DE102010063498B4 - Planetary multi-speed gearbox - Google Patents
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Abstract
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; 23; 24) darstellbar sind, wobei eine dritte Welle (14) einen Steg eines zweiten Planetensatzes (5) mit einem Steg eines dritten Planetensatzes (6) verbindet und ferner zum einen über eine erste Kupplung (10) mit der Antriebswelle (2) und zum anderen mittels einer zweiten Kupplung (11) mit einer vierten Welle (15) koppelbar ist, welche mit einem Hohlrad eines ersten Planetensatzes (4) in Verbindung steht und über eine dritte Kupplung (12) mit der Abtriebswelle (3; 23; 24) verbindbar ist, wobei eine fünfte Welle (16) ein Sonnenrad des zweiten Planetensatzes (5) mit einem Sonnenrad des dritten Planetensatzes (6) verbindet und mittels einer ersten Bremse (8) am Gehäuse (1) festsetzbar ist, wobei ferner eine sechste Welle (17) mit einem Sonnenrad des ersten Planetensatzes (4) und einem Hohlrad des zweiten Planetensatzes (5) gekoppelt ist und wobei ein Hohlrad des dritten Planetensatzes (6) mit einer siebten Welle (18; 20; 27) und ein Steg des ersten Planetensatzes (4) mit der Antriebswelle (2) verbunden ist und wobei entwederdie siebte Welle (18) zudem mit einem Sonnenrad eines vierten Planetensatzes (7) verbunden und mittels einer vierten Kupplung (13) mit der Abtriebswelle (3) koppelbar ist, welche ferner mit einem Steg des vierten Planetensatzes (7) in Verbindung steht, wobei ein Hohlrad des vierten Planetensatzes (7) mit einer achten Welle (19) verbunden ist, die über eine zweite Bremse (9) am Gehäuse (1) festsetzbar ist oderdie siebte Welle (20) ferner mit einem Sonnenrad eines vierten Planetensatzes (7) verbunden und über eine vierte Kupplung (21) mit einer achten Welle (22) koppelbar ist, welche im weiteren Verlauf mit einem Hohlrad des vierten Planetensatzes (7) in Verbindung steht und mittels einer zweiten Bremse (9) am Gehäuse (1) festsetzbar ist, wobei die Abtriebswelle (23) zudem mit einem Steg des vierten Planetensatzes (7) verbunden ist oderdie Abtriebswelle (24) ferner mit einem Steg eines vierten Planetensatzes (7) verbunden und mittels einer vierten Kupplung (25) mit einer achten Welle (26) 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 siebte Welle (27) mit einem Sonnenrad des vierten Planetensatzes (7) verbunden ist.Multi-stage transmission of planetary design, in particular splitter transmission of a working machine, with a housing (1) in which four planetary sets (4, 5, 6, 7) and several shafts are accommodated, and with shifting elements, which are formed by at least one brake and clutches and by means different transmission ratios between an input shaft (2) and an output shaft (3; 23; 24) can be achieved when they are actuated in a targeted manner, with a third shaft (14) connecting a carrier of a second planetary gearset (5) with a carrier of a third planetary gearset (6). and can also be coupled to the drive shaft (2) via a first clutch (10) and to a fourth shaft (15) by means of a second clutch (11), which shaft is connected to a ring gear of a first planetary gear set (4). and can be connected to the output shaft (3; 23; 24) via a third clutch (12), a fifth shaft (16) connecting a sun gear of the second planetary gearset (5) to a sun gear of the third planetary gearset (6) and by means of a first Brake (8) can be fixed on the housing (1), with a sixth shaft (17) also being coupled to a sun gear of the first planetary gearset (4) and a ring gear of the second planetary gearset (5), and a ring gear of the third planetary gearset (6) with a seventh shaft (18; 20; 27) and a carrier of the first planetary set (4) is connected to the drive shaft (2) and either the seventh shaft (18) is also connected to a sun gear of a fourth planetary set (7) and connected to the output shaft ( 3) can be coupled, which is also connected to a carrier of the fourth planetary gear set (7), a ring gear of the fourth planetary gear set (7) being connected to an eighth shaft (19) which is connected to the housing (19) via a second brake (9) 1) can be fixed or the seventh shaft (20) is also connected to a sun gear of a fourth planetary gear set (7) and can be coupled via a fourth clutch (21) to an eighth shaft (22), which in the further course is connected to a ring gear of the fourth planetary gear set ( 7) and can be fixed on the housing (1) by means of a second brake (9), the output shaft (23) also being connected to a carrier of the fourth planetary gearset (7) or the output shaft (24) also being connected to a carrier of a fourth planetary gearset (7) and can be coupled by means of a fourth clutch (25) to an eighth shaft (26), which is connected to a ring gear of the fourth planetary gearset (7) on the one hand and via a second brake (9) on the housing on the other hand (1) can be fixed, wherein the seventh shaft (27) is connected to a sun gear of the fourth planetary gearset (7).
