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Die Erfindung betrifft ein Doppelkupplungsgetriebe für ein Kraftfahrzeug, mit einer Eingangswelle und einer Hauptwelle, wobei die Eingangswelle über eine schaltbare erste Kupplung mit einer ersten Vorgelegewelle und über eine schaltbare zweite Kupplung mit einer zweiten Vorgelegewelle verbindbar ist, wobei die erste Vorgelegewelle und die zweite Vorgelegewelle jeweils über zumindest eine über eine Schalteinrichtung schaltbare Zahnradstufe mit der Hauptwelle antriebsverbindbar ist, und wobei zwischen der Hauptwelle und einer Ausgangswelle des Doppelkupplungsgetriebes ein Bereichsgruppengetriebe angeordnet ist, und wobei zumindest eine Vorgelegewelle über zumindest eine schaltbare zusätzliche Zahnradstufe mit der Ausgangswelle antriebsverbindbar ist.
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Die
AT 510 966 B1 offenbart ein Doppelkupplungsgetriebe für ein Kraftfahrzeug, mit einer Eingangswelle und einer Hauptwelle, wobei die Eingangswelle über eine schaltbare erste Kupplung mit einer ersten Vorgelegewelle und über eine schaltbare zweite Kupplung mit einer zweiten Vorgelegewelle verbindbar ist. Die erste Vorgelegewelle und die zweite Vorgelegewelle ist jeweils über zumindest ein über eine Schalteinrichtung schaltbares Zahnradpaar mit der Hauptwelle antriebsverbindbar. Zwischen der Hauptwelle und einer Ausgangswelle des Getriebes ist ein Bereichsgruppengetriebe angeordnet. Als Synchronisierungseinrichtung ist eine Hydraulikeinheit vorgesehen, welche Hydraulikeinheit eine mit der ersten Vorgelegewelle antriebsverbundene erste hydraulische Maschine und eine mit der zweiten Vorgelegewelle antriebsverbundene zweite hydraulische Maschine aufweist.
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Die Gänge solcher Doppelkupplungsgetriebe sind innerhalb einer Bereichsgruppe ohne Zugkraftunterbrechung schaltbar. Eine Umschaltung der Bereichsgruppe kann allerdings nur unter Trennung der Zugkraft bewerkstelligt werden.
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Aus den Veröffentlichungen
US 6,427,549 B1 und
EP 1 270 301 A2 sind Doppelkupplungsgetriebe mit einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle, sowie mit zwei Vorgelegewellen bekannt, wobei die Drehzahlen der Vorgelegewellen über Synchronisiereinrichtungen mit der Drehzahl der Ausgangswelle abstimmbar sind. Dabei wird die Drehzahl der nicht mit der Eingangswelle antriebsverbundenen Vorgelegewelle über einen Elektromotor angetrieben oder abgebremst, bis eine Synchronisierung mit einem auf der Vorgelegewelle frei laufenden Zahnrad erfolgt, welches über eine Getriebestufe mit der Ausgangswelle verbunden ist. Sobald eine Synchronisation vorliegt, wird das Zahnrad über eine Klauenkupplung mit der Vorgelegewelle antriebsverbunden.
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Die
DE 10 2007 018 967 A1 beschreibt ferner ein automatisiertes Gruppengetriebe für ein Fahrzeug mit einem Hauptgetriebe und zumindest einer vorgeschalteten und/oder nachgeschalteten Nachbereichsgruppe und mit zumindest einer Vorgelegewelle, wobei die Vorgelegewelle mit zumindest einer hydraulischen Anordnung in Wirkverbindung steht, um einen Nebenabtrieb vorzusehen. Die hydraulische Anordnung weist zumindest ein Antriebsaggregat zum Steuern und/oder Regeln jeder Vorgelegewelle auf.
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Aus der
US 2009/0272211 A1 ist ein Mehrgruppengetriebe eines Kraftfahrzeuges mit wenigstens zwei in einem Antriebsstrang angeordneten Getriebegruppen bekannt, bei dem Mittel zur Zugkraftunterstützung bei Gangwechseln vorgesehen sind. Über eine als Lastschaltmittel ausgebildete Elektromagnetkupplung wird, unter Kraftflussumgehung einer als Zahnrad-Wechselgetriebe ausgebildeten Hauptgruppe, bei einem Gangwechsel eine Wirkverbindung zwischen einer Antriebswelle und einer Getriebehauptwelle oder einer Getriebeabtriebswelle temporär hergestellt oder aufrechterhalten.
