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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 parallel versetzt angeordneten ersten Vorgelegewelle, mit einer zu den Eingangswellen parallel versetzt angeordneten zweiten Vorgelegewelle sowie mit zumindest fünf Zahnradebenen und neun Schalteinheiten zur Herstellung einer Verbindung zwischen den Eingangswellen und den Vorgelegewellen, wobei die fünf Zahnradebenen und die neun Schalteinheiten konstruktiv zur Bildung von zumindest acht Vorwärtsgetriebegängen und zumindest einem Rückwärtsgetriebegang vorgesehen sind, und mit einer Ausgangszahnradebene, die ein erstes Ausgangszahnrad umfasst, das permanent drehfest mit der ersten Vorgelegewelle verbunden ist und das zur Ausleitung eines Drehmoments in den unteren vier Vorwärtsgetriebegängen vorgesehen ist, und die ein zweites Ausgangszahnrad umfasst, das permanent drehfest mit der zweiten Vorgelegewelle verbunden ist und das zur Ausleitung eines Drehmoments in den oberen vier Vorwärtsgetriebegängen vorgesehen ist, wobei das Doppelkupplungsgetriebe zumindest eine Windungsstufe aufweist, die zur Schaltung des Rückwärtsgetriebegangs vorgesehen ist, 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 eine rein formschlüssige Schalteinheit, beispielsweise als Klauenkupplung, als eine form- und reibschlüssige Schalteinheit, beispielsweise in Form einer synchronisierten Klauenkupplung, oder als eine rein reibschlüssige Schalteinheit, beispielsweise in Form einer Lamellenkupplung, ausgeführt werden. Unter „Bildung eines Getriebegangs” soll dabei insbesondere eine Vorbereitung zur Schaltung eines Getriebegangs verstanden werden, indem mittels der Schalteinheiten drehfeste Verbindungen hergestellt werden, wodurch der Getriebegang durch Schließen einer zusätzlichen Kupplung, insbesondere einer Eingangskupplung, geschaltet werden kann. Demgegenüber soll unter „Schaltung eines Getriebegangs” insbesondere verstanden werden, dass sämtliche Schalteinheiten und/oder Kupplungen zur Übertragung eines Leistungsflusses geschlossen sind, wodurch in einem geschalteten Getriebegang ein Drehmoment zwischen einer Antriebsmaschine und Antriebsrädern übertragen werden kann.
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Unter einer „Zahnradebene” soll 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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Unter einer „Windungsstufe” soll insbesondere eine Losradpaarung mit zwei koaxial zueinander angeordneten Losrädern verstanden werden, die zur direkten Kopplung der Zahnradebenen vorgesehen ist, welche die Losräder aufweisen. Unter einer „direkten Kopplung” soll insbesondere eine drehfeste Verbindung der Losräder mittels einer Schalteinheit verstanden werden, die unabhängig von einer Drehmomentübertragung über eine der Eingangswellen oder eine der Vorgelegewellen 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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Aufgrund seiner kompakten Bauweise ist das erfindungsgemäße Doppelkupplungsgetriebe besonders für einen Front-Quer-Einbau geeignet. Es eignet sich jedoch alternativ auch für einen Front-Längs-, einen Heck-Quer- oder einen Heck-Längs-Einbau.
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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 umfasst. Zudem umfasst das Doppelkupplungsgetriebe ein Abtriebszahnrad 15a, 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 und zumindest einem Rückwärtsgetriebegang R1a 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 15a sind parallel versetzt zueinander angeordnet. Zur Herstellung einer Wirkverbindung zwischen der Getriebeeingangswelle 10a und dem Abtriebszahnrad 15a 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 erste Vorgelegewelle 13a, die parallel versetzt zu den Eingangswellen 11a, 12a und dem Abtriebszahnrad 15a angeordnet ist, sowie eine zweite Vorgelegewelle 14a, die parallel versetzt zu den Eingangswellen 11a, 12a, dem Abtriebszahnrad 15a 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 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 15a definierte Rotationsachse ein Viereck auf.
