DE19950679A1 - Automatisiertes Doppelkupplungsgetriebe und Verfahren zur Steuerung eines automatisierten Doppelkupplungsgetriebes - Google Patents
Automatisiertes Doppelkupplungsgetriebe und Verfahren zur Steuerung eines automatisierten DoppelkupplungsgetriebesInfo
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Abstract
Ein automatisiertes Doppelkupplungsgetriebe, das insbesondere für ein Kraftfahrzeug vorgesehen ist, weist mindestens zwei Getriebeeingangswellen (6, 7), eine Getriebeabtriebswelle (8) und unsynchronisierte Gangschaltkupplungen auf, wobei jeder der Getriebeeingangswellen (6, 7) eine separate Reibkupplung (10, 11) und eine Gruppe von Gangstufen zugeordnet sind. Es ist ein Hilfsantrieb (14) zur Synchronisierung von Gangschaltungen vorgesehen, dem eine Umschaltvorrichtung (15) zugeordnet ist, mittels der der Hilfsantrieb (14) mit jeder der Getriebeeingangswellen (6, 7) einzeln koppelbar ist. DOLLAR A Ein Verfahren zur Steuerung eines erfindungsgemäßen automatisierten Doppelkupplungsgetriebes (1) sieht bei einer Schaltung von einem einer ersten Getriebeeingangswelle (6) zugeordneten Quellgang in einen einer zweiten Getriebeeingangswelle (7) zugeordneten Zielgang bestimmte Verfahrensschritte vor.
Description
Die Erfindung betrifft ein automatisiertes Doppelkupplungsgetriebe, insbesondere für ein
Kraftfahrzeug, mit mindestens zwei Getriebeeingangswellen, einer Getriebeabtriebswelle
und unsynchronisierten Gangschaltkupplungen, wobei jeder der Getriebeeingangswellen
eine separate Reibkupplung und eine Gruppe von Gangstufen zugeordnet sind. Desweiteren
beschäftigt sich die Erfindung mit einem Verfahren zur Steuerung eines erfindungsgemäßen
automatisierten Doppelkupplungsgetriebes.
Doppelkupplungsgetriebe sind seit längerem bekannt und werden bevorzugt in
Kraftfahrzeugen eingesetzt. Ein Doppelkupplungsgetriebe weist im allgemeinen zwei koaxial
angeordnete Getriebeeingangswellen auf, denen jeweils eine separate Reibkupplung und
eine Gruppe von Gangstufen zugeordnet sind. Zumeist umfaßt die eine Gruppe die
Gangstufen mit ungerader Ordnungszahl einschließlich des Rückwärtsganges, während die
andere Gruppe die Gangstufen mit gerader Ordnungszahl aufweist. In einem derart
ausgebildeten Doppelkupplungsgetriebe besteht ein Schaltvorgang, d. h. ein Wechsel von
einem wirksamen Quellgang in einen nächsthöheren oder nächstniedrigeren Zielgang
zunächst in einem Einlegen des Zielganges, was z. B. über eine entsprechende Schaltmuffe
und eine einem Gangrad des Zielganges zugeordnete synchronisierte Gangschaltkupplung
erfolgen kann, und in einem anschließenden überschnittenen Öffnen der der
Getriebeeingangswelle des Quellganges zugeordneten Reibkupplung und Schließen der der
Getriebeeingangswelle des Zielganges zugeordneten Reibkupplung. Außerhalb der
Schaltvorgänge erfolgt die Kraftübertragung also jeweils wechselweise über eine der beiden
Getriebeeingangswellen. Ein wesentlicher Vorteil des Doppelkupplungsgetriebes gegenüber
einem konventionellen Stufenwechselgetriebe liegt in den weitgehend
zugkraftunterbrechungsfreien Schaltvorgängen. Hierdurch ist ein besseres
Beschleunigungsvermögen im Zugbetrieb und ein besseres Verzögerungsvermögen im
Schubbetrieb gegeben. Darüber hinaus ist der Fahrkomfort dadurch verbessert, daß
Beschleunigungswechsel und durch eine Überbrückung von Lastspielen zwischen Bauteilen
des Antriebsstranges bedingte Schlaggeräusche weitgehend vermieden werden. Dagegen
ist nachteilig, daß ein Doppelkupplungsgetriebe ohne weitere Vorkehrungen nur sequentiell
geschaltet werden kann, d. h. ein Überspringen von einzelnen Gangstufen im allgemeinen
nicht möglich ist.
Im Gegensatz zu konventionellen Automatikgetrieben, die weitgehend mit einer
hydraulischen Steuerung auskommen und eine elektronische Steuerung zumeist nur für die
Gangentscheidung benötigen, ist bei Doppelkupplungsgetrieben eine elektronische
Schaltablaufregelung erforderlich. Dabei treten ähnliche Probleme auf wie bei
automatisierten Handschaltgetrieben während des Synchronisierens. Beispielsweise ist es
bei Verwendung hydraulischer Aktuatoren erforderlich, deren Arbeitsdrücke in Abhängigkeit
diverser Parameter zu modulieren, um ein schnelles und dennoch verschleißarmes Schalten
der Gangschaltkupplungen zu erreichen. Die kurzen Zeiträume, in denen diese Schaltungen
ablaufen, machen jedoch eine derartige Modulierung sehr schwer oder sogar unmöglich. Es
gibt daher zunehmend alternative Vorschläge, unsynchronisierte Gangschaltkupplungen zu
verwenden und die Synchronisierung auf andere Weise zu bewerkstelligen.
