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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Doppelkupplungsgetriebe gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
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Beispielsweise aus der Druckschrift
DE 10 2005 044 068 A1 ist ein lastschaltbares Gruppengetriebe mit einer Doppelkupplung bekannt, bei dem die Antriebswelle und die Abtriebswelle koaxial zueinander angeordnet sind. Die den beiden Teilgetrieben zugeordneten Getriebeeingangswellen stehen über Eingangskonstanten jeweils mit einer der Vorgelegewellen in Eingriff, wobei die Vorgelegewellen koaxial zueinander angeordnet sind. Ferner umfasst das bekannte Getriebe eine Hauptwelle, die zum Schalten eines Direktganges mit einer der Getriebeeingangswellen koppelbar ist. Das abtriebsseitige Ende der Hauptwelle ist mit einem Sonnenrad verbunden, welches das Eingangsglied einer als Planetengetriebe ausgebildeten Bereichsgruppe bildet. Der Planetenradträger ist drehfest mit einer Getriebeausgangswelle bzw. Abtriebswelle verbunden. Somit werden sämtliche Gangstufen über die Bereichsgruppe auf die Abtriebswelle übertragen. Deshalb kann zumindest die Gangstufe, bei der eine Bereichsschaltung erfolgt, nicht lastschaltbar ausgeführt werden.
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Ferner ist aus der Druckschrift
DE 198 50 549 A1 ein Doppelkupplungsgetriebe für ein Kraftfahrzeug bekannt, bei dem eine Eingangswelle des Getriebes mit einer Elektromaschine gekoppelt ist, so dass auf einen Starter und einen Generator für den Verbrennungsmotor verzichtet werden kann.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Doppelkupplungsgetriebe der eingangs beschriebenen Gattung mit möglichst vielen lastschaltbaren Gangstufen und möglichst wenigen Radebenen und Schaltelementen vorzuschlagen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst, wobei sich weitere vorteilhafte Ausgestaltungen aus den Unteransprüchen und den Zeichnungen sowie der dazugehörigen Beschreibung ergeben.
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Somit wird ein Doppelkupplungsgetriebe mit zwei Kupplungen vorgeschlagen, die einerseits mit der Antriebswelle und andererseits mit zugeordneten Getriebeeingangswellen der beiden Teilgetriebe verbunden sind. Den beiden Teilgetrieben sind mehrere schaltbare Übersetzungsstufen bzw. Radebenen zugeordnet, die über eine Vorgelegewelle und über eine als Planetengetriebe ausgebildete Bereichsgruppe mit einer zugeordneten Abtriebswelle gekoppelt werden können, um die gewählte Übersetzung auf den Abtrieb zu übertragen. Die Abtriebswelle des Doppelkupplungsgetriebes ist achsversetzt zur Antriebswelle angeordnet. Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass zumindest eine schaltbare Übersetzungsstufe nicht über die Bereichsgruppe realisiert wird. Dies bedeutet, dass zumindest eine Übersetzung bzw. eine Gangstufe zumindest einer der Teilgetriebe unabhängig von der als Planetenradsatz ausgebildeten Bereichsgruppe auf die Abtriebswelle übertragen wird.
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Auf diese Weise wird ein von der Bereichsschaltung unabhängiger Leistungspfad zum Abtrieb bereitgestellt, so dass sämtliche Vorwärtsgänge sequenziellen lastschaltbar ausgeführt werden können. Infolgedessen können bei dem vorgeschlagenen Doppelkupplungsgetriebe die Vorteile einer Bereichsgruppe und die Vorteile von unabhängigen Leistungspfaden miteinander kombiniert werden, so dass ein Radsatz realisiert wird, welcher wenige Bauteile aufgrund der Doppelnutzung von Übersetzungsstufen bzw. Radebenen aufweist und eine maximale Anzahl von lastschaltbaren Gängen konstruktiv einfach realisiert.
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Im Rahmen einer möglichen Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen werden, dass bei dem erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebe die verwendeten Schaltelemente zum Schalten der Übersetzungsstufen den Getriebeeingangswellen der Teilgetriebe zugeordnet sind. Es ist jedoch auch denkbar, dass zumindest ein Schaltelement der Vorgelegewelle zugeordnet ist. Beispielsweise derart, dass das Schaltelement sowohl Übersetzungsstufen des ersten Teilgetriebes als auch Übersetzungsstufen des zweiten Teilgetriebes schalten kann. Als Schaltelemente können doppelt wirkende Schaltelemente bzw. Doppel-Schaltelemente eingesetzt werden, die je nach Schaltrichtung das eine oder andere zugeordnete Losrad der Radebene mit der zugeordneten Welle verbinden. Es ist möglich, dass ein doppelseitig wirkendes Schaltelement durch zwei einseitig wirkende Schaltelemente oder umgekehrt ersetzt wird. Als Schaltelemente können z. B. hydraulisch, elektrisch, pneumatisch, mechanisch betätigte Kupplungen oder auch formschlüssige Klauenkupplungen sowie jede Art von Synchronisierungen eingesetzt werden, welche zur drehfesten Verbindung von einem Losrad mit einer Welle dienen.
