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Die Erfindung betrifft ein Doppelkupplungsgetriebe mit einer zentral angeordneten ersten Eingangswelle und einer als Hohlwelle ausgebildeten, koaxial und drehbar auf dieser angeordneten zweiten Eingangswelle, welche eingangsseitig über jeweils eine zugeordnete Reibungskupplung einer Doppelkupplungsanordnung mit der Triebwelle eines Antriebsmotors verbindbar sind, und die getriebeintern über mehrere Stirnradstufen selektiv mit einer einzigen Vorgelegewelle koppelbar sind, wobei diese Stirnradstufen jeweils ein auf einer Getriebewelle drehfest angeordnetes Festrad sowie ein drehbar auf einer achsparallelen Getriebewelle gelagertes und über ein zugeordnetes Gang-Schaltelement drehfest mit dieser Getriebewelle verbindbares Losrad umfassen sowie jeweils einem direkt schaltbaren Gang zugeordnet sind, und bei dem die ungeraden Gänge der ersten Eingangswelle und die geraden Gänge der zweiten Eingangswelle zugeordnet sind.
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Bei einem Doppelkupplungsgetriebe der beschriebenen Bauart ist in seiner einfachsten Ausgestaltung für jeden Gang eine eigene Stirnradstufe erforderlich, wobei die Stirnradstufen axial gestaffelt angeordnet sind, und deren Anzahl die axiale Baulänge des Doppelkupplungsgetriebes wesentlich bestimmt. Ein entsprechend ausgeführtes Doppelkupplungsgetriebe, das zusätzlich ein Schaltelement zur unmittelbaren Kopplung der beiden Eingangswellen aufweist, ist beispielsweise aus der
DE 35 46 454 C2 bekannt. Wenn ein derartiges Doppelkupplungsgetriebe, beispielsweise für eine Anwendung in dem Antriebsstrang eines mittelschweren Nutzfahrzeugs, mit vielen Gängen, z. B. mit acht Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang, versehen sein soll, würde diese Anordnung der betreffenden neun Stirnradstufen zu einer ungünstig großen axialen Baulänge des Doppelkupplungsgetriebes führen.
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Eine bekannte Möglichkeit zur Vermeidung dieses Nachteils besteht darin, mindestens zwei Vorgelegewellen vorzusehen, wobei die Stirnradstufen dann jeweils zwischen einer der beiden Eingangswellen und einer der beiden Vorgelegewellen angeordnet sind. Hierbei können zumindest einige der Stirnradstufen unter Verwendung jeweils eines gemeinsamen, auf der jeweiligen Eingangswelle angeordneten Festrades paarweise in einer gemeinsamen Zahnradebene angeordnet werden. Diese Bauart führt jedoch zu einer Vergrößerung der radialen Abmessungen des Doppelkupplungsgetriebes, wodurch der Einbau in einem Kardantunnel eines Personenwagens oder in einem Leiterrahmen eines Nutzfahrzeugs bei einer Längsanordnung der Antriebseinheit zumindest erschwert wird. In der
DE 101 09 662 A1 ist ein derartiges Doppelkupplungsgetriebe beschrieben, bei dem die Stirnradstufen von vier Gängen paarweise in derselben Zahnradebene angeordnet sind, so dass für die Stirnradstufen von insgesamt sechs Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang nur fünf Zahnradebenen benötigt werden.
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Ein weiteres Doppelkupplungsgetriebe mit zwei Vorgelegewellen ist aus der
DE 10 2007 049 267 A1 bekannt. Bei diesem Doppelkupplungsgetriebe sind sechs Stirnradstufen paarweise jeweils untere Nutzung eines gemeinsamen, auf der jeweiligen Eingangswelle angeordneten Festrades in einer gemeinsamen Zahnradebene angeordnet. Hierdurch werden in der dortigen Basisausführung für die Stirnradstufen von fünf Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang nur drei Zahnradebenen benötigt.
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Eine weitere bekannte Möglichkeit zur Einsparung von Zahnradebenen besteht in der vorgesehenen Schaltung von Windungsgängen. Hierbei wird der Kraftfluss von der einen Eingangswelle beispielsweise über eine dieser Eingangswelle zugeordnete Stirnradstufe durch die Kopplung mit einer axial benachbarten, der anderen Eingangswelle zugeordneten Stirnradstufe auf die andere Eingangswelle geleitet, und von dort über eine frei schaltbare Stirnradstufe auf die zugeordnete Vorgelegewelle geführt. Hierdurch ergibt sich ohne eine zusätzliche Stirnradstufe mindestens ein weiterer Gang, dessen Übertragungswirkungsgrad aufgrund des über drei Verzahnungseingriffe erfolgenden Kraftflusses allerdings gegenüber den einfach schaltbaren Gängen entsprechend reduziert ist.
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Aus der
DE 10 2007 049 267 A1 und der
DE 10 2004 001 961 A1 ist es bekannt, dass die Schaltbarkeit von zumindest einem Windungsgang dadurch erreicht werden kann, dass die Losräder von zwei axial benachbarten Stirnradstufen, die unterschiedlichen Eingangswellen zugeordnet sind, auf einer gemeinsamen Vorgelegewelle angeordnet werden und über ein zusätzliches Schaltelement miteinander koppelbar sind.
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Der
DE 10 2004 001 961 A1 ist zudem entnehmbar, dass die Schaltbarkeit von zumindest einem Windungsgang auch dadurch erreicht werden kann, dass eine auf einer Vorgelegewelle drehbar angeordnete Hohlwelle vorgesehen ist, die über eine Festräder umfassende Stirnradstufe mit der einen Eingangswelle in Triebverbindung steht, die über ein Schaltelement mit der betreffenden Vorgelegewelle koppelbar ist, und die zumindest über ein zugeordnetes Schaltelement mit dem auf ihr angeordneten Losrad einer der anderen Eingangswelle zugeordneten Stirnradstufe koppelbar ist.
