WO2022048852A1 - Doppelkupplungsgetriebe und hybridantriebsystem - Google Patents

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WO2022048852A1
WO2022048852A1 PCT/EP2021/071774 EP2021071774W WO2022048852A1 WO 2022048852 A1 WO2022048852 A1 WO 2022048852A1 EP 2021071774 W EP2021071774 W EP 2021071774W WO 2022048852 A1 WO2022048852 A1 WO 2022048852A1
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Peter Hahn
Carsten Gitt
Tobias Haerter
Jonathan Zeibig
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Definitions

  • the invention relates to a dual clutch transmission with a first partial transmission and a second partial transmission of the type defined in more detail in the preamble of claim 1.
  • a dual clutch transmission that is also suitable for a hybrid drive system is described in DE 10 2009 002 353 A1.
  • This transmission is able to shift eight gears and has a bridge shift element between the idler gears for third and fourth gear.
  • the two idler gears that can be connected via the bridge switching element are assigned to different sub-transmissions.
  • a single wheel plane of the next lower gear is enclosed between them, this lying on the partial transmission of that idler wheel with the higher gear of the two idler wheels that can be connected via the bridge shifting element.
  • a mechanical reverse gear is provided. All in all, the structure of the transmission is relatively large, particularly in the axial direction, that is to say in the axial direction of the partial transmission input shafts and parallel countershafts.
  • double clutch transmissions suitable for hybrid drive systems are known from the prior art, in particular from DE 10 2010 055 645 A1, DE 10 2013 009 310 A1 and DE 10 2019 004 762 B3.
  • the object of the present invention is now to specify an improved dual clutch transmission with eight forward gears, which can be implemented in a more compact manner, especially in the axial design direction. According to the invention, this object is achieved by a dual clutch transmission having the features in claim 1. In addition, a hybrid drive system with such a dual clutch transmission and the features in claim 8 solves the problem. Advantageous refinements and developments of the dual clutch transmission and the hybrid drive system result from the dependent subclaims.
  • the starting point is a double-clutch transmission with a first sub-transmission, which is assigned a first clutch and a first sub-transmission input shaft.
  • a second partial transmission is also included, which is assigned a second clutch and a second partial transmission input shaft.
  • the dual clutch transmission also includes a first countershaft to which a first driven wheel is permanently connected in a rotationally fixed manner, and a second countershaft to which a second driven wheel is permanently connected in a rotationally fixed manner.
  • a first idler gear assigned to the first sub-transmission and a second idler gear assigned to the second sub-transmission are each arranged coaxially to the first countershaft and can be coupled to one another in a torque-proof manner by means of a bridge shifting element.
  • the double-clutch transmission comprises exactly three single-wheel planes in the first sub-transmission, namely a first single-wheel plane, a second single-wheel plane and a third single-wheel plane, with the second single-wheel plane comprising the first idler wheel, which can be coupled to the second idler wheel via the bridge shifting element.
  • the second partial transmission then includes exactly two single wheel planes, namely a fourth single wheel plane and a fifth single wheel plane, with the fourth single wheel plane including the second loose wheel.
  • the first clutch and the second clutch together form a double clutch.
  • an element being arranged coaxially with a shaft, it is meant that the element is arranged coaxially with an axis of rotation of this shaft.
  • a non-rotatable connection of two rotatably mounted elements means that the two elements are arranged coaxially to one another and are connected to one another in such a way that they rotate at the same angular velocity.
  • a switching element means a device by means of which a loose wheel can be rotationally connected to a shaft arranged coaxially with the loose wheel. The switching element has a switched state for the non-rotatable connection. To release the non-rotatable connection, the switching element has a non-switched state.
  • the switching element has a claw toothing and possibly a synchronizing device.
  • a single gear plane means a gear plane in which exactly one pair of gears made up of exactly two gears meshing with one another is arranged.
  • the double-clutch transmission with its eight transmission gears, all of which are designed as forward gears, can be used, for example, as an eight-speed transmission or as a six-speed transmission with two crawler gears, both of which are also designed as forward gears. Due to its compact length, it can be installed transversely to the direction of travel, which is a very decisive advantage in terms of packaging.
  • a first shifting element is set up to form the first gear and the first single gear plane also to be connected to the second countershaft in a torque-transmitting manner to form the second transmission gear.
  • a change between these two transmission gears can be implemented under load by changing the clutch in the double clutch.
  • a winding gear in which both sub-transmissions are used, can be implemented.
  • a second shifting element is provided, which is set up to connect the second single wheel plane to form the sixth transmission gear with the first countershaft in a torque-transmitting manner.
  • a third switching element is then used again to connect the third single gear plane to form the third gear and to form the fourth gear, in which a torque-transmitting connection to the second countershaft takes place.
  • one of these gears namely the fourth gear, is in turn designed as a winding gear.
  • a gear change from the third gear to the fourth gear takes place under load via a clutch change in the double clutch.
  • a fourth shifting element can be provided in order to connect the fourth single gear plane to the first countershaft in a torque-transmitting manner to form the fifth transmission gear.
  • a fifth switching element is then provided according to a very favorable embodiment of the double clutch transmission in order to connect the fifth single wheel plane to form the seventh gear and to form the eighth gear with the second countershaft in a torque-transmitting manner.
  • the bridge shifting element is used again, in order to form one of the two gear stages accordingly via a winding path in this interconnection of the fifth shifting element.
  • a very advantageous development of the double clutch transmission according to the invention provides that the first, the second, the third, the fourth and the fifth Single wheel level and the first clutch are arranged axially one after the other in the order mentioned.
  • This arrangement which contributes to the compactness of the structure, then ultimately leads to the first sub-transmission input shaft being designed as a solid shaft and the second sub-transmission input shaft as a hollow shaft, which also contributes to the compact structure.