Von einem Doppelkupplungsgetriebe abweichend wird in der DE 196 52 971 A1 ein
konventionelles manuell schaltbares synchronisiertes Stufenwechselgetriebe mit
mechanischen Synchronisiereinrichtungen vorgeschlagen, bei dem zusätzlich eine
vorzugsweise als Elektromotor ausgebildete Antriebseinrichtung vorgesehen ist, um die
Drehzahl einer Vorgelegewelle bei einem Schaltvorgang auf einen gewünschten Sollwert
einzustellen. Auf diese Weise sollen ohne eine unzulässige Belastung der
Synchronisiereinrichtungen kurze Schaltzeiten und geringe manuelle Schaltkräfte erreicht
werden. Bei diesem Stufenwechselgetriebe sind weder automatisierte noch
zugkraftunterbrechungsfreie Schaltvorgänge möglich und auch nicht beabsichtigt.
Dagegen wird in der DE 196 31 983.8 ein Doppelkupplungsgetriebe mit einer
Synchronisiervorrichtung und ein Verfahren zum Schalten eines derartigen
Doppelkupplungsgetriebes vorgestellt. In dem Doppelkupplungsgetriebe kommen
unsynchronisierte Gangschaltkupplungen zur Anwendung. Zur Synchronisierung der
Gangschaltungen weist die Synchronisiereinrichtung zwei Reibradgetriebe auf, durch die
jeweils eine der beiden Getriebeeingangswellen mit der Getriebeabtriebswelle koppelbar ist.
In dem entsprechenden Verfahren ist vorgesehen, daß beim Wechsel der Kraftübertragung
von einer auf die andere Getriebeeingangswelle eine der beiden Reibkupplungen an der
Gleitgrenze geregelt wird, um ein Blockieren des Getriebes zu vermeiden. Nachteilig sind
dabei der zusätzliche Aufwand und der Platzbedarf für die Reibradgetriebe, wobei deren
Steuerung bzw. Regelung aufgrund einer Temperatur- und Verschleißabhängigkeit der
betreffenden Reibwerte besonders schwierig ist.
In der DE 197 11 820 A1 wird als Zusatzanmeldung zu der vorgenannten Druckschrift ein
Doppelkupplungsgetriebe und ein Verfahren zum Schalten eines derartigen
Doppelkupplungsgetriebes offenbart, die derart weitergebildet sind, daß ein Schaltvorgang
zwischen zwei derselben Getriebeeingangswelle zugeordneten Gangstufen, mithin ein
Überspringen von Gangstufen, möglich ist. Dazu ist vorgesehen, zunächst auf einen der
anderen Getriebeeingangswelle zugeordneten Hilfsgang zu schalten, durch den ein
Füllmoment geliefert wird, und danach auf den Zielgang zu schalten.
Schließlich wird in der EP 97 11 64 46.2 eine Getriebeanordnung eines kontinuierlich
verstellbaren Stufenwechselgetriebes und ein Verfahren zur Steuerung einer derartigen
Getriebeanordnung vorgeschlagen. Die Getriebeanordnung sieht ebenfalls die Verwendung
unsynchronisierter Gangschaltkupplungen vor und weist einen Zusatzantrieb auf, der über
ein Planetengetriebe mit den beiden Getriebeeingangswellen in Verbindung steht und u. a.
als Synchronisiermittel nutzbar ist. Nachteilig an dieser Anordnung sind zum einen der
Raum-, Gewichts- und Kostenaufwand für das Planetengetriebe und andererseits der
Umstand, daß während eines Schaltvorganges das momentan übertragene Drehmoment
über den Zusatzantrieb abgestützt werden muß.
Es ergibt sich daher das Problem, ein gattungsgemäßes automatisiertes
Doppelkupplungsgetriebe bereitzustellen, das unter Vermeidung synchronisierter
Gangschaltkupplungen mit möglichst einfachen und kostengünstigen Mitteln eine
Synchronisierung von Schaltvorgängen ermöglicht, wobei auch ein Überspringen von
Gangstufen möglich sein soll. Des weiteren soll ein Verfahren zur Steuerung eines
erfindungsgemäßen automatisierten Doppelkupplungsgetriebes angegeben werden.
Das Problem betreffend das automatisierte Doppelkupplungsgetriebe wird erfindungsgemäß
durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des
Doppelkupplungsgetriebes ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 9. In dem Anspruch
10 wird ein entsprechendes Verfahren zur Steuerung eines erfindungsgemäßen
automatisierten Doppelkupplungsgetriebes und in den Ansprüchen 11 bis 18 bevorzugte
Weiterbildungen des Verfahrens angegeben.
Das insbesondere für eine Verwendung in einem Kraftfahrzeug vorgesehene automatisierte
Doppelkupplungsgetriebe weist mindestens zwei Getriebeeingangswellen, eine
Getriebeabtriebswelle und unsynchronisierte Gangschaltkupplungen auf, wobei jeder der
Getriebeeingangswellen eine separate Reibkupplung und eine Gruppe von Gangstufen
zugeordnet sind. Erfindungsgemäß ist ein Hilfsantrieb zur Synchronisierung von
Gangschaltungen vorgesehen, dem eine Umschaltvorrichtung zugeordnet ist, mittels der der
Hilfsantrieb mit jeder der Getriebeeingangswellen einzeln koppelbar ist.
