WO2014056728A1 - Doppelkupplungsgetriebe - Google Patents

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WO2014056728A1
WO2014056728A1 PCT/EP2013/070108 EP2013070108W WO2014056728A1 WO 2014056728 A1 WO2014056728 A1 WO 2014056728A1 EP 2013070108 W EP2013070108 W EP 2013070108W WO 2014056728 A1 WO2014056728 A1 WO 2014056728A1
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WO
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hydraulic
transmission
countershaft
operating mode
hydraulic system
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PCT/EP2013/070108
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English (en)
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Stefan Infanger
Gerhard WÖNTNER
Stefan Kuntner
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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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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16H37/00—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00
    • F16H37/02—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings
    • F16H37/04—Combinations of toothed gearings only
    • F16H37/042—Combinations of toothed gearings only change gear transmissions in group arrangement
    • F16H37/046—Combinations of toothed gearings only change gear transmissions in group arrangement with an additional planetary gear train, e.g. creep gear, overdrive

Definitions

  • the invention relates to a transmission, in particular dual-clutch transmission, for a motor vehicle, with 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 is driveably connected to the main shaft via at least one pair of gears via a shifting device, wherein a first hydraulic machine is drivingly connected to the first countershaft and a second hydraulic machine is connected to the second countershaft, wherein each of the two hydraulic machines is either a hydraulic drive motor or is operable as a hydraulic pump, wherein the two hydraulic machines form a synchronizer for speed adjustment of the countershafts to the main shaft and in a first operating mode during a Dre adjustment of the countershaft to the main shaft in a closed hydraulic circuit are operable. Furthermore, the invention relates to a method for operating a transmission.
  • each countershaft is connected to a hydraulic machine.
  • the two hydraulic machines form a synchronizer, wherein a hydraulic machine is operated as a pump and the other hydraulic machine as a motor for driving the corresponding countershaft during a Synchronisiervorganges.
  • the US 6,460,425 Bl discloses a dual-clutch transmission with two countershafts, on each of which a hydraulic pump is arranged, which provides the system pressure for the actuation of the two clutches.
  • DE 10 2007 018 967 AI describes an automated group transmission for a vehicle having a main gear and at least one upstream and / or downstream Nach Schlriosrios and at least one countershaft, wherein the countershaft is operatively connected to at least one hydraulic arrangement to provide a power take-off.
  • the hydraulic arrangement has at least one drive unit for controlling and / or regulating each countershaft.
  • the object of the invention is to avoid these disadvantages, and to reduce the manufacturing and cost and to reduce the weight and space requirements and the number of parts.
  • both hydraulic machines are operable and with a first hydraulic system for providing a system pressure - preferably for actuating at least one clutch or switching device - and / or with a second hydraulic system for providing a lubrication lubrication pressure From bearings - preferably the transmission and / or a prime mover - are hydraulically connected.
  • the first hydraulic machine can be hydraulically connected to the first hydraulic system.
  • the second hydraulic machine can be hydraulically connected to the second hydraulic system.
  • the first hydraulic machine in the second operating mode, is connected to the first hydraulic system and the second hydraulic machine is connected to the second hydraulic system.
  • the first hydraulic machine provides the system pressure for actuating the hydraulically operable clutches and the second hydraulic machinery provides the lubricating oil pressure for lubricating oil supply to engine and / or transmission mounts. Further hydraulic pumps for the hydraulic system pressure and the lubricating oil pressure can thus be omitted.
  • the invention takes advantage of the fact that the synchronization of the countershafts takes only a very short period of time and thus the hydraulic machines are not needed during the remaining time for speed adjustment of the countershafts to the main shaft.
  • the first and second hydraulic systems may be hydraulically separated from one another on the pressure side.
  • system pressure and oil pressure can be controlled separately. It is particularly advantageous if at least one of the - preferably both - hydraulic machines has a speed-independent flow control. The speed-independent displacement adjustment of the two hydraulic machines leads to a high efficiency, since in each case only that energy is generated, which is needed for the present situation.
  • the first hydraulic system can be hydraulically connected to the second hydraulic system on the pressure side.
  • Simple control is made possible if, at least in the second operating mode, the first hydraulic system can be hydraulically connected to the second hydraulic system on the pressure side.
