Doppelkupplungsgetriebe
Die Erfindung betrifft ein Doppelkupplungsgetriebe nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Bei einem bekannten Doppelkupplungsgetriebe der eingangs genannten Art (DE 198 21 164 AI) ist die gebundene Zahnradstufe zur Bildung der Gangübersetzung des Rückwärtsganges der zentralen Zwischenwelle zugeordnet und zusätzlich zur Bildung der Gangübersetzung des niedrigsten Vorwärtsganges (I.Gang) ausgebildet. Das bekannte Doppelkupplungsgetriebe weist sechs Vorwärtsgänge auf, von denen die Übersetzungen der geraden Gänge IV und VI durch eine gebundene Zahnradstufe und des geraden Ganges II durch eine einfache Zahnradstufe gebildet werden, wobei diese beiden Zahnradstufen der konzentrischen Zwischenwelle zugeordnet sind. Der zentralen Zwischenwelle sind mithin zur Bildung der GangüberSetzungen der übrigen zwei ungeraden Gänge III und V noch zwei einfache Zahnradstufen - als insgesamt drei Zahnradstufen - zugeordnet. Letzteres führt zu Schwierigkeiten bei der Unterbringung weiterer Zahnradstufen, wenn mehr als sechs Vorwärtsgänge vorgesehen sind, weil dann wenigstens ein zusätzlicher ungerader Gang durch eine weitere Zahnradstufe berücksichtigt werden müsste, welche der bereits mit drei Zahnradstufen bestückten zentralen Zwischenwelle zuzuordnen wäre .
Dieses bekannte gattungsgemäße Doppelkupplungsgetriebe mit sechs Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang soll mittels einer eine zentrale Schaltstange verwendenden
Schaltvorrichtung geschaltet werden können, die aus der DE 101 08 881 AI bekannt ist.
Die erläuterten Schwierigkeiten hinsichtlich der Unterbringung wenigstens einer weiteren Zahnradstufe zur Bildung der Gangübersetzung eines ungeraden Ganges sind bei dem Doppelkupplungsgetriebe nach der Erfindung gemäß Patentanspruch 1 vermieden, weil bei diesem wenigstens zwei signifikante Zahnradstufen sowohl gebunden als auch zur Bildung der Gangübersetzungen ausschließlich von Vorwärtsgängen verwendet sind.
Bei dem Doppelkupplungsgetriebe nach der Erfindung ist es neben der kompakten Bauweise auch noch vorteilhaft, dass die Teileanzahl - insbesondere die Anzahl der Zahnräder - durch Mehrfachnutzung einzelner Zahnräder gering gehalten ist. Trotz dieser Mehrfachnutzung einzelner Räder ist insgesamt eine gute Gangabstufung erreicht .
Bei dem Doppelkupplungsgetriebe nach der Erfindung sind der einen Zwischenwelle die geraden Vorwärtsgänge, der anderen die ungeraden zugeordnet. Der Rückwärtsgang kann wahlweise einer der beiden Zwischenwellen zugeordnet werden. Im Falle einer ungeraden Anzahl von Vorwärtsgängen gehört er in zweckmäßiger Weise der Gruppe der geraden Vorwärtsgänge an, so dass über die Zwischenwellen jeweils die gleiche Anzahl von Gängen gebildet werden.
Bei dem Doppelkupplungsgetriebe nach der Erfindung weisen die beiden signifikanten gebundenen Zahnradstufen zur Bildung von jeweils zwei Vorwärtsgängen je ein eingangsseitiges Zentralrad auf, mit welchem die beiden jeweiligen ausgangsseitigen Zahnräder gemeinsam kämmen. Durch diese Mehrfachnutzung der Zentralräder ist die insgesamt erforderliche Anzahl der Zahnräder reduziert. Es sind jeweils benachbarte Gänge ein und derselben Ganggruppe über die Mehrfachnutzung zusammengefasst - also bspw. die Gänge IV und
VI aus der Gruppe der geraden bzw. die Gänge V und VII aus der Gruppe der ungeraden Gänge .
