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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Doppelkupplungsgetriebe mit einer Eingangswellenanordnung, die eine erste Eingangswelle und eine zweite Eingangswelle aufweist, wobei die erste Eingangswelle mit einer ersten Reibkupplung verbunden ist, wobei die zweite Eingangswelle mit einer zweiten Reibkupplung verbunden ist und wobei die zweite Eingangswelle als Hohlwelle um die erste Eingangswelle herum angeordnet ist, mit einem ersten Teilgetriebe, das der ersten Eingangswelle zugeordnet ist, mit einem zweiten Teilgetriebe, das der zweiten Eingangswelle zugeordnet ist, mit einer Ausgangswellenanordnung, die vorzugsweise eine erste Ausgangswelle und eine zweite Ausgangswelle beinhaltet, wobei vorzugsweise an der ersten Ausgangswelle ein erstes Abtriebszahnrad festgelegt ist und wobei vorzugsweise an der zweiten Ausgangswelle ein zweites Abtriebszahnrad festgelegt ist, mit einer Mehrzahl der Einrichtung von Gangstufen dienenden Radsätzen, die jeweils die Eingangswellenanordnung mit der Ausgangswellenanordnung verbinden, und mit wenigstens einer Brückenkupplungsanordnung, die dazu ausgebildet ist, die erste Eingangswelle und die zweite Eingangswelle miteinander zu verbinden, um wenigstens eine Windungsgangstufe einzurichten, wobei die Brückenkupplungsanordnung eine zu der Ausgangswellenanordnung und der Eingangswellenanordnung parallel versetzte Brückenkupplungswelle und wenigstens eine daran angeordnete Brückenkupplung aufweist, wobei die Brückenkupplungswelle mit der ersten Eingangswelle gekoppelt ist, wobei an der ersten Eingangswelle ein Brückenverbindungsfestrad festgelegt ist, das mit einem Brückenzahnrad der Brückenkupplungsanordnung in Eingriff steht.
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Doppelkupplungsgetriebe sind als automatisierte Stufengetriebe für die Anwendung in Kraftfahrzeugen, insbesondere Personenkraftwagen, allgemein bekannt. Der Aufbau eines Doppelkupplungsgetriebes basiert auf herkömmlichen manuellen Schaltgetrieben, die in Vorgelegebauweise ausgeführt sind. Eine eingangsseitige Doppelkupplung mit zwei unabhängig voneinander ansteuerbaren Reibkupplungen ermöglicht es, Antriebsleistung von einem Antriebsmotor, wie einem Verbrennungsmotor, alternativ über einen ersten Leistungsübertragungspfad oder über einen zweiten, hierzu parallelen Leistungsübertragungspfad zu führen. Der erste Leistungsübertragungszweig beinhaltet die erste Eingangswelle und das erste Teilgetriebe. Der zweite Leistungsübertragungspfad beinhaltet die zweite Eingangswelle und das zweite Teilgetriebe. Während der Fahrt ist eines der Teilgetriebe generell aktiv, nämlich dann, wenn Leistung über diesen Leistungsübertragungspfad übertragen wird. Das andere Teilgetriebe ist in diesem Fall inaktiv. In dem inaktiven Teilgetriebe kann eine Anschlussgangstufe vorgewählt werden. Durch überschneidende Betätigung der zwei eingangsseitigen Reibkupplungen kann dann die Antriebsleistung zugkraftunterbrechungsfrei von dem aktiven Teilgetriebe auf das andere Teilgetriebe umgelegt werden, sodass das vorher inaktive Teilgetriebe nun das aktive Teilgetriebe ist und umgekehrt.
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Eines der Teilgetriebe beinhaltet dabei in der Regel die ungeraden Gangstufen. Das andere Teilgetriebe beinhaltet in der Regel die geraden Gangstufen. Folglich können Gangwechsel von 1 nach 2 oder von 2 nach 3 usw. jeweils zugkraftunterbrechungsfrei durchgeführt werden.
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Zur Erzielung einer axial kompakten Bauweise ist es bekannt, einer Eingangswellenanordnung zwei Ausgangswellen zuzuordnen, sodass Radsätze zur Einrichtung von Gangstufen die Eingangswellenanordnung mit der einen Ausgangswelle und/oder mit der anderen Ausgangswelle verbinden.
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Ferner ist es bei Doppelkupplungsgetrieben bekannt, die erste und die zweite Eingangswelle mittels einer Brückenkupplung zu verbinden. Hierdurch ist es möglich, wenigstens eine Windungsgangstufe einzurichten. Gegenüber anderen Gangstufen eines solchen Doppelkupplungsgetriebes, die durch Betätigen einer einzelnen Schaltkupplung ein- und auslegbar sind und die als Direkt-Gangstufen bezeichnet werden, ist es zur Einrichtung einer Windungsgangstufe generell erforderlich, zwei Kupplungen zu betätigen, nämlich die Brückenkupplung und eine weitere Schaltkupplung, die in der Regel auch einer Direkt-Gangstufe zugeordnet ist. Bei Einrichtung einer Windungsgangstufe fließt Leistung von einer Eingangswelle und dem zugeordneten Teilgetriebe über die Brückenkupplung hin zu dem anderen Teilgetriebe und von dort hin zu einer Ausgangswelle.
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Generell ist es bekannt, Brückenkupplungen der oben beschriebenen Art an einer der Ausgangswellen anzuordnen. Die Anordnung erfolgt dabei in der Regel in einem axialen Übergangsbereich zwischen dem ersten und dem zweiten Teilgetriebe.
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Aus dem Dokument
EP 2 128 487 B1 ist es bekannt, zwei Brückenkupplungen an einer Brückenkupplungswelle anzuordnen, die parallel versetzt zu einer Eingangswellenanordnung und zwei Ausgangswellen angeordnet ist. An der Brückenkupplungswelle sind dabei ein Losrad zum Einrichten einer Rückwärtsgangstufe sowie ein Losrad zum Einrichten einer Windungs-Vorwärtsgangstufe drehbar gelagert. Zudem ist die Innenwelle der zwei Eingangswellen über einen Konstanten-Radsatz mit der Brückenkupplungswelle verbunden, wobei die Innenwelle dem Teilgetriebe mit den ungeraden Gangstufen zugeordnet ist. Das Getriebe dieses Dokumentes weist maximal sieben Vorwärtsgangstufen auf.