  • both hydraulic machines are used both to provide the system pressure and to provide the lubricating oil pressure.
  • the two hydraulic machines are operated in a closed hydraulic circuit, whereby one of the two hydraulic machines is operated as a pump, and the other hydraulic machine as a hydraulic motor.
  • both hydraulic machines are operated as pumps in an open hydraulic circuit.
  • the two hydraulic machines can be controlled independently of each other.
  • a particularly compact solution is obtained when the transmission including the synchronization device is arranged in a common housing, wherein preferably the closed circuit is formed within the housing.
  • FIGS. show schematically:
  • FIG. 2 shows a variant of the range group transmission from FIG. 1;
  • FIG. 3 is a hydraulic circuit diagram of the transmission according to the invention in a first embodiment
  • Fig. 4 is a hydraulic circuit diagram of the transmission according to the invention in a second embodiment. Functionally identical parts are provided in the figures with the same reference numerals.
  • the illustrated in Fig. 1, designed as a double clutch transmission 10 has 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 between the first gear stage 14 and the first countershaft 16, 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 hydraulically operated 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 in each case has at least one freely on a shaft - for example, a countershaft 16, 17 -um Edinburgh.
  • gear Z f and a wave with a different - for example, the main shaft 13 - gearwheel connected in a rotationally fixed Z r.
  • 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 drive train of the transmission 10 may further be provided a connected to the main shaft 13 range group transmission 21, with which a switching between high ratios HIGH and low ratios LOW is possible.
  • 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 via a switching device 20 (Fig. 2).
  • the range group transmission 21 may be formed as a planetary gear 24, wherein an element of the planetary gear 24 may be held by a switching device 20 or connected to a second element of the planetary gear 24 (Fig. 1).
  • Reference numeral 25 denotes a parking lock connected to the main shaft 13 or output shaft 12.
  • the input shaft 11 is directly connectable to the main shaft 13 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.
  • the transmission 10 further comprises a synchronizing device 30, with each of which the rotational speeds between a driven countershaft 16, 17 with a respectively on the countershaft 16, 17 freewheeling gear Z f can be adjusted to allow a switching operation with the switching devices 20.
  • the synchronizing device 30 has a first hydraulic machine 31 and a second hydraulic machine 32, wherein the hydraulic machines 31, 32 in the first operating mode for speed adjustment of the countershafts 16, 17 to the main shaft 13 as both a hydraulic motor, and as a hydraulic pump is operable , Each hydraulic machine 31, 32 is independent of the other controllable.
  • the hydraulic machines 31, 32 are arranged in a first operating mode in a closed hydraulic circuit 33, wherein both the hydraulic machines 31, 32, and the closed 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 3 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, by activating the respective switching device 20, the next gear, for example gear 4, can be engaged.
  • 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 2, 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 frictional connection interruption in the transmission 10 and, for example, in the position HIGH switched 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 after opening the first clutch 18 to bring the countershaft 16 to synchronous speed with the gearshifting gear, such as gear 6, to bring. 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 two hydraulic machines 31, 32 can be used the rest of the time for other services.
  • the hydraulic machines 31, 32 may be operated out-of-sync in a second mode of operation in which they provide the system pressure to operate the clutches 18, 19 or shifters 20 and / or the lubricating oil pressure to lubricate engine or transmission 10 bearings.
  • the two hydraulic machines 31, 32 are operated in the second operating mode as pumps by both clutches 18, 19 are closed and both hydraulic machines 31, 32 are driven via the respective countershaft 16, 17.
  • the other switching devices 20 are in the open position to allow unimpeded rotation of the other countershaft 17, 16.
  • the two hydraulic machines 31, 32 are no longer operated in a small closed circuit 33 within the housing, but operated in an open circuit.
  • the first hydraulic machine 31 is hydraulically connected to a first hydraulic system 41 for providing a hydraulic system pressure for actuating at least one clutch 18, 19 or switching device 20.
  • the second hydraulic machine 32 is hydraulically connected to a second hydraulic system 42 for providing a lubrication pressure for lubricating bearing points of the transmission and / or an engine.
  • First and second hydraulic systems can be hydraulically separated (FIG. 3) or connected (FIG. 4).
  • FIG. 3 shows a hydraulic circuit diagram for the two hydraulic machines 31, 32.
