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Dokumentenidentifikation DE102005053188A1 10.01.2008
Titel Doppelkupplungsgetriebe mit vier Schaltelementen
Anmelder DaimlerChrysler AG, 70327 Stuttgart, DE
Erfinder Gitt, Carsten, Dr.-Ing., 70327 Stuttgart, DE
DE-Anmeldedatum 08.11.2005
DE-Aktenzeichen 102005053188
Offenlegungstag 10.01.2008
Veröffentlichungstag im Patentblatt 10.01.2008
IPC-Hauptklasse F16H 3/093(2006.01)A, F, I, 20051108, B, H, DE
Zusammenfassung Es wird detailliert ein Doppelkupplungsgetriebeaufbau vorgeschlagen, der bei geringen Schleppverlusten einen axial kurzen Aufbau gewährleistet.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft gemäß Patentanspruch 1 ein Doppelkupplungsgetriebe mit vier Schaltelementen.

Aus der DE 103 25 647 A1 1 ist bereits ein Doppelkupplungsgetriebe mit vier Schaltelementen bekannt. In Übereinstimmung mit der Erfindung folgen bei diesem Doppelkupplungsgetriebe auf der einen Vorgelegewelle Zahnradebenen des fünften, des dritten und des siebten Vorwärtsganges. Bei einem speziellen dem direkten Gang zugeordneten Schaltelement wird die Neutralstellung in der hinteren Endstellung erreicht. Eine solche Schiebemuffe baut axial länger als vergleichbare konventionelle Schaltelemente.

Ferner ist aus 9 der selben Druckschrift ein Doppelkupplungsgetriebe mit vier Schaltelementen bekannt, das gegenüber dem im vorstehenden Absatz beschriebenen Konzept in Übereinstimmung mit der Erfindung vier Schaltelemente aufweist, die eine mittige Neutralstellung und zwei außermittige Schaltstellungen aufweisen. Bei eingelegtem siebenten Vorwärtsgang ist die erste Kupplung geöffnet und die zweiten Kupplung offen. Dabei tritt an dieser zweiten Kupplung eine Zwangsrelativbewegung auf.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein axial kurzes Doppelkupplungsgetriebe zu schaffen, welches einen hohen Wirkungsgrad aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst.

Dabei ist die Zahnradstufe, welche gemeinsam mit den beiden Eingangskonstanten die ersten beiden Vorwärtsgänge bildet, „vorn auf der Hauptwelle" – also in direkter Nachbarschaft zu den beiden Eingangskonstanten – angeordnet.

Bei dem erfindungsgemäßen Getriebe weisen sämtliche vier Schaltelemente eine mittige Neutralstellung und zwei außermittige Schaltstellungen auf, so dass die Schaltelemente als kostengünstige und axial kleine Standart-Schaltelemente ausgeführt sein können, wobei diese Standart-Schaltelemente sowohl als Klauenkupplungen als auch als Synchronkupplungen ausgeführt sein können. Ebenso sind Mischformen möglich, bei den sowohl Klauenkupplungen als auch als Synchronkupplungen Anwendung finden.

In besonders vorteilhafter Weise ist einer der beiden niedrigsten Vorwärtsgänge – insbesondere der erste Vorwärtsgang – gemäß DE 103 25 647 A1 als gewundener Gang ausgeführt, der nicht nur über eine Eingangskonstante und eine Zahnradebene im Hauptgetriebe verläuft, sondern über mehr als zwei Zahnradebenen verläuft. Damit ergeben sich die diesbezüglich in der DE 103 25 647 A1 aufgeführten Vorteile, die diesbezüglich auch in dieser Anmeldung als aufgenommen gelten sollen.

