DE102020005455A1 - Double clutch - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Doppelkupplungsgetriebe (6) mit einem ersten Teilgetriebe, dem eine erste Kupplung (K1) und eine erste Teilgetriebeeingangswelle (8) zugeordnet ist, einem zweiten Teilgetriebe, dem eine zweite Kupplung (K2) und eine zweite Teilgetriebeeingangswelle (9) zugeordnet ist, einer ersten Vorgelegewelle (15), mit welcher ein erstes Abtriebsrad (24) permanent drehfest verbunden ist und einer zweiten Vorgelegewelle (19), mit welcher ein zweites Abtriebsrad (25) permanent drehfest verbunden ist, wobei ein dem ersten Teilgetriebe zugeordnetes erstes Losrad (14) sowie ein dem zweiten Teilgetriebe zugeordnetes zweites Losrad (20) koaxial zu der ersten Vorgelegewelle (15) angeordnet sind und mittels eines Brückenschaltelementes (A) drehfest miteinander koppelbar sind, und wobei ein dem ersten Teilgetriebe zugeordnetes drittes Losrad (18) sowie ein dem zweiten Teilgetriebe zugeordnetes viertes Losrad (23) koaxial zu der zweiten Vorgelegewelle (19) angeordnet sind. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zusammen mit dem Brückenschaltelement (A) genau vier Schaltelemente (A,B,C,D) vorgesehen sind, wobei das Brückenschaltelement (A) das erste Schaltelement (A) ausbildet, wobei eine zweites Schaltelement (B) zum drehfesten Verbinden des zweiten Losrades (20) mit der ersten Vorgelegewelle (15), ein drittes Schaltelement (C) zum drehfesten Verbinden eines dritten Losrades (18) mit der zweiten Vorgelegewelle (19) und ein viertes Schaltelement (D) zum drehfesten Verbinden eines vierten Losrades (23) mit der zweiten Vorgelegewelle (19), und welches dazu eingerichtet ist, dass sechs Vorwärtsgänge gebildet werden können.The invention relates to a double clutch transmission (6) with a first sub-transmission to which a first clutch (K1) and a first sub-transmission input shaft (8) are assigned, and a second sub-transmission to which a second clutch (K2) and a second sub-transmission input shaft (9) are assigned , a first countershaft (15) to which a first output gear (24) is permanently connected in a rotationally fixed manner, and a second countershaft (19) to which a second output gear (25) is permanently connected in a rotationally fixed manner, a first idler gear assigned to the first sub-transmission ( 14) and a second idler gear (20) assigned to the second sub-transmission are arranged coaxially to the first countershaft (15) and can be coupled to one another in a rotationally fixed manner by means of a bridge shift element (A), and a third idler gear (18) assigned to the first sub-gear and one the The fourth idler gear (23) assigned to the second sub-transmission is arranged coaxially with the second countershaft (19). The invention is characterized in that exactly four switching elements (A, B, C, D) are provided together with the bridge switching element (A), the bridge switching element (A) forming the first switching element (A), with a second switching element (B) for non-rotatably connecting the second idler gear (20) to the first countershaft (15), a third switching element (C) for non-rotatably connecting a third idler gear (18) to the second countershaft (19) and a fourth switching element (D) for non-rotatably connecting one fourth idler gear (23) with the second countershaft (19), and which is set up so that six forward gears can be formed.
Description
Die Erfindung betrifft ein Doppelkupplungsgetriebe mit einem ersten Teilgetriebe, dem eine erste Kupplung und eine erste Teilgetriebeeingangswelle zugeordnet ist, sowie mit einem zweiten Teilgetriebe, dem eine zweite Kupplung und eine zweite Teilgetriebewelle zugeordnet ist, nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art. Außerdem betrifft die Erfindung ein Hybridantriebssystem mit einem derartigen Doppelkupplungsgetriebe.The invention relates to a double clutch transmission with a first sub-transmission, which is assigned a first clutch and a first sub-transmission input shaft, and with a second sub-transmission, which is assigned a second clutch and a second sub-transmission shaft, according to the type defined in more detail in the preamble of
Doppelkupplungsgetriebe sind prinzipiell aus dem Stand der Technik bekannt. Rein beispielhaft kann in diesem Zusammenhang auf die
Alles in allem ist dieser Aufbau relativ aufwändig und benötigt eine Vielzahl von Bauteilen und damit einen vergleichsweise großen Bauraum, vor allem in axialer Richtung, also in der Richtung der Teilgetriebeeingangswellen bzw. Vorgelegewellen.All in all, this structure is relatively complex and requires a large number of components and thus a comparatively large installation space, especially in the axial direction, that is to say in the direction of the sub-transmission input shafts or countershafts.
Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht nun darin, ein Doppelkupplungsgetriebe nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art zu optimieren, um dieses außerordentlich effizient hinsichtlich seiner Baugröße, insbesondere der axialen Baulänge realisieren zu können.The object of the present invention is to optimize a dual clutch transmission according to the type defined in more detail in the preamble of
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Doppelkupplungsgetriebe mit den Merkmalen im Anspruch 1, und hier insbesondere im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Doppelkupplungsgetriebes sowie eines mit einem solchen Doppelkupplungsgetriebe ausgestatteten Hybridantriebssystems ergeben sich aus den hiervon abhängigen Unteransprüchen.According to the invention, this object is achieved by a dual clutch transmission with the features in
Das erfindungsgemäße Doppelkupplungsgetriebe ist als Getriebe mit sechs Vorwärtsgängen ausgebildet. Es umfasst zusammen mit dem prinzipiell aus dem Stand der Technik bekannten Brückenschaltelement genau vier Schaltelemente, wobei das Brückenschaltelement das erste Schaltelement ausbildet, und wobei ein zweites Schaltelement zum drehfesten Verbinden des zweiten Losrades mit der ersten Vorgelegewelle, ein drittes Schaltelement zum drehfesten Verbinden eines dritten Losrades mit der zweiten Vorgelegewelle und ein viertes Schaltelement zum drehfesten Verbinden des vierten Losrades mit der zweiten Vorgelegewelle vorgesehen ist. Die Besonderheit der Erfindung liegt nun darin, dass das erste und das zweite Losrad, welche koaxial zur ersten Vorgelegewelle angeordnet sind und mittels des Brückenschaltelements verbunden werden können, dann im weiteren nur über das zweite Schaltelement im Bereich des zweiten Losrads mit der entsprechenden Vorgelegewelle verbindbar sind. Die Besonderheit liegt also darin, dass auf ein weiteres Schaltelement im Bereich des ersten Losrades gänzlich verzichtet wird. Dieses ist also bei dem erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebe nicht mehr unmittelbar mit seiner Vorgelegewelle verschaltbar, wie bei dem Aufbau im eingangs genannten Stand der Technik. Dies bedeutet also, dass bei dem erfindungsgemäßen Aufbau zu Bildung eines Getriebeganges ein und dasselbe Losrad gleichzeitig mit zwei Schaltelementen verbunden wird, nämlich auf der einen Seite, über das Brückenschaltelement mit dem anderen Losrad und auf der anderen Seite mit der Vorgelegewelle. Dieser Aufbau ermöglicht es, ein Doppelkupplungsgetriebe mit sechs Vorwärtsgängen zu schaffen, welches durch diesen „Kniff‟ extrem kompakt realisiert werden kann. Es lässt sich vor allem in axialer Richtung, also in der Richtung der Mittelachsen der Vorgelegewelle und der Teilgetriebeeingangswellen sehr kurz bauen und eignet sich damit hervorragend für den Einbau in einem Fahrzeug quer zur Fahrtrichtung.The dual clutch transmission according to the invention is designed as a transmission with six forward gears. Together with the bridge switching element known in principle from the prior art, it comprises exactly four switching elements, the bridge switching element forming the first switching element, and a second switching element for non-rotating connection of the second idler gear with the first countershaft, a third switching element for non-rotating connection of a third idler gear is provided with the second countershaft and a fourth shifting element for rotationally fixed connection of the fourth idler gear to the second countershaft. The special feature of the invention is that the first and second idler gears, which are arranged coaxially to the first countershaft and can be connected by means of the bridge shift element, can then only be connected to the corresponding countershaft via the second shift element in the area of the second idler gear . The specialty is that there is no need for a further shift element in the area of the first idler gear. In the case of the dual clutch transmission according to the invention, this can no longer be connected directly to its countershaft, as is the case with the structure in the prior art mentioned at the beginning. This means that in the structure according to the invention to form a transmission gear, one and the same idler gear is connected to two shift elements at the same time, namely on one side, via the bridge shift element with the other idler gear and on the other side with the countershaft. This structure makes it possible to create a dual clutch transmission with six forward gears, which can be made extremely compact thanks to this “trick”. Above all, it can be made very short in the axial direction, i.e. in the direction of the central axes of the countershaft and the partial transmission input shafts, and is therefore ideally suited for installation in a vehicle transverse to the direction of travel.