  • a hybrid drive system for a vehicle can include such a dual-clutch transmission in one of the configuration variants described. It then also includes an internal combustion engine and an electric machine, with the hybrid drive system being provided according to the invention that the internal combustion engine is at least indirectly coupled or can be coupled to an input shaft of the dual clutch transmission. Indirect coupling means that devices for damping and absorbing torsional vibrations, for example a dual-mass flywheel, a torsional vibration damper or the like, are arranged between the crankshaft of the internal combustion engine and the input shaft of the dual clutch transmission.
  • the internal combustion engine can also be decoupled and coupled via a separating clutch, which can be implemented together with the dual clutch as an integrated clutch component.
  • this separating clutch is provided between the input shaft of the double clutch transmission and the double clutch, the input side of which is connected to the input shaft and the output side of which is connected to the double clutch, which in turn has a first and a second clutch clutch included. This creates the integrated clutch component discussed above.
  • a rotor of the electrical machine is connected to the output side of the separating clutch, preferably via a transmission element such as a pinion, a chain, a belt or a complete switchable transmission.
  • the connection is particularly preferably via a simple pinion, so that when the separating clutch is disengaged, the dual clutch transmission and ultimately its output shaft or its two output wheels, as is customary in dual clutch transmissions, accordingly to drive
  • This option of driving the double clutch transmission electrically independently of the combustion engine when the separating clutch is open, and thus driving a vehicle equipped with the double clutch transmission or the hybrid drive system purely electrically also creates the possibility of compensating for the lack of the mechanical reverse gear by in case of reversing the drive takes place via the electric machine.
  • a hybrid drive system 1 which includes an internal combustion engine 2 and an electric machine 3 is shown in the single figure attached.
  • the hybrid drive system 1 also includes a dual clutch transmission 4, which is divided into a first sub-transmission 5 and a second sub-transmission 6.
  • a first countershaft 7 and a second countershaft 8 each with output gears arranged non-rotatably thereon, namely a first output gear 9 and a second output gear 10, an output, not shown here, is driven, for example a gear wheel which is coupled to an output shaft, or a gear wheel non-rotatably connected to a differential cage.
  • a dual mass flywheel 12 is arranged between a crankshaft of this internal combustion engine 2 and an input shaft 11 of the dual clutch transmission 4, which is used to absorb and dampen torsional vibrations.
  • the clutch component 13 which includes the actual double clutch with a first clutch K1 and a second clutch K2, as well as a separating clutch KO.
  • An input side 14 of the separating clutch KO is connected to the input shaft 11 of the dual clutch transmission 4 .
  • an output page 15 is the Separating clutch KO connected to a rotor 17 of the electric machine 3 via a pinion 16 .
  • the output side 15 of the separating clutch KO is also connected to the input sides of the two clutches K1 and K2 of the double clutch, which in turn can connect this output side 15 to a first partial transmission input shaft 18 of the first partial transmission 5 and a second partial transmission input shaft 19 of the second partial transmission 6.
  • the first sub-transmission input shaft 18 is designed as a solid shaft
  • the second sub-transmission input shaft 19 surrounds it as a hollow shaft.
  • the two sub-transmission input shafts 18, 19 are arranged coaxially with one another.
  • a first single wheel plane 20 includes a fixed wheel 21, which is arranged coaxially to the first partial transmission input shaft 18 and is non-rotatably connected to the first partial transmission input shaft 18, and a third loose wheel 22, which is arranged coaxially to the second countershaft 8 and via a first shifting element D with this can be rotatably connected.
  • a second single gear plane 23 which is also assigned to the first partial transmission 5 and has a second fixed wheel 24 which is non-rotatably connected to the first partial transmission input shaft 18 and which is connected to a first loose wheel 25 which is arranged coaxially with the first countershaft 7. combs accordingly.
  • a second switching element A is provided to couple this first loose wheel 25 to the first countershaft 7 in a switchable, non-rotatable manner.
  • a third single gear plane 26 is also assigned to the first sub-transmission 5 .
  • a third fixed wheel 27 of this third single wheel plane 26 is accordingly non-rotatably connected to the first partial transmission input shaft 18 . It meshes with a fourth loose wheel 28 which in turn is arranged coaxially with the second countershaft 8 .
  • This fourth loose wheel 28 can be connected in a rotationally fixed manner to the second countershaft 8 via a third shifting element E.
  • Two further single wheel planes namely a fourth single wheel plane 29 and a fifth single wheel plane 30 are assigned to the second partial transmission 6 . They each have fixed wheels, ie a fourth fixed wheel 31 and a fifth fixed wheel 32, which are connected in a torque-proof manner to the second partial transmission input shaft 19, which is designed as a hollow shaft are.
  • the fourth fixed wheel 31 of the fourth single wheel plane 29 meshes with a second idler wheel 33, which in turn can be rotationally connected via a fourth shifting element C to the first countershaft 7.
  • its fifth fixed wheel 32 meshes with a fifth idler wheel 34, which in turn is arranged coaxially with the second countershaft 8.
  • This fifth idler gear 34 can be connected to the second countershaft 8 in a rotationally test manner via a fifth shifting element F, if required.
  • the hybrid drive system 1 or its double-clutch transmission 4 also includes a bridge shifting element B, which is arranged axially between the first idler gear 25 and the second idler gear 33 and can connect them to one another in terms of rotation if necessary, without these two idler gears 25, 33 rotating at the same time rotate test would be connected to the first countershaft 7. Since the first idler gear 25 is assigned to the first partial transmission 5 and the second idler gear 33 is assigned to the second partial transmission 6, when the bridge shifting element B is engaged, a winding gear is obtained.
  • the first countershaft 7 and the second countershaft 8 are arranged parallel to each other and parallel to the input shaft 11 .
  • the rotor 17 is not arranged coaxially but also parallel and off-axis to the input shaft 11 .