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.The invention relates to a multi-stage transmission in planetary design, in particular a splitter transmission of a working machine, with a housing in which four planetary gear sets and several shafts are accommodated, and with shifting elements, which are formed by at least one brake and clutches and, by means of their targeted actuation, different transmission ratios between one Input and an output shaft can be displayed.
Ein derartiges Mehrstufengetriebe kommt vorzugsweise als Splittergetriebe bei Arbeitsmaschinen zum Einsatz, wobei darstellbare Gänge des Splittergetriebes durch eine gezielte Betätigung der Schaltelemente und über 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 häufig 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 Fahrstufen bei gleichzeitig großer Spreizung erreichbar ist. Häufig kommen hierbei weitere Getriebeeinheiten in Form einer Kriechgang- und/oder einer Wendeeinheit hinzu.Such a multi-stage transmission is preferably used as a splitter transmission in working machines, with the gears that can be displayed in the splitter transmission being defined by a targeted actuation of the shifting elements and via a power flow that is effective in each case within the planetary gearsets. A “splitter gearbox” is usually used to describe a gearbox unit with which several transmission ratios with small increments can be represented. In an overall transmission of an agricultural working machine, such as a tractor, such a splitter transmission is often combined as a powershift transmission with another multi-speed transmission unit in the form of a group transmission with high increments, so that this combination results in an overall transmission with a high number of gears that can be represented with a large one at the same time spread is achievable. Additional transmission units in the form of a crawler gear unit and/or a turning unit are often added.
Aus der
Die
Die
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.It is the object of the present invention to propose a multi-speed transmission of the type mentioned at the beginning, by means of which a large number of transmission ratios can be realized with a small number of components and thus with a low weight and low manufacturing costs. Furthermore, an almost geometric gear ratio series should be possible, and the loads on the individual gear elements should be reduced. In addition, small and almost geometric increments between the individual transmission ratios and a compact design should be possible. Finally, high gearing efficiencies should be achievable.
