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Die Erfindung betrifft ein Doppelkupplungsgetriebe mit zwei Teilgetrieben und einer Zentralsynchronisierung.
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Es ist bekannt, Doppelkupplungsgetriebe mit einer zentralen Synchronisierung zu versehen. Dabei werden bei bekannten Zentralsynchronisierungen jedem Teilgetriebe zwei Synchronisierelemente zugeordnet, eines zum Beschleunigen und eines zum Bremsen der zu synchronisierenden Wellen. Ein derartiger Aufbau ist schwer regelbar.
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Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Doppelkupplungsgetriebe anzugeben, bei dem die Zentralsynchronisierung einfacher regelbar ist.
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Zur Lösung dieses Problems wird vorgeschlagen, dass die Zentralsynchronisierung ein Planetengetriebe mit zwei Planetenradsätzen aufweist.
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Ein derartiger Aufbau erlaubt, dass die Zentralsynchronisierung eine einzige Synchronisiereinrichtung zum Synchronisieren beider Teilgetriebe aufweist, nämlich das Planetengetriebe. Dementsprechend handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Kupplungsgetriebe um ein Doppelkupplungsgetriebe mit einer Zentralsynchronisierung, wobei die Zentralsynchronisierung eine einzige Synchronisiereinheit aufweist, die ein Planetengetriebe mit zwei Planetenradsätzen umfasst. Dadurch dass nur noch eine einzige Synchronisiereinrichtung vorhanden ist, ist diese auch einfach ansteuerbar und dadurch leicht regelbar.
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Vorteilhafterweise kann die Zentralsynchronisierung zum Synchronisieren beide Teilgetriebe verbinden. Vom Synchronisieren spricht man, wenn die Drehzahl einer Welle auf eine gewünschte oder benötigte Drehzahl gebracht wird. Vorzugsweise ist wenigstens eines der an die Zentralsynchronisierung anbindbaren oder koppelbaren Bauteile eine Welle des Getriebes, die auch ein Teil eines Teilgetriebes ist. Werden die Teilgetriebe verbunden, wird also ein Bauteil eines Teilgetriebes mit einem Bauteil des anderen Teilgetriebes verbunden. Im Unterschied zu der Darstellung eines Windungsganges besteht die Verbindung zum Synchronisieren beginnend bei unterschiedlichen Drehzahlen bis zum Drehzahlangleich. Bei einer Verbindung von Teilgetrieben zur Herstelung eines Windungsganges beginnt die Verbindung dagegen erst nach dem Drehzahlangleich der Wellen.
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Vorteilhafetrweise kann die Zentralsynchronisierung die Teilgetriebe bidirektional verbinden. Das heißt, dass jedes der Teilgetriebe bzw. das zu synchronisierende Bauteil auf die Drehzahl eines Bauteils des anderen Teilgetriebes bringbar ist. Es ist also keines der Teilgetriebe dauernd das drehzahlvorgebende Teilgetriebe, jedes Teilgetriebe bzw. die zu synchronisierende Welle kann auf die Drehzahl des anderen Teilgetriebes bzw. eines Teils davon gebracht werden.
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Vorzugsweise kann die Zentralsynchronisierung die Teilgetriebe wahlweise übersetzend oder untersetzend verbinden. Auch dies erfolgt bevorzugt bidirektional. Die zu synchronisierende Welle kann also beschleunigt oder abgebremst werden.
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Vorzugsweise kann die Zentralsynchronisierung Übersetzungsverhältnisse aufweisen, die im Wesentlichen dem jeweils größten Stufensprung entsprechen.Die Zentralsynchronisierung kann in beide Richtungen jeweils ins Schnelle und ins Langsame übersetzen. Die dabei zu verwendenden Übersetzungsstufen richten sich nach den im Getriebe jeweils im Teilgetriebe auftretenden Stufensprüngen.
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Vorteilhafterweise können den Losrädern der Gangstufen unsynchronisierte Kupplungen zugeordnet sein. Da die Synchronisierung der Wellen zentral vorgenommen wird, können die Kupplungen an den Losrädern vereinfacht aufgebaut sein. Vorzugsweise können die Kupplungen an den Losrädern als Klauenkupplungen ausgebildet sein.
