AT510966B1 - Getriebe, insbesondere doppelkupplungsgetriebe - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Getriebe (10), insbesondere Doppelkupplungsgetriebe, für ein Kraftfahrzeug, mit einer Eingangswelle (11) und einer Hauptwelle (13), wobei die Eingangswelle (11) über eine schaltbare erste Kupplung (18) mit einer ersten Vorgelegewelle (16) und über eine schaltbare zweite Kupplung (19) mit einer zweiten Vorgelegewelle (17) verbindbar ist, wobei die erste Vorgelegewelle (16) und die zweite Vorgelegewelle (17) jeweils über zumindest ein über eine Schalteinrichtung (20) schaltbares Zahnradpaar (Z) mit der Hauptwelle (13) antriebsverbindbar ist, mit zumindest einer Synchronisiereinrichtung (30),zur Drehzahlanpassung der Vorgelegewellen (16, 17) an die Hauptwelle (13). Ein kompaktes Getriebe mit schnellem Ansprechverhalten lässt sich realisieren, die Synchronisiereinrichtung (30) durch eine Hydraulikeinheit gebildet ist, welche Hydraulikeinheit eine mit der ersten Vorgelegewelle (16) antriebsverbundene erste hydraulische Maschine (31) und eine mit der zweiten Vorgelegewelle (17) antriebsverbundene zweite hydraulische Maschine (32) aufweist, wobei die beiden hydraulischen Maschinen (31, 32) in einem Hydraulikkreis (33) angeordnet sind und jede der beiden hydraulischen Maschinen (31, 32) wahlweise als hydraulischer Antriebsmotor oder als hydraulische Pumpe betreibbar ist.

Description

österreichisches Patentamt AT510 966B1 2012-08-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein Doppelkupplungsgetriebe, für ein Kraftfahrzeug, mit einer Eingangswelle und einer Hauptwelle, wobei die Eingangswelle über eine schaltbare erste Kupplung mit einer ersten Vorgelegewelle und über eine schaltbare zweite Kupplung mit einer zweiten Vorgelegewelle verbindbar ist, wobei die erste Vorgelegewelle und die zweite Vorgelegewelle jeweils über zumindest ein über eine Schalteinrichtung schaltbares Zahnradpaar mit der Hauptwelle antriebsverbindbar ist, mit zumindest einer Synchronisiereinrichtung zur Drehzahlanpassung der Vorgelegewellen an die Hauptwelle.

[0002] Aus den Veröffentlichungen US 6,427,549 B1 und EP 1 270 301 A2 sind Doppelkupplungsgetriebe mit einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle, sowie mit zwei Vorgelegewellen bekannt, wobei die Drehzahlen der Vorgelegewellen über Synchronisiereinrichtungen mit der Drehzahl der Ausgangswelle abstimmbar sind. Dabei wird die Drehzahl der nicht mit der Eingangswelle antriebsverbundenen Vorgelegewelle über einen Elektromotor angetrieben oder abgebremst, bis eine Synchronisierung mit einem auf der Vorgelegewelle frei laufenden Zahnrad erfolgt, welches über eine Getriebestufe mit der Ausgangswelle verbunden ist. Sobald eine Synchronisation vorliegt, wird das Zahnrad über eine Klauenkupplung mit der Vorgelegewelle antriebsverbunden.

[0003] Der Einsatz von elektrischen Maschinen in Getrieben hat den Nachteil, dass relativ viel zusätzliche Teile erforderlich sind, die Baugröße des Getriebes erhöht wird und die elektrischen Maschinen eine externe elektrische Energiequelle benötigen.

[0004] Die DE 10 2007 018 967 A1 beschreibt ferner ein automatisiertes Gruppengetriebe für ein Fahrzeug mit einem Hauptgetriebe und zumindest einer vorgeschalteten und/oder nachgeschalteten Nachbereichsgruppe und mit zumindest einer Vorgelegewelle, wobei die Vorgelegewelle mit zumindest einer hydraulischen Anordnung in Wirkverbindung steht, um einen Nebenabtrieb vorzusehen. Die hydraulische Anordnung weist zumindest ein Antriebsaggregat zum Steuern und/oder Regeln jeder Vorgelegewelle auf.

