DE102016200534A1

DE102016200534A1 - Doppelkupplungsgetriebe und ein Verfahren zum Durchführen eines Gangwechsels

Info

Publication number: DE102016200534A1
Application number: DE102016200534.0A
Authority: DE
Inventors: Jens Enders; Christian Nikolaizig
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2016-01-18
Filing date: 2016-01-18
Publication date: 2017-07-20

Abstract

Es wird ein Doppelkupplungsgetriebe mit einem ersten Teilgetriebe, welches über eine erste Kupplung mit einem Antrieb eines Fahrzeuges verbindbar ist, und mit einem zweiten Teilgetriebe vorgeschlagen, welches über eine zweite Kupplung mit dem Antrieb des Fahrzeuges verbindbar ist, wobei jedem Teilgetriebe mehrere Schaltelemente (A, B, C, D, E, F, G, H) zum Schalten von mehreren Gangstufen (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, R) zugeordnet sind, wobei einem der Teilgetriebe zumindest die geraden Gangstufen (2, 4, 6, R) und dem anderen Teilgetriebe die ungeraden Gangstufen (1, 3, 5, 7) zugeordnet sind, und wobei nur eines der Schaltelemente (A, B, C, D, E, F, G, H) jedes Teilgetriebes als synchronisiertes Schaltelement (A, E) mit einer Synchronisierung ausgeführt ist, während die weiteren Schaltelemente (B, C, D, F, G, H) als formschlüssige Schaltelemente ohne Synchronisierung ausgeführt sind. Ferner wird ein Verfahren zum Durchführen eines Gangstufenwechsels bei dem jeweils nicht lastführenden Teilgetriebe eines Doppelkupplungsgetriebes vorgeschlagen, wobei ein synchronisiertes Schaltelement (A, E) des jeweiligen Teilgetriebes zum Abbau einer Differenzdrehzahl eingesetzt wird und wobei nach Abbau der Differenzdrehzahl ein der zu schaltenden Gangstufe (3, 4, 5, 6, 7, R) zugeordnetes formschlüssiges Schaltelement (B, C, D, F, G, H) geschlossen wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Doppelkupplungsgetriebe und ein Verfahren zum Durchführen eines Gangwechsels bei einem Doppelkupplungsgetriebe gemäß der in dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 bzw. 5 näher definierten Art.
Aus der Fahrzeugtechnik sind Doppelkupplungsgetriebe allgemein bekannt. Jedes Doppelkupplungsgetriebe besteht aus zwei zum Beispiel automatisierten Teilgetrieben, die jeweils über eine Kupplung mit einem Antrieb eines Kraftfahrzeuges koppelbar sind. In einem Teilgetriebe sind hierbei die geraden Gangstufen und in dem anderen Teilgetriebe die ungeraden Gangstufen zugeordnet. Das Schalten der Gangstufen erfolgt immer in dem nicht lastführenden Teilgetriebe, bevor letztendlich die Kupplung des jeweiligen Teilgetriebes geöffnet bzw. geschlossen wird und die Gangstufe gewechselt wird. Die bekannten Doppelkupplungsgetriebe sind voll synchronisiert. Dies bedeutet, dass jede Gangstufe über ein synchronisiertes Schaltelement mit einer entsprechenden Synchronisierungseinrichtung ausgerüstet ist. Entsprechend der Gangstufenzahl einschließlich des Rückwärtsganges gibt es somit die identische Anzahl von Synchronisierungen in dem Getriebe. Der Aufbau von synchronisierten Schaltelementen mit einer Synchronisiereinrichtung ist nicht nur konstruktiv aufwändig, sondern auch kosten- und bauraumintensiv.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde ein Doppelkupplungsgetriebe und ein Verfahren zum Durchführen von Gangstufenwechsel bei einem Doppelkupplungsgetriebe vorzuschlagen, die den Einsatz von konstruktiv einfach aufgebauten Schaltelementen ermöglichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 bzw. 5 gelöst, wobei sich vorteilhafte Ausgestaltungen aus den jeweiligen Unteransprüchen und der Beschreibung sowie der Zeichnung ergeben.
Somit wird ein bezüglich der Radsatzarchitektur beliebig aufgebautes Doppelkupplungsgetriebe mit einem ersten Teilgetriebe, welches über eine erste Kupplung mit einem Antrieb eines Fahrzeuges verbindbar ist und mit einem zweiten Teilgetriebe, welches über eine zweite Kupplung mit dem Antrieb des Fahrzeuges verbindbar ist, vorgeschlagen, wobei jedem Teilgetriebe mehrere Schaltelemente zum Schalten von mehreren Gangstufen zugeordnet sind, und wobei einem der Teilgetriebe zumindest die geraden Gangstufen und beispielsweise der Rückwärtsgang und dem anderen Teilgetriebe die ungeraden Gangstufen zugeordnet sind. Um eine bezüglich der verwendeten Schaltelemente besonders kostengünstige und bauraumgünstige Ausführung zu schaffen, ist vorgesehen, dass nur eines der Schaltelemente jedes Teilgetriebes als synchronisierte Schaltelemente mit einer Synchronisierung ausgerüstet ist, während die weiteren Schaltelemente als formschlüssige Schaltelemente ohne Synchronisierung ausgeführt sind, wobei für Gangstufenwechsel von formschlüssigen Schaltelementen zugeordneten Gangstufen das synchronisierte Schaltelement zum Synchronisieren verwendbar ist.
