Doppelkupplungsgetriebe12 gemäß1 unterscheiden. Funktionell gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. - Gemäß
4 ist das zweite Planetengetriebe32 nicht in die Abtriebswelle18 , sondern in die zweite Eingangswelle16 des Teilgetriebes B integriert. - Dies hat zur Folge, dass die Zahnradsätze II, IV (gemäß
1 ) des Teilgetriebes B bereits eingangsseitig in zwei Übersetzungsstufen schaltbar sind; ein Zusammenwirken (hintereinander Schalten) der beiden Planetengetriebe30 ,32 ist dann nicht möglich. - Die
5 schließlich zeigt eine Ausführungsform des Doppelkupplungsgetriebes12'' , bei der die beiden Planetengetriebe30 ,32 unmittelbar hintereinander geschaltet auf der Eingangs-Hohlwelle14 des Teilgetriebes A angeordnet sind. - Dies hat zunächst den baulichen und fertigungstechnischen Vorteil, dass die beiden Planetengetriebe
30 ,32 als Baueinheit ausgeführt sein können. - Über die beiden Planetengetriebe
30 ,32 kann dann ein jeder über die Synchronkupplungen28 geschaltete Gang des Teilgetriebes A in vier möglichen Übersetzungsstufen durch Umschalten der Kupplungen K3 und/oder der Bremsen B gefahren werden. Die Vorwärtsgänge der Zahnradsätze II und IV (gemäß1 ) bilden dann nicht modifizierbare, einfache Übersetzungsstufen. - Neben der möglichen Vervielfachung der Übersetzungsstufen über die einzelnen Zahnradsätze I bis V und R sind über die Planetengetriebe
30 ,32 schnelle und komfortable Schaltvorgänge durch bevorzugt hydraulische Steuerung der Kupplungen K3 und der Bremsen B durchführbar. Über die Trennkupplungen K1, K2 wird in üblicher Weise das Antriebsmoment auf die Zahnradsätze I, III, V, R und II, IV der Teilgetriebe A und B geleitet. - Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt.
- Je nach erforderlicher Getriebespreizung und gewünschter Anzahl an Vorwärtsgängen und Rückwärtsgängen können im Teilgetriebe A und im Teilgetriebe B des Doppelkupplungsgetriebes
12 mehr oder weniger Zahnradsätze angeordnet sein. Auch die baulichen Gegebenheiten sind gegebenenfalls bei der Anordnung der beiden Planetengetriebe30 ,32 maßgeblich. - Die Übersetzungsverhältnisse der beiden Planetengetriebe
30 ,32 können in der niedrigeren Übersetzungsstufe unterschiedlich ausgeführt sein, um definiert größere oder kleinere Gangsprünge zu verwirklichen. Die Planetengetriebe30 ,32 können gegebenenfalls aus baulichen oder räumlichen Gründen auch anders (zum Beispiel ohne Hohlrad und mit einem Steg mit Stufenplanetenrädern, die mit zwei axial benachbarten Sonnenrädern kämmen) ausgeführt sein. - Das Doppelkupplungsgetriebe
12 kann auch für Allradantrieb des Kraftfahrzeugs ausgelegt sein. Dazu kann beispielsweise die Abtriebswelle18 als Hohlwelle ausgeführt sein, die auf das Ausgleichsgehäuse eines integrierten Zwischenachsdifferenziales abtreibt. Deren Ausgangswellen können dann ein hinteres Achsdifferenzial und durch die Hohlwelle hindurch das vordere Achsdifferenzial22 antreiben.
Claims (12)
- Schaltanordnung für ein Doppelkupplungsgetriebe als Geschwindigkeits-Wechselgetriebe für Kraftfahrzeuge, mit zwei koaxial angeordneten Eingangswellen (
14 ,16 ), die über je eine Kupplung (K1, K2) aktivierbar sind, mit einer achsparallelen Abtriebswelle (18 ) und mit auf den Wellen (14 ,16 ,18 ) angeordneten, mittels Synchronkupplungen (28 ) schaltbaren Zahnradsätzen zur Bildung mehrerer Vorwärtsgänge und eines Rückwärtsganges, wobei die Zahnradsätze in ein Teilgetriebe (A) mit der einen Eingangswelle (14 ) und in ein Teilgetriebe (B) mit der anderen Eingangswelle (16 ) aufgeteilt sind, dadurch gekennzeichnet, dass dem Teilgetriebe (A) und/oder dem Teilgetriebe (B) zumindest eine Vor- und/oder Nachschalteinheit (30 ,32 ) zugeordnet ist, die in zwei unterschiedliche Übersetzungsstufen umschaltbar ist. - Schaltanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schalteinheit (
30 ) auf der Eingangswelle eines der Teilgetriebe (A, B) und die zweite Schalteinheit (32 ) im Kraftfluss hinter den Zahnradsätzen (I bis V, R) beider Teilgetriebe (A, B) auf der Abtriebswelle (18 ) positioniert ist. - Schaltanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schalteinheit (
30 ), insbesondere benachbart der Doppelkupplung (K1, K2) auf der Eingangs-Hohlwelle (14 ) des Teilgetriebes (A) und die zweite Schalteinheit (32 ) auf der Eingangswelle (16 ) des Teilgetriebe (B) angeordnet ist. - Schaltanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Schalteinheiten (
30 ,32 ) unmittelbar hintereinander geschaltet auf einer Eingangswelle eines Teilgetriebes (A, B) positioniert sind. - Schaltanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Vor- und/oder Nachschalteinheit (
30 ,32 ) ein in zwei Übersetzungsstufen umschaltbares Planetengetriebe (30 ,32 ) ist. - Schaltanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinheit (
30 ,32 ) als Planetengetriebe ein Eingangselement (34 ), ein Ausgangselement (36 ) und ein über eine Bremse (B) festsetzbares Übertragungselement (40 ) zum Schalten der niedrigeren Übersetzungsstufe aufweist. - Schaltanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Planetengetriebe (
30 ,32 ) über eine Kupplung (K3) in die höhere 1:1-Übersetzungsstufe umschaltbar sind, wobei die Kupplung (K3) jeweils zwei Elemente (34 ,40 ) des Planetengetriebes (30 ,32 ) miteinander verbindet. - Schaltanordnung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingangselement des Planetengetriebes (
30 ,32 ) ein Hohlrad (34 ) ist, dass das Ausgangselement ein Planetenräder (38 ) tragender Steg (36 ) ist und dass das Übertragungselement ein mit den Planetenrädern (38 ) kämmendes Sonnenrad (40 ) ist, das über eine Bremse (B) festsetzbar oder über die Kupplung (K3) mit einem der anderen Elemente (34 ) der Planetengetriebe (30 ,32 ) verbindbar ist. - Schaltanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (K3) jeweils zwischen dem antreibenden Hohlrad (
34 ) und dem Sonnenrad (40 ) vorgesehen ist. - Schaltanordnung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremse (B) und die separate Kupplung (K3) auf einer gemeinsamen Hohlwelle (
42 ) mit dem Sonnenrad (40 ) angeordnet sind. - Schaltanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Planetengetriebe (
30 ,32 ) im Wesentlichen baugleich ausgeführt sind. - Schaltanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Planetengetriebe (
30 ,32 ) in der niedrigeren Übersetzungsstufe unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse aufweisen.
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