DE19911027A1 - Mehrgängiges Schaltgetriebe für ein Kraftfahrzeug mit Doppelkupplung - Google Patents

Mehrgängiges Schaltgetriebe für ein Kraftfahrzeug mit Doppelkupplung

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Abstract

Es wird ein mehrgängiges Schaltgetriebe (10) für ein Kraftfahrzeug mit Doppelkupplung (K1, K2) vorgeschlagen. Das mehrgängige Schaltgetriebe (10) weist eine Eingangswelle (12) auf, die über Zahnradpaare (Z1, Z2) die Kupplungen (K1, K2) zweier Vorgelegewellen (16, 18) antreiben kann. Auf jeder Vorgelegewelle (16, 18) ist ein Getriebegang (G1¶16¶, G1¶18¶) so vorgesehen, daß durch gleichzeitiges Schließen (16, 18) und bei eingelegten Getriebegängen (G1¶16¶, G1¶18¶) auf der ersten und zweiten Vorgelegewelle (16, 18) das Kraftfahrzeug mit zwei geschlossenen Kupplungen (K1, K2) angefahren werden kann. Dadurch können die Kupplungen (K1, K2) klein dimensioniert werden. Außerdem läßt sich dieses Schaltgetriebe (10) auch bei Schaltgetrieben mit Doppelkupplung sowie mit einer Zentralwelle und einer darum angeordneten Hohlwelle verwenden.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem mehrgängigen Schaltgetriebe für ein Kraftfahrzeug mit Doppelkupplung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Ein solches Schaltgetriebe ist beispielsweise aus der DE 35 46 454 C2 bekannt. Das Schaltgetriebe weist eine Eingangswelle zum Antrieb einer ersten und einer zweiten Kupplung auf. Eine erste von der ersten Kupplung ausgehende Welle dient dem Antrieb einer ersten Gruppe von Getriebegängen und eine zweite von der zweiten Kupplung ausgehende Welle dem Antrieb einer zweiten Gruppe von Getriebegängen. Die Ausgangswelle des Schaltgetriebes wird abwechselnd von der ersten oder zweiten Gruppe von Getriebegängen angetrieben.
Bei diesem Schaltgetriebe ist die erste Welle eine Zentralwelle und die zweite Welle eine konzentrisch um diese angeordnete Hohlwelle. Zum Anfahren werden die Zentralwelle und die Hohlwelle über eine dazwischen angeordnete, schaltbare Zahnkupplung drehfest miteinander verbunden, wodurch zum Anfahren beide Kupplungen nutzbar sind.
Dieses Schaltgetriebe kann nur verwendet werden, wenn die erste Welle eine Zentralwelle und die zweite Welle eine konzentrisch um diese angeordnete Hohlwelle ist. Bei Schaltgetrieben, die zwei parallel und mit Abstand zueinander angeordnete Wellen aufweisen, läßt sich dieses Schaltgetriebe nicht einsetzen.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße mehrgängige Schaltgetriebe für ein Kraftfahrzeug mit Doppelkupplung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß es sowohl bei einem Schaltgetriebe mit einer Zentralwelle und einer Hohlwelle als auch bei einem Schaltgetriebe mit zwei oder mehr parallel und mit Abstand zueinander angeordneten Wellen eingesetzt werden kann.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen mehrgängigen Schaltgetriebes ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt ein mehrgängiges Schaltgetriebe mit Doppelkupplung in einer stark vereinfachten Darstellung.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In der einzigen Figur ist mit 10 ein mehrgängiges Schaltgetriebe für ein Kraftfahrzeug mit Doppelkupplung K1, K2 bezeichnet, das im folgenden Getriebe genannt wird. Eine Eingangswelle 12 des Getriebes 10 ist fluchtend mit einer Ausgangswelle 14 des Getriebes 10 angeordnet. Zwar können die Eingangswelle 10 und die Ausgangswelle 12 auch versetzt zueinander angeordnet sein; die fluchtende Anordnung ermöglicht jedoch einen geringeren radialen Bauraum des Getriebes 10. Die Eingangswelle 12 wird von einem nicht dargestellten Verbrennungsmotor angetrieben. Bei der Eingangswelle 12 kann es sich auch um die Ausgangswelle des Verbrennungsmotors handeln.
