WO2012126663A1 - Verfahren zur synchronisierung eines doppelkupplungsgetriebes und doppelkupplungsgetriebe - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method for synchronizing a dual clutch transmission and a dual clutch transmission according to the preamble of claim 1 or the preamble of claim 3.
- Dual-clutch transmission with two friction clutches arranged on the input side, which are each connected via an input shaft to a group of odd or even gears and represent two partial transmissions with a common output shaft, are known in different designs.
- the two friction clutches can be constructed, for example, nested in a compact double clutch unit, wherein the two input shafts are arranged coaxially one above the other.
- the one input shaft is formed as an externa ßere shorter hollow shaft from which protrudes the other input shaft as a longer inner solid shaft.
- two individual clutches may be arranged in an axially parallel arrangement of two input shafts.
- the output shaft may be arranged differently.
- Dual-clutch transmissions are also able to meet the requirements for commercial vehicle transmissions, which should enable on the one hand start-up and maneuvering for heavy vehicle loading on inclines or difficult road conditions and on the other hand, a speedy and efficient long-distance driving, and therefore require a relatively large overall spread.
- dual-clutch transmissions can by their self-contained design with a more progressive gear, in which the increments vary and the difference in speed between the gears hardly changes, have a comparable total spread with fewer gears.
- Dual-clutch transmissions provide traction-assisted per se at sequential sequence per se, while multi-group transmission for traction-assisted gear changes require additional effort at largely arbitrary switching sequence.
- DE 10 2007 049 270 A1 shows a dual-clutch transmission with at least eight power-shiftable forward gears.
- the transmission has on each side of a main shaft assembly each have a countershaft assembly.
- the two countershaft assemblies are arranged axially parallel to each other.
- the main shaft assembly comprises two coaxially superposed transmission input shafts, which are each connected to an input side friction clutch, and an output shaft arranged axially in front of it.
- the eight forward gears and one or two reverse gears are realized on five wheelset levels and one output stage and can be shifted with eight speed clutches and an additional shift element.
- At least one gear is formed as a Windungsgang, which is switchable by means of the additional switching element, via which the two transmission input shafts are coupled to one another.
- Winding gears In winding gears, the power flow of one or more gears alternately extends over multiple gear levels between a main shaft assembly and a parallel countershaft assembly. The power flow thus winds through the transmission. Winding gears are compared with conventional transmission structures with fewer gear pairs or Radsatzebenen to realize a certain number of gears, but the power flow is over more components.
- the transmission comprises a double clutch consisting of two separate friction clutches, which are arranged axially parallel and drive-connected to one another via a drive wheel.
- Each of the two friction clutches is assigned an input shaft
- the dual-clutch transmission has a common output shaft arranged axially parallel between the input shafts.
- loose wheels are arranged, which are rotatably connected via jaw clutches with the shafts, and which are in meshing engagement with associated fixed gears on the output shaft, whereby two partial transmissions are formed.
- the fixed gears mutually each with a loose wheel of an input shaft or the other input shaft translations.
- Gear changes take place in the usual for dual clutch transmissions sequential manner by a subsequent gear is preselected in the currently no-load part gear, while the other part gear is in the power flow.
- the torque is transmitted without interruption of traction flowing from one to the other sub-transmission.
- the previously open associated friction Clutch of the partial transmission operated in the slip until the required speed adjustment of the switching claws to be coupled is achieved. Subsequently, the next gear can be engaged and the gear change can be carried out as described.
- the invention has for its object to provide a method for speed synchronization of switching operations in a dual-clutch transmission with comparatively many courses.
- a dual-clutch transmission of the type mentioned is proposed, which allows the implementation of such a method, and which is relatively inexpensive to manufacture and compact.
- the invention is based on the finding that, in the case of a dual-clutch transmission, all upshifts and downshifts can be synchronized by a variable use of both clutches and a suitable engine speed control.
- a compact dual-clutch transmission with more than eight gears may have a branched power flow for winding turns and have gear wheel sets that at least partially provide progressive gear jumps to realize a relatively high overall spread, and yet be equipped with inexpensive unsynchronized claw shift elements.
- a dual-clutch transmission that allows such speed synchronization of more than eight gears can be realized by a suitable arrangement of fixed and loose wheels on a co-operating system of hollow shafts and solid shafts in a main axis and a parallel Vorlegachsese.
- the invention is based on a method for synchronizing a dual-clutch transmission with two transmission input shafts and a transmission output shaft, wherein the two transmission input shafts are connectable via an associated input-side friction clutch with a drive shaft of a drive motor, wherein in several Radsatzebenen gears are arranged, the formed as idler gears or fixed gears and each rotatably connected to one of the two transmission input shafts or a drive-connected shaft rotatably connected thereto or are rotatably mounted, wherein the idler gears are each associated with gear clutches with which the idler gears are rotatably connected to the respective shaft, and in which a speed adjustment takes place by means of one or more of the speed clutches.
- the invention provides that a necessary for a gear change speed adjustment of one or more of the speed clutches, as required, by means of a control of one or both of the input side friction clutches and a speed control of the drive motor is performed.
- the method is for switching nine forward gears on six Radsatzebenen and eight unsynchronized speed clutches as needed carried out a speed adjustment in which each upshifts each load-free of the two friction clutches is applied and in the case of downshifts the load-carrying the two friction clutches in the slip operated and / or the respective load-free of the two friction clutches is applied.
- the invention is based on a dual clutch transmission with two transmission input shafts and a transmission output shaft, wherein the two transmission input shafts via an associated input side friction clutch with a drive shaft of a drive motor can be connected, wherein in several Radsatzebenen gears are arranged, which are designed as idler gears or fixed wheels and with one of the two transmission input shafts or a drive-connected shaft rotatably connected thereto or are rotatably mounted thereon, wherein the idler gears are each associated with gear clutches with which the idler gears with the respective shaft are rotatably connected.
- the invention provides that a transmission structure for the circuit of at least nine forward gears is formed, in which the two transmission input shafts are arranged coaxially one above the other and the transmission output shaft is arranged coaxially behind it, wherein the gears of the forward gears are arranged in six Radsatzebenen in which the gears of a reverse gear are arranged in a separate Radsatzebene, at most eight speed clutches for the forward gears and a reverse speed clutch are arranged in partially double-sided operable gear shift devices, in which at least partially progressive gear jumps are realized between the forward gears, and in which the gear clutches are designed as unsynchronized switching elements.
- This transmission has a particularly compact design by a combination of the arrangement of the two friction clutches in a nested double clutch unit, in which the two input shafts are arranged coaxially one above the other and the transmission output shaft is arranged coaxially behind it, and a gear structure in which the gears are predominantly rotatable as switchable idler gears are mounted on mutually coupling shaft segments.
- This allows nine to ten gears with only six Radsatzebenen and eight speed clutches.
- Several of the gears, especially the lower gears can be realized as winding turns.
- the ninth gear can be designed as a direct gear.
- the transmission structure also allows a tenth gear, which is preferably designed as a overdrive can be, with a similar spread. All gear changes can, as usual with dual-clutch transmissions, traction interruption free.
- the speed clutches of the forward gears can be combined in three double-sided clutch clutches.
- the two remaining gear clutches and the reverse gear clutch may be formed as individual jaw switching devices. Synchronous clutches and transmission brakes can be dispensed with altogether. Accordingly, starting from a given engine speed, in all sequential upshifts and downshifts where this is necessary, the speed adjustment of the gear clutches of the target gear to be switched by the application of the respective no-load clutch. In some downshifts, a target speed control over the respective load-carrying clutch may be required in addition. For this purpose, the load-carrying coupling is temporarily brought into slippage, if necessary, to allow the speed adjustment of the relevant switching jaws.
- FIG. 2 shows a circuit diagram of the dual-clutch transmission according to FIG. 1 with an exemplary gear ratio of the gear wheel sets and an associated series of steps in a table
- FIG. 3 is a synchronization diagram of the dual-clutch transmission according to FIG. 1. with a speed example of the translation series of FIG. 2 in a table.
