WO2012168116A1 - Doppelkupplungsgetriebe für ein kraftfahrzeug - Google Patents

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WO2012168116A1
WO2012168116A1 PCT/EP2012/060051 EP2012060051W WO2012168116A1 WO 2012168116 A1 WO2012168116 A1 WO 2012168116A1 EP 2012060051 W EP2012060051 W EP 2012060051W WO 2012168116 A1 WO2012168116 A1 WO 2012168116A1
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WO
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hydraulic
countershaft
clutch
dual
transmission
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PCT/EP2012/060051
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Gebhard Woentner
Gunnar STEIN
Guenter Pilat
Josef Infanger
Roland HINTRINGER
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Avl List Gmbh
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Publication date
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    • F16H3/006—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion power being selectively transmitted by either one of the parallel flow paths
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16H3/12—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts with means for synchronisation not incorporated in the clutches
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    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/04—Smoothing ratio shift
    • F16H61/0403—Synchronisation before shifting

Definitions

  • the invention relates to a dual-clutch transmission for a motor vehicle, having an input shaft and a main shaft, wherein the input shaft via a switchable first clutch with a first countershaft and a switchable second clutch with a second countershaft is connectable, wherein the first countershaft and the second countershaft respectively via at least one pair of gears which can be shifted via a switching device, it is possible to drive-connect to the main shaft, with at least one synchronizing device for adjusting the rotational speed of the countershafts to the main shaft.
  • DE 10 2007 018 967 AI further describes an automatedstruge ⁇ gear for a vehicle with a main gear and at least one upstream and / or downstream Nach Schemesrios and with at least one countershaft, wherein the countershaft is in operative connection with at least one hydraulic arrangement to a power take-off provided.
  • the hydraulic arrangement has at least one drive unit for controlling and / or regulating each countershaft.
  • the synchronizing device is formed by a hydraulic unit, which hydraulic unit has a first hydraulic machine drivingly connected to the first countershaft and a second hydraulic machine drivingly connected to the second countershaft, wherein the two hydraulic machines are arranged in a hydraulic circuit and each the two hydraulic machines can be operated either as a hydraulic drive motor or as a hydraulic pump.
  • the two hydraulic machines can be controlled independently of each other.
  • a particularly compact solution is obtained when the dual-clutch transmission together with the synchronization device is arranged in a common housing, wherein preferably the hydraulic circuit is designed as a closed circuit within the housing.
  • the entire hydraulic system is arranged within the housing of the dual-clutch transmission, a very space-saving design can be made possible.
  • the hydraulic circuit is fluidly connected to a hydraulic system of the motor vehicle.
  • This synchronization device can thus be connected to a hydraulic system of the vehicle, which additional freedom for the use of the two hydraulic machines exist. So it is possible to use the hydraulic machines as hydraulic emergency pumps to provide a hydraulic power source for the vehicle in an emergency can.
  • One of the two hydraulic machines is used as a pressure generator while the second hydraulic machine runs empty.
  • the hydraulic machines for recuperation, whereby braking energy can be converted into hydraulic energy.
  • at least one of the two hydraulic machines used as a hydraulic motor and apply an additional drive torque to drive the vehicle.
  • the start of the internal combustion engine can also be carried out via at least one of the two hydraulic machines.
  • the first and the second clutch is advantageously designed as a wet-running multi-plate clutch, whereby high torques in a small space and low weight can be transmitted.
  • the two clutches can be designed identical, in order to minimize the manufacturing costs. It is preferably provided that the switching devices are formed by jaw clutches. By the external synchronizer, the switching devices can be carried out unsynchronized itself.
  • At least one gear group of the first countershaft and the second countershaft is of identical construction. By using as many common parts as possible, the costs can be kept very low.
  • a range group transmission is connected to the main shaft, wherein preferably the range group transmission comprises a planetary gear.
  • the range group transmission comprises a planetary gear.
  • the input shaft is connected via a first gear stage to the first countershaft and via a second gear stage to the second countershaft, wherein preferably the first and the second gear stage have different gear ratios. Due to the different gear ratios, the countershafts are driven at different speeds.
  • the ratio jump between the first and second gear stage corresponds to the desired ratio jump between the individual gear ratios, whereby a structurally identical design of the gear groups on the two countershafts is made possible.
  • the input shaft with the main shaft is directly connected via a jaw clutch.
  • the actuation of the dog clutches can be done via hydraulically actuated actuators.
  • the required for the claw circuit synchronization or slight difference in speed of the input shaft and main shaft is achieved by a ratio of 1: 1 or by a slightly different from 1: 1 translation in the fastest gear.
  • FIGS. show schematically:
  • 1 shows an inventive dual-clutch transmission with twelve forward gears.
  • 2 shows an inventive dual-clutch transmission with fourteen forward gears.