Die Eingangswelle 12 ist über ein erstes Zahnradpaar Z1 mit der ersten Kupplung K1 und über ein zweites Zahnradpaar Z2 mit der zweiten Kupplung K2 der Doppelkupplung verbunden. Die Eingangswelle 12 dient somit dem Antrieb der ersten und der zweiten Kupplung K1, K2. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel hat das erste Zahnradpaar Z1 ein erstes Übersetzungsverhältnis iZ1 und das zweite Zahnradpaar Z2 ein zweites, unterschiedliches Übersetzungsverhältnis iZ2. Es können jedoch auch gleiche Übersetzungsverhältnisse iZ1, iZ2 vorliegen.
Weiterhin ist eine von der ersten Kupplung K1 ausgehende Welle in Form einer Vorgelegewelle 16 und eine zweite von der zweiten Kupplung K2 ausgehenden Welle in Form einer Vorgelegewelle 18 vorgesehen. Die Vorgelegewellen 16, 18 sind parallel und mit Abstand zueinander angeordnet. Statt der ersten und der zweiten Vorgelegewelle 16, 18 kann es sich auch um eine Zentralwelle und eine konzentrisch darum angeordnete Hohlwelle handeln. Es ist auch möglich, daß mehr als zwei Vorgelegewellen 16, 18 vorgesehen sind.
Die erste Vorgelegewelle 16 dient dem Antrieb einer ersten Gruppe 20 von Getriebegängen G116, G2, G4, G6. Die zweite Vorgelegewelle 18 dient dem Antrieb einer zweiten Gruppe 22 von Getriebegängen G118, G3, G5, R. Die Getriebegänge G116, G118, G2, G3, G4, G5, G6, R haben die jeweils zugeordneten Übersetzungsverhältnisse i116, i118, i2, i3, i4, i5, i6, iR.
Für die Ermittlung der Gesamtübersetzungsverhältnisse iG116, iG2, iG4, iG6 zwischen der Eingangswelle 12 und der Ausgangswelle 14 über die erste Vorgelegewelle 16 müssen die Übersetzungsverhältnisse i116, i2, i4, i6 mit dem Übersetzungsverhältnis iZ1 des ersten Zahnradpaares Z1 multipliziert werden. Für die Ermittlung der Gesamtübersetzungsverhältnisse iG118, iG3, iG5, iGR zwischen der Eingangswelle 12 und der Ausgangswelle 14 über die zweite Vorgelegewelle 18 müssen die Übersetzungsverhältnisse i118, i3, i5, iR mit dem Übersetzungsverhältnis iZ2 des zweiten Zahnradpaares 22 multipliziert werden.
Auf den Vorgelegewellen 16, 18 sind Schalteinheiten 24 zur Erzeugung einer drehfesten Verbindung zwischen den Vorgelegewellen 16, 18 und den Getriebegängen G116, G118 bis G6 und R angeordnet. Auf der ersten Vorgelegewelle 16 haben die Getriebegänge G2 und G4 eine gemeinsame Schalteinheit 24, mit der sie abwechselnd in eine drehfeste Verbindung mit der ersten Vorgelegewelle 16 gebracht werden können. In gleicher Weise haben die Getriebegänge G116 und G6 eine Schalteinheit 24. Auf der zweiten Vorgelegewelle 18 teilen sich die Getriebegänge G118 und G3 eine Schalteinheit 24 sowie G5 und R. Bei den Schalteinheiten 24 kann es sich um übliche Klauenkupplungen oder auch Synchronisiereinheiten wie z. B. Schiebemuffen usw. handeln.
