DE69611807T2

DE69611807T2 - Getriebe mit Doppelkupplung

Info

Publication number: DE69611807T2
Application number: DE69611807T
Authority: DE
Inventors: Atsushi Honda; Masafumi Kinoshita; Kojiro Kuramochi; Hirofumi Nakada
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1995-07-25
Filing date: 1996-07-24
Publication date: 2001-09-27
Anticipated expiration: 2016-07-25
Also published as: JP3531301B2; US5720203A; EP0756107B1; EP0756107A3; DE69611807D1; EP0756107A2; JPH0942387A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zweikupplungsgetriebe.

2. Beschreibung des einschlägigen Standes der Technik

Es ist ein Zweikupplungsgetriebe für eine Mehrzahl von Vorwärtsgängen und einen Rückwärtsgang beschrieben worden mit zwei Kupplungen, die jeweils mit einer Haupteingangswelle verbunden sind, zwei Kupplungsausgangswellen, die jeweils mit den zwei Kupplungen auf einer gemeinsamen Achse verbunden sind, einer Nebenwelle und einer Hauptausgangswelle, die jeweils parallel zu den beiden Kupplungsausgangswellen angeordnet ist (Japanische Offenlegungsschrift Nr. 6-221347).
Bei diesem Getriebe sind auf der Nebenwelle ein angetriebenes Nebenwellenzahnrad, das mit einem auf einer der Kupplungsausgangswellen angeordneten Nebenwellen- Antriebszahnrad eingreift, und ein Rückwärtsgang- Antriebszahnrad, sowie eine Synchronisiereinrichtung zum selektiven Verbinden der Nebenwelle und des angetriebenen Nebenwellenzahnrads angeordnet, wobei der Rückwärtsgang durch das Zahnrad für den Rückwärtsgang sowie ein auf der Hauptausgangswelle angeordnetes Zahnrad vervollständigt wird, das mit einem Zahnrad für einen der Vorwärtsgänge eingreift, das mit der weiteren Kupplungsausgangswelle verbunden ist, d. h. derjenigen Kupplungsausgangswelle, welche die Nebenwelle nicht dreht.
Das oben beschriebene Getriebe kann eine geringere axiale Länge erzielen infolge der Verwendung der Nebenwelle und der gemeinsamen Verwendung eines Zahnrades, d. h. ein Zahnrad für einen der Vorwärtsgänge, das mit der weiteren Kupplungsausgangswelle verbunden ist, wird auch zur Vervollständigung des Rückwärtsgangs eingesetzt.
Bei dem oben beschriebenen Getriebe wird die Nebenwelle jedoch nur zum Vervollständigen des Rückwärtsgangs verwendet, und um die Nebenwelle herum mit Ausnahme eines Teils, wo das angetriebene Nebenwellenzahnrad angeordnet ist, und eines Teils, wo das Rückwärtsgang-Antriebszahnrad angeordnet ist, wird ein ungenutzter Raum belassen.

ABRISS DER ERFINDUNG

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Zweikupplungsgetriebe zur Verfügung zu stellen, das den Raum um die Nebenwelle herum effektiv nutzt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Zweikupplungsgetriebe mit einer Haupteingangswelle, einer ersten Kupplung, einer zweiten Kupplung, einer mit der ersten Kupplung verbundenen ersten Kupplungsausgangswelle, einer mit der zweiten Kupplung verbundenen zweiten Kupplungsausgangswelle, einer zur ersten Kupplungsausgangswelle und zur zweiten Kupplungsausgangswelle parallel angeordneten Nebenwelle, und einer zur ersten Kupplungsausgangswelle und zur zweiten Kupplungsausgangswelle parallel angeordneten Hauptausgangswelle vorgesehen, wobei das Getriebe aufweist: ein mit der ersten Kupplungsausgangswelle verbundenes erstes Zahnrad; ein mit der Nebenwelle verbundenes und mit dem ersten Zahnrad in Eingriff stehendes zweites Zahnrad, wobei das zweite Zahnrad im Zusammenwirken mit dem ersten Zahnrad die Nebenwelle und die erste Kupplungsausgangswelle koppelt; eine auf der Hauptausgangswelle angeordnete erste Synchronisiereinrichtung; ein drittes Zahnrad und ein viertes Zahnrad, die mit der zweiten Kupplungsausgangswelle verbunden sind; ein fünftes Zahnrad und ein sechstes Zahnrad, die auf der Hauptausgangswelle angeordnet sind und mit dem dritten Zahnrad bzw. dem vierten Zahnrad in Eingriff stehen und mittels der ersten Synchronisiereinrichtung selektiv mit der Hauptausgangswelle verbunden werden, wobei das fünfte und das sechste Zahnrad im Zusammenwirken mit dem dritten Zahnrad und dem vierten Zahnrad die zweite Kupplungsausgangswelle und die Hauptausgangswelle koppeln; eine auf der Nebenwelle angeordnete zweite Synchronisiereinrichtung, ein auf der Nebenwelle angeordnetes und mit dem fünften Zahnrad in Eingriff stehendes siebtes Zahnrad für einen Rückwärtsgang, und ein auf der Nebenwelle angeordnetes und mit dem vierten Zahnrad in Eingriff stehendes achtes Zahnrad für den ersten Vorwärtsgang, wobei das siebte Zahnrad und das achte Zahnrad die Nebenwelle und die Hauptausgangswelle koppeln, indem das siebte Zahnrad und das achte Zahnrad selbst durch die zweite Synchronisiereinrichtung selektiv mit der Nebenwelle verbunden werden, um zusätzlich zum Vervollständigen des Rückwärtsgangs den ersten Vorwärtsgang zu vervollständigen.
Ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung ergibt sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

