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Die Erfindung betrifft ein Doppelkupplungsgetriebe. Das Doppelkupplungsgetriebe umfasst ein erstes Teilgetriebe mit mindestens zwei Gangstufen. Weiterhin umfasst das Doppelkupplungsgetriebe ein zweites Teilgetriebe mit mindestens zwei Gangstufen. Das erste Teilgetriebe ist über eine erste Kupplung mit einer Antriebswelle eines Fahrzeuges verbindbar und das zweite Teilgetriebe ist über eine zweite Kupplung mit der Antriebswelle verbindbar. Das erste und das zweite Teilgetriebe sind vorgesehen, um ein schnelles Schalten ohne Kraftflussunterbrechung zu ermöglichen. Die verschiedenen Gänge sind abwechselnd auf die beiden Teilgetriebe verteilt. Im lastfreien Teilgetriebe kann ein Gang und damit eine Übersetzung vorgewählt werden, während das Drehmoment von dem anderen Teilgetriebe übertragen wird.
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Insbesondere bei Anfahrvorgängen ist mit einer starken Beanspruchung der Kupplung zu rechnen. Dementsprechend muss die Kupplung, die für den Anfahrvorgang vorgesehen ist, auf die entsprechend geforderte Lebensdauer dimensioniert werden. Auch müssen die Zahnräder des Teilgetriebes entsprechend dimensioniert werden.
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Weiterhin können bei schweren Anwendungen, insbesondere bei Nutzfahrzeugen, Belastungsspitzen auftreten, die bei der Auslegung des Doppelkupplungsgetriebes berücksichtigt werden müssen. Dadurch bedingt müssen die einer starken zu erwartenden Belastung ausgesetzten Komponenten entsprechend robust ausgelegt werden.
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Die robuste Auslegung wirkt sich jedoch nachteilig auf die Herstellungskosten und/oder erforderlichen Bauraum aus.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, die zuvor genannten Nachteile zu reduzieren.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Ausführung gemäß Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale der erfindungsgemäßen Ausführung finden sich in den Unteransprüchen. Bei der erfindungsgemäßen Ausführung sind ein erstes und ein zweites Teilgetriebe vorgesehen, wobei beide Teilgetriebe mindestens eine Gangstufe mit einem identischen Übersetzungsverhältnis aufweisen. Somit ist es möglich, den gewünschten Kraftfluss in dieser Gangstufe aufgeteilt über beide Teilgetriebe vorzusehen. Über die erste und die zweite Kupplung kann der Kraftfluss über das erste Teilgetriebe 11 und das zweite Teilgetriebe 13 gesteuert werden. Dadurch ist es möglich, die Beanspruchung auf die erste Kupplung 7 und die zweite Kupplung 9 und das erste Teilgetriebe 11 und das zweite Teilgetriebe 13 aufzuteilen. Diese Verteilung der Beanspruchung kann bei der Auslegung des Doppelkupplungsgetriebes genutzt werden, was sich vorteilhaft auswirkt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das erste Teilgetriebe einen ersten Gang für ein Anfahren aufweist und das zweite Teilgetriebe einen ersten Gang für ein Anfahren aufweist und diese beiden ersten Gänge ein identisches Übersetzungsverhältnis aufweisen. Dadurch ist es möglich, für ein Anfahren im ersten Gang den Kraftfluss über beide Teilgetriebe und Kupplungen auf die Abtriebswelle zu übertragen. Gerade im ersten Gang, der für ein Anfahren und auch für eine Kriechfahrt genutzt werden kann, können die Belastungen auf beide Kupplungen und Teilgetriebe aufgeteilt werden. Es kann insbesondere auch vorgesehen sein, dass das vorbestimmte Drehmoment abwechselnd über die erste Kupplung und Teilgetriebe und die zweite Kupplung und das zweite Teilgetriebe übertragen wird. Dadurch kann die gerade nicht im Kraftfluss befindliche Kupplung geschont werden und sich auch wieder abkühlen.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass das erste Teilgetriebe einen Rückwärtsgang aufweist und das zweite Teilgetriebe einen Rückwärtsgang aufweist. Die Übersetzung des Rückwärtsganges in dem ersten und dem zweiten Teilgetriebe sind identisch. Somit kann auch bei einer Anfahrt in Rückwärtsrichtung und bei einer Kriechfahrt in Rückwärtsrichtung die Belastung auf beide Kupplungen und Teilgetriebe aufgeteilt werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass für einen Antrieb des Fahrzeuges gleichzeitig Drehmoment über das ersten Teilgetriebe und das zweite Teilgetriebe auf die Abtriebswelle übertragen wird. Der Kraftfluss kann über mehrere Sekunden oder Minuten über beide Kupplungen und Teilgetriebe geführt werden.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die erste und die zweite Kupplung eine gemeinsame Mittenachse aufweisen. Dadurch wird eine besonders kompakte Bauform erreicht. Bei dieser Bauform ist die Antriebswelle zugleich Kupplungseingangswelle für beide Kupplungen.