  • the hybrid drive system 1 can be built very short overall in this way.
  • the gear ratios and the size or number of teeth of the individual gears installed in the double clutch transmission 4 are then matched to the corresponding gear ratios in order to create, for example, eight forward gears with gear ratios that decrease in the order in which they are numbered, or for example six such forward gears and two crawler gears designed as forward gears gears, depending on the application of the hybrid drive system 1.
  • the shifting process can now be designed as can be seen from the gear steps i_n noted on the respective idler gears 22, 25, 28, 33 and 34.
  • a first transmission gear would then result with the bridge shifting element B being engaged at the same time and a drive via the second sub-transmission 6, ie an engaged clutch K2.
  • the first gear stage is designed as a winding gear, which is driven via the first sub-transmission 6 when the clutch K2 is engaged and is driven via the second sub-transmission 5 and the second countershaft 8 with its second output gear 10 .
  • this winding gear is canceled by changing the clutches K2, K1 accordingly.
  • the first two gears can thus be implemented via the first shifting element D and the third loose wheel 22 .
  • the bridge switching element B can be released during this change. The change between the first gear and the second gear is possible without load interruption.
  • the bridge shifting element B is now re-engaged and the third shifting element E connects the fourth idler wheel 28 to the second countershaft 8.
  • the bridge shifting element B advantageously remains closed when changing from the second transmission gear third gear engaged.
  • This third gear is also designed as a winding gear, so that clutch K2 is closed and clutch K1 is opened.
  • the fourth transmission gear is then realized by a renewed clutch change with opening of the second clutch K2 and closing of the first clutch K1.
  • the bridge shifting element B For a change from the fourth gear to the fifth gear, the bridge shifting element B must first be disengaged if it is not already disengaged.
  • the fifth transmission gear can then be prepared starting from the fourth gear by the fourth shifting element C being engaged and being decoupled when changing into this gear.
  • the second shift element A is engaged and re-coupled. Accordingly, the fifth shifting element F for the seventh gear.
  • another winding gear is then provided, which passes through the Insertion of the bridge switching element B and a decoupling of the clutches K1, K2 of the double clutch is inserted.
  • the electric machine 3 can implement an electric reverse gear and, if necessary, synchronize the elements involved when changing from second to third gear.
  • An alternative embodiment of the hybrid drive system 1 could now also provide for changed sizes and gear ratios of the gears that instead of converting the third and fourth gear stage via the third single gear level 26, a structure occurs in which via this third single gear level 26 and the one assigned to it Fourth loose wheel 28 two crawler gears are implemented.
  • the crawler gears C1/C2 would then take the place of the gears 3 and 4 in the representation of the only attached figure, which in turn would be shifted as a winding gear and a direct gear analogous to the gear stages 3 and 4 in the above description.
  • the third gear would be realized via the second idler gear 33 of the fourth single gear plane 29, the fourth gear via the first idler gear 25 of the second single gear plane 23.
  • gears 5 and 6 would then be analogous to gears 7 and 8 in the exemplary embodiment described above to be realized via the fifth loose wheel 34 of the fifth single wheel plane 30 using a winding gear.
  • the structure could then be implemented almost identically to the structure described above, with the two crawler gears C1/C2 replacing gears 3 and 4 and gear 3 replacing gear 5 instead of gear 6, gear 4 and instead of gears 7/8, gears 5/6.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Doppelkupplungsgetriebe (4) mit einem ersten Teilgetriebe (5) mit einem zweiten Teilgetriebe (6), mit einer ersten Vorgelegewelle (7), mit welcher ein erstes Abtriebsrad (9) permanent drehfest verbunden ist, und mit einer zweiten Vorgelegewelle (8), mit welcher ein zweites Abtriebsrad (10) permanent drehfest verbunden ist, wobei ein dem ersten Teilgetriebe (5) zugeordnetes erstes Losrad (25) sowie ein dem zweiten Teilgetriebe (6) zugeordnetes zweites Losrad (33) jeweils koaxial zu der ersten Vorgelegewelle (7) angeordnet sind und mittels eines Brückenschaltelementes (B) drehfest miteinander gekoppelt werden können. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das erste Teilgetriebe (5) genau drei Einfachradebenen (20, 23, 26) umfasst, nämlich eine erste Einfachradebene (20), eine das erste Losrad (25) umfassende zweite Einfachradebene (23), und eine dritte Einfachradebene (26), und dass das zweite Teilgetriebe (6) genau zwei Einfachradebenen (29, 30) umfasst, nämlich eine das zweite Losrad (33) umfassende vierte Einfachradebene (29) und eine fünfte Einfachradebene (30), und welches dazu eingerichtet ist, dass acht Getriebegänge mit fallender Übersetzung gebildet werden können.

Description

Doppelkupplungsgetriebe und Hybridantriebsystem
Die Erfindung betrifft ein Doppelkupplungsgetriebe mit einem ersten Teilgetriebe und einem zweiten Teilgetriebe nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
Ein Doppelkupplungsgetriebe, das auch für ein Hybridantriebsystem geeignet ist, ist in der DE 10 2009 002 353 A1 beschrieben. Dieses Getriebe ist dabei in der Lage, acht Gänge zu schalten und verfügt über ein Brückenschaltelement zwischen den Losrädern für den dritten und vierten Gang. Die beiden über das Brückenschaltelement verbindbaren Losräder sind unterschiedlichen Teilgetrieben zugeordnet. Zwischen ihnen ist eine Einfachradebene des nächstniedrigeren Gangs eingeschlossen, wobei diese auf dem Teilgetriebe desjenigen Losrades mit der höheren Gangstufe der beiden über das Brückenschaltelement verbindbaren Losräder liegt. Dabei ist neben den acht Vorwärtsgängen ein mechanischer Rückwärtsgang vorgesehen. Alles in allem ist es so, dass der Aufbau des Getriebes, insbesondere in axialer Richtung, also in der Achsrichtung der Teilgetriebeeingangswellen und parallelen Vorgelegewellen, relativ groß baut.