Damit bei dem Doppelkupplungsgetriebe nach der Erfindung die beiden Vorwärtsgänge einer signifikanten Zahnradstufe - also Gänge mit einem gemeinsamen Zentralrad auf der zugehörigen Zwischenwelle - insgesamt eine unterschiedliche Übersetzung aufweisen, können unterschiedliche Maßnahmen (natürlich auch kombiniert) realisiert sein:
• Diejenige Vorgelegewelle mit dem kleineren der beiden Gänge einer signifikanten Zahnradstufe weist eine kürzere Achsübersetzung auf als die andere Vorgelegewelle
• Diejenige Vorgelegewelle mit dem kleineren der beiden Gänge einer signifikanten Zahnradstufe weist einen größeren Achsabstand zur Eingangswelle auf als die andere Vorgelegewelle
• Einsatz einer entsprechend gewählten Profilverschiebung
Damit bei dem Doppelkupplungsgetriebe nach der Erfindung das Verhältnis von kurzer zu langer Achsübersetzung (im Folgenden als Achsübersetzungssprung bezeichnet) nicht zu groß wird, sind den signifikanten Zahnradstufen hohe Gänge zugeordnet, da bei einer progressiven Getriebestufung die Stufensprünge bei höheren Gängen kleiner sind als bei niedrigen Gängen.
Im Folgenden wird der Stufensprung zwischen zwei Übersetzungen k und m (wobei k die kürzere, also betragsmäßig größere ist) mit ψ^ bezeichnet .
Bei dem Doppelkupplungsgetriebe nach der Erfindung ist der Stufensprung des länger übersetzten Gangpaares der betreffenden signifikanten Zahnradstufe im Hinblick auf eine insgesamt progressive Getriebestufung kleiner als der des kürzer übersetzten Gangpaares der anderen signifikanten Zahnradstufe .
Wenn bei einer Ausführungsform des Doppelkupplungsgetriebes nach der Erfindung bspw. die Gänge IV/VI und V/VII durch zwei signifikante Zahnradstufen gebildet sind, ist es vorteilhaft, wenn gilt: ψv/vn = ψv/vi ' ψvi/vn < ψiv/vi = ψiv/v " <Pv//vι
Insbesondere bei im Sinne der obigen Erläuterung gewählten unterschiedlichen Achsabständen der Vorgelegewellen zu der Eingangswelle ist für eine diesbezügliche Realisierung der Einsatz von Profilverschiebungen erforderlich. Bei dem Doppelkupplungsgetriebe nach der Erfindung sind im hier betrachteten Auslegungsmodus drei grundsätzliche Ausführungsformen hinsichtlich der Abstufung der Gänge der beiden signifikanten Zahnradstufen relevant:
1.Ausführungsform: ψiv/v ~ ψv/vi > ΨVI/VII
2.Ausführungsform: ψiv/v > ψv/vx > ψvi/vix
3.Ausführungsform: ψiv/v > ψv/vi « ψvi/vn
Diese vorstehend erläuterten und weitere mögliche vorteilhafte Ausführungsformen und Ausgestaltungen des Doppelkupplungsgetriebes nach der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung ist nachstehend anhand von drei in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsformen näher beschrieben. In der Zeichnung bedeuten
Fig. 1 ein Doppelkupplungsgetriebe nach der Erfindung in einer ersten Ausführungsform, gezeichnet nach Art eines Axialschnittes, bei dem die räumlich zueinander versetzt angeordneten Getriebewellen in die Zeichnungsebene verlagert sind,
Fig. 2 ein Doppelkupplungsgetriebe nach der Erfindung in einer zweiten Ausführungsform, entsprechend der Darstellung von Fig.l gezeichnet und
Fig. 3 ein Doppelkupplungsgetriebe nach der Erfindung in einer dritten Ausführungsform.
