WO2011157479A1

WO2011157479A1 - Doppelkupplungsgetriebe

Info

Publication number: WO2011157479A1
Application number: PCT/EP2011/057136
Authority: WO
Inventors: Bernard Hunold; Eckhardt LÜBKE; Mirko Leesch; Rico Resch; Jörg Müller
Original assignee: Zf Friedrichshafen Ag
Priority date: 2010-06-18
Filing date: 2011-05-04
Publication date: 2011-12-22
Also published as: DE102010030264A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Doppelkupplungsgetriebe, wenigstens umfassend zwei koaxial zueinander angeordnete Getriebeeingangswellen (10,11) und eine axial dahinter angeordnete Getriebeausgangswelle (12) sowie mit einer auf einer Seite der Hauptwellenanordnung (13) achsparallel zu der Hauptwellenanordnung angeordneten Vorgelegewellenanordnung (14), bei dem die beiden Getriebeeingangsewellen mit jeweils einer eingangsseitigen Kupplung (K1, K2) verbunden sind, bei dem in mehreren Radsatzebenen (Z1, Z2, Z3, Z4, Z5, Z6, ZR) Zahnräder (15, 16, 18, 19, 21, 22, 24, 25, 27, 28, 30, 31, 32, 33, 34) angeordnet sind, die als Losräder oder Festräder ausgebildet und jeweils mit einer der Wellen (10, 11, 12, 17, 20, 23, 26, 29) der Hauptwellenanordnung oder Vorgelegewellenanordnung drehfest verbunden oder auf dieser drehbar gelagert sind, bei dem den Losrädern jeweils Gangschaltvorrichtungen (35, 36, 37, 38, 39, 40) zugeordnet sind, mit denen die Losräder mit der jeweils zugeordneten Welle drehfest verbindbar sind, und bei dem zwischen den Vorwärtsgängen progressive Gangsprünge vorgesehen sind, wobei eine Getriebestruktur (1, 2, 3, 4, 5, 6) zur Schaltung von neun oder zehn Vorwärtsgängen ausgebildet ist, bei der die Zahnräder (15, 16, 18, 19, 21, 22, 24, 25, 27, 28, 30, 31) der Vorwärtsgänge in sechs Radsatzebenen (Z1, Z2, Z3, Z4, Z5, Z6) angeordnet sind, bei der die Zahnräder (32, 33, 34) eines Rückwärtsganges in einer gesonderten Raddsatzebene (ZR) angeordnet sind, bei der die Gangschaltvorrichtungen insgesamt höchstens acht Gangkupplungen (A, B, C, D, E, F, G, H) für die Vorwärtsgänge und eine Gangkupplung (I) für den Rückwärtsgang aufweisen, und bei der wenigstens zwei der Gangschaltvorrichtungen doppelseitig betätigbar sind.

Description

Doppelkupplunqsqetriebe

Die Erfindung betrifft ein Doppelkupplungsgetriebe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 .

Fahrzeuggetriebe, beispielsweise für Nutzfahrzeuge, die einerseits Anfahr- und Rangiervorgänge bei schwerer Beladung an Steigungen oder bei schwierigen Fahrbahnbedingen sowie andererseits ein zügiges und effizientes Fahren im Fernverkehr ermöglichen sollen, benötigen entsprechend den Anforderungen für einen Gang zum Anfahren sowie für einen Gang für einen Dauerfahrbetrieb ein bestimmtes Verhältnis zwischen größter und kleinster Übersetzung, welches eine relativ große Gesamtspreizung ergibt. Die Anzahl und die Stufung der einzelnen Gänge ergeben sich dabei aus der Vorgabe, den Antriebsmotor möglichst auf einer Kennlinie zwischen maximalem Drehmoment und maximaler Leistung zu betreiben.

Während bei einer geometrischen Gangstufung die Stufensprünge in etwa gleich groß sind, wodurch die Differenz der Höchstgeschwindigkeiten zwischen den Gängen variiert, variieren bei einer progressiven Stufung die Stufensprünge, wodurch sich die Differenz der Höchstgeschwindigkeiten zwischen den Gängen kaum ändert. Bei einer streng geometrischen Gangstufung mit konstanten Stufensprüngen vergrößert sich die Differenz der Höchstgeschwindigkeiten zwischen den Gängen mit steigendem Gang, bei einer streng progressiven Stufung mit zunehmend kleiner werdenden Stufensprüngen ist die Differenz der Höchstgeschwindigkeiten zwischen den Gängen konstant.

Um die erwähnten Anforderungen zu erfüllen, werden in Nutzfahrzeugen häufig Mehrgruppengetriebe in Vorgelegebauweise, beispielsweise mit einem Hauptgetriebe, einem vorgeschalteten Splittergetriebe und einem nachgeschalteten Bereichsgetriebe eingesetzt. Diese Getriebe weisen eine geometrische Gangstufung auf, mit einer durch die Kombination der Einzelgetriebe realisierten großen Anzahl der Gänge (beispielsweise 12 oder 16 Gänge).

Solche Getriebe weisen einen hohen Wirkungsgrad auf und haben sich bereits bewährt. Sie sind allerdings in der Konstruktion, Fertigung und Ansteue- rung relativ komplex und kostenaufwendig. Zudem unterliegen sie, wie alle herkömmlichen handgeschalteten oder automatisierten Schaltgetriebe, bei Schaltvorgängen grundsätzlich einer Zugkraftunterbrechung, was den Fahrkomfort und die Fahrleistungen beeinträchtigt. Es sind zwar bereits Mittel bekannt, die unerwünschten Zugkraftunterbrechungen weitgehend zu vermeiden, beispielsweise mit Hilfe von Zwischengängen. Dies erfordert jedoch einen entsprechenden zusätzlichen Konstruktions- und Kostenaufwand.