Im Gegensatz zu den lose auf den Vorgelegewellen 16, 18 gelagerten Zahnrädern der Getriebegänge G116, G118 bis G6 sowie R sind auf der Ausgangswelle 14 vier Zahnräder A1, A2, A3, A4 vorgesehen, die drehfest auf der Ausgangswelle 14 angebracht sind. Der Getriebegang G2 der ersten Vorgelegewelle 16 und der Getriebegang G118 der zweiten Vorgelegewelle 18 kämmen gemeinsam mit dem Zahnrad A1 auf der Ausgangswelle 14. Weiterhin haben der Getriebegang G4 der ersten Vorgelegewelle 16 und der Getriebegang G3 der zweiten Vorgelegewelle 18 das Zahnrad A2 auf der Ausgangswelle 14 gemeinsam. Auch der Getriebegang G6 der ersten Vorgelegewelle 16 und der Getriebegang G5 der zweiten Vorgelegewelle 18 stehen gemeinsam mit dem Zahnrad A3 auf der Ausgangswelle 14 in Eingriff. Der Getriebegang G116 auf der ersten Vorgelegewelle 16 kämmt mit dem Zahnrad A4 der Ausgangswelle 14, der Getriebegang R der zweiten Vorgelegewelle 18 steht mit dem Zahnrad A4 über ein zusätzliches versetzt gezeichnetes Zahnrad 26 zur Umkehr der Drehrichtung für die Rückwärtsfahrt in Verbindung. Durch eine entsprechende abwechselnde Betätigung der Schalteinheiten 24 ist die Ausgangswelle 14 ebenfalls abwechselnd von den Getriebegängen G116, G118 bis G6 sowie R der ersten oder zweiten Vorgelegewelle 16 bzw. 18 antreibbar.
Hieraus ist zu erkennen, daß wenn mindestens ein Getriebegang G116, G2, G4, G6 der ersten Vorgelegewelle 16 und mindestens ein Getriebegang G118, G3, G5, R der zweiten Vorgelegewelle 18 ein gemeinsames Zahnrad A1, A2, A3, A4 auf der Ausgangswelle 14 haben, so lassen sich Zahnräder einsparen, da üblicherweise für jeden Gang ein separates Zahnradpaar vorgesehen ist. Statt üblicherweise vier Zahnräder für zwei Getriebegänge sind hier also nur 3 Zahnräder notwendig. Noch mehr Zahnräder lassen sich somit einsparen, wenn ein zusätzlicher Getriebegang G116, G2, G4, G6 der ersten Vorgelegewelle 16 und ein zusätzlicher Getriebegang G118, G3, G5, R der zweiten Vorgelegewelle 18 ein gemeinsames Zahnrad A1, A2, A3, A4 auf der Ausgangswelle 14 haben usw., bis im Extremfall - so wie im Ausführungsbeispiel - alle Getriebegänge G116, G2, G4, G6 mit G118, G3, G5, R paarweise ein gemeinsames Zahnrad A1, A2, A3, A4 teilen.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist weiterhin noch vorgesehen, daß die erste Vorgelegewelle 16 und die zweite Vorgelegewelle 18 den gleichen Abstand zur Ausgangswelle 14 haben. Dies führt dazu, daß bei den Getriebegängen G116, G118 bis G6, die paarweise ein Zahnrad A1 bis A4 auf der Ausgangswelle 14 haben, das jeweilige Zahnrad auf der Vorgelegewelle 16, 18 gleich ausgebildet ist, wodurch die Vielfalt an Zahnrädern reduziert wird. Dies führt zu einer weiteren Kosteneinsparung. Deshalb ist in diesem Fall das Übersetzungsverhältnis i118 gleich i2, i3 gleich i4 und i5 gleich i6; das Übersetzungsverhältnis von i118 und iR ist wegen des zusätzlichen Zahnrads 26 für die Rückwärtsfahrt unterschiedlich; es kann aber auch gleich sein. Da - wie bereits oben beschrieben - das erste Zahnradpaar Z1 und das zweite Zahnradpaar Z2 im Ausführungsbeispiel gemäß der Figur unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse iZ1, iZ2 aufweisen, ergeben sich - mit Ausnahme der Gesamtübersetzungsverhältnisse iG116 und iG118 - für die Gesamtübersetzungsverhältnisse iG2, iG3, iG4, iG5, iG6, iGR von der Eingangs- zur Ausgangswelle 12, 14 jeweils unterschiedliche Werte.
Vorteilhafterweise weist die erste Gruppe 20 von Getriebegängen G116, G2, G4, G6 und die zweite Gruppe 22 von Getriebegängen G118, G3, G5, R jeweils wenigstens einen Getriebegang G116, G118 zumindest zum Anfahren auf. Hierfür ist das Gesamtübersetzungsverhältnis iG116 gleich dem Gesamtübersetzungsverhältnis iG118. Somit ist auch das Produkt aus i116 multipliziert mit iZ1 gleich dem Produkt aus i118 multipliziert mit iZ2, da aus diesen beiden Produkten iG116 und iG118 gebildet werden.