Die beiden Ausführungsformen stimmen in folgenden Merkmalen überein:
Eine von einem Antriebsmotor her antreibbare Eingangswelle 3 ist durch eine erste Lastschaltkupplung Kl mit einer koaxialen zentralen Zwischenwelle 4 und durch eine zweite
Lastschaltkupplung K2 mit einer zur ersten konzentrischen zweiten Zwischenwelle 5 kuppelbar.
Auf der zentralen Zwischenwelle 4 sind koaxial und drehfest angeordnet die eingangsseitigen Zahnräder einer ersten einfachen Zahnradstufe Zi, deren ausgangsseitiges Losrad 31 auf einer ersten parallelen Vorgelegewelle 14 sitzt, und einer zweiten einfachen Zahnradstufe Zlll f deren ausgangsseitiges Losrad 38 auf einer sowohl zur Eingangswelle 3 als auch zur ersten Vorgelegewelle 14 parallelen zweiten Vorgelegewelle 15 sitzt, sowie das eingangsseitige Zentralrad 33 einer signifikanten gebundenen Zahnradstufe GZv/vιi/ deren eines ausgangsseitiges Losrad 34 auf der ersten Vorgelegewelle 14 und deren anderes ausgangsseitiges Losrad 35 auf der zweiten Vorgelegewelle 15 sitzt.
Auf der konzentrischen Zwischenwelle 5 sind koaxial und drehfest angeordnet das eingangsseitige Zentralrad 24 einer signifikanten gebundenen Zahnradstufe GZiv/vi/ deren eines ausgangsseitiges Losrad 25 auf der ersten Vorgelegewelle 14 und deren zweites ausgangsseitiges Losrad 23 auf der zweiten
Vorgelegewelle 15 sitzt, sowie das eingangsseitige Zentralrad 27 einer gebundenen Zahnradstufe GZu/R.
Auf den den Lastschaltkupplungen K,K2 zugekehrten Wellenenden der Vorgelegewellen 14 und 15 sitzt jeweils drehfest ein Abtriebszahnrad 45 bzw. 46. Diese AbtriebsZahnräder 45 und 46 kämmen im Einbauzustand mit ein und demselben Antriebszahnkranz eines Achsdifferentiales, welches dann mit seiner Zentralachse parallel zu der Eingangswelle 3 des im Quereinbau im Fahrzeug zu installierenden Doppelkupplungs- getriebes ausgerichtet ist. Das Verhältnis der Zähnezahlen von Antriebszahnkranz und Abtriebszahnrad 45 bzw. 46 bestimmt dann die jeweilige Achsübersetzung der Vorgelegewellen 14,15.
In der Zeichnung weisen die Vorgelegewellen 14,15 einen jeweiligen virtuellen Achsabstand a*x4 bzw. a*ι5 zur Eingangswelle 3 auf, wobei die jeweils zugehörigen realen Achsabstände aχ4 und aι5 etwa gleich groß ausgelegt sind.
Die auf der ersten Vorgelegewelle 14 sitzenden Losräder 31 und 34 sind fakultativ durch eine Zahnrad-Wechselkupplung WKΣ/V mit ihrer Welle kuppelbar.
Die auf der zweiten Vorgelegewelle 15 sitzenden Losräder 35 und 38 sind fakultativ durch eine Zahnrad-Wechselkupplung WKm/vii mit ihrer Welle kuppelbar.
Bei der Ausführungsform der Fig.l sitzt die signifikante Zahnradstufe GZIV/vι an dem den Lastschaltkupplungen K1,K2 abgewendeten Wellenende der konzentrischen Zwischenwelle 5, während die gebundene Zahnradstufe GZn/R axial zwischen der signifikanten Zahnradstufe GZIV/vι und den AbtriebsZahnrädern 46 und 46 angeordnet ist.
Bei der gebundenen Zahnradstufe GZu/R dieser Ausführungsform sitzt das eine, direkt mit dem Zentralrad 27 kämmende Losrad 16 auf der zweiten Vorgelegewelle 15.