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Aus dem Dokument
DE 10 2014 213 459 A1 ist ein Doppelkupplungsgetriebe bekannt, bei dem zwei Brückenkupplungen ebenfalls an einer separaten Brückenkupplungswelle angeordnet sind. Die Brückenkupplungswelle ist wie zuvor über einen Konstanten-Radsatz mit der Eingangs-Hohlwelle verbunden. Die Eingangswellenanordnung und zwei Ausgangswellen sind über eine Vielzahl von Radsätzen miteinander verbunden, sodass Vorwärtsgangstufen
1 bis
8 als Direkt-Gangstufen eingerichtet sind. Über die eine Brückenkupplung können drei verschiedene Rückwärtsgangstufen als Windungsgangstufen eingerichtet werden. Über die andere Brückenkupplung können eine Windungsgangstufe
9 eingerichtet werden sowie eine Windungs-Kriechgangstufe, deren Übersetzung größer ist als jene der Direkt-Vorwärtsgangstufe
1.
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Das Dokument
DE 10 2011 056 517 A1 offenbart ein Getriebe, bei dem an einer die Eingangswelle bedarfsweise überbrückenden Parallelwelle zwei Losräder zum Einrichten einer Vorwärtsgangstufe und zum Einrichten einer Rückwärtsgangstufe vorgesehen sind. Als Windungsgangstufe ist eine Vorwärtsgangstufe
4 vorgesehen, wobei Schaltvorgänge, die diese Windungsgangstufe beinhalten, generell eine Zugkraftunterbrechung beinhalten. Eine derartige Zugkraftunterbrechung muss dann ggf. durch Ausnutzung einer anderen Gangstufe unterstützend verringert werden. Das Getriebe dieses Dokumentes weist eine einzelne Ausgangswelle auf.
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Das Dokument
DE 100 15 336 A1 offenbart ein Doppelkupplungsgetriebe mit einer Parallelwelle zur bedarfsweisen Verbindung der zwei Eingangswellen, wobei das Getriebe axial relativ lang baut und eine einzelne Ausgangswelle aufweist.
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Vor dem obigen Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Doppelkupplungsgetriebe anzugeben.
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Die obige Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Doppelkupplungsgetriebe gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung dadurch gelöst, dass das Brückenverbindungsfestrad in einer Gangradsatzebene angeordnet ist, die von allen Gangradsatzebenen des Doppelkupplungsgetriebes am weitesten von einem Getriebeeingang entfernt angeordnet ist.
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Da eine Anordnung am weitesten vom Getriebeeingang entfernt vorzugsweise benachbart ist zu einem Gehäuseabschnitt, können Kräfte, die bei der Übertragung von Drehmoment von der ersten Eingangswelle zu der Brückenkupplungswelle auftreten, direkt aufgenommen werden, insbesondere in unmittelbarer Nähe zu Lagerstellen. Denn am weitesten von einem Getriebeeingang entfernt ist vorzugsweise jene Gangradsatzebene, die benachbart ist zu einem Gehäuseabschnitt des Doppelkupplungsgetriebes, insbesondere einer sich radial erstreckenden Gehäusewand.
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Das Doppelkupplungsgetriebe weist vorzugsweise acht Vorwärtsgangstufen auf, von denen vorzugsweise die Gangstufen 2 bis 8 als Direkt-Gangstufen realisiert sind.
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Ferner ist das Doppelkupplungsgetriebe vorzugsweise dazu ausgelegt, genau eine Rückwärtsgangstufe einzurichten.
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Die Brückenkupplungswelle ist mit der ersten Eingangswelle gekoppelt. Unter einer Kopplung soll vorliegend, sofern nichts anderes erwähnt ist, eine zwangläufige Kopplung verstanden werden, derart, dass eine Drehung der ersten Eingangswelle zwangläufig eine Drehung der Brückenkupplungswelle zur Folge hat, und vorzugsweise auch umgekehrt.
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Vorzugsweise ist ein Festrad eines Radsatzes mit der höchsten Übersetzung (vorliegend der Radsatz für die Direkt-Vorwärtsgangstufe 2) mit der Innenwelle der Eingangswellenanordnung verbunden. Dies hat zum Vorteil, dass der Außendurchmesser dieses Festrades vergleichsweise klein ausgebildet sein kann, sodass mit dieser Direkt-Vorwärtsgangstufe eine hohe Übersetzung eingerichtet werden kann, im Vergleich zu einem Fall, bei dem ein solches Festrad an der Hohlwelle einer solchen Eingangswellenanordnung festzulegen ist.
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Demzufolge kann das erfindungsgemäße Doppelkupplungsgetriebe eine hohe Spreizung haben.
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An der Brückenkupplungswelle kann eine einzelne Brückenkupplung angeordnet sein. Besonders bevorzugt ist es jedoch, wenn zwei Brückenkupplungen an der Brückenkupplungswelle angeordnet sind, von denen eine wenigstens einer Vorwärts-Windungsgangstufe zugeordnet ist und von denen die andere wenigstens einer Rückwärts-Windungsgangstufe zugeordnet ist. Ferner ist es bevorzugt, wenn an der Brückenkupplungswelle genau drei Zahnräder gelagert sind, von denen vorzugsweise zwei als Losräder und eines als Festrad ausgebildet ist.
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Unter einer Windungsgangstufe wird vorliegend, im Gegensatz zu einer Direkt-Gangstufe, eine solche Gangstufe verstanden, die durch Betätigung von zwei Schaltkupplungen ein- und auslegbar ist. Insbesondere ist eine Windungsgangstufe durch Betätigung der zugeordneten Brückenkupplung und einer Schaltkupplung von einem der Teilgetriebe ein- und auszulegen, wobei die Schaltkupplung des Teilgetriebes vorzugsweise einer Direkt-Gangstufe zugeordnet ist, sodass diese Schaltkupplung auch zur Betätigung dieser Direkt-Gangstufe dienen kann, dann nämlich, wenn die Brückenkupplung geöffnet ist.