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Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zu Grunde, eine Wellen- und Radsatzanordnung eines Doppelkupplungsgetriebes der eingangs genannten Bauart mit acht Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang vorzuschlagen, die eine kompakte Bauweise des Doppelkupplungsgetriebes mit insbesondere axial geringen Abmessungen ermöglicht.
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Diese Aufgabe ist in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass der erste Gang G1 und der achte Gang G8 unter Nutzung einer gewundenen Triebverbindung der beiden Eingangswellen EW1, EW2 jeweils in Verbindung mit der Stirnradstufe (R2 oder R7) des zweiten Gangs G2 oder des siebten Gangs G7 als Windungsgänge schaltbar sind, und dass der Rückwärtsgang GR1 über eine mit dem eingangswellenseitigen Zahnrad der Stirnradstufe R3 des dritten Gangs G3 und dem vorgelegewellenseitigen Zahnrad der Stirnradstufe R2 des zweiten Gangs G2 in Triebverbindung stehende Zwischenwelle ZW schaltbar ist.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebes sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die Erfindung geht demnach von einem Doppelkupplungsgetriebe aus, das eine zentral angeordnete erste Eingangswelle EW1 und eine als Hohlwelle ausgebildete, koaxial und drehbar auf dieser angeordnete zweite Eingangswelle EW2 aufweist, die eingangsseitig über jeweils eine zugeordnete Reibungskupplung K1, K2 einer Doppelkupplungsanordnung mit der Triebwelle eines Antriebsmotors verbindbar sind. Getriebeintern sind die beiden Eingangswellen EW1, EW2 über mehrere Stirnradstufen (R2–R7) selektiv mit einer einzigen Vorgelegewelle VW koppelbar, wobei diese Stirnradstufen jeweils ein auf einer Getriebewelle (EW1, EW2 oder VW) drehfest angeordnetes Festrad sowie ein drehbar auf einer achsparallelen Getriebewelle (VW oder EW1, EW2) gelagertes und über ein zugeordnetes Gang-Schaltelement (S2–S7) drehfest mit dieser Getriebewelle verbindbares Losrad aufweisen, sowie jeweils einem direkt schaltbaren Gang (G2–G7) zugeordnet sind. Zur Erzielung der Lastschaltbarkeit von sequenziellen Gangwechseln sind in an sich bekannter Weise die ungeraden Gänge (G1, G3, G5, G7, GR1) der ersten Eingangswelle EW1 und die geraden Gänge (G2, G4, G6, G8) der zweiten Eingangswelle EW2 zugeordnet.
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Zur Vermeidung einer ungünstig großen axialen Baulänge des Doppelkupplungsgetriebes ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der erste Gang G1 und der achte Gang G8 unter Nutzung einer gewundenen Triebverbindung der beiden Eingangswellen EW1, EW2 jeweils in Verbindung mit der Stirnradstufe (R2 oder R7) des zweiten Gangs G2 oder des siebten Gangs G7 als Windungsgänge schaltbar sind, wodurch gegenüber einer Schaltung dieser Gänge (G1, G8) über jeweils eine zugeordnete Stirnradstufe zwei Zahnradebenen eingespart sind. Zudem ist hierzu vorgesehen, dass der Rückwärtsgang GR1 über eine mit dem eingangswellenseitigen Zahnrad der Stirnradstufe R3 des dritten Gangs G3 und dem vorgelegewellenseitigen Zahnrad der Stirnradstufe R2 des zweiten Gangs G2 in Triebverbindung stehende Zwischenwelle ZW schaltbar ist, wodurch gegenüber einer Schaltung dieses Rückwärtsgangs (GR1) über eine zugeordnete Stirnradstufe eine weitere Zahnradebene eingespart ist. Somit weist das erfindungsgemäße Doppelkupplungsgetriebe für die vorgesehenen acht Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang nur sechs Zahnradebenen und maximal neun Schaltelemente (S2–S7, S5*, SR, SK) auf.
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Bei einer bevorzugten ersten Ausführungsvariante des Doppelkupplungsgetriebes gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass die gewundene Triebverbindung der beiden Eingangswellen EW1, EW2 über die Stirnradstufen R5, R6 des fünften und sechsten Gangs G5, G6 schaltbar ist, wobei diese Stirnradstufen (R5, R6) jeweils axial getriebeinnen, d. h. an bzw. axial benachbart zu dem getriebeinneren Ende der zweiten Eingangswelle EW2, und deren vorgelegewellenseitigen Zahnräder auf einer Hohlwelle HW angeordnet sind, wobei diese Hohlwelle koaxial und drehbar auf der Vorgelegewelle VW angeordnet sowie über ein zugeordnetes Koppel-Schaltelement SK drehfest mit dieser verbindbar ist. Die über die Stirnradstufen R5, R6 des fünften und sechsten Gangs G5, G6 erfolgende gewundene Triebverbindung der beiden Eingangswellen EW1, EW2 ergibt somit in Übertragungsrichtung von der ersten Eingangswelle EW1 auf die zweite Eingangswelle EW2 eine Windungsübersetzung von iW > 1 und in der entgegengesetzten Übertragungsrichtung von iW’ < 1.
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Bei dieser ersten Ausführungsvariante des Doppelkupplungsgetriebes gemäß der Erfindung ist zur Ermöglichung der Schaltung des Rückwärtsgangs GR1 vorgesehen, dass das Festrad der Stirnradstufe R3 des dritten Gangs G3 drehfest auf der ersten Eingangswelle EW1 angeordnet ist, und dass die Zwischenwelle ZW ein mit diesem Festrad in Verzahnungseingriff stehendes Antriebsrad und ein mit dem vorgelegewellenseitigen Zahnrad der Stirnradstufe R2 des zweiten Gangs G2 in Verzahnungseingriff stehendes Abtriebsrad aufweist. Dabei ist das eine Triebrad drehfest auf der Zwischenwelle ZW angeordnet und das andere Triebrad drehbar auf der Zwischenwelle ZW gelagert sowie über ein zugeordnetes Gang-Schaltelement SR drehfest mit dieser verbindbar. Durch die beschriebene Anordnung des Festrades der Stirnradstufe R3 des dritten Gangs G3 wird das Einlegen des Rückwärtsgangs GR1 ohne das gleichzeitige Einrücken des Schaltelementes S3 der Stirnradstufe R3 und damit des Einlegens des dritten Gangs G3 ermöglicht. Durch das der Zwischenwelle ZW und damit dem Rückwärtsgang GR1 zugeordnete Gang-Schaltelement SR sind die Stirnradstufen R2, R3 des zweiten und dritten Gangs G2, G3 bei ausgelegtem Rückwärtsgang GR1, d.h. ausgerücktem Gang-Schaltelement SR, voneinander entkoppelt und somit frei schaltbar.
