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Die Erfindung betrifft ein Doppelkupplungsgetriebe eines Kraftfahrzeugs, mit einer zentral angeordneten ersten Eingangswelle und einer als eine Hohlwelle ausgebildeten sowie koaxial über der ersten Eingangswelle angeordneten zweiten Eingangswelle, bei dem die beiden Eingangswellen antriebsseitig über jeweils eine Reibungskupplung mit der Triebwelle eines Antriebsmotors verbindbar sind, bei dem die beiden Eingangswellen getriebeseitig über jeweils eine ein Antriebsrad sowie ein Abtriebsrad umfassende Eingangskonstante mit jeweils einer Vorgelegewelle in Triebverbindung stehen oder bringbar sind, bei dem die Vorgelegewellen jeweils über mehrere jeweils durch ein Gangschaltelement schaltbare Stirnradstufen selektiv mit einer koaxial sowie axial benachbart zu der ersten Eingangswelle angeordneten Ausgangswelle in Triebverbindung bringbar sind, und bei dem die erste Vorgelegewelle als eine Hohlwelle ausgebildet ist, welche koaxial über der zweiten Vorgelegewelle angeordnet ist.
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Bei einem Front-Längseinbau einer aus einem Antriebsmotor und einem Getriebe bestehenden Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs ist die Ausgangswelle des Getriebes bevorzugt in einer gemeinsamen geometrischen Achse mit der Eingangswelle beziehungsweise den Eingangswellen des Getriebes angeordnet. Bei einem Doppelkupplungsgetriebe mit einer zentral angeordneten ersten Eingangswelle und einer als eine Hohlwelle ausgebildeten sowie koaxial über der ersten Eingangswelle angeordneten zweiten Eingangswelle kann die hierzu erforderliche koaxiale Anordnung der Ausgangswelle dadurch erreicht werden, dass die Eingangswellen über jeweils eine Eingangskonstante mit einer zugeordneten Vorgelegewelle in Triebverbindung stehen oder bringbar sind. Zur Schaltung der Gänge sind die Vorgelegewellen jeweils über mehrere jeweils durch ein Gangschaltelement schaltbare Stirnradstufen selektiv mit der Ausgangswelle in Triebverbindung bringbar. Zudem kann bei dieser Anordnung durch die unmittelbare drehfeste Verbindung der ersten Eingangswelle mit der Ausgangswelle üblicherweise ein Direktgang geschaltet werden.
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In einer allgemein bekannten ersten Basisausführung eines derartigen Doppelkupplungsgetriebes sind die Vorgelegewellen achsparallel sowie radial beabstandet zueinander und zu der Ausgangswelle angeordnet. Bei einem aus der
US 4 463 621 B1 bekannten Doppelkupplungsgetriebe sind die schaltbaren Stirnradstufen in unterschiedlichen Zahnradebenen angeordnet. Die Losräder der Stirnradstufen sind jeweils drehbar auf der Ausgangswelle gelagert und durch zugeordnete Gangschaltelemente drehfest mit dieser verbindbar. Über ein zwischen der zentral angeordneten ersten Eingangswelle und der Ausgangswelle angeordnetes Koppelschaltelement ist ein Direktgang schaltbar. Für vier Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang benötigt dieses bekannte Doppelkupplungsgetriebe insgesamt sechs Zahnradebenen.
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Im Unterschied dazu sind bei einem aus der
DE 103 35 262 A1 bekannten Doppelkupplungsgetriebe fünf Stirnradstufen und eine Umkehr-Stirnradstufe jeweils unter Nutzung eines gemeinsamen, auf der Ausgangswelle angeordneten Festrades oder Losrades paarweise in gemeinsamen Zahnradebenen angeordnet. Die beiden äußeren Zahnräder der Umkehr-Stirnradstufe sind als Losräder ausgebildet, wodurch zwei von drei möglichen Rückwärtsgängen als Windungsgänge schaltbar sind. Für sieben Vorwärtsgänge und drei Rückwärtsgänge weist dieses bekannte Doppelkupplungsgetriebe insgesamt sieben Zahnradebenen auf.
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In einer allgemein bekannten zweiten Basisausführungsform eines derartigen Doppelkupplungsgetriebes ist die der zweiten Eingangswelle zugeordnete zweite Vorgelegewelle achsparallel und radial beabstandet zu der Ausgangswelle angeordnet, und die der ersten Eingangswelle zugeordnete erste Vorgelegewelle ist als eine Hohlwelle ausgebildet sowie koaxial über der zweiten Vorgelegewelle angeordnet.
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Bei dem aus der
DE 199 39 819 C1 bekannten derartigen Doppelkupplungsgetriebe sind die schaltbaren Stirnradstufen in unterschiedlichen Zahnradebenen angeordnet. Die Losräder der Stirnradstufen sind jeweils drehbar auf der Ausgangswelle gelagert und durch die zugeordneten Gangschaltelemente drehfest mit dieser verbindbar. Mittels eines zwischen der zentral angeordneten ersten Eingangswelle und der Ausgangswelle angeordneten Koppelschaltelements ist ein Direktgang schaltbar. Für sechs Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang benötigt dieses bekannte Doppelkupplungsgetriebe insgesamt acht Zahnradebenen.