Die Übersetzungsverhältnisse i116, i118 der beiden Getriebegänge G116, G118 zumindest zum Anfahren auf der ersten Vorgelegewelle 16 bzw. auf der zweiten Vorgelegewelle 18 sind also bemessen, daß zumindest bei gleichzeitig geschlossener erster und zweiter Kupplung K1, K2 und bei eingelegten Getriebegängen G116, G118 zum Anfahren das Gesamtübersetzungsverhältnis iG116 von der Eingangswelle 12 zur Ausgangswelle 14 über die erste Vorgelegewelle 16 und das Gesamtübersetzungsverhältnis iG118 von der Eingangswelle 12 zur Ausgangswelle 14 über die zweite Vorgelegewelle 18 gleich ist.
Mit anderen Worten ausgedrückt weisen die erste und die zweite Gruppe 20, 22 jeweils wenigstens einen Getriebegang G116, G118 zumindest zum Anfahren des Kraftfahrzeugs auf, so daß das Kraftfahrzeug mit zwei geschlossenen Kupplungen K1, K2 zumindest so anfahren kann, daß eine Kraftübertragung über den Getriebegang G116 der ersten Gruppe 20 und den Getriebegang G118 der zweiten Gruppe 22 erfolgt. Da jedoch die Kraftübertragung geteilt über die beiden getrennten Zweige des Getriebegangs G116 der ersten Gruppe 20 und des Getriebegangs G118 der zweiten Gruppe 22 erfolgt, fallen die auf die Kupplungen K1, K2 wirkenden Kräfte geringer aus, wie wenn eine einzige Kupplung K1 oder K2 alleine die Kraftübertragung beim Anfahren des Kraftfahrzeugs übernehmen müßte. Durch das Anfahren mit zwei separaten Getriebegängen G116, G118 sowohl auf der ersten Vorgelegewelle 16 als auch auf der zweiten Vorgelegewelle 18, können die Kupplungen K1, K2 somit insgesamt klein dimensioniert werden.
Zum Anfahren des Kraftfahrzeugs sind die Kupplungen K1, K2 zunächst offen. Die beiden Getriebegänge G116 und G118 werden auf der ersten und zweiten Vorgelegewelle 16 bzw. 18 über die ihnen zugeordneten Schalteinheiten 24 in eine drehfeste Verbindung mit der jeweiligen Vorgelegewelle 16, 18 gebracht. Nun werden die Kupplungen K1, K2 gleichzeitig geschlossen, so daß eine Kraftübertragung über beide Kupplungen K1 und K2 erfolgen und das Kraftfahrzeug angefahren werden kann, bis an den Kupplungen K1, K2 kein Schlupf mehr auftritt. Dann wird die erste Kupplung K1 geöffnet. Eine Kraftübertragung erfolgt nur noch über die zweite Kupplung K2. Die erste Vorgelegewelle 16 ist somit kraftfrei. Nun kann der Getriebegang G2 über die ihm zugeordnete Schalteinheit 24 in eine drehfeste Verbindung mit der ersten Vorgelegewelle 16 gebracht werden. Ist dies erfolgt, kann nun durch abgestimmtes Öffnen der zweiten Kupplung K2 und Schließen der ersten Kupplung K1 in bei einem Getriebe 10 mit Doppelkupplung K1, K2 in üblicher Weise ohne Unterbrechung der Zugkraft vom Getriebegang G118 in den Getriebegang G2 geschaltet werden. Die Schaltvorgänge von den Getriebegängen G3 nach G4 und G5 nach G6 erfolgen in gleicher Weise wie beim Schaltvorgang vom Getriebegang G118 in den Getriebegang G2 durch abgestimmtes Öffnen der Kupplung K2 und Schließen der Kupplung K1. Bei den Schaltvorgängen von den Getriebegängen G2 nach G3 und G5 nach G6 wird die Kupplung K1 geöffnet und die Kupplung K2 geschlossen. Für das Schalten in die andere Richtung gelten analoge Vorgänge.
Das Prinzip separater Getriebegänge G116, G118 zum Anfahren hat außerdem den Vorteil, daß es nicht nur bei Getrieben 10 mit Vorgelegewellen 16, 18 verwendbar ist, sondern auch bei Getrieben, bei denen eine Zentralwelle und eine darum angeordnete Hohlwelle verwendet wird. Realisieren läßt sich dies dadurch, daß sowohl auf der Hohlwelle als auch auf der Zentralwelle bzw. eine von dieser Zentralwelle angetriebenen Welle jeweils ein Getriebegang zum Anfahren vorgesehen ist. In diesem Fall sollte jedoch das Übersetzungsverhältnis beider Getriebegänge zum Anfahren gleich sein, da in der Regel die beschriebenen Zahnradgruppen Z1, Z2 nicht vorhanden sind.

