DE102009000723A1 - Lastschaltgetriebe in Doppelkupplungsbauweise - Google Patents

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Johannes Dr. Kaltenbach
Michael Roske
Thomas Dr. Rosemeier
Matthias Arzner
Bernhard Sich
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Abstract

Es wird ein Lastschaltgetriebe (1) in Doppelkupplungsbauweise vorgeschlagen, umfassend zwei Teilgetriebe (2, 3), bei dem die Eingangswellen (4, 5) beider Teilgetriebe (2, 3) mit jeweils einem elektrodynamischen Anfahrelement (6, 7), umfassend ein Planetengetriebe (9), eine elektrische Maschine (10) und eine Überbrückungskupplung (11) zum lösbaren Verbinden der elektrischen Maschine mit dem Verbrennungsmotor, gekoppelt sind.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Lastschaltgetriebe in Doppelkupplungsbauweise gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Aus dem Stand der Technik sind Lastschaltgetriebe in Doppelkupplungsbauweise bekannt, die keinen hydrodynamischen Wandler sondern zwei trockene oder nasse Anfahrkupplungen aufweisen, welche maximal das aktuelle Verbrennungsmotormoment an den Getriebeeingang übertragen können. Um die erforderliche Anfahrleistung wie mit einem Wandler-Lastschaltgetriebe zu erzielen, wird nach bei derartigen Getrieben dem Stand der Technik die Getriebespreizung erhöht, indem eine zusätzliche Anfahrgangstufe eingebaut wird, was in nachteiliger Weise zu einer Getriebeverlängerung und somit zu einem erhöhten Varianten- und Logistikaufwand führt.
  • Um ein derartiges Doppelkupplungsgetriebe zu einem Hybridantrieb auszubauen, wird zusätzlich noch eine elektrische Maschine in den Antriebsstrang, vorzugsweise am Getriebeeingang, eingebaut. Daraus ergibt sich je nach erzieltem Integrationsgrad von elektrischer Maschine und Kupplungen eine mehr oder weniger große Getriebeverlängerung, die sich vor allem bei Pkw-Anwendungen bei Standard-Hinterachsantrieben durch Bauraum- und Kollisionsprobleme mit angrenzenden Tunnelteilen in nachteilig auswirkt. Bei Front-Quer-Anordnungen kann die Getriebeverlängerung nicht realisiert werden.
  • Aus der noch nicht veröffentlichten DE 10 2007 022 774 der Anmelderin, die vollinhaltlich Gegenstand dieser Beschreibung sein soll geht ein Lastschaltgetriebe in Doppelkupplungsbauweise umfassend ein integriertes Hybridmodul hervor, welches zwei Teilgetriebe umfasst, wobei die Eingangswelle des ersten Teilgetriebes mit einem elektrodynamischen Anfahrelement (EDA) gekoppelt ist und die Eingangswelle des zweiten Teilgetriebes mit einer Reibkupplung verbunden ist, welche keine Anfahrfunktion übernimmt. Bei dem bekannten Getriebe sind die Primärseiten des elektrodynamischen Anfahrelementes und der Reibkupplung zusammengeschaltet und fest über einen Torsionsdämpfer mit dem Schwungrad des Verbrennungsmotors verbunden, wobei eine Kupplung vorgesehen ist, welche die elektrische Maschine des elektrodynamischen Anfahrelementes mit dem Verbrennungsmotor lösbar verbindet.
  • Somit wird eine der beiden Anfahrkupplungen durch ein EDA-Modul ersetzt, wobei die Verbindung des EDA-Moduls mit dem Standard-Anfahrgang des Getriebes besonders vorteilhaft ist. Das EDA-Modul besteht aus einer elektrischen Maschine, einem Planetengetriebe und einer Überbrückungskupplung, die die elektrische Maschine des EDA-Moduls mit dem Verbrennungsmotor lösbar verbindet.