Das Brückenschaltelement, das dazu ausgebildet ist, das dem ersten Teilgetriebe zugeordnete erste Losrad sowie das dem zweiten Teilgetriebe zugeordnete zweite Losrad drehfest miteinander zu koppeln bzw. drehfest miteinander zu verbinden, verbindet das erste Losrad und das zweite Losrad drehfest miteinander, ohne diese beiden genannten Losräder gleichzeitig drehfest mit der ersten Vorgelegewelle zu verbinden.
Unter einer drehfesten Verbindung im Sinne der Erfindung ist dabei eine Verbindung zwischen sich drehenden Elementen zu verstehen, welche diese in der Art miteinander verbindet, dass sie mit derselben Winkelgeschwindigkeit umlaufen.A non-rotatable connection within the meaning of the invention is to be understood as a connection between rotating elements which connects them to one another in such a way that they rotate at the same angular speed.
Ein weiterer Aspekt, um die Kompaktheit des Getriebes gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung noch weiter zu verbessern, liegt darin, dass das erste Teilgetriebe genau zwei Einfachradebenen umfasst, nämlich eine das erste Losrad umfassende Einfachradebene und eine zweite Einfachradebene. Das zweite Teilgetriebe umfasst ebenfalls genau zwei Einfachradebenen, nämlich eine das zweite Losrad umfassende dritte Einfachradebene und eine vierte Einfachradebene. Gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung hiervon kann dabei das dritte Losrad der zweiten Einfachradebene und das vierte Losrad der vierten Einfachradebene zugeordnet sein. Dies garantiert zusammen mit dem Verzicht auf ein Schaltelement bei einem der über das Brückenschaltelement verbindbaren Losräder zwischen diesem Losrad und seiner Vorgelegewelle den sehr kompakten Aufbau. Die genau vier Einfachradebenen in Kombination mit den genau vier Schaltelementen ermöglichen dabei dennoch die volle Funktionalität eines Doppelkupplungsgetriebes mit sechs Vorwärtsgängen, nämlich einem ersten Getriebegang, einem zweiten Getriebegang, einem dritten Getriebegang, einem vierten Getriebegang, einem fünften Getriebegang und einem sechsten Getriebegang.Another aspect to further improve the compactness of the transmission according to an advantageous embodiment of the invention is that the first partial transmission comprises exactly two single gear planes, namely a single gear plane comprising the first idler gear and a second single gear plane. The second partial transmission includes likewise exactly two single gear planes, namely a third single gear plane comprising the second idler gear and a fourth single gear plane. According to a very advantageous development of this, the third idler gear can be assigned to the second single gear plane and the fourth idler gear can be assigned to the fourth single gear plane. Together with the omission of a shifting element, this guarantees a very compact design for one of the idler gears that can be connected via the bridge shift element between this idler gear and its countershaft. The exactly four single gear levels in combination with exactly four shifting elements enable the full functionality of a dual clutch transmission with six forward gears, namely a first gear, a second gear, a third gear, a fourth gear, a fifth gear and a sixth gear.
Eine weitere Ausgestaltung des Doppelkupplungsgetriebes gemäß der Erfindung kann es dabei vorsehen, dass das vierte und das dritte Schaltelement als Doppelschaltelement mit einer Neutralstellung realisiert sind. Dieses Doppelschaltelement lässt sich insbesondere über einen Aktuator betätigen, um den Aufbau nochmals einfacher und kompakter zu realisieren.A further embodiment of the double clutch transmission according to the invention can provide that the fourth and the third shift element are implemented as a double shift element with a neutral position. This double switching element can be operated in particular via an actuator in order to make the structure even easier and more compact.
Dabei kann es vorgesehen sein, dass das dritte Losrad zusammen mit dem ersten Losrad und dem zweiten Losrad zur Bildung des ersten Getriebeganges beitragen. Das vierte Losrad kann zusammen mit dem ersten Losrad und dem zweiten Losrad zur Bildung des sechsten Getriebeganges beitragen.It can be provided that the third idler gear together with the first idler gear and the second idler gear contribute to the formation of the first gear. The fourth idler gear together with the first idler gear and the second idler gear can contribute to the formation of the sixth gear.