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Die
EP 2 149 725 A2 beschreibt eine Getriebeeinheit mit einem Doppelkupplungsgetriebe mit zwei zueinander parallel versetzt angeordneten Vorgelegewellen, wobei die beiden Vorgelegewellen über jeweils eine schaltbare Zahnradstufe mit der Ausgangswelle antriebsverbunden sind. Zwischen der Hauptwelle und einer Ausgangswelle des Doppelkupplungsgetriebes ist ein Bereichsgruppengetriebe angeordnet, wobei zumindest eine Vorgelegewelle über zumindest eine schaltbare Zahnradstufe mit der Ausgangswelle antriebsverbindbar ist.
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Die
DE 39 17 579 A1 betrifft ein Automatikgetriebe für ein Fahrzeug, mit zwei Vorgelegewellen, auf denen Kupplungen zwischen den selektiven Eingriff zwischen den Gegenzahnrädern und den Vorgelegewellen angeordnet sind.
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Die
EP 2 113 686 A2 beschreibt ein Mehrgruppengetriebe eines Kraftfahrzeuges mit einer Doppelkupplung, welche ein Lastschaltelement und ein Anfahrelement ausbildet, mit einer Antriebswelle, einer Hauptwelle und zwei Vorgelegewellen, sowie einer Getriebeausgangswelle. Mittels des Lastschaltelements kann über zumindest eine als Zwischeneingangswelle ausgebildete Nebenwelle mit einem Antriebs-Zahnradsatz und wenigstens einem Abtriebs-Zahnradsatz, unter Umgehung einer Hauptgruppe eine Wirkverbindung zwischen der Antriebswelle und der Getriebeabtriebswelle hergestellt werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, auf möglichst einfache Weise mit einem Doppelkupplungsgetriebe der eingangs genannten Art einen lastschaltbaren Bereichsgruppenwechsel zu ermöglichen.
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Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die schaltbare zusätzliche Zahnradstufe unter Umgehung des Bereichsgruppengetriebes - direkt mit der Ausgangswelle verbunden ist.
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Gewicht und Bauraum kann eingespart werden, wenn nur genau eine schaltbare zusätzliche Zahnradstufe zur Umgehung des Bereichsgruppengetriebes vorgesehen ist.
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Die erste und die zweite Kupplung ist vorteilhafterweise als nasslaufende Lamellenkupplung ausgebildet, wodurch hohe Drehmomente bei kleinem Bauraum und geringem Gewicht übertragbar sind.
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Vorzugsweise ist die erste Kupplung koaxial zur ersten Vorgelegewelle und die zweite Kupplung koaxial zur zweiten Vorgelegewelle angeordnet. Die beiden Kupplungen können baugleich ausgelegt werden, um die Herstellungskosten zu minimieren.
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Um den Fertigungsaufwand so gering wie möglich zu halten, ist es vorteilhaft, wenn zumindest eine Zahnradgruppe der ersten Vorgelegewelle und der zweiten Vorgelegewelle baugleich ausgebildet ist. Durch die Verwendung von möglichst vielen Gleichteilen können somit die Kosten sehr gering gehalten werden.
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In weiterer Ausführung der Erfindung kann vorgesehen sein, das Bereichsgruppengetriebe ein Planetengetriebe aufweist. Auf diese Weise können besonders hohe Übersetzungsverhältnisse und die für eine praktikable Gangabstufung erforderliche Anzahl der Gänge mit einer geringen Anzahl von Bauteilen realisiert werden. Das Bereichsgruppengetriebe kann dabei zwei Bereichsgruppen - eine langsame und eine schnelle Bereichsgruppe - aufweisen. Die zumindest eine schaltbare zusätzliche Zahnradstufe kann mit dem Planetenträger des Planetengetriebes antriebsverbindbar sein.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Eingangswelle über eine erste Getriebestufe mit der ersten Vorgelegewelle und über eine zweite Getriebestufe mit der zweiten Vorgelegewelle verbunden ist, wobei vorzugsweise die erste und die zweite Getriebestufe unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse aufweisen. Durch die unterschiedlichen Übersetzungsstufen werden die Vorgelegewellen mit unterschiedlichen Drehzahlen angetrieben. Die erste Getriebestufe kann dabei zwischen Eingangswelle und erster Vorgelegewelle und die zweite Getriebestufe zwischen Eingangswelle und zweiter Vorgelegewelle angeordnet sein.