  • FIG. 3 shows another dual-clutch transmission according to the invention with fourteen forward gears
  • Fig. 5 shows an inventive dual-clutch transmission with sixteen
  • FIG. 6 shows a further double-clutch transmission according to the invention with twelve forward gears
  • FIG. 7 shows a variant of the range group transmission from FIG. 6.
  • the in Figs. 1 to Fig. 5 illustrated as a double-clutch transmission formed dual-clutch transmission 10 each have an input shaft 11 connected to an internal combustion engine, not shown, and a main shaft 13 connected to an output shaft 12.
  • the input shaft 11 is connected via single-stage first and second gear stages 14, 15, which have different gear ratios, each having a first countershaft 16 and a second countershaft 17 in connection.
  • a first shiftable clutch 18, between the second gear stage 15 and the second countershaft 17, a switchable second clutch 19 is arranged.
  • the clutches 18 and 19 are designed as wet-running multi-plate clutches.
  • the first and second clutches 18, 19 may be spring loaded in the closed position, whereby no active force application is required to establish the drive connection between the input shaft 11 and the countershaft 16, 17. For safety reasons but can also be done at least in one of the two clutches 18, 19 closing with hydraulic pressure instead of a closing spring.
  • the countershafts 16, 17 are in each case via gear stages Z with the main shaft 13 in connection.
  • Each gear stage Z has in each case at least one toothed wheel Z f circulating freely on one shaft - for example a countershaft 16, 17 - and one with another shaft - for example the main shaft 13 - rotationally fixed.
  • the gear stages ZR of the reverse gears R, Rl, R2 additionally have a reverse gear Z u .
  • two on the countershafts 16, 17 opposite gears Z f or may be formed as equal parts.
  • the gears Z f can be mounted on the countershafts 16, 17 freewheeling and stand with rotatably connected to the main shaft 13 gears Z r in Zahnreingriff.
  • the gears Z r rotatably connected to the respective countershaft 16, 17 may be connected and with freely rotatably mounted on the main shaft 13 gears Z f in meshing engagement (Fig. 2).
  • switching elements 20 are provided, which are formed by simple, non-synchronized jaw clutches.
  • the switching elements 20 can be hydraulically actuated via not shown actuators, for example.
  • the range group transmission 21 can be formed from two gear pairs 22, 23 with different gear ratios, each having a fixed gear Z r and a loose gear Z f , between which can be switched over a switching device 20 (FIGS. 4, 7).
  • the range group transmission 21 may be formed as a planetary gear 24, wherein an element of the planetary gear 24 can be held via a switching device 20 or connected to a second element of the planetary gear 24 (Fig. 3, Fig. 6).
  • Reference numeral 25 denotes a parking lock connected to the main shaft 13 or output shaft 12.
  • the dual-clutch transmission 10 further comprises a synchronizer 30, with each of which the rotational speeds between a driven countershaft 16, 17 can be adjusted with a respectively on the countershaft 16, 17 freewheeling gear Z f to allow a switching operation with the switching devices 20.
  • the synchronizer 30 comprises a first hydraulic machine 31 and a second hydraulic machine 32, the hydraulic machines 31, 32 being operable both as a hydraulic motor and as a hydraulic pump. Each hydraulic machine 31, 32 is independent of the other controllable.
  • the hydraulic machines 31, 32 are in a closed hydraulic arranged in a hydraulic circuit, wherein both the hydraulic machines 31, 32, and the hydraulic circuit 33 may be disposed within the housing of the transmission 10, not shown.
  • the drive-connected countershaft for example, the first countershaft 16 is drivingly connected via an inserted gear, such as gear 2 with the main shaft 13, wherein the first hydraulic machine 31 operates as a hydraulic pump and pressure in the hydraulic circuit 33 builds.
  • the second hydraulic machine 32 is used as a hydraulic motor to bring the second countershaft 17, which is not drivingly connected to the input shaft 11, to synchronous speed with the respective next gear stage to be shifted. If the synchronous speed is reached, the next gear, for example gear 3, can be engaged by activating the respective shifting device 20.
  • the main shaft 13 is drivingly connected via the switched to HIGH or LOW switching device 20 of the range group with the output shaft 12 and a switched gear, for example, gear ratio 1, with the countershaft 17.
  • a power flow up to the output shaft 12 takes place via the second clutch 19.
  • the second clutch 19 By opening the second clutch 19 there is a power circuit interruption in the dual-clutch transmission 10 and, for example, in the position HIGH switching device 20 in the range group transmission 21, can be turned off.
  • the power flow between the main shaft 13 and output shaft 12 is interrupted.
  • the driven via the first clutch 18 and the countershaft 16 hydraulic machine 31 operates as a hydraulic pump and builds pressure in the hydraulic circuit 33.
