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Die Erfindung betrifft ein Doppelkupplungsgetriebe für ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Bei Kraftfahrzeugen, insbesondere bei Kraftfahrzeugen der Kleinwagen- und Kompaktwagenklasse, hat sich ein Antriebskonzept durchgesetzt, bei dem ein Verbrennungsmotor in einen Vorderwagen des Kraftfahrzeugs quer zur Fahrtrichtung eingebaut wird. Ein solcher, quer eingebauter Verbrennungsmotor ist in der Regel mit einem Getriebe verbunden, welches sich in Längsrichtung des Verbrennungsmotors an den Verbrennungsmotor anschließt. Dadurch entsteht ein Motor-Getriebe-Verband, welcher einen relativ großen Bauraum im Vorderwagen des Kraftfahrzeugs benötigt. Im Zuge der Entwicklungstendenzen zu immer sparsameren und leistungsstärkeren Verbrennungsmotoren herrscht seitens der Kraftfahrzeughersteller der Wunsch nach Getrieben mit einer immer höheren Gangzahl.
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In einer konventionellen Bauweise eines Schaltgetriebes verwendet man meist eine Antriebswelle, eine Zwischenwelle und eine Abtriebswelle, wobei die Abtriebswelle des Getriebes in koaxialer Verlängerung der Antriebswelle des Getriebes angeordnet ist. Dies führt, zusammen mit dem Wunsch nach einer höheren Gangzahl, zu immer länger bauenden Getrieben. Da der Bauraum im Vorderwagen eines Kraftfahrzeuges jedoch begrenzt ist, besteht neben dem Wunsch nach einer höheren Gangzahl parallel der Wunsch nach einem kürzer bauenden Getriebe. Auch bei Fahrzeugen mit längs eingebautem Verbrennungsmotor gibt es ein Bestreben nach möglichst kompakten Getrieben, da der Bauraum auch hier begrenzt ist und Platz zur Deformation der Karosserie im Falle eines Unfalls benötigt wird, damit der Motor-Getriebe-Verbund im Falle eines Unfalls nicht zu einer Verformung des Fahrzeuginnenraums führt und somit die Verletzungsgefahr für die Insassen erhöht.
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Aus der
DE 41 36 455 A1 ist ein Sechsgang-Stufengetriebe für ein Kraftfahrzeug bekannt, welches eine Eingangswelle, eine Abtriebswelle und zwei Zwischenwellen aufweist, wobei zwei Zahnräder der Antriebswelle gleichzeitig mit jeweils einem Zahnrad auf der ersten Zwischenwelle und einem Zahnrad auf der zweiten Zwischenwelle in Eingriff stehen. Dadurch kann die axiale Baulänge des Getriebes reduziert werden. Jedoch ist es nur schwer möglich, bei einer solchen Bauform mehrere Zahnräder der Eingangswelle doppelt zu belegen, wenn eine progressive Gangabstufung der Gänge realisiert werden soll.
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Nachteilig bei den bekannten Lösungen ist jedoch, dass sie relativ viel Bauraum benötigen, sodass bei besonders engen Einbausituationen mitunter nicht genügend Platz vorhanden ist.
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Aus der
DE 10 2015 216 039 B4 ist ein Kraftfahrzeuggetriebe bekannt, welches mit einem Differenzial verbunden ist, wobei eine Hauptwelle mit zwei Abtriebswellen in Eingriff steht, wobei jede der Abtriebswellen ihrerseits mit einer Eingangsverzahnung des Differenzials verbunden ist. Dabei ist eine der Abtriebswellen schräg zur der Hauptwelle und schräg zu der anderen Abtriebswelle angeordnet, wodurch eine Doppelbelegung von drei Zahnrädern der Hauptwelle möglich ist. Jedoch eignet sich eine solche Anordnung nicht für ein Doppelkupplungsgetriebe, da nur eine angetriebene Hauptwelle vorhanden ist und hier Schaltvorgänge nur mit einer entsprechenden Unterbrechung möglich sind.
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In
DE 10 2009 051 465 B4 ist ein Doppelkupplungsgetriebe offenbart, dessen beide Antriebswellen Zahnräder mit Beveloidverzahnung aufweisen. Die Zahnräder der Antriebswellen stehen mit Festzahnrädern einer Zwischenwelle im Zahneingriff. Die Zwischenwelle ist um einen definierten Winkel zu den koaxialen Antriebswellen geneigt. Die Festzahnräder stehen außerdem im Zahneingriff mit Schaltzahnrädern auf einer Abtriebswelle. Die Abtriebswelle und die Zwischenwelle sind achsparallel zu-einander angeordnet.