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Das Doppelkupplungsgetriebe umfasst fünf Zahnradebenen Z1a, Z2a, Z3a, Z4a, Z5a, die zur Bildung der Vorwärtsgetriebegänge V1a–V8a und des Rückwärtsgetriebegangs R1a vorgesehen sind, sowie eine Ausgangszahnradebene Z0a, die lediglich zur Ausleitung eines Drehmoments aus dem Doppelkupplungsgetriebe vorgesehen sind. Die erste Zahnradebene Z1a dient insbesondere zur Verbindung der zweiten Eingangswelle 12a mit der ersten Vorgelegewelle 13a und zur Verbindung der zweiten Eingangswelle 12a mit der zweiten Vorgelegewelle 14a. Die zweite Zahnradebene Z2a dient zudem insbesondere zur Verbindung der zweiten Eingangswelle 12a mit der zweiten Vorgelegewelle 14a. Die dritte Zahnradebene Z3a dient insbesondere zur Verbindung der ersten Eingangswelle 11a mit der ersten Vorgelegewelle 13a und zur Verbindung der ersten Eingangswelle 11a mit der zweiten Vorgelegewelle 14a. Die vierte Zahnradebene Z4a dient zudem insbesondere zur Verbindung der ersten Eingangswelle 11a mit der ersten Vorgelegewelle 13a. Die fünfte Zahnradebene Z5a dient insbesondere 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 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 15a. 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 Festrad Z11a und zwei Losräder Z12a, Z13a. Das Festrad Z11a, das koaxial zu den Eingangswellen 11a, 12a angeordnet ist, ist permanent drehfest mit der zweiten Eingangswelle 12a verbunden. Das erste Losrad Z12a, das ist koaxial zu der ersten Vorgelegewelle 13a angeordnet ist, ist drehbar auf der Vorgelegewelle 13a gelagert. Das zweite Losrad Z13a, das koaxial zu der zweiten Vorgelegewelle 14a angeordnet ist, ist drehbar auf der zweiten Vorgelegewelle 14a gelagert. Das Festrad Z11a und das Losrad Z12a bilden eine erste Zahnradpaarung der Zahnradebene Z1a aus, die zur Bildung der Vorwärtsgetriebegänge V1, V3a vorgesehen ist. Das Festrad Z11a und das Losrad Z13a bilden eine zweite Zahnradpaarung der Zahnradebene Z1a aus, die zur Bildung des Vorwärtsgetriebegangs V5a 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 zweiten Eingangswelle 12a verbunden. Das Losrad Z22a, das koaxial zu der zweiten Vorgelegewelle 14a angeordnet ist, ist drehbar auf der Vorgelegewelle 14a gelagert. Das Festrad Z21a und das Losrad Z22a bilden eine Zahnradpaarung der Zahnradebene Z2a aus, die zur Bildung des Vorwärtsgetriebegangs V7a 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 ersten Eingangswelle 11a verbunden. Das erste Losrad Z32a, das koaxial zu der ersten Vorgelegewelle 13a angeordnet, ist drehbar auf der Vorgelegewelle 13a gelagert. Das zweite Losrad Z33a, das koaxial zu der zweiten Vorgelegewelle 14a angeordnet ist, ist drehbar auf der Vorgelegewelle 14a gelagert. Das Festrad Z31a und das Losrad Z32a bilden eine erste Zahnradpaarung der Zahnradebene Z3a aus, die zur Bildung des Vorwärtsgetriebegangs V1a, V4a vorgesehen ist. Das Festrad Z31a und das Losrad Z33a bilden eine zweite Zahnradpaarung der Zahnradebene Z3a aus, die zur Bildung des Vorwärtsgetriebegangs V8a 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 ein Losrad Z42a. Das Festrad Z41a, das koaxial zu den Eingangswellen 11a, 12a angeordnet ist, ist permanent drehfest mit der ersten Eingangswelle 11a verbunden. Das Losrad Z42a, das koaxial zu der ersten Vorgelegewelle 13a angeordnet ist, ist drehbar auf der ersten Vorgelegewelle 13a gelagert. Das Festrad Z41a und das Losrad Z42a bilden eine Zahnradpaarung der Zahnradebene Z4a aus, die zur Bildung der Vorwärtsgetriebegänge V1a, V2a vorgesehen ist.
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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 ein Losrad Z52a. Das Festrad Z51a, das koaxial zu den Eingangswellen 11a, 12a angeordnet ist, ist permanent drehfest mit der ersten Eingangswelle 11a verbunden. Das Losrad Z52a, das koaxial zu der zweiten Vorgelegewelle 14a angeordnet ist, ist drehbar auf der zweiten Vorgelegewelle 14a gelagert. Das Festrad Z51a und das Losrad Z52a bilden eine Zahnradpaarung der Zahnradebene Z5a aus, die zur Bildung des Vorwärtsgetriebegangs V6a vorgesehen ist.