  • the second hydraulic machine 32 is used as a hydraulic motor to bring the main shaft 13 drivingly connected to the countershaft 17 and gear 1 to synchronous speed with the element of the range group transmission 21 to be shifted respectively. If the synchronous speed is reached, the desired range, for example LOW, can be set by activating the switching device 20 in the range group transmission 21. Thus, the power flow between the main shaft 13 and output shaft 12 is restored.
  • the output shaft 12 is now driven via the vehicle mass and is drive-connected via the switched range group transmission 21, the main shaft 13 and the gear 1 with the countershaft 17 and via this with the hydraulic machine 32.
  • the hydraulic machine 32 now works as a pump.
  • the second hydraulic machine 31 is now used as a hydraulic motor to bring after opening the first clutch 18, the countershaft 16 at synchronous speed with the gearshifting gear, for example, gear 6. If the synchronous speed is reached, the gear stage can be engaged by activating the respective switching device 20. At the same time, the gear ratio still engaged, for example gear ratio 1, can be switched off.
  • the countershaft 16 is drivingly connected via the gear 6 with the main shaft 13 and this connected via the switched range group transmission 21 to the output shaft 12.
  • the hydraulic circuit 33 can also be connected to the oil circuit of the vehicle, whereby the hydraulic machines 31, 32 can be used to support the hydraulic system of the vehicle. In this way, emergency functions, recuperation functions and also boost functions can be taken over by the hydraulic machines 31, 32.
  • one of the two hydraulic machines 31, 32 can be used as a hydraulic pump and, alternatively, replace or support the faulty hydraulic system of the vehicle.
  • an additional drive torque can be applied to the countershafts 16, 17 and thus to the output shaft 13 for driving the vehicle.
  • the hydraulic machines 31, 32 can also be used to start the internal combustion engine.
  • the Fig. 6 shows a variant in which the input shaft 11 can be connected to the main shaft 13 directly via a dog clutch 40. Thereby, a direct drive between the input shaft 11 and the main shaft 13 are made possible.
  • the dual-clutch transmission 10 may be modular and thus be used for different applications and vehicles, such as buses, trucks, road vehicles and off-road vehicles application.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Doppelkupplungsgetriebe (10), insbesondere Doppelkupplungsgetriebe, für ein Kraftfahrzeug, mit einer Eingangswelle (11) und einer Hauptwelle (13), wobei die Eingangswelle (11) über eine schaltbare erste Kupplung (18) mit einer ersten Vorgelegewelle (16) und über eine schaltbare zweite Kupplung (19) mit einer zweiten Vorgelegewelle (17) verbindbar ist, wobei die erste Vorgelegewelle (16) und die zweite Vorgelegewelle (17) jeweils über zumindest ein über eine Schalteinrichtung (20) schaltbares Zahnradpaar (Z) mit der Hauptwelle (13) antriebsverbindbar ist, mit zumindest einer Synchronisiereinrichtung (30) zur Drehzahlanpassung der Vorgelegewellen (16, 17) an die Hauptwelle (13). Ein kompaktes Doppelkupplungsgetriebe mit schnellem Ansprechverhalten lässt sich realisieren, die Synchronisiereinrichtung (30) durch eine Hydraulikeinheit gebildet ist, welche Hydraulikeinheit eine mit der ersten Vorgelegewelle (16) antriebsverbundene erste hydraulische Maschine (31) und eine mit der zweiten Vorgelegewelle (17) antriebsverbundene zweite hydraulische Maschine (32) aufweist, wobei die beiden hydraulischen Maschinen (31, 32) in einem Hydraulikkreis (33) angeordnet sind und jede der beiden hydraulischen Maschinen (31, 32) wahlweise als hydraulischer Antriebsmotor oder als hydraulische Pumpe betreibbar ist.

Description

Doppelkupplungsgetriebe für ein Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft ein Doppelkupplungsgetriebe für ein Kraftfahrzeug, mit einer Eingangswelle und einer Hauptwelle, wobei die Eingangswelle über eine schaltbare erste Kupplung mit einer ersten Vorgelegewelle und über eine schaltbare zweite Kupplung mit einer zweiten Vorgelegewelle verbindbar ist, wobei die erste Vorgelegewelle und die zweite Vorgelegewelle jeweils über zumindest ein über eine Schalteinrichtung schaltbares Zahnradpaar mit der Hauptwelle an- triebsverbindbar ist, mit zumindest einer Synchronisiereinrichtung zur Drehzahlanpassung der Vorgelegewellen an die Hauptwelle.