  • Durch die aus der DE 10 2007 022 774 bekannte Konzeption soll eine Bauraumverlängerung und die Notwendigkeit eines zusätzlichen Anfahrganges bei der Realisierung eines Hybridantriebs mit einem Lastschaltgetriebe in Doppelkupplungsbauweise vermieden werden. Bei dem Getriebe gemäß DE 10 2007 022 774 können die Funktionen Boosten und Rekuperieren jedoch nur im dem EDA-Modul zugeordneten Teilgetriebe realisiert werden.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend vom genannten Stand der Technik ein Lastschaltgetriebe in Doppelkupplungsbauweise, anzugeben, bei dem die Parallelhybridfunktionen Boosten und Rekuperieren in beiden Teilgetrieben realisierbar sind. Ferner sollen sämtliche EDA-Antriebsstrangfunktionen ermöglicht werden. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Getriebe zu schaffen, welches den Einsatz drehmomentstarker Motoren ohne erhöhten Verschleiß der Getriebekomponenten ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus den Unteransprüchen hervor.
  • Demnach wird ein Lastschaltgetriebe in Doppelkupplungsbauweise vorgeschlagen, welches zwei Teilgetriebe umfasst, wobei die Eingangswellen beider Teilgetriebe mit jeweils einem elektrodynamischen Anfahrelement (EDA), umfassend ein Planetengetriebe, eine elektrische Maschine und eine Überbrückungskupplung zum lösbaren Verbinden der elektrischen Maschine mit dem Verbrennungsmotor gekoppelt sind.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann bei zumindest einem elektrodynamischen Anfahrelement eine Bremse vorgesehen sein, durch die der Rotor der elektrischen Maschine des elektrodynamischen Anfahrelementes an ein Gehäuse ankoppelbar ist. Auf diese Weise funktioniert das elektrodynamische Anfahrelement bei geschlossener Bremse wie eine Vorschaltgruppe für das der Bremse zugeordnete Teilgetriebe mit der Übersetzung des Planetengetriebes, wodurch die Anzahl der Gänge auf einfache Weise verdoppelt werden kann.
  • Im Rahmen einer Weiterbildung der Erfindung kann das Getriebe ein Schaltelement aufweisen, durch dessen Betätigung die Abtriebswelle des Verbrennungsmotors vom Antriebsstrang abkoppelbar ist. Dadurch kann ein rein elektrisches Anfahren, ein rein elektrisches Fahren, ein Segelbetrieb und ein Motorzustart während der Fahrt mit jedem Teilgetriebe ermöglicht werden.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Getriebe können in vorteilhafter Weise in beiden Teilgetrieben sehr hohe Drehmomentanforderungen umgesetzt werden. Ferner kann durch das elektrodynamische Anfahrelement in jedem Teilgetriebe die Drehzahl-Synchronisation bei Schaltvorgängen im Teilgetriebe elektrisch unterstützt werden, wodurch die Beanspruchung der Überbrückungskupplung reduziert wird.
  • Des Weiteren kann in jedem Teilgetriebe eine Anfahrmomentüberhöhung analog zur Anfahrmomentüberhöhung in einem Wandlerautomatgetriebe erzielt werden, was bei gleich bleibender Übersetzung zu einer besseren Beschleunigung als in einem herkömmlichen Doppelkupplungsgetriebe führt. In vorteilhafter Weise kann in jedem Teilgetriebe eine Kriechfunktion realisiert werden, so dass beispielsweise ein Kriechen im zweiten Vorwärtsgang und im Rückwärtsgang darstellbar ist, was insbesondere bei Nutzfahrzeugen von besonderer praktischer Bedeutung ist.
  • In Abhängigkeit von der Übersetzungsauslegung durch die durch das jeweilige elektrodynamische Anfahrelement ermöglichte Anfahrmomentüberhöhung und/oder durch die beschriebene Vorschaltgruppe-Funktionalität bei geschlossener Bremse eines elektrodynamischen Anfahrelementes können eine oder mehrere Zahnradpaarungen, beispielsweise ein Anfahrgang, entfallen, was in einer Bauraum- und Bauteilersparnis resultiert.