Mit dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Doppelkupplungsgetriebe wird ein Radsatz vorgeschlagen, bei dem bis auf eine Synchronisierung die funktional komplexen Synchronisierungen durch einfach aufgebaute formschlüssige Schaltelemente, wie zum Beispiel Schaltklauen oder dergleichen, ersetzt werden. Hierbei bleibt die Radsatzarchitektur des Doppelkupplungsgetriebes unverändert, da lediglich die Schaltelemente bezüglich ihres Aufbaus und Funktionsweise verändert werden. Demzufolge kann die vorliegende Erfindung bei jeder Art von Doppelkupplungsgetriebe eingesetzt werden.
Grundsätzlich kann das jeweils eine synchronisierte Schaltelement jedes Teilgetriebes jeder beliebigen Gangstufe zugeordnet sein. Es hat sich jedoch gezeigt, dass es besonders vorteilhaft ist, wenn das synchronisierte Schaltelement mit der Synchronisierung jeweils dem niedrigsten Gang bzw. der niedrigsten Gangstufe des jeweiligen Teilgetriebes zugeordnet ist. Mithilfe der einen Synchronisierung können bestehende Differenzdrehzahlen innerhalb des jeweiligen Teilgetriebes bei jedem Gangstufenwechsels ausgeglichen werden.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zum Durchführen eines Gangwechsels bei dem jeweils nicht lastführenden Teilgetriebe des Doppelkupplungsgetriebes gelöst, wobei ein synchronisiertes Schaltelement des jeweiligen Teilgetriebes zum Abbau einer Differenzdrehzahl eingesetzt wird und nach Abbau der Differenzdrehzahl ein der zu schaltenden Gangstufe zugeordnetes formschlüssiges Schaltelement geschlossen wird.
Somit wird die Synchronisierung des synchronisierten Schaltelementes jedes Teilgetriebes zum Abbau der Differenzdrehzahl betätigt, wobei der Drehzahlangleich über vorhandene Drehzahlsensoren des Doppelkupplungsgetriebes überwacht wird und bei Erreichen eines schaltbaren Drehzahlniveaus die Betätigung der Synchronisierung beendet wird und die Schiebemuffe des der zu schaltenden Gangstufe zugeordneten formschlüssigen Schaltelementes betätigt wird, um die Gangstufe zu schalten.
Durch den überwiegenden Einsatz von Schaltklauen anstelle von Synchronisierungen ergeben sich eine Vielzahl von technischen und auch kostenmäßigen Vorteilen. Zum einen wird nicht nur der axiale Bauraumbedarf, sondern auch der radiale Bauraumbedarf deutlich reduziert, da lediglich eine Synchronisierung pro Teilgetriebe vorgesehen wird. Neben dem Entfall von Synchronring und Vorsynchroneinheit wird auch eine weniger kompliziert aufgebaute Schiebemuffe bei dem formschlüssigen Schaltelement vorgesehen, die wesentlich einfacher herstellbar ist und dadurch Kosten reduziert werden. Zudem wird auch das Bauteilgewicht reduziert.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnung weiter erläutert.
Die einzige Figur der Erfindung zeigt beispielhaft einen Radsatz eines Doppelkupplungsgetriebes mit einem ersten Teilgetriebe, welches über eine erste Eingangswelle EW 1, die als Vollwelle ausgebildet ist, und über eine erste Kupplung, die nicht weiter dargestellt ist, mit einem ebenfalls nicht weiter dargestellten Antrieb eines Fahrzeuges verbindbar ist. Ein zweites Teilgetriebe des Doppelkupplungsgetriebes ist über eine zweite Eingangswelle EW 2, welche als Hohlwelle ausgeführt ist, und über eine zweite Kupplung mit dem Antrieb des Fahrzeuges verbindbar. Dem ersten Teilgetriebe sind die ungeraden Gangstufen 1, 3, 5, 7 und dem zweiten Teilgetriebe sind die geraden Gangstufen 2, 4, 6 und der Rückwärtsgang R zugeordnet.