Wie bereits erwähnt kann es gemäß einer sehr günstigen Ausgestaltung vorgesehen sein, dass das erfindungsgemäße Doppelkupplungsgetriebe in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Idee genau die sechs Getriebegänge umfasst, welche allesamt als Vorwärtsgänge ausgebildet sind. Dieser Aufbau, welcher unter Verzicht auf einen mechanischen Rückwärtsgang realisiert werden kann, hat seinen entscheidenden Vorteil dann, wenn das Doppelkupplungsgetriebe in einem Hybridantriebssystem eingesetzt wird.As already mentioned, it can be provided according to a very favorable embodiment that the dual clutch transmission according to the invention in an advantageous embodiment of the idea comprises exactly the six transmission gears, which are all designed as forward gears. This structure, which can be implemented without a mechanical reverse gear, has its decisive advantage when the dual clutch transmission is used in a hybrid drive system.
Das Hybridantriebssystem gemäß der Erfindung für ein Fahrzeug sieht neben einem Verbrennungsmotor und einer elektrischen Maschine also dieses Doppelkupplungsgetriebe vor. Dabei ist es so, dass der Verbrennungsmotor mit einer Eingangswelle des Doppelkupplungsgetriebes zumindest mittelbar gekoppelt oder koppelbar ist. Insbesondere auf der im Leistungsfluss den Teilgetrieben abgewandten Seite der Doppelkupplung kann der Verbrennungsmotor mit der dort befindlichen Eingangswelle gekoppelt oder koppelbar sein. Mittelbar im Sinne des Anspruchs bedeutet dabei, dass weitere Elemente zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Doppelkupplungsgetriebe vorgesehen sind. Typischerweise sind diese Elemente Einrichtungen zur Dämpfung und Tilgung von Drehschwingungen, sogenannte Drehschwingungsdämpfer, welche beispielsweise über Zweimassenschwungräder, Fliehkraftpendel oder dergleichen, die von einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors ausgehenden Drehschwingungen entsprechend dämpfen bzw. tilgen und von dem Doppelkupplungsgetriebe zumindest teilweise fernhalten.The hybrid drive system according to the invention for a vehicle provides this dual clutch transmission in addition to an internal combustion engine and an electric machine. It is so that the internal combustion engine is at least indirectly coupled or can be coupled to an input shaft of the double clutch transmission. In particular, on the side of the double clutch facing away from the partial transmissions in the power flow, the internal combustion engine can be coupled or can be coupled to the input shaft located there. Indirect in the sense of the claim means that further elements are provided between the internal combustion engine and the dual clutch transmission. Typically, these elements are devices for damping and absorbing torsional vibrations, so-called torsional vibration dampers, which, for example, via dual-mass flywheels, centrifugal pendulums or the like, dampen or eliminate the torsional vibrations emanating from a crankshaft of the internal combustion engine and at least partially keep them away from the dual clutch transmission.
Der Aufbau kann dabei als klassischer paralleler Hybrid, beispielsweise als sogenannter P2-Hybrid realisiert sein. Dies bedeutet, dass die elektrische Maschine zusammen mit dem Verbrennungsmotor beispielsweise die Eingangswelle des Doppelkupplungsgetriebes treibt. Hierfür könnte eine weitere Trennkupplung vorgesehen sein, welche insbesondere in die Doppelkupplung integriert ausgeführt sein kann, um so die elektrische Maschine und/oder den Verbrennungsmotor bei Bedarf zu koppeln oder auch abkoppeln zu können.The structure can be implemented as a classic parallel hybrid, for example as a so-called P2 hybrid. This means that the electric machine drives the input shaft of the dual clutch transmission together with the internal combustion engine, for example. For this purpose, a further separating clutch could be provided which, in particular, can be designed to be integrated into the double clutch in order to be able to couple or also decouple the electrical machine and / or the internal combustion engine as required.
Gemäß einer außerordentlich günstigen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Hybridantriebssystems kann es jedoch auch vorgesehen sein, dass dieses als sogenannter P2.5-Hybrid ausgebildet ist. Dementsprechend ist ein Rotor der elektrischen Maschine zumindest mittelbar mit einer der Vorgelegewellen gekoppelt oder koppelbar bzw. mit einer der Teilgetriebeeingangswellen. Die elektrische Maschine treibt bei Bedarf das Doppelkupplungsgetriebe also quasi intern an.According to an extremely favorable embodiment of the hybrid drive system according to the invention, however, it can also be provided that it is designed as a so-called P2.5 hybrid. Accordingly, a rotor of the electrical machine is at least indirectly coupled or can be coupled to one of the countershafts or to one of the sub-transmission input shafts. If necessary, the electric machine drives the dual clutch transmission virtually internally.