Mit dem Zentralrad 27 dieser Zahnradstufe kämmt noch ein Zwischenzahnrad 17, welches die Drehsinnumkehr für den Rückwärtsgang erzeugt und noch mit dem anderen ausgangs- seitigen Losrad 20 dieser gebundenen Zahnradstufe kämmt, welches auf der ersten Vorgelegewelle 14 gelagert ist. Die bei der Ausführungsform der Fig.l auf der ersten Vorgelegewelle 14 sitzenden Losräder 20 und 25 sind durch eine Zahnrad-Wechselkupplung WKIV/R fakultativ mit ihrer Welle kuppelbar, während die auf der zweiten Vorgelegewelle 15 sitzenden Losräder 16 und 23 durch eine Zahnrad-Wechsel - kupplung WKπ/?I fakultativ mit ihrer Welle kuppelbar sind. Bei dieser Ausführungsform sind die beiden signifikanten Zahnradstufen GZιV/vι und GZ /vn axial zueinander benachbart angeordnet, während die einfache Zahnradstufe Zτ axial zwischen der signifikanten Zahnradstufe GZv/vn und der anderen einfachen Zahnradstufe Zιττ liegt, welch letztere an dem den Lastschaltkupplungen K1,K2 abgekehrten Wellenende der Vorgelegewelle 15 angeordnet ist.
Bei der ersten Ausführungsform der Fig.l werden die
Gangübersetzungen mit nachfolgender Erregung der Lastschaltkupplung Kl
- des Vorwärtsganges I durch Einrücken der Wechselkupplung WKi/v an der einfachen Zahnradstufe Zτ
- des Vorwärtsganges III durch Einrücken der Wechselkupplung WKm/vii an der einfachen Zahnradstufe Zm
- des Vorwärtsganges V durch Einrücken der Wechselkupplung Ki/v an der signifikanten Zahnradstufe GZv/vn
- des Vorwärtsganges VII durch Einrücken der Wechselkupplung WKin/vii an der signifikanten Zahnradstufe GZv/vιι und mit nachfolgender Erregung der Lastschaltkupplung K2
- des Vorwärtsganges II durch Einrücken der Wechselkupplung KII/I an der gebundenen Zahnradstufe GZn/R
- des Vorwärtsganges IV durch Einrücken der Wechselkupplung WKΪ /R an der signifikanten Zahnradstufe GZIV/VI
- des Vorwärtsganges VI durch Einrücken der Wechselkupplung WKII/VI an der signifikanten Zahnradstufe GZIV/VI und
- des Rückwärtsganges R durch Einrücken der Wechselkupplung WKΪV/R an der gebundenen Zahnradstufe GZn/R gebildet .
Bei der anderen Ausführungsform gemäß Fig.2 liegen die beiden signifikanten Zahnradstufen GZιV/vι und GZv/vn im Bereich der Wellenenden der Vorgelegewellen 14,15, wobei die gebundene Zahnradstufe GZn/ an dem zu den Lastschaltkupplungen K1,K2 entgegengesetzten Wellenende der konzentrischen Zwischenwelle 5 angeordnet ist. Das mit dem Zentralrad 27 der gebundenen Zahnradstufe GZn/R direkt kämmende ausgangsseitige Losrad 16 ist auf der ersten Vorgelegewelle 14 gelagert, wobei deren Losräder 16 und 25 durch eine Zahnrad-Wechselkupplung W n/IV fakultativ mit ihrer Welle kuppelbar sind.
Bei dieser Ausführungsform kämmt mit dem Zentralrad 27 der gebundenen Zahnradstufe GZn/R noch ein Umkehrzahnrad 57, welches die Drehsinnumkehr für den Rückwärtsgang erzeugt und unter Umgehung der zweiten Vorgelegewelle 15 auf einer dritten Vorgelegewelle 18 angeordnet sowie drehfest mit einem koaxialen Eingangszahnrad 19 einer einfachen Zahnradstufe ZR verbunden ist. Dieses Eingangszahnrad 19 kämmt mit dem auf der umgangenen Vorgelegewelle 15 gelagerten anderen ausgangsseitigen Losrad 20 der Zahnradstufe GZn/R. Die auf der zweiten Vorgelegewelle 15 gelagerten Losräder 20 und 23 sind durch eine Zahnrad-Wechselkupplung WKVI/R fakultativ mit ihrer Welle kuppelbar.
