DE102010063497A1

DE102010063497A1 - Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise

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Publication number: DE102010063497A1
Application number: DE102010063497A
Authority: DE
Inventors: Martin Fellmann; Stefan Beck; Dr. Gumpoltsberger Gerhard
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2010-12-20
Filing date: 2010-12-20
Publication date: 2012-06-21
Anticipated expiration: 2030-12-21
Also published as: DE102010063497B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise, insbesondere ein Splittergetriebe einer Arbeitsmaschine, mit einem Gehäuse (1), in welchem vier Planetensätze (4, 5, 6, 7) und mehrere Wellen aufgenommen sind, und mit Schaltelementen, welche durch zumindest eine Bremse und Kupplungen gebildet sind und mittels deren gezielter Betätigung verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen einer Antriebs- (2) und einer Abtriebswelle (3; 20; 24; 30; 37; 38) darstellbar sind, wobei eine dritte Welle (14; 31) mit einem Hohlrad eines zweiten Planetensatzes (5) in Verbindung steht und zum einen mittels einer ersten Kupplung (10) mit der Antriebswelle (2) und zum anderen über eine zweite Kupplung (11) mit einer vierten Welle (15; 23; 27; 39) koppelbar ist, die mit einem Sonnenrad eines dritten Planetensatzes (6) verbunden ist, wobei eine fünfte Welle (16; 34) mit einem Sonnenrad des zweiten Planetensatzes (5) gekoppelt und mittels einer ersten Bremse (8) am Gehäuse (1) festsetzbar ist, wobei ferner eine sechste Welle (17) einen Steg des zweiten Planetensatzes (5) mit einem Hohlrad des dritten Planetensatzes (6) verbindet, und wobei die Antriebswelle (2) mit einem Steg des dritten Planetensatzes (6) und die Abtriebswelle (3; 20; 24; 30; 37; 38) mit einem Steg eines vierten Planetensatzes (7) gekoppelt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise, insbesondere ein Splittergetriebe einer Arbeitsmaschine, mit einem Gehäuse, in welchem vier Planetensätze und mehrere Wellen aufgenommen sind, und mit Schaltelementen, welche durch zumindest eine Bremse und Kupplungen gebildet sind und mittels deren gezielter Betätigung verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen einer Antriebs- und einer Abtriebswelle darstellbar sind.
Ein derartiges Mehrstufengetriebe kommt vorzugsweise als Splittergetriebe bei Arbeitsmaschinen zum Einsatz, wobei darstellbare Gänge des Splittergetriebes durch eine gezielte Betätigung der Schaltelemente und durch einen hierbei innerhalb der Planetensätze jeweils wirksamen Leistungsfluss definiert werden. Mit „Splittergetriebe” wird hierbei üblicherweise eine Getriebeeinheit bezeichnet, mit welcher mehrere Übersetzungsverhältnisse mit geringen Stufensprüngen darstellbar sind. Bei einem Gesamtgetriebe einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine, wie beispielsweise einem Traktor, wird ein derartiges Splittergetriebe als Lastschaltgetriebe üblicherweise mit einer weiteren mehrgängigen Getriebeeinheit in Form eines Gruppengetriebes mit hohen Stufensprüngen kombiniert, so dass durch diese Kombination ein Gesamtgetriebe mit einer hohen Anzahl an darstellbaren Gangstufen bei gleichzeitig hoher Spreizung erreichbar ist. Häufig kommen hierbei weitere Getriebeeinheiten in Form einer Kriechgang- und/oder einer Wendeeinheit hinzu.
Aus der EP 0495942 B1 ist ein Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise bekannt, welches als Splittergetriebe einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine mit einem Gruppengetriebe kombiniert wird. Dabei weist dieses Splittergetriebe ein Gehäuse auf, in welchem vier Planetensätze und mehrere Wellen angeordnet sind, von denen eine die Antriebswelle und eine andere die Abtriebswelle des Mehrstufengetriebes darstellt. Des Weiteren sind im Bereich der Wellen mehrere Schaltelemente vorgesehen, mittels deren gezielter Betätigung der Leistungsfluss innerhalb der vier Planetensätze variiert und damit verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen der Antriebs- und der Abtriebswelle definierbar sind. Insgesamt sind hierdurch acht Übersetzungsverhältnisse des Mehrstufengetriebes darstellbar.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Mehrstufengetriebe der eingangs genannten Art vorzuschlagen, mittels welchem eine hohe Anzahl an Übersetzungsverhältnisse mit einer geringen Bauteilanzahl und damit bei einem niedrigen Gewicht und geringem Herstellungsaufwand realisierbar ist. Ferner sollte sich eine nahezu geometrische Übersetzungsreihe darstellen lassen, sowie die Belastungen der einzelnen Getriebeelemente reduziert sein. Zudem sollen kleine und nahezu geometrische Stufensprünge zwischen den einzelnen Übersetzungsverhältnissen, sowie eine kompakte Bauweise möglich sein. Schließlich sollen hohe Verzahnungswirkungsgrade erreichbar sein.
Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die darauf folgenden, abhängigen Ansprüche geben dabei jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
Demnach wird ein erfindungsgemäßes Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise vorgeschlagen, welches in einem Gehäuse eine Antriebs- und eine Abtriebswelle, sowie weitere drehbare Wellen und vier Planetensätze aufnimmt. Die Planetensätze sind dabei bevorzugt in axialer Richtung betrachtet in der Reihenfolge erster Planetensatz, zweiter Planetensatz, dritter Planetensatz und vierter Planetensatz angeordnet und bevorzugt jeweils als Minusplanetensatz ausgebildet. Es ist jedoch ebenso denkbar, an Stellen, wo es die Bindbarkeit zulässt, einzelne oder mehrere der Minusplanetensätze in Plusplanetensätze umzuwandeln, wenn gleichzeitig eine Steg- und eine Hohlradanbindung getauscht und der Betrag der Standübersetzung um Eins erhöht wird. Zudem ist auch eine anderweitige Anordnung der Planetensätze in axialer Richtung als die oben beschriebene im Rahmen der Erfindung denkbar.
Bekanntlich umfasst ein einfacher Minusplanetensatz ein Sonnenrad, ein Hohlrad und einen Steg, welcher Planetenräder drehbar gelagert trägt, die jeweils mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad kämmen. Bei festgesetztem Steg wird dabei eine zum Sonnenrad entgegengesetzte Drehrichtung des Hohlrades erreicht.
Im Gegensatz hierzu umfasst ein einfacher Plusplanetensatz ein Sonnenrad, ein Hohlrad und einen Steg, welcher innere und äußere Planetenräder drehbar gelagert trägt. Dabei kämmen alle inneren Planetenräder mit dem Sonnenrad und alle äußeren Planetenräder mit dem Hohlrad, wobei zudem jedes innere Planetenrad mit jeweils einem äußeren Planetenrad in Eingriff steht. Bei einem Festsetzen des Steges wird dabei eine gleiche Drehrichtung des Hohlrades gegenüber dem Sonnenrad erreicht.
Gemäß der Erfindung steht eine dritte Welle mit einem Hohlrad eines zweiten Planetensatzes in Verbindung und kann zum einen mittels einer ersten Kupplung mit der Antriebswelle und zum anderen über eine zweite Kupplung mit einer vierten Welle gekoppelt werden, die mit einem Sonnenrad eines dritten Planetensatzes verbunden ist. Des Weiteren ist eine fünfte Welle mit einem Sonnenrad des zweiten Planetensatzes gekoppelt und mittels einer ersten Bremse am Gehäuse festsetzbar. Ferner verbindet eine sechste Welle einen Steg des zweiten Planetensatzes mit einem Hohlrad des dritten Planetensatzes, wobei die Antriebswelle mit einem Steg des dritten Planetensatzes und die Abtriebswelle mit einem Steg eines vierten Planetensatzes gekoppelt ist.
