DE602006000908T2

DE602006000908T2 - Doppelkupplungsgetriebe für Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE602006000908T2
Application number: DE602006000908T
Authority: DE
Inventors: Domenico Mesiti; Dario Caenazzo
Original assignee: Centro Ricerche Fiat SCpA
Current assignee: Centro Ricerche Fiat SCpA
Priority date: 2006-03-02
Filing date: 2006-03-02
Publication date: 2009-06-04
Anticipated expiration: 2026-03-03
Also published as: ATE391859T1; EP1830095B1; DE602006000908D1; CN101029677A; US7779712B2; US20070204709A1; CN100485216C; EP1830095A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Doppelkupplungsgetriebe für ein Kraftfahrzeug, wie in dem Oberbegriff gemäß Anspruch 1 definiert.
Das Dokument EP 1544505 offenbart ein Doppelkupplungsgetriebe mit sechs Vorwärtsgängen für ein Kraftfahrzeug, das ein Getriebe mit einer ersten Getriebeeingangswelle umfasst, welche eine Vielzahl von Antriebszahnrädern trägt, welche mit den ungeraden Gängen (erster, dritter und fünfter) sowie mit dem sechsten Gang verbunden sind, sowie eine zweite Getriebeeingangswelle, die eine Vielzahl von Antriebszahnrädern trägt, die mit den verbleibenden geraden Gängen (zweiter und vierter) verbunden sind, sowie eine Kupplungseinheit, die zum selektiven Koppeln einer Antriebswelle des Kraftfahrzeugs zum Drehen mit einer der beiden Getriebeeingangswellen des Getriebes geeignet ist. Die Kupplungseinheit umfasst eine erste Trockenreibungskupplung, die mit der ersten Getriebeeingangswelle verbunden ist, sowie eine zweite Trockenreibungskupplung, die mit der zweiten Getriebeeingangswelle verbunden ist. Die erste Reibungskupplung ist normalerweise eingerückt, das heißt, sie ist konfiguriert, um die Antriebswelle mit der verbundenen ersten Getriebeeingangswelle des Getriebes zu koppeln, wenn kein Befehl von außen übermittelt wird, wogegen die zweite Reibungskupplung normalerweise ausgerückt ist, das heißt, sie ist konfiguriert, um die Antriebswelle und die jeweilige zweite Getriebeeingangswelle des Getriebes nicht zu koppeln, wenn kein Befehl von außen übermittelt wird.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Doppelkupplungsgetriebe für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, in dem die Reibungskupplungseinheit eine verringerte axiale Gesamtgröße besitzt und so angeordnet ist, um einerseits Schäden an dem Getriebe zu vermeiden und jedwede gefährliche Situation für den Fahrer zu verhindern, wenn das Getriebe-Steuerungssystem ausfällt, und andererseits den Energieverbrauch des Fahrzeuges zu verringern, wenn dieses mit eingelegtem sechstem Gang fährt.
Diese und andere Aufgaben werden gemäß der Erfindung vollständig gelöst, indem ein Doppelkupplungsgetriebe für ein Kraftfahrzeug mit den Eigenschaften bereitgestellt wird, die in dem kennzeichnenden Teil des unabhängigen Anspruchs 1 definiert werden.
Weitere vorteilhafte Eigenschaften der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Die Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung ersichtlich, die lediglich als nicht begrenzendes Beispiel in Bezug auf 1 der angehängten Zeichnungen gegeben wird, die Figur stellt einen Längsschnitt eines Doppelkupplungsgetriebes für ein Kraftfahrzeug und im Besonderen einer Kupplungseinheit des Getriebes gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dar.
In der folgenden Beschreibung und in den Ansprüchen werden die Bezeichnungen „axial" oder „in Längsrichtung" verwendet, um eine Richtung anzuzeigen, die parallel zu den Achsen der Welle des Getriebes ist, wogegen die Bezeichnungen „radial" oder „in Querrichtung" verwendet werden, um eine Richtung anzuzeigen, die senkrecht zu der genannten axialen oder Längsrichtung ist.
In 1 zeigt die Referenznummer 10 im Allgemeinen eine Kupplungseinheit an, die zum selektiven Koppeln einer Antriebswelle 12 (von der nur derjenige Endabschnitt dargestellt ist, der dem Getriebe zugewandt ist) des Kraftfahrzeugs zum Drehen mit einer der zwei koaxialen Getriebeeingangswellen 14 und 16 (von denen nur der Endabschnitt dargestellt wird, der dem Motor zugewandt ist) eines Getriebes, in diesem Fall ein Sechsganggetriebe, für ein Kraftfahrzeug dient.
