DE102013020564B3 - Vorrichtung zum Schalten von Gängen in einem Doppelkupplungsgetriebe - Google Patents

Abstract

Vorrichtung zum Schalten von Gängen in einem Doppelkupplungsgetriebe für ein Kraftfahrzeug, mit zwei an je eine Kupplung angeschlossenen, koaxialen Eingangswellen und zumindest einer weiteren, achsparallelen Welle, sowie mit mehreren Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang, die jeweils aus über Schaltkupplungen schaltbaren Loszahnrädern und Festzahnrädern gebildeten Zahnradsätzen bestehen, wobei beim Rückwärtsgang ein Umkehrzahnrad vorgesehen ist und wobei das Getriebe in zwei Teilgetriebe mit ungeraden und geraden Vorwärtsgängen aufgeteilt ist. Zur Erzielung einer kürzeren Baulänge des Getriebes wird vorgeschlagen, dass der Rückwärtsgang durch eine Rückwärtsgangwelle (20) mit zwei Umkehrzahnrädern (22, 24) gebildet ist, welche Rückwärtsgangwelle (20) die beiden Teilgetriebe (I, II) überbrückt, wobei ein Umkehrzahnrad (22) mit einem Loszahnrad (28) eines Vorwärtsganges des einen Teilgetriebes (I) und das andere Umkehrzahnrad (24) mit einem Festzahnrad (26) des anderen Teilgetriebes (II) in Eingriff ist. Eines der Umkehrzahnräder (22, 24) ist als ein über eine Schalteinrichtung (19) schaltbares Loszahnrad auf der Rückwärtsgangwelle (20) gelagert.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schalten von Gängen in einem Doppelkupplungsgetriebe für Kraftfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
• Die Baulänge derartiger, in Kraftfahrzeugen verbauter Doppelkupplungsgetriebe bestimmt sich unter anderem aus der Anzahl der Gänge mit entsprechenden Zahnradsätzen und aus der Anzahl der diese schaltenden Synchronkupplungen. Dabei ist für jeden Vorwärtsgang und dem Rückwärtsgang eine Synchronkupplung erforderlich, die bei benachbarten Gängen zu Doppelsynchronkupplungen erweitert sind.
• Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art vorzuschlagen, die entweder bei gleicher Ganganzahl eine Verkürzung der Baulänge des Getriebes oder bei gleicher Baulänge einen zusätzlichen Vorwärtsgang ermöglicht.
• Aus der DE 10 2011 051 360 A1 ist ein gattungsgemäßes Doppelkupplungsgetriebe bekannt, das mehrere Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang aufweist. Zudem sind eine Eingangswelle mit Antriebszahnrädern, zwei Vorgelegewellen, jeweils mit als Losräder ausgeführten Abtriebszahnrädern und einem Antriebszahnrad bereitgestellt. Die Antriebszahnräder der mindestens einen Eingangswelle kämmen mit den Abtriebszahnrädern der Vorgelegewellen, wobei die Antriebszahnräder der Vorgelegewellen mit mindestens einem Abriebszahnrad einer Ausgangswelle kämmen. Das Getriebe weist einen ausgelagerten Rückwärtsgang auf, wodurch kein eigener Radsatz für den Rückwärtsgang erforderlich ist.
• Die Aufgabe ist mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
• Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass der Rückwärtsgang durch eine Rückwärtsgangwelle mit zwei Umkehrzahnrädern gebildet ist, welche Rückwärtsgangwelle die beiden Teilgetriebe überbrückt, wobei ein Umkehrzahnrad mit einem Loszahnrad eines Vorwärtsganges des einen Teilgetriebes und das andere Umkehrzahnrad mit einem Festzahnrad des anderen Teilgetriebes in Eingriff ist. Diese getriebetechnische Verknüpfung der Umkehrzahnräder der Rückwärtsgangwelle mit Zahnrädern zweier Vorwärtsgänge ermöglicht unter Einbeziehung der Funktion von Doppelkupplungsgetrieben die Einsparung eines separaten Zahnradsatzes für den Rückwärtsgang und dessen zum Schalten erforderlicher Synchronkupplung. Wird das Loszahnrad eines Vorwärtsganges geschaltet, aber nicht regulär über die zugehörige Eingangswelle und Trennkupplung angetrieben (= Vorwärtsgang), sondern über die andere Trennkupplung und Eingangswelle sowie das Festzahnrad des anderen Vorwärtsganges, so ist unter Einbeziehung der Umkehrzahnräder der Rückwärtsgang über die gleiche Synchronkupplung aktiviert. Durch den Entfall eines separaten Rückwärtsgang-Zahnradsatzes kann entweder das Wechselgetriebe axial verkürzt oder bei gleichen Abmaßen eine weiterer Vorwärtsgang vorgesehen werden; zum Beispiel kann ein Siebenganggetriebe zu einem Achtganggetriebe erweitert werden. Eines der Umkehrzahnräder ist ein über eine Schalteinrichtung schaltbares Loszahnrad, das auf der Rückwärtsgangwelle gelagert ist. Das andere Umkehrzahnrad kann dagegen wellenfest auf der Rückwärtsgangwelle sitzen. Die Schalteinrichtung kann im Gegensatz zu den anderen Doppelsynchronkupplungen nur einseitig wirken und als eine einfach aufgebaute Klauenkupplung realisiert sein.
