DE3812359A1 - Doppelkupplungsgetriebe - Google Patents
DoppelkupplungsgetriebeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Doppelkupplungsgetriebe mit einer
Eingangswelle und einer Ausgangswelle, die über stirnradver
zahnte und selektiv in Eingriff bringbare Zahnradpaare mit
einander verbindbar sind, mit einer ersten und einer zweiten
Kupplung, deren erste Kupplungshälften drehstarr mit der
Eingangswelle und deren zweite Kupplungshälften mit einer
Welle bzw. einer die Welle umgebenden Hohlwelle verbunden
sind, und mit Schaltmitteln zum wechselweisen Betätigen der
Kupplungen, um den Kraftfluß zwischen Eingangs- und Ausgangs
welle alternativ über die erste Kupplung, die Welle und einen
ersten Satz Zahnradpaare oder über die zweite Kupplung, die
Hohlwelle und einen zweiten Satz Zahnradpaare zu führen.
Ein Doppelkupplungsgetriebe der vorstehend genannten Art ist
bekannt.
Bei dem bekannten Doppelkupplungsgetriebe ist die Eingangswelle
mit einem glockenartigen Umlaufteil drehstarr verbunden, das
in seinem Inneren zwei axial nebeneinanderliegende Kupplungen
aufweist, die separat schaltbar sind. Eine der Kupplungen
arbeitet auf eine Welle des Getriebes und die zweite Kupplung
auf eine dazu koaxiale Hohlwelle. Die Hohlwelle treibt über
ein Zahnradpaar eine zur Welle parallele Vorgelegewelle an.
Die Welle treibt über ein Zahnradpaar eine zu dieser Vorgele
gewelle zweite Vorgelegewelle an, die als zur Vorgelegewelle
koaxiale Hohlwelle ausgebildet ist. Weitere Zahnradpaare wirken
zwischen der in Verlängerung der Welle angeordneten Ausgangs
welle einerseits und den beiden Vorgelegewellen andererseits.
Durch zeitlich überschneidende Steuerung der beiden Kupplungen
kann der Kraftfluß zwischen Eingangswelle und Ausgangswelle
unter zeitlicher Überschneidung zwischen einem Zahnradpaar
und einem weiteren Zahnradpaar geschaltet werden, wobei infolge
der zeitlichen Überschneidung der Wirkung der Kupplungen eine
Schaltung ohne Unterbrechung der Zugkraft möglich ist.
Das bekannte Doppelkupplungsgetriebe ist jedoch dann hinsicht
lich des Schaltkomforts noch nicht optimal, wenn bei starrer
Einstellung der Schaltzeiten unterschiedliche Schaltarten
ausgeführt werden. So unterscheidet man bekanntlich zwischen
insgesamt vier Schaltarten, nämlich zwischen Hoch- und Rück
schalten einerseits und zwischen Last- und Schubschaltungen
andererseits. Je nachdem, ob hoch- oder rückgeschaltet werden
soll und ob der jeweilige Schaltvorgang unter einer Zugbedingung
oder Schubbedingung ablaufen soll, ergibt sich eine unterschied
liche Kinematik der beteiligten Getriebeteile.
So ist bei einer Zug-Hochschaltung, also beispielsweise bei
beschleunigender Fahrt in der Ebene oder bei einer Bergauffahrt
beispielsweise die Motordrehzahl beim Einlegen des nächst
höheren Ganges höher als die mit der Übersetzung des höheren
Ganges übersetzte Abtriebsdrehzahl. Beim Schließen der Kupplung
wird also der Motor durch den Abtrieb abgebremst, was zu einem
Schaltruck führt. Beim Schub-Rückschalten hingegen wird der
Motor vor dem Öffnen der Kupplung vom Abtrieb mitgeschleppt
und sinkt in der Drehzahl wegen des in Leerlaufstellung befind
lichen Fahrpedals beim Schalten schnell ab, während die An
triebsdrehzahl durch die höhere Übersetzung des nächst niedri
geren Ganges ansteigt. In diesem Falle wird der Motor beim
Schließen der Kupplung im nächst niedrigeren Gang beschleunigt,
was sich ebenfalls in einem Schaltruck bemerkbar macht.
Bei dem bekannten Doppelkupplungsgetriebe wird der Schaltruck
nicht in allen Betriebszuständen hinreichend niedrig gehalten.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Doppelkupp
lungsgetriebe der eingangs genannten Art dahingehend weiter
zubilden, daß der Schaltkomfort erhöht wird und gleichzeitig
eine noch vielfältigere Steuerung des Getriebes möglich ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in die
über die Kupplung laufenden Kraftflüsse Freiläufe eingeschaltet
sind.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird auf diese
Weise vollkommen gelöst, weil durch die Einschaltung von
Freiläufen eine erhebliche Komfortverbesserung möglich ist,
insbesondere wenn beim Schließen der Kupplung des neuen Ganges
eine niedrigere bzw. höhere Drehzahl des Motors in der ersten
Kupplungshälfte auf eine höhere bzw. niedrigere Drehzahl des
Abtriebs in der zweiten Kupplungshälfte trifft. In diesen
Fällen bewirkt im Zugbetrieb der Freilauf, daß das Motor-
Drehmoment behutsam in den Abtrieb eingeleitet wird, sobald
sich die Drehzahlen der Freilaufkörper aneinander angeglichen
haben, während ein ruckartiges Beschleunigen des Motors und
damit eine Minderung des Fahrkomforts vermieden wird.
Bei einer ersten bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist
ein erster Freilauf zwischen die zweite Kupplungshälfte der
ersten Kupplung und die Welle geschaltet.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß der Freilauf an einer
leicht zugänglichen Stelle des Getriebes, nämlich in unmittel
barer Nähe des Getriebeeingangs angeordnet ist, was die Kon
struktion des erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebes
erheblich vereinfacht und einen externen Eingriff auf den
Freilauf in einfacher Weise ermöglicht.
Bei einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist
ein erster Freilauf zwischen die erste Kupplungshälfte der
ersten Kupplung und die Eingangswelle geschaltet.
Auch diese Maßnahme hat den Vorteil, daß der Freilauf am
Getriebeeingang leicht zugänglich ist, auch wenn bei dieser
Variante der Erfindung ein Eingriff in die Kupplung, und zwar
in den Kupplungseingang erforderlich ist.
Bei einer weiteren Variante der Erfindung ist ein erster
Freilauf zwischen die Welle und ein von dieser angetriebenes
Zahnrad eines der Zahnradpaare geschaltet.
Bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Freilauf
in das Getriebe integriert, wodurch eine platzsparende Bauweise
möglich wird und Modifikationen der Doppelkupplung entbehrlich
sind.
Bei einer weiteren Gruppe von Ausführungsbeispielen der Erfin
dung ist ein zweiter Freilauf zwischen die zweite Kupplungs
hälfte der zweiten Kupplung und die Hohlwelle geschaltet.
Auch bei dieser Maßnahme der Erfindung ergibt sich der Vorteil,
daß durch Anordnung des Freilaufs im Bereich der Doppelkupplung
das Getriebe unverändert bleiben kann und der Freilauf am
Getriebeeingang relativ leicht zugänglich ist.
Bei einer anderen Variante dieser Ausführungsbeispiele ist
ein zweiter Freilauf zwischen die Hohlwelle und ein von diesem
angetriebenes Zahnrad eines der Zahnradpaare geschaltet.
Auch dieses Ausführungsbeispiel hat den Vorteil, daß die
Doppelkupplung an sich unverändert bleiben kann und daß eine
Integration des Freilaufs in das Getriebe möglich ist, was
wiederum eine raumsparende Bauweise ermöglicht.
Bei noch einer Variante dieser Ausführungsbeispiele ist ein
zweiter Freilauf zwischen die erste Kupplungshälfte der zweiten
Kupplung und die Eingangswelle geschaltet.
Bei dieser Variante ergibt sich, wie bereits oben erläutert,
der Vorteil, daß der Freilauf in die Doppelkupplung integriert
werden kann und daß daher das Getriebe unverändert bleiben kann.
Schließlich ist aber eine weitere Variante dieses Ausführungs
beispieles besonders bevorzugt, bei der die Hohlwelle über
ein Zahnradpaar eine Vorgelegewelle antreibt und ein zweiter
Freilauf zwischen das mit der Vorgelegewelle koaxiale Zahnrad
des Zahnradpaares und die Vorgelegewelle geschaltet ist.