In besonders vorteilhafter Weise kann ein Getriebeaufbau vorgesehen sein, der sicherstellt, dass im siebenten Vorwärtsgang keine Zwangsrelativbewegung an der offenen Kupplung auftritt, so dass hier keine Schleppverluste auftreten. Damit kann das Doppelkupplungsgetriebe in besonders vorteilhafter Weise mit einer nassen Lamellenkupplung ausgeführt sein. Solche nassen Lamellenkupplungen weisen nämlich im geöffneten Zustand üblicherweise ein höheres Schleppmoment auf, als trockene Einscheiben- oder Zwillingskupplungen. Es ist jedoch auch möglich, die Erfindung mit trockenen Kupplungen umzusetzen. Dabei ist insbesondere von Vorteil, dass der siebente Vorwärtsgang in seiner Eigenschaft als oberster Vorwärtsgang beispielsweise bei der Autobahnfahrt einen hohen zeitlichen Nutzungsanteil aufweist, so dass die erfindungsgemäße Schleppmomentreduktion im siebten Vorwärtsgang deutlichere Auswirkungen hat, als dies bei einem geringeren zeitlichen Nutzungsanteil der Fall wäre.

In besonders vorteilhafter Weise kann für die Lagerung der koaxial zur Doppelkupplung angeordneten zentralen Wellen eine Wälzlagerung in X-Anordnung vorgesehen sein, wie diese bereits aus der DE 103 32 210 A1 bekannt ist, die diesbezüglich im Inhalt dieser Anmeldung als aufgenommen gelten soll.

Weitere Vorteile der Erfindung gehen aus den weiteren Patentansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung vor.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert.

Dabei zeigen:

1 ein Doppelkupplungsgetriebe und

2 in einem Diagramm ein Schaltverfahren für das Doppelkupplungsgetriebe gemäß 1.

1 zeigt ein Doppelkupplungsgetriebe, welches insbesondere bei Nutzfahrzeugen oder drehmomentstarken Personenkraftwagen mit Heckantrieb Anwendung finden kann. Das Doppelkupplungsgetriebe weist vier Schaltelemente 1, 2, 3, 4 auf, die jeweils eine mittige Neutralstellung N und zwei außermittige Schaltstellungen S1 bis S8 einnehmen können. Eine erste Kupplung K1 ist über eine kleine Eingangskonstante C1 mit einer ersten Vorgelegewelle 5 koppelbar. Diese kleine Eingangskonstante C1 umfasst ein Eingangsfestrad 18 und ein Ausgangsfestrad 25. Die erste Vorgelegewelle 5 trägt aufeinander folgend ein Festrad 9 der beiden niedrigsten Vorwärtsgänge V1, V2, ein Losrad 10 eines vierten Vorwärtsgangs V4 und ein Losrad 1l von zwei Rückwärtsgängen R1, R2. Zwischen diesen beiden Losrädern 10, 11 ist das erste Schaltelement 1 angeordnet, wohingegen eine zweite Kupplung K2 über eine große Eingangskonstante C2 mit einer zweiten Vorgelegewelle 12 koppelbar ist. Diese Vorgelegewelle 12 trägt aufeinander folgend ein Losrad 6 eines fünften Vorwärtsgangs V5, ein Losrad 7 eines dritten Vorwärtsganges V3 und ein Festrad 8 eines siebten Vorwärtsganges V7. Zwischen den beiden Losrädern 6, 7 ist das zweite Schaltelement 2 angeordnet. Eine koaxial zu den beiden Kupplungen K1, K2 angeordnete Hauptwelle 13 trägt aufeinander folgend ein mit dem Festrad 9 der beiden niedrigsten Vorwärtsgänge V1, V2 kämmendes Losrad 14, zwei dauerhaft miteinander gekoppelte Losräder 15, 16 und ein mit dem Festrad 8 des siebten Vorwärtsganges V7 kämmendes Losrad 17. Das vordere Losrad 15 der beiden dauerhaft miteinander gekoppelten Losräder 15, 16 kämmt mit dem Losrad 10 des vierten Vorwärtsganges V4 und dem Losrad 6 des fünften Vorwärtsganges V5. Hingegen kämmt das hintere Losrad 16 der beiden dauerhaft miteinander gekoppelten Losräder 15, 16 ausschließlich mit dem Losrad 7 des dritten Vorwärtsganges V3. Das dritte Schaltelement 3 ist zwischen dem Eingangfestrad 18 der kleinen Eingangskonstanten C1 und dem Losrad 14 der beiden niedrigsten Vorwärtsgänge V1, V2 angeordnet. Hingegen ist das vierte Schaltelement 4 zwischen dem hintere Losrad 16 der beiden dauerhaft miteinander gekoppelten Losräder 15, 16 und dem Losrad 17 des siebten Vorwärtsganges V7 angeordnet.

