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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 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, wobei die zweite Zahnradebene ein koaxial zu der zweiten Vorgelegewelle angeordnetes Losrad umfasst, die dritte Zahnradebene ein koaxial zu der zweiten Vorgelegewelle angeordnetes Losrad umfasst und die fünfte Zahnradebene ein koaxial zu der zweiten Vorgelegewelle angeordnetes Losrad umfasst, wobei eine der Schalteinheiten dazu vorgesehen ist, das koaxial zu der zweiten Vorgelegewelle angeordnete Losrad der zweiten Zahnradeben und das koaxial zu der zweiten Vorgelegewelle angeordnete Losrad der dritten Zahnradebene direkt drehfest miteinander zu verbinden wobei eine weitere der Schalteinheiten dazu vorgesehen ist, das koaxial zu der zweiten Vorgelegewelle angeordnete Losrad der dritten Zahnradebene und das koaxial zu der zweiten Vorgelegewelle angeordnete Losrad der fünften Zahnradebene direkt drehfest miteinander 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 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 und/oder der Schalteinheiten 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 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, R2a 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 der Rückwärtsgetriebegänge R1a, R2a 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 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 zweiten Vorgelegewelle 14a. Die vierte Zahnradebene Z4a dient 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 ersten Vorgelegewelle 13a und zur Verbindung der ersten Eingangswelle 11a mit der zweiten Vorgelegewelle 14a sowie zur Verbindung der Vorgelegewellen 13a, 14a miteinander.
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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 permanent drehfest mit der ersten Vorgelegewelle 13a verbunden. Das zweite Ausgangszahnrad Z02a ist permanent drehfest mit der zweiten Vorgelegewelle 14a verbunden. Beide Ausgangszahnräder Z01a, Z02a kämmen mit dem Abtriebszahnrad 15a. 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 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 ist koaxial zu der ersten Vorgelegewelle 13a angeordnet und drehbar zu der Vorgelegewelle 13a gelagert. Das zweite Losrad Z13a ist koaxial zu der zweiten Vorgelegewelle 14a angeordnet und drehbar zu 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 V7a, V8a 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 ist koaxial zu den Eingangswellen 11a, 12a angeordnet und permanent drehfest mit der zweiten Eingangswelle 12a verbunden. Das Losrad Z22a ist koaxial zu der zweiten Vorgelegewelle 14a angeordnet und 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, V3a, V8a 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 ein Losrad Z32a. Das Festrad Z31a ist koaxial zu den Eingangswellen 11a, 12a angeordnet und permanent drehfest mit der ersten Eingangswelle 11a verbunden. Das Losrad Z32a ist koaxial zu der zweiten Vorgelegewelle 14a angeordnet und drehbar zu der Vorgelegewelle 14a gelagert. Das Festrad Z31a und das Losrad Z32a bilden eine 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 ist koaxial zu den Eingangswellen 11a, 12a angeordnet und permanent drehfest mit der ersten Eingangswelle 11a verbunden. Das Losrad Z42a ist koaxial zu der ersten Vorgelegewelle 13a angeordnet und drehbar zu 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 zwei Losräder Z52a, Z53a. Das Festrad Z51a ist koaxial zu den Eingangswellen 11a, 12a angeordnet und permanent drehfest mit der ersten Eingangswelle 11a verbunden. Das Losrad Z52a ist koaxial zu der ersten Vorgelegewelle 13a angeordnet und drehbar zu der ersten Vorgelegewelle 13a gelagert. Das Losrad Z53a ist koaxial zu der zweiten Vorgelegewelle 14a angeordnet und drehbar zu 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 V6a vorgesehen ist. Das Festrad Z51a und das Losrad Z53a bilden eine zweite Zahnradpaarung der Zahnradebene Z5a aus, die zur Bildung der Vorwärtsgetriebegänge V1a, V4a vorgesehen ist.