Diese Aufgabe wird von den Ansprüchen 1 und 2 gelöst. Die darauf folgenden, abhängigen Ansprüche geben dabei jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.This object is solved by
Demnach wird in einer ersten Alternative ein erfindungsgemäßes Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise vorgeschlagen, 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, wobei eine dritte Welle einen Steg eines zweiten Planetensatzes mit einem Steg eines dritten Planetensatzes verbindet und ferner zum einen über eine erste Kupplung mit der Antriebswelle und zum anderen mittels einer zweiten Kupplung mit einer vierten Welle koppelbar ist, welche mit einem Hohlrad eines ersten Planetensatzes in Verbindung steht und über eine dritte Kupplung mit der Abtriebswelle verbindbar ist, wobei eine fünfte Welle ein Sonnenrad des zweiten Planetensatzes mit einem Sonnenrad des dritten Planetensatzes verbindet und mittels einer ersten Bremse am Gehäuse festsetzbar ist, wobei ferner eine sechste Welle mit einem Sonnenrad des ersten Planetensatzes und einem Hohlrad des zweiten Planetensatzes gekoppelt ist und wobei ein Hohlrad des dritten Planetensatzes mit einer siebten Welle und ein Steg des ersten Planetensatzes mit der Antriebswelle verbunden ist und wobei entweder die siebte Welle zudem mit einem Sonnenrad eines vierten Planetensatzes verbunden und mittels einer vierten Kupplung mit der Abtriebswelle koppelbar ist, welche ferner mit einem Steg des vierten Planetensatzes in Verbindung steht, wobei ein Hohlrad des vierten Planetensatzes mit einer achten Welle verbunden ist, die über eine zweite Bremse am Gehäuse festsetzbar ist oder die siebte Welle ferner mit einem Sonnenrad eines vierten Planetensatzes verbunden und über eine vierte Kupplung mit einer achten Welle koppelbar ist, welche im weiteren Verlauf mit einem Hohlrad des vierten Planetensatzes in Verbindung steht und mittels einer zweiten Bremse am Gehäuse festsetzbar ist, wobei die Abtriebswelle zudem mit einem Steg des vierten Planetensatzes verbunden ist oder die Abtriebswelle ferner mit einem Steg eines vierten Planetensatzes verbunden und mittels einer vierten Kupplung mit einer achten Welle koppelbar ist, die zum einen mit einem Hohlrad des vierten Planetensatzes in Verbindung steht und zum anderen über eine zweite Bremse am Gehäuse festsetzbar ist, wobei die siebte Welle mit einem Sonnenrad des vierten Planetensatzes verbunden ist.Accordingly, in a first alternative, a multi-stage transmission according to the invention in planetary design is proposed, in particular a splitter transmission of a working machine, with a housing in which four planetary gear sets and several shafts are accommodated, and with shifting elements, which are formed by at least one brake and clutches and by means of which they can be shifted more specifically Actuation different transmission ratios between an input and an output shaft can be represented, with a third shaft connecting a carrier of a second planetary gearset with a carrier of a third planetary gearset and also on the one hand via a first clutch with the drive shaft and on the other hand by means of a second clutch with a fourth Shaft can be coupled, which is connected to a ring gear of a first planetary gear set and can be connected to the output shaft via a third clutch, with a fifth shaft connecting a sun gear of the second planetary gear set to a sun gear of the third planetary gear set and can be fixed to the housing by means of a first brake, a sixth shaft being coupled to a sun gear of the first planetary gearset and a ring gear of the second planetary gearset, and a ring gear of the third planetary gearset being connected to a seventh shaft and a carrier of the first planetary gearset being connected to the drive shaft and wherein either the seventh shaft is also connected to a sun gear of a fourth planetary gear set and can be coupled to the output shaft by means of a fourth clutch, which is also connected to a carrier of the fourth planetary gear set, wherein a ring gear of the fourth planetary gear set is connected to an eighth shaft, which can be fixed to the housing via a second brake or the seventh shaft is also connected to a sun gear of a fourth planetary gear set and can be coupled via a fourth clutch to an eighth shaft, which is further connected to a ring gear of the fourth planetary gear set and by means of a second Brake can be fixed on the housing, the output shaft also being connected to a carrier of the fourth planetary gearset or the output shaft also being connected to a carrier of a fourth planetary gearset and being able to be coupled to an eighth shaft by means of a fourth clutch, which on the one hand is connected to a ring gear of the fourth planetary gearset is in connection and on the other hand can be fixed via a second brake on the housing, wherein the seventh shaft is connected to a sun gear of the fourth planetary gear set.