Aus den Veröffentlichungen US 6,427,549 Bl und EP 1 270 301 A2 sind Doppelkupplungsgetriebe mit einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle, sowie mit zwei Vorgelegewellen bekannt, wobei die Drehzahlen der Vorgelegewellen über Synchronisiereinrichtungen mit der Drehzahl der Ausgangswelle abstimmbar sind. Dabei wird die Drehzahl der nicht mit der Eingangswelle antriebsverbundenen Vorgelegewelle über einen Elektromotor angetrieben oder abgebremst, bis eine Synchronisierung mit einem auf der Vorgelegewelle frei laufenden Zahnrad erfolgt, welches über eine Getriebestufe mit der Ausgangswelle verbunden ist. Sobald eine Synchronisation vorliegt, wird das Zahnrad über eine Klauenkupplung mit der Vorgelegewelle antriebsverbunden.
Der Einsatz von elektrischen Maschinen in Getrieben hat den Nachteil, dass relativ viel zusätzliche Teile erforderlich sind, die Baugröße des Getriebes erhöht wird und die elektrischen Maschinen eine externe elektrische Energiequelle benötigen.
Die DE 10 2007 018 967 AI beschreibt ferner ein automatisiertes Gruppenge¬ triebe für ein Fahrzeug mit einem Hauptgetriebe und zumindest einer vorgeschalteten und/oder nachgeschalteten Nachbereichsgruppe und mit zumindest einer Vorgelegewelle, wobei die Vorgelegewelle mit zumindest einer hydraulischen Anordnung in Wirkverbindung steht, um einen Nebenabtrieb vorzusehen. Die hydraulische Anordnung weist zumindest ein Antriebsaggregat zum Steuern und/oder Regeln jeder Vorgelegewelle auf.
Es handelt sich dabei nicht um ein Doppelkupplungsgetriebe, wobei die Eingangswelle über eine schaltbare erste Kupplung mit einer ersten Vorgelegewelle, und über eine schaltbare zweite Kupplung mit einer zweiten Vorgelegewelle verbindbar ist. Weiters ist bei der DE 10 2007 018 967 AI zwischen der Eingangswelle und der ersten bzw. der zweiten Kupplung nicht jeweils eine erste bzw. zweite Getriebestufe vorgesehen. Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und bei einem Doppelkupplungsgetriebe der eingangs genannten Art auf möglichst einfache Weise eine Schaltsynchronisation bei Schaltvorgängen zu ermöglichen.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die Synchronisiereinrichtung durch eine Hydraulikeinheit gebildet ist, welche Hydraulikeinheit eine mit der ersten Vorgelegewelle antriebsverbundene erste hydraulische Maschine und eine mit der zweiten Vorgelegewelle antriebsverbundene zweite hydraulische Maschine aufweist, wobei die beiden hydraulischen Maschinen in einem Hydraulikkreis angeordnet sind und jede der beiden hydraulischen Maschinen wahlweise als hydraulischer Antriebsmotor oder als hydraulische Pumpe betreibbar ist.
Die beiden hydraulischen Maschinen können unabhängig voneinander angesteuert werden. Eine besonders kompakte Lösung ergibt sich, wenn das Doppelkupplungsgetriebe samt Synchronisationseinrichtung in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet ist, wobei vorzugsweise der Hydraulikkreis als geschlossener Kreislauf innerhalb des Gehäuses ausgebildet ist. Dadurch, dass die gesamte Hydraulik innerhalb des Gehäuses des Doppelkupplungsgetriebes angeordnet ist, kann eine sehr platzsparende Konstruktion ermöglicht werden.
Alternativ dazu kann vorgesehen werden, dass der hydraulische Kreislauf mit einem hydraulischen System des Kraftfahrzeuges strömungsverbunden ist. Diese Synchronisationseinrichtung kann somit an ein hydraulisches System des Fahrzeuges angeschlossen werden, wodurch zusätzliche Freiheiten für die Verwendung der beiden hydraulischen Maschinen bestehen. So ist es möglich, die hydraulischen Maschinen als hydraulische Notpumpen zu verwenden, um im Notfall eine hydraulische Energiequelle für das Fahrzeug bereitstellen zu können. Dabei wird eine der beiden hydraulischen Maschinen als Druckerzeuger eingesetzt, während die zweite hydraulische Maschine leer läuft. Weiters ist es möglich, die hydraulischen Maschinen zur Rekuperation einzusetzen, wodurch Bremsenergie in hydraulische Energie umgewandelt werden kann. Umgekehrt kann zumindest eine der beiden hydraulischen Maschinen als Hydraulikmotor verwendet und ein zusätzliches Antriebsmoment zum Antrieb des Fahrzeuges aufbringen. Ferner kann auch der Start der Brennkraftmaschine über zumindest eine der beiden hydraulischen Maschinen durchgeführt werden.