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Vorteilhafterweise kann das Planetengetriebe die Getriebeeingangswellen verbinden. Um die Teilgetriebe zu synchronisieren müssen Wellen des Getriebes synchronisiert werden. Es hat sich herausgestellt, dass eine Synchronisierung über die Eingangswellen möglich ist, selbst wenn an diesen keinerlei Losräder angeordnet sind. Weiterhin hat sich gezeigt, dass es zum Synchronisieren ausreicht, die Getriebeeingangswellen gegeneinander anzugleichen. Welche Getriebeeingangswelle ihre Drehzahl an die Drehzahl der anderen Getriebeeingangswelle angleicht hängt davon ab, ob herauf- oder herabgeschaltet wird und welches Teilgetriebe den Basisgang und welches Teilgetriebe den Zielgang aufweist. Über eine geschickte Schaltung des Planetengetriebes kann erreicht werden, dass die erste Getriebeeingangswelle die zweite bremsen oder beschleunigen kann und auch die zweite Getriebeeingangswelle die erste Getriebeeingangswelle sowohl bremsen als auch beschleunigen kann. Dies hängt selbstverständlich von den Relativdrehzahlen der Wellen ab und auch davon, welche der Lastschaltkupplungen geöffnet oder geschlossen ist.
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Bei Verbindung zweier Planetenradsätze zu einem Planetengetriebe sind üblicherweise einige der Elemente fest miteinander zu verbinden, sie könnten auch über eine Kupplung lösbar verbunden sein oder mittels einer Bremse an das Getriebegehäuse gekoppelt sein. Im Folgenden wird also definiert, zwischen welchen Elementen der Planetenradsätze welche Art der Verbindung vorliegt:
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Vorzugsweise kann der Planetenradträger des ersten Planetenradsatzes ständig mit dem Sonnenelement des zweiten Planetenradsatzes verbunden sein. Das Sonnenelement ist üblicherweise ein Sonnenrad.
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Weiterhin kann auch der Planetenradträger des zweiten Planetenradsatzes ständig mit dem Sonnenelement des ersten Planetenradsatzes verbunden sein.
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Vorteilhafterweise kann wenigstens ein Hohlrad mit einem Schaltelement verbunden sein. Bei einem Schaltelement kann es sich um eine Kupplung oder eine Bremse handeln. Bevorzugt ist das Hohlrad mit einer Bremse verbunden. D. h., dass das Hohlrad abgebremst werden kann. Es kann sich hierbei um das Hohlrad des ersten oder des zweiten Planetenradsatzes handeln.
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In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass beide Hohlräder mit einem Schaltelement und insbesondere einer Bremse verbunden sind. D. h., dass die Hohlräder beider Planetenradsätze gebremst werden können.
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Im Gegensatz zu einem Automatgetriebe wird die Bremse nicht immer dazu verwendet, das gebremste Element auf die Drehzahl Null zu bringen. Das Sonnenrad wird vielmehr so gebremst, dass am Ende ein gewünschtes Drehzahlverhältnis, und zwar ungleich 1, zwischen zwei Wellen erreicht ist. Dies ist insofern eine neue Sichtweise auf die Synchronisierung, als dass bislang bei dezentralen Synchronisierungen ein Drehzahlangleich von Losrad und Welle zu erreichen war. Dies hat über die Verbindung des Losrades mit einem Festrad auf einer anderen Welle dann auch zu einem Drehzahlverhältnis zweier Wellen geführt. Dieses Verhältnis war aber unbekannt oder blieb zumindest unberücksichtigt, da der wesentliche Teil der Synchronisierung aus einem Drehzahlangleich bestand. Gebremst wird also, bis eine Zieldrehzahl der Welle erreicht ist.
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Die Bremse oder die Bremsen können vorzugsweise als Bandbremsen ausgebildet sein. Die Verwendung von Bandbremsen bringt den Vorteil, dass diese kostengünstig sind. Alternativ kann die Bremse als Lamellenbremse ausgestaltet sein. Lamellenbremsen können größere Kräfte aufnehmen.
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Ganz allgemein kann festgestellt werden, dass das Planetengetriebe vorzugsweise wenigstens eine Bremse aufweist. Vorteilhafterweise kann das Planetengetriebe kupplungsfrei ausgestaltet sein. Vorzugsweise kann das Planetengetriebe als Schaltelemente genau zwei Bremsen aufweisen.
