WO2013000830A1 - Doppelkupplungsgetriebe für ein fahrzeug und verfahren zum betreiben eines solchen getriebes - Google Patents

Doppelkupplungsgetriebe für ein fahrzeug und verfahren zum betreiben eines solchen getriebes Download PDF

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WO2013000830A1
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transmission
clutch
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Definitions

  • the invention relates to a dual-clutch transmission for a vehicle, having a plurality of shiftable gear ratios, having a first transmission input shaft and a second transmission input shaft, wherein the first transmission input shaft is connected via a first clutch and the second transmission input shaft via a second clutch to a driving shaft of an internal combustion engine, wherein successive gear ratios are associated with different transmission input shafts, with at least one electric machine operatively operatively connected to at least one of the transmission input shafts, wherein the first transmission input shaft and / or the second transmission input shaft is connectable to at least one braking device.
  • a dual-clutch transmission for a motor vehicle having a first transmission input shaft and a second transmission input shaft wherein the first transmission input shaft via a first clutch and the second transmission input shaft via a second clutch with an internal combustion engine are effectively connected.
  • an electric machine can be effectively connected to both the first and the second transmission input shaft via an additional transmission formed by a planetary gear.
  • the electric machine can thus be used to provide an additional drive torque of the first or the second transmission input shaft available.
  • the electric machine can be used to bring when changing the gear ratios, the respective disengaged transmission input shaft to an engaging the next gear stage enabling synchronous speed.
  • the electric machine can pick up torque from the transmission, or initiate torque, or - to synchronize a gear to be selected - accelerate or decelerate the non-power transmission half.
  • This dual-clutch transmission has the disadvantage that the electric machine, for example, when accelerating the vehicle either provide additional drive torque available (“Boosten”) or synchronize.
  • Boosten additional drive torque available
  • the "boosting" must be interrupted, which is perceived by the driver as a very unpleasant moments break. In extreme cases, the vehicle can be perceived as defective.
  • DE 10 2007 039 980 AI describes a dual-clutch transmission for a motor vehicle having at least one output shaft, at least a first and a second drive shaft and a dual clutch, wherein the dual-clutch transmission with an arranged on a transmission input side combustion engine is effectively connected.
  • the dual clutch is disposed on a transmission input side facing away from the transmission end, wherein the first drive shaft with the first friction clutch and the second drive shaft with the second friction clutch is operatively connected and wherein the first drive shaft certain gear ratios and the second drive shaft certain other gear ratios are assigned.
  • DE 10 2009 031 786 AI also shows a dual-clutch transmission for a motor vehicle with a first and a second transmission input shaft, and with at least one drive shaft, wherein the first transmission input shaft certain gear ratios and the second transmission input shaft certain other gear ratios are assigned.
  • each gear stage is associated with a synchronization device, whereby a relatively high number of parts and a lot of space is required.
  • the object of the invention is to avoid the disadvantages mentioned in a dual-clutch transmission of the type mentioned and to improve ride comfort.
  • a torque intrusion-free switching is to be made possible.
  • the braking device is designed as a central synchronization device for both transmission input shafts.
  • the braking device is a friction brake.
  • the braking device has a rotationally fixed and axially displaceable, preferably rotationally symmetric, brake body, which optionally via an adjusting device axially to a rotatably connected to the first transmission input shaft connected first brake member or with the second transmission input shaft rotatably connected second brake member is pressed, wherein preferably the brake body is designed as a double cone and preferably designed as brake discs brake parts each having a cooperating with the brake body conical braking surface.
  • the adjusting device can be formed for example by an electric spindle drive.
  • the electric machine is connected via a planetary gear with the first and second transmission input shaft.
  • the inventive method provides that before and / or during a shift in a higher gear from the driving shaft separate transmission input shaft, which is to be switched from a lower to a higher gear, by the braking device of a speed above the respective synchronous speed for the is braked higher gear until the transmission input shaft has the necessary to engage the higher gear speed synchronous speed. After reaching the synchronous speed, the braking device is deactivated again.
  • the figure shows an inventive dual-clutch transmission 10, which in the exemplary embodiment, seven gear ratios 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 and a reverse gear R has.
  • successive gear stages 1 to 7 are arranged on different transmission input shafts 11, 12.
  • the first transmission input shaft 11 is drive-connected via a first clutch 13 and the second transmission input shaft 12 via a second clutch 14 with the driving shaft 15 of an internal combustion engine 16.
  • An electric machine 17 is connected via a planetary gear with the first and second transmission input shaft 11, 12.