- FIG. 1 shows a diagram of a dual-clutch transmission with unsynchronized shift elements, as may be provided, for example, for a commercial vehicle.
- a comparable dual-clutch transmission with synchronized switching elements shows the not previously published
- the dual-clutch transmission comprises a dual-clutch device 7 with two input-side friction clutches K1, K2 and two transmission input shafts 10, 11 arranged coaxially one above the other.
- a common clutch basket 8 of the dual clutch 7 is connected to a drive shaft 9 of a drive motor, not shown.
- the first transmission input shaft 10 is designed as an internal solid shaft. forms, which is concentrically guided in the second, designed as a shorter hollow shaft 1 1 transmission input shaft 1 1 and protrudes from this transmission side.
- the inner transmission input shaft 10 is connected via the first, close-coupled friction clutch K1, the externa ßere transmission input shaft 1 1 is driveabverbind via the second, driven close friction clutch K2 with the drive motor.
- the two transmission input shafts 1 0, 1 1 and a coaxially behind arranged transmission output shaft 12 belong to a main shaft assembly 13. Parallel to this, a countershaft assembly 14 is present.
- a countershaft assembly 14 is present on the main shaft assembly 13 and the countershaft assembly 14
- six Radsatzebenen Z1, Z2, Z3, Z4, Z5, Z6 are arranged for forward gears, each by a gear pair 1 5/16, 18/19, 21/22, 24/25, 27 / 28, 30/31 are formed, and there is a Radsatzebene ZR for a reverse gear, which is formed by a gear trio 32/33/34.
- the proportions of the two gears of each Radsatzebene are not shown to scale.
- the first Radsatzebene Z1 is formed as an input stage. It has a first gear 1 5, which is rotatably connected to the second transmission input shaft 1 1, and a meshing with this gear 15 second gear 16 which is rotatably connected to a central countershaft segment 17.
- the second Radsatzebene Z2 is formed by a first gear 18 and a second gear 19.
- the first gear 18 is rotatably mounted on the first transmission input shaft 10.
- the second gear 1 9 is rotatably mounted on a externa ßeren countershaft segment 20 which is rotatably mounted as a hollow shaft on the central countershaft segment 17.
- the third Radsatzebene Z3 has a gear 21 which is fixedly connected to a central main shaft segment 23 of the main shaft assembly 13, and a gear 22 which is rotatably mounted on the outer countershaft segment 20.
- the fourth Radsatzebene Z4 has a gear 24 which is rotatably mounted on a trained as a hollow shaft main shaft segment 26, which in turn is rotatably mounted on the central main shaft segment 23.
- the gear 24 meshes with a gear 25 which is rotatably mounted on the central countershaft segment 17.
- the fifth Radsatzebene Z5 is formed by a gear 27 which is rotatably connected to the externa ßeren main shaft segment 26 and a gear 28 which is rotatably connected to an output-side countershaft segment 29 is formed.
- the sixth Radsatzebene Z6 includes a gear 30 which is rotatably connected to the transmission output shaft 12 and a gear 31 which is rotatably mounted on the countershaft segment 29.
- a scrubgangradsatzebene ZR is disposed between the first Radsatzebene Z1 and the second Radsatzebene Z2. It comprises a rotatably mounted on the first input shaft 10 gear 32, a non-rotatably connected to the outer countershaft segment 20 gear 33 and an idler gear 34 for reversing the direction of rotation.
- the described system of gears and shafts is operable over a total of six gear shift devices 1, 2, 3, 4, 5, 6 with nine, designed as unsynchronized claw switching elements gear clutches A, B, C, D, E, F, G, H, I.
- gear shift devices 1, 2, 3, 4, 5, 6 designed as unsynchronized claw switching elements gear clutches A, B, C, D, E, F, G, H, I.
- the first gear shift device 1 is disposed on the countershaft assembly 14 between the first Radsatzebene Z1 and remindrichgangradsatzebene ZR. It can be actuated on one side by means of the gear coupling F for coupling the central countershaft segment 17 to the outer countershaft segment 20.
- the second gear shift device 2 is arranged on the main shaft assembly 1 3 between the second Radsatzebene Z2 and the third Radsatzebene Z3. It is equipped on both sides with the speed clutches B and C, and serves to couple the gear 18 of the second Radsatzebene Z2 with the first input shaft 10 or for coupling the gear 21 of the third Radsatzebene Z3 and the associated central main shaft segment 23 with the first input shaft. 1 0th
- an axial free space which can be used for an optional support wall 35 for shaft mounting for the central shaft segment 23 on the main shaft plane 13 and the central shaft segment 17 on the countershaft plane 14.
- Another such space for storage (not shown) of the inner transmission input shaft 1 0 on the main shaft plane 13 and for the externa ßere shaft segment 20 on the countershaft plane 14 is present between the reverse gear plane ZR and the second Radsatzebene Z2.
- the third gear shift device 3 is disposed on the countershaft assembly 14 between the fourth Radsatzebene Z4 and the fifth Radsatzebene Z5. It is double-sided with the clutches G and H actuated. It serves to couple the gear 25 of the fourth Radsatzebene Z4 with the central countershaft segment 17 and the coupling of the gear 28 of the fifth Radsatzebene Z5 and the associated output-side countershaft segment 29 with the central countershaft segment 17th
- the fourth gear shift device 4 is arranged on the main shaft assembly 1 3 between the fifth Radsatzebene Z5 and the sixth Radsatzebene Z6.
- This gearshift device is operable on both sides with the gear clutches A and D.
- the gear 27 of the fifth Radsatzebene Z5 with the inner main shaft segment 23 and the gear 30 of the sixth Radsatzebene Z6 and the associated transmission output shaft 1 2 with the central main shaft segment 23 can be coupled.
- the fifth gear shift device 5 is disposed downstream of the countershaft assembly 14 of the sixth Radsatzebene Z6. It is unilaterally actuated by means of the gear clutch E for coupling the gear 31 of the sixth Radsatzebene Z6 with the output-side countershaft segment 29.
- the sixth gear shift device 6 is disposed on the main shaft assembly 13 between the first Radsatzebene Z1 and rinsegangradsatzebene ZR.
- the reverse gear ZR can be actuated via this one-sided gear shift device 6 with the gear clutch I, which couples the gear 32 of the remindrangegangradsatzebene ZR with the first transmission input shaft 10.
- Fig. 2 shows a circuit diagram of the transmission in a design with nine forward gears G1 to G9 and a reverse R. In principle, ten forward gears can be realized with this transmission structure.
- gears G1 to G9 are alternately switched in sequential sequence via the two input clutches K1, K2, wherein in each case at least two, at most four of the gear clutches A to I are closed or closed.
- the power flows of the gears G1, G3, G4 one, three and four and the reverse gear R are repeatedly changing over the main shaft assembly 1 3 and the countershaft assembly 14. They are thus realized as Windungsrud and marked accordingly in the table (G1 (W), G3 (W), G4 (W)).
- the last three columns of the table show a numerical example of a gear ratio.
- the individual ratios i_Z of the Radsatzebenen or gear sets Z1 to Z6 arise in accordance with the circuit diagram in each case from the product of the switched individual translations i_Z the translations i_G the gears G1 to G9.
- the individual ratios i_Z are each indicated as the ratio of the speed of the arranged in Figure 1 on the upper shaft gear, the speed of the arranged in Figure 1 on the lower shaft gear.
- the associated increments ⁇ between the gears each result from the ratio of the translations i_G of the adjacent gears.
- the transmission is predominantly progressive, ie with decreasing increments ⁇ between the gears; but not consistently.
- n_Mot 2100 rpm accepted.
- the respective target speeds n_sync of the gear clutches to be shifted or to be synchronized result according to FIG. 1 and FIG. 2 from the branching of the power flow over the individual ratios of the wheelset planes.
- gear clutch F For the gear change from the starting gear G1 to the second gear G2, only a load transfer of the input clutches K1, K2 is required.
- a gear clutch F is designed as soon as the load transition of the input clutches K1, K2 is completed and the gear clutch F concerned has become free of load.