Durch eine entsprechende Steuerung des Hilfsantriebes und der zugeordneten
Umschaltvorrichtung ist bei einer Schaltung von einem der einen Getriebeeingangswelle
zugeordneten Quellgang in einen der anderen Getriebeeingangswelle zugeordneten
Zielgang die Gangschaltkupplung bei geöffneter zugeordneter Reibkupplung über eine
entsprechende Beschleunigung der anderen Getriebeeingangswelle synchronisierbar und
somit weitgehend momentenfrei schaltbar. Somit ist ein Doppelkupplungsgetriebe mit einer
zentral angeordneten, relativ einfachen und preisgünstigen Synchronisiereinrichtung
verwirklicht, die eine Verwendung unsynchronisierter Gangschaltkupplungen ermöglicht und
ohne einen Eingriff in eine Leistungssteuerung eines vorhandenen Antriebsmotors betreibbar
ist.
Dabei kann der Hilfsantrieb derart ausgebildet und angeordnet sein, daß er zusätzlich als
Bremshilfe und/oder als Starter nutzbar ist. Wird der Hilfsantrieb im Schubbetrieb,
beispielsweise bei einer Passabfahrt, über die Umschaltvorrichtung mit der gerade
drehmomentübertragenden Getriebeeingangswelle gekoppelt und in einen Lademodus
geschaltet, so ist er als zusätzliche Bremse wirksam und entlastet damit den Antriebsmotor
und vorhandene Radbremsen. Durch eine Kopplung mit einer der beiden
Getriebeeingangswellen und geschlossener zugeordneter Reibkupplung sowie nicht
geschalteten zugeordneten Gangstufen kann der Hilfsantrieb bei entsprechender Auslegung
ebenfalls als Starter betrieben werden, so daß ein herkömmlicher Anlasser eingespart
werden kann. Dabei ist grundsätzlich sowohl ein Direktstart- als auch ein
Impulsstartverfahren möglich, wobei letzteres eine zusätzliche, zwischen einer
Schwungscheibe und dem Antriebsmotor angeordnete Anlasskupplung erfordern würde.
Besonders vorteilhaft ist eine Ausbildung des Hilfsantriebes als Elektromotor. Grundsätzlich
ist zwar auch eine Verwendung eines Hydraulikmotors oder eines Pneumatikmotors als
Hilfsantrieb möglich. Hinsichtlich des, insbesondere für die Energieversorgung, zu
bewerkstelligenden Aufwandes und des Ansprechverhaltens ist jedoch ein Elektromotor als
Hilfsantrieb zu bevorzugen.
Ein solcher Elektromotor kann zusätzlich als Generator nutzbar ausgebildet sein, wodurch
ein weiteres Nebenaggregat eingespart wäre.
Die erfindungsgemäße Umschaltvorrichtung weist zweckmäßigerweise eine Neutralstellung
und für die Kopplung des Hilfsantriebs an jede der Getriebeeingangswellen jeweils eine
separate Schaltstellung auf.
Dabei kann über jede der Schaltstellungen der Umschaltvorrichtung eine formschlüssige
oder kraftschlüssige Kopplung zwischen dem Hilfsantrieb und der jeweiligen
Getriebeeingangswelle herstellbar sein. Bei Verwendung einer formschlüssigen Kopplung,
die z. B. als Klauenkupplung nach Art einer Gangschaltkupplung ausgebildet sein kann, sind,
im Gegensatz zu einer kraftschlüssigen Verbindung, unter Umständen Synchronisiermittel
erforderlich.
Der Kraftfluß zwischen dem Hilfsantrieb und jeder der Getriebeeingangswellen erfolgt jeweils
vorteilhaft über einen Eingriff eines Ritzels in ein Antriebsgangrad einer der jeweiligen
Getriebeeingangswelle zugeordneten Gangstufe. Hierdurch wird unter Nutzung vorhandener
Gangräder ein günstiges Übersetzungsverhältnis erreicht, so daß ein relativ geringes
Antriebsmoment des Hilfsantriebes erforderlich ist.
Dabei ist es besonders günstig, wenn der Eingriff des Ritzels jeweils in das Antriebsgangrad
der höchsten der betreffenden Getriebeeingangswelle zugeordneten Gangstufe erfolgt, da
sich aufgrund des relativ großen Antriebsgangrades automatisch ein günstiges, d. h. kleines
Übersetzungsverhältnis ergibt.
Bei Vorliegen von zwei Getriebeeingangswellen können einer zweiten
Getriebeeingangswelle die zweitniedrigste und die zweithöchste Gangstufe und einer ersten
Getriebeeingangswelle die restlichen Gangstufen zugeordnet sein, wobei die Begriffe erste
und zweite Getriebeeingangswelle keine Einschränkung darstellen, sondern nur der
Unterscheidung der Getriebeeingangswellen dienen und gegeneinander austauschbar sind.