Die erste und die zweite Kupplung ist vorteilhafter Weise als nasslaufende Lamellenkupplung ausgebildet, wodurch hohe Drehmomente bei kleinem Bauraum und geringem Gewicht übertragbar sind . Die beiden Kupplungen können baugleich ausgelegt werden, um die Herstellungskosten zu minimieren. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Schalteinrichtungen durch Klauenkupplungen gebildet sind . Durch die externe Synchronisiereinrichtung können die Schalteinrichtungen selbst unsynchronisiert ausgeführt werden.
Um den Fertigungsaufwand so gering wie möglich zu halten, ist es vorteilhaft, wenn zumindest eine Zahnradgruppe der ersten Vorgelegewelle und der zweiten Vorgelegewelle baugleich ausgebildet ist. Durch die Verwendung von möglichst vielen Gleichteilen können somit die Kosten sehr gering gehalten werden.
In weiterer Ausführung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass mit der Hauptwelle ein Bereichsgruppengetriebe verbunden ist, wobei vorzugsweise das Bereichsgruppengetriebe ein Planetengetriebe aufweist. Auf diese Weise können besonders hohe Übersetzungsverhältnisse und die für eine praktikable Gangabstufung erforderliche Anzahl der Gänge mit einer geringen Anzahl von Bauteilen realisiert werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Eingangswelle über eine erste Getriebestufe mit der ersten Vorgelegewelle und über eine zweite Getriebestufe mit der zweiten Vorgelegewelle verbunden ist, wobei vorzugsweise die erste und die zweite Getriebestufe unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse aufweisen. Durch die unterschiedlichen Übersetzungsstufen werden die Vorgelegewellen mit unterschiedlichen Drehzahlen angetrieben.
Bei einer besonders vorteilhaften weiteren Ausführung entspricht der Übersetzungssprung zwischen erster und zweiter Getriebestufe dem gewünschten Übersetzungssprung zwischen den einzelnen Getriebegängen, wodurch eine baugleiche Ausbildung der Zahnradgruppen an den beiden Vorgelegewellen ermöglicht wird .
Um einen direkten Durchtrieb zu ermöglichen, kann in weiterer Ausführung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Eingangswelle mit der Hauptwelle direkt über eine Klauenkupplung verbindbar ist. Die Betätigung der Klauenkupplungen kann über hydraulisch betätigte Aktuatoren erfolgen. Der für die Klauenschaltung erforderliche Gleichlauf bzw. geringfügige Drehzahlunterschied von Eingangswelle und Hauptwelle wird durch eine Übersetzung von 1 : 1 oder durch eine geringfügig von 1 : 1 abweichende Übersetzung im schnellsten Getriebegang erreicht.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen schematisch :
Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Doppelkupplungsgetriebe mit zwölf Vorwärtsgängen; Fig. 2 ein erfindungsgemäßes Doppelkupplungsgetriebe mit vierzehn Vorwärtsgängen;
Fig. 3 ein weiteres erfindungsgemäßes Doppelkupplungsgetriebe mit vierzehn Vorwärtsgängen;
Fig. 4 eine Variante des Bereichsgruppengetriebes aus Fig . 3;
Fig. 5 ein erfindungsgemäßes Doppelkupplungsgetriebe mit sechzehn
Vorwärtsgängen;
Fig. 6 ein weiteres erfindungsgemäßes Doppelkupplungsgetriebe mit zwölf Vorwärtsgängen; und
Fig. 7 eine Variante des Bereichsgruppengetriebes aus Fig. 6.
Funktionsgleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Die unterschiedlichen Gangstufen sind in den Figuren mit den Bezugszeichen 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 für die Vorwärtsgänge und R, Rl, R2 für die Rückwärtsgänge bezeichnet.
Die in den Fig. 1 bis Fig . 5 dargestellten als Doppelkupplungsgetriebe ausgebildeten Doppelkupplungsgetriebe 10 weisen jeweils eine mit einer nicht weiter dargestellten Brennkraftmaschine verbundene Eingangswelle 11 und eine mit einer Ausgangswelle 12 verbundene Hauptwelle 13 auf. Die Eingangswelle 11 steht über einstufige erste bzw. zweite Getriebestufen 14, 15, welche unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse aufweisen, mit jeweils einer ersten Vorgelegewelle 16 und einer zweiten Vorgelegewelle 17 in Verbindung. Zwischen der ersten Getriebestufe 14 und der ersten Vorgelegewelle 16 ist eine erste schaltbare Kupplung 18, zwischen der zweiten Getriebestufe 15 und der zweiten Vorgelegewelle 17 eine schaltbare zweite Kupplung 19 angeordnet. Die Kupplungen 18 und 19 sind als nasslaufende Lamellenkupplungen ausgebildet. Die erste und die zweite Kupplung 18, 19 können in der geschlossenen Stellung federbelastet sein, wodurch keine aktive Kraftaufbringung erforderlich ist, um die Antriebsverbindung zwischen der Eingangswelle 11 und der Vorgelegewelle 16, 17 herzustellen. Aus sicherheitsrelevanten Gründen kann aber auch zumindest bei einer der beiden Kupplungen 18, 19 das Schließen mit hydraulischem Druck anstelle mit einer Schließfeder erfolgen.