  • Switching between the closed circuit 33 and the open circuits of the first and second hydraulic systems 41, 42 takes place via, for example, designed as 3/2-way valves first and second switching valves 43, 44.
  • Reference numerals 45, 46 pressure relief valves are designated.
  • the hydrostatic control units 47, 48 By means of the hydrostatic control units 47, 48, the delivery rate of the hydraulic machines 31, regardless of the input speed of the countershafts 16, 17 are regulated.
  • reference numeral 49 check valves, designated by reference numeral 50 a filter unit.
  • the hydraulic systems 41, 42 formed separately on the pressure side - thus can be controlled separately via the respective hydraulic machine 31, 32 of each hydraulic system 41, 42.
  • the first and second hydraulic systems 41, 42 connected to each other.
  • the first hydraulic unit 31 can optionally be connected to the second hydraulic system 42 or - via a further check valve 52, a filter unit 53 and a pressure relief valve 54 with the first hydraulic system 41.
  • Designated by reference numerals 55 and 56 are temperature and pressure sensors.
  • a pressure accumulator 57 may be provided whose capacity is dimensioned such that the time can be bridged without problems until the second operating mode following the first operating mode with renewed pressure build-up.

Abstract

Die Erfindung betrifft Getriebe (10) für ein Kraftfahrzeug, mit einer Eingangswelle (11) und einer Hauptwelle (13), mit einer ersten Kupplung (18) und einer zweiten Kupplung (19), sowie einer ersten und einer zweiten Vorgelegewelle (16, 17), wobei mit der ersten Vorgelegewelle (16) eine erste hydraulische Maschine (31) und mit der zweiten Vorgelegewelle (17) eine zweite hydraulische Maschine (32) antriebsverbunden ist, wobei die beiden hydraulischen Maschinen (31, 32) eine Synchronisiereinrichtung (30) zur Drehzahlanpassung der Vorgelegewellen (16, 17) an die Hauptwelle (13) ausbilden und in einem ersten Betriebsmodus während einer Drehzahlanpassung der Vorgelegewellen (16, 17) an die Hauptwelle (13) in einem geschlossen hydraulischen Kreislauf (33) betreibbar sind. Um Bauraum, Gewicht und Teile zu sparen ist, ist vorgesehen, dass in einem zweiten Betriebsmodus beiden hydraulische Maschinen (31, 32) als Pumpen betreibbar sind und mit einem ersten hydraulischen System (41) zur Bereitstellung eines hydraulischen Systemdruckes und/oder mit einem zweiten hydraulischen System (42) zur Bereitstellung eines Schmierdruckes hydraulisch verbindbar sind.

Description

DOPPELKUPPLUNGSGETRIEBE
Die Erfindung betrifft ein Getriebe, insbesondere 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 antriebsverbindbar ist, wobei mit der ersten Vorgelegewelle eine erste hydraulische Maschine und mit der zweiten Vorgelegewelle eine zweite hydraulische Maschine antriebsverbunden ist, wobei jede der beiden hydraulischen Maschinen wahlweise als hydraulischer Antriebsmotor oder als hydraulische Pumpe betreibbar ist, wobei die beiden hydraulischen Maschinen eine Synchronisiereinrichtung zur Drehzahlanpassung der Vorgelegewellen an die Hauptwelle ausbilden und in einem ersten Betriebsmodus während einer Drehzahlanpassung der Vorgelegewellen an die Hauptwelle in einem geschlossen hydraulischen Kreislauf betreibbar sind . Weiters betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Getriebes.
Aus der AT 510 966 Bl ist ein Doppelkupplungsgetriebe mit einer ersten und einer zweiten Vorgelegewelle bekannt, wobei jede Vorgelegewelle mit einer hydraulischen Maschine verbunden ist. Die beiden hydraulischen Maschinen bilden eine Synchronisiereinrichtung aus, wobei während eines Synchronisiervorganges die eine hydraulische Maschine als Pumpe und die andere hydraulische Maschine als Motor zum Antrieb der entsprechenden Vorgelegewelle betrieben wird .
Die US 6,460,425 Bl offenbart ein Doppelkupplungsgetriebe mit zwei Vorgelegewellen, auf denen jeweils eine hydraulische Pumpe angeordnet ist, welche den Systemdruck für die Betätigung der beiden Kupplungen bereitstellt.