Ferner sind aus dem Stand der Technik, insbesondere aus der DE 10 2010 055 645 A1 , der DE 10 2013 009 310 A1 und der DE 10 2019 004 762 B3 Doppelkupplungsgetriebe mit Eignung für Hybridantriebssysteme bekannt.
Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht nun darin, ein verbessertes Doppelkupplungsgetriebe mit acht Vorwärtsgängen anzugeben, welches kompakter realisiert werden kann, vor allem in der axialen Baurichtung. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Doppelkupplungsgetriebe mit den Merkmalen im Anspruch 1 gelöst. Außerdem löst ein Hybridantriebssystem mit einem solchen Doppelkupplungsgetriebe und den Merkmalen im Anspruch 8 die Aufgabe. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Doppelkupplungsgetriebes sowie des Hybridantriebssystems ergeben sich aus den hiervon abhängigen Unteransprüchen.
Ausgegangen wird von einem Doppelkupplungsgetriebe mit einem ersten Teilgetriebe, dem eine erste Kupplung und eine erste Teilgetriebeeingangswelle zugeordnet ist. Ferner ist ein zweites Teilgetriebe umfasst, dem eine zweite Kupplung und eine zweite Teilgetriebeeingangswelle zugeordnet ist. Das Doppelkupplungsgetriebe umfasst ferner eine erste Vorgelegewelle, mit welcher ein erstes Abtriebsrad permanent drehfest verbunden ist, und eine zweite Vorgelegewelle, mit welcher ein zweites Abtriebsrad permanent drehfest verbunden ist. Dabei sind ein dem ersten Teilgetriebe zugeordnetes erstes Losrad sowie ein dem zweiten Teilgetriebe zugeordnetes zweites Losrad jeweils koaxial zu der ersten Vorgelegewelle angeordnet und mittels eines Brückenschaltelementes drehfest miteinander koppelbar.
Das erfindungsgemäße Doppelkupplungsgetriebe umfasst im ersten Teilgetriebe genau drei Einfachradebenen, nämlich eine erste Einfachradebene, eine zweite Einfachradebene und eine dritte Einfachradebene, wobei die zweite Einfachradebene das erste Losrad umfasst, welches mit dem zweiten Losrad über das Brückenschaltelement koppelbar ist. Das zweite Teilgetriebe umfasst dann genau zwei Einfachradebenen, nämlich eine vierte Einfachradebene und eine fünfte Einfachradebene, wobei die vierte Einfachradebene das zweite Losrad umfasst.
Die erste Kupplung und die zweite Kupplung bilden zusammen eine Doppelkupplung.
Damit, dass ein Element koaxial zu einer Welle angeordnet ist, ist gemeint, dass das Element koaxial zu einer Drehachse dieser Welle angeordnet ist.
Mit einer drehfesten Verbindung zweier drehbar gelagerten Elemente ist gemeint, dass die beiden Elemente koaxial zueinander angeordnet sind und derart miteinander verbunden sind, dass sie mit gleicher Winkelgeschwindigkeit drehen. Mit einem Schaltelement ist eine Vorrichtung gemeint, mittels der ein Losrad drehtest mit einer koaxial zu dem Losrad angeordneten Welle verbunden werden kann. Zu der drehfesten Verbindung hat das Schaltelement einen geschalteten Zustand. Zu einem Lösen der drehfesten Verbindung hat das Schaltelement einen nichtgeschalteten Zustand. Vorteilhaft weist das Schaltelement eine Klauenverzahnung und eventuell eine Synchronisiervorrichtung auf.
Mit einer Einfachradebene ist eine Radebene gemeint, in der genau eine Zahnradpaarung aus genau zwei miteinander kämmenden Zahnrädern angeordnet ist.
Damit sind acht als Vorwärtsgänge ausgebildete Getriebegänge, nämlich ein erster Getriebegang bis ein achter Getriebegang, mit in der Reihenfolge der Nummerierung abfallender Übersetzung realisierbar. Der Aufbau lässt sich dabei außerordentlich einfach und in axialer Richtung kompakt realisieren. Durch den Verzicht auf Radebenen mit mehreren Rädern und den konsequenten Einsatz der genannten Anzahl von drei Einfachradebenen im ersten Teilgetriebe und zwei Einfachradebenen im zweiten Teilgetriebe wird der Aufbau entsprechend einfach. Der Nachteil, dass zwischen zwei diskreten Gangstufen kein Schalten unter Last möglich ist, da die dafür benötigten Räder auf dem gleichen Teilgetriebe liegen und deshalb nicht voreingelegt werden können, kann im Hinblick auf die entscheidenden Vorteile hinsichtlich der axialen Baulänge hier in Kauf genommen werden.
Das Doppelkupplungsgetriebe mit seinen acht Getriebegängen, welche allesamt als Vorwärtsgangstufen ausgebildet sind, kann beispielsweise als Achtganggetriebe oder als Sechsganggetriebe mit zwei Crawler-Gangstufen, welche ebenfalls beide als Vorwärtsgangstufen ausgebildet sind, eingesetzt werden. Durch die kompakte Baulänge lässt es sich insbesondere quer zur Fahrtrichtung verbauen, was hinsichtlich des Packagings ein ganz entscheidender Vorteil ist.
Konkret kann es dabei gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebes vorgesehen sein, dass ein erstes Schaltelement dazu eingerichtet ist, die erste Einfachradebene zur Bildung des ersten Getriebegangs und auch zur Bildung des zweiten Getriebegangs drehmomentübertragend mit der zweiten Vorgelegewelle zu verbinden.