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Zur Schaltung des Rückwärtsgangs GR1 ist bei dieser Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebes daher nur das Einrücken des zugeordneten Gang-Schaltelementes SR auf der Vorgelegewelle erforderlich. Zusätzlich ist hierzu auch das Einrücken des der Stirnradstufe R2 des zweiten Gangs G2 zugeordneten Gang-Schaltelementes S2 notwendig, sofern das vorgelegewellenseitige Zahnrad Z12 dieser Stirnradstufe (R2) als Losrad ausgebildet ist. Bei eingelegtem Rückwärtsgang GR1 erfolgt der Kraftfluss somit von der Triebwelle des Antriebsmotors über die erste, radial innere Eingangswelle EW1, das eingangswellenseitige Zahnrad der Stirnradstufe R3 des dritten Gangs G3, das Antriebsrad, die Zwischenwelle ZW, das Abtriebsrad und das vorgelegewellenseitige Zahnrad der Stirnradstufe R2 des zweiten Gangs G2 auf die Vorgelegewelle VW (Die Schaltelemente K1 und SR sind geschlossen, gegebenenfalls auch S2).
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Bei einer bevorzugten zweiten Ausführungsvariante des Doppelkupplungsgetriebes gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass die gewundene Triebverbindung der beiden Eingangswellen EW1, EW2 ebenfalls über die Stirnradstufen R5, R6 des fünften und sechsten Gangs G5, G6 schaltbar ist, wobei diese Stirnradstufen R5, R6 sowie zusätzlich auch die Stirnradstufe R3 des dritten Gangs G3 jeweils axial getriebeinnen und deren vorgelegewellenseitigen Zahnräder auf einer Hohlwelle HW angeordnet sind, die koaxial und drehbar auf der Vorgelegewelle VW angeordnet sowie über ein zugeordnetes Koppel-Schaltelement SK drehfest mit dieser verbindbar ist. Diese Ausführungsvariante des Doppelkupplungsgetriebes unterscheidet sich somit von der ersten Ausführungsvariante nur dadurch, dass nun auch das vorgelegewellenseitige Zahnrad der Stirnradstufe R3 des dritten Gangs G3 auf der entsprechend verlängerten Hohlwelle HW angeordnet ist. Hierdurch ist eine Entkopplung der Stirnradstufe R3 des dritten Gangs G3 von der Vorgelegewelle VW gegeben, die z. B. eine Anordnung des zugeordneten Losrades auf der ersten Eingangswelle EW1 ermöglicht. Zudem ist hierdurch auch eine zweite gewundene Triebverbindung der beiden Eingangswellen EW1, EW2 über die Stirnradstufen R3, R6 des dritten und sechsten Gangs G3, G6 schaltbar, die vorliegend jedoch nicht genutzt wird.
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Bei beiden Ausführungsvarianten des erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebes ist zur Schaltung des ersten Gangs G1 das Einrücken der den Stirnradstufen R2, R5, R6 des zweiten, fünften und sechsten Gangs G2, G5, G6 zugeordneten Gang-Schaltelemente S2, S5, S6 notwendig. Demnach erfolgt der Kraftfluss bei eingelegtem ersten Gang G1 von der Triebwelle des Antriebsmotors über die erste Eingangswelle EW1, die Stirnradstufe R5 des fünften Gangs G5, die Hohlwelle HW, die Stirnradstufe R6 des sechsten Gangs G6, die zweite Eingangswelle EW2, und die Stirnradstufe R2 des zweiten Gangs G2 auf die Vorgelegewelle VW (die Schaltelemente K1, S2, S5, S6 sind geschlossen).
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Ebenso ist bei beiden Ausführungsvarianten des erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebes zur Schaltung des achten Gangs G8 das Einrücken der den Stirnradstufen R5, R6, R7 des fünften, sechsten und siebten Gangs G5, G6, G7 zugeordneten Gang-Schaltelemente S5, S6, S7 vorgesehen. Demzufolge erfolgt der Kraftfluss bei eingelegtem achten Gang G8 von der Triebwelle des Antriebsmotors über die zweite, radial äußere Eingangswelle EW2, die Stirnradstufe R6 des sechsten Gangs G6, die Hohlwelle HW, die Stirnradstufe R5 des fünften Gangs G5, die erste Eingangswelle EW1 und die Stirnradstufe R7 des siebten Gangs G7 auf die Vorgelegewelle VW (die Schaltelemente K2, S5, S6, S7 sind geschlossen).
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Bei einer dritten Ausführungsvariante des Doppelkupplungsgetriebes gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass die gewundene Triebverbindung der beiden Eingangswellen EW1, EW2 über die Stirnradstufen R3, R5 des dritten und fünften Gangs G3, G5 schaltbar ist, wobei diese Stirnradstufen (R3, R5) axial getriebeinnen und deren vorgelegewellenseitigen Zahnräder auf einer Hohlwelle HW angeordnet sind, wobei diese Hohlwelle koaxial und drehbar auf der Vorgelegewelle VW angeordnet sowie über ein zugeordnetes Koppel-Schaltelement SK drehfest mit dieser verbindbar ist. Weiter ist hierbei vorgesehen, dass die Stirnradstufe R5 des fünften Gangs G5 die axial getriebeinnerste Stirnradstufe der ungeraden Gänge (G3, G5, G7) bildet, und das Losrad dieser Stirnradstufe (R5) drehbar auf der ersten Eingangswelle EW1 gelagert sowie über ein zusätzliches zweites Gang-Schaltelement S5* auch mit der zweiten, radial äußeren Eingangswelle EW2 drehfest verbindbar ist.