  • Mit einem erfindungsgemäßen ausgeführten Lastschaltgetriebe in Doppelkupplungsbauweise sind die Hybridfunktionen Start-Stopp Automatik, Boosten und Rekuperieren in beiden Teilgetrieben realisierbar. Ferner können bei geöffnetem Schaltelement zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Antriebsstrang in beiden Teilgetrieben die Funktionen rein elektrisch Anfahren/Fahren, Segelbetrieb und Motorzustart während der Fahrt realisiert werden.
  • Des Weiteren sind in beiden Teilgetrieben die Antriebsstrangfunktionen Motorstart und Bordnetzversorgung über DC/DC-Wandler realisierbar; wie bereits erläutert, kann in beiden Teilgetrieben ein Anfahrverhalten ermöglicht werden, das dem Anfahrverhalten eines Getriebes mit einem Wandler entspricht. Ferner kann ein verschleißfreies und zeitlich unbegrenztes Kriechen, Rangieren und Anfahren ohne Rückrollen realisiert werden, wobei auch ein Rennstart mit niedriger Kupplungsbelastung ermöglicht wird.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figur, die eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäß ausgeführten Lastschaltgetriebes in Doppelkupplungsbauweise zeigt, beispielhaft näher erläutert.
  • Das in Figur gezeigte Getriebe 1 umfasst ein erstes Teilgetriebe 2 und ein zweites Teilgetriebe 3, wobei vorzugsweise über das erste Teilgetriebe 2 die ungeraden Gänge und über das zweite Teilgetriebe 3 die geraden Gänge schaltbar sind. Hierbei ist die Eingangswellen 4, 5 des Teilgetriebe 2, 3 jeweils mit einem mit der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors vorzugsweise über einen Torsionsdämpfer verbundenen elektrodynamischen Anfahrelement (EDA) 6, 7 gekoppelt; der Abtrieb des Getriebes 1 ist mit dem Bezugszeichen 8 versehen.
  • Jedes elektrodynamische Anfahrelement 6, 7 umfasst ein vorzugsweise als Dreiwellengetriebe ausgeführtes Planetengetriebe 9, eine elektrische Maschine 10 und eine Überbrückungskupplung 11 zum lösbaren Verbinden der elektrischen Maschine 10 mit dem Verbrennungsmotor.
  • Vorzugsweise ist der Verbrennungsmotor mit dem Hohlrad oder dem Sonnenrad des Planetengetriebes 9 des jeweiligen elektrodynamischen Anfahrelementes 6, 7 verbunden, wobei die Getriebeeingangswelle 4, 5 des jeweiligen Teilgetriebes 2, 3 mit dem Sonnenrad bzw. Hohlrad des Planetengetriebes 9 und der Rotor der elektrischen Maschine 10 des jeweiligen elektrodynamischen Anfahrelementes 6, 7 mit dem Steg des Planetengetriebes 9 verbunden ist.
  • Bei dem in der Figur gezeigten Beispiel ist bei jedem elektrodynamischen Anfahrelement 6, 7 eine Bremse 12, 13 vorgesehen, durch die die das Planetengetriebe 9 mit der elektrischen Maschine 10 verbindende Welle lösbar an ein Gehäuse 14, 15 gekoppelt werden kann. Durch die jeweilige Bremse 14, 15 im geschlossenem Zustand kann die Anzahl der Gänge im dem der Bremse zugeordneten Teilgetriebe ähnlich einer Vorschaltgruppe verdoppelt werden, was insbesondere bei Nutzfahrzeug-Getrieben von besonderer Bedeutung ist.
  • Des Weiteren ist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ein Schaltelement 16 vorgesehen, welches den Verbrennungsmotor mit dem Antriebsstrang lösbar verbindet. Wie bereits erläutert, wird bei abgekoppeltem Verbrennungsmotor ein rein elektrisches Anfahren, ein rein elektrisches Fahren, ein Segelbetrieb und ein Motorzustart während der Fahrt mit jedem Teilgetriebe 2, 3 ermöglicht.