Das Getriebe wird nicht beschrieben oder ausführlich dargestellt, da es als der Person mit der gewöhnlichen Erfahrung auf dem Gebiet der Technik allgemein bekannt betrachtet werden kann. Es ist jedoch sinnvoll, hier darzulegen, dass eine der zwei Getriebeeingangswellen, in diesem Fall die innere Getriebeeingangswelle 14, die Antriebszahnräder trägt, die mit den ungeraden Gängen (erster, dritter und fünfter) verbunden sind, wogegen die andere Getriebeeingangswelle, in diesem Fall die äußere Getriebe eingangswelle 16, die Antriebszahnräder trägt, die mit den geraden Gängen (zweiter, vierter und sechster) verbunden sind.
Die Kupplungseinheit 10 umfasst im Wesentlichen eine erste, normalerweise ausgerückte Einscheiben-Reibungskupplung 18, die mit der inneren Getriebeeingangswelle 14 verbunden ist, sowie eine zweite, normalerweise eingerückte Einscheiben-Reibungskupplung 20, die mit der äußeren Getriebeeingangswelle 16 verbunden ist. Vorzugsweise sind die zwei Reibungskupplungen 18 und 20 Trockenreibungskupplungen.
Ein Doppelmassen-Schwungrad, das im Allgemeinen mit 22 bezeichnet wird, wird axial zwischen die Kupplungseinheit 10 und die Antriebswelle 12 zwischengeschaltet.
Die erste Masse des Schwungrades 22 umfasst ein erstes Element 24, das zu dem Motor hin weist, sowie ein zweites Element 26, das zu dem Getriebe hin weist. Das erste Element 24 ist an einem radial inneren Abschnitt davon mit der Antriebswelle 12 mit Schrauben 28 verbunden und an einem radial äußeren Abschnitt davon mit dem zweiten Element 26 mit Schrauben 30 verbunden. Die zwei Elemente 24 und 26 der ersten Masse des Schwungrades 22 und die Antriebswelle 12 sind daher zum Drehen miteinander drehsteif verbunden. Als eine Alternative zu einer Schraubverbindung zwischen den zwei Elementen 24 und 26 der ersten Masse des Schwungrades 22 kann auch eine Verbindung mit Keilprofilen (splined profiles) oder ringförmigen Zahnrädern (ring gears) bereitgestellt werden. Das erste Element 24 der ersten Masse des Schwungrades 22 besitzt darüber hinaus an seinem Außenumfang einen Zahnkranz 32, der so eingerichtet ist, um mit einem Ritzel eines Anlasser-Elektromotors (nicht dargestellt) in Eingriff zu treten.
Die zweite Masse des Schwungrades 22 umfasst darüber hinaus ein erstes und ein zweites scheibenförmiges Element 34 und 36, die an axial entgegengesetzten Seiten des zweiten Elementes 26 der ersten Masse angeordnet und mit Schrauben 38 aneinander befestigt sind. Die zweite Masse des Schwungrades 22 ist mit der ersten Masse, genauer gesagt, mit dem zweiten Element 26 der ersten Masse über einen Drehschwingungsdämpfer 40 verbunden, der vorzugsweise durch eine Vielzahl von Federn ausgebildet wird. Die zweite Masse des Schwungrades 22 wird zum Drehen auf der äußeren Getriebeeingangswelle 16 des Getriebes durch ein Radialkugellager 41 getragen.
Wie in dem folgenden Teil der Beschreibung ausführlicher erläutert wird, wirken die zwei Elemente 34 und 36 der zweiten Masse des Schwungrades 22 als Widerlager-Bauteile der normalerweise ausgerückten Reibungskupplung 18, die mit der inneren Getriebeeingangswelle 14 verbunden ist, beziehungsweise der normalerweise eingerückten Reibungskupplung 20, die mit der äußeren Getriebeeingangswelle 16 verbunden ist.
Die normalerweise ausgerückte Reibungskupplung 18 umfasst einen angetriebenen Teil, der zum Drehen mit der inneren Getriebeeingangswelle 14 des Getriebes drehsteif verbunden ist, sowie einen Antriebsteil, der über das Schwungrad 22 zum Drehen mit der Antriebswelle 16 verbunden ist. Der angetriebene Teil und der Antriebsteil der Reibungskupplung 18 sind normalerweise zum Drehen miteinander nicht eingekoppelt.