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Zur Bildung des Rückwärtsgetriebegangs R1a umfasst die zweite Zahnradebene Z2a zusätzlich ein Losrad ZR1a und ein Umkehrrad ZR2a. Das Losrad ZR1a ist koaxial zu der ersten Vorgelegewelle 13a angeordnet und lediglich für die Bildung des Rückwärtsgetriebegangs R1a vorgesehen. Das Umkehrrad ZR2a kämmt einerseits mit dem Festrad Z21a und andererseits mit dem Losrad ZR1a. Das Losrad ZR1a, das Umkehrrad ZR2a und das Festrad Z21a stellen eine Drehrichtungsumkehr zur Schaltung des zumindest einen Rückwärtsgetriebegangs R1a dar. Konstruktiv sind mittels des Losrads ZR1a zusätzlich zu dem beschrieben Rückwärtsgetriebegang R1a weitere Rückwärtsgetriebegänge schaltbar, deren Schaltschema sich unmittelbar aus dem in 1 dargestellten Getriebeschema ableiten lässt.
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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 Bildung des Rückwärtsgetriebegangs R1a umfasst das Doppelkupplungsgetriebe eine weitere Schalteinheit S9a. Die Schalteinheit S9a ist lediglich für die Bildung des Rückwärtsgetriebegangs R1a vorgesehen. Die Schalteinheiten S1a, S2a, S3a, S4a sowie die Schalteinheit S9a sind koaxial zu der ersten Vorgelegewelle 13a angeordnet. Die Schalteinheiten S5a, S6a, S7a, S8a sind koaxial zu der zweiten 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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Die acht Schalteinheiten S1a, S3a–S9a sind jeweils paarweise zu vier Doppelschalteinheiten zusammengefasst. Die Schalteinheiten S4a, S9a, die Schalteinheiten S3a, S1a, die Schalteinheiten S7a, S5a und die Schalteinheiten S8a, S6a sind jeweils paarweise zusammengefasst. Die jeweils zusammengefassten Schalteinheiten S1a, S3a–S9a bilden jeweils eine Doppelschalteinheit aus. Die Doppelschalteinheiten umfassen jeweils eine Schiebemuffe, die zur Schaltung der jeweils ersten Schalteinheit S4a, S3a, S7a, S8a in eine erste Schaltstellung, zur Entkopplung in eine mittlere Neutralstellung und zur Schaltung der jeweils zweiten Schalteinheit S9a, S1a, S5a, S6a in eine zweite Schaltstellung geschaltet wird. Die als Doppelschalteinheiten zusammengefassten Schalteinheiten S1a, S3a–S9a sind jeweils nur einseitig schaltbar, d. h. es kann jeweils lediglich eine einzelne der S1a, S3a–S9a einer Doppelschalteinheit geschaltet werden. Die Schalteinheit S2a ist als eine Einzelschalteinheit ausgeführt. Sie umfasst eine Schiebemuffe, die in eine Schaltstellung und eine Neutralstellung schaltbar ist.
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Die Schalteinheiten S4a, S9a, die zu einer Doppelschalteinheit zusammengefasst sind, sind koaxial zu der ersten Vorgelegewelle 13a angeordnet. Die Schalteinheiten S4a, S9a sind zwischen der ersten Zahnradebene Z1a und der zweiten Zahnradebene Z2a angeordnet. Die Schalteinheit S4a ist dazu vorgesehen, das koaxial zu der ersten Vorgelegewelle 13a angeordnete Losrad Z12a der ersten Zahnradebene Z1a und das koaxial zu der ersten Vorgelegewelle 13a angeordnete Losrad Z32a der dritten Zahnradebene Z3a drehfest miteinander zu verbinden. Die Schalteinheit S9a ist dazu vorgesehen, das Losrad ZR1a zur Bildung des Rückwärtsgetriebegangs R1a und das koaxial zu der ersten Vorgelegewelle 13a angeordnete Losrad Z32a der dritten Zahnradebene Z3a drehfest miteinander zu verbinden. Das mittlere Kopplungselement der Schalteinheiten S4a, S9a, das beiden Schalteinheiten S4a, S9a zugeordnet ist, ist permanent drehfest mit dem Losrad Z32a verbunden. Das der Schalteinheit S4a zugeordnete Kopplungselement, das auf einer kupplungszugewandten Seite des mittleren Kopplungselements angeordnet ist, ist permanent drehfest mit dem Losrad Z12a verbunden. Das der Schalteinheit S9a zugeordnete Kopplungselement, das auf einer kupplungsabgewandten Seite des mittleren Kopplungselements angeordnet ist, ist permanent drehfest mit dem Losrad ZR1a verbunden. Die Schalteinheit S4a ist in dem Vorwärtsgetriebegang V1a geschlossen. Die Schalteinheit S9a ist in dem Rückwärtsgetriebegang R1a geschlossen.