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Vorzugsweise können die Bremse oder die Bremsen koaxial zu den Planetenradsätzen angeordnet sein. Dadurch ergibt sich eine optimale Bauraumnutzung.
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Die Planetenradsätze können in einer ersten Alternative koaxial zu den Getriebeeingangswellen angeordnet sein. Dies ermöglicht eine kompakte Bauweise. Alternativ können die Planetenradsätze achsparallel zu den Getriebeeingangswellen angeordnet sein. Dann kann die Lage der Planetenradsätze an vorhandene Bauräume angepasst werden. Weiter alternativ kann ein Planetenradsatz koaxial und der andere Planetenradsatz achsparallel angeordnet sein. Dies ermöglicht gleichzeitig eine Optimierung des Bauraums wie auch eine Anpassung an vorhandenen Bauraum.
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Vorzugsweise kann wenigstens eine Getriebeeingangswelle an einen Planetenradträger eines Planetenradsatzes angebunden sein. Weiterhin können beide Getriebeeingangswellen jeweils an einen Planetenradträger eines Planetenradsatzes angebunden sein. Dadurch ist es möglich, die Getriebeeingangswellen ohne größere bauliche Maßnahmen an die Getriebeeingangswelle anzukoppeln.
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Vorteilhafterweise können die Planetenradträger der Planetenradsätze koaxial angeordnet sein. D. h., dass der eine Planetenradträger durch den anderen Planetenradträger hindurchverläuft. Auf diese Art und Weise kann das Planetengetriebe kompakt realisiert werden.
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Vorzugsweise kann das Doppelkupplungsgetriebe in Vorgelegebauweise ausgestaltet sein. Dies dient lediglich der Klarstellung, Doppelkupplungsgetriebe sind ebenso wie Handschaltgetriebe in Vorgelegebauweise ausgestaltet.
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Vorteilhafterweise kann das Planetengetriebe zwischen einer Radebene des Doppelkupplungsgetriebes mit geradem Gang und einer Radebene des Doppelkupplungsgetriebes mit ungeradem Gang angeordnet sein. Bspw. oder alternativ kann das Planetengetriebe am Ende einer als Hohlwelle ausgebildeten Getriebeeingangswelle angeordnet sein.
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Vorteilhafterweise kann die Zentralsynchronisierung als vormontierte Baueinheit ausgebildet sein. Sie umfasst dann das Planetengetriebe, die Bremsen und vorzugsweise die Lagerstellen.
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Vorteilhafterweise kann sich die Zentralsynchronisierung auf dem Eingang, insbesondere einer der Getriebeeingangswellen, abstützen. Bei bekannt Synchronisiereinrichtungen stützen sich diese auf dem Ausgang des Getriebes ab.
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Vorzugsweise kann das Planetengetriebe eine dritte Bremse aufweisen. Diese ist einer negativen Übersetzung zugeordnet. Dann kann eine Reversierung, also eine Drehrichtungsumkehr, erreicht werden.
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Daneben betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem Doppelkupplungsgetriebe. Das Kraftfahrzeug zeichnet sich dadurch aus, dass das Doppelkupplungsgetriebe wie beschrieben ausgestaltet ist.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und Figuren. Dabei zeigen:
- 1 ein Doppelkupplungsgetriebe in schematischer Darstellung,
- 2 ein Doppelkupplungsgetriebe, und
- 3 ein Schaltschema.
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1 zeigt ein Doppelkupplungsgetriebe 1 mit zwei Kupplungen K1 und K2 und zwei Getriebeeingangswellen 2 und 3, die mit den Kupplungen K1 und K2 verbunden sind. Weiterhin sind die Getriebeeingangswellen 2 und 3 mittels einer Synchronisierungseinrichtung 4 verbindbar. Die Synchronisierungseinrichtung 4 ist dabei eine Zentralsynchronisierung. Im Gegensatz zu anderen Zentralsynchronisierungen hat die dargestellte Zentralsynchronisierung eine einzige Synchronisierungseinrichtung, und zwar die Synchronisierungseinrichtung 4.
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Das Doppelkupplungsgetriebe 1 kann grundsätzlich in allen beliebigen bekannten Ausführungsformen aufgebaut werden. Bei einer koaxialen Anordnung der Getriebeeingangswellen kann auch die Synchronisiereinrichtung 4 koaxial zu den Getriebeeingangswellen 2 und 3 angeordnet sein. Die Zahnräder 2a und 3a sind an den getriebeeingangswellen 2 bzw. 3 angeordnete Festräder. Diese sollen lediglich exemplarisch darstellen, dass an den Getriebeeingangswellen 2 und 3 Zahnräder zur Bildung von Zahnradstufen wie in Doppelkupplungsgetrieben üblich vorhanden sind.