Bei dieser Ausführungsform sind die einfachen Zahnradstufen Zi und ZR in einer gemeinsamen drehachsnormalen Radebene
32-32 angeordnet.
Bei der zweiten Ausführungsform der Fig.2 werden die
Gangübersetzungen mit nachfolgender Erregung der Lastschaltkupplung Kl
- des Vorwärtsganges I durch Einrücken der Wechselkupplung WKi/v an der einfachen Zahnradstufe Zτ
- des Vorwärtsganges III durch Einrücken der Wechselkupplung WKin/vii an der einfachen Zahnradstufe Zm
- des Vorwärtsganges V durch Einrücken der Wechselkupplung WKi/v an der signifikanten Zahnradstufe GZv/vn
- des Vorwärtsganges VII durch Einrücken der Wechselkupplung WKin/vii an der signifikanten Zahnradstufe GZv/vn und mit nachfolgender Erregung der Lastschaltkupplung K2
- des Vorwärtsganges II durch Einrücken der Wechselkupplung WKu/iv an der gebundenen Zahnradstufe GZn/R
- des Vorwärtsganges IV durch Einrücken der Wechselkupplung Kn/iv an der signifikanten Zahnradstufe GZIV/vι
- des Vorwärtsganges VI durch Einrücken der Wechselkupplung WKVI/R an der signifikanten Zahnradstufe GZιV/vι und
- des Rückwärtsganges R durch Einrücken der Wechselkupplung WKVI/R an der gebundenen Zahnradstufe GZu/R gebildet .
Fig. 3 zeigt ein Doppelkupplungsgetriebe nach der Erfindung in einer dritten Ausführungsform. Diese Ausführungsform findet - ebenso, wie die Ausführungsformen gemäß Fig. 1 und Fig. 2 - insbesondere Anwendung in einem Fahrzeug mit Frontantrieb und quer eingebautem Getriebe. Die Ausführungsform Fig. 3 stimmt größtenteils mit der Ausführungsform gemäß Fig. 2 überein, weshalb vorrangig auf die Unterschiede gegenüber Fig. 2 eingegangen wird. Als eine Besonderheit sind bei diesem Doppelkupplungsgetriebe die beiden Abtriebszahnräder 45, 46 der beiden Vorgelegewellen
14, 15 in einer gemeinsamen Zahnradebene 114 mit einem Abtriebszahnrad 100 angeordnet. Dieses Abtriebszahnrad 100 ist drehfest auf einer dritten Vorgelegewelle 18 angeordnet und dient der Drehrichtungsumkehr im Rückwärtsgang R. Mit dieser Vorgelegewelle 18 ist ferner ein großes Losrad 115 mittels einer Kupplung KR für den Rückwärtsgang R drehfest koppelbar. Dieses große Losrad 115 ist dem kleineren Abtriebszahnrad 100 axial benachbart, so dass die beiden Festräder 100 und 115 drehfest miteinander koppelbar sind. Das große Losrad 115 liegt in einer Zahnradebene 101, in der sich insgesamt vier Zahnräder und zwei gebundene Zahnradstufen Zπ/E befinden. Dabei kämmt ein drehfest auf der Zwischenwelle 5 angeordnetes Festrad 102 mit zwei Losrädern 103, 104, von denen das eine Losrad 103 auf der ersten Vorgelegewelle 14 und das andere Losrad 104 auf der zweiten Vorgelegewelle 15 angeordnet ist. Das Losrad 104 ist dabei nicht mit der Vorgelegewelle 15 koppelbar, sondern ständig drehbar .
