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Die Erfindung betrifft ein Doppelkupplungsgetriebe für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs.
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Aus der
DE 10 2004 012 909 A1 ist bereits ein Doppelkupplungsgetriebe mit zwei Eingangswellen, die jeweils zur Anbindung an eine Lastschaltkupplung vorgesehen sind, mit einer ersten zu den Eingangswellen parallel versetzt angeordneten Vorgelegewelle, mit einer zweiten zu den Eingangswellen parallel versetzt angeordneten Vorgelegewelle, mit fünf Zahnradebenen, die zur Wirkverbindung der Eingangswellen mit den Vorgelegewellen vorgesehen sind, und mit vier Schalteinheiten, die konstruktiv zur Schaltung von sieben sequentiell schaltbaren Vorwärtsgetriebegängen vorgesehen sind, bekannt.
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Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine kompakte Getriebeeinheit mit einer hohen Flexibilität bereitzustellen. Sie wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Erfindungsgemäß wird ein Doppelkupplungsgetriebe mit zwei Eingangswellen, die jeweils zur Anbindung an eine Lastschaltkupplung vorgesehen sind, mit einer ersten zu den Eingangswellen parallel versetzt angeordneten Vorgelegewelle, mit einer zweiten zu den Eingangswellen parallel versetzt angeordneten Vorgelegewelle, mit einer koaxial zu der zweiten Vorgelegewelle angeordneten Hohlwelle, mit Zahnradebenen zur Wirkverbindung der Eingangswellen mit den Vorgelegewellen und/oder der Hohlwelle, mit einem Festrad, das permanent drehfest mit der Hohlwelle verbunden ist, mit einem Losrad, das koaxial zu der Hohlwelle angeordnet ist, mit einem Losrad, das koaxial zu der zweiten Vorgelegewelle angeordnet ist, mit einer Schalteinheit, die dazu vorgesehen ist, die Hohlwelle und die zweite Vorgelegewelle drehfest miteinander zu verbinden, mit einer Schalteinheit, die dazu vorgesehen ist, das koaxial zu der zweiten Vorgelegewelle angeordnete Losrad drehfest mit der Hohlwelle zu verbinden, und mit einer Schalteinheiten, die dazu vorgesehen ist, das koaxial zu der zweiten Vorgelegewelle angeordnete Losrad drehfest mit der zweiten Vorgelegewelle zu verbinden, vorgeschlagen.
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Vorteilhafterweise ist das Doppelkupplungsgetriebe als ein Vorgelegewellengetriebe ausgebildet und umfasst eine Hauptrotationsachse und zwei Nebenrotationsachsen. Unter einer „Hauptrotationsachse” soll dabei insbesondere eine durch die Eingangswellen definierte Rotationsachse verstanden werden. Unter einer „Nebenrotationsachse” soll insbesondere eine parallel zur Hauptrotationsachse versetzt angeordnete, durch eine Vorgelegewelle definierte Rotationsachse verstanden werden.
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Weiter soll unter einer „Schalteinheit' insbesondere eine Einheit mit genau zwei Kopplungselementen verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, zwei drehbar zueinander gelagerte Getriebeelemente, wie beispielsweise ein Losrad und eine Vorgelegewelle, schaltbar drehfest miteinander zu verbinden. Zwei benachbarte Schalteinheiten können dabei grundsätzlich zu einer gemeinsamen Doppelschalteinheit zusammengefasst werden, indem beispielsweise ein gemeinsames Kopplungselement für beide Schalteinheiten vorgesehen wird. Jede der Schalteinheiten kann grundsätzlich als rein formschlüssige Schalteinheit, beispielsweise als Klauenkupplung, als form- und reibschlüssige Schalteinheit, beispielsweise in Form einer synchronisierten Klauenkupplung, oder als rein reibschlüssige Schalteinheit, beispielsweise in Form einer Lamellenkupplung, ausgeführt werden.
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Unter einer „Zahnradebene” soll weiter insbesondere eine Getriebeebene verstanden werden, in der zumindest zwei miteinander kämmende Zahnräder angeordnet sind, die in einem Teil der Getriebegänge zur Übertragung eines Leistungsflusses vorgesehen sind. Unter einer „Ausgangszahnradebene” soll insbesondere eine zusätzliche Zahnradebene verstanden werden, über die in sämtlichen Getriebegängen ein Leistungsfluss aus dem Doppelkupplungsgetriebe ausgeleitet wird. Unter einem „Festrad” soll dabei insbesondere ein Zahnrad einer Zahnradebene verstanden werden, das permanent drehfest mit einer der Eingangswellen, einer der Vorgelegewellen oder einer Welle verbunden ist, auf der zumindest ein Losrad angeordnet ist. Unter einem „Losrad” soll insbesondere ein einzelnes, drehbar zu einer Welle angeordnetes Zahnrad einer Zahnradebene verstanden werden, das lediglich mit zumindest einem Kopplungselement einer Schalteinheit permanent drehfest verbunden ist.
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Eine in der Figurenbeschreibung und den Patentansprüchen verwendete Nummerierung der Zahnradebenen dient insbesondere zur Unterscheidung der Zahnradebenen. Die Nummerierung entspricht einer bevorzugten Anordnung, in der die Zahnradebenen entlang der Haupterstreckungsrichtung hintereinander angeordnet sind. Grundsätzlich kann die Reihenfolge, in der die Zahnradebenen angeordnet sind, aber auch von der Nummerierung der Zahnradebenen abweichen. Insbesondere ist es denkbar, durch Umordnung der Zahnradebenen ein kinematisch gleichwertiges Doppelkupplungsgetriebe zu realisieren.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. In den Figuren sind drei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Figuren, die Figurenbeschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Dabei zeigen:
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1 ein Getriebeschema eines erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebes,
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2 eine Schaltlogik für das Doppelkupplungsgetriebe aus 1,
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3 ein weiteres Getriebeschema eines erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebes und
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4 ein drittes Getriebeschema eines erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebes.