Eine Aufteilung der Gangstufen wie vorgeschlagen ist besonders im Hinblick auf einen
Schaltvorgang zwischen zwei derselben Getriebeeingangswelle zugeordneten Gangstufen
vorteilhaft. Derartige Schaltvorgänge kommen aufgrund einer hohen Spreizung der
Übersetzungsverhältnisse der niedrigsten Gangstufen praktisch nur zwischen mittleren und
höheren Gangstufen vor. Hierzu sind die zweitniedrigste und die zweithöchste Gangstufe als
Hilfsgänge vorgesehen, von denen einer der beiden Hilfsgänge bei entsprechenden
Schaltvorgängen jeweils zwischengeschaltet wird, wobei die zugeordnete Reibkupplung im
Schlupfbetrieb verbleibt. Aus der Tatsache, daß eine Reibkupplung im Schlupfbetrieb nur ein
positives, d. h. das Kraftfahrzeug antreibendes Drehmoment übertragen kann, wenn der
Antriebsmotor schneller dreht als die zugeordnete Getriebeeingangswelle, und nur ein
negatives, d. h. das Kraftfahrzeug abbremsendes Drehmoment übertragen kann, wenn der
Antriebsmotor langsamer dreht als die zugeordnete Getriebeeingangswelle, folgt, daß der
zweitniedrigste Gang für Schubschaltungen und der zweithöchste Gang für Zugschaltungen
vorgesehen ist. Die Auswahl der zweitniedrigsten bzw. zweithöchsten Gangstufe statt der
ebenfalls möglichen niedrigsten bzw. höchsten Gangstufe als Hilfsgang hat den Vorteil, daß
die bei einem derartigen Schaltvorgang in der zugeordneten Reibkupplung auftretenden
Drehzahldifferenzen, die über Reibung in Wärme umgesetzt werden, deutlich kleiner
ausfallen und somit die thermische Belastung der Reibkupplung verringert wird.
Im folgenden wird das erfindungsgemäße Doppelkupplungsgetriebe und das entsprechende
Verfahren anhand einer Figur näher erläutert.
In der Figur ist ein erfindungsgemäßes Doppelkupplungsgetriebe 1 schematisch dargestellt,
das sechs Gangstufen G1-G6 für eine Vorwärtsfahrt aufweist. Ein Rückwärtsgang ist
ebenfalls vorgesehen, zur besseren Übersichtlichkeit in der Figur aber nicht dargestellt. Das
Doppelkupplungsgetriebe 1 steht über eine Doppelkupplung 2 und eine Schwungscheibe 3
mit einem als Verbrennungsmotor ausgebildeten Antriebsmotor 4, der durch eine
Kurbelwelle 5 symbolisiert wird, in Verbindung. Das Doppelkupplungsgetriebe 1 weist eine
erste Getriebeeingangswelle 6, eine zu dieser koaxial angeordnete zweite
Getriebeeingangswelle 7 und eine gemeinsame Getriebeabtriebswelle 8 auf. Der ersten
Getriebeeingangswelle 6 sind die Gangstufen für den ersten, dritten, vierten und sechsten
Gang G1, G3, G4, G6 zugeordnet, während die zweite Getriebeeingangswelle 7 die
Gangstufen für den zweiten und den fünften Gang G2, G5 aufweist. Jede Gangstufe weist
ein Antriebsgangrad und ein Abtriebsgangrad auf, die permanent miteinander in Eingriff
stehen, und von denen jeweils das eine mit der entsprechenden Getriebeeingangswelle 6, 7
oder der Getriebeabtriebswelle 8 drehfest verbunden ist und das andere frei drehbar auf der
jeweils anderen Getriebewelle gelagert ist. Eine Schaltung des entsprechenden Ganges
erfolgt über Gangschaltvorrichtungen 9, wobei diese aus Kosten- und Platzgründen jeweils
zur wechselweisen Schaltung von zwei Gängen vorgesehen sind, eine erste
Gangschaltvorrichtung 9a ist dem ersten und dem dritten Gang G1, G3 zugeordnet, eine
zweite Gangschaltvorrichtung dem zweiten und dem fünften Gang G2, G5, und eine dritte
Gangschaltvorrichtung dem vierten und dem sechsten Gang G4, G6. Die
Gangschaltvorrichtungen 9 weisen im vorliegenden Fall unsynchronisierte
Gangschaltkupplungen auf, durch die bei einer Gangschaltung jeweils eine formschlüssige
Verbindung zwischen dem betreffenden Gangrad und der zugeordneten Getriebewelle
herstellbar ist. Jede der Getriebeeingangswellen steht motorseitig mit einer separaten
Reibkupplung in Verbindung, die erste Getriebeeingangswelle 6 mit einer ersten
Reibkupplung 10 und die zweite Getriebeeingangswelle 7 mit einer zweiten Reibkupplung
11. Die Getriebeabtriebswelle 8 steht über ein Ausgleichsgetriebe 12 und durch Pfeile 13
dargestellte Abtriebswellen mit zugeordneten Antriebsrädern in Verbindung. Zur
Synchronisierung der Gangschaltungen ist ein Hilfsantrieb 14 vorgesehen, der über eine
Umschaltvorrichtung 15 wechselweise mit jeweils einer der beiden Getriebeeingangswellen
6, 7 koppelbar ist. Im vorliegenden Fall ist ein Kraftfluß zwischen dem Hilfsantrieb 14 und
einer der Getriebeeingangswellen 6, 7 im einen Fall über ein erstes Ritzel 16 und ein
Antriebsgangrad 17 der sechsten Gangstufe G6 auf die erste Getriebeeingangswelle 6 und
im anderen Fall über ein zweites Ritzel 18 und ein Antriebsgangrad 19 der zweiten
Getriebeeingangswelle 7 vorgesehen.