Bevorzugt dient die Antriebswelle als Antrieb des Mehrstufengetriebes, d. h. zum Einleiten eines Drehmoments in das Mehrstufengetriebe. Sie ist daher insbesondere von einem Antriebsmotor, beispielsweise einem Verbrennungs- oder Elektromotor, antreibbar. Die Abtriebswelle dient dementsprechend bevorzugt als Abtrieb des Mehrstufengetriebes, d. h. zum Abgriff eines Drehmoments von dem Mehrstufengetriebe, insbesondere zum Betreiben eines Aggregats, beispielsweise einer Pumpe oder eines elektrischen Generators, oder eines Fahrzeugantriebs, beispielsweise zumindest eines Fahrzeugrads oder zumindest einer Fahrzeuggleiskette.
In Weiterbildung der Erfindung ist die Abtriebswelle zudem über eine dritte Kupplung mit einer siebten Welle lösbar verbindbar, die mit einem Steg eines ersten Planetensatzes in Verbindung steht. Zudem ist ein Sonnenrad des ersten Planetensatzes mit der fünften Welle und ein Hohlrad des ersten Planetensatzes mit der dritten Welle gekoppelt.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung kann die dritte Welle ferner über eine dritte Kupplung mit einer siebten Welle gekoppelt werden, welche mit einem Hohlrad eines ersten Planetensatzes in Verbindung steht. Des Weiteren ist ein Steg des ersten Planetensatzes mit der Abtriebswelle und ein Sonnenrad des ersten Planetensatzes mit der fünften Welle verbunden.
Weiter alternativ kann die fünfte Welle zudem mittels einer dritten Kupplung mit einer siebten Welle lösbar verbunden werden, die mit einem Sonnenrad eines ersten Planetensatzes in Verbindung steht. Ein Steg des ersten Planetensatzes ist ferner mit der Abtriebswelle und ein Hohlrad des ersten Planetensatzes mit der dritten Welle gekoppelt.
In Weiterbildung der vorgenannten Alternativen ist die vierte Welle ferner mit einem Sonnenrad des vierten Planetensatzes gekoppelt und kann über eine vierte Kupplung mit der Abtriebswelle verbunden werden. Schließlich steht ein Hohlrad des vierten Planetensatzes mit einer achten Welle in Verbindung, die mittels einer zweiten Bremse am Gehäuse festsetzbar ist.
Entsprechend einer alternativen Weiterbildung kann die Abtriebswelle ferner mittels einer vierten Kupplung mit einer achten Welle gekoppelt werden, die zum einen mit einem Hohlrad des vierten Planetensatzes in Verbindung steht und zum anderen über eine zweite Bremse am Gehäuse festsetzbar ist. Schließlich ist die vierte Welle zudem mit einem Sonnenrad des vierten Planetensatzes verbunden.
Gemäß einer weiteren alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist die vierte Welle des Weiteren mit einem Sonnenrad des vierten Planetensatzes verbunden und kann über eine vierte Kupplung mit einer achten Welle gekoppelt werden, welche zum einen mit einem Hohlrad des vierten Planetensatzes in Verbindung steht und zum anderen mittels einer zweiten Bremse am Gehäuse festsetzbar ist.
In den vorgenannten Fällen ergibt sich ein erstes Übersetzungsverhältnis durch Schließen der zweiten Bremse, sowie der ersten und zweiten Kupplung, wohingegen ein zweites Übersetzungsverhältnis durch Betätigen der ersten und zweiten Bremse, sowie der zweiten Kupplung geschaltet wird. Ein drittes Übersetzungsverhältnis ist durch Schließen der zweiten Bremse, sowie der zweiten und dritten Kupplung darstellbar. Des Weiteren ergibt sich ein viertes Übersetzungsverhältnis durch Betätigen der ersten und zweiten Bremse, sowie der dritten Kupplung, ein darauf folgendes, fünftes Übersetzungsverhältnis durch Schließen der ersten Bremse, sowie der ersten und dritten Kupplung. Ein sechstes Übersetzungsverhältnis wird durch Betätigen der ersten Bremse, sowie der zweiten und dritten Kupplung geschaltet, wohingegen ein siebtes Übersetzungsverhältnis durch Schließen der ersten Bremse, sowie der dritten und vierten Kupplung darstellbar ist. Ferner ergibt sich ein achtes Übersetzungsverhältnis durch Betätigen der zweiten, dritten und vierten Kupplung. Alternativ hierzu ist das achte Übersetzungsverhältnis auch durch Schließen der ersten, dritten und vierten Kupplung oder durch Betätigen der ersten, zweiten und dritten Kupplung oder durch Schließen der ersten, zweiten und vierten Kupplung darstellbar. Schließlich wird ein neuntes Übersetzungsverhältnis durch Betätigen der ersten Bremse, sowie der zweiten und vierten Kupplung geschaltet, während sich ein zehntes Übersetzungsverhältnis durch Schließen der ersten Bremse, sowie der ersten und vierten Kupplung ergibt. Folglich lässt sich durch diese Betätigungen der Schaltelemente ein Mehrstufengetriebe mit insgesamt zehn darstellbaren Gangstufen realisieren.
In Weiterbildung der Erfindung ergibt sich ein erstes zusätzliches Übersetzungsverhältnis durch Schließen der ersten und zweiten Bremse, sowie der ersten Kupplung, während ein zweites zusätzliches Übersetzungsverhältnis durch Betätigen der zweiten Bremse, sowie der ersten und dritten Kupplung geschaltet wird. Dementsprechend kann die Anzahl der darstellbaren Übersetzungsverhältnisse auf maximal insgesamt zwölf Gangstufen ausgedehnt werden.
Entsprechend einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung kann die vierte Welle des Weiteren zum einen über eine vierte Kupplung mit der Abtriebswelle und zum anderen mittels einer fünften Kupplung mit einer achten Welle lösbar verbunden werden, welche mit einem Sonnenrad des vierten Planetensatzes in Verbindung steht. Schließlich ist ein Hohlrad des vierten Planetensatzes drehfest mit dem Gehäuse gekoppelt.
In diesem Fall ergibt sich ein erstes Übersetzungsverhältnis durch Schließen der ersten, zweiten und fünften Kupplung, während ein zweites Übersetzungsverhältnis durch Betätigen der ersten Bremse, sowie der zweiten und fünften Kupplung geschaltet wird. Ein drittes Übersetzungsverhältnis ist durch Schließen der zweiten, dritten und fünften Kupplung darstellbar. Des Weiteren ergibt sich ein viertes Übersetzungsverhältnis durch Betätigen der ersten Bremse, sowie der dritten und fünften Kupplung, ein weiteres, fünftes Übersetzungsverhältnis durch Schließen der ersten Bremse, sowie der ersten und dritten Kupplung. Ferner wird ein sechstes Übersetzungsverhältnis durch Betätigen der ersten Bremse, sowie der zweiten und dritten Kupplung geschaltet, wohingegen ein siebtes Übersetzungsverhältnis durch Schließen der ersten Bremse, sowie der dritten und vierten Kupplung darstellbar ist. Ein achtes Übersetzungsverhältnis ergibt sich durch Betätigen der zweiten, dritten und vierten Kupplung. Alternativ hierzu ist das achte Übersetzungsverhältnis auch durch Schließen der ersten, dritten und vierten Kupplung oder durch Betätigen der ersten, zweiten und dritten Kupplung oder durch Schließen der ersten, zweiten und vierten Kupplung darstellbar. Schließlich wird ein neuntes Übersetzungsverhältnis durch Betätigen der ersten Bremse, sowie der zweiten und vierten Kupplung geschaltet, wohingegen sich ein zehntes Übersetzungsverhältnis durch Schließen der ersten Bremse, sowie der ersten und vierten Kupplung ergibt. Somit lassen sich auch bei der vorgenannten Variante insgesamt zehn Gangstufen darstellen.