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Die vorgesehene Bereichsgruppe bzw. das Planetengetriebe kann beispielsweise durch ein oder mehrere Schaltelemente geschaltet werden, indem beispielsweise ein Hohlrad des Planetengetriebes über das Schaltelement mit dem Gehäuse oder mit dem Planetenträger verbunden werden kann. Somit können die den Radebenen zugeordneten Übersetzungsstufen über die Zwischenwelle bzw. Vorgelegewelle und über das Planetengetriebe mit der Abtriebswelle gekoppelt werden, so dass je nach Schaltrichtung des zugeordneten Schaltelements die Anzahl der Gänge durch das Planetengetriebe verdoppelt werden kann, wodurch für jedes Teilgetriebe vier Gänge vorgesehen sind. Die Bereichsgruppen-Übersetzung kann mit großem Sprung gewählt werden, so dass die Gangfolge entsprechend erweitert wird.
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Zu dem kann der unabhängig von der Bereichsgruppe gewählte Leistungspfad über eine Radebene des ersten Teilgetriebes unabhängig von der Vorgelegewelle direkt mit der Abtriebswelle gekoppelt werden, indem die entsprechende Radebene an den Planetenträger direkt angebunden ist. Diese Übersetzungsstufe kann beispielsweise auf den fünften Gang gelegt werden, so dass vor dem Wechsel in den sechsten Gang die Bereichsgruppe geschaltet werden kann. Auf diese Weise sind zumindest die ersten acht Vorwärtsgänge sequenziell lastschaltbar ausführbar.
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Bei dem erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebe können somit vorzugsweise neun Vorwärtsgänge und zwei Rückwärtsgänge mit nur sechs den beiden Teilgetrieben zugeordneten Übersetzungsstufen bzw. Radebenen realisiert werden. Vorzugsweise können die schaltbaren Übersetzungsstufen als Stirnrad-Übersetzungsstufen ausgeführt sein. Fünf der den Teilgetrieben zugeordneten Radebenen werden über die Vorgelegewelle und das Planetengetriebe mit der Abtriebswelle gekoppelt, wobei die sechste Übersetzungsstufe bzw. Radebene unabhängig von der Bereichsgruppe mit der Abtriebswelle gekoppelt wird.
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Unabhängig von den jeweiligen Ausführungsvarianten des Doppelkupplungsgetriebes kann vorgesehen sein, dass zum Realisieren eines Hybridkonzeptes zumindest eine elektrische Maschine vorgesehen ist. Die elektrische Maschine kann beispielsweise an der Hauptgruppe bzw. an den Teilgetrieben und/oder auch im Bereich der Zwischenwelle bzw. Vorgelegewelle mit dem Radsatz gekoppelt werden. Zum Verbinden der elektrischen Maschine mit einem der Teilgetriebe kann diese direkt oder auch über eine schaltbare Verbindung mit der zugeordneten Getriebeeingangswelle gekoppelt werden.
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Wenn bei dem Hybridkonzept die elektrische Maschine der Vorgelegewelle zugeordnet ist, kann diese zum Beispiel seitlich über eine Stirnradstufe vorzugsweise an einem Festrad der Vorgelegewelle angebunden sein. Bei dieser Anordnungsmöglichkeit ergeben sich unter anderem Bauraumvorteile.
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Um die Abmessungen des erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebes möglichst zu minimieren, besteht das Bestreben, möglichst viele Doppelradebenen als Übersetzungsstufen vorzusehen, bei denen die Zahnräder der Vorgelegewelle sowohl mit Zahnrädern der Getriebeeingangswellen der Teilgetriebe als auch mit Zahnrädern der Bereichsgruppe bzw. der Abtriebswelle in Eingriff stehen.
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Aufgrund von Mehrfachnutzungen von Losrädern der Übersetzungsstufen können bei dem vorgeschlagenen Doppelkupplungsgetriebe mit möglichst wenigen Radebenen eine maximale Anzahl von Übersetzungen realisiert werden, wobei vorzugsweise die ersten acht Vorwärtsgänge bei sequentieller Ausführung lastschaltbar sind.
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Zur Optimierung der Abstufung bei dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Doppelkupplungsgetriebe kann auch zum Beispiel eine Doppel-Radebene durch zwei Einzel-Radebenen ersetzt werden, indem ein Festrad durch zwei Festräder ersetzt wird. Dadurch kann eine besonders harmonische, progressive Gangabstufung erreicht werden. Es ist auch möglich, zwei Einfach-Radebenen durch eine Doppel-Radebene zu ersetzen.
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In vorteilhafter Weise können die unteren Vorwärtsgänge und die Rückwärtsgänge über eine Anfahr- bzw. Schaltkupplung betätigt werden, um somit höhere Belastungen auf diese Kupplung zu konzentrieren und damit die zweite Kupplung bauraum- und kostengünstiger ausführen zu können. Insbesondere können die Radebenen bei dem vorgeschlagenen Doppelkupplungsgetriebe so angeordnet werden, dass sowohl über die innere Getriebeeingangswelle oder auch über die äußere Getriebeeingangswelle und somit über die jeweils besser geeignete Kupplung angefahren werden kann, welches auch bei einer konzentrisch angeordneten, radial ineinander geschachtelten Bauweise der Doppelkupplung ermöglicht wird. Dazu können die Radebenen entsprechend spiegelsymmetrisch angeordnet bzw. getauscht werden.