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Im Gegensatz zu den beiden ersten Ausführungsvarianten des Doppelkupplungsgetriebes gemäß der Erfindung erfolgt die gewundene Triebverbindung der beiden Eingangswellen EW1, EW2 nun über zwei derselben Eingangswelle, hier der ersten Eingangswelle EW1, zugeordnete Stirnradstufen, nämlich der Stirnradstufen R3, R5 des dritten und fünften Gangs G3, G5, was durch das zusätzliche zweite Gang-Schaltelement S5* der getriebeinnersten Stirnradstufe ermöglicht ist. Die über die Stirnradstufen R3, R5 des dritten und fünften Gangs G3, G5 erfolgende gewundene Triebverbindung der beiden Eingangswellen EW1, EW2 ergibt somit wiederum in Übertragungsrichtung von der ersten Eingangswelle EW1 auf die zweite Eingangswelle EW2 eine Windungsübersetzung von iW > 1 und in der entgegengesetzten Übertragungsrichtung von iW’ < 1.
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Bei dieser dritten Ausführungsvariante des Doppelkupplungsgetriebes gemäß der Erfindung ist daher zur Schaltung des ersten Gangs G1 das Einrücken der den Stirnradstufen R2, R3 des zweiten und dritten Gangs G2, G3 zugeordneten Gang-Schaltelemente S2, S3 sowie des der Stirnradstufe R5 des fünften Gangs G5 zugeordneten zweiten Gang-Schaltelementes S5* vorgesehen. Demnach erfolgt der Kraftfluss bei eingelegtem ersten Gang G1 von der Triebwelle des Antriebsmotors über die erste Eingangswelle EW1, die Stirnradstufe R3 des dritten Gangs G3, die Hohlwelle HW, die Stirnradstufe R5 des fünften Gangs G5, die zweite Eingangswelle EW2, und die Stirnradstufe R2 des zweiten Gangs G2 auf die Vorgelegewelle VW (die Schaltelemente K1, S2, S3, S5* geschlossen).
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Ebenso ist bei der dritten Ausführungsvariante des Doppelkupplungsgetriebes gemäß der Erfindung zur Schaltung des achten Gangs G8 das Einrücken der den Stirnradstufen R3, R7 des dritten und siebten Gangs G3, G7 zugeordneten Gang-Schaltelemente S3, S7 sowie des der Stirnradstufe R5 des fünften Gangs G5 zugeordneten zweiten Gang-Schaltelementes S5* vorgesehen. Demnach erfolgt der Kraftfluss bei eingelegtem achten Gang G8 von der Triebwelle des Antriebsmotors über die zweite Eingangswelle EW2, die Stirnradstufe R5 des fünften Gangs G5, die Hohlwelle HW, die Stirnradstufe R3 des dritten Gangs G3, die erste Eingangswelle EW1, und die Stirnradstufe R7 des siebten Gangs G7 auf die Vorgelegewelle VW (die Schaltelemente K2, S3, S5*, S7 sind geschlossen).
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Bei der zweiten und dritten Ausführungsvariante des Doppelkupplungsgetriebes gemäß der Erfindung ist zur Ermöglichung der Schaltung des Rückwärtsgangs GR1 vorgesehen, dass die Zwischenwelle ZW ein mit dem eingangswellenseitigen Zahnrad der Stirnradstufe R3 des dritten Gangs G3 in Verzahnungseingriff stehendes Antriebsrad und ein mit dem vorgelegewellenseitigen Zahnrad der Stirnradstufe R2 des zweiten Gangs G2 in Verzahnungseingriff stehendes Abtriebsrad aufweist, von denen das eine Triebrad drehfest auf der Zwischenwelle ZW angeordnet ist, und das andere Triebrad drehbar auf der Zwischenwelle ZW gelagert sowie über ein zugeordnetes Gang-Schaltelement SR drehfest mit dieser verbindbar ist. Das eingangswellenseitige Zahnrad der Stirnradstufe R3 des dritten Gangs G3 kann nun wahlweise als Festrad oder als Losrad ausgebildet sein, da durch die Anordnung des vorgelegewellenseitigen Zahnrades dieser Stirnradstufe (R3) auf der Hohlwelle HW auch bei geschlossenem zugeordneten Gang-Schaltelement S3 eine Entkopplung von der Vorgelegewelle VW gegeben ist.
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Zur Schaltung des Rückwärtsgangs GR1 ist bei der zweiten und dritten Ausführungsvariante des Doppelkupplungsgetriebes gemäß der Erfindung in jedem Fall das Einrücken des zugeordneten Gang-Schaltelementes SR erforderlich. Zusätzlich ist hierzu auch das Einrücken des der Stirnradstufe R3 des dritten Gangs G3 zugeordneten Gang-Schaltelementes S3 erforderlich, sofern das eingangswellenseitige Zahnrad dieser Stirnradstufe (R3) als Losrad ausgebildet ist, sowie das Einrücken des der Stirnradstufe R2 des zweiten Gangs G2 zugeordneten Gang-Schaltelementes S2 erforderlich, sofern das vorgelegewellenseitige Zahnrad Z12 dieser Stirnradstufe (R2) als Losrad ausgebildet ist. Bei eingelegtem Rückwärtsgang GR1 erfolgt der Kraftfluss somit von der Triebwelle des Antriebsmotors über die erste Eingangswelle EW1, das eingangswellenseitige Zahnrad der Stirnradstufe R3 des dritten Gangs G3, das Antriebsrad auf der Zwischenwelle, die Zwischenwelle ZW, das Abtriebsrad auf der Zwischenwelle und das vorgelegewellenseitige Zahnrad der Stirnradstufe R2 des zweiten Gangs G2 auf die Vorgelegewelle VW (die Schaltelemente K1 und SR sind geschlossen, gegebenenfalls auch die die Schaltelemente S2 und/ oder S3).