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Bei einer besonders vorteilhaften weiteren Ausführung entspricht der Übersetzungssprung zwischen erster und zweiter Getriebestufe dem gewünschten Übersetzungssprung zwischen den einzelnen Getriebegängen, wodurch eine baugleiche Ausbildung der Zahnradgruppen an den beiden Vorgelegewellen ermöglicht wird.
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Die zumindest eine schaltbare zusätzliche Zahnradstufe ist vorteilhafter Weise so ausgelegt, dass das effektiv auf die Ausgangswelle wirkende Übersetzungsverhältnis zwischen der höchsten Gangstufe der langsamen Bereichsgruppe und der niedrigsten Gangstufe der schnellen Bereichsgruppe liegt.
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Um einen direkten Durchtrieb zu ermöglichen, kann in weiterer Ausführung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Eingangswelle mit der Hauptwelle direkt über eine weitere Schalteinrichtung verbindbar ist.
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Das Doppelkupplungsgetriebe kann modular aufgebaut sein und aus einem Kupplungsteil, einem Hauptgetriebeteil und dem Bereichsgruppengetriebeteil bestehen. Somit kann es für unterschiedliche Einsatzgebiete und Fahrzeuge, wie zum Beispiel Autobusse, Lastkraftwagen, Straßenfahrzeuge und Geländefahrzeuge angewendet werden.
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Die schaltbare zusätzliche Zahnradstufe kann vor - beispielsweise zwischen dem Hauptgetriebeteil und dem Bereichsgruppengetriebeteil- oder nachbeispielsweise zwischen dem Bereichsgruppengetriebe und einer Parksperre - angeordnet sein.
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Über eine nur der schaltbaren zusätzlichen Zahnradstufe zugeordnete Schalteinrichtung kann diese mit der entsprechenden Vorgelegewelle antriebsverbunden oder von dieser getrennt werden.
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Eine Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass die erste Vorgelegewelle über zumindest eine schaltbare Zahnradstufe - unter Umgehung des Bereichsgruppengetriebes - mit der Ausgangswelle antriebsverbindbar ist.
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Durch diese beschrieben Anordnung kann auf besonders einfache Weise ein vollständig schaltbares Doppelkupplungsgetriebe mit einer herkömmlichen Bereichsgruppe realisiert werden.
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Für einen Hochschaltvorgang wird - bei geschalteter langsamen Bereichsgruppe - die höchste Gangstufe der einen Vorgelegewelle - vorzugsweise der zweiten Vorgelegewelle - eingelegt und die Kupplung der einen Vorgelegewelle eingekuppelt. Während die Kupplung der anderen - vorzugsweise ersten - Vorgelegewelle deaktiviert ist, wird die schaltbare zusätzliche Zahnradstufe der anderen Vorgelegewelle eingelegt. Danach kann die Kupplung der anderen Vorgelegewelle ein- und gleichzeitig die Kupplung der einen Vorgelegewelle ausgekuppelt werden. Der Antrieb erfolgt nun über die schaltbare zusätzliche Zahnradstufe. Das nun entlastete Bereichsgruppengetriebe wird von einer langsamen Bereichsgruppe in eine schnelle Bereichsgruppe geschaltet und die nächsthöhere Gangstufe der lastfrei geschalteten einen Vorgelegewelle eingelegt. Danach wird die Kupplung der einen Vorgelegewelle ein- und gleichzeitig die Kupplung der anderen Vorgelegewelle ausgekuppelt - der Antrieb wird somit wieder auf die eine Vorgelegewelle gelegt. Die schaltbare zusätzliche Zahnradstufe der nun lastfreien anderen Vorgelegewelle kann wieder deaktiviert werden.
