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Die Erfindung betrifft ein Doppelkupplungsgetriebe für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs.
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Aus der
DE 10 2009 002 353 A1 ist bereits ein Doppelkupplungsgetriebe mit zwei Eingangswellen, die jeweils zur Anbindung an eine Lastschaltkupplung vorgesehen sind, mit einer zu den Eingangswellen parallel versetzt angeordneten ersten Vorgelegewelle, mit einer zu den Eingangswellen parallel versetzt angeordneten zweiten Vorgelegewelle sowie mit fünf Zahnradebenen und acht Schalteinheiten zur Herstellung einer Verbindung zwischen den Eingangswellen und den Vorgelegewellen, wobei die fünf Zahnradebenen und die acht Schalteinheiten konstruktiv zur Schaltung von zumindest acht 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 zu den Eingangswellen koaxial angeordneten Zwischenwelle, mit einer zu den Eingangswellen parallel versetzt angeordneten ersten Vorgelegewelle, mit einer zu den Eingangswellen parallel versetzt angeordneten zweiten Vorgelegewelle sowie mit vier Zahnradebenen und acht Schalteinheiten zur Herstellung einer Verbindung zwischen den Eingangswellen, der Zwischenwelle und den Vorgelegewellen, wobei die vier Zahnradebenen und die acht Schalteinheiten konstruktiv zur Schaltung von zumindest acht Vorwärtsgetriebegängen vorgesehen sind, 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 einem weiteren Festrad verbunden 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, die zur Bildung der Vorwärtsgetriebegänge vorgesehen sind, 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 zwei 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, und
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3 ein weiteres Getriebeschema eines erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebes mit einem alternativen Rückwärtsgangkonzept.
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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 Getriebeeingangswelle 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 aufweist. Zudem umfasst das Doppelkupplungsgetriebe ein Abtriebszahnrad 16a, 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 Getriebeeingangswelle 10a und das Abtriebszahnrad 16a sind parallel versetzt zueinander angeordnet. Zur Herstellung einer Wirkverbindung zwischen der Getriebeeingangswelle 10a und dem Abtriebszahnrad 16a umfasst das Doppelkupplungsgetriebe zwei Eingangswellen 11a, 12a. Die Lastschaltkupplungen K1a, K2a umfassen jeweils ein eingangsseitiges Lastschaltkupplungselement, das drehfest mit der Getriebeeingangswelle 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 Zwischenwelle 15a, die koaxial zu den Eingangswellen 11a, 12a angeordnet ist, eine erste Vorgelegewelle 13a, die parallel versetzt zu den Eingangswellen 11a, 12a und dem Abtriebszahnrad 16a angeordnet ist, sowie eine zweite Vorgelegewelle 14a, die parallel versetzt zu den Eingangswellen 11a, 12a, dem Abtriebszahnrad 16a und der ersten Vorgelegewelle 13a angeordnet ist. Die Getriebeeingangswelle 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 erste Eingangswelle 11a die zweite Eingangswelle 12a durchsetzt. Die Zwischenwelle 15a ist entlang der Haupterstreckungsrichtung ausgehend von der Getriebeeingangswelle 10a hinter der zweiten Eingangswelle 12a angeordnet. Die erste Eingangswelle 11a durchsetzt die Zwischenwelle 15a. Die Getriebeeingangswelle 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 16a definierte Rotationsachse ein Viereck auf.
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Das Doppelkupplungsgetriebe umfasst vier Zahnradebenen Z1a, Z2a, Z3a, Z4a zur Bildung der Vorwärtsgetriebegänge V1a–V8a, eine Zahnradebene Z5a zur Bildung eines Rückwärtsgetriebegangs R1a sowie eine Ausgangszahnradebene Z0a, die lediglich zur Ausleitung eines Drehmoments aus dem Doppelkupplungsgetriebe vorgesehen ist. Die erste Zahnradebene Z1a dient insbesondere zur Verbindung der zweiten Eingangswelle 12a mit der ersten Vorgelegewelle 13a. Zudem ist die zweite Eingangswelle 12a über die erste Zahnradebene Z1a, und vorteilhaft über eine Schalteinheit S2a, mit der Zwischenwelle 15a verbindbar. Die zweite Zahnradebene Z2a dient zudem insbesondere zur Verbindung der Zwischenwelle 15a mit der zweiten Vorgelegewelle 14a. Die dritte Zahnradebene Z3a dient insbesondere zur Verbindung der ersten Eingangswelle 11a über die vierte Zahnradebene Z4a mit der Zwischenwelle 15a. Die vierte Zahnradebene Z4a dient zudem insbesondere zur Verbindung der ersten Eingangswelle 11a mit der ersten Vorgelegewelle 13a und zur Verbindung der ersten Eingangswelle 11a mit der zweiten Vorgelegewelle 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 Getriebeeingangswelle 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 oder eine an die Zwischenwelle 15a angebundene Antriebsmaschine aufweist.
