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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 Bereichsgruppe mit zumindest 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 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 Bereichsgruppengetriebe kann beispielsweise durch ein oder mehrere Schaltelemente geschaltet werden, indem beispielsweise ein oder auch mehrere zugeordnete Losräder mit der zugeordneten Welle verbunden werden können. Vorzugsweise kann die Bereichsgruppe einer Abtriebswelle des Doppelkupplungsgetriebes zugeordnet sein. Es sind aber auch andere Anordnungsmöglichkeiten denkbar.
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Bei dem erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebe können vorzugsweise neun Vorwärtsgänge und zwei Rückwärtsgänge mit nur sechs den beiden Teilgetrieben zugeordneten Übersetzungsstufen bzw. Radebenen und zwei der Bereichsgruppe zugeordneten Übersetzungsstufen realisiert werden. Vorzugsweise können die schaltbaren Übersetzungsstufen als Stirnrad-Übersetzungsstufen ausgeführt sein. Fünf der den Teilgetrieben zugeordneten Radebenen werden über die Vorgelegewelle und die Bereichsgruppe mit der Abtriebswelle gekoppelt, wobei die sechste Übersetzungsstufe bzw. Radebene, welche zum Beispiel dem ersten Teilgetriebe zugeordnet ist, unabhängig von der Bereichsgruppe mit der Abtriebswelle gekoppelt wird. Dazu kann die Übersetzungsstufe direkt mit der Abtriebswelle oder auch indirekt über eine Zwischenwelle mit der Abtriebswelle verbunden werden.
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Unabhängig von den jeweiligen Ausführungsvarianten kann bei dem vorgeschlagenen Doppelkupplungsgetriebe vorgesehen sein, dass der Abtrieb achsversetzt an zwei Stellen abgreifbar ist, so dass ein Allradantrieb mit dem vorgeschlagenen Radsatz möglich ist. Beispielsweise ist diese Ausgestaltung auch für so genannte Transaxle-Bauweisen einsetzbar, unabhängig davon, ob ein Längs- oder Quereinbau im Fahrzeug vorliegt. Um zwei Abtriebswellen bei dem Doppelkupplungsgetriebe zu realisieren, kann neben der vorgesehenen Abtriebswelle als weitere Abtriebswelle die Welle verwendet werden, die als Zwischenwelle vorgesehen ist, wenn der unabhängige Leistungspfad nicht direkt mit der Abtriebswelle, sondern über die Zwischenwelle realisiert wird. Es ist auch denkbar, dass eine zusätzliche Abtriebswelle unabhängig von der Zwischenwelle eingesetzt 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 und/oder auch im Bereich der Bereichsgruppe 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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Es ist auch denkbar, dass bei dem Hybridkonzept die elektrische Maschine der Vorgelegewelle bzw. der Bereichsgruppe zugeordnet ist. Dazu kann die elektrische Maschine seitlich über eine Stirnradstufe zum Beispiel an einem Festrad der Vorgelegewelle oder an einem Losrad der Bereichsgruppe vorgesehen 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 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;
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4 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführung des Hybridkonzeptes beispielhaft anhand der ersten Ausführungsvariante des Doppelkupplungsgetriebes; und
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5 eine schematische Ansicht eines Hybridkonzeptes beispielhaft anhand der zweiten 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 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 K 1, K 2, deren Eingangsseiten mit einer Antriebswelle w 0 und deren Ausgangsseiten mit jeweils einer von zwei koaxial zueinander angeordneten Getriebeeingangswellen w 1, w 2 der beiden Teilgetriebe verbunden sind, wobei die erste Getriebeeingangswelle w 1 zum Beispiel als Vollwelle und die zweite Getriebeeingangswelle w 2 zum Beispiel als Hohlwelle ausgebildet sind. Die Antriebswelle w 0 ist achsversetzt zu einer Abtriebswelle w 4 angeordnet. Den Teilgetrieben bzw. den Getriebeeingangswellen w 1, w 2 sind zum Beispiel sechs schaltbare Stirnrad-Übersetzungsstufen als Radebenen zugeordnet. Fünf der zugeordneten Übersetzungsstufen werden über eine Vorgelegewelle w 3 und eine Bereichsgruppe bzw. Bereichsgruppengetriebe mit einer Abtriebswelle w 4 gekoppelt. Die sechste beispielsweise dem ersten Teilgetriebe zugeordnete Übersetzungsstufe wird unabhängig von der Bereichsgruppe mit der Abtriebswelle w 4 gekoppelt. Zum Schalten der Übersetzungsstufen sind vier doppelt wirkende Schaltelemente S 1, S 2, S 3, S 4 vorgesehen, die in den Figuren jeweils in ihrer Neutralstellung dargestellt sind.