In der Zeichnung ist:
Fig. 1 eine Schemaansicht der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine Tabelle, die Kombinationen von Betriebsbedingungen von Kupplungen und Muffen und Freilaufkupplungen zum Herstellen eines jeden Gangs zeigt;
Fig. 3 eine Schemaansicht der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 eine Schemaansicht der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 5 eine Schemaansicht der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die in Fig. 1 gezeigte erste Ausführungsform ist ein Zweikupplungsgetriebe mit fünf Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang für ein Kraftfahrzeug.
In Fig. 1 ist eine Kupplung C aus einer ersten Kupplung C1 und einer zweiten Kupplung C2 aufgebaut. Eine Eingangsscheibe C1i der ersten Kupplung C1 und eine Eingangsscheibe C2i der zweiten Kupplung C2 sind mit einer Haupteingangswelle Xi verbunden, die wiederum mit einer Abtriebswelle einer Brennkraftmaschine (nicht gezeigt) verbunden ist.
Die erste Kupplung C1 und die zweite Kupplung C2 werden durch einen Öldruck, der durch eine Öldruckzufuhr- Steuervorrichtung (nicht gezeigt) gesteuert wird, eingerückt und ausgerückt.
Eine erste Kupplungsausgangswelle X1 und eine zweite Kupplungsausgangswelle X2 sind mit einer Ausgangsscheibe C1o der ersten Kupplung C1 bzw. einer zweiten Ausgangsscheibe C2o der zweiten Kupplung C2 verbunden. Die erste Kupplungsausgangswelle X1 und die zweite Kupplungsausgangswelle X2 sind beide so angeordnet, daß sie diametral außerhalb sowie koaxial zu der Eingangswelle Xi liegen.
Eine Nebenwelle XS und eine Hauptausgangswelle XO sind parallel zu diesen Wellen angeordnet.
Ein Nebenwellen-Antriebszahnrad IS, ein Antriebszahnrad 5. Gang 15 und ein Antriebszahnrad 3. Gang I&sub3; sind auf der ersten Kupplungsausgangswelle X1 in der genannten Reihenfolge von der Seite der Kupplung C aus angeordnet, und eine dritte Synchronisiereinrichtung D3 ist ebenfalls zwischen dem Antriebszahnrad 3. Gang I&sub3; und dem Antriebszahnrad 5. Gang I&sub5; angeordnet. Das Nebenwellen-Antriebszahnrad Is ist permanent mit der ersten Kupplungsausgangswelle X1 verbunden und dreht daher immer gemeinsam mit dieser. Das Antriebszahnrad 5. Gang I&sub5; und das Antriebszahnrad 3. Gang I&sub3; sind drehbar an der ersten Kupplungsausgangswelle X1 angebracht und werden durch die dritte Synchronisiereinrichtung D3 folgendermaßen selektiv damit verbunden.
Die dritte Synchronisiereinrichtung D3 ist aufgebaut aus einem dritten Synchronkörper H3, der permanent mit der ersten Kupplungsausgangswelle X1 verbunden ist, und einer dritten Muffe S3, die gleitverschieblich auf der Außenumfangsfläche des dritten Synchronkörpers H&sub3; angebracht ist. Die dritte Muffe S3 wird mittels nicht gezeigter Einrichtungen durch eine dritte Schaltgabel Y3 verschoben, so daß sie mit einem Synchronzahnrad 3. Gang G&sub3;, das permanent mit dem Antriebszahnrad 3. Gang 13 verbunden ist, oder mit einem Synchronzahnrad 5. Gang G&sub5;, das permanent mit dem Antriebszahnrad 5. Gang I&sub5; verbunden ist, in Eingriff gebracht wird und dadurch das Antriebszahnrad 3. Gang I&sub3; oder das Antriebszahnrad 5. Gang I&sub5; selektiv mit der ersten Kupplungsausgangswelle X1 verbindet.
Ein Antriebszahnrad 2. Gang I&sub2; und ein Antriebszahnrad 4. Gang I&sub4; sind permanent mit der zweiten Kupplungsausgangswelle X2 verbunden.
Ein angetriebenes Zahnrad 5. Gang O&sub5;, das in Dauereingriff mit dem Antriebszahnrad 5. Gang I&sub5; steht, ein angetriebenes Zahnrad 3. Gang O&sub3;, das in Dauereingriff mit dem Antriebszahnrad 3. Gang 13 steht, ein angetriebenes Zahnrad 4. Gang O&sub4;, das in Dauereingriff mit dem Antriebszahnrad 4. Gang I&sub4; steht, und ein angetriebenes Zahnrad 2. Gang O&sub2;, das in Dauereingriff mit dem Antriebszahnrad 2. Gang I&sub2; steht, sind auf der Hauptausgangswelle Xo in der obenstehend angegebenen Reihenfolge von der Seite der Kupplung C aus angeordnet, und eine erste Synchronisiereinrichtung D1 ist des weiteren zwischen dem angetriebenen Zahnrad 4. Gang O&sub4; und dem angetriebenen Zahnrad 2. Gang O&sub2; angeordnet. Das angetriebene Zahnrad 5. Gang O&sub5; und das angetriebene Zahnrad 3. Gang O&sub3; sind permanent mit der ersten Kupplungsausgangswelle X1 verbunden und drehen daher immer gemeinsam damit. Das angetriebene Zahnrad 4. Gang O&sub4; und das angetriebene Zahnrad 2. Gang O&sub2; sind drehbar an der ersten Kupplungsausgangswelle X1 angebracht und werden durch die erste Synchronisiereinrichtung D1 folgendermaßen selektiv damit verbunden.