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Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Doppelkupplungsgetriebe mit einer schräg zu der ersten Antriebswelle und der Abtriebswelle angeordneten Zwischenwelle die Anbindung an die Zwischenwelle zu verbessern.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Doppelkupplungsgetriebe für ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor gelöst, welches folgende Komponenten umfasst: eine erste Antriebswelle und eine zweite Antriebswelle, welche in gleicher Drehrichtung rotieren, eine erste Zwischenwelle und eine Abtriebswelle, wobei zwischen der zweiten Antriebswelle und der ersten Zwischenwelle ein zweite Zwischenwelle zur Umkehr der Drehrichtung angeordnet ist, sodass die erste Antriebswelle, die zweite Antriebswelle und die erste Zwischenwelle die gleiche Drehrichtung aufweisen, wobei die erste Antriebswelle, die erste Zwischenwelle und die Abtriebswelle jeweils eine Mehrzahl von Zahnrädern tragen, und wobei die erste Antriebswelle und die Abtriebswelle parallel zueinander angeordnet sind. Es ist vorgesehen, dass die erste Zwischenwelle schräg zu der ersten Antriebswelle und schräg zu der Abtriebswelle angeordnet ist. Ferner ist vorgesehen, dass die zweite Zwischenwelle parallel zu der ersten Antriebswelle, der zweiten Antriebswelle und der Abtriebswelle und schräg zu der ersten Zwischenwelle angeordnet ist. Dadurch ist eine einfache Kraftübertragung von der zweiten Antriebswelle auf die erste Zwischenwelle und von der zweiten Zwischenwelle auf die erste Zwischenwelle möglich. Dabei wird ein zusätzlicher Freiheitsgrad bei der Auslegung des Doppelkupplungsgetriebes gegenüber einem Kraftfahrzeuggetriebe mit parallelen Antriebswellen und Zwischenwelle erreicht, sodass eine einfachere Doppelbelegung der Zahnräder bei einer progressiven Abstufung der Gänge des Getriebes möglich ist. Durch ein Doppelkupplungsgetriebe sind besonders schnelle Gangwechsel bei einer im Wesentlichen auch während der Schaltvorgänge ununterbrochenen Zugkraftübertragung möglich. Durch die vorgeschlagene Lösung ist ein besonders kompaktes Doppelkupplungsgetriebe möglich, welches sich bei Kraftfahrzeugen mit Frontmotor sowohl quer zur Fahrtrichtung als auch längs zur Fahrtrichtung einbauen lässt. Somit kann das Getriebe sowohl für quer zur Fahrtrichtung als auch für längs zur Fahrtrichtung eingebaute Verbrennungsmotoren verwendet werden, sodass hier zusätzliche Getriebevarianten vermieden werden. Durch die Doppelbelegung der Zahnräder der Abtriebswelle des Doppelkupplungsgetriebes kann eine in axialer Richtung des Getriebes vergleichsweise kurze Baulänge erreicht werden. Durch die schräg angeordnete erste Zwischenwelle variiert der Abstand zwischen der Antriebswelle, der ersten Zwischenwelle und der Abtriebswelle, sodass eine progressive Abstimmung der Gänge leichter umzusetzen ist. Zudem können durch die schräge Anordnung der ersten Zwischenwelle Zwischenräume im Doppelkupplungsgetriebe für andere Bauteile des Getriebes wie Synchronisationsringe, die Schaltaktorik, ein Rückwärtsgang-Ritzel oder Ähnliches genutzt werden. Mit der Verkürzung der axialen Baulänge des Doppelkupplungsgetriebes sind zudem Gewichts- und Kostenersparnisse verbunden, da weniger Material benötigt wird.
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Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Verbesserungen und Weiterbildungen des im unabhängigen Anspruch angegebenen Doppelkupplungsgetriebes möglich.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die zweite Zwischenwelle ein Zahnrad aufweist, wobei der Kontakt zwischen dem Zahnrad der zweiten Zwischenwelle und einem Antriebszahnrad der ersten Zwischenwelle als Stirnrad-Beveloidrad-Paarung ausgebildet ist. Zwischen der ersten Antriebswelle, der zweiten Zwischenwelle und der ersten Zwischenwelle wird ein Winkel α eingeschlossen, wobei bei einem Winkel von α = 180° eine Stirnrad-Beveloidrad-Paarung vorteilhaft ist, um eine optimale Drehmomentübertragung von der zweiten Antriebswelle auf die zweite Zwischenwelle zu ermöglichen.