  • the dual-clutch transmission 10 has a braking device 19 with a trained as a double cone brake body 20, which brake body 20 rotatably, but axially via an adjusting device not shown against a rotatably connected to the first input shaft 11, as a brake disc formed, first brake member 21 or a rotatably connected to the second input shaft 12, designed as a brake disc, the second brake member 22 can be pressed, whereby the corresponding transmission input shaft 11, 12 is braked.
  • the brake body 20 In the deactivated state, the brake body 20 is in the middle position shown in FIG.
  • the rotationally symmetrical brake body 20 has a biconical shape, the brake parts 21, 22 have conical braking surfaces 21a, 22a designed in accordance with the double cone.
  • the braking device 19 makes it possible to change gears 1 to 7 without interrupting the "boosting" by the electric machine 6.
  • the braking device 19 is formed by a Gottsynchronisier Surprise.
  • the brake body 20 of the braking device 19 is fixed to the housing in the circumferential direction, but by an electric spindle drive selectively via the brake member 21 with the first input shaft 11 or via the brake member 22 with the second input shaft 12 connected by a controlled axial pressing of the brake body 20 to the Brake parts 21, 22, the respective sub-transmission is braked until a maximum speed difference is reached at the switching point of the respective dog clutch K, which allow a comfortable and the claws of the dog clutch K not damaging switching.
  • An electric motor operated spindle brake is associated with much less effort than an additional electric machine in the drive train, in particular with regard to the associated power electronics.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Doppelkupplungs - Getriebe (10) für ein Fahrzeug, mit mehreren schaltbaren Gangstufen (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7), mit einer ersten Getriebeeingangswelle (11) und einer zweiten Getriebeeingangswelle (12), wobei die erste Getriebeeingangswelle (11) über eine erste Kupplung (13) und die zweite Getriebeeingangswelle (12) über eine zweite Kupplung (14) mit einer treibenden Welle (15) einer Brennkraftmaschine (16) verbunden ist, wobei aufeinanderfolgende Gangstufen (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7) unterschiedlichen Getriebeeingangswellen (11, 12) zugeordnet sind, mit zumindest einer elektrischen Maschine (17), die mit zumindest einer der Getriebeeingangswellen (11, 12) wirksam drehverbindbar ist, wobei die erste Getriebeeingangswelle (11) und/oder die zweite Getriebeeingangswelle (12) mit zumindest einer Bremseinrichtung (19) verbindbar ist. Es ist vorgesehen, dass die Bremseinrichtung (19) als Zentralsynchronisationseinrichtung für beide Getriebeeingangswellen (11, 12) ausgebildet ist.

Description

DOPPELKUPPLUNGSGETRIEBE FÜR EIN FAHRZEUG UND VERFAHREN UM BETREIBEN EINES SOLCHEN GETRIEBES
Die Erfindung betrifft ein Doppelkupplungs-Getriebe für ein Fahrzeug, mit mehreren schaltbaren Gangstufen, mit einer ersten Getriebeeingangswelle und einer zweiten Getriebeeingangswelle, wobei die erste Getriebeeingangswelle über eine erste Kupplung und die zweite Getriebeeingangswelle über eine zweite Kupplung mit einer treibenden Welle einer Brennkraftmaschine verbunden ist, wobei aufeinanderfolgende Gangstufen unterschiedlichen Getriebeeingangswellen zugeordnet sind, mit zumindest einer elektrischen Maschine, die mit zumindest einer der Getriebeeingangswellen wirksam drehverbindbar ist, wobei die erste Getriebeeingangswelle und/oder die zweite Getriebeeingangswelle mit zumindest einer Bremseinrichtung verbindbar ist.