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Im Weiteren wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebes;
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1A ein mögliches Schaltschema der ersten Ausführungsvariante des Doppelkupplungsgetriebes;
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1B ein mögliches Schaltschema bezüglich der Lastschaltbarkeit der ersten Ausführungsvariante des Doppelkupplungsgetriebes;
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2 eine schematische Ansicht einer zweiten möglichen Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebes;
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2A ein mögliches Schaltschema der zweiten Ausführungsvariante des Doppelkupplungsgetriebes;
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2B ein mögliches Schaltschema bezüglich der Lastschaltbarkeit der zweiten Ausführungsvariante des Doppelkupplungsgetriebes;
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3 eine schematische Ansicht eines möglichen Hybridkonzeptes beispielhaft anhand der ersten Ausführungsvariante des Doppelkupplungsgetriebes; und
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4 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführung des Hybridkonzeptes beispielhaft anhand der ersten Ausführungsvariante des Doppelkupplungsgetriebes.
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In den Figuren sind zwei mögliche Ausführungsvarianten eines erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebes beispielhaft dargestellt. Das zum Beispiel Neungang bzw. Achtgang-Doppelkupplungsgetriebe besitzt vorzugsweise zwei Rückwärtsgänge R1 und R2, wobei neben weiteren Lastschaltgängen zumindest die ersten acht Vorwärtsgänge sequenzielle lastschaltbar ausgeführt werden können. Die Anzahl der vorgenannten Gänge sind jedoch nur beispielhaft, so dass ohne weiteres auch andere Gangabstufungen vorgesehen werden können.
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Das Doppelkupplungsgetriebe umfasst unabhängig von den jeweiligen Ausführungsvarianten zwei Kupplungen K1, K2, deren Eingangsseiten mit einer Antriebswelle w0 und deren Ausgangsseiten mit jeweils einer von zwei koaxial zueinander angeordneten Getriebeeingangswellen w1, w2 der beiden Teilgetriebe verbunden sind. Die erste Getriebeeingangswelle w1 ist beispielhaft als Vollwelle und die zweite Getriebeeingangswelle w2 ist beispielhaft als Hohlwelle ausgebildet. Die Antriebswelle w0 ist achsversetzt zu einer Abtriebswelle w4 angeordnet. Den Teilgetrieben bzw. den Getriebeeingangswellen w1, w2 sind zum Beispiel sechs schaltbare Stirnrad-Übersetzungsstufen als Radebenen zugeordnet. Fünf der zugeordneten Übersetzungsstufen werden über eine Vorgelegewelle w3 und eine als Planetengetriebe ausgebildete Bereichsgruppe mit der Abtriebswelle w4 gekoppelt. Die sechste, dem ersten Teilgetriebe zugeordnete Übersetzungsstufe wird unabhängig von der Bereichsgruppe mit der Abtriebswelle w4 gekoppelt, indem die Übersetzungsstufe mit dem Planetenträger PT des Planetengetriebes direkt verbunden ist, der wiederum mit der Abtriebswelle w4 drehfest gekoppelt ist.
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Zum Schalten der Übersetzungsstufen sind vier doppelt wirkende Schaltelemente S1, S2, S3, S4 vorgesehen, die in den Figuren jeweils in ihrer Neutralstellung N dargestellt sind, wobei diese nur bei dem vierten Schaltelement S4 gekennzeichnet ist.
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Den Übersetzungsstufen, die über die Bereichsgruppe realisiert werden, sind jeweils zwei Gangstufen bzw. Gänge zugeordnet. Dies ist in den Figuren dadurch gekennzeichnet, dass die den Übersetzungsstufen zugeordneten Gangstufen übereinander angegeben sind, wobei der jeweils obere Gang die Übersetzung der Bereichsgruppe ins Langsame bzw. low (L) und der jeweils untere Gang die Übersetzung der Bereichsgruppe ins Schnelle bzw. high (H) entspricht.
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Unabhängig von der jeweiligen Ausführungsvariante wird der unabhängige Leistungspfad für den fünften Gang genutzt. Dadurch, dass der fünfte Gang bezüglich der Übersetzung bzw. Zähnezahlen der beteiligten Zahnräder unabhängig einstellbar ist, kann der erste Gang ebenfalls unabhängig gewählt werden. Dies hat den Vorteil, dass trotz der an sich bei Gruppengetrieben notwendigen geometrische Stufung bei der Schaltung von dem ersten in den zweiten Gang eine progressive Stufung möglich ist. Da die Übersetzungsstufe für die Rückwärtsgänge über die Bereichsgruppe geschaltet werden, ergeben sich in vorteilhafter Weise zwei Rückwärtsgänge R1 und R2.