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Alternativ ist mit Vorteil vorgesehen, dass die zweite Zwischenwelle ein Zahnrad aufweist, wobei der Kontakt zwischen dem Zahnrad der zweiten Zwischenwelle und dem Antriebszahnrad der ersten Zwischenwelle als Stirnrad-Schraubenrad-Paarung oder als Stirnrad-Freiformflächen-Paarung ausgebildet ist. Zwischen der ersten Antriebswelle, der zweiten Zwischenwelle und der ersten Zwischenwelle wird ein Winkel α eingeschlossen, wobei bei einem Winkel von α = 90° eine Stirnrad-Schraubenrad-Paarung vorteilhaft ist, um eine optimale Drehmomentübertragung von der zweiten Antriebswelle auf die zweite Zwischenwelle zu ermöglichen. Bei Winkeln a ungleich 90° und ungleich 180°, insbesondere bei Winkeln a zwischen 90° und 180°, ist eine Stirnrad-Freiformgeometrie-Paarung vorteilhaft, um eine optimale Übertragung des Drehmoments von der zweiten Antriebswelle auf die zweite Antriebswelle zu ermöglichen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des Doppelkupplungsgetriebes ist vorgesehen, dass die erste Antriebswelle und die zweite Antriebswelle koaxial zueinander angeordnet sind. Dadurch ist eine besonders kompakte Bauform des Getriebes möglich, zudem vereinfacht eine koaxiale Anordnung der beiden Antriebswellen eine Kraftübertragung auf die zweite Zwischenwelle und/oder die Abtriebwelle. Besonders bevorzugt ist dabei, wenn die zweite Antriebswelle als Hohlwelle ausgebildet ist. Dadurch kann die erste Antriebswelle innerhalb der zweiten Antriebswelle angeordnet werden, wodurch sowohl in radialer als auch in axialer Richtung eine kompakte Bauweise erreicht wird.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die erste Zwischenwelle ein Antriebszahnrad und mehrere Abtriebszahnräder aufweist, wobei das Antriebszahnrad der ersten Zwischenwelle mit der zweiten Zwischenwelle in Wirkverbindung steht, und wobei zumindest die Abtriebszahnräder der ersten Zwischenwelle eine Schrägverzahnung aufweisen. Somit können die Zahnräder der ersten Zwischenwelle mit geradverzahnten Zahnrädern auf der Abtriebswelle in Eingriff gebracht werden, ohne dass zusätzliche Zwischenelemente notwendig sind. Dadurch wird die Montage des Doppelkupplungsgetriebes erleichtert.
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In einer weiteren Verbesserung des Doppelkupplungsgetriebes ist vorgesehen, dass diejenigen Zahnräder der ersten Zwischenwelle, welche mit den Zahnrädern der Abtriebswelle in Eingriff stehen, als konische Zahnräder ausgeführt sind. Dies erlaubt eine einfache Verzahnung und einen einfachen Kraftschluss mit den zylindrisch ausgebildeten Zahnrädern der Abtriebswelle. Somit kann auf einfache Weise eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der schräg angeordneten ersten Zwischenwelle und der Abtriebswelle erreicht werden, ohne dass zusätzliche Zwischenwellen notwendig sind.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Zwischenwelle zumindest ein Beveloidrad trägt. Ein konusförmiges Zahnrad, insbesondere ein Beveloidrad, hat den Vorteil, dass die erste Zwischenwelle und die Abtriebswelle nicht parallel zueinander angeordnet sein müssen, sondern eine Kraftübertragung auch unter einem Neigungswinkel der ersten Zwischenwelle zu der Abtriebswelle möglich ist. Somit ist eine Kraft- bzw. Momentenübertragung von der schräg angeordneten ersten Zwischenwelle auf die Abtriebswelle ohne weiteren konstruktiven Aufwand und ohne weitere Zwischenelemente möglich.