[0005] Es handelt sich dabei nicht um ein Doppelkupplungsgetriebe, wobei die Eingangswelle über eine schaltbare erste Kupplung mit einer ersten Vorgelegewelle, und über eine schaltbare zweite Kupplung mit einer zweiten Vorgelegewelle verbindbar ist. Weiters ist bei der DE 10 2007 018 967 A1 zwischen der Eingangswelle und der ersten bzw. der zweiten Kupplung nicht jeweils eine erste bzw. zweite Getriebestufe vorgesehen.

[0006] Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und bei einem Getriebe der eingangs genannten Art auf möglichst einfache Weise eine Schaltsynchronisation bei Schaltvorgängen zu ermöglichen.

[0007] Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die Synchronisiereinrichtung durch eine Hydraulikeinheit gebildet ist, welche Hydraulikeinheit eine mit der ersten Vorgelegewelle antriebsverbundene erste hydraulische Maschine und eine mit der zweiten Vorgelegewelle antriebsverbundene zweite hydraulische Maschine aufweist, wobei die beiden hydraulischen Maschinen in einem Hydraulikkreis angeordnet sind und jede der beiden hydraulischen Maschinen wahlweise als hydraulischer Antriebsmotor oder als hydraulische Pumpe betreibbar ist, dass die Eingangswelle über eine erste Getriebestufe mit der ersten Vorgelegewelle und über eine zweite Getriebestufe mit der zweiten Vorgelegestufe verbunden ist, wobei die erste und die zweite Getriebestufe unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse aufweisen, wobei der Übersetzungssprung zwischen erster und zweiter Getriebestufe dem gewünschten Übersetzungssprung zwischen den einzelnen Getriebegängen entspricht, wodurch eine baugleiche Ausbildung der Zahnradgruppen an den beiden Vorgelegewellen ermöglicht wird.

[0008] Die beiden hydraulischen Maschinen können unabhängig voneinander angesteuert werden. Eine besonders kompakte Lösung ergibt sich, wenn das Getriebe samt Synchronisationseinrichtung in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet ist, wobei vorzugsweise der Hydraulikkreis als geschlossener Kreislauf innerhalb des Gehäuses ausgebildet ist. Dadurch, dass 1 /9 österreichisches Patentamt AT510 966B1 2012-08-15 die gesamte Hydraulik innerhalb des Gehäuses des Getriebes angeordnet ist, kann eine sehr platzsparende Konstruktion ermöglicht werden.

[0009] Alternativ dazu kann vorgesehen werden, dass der hydraulische Kreislauf mit einem hydraulischen System des Kraftfahrzeuges strömungsverbunden ist. Diese Synchronisationseinrichtung kann somit an ein hydraulisches System des Fahrzeuges angeschlossen werden, wodurch zusätzliche Freiheiten für die Verwendung der beiden hydraulischen Maschinen bestehen. So ist es möglich, die hydraulischen Maschinen als hydraulische Notpumpen zu verwenden, um im Notfall eine hydraulische Energiequelle für das Fahrzeug bereitstellen zu können. Dabei wird eine der beiden hydraulischen Maschinen als Druckerzeuger eingesetzt, während die zweite hydraulische Maschine leer läuft. Weiters ist es möglich, die hydraulischen Maschinen zur Rekuperation einzusetzen, wodurch Bremsenergie in hydraulische Energie umgewandelt werden kann. Umgekehrt kann zumindest eine der beiden hydraulischen Maschinen als Hydraulikmotor verwendet und ein zusätzliches Antriebsmoment zum Antrieb des Fahrzeuges aufbringen. Ferner kann auch der Start der Brennkraftmaschine über zumindest eine der beiden hydraulischen Maschinen durchgeführt werden.

[0010] Die erste und die zweite Kupplung ist vorteilhafter Weise als nasslaufende Lammellenkupplung ausgebildet, wodurch hohe Drehmomente bei kleinem Bauraum und geringem Gewicht übertragbar sind. Die beiden Kupplungen können baugleich ausgelegt werden, um die Herstellungskosten zu minimieren.

[0011] Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Schalteinrichtungen durch Klauenkupplungen gebildet sind. Durch die externe Synchronisiereinrichtung können die Schalteinrichtungen selbst unsynchronisiert ausgeführt werden.

[0012] Um den Fertigungsaufwand so gering wie möglich zu halten, ist es vorteilhaft, wenn zumindest eine Zahnradgruppe der ersten Vorgelegewelle und der zweiten Vorgelegewelle baugleich ausgebildet ist. Durch die Verwendung von möglichst vielen Gleichteilen können somit die Kosten sehr gering gehalten werden.