Aus der WO 2007/042109 AI ist ein Doppelkupplungs-Getriebe für ein Kraftfahrzeug mit einer ersten Getriebeeingangswelle und einer zweiten Getriebeeingangswelle bekannt, wobei die erste Getriebeeingangswelle über eine erste Kupplung und die zweite Getriebeeingangswelle über eine zweite Kupplung mit einem Verbrennungsmotor wirksam verbindbar sind. Dabei ist eine Elektroma- schine über ein durch ein Planetengetriebe gebildetes zusätzliches Getriebe sowohl mit der ersten als auch mit der zweiten Getriebeeingangswelle wirksam verbindbar. Die Elektromaschine kann somit verwendet werden, um ein zusätzliches Antriebsmoment der ersten oder der zweiten Getriebeeingangswelle zur Verfügung zu stellen. Weiters kann die Elektromaschine verwendet werden, um beim Wechseln der Gangstufen die jeweils ausgekuppelte Getriebeeingangswelle auf eine das Einlegen der folgenden Gangstufe ermöglichende Synchrondrehzahl zu bringen. Die Elektromaschine kann Drehmoment von dem Getriebe abgreifen oder Drehmoment einleiten oder - zum Synchronisieren eines vorzuwählenden Ganges - die nicht im Kraftfluss befindliche Getriebehälfte beschleunigen oder verzögern. Dieses Doppelkupplungs-Getriebe hat den Nachteil, dass die Elektromaschine zum Beispiel beim Beschleunigen das Fahrzeuges entweder zusätzliches Antriebsmoment zur Verfügung stellen ("Boosten") oder synchronisieren kann. Das bedeutet, wenn beispielsweise vor dem Anfahren in den Teilgetrieben die Gänge 1 und 2 geschaltet sind, dass spätestens vor dem weiteren Hochschalten in den 3. Gang das entsprechende Teilgetriebe synchronisiert werden muss. Dazu muss das "Boosten" unterbrochen werden, was vom Fahrer als sehr unangenehmer Momenteneinbruch wahrgenommen wird. Im Extremfall kann das Fahrzeug dabei als defekt empfunden werden. Die DE 10 2007 039 980 AI beschreibt ein Doppelkupplungsgetriebe für ein Kraftfahrzeug mit mindestens einer Ausgangswelle, mindestens einer ersten und einer zweiten Antriebswelle und einer Doppelkupplung, wobei das Doppelkupplungsgetriebe mit einem an einer Getriebeeingangsseite angeordneten Verbrennungsmotor wirksam verbindbar ist. Die Doppelkupplung ist an einem der Getriebeeingangsseite abgewandten Getriebeende angeordnet, wobei die erste Antriebswelle mit der ersten Reibkupplung und die zweite Antriebswelle mit der zweiten Reibkupplung wirksam verbindbar ist und wobei der ersten Antriebswelle bestimmte Gangstufen und der zweiten Antriebswelle bestimmte andere Gangstufen zugeordnet sind.
Ein ähnliches Doppelkupplungsgetriebe ist aus der WO 2010/087 311 AI bekannt.
Ferner zeigt auch die DE 10 2009 031 786 AI ein Doppelkupplungsgetriebe für ein Kraftfahrzeug mit einer ersten und einer zweiten Getriebeeingangswelle, sowie mit mindestens einer Triebwelle, wobei der ersten Getriebeeingangswelle bestimmte Gangstufen und der zweiten Getriebeeingangswelle bestimmte andere Gangstufen zugeordnet sind .
Ein weiteres ähnliches Doppelkupplungsgetriebe wird auch in der EP 2 243 983 A2 beschrieben, wobei das Getriebe eine Einganswelle und eine erste sowie eine zweite Kupplung aufweist, wobei jede Kupplung einem geraden oder ungeraden Gangsatz zugeordnet sind.
Bei all diesen Veröffentlichungen ist jeder Gangstufe eine Synchronisationseinrichtung zugeordnet, wodurch eine relativ hohe Anzahl an Teilen und viel Bauraum erforderlich ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Doppelkupplungsgetriebe der eingangs genannten Art die genannten Nachteile zu vermeiden und den Fahrkomfort zu verbessern. Insbesondere soll ein momenteneinbruchsfreies Schalten ermöglicht werden.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die Bremseinrichtung als Zentralsynchronisationseinrichtung für beide Getriebeeingangswellen ausgebildet ist.
Dadurch können Bauteile und Bauraum gespart und der Fertigungsaufwand möglichst gering gehalten werden.
In einer besonders einfachen Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Bremseinrichtung eine Reibungsbremse ist. Um mit besonders geringem Aufwand ein momenteneinbruchsfreies Hochschalten zu ermöglichen, ist es besonders vorteilhaft, wenn die Bremseinrichtung einen drehfest und axial verschiebbaren, vorzugsweise rotationssymmetrischen, Bremskörper aufweist, welcher wahlweise über eine Versteileinrichtung axial an einen mit der ersten Getriebeeingangswelle drehfest verbundene erste Bremsteil oder einen mit der zweiten Getriebeeingangswelle drehfest verbundenen zweiten Bremsteil anpressbar ist, wobei vorzugsweise der Bremskörper als Doppelkonus ausgebildet ist und die vorzugsweise als Bremsscheiben ausgebildeten Bremsteile jeweils eine mit dem Bremskörper zusammenwirkende konische Bremsfläche aufweisen. Die Versteileinrichtung kann beispielsweise durch einen elektrischen Spindelantrieb gebildet werden.