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Der Runterschaltvorgang aus einer geschalteten schnellen Bereichsgruppe erfolgt genau umgekehrt: Es wird - bei geschalteter schneller Bereichsgruppe - die niedrigste Gangstufe der einen Vorgelegewelle - vorzugsweise der zweiten Vorgelegewelle - eingelegt und die Kupplung der einen Vorgelegewelle eingekuppelt wird. Während die Kupplung der anderen - vorzugsweise ersten - Vorgelegewelle deaktiviert ist, wird die schaltbare zusätzliche Zahnradstufe der anderen Vorgelegewelle eingelegt. Danach kann die Kupplung der anderen Vorgelegewelle ein- und gleichzeitig die Kupplung der einen Vorgelegewelle ausgekuppelt werden. Der Antrieb erfolgt nun, wie beim Hochschaltvorgang, über die schaltbare zusätzliche Zahnradstufe. Das nun entlastete Bereichsgruppengetriebe kann von der schnellen Bereichsgruppe in eine langsame Bereichsgruppe geschaltet und die nächstniedrige Gangstufe der lastfrei geschalteten einen Vorgelegewelle eingelegt werden. Danach wird die Kupplung der einen Vorgelegewelle ein- und gleichzeitig die Kupplung der anderen Vorgelegewelle ausgekuppelt - der Antrieb wird somit wieder auf die eine Vorgelegewelle gelegt. Die schaltbare zusätzliche Zahnradstufe der nun lastfreien anderen Vorgelegewelle kann wieder deaktiviert werden.
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Das besondere des Verfahrens ist, dass nur eine einzige zuschaltbare Zahnradstufe vorgesehen sein muss, um einen lastschaltbaren Bereichsgruppenwechsel zu ermöglichen. Dies wirkt sich vorteilhaft auf Baugröße, Gewicht und Fertigungskosten aus.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figur näher erläutert. Es zeigen:
- 1 ein nicht erfindungsgemäßes Doppelkupplungsgetriebe; und
- 2 ein erfindungsgemäßes Doppelkupplungsgetriebe.
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Die Fig. zeigen jeweils schematisch ein Doppelkupplungsgetriebe 10 mit zwölf Vorwärtsgängen und zwei Rückwärtsgängen.
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Die unterschiedlichen Gangstufen sind in der Fig. mit den Bezugszeichen 1L, 2, 3, 4, 5, 6, 1H für die Vorwärtsgänge und R1, R2 für die Rückwärtsgänge bezeichnet.
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Das in den Fig. dargestellte Doppelkupplungsgetriebe 10 weist eine mit einer nicht weiter dargestellten Brennkraftmaschine verbundene Eingangswelle 11 und eine mit einer Ausgangswelle 12 verbundene Hauptwelle 13 auf. Die Eingangswelle 11 steht über einstufige erste bzw. zweite Getriebestufen 14, 15, welche unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse aufweisen, mit jeweils einer ersten Vorgelegewelle 16 und einer zweiten Vorgelegewelle 17 in Verbindung. Zwischen der ersten Getriebestufe 14 und der ersten Vorgelegewelle 16 ist eine erste schaltbare Kupplung 18, zwischen der zweiten Getriebestufe 15 und der zweiten Vorgelegewelle 17 eine schaltbare zweite Kupplung 19 angeordnet. Die Kupplungen 18 und 19 sind als nasslaufende Lamellenkupplungen ausgebildet. Die erste und die zweite Kupplung 18, 19 können in der geschlossenen Stellung federbelastet sein, wodurch keine aktive Kraftaufbringung erforderlich ist, um die Antriebsverbindung zwischen der Eingangswelle 11 und der Vorgelegewelle 16, 17 herzustellen. Aus sicherheitsrelevanten Gründen kann aber auch zumindest bei einer der beiden Kupplungen 18, 19 das Schließen mit hydraulischem Druck anstelle mit einer Schließfeder erfolgen.