In Weiterbildung des vorgenannten Falles ergibt sich ein erstes zusätzliches Übersetzungsverhältnis durch Schließen der ersten Bremse, sowie der ersten und fünften Kupplung, während ein zweites zusätzliches Übersetzungsverhältnis durch Betätigen der ersten, dritten und fünften Kupplung darstellbar ist. Folglich ist erneut eine Ausdehnung auf maximal zwölf schaltbare Übersetzungsverhältnisse möglich.
Grundsätzlich umfasst die Erfindung auch Ausführungen des Mehrstufengetriebes, bei denen Antrieb und Abtrieb kinematisch gegeneinander vertauscht sind. Hierbei dient die genannte Abtriebswelle des Mehrstufengetriebes als dessen Antrieb, d. h. zum Einleiten eines Drehmoments in das Mehrstufengetriebe, beispielsweise mittels eines Antriebsmotors, und die genannte Antriebswelle des Mehrstufengetriebes dient als dessen Abtrieb, d. h. zum Abgriff eines Drehmoments von dem Mehrstufengetriebe, beispielsweise zum Betreiben eines Aggregats oder Fahrzeugantriebs. In einem Schaltschema des Mehrstufengetriebes kehrt sich die Reihenfolge der Übersetzungsverhältnisse dann entsprechend um.
Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale des Hauptanspruchs und der abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten, einzelne Merkmale, auch soweit sie aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele oder unmittelbar aus den Zeichnungen hervorgehen, miteinander zu kombinieren. Die Bezugnahme der Ansprüche auf die Zeichnungen durch die Verwendung von Bezugszeichen soll den Schutzumfang der Ansprüche nicht beschränken.
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung näher dargestellt. Es zeigt:
1 eine schematische Ansicht einer ersten bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes;
2 ein beispielhaftes Schaltschema für ein Mehrstufengetriebe gemäß 1;
3 eine schematische Darstellung einer zweiten bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes;
4 eine schematische Ansicht einer weiteren, dritten bevorzugten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes;
5 eine schematische Darstellung einer vierten bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes;
6 eine schematische Ansicht einer fünften bevorzugten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes;
7 eine schematische Ansicht einer weiteren, sechsten bevorzugten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes;
8 eine weitere, schematische Ansicht einer siebten bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes;
9 eine schematische Darstelllung einer achten bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes;
10 eine schematische Ansicht einer weiteren, neunten bevorzugten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes;
11 eine weitere, schematische Darstellung einer zehnten bevorzugten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes;
12 eine schematische Ansicht einer elften bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäße Mehrstufengetriebes; und
13 eine weitere, schematische Ansicht einer zwölften bevorzugten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes.
In 1 ist eine erste bevorzugte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes dargestellt. Bei diesem Mehrstufengetriebe handelt es sich bevorzugt um ein Splittergetriebe eines Gesamtgetriebes einer Arbeitsmaschine, wobei ein derartiges Splittergetriebe innerhalb des Gesamtgetriebes üblicherweise als Lastschaltgetriebe in Kombination mit einer weiteren Getriebeeinheit in Form eines Gruppengetriebes verwendet wird, so dass durch diese Kombination des Splittergetriebes mit jeweils niedrigen Stufensprüngen mit dem Gruppengetriebe mit jeweils hohen Stufensprüngen eine große Anzahl an darstellbaren Übersetzungsverhältnissen bei gleichzeitig hoher Spreizung des Gesamtgetriebes erreichbar ist. Aufgrund dieser großen Anzahl an darstellbaren Fahrstufen eignet sich ein derart aufgebautes Gesamtgetriebe insbesondere für die Anwendung im Bereich einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine, bevorzugt einem Ackerschlepper. Zudem erfolgt auch bevorzugt eine zusätzliche Kombination der beiden vorgenannten Getriebeeinheiten mit weiteren Getriebeeinheiten in Form einer Kriechgang- und/oder einer Wendeeinheit. Hierbei ist eine geometrische Reihenfolge der einzelnen Getriebeeinheiten im Gesamtgetriebe prinzipiell frei wählbar.
Wie aus 1 hervorgeht, verfügt das erfindungsgemäße Mehrstufengetriebe über ein – hier nur teilweise dargestelltes – Gehäuse 1, welches eine Antriebswelle 2, eine Abtriebswelle 3, sowie vier Planetensätze 4, 5, 6 und 7 aufnimmt. Die Planetensätze 4, 5, 6 und 7 sind dabei jeweils als Minusplanetensätze ausgebildet, wobei es im Rahmen der Erfindung aber ebenso gut denkbar ist, zumindest einen der Minusplanetensätze als Plusplanetensatz auszuführen, wenn gleichzeitig eine Steg- und eine Hohlradanbindung miteinander getauscht und der Betrag der Standübersetzung im Vergleich zu der Ausführung als Minusplanetensatz um Eins erhöht wird. Vorliegend sind die Planetensätze 4, 5, 6 und 7 axial betrachtet in der Reihenfolge 4, 5, 6, 7 angeordnet, wobei aber auch eine anderweitige Anordnung in axialer Richtung denkbar ist.
Wie des Weiteren in 1 dargestellt ist, umfasst das erfindungsgemäße Mehrstufengetriebe insgesamt sechs Schaltelemente, welche durch zwei Bremsen 8 und 9 und vier Kupplungen 10, 11, 12, und 13 gebildet sind. Eine räumliche Anordnung dieser Schaltelemente kann dabei beliebig sein und wird nur durch deren Abmessungen, sowie die äußere Formgebung begrenzt. Hierbei sind die Bremsen 8 und 9 und die Kupplungen 10, 11, 12 und 13 im vorliegenden Fall jeweils als Lamellenschaltelemente ausgeführt, wobei erfindungsgemäß aber auch eine Ausführung als formschlüssige Schaltelemente oder als anderweitig ausgebildete reibschlüssige Schaltelemente denkbar ist.
Durch Betätigung der Schaltelemente ist ein selektives Schalten verschiedener Übersetzungsverhältnisse zwischen der Antriebswelle 2 und der Abtriebswelle 3 möglich. Ferner sind in dem Gehäuse 1 insgesamt acht drehbare Wellen aufgenommen, welche neben der Antriebswelle 2 und der Abtriebswelle 3 durch eine dritte Welle 14, eine vierte Welle 15, eine fünfte Welle 16, eine sechste Welle 17, eine siebte Welle 18 und eine achte Welle 19 gebildet sind.
Erfindungsgemäß verbindet die dritte Welle 14 ein Hohlrad des ersten Planetensatzes 4 mit einem Hohlrad des zweiten Planetensatzes 5 und kann zudem im weiteren Verlauf zum einen über die erste Kupplung 10 mit der Antriebswelle 2 und zum anderen mittels der zweiten Kupplung 11 mit der vierten Welle 15 gekoppelt werden. Die vierte Welle 15 wiederum ist im weiteren Verlauf mit einem Sonnenrad des dritten Planetensatzes 6 und einem Sonnenrad des vierten Planetensatzes 7 verbunden und kann über die vierte Kupplung 13 mit der Abtriebswelle 3 gekoppelt werden. Des Weiteren verbindet die fünfte Welle 16 ein Sonnenrad des ersten Planetensatzes 4 mit einem Sonnenrad des zweiten Planetensatzes 5 und ist über die erste Bremse 8 am Gehäuse 1 festsetzbar. Zudem steht die sechste Welle 17 zum einen mit einem Steg des zweiten Planetensatzes 5 und zum anderen mit einem Hohlrad des dritten Planetensatzes 6 in Verbindung.