Demgegenüber ermöglichen Doppelkupplungsgetriebe per se nahezu Zugkraftunterbrechungsfreie Schaltvorgänge. Bei einem solchen Getriebe sind zwei antriebsseitig angeordnete Kupplungen jeweils über eine Getriebeeingangswelle mit den ungeraden bzw. den geraden Gängen verbunden. Die beiden Kupplungen sind in der Regel in einer Doppelkupplungseinheit verschachtelt aufgebaut, wobei die beiden Getriebeeingangswellen koaxial zueinander angeordnet sind. Die eine Getriebeeingangswelle ist dabei als eine äußere kürzere Hohlwelle ausgebildet, in der die andere Getriebeeingangswelle als eine längere innere Vollwelle gelagert ist.

Die Schaltvorgänge erfolgen sequenziell, wobei der jeweils nächste Gang vorgewählt ist, so dass gleichzeitig zwei Gänge eingelegt sind und durch ein überlagertes Öffnen und Schließen der beiden Kupplungen der Gangwechsel quasi ohne Unterbrechung des Vortriebs des Fahrzeuges von einem Gang zum nächsten übergeht. Die gegenüber einem Gruppengetriebe geschlossene Gangstruktur eines Doppelkupplungsgetriebes ermöglicht eine progressive Gangstufung, so dass insgesamt weniger Gänge benötigt werden, um eine bestimmte Gesamtspreizung zu realisieren. Außerdem ist eine so genannte Windungsbauweise bei Fahrzeuggetrieben bekannt. Bei solchen Getrieben verläuft der Leistungsfluss eines oder mehrerer Gänge im Wechsel über mehrere Zahnradebenen zwischen einer Hauptwellenanordnung und einer parallelen Vorgelegewellenanordnung. Der Leistungsfluss„windet" sich also durch das Getriebe. Windungsgetriebe haben den Vorteil, dass sie gegenüber herkömmlichen Getriebestrukturen mit weniger Zahnradpaaren bzw. Radsatzebenen auskommen, um eine bestimmte Gangzahl zu realisieren.

Aus der DE 10 2005 005 942 A1 ist ein neungängiges Doppelkupplungsgetriebe mit einem progressiven Stufensprungverlauf mit einer relativ großen Gesamtspreizung bekannt. Darin sind ein I .Gang als ein Kriechgang, ein zweiter Gang als ein Anfahrgang, ein 7. Gang als ein Direktgang sowie zwei verbrauchsgünstige Overdrive-Gänge für Volllastfahrten, in denen nicht die

Höchstgeschwindigkeit erreicht wird, vorgesehen. Die neun Vorwärtsgänge sind mit sieben Radsatzebenen realisiert. Ein Rückwärtsgang ist an eine der Vorwärtsgang-Radsatzebenen koppelbar. Insgesamt sind zur Schaltung der Gänge zehn Gangkupplungen, teilweise in doppelseitig betätigbaren Kupplungsvorrichtungen, angeordnet. Nachteilig bei diesem Getriebe ist, dass die Zahnräder für den Rückwärtsgang zusätzlichen radialen Bauraum beanspruchen. Die Anzahl der benötigten Gangkupplungen ist außerdem relativ groß. Zudem ist die Anzahl der Gänge nicht ohne weiteres erweiterbar.

Die DE 10 2007 049 270 A1 zeigt ein Doppelkupplungsgetriebe mit zumindest acht lastschaltbaren Vorwärtsgängen. Das Getriebe weist auf beiden Seiten einer Hauptwellenanordnung jeweils eine Vorgelegewellenanordnung auf. Die beiden Vorgelegewellenanordnungen sind achsparallel zueinander angeordnet. Die Hauptwellenanordnung umfasst zwei koaxial zueinander angeordnete Getriebeeingangswellen, die mit jeweils einer eingangsseitigen Kupplung verbunden sind, und eine axial davor angeordnete Abtriebswelle. Die acht Vorwärtsgänge sowie ein oder zwei Rückwärtsgänge sind auf fünf Radsatzebenen und einer Abtriebsstufe realisiert und mit acht Gangkupplungen sowie ei- nem zusätzlichen Schaltelement schaltbar. Zumindest ein Gang ist als ein Windungsgang ausgebildet, der über das zusätzliche Schaltelement, über das die beiden Getriebeeingangswellen miteinander koppelbar sind, schaltbar ist.

Das bekannte Getriebe ermöglicht zwar mit insgesamt nur sechs Zahnradebenen eine relativ kurze axiale Baulänge. Die zwei achsparallelen Vorgelegewellenanordnungen beanspruchen allerdings einen relativ großen radialen Durchmesser. Außerdem ist die Anzahl der Gänge nicht ohne weiteres vergrößerbar und die erreichbare Getriebespreizung unter Berücksichtigung der radialen Baugröße ist eher begrenzt.