Die Gangstufen 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, R sind durch schaltbare Stirnradstufen zwischen einerseits der Eingangswellen EW 1, EW 2 des jeweiligen Teilgetriebes und andererseits durch eine Hauptwelle HW realisierbar. Dem jeweiligen Losrad der Stirnradstufe ist ein Schaltelement A, B, C, D, E, F, G, H zum Schalten der der Stirnstufe zugeordneten Gangstufe 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, R zugeordnet.
Unabhängig von der jeweiligen Radsatzarchitektur ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass nur eines der Schaltelemente A, E jedes Teilgetriebes als synchronisierte Schaltelemente mit einer Synchronisierung ausgeführt sind, während die weiteren Schaltelemente B, C, D, F, G, H als formschlüssige Schaltelemente ohne Synchronisierung ausgeführt sind. Vorzugsweise wird das synchronisierte Schaltelemente A, E des Teilgetriebes der jeweils niedrigsten Gangstufe 1, 2 des jeweiligen Teilgetriebes zugeordnet. Dies bedeutet, dass das erste synchronisierte Schaltelemente A der Stirnradstufe der ersten Gangstufe 1 des ersten Teilgetriebes und das zweite synchronisierte Schaltelemente E der Stirnradstufe der zweiten Gangstufe 2 des zweiten Teilgetriebes zugeordnet sind, wobei die weiteren Schaltelemente B, C, D, F, G, H der Teilgetriebe als Klauenschaltelemente ausgeführt sind.
Bei dem beispielhaft dargestellten Radsatz des Doppelkupplungsgetriebes ist neben den Stirnradstufen eine Abtriebskonstante K auf der Hauptwelle HW vorgesehen, die mit einem nicht weiter dargestellten Abtrieb koppelbar ist.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Wechseln einer Gangstufe in dem nicht lastführenden Teilgetriebe mit nur einer Synchronisierung pro Teilgetriebe, bei dem beispielsweise dem kleinsten Gang 1, 2 im jeweiligen Teilgetriebe die Synchronisierung zugeordnet ist, bleibt der Gangstufenwechsel der kleinsten oder niedrigsten Gangstufe 1, 2 inklusive des Synchronisierungsvorganges unverändert.
Wenn nun eine andere Gangstufe 3, 4, 5, 6, 7, R in einem der Teilgetriebe geschaltet werden soll, wird jeweils zunächst die Synchronisierung der kleinsten Gangstufe 1, 2 betätigt. Hierbei erfolgt die Verschiebung der Schiebemuffe bis in den Sperrpunkt. Der Drehzahlangleich in dem betroffenen Teilgetriebe beginnt.
Die in jedem Doppelkupplungsgetriebe vorhandenen Drehzahlsensoren überwachen dabei die verschiedenen Drehzahlen innerhalb des Teilgetriebes. Wenn die Differenzdrehzahl bei dem zu schaltenden Gang 3, 4, 5, 6, 7, R bzw. an dem zugeordneten Schaltelement B, C, D, F, G, H durch die Synchronsynchronisierung mit dem dem kleinsten Gang 1, 2 zugeordneten synchronisierten Schaltelement A, E im Teilgetriebe abgebaut ist oder auf ein für das formschlüssige Schaltelement 3, 4, 5, 6, 7, R schaltbares Niveau abgesenkt worden ist, wird die Schaltkraft an der Schiebemuffe auf Null reduziert. Der zuschaltende Gang 3, 4, 5, 6, 7, R kann nun mittels des formschlüssigen Schaltelements bzw. der Schaltklaue B, C, D, F, G, H eingelegt werden. Parallel dazu fährt die Schiebemuffe nun wieder die Neutralposition der Synchronisierung des synchronisierten Schaltelementes A, E des Teilgetriebes an.
Die erfindungsgemäße Verfahrensweise zum Durchführen eines Gangwechsels wird anhand des folgenden Beispiels weiter erläutert.
Wenn die fünfte Gangstufe 5 in dem ersten Teilgetriebe eingelegt ist und somit der fünfte Gang 5 als aktueller Fahrgang in dem Doppelkupplungsgetriebe unter Last ist, wird im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens im zweiten Teilgetriebe zum Beispiel ein Gangstufenwechsel von der vierten Gangstufe 4 in die sechste Gangstufe 6 vorgenommen. Hierzu wird erfindungsgemäß ein Drehzahlangleich im zweiten Teilgetriebe durch das Aktivieren der Synchronisierung des Schaltelements E der zweiten Gangstufe 2 im zweiten Teilgetriebe betätigt, sodass die Synchronisierung des Schaltelements E auch für den Gangwechsel 4–6 verwendet wird.
Wenn die Drehzahlsensoren keine Differenzdrehzahl in der sechsten Gangstufe 6 bzw. an dem der sechsten Gangstufe 6 zugeordneten formschlüssigen Schaltelement H erfassen bzw. eine klauenschaltfähige Differenzdrehzahl erfassen, wird das Schaltelemente H geschlossen. um die sechste Gangstufe 6 zu schalten. Danach wird die Schiebemuffe des synchronisierten Schaltelementes E der zweiten Gangstufe 2 in Neutral geschaltet.
Bezugszeichenliste