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Dagegen ist in einer weiteren, aus der
DE 103 32 210 A1 bekannten Ausführungsform eines derartigen Doppelkupplungsgetriebes das Abtriebsrad der der ersten Eingangswelle zugeordneten ersten Eingangskonstante als ein Losrad ausgebildet, welches drehbar auf der ersten Vorgelegewelle gelagert und über ein erstes Koppelschaltelement drehfest mit dieser verbindbar ist. Zudem ist die erste Vorgelegewelle über ein zweites Koppelschaltelement drehfest mit der zweiten Vorgelegewelle verbindbar. Durch die beiden Koppelschaltelemente können die zwischen der ersten Vorgelegewelle und der Ausgangswelle angeordneten Stirnradstufen wechselweise mit der ersten oder zweiten Eingangskonstante in Triebverbindung gebracht und somit jeweils zur Schaltung von zwei Gängen genutzt werden. Für sechs Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang weist dieses bekannte Doppelkupplungsgetriebe insgesamt sechs Zahnradebenen auf.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Doppelkupplungsgetriebe der eingangs genannten Bauart entsprechend der zweiten Basisausführungsform vorzuschlagen, welches bei kompakten Abmessungen mindestens acht Vorwärtsgänge und wenigstens einen Rückwärtsgang aufweist. Möglichst alle Vorwärtsgänge sollen bei sequentiellen Schaltungen lastschaltbar sein und eine geometrische Gangabstufung aufweisen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Doppelkupplungsgetriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen definiert.
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Die Erfindung betrifft demnach ein Doppelkupplungsgetriebe eines Kraftfahrzeugs, mit einer zentral angeordneten ersten Eingangswelle und einer als eine Hohlwelle ausgebildeten sowie koaxial über der ersten Eingangswelle angeordneten zweiten Eingangswelle, bei dem die beiden Eingangswellen antriebsseitig über jeweils eine Reibungskupplung mit der Triebwelle eines Antriebsmotors verbindbar sind, bei dem die beiden Eingangswellen getriebeseitig über jeweils eine ein Antriebsrad sowie ein Abtriebsrad umfassende Eingangskonstante mit jeweils einer Vorgelegewelle in Triebverbindung stehen oder bringbar sind, bei dem die beiden Vorgelegewellen jeweils über mehrere jeweils durch ein Gangschaltelement schaltbare Stirnradstufen selektiv mit einer koaxial sowie axial benachbart zu der ersten Eingangswelle angeordneten Ausgangswelle in Triebverbindung bringbar sind, und bei dem die erste Vorgelegewelle als eine Hohlwelle ausgebildet ist, welche koaxial über der zweiten Vorgelegewelle angeordnet ist.
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Bei diesem Doppelkupplungsgetriebe ist gemäß der Erfindung zusätzlich vorgesehen, dass vier Stirnradstufen zur Schaltung von Vorwärtsgängen, deren Übersetzungen (iZ1, iZ2, iZ3, iZ4) mit zunehmender Ordnungszahl abnehmen (iZ1 > iZ2 > iZ3 > iZ4), und eine Umkehr-Stirnradstufe zur Schaltung von Rückwärtsgängen vorhanden sind, dass die zweite Stirnradstufe und die vierte Stirnradstufe zwischen der ersten Vorgelegewelle und der Ausgangswelle angeordnet sind, dass die erste und die dritte Stirnradstufe sowie der Umkehr-Stirnradstufe zwischen der zweiten Vorgelegewelle sowie der Ausgangswelle angeordnet sind, dass die erste Eingangskonstante eine höhere Übersetzung als die zweite Eingangskonstante aufweist, dass das Abtriebsrad der ersten Eingangskonstante als ein Losrad ausgebildet ist, welches drehbar auf der zweiten Vorgelegewelle gelagert sowie über ein erstes Koppelschaltelement drehfest mit der ersten Vorgelegewelle verbindbar ist, und dass ein zweites Koppelschaltelement vorhanden ist, mittels dem die erste Vorgelegewelle drehfest mit der zweiten Vorgelegewelle verbindbar ist.
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Durch diesen erfindungsgemäßen Aufbau des Doppelkupplungsgetriebes können die vorhandenen vier Stirnradstufen und die eine Umkehr-Stirnradstufe wechselweise in Triebverbindung mit beiden Eingangskonstanten gebracht und somit sowohl über die erste Reibungskupplung und die erste Eingangswelle als auch über die zweite Reibungskupplung und die zweite Eingangswelle geschaltet werden. Hierzu ist das als Losrad ausgebildete Abtriebsrad der ersten Eingangskonstante über das erste Koppelschaltelement drehfest mit der ersten Vorgelegewelle und zusätzlich über das zweite Koppelschaltelement auch drehfest mit der zweiten Vorgelegewelle verbindbar. Andererseits ist das drehfest auf der zweiten Vorgelegewelle befestigte Abtriebsrad der zweiten Eingangskonstante über das zweite Koppelschaltelement auch drehfest mit der ersten Vorgelegewelle verbindbar. Somit sind mit den vier Stirnradstufen acht Vorwärtsgänge und mit der Umkehr-Stirnradstufe zwei Rückwärtsgänge schaltbar. Mit Ausnahme von Schaltungen zwischen dem über die zweite Eingangskonstante und die zweite Stirnradstufe schaltbaren vierten Gang sowie dem über die erste Eingangskonstante und die dritte Stirnradstufe schaltbaren fünften Gang sind alle Vorwärtsgänge lastschaltbar. Ebenso sind die beiden Rückwärtsgänge lastschaltbar.