Die Abtriebswelle 3 ist neben der Koppelbarkeit mit der vierten Welle 15 über die vierte Kupplung 13 noch mit einem Steg des vierten Planetensatzes 7 verbunden und kann über die dritte Kupplung 12 mit der siebten Welle 18 gekoppelt werden, die ferner mit einem Steg des ersten Planetensatzes 4 in Verbindung steht. Ein Hohlrad des vierten Planetensatzes 7 ist mit der achten Welle 19 verbunden, die ferner über die zweite Bremse 9 am Gehäuse 1 festgesetzt werden kann. Schließlich steht noch die Antriebswelle 2 mit einem Steg des dritten Planetensatzes 6 in Verbindung.
Aus 2 geht ein beispielhaftes Schaltschema für ein Mehrstufengetriebe gemäß 1 hervor. Dabei sind zur Darstellung jedes einzelnen Übersetzungsverhältnisses drei der sechs Schaltelemente geschlossen, wobei zum Schalten in ein jeweils benachbartes Übersetzungsverhältnis der Zustand zweier Schaltelemente zu verändern ist. Hierbei können dem beispielhaften Schaltschema in 2 Übersetzungen i in den einzelnen Gangstufen, sowie sich ergebende Gangsprünge φ zum jeweils benachbarten Übersetzungsverhältnis beispielhaft entnommen werden. Prinzipiell ist die Höhe der einzelnen Übersetzungen über die Höhe der Standübersetzungen der Planetensätze 4, 5, 6 und 7 frei wählbar, wobei bevorzugt der erste Planetensatz 4 eine Standübersetzung von –1,694, der zweite Planetensatz 5 eine Standübersetzung von –3,310, der dritte Planetensatz 6 eine Standübersetzung von –1,782 und der vierte Planetensatz 7 eine Standübersetzung von –2,021 aufweist. Zudem ist in 2 für diese Standübersetzungen eine bevorzugte Spreizung des Mehrstufengetriebes von 4,273 angegeben.
Wie aus 2 hervorgeht, lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebe gemäß 1 insgesamt zehn reguläre Übersetzungsverhältnisse, sowie zwei zusätzliche, mit Z1 und Z2 bezeichnete Übersetzungsverhältnisse realisieren. Zudem lässt sich ein achtes Übersetzungsverhältnis durch mehrere alternative Betätigungen der Schaltelemente darstellen, welche in 2 mit M1 bis M3 bezeichnet sind.
Ein erstes Übersetzungsverhältnis ergibt sich durch Schließen der zweiten Bremse 9, sowie der ersten Kupplung 10 und der zweiten Kupplung 11, wobei zum Schalten in ein nächstes, zweites Übersetzungsverhältnis die erste Kupplung 10 zu öffnen und die erste Bremse 8 zu betätigen ist. Ein sich an das zweite Übersetzungsverhältnis anschließendes, drittes Übersetzungsverhältnis wird ausgehend vom zweiten Übersetzungsverhältnis durch Öffnen der ersten Bremse 8 und Betätigen der dritten Kupplung 12 geschaltet. Ausgehend vom dritten Übersetzungsverhältnis ergibt sich ein viertes Übersetzungsverhältnis, indem die zweite Kupplung 11 geöffnet und die erste Bremse 8 wiederum geschlossen wird. Zum weiteren Hochschalten in ein fünftes Übersetzungsverhältnis ist dann die zweite Bremse 9 zu lösen und die erste Kupplung 10 zu schließen. Ein daran anschließendes sechstes Übersetzungsverhältnis wird dargestellt, indem ausgehend vom fünften Übersetzungsverhältnis die erste Kupplung 10 geöffnet und die zweite Kupplung 11 betätigt wird, wobei zum weiteren Hochschalten in ein siebtes Übersetzungsverhältnis die zweite Kupplung 11 wiederum zu öffnen und die vierte Kupplung 13 zu schließen ist. Das daran unmittelbar anschließende achte Übersetzungsverhältnis wird dann durch Öffnen der ersten Bremse 8 und Betätigen der zweiten Kupplung 11 geschaltet. Das achte Übersetzungsverhältnis ist nun, entsprechend der Gänge M1 bis M3 in 2, alternativ auch durch Betätigen der ersten Kupplung 10, der dritten Kupplung 12 und der vierten Kupplung 13 oder durch Schließen der ersten Kupplung 10, der zweiten Kupplung 11 und der dritten Kupplung 12 oder durch Betätigen der ersten Kupplung 10, der zweiten Kupplung 11 und der vierten Kupplung 13 darstellbar.
Des Weiteren ergibt sich ein neuntes Übersetzungsverhältnis durch Schließen der ersten Bremse 8, sowie der zweiten Kupplung 11 und der vierten Kupplung 13. Schließlich wird ein zehntes Übersetzungsverhältnis dargestellt, indem ausgehend vom neunten Übersetzungsverhältnis die zweite Kupplung 11 geöffnet und die erste Kupplung 10 betätigt wird.
Das erste zusätzliche, mit Z1 bezeichnete Übersetzungsverhältnis ist darstellbar, indem die erste Bremse 8 und die zweite Bremse 9, sowie die erste Kupplung 10 geschlossen werden, wohingegen das zweite zusätzliche Übersetzungsverhältnis durch Betätigen der zweiten Bremse 9, sowie der ersten Kupplung 10 und der dritten Kupplung 12 darstellbar und mit Z2 bezeichnet ist. Allerdings sind diese zusätzlichen Übersetzungsverhältnisse nur optional vorzusehen, da deren Einreihung in die durch die regulären zehn Übersetzungsverhältnisse gebildete Übersetzungsreihe zu nicht mehr geometrischen Stufensprüngen führt.
Aus 3 geht eine schematische Darstellung einer weiteren, zweiten bevorzugten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes hervor. Im Unterschied zu der Ausgestaltung gemäß 1 kann eine Abtriebswelle 20, neben einer Verbindung mit dem Steg des vierten Planetensatzes 7 und einer möglichen Ankoppelung an die siebte Welle 18 über die dritte Kupplung 12, mittels einer vierten Kupplung 21 mit einer achten Welle 22 verbunden werden. Diese achte Welle 22 steht im weiteren Verlauf mit dem Hohlrad des vierten Planetensatzes 7 in Verbindung und ist über die zweite Bremse 9 am Gehäuse 1 festsetzbar. Zudem ist eine vierte Welle 23 lediglich mit den Sonnenrädern des dritten Planetensatzes 6 und des vierten Planetensatzes 7 verbunden und über die zweite Kupplung 11 mit der dritten Welle 14 koppelbar.
Der Aufbau der zweiten Ausführungsform nach 3 ist dabei wirkungsgleich ausgestaltet zu dem der vorherigen Ausführungsform nach 1, so dass in den einzelnen Gangstufen bei gleichen Standübersetzungen der Planetensätze 4 bis 7 die Übersetzungen i, sowie die Gangsprünge φ gemäß dem beispielhaften Schaltschema nach 2 erreicht werden. Bezüglich einer Schaltung der einzelnen Übersetzungsverhältnisse ist das Beschriebene zu 2 allerdings dahingehend abzuwandeln, dass anstelle der vierten Kupplung 13 in 1 jeweils die vierte Kupplung 21 in 3 zu betätigen ist.