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Die 1 und 2 zeigen ein Getriebeschema und ein Schaltschema eines Doppelkupplungsgetriebes für ein Kraftfahrzeug. Das Doppelkupplungsgetriebe ist für einen Front-Quer-Einbau vorgesehen, d. h. für ein Kraftfahrzeug, das eine quer zur Fahrtrichtung angeordnete Antriebsmaschine und eine angetriebene Vorderachse aufweist. Das Doppelkupplungsgetriebe umfasst eine Antriebswelle 10a, die zur drehfesten Anbindung an die Antriebsmaschine vorgesehen ist. Weiter umfasst das Doppelkupplungsgetriebe eine Eingangskupplung, die zwei im Kraftfluss parallel angeordnete Lastschaltkupplungen K1a, K2a umfasst. Zudem umfasst das Doppelkupplungsgetriebe ein nicht näher dargestelltes Abtriebszahnrad, das zur Anbindung an einen nicht näher dargestellten Achsantrieb für Antriebsräder des Kraftfahrzeugs vorgesehen ist. Das Doppelkupplungsgetriebe ist zur Schaltung von acht Vorwärtsgetriebegängen V1a, V2a, V3a, V4a, V5a, V6a, V7a, V8a vorgesehen. Die Vorwärtsgetriebegänge V1a–V8a sind unter Last zumindest sequentiell schaltbar.
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Das Doppelkupplungsgetriebe ist in Vorgelegewellenbauweise ausgeführt. Die Antriebswelle 10a und das Abtriebszahnrad sind parallel versetzt zueinander angeordnet. Zur Herstellung einer Wirkverbindung zwischen der Antriebswelle 10a und dem Abtriebszahnrad umfasst das Doppelkupplungsgetriebe zwei Eingangswellen 11a, 12a. Die Lastschaltkupplungen K1a, K2a umfassen jeweils ein eingangsseitiges Lastschaltkupplungselement, das drehfest mit der Antriebswelle 10a verbunden ist, und ein ausgangsseitiges Lastschaltkupplungselement. Die Eingangswellen 11a, 12a sind jeweils drehfest mit einem der ausgangsseitigen Lastschaltkupplungselemente verbunden. Die Eingangswelle 11a ist der ersten Lastschaltkupplung K1a zugeordnet. Die Eingangswelle 12a ist der zweiten Lastschaltkupplung K2a zugeordnet.
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Weiter umfasst das Doppelkupplungsgetriebe eine erste Vorgelegewelle 13a, die parallel versetzt zu den Eingangswellen 11a, 12a und dem Abtriebszahnrad angeordnet ist, sowie eine zweite Vorgelegewelle 14a, die parallel versetzt zu den Eingangswellen 11a, 12a, dem Abtriebszahnrad und der ersten Vorgelegewelle 13a angeordnet ist. Zudem umfasst das Doppelkupplungsgetriebe eine Hohlwelle 15a, die koaxial zu der zweiten Vorgelegewelle 14a angeordnet ist.
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Die Antriebswelle 10a und die beiden Eingangswellen 11a, 12a sind entlang einer Haupterstreckungsrichtung des Doppelkupplungsgetriebes hintereinander angeordnet. Die beiden Eingangswellen 11a, 12a sind koaxial zueinander angeordnet, wobei die zweite Eingangswelle 12a die erste Eingangswelle 11a durchsetzt. Die Antriebswelle 10a und die Eingangswellen 11a, 12a definieren eine Hauptrotationsachse des Doppelkupplungsgetriebes. Die beiden Vorgelegewellen 13a, 14a definieren jeweils eine Nebenrotationsachse. In einer nicht näher dargestellten Schnittebene spannen die Hauptrotationsachse, die Nebenrotationsachsen und eine durch das Abtriebszahnrad definierte Rotationsachse ein Viereck auf.
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Das Doppelkupplungsgetriebe umfasst fünf Zahnradebenen Z1a, Z2a, Z3a, Z4a, Z5a zur Bildung der Vorwärtsgetriebegänge V1a–V8a sowie eine Ausgangszahnradebene Z0a, die lediglich zur Ausleitung eines Drehmoments aus dem Doppelkupplungsgetriebe vorgesehen sind. Die erste Zahnradebene Z1a dient insbesondere zur Verbindung der ersten Eingangswelle 11a mit der zweiten Vorgelegewelle 14a. Die zweite Zahnradebene Z2a dient insbesondere zur Verbindung der ersten Eingangswelle 11a mit der ersten Vorgelegewelle 13a. Die dritte Zahnradebene Z1a dient insbesondere zur Verbindung der ersten Eingangswelle 11a mit der Hohlwelle 15a. Die vierte Zahnradebene Z4a dient insbesondere zur Verbindung der zweiten Eingangswelle 12a mit der ersten Vorgelegewelle 13a und zur Verbindung der ersten Eingangswelle 11a mit der Hohlwelle 15a. Die Zahnradebene Z5a dient insbesondere zur Verbindung der zweiten Eingangswelle 12a mit den Vorgelegewellen 13a, 14a.