Weiterhin wird in einer zweiten Alternative ein erfindungsgemäßes Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise vorgeschlagen, 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, wobei eine dritte Welle einen Steg eines zweiten Planetensatzes mit einem Steg eines dritten Planetensatzes verbindet und ferner zum einen über eine erste Kupplung mit der Antriebswelle und zum anderen mittels einer zweiten Kupplung mit einer vierten Welle koppelbar ist, welche mit einem Hohlrad eines ersten Planetensatzes in Verbindung steht und über eine dritte Kupplung mit der Abtriebswelle verbindbar ist, wobei eine fünfte Welle ein Sonnenrad des zweiten Planetensatzes mit einem Sonnenrad des dritten Planetensatzes verbindet und mittels einer ersten Bremse am Gehäuse festsetzbar ist, wobei ferner eine sechste Welle mit einem Sonnenrad des ersten Planetensatzes und einem Hohlrad des zweiten Planetensatzes gekoppelt ist und wobei ein Hohlrad des dritten Planetensatzes mit einer siebten Welle und ein Steg des ersten Planetensatzes mit der Antriebswelle verbunden ist und wobei entweder die siebte Welle ferner zum einen mittels einer vierten Kupplung mit der Abtriebswelle und zum anderen über eine fünfte Kupplung mit einer achten Welle lösbar verbindbar ist, welche im weiteren Verlauf mit einem Sonnenrad eines vierten Planetensatzes gekoppelt ist, wobei die Abtriebswelle mit einem Steg des vierten Planetensatzes in Verbindung steht und ein Hohlrad des vierten Planetensatzes drehfest mit dem Gehäuse verbunden ist oder die Abtriebswelle des Weiteren zum einen über eine vierte Kupplung mit der siebten Welle und zum anderen mittels einer fünften Kupplung mit einer achten Welle verbindbar ist, welche mit einem Steg eines vierten Planetensatzes gekoppelt ist, wobei die siebte Welle ferner mit einem Sonnenrad des vierten Planetensatzes in Verbindung steht und ein Hohlrad des vierten Planetensatzes drehfest mit dem Gehäuse verbunden ist.Furthermore, in a second alternative, a multi-stage transmission according to the invention in planetary design is proposed, in particular a splitter transmission of a working machine, with a housing in which four planetary gear sets and several shafts are accommodated, and with shifting elements, which are formed by at least one brake and clutches and by means of which Actuation different transmission ratios between an input and an output shaft can be represented, with a third shaft connecting a carrier of a second planetary gearset with a carrier of a third planetary gearset and also on the one hand via a first clutch with the drive shaft and on the other hand by means of a second clutch with a fourth Shaft can be coupled, which is connected to a ring gear of a first planetary gear set and can be connected to the output shaft via a third clutch, with a fifth shaft connecting a sun gear of the second planetary gear set to a sun gear of the third planetary gear set and being fixable on the housing by means of a first brake , further wherein a sixth shaft is coupled to a sun gear of the first planetary set and a ring gear of the second planetary set and wherein a ring gear of the third planetary set is connected to a seventh shaft and a carrier of the first planetary set is connected to the drive shaft and either the seventh shaft is also connected to the one can be releasably connected to the output shaft by means of a fourth clutch and the other to an eighth shaft via a fifth clutch, which is then coupled to a sun gear of a fourth planetary gear set, the output shaft being connected to a carrier of the fourth planetary gear set and a The ring gear of the fourth planetary gear set is non-rotatably connected to the housing or the output shaft can also be connected to the seventh shaft via a fourth clutch and to an eighth shaft by means of a fifth clutch, which is coupled to a carrier of a fourth planetary gear set, wherein the seventh shaft is also connected to a sun gear of the fourth planetary gearset and a ring gear of the fourth planetary gearset is non-rotatably connected to the housing.
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.As is known, a simple minus planetary gearset comprises a sun gear, a ring gear and a carrier which carries planetary gears in a rotatable manner, which respectively mesh with the sun gear and the ring gear. When the web is fixed, the ring gear rotates in the opposite direction to the sun gear.
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.In contrast to this, a simple plus planetary gearset comprises a sun gear, a ring gear and a carrier which carries inner and outer planetary gears in a rotatably mounted manner. All inner planetary gears mesh with the sun gear and all outer planetary gears with the ring gear, with each inner planetary gear also meshing with one outer planetary gear. If the web is stuck, the ring gear rotates in the same direction as the sun gear.