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des Doppelkupplungsgetriebes ist vorgesehen, dass die Abtriebswelle über ein Zahnrad mit einem Differenzial verbunden ist. Dadurch kann auf einfache Art und Weise das Antriebsmoment auf die Antriebsräder verteilt werden. Besonders bevorzugt ist dabei, wenn ein Stirnrad des Differenzials auf einer Hohlwelle gelagert ist und eine der Abtriebswellen, welche das Differenzial mit jeweils einem Antriebsrad des Kraftfahrzeuges verbinden, durch diese Hohlwelle geführt ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass zumindest drei Zahnräder der Abtriebswelle jeweils mit einem Zahnrad der ersten Antriebswelle und einem Zahnrad der ersten Zwischenwelle in Eingriff stehen. Durch die Doppelbelegung von mindestens drei Zahnrädern der Abtriebswelle kann gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Doppelkupplungsgetrieben mit parallelen Antriebs-, Abtriebs- und Zwischenwellen bei gleicher Ganganzahl zumindest eine Verzahnungsebene entfallen, wodurch das Doppelkupplungsgetriebe in axialer Richtung deutlich kürzer ausgeführt werden kann und weniger Bauraum benötigt wird.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die jeweils ungeraden Gänge auf der ersten Antriebswelle und die jeweils geraden Gänge auf der ersten Zwischenwelle angeordnet sind. Besonders bevorzugt ist dabei, wenn das Doppelkupplungsgetriebe eine erste Kupplung und eine zweite Kupplung aufweist, wobei die erste Kupplung mit der ersten Antriebswelle und die zweite Kupplung mit der zweiten Antriebswelle des Kraftfahrzeuggetriebes verbindbar sind. Dadurch können die Gänge des Kraftfahrzeuggetriebes alternierend zwischen den beiden Antriebswellen gewechselt werden, sodass schnelle Gangwechsel ohne Zugkraftunterbrechung möglich sind. So sind beispielsweise die „ungeraden“ Gänge, also der erste, dritte, fünfte, usw. Gang mit der ersten Antriebswelle verbunden und über die erste Kupplung schaltbar, und die „geraden“ Gänge, also der zweite, vierte, sechste, usw.
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Gang mit der zweiten Antriebswelle verbunden und über die zweite Kupplung des Doppelkupplungsgetriebes schaltbar.
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Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels und den zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Gleiche Bauteile oder Bauteile mit gleicher Funktion sind dabei in den verschiedenen Versuchen mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Es zeigt:
- 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebes für ein Kraftfahrzeug, welches als 7-Gang-Doppelkupplungsgetriebe ausgeführt ist;
- 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebes für ein Kraftfahrzeug, wobei das Doppelkupplungsgetriebe als 6-Gang-Getriebe ausgeführt ist;
- 3 bevorzugte Ganganordnungen für erfindungsgemäße 6-Gang- oder 7-Gang-Doppelkupplungsgetriebe für ein Kraftfahrzeug;
- 4 eine mögliche Wellenlage der ersten Antriebswelle, der Abtriebswelle und der beiden Zwischenwellen für eine Stirnrad-Schraubenrad-Paarung zwischen der zweiten Zwischenwelle und der ersten Zwischenwelle; und
- 5 eine mögliche Wellenlage der ersten Antriebswelle, der Abtriebswelle und der beiden Zwischenwellen für eine Stirnrad-Freiformgeometrie-Paarung zwischen der zweiten Zwischenwelle und der ersten Zwischenwelle.