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Die Aufgabe wird somit vollkommen gelöst.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, die in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1 eine eigene Erfindung gemäß einem zweiten Aspekt darstellt, steht das an der ersten Eingangswelle festgelegte Brückenverbindungsfestrad ausschließlich mit dem Brückenzahnrad der Brückenkupplungsanordnung in Eingriff.
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Durch diese Maßnahme ist es möglich, diese Kopplung zwischen Eingangswelle und Brückenkupplungswelle unabhängig von den Radsätzen zu realisieren, die den Direkt-Gangstufen zugeordnet sind. Demzufolge ist es ggf. möglich, die Direkt-Gangstufen zu optimieren, insbesondere dahingehend, dass wenigstens eine Doppelnutzung möglich ist, bei der in einer einzelnen Radsatzebene ein Festrad zwei Losrädern unterschiedlicher Direkt-Vorwärtsgangstufen zugeordnet ist. Demzufolge kann das Doppelkupplungsgetriebe ggf. axial eine geringe Baulänge aufweisen. Ferner kann sich ggf. eine Achsabstandsreduktion ergeben, da ggf. kleine Gangräder realisierbar sind. Zudem kann die Anzahl der Verzahnungen ggf. reduziert werden. Aufgrund einer kompakteren Radsatzbauweise kann ggf. eine Gewichtseinsparung bei dem Gehäuse realisiert werden.
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Die obigen Vorteile gelten insbesondere dann, wenn der erste Aspekt der Erfindung und der zweite Aspekt der Erfindung miteinander kombiniert werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist in einer ersten Alternative das Brückenzahnrad ein drehbar an der Brückenkupplungswelle gelagertes Brücken-Losrad oder in einer zweiten Alternative ein mit einem Brücken-Losrad kämmendes Drehrichtungsumkehrrad oder in einer dritten Alternative ein drehfest mit der Brückenkupplungswelle verbundenes Brücken-Festrad.
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In der ersten Alternative ist es bevorzugt, wenn das an der Brückenkupplungswelle drehbar gelagerte Brücken-Losrad der Vorwärtsgangstufe 1 zugeordnet ist. In der zweiten Alternative ist es bevorzugt, wenn das Drehrichtungsumkehrrad einer Rückwärtsgangstufe zugeordnet ist. In der dritten Alternative ist es bevorzugt, wenn das Brücken-Festrad der Vorwärtsgangstufe 1 und der Rückwärtsgangstufe zugeordnet ist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist in einer Gangradsatzebene, die von allen Gangradsatzebenen dem Getriebeeingang am nächsten ist, ein mit der Brückenkupplungswelle fest verbundenes Brücken-Festrad oder ein drehbar an der Brückenkupplungswelle gelagertes Brücken-Losrad angeordnet.
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Insbesondere dann, wenn über die Brückenkupplungsanordnung Windungsgangstufen realisiert werden, die eine hohe Übersetzung beinhalten, also insbesondere eine Vorwärtsgangstufe und/oder eine Rückwärtsgangstufe, ist es hierdurch möglich, die auftretenden Kräfte bei der Übertragung von Drehmoment in der Nähe von Lagerstellen zu realisieren, sodass diese Kräfte gut in dem Getriebegehäuse aufgenommen werden können.
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Ferner ist es vorteilhaft, wenn zwischen dem Brücken-Losrad und dem Brücken-Festrad ein weiteres Brücken-Losrad angeordnet ist.
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Mit anderen Worten ist es bevorzugt, wenn an der Brückenkupplungswelle zwei Brücken-Losräder und ein Brücken-Festrad angeordnet sind, wobei zwischen den Brücken-Losrädern vorzugsweise ein Schaltkupplungspaket an der Brückenkupplungswelle angeordnet ist, das dazu ausgebildet ist, alternativ das eine oder das andere Brücken-Losrad mit der Brückenkupplungswelle zu verbinden.
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Die Windungsgangstufen sind vorzugsweise die Vorwärtsgangstufe 1 und die Rückwärtsgangstufe.
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Für beide Gangstufen fließt die Leistung vorzugsweise über die zweite Reibkupplung und das zweite Teilgetriebe hin zu der Brückenkupplungsanordnung und von dort, je nach geschalteter Schaltkupplung, in das erste Teilgetriebe. In dem ersten Teilgetriebe wird dann eine weitere Schaltkupplung geschaltet, um die Leistung auf eine Ausgangswelle zu führen. Vorzugsweise wird hierbei in dem zweiten Teilgetriebe die der Vorwärtsgangstufe 2 zugeordnete Schaltkupplung geschlossen.
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Zur Kopplung der zweiten Eingangswelle mit der Brückenkupplungswelle wird vorzugsweise ein an der zweiten Eingangswelle festgelegtes Festrad des Radsatzes für die Vorwärtsgangstufe 3 verwendet.
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In der obigen Alternative 1 ist das mittlere weitere Brücken-Losrad der Rückwärtsgangstufe zugeordnet, wobei ein Drehrichtungsumkehrrad mit einem Festrad an der ersten Eingangswelle in Eingriff steht, das vorzugsweise der Vorwärtsgangstufe 4 zugeordnet ist. Bei der Alternative 2 steht ein mittleres weiteres Brücken-Losrad, das den Vorwärtsgangstufe 1 zugeordnet ist, in Eingriff mit einem Festrad an der ersten Eingangswelle, welches Festrad der Vorwärtsgangstufe 4 zugeordnet ist. In der Alternative 3 steht ein mittleres weiteres Brücken-Losrad, das der Vorwärtsgangstufe 1 zugeordnet ist, in Eingriff mit einem Festrad an der zweiten Eingangswelle, wobei das Festrad an der zweiten Eingangswelle der Vorwärtsgangstufe 5 und/oder der Vorwärtsgangstufe 7 zugeordnet ist.