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 eines Fahrzeugrads oder einer Fahrzeuggleiskette.The drive shaft preferably serves as a drive for the multi-speed transmission, i.e. for introducing a torque into the multi-speed transmission. It can therefore be driven in particular by a drive motor, for example an internal combustion engine or an electric motor. Accordingly, the output shaft is preferably used as an output of the multi-speed transmission, i.e. for tapping a torque from the multi-speed transmission, in particular for operating a unit, for example a pump or an electric generator, or a vehicle drive, for example a vehicle wheel or a vehicle crawler track.
Gemäß der ersten Alternative 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 ersten und zweiten Bremse, sowie der ersten Kupplung darstellbar. Des Weiteren ergibt sich ein viertes Übersetzungsverhältnis durch Betätigen der ersten und zweiten Bremse, sowie der dritten Kupplung, ein daran anschließendes 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, während ein siebtes Übersetzungsverhältnis durch Schließen der zweiten, dritten und vierten Kupplung darstellbar ist. Das siebte Übersetzungsverhältnis ist alternativ auch durch Betätigen der ersten, zweiten und vierten Kupplung schaltbar. Ein achtes Übersetzungsverhältnis wird durch Schließen der ersten Bremse, sowie der zweiten und vierten Kupplung dargestellt. Schließlich ergibt sich ein neuntes Übersetzungsverhältnis durch Betätigen der ersten Bremse, sowie der ersten und vierten Kupplung. Folglich lässt sich ein erfindungsgemäßes Mehrstufengetriebe mit insgesamt neun darstellbaren Gangstufen realisieren.According to the first alternative, a first transmission ratio is obtained by engaging the second brake and the first and second clutch, whereas a second transmission ratio is shifted by actuating the first and second brake and the second clutch. A third gear ratio is by closing the first and second brake, and the first clutch can be displayed. Furthermore, a fourth gear ratio results from actuating the first and second brakes and the third clutch, and a subsequent fifth gear ratio results from engaging the first brake and the first and third clutch. Furthermore, a sixth transmission ratio is switched by actuating the first brake and the second and third clutch, while a seventh transmission ratio can be represented by closing the second, third and fourth clutch. Alternatively, the seventh transmission ratio can also be shifted by actuating the first, second and fourth clutches. An eighth gear ratio is achieved by engaging the first brake and the second and fourth clutches. Finally, a ninth transmission ratio is obtained by actuating the first brake and the first and fourth clutches. Consequently, a multi-speed transmission according to the invention can be realized with a total of nine gears that can be represented.
In Weiterbildung der Erfindung ergibt sich ein erstes zusätzliches Übersetzungsverhältnis durch Schließen der zweiten Bremse, sowie der zweiten und dritten Kupplung, wohingegen ein zweites zusätzliches Übersetzungsverhältnis durch Betätigen der zweiten Bremse, sowie der ersten und dritten Kupplung geschaltet wird. Ein weiteres, drittes zusätzliches Übersetzungsverhältnis ist durch Schließen der ersten Bremse, sowie der dritten und vierten Kupplung darstellbar. Dementsprechend lässt sich die Anzahl der darstellbaren Übersetzungsverhältnisse auf maximal zwölf Gangstufen ausweiten.In a further development of the invention, a first additional transmission ratio is obtained by engaging the second brake and the second and third clutch, whereas a second additional transmission ratio is engaged by actuating the second brake and the first and third clutch. Another, third, additional transmission ratio can be achieved by engaging the first brake and the third and fourth clutches. Accordingly, the number of gear ratios that can be displayed can be expanded to a maximum of twelve gears.