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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 werden bei der ersten Ausführungsvariante des Doppelkupplungsgetriebes der zweiten Getriebeeingangswelle w 2 des zweiten Teilgetriebes zwei Losräder z 11, z 21 zugeordnet, die durch das erste Schaltelement S 1 je nach Schaltrichtung mit der zweiten Getriebeeingangswelle w 2 drehfest verbunden werden können. Der ersten Getriebeeingangswelle w 1 des ersten Teilgetriebes sind vier Losräder z 31, z 41, z 51, z 61 zugeordnet, wobei die Losräder z 31 und z 41 durch das zugeordnete zweite Schaltelement S 2 je nach Schaltrichtung drehfest mit der Getriebeeingangswelle w 1 verbunden werden können. Die beiden Losräder z 51 und z 61 werden über das dritte Schaltelement S 3 je nach Schaltrichtung mit der ersten Getriebeeingangswelle w 1 verbunden. Die Vorgelegewelle w 3 weist bei der ersten Ausführungsvariante des Doppelkupplungsgetriebes sechs Festräder z 12, z 22, z 32, z 42, z 72, z 52 auf, wobei das Festrad z 32 mit einem Losrad z 33 der Abtriebswelle w 4 und das Festrad z 72 mit einem Losrad z 73 der Abtriebswelle w 4 in Eingriff stehen.
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In der ersten Einfach-Radebene als Übersetzungsstufe steht das Losrad z 11 der zweiten Getriebeeingangswelle w 2 mit dem Festrad z 12 der Vorgelegewelle w 3 in Eingriff. In der zweiten Einfach-Radebene steht das Losrad z 21 der zweiten Getriebeeingangswelle w 2 dem Festrad z 22 der Vorgelegewelle w 3 in Eingriff. Die dritte Doppel-Radebene umfasst das Festrad z 32 der Vorgelegewelle w 3, welches sowohl mit dem Losrad z 31 der ersten Getriebeeingangswelle w 1 als auch mit dem Losrad z 33 der Abtriebswelle w 4 kämmt. Das Losrad z 33 ist Teil der ersten Übersetzungsstufe der der Abtriebswelle w 4 zugeordneten Bereichsgruppe. In der vierten Einfach-Radebene steht das Losrad z 41 der ersten Getriebeeingangswelle w 1 mit dem Festrad z 42 der Vorgelegewelle w 3 in Eingriff. In der fünften Einfach-Radebene kämmt das Festrad z 72 der Vorgelegewelle w 3 mit dem Losrad z 73 der Abtriebswelle w 4. Das Losrad z 73 ist Teil der zweiten Übersetzungsstufe der Bereichsgruppe, die der Abtriebswelle w 4 zugeordnet ist. Bei der sechsten Doppel-Radebene steht das Losrad z 51 der ersten Getriebeeingangswelle w 1 sowohl mit einem Zwischenrad zr zum Realisieren von Rückwärtsgangübersetzungen als auch mit einem Festrad z 52 der Vorgelegewelle w 3 in Eingriff. Schließlich steht in einer siebenten Doppel-Radebene ein Festrad z 62 einer Zwischenwelle sowohl mit dem Losrad z 61 der ersten Getriebeeingangswelle w 1 als auch mit dem Festrad z 83 der Abtriebswelle w 4 in Eingriff, so wie dies in 1 beispielhaft dargestellt ist.