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Um die gewünschte geometrische Gangabstufung zu erreichen, ist vorgesehen, dass die Stirnradstufen für die Vorwärtsgänge eine weitgehend geometrische Übersetzungsabstufung aufweisen (iZn/iZn+1 = konstant), und dass die Übersetzungsabstufung (iE1/iE2) der Eingangskonstanten weitgehend der Quadratwurzel der Übersetzungsabstufung (iZn/iZn+1) der Stirnradstufen für die Vorwärtsgänge entspricht (iE1/iE2 = (iZn/iZn+1)1/2).
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Um auch die Schaltungen zwischen dem vierten Gang und dem fünften Gang lastschaltbar zu machen und um zusätzlich die Schaltung eines Direktgangs zu ermöglichen, ist gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die vierte Stirnradstufe axial benachbart zu der ersten Eingangskonstante angeordnet ist, und dass das Losrad der vierten Stirnradstufe drehbar auf der Ausgangswelle gelagert sowie mittels eines dritten Koppelschaltelements drehfest mit der ersten Eingangswelle verbindbar ist.
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Durch das Einrücken des dritten Koppelschaltelementes und des Gangschaltelementes der zweiten Stirnradstufe ist nun ein der ersten Reibungskupplung zugeordneter Gang schaltbar, in dem der Kraftfluss bei geschlossener erster Reibungskupplung von der Triebwelle des Antriebsmotors über die erste Eingangswelle, die vierte Stirnradstufe, die erste Vorgelegewelle und die zweite Stirnradstufe in die Ausgangswelle erfolgt.
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Ebenso ist durch das Einrücken des dritten Koppelschaltelementes und des Gangschaltelementes der vierten Stirnradstufe ein Direktgang als neunter Gang schaltbar, in dem der Kraftfluss bei geschlossener erster Reibungskupplung von der Triebwelle des Antriebsmotors über die erste Eingangswelle und das Losrad der vierten Stirnradstufe in die Ausgangswelle erfolgt.
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Damit sich der über das dritte Koppelschaltelement und das Gangschaltelement der zweiten Stirnradstufe schaltbare Gang mit weitgehend identischer Gangabstufung als fünfter Gang zwischen die übrigen Vorwärtsgänge einreiht, sind die Übersetzungen (iE1, iE2, iZ1, iZ2, iZ3, iZ4) der Eingangskonstanten und der Stirnradstufen derart festgelegt, dass der über das dritte Koppelschaltelement und das Gangschaltelement der zweiten Stirnradstufe schaltbare Gang eine niedrigere Übersetzung als der über das zweite Koppelschaltelement und das Gangschaltelement der zweiten Stirnradstufe schaltbare vierte Gang sowie eine höhere Übersetzung als der über das Gangsschaltelement der dritten Stirnradstufe schaltbare sechste Gang aufweist (iG4 > iG5 > iG6), und dass die Gangsprünge zwischen dem fünften Gang und den dazu unmittelbar benachbarten Gängen weitgehend der Gangabstufung der übrigen Vorwärtsgänge entsprechen (iG4/iG5 = iG5/iG6 = iGn/iGn+1).
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Damit der über das dritte Koppelschaltelement und das Gangschaltelement der vierten Stirnradstufe schaltbare Direktgang die übrigen Vorwärtsgänge mit weitgehend identischer Gangabstufung als neunter Gang ergänzt, sind die Übersetzungen (iE1, iE2, iZ1–iZ4) der Eingangskonstanten und der Stirnradstufen derart festgelegt, dass der über das dritte Koppelschaltelement und das Gangschaltelement der vierten Stirnradstufe schaltbare Direktgang (neunter Gang) eine niedrigere Übersetzung als der über das zweite Koppelschaltelement und das Gangschaltelement der vierten Stirnradstufe schaltbare achte Gang aufweist (iG8 > iG9), und dass der Gangsprung zwischen dem Direktgang (neunter Gang) und dem benachbarten achten Gang weitgehend der Gangabstufung der übrigen Vorwärtsgänge entspricht (iG8/iG9 = iGn/iGn+1).
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Zur Schaltung eines weiteren, als Overdrivegang ausgelegten zehnten Gangs ist bevorzugt vorgesehen, dass das Losrad der ersten Eingangskonstante mittels eines vierten Koppelschaltelements drehfest mit der zweiten Vorgelegewelle verbindbar ist. Bei diesem der zweiten Reibungskupplung zugeordneten Gang zehnten Gang erfolgt der Kraftfluss bei geschlossener zweiter Reibungskupplung und eingerücktem dritten und vierten Koppelschaltelement sowie eingerücktem Gangschaltelement der vierten Stirnradstufe von der Triebwelle des Antriebsmotors über die zweite Eingangswelle, die zweite Eingangskonstante, die erste Eingangskonstante und das Losrad der vierten Stirnradstufe in die Ausgangswelle.