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Die Schalteinheiten S3a, S1a, die zu einer Doppelschalteinheit zusammengefasst sind, sind koaxial zu der ersten Vorgelegewelle 13a angeordnet. Die Schalteinheiten S3a, S1a sind zwischen der dritten Zahnradebene Z3a und der vierten Zahnradebene Z4a angeordnet. Die Schalteinheit S3a ist dazu vorgesehen, das koaxial zu der ersten Vorgelegewelle 13a angeordnete Losrad Z32a der dritten Zahnradebene Z3a und die erste Vorgelegewelle 13a drehfest miteinander zu verbinden. Die Schalteinheit S1a ist dazu vorgesehen, das koaxial zu der ersten Vorgelegewelle 13a angeordnete Losrad Z42a der vierten Zahnradebene Z4a und die erste Vorgelegewelle 13a drehfest miteinander zu verbinden. Das mittlere Kopplungselement der Schalteinheiten S3a, S1a, das beiden Schalteinheiten S3a, S1a zugeordnet ist, ist permanent drehfest mit der ersten Vorgelegewelle 13a verbunden. Das der Schalteinheit S3a zugeordnete Kopplungselement, das auf einer kupplungszugewandten Seite des mittleren Kopplungselements angeordnet ist, ist permanent drehfest mit dem Losrad Z32a verbunden. Das der Schalteinheit S1a zugeordnete Kopplungselement, das auf einer kupplungsabgewandten Seite des mittleren Kopplungselements angeordnet ist, ist permanent drehfest mit dem Losrad Z42a verbunden. Die Schalteinheit S3a ist in dem Vorwärtsgetriebegang V4a geschlossen. Die Schalteinheit S1a ist in den Vorwärtsgetriebegängen V1a, V2a geschlossen.
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Die Schalteinheiten S7a, S5a, die zu einer Doppelschalteinheit zusammengefasst sind, sind koaxial zu der zweiten Vorgelegewelle 14a angeordnet. Die Schalteinheiten S7a, S5a sind zwischen der ersten Zahnradebene Z1a und der zweiten Zahnradebene Z2a angeordnet. Die Schalteinheit S7a ist dazu vorgesehen, das koaxial zu der zweiten Vorgelegewelle 14a angeordnete Losrad Z13a der ersten Zahnradebene Z1a und die zweite Vorgelegewelle 14a drehfest miteinander zu verbinden. Die Schalteinheit S5a ist dazu vorgesehen, das koaxial zu der zweiten Vorgelegewelle 14a angeordnete Losrad Z22a der zweiten Zahnradebene Z2a und die zweiten Vorgelegewelle 14a drehfest miteinander zu verbinden. Das mittlere Kopplungselement der Schalteinheiten S7a, S5a, das beiden Schalteinheiten S7a, S5a zugeordnet ist, ist permanent drehfest mit der Vorgelegewelle 14a verbunden. Das der Schalteinheit S7a zugeordnete Kopplungselement, das auf einer kupplungszugewandten Seite des mittleren Kopplungselements angeordnet ist, ist permanent drehfest mit der dem Losrad Z13a verbunden. Das der Schalteinheit S5a zugeordnete Kopplungselement, das auf einer kupplungsabgewandten Seite des mittleren Kopplungselements angeordnet ist, ist permanent drehfest mit dem Losrad Z22a verbunden. Die Schalteinheit S7a ist in dem Vorwärtsgetriebegang V5a geschlossen. Die Schalteinheit S5a ist in dem Vorwärtsgetriebegang V7a geschlossen.