Die erste Synchronisiereinrichtung D1 ist aus einem ersten Synchronkörper H1, der permanent mit einer Hauptausgangswelle Xo verbunden ist, und einer gleitverschieblich auf der Außenumfangsfläche des ersten Synchronkörpers H1 angebrachten ersten Muffe S1 aufgebaut. Die erste Muffe S1 wird mittels nicht gezeigter Einrichtungen durch eine erste Schaltgabel Y1 verschoben, so daß sie mit einem Synchronzahnrad 4. Gang G&sub4; in Eingriff tritt, das permanent mit dem angetriebenen Zahnrad 4. Gang O&sub4; oder einem Synchronzahnrad 2. Gang G&sub2;, das permanent mit dem Antriebszahnrad 2. Gang O&sub2; verbunden ist, und bewirkt dadurch eine selektive Verbindung der Freilaufkupplung F. Die Freilaufkupplung F ist nur dann eingerückt, wenn ein Innenteil von ihr, der mit der zweiten Synchronisiereinrichtung D2 verbunden ist, schneller als ein Außenteil von ihr dreht, der mit dem Antriebszahnrad 1. Gang I&sub1; verbunden ist, und ist andernfalls ausgerückt.
MR bezeichnet ein Losrad zum Vervollständigen eines Rückwärtsgangs. Das Losrad MR steht in Dauereingriff sowohl mit dem Rückwärtsgang-Antriebszahnrad IR als auch dem Antriebszahnrad 2. Gang I&sub2;. Das Losrad MR wird eingesetzt, um das Rückwärtsgang-Antriebszahnrad IR mit dem Antriebszahnrad 2. Gang I&sub2; zu verbinden, wenn der Rückwärtsgang gewählt wird. Auf das Losrad MR kann jedoch verzichtet werden, wenn das Rückwärtsgang-Antriebszahnrad IR im Hinblick auf ein erzieltes Übersetzungsverhältnis direkt mit dem angetriebenen Zahnrad 2. Gang O&sub2; in Eingriff gebracht werden kann.
Der erste Gang wird vervollständigt durch Einrücken der ersten Kupplung C1, indem die erste Muffe S1 auf eine Seite des angetriebenen Zahnrads 2. Gang O&sub2; gestellt wird, die zweite Muffe S2 auf eine Seite des Antriebszahnrads 1. Gang I&sub1; gestellt wird, und die dritte Muffe S3 in die Leerlaufposition gestellt wird, und dadurch die Freilaufkupplung F eingerückt wird.
Bei dem gemäß der obenstehenden Beschreibung vervollständigten ersten Gang wird ein Ausgabedrehmoment der Brennkraftmaschine folgendermaßen übertragen:
Xi → C1i → C1o → X1 → Is → Os → Xs → H2 → S2 → G&sub1; → F → I&sub1; → I&sub4; → X2 → I&sub2; → O&sub2; → G&sub2; → S1 → H1 → Xo
und das Untersetzungsverhältnis insgesamt ist folgendermaßen dargestellt:
rs · rs · r&sub2;,
wobei
rs ein Untersetzungsverhältnis von Is → Os ist
ro ein Untersetzungsverhältnis von I&sub1; → I&sub4; ist
r&sub2; ein Untersetzungsverhältnis von I&sub2; → O&sub2; ist.
Der zweite Gang wird vervollständigt durch Einrücken der zweiten Kupplung C2 und darauffolgendes Ausrücken der ersten Kupplung C1, während jede Muffe in der Position gehalten wird, die für den ersten Gang verwendet wird.
Bei dem gemäß der obenstehenden Beschreibung vervollständigten zweiten Gang wird ein Ausgabedrehmoment der Brennkraftmaschine folgendermaßen übertragen:
Xi → C2i → C2o → X2 → I&sub2; → O&sub2; → G&sub2; → S1 → H&sub1; → Xo
und das Untersetzungsverhältnis insgesamt ist r&sub2;.
Beim Vervollständigen des zweiten Gangs wird das Antriebszahnrad 1. Gang I&sub1;, mit dem das Außenteil der Freilaufkupplung F verbunden ist, durch das Antriebszahnrad 4. Gang I&sub4; mit einer Drehzahl N · ro angetrieben, wobei N eine Drehzahl der Haupteingangswelle Xi ist.
Die Nebenwelle Xs hingegen, mit der das Außenteil der Freilaufkupplung F verbunden ist, dreht mit der Drehzahl N/rs.
Indem hierbei im Voraus die Untersetzungsverhältnisse so gewählt werden, daß sie ro > l/rs erfüllen, können eine Zweifachkopplung, d. h. Antreiben einer Welle durch zwei Getriebezüge mit voneinander verschiedenen Übersetzungsverhältnissen, oder Freilauf der Brennkraftmaschine verhindert werden.
Schalten aus dem zweiten Gang in den dritten Gang wird folgendermaßen bewerkstelligt:
Zuerst wird die dritte Muffe S3 anfänglich auf die Seite des angetriebenen Zahnrads 3. Gang O&sub3; verschoben, wodurch das angetriebene Zahnrad 3. Gang O&sub3; mit der Hauptausgangswelle Xo in Eingriff gebracht wird, wenn beispielsweise mit dem zweiten Gang gefahren wird und aufgrund der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs ein Umschalten vom zweiten Gang auf den dritten Gang zu erwarten ist.
Daraufhin wird die zweite Kupplung C2 ausgerückt und die erste Kupplung C1 eingerückt. Hierdurch wird der dritte Gang hergestellt, der die Eingriffskombination von Muffen und Kupplungen gemäß der Darstellung von Fig. 2 aufweist.
Bei dem gemäß der obenstehenden Beschreibung vervollständigten dritten Gang wird ein Ausgabedrehmoment der Brennkraftmaschine folgendermaßen übertragen:
Xi → C1i → C1o → X1 → H3 → S3 → G&sub3; → I&sub3; → O&sub3; →
und das Untersetzungsverhältnis insgesamt ist r&sub3;, wobei
r&sub2; ein Untersetzungsverhältnis I&sub3; → O&sub3; ist.