Gemäß der zweiten Alternative ergibt sich ein erstes Übersetzungsverhältnis durch Schließen der ersten, zweiten und fünften Kupplung, wohingegen ein daran anschließendes, zweites Übersetzungsverhältnis durch Betätigen der ersten Bremse, sowie der zweiten und fünften Kupplung geschaltet wird. Ein drittes Übersetzungsverhältnis ist durch Schließen der ersten Bremse, sowie der ersten 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. Ein sechstes Übersetzungsverhältnis ist durch Betätigen der ersten Bremse, sowie der zweiten und dritten Kupplung darstellbar. Ferner wird ein siebtes Übersetzungsverhältnis durch Schließen der zweiten, dritten und vierten Kupplung oder alternativ hierzu durch Betätigen der ersten, zweiten und vierten Kupplung geschaltet. Ein achtes Übersetzungsverhältnis ist durch Schließen der ersten Bremse, sowie der zweiten und vierten Kupplung darstellbar, wohingegen sich ein neuntes Übersetzungsverhältnis durch Betätigen der ersten Bremse, sowie der ersten und vierten Kupplung ergibt. Auch in diesem Fall lässt sich ein erfindungsgemäßes Mehrstufengetriebe mit insgesamt neun darstellbaren Gangstufen verwirklichen.According to the second alternative, a first transmission ratio is obtained by engaging the first, second and fifth clutches, whereas a subsequent, second transmission ratio is shifted by actuating the first brake and the second and fifth clutch. A third gear ratio can be achieved by engaging the first brake and the first and fifth clutches. Furthermore, a fourth gear ratio results from actuating the first brake and the third and fifth clutch, and another, fifth gear ratio, by engaging the first brake and the first and third clutch. A sixth gear ratio can be achieved by actuating the first brake and the second and third clutches. Furthermore, a seventh gear ratio is shifted by engaging the second, third and fourth clutches or alternatively by actuating the first, second and fourth clutches. An eighth transmission ratio can be achieved by engaging the first brake and the second and fourth clutches, whereas a ninth transmission ratio results from actuating the first brake and the first and fourth clutches. In this case, too, a multi-speed transmission according to the invention can be implemented with a total of nine gears that can be represented.
In Weiterbildung dieser Ausgestaltung ergibt sich ein erstes zusätzliches Übersetzungsverhältnis durch Schließen der zweiten, dritten und fünften Kupplung. Des Weiteren ist ein weiteres, zweites zusätzliches Übersetzungsverhältnis durch Betätigen der ersten, dritten und fünften Kupplung darstellbar, während ein drittes zusätzliches Übersetzungsverhältnis durch Schließen der ersten Bremse, sowie der dritten und vierten Kupplung geschaltet wird. Erneut ist hierdurch eine Steigerung der Anzahl an schaltbaren Übersetzungsverhältnissen auf maximal zwölf möglich.In a development of this embodiment, a first additional transmission ratio results from closing the second, third and fifth clutch. Furthermore, a further, second, additional transmission ratio can be achieved by actuating the first, third, and fifth clutches, while a third, additional transmission ratio is engaged by engaging the first brake and the third and fourth clutches. This again makes it possible to increase the number of selectable transmission ratios to a maximum of twelve.
In Weiterbildung der Erfindung ist die Antriebswelle des Mehrstufengetriebes zur Realisierung eines Nebenabtriebs insbesondere durch das Mehrstufengetriebe hindurchgeführt und dient dabei neben der Abtriebswelle als zusätzlicher zweiter Abtrieb, beispielsweise im Sinne eines Zapfwellenabtriebs für austauschbare Nebenaggregate.In a further development of the invention, the drive shaft of the multi-speed transmission is passed through the multi-speed transmission to implement an auxiliary output and serves as an additional second output in addition to the output shaft, for example in the sense of a PTO output for interchangeable auxiliary units.
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.In principle, the invention also includes versions of the multi-speed transmission in which the input and output are kinematically interchanged. In this case, the named output shaft of the multi-speed gearbox serves as its drive, i.e. for introducing a torque into the multi-speed gearbox, for example by means of a drive motor, and the named drive shaft of the multi-speed gearbox serves as its output, i.e. for tapping a torque from the multi-speed gearbox, for example for operating a unit or vehicle drive. In a shift pattern of the multi-speed transmission, the sequence of the transmission ratios is then reversed accordingly.
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 gemäß1 ; -
3 eine schematische Darstellung einer zweiten bevorzugten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes; -
4 eine schematische Ansicht einer weiteren, dritten bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes; -
5 eine schematische Ansicht einer vierten bevorzugten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes; und -
6 eine schematische Ansicht einer weiteren, fünften bevorzugten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes.