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Die Ausgangswellenanordnung weist vorzugsweise eine erste Ausgangswelle und eine zweite Ausgangswelle auf. Die Ausgangswellen sind vorzugsweise über einen Abtriebsradsatz mit einem Differential verbunden. Der Abtriebsradsatz liegt vorzugsweise benachbart zu Lagerstellen eines Gehäuses des Getriebes, also entweder im Bereich des Getriebeeingangs oder an dem entgegengesetzten axialen Ende des Doppelkupplungsgetriebes. Alternativ kann der Abtriebsradsatz auch benachbart zu einem mittleren Lagerschild angeordnet sein.
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Von besonderem Vorzug ist es jedoch, wenn eine Abtriebszahnradebene, innerhalb der der Abtriebsradsatz angeordnet ist, zwischen sämtlichen Gangradsatzebenen und dem Getriebeeingang angeordnet ist.
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Bei dieser Ausführungsform ist eine Lagerebene vorzugsweise auf der den Gangradsatzebenen abgewandten Seite der Abtriebszahnradebene angeordnet.
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Insgesamt ist es ferner vorteilhaft, wenn an der ersten Eingangswelle ein Festrad festgelegt ist, das mit einem Losrad an einer ersten Ausgangswelle und mit einem Losrad an einer zweiten Ausgangswelle in Eingriff steht, und/oder wenn an der zweiten Eingangswelle ein Festrad festgelegt ist, das mit einem Losrad an der ersten Ausgangswelle und mit einem Losrad an der zweiten Ausgangswelle in Eingriff steht.
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Folglich kann in dem ersten Teilgetriebe oder in dem zweiten Teilgetriebe eine Doppelnutzung realisiert werden, bei der ein Festrad mit zwei Losrädern unterschiedlicher Gangstufen in Eingriff steht.
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Vorzugsweise wird eine solche Doppelnutzung sowohl in dem ersten Teilgetriebe als auch in dem zweiten Teilgetriebe realisiert. Vorzugsweise sind die in der Doppelnutzung involvierten Gangstufen jeweils die höchsten Gangstufen des jeweiligen Teilgetriebes, also bei dem ersten Teilgetriebe vorzugsweise die Vorwärtsgangstufen 6 und 8 und in dem zweiten Teilgetriebe vorzugsweise die Vorwärtsgangstufen 5 und 7.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist ein Parksperrenrad in einer Radsatzebene angeordnet, die unmittelbar benachbart ist zu einer Abtriebszahnradebene.
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Das Parksperrenrad ist dabei mit einer Ausgangswelle starr verbunden und dient zur Immobilisierung eines Kraftfahrzeuges, das mit dem erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebe ausgestattet ist. Das Parksperrenrad liegt vorzugsweise in jener Gangradsatzebene, die der Vorwärtsgangstufe 3 zugeordnet ist und die vorzugsweise unmittelbar benachbart ist zu der Abtriebszahnradebene.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, die in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1 eine eigene Erfindung darstellt, sind an einer ersten Ausgangswelle, von einem Getriebeeingang des Doppelkupplungsgetriebes aus gesehen, ein Losrad für eine Vorwärtsgangstufe 3, ein Losrad für eine Vorwärtsgangstufe 7, ein Losrad für eine Vorwärtsgangstufe 4 und ein Losrad für eine Vorwärtsgangstufe 8 angeordnet.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, die in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1 eine eigene Erfindung darstellt, sind an einer zweiten Ausgangswelle, von einem Getriebeeingang des Doppelkupplungsgetriebes aus gesehen, ein Parksperrenrad, ein Losrad für eine Vorwärtsgangstufe 5, ein Losrad für eine Vorwärtsgangstufe 2 und ein Losrad für eine Vorwärtsgangstufe 6 angeordnet.
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In allen Fällen ist zwischen dem jeweils ersten Rad und dem Getriebeeingang ferner vorzugsweise eine Abtriebszahnradebene und/oder eine Lagerebene angeordnet.
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Bei einer Kombination der zwei oben genannten Anordnungen von Rädern an der ersten Ausgangswelle bzw. der zweiten Ausgangswelle ist es bevorzugt, wenn in einer ersten Gangradssatzebene das Losrad für die Vorwärtsgangstufe 3 sowie das Parksperrenrad angeordnet sind, und/oder wenn in einer zweiten Gangradsatzebene die Losräder für die Vorwärtsgangstufen 5 und 7 angeordnet sind, und/oder wenn in einer dritten Radsatzebene das Losrad für die Vorwärtsgangstufe 4 angeordnet ist, und/oder wenn in einer fünften Radsatzebene das Losrad für die Vorwärtsgangstufe 2 angeordnet ist, und/oder wenn in einer fünften Radsatzebene die Losräder für die Vorwärtsgangstufen 6 und 8 angeordnet sind.
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Die an der Brückenkupplungsanordnung gelagerten Räder sind vorzugsweise zum einen in einer sechsten Radsatzebene sowie in der ersten Radsatzebene angeordnet. Ein mittleres Rad an der Brückenkupplungswelle ist vorzugsweise in der zweiten Radsatzebene oder in der dritten Radsatzebene angeordnet.
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Ferner ist es bevorzugt, wenn Schaltkupplungspakete, die den Vorwärtsgangstufen 3 und 7 bzw. der Vorwärtsgangstufe 5 zugeordnet sind, in einer Schaltkupplungsebene zwischen der ersten und der zweiten Radsatzebene angeordnet sind.
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Ferner ist es vorteilhaft, wenn ein Schaltkupplungspaket für die Vorwärtsgangstufen 4 und 8 sowie ein Schaltkupplungspaket für die Vorwärtsgangstufen 2 und 6 in axialer Richtung zwischen der dritten Radsatzebene und der fünften Radsatzebene angeordnet sind.
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Ein Schaltkupplungspaket an der Brückenkupplungswelle ist vorzugsweise mit einem Schaltkupplungspaket für die Vorwärtsgangstufen 2 und 6 axial ausgerichtet. In einer alternativen Ausführungsform ist ein Schaltkupplungspaket an der Brückenkupplungswelle axial mit Schaltkupplungspaketen für die Vorwärtsgangstufen 3 und 7 bzw. 5 ausgerichtet.