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Somit ergeben sich beispielhaft bei der ersten Ausführungsvariante zumindest vier Einfach-Radebenen und drei Doppel-Radebenen mit insgesamt zumindest 17 Zahnrädern, wobei die Übersetzungsstufen ausgewogen sind und bei den Zahnrädern geringe Zahnkräfte auftreten. Zudem ergeben sich kleine Synchronisierungen bei den ersten drei Schaltelementen S 1, S 2, S 3, sodass nur eine größer dimensionierte Synchronisierung bei dem vierten Schaltelements S 4 erforderlich ist.
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Das dazugehörige Schaltschema ist in 1A mit beispielhaft angegebenen Übersetzungen i und Stufensprüngen k dargestellt, wobei die jeweilige Betätigungsrichtung der Schaltelemente S 1, S 2, S 3, S 4 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 z 31 mit der ersten Getriebeeingangswelle w 1 verbindende zweite Schaltelement S 2 sowie über das das Losrad z 73 der Bereichsgruppe mit der Abtriebswelle w 4 verbindende vierte Schaltelement S 4 schaltbar ist. Der zweite Vorwärtsgang 2 kann über die zweite Kupplung K2 und über das das Losrad z 11 mit der zweiten Getriebeeingangswelle w 2 verbindende erste Schaltelement S 1 sowie über das das Losrad z 73 der Bereichsgruppe mit der Abtriebswelle w 4 verbindende vierte Schaltelement S 4 geschaltet werden, wobei der dritte Vorwärtsgang 3 über die erste Kupplung K1 und über das das Losrad z 41 mit der ersten Getriebeeingangswelle w 1 verbindende zweite Schaltelement S 2 sowie über das das Losrad z 73 der Bereichsgruppe mit der Abtriebswelle w 4 verbindende vierte Schaltelement S 4 geschaltet wird. Der vierte Vorwärtsgang 4 wird über die zweite Kupplung K 2 und über das das Losrad z 21 mit der zweiten Getriebeeingangswelle w 2 verbindende erste Schaltelement S 1 sowie über das das Losrad z 73 der Bereichsgruppe mit der Abtriebswelle w 4 verbindende vierte Schaltelement S 4 geschaltet, wobei der fünfte Vorwärtsgang 5 über die erste Kupplung K 1 und über das das Losrad z 61 mit der ersten Getriebeeingangswelle w 1 verbindende dritte Schaltelement S 3 geschaltet wird. Der sechste Vorwärtsgang 6 kann über die zweite Kupplung K 2 und über das das Losrad z 11 mit der zweiten Getriebeeingangswelle w 2 verbindende erste Schaltelement S 1 sowie über das das Losrad z 33 der Bereichsgruppe mit der Abtriebswelle w 4 verbindende vierte Schaltelement S 4 geschaltet werden, wobei der siebente Vorwärtsgang 7 über die erste Kupplung K 1 und über das das Losrad z 41 mit der ersten Getriebeeingangswelle w 1 verbindende zweite Schaltelement S 2 sowie über das das Losrad z 33 der Bereichsgruppe mit der Abtriebswelle w 4 verbindende vierte Schaltelement S 4 geschaltet wird. Schließlich kann der achte Vorwärtsgang 8 über die zweite Kupplung K 2 und über das das Losrad z 21 mit der zweiten Getriebeeingangswelle w 2 verbindende erste Schaltelement S 1 sowie über das das Losrad z 33 der Bereichsgruppe mit der Abtriebswelle w 4 verbindende vierte Schaltelement S 4 geschaltet werden.