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Zur Bildung der Rückwärtsgetriebegänge R1a, R2a umfasst die zweite Zahnradebene Z2a ein zusätzliches Losrad ZR1a und ein Umkehrrad ZR2a. Das Losrad ZR1a ist koaxial zu der ersten Vorgelegewelle 13a angeordnet und lediglich für die Bildung der Rückwärtsgetriebegänge R1a, R2a 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 der Rückwärtsgetriebegänge R1a, R2a dar. Konstruktiv sind mittels des Losrads ZR1a zumindest die zwei Rückwärtsgetriebegänge R1a, R2a schaltbar. Eine Anzahl der tatsächlich verwendeten Rückwärtsgetriebegänge R1a, R2a hängt, analog zu den Vorwärtsgetriebegängen V1a–V8a, von einer Betriebsstrategie ab. Weitere, konstruktiv grundsätzlich schaltbare Rückwärtsgetriebegänge, sind nicht dargestellt. Zudem kann für eine Bildung von Rückwärtsgetriebegängen konstruktiv auch eine andere Ausgestaltung vorgesehen werden, beispielsweise durch ein Losrad und ein Umkehrrad einer anderen Zahnradebene oder eine Zahnradpaarung zweier auf den unterschiedlichen Vorgelegewelle 13a, 14a liegenden Losrädern. Insbesondere bei einer Ausgestaltung mit einem Hybridantriebsmodul kann, beispielsweise wenn ein elektrischer Rückwärtsgetriebegang vorgesehen ist, auch vollständig auf einen mechanisch schaltbaren Rückwärtsgetriebegang verzichtet werden.
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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 der Rückwärtsgetriebegänge R1a, R2a umfasst das Doppelkupplungsgetriebe eine weitere Schalteinheit S9a. Die Schalteinheit S9a ist lediglich für die Bildung der Rückwärtsgetriebegänge R1a, R2a vorgesehen. Die Schalteinheiten S1a, S2a, S3a sind koaxial zu der ersten Vorgelegewelle 13a angeordnet. Die Schalteinheiten S4a, 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 sechs Schalteinheiten S1a, S2a, S4a, S5a, S7a, S8a sind jeweils paarweise zu drei Doppelschalteinheiten zusammengefasst. Die Schalteinheiten S2a, S1a, die Schalteinheiten S5a, S4a und die Schalteinheiten S7a, S8a sind jeweils paarweise zusammengefasst. Die jeweils zusammengefassten Schalteinheiten S1a, S2a, S4a, S5a, S7a, S8a bilden jeweils eine Doppelschalteinheit aus. Die Doppelschalteinheiten umfassen jeweils eine Schiebemuffe, die zur Schaltung der jeweils ersten Schalteinheit S2a, S5a, S7a in eine erste Schaltstellung, zur Entkopplung in eine mittlere Neutralstellung und zur Schaltung der jeweils zweiten Schalteinheit S1a, S4a, S8a in eine zweite Schaltstellung geschaltet wird. Die als Doppelschalteinheiten zusammengefassten Schalteinheiten S1a, S2a, S4a, S5a, S7a, S8a sind jeweils nur einseitig schaltbar, d. h. es kann jeweils lediglich eine einzelne Schalteinheit S1a, S2a, S4a, S5a, S7a, S8a einer Doppelschalteinheit geschaltet werden. Die Schalteinheiten S3a, S6a, S9a sind jeweils als Einzelschalteinheiten ausgeführt. Sie umfassen jeweils eine Schiebemuffe, die in eine Schaltstellung und eine Neutralstellung schaltbar ist.