Aus dem nachstehend aufgeführten Grund tritt selbst dann keine Zweifachkopplung auf, wenn gemäß der obenstehenden Beschreibung die dritte Muffe S&sub3; anfänglich auf die Seite des angetriebenen Zahnrads 3. Gang O&sub3; verschoben und dadurch das angetriebene Zahnrad 3. Gang O&sub3; mit der Hauptausgangswelle X&sub3; in Eingriff gebracht wird, wenn mit dem zweiten Gang gefahren wird:
Das Innenteil der Freilaufkupplung F, das mit der Nebenwelle Xs verbunden ist, dreht mit einer Drehzahl von
N · (1/r&sub2;) · r&sub3; · (1/r&sub3;) = N/rs · (r&sub3;/r&sub2;).
Das Außenteil der Freilaufkupplung F hingegen, das mit dem Antriebszahnrad 4. Gang I&sub4; verbunden ist, dreht mit einer Drehzahl von N · ro.
Es gilt, wie gesagt, ro > 1/rs, und r&sub3;/r&sub2; < 1 wegen r&sub2; > r&sub3;. Daraus folgt N · ro > N · (1/r&sub2;) · r&sub3; · (1/r&sub3;). Infolgedessen dreht das Außenteil der Freilaufkupplung F schneller als das Innenteil, weshalb die Freilaufkupplung F frei läuft und eine Zweifachkopplung vermieden wird.
Bei dem dritten Gang kann die erste Muffe S1 auf die Seite des zweiten angetriebenen Zahnrads O&sub2; gestellt werden, oder zum Vorbereiten einer Verwendung des vierten Gangs auf die Seite des vierten angetriebenen Zahnrads O&sub4; gestellt werden, oder in die Leerlaufposition gestellt werden.
Umschalten aus dem dritten Gang in den vierten Gang wird folgendermaßen bewerkstelligt:
Zuerst wird die erste Muffe S1 anfänglich auf die Seite des angetriebenen Zahnrads 4. Gang O&sub4; verschoben und dadurch das angetriebene Zahnrad 4. Gang O&sub4; mit der Hauptausgangswelle Xo in Eingriff gebracht, wenn mit dem dritten Gang gefahren wird und ein Umschalten vom dritten Gang in den vierten Gang beispielsweise aufgrund der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs zu erwarten ist.
Daraufhin wird die erste Kupplung C1 ausgerückt und die zweite Kupplung C2 eingerückt. Dadurch wird der vierte Gang vervollständigt, der die in Fig. 2 gezeigte Eingriffskombination von Muffen und Kupplungen aufweist.
Im vierten Gang, der gemäß der obenstehenden Beschreibung vervollständigt wird, wird ein Ausgabedrehmoment der Brennkraftmaschine folgendermaßen übertragen:
Xi → C2i → C2o → X2 → I&sub4; → O&sub4; → G&sub4; → S1 → H1 → Xo,
wobei das Untersetzungsverhältnis insgesamt r&sub4; ist, und
r&sub4; ein Untersetzungsverhältnis von I&sub4; → O&sub4; ist.
Wie obenstehend erwähnt wurde, wird die erste Muffe S1 anfänglich auf die Seite des angetriebenen Zahnrads 4. Gang O&sub4; verschoben und dadurch das Antriebszahnrad 4. Gang O&sub4; mit der Hauptausgangswelle Xo in Eingriff gebracht, wenn mit dem dritten Gang gefahren wird und ein Umschalten vom dritten Gang in den vierten Gang zu erwarten ist.
Um Zweifachkopplungsprobleme während dieses Vorgangs zu vermeiden, ist folgendes anzumerken.
Das Außenteil der Freilaufkupplung F, das mit dem Antriebszahnrad 4. Gang I&sub4; verbunden ist, dreht mit einer Drehzahl N · (1/r&sub3;) · r&sub4; · ro.
Andererseits dreht das Innenteil der Freilaufkupplung F, das mit der Nebenwelle Xs verbunden ist, mit einer Drehzahl N · (1/rs).
Durch Wählen der Übersetzungsverhältnisse derart, daß die nachfolgende Gleichung erfüllt ist, kann daher das Außenteil der Freilaufkupplung F schneller als das Innenteil drehen, und die Zweifachkopplungsprobleme können somit vermieden werden.
(1/r&sub3;) · r&sub4; · ro > 1/rs ... (1)
Daher gilt (1/r&sub3;) · r&sub4; < 1, weil r&sub3; > r&sub4;.
Wenn die obenstehende Gleichung (1) erfüllt ist, ist die obenstehend genannte Bedingung ro > 1/rs somit erfüllt.
Die linke Seite der Gleichung (1) läßt sich folgendermaßen beschreiben:
(1/r&sub3;) · r&sub4; · ro
= (RI&sub3;/RO&sub3;) · (RO&sub4;/RI&sub4;) · (RI&sub4;/RI&sub1;)
= (RI&sub3;/RO&sub3;) · (RO&sub4;/RI&sub1;).
Andererseits läßt sich die rechte Seite der Gleichung (1) folgendermaßen beschreiben:
1/rs = RIs/ROs
wobei
RI&sub1; ein Radius des Antriebszahnrads 1. Gang I&sub1; ist.
RT&sub3; ein Radius des Antriebszahnrads 3. Gang I&sub3; ist.
RO&sub3; ein Radius des angetriebenen Zahnrads 3. Gang O&sub3; ist.
RI&sub4; ein Radius des Antriebszahnrads 4. Gang I&sub4; ist.
RO&sub4; ein Radius des angetriebenen Zahnrads 4. Gang O&sub4; ist.
RIs ein Radius des Nebenwellen-Antriebszahnrads Is ist.
ROs ein Radius des angetriebenen Nebenwellenzahnrads Os ist.
Damit die Gleichung (1) erfüllt ist, sollte daher die folgende Gleichung erfüllt sein.
(R1&sub3;/RO&sub3;) · (RO&sub4;/RI&sub1;) > RIs/ROs
Wenn die Untersetzungsverhältnisse r&sub3; und rs so gewählt werden, daß sie r&sub3; > rs erfüllen, können RO&sub4; und RI&sub1; so gewählt werden, daß sie RO&sub4;/RI&sub1; ≥ 1 erfüllen, d. h. RO&sub4; ≥ RI&sub1;.