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Zudem werden der Rückwärtsgang R 1 über die erste Kupplung K 1 und über das das Losrad z 51 mit der ersten Getriebeeingangswelle w 1 verbindende dritte Schaltelement S 3 sowie über das das Losrad z 73 der Bereichsgruppe mit der Abtriebswelle w 4 verbindende vierte Schaltelement S 4 und der weitere Rückwärtsgang R 2 über die erste Kupplung K 1 und über das das Losrad z 51 mit der ersten Getriebeeingangswelle w 1 verbindende dritte Schaltelement S 3 sowie über das das Losrad z 33 der Bereichsgruppe mit der Abtriebswelle w 4 verbindende vierte Schaltelement S 4 geschaltet.
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Darüber hinaus kann ein weiterer Vorwärtsgang 5G als Bereichsgruppengang über die erste Kupplung K 1 und über das das Losrad z 34 mit der ersten Getriebeeingangswelle w 1 verbindende zweite Schaltelement S 2 sowie über das das Losrad z 33 der Bereichsgruppe mit der Abtriebswelle w 4 verbindende vierte Schaltelement S 4 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 5G, der vierten Radebene die Gänge 3 und 7, der sechsten Radebene die Rückwärtsgänge R1 und R2 sowie der siebenten Radebene der fünfte Gang 5 zugeordnet. Die Bereichgruppe ist der dritten Radebene und fünften Radebene an der Abtriebswelle w 4 zugeordnet, wobei das vierte Schaltelement S4 die Übersetzungsbereiche ins Schnelle H und ins Langsame L bei der Bereichsgruppe realisiert.
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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 die mit X gekennzeichneten Gangschaltungen bzw. Gangwechsel, welche lastschaltbar ausführbar sind.
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Gemäß 2 werden bei der zweiten Ausführungsvariante des Doppelkupplungsgetriebes der zweiten Getriebeeingangswelle w 2 des zweiten Teilgetriebes drei Losräder z 11, z 21, z 53 zugeordnet, die durch das erste Schaltelement S 1 je nach Schaltrichtung mit der zweiten Getriebeeingangswelle w 2 drehfest verbunden werden können. Der ersten Getriebeeingangswelle w 1 des ersten Teilgetriebes sind zwei Losräder z 34, z 61 und ein Festrad z 43 zugeordnet, wobei je nach Schaltrichtung bzw. Bewegungsrichtung des zweiten Schaltelements S 2 entweder das Losrad z 34 oder das Losrad z 61 mit der ersten Getriebeeingangswelle w 1 drehfest verbunden werden kann. Die Vorgelegewelle w 3 bei der zweiten Ausführungsvariante des Doppelkupplungsgetriebes umfasst vier Festräder z 12, z 22, z 35, z 72. Zudem umfasst die Vorgelegewelle w 3 die beiden Losräder z 54, z 44, die über das zugeordnete dritte Schaltelement S 3 schaltbar sind. Das Festrad z 35 der Vorgelegewelle w 3 steht mit dem Losrad z 33 der Abtriebswelle w 4 und das Festrad z 72 der Vorgelegewelle w 3 steht mit dem Losrad z 73 der Abtriebswelle w 4 in Eingriff, wobei die Losräder z 33 und z 73 durch das zugeordnete vierte Schaltelement S 4 der Bereichsgruppe schaltbar sind.
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Bei dem in 2 dargestellten Radsatz stehen in der ersten Einfach-Radebene bzw. Übersetzungsstufe das Losrad z 11 der zweiten Getriebeeingangswelle w 2 mit dem Festrad z 12 der Vorgelegewelle w 3 in Eingriff, wobei in der zweiten Einfach-Radebene das Losrad z 21 der zweiten Getriebeeingangswelle w 2 mit dem Festrad z 22 der Vorgelegewelle w 3 kämmt. In der dritten Doppel-Radebene bzw. Übersetzungsstufe steht das Losrad z 53 der zweiten Getriebeeingangswelle w 2 sowohl mit einem Zwischenrad zr zur Drehzahlumkehr für die Rückwärtsgangübersetzungen als auch mit einem Losrad z 54 der Vorgelegewelle w 3 in Eingriff. In der vierten Einfach-Radebene steht das Festrad z 43 der ersten Getriebeeingangswelle w 1 mit dem Losrad z 44 der Vorgelegewelle w 3 in Eingriff. In der fünften Doppel-Radebene steht das Festrad z 35 der Vorgelegewelle w 3 sowohl mit dem Losrad z 34 der ersten Getriebeeingangswelle w 1 als auch mit dem Losrad z 33 der Abtriebswelle w 4 in Eingriff. In der sechsten Einfach-Radebene steht das Festrad z 72 der Vorgelegewelle w 3 mit dem Losrad z 73 der Abtriebswelle w 4 in Eingriff. In einer siebenten Einfach-Radebene steht das Losrad z 61 der ersten Getriebeeingangswelle w 1 mit dem Festrad z 62 einer weiteren Abtriebswelle w 5 in Eingriff.