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Die Schalteinheiten S8a, S6a, die zu einer Doppelschalteinheit zusammengefasst sind, sind koaxial zu der zweiten Vorgelegewelle 14a angeordnet. Die Schalteinheiten S8a, S6a sind zwischen der dritten Zahnradebene Z3a und der fünften Zahnradebene Z5a angeordnet. Die Schalteinheit S8a ist dazu vorgesehen, das koaxial zu der zweiten Vorgelegewelle 14a angeordnete Losrad Z33a der dritten Zahnradebene Z3a und die zweite Vorgelegewelle 14a drehfest miteinander zu verbinden. Die Schalteinheit S6a ist dazu vorgesehen, das koaxial zu der zweiten Vorgelegewelle 14a angeordnete Losrad Z52a der fünften Zahnradebene Z5a und die zweite Vorgelegewelle 14a drehfest miteinander zu verbinden. Das mittlere Kopplungselement der Schalteinheiten S8a, S6a, das beiden Schalteinheiten S8a, S6a zugeordnet ist, ist permanent drehfest mit der Vorgelegewelle 14a verbunden. Das der Schalteinheit S8a zugeordnete Kopplungselement, das auf einer kupplungszugewandten Seite des mittleren Kopplungselements angeordnet ist, ist permanent drehfest mit dem Losrad Z33a verbunden. Das der Schalteinheit S6a zugeordnete Kopplungselement, das auf einer kupplungsabgewandten Seite des mittleren Kopplungselements angeordnet ist, ist permanent drehfest mit dem Losrad Z52a verbunden. Die Schalteinheit S8a ist in dem Vorwärtsgetriebegang V8a geschlossen. Die Schalteinheit S6a ist in dem Vorwärtsgetriebegang V6a geschlossen. Die Schalteinheit S2a ist dazu vorgesehen, das koaxial zu der ersten Vorgelegewelle 13a angeordnete Losrad Z12a der ersten Zahnradebene Z1a und die erste Vorgelegewelle 13a drehfest miteinander zu verbinden.
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Eine Schaltlogik für die Vorwärtsgetriebegänge V1a–V8a und den Rückwärtsgetriebegang R1a 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 geraden Vorwärtsgetriebegänge V2a, V4a, V6a, V8a sind der ersten Lastschaltkupplung K1a zugeordnet. Die ungeraden Vorwärtsgetriebegänge V1a, V1a, V5a, V7a 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 und in dem Rückwärtsgetriebegang R1a 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, V1a, 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-Drive-Übersetzungen bereitstellen. Das Ausgangszahnrad Z01a ist zudem zur Ausleitung des Leistungsflusses in dem Rückwärtsgetriebegang R1a vorgesehen.
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Der Vorwärtsgetriebegang V1a ist als ein Windungsgang ausgebildet. In dem Vorwärtsgetriebegang V1a sind drei der Zahnradpaarungen, die durch die Zahnradebenen Z1a–Z5a gebildet werden, an einer Übertragung eines Leistungsflusses beteiligt. In den restlichen Vorwärtsgetriebegängen V2a–V8a ist jeweils lediglich eine der Zahnradpaarungen der Zahnradebenen Z1a–Z5a an einer Übertragung eines Leistungsflusses beteiligt.
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Der Rückwärtsgetriebegang R1a ist ebenfalls als ein Windungsgang ausgebildet. Der Rückwärtsgetriebegang R1a wird mittels der ersten Zahnradebene Z1a, der zweiten Zahnradebene Z2a und der dritten Zahnradebene Z3a gebildet. Der Rückwärtsgetriebegang R1a ist der ersten Lastschaltkupplung K1a zugeordnet.
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Das Doppelkupplungsgetriebe umfasst zwei Losradpaarungen, die für die Bildung des Vorwärtsgetriebegangs V1a und des Rückwärtsgetriebegangs R1a zur Ausbildung einer Windungsstufe vorgesehen sind. Das Losrad Z12a und das Losrad Z33a bilden die erste Windungsstufe aus, die für den Vorwärtsgetriebegang V1a vorgesehen ist. Die beiden Losräder Z12a, Z33a sind drehfest miteinander verbindbar. Gleichzeitig sind sie gegenüber der Vorgelegewelle 13a verdrehbar. Das Losrad ZR1a und das Losrad Z33a bilden die zweite Windungsstufe aus, die für den Rückwärtsgetriebegang R1a vorgesehen ist. Die beiden Losräder ZR1a, Z33a sind drehfest miteinander verbindbar. Gleichzeitig sind sie gegenüber der Vorgelegewelle 13a verdrehbar. Mittels der Windungsstufen sind jeweils zwei der Zahnradpaarungen unterschiedlicher Zahnradebenen Z1a–Z5a wirkungsmäßig miteinander verbindbar.