Diese Maßnahme hat nämlich den Vorteil, daß der zweite Freilauf
am Ende der Vorgelegewelle angeordnet und daher vom äußeren
des Getriebes her leicht zugänglich ist, was zum einen konstruk
tive Vorteile mit sich bringt, andererseits aber auch eine
Einflußnahme auf den Freilauf gestattet.
Bevorzugt ist bei diesem und dem weiter oben genannten Ausfüh
rungsbeispiel, bei dem ein erster Freilauf zwischen die zweite
Kupplungshälfte der ersten Kupplung und die Welle geschaltet
ist, wenn der Freilauf am stirnseitigen Ende der Welle bzw.
der Vorgelegewelle angeordnet ist.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß der Freilauf durch seine
Positionierung am axialen Ende der Welle bzw. Vorgelegewelle
leicht zugänglich ist und dort Betätigungseinheiten und dgl.
angebracht werden können.
Bei einer weiteren Gruppe von Ausführungsbeispielen ist der
Freilauf mit einer kraftschlüssigen drehstarren Verbindung
überbrückbar.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß der Freilauf je nach
Betriebsbedingungen eingeschaltet oder ausgeschaltet werden
kann. So können, wie bereits eingangs erwähnt, bei einer
Betriebsweise des erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebes
die Freiläufe nur während der Schaltvorgänge aktiviert werden,
während sie im übrigen, insbesondere zum Herbeiführen einer
Motorbremswirkung, durch die kraftschlüssige Verbindung über
brückt sind.
Vorteilhaft ist ferner bei diesem Ausführungsbeispiel, wenn
die Verbindung eine zum Freilauf konzentrische dritte Kupplung
aufweist.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß eine raumsparende Bauweise
möglich ist, bei der die dritte Kupplung den Freilauf konzen
trisch umgibt. Außerdem hat die Verwendung einer Reibungskupp
lung zum Überbrücken des Freilaufs den Vorteil, daß der Freilauf
behutsam ein- und ausgeschaltet werden kann und Rucke beim
Betätigen der drehstarren Verbindung vermieden werden.
Besonders bevorzugt ist eine Variante dieses Ausführungsbei
spiels, bei dem die dritte Kupplung ringförmige Konusflächen
aufweist.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß infolge der nur sehr
geringen erforderlichen Lüftungsbewegung der Konuskupplung
ein Raumgewinn möglich ist, der insbesondere beim modernen
Getriebebau von besonderer Bedeutung ist.
Weiterhin ist eine Ausführungsform der Erfindung besonders
bevorzugt, bei der die dritte Kupplung axial betätigbar ist.
Diese Maßnahme hat nämlich den Vorteil, daß eine Betätigung
der Kupplung auch dann möglich ist, wenn die Kupplung z.B.
mit dem Freilauf umläuft, in welchem Falle eine radiale Betäti
gung nicht möglich ist. In Verbindung mit dem Ausführungsbei
spiel, bei dem die Freiläufe an der Stirnseite der Welle bzw.
der Vorgelegewelle angeordnet sind, hat dies den Vorteil, daß
eine äußerst kompakte Betätigungsmöglichkeit für die Kupplungen
und damit für die Überbrückung der Freiläufe entsteht, wobei
sämtliche Elemente der Kupplung bei geschlossener Kupplung
mit den Freiläufen umlaufen können.
Bevorzugt ist bei diesen Ausführungsbeispielen ferner, wenn
die dritte Kupplung über Federkraft betätigbar ist.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß im Ruhezustand die Kupp
lungen geschlossen sind und damit eine drehstarre Verbindung
die Freiläufe überbrückt, so daß zu jedem Zeitpunkt die Motor
bremswirkung ausgenutzt werden kann. Erst wenn gezielt die
Freiläufe aktiviert werden sollen, ist es erforderlich, die
Federkraft zu überdrücken und damit die drehstarre Überbrückung
der Freiläufe aufzuheben.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung dieses Ausführungsbeispiels
wird die Federkraft von einer zur dritten Kupplung konzentri
schen Tellerfeder erzeugt.
Auch diese Maßnahme hat den Vorteil, daß sie zu einer axial
kurzen Bauweise des Getriebes beiträgt.
Besonders bevorzugt sind Ausführungsbeispiele, bei denen die
dritte Kupplung mittels eines axial in einer Längsbohrung der
Welle bzw. Vorgelegewelle verschieblichen Kolbens betätigbar
ist.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß eine Fremdbetätigung der
Kupplung in verschiedener Weise möglich ist, weil der Kolben
hydraulisch, pneumatisch, elektromagnetisch oder dgl. fern
steuerbar ist. Die axiale Positionierung des Kolbens hat den
Vorteil, daß mittels einer punktweisen Anlage oder einer
Betätigungseinrichtung unter Rollreibung auch ein rotierender
verschieblicher Kolben axial ausgelenkt werden kann, so daß
eine Betätigung der dritten Kupplung und damit eine Überbrückung
des Freilaufs von einem Getriebe festen Punkt aus vorgenommen
werden kann, obwohl die dritte Kupplung mit dem Freilauf
umläuft, wenn der Freilauf drehstarr überbrückt ist.
Bevorzugt ist bei dieser Variante der Erfindung ferner, wenn
die axiale Betätigungskraft über ein Getriebe mit radialer
Bewegungskomponente in eine axial gerichtete, aber außerhalb
der Achse der Welle bzw. Vorgelegewelle an der dritten Kupplung
angreifende Auslenkkraft umgesetzt wird.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß durch die Einschaltung
des Getriebes eine Kraftverstärkung bei geringstmöglichen
Auslenkbeträgen möglich ist, so daß auch hohe Kupplungs-Schließ
kräfte durch verhältnismäßig kleine axiale Betätigungskräfte
am Kolben überdrückt werden können.
Bei einer ersten Variante dieses Ausführungsbeispiels umfaßt
das Getriebe einen zweiarmigen Hebel, dessen eines Ende vom
Kolben ausgelenkt wird und dessen anderes Ende eine Hälfte
der dritten Kupplung axial auslenkt.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß infolge der Hebelwirkung
auf konstruktiv einfachem Wege eine Umsetzung der axialen
Betätigungsbewegung in eine ebenfalls axiale Auslenkbewegung
bei der gewünschten Kraftübersetzung möglich ist.
Bei einer anderen Variante weist das Getriebe ein radial
bewegliches Element auf, dessen eines Ende über eine erste
Keilfläche am Kolben und dessen anderes Ende über eine zweite
Keilfläche an einer Hälfte der dritten Kupplung anliegt.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß durch entsprechende Wahl
der Neigungswinkel der Keilflächen eine gewünschte Kräfteüber
setzung eingestellt werden kann, wobei der Bewegungsablauf
infolge der rein radialen Bewegung des Elements einfacher ist
als bei dem zuvor genannten Ausführungsbeispiel, bei dem der
Hebel sich in einer Ebene und nicht nur entlang einer radialen
Richtung bewegt.
Bevorzugt ist im letztgenannten Fall, wenn das radial bewegliche
Element ein Bolzen mit Konussen an den Enden ist, die an einem
Konus des Kolbens bzw. an einer Schrägfläche der Hälfte der
dritten Kupplung anliegen.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß der Bolzen z.B. als Zylin
derbolzen besonders einfach geführt werden kann.
Bei weiteren Ausführungsbeispielen der Erfindung ist der Kolben
seinerseits mittels einer Kolben-Zylinder-Einheit auslenkbar.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß auf hydraulischem Wege im
gehäusefesten Teil oder auch im umlaufenden Teil des Getriebes
eine erste Bewegung erzeugt werden kann, die dann auf die
rotierenden Elemente der Kupplung übertragen werden kann.
Bei einer ersten Variante dieser Ausführungsbeispiele ist die
Kolben-Zylinder-Einheit mittels dynamischer Druckölzuführung
auslenkbar.
Diese Maßnahme eignet sich besonders für die Fälle, in denen
die Kolben-Zylinder-Einheit in einem rotierenden Bereich des
Getriebes untergebracht ist, in welchem Falle durch dynamische
Druckölzuführung die erforderliche Betätigungskraft aufgebracht
wird.
Bei einer anderen Variante dieser Ausführungsbeispiele ist
die Kolben-Zylinder-Einheit mittels statischer Druckölzuführung
auslenkbar.