- a previous speed adjustment is not required because in the target gear G2 no new gear clutches are to be switched.
- Another gear clutch B which is also free of load in the target gear G2, can be switched appropriately, since it is needed again in the subsequent third gear G3.
- the second input clutch K2 is load-carrying.
- two of the gear clutches D, E remain engaged.
- the third gear engaged in the original gear F can be designed without load after the gear change.
- a new gear clutch C is to be inserted.
- the speed adaptation of the gear clutch C to this final value is made by slipping the currently load-free first input clutch K1. Once the rotational speed equality of the switching part driven via the input clutch K1 is reached with the corresponding shifting part of the driven gear wheel 21 of the speed change clutch C, the speed clutch C can be engaged. Subsequently, the clutch K2, which carries the load in the original gear, can be opened and the clutch K1 in the following gear can be closed overlappingly in order to complete the gear shift from the fourth to the fifth gear G4-G5 without the interruption of traction.
- the load-carrying input clutch is momentarily slipped and the engine speed is regulated to n_sync to bring a respective speed clutch to be shifted to the synchronous speed.
- the target speed control is carried out in these downshifts so on the load-carrying input clutch K1, K2.
- the first input clutch K1 is load-carrying.
- the third gear clutch C engaged in the original gear can be designed to be load-free after the gear change.
- For to shift the target gear G5 is a new gear clutch F.
- the speed adaptation of the relevant clutch F therefore takes place by applying the currently load-free input clutch K2 and a slip control of the currently load-carrying input clutch K1 at a controlled engine speed n_Mot.
- the speed clutch F can be engaged.
- the load-carrying clutch K1 in the original gear can be opened and the clutch K2 in the following gear can be closed.
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Abstract
Ein Verfahren zur Synchronisierung eines Doppelkupplungsgetriebes und ein Doppelkupplungsgetriebe. Zur Drehzahlsynchronisation von mindestens neun Vorwärtsgängen einer Getriebestruktur, bei der Getriebeeingangswellen (10, 11) koaxial übereinander angeordnet sind und eine Getriebeausgangswelle (12) koaxial dahinter angeordnet ist, bei der die Zahnräder (15, 16, 18, 19, 21, 22, 24, 25, 27, 28, 30, 31) der Vorwärtsgänge in sechs Radsatzebenen (ZI, Z2, Z3, Z4, Z5, Z6) angeordnet sind, bei der die Zahnräder (32, 33, 34) eines Rückwärtsganges in einer gesonderten Radsatzebene (ZR) angeordnet sind, bei der höchstens acht Gangkupplungen (A, B, C, D, E, F, G, H) für die Vorwärtsgänge und eine Gangkupplung (I) für den Rückwärtsgang in, teilweise doppelseitig betätigbaren, Gangschaltvorrichtungen (1, 2, 3, 4, 5, 6) angeordnet sind, bei der zwischen den Vorwärtsgängen zumindest teilweise progressive Gangsprünge darstellbar sind, und bei der die Gangkupplungen (A, B, C, D, E, F, G, H, I) als unsynchronisierte Schaltelemente ausgebildet sind, wird eine für einen Gangwechsel notwendige Drehzahlanpassung einer oder mehrerer der Gangkupplungen (A, B, C, D, E, F, G, H), je nach Bedarf, mit Hilfe einer Ansteuerung einer oder beider der eingangsseitigen Reibungskupplungen (K1, K2) und einer Drehzahlführung des Antriebsmotors durchgeführt.
Description
Verfahren zur Synchronisierunq eines Doppelkupplunqsqetriebes und Doppelkupp- lunqsqetriebe
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Synchronisierung eines Doppelkupplungsgetriebes und ein Doppelkupplungsgetriebe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beziehungsweise dem Oberbegriff des Patentanspruchs 3.
Doppelkupplungsgetriebe mit zwei eingangsseitig angeordneten Reibungskupplungen, die jeweils über eine Eingangswelle mit einer Gruppe ungerader bzw. gerader Gänge verbunden sind und mit einer gemeinsamen Ausgangswelle zwei Teilgetriebe darstellen, sind in unterschiedlichen Bauweisen bekannt. Die beiden Reibungskupplungen können beispielsweise in einer kompakten Doppelkupplungseinheit verschachtelt aufgebaut sein, wobei die beiden Eingangswellen koaxial übereinander angeordnet sind. Die eine Eingangswelle ist dabei als eine äu ßere kürzere Hohlwelle ausgebildet, aus der die andere Eingangswelle als eine längere innere Vollwelle herausragt. Alternativ dazu können auch zwei Einzelkupplungen in einer achsparallelen Anordnung zweier Eingangswellen angeordnet sein. Die Ausgangswelle kann unterschiedlich angeordnet sein.
Die Schaltvorgänge bei einem solchen Getriebe erfolgen sequenziell, wobei der jeweils nächste Gang in dem aktuell lastfreien Getriebestrang vorgewählt ist, so dass gleichzeitig zwei Gänge eingelegt sind, und durch ein überlagertes Öffnen und Schließen der beiden Reibungskupplungen der Gangwechsel, weitgehend zugkrafterhaltend, von einem Gang zum nächsten Gang übergeht.
Doppelkupplungsgetriebe sind in der Lage, auch die Anforderungen an Nutzfahrzeuggetriebe zu erfüllen, die einerseits Anfahr- und Rangiervorgänge bei schwerer Fahrzeugbeladung an Steigungen oder bei schwierigen Fahrbahnbedingen und andererseits ein zügiges und effizientes Fahren im Fernverkehr ermöglichen sollen, und daher eine relativ große Gesamtspreizung benötigen. Während bekannte Mehrgruppengetriebe für Nutzfahrzeuge mit einer eher geometrischen Gangstufung, bei der die Stufensprünge annähernd gleich sind und die Differenz der Höchstgeschwindigkeiten zwischen den Gängen variiert, durch eine Kombination von zwei
oder drei Einzelgetrieben die Anforderungen mit einer hohen Gangzahl von typischerweise zwölf oder sechzehn Gängen realisieren, können Doppelkupplungsgetriebe durch ihre in sich geschlossene Bauweise mit einer eher progressiven Gang- stufung, bei der die Stufensprünge variieren und sich die Differenz der Höchstgeschwindigkeiten zwischen den Gängen kaum ändert, mit weniger Gängen eine vergleichbare Gesamtspreizung aufweisen. Doppelkupplungsgetriebe schalten bei se- quenzieller Abfolge per se zugkraftunterstützt, während Mehrgruppengetriebe für zugkraftunterstützte Gangwechsel bei weitgehend beliebiger Schaltfolge zusätzlichen Aufwand erfordern.
Aus der DE 10 2005 005 942 A1 ist ein neungängiges Doppelkupplungsgetriebe mit einem progressiven Stufensprungverlauf mit einer relativ großen Gesamtspreizung bekannt. Darin sind ein 1 .Gang als ein Kriechgang, ein 2. Gang als ein Anfahrgang, ein 7. Gang als ein Direktgang sowie zwei verbrauchsgünstige Overdrive- Gänge für Volllastfahrten, in denen nicht die Höchstgeschwindigkeit erreicht wird, vorgesehen. Die neun Vorwärtsgänge sind mit sieben Radsatzebenen realisiert. Ein Rückwärtsgang ist an eine der Vorwärtsgang-Radsatzebenen ankoppelbar. Insgesamt sind zur Schaltung der Gänge zehn Gangkupplungen, teilweise in doppelseitig betätigbaren Kupplungsvorrichtungen, angeordnet.