Ein Wechsel zwischen diesen beiden Getriebegängen lässt sich dabei lastschaltbar durch einen Kupplungswechsel in der Doppelkupplung realisieren. Mittels des Brückenschaltelements kann dabei ein Windungsgang, bei welchem also beide Teilgetriebe genutzt werden, realisiert werden.
Gemäß einer weiteren sehr vorteilhaften Ausgestaltung kann es ferner vorgesehen sein, dass ein zweites Schaltelement vorgesehen ist, welches dazu eingerichtet ist, die zweite Einfachradebene zur Bildung des sechsten Getriebegangs drehmomentübertragend mit der ersten Vorgelegewelle zu verbinden.
Ein drittes Schaltelement dient dann wieder zum Verbinden der dritten Einfachradebene zur Ausbildung des dritten Getriebegangs und zur Ausbildung des vierten Getriebegangs, in dem eine drehmomentübertragende Anbindung an die zweite Vorgelegewelle erfolgt. Wie bereits beim ersten und zweiten Getriebegang ist dann einer dieser Gänge, nämlich der vierte Getriebegang, wiederum als Windungsgang ausgebildet. Ein Gangwechsel von dem dritten Getriebegang zu dem vierten Getriebegang erfolgt lastschaltbar über einen Kupplungswechsel in der Doppelkupplung.
Ein viertes Schaltelement kann gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung vorgesehen sein, um die vierte Einfachradebene zur Bildung des fünften Getriebegangs drehmomentübertragend mit der ersten Vorgelegewelle zu verbinden.
Ein fünftes Schaltelement ist dann gemäß einer sehr günstigen Ausgestaltung des Doppelkupplungsgetriebes vorgesehen, um die fünfte Einfachradebene zur Bildung des siebten Getriebegangs und zur Bildung des achten Getriebegangs drehmomentübertragend mit der zweiten Vorgelegewelle zu verbinden. Auch hier kommt wieder das Brückenschaltelement zum Einsatz, um über einen Windungsgang bei dieser Verschaltung des fünften Schaltelements eine der beiden Gangstufen entsprechend auszubilden.
Eine sehr vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebes sieht dabei vor, dass die erste, die zweite, die dritte, die vierte und die fünfte Einfachradebene sowie die erste Kupplung in der genannten Reihenfolge axial nacheinander angeordnet sind. Diese Anordnung, welche zur Kompaktheit des Aufbaus beiträgt, führt dann letztlich dazu, dass die erste Teilgetriebeeingangswelle als Vollwelle ausgebildet ist und die zweite Teilgetriebeeingangswelle als Hohlwelle, was ebenfalls zum kompakten Aufbau beiträgt.
Wie oben bereits erwähnt kann ein Hybridantriebssystem für ein Fahrzeug ein solches Doppelkupplungsgetriebe in einer der beschriebenen Ausgestaltungsvarianten umfassen. Es umfasst dann ferner einen Verbrennungsmotor sowie eine elektrische Maschine, wobei es bei dem Hybridantriebssystem erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass der Verbrennungsmotor mit einer Eingangswelle des Doppelkupplungsgetriebes zumindest mittelbar gekoppelt oder koppelbar ist. Eine mittelbare Kopplung bedeutet, dass Einrichtungen zur Dämpfung und Tilgung von Drehschwingungen, beispielsweise ein Zweimassenschwungrad, ein Drehschwingungsdämpfer oder Ähnliches zwischen der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors und der Eingangswelle des Doppelkupplungsgetriebes angeordnet sind. Der Verbrennungsmotor kann außerdem über eine Trennkupplung ab- und angekoppelt sein, welche zusammen mit der Doppelkupplung als integriertes Kupplungsbauteil realisiert werden kann.
Gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Hybridantriebssystems kann es ferner vorgesehen sein, dass zwischen der Eingangswelle des Doppelkupplungsgetriebes und der Doppelkupplung ebendiese Trennkupplung vorgesehen ist, deren Eingangsseite mit der Eingangswelle und deren Ausgangsseite mit der Doppelkupplung verbunden ist, welche ihrerseits wieder eine erste und eine zweite Kupplung umfasst. Damit entsteht das oben angesprochene integrierte Kupplungsbauteil.
Eine weitere sehr günstige Ausgestaltung kann es dann ferner vorsehen, dass ein Rotor der elektrischen Maschine, vorzugsweise über ein Getriebeelement, wie ein Ritzel, eine Kette, ein Riemen oder auch ein vollständiges schaltbares Getriebe, mit der Ausgangsseite der Trennkupplung verbunden ist. Besonders bevorzugt erfolgt die Verbindung über ein einfaches Ritzel, um so bei geöffneter Trennkupplung das Doppelkupplungsgetriebe und letztlich dessen Abtriebswelle bzw. dessen beide Abtriebsräder, wie es bei Doppelkupplungsgetrieben üblich ist, entsprechend anzutreiben. Diese Möglichkeit bei geöffneter Trennkupplung unabhängig vom Verbrennungsmotor das Doppelkupplungsgetriebe elektrisch anzutreiben, und damit ein mit dem Doppelkupplungsgetriebe bzw. dem Hybridantriebssystem ausgestattetes Fahrzeug rein elektrisch zu treiben, schafft auch die Möglichkeit, den Verzicht auf den mechanischen Rückwärtsgang zu kompensieren, indem für den Fall einer Rückwärtsfahrt der Antrieb über die elektrische Maschine erfolgt.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebes sowie des Hybridantriebssystems gemäß der Erfindung ergeben sich auch aus den Ausführungsbeispielen, welche nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figur erläutert werden.
Die einzige beigefügte Figur zeigt dabei ein denkbares Ausführungsbeispiel eines Hybridantriebssystems gemäß der Erfindung, mit einem Doppelkupplungsgetriebe in einer Ausgestaltung gemäß der Erfindung.