Diese Variante der Erfindung eignet sich besonders für die
Fälle, in denen die Kolben-Zylinder-Einheit im gehäusefesten
Bereich des Getriebes untergebracht ist, in welchem Falle
durch statische Druckölzuführung die erforderliche Betätigungs
kraft aufgebracht wird.
Dies gilt vor allem bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
bei dem die Kolben-Zylinder-Einheit gehäusefest angeordnet
und der Zylinderkolben drehstarr gehalten ist und über Axial
lager unter Rollreibung am Kolben axial anliegt.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der
beigefügten Zeichnung.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nach
stehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils
angegebenen Kombination sondern auch in anderen Kombinationen
verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung
zu verlassen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine äußerst schematisierte Darstellung eines
Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen
Doppelkupplungsgetriebes;
Fig. 2 in vergrößertem Maßstab und mit weiteren Einzel
heiten den Eingangsbereich des in Fig. 1 darge
stellten Doppelkupplungsgetriebes;
Fig. 3 in noch weiter vergrößertem Maßstab eine erste
Betätigungseinheit für einen Freilauf des in den
Fig. 1 und 2 gezeigten Doppelkupplungsgetriebes;
Fig. 4 einen noch weiter vergrößerten Ausschnitt aus
Fig. 3 zur Erläuterung der Wirkungsweise der
Betätigungseinheit des Freilaufs;
Fig. 5 eine Darstellung, ähnlich Fig. 4, für eine andere
Phase des Bewegungsablaufs der Betätigungseinheit;
Fig. 6 eine Darstellung, ähnlich Fig. 3, jedoch für eine
andere Betätigungseinheit eines weiteren Freilaufs
des Doppelkupplungsgetriebes der Fig. 1 und 2;
Fig. 7 eine Variante der Betätigungseinheit gemäß Fig. 3.
Fig. 8 eine Darstellung, ähnlich der linken Hälfte von
Fig. 1, jedoch für eine Variante der Erfindung,
bei der die Freiläufe in abweichender Weise an
geordnet sind;
Fig. 9 eine weitere Variante zu Fig. 8;
Fig. 10 noch eine Variante zu Fig. 8;
Fig. 11 noch eine weitere Variante zu Fig. 8.
In Fig. 1 bezeichnet 10 als Ganzes ein Doppelkupplungsgetriebe,
wie es in Kraftfahrzeugen, vorzugsweise in Pkws, Verwendung
findet. Das Doppelkupplungsgetriebe 10 verfügt über eine
Eingangswelle 11, die mit einem in Fig. 1 nicht dargestellten
Antriebsmotor des Kraftfahrzeugs verbunden ist. Mit einem
Pfeil 12 ist symbolisiert, daß über die Eingangswelle 11 ein
Drehmoment in das Doppelkupplungsgetriebe 10 vom Antriebs
motor her eingeleitet werden kann. Mit 13 ist eine Ausgangswelle
des Doppelkupplungsgetriebes 10 bezeichnet, die an einen in
Fig. 1 nicht gezeigten Abtrieb, beispielsweise an eine Kardan
welle des Kraftfahrzeugs angeschlossen ist. Mit einem Pfeil
14 ist symbolisiert, daß an der Ausgangswelle 13 ein Drehmoment
vom Doppelkupplungsgetriebe 10 abgenommen werden kann. Schließ
lich ist mit 15 als weiteres wesentliches Element des Doppel
kupplungsgetriebes 10 eine Vorgelegewelle bezeichnet.
Mit 16 ist in Fig. 1 ein Steuergerät äußerst schematisch
angedeutet, dem eingangsseitig Gangschaltbefehle zugeführt
werden und daß ausgangsseitig mit den Anschlüssen 27, 28, 34
und 44 zum Betätigen der Kupplungen 23 und 24 sowie der Frei
läufe 31 und 42 versehen ist. Das Steuergerät 16 erzeugt in
Abhängigkeit vom gewünschten Gangwechsel und ggf. auch in
Abhängigkeit von den vorliegenden Betriebsparametern, beispiels
weise dem Vorliegen einer Zug- oder einer Schubschaltung, dem
Vorliegen einer Bergauf- oder Bergabfahrt und dgl. Schaltbe
fehle, um die Kupplungen 23, 24 in zeitlicher Überschneidung
gegenläufig zu öffnen bzw. zu schließen und im Verlaufe der
Schaltvorgänge die Freiläufe 31 und 42 für kürzere oder längere
Zeit zu aktivieren.
Die Eingangswelle 11 ist drehstarr mit einem Umlaufteil 20
verbunden, das eine erste Kupplungshälfte 21 sowie eine erste
Kupplungshälfte 22 einer ersten Kupplung 23 bzw. einer zweiten
Kupplung 24 trägt. Eine erste Betätigungseinheit 25 ist für
die erste Kupplung 23 und eine zweite Betätigungseinheit 26
ist für die zweite Kupplung 24 vorgesehen. Ein erster Anschluß
27 und ein zweiter Anschluß 28 sollen einen Drucköl-, Druckluft-
oder Elektroanschluß symbolisieren, mit denen je nach Bauart
des Doppelkupplungsgetriebes 10 die Kupplungen 23 und 24
betätigt werden können.
Eine zweite Kupplungshälfte 30 der ersten Kupplung 23 ist mit
einem Außenumlaufteil eines ersten Freilaufs 31 verbunden,
dessen Innenumlaufteil drehstarr auf einer Welle 32 sitzt.
Eine dritte Betätigungseinheit 33 ist vorgesehen, um den ersten
Freilauf 31 ein- und ausschalten zu können. Ein dritter Anschluß
34 dient zum hydraulischen, pneumatischen oder elektrischen
Ansteuern der dritten Betätigungseinheit 33, je nach deren
Bauweise. Durch Nicht-Beaufschlagen des dritten Anschlusses
34 ist die Welle 32 bei ausgeschaltetem erstem Freilauf 31
drehstarr mit der zweiten Kupplungshälfte 30 der ersten Kupplung
23 verbunden, während bei eingeschaltetem erstem Freilauf 31
von der zweiten Kupplungshälfte 30 ein Drehmoment auf die Welle
32 übertragen werden kann, die Welle 32 sich jedoch auch
schneller als die zweite Kupplungshälfte 30 drehen kann.
Eine zweite Kupplungshälfte 35 der zweiten Kupplung 24 ist
drehstarr mit einer ersten Hohlwelle 36 des Doppelkupplungs
getriebes 10 verbunden. Die erste Hohlwelle 36 umschließt die
Welle 32. Die erste Hohlwelle 36 ist ferner drehstarr mit
einem ersten Zahnrad 40 verbunden, das mit einem zweiten Zahnrad
41 kämmt. Das zweite Zahnrad 41 sitzt auf einem Außenumlauf
körper eines zweiten Freilaufs 42, dessen Innenumlaufkörper
drehstarr auf der Vorgelegewelle 15 sitzt.
Eine vierte Betätigungseinheit 43 mit einem vierten Anschluß
44 ist zum Betätigen des zweiten Freilaufs 42 vorgesehen.
Durch Ein- und Ausschalten des zweiten Freilaufs 42 kann somit
das zweite Zahnrad 41 entweder in drehstarre Verbindung mit
der Vorgelegewelle 15 gebracht werden (ausgeschalteter zweiter
Freilauf 42) oder das zweite Zahnrad 41 vermag ein Drehmoment
auf die Vorgelegewelle 15 zu übertragen, während diese jedoch
auch schneller als das zweite Zahnrad 41 umlaufen kann (ein
geschalteter zweiter Freilauf 42).
Ein drittes Zahnrad 47 sitzt drehstarr am rechten freien Ende
der Welle 32 und kämmt mit einem vierten Zahnrad 48, das koaxial
zur Vorgelegewelle 15 umläuft. Das dritte Zahnrad 47 ist mit
einem Lager 49 versehen, in dem die Ausgangswelle 13 mit ihrem
linken freien Ende drehbar gelagert ist.
Das dritte Zahnrad 47 ist mit einer weiteren Verzahnung 50
versehen, die mit einer ersten Schaltmuffe 51 verbindbar ist,
wobei die erste Schaltmuffe 51 ferner mit einer Verzahnung 52
eines fünften Zahnrades 53 verbindbar ist, das drehbar auf
der Ausgangswelle 13 angeordnet ist. Eine erste Schaltgabel
54 ist zum Betätigen der ersten Schaltmuffe 51 vorgesehen und
in Richtung eines Pfeils 55 zwischen einer linken Stellung I,
einer Mittelstellung 0 und einer rechten Stellung II schaltbar.