Der angetriebene Teil der Reibungskupplung 18 umfasst eine Nabe 42, die so angeordnet ist, dass sie auf einem kerbverzahnten Endabschnitt 44 der inneren Getriebeeingangswelle 14 des Getriebes axial gleitet, sowie eine Reibscheibe 46, die zum Drehen mit einem Bundabschnitt 48 (flanged portion) der Nabe 42 verbunden ist. Der Antriebsteil der Reibungskupplung 18 umfasst zusätzlich zu dem Widerlager-Bauteil 34, das das erste Element der zweiten Masse des Schwungrades 22 bildet, eine Kappe 50, die mit Schrauben 52 an dem Umfang des Widerlager-Bauteils 34 befestigt ist und sich auf der axial entgegengesetzten Seite des Widerlager-Bauteils 34 in Bezug auf die Reibscheibe 46 radial einwärts erstreckt, sowie eine Druckplatte 54, die zwischen der Reibscheibe 46 und der Kappe 50 befestigt und zum Drehen mit dem letztgenannten Bauteil mit tangentialen Mitnehmern 56 drehsteif verbunden ist.
Die normalerweise ausgerückte Reibungskupplung 18 umfasst des Weiteren:
eine Tellerfeder 58, die am Außenumfang einer Steuerplatte 60 befestigt ist, mit einem radialen Zwischenabschnitt an der Kappe 50 anliegt und axial mit einem radialen Außenabschnitt auf die Druckplatte 54 treffen kann; und
einen Steuerstab 62, der in einer koaxial zylindrischen Aussparung 64 der inneren Getriebeeingangswelle 14 des Getriebes verschiebbar angeordnet ist und beispielsweise durch einen Hydraulikkolben 66 betätigt wird, welcher in einer Aussparung aufgenommen wird, die durch einen Gehäuseabschnitt 68 des Getriebes ausgebildet wird, der in Bezug auf den Motor zu der entgegengesetzten Seite weist, um die Steuerplatte 60 nach rechts zu drücken (in Bezug auf einen Betrachter der 1).
Wenn der Reibungskupplung 18 über den Steuerstab 62 kein Befehl übermittelt wird, strebt der radiale Außenabschnitt der Tellerfeder 58 danach, die Druckplatte 54 nicht zu berühren, wogegen der radial innere Abschnitt dazu neigt, die Steuerplatte 60 und somit den Steuerstab 62 nach links zu schieben. Die Reibscheibe 46 wird somit nicht gegen das Widerlager-Bauteil 34 gedrückt, und es wird zwischen den Antriebsteilen und den angetriebenen Teilen der Reibungskupplung 18 kein Drehmoment übertragen.
Wenn jedoch der Steuerstab 62 durch den Hydraulikkolben 66 nach rechts gedrückt wird, drückt er über die Steuerplatte 60 den radial inneren Abschnitt der Tellerfeder 58 nach rechts. Als ein Ergebnis wird der radiale Außenabschnitt der Tellerfeder 58 nach links gegen die Druckplatte 54 gedrückt, wodurch die Reibscheibe 46 zwischen der Druckplatte 54 und dem Widerlager-Bauteil 34 eingeklemmt wird. Die Übertragung von Drehmoment zwischen den Antriebsteilen und den angetriebenen Teilen der Reibungskupplung 18 wird somit sichergestellt.
Die normalerweise eingerückte Reibungskupplung 20 umfasst einen angetriebenen Teil, der zum Drehen mit der äußeren Getriebeeingangswelle 16 des Getriebes drehsteif verbunden ist, sowie einen Antriebsteil, der über das Schwungrad 22 zum Drehen mit der Antriebswelle 16 verbunden ist. Der Antriebsteil und der angetriebene Teil besitzen eine Struktur, die der in Bezug auf die Reibungskupplung 18 oben beschriebenen Struktur ähnelt, der einzige Unterschied besteht darin, dass sie in diesem Fall zum Drehen miteinander normalerweise gekoppelt sind.