Ein Eingangszahnrad 19 der zweiten Eingangskonstanten ist vor dem Eingangsfestrad 18 der ersten Eingangskonstanten C1 angeordnet. Letzteres Eingangfestrad 18 ist dabei mittels einer Innenwelle 20 mit einer Kupplungsscheibe der ersten Kupplung K1 verbunden. Diese Innenwelle 20 verläuft innerhalb einer Hohlwelle 21, welche die Verbindung zwischen dem Eingangszahnrad 19 der zweiten Eingangskonstanten C2 und einer Kupplungsscheibe der zweiten Kupplung K2 herstellt.

Hinter dem Eingangsfestrad 18 der ersten Eingangskonstanten C1 ist eine Pilotlagerung angeordnet ist, so dass die Hauptwelle 13 an deren vorderem Ende innerhalb dieses Eingangsfestrades 18 wälzgelagert aufgenommen ist. Dabei ist ein Gleichlaufkörper 22 des dritten Schaltelements 3 drehfest mit der Hauptwelle 13 verbunden. Somit koppelt das dritte Schaltelement 3 in der vorderen Schaltstellung S1 das Eingangsfestrad 18 der kleinen Eingangskonstanten C1 drehfest mit der Hauptwelle 13, so dass als sechster Vorwärtsgang V6 der Direktgang eingelegt ist.

Das den beiden Rückwärtsgängen R1, R2 zugeordnete Losrad 11 kämmt mit einem Zwischenrad 23. Dieses Zwischenrad 23 kämmt mit dem Losrad 17 des siebten Vorwärtsganges V7.

Eine dem ersten Schaltelement 1 zugeordnete Schaltverzahnung 24 ist mittels einer hohlwellenartigen Verbindung mit dem den beiden Rückwärtsgängen R1, R2 zugeordneten Losrad 11 drehfest verbunden, so dass das sehr große hintere Losrad 16 in dem Bauraum zwischen der Schaltverzahnung 24 und dem Losrad 11 eingreift.

2 zeigt in einem Diagramm ein Schaltverfahren für das Doppelkupplungsgetriebe gemäß 1.

Hierin kennzeichnen schwarze Punkte für den jeweiligen Gang erforderliche Schaltstellungen.

In den ersten beiden Spalten sind die beiden möglichen Stellungen „eingerückt" bzw. „ausgerückt" der beiden Kupplungen K1 und K2 dargestellt. Ausgehend vom ersten Rückwärtsgang R1 wechseln sich die beiden Kupplungen K1 und K2 auf die sieben folgenden Vorwärtsgänge V1 bis V7 ab, so dass in dieser Reihenfolge sequentiell zugkraftunterbrechungsfrei geschaltet werden kann. Beide Rückwärtsgänge R1 und R2 werden mit der selben Kupplung K1 geschaltet, so dass zwischen den beiden Rückwärtsgängen R1, R2 keine Lastschaltbarkeit besteht.

Ferner sind in den vier folgenden Spalten aufeinander folgend die möglichen Schaltstellungen S1 bis S8 der vier Schaltelemente 3, 2, 1, 4 dargestellt. Für den zweiten Vorwärtsgang V2 und den sechsten Vorwärtsgang V6 ist jeweils eine Schaltstellungen S4 bzw. S7 in Klammern dargestellt. Diese Schaltstellungen S4 bzw. S7 können alternativ zu einer Neutralstellung N verwendet werden, um die Anzahl der für einen Gangwechsel erforderlichen Schaltelementbewegungen zu reduzieren. Das Ergebnis ist, dass für einen Schaltvorgang zwischen zwei benachbarten Vorwärtsgängen maximal zwei Schaltelemente betätigt werden müssen. Dabei ist es zumeist erforderlich, ein Schaltelement in die Neutralstellung N und ein anderes in eine Schaltstellung zu bringen. Beim Schaltvorgang vom sechsten Vorwärtsgang V6 zum siebenten Vorwärtsgang V7 hingegen muss das vierte Schaltelement 4 von der Schaltstellung S7 über die Neutralstellung N hinaus in die Schaltstellung S8 gebracht und ferner das erste Schaltelement 1 von der Schaltstellung S1 in die Neutralstellung N gebracht werden.