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Damit der über das dritte und vierte Koppelschaltelement und das Gangschaltelement der vierten Stirnradstufe schaltbare Gang die übrigen Vorwärtsgänge mit weitgehend identischer Gangabstufung als zehnter Gang ergänzt, sind die Übersetzungen (iE1, iE2, iZ1–iZ4) der Eingangskonstanten und der Stirnradstufen derart festgelegt, dass der über das dritte und vierte Koppelschaltelement sowie mittels des Gangschaltelements der vierten Stirnradstufe schaltbare zehnte Gang eine niedrigere Übersetzung als der Direktgang (neunter Gang) aufweist (iG9 > iG10), und dass der Gangsprung zwischen dem zehnten Gang und dem benachbarten Direktgang (neunter Gang) weitgehend der Gangabstufung der übrigen Vorwärtsgänge entspricht (iG9/iG10 = iGn/iGn+1).
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Wenn neben dem Losrad der vierten Stirnradstufe auch das Losrad der zweiten Stirnradstufe drehbar auf der Ausgangswelle gelagert ist, können die Gangschaltelemente der zweiten und vierten Stirnradstufe in einem Doppelschaltelement zusammengefasst sein, wodurch ein Schaltaktuator eingespart ist.
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Da der fünfte Gang nun nicht mehr über die dritte Stirnradstufe geschaltet wird, ist vorzugsweise die dritte Stirnradstufe axial benachbart zu der zweiten Stirnradstufe angeordnet sowie das Losrad der dritten Stirnradstufe drehbar auf der zweiten Vorgelegewelle gelagert. Hierdurch können auch das Gangschaltelement der dritten Stirnradstufe und das zweite Koppelschaltelement in einem Doppelschaltelement zusammengefasst sein, wodurch ein weiterer Schaltaktuator eingespart ist.
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Die Losräder der ersten Stirnradstufe und der Umkehr-Stirnradstufe können an sich beliebig auf der zweiten Vorgelegewelle oder der Ausgangswelle angeordnet sein. Zur Einsparung eines weiteren Schaltaktuators ist es jedoch vorteilhaft, wenn die Losräder der ersten Stirnradstufe und der Umkehr-Stirnradstufe gemeinsam auf der Ausgangswelle oder der zweiten Vorgelegewelle angeordnet sind, da die Gangschaltelemente dieser beiden Stirnradstufe dann in einem weiteren Doppelschaltelement zusammengefasst sein können.
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Zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung eines Ausführungsbeispiels beigefügt. In dieser zeigt
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1 ein gemäß der Erfindung ausgebildetes Doppelkupplungsgetriebe in einer schematischen Seitenansicht,
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2a das Doppelkupplungsgetriebe gemäß 1 in einer verkleinerten schematischen Seitenansicht,
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2b ein Kraftflussschema des Doppelkupplungsgetriebes gemäß 2a, und
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3 ein Schaltschema des Doppelkupplungsgetriebes gemäß den 1 und 2a mit beispielhaften Gangübersetzungen in Form einer Tabelle.
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Das in 1 in einer schematischen Seitenansicht dargestellte Doppelkupplungsgetriebe 1 weist eine zentral angeordnete erste Eingangswelle 5 und eine als eine Hohlwelle ausgebildete sowie koaxial über der ersten Eingangswelle 5 angeordnete zweite Eingangswelle 6 auf. Antriebsseitig sind die beiden Eingangswellen 5, 6 über jeweils eine Reibungskupplung K1, K2 mit der Triebwelle 2 eines nicht dargestellten und zum Beispiel als Verbrennungsmotor ausgebildeten Antriebsmotors verbindbar. Die beiden Reibungskupplungen K1, K2 sind Bestandteil einer Doppelkupplungsanordnung 3, die einen drehfest mit der Triebwelle 2 des Antriebsmotors verbundenen Kupplungskorb 4 aufweist. Getriebeseitig stehen die beiden Eingangswellen 5, 6 über jeweils eine ein Antriebsrad 7, 9 und ein Abtriebsrad 8, 10 aufweisende Eingangskonstante E1, E2 mit jeweils einer von zwei Vorgelegewellen 11, 12 in Triebverbindung oder sind mit dieser in Triebverbindung bringbar. Die beiden Vorgelegewellen 11, 12 sind jeweils über mehrere jeweils durch ein Gangschaltelement A, B, C, D, E schaltbare Stirnradstufen Z1, Z2, Z3, Z4, ZR selektiv mit einer Ausgangswelle 24 in Triebverbindung bringbar, die koaxial sowie axial benachbart zu der ersten Eingangswelle 5 angeordnet ist. Die erste Vorgelegewelle 11 ist als eine Hohlwelle ausgebildet und koaxial radial über der zweiten Vorgelegewelle 12 angeordnet.