Durch die Verwendung des Hilfsantriebes 14 als zentral angeordnetes Synchronisiermittel ist
die Verwendung unsynchronisierter Gangschaltkupplungen möglich. Dadurch werden zum
einen ansonsten übliche Reibringsynchronisierungen eingespart und eine kompaktere
Bauform des Doppelkupplungsgetriebes 1 ermöglicht. Zum anderen werden damit Probleme
bei der Steuerung automatisierter Schaltvorgänge über synchronisierte
Gangschaltkupplungen vermieden. Der Hilfsantrieb 14 ist vorteilhaft als Elektromotor
ausgebildet, da eine elektrische Energieversorgung ohnehin in jedem Kraftfahrzeug
vorhanden ist, und ein Elektromotor im Vergleich zu ebenfalls möglichen hydraulischen oder
pneumatischen Antrieben ein schnelleres Ansprechverhalten und eine kompaktere und
leichtere Bauform aufweist. Der vorgesehene Kraftfluß über den Eingriff der Ritzel 16, 18 in
die Antriebsgangräder 17, 19 der jeweils höchsten Gangstufen G6, G5 von dem Hilfsantrieb
14 auf die Getriebeeingangswellen 6, 7 ergibt ein jeweils geringes Übersetzungsverhältnis,
was zu geringen erforderlichen Antriebsleistungen des Hilfsantriebes 14 führt und dessen
Regelung bei einem Synchronisiervorgang erleichtert. Die Zuordnung der
Gangschaltvorrichtungen 9a, 9b, 9c und der Gangstufen G1-G6 zueinander ist derart
vorgenommen, daß eine Schaltung zwischen zwei derselben Gangschaltvorrichtung
zugeordneten Gangstufen im normalen Fahrbetrieb weitgehend ausgeschlossen ist. Die
Aufteilung der Gangstufen G1-G6 auf die beiden Getriebeeingangswellen 6, 7 ist unter
dem Gesichtspunkt erfolgt, daß abweichend von einer sequentiellen Schaltung für die
mittleren Gangstufen G2 bis G5 auch ein Überspringen von Gängen möglich sein soll. Dazu
ist bei Gangschaltungen zwischen zwei auf der zweiten Getriebeeingangswelle 7
angeordneten Gangstufen vorgesehen, bei einer Zugschaltung die fünfte Gangstufe G5 und
bei einer Schubschaltung die zweite Gangstufe G2 als zwischengeschalteten Hilfsgang zu
verwenden, wobei die zugeordnete zweite Reibkupplung 11 in einem Schlupfbetrieb geregelt
wird.
Zum besseren Verständnis wird im folgenden beispielhaft ein Schaltvorgang zwischen zwei
verschiedenen Getriebeeingangswellen 6, 7 zugeordneten Gangstufen, nämlich von der
zweiten Gangstufe G2 in die dritte Gangstufe G3, und ein Schaltvorgang zwischen zwei
derselben Getriebeeingangswelle 6 zugeordneten Gangstufen, nämlich von der dritten
Gangstufe G3 in die vierte Gangstufe G4 beschrieben.
Bei einer Schaltung vom zweiten Gang G2 als Quellgang in den dritten Gang G3 als
Zielgang ist die zweite Reibkupplung 11 zunächst geschlossen, d. h. der Kraftfluß erfolgt
noch über die zweite Getriebeeingangswelle 7, die Gangräder der zweiten Gangstufe G2
über die zugeordnete Gangschaltkupplung der zweiten Gangschaltvorrichtung 9b auf die
Getriebeabtriebswelle 8. Als erstes erfolgt nun die Kopplung des Hilfsantriebes 14 mit der
ersten Getriebeeingangswelle 6 durch eine entsprechende Betätigung der
Umschaltvorrichtung 15. Daraufhin wird die erste Getriebeeingangswelle 6 mit Hilfe des
Hilfsantriebes 14 auf eine Synchrondrehzahl bezüglich der dem Zielgang G3 zugeordneten
Gangschaltkupplung beschleunigt. Dann wird die betreffende Gangschaltkupplung
momentenfrei und mit geringer Stellkraft geschlossen. Anschließend erfolgt ein
überschnittenes Schließen der ersten Reibkupplung 10 und Öffnen der zweiten
Reibkupplung 11, bis die zweite Getriebeeingangswelle 7 lastfrei ist und der Quellgang G2
momentenfrei herausgenommen werden kann, was durch eine Öffnung der zugeordneten
Gangschaltkupplung erfolgt. Schließlich wird der Hilfsantrieb 14 von der ersten
Getriebeeingangswelle 6 durch eine entsprechende Betätigung der Umschaltvorrichtung 15
entkoppelt, womit der Schaltvorgang abgeschlossen ist.