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Das Doppelkupplungsgetriebe kann grundsätzlich um ein Hybridantriebsmodul erweitert werden. Beispielsweise ist es denkbar, dass das Doppelkupplungsgetriebe eine permanent an die Antriebswelle 10a angebundene Antriebsmaschine aufweist. Mittels einer solchen Antriebsmaschine kann beispielsweise eine Starter-Generator-Betriebsart realisiert werden. Zur Realisierung weiterer Hybrid-Betriebsarten ist es denkbar, dass das Doppelkupplungsgetriebe eine permanent oder schaltbar an eine der Vorgelegewellen 13a, 14a angebundene Antriebsmaschine aufweist. Ebenfalls ist es denkbar, dass das Doppelkupplungsgetriebe eine permanent oder schaltbar an eine der Eingangswellen 11a, 12a angebundene Antriebsmaschine aufweist.
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Die Ausgangszahnradebene Z0a liegt in Bezug auf die Zahnradebenen Z1a, Z2a, Z3a, Z4a, Z5a der Eingangskupplung am nächsten. Grundsätzlich kann die Ausgangszahnradebene Z0a aber an einer beliebigen Stelle angeordnet werden. Die Ausgangszahnradebene Z0a umfasst zwei Ausgangszahnräder Z01a, Z02a. Das erste Ausgangszahnrad Z01a ist koaxial zu der ersten Vorgelegewelle 13a angeordnet und permanent drehfest mit der ersten Vorgelegewelle 13a verbunden. Das zweite Ausgangszahnrad Z02a ist koaxial zu der zweiten Vorgelegewelle 14a angeordnet und permanent drehfest mit der zweiten Vorgelegewelle 14a verbunden. Beide Ausgangszahnräder Z01a, Z02a kämmen mit dem nicht näher dargestellten Abtriebszahnrad. Die Ausgangszahnradebene Z0a ist in sämtlichen Vorwärtsgetriebegängen V1a–V8a und in den Rückwärtsgetriebegängen R1a, R2a dazu vorgesehen, ein Drehmoment aus dem Doppelkupplungsgetriebe auszuleiten.
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Die Zahnradebene Z1a liegt in Bezug auf die restlichen Zahnradebenen Z2a, Z3a, Z4a, Z5a der Eingangskupplung am nächsten. Die erste Zahnradebene Z1a umfasst ein Festrad Z11a und ein Losrad Z12a. Das Festrad Z11a ist koaxial zu den Eingangswellen 11a, 12a angeordnet und permanent drehfest mit der ersten Eingangswelle 11a verbunden. Das Losrad Z12a ist koaxial zu der zweiten Vorgelegewelle 14a angeordnet und drehbar auf der Vorgelegewelle 14a gelagert. Das Festrad Z11a und das Losrad Z12a bilden eine Zahnradpaarung der Zahnradebene Z1a aus, die zur Bildung der Vorwärtsgetriebegänge V7a, V8a vorgesehen ist.
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Die Zahnradebene Z2a ist ausgehend von der Eingangskupplung entlang der Haupterstreckungsrichtung nach der Zahnradebene Z1a angeordnet. Die Zahnradebene Z2a umfasst ein Festrad Z21a und ein Losrad Z22a. Das Festrad Z21a ist koaxial zu den Eingangswellen 11a, 12a angeordnet und permanent drehfest mit der ersten Eingangswelle 11a verbunden. Das Losrad Z22a ist koaxial zu der ersten Vorgelegewelle 13a angeordnet und drehbar auf der Vorgelegewelle 13a gelagert. Das Festrad Z21a und das Losrad Z22a bilden eine Zahnradpaarung der Zahnradebene Z2a aus, die zur Bildung des Vorwärtsgetriebegangs V3a und des Rückwärtsgetriebegangs R1a vorgesehen ist.
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Die Zahnradebene Z3a ist ausgehend von der Eingangskupplung entlang der Haupterstreckungsrichtung nach der Zahnradebene Z2a angeordnet. Die Zahnradebene Z3a umfasst zwei Festräder Z31a, Z32a. Das Festrad Z31a ist koaxial zu den Eingangswellen 11a, 12a angeordnet und permanent drehfest mit der Eingangswelle 11a verbunden. Das Festrad Z32a ist koaxial zu der Vorgelegewelle 14a und der Hohlwelle 15a angeordnet und permanent drehfest mit der Hohlwelle 15a verbunden. Die Festräder Z31a, Z32a bilden eine Zahnradpaarung der Zahnradebene Z3a aus, die zur Bildung der Vorwärtsgetriebegänge V1a, V5a, V8a und des Rückwärtsgetriebegangs R1a vorgesehen ist.
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Die Zahnradebene Z4a ist ausgehend von der Eingangskupplung entlang der Haupterstreckungsrichtung nach der Zahnradebene Z3a angeordnet. Die Zahnradebene Z4a umfasst ein Festrad Z41a und zwei Losräder Z42a, Z43a. Das Festrad Z41a ist koaxial zu den Eingangswellen 11a, 12a angeordnet und permanent drehfest mit der zweiten Eingangswelle 12a verbunden. Das erste Losrad Z42a ist koaxial zu der ersten Vorgelegewelle 13a angeordnet und drehbar auf der ersten Vorgelegewelle 13a gelagert. Das zweite Losrad Z43a ist koaxial zu der zweiten Vorgelegewelle 14a angeordnet und drehbar auf der Hohlwelle 15a gelagert. Das Festrad Z41a und das Losrad Z42a bilden eine erste Zahnradpaarung der Zahnradebene Z4a aus, die zur Bildung der Vorwärtsgetriebegänge V1a, V2a und der Rückwärtsgetriebegänge R1a, R2a vorgesehen ist. Das Losrad Z42a und das Losrad Z43a bilden eine zweite Zahnradpaarung der Zahnradebene Z4a aus, die zur Bildung der Rückwärtsgetriebegänge R1a, R2a vorgesehen ist. Die beiden Zahnradpaarungen der Zahnradebene Z4a stellen dabei eine Drehrichtungsumkehr zur Bildung der Rückwärtsgetriebegänge R1a, R2a bereit.