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Die neun Schalteinheiten S1a–S9a des Doppelkupplungsgetriebes weisen insgesamt fünf Schiebemuffen auf. Zur Schaltung der Schiebemuffen der Schalteinheiten S1a, S3a–S8a, die als Doppelschalteinheiten ausgebildet sind, weist das Doppelkupplungsgetriebe jeweils einen Schaltaktuator auf. Für die Schalteinheit S2a ist ein weiterer Aktuator vorgesehen. Das Doppelkupplungsgetriebe umfasst somit fünf nicht näher dargestellte Aktuatoren zur Bildung der Vorwärtsgetriebegänge V1a–V8a und 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 in Bezug zu dem in 1 gezeigten Doppelkupplungsgetriebe kinematisch äquivalent ist. Das Doppelkupplungsgetriebe ist konstruktiv zur Schaltung von acht Vorwärtsgetriebegängen vorgesehen. Es unterschiedet sich von dem in 1 gezeigten Doppelkupplungsgetriebe insbesondere durch eine Ausgestaltung in Bezug auf eine Bildung eines Rückwärtsgetriebegangs.
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Analog zu dem Ausführungsbeispiel der 1 und 2 weist das Doppelkupplungstriebe eine an eine Getriebeeingangswelle 10b angebundene Eingangskupplung mit zwei Lastschaltkupplungen K1b, K2b, zwei an die Lastschaltkupplungen K1b, K2b angebundenen Eingangswellen 11b, 12b sowie zwei Vorgelegewellen 13b, 14b. Zur Ausleitung eines Leistungsflusses umfasst das Doppelkupplungsgetriebe eine Ausgangszahnradebene Z0b mit zwei Ausgangszahnrädern Z01b, Z02b, die jeweils mit einem gemeinsamen Abtriebszahnrad 15b kämmen. Zur Schaltung der acht Vorwärtsgetriebegänge sowie zumindest eines Rückwärtsgetriebegangs umfasst das Doppelkupplungsgetriebe fünf Zahnradebenen Z1b–Z5b und neun Schalteinheiten S1b–S9b.
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Die erste Zahnradebene Z1b und die dritte Zahnradebene Z2b umfassen jeweils ein Festrad Z11b, Z31b und zwei Losräder Z12b, Z13b, Z32b, Z33b. Die zweite Zahnradebene Z2b, die vierte Zahnradebene Z4b und die fünfte Zahnradebene Z5b umfassen jeweils ein Festrad Z21b, Z41b, Z51b und ein Losrad Z22b, Z42b, Z52b.
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Im Unterschied zu dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel sind die Zahnradebenen Z4b, Z5b vertauscht, d. h. die Zahnradebene Z5b ist räumlich zwischen der Zahnradebene Z3b und der Zahnradebene Z4b angeordnet. Zudem sind die Schalteinheiten S5b, S7b als Einzelschalteinheiten ausgeführt. Die Schalteinheit S7b ist dabei räumlich zwischen der Ausgangszahnradebene Z0b und der ersten Zahnradebene Z1b angeordnet. Alternativ können die Schalteinheiten S5b und S7b auch zu einer Doppelschalteinheit zusammengefasst sein.
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Die Schalteinheit S4b ist dazu vorgesehen, das koaxial zu der ersten Vorgelegewelle 13b angeordnete Losrad Z12b der ersten Zahnradebene Z1b und das koaxial zu der ersten Vorgelegewelle 13b angeordnete Losrad Z32b der dritten Zahnradebene Z3b drehfest miteinander zu verbinden. Das Losrad Z12b und das Losrad Z32b bilden eine Windungsstufe aus, die zur Schaltung des ersten Vorwärtsgetriebegangs und zur Schaltung des Rückwärtsgetriebegangs vorgesehen ist. Die Schalteinheit S2b ist dazu vorgesehen, das koaxial zu der ersten Vorgelegewelle 13b angeordnete Losrad Z12b der ersten Zahnradebene Z1b und die erste Vorgelegewelle 13b drehfest miteinander zu verbinden.
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Zur Schaltung des Rückwärtsgetriebegangs weist die Zahnradebene Z4b ein zusätzliches Losrad ZR1b auf, welches koaxial zu der zweite Vorgelegewelle 14b angeordnet ist. Die Schalteinheit S9b ist dazu vorgesehen, das Losrad ZR1b drehfest mit der zweiten Vorgelegewelle 14b zu verbinden. Das Losrad ZR1b kämmt dabei mit dem koaxial zu der ersten Vorgelegewelle 13b angeordneten Losrad Z42b. Der Rückwärtsgetriebegang wird gebildet, indem die Schalteinheiten S4b, S9b geschlossen werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009002353 A1 [0002]