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1 zeigt eine erste schematisierte und abgewickelte Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebes 1. Das Doppelkupplungsgetriebe 1 weist eine erste Antriebswelle 2 auf, auf der vier Zahnräder 21, 22, 23, 24 angeordnet sind. Koaxial zu der ersten Antriebswelle 2 ist eine zweite Antriebswelle 3 angeordnet, welche als Hohlwelle 11 ausgebildet ist. Dabei ist die erste Antriebswelle 2 durch die Hohlwelle 11 geführt. Auf der zweiten Antriebswelle 3 ist ein weiteres Zahnrad 31 angeordnet. Das Doppelkupplungsgetriebe 1 weist eine Doppelkupplung mit einer ersten Kupplung 9 und einer zweiten Kupplung 10 auf, wobei über die erste Kupplung 9 ein nicht dargestellter Antriebsmotor, insbesondere ein Verbrennungsmotor, mit der ersten Antriebswelle 2 verbindbar ist. Über die zweite Kupplung 10 ist der Antriebsmotor mit der zweiten Antriebswelle 3 verbindbar, wodurch ein schneller Wechsel zwischen den Antriebswellen 2, 3 möglich ist, wobei der Wechsel zumindest im Wesentlichen ohne eine Unterbrechung des Antriebsmoments erfolgen kann. Das Doppelkupplungsgetriebe 1 weist ferner eine erste Zwischenwelle 5 auf, welche in Bezug auf die erste Antriebswelle 2 und die zweite Antriebswelle 3 sowie eine Abtriebswelle 6 des Doppelkupplungsgetriebes 1 schräg angeordnet ist. Auf der ersten Zwischenwelle 5 sind mehrere Zahnräder 51, 52, 53, 54 angeordnet. Zwischen der zweiten Antriebswelle 3 und der ersten Zwischenwelle 5 ist eine zweite Zwischenwelle 4 mit einem Zahnrad 41 vorgesehen, über welches die Drehrichtung umgekehrt wird, sodass die erste Antriebswelle 2 und die erste Zwischenwelle 5 die gleiche Drehrichtung aufweisen. Dabei steht das erste Zahnrad 51 der ersten Zwischenwelle 5 in der Verzahnungsebene I mit der zweiten Zwischenwelle 4 in Wirkverbindung. Dabei ist die zweite Zwischenwelle 4 achsparallel zu der ersten Antriebswelle 2, der zweiten Antriebswelle 3 und der Abtriebswelle 6 angeordnet. Auf der Abtriebswelle 6 sind mehrere Zahnräder 61, 62, 63, 64 angeordnet, wobei die Zahnräder 61, 62, 63 der Abtriebswelle 6 sowohl mit einem Zahnrad 21, 22, 23, 24 der ersten Antriebswelle 2 als auch mit einem Zahnrad 52, 53, 54 der ersten Zwischenwelle 5 in Eingriff stehen und somit doppelt belegt sind, d.h. es lassen sich über ein Zahnrad 61, 62, 63 der Abtriebswelle 6 zwei unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse realisieren. Die Zahnräder 52, 53, 54 auf der ersten Zwischenwelle 5 sind vorzugsweise als konusförmige Zahnräder ausgebildet, um einen Eingriff mit den Zahnrädern 61, 62 und 63 der Abtriebswelle 6 zu erleichtern. Die Abtriebswelle 6 weist ferner ein als Festrad ausgebildetes Zahnrad 65 auf, welches mit einem Abtrieb 7, insbesondere mit einem Stirnrad 81 eines Differenzials 8, in Eingriff steht und in der Verzahnungsebene V angeordnet ist.
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Das in 1 dargestellte Doppelkupplungsgetriebe 1 weist sieben Gänge auf, welche in den Verzahnungsebenen II, III, IV und VI angeordnet sind. Dabei weist das Doppelkupplungsgetriebe 1 eine progressive Gangabstufung auf, wobei die Gänge jeweils alternierend zwischen der ersten Antriebswelle 2 und der ersten Zwischenwelle 5 aufgeteilt sind. Die Zahnräder 61, 62, 63 der Abtriebswelle 6 in den Verzahnungsebenen II, III und IV sind jeweils doppelt belegt, das vierte Zahnrad 24 der ersten Antriebswelle 2 steht mit dem vierten Zahnrad 64 der Abtriebswelle 6 in der Verzahnungsebene VI in Eingriff. Somit können mit nur vier Zahnrädern der Abtriebswellen 6 sieben Gänge dargestellt werden. Dabei sind die ungeraden Gänge, also der erste, dritte, fünfte und siebte Gang über die Zahnräder 21, 22, 23 und 24 auf der ersten Antriebswelle 2 ausgebildet, während die geraden Gänge, also der zweite, vierte, sechste Gang über die Zahnräder 52, 53 und 54 der ersten Zwischenwelle 5 ausgebildet sind. Um axialen Bauraum zu sparen, sind also drei Zahnräder 61, 62 und 63 der Abtriebswelle 6 doppelt belegt. Dies ist möglich, da der Abstand zwischen der ersten Antriebswelle 2 und der ersten Zwischenwelle 5 in axialer Richtung durch die Schrägstellung der ersten Zwischenwelle 5 variiert. Die schräge Anordnung der ersten Zwischenwelle 5 ermöglicht hier einen zusätzlichen Freiheitsgrad bei der Getriebeauslegung gegenüber Doppelkupplungsgetrieben 1, bei denen sämtliche Wellen 2, 3, 5 und 6 parallel angeordnet sind. Somit ist es für den Konstrukteur bei der Auslegung des Doppelkupplungsgetriebes 1 wesentlich einfacher, eine progressive Gangabstufung bei einer Doppelbelegung der Zahnräder auf der Abtriebswelle 6 zu realisieren. Dabei ist der Kontakt zwischen dem Zahnrad 41 der zweiten Zwischenwelle 4 und dem Antriebszahnrad 51 der ersten Zwischenwelle als Stirnrad-Beveloidrad-Paarung, Stirnrad-Schraubenrad- Paarung oder als Stirnrad-Freiform-Paarung ausgebildet, wobei das Antriebszahnrad 51 der ersten Zwischenwelle 5 vorzugsweise als Beveloidrad oder als Schraubenrad ausgebildet ist.