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Im Antriebsstrang des Doppelkupplungsgetriebes 10 ist weiters ein mit der Hauptwelle 13 verbundenes Bereichsgruppengetriebe 21 vorgesehen sein, mit welchem ein Umschalten zwischen hohen Übersetzungsverhältnissen - schnelle Bereichsgruppe HIGH - und niedrigen Übersetzungsverhältnissen - langsame Bereichsgruppe LOW - möglich ist. Im einfachsten Fall kann das Bereichsgruppengetriebe 21 aus zwei Zahnradpaaren 22, 23 mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen mit jeweils einem festen Zahnrad und einem losen Zahnrad gebildet werden, zwischen welchen über eine Schalteinrichtung 201 umgeschaltet werden kann. In einer kompakten Ausführung kann das Bereichsgruppengetriebe 21 als Planetengetriebe 24 ausgebildet sein, wobei ein Element des Planetengetriebes 24 - beispielsweise das Hohlrad 24h - über eine Schalteinrichtung 201 festgehalten oder mit einem zweiten Element des Planetengetriebes 24 - beispielsweise den Planetenträger 24p - verbunden werden kann. Das Sonnenrad 24s des Planetengetriebes kann mit der Hauptwelle 13 verbunden sein.
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Mit Bezugszeichen 25 ist eine mit der Hauptwelle 13 oder Ausgangswelle 12 verbundene Parksperre bezeichnet.
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Die Vorgelegewellen 16, 17 stehen jeweils über Zahnradstufen ZA1, ZA2, ZA3, ZA4, ZA5, ZA6, ZR1, ZR2 mit der Hauptwelle 13 in Verbindung. Weiters ist zwischen der ersten Vorgelegewelle 16 und der Ausgangswelle 12 eine schaltbare zusätzliche Zahnradstufe ZA7 vorgesehen, mit welcher ein Gang 1H zwischen dem höchsten Gang 6 der langsamen Bereichsgruppe LOW und dem niedrigsten Gang 2 der schnellsten Bereichsgruppe HIGH geschalten werden kann. Die schaltbare zusätzliche Zahnradstufe ZA7 kann dabei - in Antriebsrichtung gesehen - vor dem Bereichsgruppengetriebe 21 (1) oder - erfindungsgemäß - nach dem Bereichsgruppengetriebe 21 (2) angeordnet sein.
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Die Zahnräder der Zahnradstufen ZA1, ZA2, ZA3, ZA4, ZA5, ZA6, ZA7 ZR1, ZR2 Getriebestufen 14, 15 und des Bereichsgruppengetriebes 21 sind mit z1, z2, z3, z4, z5, z6, z7, z8, z9, z10, z11, z12, z13, z14, z15, z16 bezeichnet, wobei baugleiche Zahnräder mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind.
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Jede Zahnradstufe ZA1, ZA2, ZA3, ZA4, ZA5, ZA6, ZA7, ZR1, ZR2 weist jeweils zumindest ein frei auf einer Welle - zum Beispiel einer Vorgelegewelle 16, 17 - umlaufendes Zahnrad und ein mit einer anderen Welle - zum Beispiel der Hauptwelle 13 - drehfest verbundenes Zahnrad auf. Die Zahnradstufen ZR1, ZR2 der Rückwärtsgänge R1, R2 weisen zusätzlich noch ein Umkehrzahnrad z12 auf. Um Herstellungskosten zu sparen, können jeweils zwei auf den Vorgelegewellen 16, 17 gegenüberliegende Zahnräder als Gleichteile ausgebildet sein. Die Zahnräder können freilaufend auf den Vorgelegewellen 16, 17 gelagert sein und stehen mit drehfest mit der Hauptwelle 13 verbundenen Zahnrädern im Zahnreingriff.
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Um jeweils die frei umlaufenden Zahnräder mit der jeweiligen Vorgelegewelle 16, 17 bzw. Hauptwelle 13 antriebsfest zu verbinden, sind Schaltelemente 20, 202 vorgesehen, welche durch Synchronisiereinheiten oder - insbesondere im Falle von externen elektrischen oder hydraulischen Synchronisiereinrichtungen - durch einfache, nichtsynchronisierte Klauenkupplungen gebildet werden können. Die Schaltelemente 20 können über nicht weiter dargestellte Aktuatoren beispielsweise hydraulisch betätigt werden.