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In einer weiteren Ausführungsform für die Bereitstellung einer kompakten Bauform ist vorgesehen, dass mindestens einer der Kupplungen eine als Hohlwelle ausgebildete Getriebeeingangswelle aufweist. Die beiden Kupplungen können koaxial radial oder axial versetzt angeordnet sein.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die erste Getriebeeingangswelle parallel und beabstandet zur zweiten Getriebeeingangswelle angeordnet ist. Dadurch kann eine in axialer Richtung kompakte Bauform erreicht werden. Die Teilgetriebe können beidseitig zu einer als Getriebeausgangswelle vorgesehenen Abtriebswelle angeordnet werden.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Doppelkupplungsgetriebes für ein Fahrzeug. Das Doppelkupplungsgetriebe weist eine Antriebswelle auf. Die Antriebswelle ist über eine erste Kupplung und einem ersten Teilgetriebe mit einer Abtriebswelle verbindbar und die Antriebswelle ist über eine zweite Kupplung und einem zweiten Teilgetriebe mit der Abtriebswelle verbindbar. Zum Antrieb des Fahrzeuges über das erste und das zweite Teilgetriebe kann gleichzeitig Drehmoment auf die Abtriebswelle übertragen werden. Insbesondere kann über einen längeren Zeitraum, also mehrere Sekunden, Minuten oder sogar auch über Stunden über beide Teilgetriebe ununterbrochen Drehmoment auf die Abtriebswelle übertragen werden.
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In einer Variante eines Betriebes kann vorgesehen sein, dass mal über das eine Teilgetriebe und dann über das andere Teilgetriebe der Kraftfluss geleitet wird. Dadurch kann der nicht im Kraftfluss befindliche Teilstrang entlastet werden. Insbesondere kann bei angefallener Reibung die Kupplung wieder abkühlen. Dabei kann ein Wechsel des Kraftflusses in Abhängigkeit von der im Kraftfluss befindlichen Kupplung vorgesehen sein. Um einen zu häufigen Wechsel zu vermeiden kann vorgesehen sein, die Kupplungstemperatur, die Reibarbeit oder die Reibleistung der Kupplung mit zu berücksichtigen. Es kann auch vorgesehen sein, den Kraftfluss nach einem vorbestimmten Zeitschema zwischen dem einen und dem andere Teilgetriebe abwechseln.