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Zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung mit mehreren Ausführungsbeispielen beigefügt. In dieser zeigt
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1 eine erste Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebes in einer schematischen Darstellung,
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1a das Schaltschema des Doppelkupplungsgetriebes gemäß 1,
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2 eine zweite Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebes in einer schematischen Darstellung,
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2a das Schaltschema des Doppelkupplungsgetriebes gemäß 2,
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3 eine dritte Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebes in einer schematischen Darstellung,
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3a das Schaltschema des Doppelkupplungsgetriebes gemäß 3,
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4 ein fiktives Doppelkupplungsgetriebe mit jeweils einer Stirnradstufe pro Gang in einer schematischen Darstellung, und
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4a das Schaltschema des Doppelkupplungsgetriebes gemäß 4. Ein fiktives Doppelkupplungsgetriebes 1d nach 4, das vorliegend als gedachte Ausgangsbasis für die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebes 1a, 1b, 1c nach den 1 bis 3 dient, weist eine zentral angeordnete erste Eingangswelle EW1 und eine als Hohlwelle ausgebildete, koaxial und drehbar auf dieser angeordnete zweite Eingangswelle EW2 auf, die eingangsseitig über jeweils eine zugeordnete Reibungskupplung K1, K2 einer Doppelkupplungsanordnung 2 mit der Triebwelle 3 eines nicht näher dargestellten Antriebsmotors verbindbar sind. Getriebeintern sind beide Eingangswellen EW1, EW2 über mehrere Stirnradstufen R1 bis R8 und RR, denen jeweils ein direkt schaltbarer Gang G1 bis G8 und GR1 zugeordnet ist, selektiv mit einer einzigen Vorgelegewelle VW koppelbar.
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Die Stirnradstufen R1 bis R8 der Vorwärtsgänge G1 bis G8 umfassen jeweils ein auf einer Getriebewelle (EW1, EW2 oder VW) drehfest angeordnetes Festrad Z1 bis Z8 und ein drehbar auf einer achsparallelen Getriebewelle (VW oder EW1, EW2) gelagertes sowie über ein zugeordnetes Gang-Schaltelement S1 bis S8 drehfest mit dieser Getriebewelle verbindbares Losrad Z11 bis Z18.
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Die Stirnradstufen R1, R3, R5, R7, RR der ungeraden Gänge G1, G3, G5, G7, GR1 sind der ersten Eingangswelle EW1 zugeordnet und demzufolge zwischen der ersten Eingangswelle EW1 und der Vorgelegewelle VW angeordnet. Die Stirnradstufe RR des Rückwärtsgangs ist axial außen sowie fern von der Doppelkupplungsanordnung 2 angeordnet. Sie umfasst neben einem drehfest auf der ersten Eingangswelle EW1 angeordneten Festrad Z10 und einem drehbar auf der Vorgelegewelle VW gelagerten sowie über ein zugeordnetes Gang-Schaltelement SR drehfest mit dieser verbindbares Losrad Z20 und ein Zwischenrad ZZ zur Drehrichtungsumkehr.
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Die Stirnradstufen R1, R3, R5, R7 der ungeraden Vorwärtsgänge G1, G3, G5, G7 sind vorliegend beispielhaft beginnend mit einer axial benachbarten Anordnung zu der Stirnradstufe RR des Rückwärtsgangs GR1 in aufsteigender Reihenfolge nach axial innen angeordnet. Die Festräder Z1, Z3 der Stirnradstufen R1, R3 des ersten und dritten Gangs G1, G3 sind jeweils drehfest auf der ersten Eingangswelle EW1 befestigt. Die Losräder Z11, Z13 dieser Stirnradstufen R1, R3 sind jeweils drehbar auf der Vorgelegewelle VW gelagert und über die in einem gemeinsamen Schaltpaket zusammengefassten Gang-Schaltelemente S1, S3 drehfest mit dieser verbindbar. Die Festräder Z5, Z7 der Stirnradstufen R5, R7 des fünften und siebten Gangs G5, G7 sind jeweils drehfest auf der Vorgelegewelle VW befestigt. Die Losräder Z15, Z17 dieser Stirnradstufen R5, R7 sind jeweils drehbar auf der ersten Eingangswelle EW1 gelagert und über die in einem gemeinsamen Schaltpaket zusammengefassten Gang-Schaltelemente S5, S7 drehfest mit dieser verbindbar.
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Die Stirnradstufen R2, R4, R6, R8 der geraden Gänge G2, G4, G6, G8 sind der zweiten Eingangswelle EW2 zugeordnet und demzufolge zwischen der zweiten Eingangswelle EW2 und der Vorgelegewelle VW angeordnet. Vorliegend sind die Stirnradstufen R2, R4, R6, R8 der geraden Gänge G2, G4, G6, G8 beispielhaft beginnend mit einer axial äußeren Anordnung an dem von der Doppelkupplungsanordnung 2 zugewandten Ende des Doppelkupplungsgetriebes in aufsteigender Reihenfolge nach axial innen angeordnet. Die Festräder Z2, Z4 der Stirnradstufen R2, R4 des zweiten und vierten Gangs G2, G4 sind jeweils drehfest auf der zweiten Eingangswelle EW2 befestigt. Die Losräder Z12, Z14 dieser Stirnradstufen R2, R4 sind jeweils drehbar auf der Vorgelegewelle VW gelagert und über die in einem gemeinsamen Schaltpaket zusammengefassten Gang-Schaltelemente S2, S4 drehfest mit dieser verbindbar. Die Festräder Z6, Z8 der Stirnradstufen R6, R8 des sechsten und achten Gangs G6, G8 sind jeweils drehfest auf der Vorgelegewelle VW befestigt. Die Losräder Z16, Z18 dieser Stirnradstufen R6, R8 sind jeweils drehbar auf der zweiten Eingangswelle EW2 gelagert und über die in einem gemeinsamen Schaltpaket zusammengefassten Gang-Schaltelemente S6, S8 drehfest mit dieser verbindbar.