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Die Ausgangszahnradebene Z0a ist räumlich zwischen der Eingangskupplung und den restlichen Zahnradebenen Z1a, Z2a, Z3a, Z4a, Z5a angeordnet. 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 als ein Festrad ausgebildet, das permanent drehfest mit der ersten Vorgelegewelle 13a verbunden ist. Das zweite Ausgangszahnrad Z02a ist als ein Festrad ausgebildet, das permanent drehfest mit der zweiten Vorgelegewelle 14a verbunden ist. Beide Ausgangszahnräder Z01a, Z02a kämmen mit dem Abtriebszahnrad 16a. Die Ausgangszahnradebene Z0a ist in sämtlichen Vorwärtsgetriebegängen V1a–V8a und in dem Rückwärtsgetriebegang R1a 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 Losrad Z11a, ein Festrad Z12a und ein Losrad Z13a. Das Losrad Z11a, das koaxial zu den Eingangswellen 11a, 12a angeordnet ist, ist drehbar zu den Eingangswellen 11a, 12a gelagert. Das erste Festrad Z12a, das koaxial zu der Vorgelegewelle 13a angeordnet ist, ist permanent drehfest mit der Vorgelegewelle 13a verbunden. Das Losrad Z13a, das koaxial zu der zweiten Vorgelegewelle 14a angeordnet ist, ist drehbar zu der Vorgelegewelle 14a gelagert. Das Losrad Z11a und das Festrad Z12a bilden eine erste Zahnradpaarung der Zahnradebene Z1a aus, die zur Bildung der Vorwärtsgetriebegänge V1, V2a, V4a vorgesehen ist. Das Losrad Z11a und das Losrad Z13a bilden eine zweite Zahnradpaarung der Zahnradebene Z1a aus, die zur Bildung der Vorwärtsgetriebegänge V1a, V2a 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, das koaxial zu den Eingangswellen 11a, 12a angeordnet ist, ist permanent drehfest mit der Zwischenwelle 15a verbunden. Das Losrad Z22a, das koaxial zu der zweiten Vorgelegewelle 14a angeordnet ist, ist drehbar zu der Vorgelegewelle 14a gelagert. Das Festrad Z21a und das Losrad Z22a bilden eine Zahnradpaarung der Zahnradebene Z2a aus, die zur Bildung der Vorwärtsgetriebegänge V1a, V2a, V5a, V6a 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 ein Festrad Z31a und zwei Losräder Z32a, Z33a. Das Festrad Z31a, das koaxial zu den Eingangswellen 11a, 12a angeordnet ist, ist permanent drehfest mit der Zwischenwelle 15a verbunden. Das erste Losrad Z32a, das koaxial zu der ersten Vorgelegewelle 13a angeordnet, ist drehbar zu der Vorgelegewelle 13a gelagert. Das zweite Losrad Z33a, das koaxial zu der zweiten Vorgelegewelle 14a angeordnet ist, ist drehbar zu dem der Vorgelegewelle 14a. Das Festrad Z31a und das Losrad Z32a bilden eine erste Zahnradpaarung der Zahnradebene Z3a aus, die zur Bildung des Vorwärtsgetriebegangs V5a, V8a vorgesehen ist. Das Festrad Z31a und das Losrad Z33a bilden eine zweite Zahnradpaarung der Zahnradebene Z3a aus, die zur Bildung des Vorwärtsgetriebegangs Via 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, das koaxial zu den Eingangswellen 11a, 12a angeordnet ist, ist permanent drehfest mit der ersten Eingangswelle 11a verbunden. Das erste Losrad Z42a, das koaxial zu der ersten Vorgelegewelle 13a angeordnet ist, ist drehbar auf der ersten Vorgelegewelle 13a gelagert. Das zweite Losrad Z43a, das koaxial zu der zweiten Vorgelegewelle 14a angeordnet ist, ist drehbar zu der Vorgelegewelle 14a gelagert. Das Festrad Z41a und das Losrad Z42a bilden eine erste Zahnradpaarung der Zahnradebene Z4a aus, die zur Bildung des Vorwärtsgetriebegangs V3a, V4a, V5a, V8a vorgesehen ist. Das Festrad Z41a und das Losrad Z43a bilden eine zweite Zahnradpaarung der Zahnradebene Z4a aus, die zur Bildung der Vorwärtsgetriebegänge V1a, V7a, V8a vorgesehen ist.