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In einer Ausführungsvariante ist vorgesehen, dieses Verfahren für ein Anfahren des Fahrzeuges zu nutzen. Dabei ist vorgesehen, über die erste und die zweite Kupplung und über das erste und zweite Teilgetriebe ein Drehmoment auf die Abtriebswelle zu übertragen. Insbesondere ist bevorzugt vorgesehen, Drehmoment über beide Teilgetriebe gleichzeitig auf die Abtriebswelle zu übertragen. Es kann vorgesehen sein, dass bei noch nicht vollständig abgeschlossenem Anfahren bereits eine der Kupplungen geöffnet wird und nur noch über ein Teilgetriebe Drehmoment übertragen wird. Der Anfahrvorgang wird als abgeschlossen angesehen, sobald eine und/oder beiden Kupplungen „durchgekuppelt“, d.h. geschlossen sind. Dann ist die Drehzahl vor der Kupplung gleich der Drehzahl nach der Kupplung der Kupplung des im Kraftfluss befindlichen Teilgetriebe bzw. der Teilgetriebe. Das über die Teilgetriebe zu übertragene Drehmoment wird über die Schließstellung der jeweiligen Kupplung geregelt und gesteuert.
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In einem bevorzugten Betriebsverfahren kann für einen Betrieb in Kriechgeschwindigkeit vorgesehen sein, in Abhängigkeit von einem zu übertragenden Moment und der momentanen Fahrzeuggeschwindigkeit die Übertragung von Drehmoment über eine oder beide Teilgetriebe und Kupplungen zu regeln.
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Das Verfahren zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass über einen Zeitraum von mehreren Sekunden und auch mehreren Minuten Drehmoment über die erste und zweite Kupplung und damit über das erste und das zweite Teilgetriebe auf die Abtriebswelle übertragen werden kann. Dadurch kann langfristig das zu übertragende Drehmoment über beide Kupplungen und Teilgetriebe übertragen werden, was zu einer reduzierten Beanspruchung der Kupplungen und Teilgetriebe führt. Dadurch ist es möglich, die Kupplungen und Teilgetriebe für eine geringere Beanspruchung auszulegen.
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In einem vorteilhaften Verfahren für eine Rückwärtsfahrt ist vorgesehen, dass in dem ersten und dem zweiten Teilgetriebe ein identisches Übersetzungsverhältnis ausgewählt und eingelegt wird und für die Rückwärtsfahrt ein Drehmoment über das erste und das zweite Teilgetriebe auf die Abtriebswelle übertragen wird.
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Verfahren zum Beschleunigen, insbesondere zum Anfahren eines Fahrzeuges mit einer Antriebswelle, die über eine erste Kupplung und einem ersten Teilgetriebe mit einer Abtriebswelle verbindbar ist und wobei die Antriebswelle über eine zweite Kupplung und einem zweiten Teilgetriebe mit der Abtriebswelle verbindbar ist, mit den folgenden Schritten:
- • Bereitstellen eines erforderlichen Antriebsmomentes, vorzugsweise mittels eines verbrennungsmotorischen oder elektromotorischen Antriebes
- • Einstellen eines vorbestimmten Übersetzungsverhältnisses in dem ersten Teilgetriebe und in dem zweiten Teilgetriebe, wobei das durch das erste und das zweite Teilgetriebe bereitgestellte Übersetzungsverhältnis identisch ist
- • zumindestens über einen vorbestimmten Zeitraum Ansteuerung der ersten Kupplung zur Übertragung eines Drehmomentes auf die erste Getriebeeingangswelle und Ansteuerung der zweiten Kupplung zur Übertragung eines Drehmomentes auf die zweite Getriebeeingangswelle
- • Ausrücken einer der beiden Kupplungen nach einer vorbestimmten Zeitdauer und/oder nach Erreichen einer vorbestimmten Beschleunigung und/oder Geschwindigkeit.
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In einer vorteilhaften Verwendung ist vorgesehen, ein derartiges Doppelkupplungsgetriebe im Antriebsstrang es Fahrzeuges, vorzugsweise eines Lastfahrzeuges mit einem Gewicht von mindestens 7,5 Tonnen, einzusetzen.