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Gemäß einer insgesamt bevorzugten Ausführungsform ist dabei das erste Teilgetriebe den geraden Vorwärtsgangstufen zugeordnet.
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In diesem Fall ist das zweite Teilgetriebe den ungeraden Vorwärtsgangstufen zugeordnet. Alternativ kann diese Zuordnung jedoch auch vertauscht sein, sodass beispielsweise das erste Teilgetriebe den ungeraden Vorwärtsgangstufen zugeordnet ist.
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Ferner ist es gemäß einer insgesamt bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass ein Festrad eines Radsatzes für die Vorwärtsgangstufe 2 ausschließlich mit einem Losrad für die Vorwärtsgangstufe 2 in Eingriff steht.
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Durch diese Maßnahme kann die Übersetzung der Vorwärtsgangstufe 2 frei gewählt werden und insbesondere daran angepasst werden, dass die Vorwärtsgangstufe 2 vorzugsweise auch Leistung überträgt, wenn eine Windungsgangstufe geschaltet wird.
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Insgesamt ist es ferner vorteilhaft, wenn ein Abtriebszahnrad, das an einer zweiten Ausgangswelle festgelegt ist, die der Vorwärtsgangstufe 2 zugeordnet ist, einen Durchmesser aufweist, der kleiner ist als ein Durchmesser eines Abtriebszahnrades, das an einer ersten Ausgangswelle festgelegt ist.
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Hierdurch kann vorzugsweise ein Stufensprung von der Vorwärtsgangstufe 1 zur Vorwärtsgangstufe 2 von größer als 1,55 realisiert werden.
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Insgesamt lässt sich mit dem erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebe, je nach Ausführungsform, wenigstens einer der folgenden Vorteile realisieren. Zum einen kann sich eine reduzierte Anzahl an Verzahnungen auf der Eingangswellenanordnung ergeben, und zwar insbesondere dann, wenn eine oder zwei Doppelnutzungen realisiert werden. Zudem kann durch das an der ersten Ausgangswelle festgelegte Brückenverbindungsfestrad die erste Eingangswelle vorzugsweise vereinfacht gefertigt werden. Insgesamt kann sich aufgrund der reduzierten Anzahl an Verzahnungen auch eine Gewichtsreduktion ergeben. Eine Gewichtsreduktion kann sich auch dadurch ergeben, dass aufgrund der Doppelnutzung(en) ggf. kleinere Gangräder und damit eine Achsabstandsreduktion von Eingangswellen zu Ausgangswellen realisieren lässt. Auch kann eine Gewichtsreduktion durch eine potentielle axiale Längenreduktion von einer der Ausgangswellen ggf. realisiert werden. Aufgrund der kompakteren Radsatzbauweise kann auch eine gehäuseseitige Gewichtseinsparung realisiert werden.
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Ferner ist es insgesamt vorteilhaft, wenn niedrige Gangstufen, insbesondere die Rückwärtsgangstufe, sowie die Vorwärtsgangstufen 1 bis 4 relativ nahe zu Lagerstellen sind. Hierdurch kann eine direkte Kraftaufnahme erfolgen, was zu einer reduzierten Wellenbiegung führen kann. Zudem kann ein Stufensprung von Vorwärtsgangstufe 1 nach Vorwärtsgangstufe 2 von größer als 1,55 realisiert werden.
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Das erfindungsgemäße Doppelkupplungsgetriebe weist vorzugsweise Direkt-Vorwärtsgangstufen 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 auf, sowie Windungsgangstufen 1 und R.
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Die Vorwärtsgangstufe 1 und die Rückwärtsgangstufe sind jene Gangstufen, die im Fahrbetrieb eines Kraftfahrzeuges vergleichsweise selten verwendet werden, nämlich ausschließlich zum Anfahren bzw. zum Rückwärtsfahren. Demzufolge hat die Tatsache, dass diese Vorwärtsgangstufe(n) als Windungsgangstufe(n) ausgebildet ist bzw. sind, im Wesentlichen keinen negativen Einfluss auf den Gesamtwirkungsgrad. Denn bei Einrichtung einer Gangstufe als Windungsgangstufe kommen mehr Zahnräder in Eingriff als bei einer Direkt-Gangstufe, sodass der Wirkungsgrad tendenziell etwas schlechter ist als bei einer Direkt-Gangstufe.
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Zur Realisierung der Rückwärtsgangstufe wird vorzugsweise ein Drehrichtungsumkehrrad an einer speziell hierfür vorgesehenen Drehrichtungsumkehrwelle drehbar gelagert, wobei das Drehrichtungsumkehrrad wiederum mit einem Losrad des Radsatzes zur Einrichtung der Rückwärtsgangstufe in Eingriff steht.
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Ein derartiges Drehrichtungsumkehrrad kann axial kompakt in dem Gehäuse des Doppelkupplungsgetriebes untergebracht werden. Die axiale Länge der Drehrichtungsumkehrwelle liegt vorzugsweise in der gleichen Größenordnung wie die axiale Breite des Drehrichtungsumkehrrades und ist vorzugsweise kleiner als die axiale Länge der Brückenkupplungswelle. Die axiale Länge der Brückenkupplungswelle ist wiederum vorzugsweise kleiner als die axiale Länge der Ausgangswellen und/oder kleiner als die axiale Länge der ersten Eingangswelle.
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Auf diese Weise kann eine Drehrichtungsumkehr zum Einrichten der Rückwärtsgangstufe auf axial kompakte Art und Weise eingerichtet werden. Zudem ist es über das Drehrichtungsumkehrrad möglich, eine Übersetzung für die Rückwärtsgangstufe geeignet anzupassen, insbesondere an eine Übersetzung eines Radsatzes in dem ersten Teilgetriebe, über das die Antriebsleistung bei Einrichtung der Rückwärtsgangstufe fließt.