Die DE 10 2007 049 270 A1 zeigt ein Doppelkupplungsgetriebe mit zumindest acht lastschaltbaren Vorwärtsgängen. Das Getriebe weist auf beiden Seiten einer Hauptwellenanordnung jeweils eine Vorgelegewellenanordnung auf. Die beiden Vorgelegewellenanordnungen sind achsparallel zueinander angeordnet. Die Hauptwellenanordnung umfasst zwei koaxial übereinander angeordnete Getriebeeingangswellen, die mit jeweils einer eingangsseitigen Reibungskupplung verbunden sind, und eine axial davor angeordnete Abtriebswelle. Die acht Vorwärtsgänge sowie ein oder zwei Rückwärtsgänge sind auf fünf Radsatzebenen und einer Abtriebsstufe realisiert und mit acht Gangkupplungen sowie einem zusätzlichen Schaltelement schaltbar. Zumindest ein Gang ist als ein Windungsgang ausgebildet, der mittels des zusätzlichen Schaltelements, über das die beiden Getriebeeingangswellen miteinander koppelbar sind, schaltbar ist.
Bei Windungsgetrieben verläuft der Kraftfluss eines oder mehrerer Gänge im Wechsel über mehrere Zahnradebenen zwischen einer Hauptwellenanordnung und einer parallelen Vorgelegewellenanordnung. Der Kraftfluss windet sich also durch das Getriebe. Windungsgetriebe kommen gegenüber herkömmlichen Getriebestrukturen mit weniger Zahnradpaaren bzw. Radsatzebenen aus, um eine bestimmte Gangzahl zu realisieren, der Kraftfluss verläuft aber über mehr Komponenten.
Zur Drehzahlsynchronisation der Schaltvorgänge von Doppelkupplungsgetrieben sind meistens einseitig oder doppelseitig betätigbare Synchronisierungen vorgesehen. Synchronisierungen erfordern allerdings im Vergleich zu einfachen formschlüssigen Klauenkupplungen einen höhere Konstruktions- und Kostenaufwand. Daher sind bereits Doppelkupplungsgetriebe mit unsynchronisierten Schaltelementen vorgeschlagen worden. Die Gangwechsel bei einem solchen Getriebe erfordern allerdings Maßnahmen zur Drehzahlanpassung.
Aus der DE 102 32 837 A1 ist ein Synchronisierungsverfahren für ein Doppelkupplungsgetriebe mit unsynchronisierten Gangkupplungen bekannt. Das Getriebe umfasst eine Doppelkupplung bestehend aus zwei separaten Reibungskupplungen, die achsparallel angeordnet und über ein Antriebsrad miteinander triebverbunden sind. Den beiden Reibungskupplungen ist jeweils eine Eingangswelle zugeordnet, und das Doppelkupplungsgetriebe weist eine gemeinsame, achsparallel zwischen den Eingangswellen angeordnete Ausgangswelle auf. Auf den Eingangswellen sind Losräder angeordnet, die über Klauenkupplungen mit den Wellen drehfest verbindbar sind, und die im Zahneingriff mit zugeordneten Festrädern auf der Ausgangswelle sind, wodurch zwei Teilgetriebe gebildet sind. Die Festräder bilden wechselseitig jeweils mit einem Losrad der einen Eingangswelle oder der anderen Eingangswelle Übersetzungen. Gangwechsel erfolgen in der für Doppelkupplungsgetriebe üblichen sequenziellen Weise, indem in dem aktuell lastfreien Teilgetriebe ein Folgegang vorgewählt wird, während sich das andere Teilgetriebe im Kraftfluss befindet. Durch ein überschneidendes Öffnen und Schließen der beiden Reibungskupplungen wird das Drehmoment ohne Zugkraftunterbrechung fließend von dem einen auf das andere Teilgetriebe übertragen. Zur Synchronisierung der Schaltkupplung des jeweiligen Folgeganges im lastfreien Teilgetriebe wird die zuvor offene zugehörige Reibungs-
kupplung des Teilgetriebes im Schlupf betrieben, bis die erforderliche Drehzahlanpassung der zu kuppelnden Schaltklauen erreicht ist. Anschließend kann der Folgegang eingelegt und der Gangwechsel wie beschrieben durchgeführt werden.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Drehzahlsynchronisation von Schaltvorgängen bei einem Doppelkupplungsgetriebe mit vergleichsweise vielen Gängen anzugeben. Au ßerdem soll ein Doppelkupplungsgetriebe der eingangs genannten Art vorgeschlagen werden, das die Durchführung eines solchen Verfahrens ermöglicht, und das vergleichsweise kostengünstig herstellbar sowie kompakt gebaut ist.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnehmbar sind.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich bei einem Doppelkupplungsgetriebe durch einen variablen Einsatz beider Kupplungen und eine geeignete Motordrehzahlführung alle Hoch- und Rückschaltungen synchronisieren lassen. Demnach kann ein kompaktes Doppelkupplungsgetriebe mit mehr als acht Gängen einen verzweigten Kraftfluss für Windungsgänge aufweisen und Gangradsätze besitzen, die zumindest teilweise progressive Gangsprünge ergeben, um eine vergleichsweise hohe Gesamtspreizung zu realisieren, und dennoch mit kostengünstigen unsynchronisierten Klauenschaltelementen ausgestattet sein. Ein Doppelkupplungsgetriebe, das eine derartige Drehzahlsynchronisation von mehr als acht Gängen ermöglicht, kann durch eine geeignete Anordnung von Fest- und Losrädern auf einem zusammenwirkenden System von Hohlwellen und Vollwellen in einer Hauptachse und einer dazu parallelen Vorgelegeachse realisiert sein.
Demnach geht die Erfindung aus von einem Verfahren zur Synchronisierung eines Doppelkupplungsgetriebes mit zwei Getriebeeingangswellen und einer Getriebeausgangswelle, wobei die beiden Getriebeeingangswellen über jeweils eine zugeordnete eingangsseitige Reibungskupplung mit einer Triebwelle eines Antriebsmotors verbindbar sind, wobei in mehreren Radsatzebenen Zahnräder angeordnet sind, die
als Losräder oder Festräder ausgebildet und jeweils mit einer der beiden Getriebeeingangswellen oder einer mit diesen triebverbindbaren Welle drehfest verbunden oder auf dieser drehbar gelagert sind, wobei den Losrädern jeweils Gangkupplungen zugeordnet sind, mit denen die Losräder mit der betreffenden Welle drehfest verbindbar sind, und bei dem eine Drehzahlanpassung mittels einer oder mehrerer der Gangkupplungen erfolgt.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe bezüglich des Verfahrens sieht die Erfindung vor, dass eine für einen Gangwechsel notwendige Drehzahlanpassung einer oder mehrerer der Gangkupplungen, je nach Bedarf, mit Hilfe einer Ansteuerung einer oder beider der eingangsseitigen Reibungskupplungen und einer Drehzahlführung des Antriebsmotors durchgeführt wird.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens wird zur Schaltung von neun Vorwärtsgängen über sechs Radsatzebenen und acht unsynchronisierte Gangkupplungen je nach Bedarf eine Drehzahlanpassung durchgeführt, bei der bei Hochschaltungen die jeweils lastfreie der beiden Reibungskupplungen angelegt wird und bei der bei Rückschaltungen die jeweils lastführende der beiden Reibungskupplungen im Schlupf betrieben und/oder die jeweils lastfreie der beiden Reibungskupplungen angelegt wird.
Weiterhin geht die Erfindung aus von einem Doppelkupplungsgetriebe mit zwei Getriebeeingangswellen und einer Getriebeausgangswelle, wobei die beiden Getriebeeingangswellen über jeweils eine zugeordnete eingangsseitige Reibungskupplung mit einer Triebwelle eines Antriebsmotors verbindbar sind, wobei in mehreren Radsatzebenen Zahnräder angeordnet sind, die als Losräder oder Festräder ausgebildet und jeweils mit einer der beiden Getriebeeingangswellen oder einer mit diesen triebverbindbaren Welle drehfest verbunden oder auf dieser drehbar gelagert sind, wobei den Losrädern jeweils Gangkupplungen zugeordnet sind, mit denen die Losräder mit der betreffenden Welle drehfest verbindbar sind.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe bezüglich des Doppelkupplungsgetriebes sieht die Erfindung vor, dass eine Getriebestruktur zur Schaltung von mindestens
neun Vorwärtsgängen ausgebildet ist, bei der die beiden Getriebeeingangswellen koaxial übereinander angeordnet sind und die Getriebeausgangswelle koaxial dahinter angeordnet ist, bei der die Zahnräder der Vorwärtsgänge in sechs Radsatzebenen angeordnet sind, bei der die Zahnräder eines Rückwärtsganges in einer gesonderten Radsatzebene angeordnet sind, bei der höchstens acht Gangkupplungen für die Vorwärtsgänge und eine Gangkupplung für den Rückwärtsgang in teilweise doppelseitig betätigbaren Gangschaltvorrichtungen angeordnet sind, bei der zwischen den Vorwärtsgängen zumindest teilweise progressive Gangsprünge realisiert sind, und bei der die Gangkupplungen als unsynchronisierte Schaltelemente ausgebildet sind.