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Die Zahnradebene Z5a ist ausgehend von der Eingangskupplung entlang der Haupterstreckungsrichtung nach der Zahnradebene Z4a angeordnet. Die Zahnradebene Z5a umfasst ein Festrad Z51a und zwei Losräder Z52a, Z53a. Das Festrad Z51a ist koaxial zu den Eingangswellen 11a, 12a angeordnet und permanent drehfest mit der zweiten Eingangswelle 12a verbunden. Das erste Losrad Z52a ist koaxial zu der ersten Vorgelegewelle 13a angeordnet und drehbar auf der ersten Vorgelegewelle 13a gelagert. Das zweite Losrad Z53a ist koaxial zu der zweiten Vorgelegewelle 14a angeordnet und drehbar auf der zweiten Vorgelegewelle 14a gelagert. Das Festrad Z51a und das Losrad Z52a bilden eine erste Zahnradpaarung der Zahnradebene Z5a aus, die zur Bildung des Vorwärtsgetriebegangs V4a vorgesehen ist. Das Festrad Z51a und das Losrad Z53a bilden eine zweite Zahnradpaarung der Zahnradebene Z5a aus, die zur Bildung der Vorwärtsgetriebegänge V1a, V6a, V8a vorgesehen ist.
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Auf den beiden Eingangswellen 11a, 12a sind lediglich die Festräder Z11a, Z21a, Z31a, Z41a, Z51a angeordnet. Ein Achsabstand der ersten Vorgelegewelle 13a zu der Hauptrotationsachse unterscheidet sich von einem Achsabstand der zweiten Vorgelegewelle 14a zu der Hauptrotationsachse. Der Achsabstand der ersten Vorgelegewelle 13a ist größer als der Achsabstand der zweiten Vorgelegewelle 14a. Die Zahnradpaarungen zwischen der ersten Vorgelegewelle 13a und den Eingangswellen 11a, 12a weisen dadurch tendenziell kürzere Übersetzungsverhältnisse auf als die Zahnradpaarungen zwischen der zweiten Vorgelegewelle 14a und den Eingangswellen 11a, 12a. Die Ausgangszahnräder Z01a, Z02a weisen ebenfalls unterschiedliche Zähnezahlen auf, wodurch sich für die beiden Vorgelegewellen 13a, 14a unterschiedliche Final-Drive-Übersetzungen ergeben.
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Koaxial zu der ersten Vorgelegewelle 13a sind die drei Losräder Z22a, Z42a, Z52a angeordnet. Diese drei Losräder Z22a, Z42a, Z52a sind an der Bildung der unteren vier Vorwärtsgetriebegänge V1a, V2a, V3a, V4a beteiligt. Koaxial zu der zweiten Vorgelegewelle 13a sind die drei Losräder Z12a, Z43a, Z53a und das eine Festrad Z32a angeordnet. Das Losrad Z53a und das Festrad Z32a weisen dabei unterschiedliche Wälzkreisdurchmesser auf.
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Zur Bildung der Vorwärtsgetriebegänge V1a, V2a, V3a, V4a, V5a, V6a, V7a, V8a umfasst das Doppelkupplungsgetriebe acht Schalteinheiten S1a, S2a, S3a, S4a, S5a, S6a, S7a, S8a. Sämtliche Schalteinheiten S1a–S8a sind koaxial zu einer der Vorgelegewelle 13a, 14a angeordnet. Die Schalteinheiten S1a–S8a umfassen jeweils zwei drehfest miteinander verbindbare Kopplungselemente. Die Schalteinheiten S1a–S8a sind dabei als synchronisierte Formschlusskupplungen ausgeführt, die mittels Schiebemuffen geschaltet werden. Grundsätzlich sind aber auch andere Ausgestaltungen denkbar. Insbesondere können die Schalteinheiten S1a–S8a zumindest teilweise als rein formschlüssige Klauenschalteinheiten ohne reibschlüssige Synchronisierung ausgeführt werden, beispielsweise wenn das Doppelkupplungsgetriebe eine an einer der Vorgelegewellen 13a, 14a angeordnete Zentralsynchronisierung aufweist und/oder die Schalteinheiten S1a–S8a mittels der Eingangskupplung synchronisiert werden.
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Die Schalteinheiten S2a, S3a, die Schalteinheiten S4a, S5a und die Schalteinheiten S6a, S7a sind jeweils paarweise zusammengefasst. Die jeweils zusammengefassten Schalteinheiten S2a, S3a, S4a, S5a, S6a, S7a bilden jeweils eine Doppelschalteinheit aus und umfassen jeweils eine gemeinsame Schiebemuffe, die zur Schaltung der jeweils ersten Schalteinheit S2a, S4a, S6a in eine erste Schaltstellung, zur Entkopplung in eine mittlere Neutralstellung und zur Schaltung der jeweils zweiten Schalteinheit S3a, S5a, S7a in eine zweite Schaltstellung geschaltet wird. Die als Doppelschalteinheiten zusammengefassten Schalteinheiten S2a, S3a, S4a, S5a, S6a, S7a sind jeweils nur einseitig schaltbar, d. h. es kann jeweils lediglich eine einzelne der Schalteinheiten S2a, S3a, S4a, S5a, S6a, S7a einer Doppelschalteinheit geschaltet werden.