Die DE 10 2007 018 967 AI beschreibt ein automatisiertes Gruppengetriebe 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.
Üblicherweise werden unterschiedliche Vorrichtungen für die Synchronisierung der Vorgelegewellen, die Bereitstellung des Systemdruckes zur Betätigung der hydraulisch betätigten Kupplungen und die Bereitstellung des Schmieröldruckes zur Schmierung von Lagerstellen der Brennkraftmaschine und des Getriebes eingesetzt. Dies ist allerdings platz-, fertigungs- und kostenaufwendig und wirkt sich zudem nachteilig auf das Gewicht und die Teilezahl des Fahrzeuges aus.
Aufgabe der Erfindung ist es, .diese Nachteile zu vermeiden, und den Fertigungsund Kostenaufwand zu reduzieren sowie das Gewicht und den Platzbedarf und die Teilezahl zu vermindern.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass in einem zweiten Betriebsmodus beide hydraulischen Maschinen betreibbar sind und mit einem ersten hydraulischen System zur Bereitstellung eines Systemdruckes - vorzugsweise zur Betätigung zumindest einer Kupplung oder Schalteinrichtung - und/oder mit einem zweiten hydraulischen System zur Bereitstellung eines Schmierdruckes zur Schmierung von Lagerstellen - vorzugsweise des Getriebes und/oder einer Antriebsmaschine - hydraulisch verbindbar sind .
Im zweiten Betriebsmodus kann die erste hydraulische Maschine mit dem ersten hydraulischen System hydraulisch verbunden werden. Weiters kann die zweite hydraulische Maschine mit dem zweiten hydraulischen System hydraulisch verbunden werden.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante wird im zweiten Betriebsmodus die erste hydraulische Maschine mit dem ersten hydraulischen System und die zweite hydraulische Maschine mit dem zweiten hydraulischen System verbunden. Somit stellt die erste hydraulische Maschine den Systemdruck zur Betätigung der hydraulisch betätigbaren Kupplungen und die zweite hydraulische Maschinen den Schmieröldruck zur Schmierölversorgung von Lagerstellen der Antriebsmaschine und/oder des Getriebes zur Verfügung . Weitere hydraulische Pumpen für den hydraulischen Systemdruck und den Schmieröldruck können somit entfallen.
Die Erfindung macht sich dabei die Tatsache zu Nutze, dass die Synchronisierung der Vorgelegewellen jeweils nur einen sehr kurzen Zeitraum in Anspruch nimmt und die hydraulischen Maschinen somit während der restlichen Zeit zur Drehzahlanpassung der Vorgelegewellen an die Hauptwelle nicht benötigt werden.
Die ersten und zweiten hydraulischen Systeme können druckseitig voneinander hydraulisch getrennt sein. Dadurch, dass die erste hydraulische Maschine zum Aufbau des Systemdruckes, und die andere hydraulische Maschine zum Aufbau des Schmieröldruckes eingesetzt werden, können Systemdruck- und Schmieröldruck getrennt voneinander geregelt werden. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn zumindest eine der - vorzugsweise beide - hydraulischen Maschinen eine drehzahlunabhängige Fördermengenregelung aufweist. Die drehzahlunabhängige Fördermengenverstellung der beiden hydraulischen Maschinen führt zu einem hohen Wirkungsgrad, da jeweils nur jene Energie erzeugt wird, die für die vorliegende Situation benötigt wird .
In einer alternativen Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest im zweiten Betriebsmodus das erste hydraulische System mit dem zweiten hydraulischen System druckseitig hydraulisch verbindbar ist. Eine einfache Regelung wird ermöglicht, wenn zumindest im zweiten Betriebsmodus das erste hydraulische System mit dem zweiten hydraulischen System druckseitig hydraulisch verbindbar ist. Somit werden in dieser alternativen Ausführungsvariante beide hydraulischen Maschinen sowohl zur Bereitstellung des Systemdruckes, als auch zur Bereitstellung des Schmieröldruckes eingesetzt.
Im ersten Betriebsmodus werden die beiden hydraulischen Maschinen in einem geschlossenen hydraulischen Kreislauf betrieben, wobei eine der beiden hydraulischen Maschinen als Pumpe, und die andere hydraulische Maschine als hydraulischer Motor betrieben wird .