In der Stellung I ist die mit der Ausgangswelle 13 drehstarr
verbundene erste Schaltmuffe 51 formschlüssig mit der Verzahnung
50 des dritten Zahnrades 47 verbunden, während sie in der
Stellung II mit der Verzahnung 52 des fünften Zahnrades 53
verbunden ist. In der Mittelstellung 0 befindet sich die erste
Schaltmuffe 51 außer Eingriff mit den Verzahnungen 50 und 52.
Ein sechstes Zahnrad 60 sitzt auf einer zweiten Hohlwelle 61,
die die Vorgelegewelle 15 umschließt und ebenfalls drehstarr
mit dem vierten Zahnrad 48 verbunden ist. Das sechste Zahnrad
60 ist mit einer Verzahnung 62 versehen, die in formschlüssigen
Eingriff mit einer zweiten Schaltmuffe 63 bringbar ist. Die
zweite Schaltmuffe 63, die drehstarr mit der Vorgelegewelle
15 verbunden ist, kann ferner in Formschluß mit einer Verzahnung
64 eines siebten Zahnrades 65 gebracht werden, das drehbar
auf der Vorgelegewelle 15 angeordnet ist. Die zweite Schaltmuffe
63 ist in der bereits zur ersten Schaltmuffe 51 beschriebenen
Art mittels einer zweiten Schaltgabel 66 betätigbar, die in
Richtung eines Pfeiles 67 ausgelenkt werden kann.
Ein achtes Zahnrad 68, das drehstarr mit der Ausgangswelle 13
verbunden ist, kämmt mit dem siebten Zahnrad 65.
Ein neuntes Zahnrad 69, das drehbar auf der Ausgangswelle 13
angeordnet ist, kämmt mit einem zehnten Zahnrad 70, das dreh
starr auf der Vorgelegewelle 15 sitzt. Das neunte Zahnrad 69
weist eine Verzahnung 71 auf, die mit einer dritten Schaltmuffe
72 in Formschluß bringbar ist. Die dritte Schaltmuffe 72 ist
ferner mit einer Verzahnung 73 eines elften Zahnrades 74 in
Formschluß bringbar, das drehbar auf der Ausgangswelle 13
sitzt. Auch an der dritten Schaltmuffe 72 ist eine dritte
Schaltgabel 75 angeordnet, die in Richtung eines Pfeils 76
betätigbar ist, wie bereits beschrieben wurde.
Ein zwölftes Zahnrad 77 sitzt drehstarr auf der Vorgelegewelle
15 und ist über ein Zwischenrad 78 zur Richtungsumkehr mit
dem elften Zahnrad 74 im Eingriff.
Schließlich ist mit 79 angedeutet, daß das Getriebe 10 auch
als Allradgetriebe ausgebildet sein kann.
Die Wirkungsweise des in Fig. 1 dargestellten Doppelkupplungs
getriebes 10 ist wie folgt:
Durch selektives Betätigen der Kupplungen 23 und 24 und durch
selektives Betätigen der Schaltgabeln 54, 66 und 75 können
sinnvoll insgesamt fünf Vorwärtsgänge, ein Rückwärtsgang sowie
ein Kriechgang eingelegt werden.
Im ersten Gang ist die zweite Kupplung 24 geschlossen und
die dritte Schaltgabel 75 in der linken Stellung I, während
die Schaltgabeln 54 und 66 in der Neutralstellung sind. Der
Kraftfluß führt nun von der Eingangswelle 11 über das Umlaufteil
20, die zweite Kupplung 24 auf die erste Hohlwelle 36 und von
dort über das Radpaar 40/41 und den zweiten Freilauf 42 auf
die Vorgelegewelle 15. Über das Radpaar 70/69 und die Verzahnung
71 führt der Kraftfluß dann weiter auf die Ausgangswelle 13.
Im zweiten Gang ist die erste Kupplung 23 geschlossen, und die
erste Schaltgabel 54 befindet sich in der rechten Stellung
II. Der Kraftfluß läuft nun von der Eingangswelle 11 über das
Umlaufteil 20 und die erste Kupplung 23 auf den ersten Freilauf
31 und von dort auf die Welle 32. Über das Radpaar 47/48 wird
die zweite Hohlwelle 61 angetrieben und damit auch das Radpaar
60/53. Über die Verzahnung 52 wird der Kraftfluß auf die
Ausgangswelle 13 weitergeleitet.
Im dritten Gang ist die zweite Kupplung 24 geschlossen, und
die zweite Schaltgabel 66 befindet sich in der rechten Schalt
stellung II. Der Kraftfluß führt nun von der Eingangswelle
11 bzw. das Umlaufteil 20 und die zweite Kupplung 24 auf die
erste Hohlwelle 36 und von dort auf das Radpaar 40/41. Über
den zweiten Freilauf 42 gelangt das Drehmoment auf die Vor
gelegewelle 15 und von dort über die dritte Schaltmuffe 63
und die Verzahnung 64 auf das Radpaar 65/68, das die Ausgangs
welle 13 antreibt.
Im vierten Gang ist die erste Kupplung 23 geschlossen, und
die erste Schaltgabel 54 befindet sich in der linken Stellung
I. Der Kraftfluß führt nun von der Eingangswelle 11 über das
Umlaufteil 20 und die erste Kupplung 23 auf den ersten Freilauf
31, der die Welle 32 antreibt. Über die Verzahnung 50 des
dritten Zahnrades 47 und die erste Schaltmuffe 51 sind die
Welle 32 und die Ausgangswelle 13 drehstarr miteinander gekop
pelt, so daß in diesem Falle des eingeschalteten vierten Ganges
die Eingangswelle 11 ohne weitere Übersetzung synchron mit
der Ausgangswelle 13 umläuft.
Im fünften Gang ist die zweite Kupplung 24 geschlossen, und
sowohl die erste Schaltgabel 54 wie die zweite Schaltgabel 66
befinden sich jeweils in der linken Stellung I.
Der Kraftfluß führt in diesem Falle von der Eingangswelle 11
über das Umlaufteil 20 und die zweite Kupplung 24 auf die
erste Hohlwelle 36. Über das Radpaar 40/41 wird der zweite
Freilauf 42 und damit die Vorgelegewelle 15 angetrieben. Über
die zweite Schaltmuffe 63 und die Verzahnung 62 wird die zweite
Hohlwelle 61 angetrieben, und der Kraftfluß kehrt über das
Radpaar 48/47 wieder in die obere Hälfte des Getriebes 10
zurück, wo über die Verzahnung 50 und die erste Schaltmuffe
51 die Ausgangswelle 13 angetrieben wird.
Im Rückwärtsgang ist die zweite Kupplung 24 geschlossen, und
die dritte Schaltgabel 75 befindet sich in der rechten Stellung
II. Der Kraftfluß führt nun von der Eingangswelle 11 über das
Umlaufteil 20 und die zweite Kupplung 24 auf die erste Hohlwelle
36 und von dort über das Radpaar 40/41 und den zweiten Freilauf
42 auf die Vorgelegewelle 15. Über das Radpaar 77/74 und das
Zwischenrad 78 zur Drehrichtungsumkehr wird dann über die
Verzahnung 73 und die dritte Schaltmuffe 72 die Ausgangswelle
13 in umgekehrter Drehrichtung angetrieben.
Schließlich ist im Kriechgang die erste Kupplung 23 geschlossen,
und es befinden sich sowohl die zweite Schaltgabel 66 wie
auch die dritte Schaltgabel 75 in der jeweils linken Stellung
I. Der Kraftfluß führt nun von der Eingangswelle 11 über das
Umlaufteil 20 auf die erste Kupplung 23 und von dort über den
ersten Freilauf 31 auf die Welle 32. Das Radpaar 47/48 überträgt
den Kraftfluß auf die zweite Hohlwelle 61, die über das sechste
Zahnrad 60, die Verzahnung 62 und die zweite Schaltmuffe 63
die Vorgelegewelle 15 antreibt. Über das Radpaar 70/69 und
die Verzahnung 71 in Verbindung mit der dritten Schaltmuffe
72 wird die Ausgangswelle 13 angetrieben.
Wie sich aus der vorstehenden Schilderung ergibt, ist bei
jedem der eingeschalteten Gänge jeweils einer der Freiläufe
31 oder 42 in den Kraftfluß eingeschaltet, und zwar ist der
erste Freilauf 31 im zweiten, vierten und im Kriechgang einge
schaltet, während der zweite Freilauf 42 im ersten, dritten,
fünften und im Rückwärtsgang wirksam ist.