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Gemäß 1, 3 und 4 werden bei der ersten Ausführungsvariante des Doppelkupplungsgetriebes der zweiten Getriebeeingangswelle w2 des zweiten Teilgetriebes zwei Losräder z11, z21 zugeordnet, die durch das erste Schaltelement S1 je nach Schaltrichtung mit der zweiten Getriebeeingangswelle w2 drehfest verbunden werden können. Der ersten Getriebeeingangswelle w1 des ersten Teilgetriebes sind vier Losräder z31, z41, z51, z61 zugeordnet, wobei die Losräder z31 und z41 durch das zugeordnete zweite Schaltelement S2 je nach Schaltrichtung drehfest mit der Getriebeeingangswelle w1 verbunden werden können. Die beiden Losräder z51 und z61 werden über das dritte Schaltelement S3 je nach Schaltrichtung mit der ersten Getriebeeingangswelle w1 verbunden. Die Vorgelegewelle w3 weist bei der ersten Ausführungsvariante des Doppelkupplungsgetriebes fünf Festräder z12, z22, z32, z42, z52 und einen Losrad z62 auf. Die Festräder z12, z22, z32, z42, z52 sind über die Vorgelegewelle w3 mit einem als Eingangsglied der Bereichsgruppe ausgebildeten Sonnenrad SR verbunden, wobei je nach Schaltrichtung des dem Hohlrad HR des Planetengetriebes zugeordneten vierten Schaltelements S4 eine Übersetzung ins Schnelle H oder ins Langsame L auf die Abtriebswelle w4 übertragen werden kann. Das der Vorgelegewelle w3 zugeordnete Losrad z62 ist direkt mit dem Planetenträger PT des Planetengetriebes verbunden, um den unabhängige Leistungspfad direkt mit der Abtriebswelle w4 zu verbinden, da sich bei dieser Übersetzung das vierte Schaltelement S4 in seiner Neutralstellung N befindet.
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In der ersten Einfach-Radebene als Übersetzungsstufe steht das Losrad z11 der zweiten Getriebeeingangswelle w2 mit dem Festrad z12 der Vorgelegewelle w3 in Eingriff. In der zweiten Einfach-Radebene steht das Losrad z21 der zweiten Getriebeeingangswelle w2 dem Festrad z22 der Vorgelegewelle w3 in Eingriff. Die dritte Einfach-Radebene umfasst das Losrad z31 der ersten Getriebeeingangswelle w1, welches mit dem Festrad z32 der Vorgelegewelle w3 kämmt. In der vierten Einfach-Radebene steht das Losrad z41 der ersten Getriebeeingangswelle w1 mit dem Festrad z42 der Vorgelegewelle w3 in Eingriff. In der fünften Doppel-Radebene kämmt das Losrad z51 der ersten Getriebeeingangswelle w1 mit einem Zwischenrad zr zur Drehzahlumkehr für die Rückwärtsgangübersetzungen, wobei das Zwischenrad zr mit dem Festrad z52 der Vorgelegewelle w3 in Eingriff steht. Bei der sechsten Einfach-Radebene steht das Losrad z61 der ersten Getriebeeingangswelle w1 mit dem Losrad z62 der Vorgelegewelle w3 in Eingriff, wobei das Losrad z62 direkt mit dem Planetenträger PT des Planetengetriebes verbunden ist. Das Losrad z62 kann auch als kurze Hohlwelle auf der Vorgelegewelle w3 ausgeführt werden.
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Somit ergeben sich beispielhaft bei der ersten Ausführungsvariante zumindest fünf Einfach-Radebenen und eine Doppel-Radebene mit insgesamt zumindest 13 Zahnrädern sowie ein Planetenradsatz als Bereichsgruppe, wobei die Übersetzungsstufen ausgewogen sind und bei den Zahnrädern geringe Zahnkräfte auftreten. Zudem ergeben sich kleine Synchronisierungen bei den ersten drei Schaltelementen S1, S2, S3, sodass nur eine größer dimensionierte Synchronisierung bei dem vierten Schaltelements S4 erforderlich ist.
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Das dazugehörige Schaltschema ist in 1A mit beispielhaft angegebenen Übersetzungen i und Stufensprüngen k sowie der Spreizung dargestellt, wobei die jeweilige Betätigungsrichtung der Schaltelemente S1, S2, S3, S4 mit li für Links und mit re für rechts jeweils bezogen auf die Bewegungsrichtung der schematisch dargestellten Schaltelemente in der Zeichnungsebene der Figuren angegeben sind.
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Aus dem Schaltschema ergibt sich beispielhaft, dass der erste Vorwärtsgang 1 über die erste Kupplung K1 und über das das Losrad z31 mit der ersten Getriebeeingangswelle w1 verbindende zweite Schaltelement S2 sowie über das das Hohlrad HR des Planetengetriebes mit dem Gehäuse verbindende vierte Schaltelement S4 schaltbar ist. Der zweite Vorwärtsgang 2 kann über die zweite Kupplung K2 und über das das Losrad z11 mit der zweiten Getriebeeingangswelle w2 verbindende erste Schaltelement S1 sowie über das das Hohlrad HR des Planetengetriebes mit dem. Gehäuse verbindende vierte Schaltelement S4 geschaltet werden, wobei der dritte Vorwärtsgang 3 über die erste Kupplung K1 und über das das Losrad z41 mit der ersten Getriebeeingangswelle w1 verbindende zweite Schaltelement S2 sowie über das das Hohlrad HR des Planetengetriebes mit dem Gehäuse verbindende vierte Schaltelement S4 geschaltet wird. Der vierte Vorwärtsgang 4 wird über die zweite Kupplung K2 und über das das Losrad z21 mit der zweiten Getriebeeingangswelle w2 verbindende erste Schaltelement S1 sowie über das das Hohlrad HR des Planetengetriebes mit dem Gehäuse verbindende vierte Schaltelement S4 geschaltet, wobei der fünfte Vorwärtsgang 5 über die erste Kupplung K1 und über das das Losrad z61 mit der ersten Getriebeeingangswelle w1 verbindende dritte Schaltelement S3 geschaltet wird. Das Losrad z61 steht mit dem Losrad z62 der Vorgelegewelle w3 in Eingriff, wobei das Losrad z62 über den Planetenträger PT mit der Abtriebswelle w4 verbunden ist. Der sechste Vorwärtsgang 6 kann über die zweite Kupplung K2 und über das das Losrad z11 mit der zweiten Getriebeeingangswelle w2 verbindende erste Schaltelement S1 sowie über das das Hohlrad HR mit dem Planetenträger PT des Planetengetriebes verbindende vierte Schaltelement S4 geschaltet werden, wobei der siebente Vorwärtsgang 7 über die erste Kupplung K1 und über das das Losrad z41 mit der ersten Getriebeeingangswelle w1 verbindende zweite Schaltelement S2 sowie über das das Hohlrad HR mit dem Planetenträger PT des Planetengetriebes verbindende vierte Schaltelement S4 geschaltet wird. Schließlich kann der achte Vorwärtsgang 8 über die zweite Kupplung K2 und über das das Losrad z21 mit der zweiten Getriebeeingangswelle w2 verbindende erste Schaltelement S1 sowie über das das Hohlrad HR mit dem Planetenträger PT des Planetengetriebes verbindende vierte Schaltelement S4 geschaltet werden.