In 4 ist eine dritte bevorzugte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes dargestellt. Unterschiedlich zu der Variante nach 1 ist hierbei, dass eine Abtriebswelle 24 lediglich mit dem Steg des vierten Planetensatzes 7 verbunden ist und mittels einer dritten Kupplung 25 mit einer siebten Welle 26 lösbar verbindbar ist, die im weiteren Verlauf mit dem Steg des ersten Planetensatzes 4 in Verbindung steht. Die mögliche Ankopplung an die siebte Welle 26 über die dritte Kupplung 25 ist dabei in axialer Richtung auf der dem zweiten Planetensatz 5 abgewandten Seite des ersten Planetensatzes 4 verlegt. Zudem erfolgt ein Abtrieb über die Abtriebswelle 24 seitlich parallel versetzt zu einem Antrieb über die Antriebswelle 2. Des weiteren kann eine vierte Welle 27, neben einer Verbindung mit den Sonnenrädern des dritten Planetensatzes 6 und des vierten Planetensatzes 7, sowie einer möglichen Ankoppelung an die dritte Welle 14 über die zweite Kupplung 11, mittels einer vierten Kupplung 28 mit einer achten Welle 29 verbunden werden, die im weiteren Verlauf mit dem Hohlrad des vierten Planetensatzes 7 gekoppelt und über die zweite Bremse 9 am Gehäuse 1 festsetzbar ist.
Auch die Ausgestaltung gemäß 4 stellt wiederum eine wirkungsgleiche Getriebevariante zu der Ausführungsform nach 1 dar, so dass bei gleichen Standübersetzungen der Planetensätze 4 bis 7 erneut die in 2 angegebenen Übersetzungen i, sowie die Gangsprünge φ erzielt werden. Hinsichtlich des Schaltens der einzelnen Gangstufen ist allerdings das Beschriebene zu 2 in Bezug auf die Ausgestaltung gemäß 4 dahingehend abzuwandeln, dass anstelle der dritten Kupplung 12 in 1 jeweils die dritte Kupplung 25 in 4 und anstelle der vierten Kupplung 13 in 1 jeweils die vierte Kupplung 28 in 4 zu betätigen ist.
5 zeigt eine weitere, vierte bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes, wobei im Unterschied zu dem Mehrstufengetriebe nach 1 eine Abtriebswelle 30 direkt mit dem Steg des ersten Planetensatzes 4 gekoppelt ist. Zudem ist zwischen dem Hohlrad des ersten Planetensatzes 4 und einer dritten Welle 31 eine siebte Welle 32 platziert, die mit dem Hohlrad des ersten Planetensatzes 4 gekoppelt ist und über eine dritte Kupplung 33 mit der dritten Welle 31 verbunden werden kann.
Auch die Ausgestaltung nach 5 stellt wiederum eine wirkungsgleiche Ausgestaltung eines Mehrstufengetriebes zu der Variante gemäß 1 dar. Folglich ist das Schaltschema nach 2 auch auf die Ausführungsform nach 5 anwendbar, wobei dieses hierbei hinsichtlich der Schaltung der einzelnen Übersetzungsverhältnisse dahingehend abzuwandeln ist, dass anstelle der dritten Kupplung 12 in 1 jeweils die dritte Kupplung 33 in 5 zu betätigen ist.
Des Weiteren geht aus 6 eine fünfte bevorzuge Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes hervor. Diese unterscheidet sich zu der Variante nach 1 dahingehend, dass eine Abtriebswelle 30 wiederum direkt mit dem Steg des ersten Planetensatzes 4 verbunden ist. Des Weiteren ist zwischen dem Sonnenrad des ersten Planetensatzes 4 und einer fünften Welle 34 eine siebte Welle 35 vorgesehen, die mit dem Sonnenrad des ersten Planetensatzes 4 gekoppelt ist und über eine dritte Kupplung 36 mit der fünften Weile 34 verbunden werden kann.
Eine Schaltung der einzelnen Übersetzungsverhältnisse der erneut zu 1 wirkungsgleichen Getriebevariante nach 6 unterscheidet sich zu dem Beschriebenen zu 2 nur dahingehend, dass eine Betätigung der dritten Kupplung 12 in 1 jeweils durch eine Betätigung der dritten Kupplung 36 in 6 zu ersetzen ist.
Aus 7 geht ferner eine sechste bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes hervor. Unterschiedlich zu der Variante nach 1 ist hierbei, dass zwischen dem Sonnenrad des ersten Planetensatzes 4 und einer fünften Welle 34, wie schon bei der vorhergehenden Variante nach 6, eine siebte Welle 35 platziert ist, die über eine dritte Kupplung 36 mit der fünften Welle 34 verbunden werden kann und welche mit dem Sonnenrad des ersten Planetensatzes 4 in Verbindung steht. Des Weiteren ist eine Abtriebswelle 37, neben einer Verbindung mit dem Steg des vierten Planetensatzes 7, direkt mit dem Steg des ersten Planetensatzes 4 gekoppelt und kann über eine vierte Kupplung 21 mit einer achten Welle 22 verbunden werden. Diese achte Welle 22 steht im Weiteren Verlauf mit dem Hohlrad des vierten Planetensatzes 7 in Verbindung und ist über die zweite Bremse 9 am Gehäuse 1 festsetzbar. Schließlich ist noch eine vierte Welle 23 lediglich mit den Sonnenrädern des dritten Planetensatzes 6 und des vierten Planetensatzes 7 verbunden und über die zweite Kupplung 11 mit der dritten Welle 14 lösbar koppelbar.
Die Ausführungsform gemäß 7 stellt auch wiederum eine wirkungsgleiche Getriebeausführung zu der Ausgestaltung gemäß 1 dar, so dass das beispielhafte Schaltschema nach 2 prinzipiell auch für die 7 anwendbar ist. Allerdings ist dieses bezüglich der Schaltung der einzelnen Gangstufen dahingehend abzuwandeln, dass anstelle der dritten Kupplung 12 in 1 jeweils die dritte Kupplung 36 in 7 und anstelle der vierten Kupplung 13 in 1 jeweils die vierte Kupplung 21 in 7 zu betätigen ist.
Ferner geht aus 8 eine siebte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes hervor, bei welchem im Unterschied zu der Ausführungsform nach 1, wie schon bei den Varianten nach 6 und 7, zwischen dem Sonnenrad des ersten Planetensatzes 4 und einer fünften Welle 34 eine siebte Welle 35 vorgesehen ist, die mit dem Sonnenrad des ersten Planetensatzes 4 verbunden und über eine dritte Kupplung 36 mit der fünften Welle 34 koppelbar ist. Des Weiteren ist eine Abtriebswelle 38 neben einer Verbindung mit dem Steg des vierten Planetensatzes 7 direkt mit dem Steg des ersten Planetensatzes 4 gekoppelt, wobei ein Abtrieb über die Abtriebswelle 38 seitlich parallel versetzt zu einem Antrieb über die Antriebswelle 2 erfolgt. Schließlich kann noch eine vierte Welle 27, neben einer Verbindung mit den Sonnenrädern des dritten Planetensatzes 6 und des vierten Planetensatzes 7, sowie einer möglichen Koppelung mit der dritten Welle 14 über die zweite Kupplung 11, über eine vierte Kupplung 28 mit einer achten Welle 29 gekoppelt werden, welche im weiteren Verlauf zum einen mit dem Hohlrad des vierten Planetensatzes 7 in Verbindung steht und zum anderen mittels der zweiten Bremse 9 am Gehäuse 1 festsetzbar ist.
Hinsichtlich einer Schaltung der einzelnen Übersetzungsverhältnisse der zu der Variante nach 1 wirkungsgleichen Ausgestaltung eines Mehrstufengetriebes ist das beispielhafte Schaltschema nach 2 dahingehend abzuändern, dass anstelle der dritten Kupplung 12 in 1 jeweils die dritte Kupplung 36 in 8 und anstelle der vierten Kupplung 13 in 1 jeweils die vierte Kupplung 28 in 8 zu betätigen ist. Die erreichbaren Übersetzungen i und die Gangsprünge φ entsprechen dabei bei gleichen Standübersetzungen der Planetensätze 4 bis 7 erneut den ablesbaren Werten aus 2.