Bei einer Schaltung vom dritten Gang G3 als Quellgang in den vierten Gang G4 als Zielgang
ist die erste Reibkupplung 10 zunächst geschlossen, d. h. der Kraftfluß erfolgt noch über die
erste Getriebeeingangswelle 6, die Gangräder der dritten Gangstufe G3 über die
zugeordnete Gangschaltkupplung der ersten Gangschaltvorrichtung 9a auf die
Getriebeabtriebswelle 8. Da es sich in diesem Beispiel um eine Zugschaltung handeln soll,
wird die fünfte Gangstufe G5 als Hilfsgang verwendet. Als erstes erfolgt nun eine Kopplung
des Hilfsantriebes 14 mit der zweiten Getriebeeingangswelle 7 mittels der
Umschaltvorrichtung 15. Anschließend wird die zweite Getriebeeingangswelle 7 mit Hilfe des
Hilfsantriebes 14 auf eine Synchrondrehzahl bezüglich der dem Hilfsgang G5 zugeordneten
Gangschaltkupplung beschleunigt, die sodann momentenfrei geschlossen wird. Nun erfolgt
ein überschnittenes Schließen der zweiten Reibkupplung 11 und Öffnen der ersten
Reibkupplung 10, wobei die zweite Reibkupplung in einem Schlupfbetrieb verbleibt, jedoch
am Ende alleine drehmomentübertragend ist. Somit kann jetzt der Quellgang G3
momentenfrei herausgenommen werden, was durch ein Öffnen der zugeordneten
Gangschaltkupplung geschieht. Danach erfolgt die Entkopplung des Hilfsantriebes 14 von
der zweiten Getriebeeingangswelle 7 und dessen Kopplung mit der ersten
Getriebeeingangswelle 6, jeweils mittels der Umschaltvorrichtung 15. Nun wird die erste
Getriebeeingangswelle 6 mit Hilfe des Hilfsantriebes 14 auf eine Synchrondrehzahl bezüglich
der dem Zielgang G4 zugeordneten Gangschaltkupplung beschleunigt, so daß diese
momentenfrei geschlossen werden kann. Jetzt erfolgt ein überschnittenes Schließen der
ersten Reibkupplung 10 und Öffnen der zweiten Reibkupplung 11. Daraufhin wird die dem
Hilfsgang G5 zugeordnete Gangschaltkupplung momentenfrei geöffnet. Schließlich wird
noch der Hilfsantrieb 14 mittels der Umschaltvorrichtung 15 von der ersten
Getriebeeingangswelle 6 getrennt, womit der Schaltvorgang abgeschlossen ist. Alternativ
dazu ist es jedoch auch möglich, nach dem Öffnen der dem Quellgang zugeordneten
Gangschaltkupplung die Kopplung des Hilfsantriebes 14 mit der zweiten
Getriebeeingangswelle 7 aufrechtzuerhalten. Die Synchronisierung der ersten
Getriebeeingangswelle 6 bezüglich der dem Zielgang zugeordneten Gangschaltkupplung
erfolgt dann durch ein teilweises Öffnen oder Schließen der der zweiten
Getriebeeingangswelle 7 zugeordneten Reibkupplung 11. Danach wird wiederum die dem
Zielgang zugeordnete Gangschaltkupplung geschlossen, und es erfolgt abschließend in
überschnittener Weise das Schließen der der ersten Getriebeeingangswelle 6 zugeordneten
Reibkupplung 10 und das Öffnen der der zweiten Getriebeeingangswelle 7 zugeordneten
Reibkupplung 11. Der weiterhin über die geschlossene Gangschaltkupplung des Hilfsganges
G5 und die Umschaltvorrichtung 15 mit der Getriebeabtriebswelle 8 in Verbindung stehende
Hilfsantrieb 14 kann nun als Generator betrieben werden.
Mit der erfindungsgemäßen Getriebeanordnung und der Verfahrensweise bei der Steuerung
von Schaltvorgängen ist bei allen praktisch vorkommenden Fällen mit verhältnismäßig
geringem Aufwand ein zugkraftunterbrechungsfreier und komfortabler Gangwechsel zu
erreichen.
1
Doppelkupplungsgetriebe
2
Doppelkupplung
3
Schwungscheibe
4
Antriebsmotor
5
Kurbelwelle
6
erste Getriebeeingangswelle
7
zweite Getriebeeingangswelle
8
Getriebeabtriebswelle
9
Gangschaltvorrichtung
9
a erste Gangschaltvorrichtung
9
b zweite Gangschaltvorrichtung
9
c dritte Gangschaltvorrichtung
10
erste Reibkupplung
11
zweite Reibkupplung
12
Ausgleichsgetriebe
13
Pfeil
14
Hilfsantrieb
15
Umschaltvorrichtung
16
erstes Ritzel
17
Antriebsgangrad (der sechsten Gangstufe)
18
zweites Ritzel
19
Antriebsgangrad (der fünften Gangstufe)
G1 erste Gangstufe, erster (Vorwärts-)Gang
G2 zweite Gangstufe, zweiter (Vorwärts-)Gang
G3 dritte Gangstufe, dritter (Vorwärts-)Gang
G4 vierte Gangstufe, vierter (Vorwärts-)Gang
G5 fünfte Gangstufe, fünfter (Vorwärts-)Gang
G6 sechste Gangstufe, sechster (Vorwärts-)Gang
G1 erste Gangstufe, erster (Vorwärts-)Gang
G2 zweite Gangstufe, zweiter (Vorwärts-)Gang
G3 dritte Gangstufe, dritter (Vorwärts-)Gang
G4 vierte Gangstufe, vierter (Vorwärts-)Gang
G5 fünfte Gangstufe, fünfter (Vorwärts-)Gang
G6 sechste Gangstufe, sechster (Vorwärts-)Gang
Claims (18)
1. Automatisiertes Doppelkupplungsgetriebe, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit
mindestens zwei Getriebeeingangswellen (6, 7), einer Getriebeabtriebswelle (8) und
unsynchronisierten Gangschaltkupplungen, wobei jeder der Getriebeeingangswellen
(6, 7) eine separate Reibkupplung (10, 11) und eine Gruppe von Gangstufen
zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hilfsantrieb (14) zur
Synchronisierung von Gangschaltungen vorgesehen ist, und daß dem Hilfsantrieb (14)
eine Umschaltvorrichtung (15) zugeordnet ist, mittels der der Hilfsantrieb (14) mit jeder
der Getriebeeingangswellen (6, 7) einzeln koppelbar ist.
2. Doppelkupplungsgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der
Hilfsantrieb (14) derart ausgebildet und angeordnet ist, daß er zusätzlich als Bremshilfe
und/oder als Starter nutzbar ist.
3. Doppelkupplungsgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der
Hilfsantrieb (14) als Elektromotor ausgebildet ist.
4. Doppelkupplungsgetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der
Elektromotor zusätzlich als Generator nutzbar ausgebildet ist.
5. Doppelkupplungsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Umschaltvorrichtung (15) eine Neutralstellung und für die
Kopplung des Hilfsantriebs (14) an jede der Getriebeeingangswellen (6, 7) jeweils eine
separate Schaltstellung aufweist.
6. Doppelkupplungsgetriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß über jede
der Schaltstellungen der Umschaltvorrichtung (15) eine formschlüssige oder
kraftschlüssige Kopplung zwischen dem Hilfsantrieb (14) und der jeweiligen
Getriebeeingangswelle (6, 7) herstellbar ist.
7. Doppelkupplungsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Kraftfluß zwischen dem Hilfsantrieb (14) und einer der
Getriebeeingangswellen (6, 7) jeweils über einen Eingriff eines Ritzels (16, 18) in ein
Antriebsgangrad (17, 19) einer der jeweiligen Getriebeeingangswelle (6, 7)
zugeordneten Gangstufe (G6, G5) erfolgt.
8. Doppelkupplungsgetriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der
Eingriff des Ritzels (16, 18) jeweils in das Antriebsgangrad (17, 19) der höchsten der
betreffenden Getriebeeingangswelle (6, 7) zugeordneten Gangstufe (G6, G5) erfolgt.
9. Doppelkupplungsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß bei Vorliegen von zwei Getriebeeingangswellen (6, 7) einer
zweiten Getriebeeingangswelle (7) die zweitniedrigste und die zweithöchste Gangstufe
(G2, G5) und einer ersten Getriebeeingangswelle (6) die restlichen Gangstufen (G1,
G3, G4, G6) zugeordnet sind.
10. Verfahren zur Steuerung eines erfindungsgemäßen automatisierten
Doppelkupplungsgetriebes gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß bei einer Schaltung von einem einer ersten
Getriebeeingangswelle (6) zugeordneten Quellgang in einen einer zweiten
Getriebeeingangswelle (7) zugeordneten Zielgang folgende kennzeichnende
Verfahrensschritte vorgesehen sind:
- a) Kopplung des Hilfsantriebes (14) mit der zweiten Getriebeeingangswelle (7) mittels der Umschaltvorrichtung (15),
- b) Beschleunigen der zweiten Getriebeeingangswelle (7) auf eine Synchrondrehzahl bezüglich der dem Zielgang zugeordneten Gangschaltkupplung mittels des Hilfsantriebes (15),
- c) Schließen der dem Zielgang zugeordneten Gangschaltkupplung,
- d) Überschnittenes Schließen der der zweiten Getriebeeingangswelle (7) zugeordneten Reibkupplung (11) und Öffnen der der ersten Getriebeeingangswelle (6) zugeordneten Reibkupplung (10), und
- e) Öffnen der dem Quellgang zugeordneten Gangschaltkupplung.
11. Verfahren zur Steuerung eines Doppelkupplungsgetriebes nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, daß nach Durchführung der Verfahrensschritte a) bis e) eine
Entkopplung des Hilfsantriebes (14) von der zweiten Getriebeeingangswelle (7) mittels
der Umschaltvorrichtung (15) vorgesehen ist.
12. Verfahren zur Steuerung eines Doppelkupplungsgetriebes nach Anspruch 10 oder 11,
dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Schaltung von einem der ersten
Getriebeeingangswelle (6) zugeordneten Quellgang in einen derselben
Getriebeeingangswelle zugeordneten Zielgang eine der zweiten
Getriebeeingangswelle (7) zugeordnete Gangstufe als Hilfsgang bestimmt und
verwendet wird.
13. Verfahren zur Steuerung eines Doppelkupplungsgetriebes nach Anspruch 12, dadurch
gekennzeichnet, daß bei einer Zugschaltung die größte der zweiten
Getriebeeingangswelle (7) zugeordnete Gangstufe (G5) als Hilfsgang bestimmt und
verwendet wird.
14. Verfahren zur Steuerung eines Doppelkupplungsgetriebes nach Anspruch 12, dadurch
gekennzeichnet, daß bei einer Zugschaltung die kleinste der zweiten
Getriebeeingangswelle (7) zugeordnete Gangstufe (G5), die ein größeres
Übersetzungsverhältnis als der Quellgang und der Zielgang aufweist, als Hilfsgang
bestimmt und verwendet wird.