[0013] In weiterer Ausführung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass mit der Hauptwelle ein Bereichsgruppengetriebe verbunden ist, wobei vorzugsweise das Bereichsgruppengetriebe ein Planetengetriebe aufweist. Auf diese Weise können besonders hohe Übersetzungsverhältnisse und die für eine praktikable Gangabstufung erforderliche Anzahl der Gänge mit einer geringen Anzahl von Bauteilen realisiert werden.

[0014] Um einen direkten Durchtrieb zu ermöglichen, kann in weiterer Ausführung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Eingangswelle mit der Hauptwelle direkt über eine Klauenkupplung verbindbar ist. Die Betätigung der Klauenkupplungen kann über hydraulisch betätigte Aktuatoren erfolgen. Der für die Klauenschaltung erforderliche Gleichlauf bzw. geringfügige Drehzahlunterschied von Eingangswelle und Hauptwelle wird durch eine Übersetzung von 1:1 oder durch eine geringfügig von 1:1 abweichende Übersetzung im schnellsten Getriebegang erreicht.

[0015] Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert.

[0016] Es zeigen schematisch: [0017] Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Getriebe mit zwölf Vorwärtsgängen, [0018] Fig. 2 ein erfindungsgemäßes Getriebe mit vierzehn Vorwärtsgängen, [0019] Fig. 3 ein weiteres erfindungsgemäßes Getriebe mit vierzehn Vorwärtsgängen [0020] Fig. 4 eine Variante des Bereichsgruppengetriebes aus Fig. 3 und [0021] Fig. 5 ein erfindungsgemäßes Getriebe mit sechzehn Vorwärtsgängen.

[0022] Funktionsgleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.

[0023] Die unterschiedlichen Gangstufen sind in den Figuren mit den Bezugszeichen 1,2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 für die Vorwärtsgänge und R, R1, R2 für die Rückwärtsgänge bezeichnet. 2/9 österreichisches Patentamt AT510 966 B1 2012-08-15 [0024] Die in den Fig. 1 bis 5 dargestellten als Doppelkupplungsgetriebe ausgebildeten Getriebe 10 weisen jeweils eine mit einer nicht weiter dargestellten Brennkraftmaschine verbundene Eingangswelle 11 und eine mit einer Ausgangswelle 12 verbundene Hauptwelle 13 auf. Die Eingangswelle 11 steht über einstufige erste bzw. zweite Getriebestufen 14, 15, welche unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse aufweisen, mit jeweils einer ersten Vorgelegewelle 16 und einer zweiten Vorgelegewelle 17 in Verbindung. Zwischen der ersten Getriebestufe 14 und der ersten Vorgelegewelle 16 ist eine erste schaltbare Kupplung 18, zwischen der zweiten Getriebestufe 15 und der zweiten Vorgelegewelle 17 eine schaltbare zweite Kupplung 19 angeordnet. Die Kupplungen 18 und 19 sind als nasslaufende Lammellenkupplungen ausgebildet. Die erste und die zweite Kupplung 18, 19 sind in der geschlossenen Stellung federbelastet, wodurch keine aktive Kraftaufbringung erforderlich ist, um die Antriebsverbindung zwischen der Eingangswelle 11 und der Vorgelegewelle 16, 17 herzustellen.

[0025] Die Vorgelegewellen 16, 17 stehen jeweils über Zahnradstufen Z mit der Hauptwelle 13 in Verbindung. Jede Zahnradstufe weist jeweils zumindest ein frei auf einer Welle - zum Beispiel einer Vorgelegewelle 16, 17 -umlaufendes Zahnrad Zf und ein mit einer anderen Welle - zum Beispiel der Hauptwelle 13 - drehfest verbundenes Zahnrad Zr auf. Die Zahnradstufen ZR der Rückwärtsgänge R, RI, R2 weisen zusätzlich noch ein Umkehrzahnrad Zu auf. Um Herstellungskosten zu sparen, können jeweils zwei auf den Vorgelegewellen 16, 17 gegenüberliegende Zahnräder Zf bzw. als Gleichteile ausgebildet sein. Die Zahnräder Zf können freilaufend auf den Vorgelegewellen 16, 17 gelagert sein und stehen mit drehfest mit der Hauptwelle 13 verbundenen Zahnrädern Zr im Zahnreingriff. Alternativ dazu können aber auch die Zahnräder Zr drehfest mit der jeweiligen Vorgelegewelle 16, 17 verbunden sein und mit frei auf der Hauptwelle 13 drehbar gelagerten Zahnrädern Zf im kämmenden Eingriff stehen (Fig. 2).