Eine weitere, achte bevorzugte Ausführungsform eines Mehrstufengetriebes ist in 9 dargestellt. Unterschiedlich zu der Variante nach 1 ist hierbei, dass zwischen dem Hohlrad des ersten Planetensatzes 4 und einer dritten Welle 31 eine siebte Welle 32 platziert ist, welche mit dem Hohlrad des ersten Planetensatzes 4 in Verbindung steht und über eine dritte Kupplung 33 mit der dritten Welle 31 verbindbar ist. Zudem ist eine Abtriebswelle 37, neben einer Koppelung mit dem Steg des vierten Planetensatzes 7, zum einen direkt mit dem Steg des ersten Planetensatzes 4 verbunden und zum anderen über eine vierte Kupplung 21 mit einer achten Welle 22 lösbar koppelbar, die im weiteren Verlauf mit dem Hohlrad des vierten Planetensatzes 7 in Verbindung steht und über die zweite Bremse 9 am Gehäuse 1 festgesetzt werden kann. Schließlich ist noch eine vierte Welle 23 lediglich mit den Sonnenrädern des dritten Planetensatzes 6 und des vierten. Planetensatzes 7 verbunden und über die zweite Kupplung 11 mit der dritten Welle 31 verbindbar.
Auch die Variante nach 9 stellt wiederum eine wirkungsgleiche Ausgestaltung eines Mehrstufengetriebes zu der Ausführungsform nach 1 dar. Dabei ist das Beschriebene zu 2 hinsichtlich des Schaltens der einzelnen Übersetzungsverhältnisse dahingehend abzuwandeln, dass anstelle der dritten Kupplung 12 in 1 jeweils die dritte Kupplung 33 in 9 und anstelle der vierten Kupplung 13 in 1 jeweils die vierte Kupplung 21 in 9 zu betätigen ist.
Aus 10 ist eine neunte bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes ersichtlich. Unterschiedlich zu dem Mehrstufengetriebe nach 1 ist dabei, dass eine vierte Welle 27, neben einer Verbindung mit den Sonnenrädern des dritten Planetensatzes 6 und des vierten Planetensatzes 7, sowie der möglichen Ankoppelung an eine dritte Welle 31 mittels der zweiten Kupplung 11, über eine vierte Kupplung 28 mit einer achten Welle 29 verbunden werden kann, welche im weiteren Verlauf zum einen mit dem Hohlrad des vierten Planetensatzes 7 verbunden ist und zum anderen mittels der zweiten Bremse 9 am Gehäuse 1 festgesetzt werden kann. Des Weiteren ist zwischen der dritten Welle 31 und dem Hohlrad des ersten Planetensatzes 4 eine siebte Welle 32 platziert, die über eine dritte Kupplung 33 mit der dritten Welle 31 verbindbar ist und mit dem Hohlrad des ersten Planetensatzes 4 in Verbindung steht. Schließlich ist noch eine Abtriebswelle 38 neben einer Verbindung mit dem Steg des vierten Planetensatzes 7 direkt mit dem Steg des ersten Planetensatzes 4 verbunden, wobei ein Abtrieb über die Abtriebswelle 38 seitlich parallel versetzt zu einem Antrieb über die Antriebswelle 2 erfolgt.
Auch die Ausgestaltung gemäß 10 stellt wiederum eine wirkungsgleiche Getriebevariante zu der Ausführung nach 1 dar, wobei das beispielhafte Schaltschema nach 2 bezüglich einer Schaltung der einzelnen Übersetzungsverhältnisse dahingehend abzuwandeln ist, dass anstelle der dritten Kupplung 12 in 1 jeweils die dritte Kupplung 33 in 10 und anstelle der vierten Kupplung 13 in 1 jeweils die vierte Kupplung 28 in 10 zu betätigen ist.
Ferner geht aus 11 eine zehnte bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes hervor. Dieses unterscheidet sich von dem Mehrstufengetriebe gemäß 1 dadurch, dass zwischen dem Sonnenrad des vierten Planetensatzes 7 und einer vierten Welle 39 eine achte Welle 40 platziert ist, die zum einen mit dem Sonnenrad des vierten Planetensatzes 7 in Verbindung steht und zum anderen über eine fünfte Kupplung 41 mit der vierten Welle 39 gekoppelt werden kann. Des Weiteren ist das Hohlrad des vierten Planetensatzes 7 drehfest mit dem Gehäuse 1 verbunden.
Bezüglich einer Schaltung der einzelnen Übersetzungsverhältnisse ist das beispielhafte Schaltschema nach 2 auch wiederum auf die zu der Variante gemäß 1 wirkungsgleiche Ausgestaltung eines Mehrstufengetriebes anwendbar, wobei dieses dahingehend abzuwandeln ist, dass anstelle der zweiten Bremse 9 in 1 jeweils die fünfte Kupplung 41 in 11 zu betätigen ist.
Aus 12 geht eine elfte bevorzugte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes hervor. Unterschiedlich zu der Ausführungsform nach 1 ist hierbei, dass zwischen dem Sonnenrad des ersten Planetensatzes 4 und einer fünften Welle 34 eine siebte Welle 35 platziert ist, welche zum einen mit dem Sonnenrad des ersten Planetensatzes 4 verbunden und zum anderen über eine dritte Kupplung 36 mit der fünften Welle 34 koppelbar ist. Des Weiteren steht das Sonnenrad des vierten Planetensatzes 7 mit einer achten Welle 40 in Verbindung, die über eine fünfte Kupplung 41 an eine vierte Welle 39 gekoppelt werden kann. Diese vierte Welle 39 ist im weiteren Verlauf, wie schon bei der Variante nach 1, mit dem Sonnenrad des dritten Planetensatzes 6 verbunden und über die zweite Kupplung 11 an die dritte Welle 14 und mittels der vierten Kupplung 13 an eine Abtriebswelle 30 koppelbar. Die Abtriebswelle 30 ist zudem direkt mit dem Steg des ersten Planetensatzes 4 verbunden. Schließlich ist noch das Hohlrad des vierten Planetensatzes 7 drehfest mit dem Gehäuse 1 gekoppelt.
Auch die Ausführungsform nach 12 stellt wiederum eine wirkungsgleiche Getriebevariante zu der Ausgestaltung nach 1 dar. Das beispielhafte Schaltschema nach 2 ist bezüglich der Variante nach 12 nur dahingehend abzuwandeln, dass anstelle der zweiten Bremse 9 in 1 jeweils die fünfte Kupplung 41 in 12 und anstelle der dritten Kupplung 12 in 1 jeweils die dritte Kupplung 36 in 12 zu betätigen ist.
Schließlich geht noch aus 13 eine weitere, zwölfte bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes hervor. Unterschiedlich zu der Variante nach 1 ist hierbei, dass zwischen dem Hohlrad des ersten Planetensatzes 4 und einer dritten Welle 31 eine siebte Welle 32 vorgesehen ist, die mittels einer dritten Kupplung 33 mit der dritten Welle 31 verbunden werden kann und zudem mit dem Hohlrad des ersten Planetensatzes 4 in Verbindung steht. Des Weiteren ist das Sonnenrad des vierten Planetensatzes 7 mit einer achten Welle 40 gekoppelt, welche im weiteren Verlauf über eine fünfte Kupplung 41 mit einer vierten Welle 39 lösbar verbindbar ist. Dabei steht diese vierte Welle 39 zudem mit dem Sonnenrad des dritten Planetensatzes 6 in Verbindung und kann zum einen über die zweite Kupplung 11 mit der dritten Welle 31 und zum anderen über die vierte Kupplung 13 mit einer Abtriebswelle 30 gekoppelt werden. Die Abtriebswelle 30 steht ferner direkt mit dem Steg des ersten Planetensatzes 4 in Verbindung. Schließlich ist noch das Hohlrad des vierten Planetensatzes 7 drehfest mit dem Gehäuse 1 gekoppelt.