Das größte Festrad 105 der radial inneren Zwischenwelle 4 liegt am Ende des Getriebes, so dass die hohen Auflagerkräfte auf kurzem Wege in das Getriebegehäuse eingeleitet werden. Dieses größte Festrad 105 kämmt mit zwei Losrädern 106, 107, von denen das eine Losrad 106 dem fünften Vorwärtsgang V zugeordnet ist und auf der ersten Vorgelegewelle 14 angeordnet ist. Hingegen ist das andere Losrad 107 auf der zweiten Vorgelegewelle 15 angeordnet und dem siebenten Vorwärtsgang VII zugeordnet. Die beiden diesen Losrädern zugeordneten Wechselkupplungen WKvii/m und WKv/ι sind neben der Zahnradebene 108 mit dem beiden gebundenen Zahnradstufen V und VII zusätzlich noch Zahnradebenen 109, 110 zugeordnet, die jeweils nur eine Zahnradstufe III bzw. I aufweisen. Die darauf folgende Zahnradebene 111 weist wieder zwei gebundene Zahnradstufen IV, VI auf. Eine einfache Kupplung KVι ist mit
dem Losrad 113 koppelbar. Hingegen ist eine Wechselkupplung WKiv/n einerseits zum Einlegen der Zahnradstufe IV mit dem Losrad 112 und andererseits zum Einlegen der Zahnradstufe II mit dem Losrad 103 der Zahnradebene 101 koppelbar.
Zur Betätigung der beiden Kupplungen KR und KVι kann ein einziges Stellglied vorgesehen sein, da KVι zum Einrücken in die eine Richtung und KR zum Einrücken die entgegengesetzte Richtung betätigt wird.
In der dritten Ausführungsform gemäß Fig. 3 treibt die Zwischenwelle 18 im Gegensatz zur zweiten Ausführungsform gemäß Fig. 2 direkt über das Abtriebszahnrad 100 auf das Achsdifferential ab. D.h., die Zwischenwelle 18 treibt nicht über eine Vorgelegewelle auf das Achsdifferential ab. Demzufolge kann die Zwischenwelle gemäß Fig. 3 auch als dritte Vorgelegewelle bezeichnet werden.
In einer alternativen Ausgestaltung zu Fig. 3 ist mittels der Kupplung KR nicht das Losrad 115, sondern das als Losrad ausgeführte Abtriebszahnrad 100 mit der Zwischenwelle 18 koppelbar und von dieser abkoppelbar. Dabei ist anstelle des Losrades 115 ein Festrad vorgesehen.
Bei drei Ausführungsformen der Figuren 1, 2 und 3 sind somit zwei signifikante Zahnradstufen GZIV/vι und GZv/vn verwendet, welche sowohl gebunden als auch zur Bildung der Gangübersetzungen von ausschließlich Vorwärtsgängen verwendet sind. Für diese vier so ermöglichten Vorwärtsgänge sind die in Bezug auf ihre Ordnungszahl eine Sequenz bildenden obersten Gänge IV bis VII bei einem 7-Gang-Doppelkupplungs- getriebe ausgewählt, von denen jeweils zwei - einerseits die Gänge IV und VI durch die signifikante Zahnradstufe GZIV/VI sowie andererseits die Gänge V und VII durch die signifikante
Zahnradstufe GZv/vn - den Zwischenwellen 5 (mit den Gängen gerader Ordnungszahl) und 4 (mit den Gängen ungerader Ordnungszahl) zugeordnet sind.
Die Figuren 1, 2 und 3 zeigen beispielhafte Anordnungen des erfindungsgemäßen Doppelkupplungsgetriebes. Die räumliche Anordnung der die jeweiligen Gänge bildenden Zahnradstufen (insbesondere deren axiale Lage relativ zueinander) innerhalb des Doppelkupplungsgetriebes kann ausgehend von den gezeigten Ausführungsformen variiert werden. Die zuvor beschriebenen Prinzipien können ebenso auf Doppelkupplungsgetriebe mit nur sechs oder mit mehr als sieben Vorwärtsgängen übertragen werden .