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Zur Schaltung von acht Vorwärtsgängen G1, G2, G3, G4, G5, G6, G7, G8 sind vier Stirnradstufen Z1, Z2, Z3, Z4 vorgesehen, deren Übersetzungen iZ1, iZ2, iZ3, iZ4 mit zunehmender Ordnungszahl abnehmen (iZ1 > iZ2 > iZ3 > iZ4). Zur Schaltung von zwei Rückwärtsgängen R1, R2 ist eine Umkehr-Stirnradstufe ZR vorhanden. Die vier Stirnradstufen Z1, Z2, Z3, Z4 für die Vorwärtsgänge und die Umkehr-Stirnradstufe ZR umfassen jeweils ein Festrad 13, 15, 18, 19, 21 und jeweils ein Losrad 14, 16, 17, 20, 23. Zur Drehrichtungsumkehr weist die Umkehr-Stirnradstufe ZR zusätzlich ein Zwischenrad 22 auf. Die zweite Stirnradstufe Z2 und die vierte Stirnradstufe Z4 sind zwischen der ersten Vorgelegewelle 11 und der Ausgangswelle 24 angeordnet. Die übrigen Stirnradstufen Z1, Z3 sowie die Umkehr-Stirnradstufe ZR sind zwischen der zweiten Vorgelegewelle 12 und der Ausgangswelle 24 angeordnet.
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Die erste Eingangskonstante E1 weist im Vergleich zu der zweiten Eingangskonstante E2 eine höhere Übersetzung auf (iE1 > iE2). Das Antriebsrad 7 der ersten Eingangskonstante E1 ist als ein Festrad ausgebildet und drehfest auf der ersten Eingangswelle 5 befestigt. Das Abtriebsrad 8 der ersten Eingangskonstante E1 ist als ein Losrad ausgebildet, das drehbar auf der zweiten Vorgelegewelle 12 gelagert sowie mittels eines ersten Koppelschaltelements L drehfest mit der ersten Vorgelegewelle 11 verbindbar ist. Das Antriebsrad 9 der zweiten Eingangskonstante E2 ist ebenso als ein Festrad ausgebildet und drehfest auf der zweiten Eingangswelle 6 befestigt. Das Abtriebsrad 10 der zweiten Eingangskonstante E2 ist ebenfalls als ein Festrad ausgebildet sowie drehfest mit der zweiten Vorgelegewelle 12 verbunden.
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Die vierte Stirnradstufe Z4 ist axial benachbart zu der ersten Eingangskonstante E1 angeordnet. Die Festräder 15, 19 der zweiten Stirnradstufe Z2 und der vierten Stirnradstufe Z4 sind drehfest auf der ersten Vorgelegewelle 11 befestigt. Die Losräder 16, 20 dieser beiden Stirnradstufen Z2, Z4 sind drehbar auf der Ausgangswelle 24 gelagert sowie mittels der zugeordneten Gangsschaltelemente B, D drehfest mit dieser verbindbar. Die Gangschaltelemente B, D der zweiten Stirnradstufe Z2 und der vierten Stirnradstufe Z4 sind in einem ersten Doppelschaltelement S1 zusammengefasst.
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Auf der von der Doppelkupplungsanordnung 3 axial abgewandten Seite der ersten Vorgelegewelle 11 ist ein zweites Koppelschaltelement M angeordnet, mittels dem die erste Vorgelegewelle 11 drehfest mit der zweiten Vorgelegewelle 12 verbindbar ist.
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Die dritte Stirnradstufe Z3 ist axial benachbart zu der zweiten Stirnradstufe Z2 angeordnet. Das Losrad 17 der dritten Stirnradstufe Z3 ist drehbar auf der zweiten Vorgelegewelle 12 gelagert und mittels des zugeordneten Gangschaltelements C drehfest mit dieser verbindbar. Das Festrad 18 der dritten Stirnradstufe Z3 ist drehfest auf der Ausgangswelle 24 befestigt. Das Gangschaltelement C der dritten Stirnradstufe Z3 und das zweite Koppelschaltelement M sind in einem zweiten Doppelschaltelement S2 zusammengefasst.
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Die erste Stirnradstufe Z1 ist axial zwischen der dritten Stirnradstufe Z3 und der Umkehr-Stirnradstufe ZR angeordnet. Die Festräder 13, 21 der ersten Stirnradstufe Z1 und der Umkehr-Stirnradstufe ZR sind drehfest mit der zweiten Vorgelegewelle 12 verbunden. Die Losräder 14, 23 dieser beiden Stirnradstufen Z1, ZR sind drehbar auf der Ausgangswelle 24 gelagert sowie mittels der zugeordneten Gangschaltelemente A, E drehfest mit dieser verbindbar. Die Gangschaltelemente A, E der ersten Stirnradstufe Z1 und der Umkehr-Stirnradstufe ZR sind in einem dritten Doppelschaltelement S3 baulich zusammengefasst.
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Das Losrad 20 der vierten Stirnradstufe Z4 ist mittels eines dritten Koppelschaltelementes N auch drehfest mit der ersten Eingangswelle 5 verbindbar. Das als Losrad ausgebildete Abtriebsrad 8 der ersten Eingangskonstante E1 ist mittels eines vierten Koppelschaltelementes O auch drehfest mit der zweiten Vorgelegewelle 12 verbindbar.
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Damit die über die Stirnradstufen Z1, Z2, Z3, Z4 schaltbaren Vorwärtsgänge G1, G2, G3, G4, G5, G6, G7, G8 in aufsteigender Reihenfolge wechselweise über die Reibungskupplungen K1, K2 schaltbar sind, weisen die Stirnradstufen Z1, Z2, Z3, Z4 der Vorwärtsgänge eine weitgehend geometrische Übersetzungsabstufung auf (iZn/iZn+1 = konstant). Außerdem entspricht die Übersetzungsabstufung iE1/iE2 der Eingangskonstanten E1, E2 weitgehend der Quadratwurzel der Übersetzungsabstufung (iZn/iZn+1) der Stirnradstufen Z1–Z4 der Vorwärtsgänge (iE1/iE2 = (iZn/iZn+1)1/2).