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Die Schalteinheiten S2a, S1a, die zu einer Doppelschalteinheit zusammengefasst sind, sind koaxial zu der ersten Vorgelegewelle 13a angeordnet. Die Schalteinheiten S2a, S1a sind zwischen der ersten Zahnradebene Z1a und der vierten Zahnradebene Z4a angeordnet. 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. 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 S2a, S1a, das beiden Schalteinheiten S2a, S1a zugeordnet ist, ist permanent drehfest mit der ersten Vorgelegewelle 13a verbunden. Das der Schalteinheit S2a zugeordnete Kopplungselement, das auf einer kupplungszugewandten Seite des mittleren Kopplungselements angeordnet ist, ist permanent drehfest mit dem Losrad Z12a 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 S2a ist in den Vorwärtsgetriebegängen V7a, V8a geschlossen. Die Schalteinheit S1a ist in den Vorwärtsgetriebegängen V1a, V2a geschlossen.
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Die Schalteinheit S9a ist koaxial zu der ersten Vorgelegewelle 13a angeordnet. Die Schalteinheit S9a ist auf einer kupplungsabgewandten Seite der zweiten Zahnradebene Z2a angeordnet. Die Schalteinheit S9a ist dazu vorgesehen, das koaxial zu der ersten Vorgelegewelle 13a angeordnete Losrad ZR1a der zweiten Zahnradebene Z2a und das koaxial zu der ersten Vorgelegewelle 13a angeordnete Losrad Z42a der vierten Zahnradebene Z4a drehfest miteinander zu verbinden. Das kupplungszugewandte Kopplungselement der Schalteinheit S9a ist permanent drehfest mit dem Losrad ZR1a verbunden. Das kupplungsabgewandte Kopplungselement der Schalteinheit S9a ist permanent drehfest mit dem Losrad Z42a verbunden. Die Schalteinheit S9a ist in sämtlichen Rückwärtsgetriebegängen R1a, R2a geschlossen.
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Die Schalteinheit S3a ist koaxial zu der ersten Vorgelegewelle 13a angeordnet. Die Schalteinheit S3a ist auf einer kupplungsabgewandten Seite der fünften Zahnradebene Z5a angeordnet. Die Schalteinheit S3a ist dazu vorgesehen, das koaxial zu der ersten Vorgelegewelle 13a angeordnete Losrad Z52a der fünften Zahnradebene Z5a und die erste Vorgelegewelle 13a drehfest miteinander zu verbinden. Das kupplungsabgewandte Kopplungselement der Schalteinheit S3a ist permanent drehfest mit der ersten Vorgelegewelle 13a verbunden. Das kupplungszugewandte Kopplungselement der Schalteinheit S3a ist permanent drehfest mit dem Losrad Z52a verbunden. Die Schalteinheit S3a ist in dem Vorwärtsgetriebegang V6a geschlossen.
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Die Schalteinheiten S5a, S4a, die zu einer Doppelschalteinheit zusammengefasst sind, sind koaxial zu der zweiten Vorgelegewelle 14a angeordnet. Die Schalteinheiten S5a, S4a sind zwischen der ersten Zahnradebene Z1a und der zweiten Zahnradebene Z2a angeordnet. Die Schalteinheit S5a 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 S4a ist dazu vorgesehen, das koaxial zu der zweiten Vorgelegewelle 14a angeordnete Losrad Z22a der zweiten Zahnradebene Z2a und die zweite Vorgelegewelle 14a drehfest miteinander zu verbinden. Das mittlere Kopplungselement der Schalteinheiten S5a, S4a, das beiden Schalteinheiten S5a, S4a zugeordnet ist, ist permanent drehfest mit der zweiten Vorgelegewelle 14a verbunden. Das der Schalteinheit S5a zugeordnete Kopplungselement, das auf einer kupplungszugewandten Seite des mittleren Kopplungselements angeordnet ist, ist permanent drehfest mit dem Losrad Z13a verbunden. Das der Schalteinheit S4a zugeordnete Kopplungselement, das auf einer kupplungsabgewandten Seite des mittleren Kopplungselements angeordnet ist, ist permanent drehfest mit dem Losrad Z22a verbunden. Die Schalteinheit S5a ist in dem Vorwärtsgetriebegang V5a geschlossen. Die Schalteinheit S4a ist in dem Vorwärtsgetriebegang V3a geschlossen.