    • 1
    Getriebe
    2
    Teilgetriebe
    3
    Teilgetriebe
    4
    Eingangswelle des Teilgetriebes 2
    5
    Eingangswelle des Teilgetriebes 3
    6
    Elektrodynamisches Anfahrelement
    7
    Elektrodynamisches Anfahrelement
    8
    Abtrieb des Getriebes 1
    9
    Planetengetriebe
    10
    Elektrische Maschine
    11
    Überbrückungskupplung
    12
    Bremse
    13
    Bremse
    14
    Gehäuse
    15
    Gehäuse
    16
    Schaltelement
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 102007022774 [0004, 0006, 0006]

Claims (8)

  1. Lastschaltgetriebe (1) in Doppelkupplungsbauweise, umfassend zwei Teilgetriebe (2, 3), dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangswellen (4, 5) beider Teilgetriebe (2, 3) mit jeweils einem elektrodynamischen Anfahrelement (6, 7), umfassend ein Planetengetriebe (9), eine elektrische Maschine (10) und eine Überbrückungskupplung (11) zum lösbaren Verbinden der elektrischen Maschine mit dem Verbrennungsmotor gekoppelt sind.
  2. Lastschaltgetriebe (1) in Doppelkupplungsbauweise, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei zumindest einem elektrodynamischen Anfahrelement (6, 7) eines Teilgetriebes (2, 3) eine Bremse (12, 13) vorgesehen ist, durch die der Rotor der elektrischen Maschine (10) des elektrodynamischen Anfahrelementes (6, 7) an ein Gehäuse (14, 15) ankoppelbar ist, wobei bei geschlossener Bremse (12, 13) die Anzahl der Gänge im der Bremse (12, 13) zugeordneten Teilgetriebe (2, 3) ähnlich einer Vorschaltgruppe verdoppelt werden kann.
  3. Lastschaltgetriebe (1) in Doppelkupplungsbauweise, nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Schaltelement (16) aufweist, durch dessen Betätigung die Abtriebswelle des Verbrennungsmotors vom Antriebsstrang abkoppelbar ist, wobei bei abgekoppeltem Verbrennungsmotor ein rein elektrisches Anfahren, ein rein elektrisches Fahren, ein Segelbetrieb und ein Motorzustart während der Fahrt mit beiden Teilgetrieben (2, 3) ermöglicht wird.
  4. Lastschaltgetriebe (1) in Doppelkupplungsbauweise, nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor mit dem Hohlrad oder dem Sonnenrad des Planetengetriebes (9) des jeweiligen elektrodynamischen Anfahrelementes (6, 7) verbunden ist, wobei die Getriebeeingangs wellen (4, 5) des Teilgetriebe (2, 3) mit dem Sonnenrad bzw. mit dem Hohlrad des Planetengetriebes (9) und der Rotor der elektrischen Maschine (10) des jeweiligen elektrodynamischen Anfahrelementes (6, 7) mit dem Steg des Planetengetriebes (9) verbunden ist.
  5. Lastschaltgetriebe (1) in Doppelkupplungsbauweise, nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in beiden Teilgetrieben (2, 3) die Antriebsstrangfunktionen Motorstart und Bordnetzversorgung über DC/DC-Wandler realisierbar sind.
  6. Lastschaltgetriebe (1) in Doppelkupplungsbauweise, nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch das elektrodynamische Anfahrelement (6, 7) in jedem Teilgetriebe (2, 3) die Drehzahl-Synchronisation bei Schaltvorgängen elektrisch unterstützt werden kann, wodurch die Beanspruchung der Überbrückungskupplung (11) reduziert wird.
  7. Lastschaltgetriebe (1) in Doppelkupplungsbauweise, nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Teilgetriebe (2, 3) eine Anfahrmomentüberhöhung analog zur Anfahrmomentüberhöhung in einem Wandlerautomatgetriebe erzielbar ist.
  8. Lastschaltgetriebe (1) in Doppelkupplungsbauweise, nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Teilgetriebe (2, 3) die Hybridfunktionen Start-Stopp Automatik, Boosten und Rekuperieren realisierbar sind.
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