Daher könnten der Abstand d1 zwischen der gemeinsamen Mittelachse der ersten Kupplung C1 und der zweiten Kupplung C2 sowie der Mittelachse der Hauptausgangswelle Xo und der Abstand d2 zwischen der gemeinsamen Mittelachse der ersten Kupplung C1 und der zweiten Kupplung C2 sowie der Mittelachse der Nebenwelle Xs so gewählt werden, daß sie die folgende Gleichung erfüllen:
d1 ≥ d2
Umschalten vom vierten Gang auf den fünften Gang wird folgendermaßen bewerkstelligt:
Zuerst wird die dritte Muffe S3 anfänglich auf die Seite des angetriebenen Zahnrads 5. Gang O&sub5; verschoben und dadurch das angetriebene Zahnrad 5. Gang O&sub5; mit der Hauptausgangswelle Xo in Eingriff gebracht, wenn mit dem vierten Gang gefahren wird und ein Umschalten vom vierten Gang in den fünften Gang beispielsweise aufgrund der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs zu erwarten ist.
Daraufhin wird die zweite Kupplung C2 ausgerückt und die erste Kupplung C1 eingerückt. Dadurch wird der fünfte Gang vervollständigt, der die in Fig. 2 gezeigte Eingriffskombination von Muffen und Kupplungen aufweist.
Im fünften Gang, der gemäß der obenstehenden Beschreibung vervollständigt wird, wird ein Ausgabedrehmoment der Brennkraftmaschine folgendermaßen übertragen:
Xi → C1i → C1o → X1 → H3 → S3 → G&sub5; → I&sub5; → O&sub5; → Xo
und das Untersetzungsverhältnis insgesamt ist r&sub5;, wobei
r&sub5; ein Untersetzungsverhältnis von I&sub5; → O&sub5; ist.
Aus dem folgenden Grund ergibt sich selbst dann keine Zweifachkopplung, wenn gemäß der obenstehenden Beschreibung die dritte Muffe S3 anfänglich auf die Seite des angetriebenen Zahnrads 5. Gang O&sub5; verschoben wird und dadurch das angetriebene Zahnrad 5. Gang O&sub5; mit der Abtriebswelle Xo in Eingriff gebracht wird, wenn mit dem zweiten Gang gefahren wird:
Das Innenteil der Freilaufkupplung F, das mit der Nebenwelle Xs verbunden ist, dreht mit einer Drehzahl von
N · (1/r&sub4;) · r&sub5; · (1/rs) = N/rs · (r&sub5;/r&sub4;).
Andererseits dreht das Außenteil der Freilaufkupplung F, das mit dem Antriebszahnrad 4. Gang 14 verbunden ist, mit einer Drehzahl N · ro.
Hierbei ist wie obenstehend erwähnt ro > 1/rs, und r&sub5;/r&sub4; < 1 weil r&sub4; > r&sub5;. Infolgedessen gilt N · ro > N · (1/r&sub4;) · r&sub5; · (1/r&sub5;). Demzufolge dreht das Außenteil der Freilaufkupplung F schneller als das Innenteil, und daher dreht die Freilaufkupplung F frei runs und eine Zweifachkopplung wird vermieden.
Im fünften Gang kann die erste Muffe S1 als Vorbereitung einer Verwendung des vierten Gangs auf die Seite des vierten angetriebenen Zahnrads O&sub4; gestellt werden, oder in die Leerlaufposition gestellt werden.
Der Rückwärtsgang wird vervollständigt durch Einrücken der ersten Kupplung C1, nachdem die erste Muffe S1 auf eine Seite des angetriebenen Zahnrads 2. Gang O&sub2;, die zweite Muffe S2 auf eine Seite eines Rückwärtsgang- Antriebszahnrads IR und die dritte Muffe S3 in die Leerlaufposition gestellt wird.
In dem gemäß der obenstehenden Beschreibung vervollständigten Rückwärtsgang wird ein Ausgabedrehmoment der Brennkraftmaschine folgendermaßen übertragen:
Xi → C1i → C1o → X1 → Is → Os → H2 → S2 → GR → IR → MR → I&sub2; → O&sub2; → G&sub2; → S1 → H1 → Xo
und das Untersetzungsverhältnis insgesamt stellt sich folgendermaßen dar,
rs · rR,
wobei
rR ein Untersetzungsverhältnis von IR → O&sub2; ist.
Für eine Beschreibung der axialen Länge dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die folgenden Bezeichnungen verwendet.
Ein Getriebezug, der aus dem Nebenwellen-Antriebszahnrad Is und dem damit in Eingriff stehenden angetriebenen Nebenwellenzahnrad Os besteht, wird als der erste Getriebezug bezeichnet.
Ein Getriebezug, der aus dem Antriebszahnrad 5. Gang I&sub5; und dem damit in Eingriff stehenden angetriebenen Zahnrad 5. Gang O&sub5; besteht, wird als der zweite Getriebezug bezeichnet.
Ein Getriebezug, der aus dem Antriebszahnrad 3. Gang I&sub3; und dem damit in Eingriff stehenden angetriebenen Zahnrad 3. Gang O&sub3; besteht, wird als der dritte Getriebezug bezeichnet.
Ein Getriebezug, der aus dem Antriebszahnrad 1. Gang I&sub1; und dem damit in Eingriff stehenden Antriebszahnrad 4. Gang I&sub4; sowie dem mit dem Antriebszahnrad 4. Gang I&sub4; in Eingriff stehenden angetriebenen Zahnrad 4. Gang O&sub4; besteht, wird als der vierte Getriebezug bezeichnet.
Ein Getriebezug, der aus dem Rückwärtsgang-Antriebszahnrad IR und dem damit in Eingriff stehenden Losrad MR sowie dem mit dem Losrad MR in Eingriff stehenden Antriebszahnrad 2. Gang I&sub2; und dem mit dem Antriebszahnrad 2. Gang I&sub2; in Eingriff stehenden angetriebenen Zahnrad 2. Gang O&sub2; besteht, wird als der vierte Getriebezug bezeichnet.