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Die Schalteinheiten S7a, S8a, die zu einer Doppelschalteinheit zusammengefasst sind, sind koaxial zu der zweiten Vorgelegewelle 14a angeordnet. Die Schalteinheiten S7a, S8a sind zwischen der dritten Zahnradebene Z3a und der fünften Zahnradebene Z5a angeordnet. Die Schalteinheit S7a ist dazu vorgesehen, das koaxial zu der zweiten Vorgelegewelle 14a angeordnete Losrad Z22a der zweiten Zahnradebene Z2a und das koaxial zu der zweiten Vorgelegewelle 14a angeordnete Losrad Z32a der dritten Zahnradebene Z3a drehfest miteinander zu verbinden. Die Schalteinheit S8a ist dazu vorgesehen, das koaxial zu der zweiten Vorgelegewelle 14a angeordnete Losrad Z22a der zweiten Zahnradebene Z2a und das koaxial zu der zweiten Vorgelegewelle 14a angeordnete Losrad Z53a der fünften Zahnradebene Z5a drehfest miteinander zu verbinden. Das mittlere Kopplungselement der Schalteinheiten S7a, S8a, das beiden Schalteinheiten S7a, S8a zugeordnet ist, ist permanent drehfest mit dem Losrad Z22a verbunden. Das der Schalteinheit S7a zugeordnete Kopplungselement, das auf einer kupplungszugewandten Seite des mittleren Kopplungselements angeordnet ist, ist permanent drehfest mit dem Losrad Z32a verbunden. Das der Schalteinheit S8a zugeordnete Kopplungselement, das auf einer kupplungsabgewandten Seite des mittleren Kopplungselements angeordnet ist, ist permanent drehfest mit dem Losrad Z53a verbunden. Die Schalteinheit S7a ist in dem Vorwärtsgetriebegang V8a geschlossen. Die Schalteinheit S8a ist in dem Vorwärtsgetriebegang V1a geschlossen.
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Die Schalteinheit S6a ist koaxial zu der zweiten Vorgelegewelle 14a angeordnet. Die Schalteinheit S6a ist auf einer kupplungsabgewandten Seite der fünften Zahnradebene Z5a angeordnet. Die Schalteinheit S6a ist dazu vorgesehen, das koaxial zu der zweiten Vorgelegewelle 14a angeordnete Losrad Z53a der fünften Zahnradebene Z5a und die zweite Vorgelegewelle 14a drehfest miteinander zu verbinden. Das kupplungszugewandte Kopplungselement der Schalteinheiten S6a ist permanent drehfest mit dem Losrad Z53a verbunden. Das kupplungsabgewandte Kopplungselement der Schalteinheit S6a ist permanent drehfest mit der Vorgelegewelle 14a verbunden. Die Schalteinheit S6a ist in dem Vorwärtsgetriebegang V4a geschlossen.
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Das koaxial zu der zweiten Vorgelegewelle 14a angeordnete Losrad Z32a der dritten Zahnradebene Z3a ist räumlich zwischen dem koaxial zu der zweiten Vorgelegewelle 14a angeordneten Losrad Z22a der zweiten Zahnradebene Z2a und dem mit diesem Losrad Z22a verbundenen Kopplungselement der Schalteinheiten S7a, S8a angeordnet. Eine Verbindung zwischen dem Losrad Z22a und dem mit dem Losrad Z22a verbundenen Kopplungselement ist in Form einer Hohlwelle ausgebildet, auf der das Losrad Z32a der dritten Zahnradebene Z3a gelagert ist. Die Losräder Z12a, Z13a, Z22a, Z42a, Z52a, Z53a sind jeweils direkt auf der entsprechenden Vorgelegewelle 13a, 14a, zu der sie koaxial angeordnet sind, gelagert. Das Losrad ZR1a ist auf einer Verbindung zwischen dem Losrad Z42a und dem mit diesem Losrad Z42a verbundenen Kopplungselement der Schalteinheit S1a gelagert.