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Wie die 2a und 2b verdeutlichen, erfolgt bei eingelegtem ersten Gang G1 der Kraftfluss bei geschlossener erster Reibungskupplung K1 und eingerücktem vierten Koppelschaltelement O sowie eingerücktem Gangschaltelement A der ersten Stirnradstufe Z1 von der Triebwelle 2 des Antriebsmotors über die erste Eingangswelle 5, die erste Eingangskonstante E1, die zweite Vorgelegewelle 12 und die erste Stirnradstufe Z1 in die Ausgangswelle 24. Alternativ dazu kann der erste Gang G1 auch durch das Einrücken des ersten und zweiten Koppelschaltelementes L, M sowie des Gangschaltelementes A der ersten Stirnradstufe Z1 eingelegt werden. Letzteres ist jedoch mit dem Nachteil verbunden, dass insgesamt drei Schaltelementen A, L, M einzurücken wären.
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Bei eingelegtem zweiten Gang G2 erfolgt der Kraftfluss bei geschlossener zweiter Reibungskupplung K2 und eingerücktem Gangschaltelement A der ersten Stirnradstufe Z1 von der Triebwelle 2 des Antriebsmotors über die zweite Eingangswelle 6, die zweite Eingangskonstante E2, die zweite Vorgelegewelle 12 und die erste Stirnradstufe Z1 in die Ausgangswelle 24.
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Im dritten Gang G3, der durch das Einrücken des ersten Koppelschaltelementes L und des Gangschaltelementes B der zweiten Stirnradstufe Z2 eingelegt wird, erfolgt der Kraftfluss bei geschlossener erster Reibungskupplung K1 von der Triebwelle 2 des Antriebsmotors über die erste Eingangswelle 5, die erste Eingangskonstante E1, die erste Vorgelegewelle 11 und die zweite Stirnradstufe Z2 in die Ausgangswelle 24.
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Im vierten Gang G4, der durch das Einrücken des zweiten Koppelschaltelementes M und des Gangschaltelementes B der zweiten Stirnradstufe Z2 eingelegt wird, erfolgt der Kraftfluss bei geschlossener zweiter Reibungskupplung K2 von der Triebwelle 2 des Antriebsmotors über die zweite Eingangswelle 6, die zweite Eingangskonstante E2, die zweite Vorgelegewelle 12, die erste Vorgelegewelle 11 und die zweite Stirnradstufe Z2 in die Ausgangswelle 24.
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Der fünfte Gang G5 könnte im Prinzip durch das Einrücken des ersten und zweiten Koppelschaltelementes L, M sowie des Gangschaltelementes C der dritten Stirnradstufe Z3 eingelegt werden. Da dann aufgrund der jeweils vorhandenen Kopplung der beiden Vorgelegewellen 11, 12 die Gangschaltelemente B, C der zweiten und dritten Stirnradstufe Z2, Z3 nicht gleichzeitig eingerückt sein können, wären die Schaltungen zwischen dem vierten Gang G4 und dem fünften Gang G5 nicht lastschaltbar. Daher ist vorgesehen, dass der fünfte Gang G5 durch das Einrücken des dritten Koppelschaltelementes N und des Gangschaltelementes B der zweiten Stirnradstufe Z2 eingelegt wird. Im fünften Gang G5 erfolgt der Kraftfluss daher bei geschlossener erster Reibungskupplung K1 von der Triebwelle 2 des Antriebsmotors über die erste Eingangswelle 5, die vierte Stirnradstufe Z4, die erste Vorgelegewelle 11 und die zweite Stirnradstufe Z2 in die Ausgangswelle 24. Dadurch sind die Schaltungen zwischen dem vierten und fünften Gang G4, G5 auch lastschaltbar.
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Bei eingelegtem sechsten Gang G6 erfolgt der Kraftfluss bei geschlossener zweiter Reibungskupplung K2 und eingerücktem Gangschaltelement C der dritten Stirnradstufe Z3 von der Triebwelle 2 des Antriebsmotors über die zweite Eingangswelle 6, die zweite Eingangskonstante E2, die zweite Vorgelegewelle 12 und die dritte Stirnradstufe Z3 in die Ausgangswelle 24.
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Im siebten Gang G7, der durch das Einrücken des ersten Koppelschaltelementes L und des Gangschaltelementes D der vierten Stirnradstufe Z4 eingelegt wird, erfolgt der Kraftfluss bei geschlossener erster Reibungskupplung K1 von der Triebwelle 2 des Antriebsmotors über die erste Eingangswelle 5, die erste Eingangskonstante E1, die erste Vorgelegewelle 11 und die vierte Stirnradstufe Z4 in die Ausgangswelle 24.