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Die Schalteinheiten S1a, S8a sind jeweils als Einzelschalteinheiten ausgeführt. Sie umfassen jeweils eine Schiebemuffe, die in eine Schaltstellung und eine Neutralstellung schaltbar sind. Die als Einzelschalteinheiten ausgeführten Schalteinheiten S1a, S8a sind grundsätzlich unabhängig von den restlichen Schalteinheiten S1a–S8a schaltbar, wobei in Abhängigkeit von einer Schaltlogik über eine Aktuatorik zur Schaltung der Schalteinheiten S1a–S8a auch Abhängigkeiten definiert werden können.
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Die Schalteinheit S1a ist koaxial zu der ersten Vorgelegewelle 13a angeordnet. Die Schalteinheit S1a ist zwischen der zweiten Zahnradebene Z2a und der vierten Zahnradebene Z4a angeordnet. Die Schalteinheit S1a ist dazu vorgesehen, die erste Vorgelegewelle 13a und die das Losrad Z22a drehfest miteinander zu verbinden. Das kupplungszugewandte Kopplungselement der Schalteinheit S1a ist permanent drehfest mit dem Losrad Z22a verbunden. Das kupplungsabgewandte Kopplungselement der Schalteinheit S1a ist permanent drehfest mit der Vorgelegewelle 13a verbunden. Die Schalteinheit S1a ist in dem Vorwärtsgetriebegang V1a und dem Rückwärtsgetriebegang R1a geschlossen.
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Die Schalteinheiten S2a, S3a, die zu einer Doppelschalteinheit zusammengefasst sind, sind koaxial zu der ersten Vorgelegewelle 13a angeordnet. Die Schalteinheiten S2a, S3a sind zwischen der vierten Zahnradebene Z4a und der fünften Zahnradebene Z5a angeordnet. Die Schalteinheit S2a ist dazu vorgesehen, das erste Losrad Z42a der vierten Zahnradebene Z4a und die erste Vorgelegewelle 13a drehfest miteinander zu verbinden. Die Schalteinheit S3a ist dazu vorgesehen, das erste Losrad Z52a der fünften Zahnradebene Z5a und die erste Vorgelegewelle 13a drehfest miteinander zu verbinden. Das kupplungszugewandte Kopplungselement der Schalteinheit S2a ist permanent drehfest mit dem Losrad Z42a verbunden. Das mittlere Kopplungselement, das beiden Schalteinheiten S2a, S3a zugeordnet ist, ist permanent drehfest mit der Vorgelegewelle 13a verbunden. Das kupplungsabgewandte Kopplungselement der Schalteinheit S3a ist permanent drehfest mit dem Losrad Z52a verbunden. Die Schalteinheit S2a ist in den Vorwärtsgetriebegängen V1a, V2a geschlossen. Die Schalteinheit S3a ist in dem Vorwärtsgetriebegang V4a geschlossen.
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Die Schalteinheiten S4a, S5a, die zu einer Doppelschalteinheit zusammengefasst sind, sind koaxial zu der zweiten Vorgelegewelle 14a angeordnet. Die Schalteinheiten S4a, S5a sind zwischen der ersten Zahnradebene Z1a und der dritten Zahnradebene Z3a angeordnet. Die Schalteinheit S4a ist dazu vorgesehen, das Losrad Z12a der ersten Zahnradebene Z1a und die zweite Vorgelegewelle 14a drehfest miteinander zu verbinden. Die Schalteinheit S5a ist dazu vorgesehen, die Hohlwelle 15a und die zweite Vorgelegewelle 14a drehfest miteinander zu verbinden. Das kupplungszugewandte Kopplungselement der Schalteinheit S4a ist permanent drehfest mit dem Losrad Z12a verbunden. Das mittlere Kopplungselement, das beiden Schalteinheiten S4a, S5a zugeordnet ist, ist permanent drehfest mit der Vorgelegewelle 14a verbunden. Das kupplungsabgewandte Kopplungselement der Schalteinheit S5a ist permanent drehfest mit der Hohlwelle 15a verbunden. Die Schalteinheit S4a ist in den Vorwärtsgetriebegängen V7a, V8a geschlossen. Die Schalteinheit S5a ist in dem Vorwärtsgetriebegang V4a und dem Rückwärtsgetriebegang R2a geschlossen.
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Die Schalteinheiten S6a, S7a, die zu einer Doppelschalteinheit zusammengefasst sind, sind koaxial zu der zweiten Vorgelegewelle 14a angeordnet. Die Schalteinheiten S6a, S7a sind zwischen der vierten Zahnradebene Z4a und der fünften Zahnradebene Z5a angeordnet. Die Schalteinheit S6a ist dazu vorgesehen, das zweite Losrad Z43a der vierten Zahnradebene Z4a und die Hohlwelle 15a drehfest miteinander zu verbinden. Die Schalteinheit S7a ist dazu vorgesehen, das zweite Losrad Z53a der fünften Zahnradebene Z5a und die Hohlwelle 15a drehfest miteinander zu verbinden. Das kupplungszugewandte Kopplungselement der Schalteinheit S6a ist permanent drehfest mit dem Losrad Z43a verbunden. Das mittlere Kopplungselement, das beiden Schalteinheiten S6a, S7a zugeordnet ist, ist permanent drehfest mit der Hohlwelle 15a verbunden. Das kupplungsabgewandte Kopplungselement der Schalteinheit S7a ist permanent drehfest mit dem Losrad Z53a verbunden. Die Schalteinheit S6a ist in den Rückwärtsgetriebegängen R1a, R2a geschlossen. Die Schalteinheit S7a ist in den Vorwärtsgetriebegängen V1a, V8a geschlossen.