• Bevorzugt kann das mit dem einen Umkehrzahnrad in Eingriff befindliche Loszahnrad auf der weiteren Welle (dies kann eine Zwischenwelle oder direkt eine Abtriebswelle sein) und das mit dem anderen Umkehrzahnrad in Eingriff befindliche Festzahnrad auf einer der Eingangswellen angeordnet sein.
• Erfindungsgemäß sind den mit den Umkehrzahnrädern in Eingriff befindlichen Zahnräder zwei unmittelbar im Getriebe benachbarten Zahnradsätzen von Vorwärtsgängen zugeordnet. Daraus resultiert, dass die für die Überbrückung zweier Vorwärtsgänge erforderliche Rückwärtsgangwelle besonders kurz ausgeführt sein kann. Grundsätzlich ist aber auch eine andere Kombination von Vorwärtsgängen mit dem Rückwärtsgang möglich.
• Als vorteilhaft hat es sich ferner erwiesen, wenn die Zahnräder der Zahnradsätze der Vorwärtsgänge 1 und 2 mit den Umkehrzahnrädern auf der Rückwärtsgangwelle zusammenwirken, unter anderem auch deshalb, weil die Übersetzungsverhältnisse der niedrigeren Vorwärtsgänge und des Rückwärtsganges besser kompatibel sind.
• Weiterhin können gegebenenfalls die Übersetzungsstufen der Vorwärtsgänge so ausgelegt sein, dass der Vorwärtsgang 1 als Anfahrgang an Steigungen und der Vorwärtsgang 2 als Anfahrgang bei ebener Fahrbahn verwendbar ist. Damit gelingt es, einerseits eine große Gangspreizung herzustellen und andererseits komfortable Gangwechsel zu steuern.
• Schließlich kann die weitere Welle des Doppelkupplungsgetriebes eine Zwischenwelle sein, die auf eine Abtriebswelle oder bei einem Allradantrieb des Kraftfahrzeugs über ein Verteilerdifferenzial auf zwei Abtriebswellen abtreibt.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
• Die Zeichnung zeigt als Blockschaltbild ein Doppelkupplungsgetriebe für Kraftfahrzeuge mit Allradantrieb, mit acht Vorwärtsgängen, einem Rückwärtsgang und einem integrierten Verteilerdifferenzial.
• Das dargestellte Doppelkupplungsgetriebe 10 als automatisch geschaltetes Geschwindigkeits-Wechselgetriebe für Kraftfahrzeuge weist zwei Eingangswellen 12, 14 auf, die koaxial angeordnet sind und die über zwei hydraulisch betätigbare Lamellenkupplungen K1 und K2 alternierend mit der Antriebsquelle, zum Beispiel einer Brennkraftmaschine (nicht dargestellt), verbindbar sind. Die Eingangswelle 14 ist wie ersichtlich als Hohlwelle ausgeführt.
• Die Eingangswellen 12, 14 treiben unterteilt als zwei Teilgetriebe I und II (gestrichelt eingezeichnet) über Zahnradsätze 1 bis 8 als Vorwärtsgänge auf eine achsparallel angeordnete weitere Welle bzw. Zwischenwelle 16, wobei die Zahnradsätze jeweils wie ersichtlich Festzahnräder und über Synchronkupplungen 18 schaltbare Loszahnräder aufweisen.
• Die allgemein mit 18 bezeichneten Synchronkupplungen bekannter Bauart sind Doppelsynchronkupplungen, die jeweils aus einer Neutralstellung heraus zwei benachbarte Loszahnräder schalten können.
• Das Teilgetriebe 1 weist die Zahnradsätze für die ungeraden Vorwärtsgänge 1, 3, 5 und 7 auf, die über die hohle Eingangswelle 14 angetrieben sind. Die Eingangswelle 14 ist über die Kupplung K1 (und gegebenenfalls über einen vorgeschalteten Drehschwingungsdämpfer) an die Brennkraftmaschine ankuppelbar und treibt bei jeweils geschalteter Doppelsynchronkupplung 18 auf die Zwischenwelle 16 ab.