Eine axiale Länge eines Getriebeabschnitts des Zweikupplungs-Getriebes der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Ausnahme eines Teils der Kupplung C ist eine Länge vom linksseitigen Ende des ersten Getriebezuges zum rechtsseitigen Ende des fünften Getriebezuges und ist durch L in Fig. 1 gezeigt.
Dieses L ist eine Summe aus L1, L2, L3, L4 und L5, wobei
L1 eine Breite des ersten Getriebezuges ist,
L2 ein Zwischenraum zwischen dem ersten Getriebezug und dem zweiten Getriebezug ist,
L3 eine Länge vom linksseitigen Ende des zweiten Getriebezuges zum rechtsseitigen Ende des dritten Getriebezuges ist,
L4 ein Zwischenraum zwischen dem dritten Getriebezug und dem vierten Getriebezug ist, und
L5 eine Länge vom linksseitigen Ende des vierten Getriebezuges zum rechtsseitigen Ende des fünften Getriebezuges ist.
Tatsächlich sind L2 und L4 fast gleich Null, weshalb L = L1 + L3 + L5.
Diese erste Ausführungsform ist aufgebaut durch Hinzufügen des Antriebszahnrads 1. Gang I&sub1; auf eine Nebenwelle Xs eines Zweikupplungsgetriebes vom Typ mit vier Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang, welches das Antriebszahnrad 1. Gang I&sub1; des vorausgehend beschriebenen Standes der Technik nicht aufweist.
Bei dem obenstehend beschriebenen Zweikupplungsgetriebe des Standes der Technik vom Typ mit vier Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang sind fünf Getriebezüge erforderlich und sollten ebenso wie bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angeordnet sein.
Eine axiale Länge L' eines Getriebeabschnitts des Zweikupplungsgetriebes des Standes der Technik ist eine Summe von L1', L2', L3', L4' und L5', wobei
L1' eine Breite des ersten Getriebezuges ist,
L2' ein Zwischenraum zwischen dem ersten Getriebezug und dem zweiten Getriebezug ist,
L3' eine Länge vom linksseitigen Ende des zweiten Getriebezuges zum rechtsseitigen Ende des dritten Getriebezuges ist,
L4' ein Zwischenraum zwischen dem dritten Getriebezug und dem vierten Getriebezug ist, und
L5' eine Länge vom linksseitigen Ende des vierten Getriebezuges zum rechtsseitigen Ende des fünften Getriebezuges ist.
Tatsächlich sind L2' und L4' fast gleich Null wie bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, weshalb L' = L1' + L3' + L5',
wobei L1 = L1' und L3 = L3', da bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit fünf Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang wie auch bei dem Stand der Technik mit vier Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang der erste Getriebezug, der zweite Getriebezug, der dritte Getriebezug und die zwischen dem zweiten Getriebezug und dem dritten Getriebezug angeordnete Synchronisiereinrichtung die gleichen sind.
Des weiteren gilt L5 = L5', da das Antriebszahnrad 1. Gang I&sub1; für den Eingriff mit dem Antriebszahnrad 4. Gang I&sub4; im vierten Getriebezug angeordnet ist, das auch im der Stand der Technik mit vier Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang vorgesehen ist, weshalb die Länge vom linksseitigen Ende des vierten Getriebezuges zum rechtsseitigen Ende des fünften Getriebezuges gleich sind.
Folglich gilt L = L', d. h. die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit fünf Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang und der Stand der Technik mit vier Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang besitzen die gleiche axiale Länge. Umgekehrt kann die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit fünf Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang so aufgebaut sein, daß sie eine axiale Länge aufweist, welche die gleiche wie diejenige des Standes der Technik mit vier Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang ist.
Des weiteren können bei der ersten Ausführungsform Teile wie das Schaltschiebergehäuse, das die zum Gangschalten verwendeten Öldrücke steuert, leicht angeordnet werden.
Bei der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, von der eine Schemaansicht in Fig. 3 gezeigt ist, ist die dritte Synchronisiereinrichtung D3 auf der Ausgangswelle Xo angeordnet, während sie bei der ersten Ausführungsform auf der ersten Kupplungsausgangswelle X1 angeordnet ist und die erste Kupplungsausgangswelle X1 mit der Hauptausgangswelle Xo verbindet, wenn der dritte Gang oder der fünfte Gang gewählt wird.
Infolge dieser Änderung sind das Antriebszahnrad 3. Gang I&sub3; und das Antriebszahnrad 5. Gang I&sub5; permanent verbunden, und das angetriebene Zahnrad 3. Gang O&sub3; und das angetriebene Zahnrad 5. Gang O&sub5; sind mit dem Synchronzahnrad 3. Gang G&sub3; bzw. dem Synchronzahnrad 5. Gang G&sub5; versehen und drehbar an der Hauptausgangswelle Xo angebracht.
Weitere Teile hingegen sind wie bei der ersten Ausführungsform angeordnet und weisen eine gleiche axiale Länge auf.