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Schließlich steht in einer achten Einfach-Radebene ein Festrad z 82 der weiteren Abtriebswelle w 5 mit einem Festrad z 83 der ersten Abtriebswelle w 4 in Eingriff. Über das Radpaar z 82/z 83 bzw. über die achte Radebene werden die beiden Abtriebswellen w 4 und w 5 miteinander verbunden. Über diese Übersetzung ist eine gewollte Drehzahlabweichung für einen Allradantrieb darstellbar. Beispielsweise könnte die Abtriebswelle w 4 den Antrieb für die Hinterachse über eine Transaxel-Anordnung und die Abtriebswelle w 5 den Antrieb für die Vorderachse zum Beispiel mit einer Hang-on Kupplung im Dauerschlupf realisieren.
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Somit ergeben sich beispielhaft bei der zweiten Ausführungsvariante gemäß 2 sechs Einfach-Radebenen und zwei Doppel-Radebenen mit insgesamt 18 Zahnrädern. Zudem wird eine weitere, zweite Abtriebswelle w 5 vorgesehen, die zum Beispiel zum Antrieb einer Vorderachse verwendet werden kann. Somit kann eine Allrad-Anwendung realisiert werden, da die erste Abtriebswelle w 4 beispielsweise zum Antrieb der Hinterachse des Fahrzeuges verwendet werden kann. Diese Ausführung kann auch bei der ersten Ausführungsvariante gemäß 1 vorgesehen werden. Darüber hinaus ist es möglich, dass bei der zweiten Ausführungsvariante die zweite Abtriebswelle w 5 nicht realisiert wird, so dass dann anstelle der siebenten und achten Einfach-Radebene eine Doppel Radebene zum Verbinden von der ersten Getriebeeingangswelle w 1 und der Abtriebswelle w 4 verwendet wird.
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Das dazugehörige Schaltschema ist in 2A mit beispielhaft angegebenen Übersetzungen i und Stufensprüngen k dargestellt, wobei die jeweilige Betätigungsrichtung der Schaltelemente S 1, S 2, S 3, S 4 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 z 34 mit der ersten Getriebeeingangswelle w 1 verbindende zweite Schaltelement S 2 sowie über das das Losrad z 73 der Bereichsgruppe mit der Abtriebswelle w 4 verbindende vierte Schaltelement S 4 geschaltet wird, wobei der zweite Vorwärtsgang 2 über die zweite Kupplung K2 und über das das Losrad z 11 mit der zweiten Getriebeeingangswelle w 2 verbindende erste Schaltelement S 1 sowie über das das Losrad z 73 der Bereichsgruppe mit der Abtriebswelle w 4 verbindende vierte Schaltelement S 4 geschaltet wird. Der dritte Vorwärtsgang 3 wird über die erste Kupplung K1 und über das das Losrad z 44 mit der Vorgelegewelle w 3 verbindende dritte Schaltelement S 3 sowie über das das Losrad z 73 der Bereichsgruppe mit der Abtriebswelle w 4 verbindende vierte Schaltelement S 4 geschaltet, wobei der vierte Vorwärtsgang 4 über die zweite Kupplung K 2 und über das das Losrad z 21 mit der zweiten Getriebeeingangswelle w 2 verbindende erste Schaltelement S 1 sowie über das das Losrad z 73 der Bereichsgruppe mit der Abtriebswelle w 4 verbindende vierte Schaltelement S 4 geschaltet wird. Der fünfte Vorwärtsgang 5 wird über die erste Kupplung K 1 und über das das Losrad z 61 mit der ersten Getriebeeingangswelle w 1 verbindende zweite Schaltelement S 2 geschaltet, wobei der sechste Vorwärtsgang 6 über die zweite Kupplung K 2 und über das das Losrad z 11 mit der zweiten Getriebeeingangswelle w 2 verbindende erste Schaltelement S 1 sowie über das das Losrad z 33 der Bereichsgruppe