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Der Abtrieb 7 umfasst ein Differenzial 8, über welches das Drehmoment des Doppelkupplungsgetriebes 1 auf eine erste Abtriebswelle 82 und eine zweite Abtriebswelle 83 des Differenzials 8 verteilt werden kann und somit insbesondere auf die Antriebsräder oder Antriebsachse des Kraftfahrzeuges verteilt werden kann.
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Alternativ kann das Doppelkupplungsgetriebe 1 auch als 8-Gang-Doppelkupplungsgetriebe ausgeführt werden, dabei ist in der Verzahnungsebene VI auf der ersten Zwischenwelle 5 ein weiteres Zahnrad angeordnet, welches mit dem Zahnrad 64 auf der Abtriebswelle 6 in Verbindung steht.
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In 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebes 1 mit sechs Vorwärtsgängen dargestellt. Wie bei dem in 1 dargestellten Doppelkupplungsgetriebe 1, weist das Doppelkupplungsgetriebe 1 bei sechs Vorwärtsgängen fünf Verzahnungsebenen auf, wobei die fünfte Verzahnungsebene V als Abtriebsverzahnungsebene V ausgebildet ist. Sowohl auf der ersten Antriebswelle 2 als auch auf der ersten Zwischenwelle 5 sind jeweils drei Zahnräder 21, 22, 23, 52, 53, 54 angeordnet, welche in den Verzahnungsebenen II, III und IV jeweils mit den drei Zahnrädern 61, 62, 63 der Abtriebswelle 6 in Eingriff stehen. Dabei sind mit Ausnahme des Abtriebszahnrades 65 sämtliche Zahnräder 61, 62, 63 der Abtriebswelle 6 doppelt belegt. Dabei sind drei Gänge, vorzugsweise die ungeraden Gänge eins, drei und fünf, über die erste Antriebswelle 2 und die Zahnräder 21, 22 und 23 sowie weitere drei Gänge über die zweite Antriebswelle 3, die zweite Zwischenwelle 4 und die Zahnräder 52, 53, 54 der ersten Zwischenwelle 5 schaltbar.
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Bei aus dem Stand der Technik bekannten Doppelkupplungsgetrieben 1 gibt es typischerweise zwei Antriebswellen 2, 3 die auf der gleichen Achse liegen und zwei Abtriebswellen 6. Werden nun bei beispielsweise sechs Gängen im Doppelkupplungsgetriebe 1 so viele Doppelnutzungen der Festräder wie möglich realisiert, ergeben sich bei einem erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebe 1 drei Verzahnungsebenen II, III und IV, in denen jeweils ein Festrad auf der Abtriebswelle 6 mit jeweils zwei Losrädern, einem auf der ersten Antriebswelle 2 und einem auf der ersten Zwischenwelle 5 kämmt. Ein Doppelkupplungsgetriebe 1 kann im Optimalfall fünf Doppelkupplungsfunktionen abdecken, d.h. gemäß der Grundidee eines Doppelkupplungsgetriebes 1 zwischen sechs Gängen jeweils fünfmal mit extrem kurzer Schaltzeit schalten, da der vorherige oder nachfolgende Gang bereits vorgewählt werden kann. Dies funktioniert aber nur dann, wenn die benachbarten Gänge auf unterschiedlichen Wellen 2, 5 liegen. Möchte der Fahrer beispielsweise vom dritten Gang aus, welcher auf der ersten Antriebswelle 2 des Doppelkupplungsgetriebe 1 liegt, in den vierten Gang oder in den zweiten Gang schalten, ergibt sich der Vorteil des Doppelkupplungsgetriebes nur dann, wenn der zweite Gang und der vierte Gang auf der ersten Zwischenwelle 5 angeordnet sind. Um eine Drehmomentübertragung von der zweiten Antriebswelle 3 auf die erste Zwischenwelle 5 zu ermöglichen, bedarf es einer zweiten Zwischenwelle 4 mit einem Zahnrad 41, damit die erste Zwischenwelle 5 und die erste Antriebswelle 2 die gleiche Drehrichtung aufweisen. Prinzipiell könnte auch das auf der zweiten Antriebswelle 3 angeordnete Zahnrad 31 direkt mit dem Antriebszahnrad 51 der ersten Zwischenwelle 5 kämmen, dies würde jedoch zu einer Umkehr der Drehrichtung führen. Durch die zweite Zwischenwelle 4 kann dies auf einfache Art und Weise vermieden werden, sodass die erste Antriebswelle 2 und die erste Zwischenwelle 5 die gleiche Drehrichtung aufweisen.