Außerdem ist die WO 2008 / 058 858 A1 bekannt, in der ein Doppelkupplungsgetriebe in Windungsbauweise beschrieben ist. Das Getriebe ist aus zwei axial hintereinander angeordneten viergängigen Windungs-Teilgetrieben mit je drei Radsatzebenen aufgebaut, wobei vorzugsweise das erste Teilgetriebe mit parallelem Antrieb sowie Abtrieb und das zweite Teilgetriebe mit koaxialem Antrieb und Abtrieb ausgebildet ist, so dass insgesamt acht Vorwärtsgänge vorhanden sind. Ein Rückwärtsgang kann in einer zusätzlichen Radsatzebene angeordnet sein. Dieses bekannte Getriebe ist zwar grundsätzlich auf mehr als acht Vorwärtsgänge erweiterbar, der Fachmann findet zu einer solchen Realisierung darin jedoch keine Hinweise. Zumindest scheint dazu eine Erweiterung eines oder beider Teilgetriebe mit einem entsprechenden zusätzlichen Aufwand und gegebenenfalls zusätzlichen Radsatzebenen erforderlich zu sein.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein als Doppelkupplungsgetriebe ausgebildetes, vollständig lastschaltbares Fahrzeuggetriebe vorzustellen, das eine große Gesamtspreizung ermöglicht, die vergleichbar mit der eines Vielgang-Gruppengetriebes ist, und dennoch kompakt aufgebaut sowie kostengünstig in der Herstellung und effizient im Betrieb ist. Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Hauptanspruchs, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnehmbar sind.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass ein effizientes und komfortables Nutzfahrzeuggetriebe als ein Doppelkupplungsgetriebe konzipiert werden kann, welches durch eine geeignete Anordnung von Fest- und Losrädern auf einem zusammenwirkenden System von Hohlwellen und Vollwellen bzw. Wellensegmenten in einer Hauptachse und einer parallelen Vorgelegeachse mit verzweigten Leistungsflüssen, und mit Hilfe von Zahnradpaaren, die progressive Gangsprünge für eine erforderliche Gesamtspreizung ergeben und die über möglichst doppelseitige Schaltelemente betätigbar sind, Kosten sparend und kompakt bauend realisierbar ist.

Demnach geht die Erfindung aus von einem Doppelkupplungsgetriebe, vorzugsweise für ein Nutzfahrzeug, mit einer Hauptwellenanordnung, wenigstens umfassend zwei koaxial zueinander angeordnete Getriebeeingangswellen und eine axial dahinter angeordnete Getriebeausgangswelle sowie mit einer auf einer Seite der Hauptwellenanordnung achsparallel zu der Hauptwellenanordnung angeordneten Vorgelegewellenanordnung, bei dem die beiden Getriebeeingangswellen mit jeweils einer eingangsseitigen Kupplung verbunden sind, bei dem in mehreren Radsatzebenen Zahnräder angeordnet sind, die als Losräder oder Festräder ausgebildet und jeweils mit einer der Wellen der Hauptwellenanordnung oder der Vorgelegewellenanordnung drehfest verbunden oder auf dieser drehbar gelagert sind, bei dem den Losrädern jeweils Gangschaltvorrichtungen zugeordnet sind, mit denen die Losräder mit der jeweils zugeordneten Welle drehfest verbindbar sind, und bei dem zwischen den Vorwärtsgängen progressive Gangsprünge vorgesehen sind.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe sieht die Erfindung vor, dass eine Getriebestruktur zur Schaltung von neun oder zehn Vorwärtsgängen ausgebildet ist, bei der die Zahnräder der Vorwärtsgänge in sechs Radsatzebenen ange- ordnet sind, bei der die Zahnräder eines Rückwärtsganges in einer gesonderten Radsatzebene angeordnet sind, bei der die Gangschaltvorrichtungen insgesamt höchstens acht Gangkupplungen für die Vorwärtsgänge und eine Gangkupplung für den Rückwärtsgang aufweisen, und bei der wenigstens zwei der Gangschaltvorrichtungen doppelseitig betätigbar sind.

Unter progressiven Gangsprüngen werden Gangsprünge verstanden, die aufeinanderfolgend variieren.

Diese erfindungsgemäße Struktur eines Doppelkupplungsgetriebes besitzt eine kompakte Bauform, ermöglicht weitgehend zugkraftunterbrechungs- freies Schalten in allen Gängen und weist einen hohen Wirkungsgrad auf. Mit neun oder zehn Gängen bei einer geeigneten progressiven Gangstufung kann eine Gesamtspreizung dargestellt werden, die vergleichbar zu einem Gruppengetriebe mit einer weitaus höheren Gangzahl ist, und welche die Anforderungen an ein Getriebe für ein Nutzfahrzeug, beispielsweise für einen Lastkraftwagen im Fernverkehr, erfüllt.

Insbesondere ermöglicht die Gesamtspreizung des Getriebes sowohl ein einfaches und sicheres Anfahren eines Nutzfahrzeuges auch bei schwerer bzw. voller Beladung an Steigungen im niedrigsten Gang, als auch einen effizienten Dauerfahrbetrieb im höchsten Gang, wobei der neunte Gang vorzugsweise als ein Direktgang und, falls vorgesehen, der zehnte Gang vorzugsweise als ein Schnellgang übersetzt ist. Vorzugsweise ist die Stufung zumindest in Teilbereichen des Getriebes streng progressiv. Grundsätzlich ist auch eine durchgehend streng progressive Stufung möglich.

Dazu sind erfindungsgemäß nur sechs Radsatzebenen mit sieben oder acht Gangkupplungen nötig, wobei vorteilhaft der einen Getriebeeingangswelle mindestens eine Vorwärtsgang- Radsatzebene und der anderen Getriebeeingangswelle mindestens zwei Vorwärtsgang-Radsatzebenen direkt zugeordnet sind. Ein Rückwärtsgang, der von einer neunten Gangkupplung geschaltet ist, ist in einer gesonderten Radsatzebene angeordnet und beansprucht keinen zusätzlichen radialen Bauraum.