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Aufgrund der vorliegenden Anordnung der Stirnradstufen R1 bis R8 und RR sowie deren Gang-Schaltelemente S1 bis S8 und SR ergibt sich das in der Tabelle von 4a abgebildete Schaltschema. Demnach ist zur Schaltung eines der Gänge G1–G8, GR1 nur das Einrücken des jeweils zugeordneten Gang-Schaltelementes S1–S8, SR erforderlich. Nachteilig an diesem fiktiven Doppelkupplungsgetriebe 1d ist jedoch, dass für die acht Vorwärtsgänge G1 bis G8 und den Rückwärtsgang GR1 neun Zahnradebenen mit jeweils einer Stirnradstufe R1–R8, RR erforderlich sind, was zwangsläufig zu ungünstig großen axialen Abmessungen des Doppelkupplungsgetriebes 1d und zu entsprechend langen Getriebewellen EW1, EW2, VW in Verbindung mit Gewichts-, Schwingungs- und Lagerungsproblemen führt.
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Daher weisen die nachfolgend anhand der 1 bis 3 beschriebenen Ausführungsvarianten des erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebes 1a, 1b, 1c eine deutliche axiale Verkürzung der axialen Baulänge auf. Diese wird jeweils dadurch erreicht, dass der erste Gang G1 und der achte Gang G8 unter Nutzung einer gewundenen Triebverbindung der beiden Eingangswellen EW1, EW2 jeweils in Verbindung mit der Stirnradstufe (R2 oder R7) des zweiten Gangs G2 oder des siebten Gangs G7 als Windungsgänge schaltbar sind, und dass der Rückwärtsgang GR1 über eine mit dem eingangswellenseitigen Zahnrad (Z3, Z3’) der Stirnradstufe R3 des dritten Gangs G3 und dem vorgelegewellenseitigen Zahnrad Z12 der Stirnradstufe R2 des zweiten Gangs G2 in Triebverbindung stehende Zwischenwelle ZW schaltbar ist. Gegenüber dem Doppelkupplungsgetriebe 1d nach 4 sind damit jeweils drei Zahnradebenen eingespart und die Abmessungen sowie das Gewicht des Doppelkupplungsgetriebes 1a, 1b, 1c entsprechend reduziert.
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In der ersten Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebes 1a nach 1 ist die gewundene Triebverbindung der beiden Eingangswellen EW1, EW2 über die Stirnradstufen R5, R6 des fünften und sechsten Gangs G5, G6 realisiert. Hierzu sind diese Stirnradstufen R5, R6 jeweils axial getriebeinnen, d. h. an der zweiten Eingangswelle EW2 bzw. axial benachbart zu dem getriebeinneren Ende 4 der zweiten Eingangswelle EW2 angeordnet. Die vorgelegewellenseitigen Zahnräder Z5, Z6 der Stirnradstufen R5, R6 sind auf einer Hohlwelle HW befestigt, die koaxial und drehbar auf der Vorgelegewelle VW angeordnet sowie über ein zugeordnetes Koppel-Schaltelement SK drehfest mit dieser verbindbar ist.
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Die Stirnradstufe R7 des siebten Gangs G7 ist axial außen an dem von der Doppelkupplungsanordnung 2 abgewandten und fernen Ende des Doppelkupplungsgetriebes 1a angeordnet, da diese Stirnradstufe R7 für die Schaltung des achten Gangs G8 vorgesehen ist und demzufolge frei schaltbar sein muss. Zudem ist gegenüber der Ausführungsvariante nach 4 die Anordnung des Festrades Z17’ und des Losrades Z7’ dieser Stirnradstufe R7 auf der ersten Eingangswelle EW1 und der Vorgelegewelle VW vertauscht, wodurch die Zusammenfassung des betreffenden Gang-Schaltelementes S7 mit dem Gang-Schaltelement S3 der axial benachbarten Stirnradstufe R3 des dritten Gangs G3 in einem gemeinsamen Schaltpaket ermöglicht ist.
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Auf der zur Schaltung des Rückwärtsgangs GR1 vorgesehenen Zwischenwelle ZW ist einerseits ein Antriebsrad Z9 angeordnet, das vorliegend als Festrad ausgebildet und drehfest auf der Zwischenwelle ZW befestigt ist, und das mit dem auf der ersten Eingangswelle EW1 angeordneten Festrad Z3 der Stirnradstufe R3 des dritten Gangs G3 in Verzahnungseingriff steht. Andererseits ist auf der Zwischenwelle ZW ein Abtriebsrad Z19 angeordnet, das vorliegend als Losrad ausgebildet und drehbar auf der Zwischenwelle ZW gelagert ist, das über ein zugeordnetes Gang-Schaltelement SR drehfest mit der Zwischenwelle ZW verbindbar ist, und das mit dem auf der Vorgelegewelle VW angeordneten Losrad Z12 der Stirnradstufe R2 des zweiten Gangs G2 in Verzahnungseingriff steht.
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Aufgrund der vorliegenden Anordnung der Stirnradstufen R2–R7 und deren Gang-Schaltelemente S2–S7, der Hohlwelle HW und deren Koppel-Schaltelementes SK, sowie der Zwischenwelle ZW und deren Gang-Schaltelementes SR ergibt sich das in der Tabelle von 1a abgebildete Schaltschema. Demzufolge werden die Vorwärtsgänge G2, G3, G4 und G7 durch das Einrücken jeweils nur des zugeordneten Gang-Schaltelementes S2, S3, S4 bzw. S7 geschaltet. Zur Schaltung des fünften und sechsten Gangs G5, G6 muss neben dem Einrücken des jeweils zugeordneten Gang-Schaltelementes S5 bzw. S6 auch das Koppel-Schaltelement SK eingerückt werden, um die Hohlwelle HW drehfest mit der Vorgelegewelle VW zu koppeln.