Im zweiten Betriebmodus dagegen werden beide hydraulischen Maschinen als Pumpen in einem offenen hydraulischen Kreislauf betrieben.
Die beiden hydraulischen Maschinen können unabhängig voneinander angesteuert werden. Eine besonders kompakte Lösung ergibt sich, wenn das Getriebe samt Synchronisationseinrichtung in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet ist, wobei vorzugsweise der geschlossene Kreislauf innerhalb des Gehäuses ausgebildet ist. Dadurch, dass die gesamte Hydraulik des geschlossenen Kreislaufes innerhalb des Gehäuses des Getriebes angeordnet ist, kann eine sehr platzsparende Konstruktion ermöglicht werden.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen schematisch :
Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Getriebe mit zwölf Vorwärtsgängen;
Fig. 2 eine Variante des Bereichsgruppengetriebes aus Fig. 1;
Fig. 3 ein hydraulisches Schaltbild des erfindungsgemäßen Getriebe in einer ersten Ausführungsvariante; und
Fig. 4 ein hydraulisches Schaltbild des erfindungsgemäßen Getriebe in einer zweiten Ausführungsvariante. Funktionsgleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Die unterschiedlichen Gangstufen sind in den Fig. mit den Bezugszeichen 1, 2, 3, 4, 5, 6 für die Vorwärtsgänge und R, Rl, R2 für die Rückwärtsgänge bezeichnet.
Das in Fig. 1 dargestellte, als Doppelkupplungsgetriebe ausgebildete Getriebe 10 weist 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 hydraulisch betätigte nasslaufende Lamellenkupplungen ausgebildet. Die ersten und zweiten Kupplungen 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 verbundenes 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. 2). 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 . 1).
Mit Bezugszeichen 25 ist eine mit der Hauptwelle 13 oder Ausgangswelle 12 verbundene Parksperre bezeichnet.
Im in Fig . 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Eingangswelle 11 direkt mit der Hauptwelle 13 über eine Klauenkupplung 40 verbindbar. 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.
Das Getriebe 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 im ersten Betriebsmodus zur Drehzahlanpassung der Vorgelegewellen 16, 17 an die Hauptwelle 13 sowohl als hydraulischer Motor, als auch als hydraulische Pumpe betreibbar ist. Jede hydraulische Maschine 31, 32 ist dabei unabhängig von der anderen regelbar. Die hydraulischen Maschinen 31, 32 sind in einem ersten Betriebsmodus in einem geschlossenen hydraulischen Kreis 33 angeordnet, wobei sowohl die hydraulischen Maschinen 31, 32, als auch der geschlossene hydraulische Kreis 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 je- weils 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 3 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 4, 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 2, 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 Getriebe 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.
Da die Synchronisierung einen sehr kurzen Zeitraum in Anspruch nimmt, können die beiden hydraulischen Maschinen 31, 32 die restliche Zeit für andere Dienste verwendet werden.
Daher können die hydraulischen Maschinen 31, 32 außerhalb des Synchronisierbedarfes in einem zweiten Betriebsmodus betrieben werden, in welchem sie den Systemdruck zur Betätigung der Kupplungen 18, 19 oder Schalteinrichtungen 20 und/oder den Schmieröldruck zur Schmierung von Lagerstellen der Brennkraftmaschine oder des Getriebes 10 bereitstellen.
Dazu werden die beiden hydraulische Maschinen 31, 32 im zweiten Betriebsmodus als Pumpen betrieben, indem beide Kupplungen 18, 19 geschlossen werden und beide hydraulischen Maschinen 31, 32 über die jeweilige Vorgelegewelle 16, 17 angetrieben werden. Dabei ist nur eine Schalteinrichtung 20 einer Vorgelegewelle 16, 17 des gerade eingelegten Ganges im Eingriff mit dem entsprechenden Zahnrad Zf, die anderen Schalteinrichtungen 20 befinden sich in der Öffnungsstellung, um ein unbehindertes Drehen der anderen Vorgelegewelle 17, 16 zu ermöglichen. Im zweiten Betriebsmodus werden die beiden hydraulischen Maschinen 31, 32 nicht mehr in einem kleinen geschlossenen Kreislauf 33 innerhalb des Gehäuses betrieben, sondern in einem offenen Kreislauf betrieben. Die erste hydraulische Maschine 31 wird dabei mit einem ersten hydraulischen System 41 zur Bereitstellung eines hydraulischen Systemdruckes zur Betätigung zumindest einer Kupplung 18, 19 oder Schalteinrichtung 20 hydraulisch verbunden. Die zweite hydraulische Maschine 32 wird mit einem zweiten hydraulischen System 42 zur Bereitstellung eines Schmierdruckes zur Schmierung von Lagerstellen des Getriebes und/oder einer Antriebsmaschine hydraulisch verbunden. Erste und zweite hydraulische Systeme können dabei hydraulisch getrennt (Fig. 3) oder verbunden (Fig. 4) sein.