Wenn mit dem Doppelkupplungsgetriebe 10 beispielsweise eine
Zug-Hochschaltung ohne Freilaufwirkung vorgenommen werden
soll, z.B. bei Bergauf-Fahrt oder bei beschleunigender Fahrt
in der Ebene, so wird z.B. vom ersten in den zweiten Gang
hochgeschaltet, indem zunächst die zweite Kupplung 24 geöffnet
und unter zeitlicher Überschneidung die erste Kupplung 23
geschlossen wird. Durch die zeitliche Überschneidung der Öffnung
bzw. Schließung der Kupplungen 24 bzw. 23 wird in diesem Falle
eine Hochschaltung ohne Zugkraftunterbrechung bewirkt. Bekannt
lich kann bei der Betrachtung von Schaltvorgängen in Getrieben
die Abtriebsdrehzahl näherungsweise als konstant angenommen
werden, weil sie proportional zur Fahrgeschwindigkeit ist und
die Fahrgeschwindigkeit sich innerhalb der kurzen Schaltzeiten
nicht merklich ändert. Beim Hochschalten muß die Motordrehzahl,
d.h. die Getriebeeingangsdrehzahl, von einem relativ hohen
Wert beim Ausschalten des alten Ganges auf einen niedrigeren
Wert zum synchronen Einschalten in den neuen, höheren Gang
vermindert werden. Dies bedeutet, daß beim Zuschalten des
neuen, höheren Ganges die ausgangsseitige Kupplungshälfte
langsamer umläuft als die eingangsseitige Kupplungshälfte.
Bei dem genannten Beispielsfall der Zughochschaltung vom ersten
in den zweiten Gang wird beim Zuschalten des zweiten Ganges
die Welle 32 langsamer umlaufen als die mit dem Umlaufteil 20
verbundene erste Kupplungshälfte 21 der ersten Kupplung 23.
Vor dem Kupplungswechsel wird die Betätigungseinrichtung 43
des zweiten Freilaufs 42 aktiviert, so daß der zweite Freilauf
42 wirksam wird. Der erste Freilauf 31 bleibt in seiner Wirkung
verriegelt und die erste Kupplung 23 wird geregelt geschlossen,
während die zweite Kupplung 24 für die Dauer des Schaltvorganges
geschlossen bleiben kann. Dadurch ist die exakte Übergabe des
Kraftflusses von der Hohlwelle 36 auf die Welle 32 gewähr
leistet. Die Übergabe des Kraftflusses von der Hohlwelle 36
auf die Welle 32 folgt zu dem Zeitpunkt, in dem das zweite
Zahnrad 41 und die Vorgelegewelle 15 ihren Synchronlauf aufgeben
und die Vorgelegewelle 15 durch die niedrigere Übersetzung
des zweiten Ganges eine höhere Drehzahl annimmt. Entsprechendes
gilt für Zug-Hochschaltungen und Zug-Rückschaltungen in den
anderen Gängen.
Im Falle einer Schub-Hochschaltung bzw. Schub-Rückschaltung
kommen die Freiläufe nicht zur Wirkung, da sich hier die
Kraftflußrichtung im Getriebe umkehrt. Die Auswirkungen auf
den Schaltruck sind hier nicht so gravierend, da diese Schal
tungen immer auf einem niedrigeren Drehzahlniveau durchgeführt
werden.
Die Freiläufe 31 und 42 bewirken somit eine Erhöhung des Schalt
komforts durch Verminderung des Schaltrucks, insbesondere bei
Zug-Hochschaltungen und Zug-Rückschaltungen, und zwar für jeden
Gang des Doppelkupplungsgetriebes 10, weil infolge der Bauart
des Doppelkupplungsgetriebes 10 beim Umschalten von einem
Gang in den jeweils benachbarten Gang jeweils vom einen Freilauf
auf den anderen Freilauf umgeschaltet wird.
Die Wirkung der Freiläufe 31, 42 kann andererseits aber auch
wieder aufgehoben werden, indem die Betätigungseinheiten 33
bzw. 43 betätigt werden. Dies ist vor allem dann erwünscht,
wenn im Schubbetrieb die Motorbremswirkung ausgenutzt werden
soll, was eine drehstarre Verbindung zwischen Motor und Abtrieb
voraussetzt. Wie weiter unten noch beschrieben werden wird,
können die Freiläufe 31 und 42 wahlfrei ein- und ausgeschaltet
werden, so daß das Doppelkupplungsgetriebe 10 nach unterschied
lichen, an sich bekannten Gesichtspunkten betrieben werden
kann. So ist beispielsweise eine Betriebsart des Doppelkupp
lungsgetriebes 10 denkbar, bei der die Freiläufe 31, 42 zwecks
Erzielung einer Treibstoffersparnis immer wirksam geschaltet
sind, solange nicht die Betriebsbremse betätigt wird oder
beispielsweise das Fahrzeug bergab fährt. In einer anderen
Betriebsart können aber die Freiläufe 31, 42 nur jeweils während
der Schaltvorgänge des Doppelkupplungsgetriebes 10 aktiviert
werden, während sie nach Abschluß der Schaltvorgänge jeweils
wieder ausgeschaltet werden, so daß außerhalb von Schaltvor
gängen stets eine drehstarre Verbindung zwischen Motor und
Abtrieb vorliegt.
Es versteht sich, daß auch Mischformen dieser Betriebsarten
möglich sind, je nachdem, wie dies im Einzelfall gewünscht ist.
Fig. 2 zeigt den Eingangsbereich des Doppelkupplungsgetriebes
10 bis hin zum Radpaar 47/48, um weitere Einzelheiten sowie
die bauliche Anordnung der Kupplungen 23, 24, der Freiläufe
31, 42 sowie der Betätigungseinheiten 33 und 43 zu veranschau
lichen. Man erkennt aus Fig. 2 insbesondere, daß die erste
Betätigungseinheit 33 des Freilaufs 31 eine Konuskupplung
umfaßt, die mechanisch mittels einer axial verschiebbaren
Stange betätigt wird. Einzelheiten hierzu werden weiter unten
anhand der Fig. 3 bis 5 noch im einzelnen erläutert.
Die zweite Betätigungseinheit 43 für den zweiten Freilauf 42
weist eine bauähnliche Konuskupplung auf, die ebenfalls über
einen Kolben betätigbar ist. Einzelheiten hierzu werden weiter
unten anhand Fig. 6 beschrieben werden.
Fig. 3 zeigt die baulichen Einzelheiten der dritten Betätigungs
einheit 33 für den ersten Freilauf 31.
Ein Lamellenträger 80 der ersten Kupplung 23 läuft zur Welle
32 hin in ein Glockenteil 81 aus. Das Glockenteil 81 weist
eine erste, innen umlaufende Sitzfläche 82 auf, während die
Welle 32 eine zweite, außen umlaufende Sitzfläche 83 aufweist.
Zwischen den Sitzflächen 82, 83 ist der erste Freilauf 31
angeordnet, der von an sich bekannter Bauart ist und hier
nicht näher beschrieben zu werden braucht. Der erste Freilauf
31 bewirkt, daß die Welle 32 mit höherer Drehzahl als das
Glockenteil 81 umlaufen kann, während andererseits das Glocken
teil 81 ein Drehmoment auf die dann mit gleicher Drehzahl
umlaufende Welle 32 zu übertragen vermag.
Die dritte Betätigungseinheit 33 soll nun ermöglichen, die
zuvor beschriebene Wirkung des ersten Freilaufs 31 auszuschal
ten, und zwar in der Weise, daß durch wahlfreie Ansteuerung
das Glockenteil 81 auch in eine drehstarre Verbindung mit der
Welle 32 bringbar ist. Hierzu läuft die Welle 32 in einen
Ringflansch 84 aus, der an seinem Außenumfang mit einer schräg
zu einer Radialebene geneigten Fläche 85 versehen ist. In der
unteren Hälfte der Fig. 3 ist ein axialer Bolzen 86 erkennbar,
von denen mehrere, z.B. drei, über den Umfang des Ringflanschs
84 verteilt angeordnet sind. Die Bolzen 86 sorgen für eine
drehstarre Verbindung der Welle 32 mit einem Kegelkupplungsteil
87.