mit der Abtriebswelle w 4 verbindende vierte Schaltelement S 4 geschaltet wird. Der siebente Vorwärtsgang 7 wird über die erste Kupplung K 1 und über das das Losrad z 44 mit der Vorgelegewelle w 3 verbindende dritte Schaltelement S 3 sowie über das das Losrad z 33 der Bereichsgruppe mit der Abtriebswelle w 4 verbindende vierte Schaltelement S 4 geschaltet, wobei der achte Vorwärtsgang 8 über die zweite Kupplung K 2 und über das das Losrad z 21 mit der zweiten Getriebeeingangswelle w 2 verbindende erste Schaltelement S 1 sowie über das das Losrad z 33 der Bereichsgruppe mit der Abtriebswelle w 4 verbindende vierte Schaltelement S 4 geschaltet wird.
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Zudem wird der Rückwärtsgang R 1 über die zweite Kupplung K 2 und über das das Losrad z 54 mit der Vorgelegewelle w 3 verbindende dritte Schaltelement S 3 sowie über das das Losrad z 73 der Bereichsgruppe mit der Abtriebswelle w 4 verbindende vierte Schaltelement S 4 geschaltet, wobei der weitere Rückwärtsgang R 2 über die zweite Kupplung K 2 und über das das Losrad z 54 mit der Vorgelegewelle w 3 verbindende dritte Schaltelement S 3 sowie über das das Losrad z 33 der Bereichsgruppe mit der Abtriebswelle w 4 verbindende vierte Schaltelement S 4 geschaltet wird.
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Darüber hinaus kann ein weiterer Vorwärtsgang 5G als Bereichsgruppengang über die erste Kupplung K 1 und über das das Losrad z 34 mit der ersten Getriebeeingangswelle w 1 verbindende zweite Schaltelement S 2 sowie über das das Losrad z 33 der Bereichsgruppe mit der Abtriebswelle w 4 verbindende vierte Schaltelement S 4 geschaltet werden. Somit können auch bei der zweiten Ausführungsvariante neun Vorwärtsgänge und zwei Rückwärtsgänge R 1, R 2 realisiert werden.
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Bei der zweiten Ausführungsvariante gemäß 2 und 5 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 R 1 und R 2, der vierten Radebene die Gänge 3 und 7, der fünften Radebene die Gänge 1 und 5G sowie der siebenten Radebene der fünfte Gang 5 zugeordnet. Die Bereichsgruppe ist der fünften Radebene und der sechsten Radebene an der Abtriebswelle w 4 zugeordnet, wobei das vierte Schaltelement S 4 die Übersetzungsbereich der Bereichsgruppe ins Schnelle H und ins Langsame L realisiert.
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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 die mit X gekennzeichneten Gangschaltungen lastschaltbar ausführbare Gangwechsel.
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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 w 2 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 w 2 erfolgen, wenn die zweite Kupplung K 2 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 K 2 das Losrad z 11 über das erste Schaltelement S 1 mit der zweiten Getriebeeingangswelle w 2 verbunden ist und zudem das Losrad z 41 über das zweite Schaltelement S 2 mit der ersten Getriebeeingangswelle w 1 verbunden ist und die erste Kupplung K 1 geschlossen ist sowie die Bereichsgruppe sich in ihrer Neutralstellung 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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Ferner ist bei dem in 3 dargestellten Radsatz eine zweite Abtriebswelle w 5 beispielhaft angedeutet, um ein Allradkonzept zu realisieren.