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Das Drehrichtungsumkehrrad kann ein einfaches Zahnrad sein, kann jedoch auch ein Doppel-Losrad sein, das aus zwei axial nebeneinander angeordneten und starr miteinander verbundenen Zahnrädern besteht. In diesem Fall ist es bevorzugt, wenn das eine dieser Zahnräder des Doppel-Drehrichtungsumkehrrades mit dem Losrad des Radsatzes zur Einrichtung der Rückwärtsgangstufe in Eingriff steht. In diesem Fall ist es ferner bevorzugt, wenn das andere Zahnrad des Doppel-Drehrichtungsumkehrrades mit einem Zahnrad in Eingriff steht, das fest mit einer Eingangswelle verbunden ist und das vorzugsweise nicht zur Einrichtung einer Vorwärtsgangstufe dient. In diesem Fall kann die Übersetzung der Rückwärtsgangstufe unabhängig von Übersetzungen der Vorwärtsgangstufen des Doppelkupplungsgetriebes eingerichtet werden.
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Insgesamt kann mit dem oben beschriebenen Doppelkupplungsgetriebe eine axial kompakte Bauweise realisiert werden. Vorzugsweise ist die Anzahl der Radsatzebenen sechs. Dies bedeutet, dass mit sechs Gangradsatzebenen vorzugsweise genau acht Vorwärtsgangstufen und eine Rückwärtsgangstufe einrichtbar sind. Die zugehörigen Schaltkupplungen zum Einrichten der Direkt-Gangstufen sind vorzugsweise an der ersten und der zweiten Ausgangswelle miteinander axial ausgerichtet, derart, dass Schaltkupplungspakete, die jeweils eine oder zwei Schaltkupplungen beinhalten, in axialer Richtung zwischen zwei Radsatzebenen angeordnet sind.
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Zur Einrichtung einer Vorwärtsgangstufe 8 kann ein dedizierter Radsatz vorgesehen sein, sodass die Vorwärtsgangstufe 8 als Direkt-Vorwärtsgangstufe einrichtbar ist. Die Vorwärtsgangstufe 8 kann jedoch auch als Windungsgangstufe eingerichtet sein.
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Unter „in Eingriff Stehen“ wird vorliegend insbesondere ein Kämmen von Zahnrädern verstanden.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebes;
- 2 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebes; und
- 3 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebes.
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In 1 ist ein Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug schematisch dargestellt und generell mit 10 bezeichnet.
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Der Antriebsstrang 10 beinhaltet einen Antriebsmotor 12, wie beispielsweise einen Verbrennungsmotor oder eine Hybrid-Antriebseinheit, wobei ein Ausgang des Antriebsmotors 12 mit einem Eingang eines Doppelkupplungsgetriebes 14 verbunden ist. Ein Ausgang des Doppelkupplungsgetriebes 14 ist mit einem Differential 16 verbunden, mittels dessen Antriebsleistung auf angetriebene Räder 18L, 18R verteilbar ist.
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Der Antriebsstrang ist insbesondere für den Einbau vorne quer in einem Kraftfahrzeug ausgelegt.
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Das Doppelkupplungsgetriebe 14 weist eine Reibkupplungsanordnung 20 auf, die eine erste Reibkupplung K1 und eine zweite Reibkupplung K2 beinhaltet, die jeweils als nasslaufende Lamellenkupplungen ausgebildet sein können. Die Reibkupplungen K1, K2 weisen ein gemeinsames Eingangsglied auf, das mit dem Antriebsmotor 12 verbunden ist.
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Das Doppelkupplungsgetriebe 14 beinhaltet ferner eine Eingangswellenanordnung 22 mit einer ersten Eingangswelle 24 in Form einer Innenwelle, die fest mit einem Ausgangsglied der ersten Reibkupplung K1 verbunden ist. Der ersten Eingangswelle 24 ist ein erstes Teilgetriebe 26 für die geraden Gangstufen 2, 4, 6, 8 zugeordnet, die jeweils als Direkt-Gangstufen ausgebildet sind.
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Die Eingangswellenanordnung 22 weist eine zweite Eingangswelle 28 in Form einer konzentrisch zu der ersten Eingangswelle 24 ausgerichteten Hohlwelle 28 auf. Die zweite Eingangswelle 28 ist fest mit einem Ausgangsglied der zweiten Reibkupplung K2 verbunden. Ferner ist die zweite Eingangswelle 28 einem zweiten Teilgetriebe 30 zugeordnet, das den ungeraden Gangstufen des Doppelkupplungsgetriebes zugeordnet ist, insbesondere den Gangstufen 3, 5, 7, die jeweils als Direkt-Gangstufen ausgebildet sind.
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Das Doppelkupplungsgetriebe 14 beinhaltet ferner eine erste Abtriebswelle 32, an der ein erstes Abtriebszahnrad 34 festgelegt ist. Das erste Abtriebszahnrad 34 steht in Eingriff mit einem Abtriebsglied 36, das zwangläufig mit einem Eingangsglied des Differentials 16 gekoppelt sein kann oder durch ein Eingangsglied des Differentials 16 gebildet sein kann.
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Das Doppelkupplungsgetriebe 14 beinhaltet ferner eine zweite Ausgangswelle 38, an der ein zweites Abtriebszahnrad 40 festgelegt ist. Das zweite Abtriebszahnrad 40 steht ebenfalls in Eingriff mit dem Abtriebsglied 36. Das erste Abtriebszahnrad 34, das zweite Abtriebszahnrad 40 und das Abtriebsglied 36 liegen in einer gemeinsamen, nicht näher bezeichneten Abtriebszahnradebene, die benachbart ist zu der Reibkupplungsanordnung 20. Das erste Abtriebszahnrad 34 weist einen ersten Durchmesser D1 auf. Das zweite Abtriebszahnrad 40 weist einen zweiten Durchmesser D2 auf. Der erste Durchmesser D1 ist größer als der zweite Durchmesser D2.
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Auf der der Reibkupplungsanordnung 20 axial gegenüberliegenden Seite der Abtriebszahnradebene ist eine Mehrzahl von Radsatzebenen angeordnet, die nachfolgend in ihrer Reihenfolge von dem Getriebeeingang aus gesehen erläutert werden.