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Im achten Gang G8, der durch das Einrücken des zweiten Koppelschaltelementes M und des Gangschaltelementes D der vierten Stirnradstufe Z4 eingelegt wird, erfolgt der Kraftfluss bei geschlossener zweiter Reibungskupplung K2 von der Triebwelle 2 des Antriebsmotors über die zweite Eingangswelle 6, die zweite Eingangskonstante E2, die zweite Vorgelegewelle 12, die erste Vorgelegewelle 11 und die vierte Stirnradstufe Z4 in die Ausgangswelle 24. Alternativ dazu könnte der achte Gang G8 jedoch auch durch das Einrücken des ersten Koppelschaltelementes L und des vierten Koppelschaltelementes O sowie des Gangschaltelementes D der vierten Stirnradstufe Z4 eingelegt werden, was jedoch den Nachteil von drei einzurückenden Schaltelementen D, L, O hätte.
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Durch das Einrücken des dritten Koppelschaltelementes N und des Gangschaltelementes D der vierten Stirnradstufe Z4 ist zudem ein Direktgang (neunter Gang G9) schaltbar, bei dem der Kraftfluss bei geschlossener erster Reibungskupplung K1 von der Triebwelle 2 des Antriebsmotors über die erste Eingangswelle 5 und das Losrad 20 der vierten Stirnradstufe Z4 in die Ausgangswelle 24 erfolgt. Die Übersetzungen iE1, iE2, iZ1–iZ4 der beiden Eingangskonstanten E1, E2 sowie der Stirnradstufen Z1, Z2, Z3, Z4 der Vorwärtsgänge sind derart festgelegt, dass der Direktgang G9 eine geringere Übersetzung als der achte Gang G8 aufweist (iG8 > iG9). Außerdem ist vorgesehen, dass der Gangsprung zwischen dem Direktgang G9 und dem benachbarten achten Gang G8 weitgehend der Gangabstufung der übrigen Gänge G1, G2, G3, G4, G5, G6, G7, G8 entspricht (iG8/iG9 = iGn/iGn+1). Der Direktgang bildet somit den neunten Vorwärtsgang G9 des Doppelkupplungsgetriebes 1.
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Ein weiterer Vorwärtsgang ist über die beiden Eingangskonstanten E1, E2 schaltbar, indem das dritte Koppelschaltelement N und das vierte Koppelschaltelement O sowie das Gangschaltelement D der vierten Stirnradstufe Z4 eingerückt werden. In diesem zehnten Gang G10 erfolgt der Kraftfluss bei geschlossener zweiter Reibungskupplung K2 von der Triebwelle 2 des Antriebsmotors über die zweite Eingangswelle 6, die zweite Eingangskonstante E2, die erste Eingangskonstante E1 und das Losrad 20 der vierten Stirnradstufe Z4 in die Ausgangswelle 24. Damit dieser zusätzliche Gang den zehnten Vorwärtsgang G10 des Doppelkupplungsgetriebes 1 bildet, sind die Übersetzungen iE1, iE2, iZ1–iZ4 der beiden Eingangskonstanten E1, E2 sowie die Übersetzungen der Stirnradstufen Z1, Z2, Z3, Z4 der Vorwärtsgänge derart festgelegt, dass dieser Gang G10 eine niedrigere Übersetzung als der Direktgang G9 aufweist (iG9 > iG10), und dass der Gangsprung zwischen diesem zehnten Gang G10 sowie dem benachbarten Direktgang (neunter Gang G9) weitgehend der Gangabstufung zwischen den übrigen Gängen G1–G9 entspricht (iG9/iG10 = iGn/iGn+1).
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Bei eingelegtem ersten Rückwärtsgang R1 erfolgt der Kraftfluss bei geschlossener erster Reibungskupplung K1 und eingerücktem vierten Koppelschaltelement O sowie eingerücktem Gangschaltelement E der Umkehr-Stirnradstufe ZR von der Triebwelle 2 des Antriebsmotors über die erste Eingangswelle 5, die erste Eingangskonstante E1, die zweite Vorgelegewelle 12 und die Umkehr-Stirnradstufe ZR in die Ausgangswelle 24. Alternativ dazu kann der erste Rückwärtsgang R1 auch durch das Einrücken des ersten Koppelschaltelementes L und des zweiten Koppelschaltelementes M sowie des Gangschaltelementes E der Umkehr-Stirnradstufe ZR eingelegt werden. Die hat jedoch den Nachteil, dass dazu die drei Schaltelemente E, L, M eingerückt werden müssen.
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Bei eingelegtem zweiten Rückwärtsgang R2 erfolgt der Kraftfluss bei geschlossener zweiter Reibungskupplung K2 und eingerücktem Rückwärtsgangschaltelement E der Umkehr-Stirnradstufe ZR von der Triebwelle 2 des Antriebsmotors über die zweite Eingangswelle 6, die zweite Eingangskonstante E2, die zweite Vorgelegewelle 12 und die Umkehr-Stirnradstufe ZR in die Ausgangswelle 24.
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Somit weist das Doppelkupplungsgetriebe 1 bei insgesamt nur sieben Zahnradebenen zehn lastschaltbare Vorwärtsgänge G1–G10 sowie zwei lastschaltbare Rückwärtsgänge R1, R2 auf. Die Gangabstufung der zehn Vorwärtsgänge G1–G10 ist weitgehend, das heißt im Rahmen der verzahnungstechnisch möglichen Genauigkeit, geometrisch, was typisch für ein Nutzfahrzeuggetriebe ist.