Fig. 3 zeigt dazu ein hydraulisches Schaltbild für die beiden hydraulischen Maschinen 31, 32. Die Umschaltung zwischen dem geschlossenen Kreislauf 33 und den offenen Kreisläufen der ersten und zweiten hydraulischen Systeme 41, 42 erfolgt über beispielsweise als 3/2-Wegventile ausgebildete erste und zweite Schaltventile 43, 44. Mit Bezugszeichen 45, 46 sind Druckbegrenzungsventile bezeichnet. Mittels der hydrostatischen Regeleinheiten 47, 48 kann die Fördermenge der hydraulischen Maschinen 31, unabhängig von der Antriebsdrehzahl der Vorgelegewellen 16, 17 geregelt werden. Mit Bezugszeichen 49 sind Rückschlagventile, mit Bezugszeichen 50 eine Filtereinheit bezeichnet. Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführung sind die hydraulischen Systeme 41, 42 druckseitig getrennt ausgebildet - somit kann über die jeweilige hydraulische Maschine 31, 32 jedes hydraulische System 41, 42 getrennt geregelt werden.
Zum Unterschied dazu sind bei dem in Fig . 4 dargestellten hydraulischen Schaltbild die ersten und zweiten hydraulischen Systeme 41, 42 miteinander verbunden. Mittels eines dritten Schaltventils 51 kann die erste hydraulische Einheit 31 wahlweise mit dem zweiten hydraulischen System 42 oder - über ein weiteres Rückschlagventil 52, eine Filtereinheit 53 und ein Druckbegrenzungsventil 54 mit dem ersten hydraulischen System 41 verbunden werden. Mit Bezugszeichen 55 und 56 sind Temperatur- und Druckaufnehmer bezeichnet.
Um einen Druckabfall, insbesondere im ersten hydraulischen System 41, in den kurzen Synchronisationsphasen, in denen sich die hydraulischen Maschinen 31, 32 - im ersten Betriebsmodus befinden, zu vermeiden, kann ein Druckspeicher 57 vorgesehen sein, dessen Kapazität so bemessen ist, dass die Zeit bis zum auf den ersten Betriebsmodus folgenden zweiten Betriebsmodus mit erneutem Druckaufbau problemlos überbrückt werden kann.
Die Erfindung wurde anhand eines 12-Gang-Doppelkupplungsgetriebes beschrieben. Es versteht sich von selbst, dass die Erfindung aber keineswegs darauf beschränkt ist, sondern dass sie auch für unterschiedlichste Gangzahlen und Ganganordnungen zur Anwendung kommen kann.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
Getriebe (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, wobei mit der ersten Vorgelegewelle (16) eine erste hydraulische Maschine (31) und mit der zweiten Vorgelegewelle (17) eine zweite hydraulische Maschine (32) antriebsverbunden ist, wobei jede der beiden hydraulischen Maschinen (31, 32) wahlweise als hydraulischer Antriebsmotor oder als hydraulische Pumpe betreibbar ist, wobei die beiden hydraulischen Maschinen (31, 32) eine Synchronisiereinrichtung (30) zur Drehzahlanpassung der Vorgelegewellen (16, 17) an die Hauptwelle (13) ausbilden und in einem ersten Betriebsmodus während einer Drehzahlanpassung der Vorgelegewellen (16, 17) an die Hauptwelle (13) in einem geschlossenen hydraulischen Kreislauf (33) betreibbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass in einem zweiten Betriebsmodus beide hydraulischen Maschinen (31, 32) als Pumpen betreibbar sind und mit einem ersten hydraulischen System (41) zur Bereitstellung eines hydraulischen Systemdruckes - vorzugsweise zur Betätigung zumindest einer Kupplung (18, 19) oder Schalteinrichtung (20) - und/oder mit einem zweiten hydraulischen System (42) zur Bereitstellung eines Schmierdruckes zur Schmierung von zumindest einer Lagerstelle - vorzugsweise des Getriebes (10) und/oder einer Antriebsmaschine - hydraulisch verbindbar sind.