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Eine Schaltlogik für die Vorwärtsgetriebegänge V1a–V8a und die Rückwärtsgetriebegänge R1a, R2a 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 zweiten Lastschaltkupplung K2a zugeordnet. Die geraden Vorwärtsgetriebegänge V2a, V4a, V6a, V8a sind der ersten Lastschaltkupplung K1a 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 den Rückwärtsgetriebegänge R1a, R2a 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 fünf Vorwärtsgetriebegängen V1a, V2a, V6a, V7a, V8a vorgesehen. Das Ausgangszahnrad Z02a, das permanent drehfest mit der zweiten Vorgelegewelle 14a verbunden ist, ist zur Ausleitung des Leistungsflusses in den drei Vorwärtsgetriebegängen V3a, V4a, V5a vorgesehen. Die beiden Ausgangszahnräder Z01a, Z02a stellen für die Schaltung der Vorwärtsgetriebegänge V1a–V8a unterschiedliche Final-Drive-Übersetzungen bereit.
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Der erste Vorwärtsgetriebegang V1a und der achte Vorwärtsgetriebegänge V8a sind als Windungsgänge ausgebildet. In den Vorwärtsgetriebegängen V1a, V8a sind jeweils zumindest drei der Zahnradpaarungen, die durch die Zahnradebenen Z1a–Z5a gebildet werden, an einer Übertragung eines Leistungsflusses beteiligt. In den restlichen Vorwärtsgetriebegängen V2a–V7a ist jeweils lediglich eine der Zahnradpaarungen der Zahnradebenen Z1a–Z5a an einer Übertragung eines Leistungsflusses beteiligt.
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Für die Bildung der Vorwärtsgetriebegänge V1a, V8a umfasst das Doppelkupplungsgetriebe zwei Losradpaarungen, die zur Ausbildung einer Windungsstufe vorgesehen sind. Das Losrad Z22a und das Losrad Z53a bilden die erste Windungsstufe aus, die für den Vorwärtsgetriebegang V1a vorgesehen ist. Die beiden Losräder Z22a, Z53a sind durch die Schalteinheit S8a drehfest miteinander verbindbar. Gleichzeitig sind sie gegenüber der Vorgelegewelle 14a verdrehbar. Das Losrad Z22a und das Losrad Z32a bilden die zweite Windungsstufe aus, die für den Vorwärtsgetriebegang V8a vorgesehen ist. Die beiden Losräder Z22a, Z32a sind durch die Schalteinheit S7a drehfest miteinander verbindbar. Gleichzeitig sind sie gegenüber der Vorgelegewelle 14a verdrehbar. Mittels der Windungsstufen, die durch die Losräder Z22a, Z32a, Z53a ausgebildet sind, sind jeweils zwei der Zahnradpaarungen unterschiedlicher Zahnradebenen Z2a, Z3a, Z5a wirkungsmäßig miteinander verbindbar. Das Losrad Z22a ist dabei für beide Windungsstufen vorgesehen.
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Der Rückwärtsgetriebegang R1a ist ebenfalls als ein Windungsgang ausgebildet. Das Losrad Z42 der vierten Zahnradeben und das Losrad ZR1a der zweiten Zahnradebene Z2a bilden eine Windungsstufe zur Schaltung des Rückwärtsgetriebegangs R1a aus. Der Rückwärtsgetriebegang R1a wird mittels der vierten Zahnradebene Z4a und der zweiten Zahnradebene Z2a gebildet. Der Rückwärtsgetriebegang R2a wird mittels der vierten Zahnradebene Z4a, der zweiten Zahnradebene Z2a und der ersten Zahnradebene Z1a gebildet. Die Rückwärtsgetriebegänge R1a, R2a ist der ersten Lastschaltkupplung K1a zugeordnet.