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Zudem werden der Rückwärtsgang R1 über die erste Kupplung K1 und über das das Losrad z51 mit der ersten Getriebeeingangswelle w1 verbindende dritte Schaltelement S3 sowie über das das Hohlrad HR des Planetengetriebes mit dem Gehäuse verbindende vierte Schaltelement S4 und der weitere Rückwärtsgang R2 über die erste Kupplung K1 und über das das Losrad z51 mit der ersten Getriebeeingangswelle w1 verbindende dritte Schaltelement S3 sowie über das das Hohlrad HR mit dem Planetenträger PT des Planetengetriebes verbindende vierte Schaltelement S4 geschaltet.
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Darüber hinaus kann ein weiterer Vorwärtsgang 5 G als Bereichsgruppengang über die erste Kupplung K1 und über das das Losrad z31 mit der ersten Getriebeeingangswelle w1 verbindende zweite Schaltelement S2 sowie über das das Hohlrad HR mit dem Planetenträger PT des Planetengetriebes verbindende vierte Schaltelement S4 geschaltet werden. Somit können neun Vorwärtsgänge und zwei Rückwärtsgang R1, R2 realisiert werden.
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Bei der ersten Ausführungsvariante gemäß 1, 3 und 4 sind somit der ersten Übersetzungsstufe bzw. Radebene die Gänge 2 und 6, der zweiten Radebene die Gänge 4 und 8, der dritten Radebene die Gänge 1 und 5 G, der vierten Radebene die Gänge 3 und 7, der fünften Radebene die Rückwärtsgänge R1 und R2 sowie der sechsten Radebene der fünfte Gang 5 zugeordnet. Das Planetengetriebe als Bereichsgruppe ist sowohl dem abtriebsseitigen Ende der Vorgelegewelle w3 als auch der Abtriebswelle w4 zugeordnet, in dem das Sonnenrad SR mit der Vorgelegewelle w3 und der Planetenträger PT mit der Abtriebswelle w4 verbunden ist. Zum Schalten der Übersetzungsbereiche ist dem Hohlrad HR das vierte Schaltelement S4 derart zugeordnet, dass das Hohlrad HR in einer ersten Schaltstellung, die in der Zeichnungsebene nach links gerichtet ist, mit dem Gehäuse verbunden ist und in einer zweiten Schaltstellung, die in der Zeichnungsebene nach rechts gerichtet ist, mit dem Planetenträger PT verbunden ist. Neben der Neutralstellung N kann das vierte Schaltelement S4 somit nach rechts geschaltet den Übersetzungsbereich ins Schnelle H und nach links geschaltet ins Langsame L realisieren. Bei der beispielhaften Auslegung des Radsatzes bedeutet der Übersetzungsbereich ins Schnelle H, dass das Sonnenrad SR mit gleicher Drehzahl wie der Planetenträger PT rotiert, wobei der Übersetzungsbereich ins Langsame L eine Untersetzung bedeutet.
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Gemäß 1B wird beispielhaft ein Schaltschema der ersten Ausführungsvariante bezüglich der Lastschaltbarkeit der Gänge des Doppelkupplungsgetriebes angegeben. Aus diesem Schaltschema ergeben sich mit X gekennzeichnete Gangschaltungen bzw. Gangwechsel, welche lastschaltbar ausführbar sind.