• Dem Teilgetriebe II sind die geraden Vorwärtsgänge 2, 4, 6 und 8 zugeordnet, die über die Kupplung K2 und die Eingangswelle 12 aktivierbar sind, wobei die Gänge durch jeweiliges Schließen der entsprechenden beiden Doppelsynchronkupplungen 18 geschaltet sind. Die geschalteten Zahnradsätze treiben wiederum auf die Zwischenwelle 16 ab.
• Die soweit bekannte Funktion des Doppelkupplungsgetriebes 10 ist so, dass bei einem geschalteten Vorwärtsgang (zum Beispiel der Vorwärtsgang 2 im Teilgetriebe II) und eingerückter Kupplung K2 der Vorwärtsgang 3 im Teilgetriebe I durch Schließen der entsprechenden Doppelsynchronkupplung 18 vorgewählt werden kann.
• Soll dann der Vorwärtsgang 3 aktiviert werden, so kann zugkraftunterbrechungsfrei die Kupplung K2 geöffnet und die Kupplung K1 geschlossen werden, usw.
• Zur Schaffung eines Rückwärtsganges ist in dem nicht dargestellten Getriebegehäuse des Doppelkupplungsgetriebe 10 eine Rückwärtsgangwelle 20 drehbar gelagert, die zwei Umkehrzahnräder 22, 24 trägt und die – wie aus der Zeichnung ersichtlich ist – so angeordnet ist, dass sie die beiden Teilgetriebe I und II überbrückt.
• Dabei kämmt das eine Umkehrzahnrad 24 mit dem Festzahnrad 26 des Zahnradsatzes für den Vorwärtsgang 2 im Teilgetriebe II, während das andere Umkehrzahnrad 22 mit dem schaltbaren Loszahnrad 28 des axial unmittelbar benachbarten Zahnradsatzes für den Vorwärtsgang 1 im Teilgetriebe 1 kämmt.
• In der dargestellten Zeichnungsebene ist die Rückwärtsgangwelle 20 unterhalb der Eingangswellen 12, 14 eingezeichnet und der Zahneingriff zwischen dem Umkehrzahnrad 22 und dem Loszahnrad 28 ist durch die gestrichelte Linie 30 angezeigt.
• Tatsächlich bildet im Querschnitt betrachtet die Rückwärtsgangwelle 20 mit der gemeinsamen Drehachse der Eingangswellen 12, 14 und mit der Zwischenwelle 16 ein Dreieck mit definierten Achsabständen, wobei die Drehachse der Rückwärtsgangwelle 20 in der Zeichnungsebene betrachtet etwa zwischen den besagten Drehachsen der Eingangswellen 12, 14 und der Zwischenwelle 16 liegt.
• Der Vorwärtsgang 1 ist geschaltet, wenn bei geschlossener Doppelsynchronkupplung 18 das Loszahnrad 28 mit der Zwischenwelle 16 gekuppelt ist und wenn die Trennkupplung K1 geschlossen ist. Der Kraftfluss verläuft über die Eingangswelle 14, das Festzahnrad 32 und das Loszahnrad 28 auf die Zwischenwelle 16.
• Beim Vorwärtsgang 2 ist das Loszahnrad 34 über die entsprechende Doppelsynchronkupplung 18 an die Zwischenwelle 16 angekuppelt und die zweite Trennkupplung K2 geschlossen. Der Kraftfluss verläuft nunmehr über die Kupplung K2 und die Eingangswelle 12 auf das Festzahnrad 26 und über das geschaltete Loszahnrad 34 auf die Zwischenwelle 16.
• Zum Schalten des Rückwärtsganges wird das Loszahnrad 28 des Vorwärtsganges 1 durch Schließen der Doppelsynchronkupplung 18 an die Zwischenwelle 16 angekuppelt. Es wird jedoch über die entsprechende Getriebesteuerung (nicht dargestellt) nicht die Trennkupplung K1 (Vorwärtsgang), sondern die Trennkupplung K2 geschlossen.
• Der Kraftfluss im Rückwärtsgang verläuft somit von der Kupplung K2 über die Eingangswelle 12 auf das Festzahnrad 26 des Zahnradsatzes für den nicht geschalteten Vorwärtsgang 2, dann unter Drehrichtungsumkehr über die Umkehrzahnräder 24, 22 auf der Rückwärtsgangwelle 20 auf das geschaltete Loszahnrad 28 des Zahnradsatzes für den Vorwärtsgang 1 und schließlich auf die Zwischenwelle 16.