Claims (10)

1. Mehrgängiges Schaltgetriebe (10) für ein Kraftfahrzeug mit einer Doppelkupplung (K1, K2), mit einer Eingangswelle (12) zum Antrieb einer ersten und einer zweiten Kupplung (K1, K2), mit einer ersten von der ersten Kupplung (K1) ausgehenden Welle (16) zum Antrieb einer ersten Gruppe (20) von Getriebegängen (G116, G2, G4, G6), mit einer zweiten von der zweiten Kupplung (K2) ausgehenden Welle (18) zum Antrieb einer zweiten Gruppe (22) von Getriebegängen (G118, G3, G5, R) und mit einer zumindest abwechselnd von den Getriebegängen (G116, G118 bis G6, R) der ersten oder zweiten Gruppe (20, 22) antreibbaren Ausgangswelle (14), dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Gruppe (20, 22) jeweils wenigstens einen Getriebegang (G116, G118) zumindest zum Anfahren des Kraftfahrzeugs aufweisen, so daß das Kraftfahrzeug mit zwei geschlossenen Kupplungen (K1, K2) zumindest so anfahren kann, daß eine Kraftübertragung über den Getriebegang (G116) zum Anfahren der ersten Gruppe (20) und den Getriebegang (G118) zum Anfahren der zweiten Gruppe (22) erfolgt.
2. Mehrgängiges Schaltgetriebe (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übersetzungsverhältnisse (i116, i118) der beiden Getriebegänge (G116, G118) zum Anfahren so bemessen sind, daß zumindest bei gleichzeitig geschlossener erster und zweiter Kupplung (K1, K2) und eingelegten Getriebegängen (G116, G118) zumindest zum Anfahren das Gesamtübersetzungsverhältnis (iG118) der Eingangswelle (12) zur Ausgangswelle (14) über die erste Welle (16) und das Gesamtübersetzungsverhältnis (iG118) der Eingangswelle (12) zur Ausgangswelle (14) über die zweite Welle (18) gleich sind.
3. Mehrgängiges Schaltgetriebe (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Welle eine erste Vorgelegewelle (16) und die zweite Welle eine zweite Vorgelegewelle (18) ist, die parallel und mit Abstand zueinander angeordnet sind.
4. Mehrgängiges Schaltgetriebe (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Vorgelegewellen (16, 18) Schalteinheiten (24) zur Erzeugung einer drehfesten Verbindung zwischen den Vorgelegewellen (16, 18) und den Getriebegängen (G116, G118 bis G6, R) angeordnet sind.
5. Mehrgängiges Schaltgetriebe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangswelle (12) über ein erstes Zahnradpaar (Z1) mit der ersten Kupplung (K1) und über ein zweites Zahnradpaar (Z2) mit der zweiten Kupplung (K2) verbunden ist.
6. Mehrgängiges Schaltgetriebe (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Zahnradpaar (Z1) ein erstes Übersetzungsverhältnis (iZ1) und das zweite Zahnradpaar (Z2) ein zweites, unterschiedliches Übersetzungsverhältnis (iZ2) aufweist.
7. Mehrgängiges Schaltgetriebe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Getriebegang (G116, G2, G4, G6) der ersten Welle (16) und mindestens ein Getriebegang (G118, G3, G5, R) der zweiten Welle (18) ein gemeinsames Zahnrad (A1, A2, A3, A4) auf der Ausgangswelle (14) haben.
8. Mehrgängiges Schaltgetriebe (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzlicher Getriebegang (G116, G2, G4, G6) der ersten Welle (16) und ein zusätzlicher Getriebegang (G118, G3, G5, R) der zweiten Welle (18) ein gemeinsames Zahnrad (A1, A2, A3, A4) auf der Ausgangswelle haben.
9. Mehrgängiges Schaltgetriebe (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Vorgelegewelle (16, 18) den gleichen Abstand zur Ausgangswelle (14) haben.
10. Mehrgängiges Schaltgetriebe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangswelle (12) und die Ausgangswelle (14) miteinander fluchten.
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