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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 z 11 koaxial zur zweiten Getriebeeingangswelle w 2 dem zweiten Teilgetriebe zugeordnet. Das Losrad z 11 und die elektrische Maschine EM könnten auch mithilfe einer gemeinsamen kurzen Hohlwelle oder dergleichen koaxial zur zweiten Getriebeeingangswelle w 2 angeordnet werden, die über das zugeordnete Schaltelement S 1 mit der zweiten Getriebeeingangswelle w 2 verbindbar ist. Alternativ oder auch zusätzlich kann eine elektrische Maschine EM beispielsweise über das Losrad z 73 der Bereichsgruppe mit der Vorgelegewelle w 3 gekoppelt werden. Somit wird die elektrische Maschine EM seitlich 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 der Bereichsgruppe zugeordnet ist. Auch bei dem in 4 dargestellten Radsatz ist eine zweite Abtriebswelle w 5 beispielhaft für den Allradbetrieb angedeutet.
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Gemäß 5 ist das vorbeschriebene Hybridkonzept gemäß 4 anhand der zweiten Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebes dargestellt. Die zweite Ausführungsvariante zeichnet sich dadurch aus, das die Rückwärtsgangübersetzungen R1, R2 dem zweiten Teilgetriebe zugeordnet sind dadurch ergibt sich der Vorteil, dass Schaltungen aus dem ersten Gang 1 in die Rückwärtsgänge R 1, R 2 oder umgekehrt lastschaltbar ausgeführt werden können.
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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
- w 0
- Antriebswelle
- w 1
- erste Getriebeeingangswelle des ersten Teilgetriebes
- w 2
- zweite Getriebeeingangswelle des zweiten Teilgetriebes
- w 3
- Vorgelegewelle
- w 4
- Abtriebswelle
- w 5
- weitere Abtriebswelle
- K 1
- erste Kupplung
- K 2
- zweite Kupplung
- z 11
- Losrad des zweiten Teilgetriebes
- z 21
- Losrad des zweiten Teilgetriebes
- z 53
- Losrad des zweiten Teilgetriebes
- z 31
- Losrad des ersten Teilgetriebes
- z 34
- Losrad des ersten Teilgetriebes
- z 41
- Losrad des ersten Teilgetriebes
- z 51
- Losrad des ersten Teilgetriebes
- z 61
- Losrad des ersten Teilgetriebes
- z 43
- Festrad des ersten Teilgetriebes
- z 12
- Festrad der Vorgelegewelle
- z 22
- Festrad der Vorgelegewelle
- z 32
- Festrad der Vorgelegewelle
- z 35
- Festrad der Vorgelegewelle
- z 42
- Festrad der Vorgelegewelle
- z 72
- Festrad der Vorgelegewelle
- z 52
- Festrad der Vorgelegewelle
- z 54
- Losrad der Vorgelegewelle
- z 44
- Losrad der Vorgelegewelle
- z 33
- Losrad der Abtriebswelle
- z 73
- Losrad der Abtriebswelle
- z 83
- Festrad der Abtriebswelle
- z 62
- Festrad einer Zwischenwelle bzw. einer weiteren Abtriebswelle
- z 82
- Festrad einer Zwischenwelle bzw. einer weiteren Abtriebswelle
- zr
- Zwischenrad zur Drehzahlumkehr für Rückwärtsgangübersetzung
- EM
- elektrische Maschine
- S high
- Bereich der Bereichsgruppe
- L low
- Bereich der Bereichsgruppe
- S 1
- erstes doppelwirkendes Schaltelement
- S 2
- zweites doppelwirkendes Schaltelement
- S 3
- drittes doppeltwirkendes Schaltelement
- S 4
- viertes doppeltwirkendes Schaltelement
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005044068 A1 [0002]
- DE 19850549 A1 [0003]