Für die Schaltung vom ersten Vorwärtsgang V1 zum ersten Rückwärtsgang R1 und zurück ist die Betätigung von mehr als einem Schaltelement erforderlich.

Der erste Vorwärtsgang V1 ist als gewundener Gang ausgeführt, der über mehrere Zahnradebenen verläuft. Der erste Vorwärtsgang V1 verläuft dabei über die zweite Kupplung K2, die zweite Eingangskonstante C2, die zweite Vorgelegewelle 12, das drehfest mit dieser gekoppelte Losrad 7, die beiden dauerhaft miteinander gekoppelten Losräder 15, 16, das drehfest mit der ersten Vorgelegewelle 5 gekoppelte Losrad 10, die Zahnradebene der ersten beiden Vorwärtsgänge V1, V2 und die Hauptwelle 13. Die übrigen Vorwärtsgänge V2 bis V7 sind hingegen nicht als gewundene Gänge ausgeführt, so dass die Leistung über eine Eingangskonstante und eine einzige Zahnradebene im Hauptgetriebe bzw. im Fall des Direktganges direkt von der ersten Kupplung K1 auf die Hauptwelle 13 verläuft.

In einer alternativen Ausgestaltung ist der zweite Vorwärtsgang als gewundener Gang ausgeführt, wohingegen der erste Vorwärtsgang ausschließlich über zwei Zahnradebenen – d.h. eine Eingangskonstante und eine Zahnradebene im Hauptgetriebe – verläuft.

Die Drehrichtungsumkehr für den Rückwärtsgang bzw. die Rückwärtsgänge wird im Ausführungsbeispiel über das Zwischenrad 23 verwirklicht. Alternativ kann das Zwischenrad auch an anderen Positionen innerhalb des Doppelkupplungsgetriebes angeordnet sein oder es könnte statt des Zwischenrades eine Zwischenwelle verwendet werden.

In einer alternativen Ausgestaltung wird einer der beiden Rückwärtsgänge R1 bzw. R2 nicht genutzt.

Bei den beschriebenen Ausführungsformen handelt es sich nur um beispielhafte Ausgestaltungen. Eine Kombination der beschriebenen Merkmale für unterschiedliche Ausführungsformen ist ebenfalls möglich. Weitere, insbesondere nicht beschriebene Merkmale der zur Erfindung gehörenden Vorrichtungsteile, sind den in den Zeichnungen dargestellten Geometrien der Vorrichtungsteile – insbesondere den Zahnraddurchmesserverhältnissen zueinander – zu entnehmen.