Die Vorgelegewellen 16, 17 stehen jeweils über Zahnradstufen Z mit der Hauptwelle 13 in Verbindung . Jede Zahnradstufe Z weist jeweils zumindest ein frei auf einer Welle - zum Beispiel einer Vorgelegewelle 16, 17 -umlaufendes Zahnrad Zf und ein mit einer anderen Welle - zum Beispiel der Hauptwelle 13 - drehfest ver- bundenes Zahnrad Zr auf. Die Zahnradstufen ZR der Rückwärtsgänge R, Rl, R2 weisen zusätzlich noch ein Umkehrzahnrad Zu auf. Um Herstellungskosten zu sparen, können jeweils zwei auf den Vorgelegewellen 16, 17 gegenüberliegende Zahnräder Zf bzw. als Gleichteile ausgebildet sein. Die Zahnräder Zf können freilaufend auf den Vorgelegewellen 16, 17 gelagert sein und stehen mit drehfest mit der Hauptwelle 13 verbundenen Zahnrädern Zr im Zahnreingriff. Alternativ dazu können aber auch die Zahnräder Zr drehfest mit der jeweiligen Vorgelegewelle 16, 17 verbunden sein und mit frei auf der Hauptwelle 13 drehbar gelagerten Zahnrädern Zf im kämmenden Eingriff stehen (Fig. 2).
Um jeweils die frei umlaufenden Zahnräder Zf mit der jeweiligen Vorgelegewelle 16, 17 bzw. Hauptwelle 13 antriebsfest zu verbinden, sind Schaltelemente 20 vorgesehen, welche durch einfache, nichtsynchronisierte Klauenkupplungen gebildet werden. Die Schaltelemente 20 können über nicht weiter dargestellte Ak- tuatoren beispielsweise hydraulisch betätigt werden.
Im Antriebsstrang des Getriebes 10 kann weiters ein mit der Hauptwelle 13 verbundenes Bereichsgruppengetriebe 21 vorgesehen sein, mit welchem ein Umschalten zwischen hohen Übersetzungsverhältnissen HIGH und niedrigen Übersetzungsverhältnissen LOW möglich ist. Im einfachsten Fall kann das Bereichsgruppengetriebe 21 aus zwei Zahnradpaaren 22, 23 mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen mit jeweils einem festen Zahnrad Zr und einem losen Zahnrad Zf gebildet werden, zwischen welchen über eine Schalteinrichtung 20 umgeschaltet werden kann (Fig. 4, Fig. 7). In einer kompakten Ausführung kann das Bereichsgruppengetriebe 21 als Planetengetriebe 24 ausgebildet sein, wobei ein Element des Planetengetriebes 24 über eine Schalteinrichtung 20 festgehalten oder mit einem zweiten Element des Planetengetriebes 24 verbunden werden kann (Fig. 3, Fig . 6).
Mit Bezugszeichen 25 ist eine mit der Hauptwelle 13 oder Ausgangswelle 12 verbundene Parksperre bezeichnet.
Das Doppelkupplungsgetriebe 10 weist weiters eine Synchronisiereinrichtung 30 auf, mit welcher jeweils die Drehzahlen zwischen einer angetriebenen Vorgelegewelle 16, 17 mit einem jeweils auf der Vorgelegewelle 16, 17 freilaufenden Zahnrad Zf abgeglichen werden können, um einen Schaltvorgang mit den Schaltvorrichtungen 20 zu ermöglichen. Die Synchronisiereinrichtung 30 weist eine erste hydraulische Maschine 31 und eine zweite hydraulische Maschine 32 auf, wobei die hydraulischen Maschinen 31, 32 sowohl als hydraulischer Motor, als auch als hydraulische Pumpe betreibbar ist. Jede hydraulische Maschine 31, 32 ist dabei unabhängig von der anderen regelbar. In den gezeigten Ausführungsbeispielen sind die hydraulischen Maschinen 31, 32 in einem geschlossenen hy- draulischen Kreis angeordnet, wobei sowohl die hydraulischen Maschinen 31, 32, als auch der Hydraulikkreis 33 innerhalb des nicht weiter dargestellten Gehäuses des Getriebes 10 angeordnet sein können.