Unter progressive Gangsprünge werden Gangsprünge verstanden, die aufeinanderfolgend variieren.
Dieses Getriebe besitzt eine besonders kompakte Bauform durch eine Kombination der Anordnung der beiden Reibungskupplungen in einer verschachtelten Doppelkupplungseinheit, bei der die beiden Eingangswellen koaxial übereinander angeordnet sind und die Getriebeausgangswelle koaxial dahinter angeordnet ist, und eine Getriebestruktur, bei der die Zahnräder überwiegend als schaltbare Losräder drehbar auf miteinander koppelbaren Wellensegmenten gelagert sind. Dies ermöglicht mit nur sechs Radsatzebenen und acht Gangkupplungen neun bis zehn Gängen. Mehrere der Gänge, insbesondere die unteren Gänge, können als Windungsgänge realisiert sein.
Mit neun oder zehn Gängen in dieser Anordnung kann bei einer progressiven Gangstufung eine Gesamtspreizung erreicht werden, die vergleichbar zu einem Gruppengetriebe mit einer weitaus höheren Gangzahl ist, und welche die Anforderungen an ein Getriebe für ein Nutzfahrzeug, beispielsweise für einen Lastkraftwagen im Fernverkehr erfüllt. Dies ermöglicht sowohl ein einfaches und sicheres Anfahren, auch bei voller Beladung an Steigungen, als auch einen effizienten Dauerfahrbetrieb. Der neunte Gang kann als ein Direktgang ausgebildet sein. Die Getriebestruktur ermöglicht auch einen zehnten Gang, der vorzugsweise als ein Schnellgang ausgelegt
sein kann, bei einer ähnlichen Spreizung. Alle Gangwechsel können, wie bei Doppelkupplungsgetrieben üblich, zugkraftunterbrechungsfrei erfolgen.
Zusätzliche Bauraum- und Kosteneinsparungen können sich durch eine Ausführungsform des Doppelkupplungsgetriebes ergeben, bei der sechs der acht Gangkupplungen der Vorwärtsgänge in drei doppelseitig betätigbaren Gangschaltvorrichtungen zusammengefasst sind, und durch eine mit dieser gut kombinierbaren weiteren Ausführungsform, bei der in einer überwiegenden Anzahl der zwischen jeweils zwei Radsatzebenen vorhandenen axialen Zwischenräume jeweils nur eine Gangschaltvorrichtung angeordnet ist.
Au ßerdem kann vorgesehen sein, dass zwischen zumindest zwei der Radsatzebenen ein axialer Freiraum ohne Gangschaltvorrichtung vorhanden ist. Dadurch kann dort mit relativ geringem Aufwand eine Stützwand für eine Wellenlagerung angeordnet sein. Grundsätzlich ist es jedoch möglich, die einzelnen Wellen bzw. Wellensegmente der Getriebestruktur so kurz auszubilden, dass eine zusätzliche Stützwand zur Wellenlagerung entfallen kann, um zusätzliche Kosten sowie Gewicht zu sparen.
Erhebliche weitere Vorteile hinsichtlich des konstruktiven Aufwands, der Kosten, des Bau räum bedarf s und des Gewichts ergeben sich gegenüber herkömmlichen Getrieben insbesondere daraus, dass die Drehzahlsynchronisation des Getriebes durch das erfindungsgemäße Verfahren erfolgen kann. Demnach können alle Gänge bei Hochschaltungen und Rückschaltungen über eine Motordrehzahlführung und die Doppelkupplung synchronisiert werden. Alle Schaltelemente sind somit als einfache Klauenschaltelemente ausführt.
Bei der erwähnten Ausführungsform des Getriebes können somit sechs der Gangkupplungen der Vorwärtsgänge in drei doppelseitig betätigbaren Klauenschaltvorrichtungen zusammengefasst sein. Die zwei übrigen Gangkupplungen sowie die Gangkupplung des Rückwärtsganges können als einzelne Klauenschaltvorrichtungen ausgebildet sein. Auf Synchronkupplungen und Getriebebremsen kann gänzlich verzichtet werden.
Demnach kann, ausgehend von einer vorgegebenen Motordrehzahl, bei allen sequenziellen Hoch- und Rückschaltungen bei denen dies erforderlich ist, die Drehzahlanpassung der zu schaltenden Gangkupplungen des Zielgangs durch das Anlegen der jeweils lastfreien Kupplung erfolgen. Bei einigen Rückschaltungen kann zusätzlich eine Zieldrehzahlführung über die jeweils lastführende Kupplung erforderlich sein. Dazu wird bedarfsweise die lastführende Kupplung temporär in Schlupf gebracht, um die Drehzahlanpassung der betreffenden Schaltklauen zu ermöglichen.
Zur Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung eines Ausführungsbeispiels beigefügt. In dieser zeigt
Fig. 1 ein Doppelkupplungsgetriebe in einer schematischen Darstellung,
Fig. 2 ein Schaltschema des Doppelkupplungsgetriebes gemäß Fig. 1 mit einer beispielhaften Übersetzungsreihe der Gangradsätze und einer zugehörigen Stu- fungsreihe in einer Tabelle, und
Fig. 3 ein Synchronisationsschema des Doppelkupplungsgetriebes gemäß Fig. 1 . mit einem Drehzahlbeispiel der Übersetzungsreihe gemäß Fig. 2 in einer Tabelle.
Demnach ist in Fig. 1 ein Schema eines Doppelkupplungsgetriebes mit un- synchronisierten Schaltelementen dargestellt, wie es beispielsweise für ein Nutzfahrzeug vorgesehen sein kann. Ein vergleichbares Doppelkupplungsgetriebe mit synchronisierten Schaltelementen zeigt die nicht vorveröffentlichte
DE 10 2010 030 264 A1 der Anmelderin.
Das Doppelkupplungsgetriebe umfasst eine Doppelkupplungsvorrichtung 7 mit zwei eingangsseitigen Reibungskupplungen K1 , K2 und zwei koaxial übereinander angeordnete Getriebeeingangswellen 10, 1 1 . Ein gemeinsamer Kupplungskorb 8 der Doppelkupplung 7 ist mit einer Triebwelle 9 eines nicht dargestellten Antriebsmotors verbunden. Die erste Getriebeeingangswelle 10 ist als eine innere Vollwelle ausge-
bildet, die in der zweiten, als kürzere Hohlwelle 1 1 ausgebildeten Getriebeeingangswelle 1 1 konzentrisch geführt ist und aus dieser getriebeseitig herausragt. Die innere Getriebeeingangswelle 10 ist über die erste, motornahe Reibungskupplung K1 , die äu ßere Getriebeeingangswelle 1 1 ist über die zweite, getriebenahe Reibungskupplung K2 mit dem Antriebsmotor triebverbindbar.
Die beiden Getriebeeingangswellen 1 0, 1 1 und eine koaxial dahinter angeordnete Getriebeausgangswelle 12 gehören zu einer Hauptwellenanordnung 13. Achsparallel dazu ist eine Vorgelegewellenanordnung 14 vorhanden. Auf der Hauptwellenanordnung 13 und der Vorgelegewellenanordnung 14 sind sechs Radsatzebenen Z1 , Z2, Z3, Z4, Z5, Z6 für Vorwärtsgänge angeordnet, die durch jeweils ein Zahnradpaar 1 5/16, 18/19, 21 /22, 24/25, 27/28, 30/31 gebildet sind, und ist eine Radsatzebene ZR für einen Rückwärtsgang vorhanden, die durch ein Zahnradtrio 32/33/34 gebildet ist. Die Größenverhältnisse der beiden Zahnräder jeder Radsatzebene sind nicht maßstäblich dargestellt.