Getriebe (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Betriebsmodus die erste hydraulische Maschine (31) mit dem ersten hydraulischen System (41) hydraulisch verbunden ist.
Getriebe (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Betriebsmodus die zweite hydraulische Maschine (31) mit dem zweiten hydraulischen System (42) hydraulisch verbunden ist.
Getriebe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest im zweiten Betriebsmodus das erste hydraulische System (41) mit dem zweiten hydraulischen System (42) druckseitig hydraulisch verbindbar ist.
5. Getriebe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Betriebsmodus beide hydraulischen Maschinen (31, 32) sowohl mit dem ersten, als auch mit dem zweiten hydraulischen System (42) hydraulisch verbindbar sind.
6. Getriebe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite hydraulische System (41, 42) druckseitig voneinander hydraulisch getrennt sind .
7. Getriebe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der beiden hydraulischen Maschinen (31, 32) eine Regeleinheit (47, 48) zur drehzahlunabhängigen Fördermengenregelung aufweist.
8. Getriebe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder zweite hydraulische System (41, 42) einen Druckspeicher (57) aufweist.
9. Getriebe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Betriebsmodus die hydraulischen Maschinen (31, 32) in einem offenen hydraulischen Kreislauf betreibbar sind .
10. Getriebe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass Getriebe (10) samt Synchronisationseinrichtung (30) in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind, wobei vorzugsweise der geschlossene hydraulische Kreislauf (33) innerhalb des Gehäuses ausgebildet ist.
11. Verfahren zum Betreiben eines Getriebes (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, wobei mit der ersten Vorgelegewelle (16) eine erste hydraulische Maschine (31) und mit der zweiten Vorgelegewelle (17) eine zweite hydraulische Maschine (32) antriebsverbunden ist, wobei jede der beiden hydraulischen Maschinen (31, 32) wahlweise als hydraulischer Antriebsmotor oder als hydraulische Pumpe betrieben wird, wobei die beiden hydraulischen Maschinen (31, 32) in einem ersten Betriebsmodus während eines Gangwechsels zur Drehzahlanpassung der Vorgelegewellen (16, 17) an die Hauptwelle (13) in einem geschlossenen hydraulischen Kreislauf (33) betrieben werden, dadurch gekennzeichnet, dass in einem zweiten Betriebsmodus beide hydraulischen Maschinen (31, 32) als Pumpen betrieben werden und mit einem ersten hydraulischen System (41) zur Bereitstellung eines Systemdruckes - vorzugsweise zur Betätigung zumindest einer Kupplung (18, 19) oder Schalteinrichtung (20) - und/oder mit einem zweiten hydraulischen System (42) zur Bereitstellung eines Schmierdruckes zur Schmierung zumindest einer Lagerstelle -vorzugsweise des Getriebes und/oder einer Antriebsmaschine - hydraulisch verbunden werden.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Betriebsmodus die erste hydraulische Maschine (31) mit dem ersten hydraulischen System (41) hydraulisch verbunden wird .
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Betriebsmodus die zweite hydraulische Maschine (32) mit dem zweiten hydraulischen System (42) hydraulisch verbunden wird .
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest im zweiten Betriebsmodus das erste hydraulische System (41) mit dem zweiten hydraulischen System (42) druckseitig hydraulisch verbunden wird .
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Betriebsmodus beide hydraulischen Maschinen (31, 32) sowohl mit dem ersten, als auch mit dem zweiten hydraulischen System (41, 42) hydraulisch verbunden werden.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass bei zumindest einer der beiden hydraulischen Maschinen (31, 32) die Fördermenge drehzahlunabhängig geregelt wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Betriebsmodus die hydraulischen Maschinen (31, 32) in einem offenen hydraulischen Kreislauf betrieben werden.
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