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Die Zahnradebene Z5a, die lediglich für die Bildung des Rückwärtsgetriebegangs R1a notwendig ist, ist zwischen der Ausgangszahnradeben Z0a und der ersten Zahnradebene Z1a angeordnet. Die Zahnradebene Z5a umfasst ein Festrad Z51a, ein Losrad Z52a und ein Umkehrrad Z53a. Das Festrad Z51a, das koaxial zu den Eingangswellen 11a, 12a angeordnet ist, ist permanent drehfest mit der zweiten Eingangswelle 12a verbunden. Das Losrad Z52a, das koaxial zu der ersten Vorgelegewelle 13a angeordnet ist, ist drehbar zu der Vorgelegewelle 13a gelagert. Das Umkehrrad Z53a ist parallel versetzt zu den Eingangswellen 11a, 12a und der Vorgelegewelle 13a angeordnet. Das Festrad Z51a, das Umkehrrad Z53a und das Losrad Z52a bilden eine Zahnradpaarung der Zahnradebene Z5a aus, die lediglich zur Bildung des Rückwärtsgetriebegangs R1a vorgesehen ist.
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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. Zur Schaltung des Rückwärtsgetriebegangs R1a umfasst das Doppelkupplungsgetriebe eine weitere Schalteinheit S9a. Die Schalteinheit S9a ist lediglich zur Bildung des Rückwärtsgetriebegangs R1a vorgesehen. Die Schalteinheiten S1a, S2a sind koaxial zu den Eingangswellen 11a, 12a angeordnet. Die Schalteinheiten S3a, S4a sowie die Schalteinheit S9a sind koaxial zu der Vorgelegewelle 13a angeordnet. Die Schalteinheiten S5a, S6a, S7a, S8a sind koaxial zu der Vorgelegewelle 14a angeordnet. Sämtliche Schalteinheiten S1a–S9a umfassen jeweils zwei drehfest miteinander verbindbare Kopplungselemente. Die Schalteinheiten S1a–S9a sind dabei als synchronisierte Formschlusskupplungen ausgeführt, die mittels Schiebemuffen geschaltet werden. Grundsätzlich sind aber auch andere Ausgestaltungen denkbar. Insbesondere können die Schalteinheiten S1a–S9a 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–S9a mittels der Eingangskupplung synchronisiert werden.
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Sämtliche Schalteinheiten S1a–S8a, die zur Schaltung der Vorwärtsgetriebegänge V1a–V8a vorgesehen sind, sind jeweils paarweise zu einer Doppelschalteinheit zusammengefasst. Die Schalteinheiten S1a, S2a, die Schalteinheiten S3a, S4a, die Schalteinheiten S5a, S7a und die Schalteinheiten S6a, S8a sind jeweils paarweise zusammengefasst. Die jeweils zusammengefassten Schalteinheiten S1a, S2a, S3a, S4a, S5a, S7a, S6a, S8a bilden jeweils eine Doppelschalteinheit aus. Die Doppelschalteinheiten umfassen jeweils eine Schiebemuffe, die zur Schaltung der jeweils ersten Schalteinheit S1a, S3a, S5a, S6a in eine erste Schaltstellung, zur Entkopplung in eine mittlere Neutralstellung und zur Schaltung der jeweils zweiten Schalteinheit S2a, S4a, S7a, S8a in eine zweite Schaltstellung geschaltet wird. Die als Doppelschalteinheiten zusammengefassten Schalteinheiten S1a–S8a sind jeweils nur einseitig schaltbar, d. h. es kann jeweils lediglich eine einzelne der Schalteinheiten S1a–S8a einer Doppelschalteinheit geschaltet werden. Die Schalteinheit S9a ist als eine Einzelschalteinheit ausgeführt. Sie umfasst eine Schiebemuffe, die in eine Schaltstellung und eine Neutralstellung schaltbar ist.