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Unmittelbar benachbart zu der Abtriebszahnradebene ist eine erste Radsatzebene 42, die einen Radsatz 44 für eine Vorwärtsgangstufe 3 beinhaltet. Der Radsatz 44 für die Vorwärtsgangstufe 3 beinhaltet ein Losrad 46 für die Vorwärtsgangstufe 3, das an der ersten Ausgangswelle 32 drehbar gelagert ist und das mittels einer Schaltkupplung B2 mit der ersten Ausgangswelle 32 verbindbar ist. Der Radsatz 44 beinhaltet ferner ein Festrad 48, das mit der zweiten Eingangswelle 28 fest verbunden ist. In der ersten Radsatzebene 42 liegt ferner ein Parksperrenrad 50, das starr mit der zweiten Ausgangswelle 38 verbunden ist.
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Die erste Radsatzebene 42 ist dem zweiten Teilgetriebe 30 zugeordnet.
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Das zweite Teilgetriebe 30 beinhaltet eine zweite Radsatzebene 54, in der ein Radsatz 56 für eine Vorwärtsgangstufe 5 und eine Vorwärtsgangstufe 7 angeordnet ist. Der Radsatz 56 beinhaltet ein Losrad 58 für die Vorwärtsgangstufe 5, das drehbar an der zweiten Ausgangswelle 38 gelagert ist und das mittels einer Schaltkupplung D1 mit der zweiten Ausgangswelle 38 verbindbar ist. Die Schaltkupplung D1 ist als Einfach-Schaltkupplung ausgebildet und ist axial zwischen dem Losrad 58 und dem Parksperrenrad 50 angeordnet.
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Der Radsatz 56 beinhaltet ferner ein Festrad 60, das an der zweiten Eingangswelle 24 festgelegt ist, sowie ein Losrad 62 für die Vorwärtsgangstufe 7. Das Losrad 62 ist drehbar an der ersten Ausgangswelle 32 gelagert und ist mittels einer Schaltkupplung B1 mit der zweiten Ausgangswelle 38 verbindbar. Die Schaltkupplung B1 und die Schaltkupplung B2 bilden ein Schaltkupplungspaket, das zwischen den Losrädern 46, 62 angeordnet ist.
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Das erste Teilgetriebe 26 beinhaltet benachbart zu der zweiten Radsatzebene 54 eine dritte Radsatzebene 66. In der dritten Radsatzebene 66 ist ein Radsatz 68 für eine Vorwärtsgangstufe 4 angeordnet. Der Radsatz 68 beinhaltet ein Losrad 70 für die Vorwärtsgangstufe 4, das drehbar an der ersten Ausgangswelle 32 gelagert ist und das mittels einer Schaltkupplung A2 mit der ersten Ausgangswelle 32 verbindbar ist. Der Radsatz 68 beinhaltet ferner ein Festrad 72, das fest mit der ersten Eingangswelle 24 verbunden ist.
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Das erste Teilgetriebe 26 beinhaltet ferner eine vierte Radsatzebene 76, die benachbart ist zu der dritten Radsatzebene 66 und die einen Radsatz 78 für eine Vorwärtsgangstufe 2 beinhaltet. Der Radsatz 78 weist ein Losrad 80 für die Vorwärtsgangstufe 2 auf, das drehbar an der zweiten Ausgangswelle 38 gelagert ist und das mittels einer Schaltkupplung C2 mit der zweiten Ausgangswelle 38 verbindbar ist. Der Radsatz 78 beinhaltet ferner ein Festrad 82 für die Vorwärtsgangstufe 2, das fest an der ersten Eingangswelle 24 festgelegt ist. Die Schaltkupplung A2 für die Vorwärtsgangstufe 6 ist axial überschneidend mit der vierten Radsatzebene 76 ausgerichtet.
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Das erste Teilgetriebe 26 beinhaltet ferner eine fünfte Radsatzebene 86, die einen Radsatz 88 für Vorwärtsgangstufen 6, 8 aufweist. Der Radsatz 88 weist ein Losrad 90 für die Vorwärtsgangstufe 6 auf, das drehbar an der zweiten Ausgangswelle 38 gelagert ist und das mittels einer Schaltkupplung C1 mit der zweiten Ausgangswelle 38 verbindbar ist. Der Radsatz 88 beinhaltet ferner ein Festrad 92 für die Vorwärtsgangstufen 6, 8, das an der ersten Eingangswelle 24 festgelegt ist. Zudem beinhaltet der Radsatz 88 ein Losrad 94 für die Vorwärtsgangstufe 8, das drehbar an der ersten Ausgangswelle 32 gelagert ist und das mittels einer Schaltkupplung A1 mit der ersten Ausgangswelle 32 verbindbar ist.
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Die Schaltkupplung A1 und die Schaltkupplung A2 für die Vorwärtsgangstufen 8, 6 sind zu einem Schaltkupplungspaket integriert, das axial zwischen den Losrädern 70, 94 angeordnet ist.
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Die Schaltkupplungen C1, C2 sind in ein Schaltkupplungspaket integriert, das in axialer Richtung zwischen den Losrädern 80, 90 der Vorwärtsgangstufen 2, 6 angeordnet ist. Das Schaltkupplungspaket mit den Schaltkupplungen C1, C2 ist in axialer Richtung überschneidend mit dem Schaltkupplungspaket A1, A2 ausgerichtet.
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Die Vorwärtsgangstufen 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 sind jeweils als Direkt-Gangstufen ausgebildet, die mittels jeweiliger Schaltkupplungen C2, B2, A2, D1, C1, B1, A1 ein- und auslegbar sind.
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Das Parksperrenrad 50 ist zur Erzielung einer axial kompakten Bauweise in die Radsatzebene 42 integriert.
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Ferner weist das Doppelkupplungsgetriebe 10 eine sechste Radsatzebene 98 auf, die von allen Gangradsatzebenen am weitesten von einem Getriebeeingang entfernt angeordnet ist, also auf einer der Reibkupplungsanordnung 20 axial gegenüberliegenden Seite der fünften Radsatzebene 86. Die sechste Radsatzebene ist vorzugsweise keiner Direkt-Gangstufe zugeordnet, sondern ist ausschließlich einer Brückenkupplungsanordnung 100 zugeordnet.