• Das Umkehrzahnrad 24 ist ein über eine Schalteinrichtung 19 schaltbares Loszahnrad, das auf der Rückwärtsgangwelle 20 gelagert ist. Das Umkehrzahnrad 22 sitzt dagegen wellenfest auf der Rückwärtsgangwelle 20. Die Schalteinrichtung 19 wirkt im Gegensatz zu den Doppelsynchronkupplungen 18 nur einseitig und kann zum Beispiel als eine einfach aufgebaute Klauenkupplung realisiert sein. Der zusätzliche, gegebenenfalls elektrische oder elektromagnetische Aktuator kann sich bauraumneutral in der Ebene einer benachbarten Schaltgruppe befinden.
• Die Übersetzungsverhältnisse des ersten und zweiten Vorwärtsganges 1, 2 können so ausgeführt sein, dass der Vorwärtsgang 1 zum Anfahren des Kraftfahrzeuges an Steigungen oder in unebenen Gelände kürzer und der Vorwärtsgang 2 zum regulären Anfahren aus dem Stillstand länger ausgeführt ist oder umgekehrt.
• Die Zwischenwelle 16 treibt im Ausführungsbeispiel auf ein nicht dargestelltes Eingangselement eines Verteilerdifferenziales 36 ab, dessen eines Ausgangselement über einen Stirnzahnradtrieb 38, 40 auf eine im Getriebegehäuse integrierte Abtriebswelle 42 (nur angedeutet) zum Antrieb eines Vorderachsdifferenziales abtreibt, während das andere Ausgangselement des Verteilerdifferenzials 36 mit einer weiteren Abtriebswelle 44 für ein Hinterachsdifferenzial des Kraftfahrzeuges verbunden ist.
• Die Zwischenwelle 16 könnte aber auch direkt als Abtriebswelle ausgeführt sein oder ohne Verteilerdifferenzial 36 über den Stirnzahnradtrieb 38, 40 nur die Abtriebswelle 42 antreiben.
• Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Insbesondere könnten zur Bildung des Rückwärtsganges auch andere Vorwärtsgänge miteinander wie vorbeschrieben getriebetechnisch verknüpft sein.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum Schalten von Gängen in einem Doppelkupplungsgetriebe für ein Kraftfahrzeug, mit zwei an je eine Kupplung angeschlossenen, koaxialen Eingangswellen (12, 14) und zumindest einer weiteren, achsparallelen Welle (16), sowie mit mehreren Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang, die jeweils aus über Schaltkupplungen schaltbaren Loszahnrädern und Festzahnrädern gebildeten Zahnradsätzen bestehen, wobei das Getriebe in zwei Teilgetriebe (I, II) mit ungeraden und geraden Vorwärtsgängen aufgeteilt ist, wobei der Rückwärtsgang durch eine Rückwärtsgangwelle (20) mit zwei Umkehrzahnrädern (22, 24) gebildet ist, welche Rückwärtsgangwelle (20) die beiden Teilgetriebe (I, II) überbrückt, wobei ein Umkehrzahnrad (22) mit einem Loszahnrad (28) eines Vorwärtsganges des einen Teilgetriebes (I) und das andere Umkehrzahnrad (24) mit einem Festzahnrad (26) des anderen Teilgetriebes (II) in Eingriff ist, und wobei eines der Umkehrzahnräder (22, 24) als ein über eine Schalteinrichtung (19) schaltbares Loszahnrad auf der Rückwärtsgangwelle (20) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass den mit den Umkehrzahnrädern (22, 24) in Eingriff befindlichen Zahnrädern (28, 26) zwei unmittelbar im Getriebe (10) benachbarte Zahnradsätze von Vorwärtsgängen zugeordnet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mit dem einen Umkehrzahnrad (22) in Eingriff befindliche Loszahnrad (28) auf der weiteren Welle (16) und das mit dem anderen Umkehrzahnrad (24) in Eingriff befindliche Festzahnrad (26) auf einer der Eingangswellen (12, 14) angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnräder (28, 32; 26, 34) der Zahnradsätze der Vorwärtsgänge 1 und 2 mit den Umkehrzahnrädern (22, 24) auf der Rückwärtsgangwelle (20) zusammenwirken.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (19) bauraumneutral in der Ebene einer benachbarten Schaltgruppe angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Übersetzungsstufen der Vorwärtsgänge 1, 2 so ausgelegt sind, dass der Vorwärtsgang 1 als Anfahrgang an Steigungen und der Vorwärtsgang 2 als Anfahrgang bei ebener Fahrbahn verwendbar ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Welle des Getriebes (10) eine Zwischenwelle (16) ist, die auf eine Abtriebswelle (42) oder bei einem Allradantrieb des Kraftfahrzeugs über ein Verteilerdifferenzial (36) auf zwei Abtriebswellen (42, 44) abtreibt.

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