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Die Schalteinheiten S1a, S2a, die zu einer Doppelschalteinheit zusammengefasst sind, sind koaxial zu den Eingangswellen 11a, 12a angeordnet. Die Schalteinheiten S1a, S2a sind zwischen der ersten Zahnradebene Z1a und der zweiten Zahnradebene Z2a angeordnet. Die Schalteinheit S1a ist dazu vorgesehen, die zweite Eingangswelle 12a und die Zwischenwelle 15a drehfest miteinander zu verbinden. Die Schalteinheit S2a ist dazu vorgesehen, das Losrad Z11a der ersten Zahnradebene Z1a und die zweite Eingangswelle 12a drehfest miteinander zu verbinden. Das mittlere Kopplungselement der Schalteinheiten S1a, S2a, das beiden Schalteinheiten S1a, S2a zugeordnet ist, ist permanent drehfest mit der zweiten Eingangswelle 12a verbunden. Das der Schalteinheit S2a zugeordnete Kopplungselement, das auf einer kupplungszugewandten Seite des mittleren Kopplungselements angeordnet ist, ist permanent drehfest mit dem Losrad Z11a verbunden. Das der Schalteinheit S1a zugeordnete Kopplungselement, das auf einer kupplungsabgewandten Seite des mittleren Kopplungselements angeordnet ist, ist permanent drehfest mit der Zwischenwelle 15a verbunden. Die Schalteinheit S1a ist in den Vorwärtsgetriebegängen V2a, V6a, V8a geschlossen. Die Schalteinheit S2a ist in dem Vorwärtsgetriebegang V4a geschlossen.
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Die Schalteinheiten S3a, S4a, die zu einer Doppelschalteinheit zusammengefasst sind, sind koaxial zu der ersten Vorgelegewelle 13a angeordnet. Die Schalteinheiten S3a, S4a sind zwischen der ersten Zahnradebene Z1a und der dritten Zahnradebene Z3a angeordnet. Besonders vorteilhaft sind die Schalteinheiten S3a und S4a zwischen der zweiten Zahnradebene Z2a und der dritten Zahnradebene Z3a angeordnet. Die Schalteinheit S3a ist dazu vorgesehen, das erste Losrad Z42a der vierten Zahnradebene Z4a und die erste Vorgelegewelle 13a drehfest miteinander zu verbinden. Die Schalteinheit S4a ist dazu vorgesehen, das erste Losrad Z32a der dritten Zahnradebene Z3a und die erste Vorgelegewelle 13a drehfest miteinander zu verbinden. Das mittlere Kopplungselement der Schalteinheiten S3a, S4a, das beiden Schalteinheiten S3a, S4a zugeordnet ist, ist permanent drehfest mit dem Losrad Z42a verbunden. Das der Schalteinheit S3a zugeordnete Kopplungselement, das auf einer kupplungszugewandten Seite des mittleren Kopplungselements angeordnet ist, ist permanent drehfest mit der ersten Vorgelegewelle 13a verbunden. Das der Schalteinheit S4a zugeordnete Kopplungselement, das auf einer kupplungsabgewandten Seite des mittleren Kopplungselements angeordnet ist, ist permanent drehfest mit dem Losrad Z32a verbunden. Die Schalteinheit S3a ist in dem Vorwärtsgetriebegang V3a geschlossen. Die Schalteinheit S4a ist in den Vorwärtsgetriebegängen V5a, V8a geschlossen.