Auch die zwölfte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes nach 13 ist wiederum wirkungsgleich ausgestaltet zu der Getriebevariante nach 1. Hinsichtlich des Schaltens der Übersetzungsverhältnisse ist das beispielhafte Schaltschema nach 2 hierbei dahingehend abzuändern, dass anstelle der zweiten Bremse 9 in 1 jeweils die fünfte Kupplung 41 in 13 und anstelle der dritten Kupplung 12 in 1 jeweils die dritte Kupplung 33 in 13 zu betätigen ist.
Mittels der einzelnen erfindungsgemäßen Ausgestaltungen eines Mehrstufengetriebes lässt sich ein Splittergetriebe für ein Arbeitsfahrzeug mit einem niedrigen Herstellungsaufwand und geringem Gewicht erzielen. Zudem treten bei den erfindungsgemäßen Mehrstufengetrieben jeweils niedrige Absolut- und Relativdrehzahlen, sowie niedrige Planetensatz- und Schaltelementmomente auf. Schließlich werden jeweils eine gute Übersetzungsreihe und gute Verzahnungswirkungsgrade bei gleichzeitig nahezu geometrischen Stufensprüngen erzielt.
Gemäß der Erfindung ist es zudem denkbar, einzelne Schaltelemente entweder wegfallen zu lassen oder durch eine starre Verbindung zu ersetzen, wodurch sich jeweils ein Mehrstufengetriebe mit einer reduzierten Anzahl an darstellbaren Übersetzungsverhältnissen ergibt. Bevorzugt wäre im Falle der Ausgestaltung nach 1 ein Weglassen der vierten Kupplung 13 oder der zweiten Bremse 9 vorzunehmen, was in einem Mehrstufengetriebe mit geringerer Anzahl an darstellbaren Gängen resultieren würde.
Zudem sind die erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebe der 1 und 3, 5 bis 7, 9 und 11 bis 13 bevorzugt koaxial aufgebaut, der Abtrieb kann aber auch seitlich zum Getriebe (achsparallel) realisiert werden.
Erfindungsgemäß ist es ferner möglich, an jeder geeigneten Stelle des Mehrstufengetriebes zusätzliche Freiläufe vorzusehen, beispielsweise zwischen einer Welle und dem Gehäuse, oder um zwei Wellen gegebenenfalls zu verbinden. Des Weiteren kann der Abtrieb prinzipiell überall an der jeweiligen Abtriebswelle und der Antrieb prinzipiell auch überall an der jeweiligen Antriebswelle angeordnet sein.
Im Rahmen einer vorteilhaften Weiterbildung kann die jeweilige Antriebswelle durch ein Kupplungselement von einem Antriebsmotor nach Bedarf getrennt werden, wobei als Kupplungselement bevorzugt ein hydrodynamischer Drehmomentwandler, eine hydrodynamische Kupplung, eine trockene Anfahrkupplung, eine nasse Anfahrkupplung, eine Magnetpulverkupplung, eine Fliehkraftkupplung, etc. einsetzbar sind. Weiterhin sind hierbei als Anfahrelement auch eine integrierte Anfahrkupplung oder -bremse, eine zusätzliche E-Maschine oder eine Powershuttle-Einheit/Powerreversier-Einheit denkbar. Zudem ist es auch möglich, ein derartiges Anfahrelement in Kraftflussrichtung hinter dem Getriebe anzuordnen, wobei in diesem Fall die jeweilige Antriebswelle ständig mit der Kurbelwelle des Antriebsmotors verbunden ist.
Zudem ist es möglich zwischen dem Antriebsmotor und dem Getriebe einen Torsionsschwingungsdämpfer anzuordnen.
Schließlich ist es im Rahmen der Erfindung ebenso denkbar, auf jeder der Wellen, bevorzugt auf der jeweiligen Antriebswelle oder der jeweiligen Abtriebswelle eine elektrische Maschine als Generator und/oder als zusätzliche Antriebsmaschine anzuordnen. Selbstverständlich fällt auch jede konstruktive Ausbildung, insbesondere jede räumlich Anordnung der Planetensätze und der Schaltelemente an sich sowie zueinander und soweit technisch sinnvoll, unter den Schutzumfang der vorliegenden Ansprüche, ohne die Funktion des Getriebes, wie sie in den Ansprüchen angegeben ist, zu beeinflussen, auch wenn diese Ausbildung nicht explizit in den Figuren oder in der Beschreibung dargestellt ist.
Bezugszeichenliste

1: Gehäuse
2: Antriebswelle
3: Abtriebswelle
4: erster Planetensatz
5: zweiter Planetensatz
6: dritter Planetensatz
7: vierter Planetensatz
8: erste Bremse
9: zweite Bremse
10: erste Kupplung
11: zweite Kupplung
12: dritte Kupplung
13: vierte Kupplung
14: dritte Welle
15: vierte Welle
16: fünfte Welle
17: sechste Welle
18: siebte Welle
19: achte Welle
20: Abtriebswelle
21: vierte Kupplung
22: achte Welle
23: vierte Welle
24: Abtriebswelle
25: dritte Kupplung
26: siebte Welle
27: vierte Welle
28: vierte Kupplung
29: achte Welle
30: Abtriebswelle
31: dritte Welle
32: siebte Welle
33: dritte Kupplung
34: fünfte Welle
35: siebte Welle
36: dritte Kupplung
37: Abtriebswelle
38: Abtriebswelle
39: vierte Welle
40: achte Welle
41: fünfte Kupplung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0495942 B1 [0003]

Claims

Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise, insbesondere Splittergetriebe einer Arbeitsmaschine, mit einem Gehäuse (1), in welchem vier Planetensätze (4, 5, 6, 7) und mehrere Wellen aufgenommen sind, und mit Schaltelementen, welche durch zumindest eine Bremse und Kupplungen gebildet sind und mittels deren gezielter Betätigung verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen einer Antriebs- (2) und einer Abtriebswelle (3; 20; 24; 30; 37; 38) darstellbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine dritte Welle (14; 31) mit einem Hohlrad eines zweiten Planetensatzes (5) in Verbindung steht und zum einen mittels einer ersten Kupplung (10) mit der Antriebswelle (2) und zum anderen über eine zweite Kupplung (11) mit einer vierten Welle (15; 23; 27; 39) koppelbar ist, die mit einem Sonnenrad eines dritten Planetensatzes (6) verbunden ist, wobei eine fünfte Welle (16; 34) mit einem Sonnenrad des zweiten Planetensatzes (5) gekoppelt und mittels einer ersten Bremse (8) am Gehäuse (1) festsetzbar ist, wobei ferner eine sechste Welle (17) einen Steg des zweiten Planetensatzes (5) mit einem Hohlrad des dritten Planetensatzes (6) verbindet, und wobei die Antriebswelle (2) mit einem Steg des dritten Planetensatzes (6) und die Abtriebswelle (3; 20; 24; 30; 37; 38) mit einem Steg eines vierten Planetensatzes (7) gekoppelt ist.
Mehrstufengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebswelle (3; 20; 24) zudem über eine dritte Kupplung (12; 25) mit einer siebten Welle (18; 26) lösbar verbindbar ist, die mit einem Steg eines ersten Planetensatzes (4) in Verbindung steht, wobei ein Sonnenrad des ersten Planetensatzes (4) mit der fünften Welle (16) und ein Hohlrad des ersten Planetensatzes (4) mit der dritten Welle (14) gekoppelt ist.
Mehrstufengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Welle (31) ferner über eine dritte Kupplung (33) mit einer siebten Welle (32) koppelbar ist, welche mit einem Hohlrad eines ersten Planetensatzes (4) in Verbindung steht, wobei ein Steg des ersten Planetensatzes (4) mit der Abtriebswelle (30; 37; 38) und ein Sonnenrad des ersten Planetensatzes (4) mit der fünften Welle (16) verbunden ist.
Mehrstufengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die fünfte Welle (34) zudem mittels einer dritten Kupplung (36) mit einer siebten Welle (35) lösbar verbindbar ist, die mit einem Sonnenrad eines ersten Planetensatzes (4) in Verbindung steht, wobei ein Steg des ersten Planetensatzes (4) mit der Abtriebswelle (30; 37; 38) und ein Hohlrad des ersten Planetensatzes (4) mit der dritten Welle (14) gekoppelt ist.
Mehrstufengetriebe nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die vierte Welle (15) ferner mit einem Sonnenrad des vierten Planetensatzes (7) gekoppelt und über eine vierte Kupplung (13) mit der Abtriebswelle (3; 30) verbindbar ist, wobei ein Hohlrad des vierten Planetensatzes (7) mit einer achten Welle (19) in Verbindung steht, die mittels einer zweiten Bremse (9) am Gehäuse (1) festsetzbar ist.
Mehrstufengetriebe nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebswelle (20; 37) ferner mittels einer vierten Kupplung (21) mit einer achten Welle (22) koppelbar ist, die zum einen mit einem Hohlrad des vierten Planetensatzes (7) in Verbindung steht und zum anderen über eine zweite Bremse (9) am Gehäuse (1) festsetzbar ist, wobei die vierte Welle (23) zudem mit einem Sonnenrad des vierten Planetensatzes (7) verbunden ist.
Mehrstufengetriebe nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die vierte Welle (27) des Weiteren mit einem Sonnenrad des vierten Planetensatzes (7) verbunden und über eine vierte Kupplung (28) mit einer achten Welle (29) koppelbar ist, welche zum einen mit einem Hohlrad des vierten Planetensatzes (7) in Verbindung steht und zum anderen mittels einer zweiten Bremse (9) am Gehäuse (1) festsetzbar ist.
Mehrstufengetriebe nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die vierte Welle (39) des Weiteren zum einen über eine vierte Kupplung (13) mit der Abtriebswelle (3; 30) und zum anderen mittels einer fünften Kupplung (41) mit einer achten Welle (40) lösbar verbindbar ist, welche mit einem Sonnenrad des vierten Planetensatzes (7) in Verbindung steht, wobei ein Hohlrad des vierten Planetensatzes (7) drehfest mit dem Gehäuse (1) gekoppelt ist.
Mehrstufengetriebe nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein erstes Übersetzungsverhältnis durch Schließen der zweiten Bremse (9), sowie der ersten (10) und zweiten Kupplung (11), ein zweites Übersetzungsverhältnis durch Betätigen der ersten (8) und zweiten Bremse (9), sowie der zweiten Kupplung (11), ein drittes Übersetzungsverhältnis durch Schließen der zweiten Bremse (9), sowie der zweiten (11) und dritten Kupplung (12; 25; 33; 36), ein viertes Übersetzungsverhältnis durch Betätigen der ersten (8) und zweiten Bremse (9), sowie der dritten Kupplung (12; 25; 33; 36), ein fünftes Übersetzungsverhältnis durch Schließen der ersten Bremse (8), sowie der ersten (10) und dritten Kupplung (12; 25; 33; 36), ein sechstes Übersetzungsverhältnis durch Betätigen der ersten Bremse (8), sowie der zweiten (11) und dritten Kupplung (12; 25; 33; 36), ein siebtes Übersetzungsverhältnis durch Schließen der ersten Bremse (8), sowie der dritten (12; 25; 33; 36) und vierten Kupplung (13; 21; 28), ein achtes Übersetzungsverhältnis durch Betätigen der zweiten (11), dritten (12; 25; 33; 36) und vierten Kupplung (13; 21; 28) oder durch Schließen der ersten (10), dritten (12; 25; 33; 36) und vierten Kupplung (13; 21; 28) oder durch Betätigen der ersten (10), zweiten (11) und dritten Kupplung (12; 25; 33; 36) oder durch Schließen der ersten (10), zweiten (11) und vierten Kupplung (13; 21; 28), ein neuntes Übersetzungsverhältnis durch Betätigen der ersten Bremse (8), sowie der zweiten (11) und vierten Kupplung (13; 21; 28), und ein zehntes Übersetzungsverhältnis durch Schließen der ersten Bremse (8), sowie der ersten (10) und vierten Kupplung (13; 21; 28) ergibt.
Mehrstufengetriebe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein erstes zusätzliches Übersetzungsverhältnis durch Schließen der ersten (8) und zweiten Bremse (9), sowie der ersten Kupplung (10), und ein zweites zusätzliches Übersetzungsverhältnis durch Betätigen der zweiten Bremse (9), sowie der ersten (10) und dritten Kupplung (12; 25; 33; 36) ergibt.
Mehrstufengetriebe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein erstes Übersetzungsverhältnis durch Schließen der ersten (10), zweiten (11) und fünften Kupplung (41), ein zweites Übersetzungsverhältnis durch Betätigen der ersten Bremse (8), sowie der zweiten (11) und fünften Kupplung (41), ein drittes Übersetzungsverhältnis durch Schließen der zweiten (11), dritten (12; 33; 36) und fünften Kupplung (41), ein viertes Übersetzungsverhältnis durch Betätigen der ersten Bremse (8), sowie der dritten (12; 33; 36) und fünften Kupplung (41), ein fünftes Übersetzungsverhältnis durch Schließen der ersten Bremse (8), sowie der ersten (10) und dritten Kupplung (12; 33; 36), ein sechstes Übersetzungsverhältnis durch Betätigen der ersten Bremse (8), sowie der zweiten (11) und dritten Kupplung (12; 33; 36), ein siebtes Übersetzungsverhältnis durch Schließen der ersten Bremse (8), sowie der dritten (12; 33; 36) und vierten Kupplung (13), ein achtes Übersetzungsverhältnis durch Betätigen der zweiten (11), dritten (12; 33; 36) und vierten Kupplung (13) oder durch Schließen der ersten (10), dritten (12; 33; 36) und vierten Kupplung (13) oder durch Betätigen der ersten (10), zweiten (11) und dritten Kupplung (12; 33; 36) oder durch Schließen der ersten (10), zweiten (11) und vierten Kupplung (13), ein neuntes Übersetzungsverhältnis durch Betätigen der ersten Bremse (8), sowie der zweiten (11) und vierten Kupplung (13), und ein zehntes Übersetzungsverhältnis durch Schließen der ersten Bremse (8), sowie der ersten (10) und vierten Kupplung (13) ergibt.
Mehrstufengetriebe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein erstes zusätzliches Übersetzungsverhältnis durch Schließen der ersten Bremse (8), sowie der ersten (10) und fünften Kupplung (41), und ein zweites zusätzliches Übersetzungsverhältnis durch Betätigen der ersten (10), dritten (12; 33; 36) und fünften Kupplung (41) ergibt.
Mehrstufengetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebswelle (3; 20; 24; 30; 37; 38) als Antrieb und die Antriebswelle (2) als Abtrieb des Mehrstufengetriebes dient.