Insgesamt benötigt die Getriebestruktur somit nur sieben Radsatzebenen zur Bereitstellung von neun bis zehn Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang. Die Radsatzebenen umfassen jeweils ein Zahnrad auf einer Hauptwellenachse und ein Zahnrad auf einer Vorgelegewellenachse. Die Radsatzebene des Rückwärtsganges umfasst zusätzlich ein Richtungsumkehrrad. Insgesamt wird eine relativ kleine axiale und radiale Baugröße mit einem vergleichsweise geringen Bauaufwand erreicht.

Besonders vorteilhaft ist außerdem, dass die Getriebestruktur, je nach Anforderungen, sowohl für neun Vorwärtsgänge als auch für zehn Vorwärtsgänge mit einer entsprechend angepassten Stufung geeignet ist. Insbesondere ist eine einfache Erweiterung von neun auf zehn Gänge bzw. eine Reduzierung von zehn auf neun Gänge möglich.

Eine besonders kompakte Bauform kann dadurch erreicht werden, dass wenigstens einer der Gänge als ein Windungsgang ausgebildet ist. Vorzugsweise sind in den unteren Gängen mehrere Windungsgänge vorgesehen.

Dementsprechend sind die Zahnräder der Getriebestruktur überwiegend drehbar oder auf miteinander koppelbaren Wellensegmenten gelagert.

Die einzelnen Wellen bzw. Wellensegmente sind grundsätzlich möglichst kurz ausgebildet, wodurch die Anzahl der notwendigen Wellenlager verringert ist. Es kann auch zumindest zwischen zwei der Radsatzebenen ein freier axialer Zwischenraum vorhanden sein, so dass mit relativ geringem Aufwand eine gegebenenfalls sinnvolle Stützwand für eine Wellenlagerung angeordnet werden kann.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind neun oder zehn Vorwärtsgänge mit acht Gangkupplungen schaltbar, von denen sechs Gangkupplungen in drei doppelseitig betätigbaren Gangschaltvorrichtungen und zwei Gangkupplungen in zwei einseitig betätigbaren Gangschaltvorrichtungen angeordnet sind.

Es ist auch eine Getriebestruktur möglich, bei der neun Vorwärtsgänge mit nur sieben Gangkupplungen schaltbar sind, von denen vier Gangkupplungen in zwei doppelseitig betätigbaren Gangschaltvorrichtungen und drei Gangkupplungen in drei einseitig betätigbaren Gangschaltvorrichtungen angeordnet sind, wodurch eine weitere Kostenersparnis erzielt werden kann.

Die Gangschalteinrichtungen sind vorteilhaft als Synchronisierungen in an sich bekannter Bauart ausgebildet und soweit möglich, doppelseitig betätigbar, d.h. mit jeweils zwei betätigbaren Gangkupplungen bestückt, was sich auf die Baulänge und die Herstellungskosten günstig auswirkt.

Außerdem kann vorgesehen sein, dass in höchstens einem axialen Zwischenraum zwischen zwei Radsatzebenen Gangschaltvorrichtungen der Hauptwellenanordnung und der Vorgelegewellenanordnung sich gegenüberliegen. Vorzugsweise liegen sich in den Zwischenräumen überhaupt keine Gangschalteinrichtungen gegenüber, wodurch sich weitere Bauraumvorteile ergeben können.

Zur Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung eines Ausführungsbeispiels beigefügt. In dieser zeigt

Fig. 1 eine erste Getriebestruktur eines Doppelkupplungsgetriebes mit neun oder zehn Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang,

Fig. 2 eine Gangtabelle dieser Getriebestruktur mit einem Schaltschema für neun Vorwärtsgänge, mit einer beispielhaften Ü- bersetzungsreihe und einer zugehörigen Stufungsreihe, Fig. 3 eine zweite Getriebestruktur eines Doppelkupplungsgetriebes mit neun oder zehn Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang,

Fig. 4 eine dritte Getriebestruktur eines Doppelkupplungsgetriebes mit neun oder zehn Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang,

Fig. 5 eine vierte Getriebestruktur eines Doppelkupplungsgetriebes mit neun oder zehn Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang,

Fig. 6 eine fünfte Getriebestruktur eines Doppelkupplungsgetriebes mit neun oder zehn Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang,

Fig. 7 eine sechste Getriebestruktur eines Doppelkupplungsgetriebes mit neun Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang, und

Fig. 8 eine Gangtabelle in der Übersicht der Getriebestrukturen von

Fig.1 und Fig. 3 bis Fig. 7.

Demnach ist in Fig. 1 ein Schema einer ersten Getriebestruktur 1 eines vollständig lastschaltbaren Doppelkupplungsgetriebes gemäß der Erfindung dargestellt, wie es beispielsweise in einem Fernverkehrs-Lastkraftwagen verbaut sein kann.

Das Doppelkupplungsgetriebe umfasst eine Doppelkupplungsvorrichtung 7 mit zwei Kupplungen K1 , K2 und zwei koaxiale Getriebeeingangswellen 10, 1 1 . Ein gemeinsamer Kupplungskorb 8 ist über eine Antriebswelle 9 mit einem nicht dargestellten Antriebsmotor verbunden. Die erste Getriebeein- gangswelle 10 ist als eine innere Vollwelle ausgebildet, die in der zweiten, als kürzere Hohlwelle 1 1 ausgebildeten Getriebeeingangswelle 1 1 konzentrisch geführt ist und aus dieser getriebeseitig herausragt. Die innere Getriebeeingangswelle 10 ist über die erste, motornahe Kupplung K1 , die äußere Getriebeeingangswelle 1 1 ist über die zweite, getriebenahe Kupplung K2 mit dem Antriebsmotor verbindbar.