-
1 a schematic view of a first preferred embodiment of a multi-speed transmission according to the invention; -
2 an exemplary shift pattern for a multi-speed transmission according to1 ; -
3 a schematic representation of a second preferred embodiment of a multi-speed transmission according to the invention; -
4 a schematic view of a further, third preferred embodiment a multi-speed transmission according to the invention; -
5 a schematic view of a fourth preferred embodiment of a multi-speed transmission according to the invention; and -
6 a schematic view of a further, fifth preferred embodiment of a multi-speed transmission according to the invention.
In
Wie aus
Vorliegend sind die Planetensätze 4, 5, 6 und 7 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. Wie des Weiteren aus
Wie zudem in
Ferner nimmt das Gehäuse 1 insgesamt acht drehbare Wellen auf, 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.Furthermore, the
Erfindungsgemäß verbindet die dritte Welle 14 einen Steg des zweiten Planetensatzes 5 mit einem Steg des dritten Planetensatzes 6 und kann zudem 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 steht im weiteren Verlauf mit einem Hohlrad des ersten Planetensatzes 4 in Verbindung und ist über die dritte Kupplung 12 mit der Abtriebswelle 3 lösbar verbindbar. Ferner verbindet die fünfte Welle 16 ein Sonnenrad des zweiten Planetensatzes 5 mit einem Sonnenrad des dritten Planetensatzes 6 und kann über die erste Bremse 8 am Gehäuse 1 festgesetzt werden.According to the invention, the
Wie des Weiteren aus
Aus
Wie zudem aus
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 zweiten Kupplung 11 und Betätigen der ersten Kupplung 10 geschaltet, während zum weiteren Hochschalten in ein viertes Übersetzungsverhältnis die erste Kupplung 10 wiederum zu öffnen und die dritte Kupplung 12 zu schließen ist. Ausgehend hiervon wird ein fünftes Übersetzungsverhältnis dargestellt, indem die zweite Bremse 9 gelöst und die erste Kupplung 10 wiederum geschlossen wird. Ein daran anschließendes sechstes Übersetzungsverhältnis wird ausgehend vom fünften Übersetzungsverhältnis geschaltet, indem die erste Kupplung 10 wiederum geöffnet und die zweite Kupplung 11 betätigt wird. Das siebte Übersetzungsverhältnis ergibt sich dann durch Öffnen der ersten Bremse 8 und Betätigen der vierten Kupplung 13. Alternativ hierzu kann das siebte Übersetzungsverhältnis auch durch Betätigen der ersten Kupplung 10, der zweiten Kupplung 11 und der vierten Kupplung 13 dargestellt werden.A first transmission ratio is obtained by engaging the
Des Weiteren ergibt sich ein achtes Übersetzungsverhältnis durch Schließen der ersten Bremse 8, sowie der zweiten Kupplung 11 und der vierten Kupplung 13, wobei zum Schalten in ein nächstes, neuntes Übersetzungsverhältnis die zweite Kupplung 11 zu öffnen und die erste Kupplung 10 zu betätigen ist.Furthermore, an eighth transmission ratio is obtained by engaging the
Ein erstes zusätzliches, mit Z1 bezeichnetes Übersetzungsverhältnis ist darstellbar, indem die zweite Bremse 9, sowie die zweite Kupplung 11 und die dritte Kupplung 12 geschlossen werden. Ein weiteres zusätzliches, in
In
Der Aufbau gemäß der zweiten Ausgestaltung nach
Eine dritte bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes ist in
Auch die Ausgestaltung nach
Des Weiteren geht aus
Die Ausgestaltung gemäß
Schließlich geht aus
Auch die Variante gemäß
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.A splitter transmission for a work vehicle can be achieved with low manufacturing costs and low weight by means of the individual configurations of a multi-speed transmission according to the invention. In addition, the multi-speed transmissions according to the invention have low absolute and relative speeds, as well as low torques for the planetary gear set and shifting elements. Finally, a good gear ratio series and good gearing efficiencies are achieved with almost geometric increments at the same time.