Der angetriebene Teil der Reibungskupplung 20 umfasst eine Nabe 70, die so angeordnet ist, dass sie auf einem kerbverzahnten Endabschnitt 72 der äußeren Getriebeeingangswelle 16 des Getriebes axial gleitet, sowie eine Reibscheibe 74, die zum Drehen mit einem Rundabschnitt 76 der Nabe 70 verbunden ist. Der Antriebsteil der Reibungskupplung 20 umfasst zusätzlich zu dem Widerlager-Bauteil 36, das das zweite Element der zweiten Masse des Schwungrades 22 bildet, eine Kappe 78, die mit Schrauben 80 an dem Umfang des Widerlager-Bauteils 36 befestigt ist und sich auf der axial entgegengesetzten Seite der Reibscheibe 74 in Bezug auf das Widerlager-Bauteil 36 radial einwärts erstreckt, um somit die Kupplungseinheit 10 von dem Getriebe zu trennen, sowie eine Druckplatte 10, die zwischen der Reibscheibe 74 und der Kappe 78 befestigt und zum Drehen mit dem letztgenannten Bauteil mit tangentialen Mitnehmern 84 drehsteif verbunden ist. Die Kappe 78 wird zum Drehen auf einem Gehäuseabschnitt 86 des Getriebes mit einem Radialkugellager 88 getragen.
Die normalerweise eingerückte Reibungskupplung 20 umfasst des Weiteren:
eine Tellerfeder 90, die an dem Außenumfang einer Druckscheibe 92 befestigt ist, mit einem radialen Zwischenabschnitt davon an der Druckplatte 82 anliegt und mit einem radial äußeren Abschnitt davon an der Kappe 78 anliegt, um in einem Ruhezustand einen nach rechts gerichteten Axialschub auszuüben (in Bezug auf einen Betrachter von 1), der dazu neigt, die Reibscheibe 74 zwischen der Druckscheibe 82 und dem Widerlager-Bauteil 36 eingeklemmt zu halten; und
einen Steuer-Hydraulikkolben 94, der mit dem Gehäuseabschnitt 86 des Getriebes einen Ringraum 96 definiert, der mit unter Druck stehendem Öl beaufschlagt werden kann, um zu bewirken, dass sich der Steuerkolben 94 axial nach links bewegt.
Die Druckscheibe 92 wird zum Drehen durch einen Abschnitt des Steuer-Hydraulikkolbens 94 mit einem Radialkugellager 98 getragen, sie ist jedoch für eine Translationsbewegung mit dem Kolben 94 drehsteif verbunden. Wenn also bewirkt wird, dass sich der Steuer-Hydraulikkolben 94 nach links bewegt, zieht er die Druckscheibe 92 und somit den radial inneren Abschnitt der Tellerfeder 90 mit sich und bewirkt auf diese Weise ein Ausrücken der Reibungskupplung 20.
Die Vorteile einer Kupplungseinheit gemäß der Erfindung können in den folgenden Punkten zusammengefasst werden.
Durch die Verwendung von Trockenkupplungen kann die Effizienz des Getriebes in Bezug auf die Verwendung von Ölbadkupplungen maximiert werden.
Dadurch, dass die normalerweise eingerückte Reibungskupplung mit der Getriebeeingangswelle verbunden ist, die das Antriebszahnrad trägt, das dem höchsten Gang entspricht (bei der dargestellten Ausführungsform der sechste Gang), wird der Energieverbrauch des Kraftfahrzeugs verringert, wenn es mit eingelegtem höchstem Gang fährt, beispielsweise auf einer Autobahn. Es muss also kein Betätigungsglied betätigt werden, um das Eingerücktsein derjenigen Reibungskupplung sicherzustellen, die bei eingelegtem höchstem Gang das Antriebsdrehmoment übertragen soll.
Darüber hinaus ermöglicht es die normalerweise eingerückte Reibungskupplung, Parkmanöver im zweiten Gang durchzuführen, ohne dass hierzu eine spezielle Parkvorrichtung benötigt wird, die jedoch notwendig wäre, wenn eine Kupplungseinheit verwendet würde, bei der beide Reibungskupplungen von der normalerweise ausgerückten Art sind.