Im Antriebsfall ist eine der beiden Vorgelegewellen 16, 17 über die jeweilige Kupplung 18, 19 mit der Eingangswelle 11 antriebsverbunden, während die jeweils andere Vorgelegewelle 17, 16 von der Antriebswelle 11 getrennt ist. Die antriebsverbundene Vorgelegewelle, beispielsweise die erste Vorgelegewelle 16, ist über eine eingelegte Gangstufe, beispielsweise Gangstufe 2 mit der Hauptwelle 13 antriebsverbunden, wobei die erste hydraulische Maschine 31 als hydraulische Pumpe arbeitet und Druck im Hydraulikreis 33 aufbaut. Die zweite hydraulische Maschine 32 wird als hydraulischer Motor eingesetzt, um die nicht mit der Eingangswelle 11 antriebsverbundene zweite Vorgelegewelle 17 auf Synchrondrehzahl mit der jeweiligen zu schaltenden nächsten Gangstufe zu bringen. Wird die Synchrondrehzahl erreicht, so kann durch Aktivieren der jeweiligen Schalteinrichtung 20 die nächste Gangstufe, zum Beispiel Gangstufe 3, eingelegt werden.
Mit den hydraulischen Maschinen 31, 32 kann auch die Drehzahlanpassung der Hauptwelle 13 mit dem Bereichsgruppengetriebe 21 und somit mit der Ausgangswelle 12 im Falle einer Bereichsgruppenschaltung erfolgen.
Im Antriebsfall ist die Hauptwelle 13 über die auf HIGH oder LOW geschaltete Schalteinrichtung 20 der Bereichsgruppe mit der Ausgangswelle 12 und über eine geschaltete Gangstufe, beispielsweise Gangstufe 1, mit der Vorgelegewelle 17 antriebsverbunden. Über die zweite Kupplung 19 erfolgt somit ein Kraftfluss bis zur Ausgangswelle 12.
Durch Öffnen der zweiten Kupplung 19 erfolgt eine Kraftschlussunterbrechung im Doppelkupplungsgetriebe 10 und die, beispielsweise in Stellung HIGH geschaltete Schalteinrichtung 20 im Bereichsgruppengetriebe 21, kann ausgeschaltet werden. Der Kraftfluss zwischen Hauptwelle 13 und Ausgangswelle 12 ist damit unterbrochen . Die über die erste Kupplung 18 und die Vorgelegewelle 16 angetriebene hydraulische Maschine 31 arbeitet als hydraulische Pumpe und baut Druck im Hydraulikkreis 33 auf. Die zweite hydraulische Maschine 32 wird als hydraulischer Motor eingesetzt, um die mit der Vorgelegewelle 17 und Gangstufe 1 antriebsverbundene Hauptwelle 13 auf Synchrondrehzahl mit dem jeweils zu schaltenden Element des Bereichsgruppengetriebes 21 zu bringen. Wird die Synchrondrehzahl erreicht, so kann durch Aktivieren der Schalteinrichtung 20 im Bereichsgruppengetriebe 21 der gewünschte Bereich, zum Beispiel LOW, eingelegt werden. Damit ist der Kraftfluss zwischen Hauptwelle 13 und Ausgangswelle 12 wieder hergestellt. Die Ausgangswelle 12 wird nun über die Fahrzeugmasse angetrieben und ist über das geschaltete Bereichsgruppengetriebe 21, die Hauptwelle 13 und die Gangstufe 1 mit der Vorgelegewelle 17 und über diese mit der hydraulischen Maschine 32 antriebsverbunden. Die hydraulische Maschine 32 arbeitet nun als Pumpe. Die zweite hydraulische Maschine 31 wird nun als hydraulischer Motor eingesetzt, um nach dem Öffnen der ersten Kupplung 18 die Vorgelegewelle 16 auf Synchrondrehzahl mit der zuschaltenden Gangstufe, beispielsweise Gangstufe 6, zu bringen. Wird die Synchrondrehzahl erreicht, so kann durch Aktivieren der jeweiligen Schalteinrichtung 20 die Gangstufe eingelegt werden. Gleichzeitig kann die noch eingelegte Gangstufe, beispielsweise Gangstufe 1, ausgeschaltet werden.
Durch Schließen der ersten Kupplung 18 wird die Vorgelegewelle 16 über die Gangstufe 6 mit der Hauptwelle 13 und diese über das geschaltete Bereichsgruppengetriebe 21 mit der Ausgangswelle 12 antriebsverbunden.