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In 3 sind bevorzugte Ganganordnungen bei einem erfindungsgemäßen 6-Gang-Doppelkupplungsgetriebe bzw. bei einem 7-Gang-Doppelkupplungsgetriebe dargestellt. Dabei sind zwei bevorzugte Gangaufteilungen bei einem 6-Gang-Doppelkupplungsgetriebe und drei vorteilhafte Ausführungsformen eines 7-Gang-Doppelkupplungsgetriebes dargestellt. In einer ersten bevorzugten Ausführungsform des 6-Gang-Doppelkupplungsgetriebes sind der erste, dritte und fünfte Gang auf der ersten Antriebswelle 2 und der zweite, vierte und sechste Gang auf der ersten Zwischenwelle 5 angeordnet. Dabei sind der erste und zweite Gang in der Verzahnungsebene IV, der dritte und vierte Gang in der Verzahnungsebene III und der fünfte und sechste Gang in der Verzahnungsebene II angeordnet. In einer zweiten bevorzugten Ausführungsform des 6-Gang-Doppelkupplungsgetriebes sind der erste, dritte und fünfte Gang auf der ersten Zwischenwelle 5 und der zweite, vierte und sechste Gang auf der ersten Antriebswelle 2 angeordnet. Dabei sind der erste und zweite Gang in der Verzahnungsebene II, der dritte und vierte Gang in der Verzahnungsebene III und der fünfte und sechste Gang in der Verzahnungsebene IV angeordnet.
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In der ersten vorteilhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen 7-Gang-Doppelkupplungsgetriebes sind der erste, dritte, fünfte und siebte Gang auf der ersten Antriebswelle 2 und der zweite, vierte und sechste Gang auf der ersten Zwischenwelle 5 angeordnet. Dabei ist der erste Gang in der Verzahnungsebene VI angeordnet. Der zweite und dritte Gang sind in der Verzahnungsebene IV, der vierte und fünfte Gang in der Verzahnungsebene III und der sechste und siebte Gang in der Verzahnungsebene II angeordnet. Somit lassen sich sechs Doppelkupplungsfunktionen bei sieben Gängen realisieren, sodass jeweils alle Gangwechsel mit den bekannten Vorteilen eines Doppelkupplungsgetriebes erfolgen können. In einer zweiten vorteilhaften Ausführungsform des 7-Gang-Doppelkupplungsgetriebes sind der zweite, vierte und sechste Gang auf der ersten Zwischenwelle 5 und der erste, dritte, fünfte und siebte Gang auf der ersten Antriebswelle 2 angeordnet. Dabei sind der erste und zweite Gang in der Verzahnungsebene II, der dritte und vierte Gang in der Verzahnungsebene III und der fünfte und sechste Gang in der Verzahnungsebene IV angeordnet. Der siebte Gang ist in der Verzahnungsebene VI angeordnet, sodass ebenfalls sechs Doppelkupplungsfunktionen realisiert werden können und bei jedem Gangwechsel jeweils der benachbarte Gang auf der jeweils anderen Welle 2, 5 vorgewählt werden kann.