Da eine der zwei Reibungskupplungen normalerweise ausgerückt ist, während die andere normalerweise eingerückt ist, werden auch Schwierigkeiten wie beispielsweise der Ausfall von einer oder mehreren Komponenten des Getriebes vermieden, die bei einem Ausfall des Getriebe-Steuerungssystems (sei dies ein elektrisches, ein elektronisches und/oder ein hydraulisches System) während derjenigen Phase des Gangwechsels auftreten könnten, bei der zwei Gänge gleichzeitig eingerückt sind, ohne dass ein spezielles Sicherheitssystem benötigt wird, welches notwendig wäre, wenn eine Kupplungseinheit verwendet würde, bei der beide Reibungskupplungen von der normalerweise eingerückten Art sind.
Ein weiterer Vorteil der Kupplungseinheit gemäß der Erfindung besteht darin, dass die zum Betätigen der zwei Reibungskupplungen benötigten Kräfte einander entgegengesetzt sind. Die Betätigungskraft der normalerweise ausgerückten Reibungskupplung ist nach rechts gerichtet, wogegen die Betätigungskraft der normalerweise eingerückten Reibungskupplung nach links gerichtet ist. Hierdurch wird ganz klar die Möglichkeit geschaffen, dass die axialen Betätigungslasten unterdrückt werden, die von dem Lager 41 der zweiten Masse des Schwungrades aufgenommen werden, wenn die zwei Reibungskupplungen gleichzeitig während einer Gangwechseloperation betätigt werden, und somit wird die Lebensdauer dieses Lagers verlängert.
Selbstverständlich können die Ausführungsformen und Einzelheiten der Konstruktion in Bezug auf die lediglich als nicht begrenzendes Beispiel beschriebenen Ausführungsformen und Einzelheiten stark variieren, wobei das Prinzip der Erfindung unverändert bleibt.
Obwohl beispielsweise in der Beschreibung und der Figur ein Hydrauliksystem zum Betätigen der zwei Reibungskupplungen dargestellt wird, können ganz klar auch andere, unterschiedliche Arten der Betätigung bereitgestellt werden, beispielsweise der elektromechanischen Art.
Darüber hinaus genügt es bei einem Getriebe mit sechs Vorwärtsgängen, bei dem die Antriebszahnräder, die den ungeraden Gängen entsprechen, auf der äußeren Getriebeeingangswelle anstatt auf der inneren Getriebeeingangswelle angeordnet sind und bei dem daher die Antriebszahnräder, die den geraden Gängen entsprechen, auf der inneren Getriebeeingangswelle anstatt auf der äußeren Getriebeeingangswelle angeordnet sind, die Anordnung der in 1 dargestellten Reibungskupplungen umzukehren, das heißt, die normalerweise eingerückte Reibungskupplung der inneren Getriebeeingangswelle zuzuordnen und die normalerweise ausgerückte Reibungskupplung der äußeren Getriebeeingangswelle zuzuordnen.
Ähnliche Betrachtungen treffen auch auf ein Getriebe mit sieben Vorwärtsgängen zu, bei dem das Antriebszahnrad des siebenten Ganges auf der Getriebeeingangswelle angeordnet ist, die mit den geraden Gängen verbunden ist.

Claims

Doppelkupplungsgetriebe mit sechs oder sieben Vorwärtsgängen für ein Kraftfahrzeug, umfassend: ein Getriebe mit einer ersten und zweiten Getriebeeingangswelle (14, 16), die koaxial zueinander sind, und eine Kupplungseinheit (10) mit einer ersten normalerweise ausgerückten Reibungskupplung (18), eingerichtet, um eine Antriebswelle (12) des Kraftfahrzeugs mit der ersten Getriebeeingangswelle (14) zu koppeln, und einer zweiten normalerweise eingerückten Reibungskupplung (20), eingerichtet, um die Antriebswelle (12) des Kraftfahrzeugs mit der zweiten Getriebeeingangswelle (16) zu koppeln, und dadurch gekennzeichnet, dass die erste Getriebeeingangswelle (14) Antriebszahnräder trägt, die mit den ungeraden Gängen (erster, dritter und fünfter) verbunden sind, während die zweite Getriebeeingangswelle (16) Antriebszahnräder trägt, die mit den geraden Gängen (zweiter, vierter und sechster) und mit dem höchsten Gang (jeweils sechster oder siebenter) verbunden sind.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei die erste und die zweite Reibungskupplung (18, 20) Trockenreibungskupplungen sind.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei die erste Getriebeeingangswelle (14) innerhalb der zweiten Getriebeeingangswelle (16) angeordnet ist.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei die zweite Getriebeeingangswelle (16) innerhalb der ersten Getriebeeingangswelle (14) angeordnet ist.