Anspruch[de]
Doppelkupplungsgetriebe mit vier Schaltelementen (1, 2, 3, 4), die jeweils eine mittige Neutralstellung (N) und zwei außermittige Schaltstellungen (S1 bis S8) aufweisen, wobei eine erste Kupplung (K1) über ein Eingangsfestrad (18) und ein Ausgangsfestrad (25) einer kleinen Eingangskonstanten (C1) mit einer ersten Vorgelegewelle (5) koppelbar ist, die auf das Ausgangsfestrad (25) unmittelbar folgend ein Festrad (9) der beiden niedrigsten Vorwärtsgänge (V1, V2) trägt, welches mit einem koaxial zu einer Hauptwelle (13) angeordneten Losrad (14) kämmt, welches über das eine Schaltelement (3) zur Bildung der beiden niedrigsten Vorwärtsgänge (V1, V2) mit der Hauptwelle (13) koppelbar ist, wobei einer dieser beiden Vorwärtsgänge (V1) als gewundener Gang ausgeführt ist und wobei die Hauptwelle (13) zur Bildung des Direktganges (V6) mittels des einen Schaltelements (3) mit dem Eingangsfestrad (18) koppelbar ist. Doppelkupplungsgetriebe nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (3) zur Bildung des Direktganges (V6) das dritte Schaltelement ist und die erste Vorgelegewelle (5) dem Festrad (9) der beiden niedrigsten Vorwärtsgänge (V1, V2) folgend ein Losrad (10) eines vierten Vorwärtsgangs (V4) und ein Losrad (11) von mindestens einem Rückwärtsgang – insbesondere zwei Rückwärtsgängen – (R1, R2) trägt, wobei zwischen den beiden Losrädern (10, 11) das erste Schaltelement (1) angeordnet ist, wohingegen eine zweite Kupplung (K2) über eine große Eingangskonstante (C2) mit einer zweiten Vorgelegewelle (12) koppelbar ist, die aufeinander folgend ein Losrad (6) eines fünften Vorwärtsgangs (V5), ein Losrad (7) eines dritten Vorwärtsganges (V3) und ein Festrad (8) eines siebten Vorwärtsganges (V7) trägt, wobei zwischen den beiden Losrädern (6, 7) das zweite Schaltelement (2) angeordnet ist, wobei die koaxial zu den beiden Kupplungen (K1, K2) angeordnete Hauptwelle (13) aufeinander folgend ein mit dem Festrad (9) der beiden niedrigsten Vorwärtsgänge (V1, V2) kämmendes Losrad (14), zwei dauerhaft miteinander gekoppelte Losräder (15, 16) und ein mit dem Festrad (8) des siebten Vorwärtsganges (V7) kämmendes Losrad (17) trägt, wobei das vordere Losrad (15) der beiden dauerhaft miteinander gekoppelten Losräder (15, 16) mit dem Losrad (10) des vierten Vorwärtsganges (V4) und dem Losrad (6) des fünften Vorwärtsganges (V5) kämmt, wohingegen das hintere Losrad (16) der beiden dauerhaft miteinander gekoppelten Losräder (15, 16) mit dem Losrad (7) des dritten Vorwärtsganges (V3) kämmt, wobei das dritte Schaltelement (3) zwischen einem Eingangszahnrad (18) der kleinen Eingangskonstanten (C1) und dem Losrad (14) der beiden niedrigsten Vorwärtsgänge (V1, V2) angeordnet ist, wohingegen das vierte Schaltelement (4) zwischen dem hinteren Losrad (16) der beiden dauerhaft miteinander gekoppelten Losräder (15, 16) und dem Losrad (17) des siebten Vorwärtsganges (V7) angeordnet ist. Doppelkupplungsgetriebe nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Eingangszahnrad (19) der zweiten Eingangskonstanten (C2) vor dem Eingangszahnrad (18) der ersten Eingangskonstanten (C1) angeordnet ist, wobei dieses mittels einer Innenwelle (20) mit einer Kupplungsscheibe der ersten Kupplung (K1) verbunden ist, wobei diese Innenwelle (20) innerhalb einer Hohlwelle (21) verläuft, welche die Verbindung zwischen dem Eingangszahnrad (19) der zweiten Eingangskonstanten und einer Kupplungsscheibe der zweiten Kupplung (K2) herstellt. Doppelkupplungsgetriebe nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass radial innerhalb des Eingangszahnrades (18) der ersten Eingangskonstanten (C1) eine sich zum hinteren Getriebeende öffnende Wälzlagerung angeordnet ist, so dass die Hauptwelle (13) an deren vorderem Ende innerhalb dieses Eingangszahnrades (18) wälzgelagert aufgenommen ist, so dass sich für die zentralen Wellen des Doppelkupplungsgetriebes eine X-Lagerung bildet, wobei ein Gleichlaufkörper (22) des dritten Schaltelements (3) drehfest mit der Hauptwelle (13) verbunden ist. Doppelkupplungsgetriebe nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das den beiden Rückwärtsgängen (R1, R2) zugeordnete Losrad (11) mit einem Zwischenrad (23) kämmt, welches mit dem Losrad (17) des siebten Vorwärtsganges (V7) kämmt. Doppelkupplungsgetriebe nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine dem ersten Schaltelement (1) zugeordnete Schaltverzahnung (24) mittels einer hohlwellenartigen Verbindung mit dem den beiden Rückwärtsgängen (R1, R2) zugeordneten Losrad (11) drehfest verbunden ist.






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