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Anhand von Ausführungsbeispielen werden weitere vorteilhafte Ausprägungen der Erfindung erläutert unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Die genannten Merkmale können nicht nur in der dargestellten Kombination vorteilhaft umgesetzt werden, sondern auch einzeln untereinander kombiniert werden. Die Figuren zeigen im Einzelnen:
- 1 Doppelkupplungsgetriebe mit einer als Hohlwelle ausgebildeten Getriebeeingangswelle
- 2 Doppelkupplungsgetriebe mit parallel und beabstandet zueinander angeordnete Getriebeeingangswellen eines ersten und eines zweiten Teilgetriebes
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Nachfolgend werden die Figuren detaillierter beschrieben.
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In 1 ist ein Doppelkupplungsgetriebe 1 mit einer Antriebswelle 3 dargestellt. Die Antriebswelle ist mit einer ersten Kupplung 7 und einer zweiten Kupplung 9 verbunden. Durch die beiden Kupplungen wird eine Doppelkupplung 5 gebildet. Durch die erste Kupplung 7 ist die Antriebswelle 3 mit einer ersten Getriebeeingangswelle 15 verbindbar und über die zweite Kupplung 9 ist die Antriebswelle 3 mit einer zweiten Getriebeeingangswelle 15 verbindbar. Die erste Kupplung 7 und die zweite Kupplung 9 sind beide koaxial zu einer Mittenachse 10 angeordnet. Die zweite Getriebeeingangswelle 17 ist als Hohlwelle 18 ausgebildet und koaxial zur ersten Getriebeeingangswelle 15 angeordnet.
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Die erste Getriebeeingangswelle 15 ist mit einem ersten Teilgetriebe 11 verbunden. Das erste Teilgetriebe 11 umfasst mehrere Gangstufen 25 bzw. Übersetzungsverhältnisse. Es ist ein 1. Gang, mit Bezugszeichen 27 gekennzeichnet und ein 3. Gang mit Bezugszeichen 31 gekennzeichnet und ein 5. Gang mit Bezugszeichen 35 gekennzeichnet vorgesehen. Darüber hinaus weist das erste Teilgetriebe 11 einen Rückwärtsgang, mit Bezugszeichen 37 gekennzeichnet, auf.
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Die zweite Getriebeeingangswelle 15 ist mit einem zweiten Teilgetriebe 13 verbunden. Das zweite Teilgetriebe umfasst einen 1. Gang, Bezugszeichen 127 und 2. Gang, Bezugszeichen 29 und einen 4. Gang, Bezugszeichen 33 und einen 5. Gang, Bezugszeichen 35.
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Das erste Teilgetriebe 11 weist eine erste Getriebeausgangswelle 19 auf. Das zweite Teilgetriebe 13 weist eine zweite Getriebeausgangswelle 21 auf. Die erste 19 und die zweite Getriebeausgangswelle 21 sind mit einer Abtriebswelle 23 verbunden.
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Für ein Anfahren ist vorgesehen, ein Antriebsmoment mittels eines nicht dargestellten Antriebes bereitzustellen. Als Antrieb ist ein Verbrennungsmotor oder auch ein Elektromotor gängig. In dem ersten Teilgetriebe 11 und in dem zweiten Teilgetriebe 13 wird der 1. Gang 27, 127 eingelegt. Für die Übertragung eines Drehmomentes auf die Abtriebswelle 23 wird die erste und die zweite Kupplung langsam eingerückt. Während des Einrückens wird ein Teil des Drehmoments der Antriebswelle 3 auf die erste Getriebeeingangswelle 15 und ein Teil auf die zweite Getriebeeingangswelle 17 übertragen. Da die erste und/oder die zweite Kupplung zumindestens zeitweise mit Schlupf betrieben werden, wird ein Teil des Drehmomentes der Antriebswelle in Wärme umgewandelt.