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
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.According to the invention, it is also possible to provide additional freewheels at any suitable point of the multi-speed transmission, for example between a shaft and the housing, or to connect two shafts if necessary. Furthermore, the output can in principle be arranged anywhere on the respective output shaft and the drive can in principle also be arranged anywhere on the respective drive shaft.
Im Rahmen einer vorteilhaften Weiterbildung kann die jeweilige Antriebswelle durch ein Kupplungselement von einem Antriebsmotor nach Bedarf getrennt werden, wobei als Kupplungselement ein hydrodynamischer Drehmomentwandler, eine hydrodynamische Kupplung, eine trockene Anfahrkupplung, eine nasse Anfahrkupplung, eine Magnetpulverkupplung, eine Fliehkraftkupplung, etc. einsetzbar sind. Als Anfahrelement kommen aber auch eine zusätzliche Anfahrkupplung, eine integrierte Anfahrkupplung oder -bremse, eine zusätzliche E-Maschine oder eine Powershuttle-Einheit/Powerreversier-Einheit in Betracht. 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. Alternativ kann auch eines der Schaltelemente des Mehrstufengetriebes als internes Anfahrelement genutzt werden. Dieses interne Anfahrelement sollte in den potentiellen Anfahrgängen vorzugsweise geschlossen sein, d. h. es wird während des Anfahrvorgangs geschlossen.As part of an advantageous development, the respective drive shaft can be separated from a drive motor by a coupling element as required, with a hydrodynamic torque converter, a hydrodynamic clutch, a dry starting clutch, a wet starting clutch, a magnetic particle clutch, a centrifugal clutch, etc. being usable as the clutch element. However, an additional starting clutch, an integrated starting clutch or brake, an additional electric motor or a power shuttle unit/power reversing unit can also be considered as a starting element. In addition, it is also possible to arrange such a starting element behind the transmission in the direction of power flow, in which case the respective drive shaft is permanently connected to the crankshaft of the drive motor. Alternatively, one of the switching elements of the Multi-speed transmission can be used as an internal starting element. This internal starting element should preferably be closed in the potential starting gears, ie it is closed during the starting process.
Zudem ist es möglich zwischen dem Antriebsmotor und dem Getriebe einen Torsionsschwingungsdämfper anzuordnen.In addition, it is possible to arrange a torsional vibration damper between the drive motor and the transmission.
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- GehäuseHousing
- 22
- Antriebswelledrive shaft
- 33
- Abtriebswelleoutput shaft
- 44
- erster Planetensatzfirst set of planets
- 55
- zweiter Planetensatzsecond set of planets
- 66
- dritter Planetensatzthird planetary set
- 77
- vierter Planetensatzfourth planetary set
- 88th
- erste Bremsefirst brake
- 99
- zweite Bremsesecond brake
- 1010
- erste Kupplungfirst clutch
- 1111
- zweite Kupplungsecond clutch
- 1212
- dritte Kupplungthird clutch
- 1313
- vierte Kupplungfourth clutch
- 1414
- dritte Wellethird wave
- 1515
- vierte Wellefourth wave
- 1616
- fünfte Wellefifth wave
- 1717
- sechste Wellesixth wave
- 1818
- siebte Welleseventh wave
- 1919
- achte Welleeighth wave
- 2020
- siebte Welleseventh wave
- 2121
- vierte Kupplungfourth clutch
- 2222
- achte Welleeighth wave
- 2323
- Abtriebswelleoutput shaft
- 2424
- Abtriebswelleoutput shaft
- 2525
- vierte Kupplungfourth clutch
- 2626
- achte Welleeighth wave
- 2727
- siebte Welleseventh wave
- 2828
- siebte Welleseventh wave
- 2929
- fünfte Kupplungfifth clutch
- 3030
- achte Welleeighth wave
- 3131
- Abtriebswelleoutput shaft
- 3232
- achte Welleeighth wave
- 3333
- fünfte Kupplungfifth clutch
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-
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