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Die Brückenkupplungsanordnung 100 dient dazu, die erste Eingangswelle 24 und die zweite Eingangswelle 28 miteinander zu verbinden, um zwei Windungsgangstufen einzurichten, bei denen es sich vorliegend um die Gangstufen 1 und R handelt, also die Vorwärtsgangstufe 1 und die Rückwärtsgangstufe. Die Brückenkupplungsanordnung 100 beinhaltet eine Brückenkupplungswelle 102, die parallel versetzt zu der Eingangswellenanordnung 22 und zu den Ausgangswellen 32, 38 angeordnet ist.
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An der Brückenkupplungswelle 102 ist ein Brücken-Losrad 106 drehbar gelagert, das in der sechsten Radsatzebene 98 angeordnet ist und das in Eingriff steht mit einem Brückenverbindungsfestrad 104, das an der ersten Eingangswelle 24 festgelegt ist.
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Das Brückenverbindungsfestrad 104 steht ausschließlich mit dem Brücken-Losrad 106 in Eingriff, das der Vorwärtsgangstufe 12 zugeordnet ist.
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An der Brückenkupplungswelle 102 ist ferner ein weiteres Losrad 110 drehbar gelagert, das in der dritten Radsatzebene 66 angeordnet ist. Zwischen den Losrädern 106, 110 ist ein Schaltkupplungspaket mit zwei Schaltkupplungen E1, E2 angeordnet, das axial ausgerichtet ist mit dem Schaltkupplungspaket C1, C2.
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Die Brückenkupplungsanordnung 100 beinhaltet ferner ein Drehrichtungsumkehrrad 112, das an einer Drehrichtungsumkehrwelle 114 festgelegt ist, die parallel versetzt zu der Brückenkupplungswelle 102 und parallel versetzt zu der Eingangswellenanordnung 22 und den Ausgangswellen 32, 38 angeordnet ist.
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Das Drehrichtungsumkehrrad 112 steht in Eingriff mit dem Festrad 72 des Radsatzes 68 für die Vorwärtsgangstufe 4.
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An der Brückenkupplungswelle 102 ist ferner ein Brücken-Festrad 116 festgelegt, das in Eingriff steht mit dem Festrad 48 des Radsatzes 44 für die Vorwärtsgangstufe 3.
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Zur Einrichtung der Direkt-Vorwärtsgangstufen 2, 4, 5, 8 ist jeweils die erste Reibkupplung K1 geschlossen und die jeweilige zugeordnete Schaltkupplung C2, A2, C1, A1 geschlossen. Zur Einrichtung der Direkt-Vorwärtsgangstufen 3, 5, 7 ist jeweils die zweite Reibkupplung K2 geschlossen und die jeweilige zugeordnete Schaltkupplung B2, D1, B1 geschlossen.
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Zur Einrichtung der Windungs-Vorwärtsgangstufe 1 ist die zweite Reibkupplung K2 geschlossen und die Schaltkupplungen E1 und C2 sind geschlossen, sodass Leistung von der zweiten Eingangswelle 28 über den Konstanten-Radsatz 48, 116 in die Brückenkupplungswelle 102 eingeleitet wird und von dort über die geschlossene Schaltkupplung E1 und den Radsatz 106, 104 in die erste Eingangswelle 24 und von dort über die geschlossene Schaltkupplung C2 hin zu der zweiten Ausgangswelle 38 und von dort über den Abtriebsradsatz 34, 40 hin zu dem Differential 16.
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Nach Einrichtung der Rückwärtsgangstufe ergibt sich im Wesentlichen der gleiche Leistungsfluss ausgehend von der zweiten Eingangswelle 28 (bei geschlossener zweiter Reibkupplung K2) hin zu der Brückenkupplungswelle 102. Bei geschlossener Schaltkupplung E2 fließt Leistung dann über den Radsatz 110, 112, 72 in die erste Eingangswelle 24 und von dort über die geschlossene Schaltkupplung C2 hin zu der zweiten Ausgangswelle 38.
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In den nachfolgenden 2 und 3 werden weitere Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetrieben gezeigt, die hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise generell dem Doppelkupplungsgetriebe 10 der 1 entsprechen. Gleiche Elemente sind daher durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet. Im Folgenden werden im Wesentlichen die Unterschiede erläutert.
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Bei dem Doppelkupplungsgetriebe 10' der 2 ist die Anordnung der Losräder an der Brückenkupplungswelle 102 axial vertauscht.
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Demzufolge sind in der sechsten Radsatzebene 98 das Losrad 110' und das Drehrichtungsumkehrrad 112' angeordnet, das mit dem Brückenverbindungsfestrad 104 in Eingriff steht. In der dritten Radsatzebene 66 ist das Losrad 106' für die Vorwärtsgangstufe 1 angeordnet, das in Eingriff steht mit dem Festrad 72 für die Vorwärtsgangstufe 4.
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Bei der Ausführungsform der 3 ist gegenüber der Ausführungsform der 1 die axiale Anordnung des Brücken-Festrades und der Brücken-Losräder vertauscht.
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Demzufolge liegt das Brücken-Festrad 116" in der sechsten Radsatzebene 98 und steht in Eingriff mit dem Brückenverbindungsfestrad 104, das an der ersten Eingangswelle festgelegt ist.
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Das Losrad 106" für die Vorwärtsgangstufe 1 ist in der zweiten Radsatzebene 54 angeordnet und steht in Eingriff mit dem Festrad 60, das den Vorwärtsgangstufen 5, 7 zugeordnet ist.
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Ferner befinden sich das Losrad 110" für die Rückwärtsgangstufe R und das Drehrichtungsumkehrrad 112" in der ersten Radsatzebene 42. Das Drehrichtungsumkehrrad 112" steht in Eingriff mit dem Festrad 48, das der Vorwärtsgangstufe 3 zugeordnet ist.
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Bei den Ausführungsformen der 2 und 3 werden zur Einrichtung der Direkt-Gangstufen und der Windungsgangstufen jeweils die gleichen Reibkupplungen und Schaltkupplungen betätigt wie bei der Ausführungsform der 1.
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Es versteht sich, dass es generell auch möglich ist, in der Ausführungsform der 3 die axiale Position der Losräder 106", 110" zu vertauschen.