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2 zeigt die Synchronisierungseinrichtung 4 im Detail. Die Synchronisiereinrichtung 4 ist dabei als Planetengetriebe 5 mit zwei Planetenradsätzen 6 und 7 ausgestaltet. Wie bei Planetengetrieben bekannt, weist der erste Planetenradsatz 6 ein Sonnenrad 8, Planetenräder 9, ein Hohlrad 10 und einen Planetenradträger 12 auf.
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Der zweite Planetenradsatz 7 besitzt ebenfalls ein Sonnenrad 14, Planetenräder 16, ein Hohlrad 18 und einen Planetenradträger 20.
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Die Planetenradträger 12 und 20 sind dabei koaxial angeordnet, der Planetenradträger 20 durchgreift den Planetenradträger 12. An die Planetenradträger 12 und 20 sind die Getriebeeingangswellen 2 und 3 jeweils über Zahnräder 22 angekoppelt.
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Der Planetenradträger 12 ist dabei ständig mit dem Sonnenrad 14 verbunden und der Planetenradträger 20 mit dem Sonnenrad 8.
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Den Hohlrädern 10 und 18 ist jeweils eine Bremse 24 bzw. 26 zugeordnet, mit denen die Hohlräder 10 und 18 getrennt und unabhängig voneinander gebremst werden können.
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Dabei ergibt sich ein Schaltschema wie in 3 dargestellt. Die erste Zeile ist selbsterklärend und als Spaltenbeschriftung verwendet.
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Die zweite Zeile der Tabelle in 3 zeigt den normalen Fahrbetrieb ohne Synchronisierung. Die Bremsen 24 und 26 sind dabei geöffnet.
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Bei Stillstand des Fahrzeugs können die Getriebeeingangswellen 2 und 3 zum Gangeinlegen abgebremst werden. Die Bremsen sind dann, wie in Zeile 3 der Tabelle angegeben, beide betätigt und ggf. geschlossen. Wie oben beschrieben ist ein Drehzahlverhältnis der Getriebeeingangswelle zu erreichen, die Betätigung der Bremsen wird daran angepasst.
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Bei dem in Zeile 4 der Tabelle beschriebenen Hochschalten von einem geraden in einem ungeraden Gang ist die Getriebeeingangswelle 3, in der Tabelle mit GEW 3 abgekürzt, zu bremsen. Dementsprechend ist die Bremse 24 offen und die Bremse 26 geschlossen.
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Entsprechend ist bei einer Rückschaltung von einem geraden Gang in einen ungeraden Gang die Bremse 24 geschlossen und die Bremse 26 offen. Dadurch wird die Getriebeeingangswelle 3 beschleunigt.
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Die entsprechenden Betätigungsstellungen der Bremsen 24 und 26 für das Hoch- und Rückschalten von ungeraden Gängen aus ergeben sich aus den Zeilen 6 und 7 der Tabelle in 3. Die Getriebeeingangswelle 2 ist dabei GEW 2 abgekürzt.
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Dabei wird davon ausgegangen, dass die Getriebeeingangswelle 2 demjenigen Teilgetriebe mit den geraden Gängen und die Getriebeeingangswelle 3 dem Teilgetriebe mit den ungeraden Gängen zugeordnet ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Doppelkupplungsgetriebe
- 2
- Getriebeeingangswelle
- 2a
- Zahnrad
- 3
- Getriebeeingangswelle
- 3a
- Zahnrad
- 4
- Synchronisiereinrichtung
- 5
- Planetengetriebe
- 6
- Planetenradsatz
- 7
- Planetenradsatz
- 8
- Sonnenrad
- 9
- Planetenrad
- 10
- Hohlrad
- 11
- Planetenradträger
- 12
- Steg
- 14
- Sonnenrad
- 16
- Planetenrad
- 18
- Hohlrad
- 19
- Planetenradträger
- 20
- Steg
- 22
- Zahnrad
- 24
- Bremse
- 26
- Bremse
- K1
- Kupplung
- K2
- Kupplung