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Für die Bildung der Rückwärtsgetriebegänge R1a, R2a umfasst das Doppelkupplungsgetriebe eine weitere Losradpaarung, die zur Ausbildung einer Windungsstufe vorgesehen ist. Das Losrad ZR1a und das Losrad Z42a bilden die dritte Windungsstufe aus, die für die Rückwärtsgetriebegänge R1a, R2a vorgesehen ist. Die beiden Losräder ZR1a, Z42a sind durch die Schalteinheit S9a drehfest miteinander verbindbar. Gleichzeitig sind sie gegenüber der Vorgelegewelle 13a verdrehbar. Mittels der Windungsstufe, die durch die Losräder ZR1a, Z42a ausgebildet ist, sind zwei der Zahnradpaarungen der Zahnradebenen Z2a, Z4a wirkungsmäßig miteinander verbindbar.
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Die neun Schalteinheiten S1a–S9a des Doppelkupplungsgetriebes weisen insgesamt sechs Schiebemuffen auf. Zur Schaltung der Schiebemuffen der Schalteinheiten S1a und S2a, S4a und S5a, S7a und S8a, die als Doppelschalteinheiten ausgebildet sind, weist das Doppelkupplungsgetriebe jeweils einen Schaltaktuator auf. Für die Schalteinheiten S3a, S6a, S9a ist jeweils ein weiterer Aktuator vorgesehen. Das Doppelkupplungsgetriebe umfasst somit sechs nicht näher dargestellte Aktuatoren zur Bildung der Vorwärtsgetriebegänge V1a–V8a und der Rückwärtsgetriebegänge R1a, R2a. 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. Außerdem kann das Doppelkupplungsgetriebe vereinfacht auch mit fünf Aktuatoren dargestellt werden.
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In der 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Die nachfolgende Beschreibung beschränkt 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 unterscheidet sich von dem in 1 gezeigten Doppelkupplungsgetriebe insbesondere durch eine Ausgestaltung in Bezug auf eine Bildung von Rückwärtsgetriebegängen.
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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 auf. 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 der zumindest zwei Rückwärtsgetriebegänge umfasst das Doppelkupplungsgetriebe fünf Zahnradebenen Z1b–Z5b und neun Schalteinheiten S1b–S9b.
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Die erste Zahnradebene Z1b und die fünfte Zahnradebene Z5b umfassen jeweils ein Festrad Z11b, Z51b und zwei Losräder Z12b, Z13b, Z52b, Z53b. Die zweite Zahnradebene Z2b, die dritte Zahnradebene Z3b und die vierte Zahnradebene Z4b umfassen jeweils ein Festrad Z21b, Z31b, Z41b und ein Losrad Z22b, Z32b, Z42b.
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Im Unterschied zu dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel sind die Zahnradebenen Z3b, Z4b vertauscht, d. h. die Zahnradebene Z4b ist räumlich zwischen der Zahnradebene Z2b und der Zahnradebene Z3b angeordnet. Zudem unterscheidet sich das Doppelkupplungsgetriebe in einer Ausgestaltung zur Schaltung der Rückwärtsgetriebegängen.
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Zur Schaltung der Rückwärtsgetriebegängen weist die Zahnradebene Z3b ein zusätzliches Losrad ZR1b auf, welches koaxial zu der zweiten Vorgelegewelle 14b angeordnet ist. Die Schalteinheit S9b ist dazu vorgesehen, das Losrad ZR1b drehfest mit dem Losrad Z22b zu verbinden, welches durch die Schalteinheit S4b drehfest mit der zweiten Vorgelegewelle 14b verbindbar ist. Das Losrad ZR1b kämmt mit dem koaxial zu der ersten Vorgelegewelle 13b angeordneten Losrad Z32b. Die Rückwärtsgetriebegänge 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]