Die beiden Getriebeeingangswellen 10, 1 1 und eine koaxial dahinter angeordnete getriebeausgangsseitige Abtriebswelle 12 bilden im Wesentlichen eine Hauptwellenanordnung 13. Achsparallel dazu ist eine Vorgelegewellenanordnung 14 ausgebildet. Auf der Hauptwellenanordnung 13 und der Vorgelegewellenanordnung 14 sind sechs Radsatzebenen Z1 , Z2, Z3, Z4, Z5, Z6 für Vorwärtsgänge, die durch jeweils ein Zahnradpaar 15/1 6, 18/19, 21 /22, 24/25, 27/28, 30/31 gebildet sind, und eine Radsatzebene ZR für einen Rückwärtsgang, die durch ein Zahnradtrio 32,33,34 gebildet ist, angeordnet.

Die erste Radsatzebene Z1 ist als eine Eingangsstufe ausgebildet. Sie weist ein Zahnrad 15 auf, welches drehfest mit der zweiten Getriebeeingangswelle 1 1 verbunden ist, und ein mit diesem Zahnrad 15 kämmendes zweites Zahnrad 1 6, welches drehfest mit einem zentralen Vorgelegewellensegment 17 verbunden ist.

Die zweite Radsatzebene Z2 ist durch ein Zahnrad 18 und ein zweites Zahnrad 19 gebildet. Das Zahnrad 18 ist auf der ersten Getriebeeingangswelle 10 drehbar gelagert. Das zweite Zahnrad 19 ist auf einem Vorgelegewellensegment 20 drehfest angeordnet, das als eine Hohlwelle drehbar auf dem zentralen Vorgelegewellensegment 17 gelagert ist.

Die dritte Radsatzebene Z3 besitzt ein Zahnrad 21 , welches mit einem zentralen Hauptwellensegment 23 der Hauptwellenanordnung 13 fest verbunden ist, und ein Zahnrad 22, welches drehfest auf dem äußeren Vorgelegewellensegment 20 angeordnet ist. Die vierte Radsatzebene Z4 weist ein Zahnrad 24 auf, das drehfest auf einem als Hohlwelle ausgebildeten Hauptwellensegment 26 angeordnet ist, welches seinerseits auf dem zentralen Hauptwellensegment 23 drehbar gelagert ist. Das Zahnrad 24 kämmt mit einem Zahnrad 25, das auf dem zentralen Vorgelegewellensegment 17 drehbar gelagert ist.

Die fünfte Radsatzebene Z5 ist durch ein Zahnrad 27, das mit dem äußeren Hauptwellensegment 26 drehfest verbunden ist und ein Zahnrad 28, das mit einem ausgangsseitigen Vorgelegewellensegment 29 drehfest verbunden ist, gebildet.

Die sechste Radsatzebene Z6 umfasst ein Zahnrad 30, das drehfest mit der Getriebeausgangswelle 12 verbunden ist, und ein Zahnrad 31 , das drehbar auf dem Vorgelegewellensegment 29 gelagert ist.

Eine Rückwärtsgangradsatzebene ZR ist zwischen der ersten Radsatzebene Z1 und der zweiten Radsatzebene Z2 angeordnet. Sie umfasst ein drehbar auf der ersten Eingangswelle 10 gelagertes Zahnrad 32, ein mit dem äußeren Vorgelegewellensegment 20 drehfest verbundenes Zahnrad 33 und ein Zwischenrad 34 zur Drehrichtungsumkehr.

Das beschriebene System von Zahnrädern und Wellen ist über insgesamt sechs Gangschaltvorrichtungen 35, 36, 37, 38, 39, 40 mit neun Gangkupplungen A, B, C, D, E, F, G, H, I betätigbar. Es sind drei Doppelsynchroni- sierungen 36, 37, 38 und drei Einzelsynchronisierungen 35, 39, 40 vorgesehen.

Die erste Gangschaltvorrichtung 35 ist auf der Vorgelegewellenanordnung 14 zwischen der ersten Radsatzebene Z1 und der Rückwärtsgangradsatzebene ZR angeordnet. Sie ist einseitig mittels der Gangkupplung F zur Kopplung des zentralen Vorgelegewellensegments 17 mit dem äußeren Vorgelegewellensegment 20 betätigbar. Die zweite Gangschaltvorrichtung 36 ist auf der Hauptwellenanordnung 13 zwischen der zweiten Radsatzebene Z2 und der dritten Radsatzebene Z3 angeordnet. Sie ist doppelseitig mit den Gangkupplungen B und C, zur Kopplung des Zahnrades 18 der zweiten Radsatzebene Z2 mit der ersten Eingangswelle 10 bzw. zur Kopplung des Zahnrades 21 der dritten Radsatzebene Z3 und dem damit verbundenen zentralen Hauptwellensegment 23 mit der ersten Eingangswelle 10 bestückt.

Zwischen der dritten Ebene Z3 und der vierten Ebene Z4 besteht ein axialer Freiraum, der für eine optionale Stützwand 41 zur Wellenlagerung nutzbar ist.