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Die Schalteinheit S8a ist koaxial zu der zweiten Vorgelegewelle 14a angeordnet. Die Schalteinheit S8a ist auf einer kupplungsabgewandten Seite der fünften Zahnradebene Z5a angeordnet. Die Schalteinheit S8a ist dazu vorgesehen, das zweite Losrad Z53a der fünften Zahnradebene Z5a und die zweite Vorgelegewelle 14a drehfest miteinander zu verbinden. Das kupplungszugewandte Kopplungselement der Schalteinheit S8a ist permanent drehfest mit dem Losrad Z53a verbunden. Das kupplungsabgewandte Kopplungselement der Schalteinheit S8a ist permanent drehfest mit der Vorgelegewelle 14a verbunden. Die Schalteinheit S8a ist in dem Vorwärtsgetriebegang V5a geschlossen.
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Eine Schaltlogik für die Vorwärtsgetriebegänge V1a–V8a ist in 2 gezeigt. Benachbarte Vorwärtsgetriebegänge V1a–V8a sind dabei grundsätzlich untereinander lastschaltbar. Zur Schaltung unter Last wird der zu schaltende Vorwärtsgetriebegang V1a–V8a gebildet, indem die entsprechenden Schalteinheiten S1a–S8a geschlossen werden. Anschließend wird diejenige der Lastschaltkupplungen K1a, K2a, die dem zu schaltenden Vorwärtsgetriebegang V1a–V8a zugeordnet ist, sukzessive geschlossen, während zeitgleich die andere Lastschaltkupplung K1a, K2a, die dem abzuschaltenden Vorwärtsgetriebegang V1a–V8a zugeordnet ist, sukzessive geöffnet wird. Die ungeraden Vorwärtsgetriebegänge V1a, V3a, V5a, V7a sind der ersten Lastschaltkupplung K1a zugeordnet. Die geraden Vorwärtsgetriebegänge V2a, V4a, V6a, V8a sind der zweiten Lastschaltkupplung K2a zugeordnet. Zusätzlich mögliche Lastschaltungen zwischen den Vorwärtsgetriebegängen V1a–V8a, die über eine rein sequentielle Lastschaltbarkeit hinausgehen, ergeben sich unmittelbar aus der Schaltlogik in 2.
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In den Vorwärtsgetriebegängen V1a–V8a wird der Leistungsfluss über eines der Ausgangszahnräder Z01a, Z02a der Ausgangszahnradebene Z0a aus dem Doppelkupplungsgetriebe ausgeleitet. Das Ausgangszahnrad Z01a, das permanent drehfest mit der ersten Vorgelegewelle 13a verbunden ist, ist dabei zur Ausleitung des Leistungsflusses in den unteren vier Vorwärtsgetriebegängen V1a, V2a, V3a, V4a vorgesehen. Das Ausgangszahnrad Z02a, das permanent drehfest mit der zweiten Vorgelegewelle 14a verbunden ist, ist zur Ausleitung des Leistungsflusses in den oberen vier Vorwärtsgetriebegängen V5a, V6a, V7a, V8a vorgesehen. Die Vorwärtsgetriebegänge V1a–V8a sind sortenrein auf die beiden Ausgangszahnräder Z01, Z02a verteilt.
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Der unterste Vorwärtsgetriebegang V1a ist als Windungsgang ausgebildet. In dem Vorwärtsgetriebegang V1a sind die Schalteinheiten S2a, S7a geschlossen. Ein Leistungsfluss wird über die Zahnradpaarung der dritten Zahnradebene Z3a, die zweite Zahnradpaarung der fünften Zahnradebene Z5a und die erste Zahnradpaarung der vierten Zahnradebene Z4a übertragen. Der oberste Vorwärtsgetriebegang V8a ist ebenfalls als ein Windungsgang ausgebildet. In dem Vorwärtsgetriebegang V8a sind die Schalteinheiten S4a, S7a geschlossen. Ein Leistungsfluss wird über die zweite Zahnradpaarung der fünften Zahnradebene Z5a, die Zahnradpaarung der dritten Zahnradebene Z3a und die Zahnradpaarung der ersten Zahnradebene Z1a übertragen. Das Losrad Z53a der fünften Zahnradebene Z5a und das das Festrad Z32a der dritten Zahnradebene Z3a bilden eine Windungsstufe für den ersten Vorwärtsgetriebegang V1a und den achten Vorwärtsgetriebegang V8a aus. In den beiden Vorwärtsgetriebegängen V1a, V8a sind das Losrad Z53a und das Festrad Z32a drehfest miteinander verbunden. In den restlichen Vorwärtsgetriebegängen V2a–V7a ist jeweils lediglich eine der Zahnradpaarungen der Zahnradebenen Z1a, Z2a, Z3a, Z4a, Z5a an einer Übertragung beteiligt.
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Die Windungsstufe, die durch das koaxial zu der zweiten Vorgelegewelle 14a angeordnete Losrad Z53a und das permanent drehfest mit der Hohlwelle 15a verbundene Festrad Z32a ausgebildet ist, stellt in dem untersten Vorwärtsgetriebegang V1a ein Übersetzungsverhältnis ins Langsame bereit, d. h. das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Festrad Z31a als Eingangszahnrad der Übersetzungsstufe und dem Festrad Z51a als Ausgangszahnrad der Übersetzungsstufe ist kleiner als 1,0. Der unterste Vorwärtsgetriebegang V1a ist der ersten Lastschaltkupplung K1a zugeordnet. Ein Leistungsfluss fließt damit von dem Festrad Z31a über das Festrad Z32a, das Losrad Z53a und das Festrad Z51a.