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Zur Schaltung des ersten Gangs G1 als Windungsgangs ist das Einrücken der den Stirnradstufen R2, R5, R6 des zweiten, fünften und sechsten Gangs G2, G5, G6 zugeordneten Gang-Schaltelemente S2, S5, S6 vorgesehen. Demnach erfolgt der Kraftfluss bei eingelegtem ersten Gang G1 von der Triebwelle des Antriebsmotors über die erste Eingangswelle EW1, die Stirnradstufe R5 des fünften Gangs G5, die Hohlwelle HW, die Stirnradstufe R6 des sechsten Gangs G6, die zweite Eingangswelle EW2 und die Stirnradstufe R2 des zweiten Gangs G2 auf die Vorgelegewelle VW (die Schaltelemente K1, S2, S5, S6 sind geschlossen).
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Zur Schaltung des achten Gangs G8 ist bei der vorliegenden Radsatzanordnung das Einrücken der den Stirnradstufen R5, R6, R7 des fünften, sechsten und siebten Gangs G5, G6, G7 zugeordneten Gang-Schaltelemente S5, S6, S7 vorgesehen. Bei eingelegtem achten Gang G8 erfolgt der Kraftfluss demnach von der Triebwelle des Antriebsmotors über die zweite Eingangswelle EW2, die Stirnradstufe R6 des sechsten Gangs G6, die Hohlwelle HW, die Stirnradstufe R5 des fünften Gangs G5, die erste Eingangswelle EW1 und die Stirnradstufe R7 des siebten Gangs G7 auf die Vorgelegewelle VW (die Schaltelemente K2, S5, S6, S7 sind geschlossen).
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Zur Schaltung des Rückwärtsgangs GR1 ist bei dieser Radsatzanordnung neben dem Einrücken des der Zwischenwelle ZW zugeordneten Gang-Schaltelementes SR auch das Einrücken des der Stirnradstufe R2 des zweiten Gangs G2 zugeordneten Gang-Schaltelementes S2 erforderlich, um die Triebverbindung der Zwischenwelle ZW bzw. des Abtriebsrades Z19 mit der Vorgelegewelle VW herzustellen. Bei eingelegtem Rückwärtsgang GR1 erfolgt der Kraftfluss somit von der Triebwelle des Antriebsmotors über die erste Eingangswelle EW1, das eingangswellenseitige Zahnrad Z3 der Stirnradstufe R3 des dritten Gangs G3, das Antriebsrad Z9, die Zwischenwelle ZW, das Abtriebsrad Z19 und das vorgelegewellenseitige Zahnrad Z12 der Stirnradstufe R2 des zweiten Gangs G2 auf die Vorgelegewelle VW (die Schaltelemente K1, S2, SR sind geschlossen).
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In der zweiten Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebes 1b nach 2 ist die gewundene Triebverbindung der beiden Eingangswellen EW1, EW2 weitgehend auf die gleiche Art und Weise wie bei der ersten Ausführung nach 1 über die Stirnradstufen R5, R6 des fünften und sechsten Gangs G5, G6 realisiert. Im Unterschied dazu ist nunmehr jedoch auch das vorgelegewellenseitige Zahnrad Z13’ der Stirnradstufe R3 des dritten Gangs G3 auf der entsprechend verlängerten Hohlwelle HW angeordnet. Zudem ist gegenüber der Ausführungsform nach 1 die Anordnung des Festrades Z13’ und des Losrades Z3’ dieser Stirnradstufe R3 auf der ersten Eingangswelle EW1 und der Vorgelegewelle VW bzw. der Hohlwelle HW vertauscht. Demnach ist das Festrad Z13’ drehfest auf der Hohlwelle HW befestigt, und das Losrad Z3’ drehbar auf der ersten Eingangswelle EW1 gelagert sowie über das zugeordnete Gang-Schaltelement S3 drehfest mit dieser verbindbar. Hierdurch wird die Zusammenfassung sowohl der Gang-Schaltelemente S3, S5 der axial benachbarten Stirnradstufen R3, R5 des dritten und fünften Gangs G3, G5 als auch des der Hohlwelle HW zugeordneten Koppel-Schaltelementes SK und des Gang-Schaltelementes S7 der axial benachbarten Stirnradstufe R7 des siebten Gangs G7 in jeweils einem gemeinsamen Schaltpaket ermöglicht.
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Wie dem in der Tabelle von 2a abgebildeten Schaltschema zu entnehmen ist, erfolgt die Schaltung der Gänge G1–G8, GR1 bis auf zwei Unterschiede weitgehend identisch zu der Ausführungsvariante des Doppelkupplungsgetriebes 1a nach 1 gemäß dem Schaltschema nach der Tabelle von 1a. Zum einen muss nun zur Schaltung des dritten Gangs G3 auch das Koppel-Schaltelement SK eingerückt werden, um die Hohlwelle HW drehfest mit der Vorgelegewelle VW zu verbinden. Zum anderen muss nun zur Schaltung des Rückwärtsgangs GR1 auch das Gang-Schaltelement S3 der Stirnradstufe R3 des dritten Gangs G3 eingerückt werden, um die Triebverbindung zwischen der ersten Eingangswelle EW1 und der Zwischenwelle ZW herzustellen.