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Die beiden Kupplungen können gleichzeitig eingerückt werden. Solange die jeweilige Kupplung mit Schlupf betrieben wird, entsteht Reibungswärme. Werden beide Kupplungen gleichzeitig eingerückt, so verteilt sich die entstehende Reibungswärme auf beide Kupplungen. Dadurch werden beide Kupplungen nicht so stark beansprucht, als wenn das gesamte Anfahrmoment nur über eine der Kupplungen übertragen werden müsste.
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Es kann auch vorgesehen sein, zum Beispiel für einen Kriechbetrieb bei eingelegtem ersten Gang und unter Schlupf der mindestens einen Kupplung im Kraftflusses des Fahrzeuges mal das erforderliche Drehmoment über erste Kupplung oder die zweite Kupplung abwechselnd zu übertragen, so dass sich die Kupplung außerhalb des momentanen Kraftflusses abkühlen kann. Es kann vorgesehen sein, die beiden Kupplungen abwechselnd oszillierend zu schließen und zu öffnen.
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Sofern in den beiden Teilgetrieben identische Übersetzungsverhältnisse vorgesehen sind, kann für die Übertragung eines gewünschten Drehmomentes über beide Teilgetriebe gleichzeitig erfolgen. Dadurch können Belastungsspitzen auf die beiden Teilgetriebe und die erste und zweite Kupplung aufgeteilt werden. Damit ist es dann möglich die Kupplungen und die Teilgetriebe entsprechend für geringere Belastungen auszulegen.
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In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine gleichzeitige Einbindung des ersten und des zweiten Teilgetriebes 11, 13 in den Kraftfluss im 1. Gang und in dem 5. Gang vorgesehen.
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Es ist auch denkbar weitere Gänge in beiden Teilgetriebe auszubilden. Dann ist in diesen Gängen es möglich über beide Teilgetriebe gleichzeitig den Kraftfluss vorzusehen.
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In 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt. Im Vergleich ist das in 1 dargestellt Ausführungsbeispiel radial 41 kompakt bauend ausgeführt und das in 2 dargestellte Ausführungsbeispiel axial 43 kompakt bauend ausgeführt.
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Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Antriebswelle getrieblich mit einer ersten Kupplungseingangswelle 57 und mit einer zweiten Kupplungseingangswelle 59 verbunden. Die beiden Kupplungen 7, 9 sind parallel und beabstandet zueinander angeordnet. Durch diese beiden Kupplungen wird die Doppelkupplung 5 gebildet. Wiederum ist in dem ersten Teilgetriebe 11 und in dem zweiten Teilgetriebe 13 der erste Gang 27, 127 ausgebildet. Darüber hinaus weist das erste Teilgetriebe noch den 3. Gang und 5. Gang auf. Bei dem zweiten Teilgetriebe 13 sind noch die Gänge 2. Gang und 4. Gang gezeigt. Auf die Darstellung des Rückwärtsganges ist hier einfachheitshalber verzichtet worden.
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Auch hier kann wiederum ein Kraftfluss über das erste Teilgetriebe 11 und das zweite Teilgetriebe 13 gleichzeitig für einen Antrieb des Fahrzeuges erfolgen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Doppelkupplungsgetriebe
- 3
- Antriebswelle
- 5
- Doppelkupplung
- 7
- erste Kupplung
- 9
- zweite Kupplung
- 11
- erstes Teilgetriebe
- 13
- zweites Teilgetriebe
- 15
- erste Getriebeeingangswelle (erstes Teilgetriebe)
- 17
- zweite Getriebeeingangswelle (zweites Teilgetriebe)
- 18
- Hohlwelle
- 19
- erste Getriebeausgangswelle
- 21
- zweite Getriebeausgangswelle
- 23
- Abtriebswelle
- 25
- Gangstufen
- 27
- 1. Gang
- 29
- 2. Gang
- 31
- 3. Gang
- 33
- 4. Gang
- 35
- 5. Gang
- 37
- Rückwärtsgang