Die dritte Gangschaltvorrichtung 37 ist auf der Vorgelegewellenanordnung 14 zwischen der vierten Radsatzebene Z4 und der fünften Radsatzebene Z5 angeordnet. Sie ist doppelseitig mit den Gangkupplungen G und H betätigbar. Sie dient zur Kopplung des Zahnrades 25 der vierten Radsatzebene Z4 mit dem zentralen Vorgelegewellensegment 17 bzw. zur Kopplung des Zahnrades 28 der fünften Radsatzebene Z5 und dem damit verbundenen ausgangs- seitigen Vorgelegewellensegment 29 mit dem zentralen Vorgelegewellensegment 17.

Die vierte Gangschaltvorrichtung 38 ist auf der Hauptwellenanordnung 13 zwischen der fünften Radsatzebene Z5 und der sechsten Radsatzebene Z6 angeordnet. Diese Gangschaltvorrichtung 38 ist beidseitig mit den Gangkupplungen A und D betätigbar. Darüber ist das Zahnrad 27 der fünften Radsatzebene Z5 mit dem inneren Hauptwellensegment 23 bzw. das Zahnrad 30 der sechsten Radsatzebene Z6 und die damit verbundene Getriebeausgangswelle 12 mit dem zentralen Hauptwellensegment 23 koppelbar.

Die fünfte Gangschaltvorrichtung 39 ist auf der Vorgelegewellenanordnung 14 der sechsten Radsatzebene Z6 nachgeordnet. Sie ist einseitig mittels der Gangkupplung E zur Kopplung des Zahnrades 31 der sechsten Radsatzebene Z6 mit dem ausgangsseitigen Vorgelegewellensegment 29 betätigbar.

Die sechste Gangschaltvorrichtung 40 ist auf der Hauptwellenanordnung 13 zwischen der ersten Radsatzebene Z1 und der Rückwärtsgangradsatzebene ZR angeordnet. Der Rückwärtsgang ZR ist über diese einseitige Gangschaltvorrichtung 40 mit der Gangkupplung I betätigbar, die das Zahnrad 32 der Rückwärtsgangradsatzebene ZR mit der ersten Getriebeeingangswelle 10 koppelt.

Fig. 2 zeigt ein Schaltschema für die Getriebestruktur 1 der Fig. 1 bei einer Auslegung mit neun Vorwärtsgängen. Dieses Schaltschema ist ausdrücklich auch Bestandteil der Beschreibung, ohne ihn hier zu wiederholen. Aus der Tabelle ist ersichtlich, dass die Gänge sequenziell über die beiden Motorkupplungen K1 , K2 geschaltet werden, wobei jeweils mindestens zwei, höchstens vier der Gangkupplungen A bis I geschlossen werden. Die Leistungsflüsse der Gänge eins, drei und vier sowie der des Rückwärtsganges verlaufen mehrfach wechselnd über die Hauptwellenanordnung 13 und die Vorgelegewellenanordnung 14, sie sind also als Windungsgänge realisiert.

Die beiden letzten Spalten zeigen eine beispielhafte Übersetzungsreihe sowie eine beispielhafte Stufungsreihe. Aus dem Übersetzungsverhältnis des als Anfahrgang ausgelegten 1 .Ganges i_1 = 1 6 und des als Direktgang ausgelegten höchsten 9. Ganges i_9 = 1 ergibt sich eine Gesamtsprei- zung i_ges = i_1 / i_9 = 1 6. Die entsprechende Stufungsreihe weist progressive Stufensprünge auf, die zwischen φ = 1 ,264 und φ = 1 ,499 variieren. Zwischen den Gängen drei und vier, vier und fünf sowie sieben und acht nehmen die Stufensprünge ab. Das Getriebe ist somit progressiv, allerdings nicht durchgehend streng progressiv gestuft. Die Getriebestruktur 1 ist bei einer ähnlichen Ge- samtspreizung auch für zehn Gänge geeignet. In den Figuren 3 bis 7 sind fünf weitere Getriebestrukturen 2, 3, 4, 5, 6 dargestellt. Auf eine Detailbeschreibung der einzelnen Wellen und Zahnräder wird dabei verzichtet, da der Aufbau dieser Getriebestrukturen 2, 3, 4, 5, 6 ebenso den der Getriebestruktur 1 zugrunde liegenden, aus den Ansprüchen und der Eingangsbeschreibung hervorgehenden Randbedingungen folgt und aus den Figuren entnehmbar ist. Daher wird im Folgenden lediglich auf die wesentlichen Eigenschaften bzw. Unterschiede hingewiesen. Zu deren Verdeutlichung dient die Fig. 8, deren Inhalt ausdrücklich auch als Bestandteil der Beschreibung angesehen wird, ohne ihn hier zu wiederholen.

Die Fig. 8 zeigt eine Übersichtstabelle mit einer vergleichenden Darstellung der Schaltschemata der Getriebestrukturen 1 , 2, 3, 4, 5 und 6. Dabei ist zu beachten, dass die Nomenklatur für die Gangkupplungen A, B, C, D, E, F, G, H, I jeweils für die zugehörige Fig. 1 , 3, 4, 5, 6 oder 7 gilt. Demnach zeigt diese Übersichtstabelle, welche Gangkupplungen A, B, C, D, E, F, G, H, I jeweils betätigt werden müssen, um bei den Getriebestrukturen 1 , 2, 3, 4, 5 oder 6 die jeweiligen Getriebegänge zu aktivieren.