15. Verfahren zur Steuerung eines Doppelkupplungsgetriebes nach einem der Ansprüche
11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Schubschaltung die kleinste der
zweiten Getriebeeingangswelle (7) zugeordnete Gangstufe (G2) als Hilfsgang
bestimmt und verwendet wird.
16. Verfahren zur Steuerung eines Doppelkupplungsgetriebes nach einem der Ansprüche
11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Schubschaltung die größte der
zweiten Getriebeeingangswelle (7) zugeordnete Gangstufe (G2), die ein kleineres
Übersetzungsverhältnis als der Quellgang und der Zielgang aufweist, als Hilfsgang
bestimmt und verwendet wird.
17. Verfahren zur Steuerung eines Doppelkupplungsgetriebes nach einem der Ansprüche
10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Schaltung von einem der ersten
Getriebeeingangswelle (6) zugeordneten Quellgang in einen derselben
Getriebeeingangswelle zugeordneten Zielgang unter Verwendung einer der zweiten
Getriebeeingangswelle (7) zugeordneten Gangstufe als Hilfsgang folgende
kennzeichnende Verfahrensschritte vorgesehen sind:
- a) Kopplung des Hilfsantriebes (14) mit der zweiten Getriebeeingangswelle (7) mittels der Umschaltvorrichtung (15),
- b) Beschleunigen der zweiten Getriebeeingangswelle (7) auf eine Synchrondrehzahl bezüglich der dem Hilfsgang zugeordneten Gangschaltkupplung mittels des Hilfsantriebes (14),
- c) Schließen der dem Hilfsgang zugeordneten Gangschaltkupplung,
- d) Überschnittenes Schließen der der zweiten Getriebeeingangswelle (7) zugeordneten Reibkupplung (11) und Öffnen der der ersten Getriebeeingangswelle (6) zugeordneten Reibkupplung (10), wobei die der zweiten Getriebeeingangswelle (7) zugeordnete Reibkupplung (11) in einem Schlupfbetrieb verbleibt,
- e) Öffnen der dem Quellgang zugeordneten Gangschaltkupplung,
- f) Entkopplung des Hilfsantriebes (14) von der zweiten Getriebeeingangswelle (7) mittels der Umschaltvorrichtung (15),
- g) Kopplung des Hilfsantriebes (14) mit der ersten Getriebeeingangswelle (6) mittels der Umschaltvorrichtung (15),
- h) Beschleunigen der ersten Getriebeeingangswelle (6) auf eine Synchrondrehzahl bezüglich der dem Zielgang zugeordneten Gangschaltkupplung mittels des Hilfsantriebes (14),
- i) Schließen der dem Zielgang zugeordneten Gangschaltkupplung,
- j) Überschnittenes Schließen der der ersten Getriebeeingangswelle (6) zugeordneten Reibkupplung (10) und Öffnen der der zweiten Getriebeeingangswelle (7) zugeordneten Reibkupplung (11),
- k) Öffnen der dem Hilfsgang zugeordneten Gangschaltkupplung, und
- l) Entkopplung des Hilfsantriebes (14) von der ersten Getriebeeingangswelle (6) mittels der Umschaltvorrichtung (15).
18. Verfahren zur Steuerung eines Doppelkupplungsgetriebes nach einem der Ansprüche
10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Schaltung von einem der ersten
Getriebeeingangswelle (6) zugeordneten Quellgang in einen derselben
Getriebeeingangswelle zugeordneten Zielgang unter Verwendung einer der zweiten
Getriebeeingangswelle (7) zugeordneten Gangstufe als Hilfsgang folgende
kennzeichnende Verfahrensschritte vorgesehen sind:
- a) Kopplung des Hilfsantriebes (14) mit der zweiten Getriebeeingangswelle (7) mittels der Umschaltvorrichtung (15),
- b) Beschleunigen der zweiten Getriebeeingangswelle (7) auf eine Synchrondrehzahl bezüglich der dem Hilfsgang zugeordneten Gangschaltkupplung mittels des Hilfsantriebes (14),
- c) Schließen der dem Hilfsgang zugeordneten Gangschaltkupplung,
- d) Überschnittenes Schließen der der zweiten Getriebeeingangswelle (7) zugeordneten Reibkupplung (11) und Öffnen der der ersten Getriebeeingangswelle (6) zugeordneten Reibkupplung (10), wobei die der zweiten Getriebeeingangswelle (7) zugeordnete Reibkupplung (11) in einem Schlupfbetrieb verbleibt,
- e) Öffnen der dem Quellgang zugeordneten Gangschaltkupplung,
- f) Beschleunigen oder Verzögern der ersten Getriebeeingangswelle (6) auf eine Synchrondrehzahl bezüglich der dem Zielgang zugeordneten Gangschaltkupplung durch ein teilweises Öffnen oder Schließen der der zweiten Getriebeeingangswelle (7) zugeordneten Reibkupplung (11),
- g) Schließen der dem Zielgang zugeordneten Gangschaltkupplung, und
- h) Überschnittenes Schließen der der ersten Getriebeeingangswelle (6) zugeordneten Reibkupplung (10) und Öffnen der der zweiten Getriebeeingangswelle (7) zugeordneten Reibkupplung (11).
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DE19950679A Expired - Fee Related DE19950679B4 (de) | 1999-10-21 | 1999-10-21 | Automatisiertes Doppelkupplungsgetriebe und Verfahren zur Steuerung eines automatisierten Doppelkupplungsgetriebes |
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