Das Kegelkupplungsteil 87 weist eine äußere, geringfügig zur
Längsachse der Welle 32 geneigte äußere, erste konische Kupp
lungsfläche 88 auf, die in der Darstellung der Fig. 3 und 4
an einer zweiten, inneren konischen Kupplungsfläche 89 des
Glockenteils 81 anliegt, wobei die zweite Kupplungsfläche 89
denselben Konuswinkel wie die erste Kupplungsfläche 88 aufweist.
In diese Stellung wird das Kegelkupplungsteil 87 unter der
Wirkung einer Tellerfeder 90 gepreßt, die mit ihrem Außenumfang
am Kegelkupplungsteil 87 und mit ihrem Innenumfang an einem
axialen Anschlag 91 der Welle 32 anliegt.
Ein schräg zu einer Radialebene angestellter Hebel 95, oder
mehrere über den Umfang der Welle 32 verteilte derartige Hebel
95 sind in einer Längsaussparung 96 der Welle 32 in axialer
Richtung geringfügig verschieb- und verschwenkbar. Ein oberes
Ende des Hebels 95 liegt mit seiner in Fig. 3 und 4 rechten
Seite am unteren Rand der Fläche 85 an, während die linke
Seite am unteren Ende einer Konusfläche 97 auf der rechten
Seite des Kegelkupplungsteils 87 anliegt. Ein unteres Ende
des Hebels 95 liegt an einem Kolben bzw. Bund 98 einer Kol
benstange 99 an, die in der Achse der Welle 32 verschiebbar
ist. Die Kolbenstange 99 liegt über Axiallager 93 am Bund 98
an, so daß sich Kolbenstange 99 und Bund 98 unter Rollreibung
gegeneinander verdrehen können.
Die Kolbenstange 99 wird mittels einer am linken Ende gehäuse
fest gehaltenen Feder 100 stets nach rechts in Fig. 3 und 4
gedrückt, um die zuvor beschriebenen Komponenten unter Vor
spannung zu halten. Am linken Ende der Kolbenstange 99 ist
ein Kolben 101 angeordnet, der dicht in einer axialen Zylinder
bohrung 102 der Eingangswelle 11 läuft. Der Kolben 101 kann
über den dritten Anschluß 34, der vorzugsweise als radialer
Druckölanschluß ausgebildet und dynamisch mit Drucköl versorgbar
ist, angesteuert werden. Der Bund 98 läuft in einem ersten
Abschnitt 103, und ein rechtes, freies Ende der Kolbenstange
99 läuft in einem zweiten Abschnitt 104 einer axialen Zylinder
bohrung in der Welle 32.
Die Wirkungsweise der dritten Betätigungseinheit 33 soll nun
anhand von zwei Phasenbildern der Fig. 4 und 5 näher erläutert
werden:
In Fig. 4 erkennt man nochmals in vergrößertem Maßstab den
bereits zu Fig. 3 erläuterten Ausgangszustand, bei dem das
Kegelkupplungsteil 87 mit seiner ersten konischen Kupplungs
fläche 88 an der zweiten konischen Kupplungsfläche 89 des
Glockenteils 81 anliegt. In dieser Stellung läuft das Kegel
kupplungsteil 87 infolge des Reibschlusses im Bereich der
Kupplungsflächen 88/89 drehstarr mit dem Glockenteil 81 um.
Infolge der in Fig. 3 unten gezeigten Verbindung mit dem axialen
Bolzen 86 folgt auch die Welle 32 drehstarr der Rotationsbe
wegung des Glockenteils 81, des Lamellenträgers 80 und damit
der zweiten Kupplungshälfte 30 der ersten Kupplung 23. Der
erste Freilauf 31 ist somit ausgeschaltet, d.h. durch Schließen
der Kegelkupplung überbrückt.
In Fig. 4 ist eingezeichnet, daß der Hebel 95 an seinem unteren
Ende in einem ersten Punkt 105, nämlich an der linken unteren
Ecke einer Radialfläche des Bundes 98 anliegt. Das obere Ende
des Hebels 95 liegt in einem zweiten Punkt 106 auf der linken
Seite des Hebels 95 an einer unteren Kante der Konusfläche 97
des Kegelkupplungsteils 87 an, während die rechte Seite des
Hebels 95 in einem dritten Punkt 107 am unteren Rand der Fläche
85 des Ringflanschs 84 anliegt. Der dritte Punkt 107 liegt
näher zur Achse der Welle 32 als der zweite Punkt 106.
Wird nun über den in Fig. 3 eingezeichneten dritten Anschluß
34, vorzugsweise mittels dynamischer Zuführung, ein Drucköl
auf die in Fig. 3 linke Seite des Kolbens 101 gebracht, wird
die Kolbenstange 99 in Fig. 3 bis 5 nach rechts ausgelenkt,
wie in Fig. 4 mit einem Pfeil 108 angedeutet. Infolge der
Bewegung der Kolbenstange 99 und damit des Bundes 98 vollführt
der Hebel 95 eine Schwenkbewegung in einer Axialebene, wobei
das äußerste obere Ende des Hebels 95 das Zentrum der Schwenk
bewegung ist. Der Hebel 95 verschwenkt sich in Richtung eines
Pfeils 109 und drückt das Kegelkupplungsteil 87 nach links,
so daß die Tellerfeder 90 in Richtung eines Pfeils 110 gespannt
wird. Das Kegelkupplungsteil 87 wandert in Richtung eines
Pfeils 111 axial aus.
Die Endstellung dieses Bewegungsablaufs ist in Fig. 5 darge
stellt, wo die Bezugszeichen der lageveränderten Elemente
jeweils mit einem Apostroph gekennzeichnet sind, während die
in ihrer Lage unveränderten Elemente mit unveränderten Bezugs
zeichen versehen sind.
Man erkennt aus Fig. 5, daß der Hebel 95′ sich nunmehr etwa
in einer Radialebene befindet und daß die Tellerfeder 90′
vollkommen gespannt ist. Das Kegelkupplungsteil 87′ ist axial
aus dem Glockenteil 81 nach links herausgetreten, so daß
zwischen den Kupplungsflächen 88′ und 89 ein Luftspalt 112
entstanden ist.
Die Kegelkupplung ist somit geöffnet und die Überbrückung
des ersten Freilaufs 31 aufgehoben. Der erste Freilauf 31 ist
infolgedessen wirksam, und die Welle 32 kann mit höherer
Drehzahl umlaufen als das Glockenteil 81.
Fig. 6 zeigt weitere Einzelheiten der vierten Betätigungseinheit
43 für den zweiten Freilauf 42. Die Bauart der vierten Betäti
gungseinheit 43 entspricht weitgehend der Bauart der dritten
Betätigungseinheit 33, die zuvor anhand der Fig. 3 bis 5 im
einzelnen erläutert wurde.
Ein Zahnradkörper 120 des zweiten Zahnrades 41 ist mit einer
ersten Sitzfläche 121 versehen, während die Vorgelegewelle 15
mit einer komplementären zweiten Sitzfläche 122 versehen ist.
Zwischen den Sitzflächen 121, 122 ist der zweite Freilauf 42
angeordnet.
Die Vorgelegewelle 15 läuft an ihrem in Fig. 6 linken Ende in
einen Ringflansch 123 aus, der mit einer Fläche 124 versehen
ist. Ein oder mehrere Bolzen 125 sorgen für eine drehstarre
Verbindung des Ringflanschs 123 mit einem Kegelkupplungsteil
126. Eine erste konische Kupplungsfläche 127 am Umfang des
Kegelkupplungsteils 126 arbeitet mit einer zweiten konischen
Kupplungsfläche 128 am Zahnradkörper 120 zusammen.
Eine Tellerfeder 129 drückt das Kegelkupplungsteil 126 von
einem axialen Anschlag 130 der Vorgelegewelle 15 nach rechts,
so daß im Ausgangszustand die Kupplungsflächen 127, 128 unter
Reibschluß aneinander liegen.
Ein Hebel 135 ist in einer Längsaussparung 136 der Vorgelege
welle 15 in einer Axialebene verschwenkbar. Das obere Ende
des Hebels 135 liegt rechts am unteren Ende der Fläche 124
des Ringflanschs 123 und links am unteren Ende der Konusfläche
137 des Kegelkupplungsteils 126 an. Das untere Ende des Hebels
135 liegt an einem Bund 138 eines Kolbens 139 an. Der Kolben
139 läuft koaxial zur Vorgelegewelle 15 in einem ersten Ab
schnitt 140 bzw. mit seinem rechten, freien Ende in einem
zweiten, querschnittsreduzierten Abschnitt 141 einer Axialboh
rung der Vorgelegewelle 15.