Die erste Radsatzebene Z1 ist als eine Eingangsstufe ausgebildet. Sie weist ein erstes Zahnrad 1 5 auf, welches drehfest mit der zweiten Getriebeeingangswelle 1 1 verbunden ist, und ein mit diesem Zahnrad 15 kämmendes zweites Zahnrad 16, welches drehfest mit einem zentralen Vorgelegewellensegment 17 verbunden ist.
Die zweite Radsatzebene Z2 ist durch ein erstes Zahnrad 18 und ein zweites Zahnrad 19 gebildet. Das erste Zahnrad 18 ist auf der ersten Getriebeeingangswelle 10 drehbar gelagert. Das zweite Zahnrad 1 9 ist auf einem äu ßeren Vorgelegewellensegment 20 drehfest angeordnet, das als eine Hohlwelle drehbar auf dem zentralen Vorgelegewellensegment 17 gelagert ist.
Die dritte Radsatzebene Z3 besitzt ein Zahnrad 21 , welches mit einem zentralen Hauptwellensegment 23 der Hauptwellenanordnung 13 fest verbunden ist, und ein Zahnrad 22, welches drehfest auf dem äußeren Vorgelegewellensegment 20 angeordnet ist.
Die vierte Radsatzebene Z4 weist ein Zahnrad 24 auf, das drehfest auf einem als Hohlwelle ausgebildeten Hauptwellensegment 26 angeordnet ist, welches seinerseits auf dem zentralen Hauptwellensegment 23 drehbar gelagert ist. Das Zahnrad 24 kämmt mit einem Zahnrad 25, das auf dem zentralen Vorgelegewellensegment 17 drehbar gelagert ist.
Die fünfte Radsatzebene Z5 ist durch ein Zahnrad 27, das mit dem äu ßeren Hauptwellensegment 26 drehfest verbunden ist und ein Zahnrad 28, das mit einem ausgangsseitigen Vorgelegewellensegment 29 drehfest verbunden ist, gebildet.
Die sechste Radsatzebene Z6 umfasst ein Zahnrad 30, das drehfest mit der Getriebeausgangswelle 12 verbunden ist und ein Zahnrad 31 , das drehbar auf dem Vorgelegewellensegment 29 gelagert ist.
Eine Rückwärtsgangradsatzebene ZR ist zwischen der ersten Radsatzebene Z1 und der zweiten Radsatzebene Z2 angeordnet. Sie umfasst ein drehbar auf der ersten Eingangswelle 10 gelagertes Zahnrad 32, ein mit dem äußeren Vorgelegewellensegment 20 drehfest verbundenes Zahnrad 33 sowie ein Zwischenrad 34 zur Drehrichtungsumkehr.
Das beschriebene System von Zahnrädern und Wellen ist über insgesamt sechs Gangschaltvorrichtungen 1 , 2, 3, 4, 5, 6 mit neun, als unsynchronisierte Klauenschaltelemente ausgebildete Gangkupplungen A, B, C, D, E, F, G, H, I betätigbar. Es sind drei doppelseitig betätigbare Klauenkupplungen 2, 3, 4 und drei Einzelklauenkupplungen 1 , 5, 6 angeordnet.
Die erste Gangschaltvorrichtung 1 ist auf der Vorgelegewellenanordnung 14 zwischen der ersten Radsatzebene Z1 und der Rückwärtsgangradsatzebene ZR angeordnet. Sie ist einseitig mittels der Gangkupplung F zur Kopplung des zentralen Vorgelegewellensegments 17 mit dem äußeren Vorgelegewellensegment 20 betätigbar.
Die zweite Gangschaltvorrichtung 2 ist auf der Hauptwellenanordnung 1 3 zwischen der zweiten Radsatzebene Z2 und der dritten Radsatzebene Z3 angeordnet. Sie ist doppelseitig mit den Gangkupplungen B und C bestückt, und dient zur Kopplung des Zahnrades 18 der zweiten Radsatzebene Z2 mit der ersten Eingangswelle 10 bzw. zur Kopplung des Zahnrades 21 der dritten Radsatzebene Z3 und dem damit verbundenen zentralen Hauptwellensegment 23 mit der ersten Eingangswelle 1 0.
Zwischen der dritten Ebene Z3 und der vierten Ebene Z4 besteht ein axialer Freiraum, der für eine optionale Stützwand 35 zur Wellenlagerung für das zentrale Wellensegment 23 auf der Hauptwellenebene 13 und das zentralen Wellensegment 17 auf der Vorgelegewellenebene 14 nutzbar ist. Ein weiterer solcher Zwischenraum für eine Lagerung (nicht dargestellt) der inneren Getriebeeingangswelle 1 0 auf der Hauptwellenebene 13 und für das äu ßere Wellensegment 20 auf der Vorgelegewellenebene 14 ist zwischen der Rückwärtsgangebene ZR und der zweiten Radsatzebene Z2 vorhanden.
Die dritte Gangschaltvorrichtung 3 ist auf der Vorgelegewellenanordnung 14 zwischen der vierten Radsatzebene Z4 und der fünften Radsatzebene Z5 angeordnet. Sie ist doppelseitig mit den Gangkupplungen G und H betätigbar. Sie dient zur Kopplung des Zahnrades 25 der vierten Radsatzebene Z4 mit dem zentralen Vorgelegewellensegment 17 bzw. zur Kopplung des Zahnrades 28 der fünften Radsatzebene Z5 und dem damit verbundenen ausgangsseitigen Vorgelegewellensegment 29 mit dem zentralen Vorgelegewellensegment 17.
Die vierte Gangschaltvorrichtung 4 ist auf der Hauptwellenanordnung 1 3 zwischen der fünften Radsatzebene Z5 und der sechsten Radsatzebene Z6 angeordnet. Diese Gangschaltvorrichtung ist beidseitig mit den Gangkupplungen A und D betätigbar. Darüber ist das Zahnrad 27 der fünften Radsatzebene Z5 mit dem inneren Hauptwellensegment 23 bzw. das Zahnrad 30 der sechsten Radsatzebene Z6 und die damit verbundene Getriebeausgangswelle 1 2 mit dem zentralen Hauptwellensegment 23 koppelbar.
Die fünfte Gangschaltvorrichtung 5 ist auf der Vorgelegewellenanordnung 14 der sechsten Radsatzebene Z6 nachgeordnet. Sie ist einseitig mittels der Gangkupplung E zur Kopplung des Zahnrades 31 der sechsten Radsatzebene Z6 mit dem ausgangsseitigen Vorgelegewellensegment 29 betätigbar.
Die sechste Gangschaltvorrichtung 6 ist auf der Hauptwellenanordnung 13 zwischen der ersten Radsatzebene Z1 und der Rückwärtsgangradsatzebene ZR angeordnet. Der Rückwärtsgang ZR ist über diese einseitige Gangschaltvorrichtung 6 mit der Gangkupplung I betätigbar, die das Zahnrad 32 der Rückwärtsgangradsatzebene ZR mit der ersten Getriebeeingangswelle 10 koppelt.
Die Fig. 2 zeigt ein Schaltschema des Getriebes bei einer Auslegung mit neun Vorwärtsgängen G1 bis G9 und einem Rückwärtsgang R. Grundsätzlich sind mit dieser Getriebestruktur auch zehn Vorwärtsgänge realisierbar.