Bei allen gezeigten Getriebestrukturen 1 , 2, 3, 4, 5 und 6 ist der neunte Gang als ein Direktgang ausgelegt. Der zehnte Gang ist als ein optionaler Schnellgang konzipiert.

Die Getriebestruktur 2 in Fig. 3 ist für neun oder zehn Gänge ausgelegt. Es sind drei Doppelsynchronisierungen F-G, C-D, E-B und drei Einzelsynchro- nisierungen A, H, I angeordnet. Zwischen der Rückwärtsgangebene ZR und der dritten Radsatzebene Z3 ist Raum für eine optionale Stützwand zur Wellenlagerung vorhanden. Die Gangschaltvorrichtungen sind überwiegend auf der Hauptwellenanordnung 13 angeordnet. Es ist nur eine Doppelsynchronisierung G-F und eine Einzelsynchronisierung H auf der Vorgelegewellenanordnung 14 vorhanden. Nur die Einzelsynchronisierungen H und I stehen sich gegenüber. Die Getriebestruktur 3 in Fig. 4 ist für neun oder zehn Gänge ausgelegt. Es sind drei Doppelsynchronisierungen G-F, D-E, B-A und drei Einzelsynchro- nisierungen H, C, I angeordnet. Die Gangschaltvorrichtungen sind überwiegend auf der Vorgelegewellenanordnung 14 angeordnet, lediglich die Gangschaltvorrichtung B-A befindet sich auf der Hauptwellenanordnung 13. In einer Ausführung mit neun Vorwärts-Gängen sind jeweils höchstens zwei Gangkupplungen in den Gängen geschlossen.

Die Getriebestruktur 4 in Fig. 5 ist für neun oder zehn Gänge ausgelegt. Es sind drei Doppelsynchronisierungen E-D, G-H, C-B und drei Einzelsynchro- nisierungen A, F, I angeordnet. Auf der Vorgelegewellenanordnung 14 und der Hauptwellenanordnung 13 sind jeweils drei Gangschaltvorrichtungen angeordnet. Zwischen der Rückwärtsgangebene ZR und der vierten Radsatzebene Z4 ist Raum für eine optionale Stützwand zur Wellenlagerung vorhanden. Zwischen der fünften Radsatzebene Z5 und der sechsten Radsatzebene Z6 liegen sich zwei Gangkupplungen A, F gegenüber. Die Gangkupplung G wird lediglich für einen 10.Gang benötigt. In einer für neun Gänge ausgelegten Stufung kann daher diese Gangkupplung G entfallen.

Dies zeigt die Getriebestruktur 6 in Fig. 7. Darin sind folglich nur zwei Doppelsynchronisierungen E-D, C-B, und vier Einzelsynchronisierungen H, F, A, I angeordnet. Insgesamt sind somit nur sieben Gangkupplungen A, B, C, D, E, F, H zum Schalten von neun Vorwärtsgängen und eine Gangkupplung I zum Schalten eines Rückwärtsganges für dieses Doppelkupplungsgetriebe erforderlich. Die Einzelsynchronisierungen H und F sowie die Doppelsynchronisie- rung E-D befinden sich dabei auf der Vorgelegewellenanordnung 14.

Die Getriebestruktur 5 in Fig. 6 ist für neun oder zehn Gänge ausgelegt. Es sind drei Doppelsynchronisierungen D-E, B-C, F-A und drei Einzelsynchronisierungen H, G, I angeordnet. Alle drei Doppelsynchronisierungen D-E, B-C, F-A befinden sich auf der Hauptwellenanordnung 13. Zwischen der Rückwärtsgangebene ZR und der dritten Radsatzebene Z3 ist axialer Raum für eine opti- onale Stützwand zur Wellenlagerung vorhanden. In einer Auslegung mit zehn Gängen sind der ersten Kupplung K1 die geraden Gänge und der zweiten Kupplung K2 die ungeraden Gänge zugeordnet. In einer Auslegung mit neun Gängen sind der ersten Kupplung K1 die ungeraden Gänge und der zweiten Kupplung K2 die geraden Gänge zugeordnet. Letztere Zuordnung gilt für alle anderen gezeigten Getriebestrukturen 1 , 2, 3, 4, 6 sowohl für die neungängigen als auch für die zehngängigen Varianten. Bei diesen Getriebestrukturen 1 , 2, 3, 4, 6 sind die Schaltschemata für die ersten neun Gänge in der jeweiligen Neungangvariante und Zehngangvariante gleich.