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In einer dritten vorteilhaften Ausführungsform des 7-Gang-Doppelkupplungsgetriebes sind der zweite, vierte, sechste und siebte Gang auf der ersten Antriebswelle und der erste, dritte und fünfte Gang auf der ersten Zwischenwelle 5 angeordnet. Dabei sind der erste und der zweite Gang in der Verzahnungsebene II, der dritte und vierte Gang in der Verzahnungsebene III und der fünfte und sechste Gang in der Verzahnungsebene IV angeordnet. Der siebte Gang ist in der Verzahnungsebene VI auf der ersten Antriebswelle 2 angeordnet, sodass bei diesem Getriebe nur fünf Doppelkupplungsfunktionen ausgeführt werden können und beim Gangwechsel vom sechsten Gang in den siebten Gang bzw. vom siebten Gang in den sechsten Gang die Vorteile der Doppelkupplung nicht genutzt werden. Dies fällt jedoch nicht gravierend ins Gewicht, da Gangwechsel zwischen dem sechsten und siebten Gang in der Regel nicht in dynamischen Beschleunigungssituationen erfolgen, sodass sich eine Schaltpause hier nicht besonders negativ auswirkt.
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In 4 ist eine mögliche Wellenlage der ersten und zweiten Antriebswelle 2, 3, der Abtriebswelle 6 und der beiden Zwischenwellen 4, 5 für eine Stirnrad-Schraubenrad-Paarung 43 zwischen der zweiten Zwischenwelle 4 und der ersten Zwischenwelle 5 dargestellt. Dabei wird zwischen den koaxialen ersten und zweiten Antriebswellen 2, 3, der Abtriebswelle 6 und den beiden Zwischenwellen 4, 5 ein Winkel α eingeschlossen, welcher 90° beträgt.
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In 5 ist eine mögliche Wellenlage der ersten und zweiten Antriebswelle 2, 3, der Abtriebswelle 6 und der beiden Zwischenwellen 4, 5 für eine Stirnrad-Freiform-Paarung 44 zwischen der zweiten Zwischenwelle 4 und der ersten Zwischenwelle 5 dargestellt. Dabei wird zwischen den koaxialen ersten und zweiten Antriebswellen 2, 3, der Abtriebswelle 6 und den beiden Zwischenwellen 4, 5 ein Winkel α eingeschlossen, welcher etwa 80° beträgt.
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Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass durch ein erfindungsgemäßes Doppelkupplungsgetriebe 1 in axialer Richtung bei gleicher Ganganzahl mindestens eine Verzahnungsebene eingespart werden kann und somit durch die Doppelbelegung der Zahnräder 61, 62, 63, 64 der Abtriebswelle 6 eine besonders kompakte Ausführung des Doppelkupplungsgetriebes 1 möglich ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Doppelkupplungsgetriebe
- 2
- erste Antriebswelle
- 3
- zweite Antriebswelle
- 4
- zweite Zwischenwelle
- 5
- erste Zwischenwelle
- 6
- Abtriebswelle
- 7
- Abtrieb
- 8
- Differenzial
- 9
- erste Kupplung
- 10
- zweite Kupplung
- 11
- Hohlwelle
- 21
- erstes Zahnrad der ersten Antriebswelle
- 22
- zweites Zahnrad der ersten Antriebswelle
- 23
- drittes Zahnrad der ersten Antriebswelle
- 24
- viertes Zahnrad der ersten Antriebswelle
- 31
- Zahnrad der zweiten Antriebswelle
- 41
- Zahnrad der zweiten Zwischenwelle
- 42
- Stirnrad-Beveloidrad-Paarung
- 43
- Stirnrad-Schraubenrad-Paarung
- 44
- Stirnrad-Freiformgeometrie-Paarung
- 51
- erstes Zahnrad der ersten Zwischenwelle
- 52
- zweites Zahnrad der ersten Zwischenwelle
- 53
- drittes Zahnrad der ersten Zwischenwelle
- 54
- viertes Zahnrad der ersten Zwischenwelle
- 61
- erstes Zahnrad der Abtriebswelle
- 62
- zweites Zahnrad der Abtriebswelle
- 63
- drittes Zahnrad der Abtriebswelle
- 64
- viertes Zahnrad der Abtriebswelle
- 65
- fünftes Zahnrad der Abtriebswelle
- 81
- Eingangsverzahnung Differenzial
- 82
- erste Abtriebswelle des Differenzials
- 83
- zweite Abtriebswelle des Differenzials
- I
- erste Verzahnungsebene
- II
- zweite Verzahnungsebene
- III
- dritte Verzahnungsebene
- IV
- vierte Verzahnungsebene
- V
- fünfte Verzahnungsebene / Abtriebsebene
- VI
- sechste Verzahnungsebene