Ein weiterer Kolben 145 läuft koaxial zur Vorgelegewelle 15
in einer Bohrung 146 eines Getriebegehäuses 147. Mittels eines
radialen Kanals 148, der zum vierten Anschluß 44 führt, kann
ein Druckmittel, beispielsweise ein statisch zugeführtes
Drucköl, auf die linke Stirnseite des Kolbens 145 gebracht
werden. Der Kolben 145 ist mit einem axial ausgerichteten
Bolzen 149 versehen, der über die linke Stirnfläche des Kolbens
145 vorsteht und in eine komplementäre Ausnehmung 150 im
Getriebegehäuse 147 faßt, so daß der Kolben 145 drehstarr,
jedoch axial beweglich, in der Zylinderbohrung 146 laufen kann.
Die rechte Stirnseite des Kolbens 145 ist mit einem zentrischen
Zapfen 151 versehen, der in einer komplementären Sackbohrung
152 im Kolben 139 läuft. Die rechte Stirnseite des Kolbens
145 ist ferner mit Axiallagern 143 versehen, die an der linken
Stirnseite des Kolbens 139 anliegen. Die Axiallager 153 sind
beispielsweise als Rollenlager oder Kugellager ausgebildet,
so daß der drehstarr gelagerte Kolben 145 lediglich unter
Rollreibung an dem mit der Vorgelegewelle 15 umlaufenden Kolben
139 reibungsarm anliegt.
Wenn Drucköl in den Kanal 148 eingeleitet wird, wandert der
Kolben 145 nach rechts aus und schiebt den Kolben 139 nach
rechts vor sich her. Der Hebel 135 wird dann durch den Bund
138 verschwenkt, wobei der Bewegungsablauf des Hebels 135 dem
Bewegungsablauf des Hebels 95 entspricht, wie dies weiter
oben zu den Fig. 4 und 5 im einzelnen erläutert wurde, so daß
zur Vermeidung von Wiederholungen hier darauf verzichtet werden
kann.
Im Ergebnis wird bei Einleitung eines Drucköls in den Kanal
148 die durch die Kupplungsflächen 127, 128 gebildete Kegel
kupplung geöffnet, so daß der zweite Freilauf 42 wirksam werden
kann, während im drucklosen Zustand des Kanals 148 die Kegel
kupplung unter der Wirkung der Tellerfeder 129 geschlossen
ist und das zweite Zahnrad 41 in jenem Fall drehstarr mit der
Vorgelegewelle 15 umläuft.
Fig. 7 zeigt schließlich noch eine Variante einer Betätigungs
einheit 33 a, wie sie alternativ zur Betätigungseinheit 33 der
Fig. 3 bis 5, aber auch alternativ zur Betätigungseinheit 43
der Fig. 6, letzteres unter entsprechender Anpassung der
Betätigungselemente, verwendet werden kann. In Fig. 7 sind
Teile, die den zuvor anhand der Fig. 3 bis 6 geschilderten
Ausführungsbeispielen entsprechen, mit denselben Bezugszeichen
unter Hinzufügung eines "a" bezeichnet.
Die Abweichungen zu den Betätigungseinheiten 33 und 43 sind
folgende:
Zunächst erkennt man aus Fig. 7, daß der Ringflansch 84 a über
eine erste Verzahnung 160 mit der Welle 32 a drehstarr verbunden
ist. Eine zweite Verzahnung 161 sorgt für eine drehstarre
Verbindung der Welle 32 a mit dem Kegelkupplungsteil 87, so
daß die in Fig. 3 erkennbare Verbindung mittels der Bolzen 86
entbehrlich ist.
Das linke freie Ende der Welle 32 a ist vorzugsweise mit einer
Mehrzahl von radialen Bohrungen 162 versehen, in der ein oder
mehrere, z.B. drei über den Umfang verteilte Bolzen 163 in
radialer Richtung zur Welle 32 a laufen können. Das obere freie
Ende des Bolzens 163 wird in radialen Laufflächen geführt,
und zwar in einer ersten Lauffläche 164 am Ringflansch 84 a
sowie einer zweiten Lauffläche 165 am Kegelkupplungsteil 87 a.
Diese zweite Lauffläche 165 geht nach oben in eine Schrägfläche
166 über, deren Neigungswinkel dem halben Konuswinkel eines
ersten Konus 187 entspricht, in den der Bolzen 163 am oberen
Ende ausläuft. Am unteren Ende läuft der Bolzen 163 in einen
zweiten Konus 168 aus, der seinerseits an einem dritten Konus
169 eines axial verschiebbaren Kolbens 170 anliegt. Der Kolben
170 läuft in einer axialen Bohrung 171 der Welle 32 a und wird
zur Erzeugung einer Vorspannung von einer ebenfalls axial
verlaufenden Wendelfeder 172 in Fig. 7 nach links gedrückt.
Die Kolbenstange 99 a läuft an ihrem rechten Ende in einen
scheibenförmigen Bund 173 aus, der mit einem zentralen, axialen
Zapfen 174 versehen ist. Der Zapfen 174 führt ein Axiallager
175 zwischen der Scheibe 173 und dem Kolben 170.
Die Wirkungsweise der Betätigungseinheit 33 a ist wie folgt:
In der in Fig. 7 gezeigten Ausgangsstellung wird das Kegelkupp
lungsteil 87 a unter der Wirkung der Tellerfeder 90 a nach rechts
gedrückt, so daß die konischen Kupplungsflächen 88 a und 89
unter Reibschluß aneinanderliegen. Infolge der zweiten Verzah
nung 161 bedeutet dies eine drehstarre Verbindung von Glocken
teil 81 und Welle 32 a.
Wird nun die Kolbenstange 99 a nach rechts ausgelenkt, gelangt
der Bund 173 über das Axiallager 175 in Anlage an den Kolben
170 und schiebt diesen ebenfalls nach rechts. Auf dem dritten
Konus 169 gleitet nun der zweite Konus 168 des Bolzens 163
und verschiebt diesen nach oben. Der erste Konus 167 drückt
nun links gegen die Schrägfläche 166 und drückt das Kegelkupp
lungsteil 87 a gegen die Wirkung der Tellerfeder 90 a nach links.
Die Kupplungsflächen 88 a und 89 lösen sich infolgedessen
voneinander, so daß zwischen diesen Flächen 88 a, 89 ein Luft
spalt entsteht, der den Reibschluß aufhebt.
Auf diese Weise stellt sich eine Wirkung ein, wie sie weiter
oben zu Fig. 5 im einzelnen beschrieben wurde.
Es versteht sich, daß statt der Kolbenstange 99 a in Fig. 7
auch eine Anordnung mit einem druckmittelbetätigten Kolben
nach Art des Kolbens 145 in Fig. 6 eingesetzt werden kann, so
daß die Betätigungseinheit 33 a in entsprechender Weise auch
für den zweiten Freilauf 42 eingesetzt werden kann.
Die Fig. 8 bis 11 zeigen weitere Varianten hinsichtlich der
Anordnung der Freiläufe 31, 42. Die abweichenden Elemente
sind jeweils mit "b", "c", "d" bzw. "e" in Fig. 8 bis 11
bezeichnet.
In Fig. 8 ist die Anordnung des ersten Freilaufs 31 unverändert,
während der zweite Freilauf 42 b zwischen der zweiten Kupplungs
hälfte 35 b der zweiten Kupplung 24 b und der Hohlwelle 36 b
eingeschaltet ist.
Bei der Anordnung der Fig. 9 ist die Position des ersten
Freilaufs 31 ebenfalls unverändert, während der zweite Freilauf
42 c nunmehr zwischen Hohlwelle 36 c und dem ersten Zahnrad 40 c
angeordnet ist, das mit dem nun drehstarr auf der Vorgelegewelle
15 c angeordneten zweiten Zahnrad 41 c kämmt.
Bei der dritten Variante der Fig. 10 sind beide Freiläufe 31 d
und 42 d in die Doppelkupplung integriert, und zwar sind sie
zwischen dem Umlaufteil 20 d und den ersten Kupplungshälften
21 d bzw. 22 d der ersten Kupplung 23 d bzw. der zweiten Kupplung
24 d angeordnet. In diesem Falle sitzt die zweite Kupplungshälfte
30 d der ersten Kupplung 23 d drehstarr auf der Welle 32.