Bei dieser zweiten Ausführungsform ist die erforderliche Eingriffskombination der Muffen und Kupplungen die gleiche wie die in Fig. 2 gezeigte. In jedem Gang wird ein Ausgabedrehmoment der Brennkraftmaschine folgendermaßen übertragen:
im ersten Gang
Xi → C1i → C1o → X1 → Is → Os → Xs → H2 → S2 → G&sub1; → F → I&sub1; → I&sub4; → X2 → I&sub2; → O&sub2; → G&sub2; → S1 → H1 → Xo
im zweiten Gang
Xi → C2i → C2o → X2 → I&sub2; → O&sub2; → G&sub2; → S1 → H1 → Xo
im dritten Gang
Xi → C1i → c1o → X1 → I&sub3; → O&sub3; → G&sub3; → S3 → H3 → Xo
im vierten Gang
Xi → C2i → C2o → X2 → I&sub4; → O&sub4; → G&sub4; → S1 → H1 → Xo
im fünften Gang;
Xi → C1i → C1o → X1 → I&sub3; → O&sub5; → G&sub5; → S3 → O&sub3; → Xo
im Rückwärtsgang;
Xi → C1i → C1o → X1 → Is → OS → H2 → S2 → GR → IR → MR → I&sub2; → O&sub2; → G&sub2; → S1 → H1 → Xo
Bei der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, von der eine Schemaansicht in Fig. 4 gezeigt ist, ist das Nebenwellen-Antriebszahnrad Is, das in der zweiten Ausführungsform mit der ersten Kupplungsausgangswelle X1 verbunden ist, weggelassen, und das Antriebszahnrad 3. Gang I&sub3; ist am nächsten zur Kupplung C angeordnet, während es mit dem angetriebenen Nebenwellenzahnrad Os in Eingriff steht.
Durch Anwendung des obenstehend beschriebenen Aufbaus kann die dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung fünf Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang mit vier Getriebezügen verwirklichen. Demzufolge ist die axiale Länge der dritten Ausführungsform geringer als diejenige der ersten wie auch der zweiten Ausführungsform.
Im Detail ist die axiale Länge L des Getriebeabschnitts der dritten Ausführungsform der vorliegenden Ausführungs form eine Summe von L3 und L5, d. h. L = L3 + L5 gegenüber L = L1 + L3 + L5 in der ersten und zweiten Ausführungsform.
Bei dieser dritten Ausführungsform sind die weiteren baulichen Merkmale die gleichen wie bei der zweiten Ausführungsform. Die erforderliche Eingriffskombination von Muffen und Kupplungen ist die gleiche wie die in Fig. 2 gezeigte, und die erforderliche Prozedur zum Schalten von Gängen ist die gleiche wie bei der zweiten Ausführungsform. Daher wird hier nur der Übertragungspfad von Ausgabedrehmoment der Brennkraftmaschine nachfolgend gezeigt:
im ersten Gang
Xi1 → C1i → C1o → X1 → I&sub3; → Os → Xs → H2 → S2 → G&sub1; → F → I&sub1; → I&sub4; → X2 → I&sub2; → O&sub2; → G&sub2; → S1 → H1 → Xo
im zweiten Gang
Xi → C2i → C2o → X2 → I&sub2; → O&sub2; → G&sub2; → S1 → H1 → Xo
im dritten Gang
Xi → C1i → C1o → X1 → I&sub3; → O&sub3; → G&sub3; → S3 → H3 → Xo
im vierten Gang
Xi → C2i → C2o → X2 → I&sub4; → O&sub4; → G&sub4; → S1 → H1 → Xo
im fünften Gang
Xi → C1i → X1o → X1 → I&sub5; → O&sub5; → G&sub5; → S3 → O&sub3; → Xo
im Rückwärtsgang
Xi → C1i → C1o → X1 → Is → Os → Xs → H2 → GR → IR → NR → I&sub2; → O&sub2; → G&sub2; → S1 → H1 → Xo
Die vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, von der eine Schemaansicht in Fig. 5 gezeigt ist, ist ein Getriebe vom Typ mit vier Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang, das unter Weglassung eines Getriebezuges 5. Gang aus der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erhalten wird, d. h. das Antriebszahnrad 5. Gang I&sub5; und das angetriebene Zahnrad 5. Gang O&sub5; sind aus der dritten Ausführungsform weggelassen.
Durch Anwendung des obenstehend beschriebenen Aufbaus wird die dritte Synchronisiereinrichtung D3 nur gebraucht, um das angetriebene Zahnrad 3. Gang O&sub3; selektiv mit der Hauptausgangswelle Xo zu verbinden, infolgedessen die axiale Länge der in der vierten Ausführungsform verwendeten dritten Synchronisiereinrichtung D3 etwa die Hälfte der in weiteren Ausführungsformen verwendeten beträgt.
Daher beträgt die axiale Länge des Getriebeabschnitts der vierten Ausführungsform etwa (0,5 · L3) + L5.
Bei dieser vierten Ausführungsform sind die weiteren baulichen Merkmale die gleichen wie bei der dritten Ausführungsform. Die erforderliche Eingriffskombination von Muffen und Kupplungen ist die gleiche wie diejenigen für die dritte Ausführungsform, die zum Gangschalten erforderliche Prozedur und ein Übertragungspfad von Ausgabedrehmoment der Brennkraftmaschine sind die gleichen wie die für die dritte Ausführungsform, mit der Ausnahme, daß Teile, die den fünften Gang betreffen, nicht verwendet werden.
Gemäß der obenstehenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Ausführungsformen wird in der vorliegenden Erfindung ein Freiraum um die Nebenwelle effektiv genutzt, indem Zahnräder für Vorwärtsgänge auf der Nebenwelle angeordnet sind, auf der das Zahnrad für den Rückwärtsgang angeordnet ist.