Um den Fahrkomfort zu erhöhen und zusätzliche elektrische Antriebsenergie ohne Momenteneinbruch in allen Gangstufen zur Verfügung stellen zu können, ist es besonders vorteilhaft, wenn die elektrische Maschine über ein Planetengetriebe mit der ersten und zweiten Getriebeeingangswelle verbunden ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, dass vor und/oder während eines Schaltvorganges in einen höheren Gang die von der treibenden Welle getrennte Getriebeeingangswelle, welche von einer niedrigeren in eine höhere Gangstufe geschaltet werden soll, durch die Bremseinrichtung von einer Drehzahl über der jeweiligen Synchrondrehzahl für die höhere Gangstufe abgebremst wird, bis die Getriebeeingangswelle die zum Einlegen der höheren Gangstufe nötige Synchrondrehzahl aufweist. Nach Erreichen der Synchrondrehzahl wird die Bremseinrichtung wieder deaktiviert.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Fig . näher erläutert.
Die Fig. zeigt ein erfindungsgemäßes Doppelkupplungsgetriebe 10, welches im Ausführungsbeispiel sieben Gangstufen 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 und eine Rückwärtsgangstufe R aufweist. Dabei sind jeweils aufeinanderfolgende Gangstufen 1 bis 7 auf unterschiedlichen Getriebeeingangswellen 11, 12 angeordnet. Die erste Getriebeeingangswelle 11 ist über eine erste Kupplung 13 und die zweite Getriebeeingangswelle 12 über eine zweite Kupplung 14 mit der treibenden Welle 15 einer Brennkraftmaschine 16 antriebsverbindbar. Eine elektrische Maschine 17 ist über ein Planetengetriebe mit der ersten bzw. zweiten Getriebeeingangswelle 11, 12 verbunden.
Das Doppelkupplungs-Getriebe 10 weist eine Bremseinrichtung 19 mit einem als Doppelkonus ausgebildeten Bremskörper 20 auf, welcher Bremskörper 20 drehfest, aber axial über eine nicht weiter dargestellte Versteileinrichtung gegen einen mit der ersten Eingangswelle 11 drehfest verbundenen, als Bremsscheibe ausgebildeten, ersten Bremsteil 21 oder einen mit der zweiten Eingangswelle 12 drehfest verbundenen, als Bremsscheibe ausgebildeten, zweite Bremsteil 22 ge- presst werden kann, wodurch die entsprechende Getriebeeingangswelle 11, 12 abgebremst wird. Im deaktivierten Zustand befindet sich der Bremskörper 20 in der in der Fig. eingezeichneten Mittelstellung . Der drehsymmetrische Bremskörper 20 weist eine doppelkonische Form auf, die Bremsteile 21, 22 weisen entsprechend dem Doppelkonus gestaltete konische Bremsflächen 21a, 22a auf.
Zum Schalten der Gangstufen 1 bis 7, R weisen die Zwischenwellen 23, 24, 25, welche über eine nicht weiter dargestellte Getriebestufe auf eine ebenfalls nicht dargestellte Abtriebswelle einwirken, unsynchronisierte Klauenkupplungen K auf.
Die Bremseinrichtung 19 ermöglicht es, die Gangstufen 1 bis 7 zu wechseln, ohne das "Boosten" durch die elektrische Maschine 6 zu unterbrechen. Die Bremseinrichtung 19 ist dabei durch eine Zentralsynchronisiereinrichtung gebildet. Der Bremskörper 20 der Bremseinrichtung 19 ist in Umfangsrichtung gehäusefest, aber beispielsweise durch einen elektrischen Spindelantrieb wahlweise über den Bremsteil 21 mit der ersten Eingangswelle 11 oder über den Bremsteil 22 mit der zweiten Eingangswelle 12 verbindbar, indem durch ein geregeltes axiales Andrücken des Bremskörpers 20 an den Bremsteilen 21, 22 das betreffende Teilgetriebe abgebremst wird, bis eine maximale Drehzahldifferenz an der Schaltstelle der jeweiligen Klauenkupplung K erreicht ist, die ein komfortables und die Klauen der Klauenkupplung K nicht beschädigendes Schalten ermöglichen. Eine elektromotorisch betriebene Spindelbremse ist mit wesentlich geringerem Aufwand verbunden, als eine zusätzliche elektrische Maschine im Antriebsstrang, insbesondere hinsichtlich der zugehörigen Leistungselektronik.
Somit kann das "Boosten" über die elektrische Maschine 17 ununterbrochen fortgesetzt werden. Der Fahrer bemerkt dadurch den Gangwechsel kaum .