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Die vorbeschriebenen Kraftflüsse in den betreffenden Gängen G1–G10, R1, R2 sind deutlich in dem Kraftflussschema der 2b dargestellt. Am rechten Rand der dortigen Kraftflusslinien sind die in dem jeweiligen Gang G1–G10, R1, R2 eingerückten Gang- und Koppelschaltelemente A, B, C, D, E, L, M, N, O angegeben. Dem Kraftflussschema der 2b ist durch die 2a das Doppelkupplungsgetriebe 1 gemäß 1 in verkleinerter Form unmittelbar und hinsichtlich der Anordnung der Stirnradstufen korrekt zugeordnet. Bei dem verkleinert dargestellten Doppelkupplungsgetriebe 1 sind zur besseren Übersicht nur die beiden Reibungskupplungen K1, K2 und die Schaltelemente A, B, C, D, E, L, M, N, O beschriftet.
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Das Schaltschema des Doppelkupplungsgetriebes 1 gemäß den 1 und 2a mit der Angabe beispielhafter Gangübersetzungen i der Gänge G1–G10, R1, R2 sowie der daraus resultierenden Gangsprünge φ ist in der Tabelle der 3 zusammengefasst. Darin ist der geschlossene Zustand der Reibungskupplungen K1, K2 sowie der eingerückte Zustand der Gangschaltelemente A–E und der Koppelschaltelemente L–O jeweils mit einem Kreuz markiert. Die den Gangübersetzungen i zu Grunde liegenden Übersetzungen iE1, iE2, iZ1–iZ4, iZR der Eingangskonstanten E1, E2, der Stirnradstufen Z1–Z4 und der Umkehr-Stirnradstufe ZR sind in der Zeile unterhalb der Tabelle von 3 angegeben.
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- 1
- Doppelkupplungsgetriebe
- 2
- Triebwelle
- 3
- Doppelkupplungsanordnung
- 4
- Kupplungskorb
- 5
- Erste Eingangswelle
- 6
- Zweite Eingangswelle
- 7
- Antriebsrad von Eingangskonstante E1
- 8
- Abtriebsrad von Eingangskonstante E1
- 9
- Antriebsrad von Eingangskonstante E2
- 10
- Abtriebsrad von Eingangskonstante E2
- 11
- Erste Vorgelegewelle
- 12
- Zweite Vorgelegewelle
- 13
- Festrad von Stirnradstufe Z1
- 14
- Losrad von Stirnradstufe Z1
- 15
- Festrad von Stirnradstufe Z2
- 16
- Losrad von Stirnradstufe Z2
- 17
- Losrad von Stirnradstufe Z3
- 18
- Festrad von Stirnradstufe Z3
- 19
- Festrad von Stirnradstufe Z4
- 20
- Losrad von Stirnradstufe Z4
- 21
- Festrad von Stirnradstufe ZR
- 22
- Zwischenrad von Stirnradstufe ZR
- 23
- Losrad von Stirnradstufe ZR
- 24
- Ausgangswelle
- A
- Gangschaltelement von Stirnradstufe Z1
- B
- Gangschaltelement von Stirnradstufe Z2
- C
- Gangschaltelement von Stirnradstufe Z3
- D
- Gangschaltelement von Stirnradstufe Z4
- E
- Gangschaltelement von Stirnradstufe ZR
- E1
- Erste Eingangskonstante
- E2
- Zweite Eingangskonstante
- G1–G10
- Vorwärtsgänge, Gänge
- i
- Gangübersetzung
- iE1
- Übersetzung der Eingangskonstante E1
- iE2
- Übersetzung der Eingangskonstante E2
- iG1–iG10
- Übersetzungen der Gänge G1 bis G10
- iGn
- Übersetzung des n-ten Gangs
- iGn+1
- Übersetzung des (n + 1)-ten Gangs
- iR1
- Übersetzung des Rückwärtsgangs R1
- iR2
- Übersetzung des Rückwärtsgangs R2
- iZ1
- Übersetzung der Stirnradstufe Z1
- iZ2
- Übersetzung der Stirnradstufe Z2
- iZ3
- Übersetzung der Stirnradstufe Z3
- iZ4
- Übersetzung der Stirnradstufe Z4
- iZR
- Übersetzung der Stirnradstufe ZR
- iZn
- Übersetzung der n-ten Stirnradstufe
- iZn+1
- Übersetzung der (n + 1)-ten Stirnradstufe
- K1
- Erste Reibungskupplung
- K2
- Zweite Reibungskupplung
- L
- Erstes Koppelschaltelement
- M
- Zweites Koppelschaltelement
- N
- Drittes Koppelschaltelement
- O
- Viertes Koppelschaltelement
- R1
- Erster Rückwärtsgang
- R2
- Zweiter Rückwärtsgang
- S1
- Erstes Doppelschaltelement
- S2
- Zweites Doppelschaltelement
- S3
- Drittes Doppelschaltelement
- Z1
- Erste Stirnradstufe
- Z2
- Zweite Stirnradstufe
- Z3
- Dritte Stirnradstufe
- Z4
- Vierte Stirnradstufe
- ZR
- Umkehr-Stirnradstufe
- φ
- Gangsprung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 4463621 B1 [0003]
- DE 10335262 A1 [0004]
- DE 19939819 C1 [0006]
- DE 10332210 A1 [0007]