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In der dritten Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebes 1c nach 3 ist die gewundene Triebverbindung der beiden Eingangswellen EW1, EW2 über die Stirnradstufen R3, R5 des dritten und fünften Gangs G3, G5 realisiert. Hierzu ist im Vergleich zur zweiten Ausführungsform nach 2 das vorgelegewellenseitige Zahnrad Z6 der Stirnradstufe R6 des sechsten Gangs G6 nicht mehr auf der entsprechend verkürzten Hohlwelle HW sondern auf der Vorgelegewelle VW angeordnet. Zudem ist hierzu gegenüber der zweiten Ausführungsvariante nach 2 das auf der ersten Eingangswelle EW1 angeordnete Losrad Z15 der Stirnradstufe R5 des fünften Gangs G5 über ein zusätzliches zweites Gang-Schaltelement S5* auch mit der zweiten Eingangswelle EW2 drehfest verbindbar.
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Aufgrund der derart modifizierten Radsatzanordnung ergibt sich das in der Tabelle von 3a abgebildete Schaltschema. Demzufolge werden die Vorwärtsgänge G2, G4, G6, G7 durch das Einrücken jeweils nur des zugeordneten Gang-Schaltelementes S2, S4, S6 bzw. S7 geschaltet. Zur Schaltung des dritten und fünften Gangs G3, G5 muss neben dem Einrücken des jeweils zugeordneten Gang-Schaltelementes S3 bzw. S5 auch das Koppel-Schaltelement SK eingerückt werden, um die Hohlwelle HW drehfest mit der Vorgelegewelle VW zu koppeln.
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Zur Schaltung des ersten Gangs G1 ist demnach das Einrücken der den Stirnradstufen R2, R3, R5 des zweiten, dritten und fünften Gangs G2, G3, G5 zugeordneten Gang-Schaltelemente S2, S3, S5* vorgesehen. Demzufolge erfolgt der Kraftfluss bei eingelegtem ersten Gang G1 von der Triebwelle des Antriebsmotors über die erste Eingangswelle EW1, die Stirnradstufe R3 des dritten Gangs G3, die Hohlwelle HW, die Stirnradstufe R5 des fünften Gangs G5, die zweite Eingangswelle EW2 und die Stirnradstufe R2 des zweiten Gangs G2 auf die Vorgelegewelle VW (die Schaltelemente K1, S2, S3, S5* sind geschlossen).
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Zur Schaltung des achten Gangs G8 ist bei der vorliegenden Radsatzanordnung das Einrücken der den Stirnradstufen R3, R5, R7 des dritten, fünften, und siebten Gangs G3, G5, G7 zugeordneten Gang-Schaltelemente S3, S5*, S7 vorgesehen. Bei eingelegtem achten Gang G8 erfolgt der Kraftfluss demnach von der Triebwelle des Antriebsmotors über die zweite Eingangswelle EW2, die Stirnradstufe R5 des fünften Gangs G5, die Hohlwelle HW, die Stirnradstufe R3 des dritten Gangs G3, die erste Eingangswelle EW1 und die Stirnradstufe R7 des siebten Gangs G7 auf die Vorgelegewelle VW (die Schaltelemente K2, S3, S5*, S7 sind geschlossen).
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Zur Schaltung des Rückwärtsgangs GR1 ist bei dieser Radsatzanordnung neben dem Einrücken des der Zwischenwelle ZW zugeordneten Gang-Schaltelementes SR auch das Einrücken der den Stirnradstufen R2, R3 des zweiten und dritten Gangs G2, G3 erforderlich, um die Triebverbindung der ersten Eingangswelle EW1 mit der Zwischenwelle ZW und der Zwischenwelle ZW bzw. des Abtriebsrades Z19 mit der Vorgelegewelle herzustellen. Bei eingelegtem Rückwärtsgang GR1 erfolgt der Kraftfluss somit von der Triebwelle des Antriebsmotors über die erste Eingangswelle EW1, das eingangswellenseitige Zahnrad Z3’ der Stirnradstufe R3 des dritten Gangs G3, das Antriebsrad Z9, die Zwischenwelle ZW, das Abtriebsrad Z19 und das vorgelegewellenseitige Zahnrad Z12 der Stirnradstufe R2 des zweiten Gangs G2 auf die Vorgelegewelle VW (die Schaltelemente K1, S2, S3, SR sind geschlossen).
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Bezugszeichenliste
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- 1a–1d
- Doppelkupplungsgetriebe
- 2
- Doppelkupplungsanordnung
- 3
- Triebwelle
- 4
- Kupplungsfernes Ende von EW1
- EW1
- Erste Eingangswelle
- EW2
- Zweite Eingangswelle
- G1–G8
- Vorwärtsgänge
- GR1
- Rückwärtsgang
- HW
- Hohlwelle
- iW
- Windungsübersetzung
- iW’
- Windungsübersetzung
- K1
- Erste Reibungskupplung von EW1
- K2
- Zweite Reibungskupplung von EW2
- R1–R8
- Stirnradstufen von G1–G8
- RR
- Stirnradstufe von GR1
- S1–S8
- Gang-Schaltelemente von R1–R8
- S5*
- Zweites Gang-Schaltelement von R5
- SK
- Koppel-Schaltelement
- SR
- Gang-Schaltelement von RR
- VW
- Vorgelegewelle
- Z1
- Festrad von R1
- Z2
- Festrad von R2
- Z3, Z13’
- Festrad von R3
- Z4
- Festrad von R4
- Z5
- Festrad von R5
- Z6
- Festrad von R6
- Z7, Z17’
- Festrad von R7
- Z8
- Festrad von R8
- Z9
- Antriebsrad, Triebrad von ZW
- Z10
- Festrad von RR
- Z11
- Losrad von R1
- Z12
- Losrad von R2
- Z13, Z3’
- Losrad von R3
- Z14
- Losrad von R4
- Z15
- Losrad von R5
- Z16
- Losrad von R6
- Z17, Z7’
- Losrad von R7
- Z18
- Losrad von R8
- Z19
- Abtriebsrad, Triebrad von ZW
- Z20
- Losrad von RR
- ZW
- Zwischenwelle
- ZZ
- Zwischenrad von RR
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3546454 C2 [0002]
- DE 10109662 A1 [0003]
- DE 102007049267 A1 [0004, 0006]
- DE 102004001961 A1 [0006, 0007]