[0026] Um jeweils die frei umlaufenden Zahnräder Zf mit der jeweiligen Vorgelegewelle 16, 17 bzw. Hauptwelle 13 antriebsfest zu verbinden, sind Schaltelemente 20 vorgesehen, welche durch einfache, nichtsynchronisierte Klauenkupplungen gebildet werden. Die Schaltelemente 20 können über nicht weiter dargestellte Aktuatoren beispielsweise hydraulisch betätigt werden.

[0027] Im Antriebsstrang des Getriebes 10 kann weiters ein mit der Hauptwelle 13 verbundenes Bereichsgruppengetriebe 21 vorgesehen sein, mit welchem ein Umschalten zwischen hohen Übersetzungsverhältnissen HIGH und niedrigen Übersetzungsverhältnissen LOW möglich ist. Im einfachsten Fall kann das Bereichsgruppengetriebe 21 aus zwei Zahnradpaaren 22, 23 mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen mit jeweils einem festen Zahnrad Zr und einem losen Zahnrad Zf gebildet werden, zwischen welchen über eine Schalteinrichtung 20 umgeschaltet werden kann (Fig. 4). In einer kompakten Ausführung kann das Bereichsgruppengetriebe 21 als Planetengetriebe 24 ausgebildet sein, wobei ein Element des Planetengetriebes 24 über eine Schalteinrichtung 20 festgehalten oder mit einem zweiten Element des Planetengetriebes 24 verbunden werden kann (Fig. 3).

[0028] Mit Bezugszeichen 25 ist eine mit der Hauptwelle 13 oder Ausgangswelle 12 verbundene Parksperre bezeichnet.

[0029] Das Getriebe 10 weist weiters eine Synchronisiereinrichtung 30 auf, mit welcher jeweils die Drehzahlen zwischen einer angetriebenen Vorgelegewelle 16; 17 mit einem jeweils auf der Vorgelegewelle 16, 17 freilaufenden Zahnrad Zf abgeglichen werden können, um einen Schaltvorgang mit den Schaltvorrichtungen 20 zu ermöglichen. Die Synchronisiereinrichtung 30 weist eine erste hydraulische Maschine 31 und eine zweite hydraulische Maschine 32 auf, wobei die hydraulischen Maschinen 31, 32 sowohl als hydraulischer Motor, als auch als hydraulische Pumpe betreibbar ist. Jede hydraulische Maschine 31, 32 ist dabei unabhängig von der anderen regelbar. In den gezeigten Ausführungsbeispielen sind die hydraulischen Maschinen 31, 32 in einem geschlossenen hydraulischen Kreis angeordnet, wobei sowohl die hydraulischen Maschinen 31, 32, als auch der Hydraulikkreis 33 innerhalb des nicht weiter dargestellten Gehäuses des Getriebes 10 angeordnet sein können.

[0030] Im Antriebsfall ist eine der beiden Vorgelegewellen 16, 17 über die jeweilige Kupplung 18, 19 mit der Eingangswelle 11 antriebsverbunden, während die jeweils andere Vorgelegewel- 3/9

Claims (8)