Aus der Tabelle ist ersichtlich, dass die Gänge G1 bis G9 in sequenzieller Abfolge alternierend über die beiden Eingangskupplungen K1 , K2 geschaltet werden, wobei jeweils mindestens zwei, höchstens vier der Gangkupplungen A bis I geschlossen werden bzw. geschlossen sind. Die Kraftflüsse der Gänge G1 , G3, G4 eins, drei und vier sowie des Rückwärtsganges R verlaufen mehrfach wechselnd über die Hauptwellenanordnung 1 3 und die Vorgelegewellenanordnung 14. Sie sind somit als Windungsgänge realisiert und in der Tabelle entsprechend markiert (G1 (W), G3(W), G4(W)).
Die drei letzten Spalten der Tabelle zeigen ein Zahlenbeispiel für eine Übersetzung des Getriebes. Aus den Einzelübersetzungen i_Z der Radsatzebenen bzw. Gangradsätze Z1 bis Z6 ergeben sich gemäß dem Schaltschema jeweils aus dem Produkt der geschalteten Einzelübersetzungen i_Z die Übersetzungen i_G der Gänge G1 bis G9. Die Einzelübersetzungen i_Z sind jeweils angegeben als das Verhältnis von der Drehzahl des in Fig.1 auf der oberen Welle angeordneten Zahnrades, zur Drehzahl des in Fig.1 auf der unteren Welle angeordneten Zahnrades. Die zugehörigen Stufensprünge φ zwischen den Gängen resultieren jeweils aus dem Verhältnis der Übersetzungen i_G der benachbarten Gänge. Die Stufungsreihe weist Stufen-
Sprünge φ auf, die zwischen φ = 1 ,28 und φ = 1 ,55 variieren. Das Getriebe ist demnach überwiegend progressiv gestuft, also mit kleiner werdenden Stufensprüngen φ zwischen den Gängen; allerdings nicht durchgehend. Aus dem Verhältnis der Übersetzungen des als Anfahrgang ausgelegten ersten Ganges i_G1 = 1 5,96 und des als Direktgang ausgelegten höchsten neunten Ganges i_G9 = 1 folgt somit eine Gesamtspreizung i_ges = i_G1 / i_G9 = 1 5,96.
Die Drehzahlsynchronisation dieses Getriebes ist in der Tabelle in Fig. 3 als Übersicht veranschaulicht. Als Beispiel für eine vorgegebene Getriebeeingangsdrehzahl bzw. Antriebsmotordrehzahl wird darin für alle Schaltvorgänge
n_Mot = 2100 1 /min angenommen. Die jeweiligen Zieldrehzahlen n_sync der zu schaltenden bzw. zu synchronisierenden Gangkupplungen resultieren gemäß Fig. 1 und Fig. 2 aus der Verzweigung des Kraftflusses über die Einzelübersetzungen der Radsatzebenen.
Für den Gangwechsel vom Anfahrgang G1 in den zweiten Gang G2 ist lediglich ein Lastübergang der Eingangskupplungen K1 , K2 erforderlich. Eine Gangkupplung F wird ausgelegt, sobald der Lastübergang der Eingangskupplungen K1 , K2 abgeschlossen ist und die betreffende Gangkupplung F dadurch lastfrei geworden ist. Eine vorherige Drehzahlanpassung ist nicht erforderlich, da im Zielgang G2 keine neuen Gangkupplungen zu schalten sind. Eine weitere Gangkupplung B, die im Zielgang G2 ebenfalls lastfrei wird, kann zweckmäßig geschaltet bleiben, da sie im darauf folgenden dritten Gang G3 wieder benötigt wird.
Grundsätzlich können alle weiteren sequenziellen Hochschaltungen über eine Drehzahlanpassung der jeweils lastfreien Eingangskupplung K1 , K2 synchronisiert werden.
Als Beispiel wird der Schaltablauf für die Hochschaltung vom vierten in den fünften Gang G4- G5 näher erläutert:
Im aktuell eingelegten Gang G4 ist die zweite Eingangskupplung K2 lastführend. Es sind drei Gangkupplungen D, E, F eingelegt. Für den einzulegenden Ziel-
gang G5 bleiben zwei der Gangkupplungen D, E eingelegt. Die dritte im Ursprungsgang eingelegte Gangkupplung F kann nach dem Gangwechsel lastfrei ausgelegt werden. Für den Zielgang G5 ist eine neue Gangkupplung C einzulegen. Die entsprechende Synchrondrehzahl lässt sich gemäß der Getriebestruktur und dem Schaltschema ableiten. Beteiligt sind die Zahnradpaare 15/16 und 21/22 der ersten und der dritten Radsatzebene Z1 , Z3. Daraus ergibt sich: nsync = nMot ■ -^- = 2100■ ^ = 1639min-1 .
Die Drehzahlanpassung der Gangkupplung C auf diesen Endwert erfolgt durch schlupfendes Anlegen der aktuell lastfreien ersten Eingangskupplung K1 . Sobald die Drehzahlgleichheit des über die Eingangskupplung K1 angetrieben Schaltteils mit dem korrespondierenden Schaltteil des angetrieben Gangrades 21 der Gangkupplung C erreicht ist, kann die Gangkupplung C eingerückt werden. Anschließend kann die im Ursprungsgang lastführende Kupplung K2 geöffnet und die im Folgegang lastführende Kupplung K1 überschneidend geschlossen werden, um den Gangwechsel vom vierten in den fünften Gang G4- G5 ohne Zugkraftunterbrechung abzuschließen.
Bei einigen Rückschaltungen wird beim Anlegen der lastfreien Eingangskupplung K1 , K2 die lastführende Eingangskupplung vorübergehend in Schlupf gebracht und die Motordrehzahl auf n_sync geregelt, um eine zu schaltende jeweilige Gangkupplung auf die Synchrondrehzahl zu bringen. Die Zieldrehzahlführung erfolgt bei diesen Rückschaltungen also über die lastführende Eingangskupplung K1 , K2.
Als Beispiel wird der Schaltablauf für die Rückschaltung vom fünften in den vierten Gang G5- G4 näher erläutert:
Im aktuell eingelegten Gang G5 ist die erste Eingangskupplung K1 lastführend. Es sind drei Gangkupplungen C, D, E eingelegt. Im einzulegenden Zielgang G4 bleiben zwei der Gangkupplungen D, E eingelegt. Die dritte im Ursprungsgang eingelegte Gangkupplung C kann nach dem Gangwechsel lastfrei ausgelegt werden. Für
den Zielgang G5 zu schalten ist eine neue Gangkupplung F. Die entsprechende Synchronisationsdrehzahl der Gangkupplung F ist: nsync = nMot '— = 2100 · -^- = 1355 min"1.
iz1 1,55
Die Gangkupplung F hat jedoch aufgrund der mit ihr triebverbundenen eingelegten Gangkupplung C eine Istdrehzahl von: nist = nMot ·— = 2100 · - - = 1736 min"1 .
'Ζ3 Ί'^Ί
Die Drehzahlanpassung der betreffenden Gangkupplung F erfolgt daher durch Anlegen der aktuell lastfreien Eingangskupplung K2 und eine Schlupfsteuerung der aktuell lastführenden Eingangskupplung K1 bei geregelter Motordrehzahl n_Mot. Bei erreichter Drehzahlgleichheit des betreffenden Gangrades 33 kann die Gangkupplung F eingerückt werden. Nachfolgend kann die im Ursprungsgang lastführende Kupplung K1 geöffnet und die im Folgegang lastführende Kupplung K2 geschlossen werden.
Bei drei Rückschaltungen G7- G6, G6- G5, G2- G1 und einer Hochschaltung G6- G7 sind jeweils zwei Gangkupplungen im Zielgang einzulegen, wobei jeweils eine der beiden einzulegenden Gangkupplungen lastfrei ist. In diesen Fällen wird die lastfreie Gangkupplung zuerst eingelegt, bevor die Drehzahlanpassung der anderen Gangkupplung erfolgt.