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Gemäß 2 werden bei der zweiten Ausführungsvariante des Doppelkupplungsgetriebes der zweiten Getriebeeingangswelle w2 des zweiten Teilgetriebes zwei Losräder z11, z21 und ein Festrad z51 zugeordnet, wobei die beiden Losräder z11, z21 durch das erste Schaltelement S1 je nach Schaltrichtung mit der zweiten Getriebeeingangswelle w2 drehfest verbunden werden können. Der ersten Getriebeeingangswelle w1 des ersten Teilgetriebes sind zwei Losräder z31, z61 und ein Festrad z43 zugeordnet, wobei je nach Schaltrichtung bzw. Bewegungsrichtung des zweiten Schaltelements S2 entweder das Losrad z31 oder das Losrad z61 mit der ersten Getriebeeingangswelle w1 drehfest verbunden werden kann. Die Vorgelegewelle w3 bei der zweiten Ausführungsvariante des Doppelkupplungsgetriebes umfasst drei Festräder z12, z22, z32. Zudem umfasst die Vorgelegewelle w3 zwei schaltbare Losräder z53, z44 und ein nichtschaltbares Losrad z62. Die beiden schaltbaren Losräder z53, z44 können über das zugeordnete dritte Schaltelement S3 jeweils mit der Vorgelegewelle w3 drehfest verbunden werden. Das nicht schaltbaren Losrad z62 ist über den Planetenträger PT des Planetengetriebes mit der Abtriebswelle w4 verbunden.
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Bei dem in 2 dargestellten Radsatz stehen in der ersten Einfach-Radebene bzw. Übersetzungsstufe das Losrad z11 der zweiten Getriebeeingangswelle w2 mit dem Festrad z12 der Vorgelegewelle w3 in Eingriff, wobei in der zweiten Einfach-Radebene das Losrad z21 der zweiten Getriebeeingangswelle w2 mit dem Festrad z22 der Vorgelegewelle w3 kämmt. In der dritten Doppel-Radebene bzw. Übersetzungsstufe steht ein Zwischenrad zr zur Drehzahlumkehr für die Rückwärtsgangübersetzungen sowohl mit das Losrad z53 der Vorgelegewelle w3 als auch mit dem Festrad z51 der zweiten Getriebeeingangswelle w2 in Eingriff. In der vierten Einfach-Radebene steht das Festrad z43 der ersten Getriebeeingangswelle w1 mit dem Losrad z44 der Vorgelegewelle w3 in Eingriff. In der fünften Einfach-Radebene steht das Festrad z32 der Vorgelegewelle w3 mit dem Losrad z31 der ersten Getriebeeingangswelle w1 in Eingriff. In der sechsten Einfach-Radebene steht das Losrad z62 der Vorgelegewelle w3 mit dem Losrad z61 der ersten Getriebeeingangswelle in Eingriff. Das Losrad z62 kann auch als kurze Hohlwelle auf der Vorgelegewelle w3 ausgeführt werden.
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Somit ergeben sich beispielhaft bei der zweiten Ausführungsvariante gemäß 2 fünf Einfach-Radebenen und eine Doppel-Radebene mit insgesamt 13 Zahnrädern sowie ein als Bereichsgruppe ausgebildeter Planetenradsatz.
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Das dazugehörige Schaltschema ist in 2A mit beispielhaft angegebenen Übersetzungen i und Stufensprüngen k sowie der Spreizung dargestellt, wobei die jeweilige Betätigungsrichtung der Schaltelemente S1, S2, S3, S4 mit li für Links und mit re für rechts jeweils bezogen auf die Bewegungsrichtung der schematisch dargestellten Schaltelemente in der Zeichnungsebene der Figuren angegeben sind.
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Aus dem. Schaltschema ergibt sich beispielhaft, dass der erste Vorwärtsgang 1 über die erste Kupplung K1 und über das das Losrad z31 mit der ersten Getriebeeingangswelle w1 verbindende zweite Schaltelement S2 sowie über das das Hohlrad HR des Planetengetriebes mit dem Gehäuse verbindende vierte Schaltelement S4 geschaltet wird, wobei der zweite Vorwärtsgang 2 über die zweite Kupplung K2 und über das das Losrad z11 mit der zweiten Getriebeeingangswelle w2 verbindende erste Schaltelement S1 sowie über das das Hohlrad HR des Planetengetriebes mit dem Gehäuse verbindende vierte Schaltelement S4 geschaltet wird. Der dritte Vorwärtsgang 3 wird über die erste Kupplung K1 und über das das Losrad z44 mit der Vorgelegewelle w3 verbindende dritte Schaltelement S3 sowie über das das Hohlrad HR des Planetengetriebes mit dem Gehäuse verbindende vierte Schaltelement S4 geschaltet, wobei der vierte Vorwärtsgang 4 über die zweite Kupplung K2 und über das das Losrad z21 mit der zweiten Getriebeeingangswelle w2 verbindende erste Schaltelement S1 sowie über das das Hohlrad HR des Planetengetriebes mit dem Gehäuse verbindende vierte Schaltelement S4 geschaltet wird. Der fünfte Vorwärtsgang 5 wird über die erste Kupplung K1 und über das das Losrad z61 mit der ersten Getriebeeingangswelle w1 verbindende zweite Schaltelement S2 geschaltet, wobei das mit dem Losrad z61 kämmende Losrad z62 der Vorgelegewelle w3 über den Planetenträger PT mit der Abtriebswelle w4 verbunden ist. Der sechste Vorwärtsgang 6 wird über die zweite Kupplung K2 und über das das Losrad z11 mit der zweiten Getriebeeingangswelle w2 verbindende erste Schaltelement S1 sowie über das das Hohlrad HR mit dem Planetenträger PT des Planetengetriebes verbindende vierte Schaltelement S4 geschaltet. Der siebente Vorwärtsgang 7 wird über die erste Kupplung K1 und über das das Losrad z44 mit der Vorgelegewelle w3 verbindende dritte Schaltelement S3 sowie über das das Hohlrad HR mit dem Planetenträger PT des Planetengetriebes verbindende vierte Schaltelement S4 geschaltet, wobei der achte Vorwärtsgang 8 über die zweite Kupplung K2 und über das das Losrad z21 mit der zweiten Getriebeeingangswelle w2 verbindende erste Schaltelement S1 sowie über das das Hohlrad HR mit dem Planetenträger PT des Planetengetriebes verbindende vierte Schaltelement S4 geschaltet wird.