Schließlich zeigt Fig. 11 eine vierte Variante, bei der der
erste Freilauf 31 e am rechten Ende der Welle 32 e sitzt und
mit seinem Außenumlaufkörper das dritte Zahnrad 47 d trägt,
während der Innenumlaufkörper des ersten Freilaufs 31 e noch
das Lager 49 e trägt. Die Welle 32 e ist auch in diesem Falle
drehstarr mit der zweiten Kupplungshälfte 30 e der ersten
Kupplung 23 verbunden.
Den vorstehend geschilderten vier Varianten der Fig. 8 bis 11
ist gemeinsam, daß jeweils einer der Freiläufe 31 oder 42 in
den Kraftfluß eingeschaltet ist, der von der ersten Kupplung
23 bzw. von der zweiten Kupplung 24 ausgeht. Die Frage, welcher
dieser Varianten der Vorzug zu geben ist, hängt davon ab, ob
größere Eingriffe im Bereich der Doppelkupplung (Fig. 8 und
10) oder im Bereich des Getriebes (Fig. 9 und insbesondere
11) gewünscht werden bzw. in welchem Umfange die Freiläufe 31
und 42 extern zugänglich sein sollen.
So ist die Anordnung, wie sie sich aus den Fig. 1 bis 7 ergibt,
und bei der die Freiläufe 31, 42 an stirnseitigen Enden der
Welle 32 bzw. der Vorgelegewelle 15 angeordnet sind, allerdings
besonders bevorzugt, weil in diesen Fällen eine besonders
einfache axiale Zugänglichkeit der Freiläufe 31 und 42 gegeben
ist.
Claims (24)
1. Doppelkupplungsgetriebe mit einer Eingangswelle (11)
und einer Ausgangswelle (13), die über stirnradverzahnte
und selektiv in Eingriff bringbare Zahnradpaare (40/41,
47/48, 53/60, 68/65, 69/70, 74/77/78) miteinander
verbindbar sind, mit einer ersten und einer zweiten
Kupplung (23, 24), deren erste Kupplungshälften (21,
22) drehstarr mit der Eingangswelle (11) und deren
zweite Kupplungshälften (30, 35) mit einer Welle (32)
bzw. einer die Welle (32) umgebenden Hohlwelle (36)
verbunden sind, und mit Schaltmitteln (16) zum wechsel
weisen Betätigen der Kupplungen (23, 24) , um den Kraft
fluß zwischen Eingangs- und Ausgangswelle (11, 13)
alternativ über die erste Kupplung (23), die Welle
(32) und einen ersten Satz Zahnradpaare (47/48, 53/60,
69/70, 74/77/78) oder über die zweite Kupplung (24), die
Hohlwelle (36) und einen zweiten Satz Zahnradpaare
(40/41, 47/48, 53/60, 68/65, 69/70, 74/77/78) zu führen,
dadurch gekennzeichnet, daß in die über die Kupplungen
(23, 24) laufenden Kraftflüsse Freiläufe (31, 42)
eingeschaltet sind.
2. Doppelkupplungsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß ein erster Freilauf (31) zwischen die
zweite Kupplungshälfte (30) der ersten Kupplung (23)
und die Welle (32) geschaltet ist.
3. Doppelkupplungsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß ein erster Freilauf (31 d) zwischen die
erste Kupplungshälfte (21 d) der ersten Kupplung (23 d)
und die Eingangswelle (11 d) geschaltet ist.
4. Doppelkupplungsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß ein erster Freilauf (31 e) zwischen die
Welle (32 e) und ein von dieser angetriebenes Zahnrad
(47 e) eines der Zahnradpaare (47 e/48) geschaltet ist.
5. Doppelkupplungsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis
4, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Freilauf
(42 b) zwischen die zweite Kupplungshälfte (35 b) der
zweiten Kupplung (24 b) und die Hohlwelle (36 b) geschaltet
ist.
6. Doppelkupplungsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis
4, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Freilauf
(42 c) zwischen die Hohlwelle (36 c) und ein von diesem
angetriebenes Zahnrad (40 c) eines der Zahnradpaare
(40 c/41 c) geschaltet ist.
7. Doppelkupplungsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis
4, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Freilauf
(42 d) zwischen die erste Kupplungshälfte (22 d) der
zweiten Kupplung (24 d) und die Eingangswelle (11 d)
geschaltet ist.
8. Doppelkupplungsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis
4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlwelle (36) über
ein Zahnradpaar (40/41) eine Vorgelegewelle (15) antreibt
und daß ein zweiter Freilauf (42) zwischen das mit der
Vorgelegewelle (15) koaxiale Zahnrad (41) des Zahnrad
paars (40/41) und die Vorgelegewelle (15) geschaltet ist.
9. Doppelkupplungsgetriebe nach Anspruch 2 oder 8, dadurch
gekennzeichnet, daß der Freilauf (31, 42) am stirnsei
tigen Ende der Welle (32) bzw. der Vorgelegewelle (15)
angeordnet ist.
10. Doppelkupplungsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis
9, dadurch gekennzeichnet, daß der Freilauf (31, 42)
mit einer drehstarren Verbindung überbrückbar ist.
11. Doppelkupplungsgetriebe nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die Verbindung eine zum Freilauf
(31, 42) konzentrische dritte Kupplung aufweist.
12. Doppelkupplungsgetriebe nach Anspruch 11, dadurch
gekennzeichnet, daß die dritte Kupplung ringförmige
Konusflächen (88, 89; 127, 128) aufweist.
13. Doppelkupplungsgetriebe nach Anspruch 11 oder 12, dadurch
gekennzeichnet, daß die dritte Kupplung axial betätigbar
ist.
14. Doppelkupplungsgetriebe nach einem der Ansprüche 11
bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Kupplung
über Federkraft betätigbar ist.
15. Doppelkupplungsgetriebe nach Anspruch 14, dadurch
gekennzeichnet, daß die Federkraft von einer zur dritten
Kupplung konzentrischen Tellerfeder (90; 129) erzeugt
wird.
16. Doppelkupplungsgetriebe nach einem der Ansprüche 13
bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Kupplung
mittels eines axial in einer Längsbohrung (171) der
Welle (32) bzw. Vorgelegewelle (15) verschieblichen
Kolbens (98; 139; 170) betätigbar ist.
17. Doppelkupplungsgetriebe nach einem der Ansprüche 13
bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Betäti
gungskraft über ein Getriebe mit radialer Bewegungskom
ponente in eine axial gerichtete, aber außerhalb der
Achse der Welle (32) bzw. Vorgelegewelle (15) an der
dritten Kupplung angreifende Auslenkkraft umgesetzt wird.
18. Doppelkupplungsgetriebe nach Anspruch 17, dadurch
gekennzeichnet, daß das Getriebe einen zweiarmigen
Hebel (95; 135) umfaßt, dessen eines Ende vom Kolben
(98; 139) ausgelenkt wird und dessen anderes Ende eine
Hälfte der dritten Kupplung axial auslenkt.
19. Doppelkupplungsgetriebe nach Anspruch 17, dadurch
gekennzeichnet, daß das Getriebe ein radial bewegliches
Element aufweist, dessen eines Ende über eine erste
Keilfläche am Kolben (170) und dessen anderes Ende
über eine zweite Keilfläche an einer Hälfte der dritten
Kupplung anliegt.
20. Doppelkupplungsgetriebe nach Anspruch 19, dadurch
gekennzeichnet, daß das radial bewegliche Element ein
Bolzen (163) mit Konussen (167, 168) an den Enden ist,
die an einem Konus (169) des Kolbens (170) bzw. an
einer Schrägfläche (166) der Hälfte der dritten Kupplung
anliegen.
21. Doppelkupplungsgetriebe nach einem der Ansprüche 16
bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (98;
139) seinerseits mittels einer Kolben-Zylinder-Einheit
(101, 102; 145, 146) auslenkbar ist.
22. Doppelkupplungsgetriebe nach Anspruch 21, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kolben-Zylinder-Einheit (101,
102) mittels dynamischer Druckölzuführung auslenkbar ist.
23. Doppelkupplungsgetriebe nach Anspruch 21, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kolben-Zylinder-Einheit (145,
146) mittels statischer Druckölzuführung auslenkbar ist.
24. Doppelkupplungsgetriebe nach Anspruch 23, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kolben-Zylinder-Einheit (145,
146) gehäusefest angeordnet und der zylindrische Kolben
(145) drehstarr gehalten ist und über Axiallager (153)
unter Rollreibung am Kolben (139) axial anliegt.
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