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Die über die Schalteinrichtung 202 schaltbare zusätzliche Zahnradstufe ZA7 wirkt über ein von der Hautwelle 13 getrenntes Zahnrad z8' auf den Planetenträger 24p des Planetengetriebes 24 des Bereichsgruppengetriebes 21 ein.
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Im Antriebsfall ist eine der beiden Vorgelegewellen 16, 17 über die jeweilige Kupplung 18, 19 mit der Eingangswelle 11 antriebsverbunden, während die jeweils andere Vorgelegewelle 17, 16 von der Antriebswelle 11 getrennt ist.
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Die antriebsverbundene Vorgelegewelle, beispielsweise die zweite Vorgelegewelle 17, ist über eine eingelegte Gangstufe, beispielsweise Gangstufe 6 mit der Hauptwelle 13 antriebsverbunden. Im Antriebsfall ist die Hauptwelle 13 über die auf HIGH oder LOW geschaltete Schalteinrichtung 201 des Bereichsgruppengetriebes 21 mit der Ausgangswelle 12 und über eine geschaltete Gangstufe, beispielsweise Gangstufe 6, mit der zweiten Vorgelegewelle 17 antriebsverbunden. Über die zweite Kupplung 19 erfolgt somit ein Kraftfluss bis zur Ausgangswelle 12.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Eingangswelle 11 mit der Hauptwelle 13 direkt über eine weitere Schalteinrichtung 40 verbindbar. Dadurch kann ein direkter Durchtrieb zwischen der Eingangswelle 11 und der Hauptwelle 13 ermöglicht werden.
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Das Doppelkupplungsgetriebe 10 kann modular aufgebaut sein und aus einem Kupplungsteil 50, einem Hauptgetriebeteil 60 und dem Bereichsgruppengetriebeteil 70 bestehen, und somit für unterschiedliche Einsatzgebiete und Fahrzeuge, wie zum Beispiel Autobusse, Lastkraftwagen, Straßenfahrzeuge und Geländefahrzeuge Anwendung finden.
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Hochschaltvoraana:
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Ist der höchste Gang im Hautgetriebe 60 der langsameren Bereichsgruppe LOW erreicht, so wird der zusätzlich angeordnete nächsthöhere Gang 1H eingelegt und mittels Kupplungswechsel 19 auf 18 eine normale Lastschaltung vollzogen. Sobald die Zugkraft über diesen Gang 1H erfolgt, ist die Bereichsgruppe 21 ohne Kraftübertragung und kann in Neutralstellung gebracht und somit der Bereich von LOW auf HIGH gewechselt werden. Ist der Bereichswechsel erfolgt, kann der nächsthöhere Gang 2 eingelegt werden und mittels Kupplungswechsel 18 auf 19 wieder eine normale Lastschaltung vollzogen werden.
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Runterschattvorgang:
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Ist der niedrigste Gang 2 im Hautgetriebe 60 der schnelleren Bereichsgruppe HIGH erreicht, so wird der zusätzlich angeordnete nächstniedrige Gang 7 eingelegt und mittels Kupplungswechsel 19 auf 18 eine normale Lastschaltung vollzogen. Sobald die Zugkraft über diesen Gang 7 erfolgt, ist die Bereichsgruppe 21 ohne Kraftübertragung und kann in Neutralstellung gebracht und somit der Bereich von HIGH auf LOW gewechselt werden. Ist der Bereichswechsel erfolgt, kann der nächstniedere Gang 6 eingelegt werden und mittels Kupplungswechsel 18 auf 19 wieder eine normale Lastschaltung vollzogen werden.
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Somit kann ohne Zugkraftunterbrechung ein Schalten des Bereichsgruppengetriebes 21 durchgeführt werden, wobei ein äußerst geringer mechanischer und steuerungstechnischer Zusatzaufwand erforderlich ist.
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Der modulare Aufbau ermöglicht auch eine Anwendung und ein Aufrüsten von bereits bestehenden Getrieben. Somit ist ein Einsatz bei den gängigsten Doppelkupplungsgetrieben mit Bereichsgruppe möglich.