Claims

1. Zweikupplungsgetriebe mit einer Haupteingangswelle (Xi), einer ersten Kupplung (C1), einer zweiten Kupplung (C2), einer mit der ersten Kupplung (C1) verbundenen ersten Kupplungsausgangswelle (X1), einer mit der zweiten Kupplung (C2) verbundenen zweiten Kupplungsausgangswelle (X2), einer zur ersten Kupplungsausgangswelle (X1) und zur zweiten Kupplungsausgangswelle (X2) parallel angeordneten Nebenwelle (XS), und einer zur ersten Kupplungsausgangswelle (X1) und zur zweiten Kupplungsausgangswelle (X2) parallel angeordneten Hauptausgangswelle (X&sub0;), wobei das Getriebe aufweist:

ein mit der ersten Kupplungsausgangswelle (X1) verbundenes erstes Zahnrad (IS);

ein mit der Nebenwelle (XS) verbundenes und mit dem ersten Zahnrad (IS) in Eingriff stehendes zweites Zahnrad (OS), wobei das zweite Zahnrad (OS) im Zusammenwirken mit dem ersten Zahnrad (IS) die Nebenwelle (XS) und die erste Kupplungsausgangswelle (X1) koppelt;

eine auf der Hauptausgangswelle (X&sub0;) angeordnete erste Synchronisiereinrichtung (D1);

ein drittes Zahnrad (I&sub2;) und ein viertes Zahnrad (I&sub4;), die mit der zweiten Kupplungsausgangswelle (X2) verbunden sind;

ein fünftes Zahnrad (O&sub2;) und ein sechstes Zahnrad (O&sub4;), die auf der Hauptausgangswelle (X&sub0;) angeordnet sind und mit dem dritten Zahnrad (I&sub2;) bzw. dem vierten Zahnrad (I&sub4;) in Eingriff stehen und mittels der ersten Synchronisiereinrichtung (D1) selektiv mit der Hauptausgangswelle (X&sub0;) verbunden werden, wobei das fünfte Zahnrad (O&sub2;) und das sechste Zahnrad (O&sub4;) im Zusammenwirken mit dem dritten Zahnrad (I&sub2;) und dem vierten Zahnrad (I&sub4;) die zweite Kupplungsausgangswelle (X2) und die Hauptausgangswelle (X&sub0;) koppeln;

eine auf der Nebenwelle (XS) angeordnete zweite Synchronisiereinrichtung (D2);

ein auf der Nebenwelle (XS) angeordnetes und mit dem fünften Zahnrad (O&sub2;) in Eingriff stehendes siebtes Zahnrad (IR) für einen Rückwärtsgang; und

ein auf der Nebenwelle (XS) angeordnetes und mit dem vierten Zahnrad (I&sub4;) in Eingriff stehendes achtes Zahnrad (I&sub1;) für den ersten Vorwärtsgang, wobei das siebte Zahnrad (IR) und das achte Zahnrad (I&sub1;) die Nebenwelle (XS) und die Hauptausgangswelle (X&sub0;) koppeln, indem das siebte Zahnrad (IR) und das achte Zahnrad (I&sub1;) selbst durch die zweite Synchronisiereinrichtung (D2) selektiv mit der Nebenwelle (XS) verbunden werden, um zusätzlich zum Vervollständigen des Rückwärtsgangs den ersten Vorwärtsgang zu vervollständigen.

2. Zweikupplungsgetriebe nach Anspruch 1, wobei das siebte Zahnrad (IR) über das dritte Zahnrad (I&sub2;) und ein leer drehendes neuntes Zahnrad (MR) mit dem fünften Zahnrad (O&sub2;) in Eingriff steht.

3. Zweikupplungsgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein zusätzliches Zahnrad (I&sub5;, I&sub3;) und eine zusätzliche Synchronisiereinrichtung (D3) für die Verbindung des zusätzlichen Zahnrads (I&sub5;, I&sub3;) mit der ersten Kupplungsausgangswelle (X1) auf der ersten Kupplungsausgangswelle (X1) angeordnet sind, und ein mit dem zusätzlichen Zahnrad (I&sub5;) in Eingriff stehendes Zahnrad (O&sub5;, O&sub3;) für einen weiteren Vorwärtsgang auf der Hauptausgangswelle (X&sub0;) angeordnet ist.

4. Zweikupplungsgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, wobei zwei zusätzliche Zahnräder (I&sub5;, I&sub3;) und eine zusätzliche Synchronisiereinrichtung (D3) für die Verbindung der zusätzlichen Zahnräder (I&sub5;, I&sub3;) mit der ersten Kupplungsausgangswelle (X1) auf der ersten Kupplungsausgangswelle (X1) angeordnet sind, und zwei mit den zusätzlichen Zahnrädern (I&sub5;, I&sub3;) in Eingriff stehende Zahnräder (O&sub5;, O&sub3;) für zwei weitere Vorwärtsgänge auf der Hauptausgangswelle (X&sub0;) angeordnet sind.

5. Zweikupplungsgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein mit dem ersten Zahnrad (IS) in Eingriff stehendes Zahnrad und eine Synchronisiereinrichtung für die selektive Verbindung dieses Zahnrades mit der Hauptausgangswelle (X&sub0;) auf der Hauptausgangswelle (X&sub0;) angeordnet ist.

6. Zweikupplungsgetriebe nach Anspruch 5, wobei ein zusätzliches Zahnrad auf der Hauptausgangswelle (X&sub0;) angeordnet ist, und das zusätzliche Zahnrad durch die auf der Hauptausgangswelle (X&sub0;) angeordnete Synchronisiereinrichtung selektiv mit der Hauptausgangswelle (X&sub0;) verbunden wird.

7. Zweikupplungsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das dritte Zahnrad (I&sub2;) und das fünfte Zahnrad (O&sub2;) zum Vervollständigen des zweiten Vorwärtsgangs verwendet werden, und eine Freilaufkupplung (F) , die Kraft ausschließlich von der Nebenwelle (XS) auf die zweite Kupplungsausgangswelle (X2) überträgt, in einem Kraftübertragungspfad zwischen der zweiten Synchronisiereinrichtung (D2) und dem achten Zahnrad (I&sub1;) angeordnet ist.