1: erste Gangstufe
2: zweite Gangstufe
3: dritte Gangstufe
4: vierte Gangstufe
5: fünfte Gangstufe
6: sechste Gangstufe
7: siebte Gangstufe
R: Rückwärtsgang
EW 1: erste Eingangswelle
EW 2: zweite Eingangswelle
HW: Hauptwelle
K: Abtriebskonstante

Claims

Doppelkupplungsgetriebe mit einem ersten Teilgetriebe, welches über eine erste Kupplung mit einem Antrieb eines Fahrzeuges verbindbar ist, und mit einem zweiten Teilgetriebe, welches über eine zweite Kupplung mit dem Antrieb des Fahrzeuges verbindbar ist, wobei jedem Teilgetriebe mehrere Schaltelemente (A, B, C, D, E, F, G, H) zum Schalten von mehreren Gangstufen (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, R) zugeordnet sind, wobei einem der Teilgetriebe zumindest die geraden Gangstufen (2, 4, 6, R) und dem anderen Teilgetriebe die ungeraden Gangstufen (1, 3, 5, 7) zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass nur eines der Schaltelemente (A, B, C, D, E, F, G, H) jedes Teilgetriebes als synchronisiertes Schaltelement (A, E) mit einer Synchronisierung ausgeführt ist, während die weiteren Schaltelemente (B, C, D, F, G, H) als formschlüssige Schaltelemente ohne Synchronisierung ausgeführt sind.
Doppelkupplungsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das synchronisierte Schaltelement (A, E) jedes Teilgetriebes der jeweils niedrigsten Gangstufe (1, 2) des jeweiligen Teilgetriebes zugeordnet ist.
Doppelkupplungsgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gangstufen (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, R) durch schaltbare Stirnradstufen zwischen der Eingangswelle (EW1, EW2) des jeweiligen Teilgetriebes und einer Hauptwelle (HW) realisierbar sind, wobei dem jeweiligen Losrad der Stirnradstufe das Schaltelement (A, B, C, D, E, F, G, H) zum Schalten der jeweiligen Gangstufe (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, R) zugeordnet ist.
Doppelkupplungsgetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem ersten Teilgetriebe die ungeraden Gangstufen (1, 3, 5, 7) und dem zweiten Teilgetriebe die geraden Gangstufen (2, 4, 6) und der Rückwärtsgang (R) zugeordnet sind, wobei das erste synchronisierte Schaltelement (A) der Stirnradstufe der ersten Gangstufe (1) des ersten Teilgetriebes und das zweite synchronisierte Schaltelemente (E) der Stirnradstufe der zweiten Gangstufe (2) des zweiten Teilgetriebes zugeordnet sind, und wobei die weiteren Schaltelemente (B, C, D, F, G, H) der Teilgetriebe als Klauenschaltelemente ausgeführt sind.
Verfahren zum Durchführen eines Gangstufenwechsels bei dem jeweils nicht lastführenden Teilgetriebe eines Doppelkupplungsgetriebes insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein synchronisiertes Schaltelement (A, E) des jeweiligen Teilgetriebes zum Abbau einer Differenzdrehzahl eingesetzt wird und dass nach Abbau der Differenzdrehzahl ein der zu schaltenden Gangstufe (3, 4, 5, 6, 7, R) zugeordnetes formschlüssiges Schaltelement (B, C, D, F, G, H) geschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisierung des synchronisierten Schaltelementes (A, E) zum Abbau der Differenzdrehzahl betätigt wird, dass der Drehzahlangleich über Drehzahlsensoren des Doppelkupplungsgetriebes überwacht wird, dass bei Erreichen eines schaltbaren Drehzahlniveaus die Betätigung der Synchronisierung beendet wird und dass die Schiebemuffe des der zu schaltenden Gangstufe (3, 4, 5, 6, 7, R) zugeordneten formschlüssigen Schaltelementes (B, C, D, F, G, H) betätigt wird, um die Gangstufe (3, 4, 5, 6, 7, R) zu schalten.