Eine weitere alternative oder ergänzende Ausgestaltung hierzu kann es auch vorsehen, dass der Rotor der elektrischen Maschine derart mit einem der vier Losräder gekoppelt ist, dass Drehmomente ausgehend von der elektrischen Maschine über das eine der vier Losräder in das Doppelkupplungsgetriebe einleitbar sind. Insbesondere kann die Kopplung dabei mit einem der Losräder erfolgen, welche unmittelbar über eines der drei Schaltelemente außer dem Brückenschaltelement mit ihrer jeweiligen Vorgelegewelle koppelbar sind. Damit ist es möglich, ohne ein weiteres Schaltelement oder eine weitere Kupplung eine hoch flexible Anbindung der elektrischen Maschine an den Leistungsfluss in dem Doppelkupplungsgetriebe zu erreichen.Another alternative or supplementary embodiment can also provide that the rotor of the electrical machine is coupled to one of the four idler gears in such a way that torques from the electrical machine can be introduced into the dual clutch transmission via one of the four idler gears. In particular, the coupling can take place with one of the idler gears, which can be coupled directly to their respective countershaft via one of the three shifting elements apart from the bridge shifting element. It is thus possible to achieve a highly flexible connection of the electrical machine to the power flow in the dual clutch transmission without an additional shift element or an additional clutch.
Dabei ist es so, dass bei dem Hybridantriebssystem der besondere Vorteil in dem außerordentlich kompakten Aufbau des Doppelkupplungsgetriebes liegt. Damit lassen sich sechs Vorwärtsgänge effizient und sinnvoll schalten, der als mechanischer Gang bei dem erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebe verzichtbare Rückwärtsgang lässt sich durch die elektrische Maschine effizient umsetzen.It is the case that the particular advantage of the hybrid drive system lies in the extremely compact design of the dual clutch transmission. Six forward gears can thus be shifted efficiently and sensibly, and the reverse gear, which is dispensable as a mechanical gear in the dual clutch transmission according to the invention, can be efficiently implemented by the electric machine.
Weitere Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebes ergeben sich auch aus den Ausführungsbeispielen, welche nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben sind.Further advantageous configurations of the dual clutch transmission according to the invention also result from the exemplary embodiments, which are described in more detail below with reference to the figures.
Dabei zeigen:
-
1 ein Radsatzschema einer ersten möglichen Ausführungsform eines Hybridantriebssystems gemäß der Erfindung; -
2 ein Schaltschema für das Doppelkupplungsgetriebe in dem Hybridantriebssystem gemäß1 ; -
3 eine erste alternative Ausgestaltung des Doppelkupplungsgetriebes in dem Hybridantriebssystem gemäß2 ; -
4 eine zweite alternative Ausgestaltung des Doppelkupplungsgetriebes in dem Hybridantriebssystem gemäß2 ; -
5 Schaltschema für das Doppelkupplungsgetriebe gemäß4 ; und -
6 eine vierte alternative Möglichkeit zur Ausgestaltung des Doppelkupplungsgetriebes in einem Hybridantriebssystem gemäß1 .
-
1 a wheelset scheme of a first possible embodiment of a hybrid drive system according to the invention; -
2 a shift pattern for the dual clutch transmission in the hybrid drive system according to FIG1 ; -
3 a first alternative embodiment of the dual clutch transmission in the hybrid drive system according to FIG2 ; -
4th a second alternative embodiment of the dual clutch transmission in the hybrid drive system according to FIG2 ; -
5 Shift diagram for the dual clutch transmission according to4th ; and -
6th a fourth alternative possibility for designing the dual clutch transmission in a hybrid drive system according to FIG1 .
In der Darstellung der
Der außerordentlich kompakte und effiziente Aufbau des Doppelkupplungsgetriebes
Zwei weitere Schaltelemente
Die elektrische Maschine
Weitere alternative Möglichkeiten, die elektrische Maschine
Das Doppelkupplungsgetriebe
Im Beispiel des Doppelkupplungsgetriebes
Der Aufbau ist nun so, dass der erste Getriebegang
Für einen Übergang in den zweiten Getriebegang
Für einen Übergang in den dritten Getriebegang
In der Darstellung der
In den beiden Radsatzplänen des Doppelkupplungsgetriebes
Die beiden nachfolgend dargestellten Varianten des Doppelkupplungsgetriebes
In der Darstellung der
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Legal Events
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