In der Darstellung der einzigen beigefügten Figur ist ein Hybridantriebssystem 1 gezeigt, welches einen Verbrennungsmotor 2 sowie eine elektrische Maschine 3 umfasst. Das Hybridantriebssystem 1 umfasst außerdem ein Doppelkupplungsgetriebe 4, welches in ein erstes Teilgetriebe 5 und ein zweites Teilgetriebe 6 unterteilt ist. Über eine erste Vorgelegewelle 7 sowie eine zweite Vorgelegewelle 8 mit jeweils drehfest darauf angeordneten Abtriebsrädern, nämlich einem ersten Abtriebsrad 9 und einem zweiten Abtriebsrad 10, wird ein hier nicht dargestellter Abtrieb angetrieben, beispielsweise ein Zahnrad, welches mit einer Abtriebswelle gekoppelt ist, oder ein mit einem Differentialkäfig drehfest verbundenes Zahnrad.
Im Kraftfluss ausgehend von dem Verbrennungsmotor 2 ist zwischen einer Kurbelwelle dieses Verbrennungsmotors 2 und einer Eingangswelle 11 des Doppelkupplungsgetriebes 4 ein Zweimassenschwungrad 12 angeordnet, welches zur Tilgung und Dämpfung von Drehschwingungen dient. Im Anschluss folgt das Kupplungsbauteil 13, welches die eigentliche Doppelkupplung mit einer ersten Kupplung K1 und einer zweiten Kupplung K2 umfasst, sowie eine Trennkupplung KO. Eine Eingangsseite 14 der Trennkupplung KO ist mit der Eingangswelle 11 des Doppelkupplungsgetriebes 4 verbunden. Außerdem ist eine Ausgangsseite 15 der Trennkupplung KO über ein Ritzel 16 mit einem Rotor 17 der elektrischen Maschine 3 verbunden. Die Ausgangsseite 15 der Trennkupplung KO ist außerdem jeweils mit Eingangsseiten der beiden Kupplungen K1 und K2 der Doppelkupplung verbunden, welche diese Ausgangsseite 15 ihrerseits mit einer ersten Teilgetriebeeingangswelle 18 des ersten Teilgetriebes 5 und einer zweiten Teilgetriebeeingangswelle 19 des zweiten Teilgetriebes 6 verbinden können. Die erste Teilgetriebeeingangswelle 18 ist dabei als Vollwelle ausgebildet, die zweite Teilgetriebeeingangswelle 19 umgibt diese als Hohlwelle. Die beiden Teilgetriebeeingangswellen 18, 19 sind koaxial zueinander angeordnet.
Dem ersten Teilgetriebe 5 und damit der ersten Teilgetriebeeingangswelle 18 zugeordnet sind nun drei Einfachradebenen. Eine erste Einfachradebene 20 umfasst ein Festrad 21 , welches koaxial zu der ersten Teilgetriebeeingangswelle 18 angeordnet ist und drehfest mit der ersten Teilgetriebeeingangswelle 18 verbunden ist, sowie ein drittes Losrad 22, welches koaxial zur zweiten Vorgelegewelle 8 angeordnet ist und über ein erstes Schaltelement D mit dieser drehfest verbunden werden kann. In axialer Richtung der Teilgetriebeeingangswellen 18, 19 folgt dann eine ebenfalls dem ersten Teilgetriebe 5 zugeordnete zweite Einfachradebene 23 mit einem mit der ersten Teilgetriebeeingangswelle 18 drehfest verbundenen zweiten Festrad 24, welches mit einem ersten Losrad 25, welches koaxial zu der ersten Vorgelegewelle 7 angeordnet ist, entsprechend kämmt. Ein zweites Schaltelement A ist dazu vorgesehen, dieses erste Losrad 25 schaltbar drehfest mit der ersten Vorgelegewelle 7 zu koppeln.
Eine dritte Einfachradebene 26 ist ebenfalls dem ersten Teilgetriebe 5 zugeordnet. Ein drittes Festrad 27 dieser dritten Einfachradebene 26 ist dementsprechend mit der ersten Teilgetriebeeingangswelle 18 drehfest verbunden. Es kämmt mit einem vierten Losrad 28, welches wiederum koaxial zur zweiten Vorgelegewelle 8 angeordnet ist. Über ein drittes Schaltelement E lässt sich dieses vierte Losrad 28 mit der zweiten Vorgelegewelle 8 schaltbar drehfest verbinden.
Zwei weitere Einfachradebenen, nämlich eine vierte Einfachradebene 29 und eine fünfte Einfachradebene 30 sind dem zweiten Teilgetriebe 6 zugeordnet. Sie verfügen jeweils über Festräder, also ein viertes Festrad 31 und ein fünftes Festrad 32, welche drehfest mit der als Hohlwelle ausgebildeten zweiten Teilgetriebeeingangswelle 19 verbunden sind. Das vierte Festrad 31 der vierten Einfachradebene 29 kämmt dabei mit einem zweiten Losrad 33, welches wiederum über ein viertes Schaltelement C mit der ersten Vorgelegewelle 7 drehtest verbindbar ist. In der fünften Einfachradebene 30 kämmt deren fünftes Festrad 32 mit einem fünften Losrad 34, welches wiederum koaxial zur zweiten Vorgelegewelle 8 angeordnet ist. Über ein fünftes Schaltelement F lässt sich dieses fünfte Losrad 34 bei Bedarf mit der zweiten Vorgelegewelle 8 drehtest verbinden. Neben den beschriebenen Elementen umfasst das Hybridantriebssystem 1 bzw. sein Doppelkupplungsgetriebe 4 außerdem ein Brückenschaltelement B, welches axial zwischen dem ersten Losrad 25 und dem zweiten Losrad 33 angeordnet ist und diese bei Bedarf miteinander drehtest verbinden kann, ohne dass diese beiden Losräder 25, 33 zugleich drehtest mit der ersten Vorgelegewelle 7 verbunden wären. Da das erste Losrad 25 dem ersten Teilgetriebe 5 und das zweite Losrad 33 dem zweiten Teilgetriebe 6 zugeordnet sind, ergibt sich für den Fall des geschalteten Brückenschaltelements B ein Windungsgang.