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Die Schalteinheiten S5a, S7a, die zu einer Doppelschalteinheit zusammengefasst sind, sind koaxial zu der zweiten Vorgelegewelle 14a angeordnet. Die Schalteinheiten S5a, S7a sind zwischen der Ausgangszahnradebene Z0a und der ersten Zahnradebene Z1a angeordnet. Die Schalteinheit S5a ist dazu vorgesehen, das Losrad Z22a der zweiten Zahnradebene Z2a und die zweite Vorgelegewelle 14a drehfest miteinander zu verbinden. Die Schalteinheit S7a ist dazu vorgesehen, das zweite Losrad Z13a der ersten Zahnradebene Z1a und das Losrad Z22a der zweiten Zahnradebene Z2a drehfest miteinander zu verbinden. Das mittlere Kopplungselement der Schalteinheiten S5a, S7a, das beiden Schalteinheiten S5a, S7a zugeordnet ist, ist permanent drehfest mit dem Losrad Z22a verbunden. Das der Schalteinheit S5a zugeordnete Kopplungselement, das auf einer kupplungszugewandten Seite des mittleren Kopplungselements angeordnet ist, ist permanent drehfest mit der zweiten Vorgelegewelle 14a verbunden. Das der Schalteinheit S7a zugeordnete Kopplungselement, das auf einer kupplungsabgewandten Seite des mittleren Kopplungselements angeordnet ist, ist permanent drehfest mit dem Losrad Z13a verbunden. Die Schalteinheit S5a ist in den Vorwärtsgetriebegängen V5a, V6a geschlossen. Die Schalteinheit S7a ist in den Vorwärtsgetriebegängen V1a, V2a geschlossen.
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Die Schalteinheiten S6a, S8a, die zu einer Doppelschalteinheit zusammengefasst sind, sind koaxial zu der zweiten Vorgelegewelle 14a angeordnet. Die Schalteinheiten S6a, S8a sind zwischen der zweiten Zahnradebene Z2a und der dritten Zahnradebene Z3a angeordnet. Die Schalteinheit S6a ist dazu vorgesehen, das auf der zweiten Vorgelegewelle 14a angeordnete Losrad Z43a der vierten Zahnradebene Z4a und die zweite Vorgelegewelle 14a drehfest miteinander zu verbinden. Die Schalteinheit S8a ist dazu vorgesehen, das zweite Losrad Z33a der dritten Zahnradebene Z3a und das zweite Losrad Z43a der vierten Zahnradebene Z4a drehfest miteinander zu verbinden. Das mittlere Kopplungselement der Schalteinheiten S6a, S8a, das beiden Schalteinheiten S6a, S8a zugeordnet ist, ist permanent drehfest mit dem Losrad Z43a verbunden. Das der Schalteinheit S6a zugeordnete Kopplungselement, das auf einer kupplungszugewandten Seite des mittleren Kopplungselements angeordnet ist, ist permanent drehfest mit der zweiten Vorgelegewelle 14a verbunden. Das der Schalteinheit S8a zugeordnete Kopplungselement, das auf einer kupplungsabgewandten Seite des mittleren Kopplungselements angeordnet ist, ist permanent drehfest mit dem Losrad Z33a verbunden. Die Schalteinheit S6a ist in den Vorwärtsgetriebegängen V7a, V8a geschlossen. Die Schalteinheit S8 ist in dem Vorwärtsgetriebegang V1a geschlossen.
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Die Schalteinheit S9a ist koaxial zu der ersten Vorgelegewelle 13a angeordnet. Die Schalteinheit S9a ist zwischen der Ausgangszahnradebene Z0a und der ersten Zahnradebene Z1a angeordnet. Die Schalteinheit S9a ist dazu vorgesehen, das Losrad Z52a der Zahnradebene Z5a und die erste Vorgelegewelle 13a drehfest miteinander zu verbinden. Das kupplungszugewandte Kopplungselement der Schalteinheit S9a ist permanent drehfest mit dem Losrad Z52a verbunden. Das kupplungsabgewandte Kopplungselement der Schalteinheit S9 ist permanent drehfest mit der Vorgelegewelle 13a verbunden. Die Schalteinheit S9 ist lediglich in dem Rückwärtsgetriebegang R1a geschlossen.
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Koaxial zu den Eingangswellen 11a, 12a sind das Losrad Z11a und die Festräder Z21a, Z31a, Z41a, Z51a angeordnet. Das Losrad Z11a ist drehbar auf der zweiten Eingangswelle 12a gelagert. Koaxial zu der ersten Vorgelegewelle 13a sind die drei Losräder Z32a, Z42a, Z52a angeordnet. Das Losrad Z42a und das Losrad Z52a sind direkt auf der ersten Vorgelegewelle 13a gelagert. Das Losrad Z32a ist auf einer Verbindung zwischen dem Losrad Z42a und dem gemeinsamen Kopplungselement der Schalteinheiten S3a, S4a gelagert. Die Verbindung ist in Form einer Hohlwelle ausgeführt. Koaxial zu der zweiten Vorgelegewelle 14a sind die drei Losräder Z13a, Z22a, Z33a, Z43 angeordnet. Das Losrad Z22a und das Losrad Z43a sind direkt auf der zweiten Vorgelegewelle 14a gelagert. Das Losrad Z13a ist auf einer Verbindung zwischen dem Losrad Z22a und dem gemeinsamen Kopplungselement der Schalteinheiten S5a, S7a gelagert. Die Verbindung ist in Form einer Hohlwelle ausgeführt. Das Losrad Z33a ist auf einer Verbindung zwischen dem Losrad Z43a und dem gemeinsamen Kopplungselement der Schalteinheiten S6a, S8a gelagert. Die Verbindung ist in Form einer Hohlwelle ausgeführt.