Wie in den Figuren 1, 2, 3, 5, 6 dargestellt ist, eignet sich das System für unterschiedlichste Gangzahlen und Ganganordnungen. Der hydraulische Kreis 33 kann dabei auch mit dem Ölkreislauf des Fahrzeuges verbunden sein, wodurch die hydraulischen Maschinen 31, 32 zur Unterstützung des hydraulischen Systems des Fahrzeuges eingesetzt werden können. Auf diese Weise können Notfunktionen, Rekuperationsfunktionen und auch Boostfunktionen durch die hydraulischen Maschinen 31, 32 übernommen werden. Bei Ausfall des Hydrauliksystems des Fahrzeuges kann beispielsweise eine der beiden hydraulischen Maschinen 31, 32 als hydraulische Pumpe eingesetzt werden und hilfsweise das fehlerhafte hydraulische System des Fahrzeuges ersetzen bzw. unterstützen. Weiters kann über die hydraulischen Maschinen 31, 32 ein zusätzliches Antriebsmoment auf die Vorgelegewellen 16, 17 und damit auf die Ausgangswelle 13 zum Antrieb des Fahrzeuges aufgebracht werden. Andererseits ist es auch möglich, Bremsenergie des Fahrzeuges über die als Pumpen betriebenen elektrischen Maschinen 31, 32 zu nutzen. Die hydraulischen Maschinen 31, 32 können auch zum Starten der Brennkraftmaschine eingesetzt werden.
Die Fig . 6 zeigt eine Ausführungsvariante, bei der die Eingangswelle 11 mit der Hauptwelle 13 direkt über eine Klauenkupplung 40 verbindbar ist. Dadurch kann ein direkter Durchtrieb zwischen der Eingangswelle 11 und der Hauptwelle 13 ermöglicht werden.
Das Doppelkupplungsgetriebe 10 kann modular aufgebaut sein und somit für unterschiedliche Einsatzgebiete und Fahrzeuge, wie zum Beispiel Autobusse, Lastkraftwagen, Straßenfahrzeuge und Geländefahrzeuge Anwendung finden.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Doppelkupplungsgetriebe (10) für ein Kraftfahrzeug, mit einer Eingangswelle (11) und einer Hauptwelle (13), wobei die Eingangswelle (11) über eine schaltbare erste Kupplung (18) mit einer ersten Vorgelegewelle (16) und über eine schaltbare zweite Kupplung (19) mit einer zweiten Vorgelegewelle (17) verbindbar ist, wobei die erste Vorgelegewelle (16) und die zweite Vorgelegewelle (17) jeweils über zumindest ein über eine Schalteinrichtung (20) schaltbares Zahnradpaar (Z) mit der Hauptwelle (13) an- triebsverbindbar ist, mit zumindest einer Synchronisiereinrichtung (30) zur Drehzahlanpassung der Vorgelegewellen (16, 17) an die Hauptwelle (13), dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisiereinrichtung (30) durch eine Hydraulikeinheit gebildet ist, welche Hydraulikeinheit eine mit der ersten Vorgelegewelle (16) antriebsverbundene erste hydraulische Maschine (31) und eine mit der zweiten Vorgelegewelle (17) antriebsverbundene zweite hydraulische Maschine (32) aufweist, wobei die beiden hydraulischen Maschinen (31, 32) in einem Hydraulikkreis (33) angeordnet sind und jede der beiden hydraulischen Maschinen (31, 32) wahlweise als hydraulischer Antriebsmotor oder als hydraulische Pumpe betreibbar ist.
2. Doppelkupplungsgetriebe (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder zweite Kupplung (18, 19) als nasslaufende Lamellenkupplung ausgebildet ist.
3. Doppelkupplungsgetriebe (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (20) durch eine Klauenkupplung gebildet ist.
4. Doppelkupplungsgetriebe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Hauptwelle (13) ein Bereichsgruppengetriebe (21) verbunden ist, wobei vorzugsweise das Bereichsgruppengetriebe ein Planetengetriebe (24) aufweist.
5. Doppelkupplungsgetriebe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Zahnradgruppe (Z) der ersten Vorgelegewelle (16) und der zweiten Vorgelegewelle (17) baugleich ausgebildet sind .
6. Doppelkupplungsgetriebe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangswelle (11) über eine erste Getriebestufe (14) mit der ersten Vorgelegewelle (16) und über eine zweite Getriebestufe (15) mit der zweiten Vorgelegestufe (17) verbunden ist, wobei vor- zugsweise die erste und die zweite Getriebestufe (14, 15) unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse aufweisen.
7. Doppelkupplungsgetriebe (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Übersetzungssprung zwischen erster und zweiter Getriebestufe (14, 15) dem gewünschten Übersetzungssprung zwischen den einzelnen Getriebegängen entspricht.
8. Doppelkupplungsgetriebe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Doppelkupplungsgetriebe (10) samt Synchronisationseinrichtung (30) in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet ist, wobei vorzugsweise der Hydraulikkreis (33) als geschlossener Kreislauf innerhalb des Gehäuses ausgebildet ist.
9. Doppelkupplungsgetriebe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikkreis (33) mit einem hydraulischen System des Kraftfahrzeuges strömungsverbunden ist.
10. Doppelkupplungsgetriebe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangswelle (11) mit der Hauptwelle (13) direkt über eine Klauenkupplung (40) verbindbar ist.
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