In einem Schaltzustand, in dem das erste Losrad 25 und das zweite Losrad 33 mittels des Brückenschaltelementes B drehtest miteinander verbunden sind, sind das erste Losrad 25 und das zweite Losrad 33 immer relativ zu der ersten Vorgelegewelle 7 drehbar.
Die erste Vorgelegewelle 7 und die zweite Vorgelegewelle 8 sind parallel zueinander und parallel zu der Einangswelle 11 angeordnet. Vorteilhaft ist der Rotor 17 nicht koaxial sondern ebenfalls parallel und achsversetzt zu der Eingangswelle 11 angeordnet. In Kombination mit den Radsatzmerkmalen lässt sich das Hybridantriebsystem 1 auf diese Weise insgesamt axial sehr kurz bauen.
Mit dem Aufbau lassen sich nun acht Vorwärtsgänge entsprechend realisieren. Die Übersetzungsverhältnisse und die Größe bzw. Zähnezahlen der einzelnen in dem Doppelkupplungsgetriebe 4 verbauten Zahnräder sind dann auf die entsprechenden Übersetzungen abgestimmt, um so beispielsweise acht Vorwärtsgänge mit in der Reihenfolge ihrer Nummerierung abfallenden Übersetzungen zu schaffen oder beispielsweise sechs derartige Vorwärtsgänge und zwei als Vorwärtsgänge konzipierte Crawler-Gänge, je nach Einsatzzweck des Hybridantriebssystems 1. Der Schaltablauf kann sich nun so gestalten, wie es durch die an den jeweiligen Losrädern 22, 25, 28, 33 und 34 notierten Gangstufen i_n zu erkennen ist. Bei geschlossenem ersten Schaltelement D würde sich dann ein erster Getriebegang bei gleichzeitig geschlossenem Brückenschaltelement B und einem Antrieb über das zweite Teilgetriebe 6, also einer geschlossenen Kupplung K2, ergeben. Die erste Gangstufe ist dabei als Windungsgang ausgebildet, deren Antrieb über das erste Teilgetriebe 6 bei geschlossener Kupplung K2 und deren Abtrieb über das zweite Teilgetriebe 5 und die zweite Vorgelegewelle 8 mit ihrem zweiten Abtriebsrad 10 erfolgt.
Zum Wechsel aus dem ersten Getriebegang in den zweiten Getriebegang wird dieser Windungsgang aufgehoben, indem die Kupplungen K2, K1 entsprechend gewechselt werden. Über das erste Schaltelement D und das dritte Losrad 22 lassen sich so also die ersten beiden Gangstufen realisieren. Das Brückenschaltelement B kann bei diesem Wechsel gelöst werden. Der Wechsel zwischen dem ersten Getriebegang und dem zweiten Getriebegang ist lastunterbrechungsfrei möglich.
Für den Wechsel zum dritten Getriebegang wird, falls es zuvor gelöst war, nun wieder das Brückenschaltelement B eingelegt und das dritte Schaltelement E verbindet das vierte Losrad 28 mit der zweiten Vorgelegewelle 8. Vorteilhaft bleibt allerdings das Brückenschaltelement B bei dem Wechsel von dem zweiten Getriebegang zu dem dritten Getriebegang eingelegt. Auch dieser dritte Getriebegang ist entsprechend als Windungsgang ausgelegt, sodass die Kupplung K2 geschlossen und die Kupplung K1 geöffnet wird.
Durch einen erneuten Kupplungswechsel mit Öffnen der zweiten Kupplung K2 und Schließen der ersten Kupplung K1 wird dann der vierte Getriebegang realisiert.
Für einen Wechsel von dem vierten Getriebegang zu dem fünften Getriebegang muss zunächst das Brückenschaltelement B ausgelegt werden, falls es nicht schon ausgelegt ist. Der fünfte Getriebegang lässt sich dann ausgehend von der vierten Gangstufe vorbereiten, indem das vierte Schaltelement C geschlossen und beim Wechsel in diese Gangstufe umgekuppelt wird. Für die sechste Gangstufe wird das zweite Schaltelement A eingelegt und wieder umgekuppelt. Für die siebte Gangstufe dementsprechend das fünfte Schaltelement F. Um von der siebten Gangstufe in die achte Gangstufe zu wechseln, ist dann nochmals ein Windungsgang vorgesehen, welcher durch das Einlegen des Brückenschaltelements B und ein Umkuppeln der Kupplungen K1 , K2 der Doppelkupplung eingelegt wird.
Ein mechanischer Rückwärtsgang existiert hier nicht. Ein Schalten vom zweiten in den dritten Gang unter Last ist ebenfalls nicht möglich, beide Einschränkungen lassen sich jedoch im Hinblick auf den außerordentlich kompakten Aufbau in axialer Richtung akzeptieren. Die elektrische Maschine 3 kann einen elektrischen Rückwärtsgang realisieren und beim Wechsel vom zweiten auf den dritten Gang die beteiligten Elemente bei Bedarf synchronisieren.