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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 entsprechende Schalteinheit S1a–S8a geschlossen wird. 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 somit sortenrein auf die beiden Ausgangszahnräder Z01a, Z02a verteilt, die unterschiedliche Final-Driver-Übersetzungen bereitstellen.
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Die Vorwärtsgetriebegänge V1a, V2a, V5a, V8a sind als Windungsgänge ausgebildet. In den Vorwärtsgetriebegängen V1a, V2a, V5a, V8a sind jeweils zumindest drei der Zahnradpaarungen, die durch die Zahnradebenen Z1a–Z4a gebildet werden, an einer Übertragung eines Leistungsflusses beteiligt. In den restlichen Vorwärtsgetriebegängen V3a, V4a, V6a, V7a ist jeweils lediglich eine der Zahnradpaarungen der Zahnradebenen Z1a–Z4a an einer Übertragung eines Leistungsflusses beteiligt.
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Das Doppelkupplungsgetriebe umfasst drei Losradpaarungen, die an der Bildung der Vorwärtsgetriebegänge V1a, V2a, V5a, V8a beteiligt sind. Das Losrad Z13a und das Losrad Z22a bilden eine erste Windungsstufe aus. Die beiden Losräder Z13a, Z22a sind drehfest miteinander verbindbar. Gleichzeitig sind sie gegenüber der Vorgelegewelle 14a verdrehbar. Mittels der Windungsstufe sind somit zwei der Zahnradpaarungen, die unterschiedlichen Zahnradebenen Z1a, Z2a, Z3a, Z4a zugeordnet sind, wirkungsmäßig miteinander verbindbar. In gleicher Weise bilden die Losräder Z32a, Z42a und die Losräder Z33a, Z43a ebenfalls jeweils eine Windungsstufe aus. Das Doppelkupplungsgetriebe umfasst damit die drei durch die Losräder Z13a, Z22a, Z32a, Z42a, Z33a, Z43a ausgebildete Windungsstufen. Zudem bildet auch die Zwischenwelle 15a mit den Festrädern Z21a, Z31a eine Windungsstufe aus.
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Die neun Schalteinheiten S1a–S9a des Doppelkupplungsgetriebes weisen insgesamt fünf Schiebemuffen auf. Zur Schaltung der Schiebemuffen der Schalteinheiten S1a–S8a, die als Doppelschalteinheiten ausgebildet sind, weist das Doppelkupplungsgetriebe jeweils einen Schaltaktuator auf. Für die Schalteinheit S9a ist ein weiterer Aktuator vorgesehen. Das Doppelkupplungsgetriebe umfasst somit vier nicht näher dargestellte Aktuatoren zur Schaltung der Vorwärtsgetriebegänge V1a–V8a und einen Aktuator zur Schaltung des Rückwärtsgetriebegangs R1a. 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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In der 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel 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 den Buchstaben b in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels der 3 ersetzt. Bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, kann insbesondere grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung des Ausführungsbeispiels der 1 und 2 verwiesen werden.
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3 zeigt ein Doppelkupplungsgetriebe, das zu dem in 1 gezeigten Doppelkupplungsgetriebe kinematisch äquivalent ist. Das Doppelkupplungsgetriebe ist konstruktiv zur Schaltung von acht Vorwärtsgetriebegängen vorgesehen. Es unterscheidet sich von dem in 1 gezeigten Doppelkupplungsgetriebe insbesondere durch eine Ausgestaltung in Bezug auf eine Bildung eines Rückwärtsgetriebgangs.