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In dem obersten Vorwärtsgetriebegang V8a stellt die Windungsstufe ein Übersetzungsverhältnis ins Schnelle bereit, d. h. das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Festrad Z51a als Eingangszahnrad der Übersetzungsstufe und dem Festrad Z31a als Ausgangszahnrad der Übersetzungsstufe ist größer als 1,0. Der oberste Vorwärtsgetriebegang V8a ist der zweiten Lastschaltkupplung K2a zugeordnet. Ein Leistungsfluss fließt damit von dem Festrad Z51a über das Losrad Z53a, das Festrad Z32a und das Festrad Z31a. Der Leistungsfluss, der mittels der Windungsstufe übertragen wird, ist damit in dem obersten Vorwärtsgetriebegang V8a im Vergleich mit dem Leistungsfluss in dem untersten Vorwärtsgetriebegang V1a genau umgekehrt.
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Der Rückwärtsgetriebegang R1a ist als Windungsgang ausgebildet. In dem Rückwärtsgetriebegang R1a ist die Schalteinheit S6a geschlossen. Ein Leistungsfluss wird über die Zahnradpaarungen der vierten Zahnradebene Z4a, die Zahnradpaarung der dritten Zahnradebene Z3a und die Zahnradpaarung der zweiten Zahnradebene Z2a übertragen. Das Losrad Z43a der vierten Zahnradebene Z4a und das Festrad Z32a der dritten Zahnradebene Z3a bilden eine Windungsstufe zur Schaltung des Rückwärtsgetriebegangs R1a aus. Der Rückwärtsgetriebegang R2a wird lediglich mittels der Zahnradpaarungen der vierten Zahnradebene Z4a gebildet.
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Die acht Schalteinheiten S1a–S8a des Doppelkupplungsgetriebes weisen insgesamt fünf Schiebemuffen auf. Zur Schaltung der Schiebemuffen der Schalteinheiten S2a–S7a, die als Doppelschalteinheiten ausgebildet sind, weist das Doppelkupplungsgetriebe jeweils einen Schaltaktuator auf. Die beiden Schalteinheiten S1a, S8a sind an einen gemeinsamen Akutator angebunden. Das Doppelkupplungsgetriebe umfasst somit vier nicht näher dargestellte Aktuatoren zur Schaltung der fünf Schiebemuffen. Grundsätzlich ist aber auch eine Ausgestaltung mit mehr Aktuatoren denkbar. Die Aktuatoren können dabei beispielsweise in Form doppelt wirkender Zylinder ausgebildet sein. Es sind aber auch elektrische oder pneumatische Aktuatoren zur Schaltung der Schiebemuffen denkbar.
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Zur formschlüssigen Verriegelung weist das Doppelkupplungsgetriebe ein nicht näher dargestelltes Parksperrenrad auf. Das Parksperrenrad kann grundsätzlich an unterschiedlichen Positionen angeordnet werden. Vorzugsweise ist das Parksperrenrad permanent drehfest mit der ersten Vorgelegewelle 13a verbunden, die eine kürzere Final-Drive-Übersetzung als die zweite Vorgelegewelle 14a aufweist. Grundsätzlich kann es aber auch permanent drehfest mit der zweiten Vorgelegewelle 13a verbunden werden. Das Parksperrenrad ist vorzugweise in Höhe der ersten Zahnradebene Z1a angeordnet, wodurch ein axialer Bauraum des Doppelkupplungsgetriebes besonders gering gehalten werden kann. Das Parksperrenrad kann grundsätzlich aber auch auf einer kupplungsabgewandten Seite der fünften Zahnradebene Z5a angeordnet werden.
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Die Rückwärtsgetriebegänge R1a, R2a werden in dem dargestellten Ausführungsbeispiel über die beiden miteinander kämmenden Losräder Z42a, Z43a gebildet, die jeweils koaxial zu einer der Vorgelegewellen 13a, 13a angeordnet sind. Das Losrad Z42a bildet dabei ein Umkehrrad aus, durch das eine Drehrichtungsumkehr in Bezug auf die Vorwärtsgetriebegänge V1a, V8a bereitgestellt wird. Alternativ kann aber auch zwischen dem Festrad Z41a und dem Losrad Z43a ein separates Umkehrrad angeordnet sein, über das in den Rückwärtsgetriebegängen R1a, R2a ein Leistungsfluss von dem Festrad Z41a auf das Losrad Z43a übertragen wird.
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Baulängenbestimmend für das Doppelkupplungsgetriebe ist die Schalteinheit S8a, die als einzige auf einer kupplungsabgewandten Seite der fünften Zahnradebene Z5a angeordnet ist. In einer Richtung koaxial zu der ersten Vorgelegewelle 13a und in einer Richtung koaxial zu den Eingangswellen 11a, 12a definiert die fünfte Zahnradebene Z5a eine Bauraumlänge. In einer Richtung koaxial zu der zweiten Vorgelegewelle 14a definiert die Schalteinheit S8a eine Bauraumlänge. Eine axiale Position der fünften Zahnradebene Z5a, die gleichzeitig die Bauraumlängen bestimmt, ist dabei durch die vier Zahnradebenen Z1a, Z2a, Z3a, Z4a und die fünf Schalteinheiten S4a, S5a, S6a, S7a, S8a festgelegt, wobei die vier Schalteinheiten S4a, S5a, S6a, S7a zu zwei Doppelschalteinheiten zusammengefasst sind.
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In den 3 und 4 sind zwei weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt. Die nachfolgenden Beschreibungen beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleichbleibender Bauteile, Merkmale und Funktionen auf die Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele, insbesondere der 1 und 2, verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den 1 und 2 durch die Buchstaben b und c in den Bezugszeichen der Ausführungsbeispiele der 3 und 4 ersetzt. Bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, kann grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele, insbesondere der 1 und 2, verwiesen werden.