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Zudem wird der Rückwärtsgang R1 über die zweite Kupplung K2 und über das das Losrad z53 mit der Vorgelegewelle w3 verbindende dritte Schaltelement S3 sowie über das das Hohlrad HR des Planetengetriebes mit dem Gehäuse verbindende vierte Schaltelement S4 geschaltet, wobei der weitere Rückwärtsgang R2 über die zweite Kupplung K2 und über das das Losrad z53 mit der Vorgelegewelle w3 verbindende dritte Schaltelement S3 sowie über das das Hohlrad HR mit dem Planetenträger PT des Planetengetriebes verbindende vierte Schaltelement S4 geschaltet wird.
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Darüber hinaus kann ein weiterer Vorwärtsgang 5G als Bereichsgruppengang über die erste Kupplung K1 und über das das Losrad z31 mit der ersten Getriebeeingangswelle w1 verbindende zweite Schaltelement S2 sowie über das das Hohlrad HR mit dem Planetenträger PT des Planetengetriebes verbindende vierte Schaltelement S4 geschaltet werden. Somit können auch bei der zweiten Ausführungsvariante neun Vorwärtsgänge und zwei Rückwärtsgänge R1, R2 realisiert werden.
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Bei der zweiten Ausführungsvariante gemäß 2 sind somit der ersten Übersetzungsstufe bzw. Radebene die Gänge 2 und 6, der zweiten Radebene die Gänge 4 und 8, der dritten Radebene die Rückwärtsgänge R1 und R2, der vierten Radebene die Gänge 3 und 7, der fünften Radebene die Gänge 1 und 5G sowie der sechsten Radebene der fünfte Gang 5 zugeordnet. Das Planetengetriebe als Bereichsgruppe ist sowohl dem abtriebsseitigen Ende der Vorgelegewelle w3 als auch der Abtriebswelle w4 zugeordnet, in dem das Sonnenrad SR mit der Vorgelegewelle w3 und der Planetenträger PT mit der Abtriebswelle w4 verbunden ist. Zum Schalten der Übersetzungsbereiche ist dem Hohlrad HR das vierte Schaltelement S4 derart zugeordnet, dass das Hohlrad HR in einer ersten Schaltstellung, die in der Zeichnungsebene nach links gerichtet ist, mit dem Gehäuse verbunden ist und in einer zweiten Schaltstellung, die in der Zeichnungsebene nach rechts gerichtet ist, mit dem Planetenträger PT verbunden ist. Neben der Neutralstellung N kann das vierte Schaltelement S4 somit nach rechts geschaltet den Übersetzungsbereich ins Schnelle H und nach links geschaltet ins Langsame L realisieren. Bei der beispielhaften Auslegung des Radsatzes bedeutet der Übersetzungsbereich ins Schnelle H, dass das Sonnenrad SR mit gleicher Drehzahl wie der Planetenträger PT rotiert, wobei der Übersetzungsbereich ins Langsame L eine Untersetzung bedeutet.
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Gemäß 2B wird beispielhaft ein Schaltschema der zweiten Ausführungsvariante bezüglich der Lastschaltbarkeit der Gänge des Doppelkupplungsgetriebes angegeben. Aus diesem Schaltschema ergeben sich mit X gekennzeichnete Gangschaltungen bzw. Gangwechsel, welche lastschaltbar ausführbar sind.
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Die zweite Ausführungsvariante gemäß 2 zeichnet sich unter anderem dadurch aus, dass die Rückwärtsgangübersetzungen R1, R2 dem zweiten Teilgetriebe zugeordnet sind. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass Schaltungen aus dem ersten Gang 1 in die Rückwärtsgänge R1, R2 oder umgekehrt lastschaltbar ausgeführt werden können.
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In 3 ist beispielhaft anhand der ersten Ausführungsvariante ein Hybridkonzept dargestellt, bei dem die Elektromaschine EM an dem zweiten Teilgetriebe angebunden ist, indem die Elektromaschine EM direkt mit der zweiten Getriebeeingangswelle w2 verbunden ist. Damit ergibt sich beim elektrischen Fahren über die Bereichsgruppe die Möglichkeit, die Übersetzungsstufen des zweiten, vierten, sechsten und achten Ganges zu nutzen. Der Start des Verbrennungsmotors in Neutral kann beispielsweise direkt mit einer 1:1 Übersetzung über die zweite Getriebeeingangswelle w2 erfolgen, wenn die zweite Kupplung K2 geschlossen ist.