Bezuqszeichenliste
Erste Gangschaltvorrichtung
Zweite Gangschaltvorrichtung
Dritte Gangschaltvorrichtung
Vierte Gangschaltvorrichtung
Fünfte Gangschaltvorrichtung
Sechste Gangschaltvorrichtung
Doppelkupplungsvorrichtung
Kupplungskorb
Triebwelle
Getriebeeingangswelle
Getriebeeingangswelle
Getriebeausgangswelle
Hauptwellenanordnung
Vorgelegewellenanordnung
Zahnrad
Zahnrad
Vorgelegewellensegment
Zahnrad
Zahnrad
Vorgelegewellensegment
Zahnrad
Zahnrad
Hauptwellensegment
Zahnrad
Zahnrad
Hauptwellensegment
Zahnrad
Zahnrad
Vorgelegewellensegment
Zahnrad
Zahnrad
32 Zahnrad
33 Zahnrad
34 Zahnrad
35 Stützwand
A Gangkupplung
B Gangkupplung
C Gangkupplung
D Gangkupplung
E Gangkupplung
F Gangkupplung
G Gangkupplung
H Gangkupplung
1 Gangkupplung
G1 Erster Gang
G2 Zweiter Gang
G3 Dritter Gang
G4 Vierter Gang
G5 Fünfter Gang
G6 Sechster Gang
G7 Siebter Gang
G8 Achter Gang
G9 Neunter Gang
G(W) Windungsgang
K1 Erste Eingangskupplung, Reibungskupplung
K2 Zweite Eingangskupplung, Reibungskupplung
R Rückwärtsgang
Z1 Radsatzebene, Gangradsatz
Z2 Radsatzebene, Gangradsatz
Z3 Radsatzebene, Gangradsatz
Z4 Radsatzebene, Gangradsatz
Z5 Radsatzebene, Gangradsatz
Z6 Radsatzebene, Gangradsatz
ZR Rückwärtsgangradsatzebene, Rückwärtsgangradsatz
i_G Gangübersetzung
i_Z Einzelübersetzung, Radsatzebenenübersetzung n_Mot Motordrehzahl
n_sync Synchrondrehzahl
φ Stufensprung
Claims
1 . Verfahren zur Synchronisierung eines Doppelkupplungsgetriebes, mit zwei Getriebeeingangswellen (10, 1 1 ) und einer Getriebeausgangswelle (1 2), wobei die beiden Getriebeeingangswellen (1 0, 1 1 ) über jeweils eine zugeordnete eingangssei- tige Reibungskupplung (K1 , K2) mit einer Triebwelle (9) eines Antriebsmotors verbindbar sind, wobei in mehreren Radsatzebenen (Z1 , Z2, Z3, Z4, Z5, Z6, ZR) Zahnräder (15, 1 6, 1 8, 19, 21 , 22, 24, 25, 27, 28, 30, 31 , 32, 33, 34) angeordnet sind, die als Losräder oder Festräder ausgebildet und jeweils mit einer der beiden Getriebeeingangswellen (10, 1 1 ) oder einer mit diesen triebverbindbaren zugeordneten Welle (12, 17, 20, 23, 26, 29) drehfest verbunden oder auf dieser drehbar gelagert sind, wobei den Losrädern jeweils Gangkupplungen (A, B, C, D, E, F, G, H; I) zugeordnet sind, mit denen die Losräder mit der betreffenden Welle (10, 1 1 , 12, 1 7, 20, 23, 26, 29) drehfest verbindbar sind, und bei dem eine Drehzahlanpassung mittels einer oder mehrerer der Gangkupplungen (A, B, C, D, E, F, G, H) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass eine für einen Gangwechsel notwendige Drehzahlanpassung einer oder mehrerer der Gangkupplungen (A, B, C, D, E, F, G, H) je nach Bedarf mit Hilfe einer Ansteuerung einer oder beider der eingangsseitigen Reibungskupplungen (K1 , K2) und einer Drehzahlführung des Antriebsmotors durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zur Schaltung von neun Vorwärtsgängen über sechs Radsatzebenen (Z1 , Z2, Z3, Z4, Z5, Z6) und acht unsynchronisierte Gangkupplungen (A, B, C, D, E, F, G, H) je nach Bedarf eine Drehzahlanpassung durchgeführt wird, bei der bei Hochschaltungen die jeweils lastfreie der beiden Reibungskupplungen (K1 , K2) angelegt wird, und bei der bei Rück- schaltungen die jeweils lastführende der beiden Reibungskupplungen (K1 , K2) im Schlupf betrieben und/oder die jeweils lastfreie der beiden Reibungskupplungen (K1 , K2) angelegt wird.
3. Doppelkupplungsgetriebe, mit zwei Getriebeeingangswellen (10, 1 1 ) und einer Getriebeausgangswelle (12), wobei die beiden Getriebeeingangswellen (10, 1 1 ) über jeweils eine zugeordnete eingangsseitige Reibungskupplung (K1 , K2) mit einer Triebwelle (9) eines Antriebsmotors verbindbar sind, wobei in mehreren Radsatzebenen (Z1 , Z2, Z3, Z4, Z5, Z6, ZR) Zahnräder (15, 16, 18, 19, 21 , 22, 24, 25, 27, 28, 30, 31 , 32, 33, 34) angeordnet sind, die als Losräder oder Festräder ausgebildet und jeweils mit einer der beiden Getriebeeingangswellen (1 0, 1 1 ) oder einer mit diesen triebverbindbaren zugeordneten Welle (12, 17, 20, 23, 26, 29) drehfest verbunden oder auf dieser drehbar gelagert sind, wobei den Losrädern jeweils Gangkupplungen (A, B, C, D, E, F, G, H; I) zugeordnet sind, mit denen die Losräder mit der betreffenden Welle (10, 1 1 , 12, 1 7, 20, 23, 26, 29) drehfest verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine Getriebestruktur zur Schaltung von mindestens neun Vorwärtsgängen ausgebildet ist, bei der die beiden Getriebeeingangswellen (10, 1 1 ) koaxial übereinander angeordnet sind und die Getriebeausgangswelle (1 2) koaxial dahinter angeordnet ist, bei der die Zahnräder (1 5, 16, 18, 19, 21 , 22, 24, 25, 27, 28, 30, 31 ) der Vorwärtsgänge in sechs Radsatzebenen (Z1 , Z2, Z3, Z4, Z5, Z6) angeordnet sind, bei der die Zahnräder (32, 33, 34) eines Rückwärtsganges in einer gesonderten Radsatzebene (ZR) angeordnet sind, bei der höchstens acht Gangkupplungen (A, B, C, D, E, F, G, H) für die Vorwärtsgänge und eine Gangkupplung (I) für den Rückwärtsgang in teilweise doppelseitig betätigbaren Gangschaltvorrichtungen (1 , 2, 3, 4, 5, 6) angeordnet sind, bei der zwischen den Vorwärtsgängen zumindest teilweise progressive Gangsprünge realisiert sind, und bei der die Gangkupplungen (A, B, C, D, E, F, G, H, I) als unsynchronisierte Schaltelemente ausgebildet sind.
4. Doppelkupplungsgetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sechs der acht Gangkupplungen (A, B, C, D, E, F, G, H) der Vorwärtsgänge in drei doppelseitig betätigbaren Gangschaltvorrichtungen (2, 3, 4) zusammengefasst sind, zwei der Gangkupplungen (A, B, C, D, E, F, G, H) der Vorwärtsgänge in zwei einseitig betätigbaren Gangschaltvorrichtungen (1 ,5) angeordnet sind, und die Gangkupplung (I) des Rückwärtsganges in einer einseitig betätigbaren Gangschaltvorrichtung (6) angeordnet ist.
5. Doppelkupplungsgetriebe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass in einer überwiegenden Anzahl der zwischen jeweils zwei Radsatzebe- nen (Z1 , Z2, Z3, Z4, Z5, Z6, ZR) vorhandenen axialen Zwischenräume jeweils nur eine Gangschaltvorrichtung (2, 3, 4) angeordnet ist.
6. Doppelkupplungsgetriebe nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zumindest zwei der Radsatzebenen (Z1 , Z2, Z3, Z4, Z5, Z6, ZR) ein axialer Freiraum ohne Gangschaltvorrichtung für eine Anordnung einer Stützwand (35) für eine Wellenlagerung vorhanden ist.
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