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4 zeigt ein, zu dem in 1 gezeigten Doppelkupplungsgetriebe kinematisch äquivalentes, Doppelkupplungsgetriebe, das zur Schaltung von acht Vorwärtsgetriebegängen V1b–V8b und zwei Rückwärtsgetriebegängen R1b, R2b vorgesehen ist. Das Doppelkupplungsgetriebe umfasst zwei Eingangswellen 11b, 12b, zwei Vorgelegewelle 13b, 14b und eine Hohlwelle 15b sowie fünf Zahnradebenen Z1b, Z2b, Z3b, Z4b, Z5b und acht Schalteinheiten S1b–S8b. Die Zahnradebenen Z1b, Z2b, Z3b, Z4b sind gleich ausgebildet wie die des vorangegangenen Ausführungsbeispiels. Festräder Z11b, Z21b, Z31b sind permanent drehfest mit der ersten Eingangswelle 11b verbunden, die an eine Lastschaltkupplung K1b angebunden ist. Ein Festrad Z41b ist permanent drehfest mit der Eingangswelle 12b verbunden, die an eine Lastschaltkupplung K2b angebunden ist. Losräder Z22b, Z42b sind koaxial zu der ersten Vorgelegewelle 13b angeordnet. Losräder Z12b, Z43b und ein permanent drehfest mit der Hohlwelle 15b verbundenes Festrad Z32b sind koaxial zu der zweiten Vorgelegewelle 14b angeordnet.
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Die fünfte Zahnradebene Z5b umfasst ein Festrad Z51b, das permanent drehfest mit der zweiten Eingangswelle 12b verbunden ist, ein Losrad Z52b, das koaxial zu der ersten Vorgelegewelle 13b angeordnet ist, und ein Losrad Z53b, das koaxial zu der zweiten Vorgelegewelle 14b angeordnet ist. Im Unterschied zu dem vorangegangen Ausführungsbeispiel ist das Losrad Z53b auf der Hohlwelle 15b gelagert. Die Hohlwelle 15b ist dazu verlängert ausgeführt und erstreckt sich in axialer Richtung über die drei Zahnradebenen Z3b, Z4b, Z5b. Durch die Lagerung des Losrad Z53b auf der Hohlwelle 15b kann eine zusätzliche Axiallagerung des Losrads Z53b entfallen.
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4 zeigt ein, zu dem in 1 gezeigten Doppelkupplungsgetriebe kinematisch äquivalentes, Doppelkupplungsgetriebe, das zur Schaltung von acht Vorwärtsgetriebegängen V1c–V8c und zwei Rückwärtsgetriebegängen R1c, R2c vorgesehen ist. Das Doppelkupplungsgetriebe umfasst zwei Eingangswellen 11c, 12c, zwei Vorgelegewelle 13c, 14c und eine Hohlwelle 15c sowie vier Zahnradebenen Z1c, Z2c, Z3c, Z4c, Z5c und acht Schalteinheiten S1c–S8c, wobei die Zahnradebene Z2c, Z3c miteinander kombiniert sind. Die Zahnradebenen Z1c, Z4c, Z5c sind gleich ausgebildet wie die des vorangegangenen Ausführungsbeispiels. Ein Festrad Z11c ist permanent drehfest mit der ersten Eingangswelle 11c verbunden, die an eine Lastschaltkupplung K1c angebunden ist. Festräder Z41c, Z51c sind permanent drehfest mit der Eingangswelle 12c verbunden, die an eine Lastschaltkupplung K2c angebunden ist. Losräder Z42c, Z52c sind koaxial zu der ersten Vorgelegewelle 13c angeordnet. Losräder Z12c, Z43c, Z53c sind koaxial zu der zweiten Vorgelegewelle 14c angeordnet.
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Die Zahnradebene Z3c weist ein Festrad Z31c auf, das permanent drehfest mit der ersten Eingangswelle 11c verbunden ist. Das Festrad Z31c ist für die zweite Zahnradebene Z2c und die dritte Zahnradebene Z3c vorgesehen. Weiter umfasst die Zahnradebene Z3c ein Festrad Z32c, das permanent drehfest mit der Hohlwelle 15c verbunden ist. Ein Losrad Z22c der zweiten Zahnradebene Z2c, das koaxial zu der ersten Vorgelegewelle 13c angeordnet ist, ist ebenfalls in der dritten Zahnradebene Z3c angeordnet. Das Losrad Z22c und das Festrad Z31c bilden eine Zahnradpaarung aus, die zur Bildung eines dritten Vorwärtsgetriebegangs V3c und eines ersten Rückwärtsgetriebegangs R1c vorgesehen ist. Die Schalteinheit S1c ist auf einer kupplungszugewandten Seite der Zahnradebene Z3c angeordnet und dazu vorgesehen, das Losrad Z22c drehfest mit der Vorgelegewelle 13c zu verbinden.
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Die einstückige Ausgestaltung der Zahnradebenen Z2c, Z3c verringert im Vergleich mit den vorangegangenen Ausführungsbeispielen eine Anzahl der drehfest mit einer der Eingangswellen 11c, 12c verbundenen Festräder Z11c, Z31c, Z41c, Z51c. Das in 4 gezeigte Doppelkupplungsgetriebe weist damit zur Bildung der acht Vorwärtsgetriebegänge V1c–V8c lediglich die vier Zahnradebenen Z1c, Z3c, Z4c, Z5c auf. Eine Schaltlogik des Doppelkupplungsgetriebes ist dabei gleich wie im ersten Ausführungsbeispiel.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004012909 A1 [0002]