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Mit besonderem Vorteil ergibt sich aufgrund der Abkopplungsmöglichkeit der Abtriebswelle über die Neutralschaltung der Bereichsgruppe auch die Verfahrensweise, dass der Start des Verbrennungsmotors über das erste Teilgetriebe erfolgen kann. Dazu kann z. B. der kleinste Gang 2 des zweiten Teilgetriebes und der größte Gang 7 des ersten Teilgetriebes verwendet werden, wenn bei geöffneter zweiter Kupplung K2 das Losrad z11 über das erste Schaltelement S1 mit der zweiten Getriebeeingangswelle w2 verbunden ist und zudem das Losrad z41 über das zweite Schaltelement S2 mit der ersten Getriebeeingangswelle w1 verbunden ist und die erste Kupplung K1 geschlossen ist sowie die Bereichsgruppe bzw. das vierte Schaltelement S4 sich in ihrer bzw. seiner Neutralstellung N befindet, wie dies zum Beispiel in 3 dargestellt ist. Somit ergibt sich eine günstige Übersetzung zwischen der elektrischen Maschine EM und dem Verbrennungsmotor beim Starten. Zum Starten des Verbrennungsmotors über das erste Teilgetriebe können aber auch andere Übersetzungsstufen als die vorgenannten eingesetzt werden.
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Gemäß 4 ist ein weiteres Hybridkonzept beispielhaft anhand der ersten Ausführungsvariante dargestellt. Die elektrische Maschine EM ist bei diesem Konzept zum Beispiel über das Losrad z11 koaxial zur zweiten Getriebeeingangswelle w2 dem zweiten Teilgetriebe zugeordnet. Das Losrad z11 und die elektrische Maschine EM könnten auch mithilfe einer gemeinsamen kurzen Hohlwelle oder dergleichen koaxial zur zweiten Getriebeeingangswelle w2 angeordnet werden, die über das zugeordnete Schaltelement S1 mit der zweiten Getriebeeingangswelle w2 verbindbar ist. Alternativ oder auch zusätzlich kann eine elektrische Maschine EM beispielsweise über das Festrad z32 mit der Vorgelegewelle w3 gekoppelt werden. Somit wird die elektrische Maschine EM seitlich bzw. achsparallel zur Vorgelegewelle w3 über eine Stirnradstufe angebunden.
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Es ergibt sich der Vorteil, dass die Doppelkupplung nicht bei rein elektrischem Fahren mitdreht, so dass keine Schleppverluste beim Fahren über die Teilgetriebe auftreten. Zudem kann die elektrische Maschine EM eine große Synchronisierung beispielsweise an dem vierten Schaltelement ersetzen, welches dem Hohlrad HR des Planetengetriebes zugeordnet ist.
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Die dargestellten Hybridkonzepte, die exemplarisch nur bei der ersten Ausführungsvariante dargestellt sind, können aber auch ohne weiteres bei der zweiten Ausführungsvariante gemäß 2 vorgesehen werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- erster Vorwärtsgang
- 2
- zweiter Vorwärtsgang
- 3
- dritter Vorwärtsgang
- 4
- vierter Vorwärtsgang
- 5
- fünfter Vorwärtsgang
- 5G
- fünfter Vorwärtsgang als Bereichsgruppengang
- 6
- sechster Vorwärtsgang
- 7
- siebenter Vorwärtsgang
- 8
- achter Vorwärtsgang
- R1
- Rückwärtsgang
- R2
- Rückwärtsgang
- w0
- Antriebswelle
- w1
- erste Getriebeeingangswelle des ersten Teilgetriebes
- w2
- zweite Getriebeeingangswelle des zweiten Teilgetriebes
- w3
- Vorgelegewelle
- w4
- Abtriebswelle
- K1
- erste Kupplung
- K2
- zweite Kupplung
- z11
- Losrad des zweiten Teilgetriebes
- z21
- Losrad des zweiten Teilgetriebes
- z51
- Festrad des zweiten Teilgetriebes
- z31
- Losrad des ersten Teilgetriebes
- z41
- Losrad des ersten Teilgetriebes
- z51
- Losrad des ersten Teilgetriebes
- z61
- Losrad des ersten Teilgetriebes
- z43
- Festrad des ersten Teilgetriebes
- z12
- Festrad der Vorgelegewelle
- z22
- Festrad der Vorgelegewelle
- z32
- Festrad der Vorgelegewelle
- z42
- Festrad der Vorgelegewelle
- z52
- Festrad der Vorgelegewelle
- z44
- Losrad der Vorgelegewelle
- z53
- Losrad der Vorgelegewelle
- z62
- Losrad der Vorgelegewelle
- SR
- Sonnenrad des Planetengetriebes bzw. der Bereichsgruppe
- HR
- Hohlrad des Planetengetriebes bzw. der Bereichsgruppe
- PT
- Planetenträger des Planetengetriebes bzw. der Bereichsgruppe
- zr
- Zwischenrad zur Drehzahlumkehr für Rückwärtsgangübersetzung
- EM
- elektrische Maschine
- H
- high Bereich der Bereichsgruppe
- L
- low Bereich der Bereichsgruppe
- N
- Neutralstellung der Bereichsgruppe bzw. des Schaltelementes
- S1
- erstes doppeltwirkendes Schaltelement
- S2
- zweites doppeltwirkendes Schaltelement
- S3
- drittes doppeltwirkendes Schaltelement
- S4
- viertes doppeltwirkendes Schaltelement
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005044068 A1 [0002]
- DE 19850549 A1 [0003]