Bezuqszeichenliste

Getriebestruktur

Doppelkupplungsvorrichtung

Kupplungskorb

Antriebswelle

Getriebeeingangswelle

Abtriebswelle

Hauptwellenanordnung

Vorgelegewellenanordnung

Zahnrad

Vorgelegewellensegment

Zahnrad

Vorgelegewellensegment

Zahnrad

Hauptwellensegment

Zahnrad

Hauptwellensegment

Zahnrad

Vorgelegewellensegment

Zahnrad 31 Zahnrad

32 Zahnrad

33 Zahnrad

34 Zahnrad

35 Gangschaltvorrichtung

36 Gangschaltvorrichtung

37 Gangschaltvorrichtung

38 Gangschaltvorrichtung

39 Gangschaltvorrichtung

40 Gangschaltvorrichtung

41 Stützwand

A Gangkupplung

B Gangkupplung

C Gangkupplung

D Gangkupplung

E Gangkupplung

F Gangkupplung

G Gangkupplung

H Gangkupplung

I Gangkupplung

K1 Kupplung

K2 Kupplung

Z1 Radsatzebene

Z2 Radsatzebene

Z3 Radsatzebene

Z4 Radsatzebene

Z5 Radsatzebene

Z6 Radsatzebene

ZR Rückwärtsgangradsatzebene i Übersetzung

i_ges Gesamtspreizung

Φ Stufensprung

Claims

Patentansprüche

1 . Doppelkupplungsgetriebe, wenigstens umfassend zwei koaxial zueinander angeordnete Getriebeeingangswellen (10, 1 1 ) und eine axial dahinter angeordnete Getriebeausgangswelle (12) sowie mit einer auf einer Seite der Hauptwellenanordnung (13) achsparallel zu der Hauptwellenanordnung (13) angeordneten Vorgelegewellenanordnung (14), bei dem die beiden Getriebeeingangswellen (10, 1 1 ) mit jeweils einer eingangsseitigen Kupplung (K1 , K2) verbunden sind, bei dem in mehreren Radsatzebenen (Z1 , Z2, Z3, Z4, Z5, Z6, ZR) Zahnräder (15, 1 6, 18, 19, 21 , 22, 24, 25, 27, 28, 30, 31 , 32, 33, 34) angeordnet sind, die als Losräder oder Festräder ausgebildet und jeweils mit einer der Wellen (10, 1 1 , 12, 17, 20, 23, 26, 29) der Hauptwellenanordnung (13) oder der Vorgelegewellenanordnung (14) drehfest verbunden oder auf dieser drehbar gelagert sind, bei dem den Losrädern jeweils Gangschaltvorrichtungen (35, 36, 37, 38, 39, 40) zugeordnet sind, mit denen die Losräder mit der jeweils zugeordneten Welle (10, 1 1 , 12, 17, 20, 23, 26, 29) drehfest verbindbar sind, und bei dem zwischen den Vorwärtsgängen progressive Gangsprünge vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine Getriebestruktur (1 , 2, 3, 4, 5, 6) zur Schaltung von neun oder zehn Vorwärtsgängen ausgebildet ist, bei der die Zahnräder (15, 1 6, 18, 19, 21 , 22, 24, 25, 27, 28, 30, 31 ) der Vorwärtsgänge in sechs Radsatzebenen (Z1 , Z2, Z3, Z4, Z5, Z6) angeordnet sind, bei der die Zahnräder (32, 33, 34) eines Rückwärtsganges in einer gesonderten Radsatzebene (ZR) angeordnet sind, bei der die Gangschaltvorrichtungen (35, 36, 37, 38, 39, 40) insgesamt höchstens acht Gangkupplungen (A, B, C, D, E, F, G, H) für die Vorwärtsgänge und eine Gangkupplung (I) für den Rückwärtsgang aufweisen, und bei der wenigstens zwei der Gangschaltvorrichtungen (35, 36, 37, 38, 39, 40) doppelseitig betätigbar sind.

2. Doppelkupplungsgetriebe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass neun oder zehn Vorwärtsgänge mit acht Gangkupplungen (A, B, C, D, E, F, G, H) schaltbar sind, von denen sechs der Gangkupplungen (A, B, C, D, E, F, G, H) in drei doppelseitig betätigbaren Gangschaltvorrichtungen (35, 36, 37, 38, 39, 40) und zwei der Gangkupplungen (A, B, C, D, E, F, G, H) in zwei einseitig betätigbaren Gangschaltvorrichtungen (35, 36, 37, 38, 39, 40) angeordnet sind.

3. Doppelkupplungsgetriebe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass neun Vorwärtsgänge mit sieben Gangkupplungen (A, B, C, D, E, F, H) schaltbar sind, von denen vier Gangkupplungen (B, C, D, E) in zwei doppelseitig betätigbaren Gangschaltvorrichtungen und drei Gangkupplungen (A, F, H) in drei einseitig betätigbaren Gangschaltvorrichtungen angeordnet sind.

4. Doppelkupplungsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der einen Getriebeeingangswelle (10, 1 1 ) mindestens eine der Vorwärtsgangradsatzebenen (Z1 , Z2, Z3, Z4, Z5, Z6) und der anderen Getriebeeingangswelle (10, 1 1 ) mindestens zwei der Vorwärtsgangradsatzebenen (Z1 , Z2, Z3, Z4, Z5, Z6) direkt zugeordnet sind.

5. Doppelkupplungsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Gänge als ein Windungsgang ausgebildet ist.

6. Doppelkupplungsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der neunte Gang als ein Direktgang ausgebildet ist.

7. Doppelkupplungsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein zehnter Gang als ein Schnellgang ausgebildet ist.

8. Doppelkupplungsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in höchstens einem axialen Zwischenraum zwischen zwei der Radsatzebenen (Z1 , Z2, Z3, Z4, Z5, Z6, ZR) Gangschaltvorrichtungen (35, 36, 37, 38, 39, 40) der Hauptwellenanordnung (13) und der Vorgelegewellenanordnung (14) sich gegenüberliegen.

9. Doppelkupplungsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei der Radsatzebenen (Z1 , Z2, Z3, Z4, Z5, Z6, ZR) ein freier axialer Zwischenraum für eine Stützwand (41 ) für eine Wellenlagerung vorhanden ist.

10. Doppelkupplungsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Gangschaltvorrichtungen (35, 36, 37, 38, 39, 40) zumindest der Vorwärtsgänge als Synchronisierungen ausgebildet sind, wobei die Anzahl der Doppelsynchronisierungen maximiert ist.