Eine alternative Ausgestaltung des Hybridantriebssystems 1 könnte es bei geänderten Größen und Übersetzungen der Zahnräder nun auch vorsehen, dass an die Stelle der Umsetzung der dritten und vierten Gangstufe über die dritte Einfachradebene 26 ein Aufbau tritt, bei welchem über diese dritte Einfachradebene 26 und das ihr zugeordnete vierte Losrad 28 zwei Crawler-Gänge umgesetzt werden. An die Stelle der Gänge 3 und 4 in der Darstellung der einzigen beigefügten Figur würden dann die Crawler-Gänge C1/C2 treten, welche wiederum als ein Windungsgang und ein Direktgang analog zu den Gangstufen 3 und 4 in der obigen Beschreibung geschaltet werden würden. Der dritte Gang wäre in diesem Fall über das zweite Losrad 33 der vierten Einfachradebene 29 realisiert, der vierte Gang über das erste Losrad 25 der zweiten Einfachradebene 23. Die verbleibenden Gänge 5 und 6 wären dann analog zu den Gängen 7 und 8 im oben beschriebenen Ausführungsbeispiel über das fünfte Losrad 34 der fünften Einfachradebene 30 unter Verwendung eines Windungsgangs zu realisieren. Der Aufbau könnte dann mit Ausnahme der gewählten Radgrößen und Zähnezahlen quasi identisch zu dem oben beschriebenen Aufbau realisiert werden, wobei an die Stelle der Gangstufen 3 und 4 die beiden Crawler-Gänge C1/C2, an die Stelle der Gangstufe 5 die Gangstufe 3, an die Stelle der Gangstufe 6 die Gangstufe 4 und an die Stelle der Gangstufen 7/8 die Gangstufen 5/6 treten.

Claims

Patentansprüche Doppelkupplungsgetriebe (4) mit einem ersten Teilgetriebe (5), dem eine erste Kupplung (K1) und eine erste Teilgetriebeeingangswelle (18) zugeordnet ist, mit einem zweiten Teilgetriebe (6), dem eine zweite Kupplung (K2) und eine zweite Teilgetriebeeingangswelle (19) zugeordnet ist, mit einer ersten Vorgelegewelle (7), mit welcher ein erstes Abtriebsrad (9) permanent drehtest verbunden ist, und mit einer zweiten Vorgelegewelle (8), mit welcher ein zweites Abtriebsrad (10) permanent drehtest verbunden ist, wobei ein dem ersten Teilgetriebe (5) zugeordnetes erstes Losrad (25) sowie ein dem zweiten Teilgetriebe (6) zugeordnetes zweites Losrad (33) jeweils koaxial zu der ersten Vorgelegewelle (7) angeordnet sind und mittels eines Brückenschaltelementes (B) drehtest miteinander koppelbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Teilgetriebe (5) genau drei Einfachradebenen (20, 23, 26) umfasst, nämlich eine erste Einfachradebene (20), eine das erste Losrad (25) umfassende zweite Einfachradebene (23), und eine dritte Einfachradebene (26), und dass das zweite Teilgetriebe (6) genau zwei Einfachradebenen (29, 30) umfasst, nämlich eine das zweite Losrad (33) umfassende vierte Einfachradebene (29) und eine fünfte Einfachradebene (30), und welches dazu eingerichtet ist, dass ein erster Getriebegang, ein zweiter Getriebegang, ein dritter Getriebegang, ein vierter Getriebegang, ein fünfter Getriebegang, ein sechster Getriebegang, ein siebter Getriebegang und ein achter Getriebegang mit in der genannten Reihenfolge fallender Übersetzung gebildet werden kann. Doppelkupplungsgetriebe (4) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Schaltelement (D) vorgesehen ist, welches dazu eingerichtet ist, die erste Einfachradebene (20) zur Bildung des ersten Getriebeganges und zur Bildung des zweiten Getriebeganges drehmomentübertragend mit der zweiten Vorgelegewelle (8) zu verbinden. Doppelkupplungsgetriebe (4) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Schaltelement (A) vorgesehen ist, welches dazu eingerichtet ist die zweite Einfachradebene (23) zur Bildung des sechsten Getriebeganges drehmomentübertragend mit der ersten Vorgelegewelle (7) zu verbinden. Doppelkupplungsgetriebe (4) nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein drittes Schaltelement (E) vorgesehen ist, welches dazu eingerichtet ist die dritte Einfachradebene (26) zur Bildung des dritten Getriebeganges und zur Bildung des vierten Getriebeganges drehmomentübertragend mit der zweiten Vorgelegewelle (8) zu verbinden. Doppelkupplungsgetriebe (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein viertes Schaltelement (C) vorgesehen ist, welches dazu eingerichtet ist die vierte Einfachradebene (29) zur Bildung des fünften Getriebeganges drehmomentübertragend mit der ersten Vorgelegewelle (7) zu verbinden. Doppelkupplungsgetriebe (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein fünftes Schaltelement (F) vorgesehen ist, welches dazu eingerichtet ist die fünfte Einfachradebene (30) zur Bildung des siebten Getriebeganges und zur Bildung des achten Getriebeganges drehmomentübertragend mit der zweiten Vorgelegewelle (8) zu verbinden. Doppelkupplungsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Einfachradebene (20), die zweite Einfachradebene (23), die dritte Einfachradebene (26), die vierte Einfachradebene (29), die fünfte Einfachradebene (30) und das Kupplungsbauteil (13) in der genannten Reihenfolge axial nacheinander angeordnet sind. Hybridantriebsystem (1) mit einem Verbrennungsmotor (2), einer elektrischen Maschine (3) und einem Doppelkupplungsgetriebe (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor (2) mit einer Eingangswelle (11) des Doppelkupplungsgetriebes (4) zumindest mittelbar gekoppelt oder koppelbar ist. Hybridantriebsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Eingangswelle (11) und der Doppelkupplung (K1/K2) eine Trennkupplung (KO) vorgesehen ist, deren Eingangsseite (14) mit der Eingangswelle (11) und deren Ausgangsseite (15) mit der Doppelkupplung (K1/K2), umfassend eine erste Kupplung (K1) und eine zweite Kupplung (K2), gekoppelt ist. Hybridantriebsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rotor (17) der elektrischen Maschine (3) , vorzugsweise über ein Getriebeelement (16), mit der Ausgangsseite (15) der Trennkupplung (K0) verbunden ist.
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