1. österreichisches Patentamt AT510 966 B1 2012-08-15 le 17, 16 von der Antriebswelle 11 getrennt ist. Die antriebsverbundene Vorgelegewelle, beispielsweise die erste Vorgelegewelle 16, ist über eine eingelegte Gangstufe, beispielsweise Gangstufe 2 mit der Hauptwelle 13 antriebsverbunden, wobei die erste hydraulische Maschine 31 als hydraulische Pumpe arbeitet und Druck im Hydraulikreis 33 aufbaut. Die zweite hydraulische Maschine 32 wird als hydraulischer Motor eingesetzt, um die nicht mit der Eingangswelle 11 antriebsverbundene zweite Vorgelegewelle 17 auf Synchrondrehzahl mit der jeweiligen zu schaltenden nächsten Gangstufe zu bringen. Wird die Synchrondrehzahl erreicht, so kann durch Aktivieren der jeweiligen Schalteinrichtung 20 die nächste Gangstufe, zum Beispiel Gangstufe 3, eingelegt werden. [0031] Wie in den Figuren 1,2, 3, 5 dargestellt ist, eignet sich das System für unterschiedlichste Gangzahlen und Ganganordnungen. Der hydraulische Kreis 33 kann dabei auch mit dem Ölkreislauf des Fahrzeuges verbunden sein, wodurch die hydraulischen Maschinen 31, 32 zur Unterstützung des hydraulischen Systems des Fahrzeuges eingesetzt werden können. Auf diese Weise können Notfunktionen, Rekuperationsfunktionen und auch Boostfunktionen durch die hydraulischen Maschinen 31, 32 übernommen werden. Bei Ausfall des Hydrauliksystems des Fahrzeuges kann beispielsweise eine der beiden hydraulischen Maschinen 31, 32 als hydraulische Pumpe eingesetzt werden und hilfsweise das fehlerhafte hydraulische System des Fahrzeuges ersetzen bzw. unterstützen. Weiters kann über die hydraulischen Maschinen 31,32 ein zusätzliches Antriebsmoment auf die Vorgelegewellen 16, 17 und damit auf die Ausgangswelle 13 zum Antrieb des Fahrzeuges aufgebracht werden. Andererseits ist es auch möglich, Bremsenergie des Fahrzeuges über die als Pumpen betriebenen elektrischen Maschinen 31,32 zu nutzen. Die hydraulischen Maschinen 31, 32 können auch zum Starten der Brennkraftmaschine eingesetzt werden. Patentansprüche 1. Doppelkupplungsgetriebe, für ein Kraftfahrzeug, mit einer Eingangswelle (11) und einer Hauptwelle (13), wobei die Eingangswelle (11) über eine schaltbare erste Kupplung (18) mit einer ersten Vorgelegewelle (16) und über eine schaltbare zweite Kupplung (19) mit einer zweiten Vorgelegewelle (17) verbindbar ist, wobei die erste Vorgelegewelle (16) und die zweite Vorgelegewelle (17) jeweils über zumindest ein über eine Schalteinrichtung (20) schaltbares Zahnradpaar (Z) mit der Hauptwelle (13) antriebsverbindbar ist, mit zumindest einer Synchronisiereinrichtung (30) zur Drehzahlanpassung der Vorgelegewellen (16, 17) an die Hauptwelle (13), dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisiereinrichtung (30) durch eine Hydraulikeinheit gebildet ist, welche Hydraulikeinheit eine mit der ersten Vorgelegewelle (16) antriebsverbundene erste hydraulische Maschine (31) und eine mit der zweiten Vorgelegewelle (17) antriebsverbundene zweite hydraulische Maschine (32) aufweist, wobei die beiden hydraulischen Maschinen (31, 32) in einem Hydraulikkreis (33) angeordnet sind und jede der beiden hydraulischen Maschinen (31, 32) wahlweise als hydraulischer Antriebsmotor oder als hydraulische Pumpe betreibbar ist, dass die Eingangswelle (11) über eine erste Getriebestufe (14) mit der ersten Vorgelegewelle (16) und über eine zweite Getriebestufe (15) mit der zweiten Vorgelegestufe (17) verbunden ist, wobei die erste und die zweite Getriebestufe (14, 15) unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse aufweisen, wobei der Übersetzungssprung zwischen erster und zweiter Getriebestufe (14, 15) dem gewünschten Übersetzungssprung zwischen den einzelnen Getriebegängen entspricht.
2. 2. Getriebe (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder zweite Kupplung (18, 19) als nasslaufende Lammellenkupplung ausgebildet ist.
3. 3. Getriebe (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (20) durch eine Klauenkupplung gebildet ist.
4. 4. Getriebe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Hauptwelle (13) ein Bereichsgruppengetriebe (21) verbunden ist, wobei vorzugsweise das Bereichsgruppengetriebe ein Planetengetriebe (24) aufweist. 4/9 österreichisches Patentamt AT510 966B1 2012-08-15
5. 5. Getriebe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Zahnradgruppe (Z) der ersten Vorgelegewelle (16) und der zweiten Vorgelegewelle (17) baugleich ausgebildet sind.
6. 6. Getriebe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (10) samt Synchronisationseinrichtung (30) in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet ist, wobei vorzugsweise der Hydraulikkreis (33) als geschlossener Kreislauf innerhalb des Gehäuses ausgebildet ist.
7. 7. Getriebe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikkreis (33) mit einem hydraulischen System des Kraftfahrzeuges strömungsverbunden ist.
8. 8. Getriebe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangswelle (11) mit der Hauptwelle (13) direkt über eine Klauenkupplung verbindbar ist. Hierzu 4 Blatt Zeichnungen 5/9