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Analog zu dem Ausführungsbeispiel der 1 und 2 weist das Doppelkupplungsgetriebe eine an eine Getriebeeingangswelle 10b angebundene Eingangskupplung mit zwei Lastschaltkupplungen K1b, K2b und zwei an die Lastschaltkupplungen K1b, K2b angebundenen Eingangswellen 11b, 12b sowie eine koaxial zu den Eingangswellen 11b, 12b angeordnete Zwischenwelle 15b auf. Weiter weist das Doppelkupplungsgetriebe zwei Vorgelegewellen 13b, 14b sowie eine Ausgangszahnradebene Z0b mit zwei Ausgangszahnrädern Z01b, Z02b auf, die beide mit einem Abtriebszahnrad 16b kämmen. Zur Schaltung von Vorwärtsgetriebegängen umfasst das Doppelkupplungsgetriebe vier Zahnradebenen Z1b–Z4b sowie acht Schalteinheiten S1b–S8b.
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Die Schalteinheit S1b ist dazu vorgesehen, die Eingangswelle 12b und die Zwischenwelle 15b drehfest miteinander zu verbinden. Die erste Zahnradebene Z1b umfasst ein Losrad Z11b, ein Festrad Z12b und ein Losrad Z13b. Die Schalteinheit S2b ist dazu vorgesehen, das Losrad Z11b mit der Eingangswelle 12b zu verbinden. Die Schalteinheit S5b ist dazu vorgesehen, die Vorgelegewelle 14b und das Losrad Z13b drehfest miteinander zu verbinden. Die zweite Zahnradebene Z2b umfasst ein Festrad Z21b und ein Losrad Z22b. Die Schalteinheit S7b ist dazu vorgesehen, das Losrad Z13 und das Losrad Z22b drehfest miteinander zu verbinden. Die dritte Zahnradebene Z3b umfasst ein Festrad Z31b, ein Losrad Z32b und ein Losrad Z33b. Die vierte Zahnradebene Z4b umfasst ein Festrad Z41b, ein Losrad Z42b und ein Losrad Z43b. Die Schalteinheit S3b ist dazu vorgesehen, die Vorgelegewelle 13b und das Losrad Z42b drehfest miteinander zu verbinden. Die Schalteinheit S4b ist dazu vorgesehen, das Losrad Z32b und das Losrad Z42b drehfest miteinander zu verbinden. Die Schalteinheit S6b ist dazu vorgesehen, die Vorgelegewelle 14b und das Losrad Z43b drehfest miteinander zu verbinden. Die Schalteinheit S8b ist dazu vorgesehen, das Losrad Z33b und das Losrad Z43b drehfest miteinander zu verbinden.
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Im Unterschied zu dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel ist eine Zahnradpaarung zur Schaltung des Rückwärtsgetriebegangs in der Zahnradebene Z2b angeordnet. Die Zahnradebene Z2b umfasst ein Losrad Z52b und ein Umkehrrad Z53b, die mit dem Festrad Z21b die Zahnradpaarung zur Schaltung des Rückwärtsgetriebegangs ausbilden. Weiter umfasst das Doppelkupplungsgetriebe eine Schalteinheit S9b, die zur Schaltung des Rückwärtsgetriebegangs dazu vorgesehen ist, das Losrad Z52b und die Vorgelegewelle 13b drehfest miteinander zu verbinden.
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Eine Anordnung der Zahnradpaarung mit dem Losrad Z52b und dem Umkehrrad Z53b sowie der Schalteinheit S9b zur Schaltung des Rückwärtsgetriebegangs ist grundsätzlich unabhängig von einer Ausbildung der Zahnradebenen Z1b–Z4b. Beispielsweise kann auf einen konstruktiv schaltbaren Rückwärtsgetriebegang vollständig verzichtet werden, falls das Doppelkupplungstriebe mit einem Hybridantriebsmodul kombiniert ist, das eine Rückwärtsfahrfunktionalität bereitstellt. Ebenfalls denkbar wäre auch eine Ausgestaltung, bei der ein Losrad mit dem Losrad Z22b kämmt. Zudem kann ein zusätzliches Losrad zur Schaltung eines Rückwärtsgetriebegangs auch koaxial zu der zweiten Vorgelegewelle 14b angeordnet werden. Bezüglich des Rückwärtsgetriebegangs weist das Doppelkupplungsgetriebe eine hohe Flexibilität auf.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009002353 A1 [0002]