Im Schubbetrieb, wo das Doppelkupplungsgetriebe 10 herunterschalten soll (um bei einem eventuell folgenden Beschleunigungsvorgang die richtige Gangstufe vorgewählt zu haben), ist zum Einlegen einer niedrigeren Gangstufe eine höhere Drehzahl als vorher erforderlich. Dieses Beschleunigen der ersten oder zweiten Getriebeeingangswelle 11, 12 erfolgt über die elektrische Maschine 17. Wenn das Doppelkupplungs-Getriebe 10 während des Schubbetriebes im Rekuperationsmo- dus war, also das Fahrzeug merklich verzögert, kann zum Ausgleich des beim Synchronisieren fehlenden Bremsmomentes der elektrischen Maschine 17 die Betriebsbremse des Fahrzeuges kurz aktiviert bzw. verstärkt werden. Diese Funktion kann in konventionelle ABS- oder ESP-Assistenten integriert werden.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Doppelkupplungs-Getriebe (10) für ein Fahrzeug, mit mehreren schaltbaren Gangstufen (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7), mit einer ersten Getriebeeingangswelle (11) und einer zweiten Getriebeeingangswelle (12), wobei die erste Getriebeeingangswelle (11) über eine erste Kupplung (13) und die zweite Getriebeeingangswelle (12) über eine zweite Kupplung (14) mit einer treibenden Welle (15) einer Brennkraftmaschine (16) verbunden ist, wobei aufeinanderfolgende Gangstufen (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7) unterschiedlichen Getriebeeingangswellen (11, 12) zugeordnet sind, mit zumindest einer elektrischen Maschine (17), die mit zumindest einer der Getriebeeingangswellen (11, 12) wirksam drehverbindbar ist, wobei die erste Getriebeeingangswelle (11) und/oder die zweite Getriebeeingangswelle (12) mit zumindest einer Bremseinrichtung (19) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremseinrichtung (19) als Zentralsynchronisationseinrichtung für beide Getriebeeingangswellen (11, 12) ausgebildet ist.
2. Doppelkupplungs-Getriebe (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremseinrichtung (19) eine Reibungsbremse ist.
3. Doppelkupplungs-Getriebe (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremseinrichtung (19) einen drehfest und axial verschiebbaren, vorzugsweise rotationssymmetrischen, Bremskörper (20) aufweist, welcher wahlweise über eine Versteileinrichtung axial an einen mit der ersten Getriebeeingangswelle (11) drehfest verbundene erste Bremsteil (21) oder einen mit der zweiten Getriebeeingangswelle (12) drehfest verbundenen zweiten Bremsteil (22) anpressbar ist.
4. Doppelkupplungs-Getriebe (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremskörper (20) als Doppelkonus ausgebildet ist und dass die vorzugsweise als Bremsscheiben ausgebildeten Bremsteile (21, 22) jeweils eine mit dem Bremskörper (20) zusammenwirkende konische Bremsfläche (21a, 22a) aufweisen.
5. Doppelkupplungs-Getriebe (10) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteileinrichtung einen Spindelantrieb aufweist.
6. Doppelkupplungs-Getriebe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (17) über ein Planetengetriebe (18) mit der ersten und zweiten Getriebeeingangswelle 11, 12) verbunden ist.
7. Verfahren zum Betreiben eines Doppelkupplungsgetriebes (10) für ein Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die erste Getriebeeingangswelle (11) oder die zweite Getriebeeingangswelle (12) über die erste bzw. zweite Kupplung (13, 14) mit der treibenden Welle (15) der ein Antriebsdrehmoment zur Verfügung stellenden Brennkraftmaschine (16) verbunden ist und wobei in zumindest einem Motorbetriebsbereich die elektrische Maschine (17) ein zusätzliches Antriebsdrehmoment zur ersten und/oder zweiten Getriebeeingangswelle (11, 12) einleitet, dadurch gekennzeichnet, dass vor und/oder während eines Schaltvorganges in eine höhere Gangstufe die von der treibenden Welle (15) getrennte Getriebeeingangswelle (11, 12), welche von einer niedrigeren in eine höhere Gangstufe geschaltet werden soll, durch die Bremseinrichtung (20) von einer Drehzahl über der jeweiligen Synchrondrehzahl für die höhere Gangstufe abgebremst wird, bis die zu schaltende Getriebeeingangswelle (11, 12) die zum Einlegen der höheren Gangstufe nötige Synchrondrehzahl aufweist.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremseinrichtung (20) deaktiviert wird, sobald die Synchrondrehzahl zum Einlegen der höheren Gangstufe erreicht wird .
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