DE10039779A1 - Wechselgetriebe-Anordnung - Google Patents

Abstract

Bei einer Wechselgetriebe-Anordnung sind zwischen einer Ein- und einer Ausgangswelle ein stufenloses Toroidgetriebe, ein Planetenräder-Zwischengetriebe und ein Planetenräder-Endgetriebe angeordnet. Eine Zwischenwelle ist mit der Eingangswelle und einer Antriebsscheibe des Toroidgetriebes sowie mit einem Planetenträger des Zwischengetriebes verbunden. Eine konzentrische Zwischenwelle ist mit einer Abtriebsscheibe des Toroidgetriebes und mit einem inneren Zentralrad des Zwischengetriebes verbunden. Eine Antriebsverbindung zwischen dem inneren Zentralrad des Zwischengetriebes und einem Getriebeglied des Endgetriebes enthält eine Kupplung. Ein zweites Getriebeglied des Endgetriebes vermittelt gegenläufigen Drehsinn der beiden anderen Getriebeglieder. Ein zweites Zentralrad des Zwischengetriebes weist eine Antriebsverbindung mit dem dritten Getriebeglied des Endgetriebes auf. Das mit der Kupplung verbundene Getriebeglied des Endgetriebes ist zusätzlich mit der Ausgangswelle verbunden. Bei dieser Wechselgetriebe-Anordnung sind Mittel vorgesehen, durch welche das Endgetriebe im eingerückten Zustand der Kupplung im oberen Fahrbereich von der Drehmomentübertragung abgekoppelt ist. Diese Anordnung zeichnet sich durch einen hohen Wirkungsgrad und eine kompakte Bauweise aus.

Description

Die Erfindung betrifft eine Wechselgetriebe-Anordnung, bei der im Kraftfluß zwischen einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle ein stufenloses Toroidgetriebe, ein Planetenräder-Zwischengetriebe und ein Planetenräder- Endgetriebe angeordnet sind.

Bei einer bekannten Wechselgetriebe-Anordnung dieser Art (US 6,059,685) ist eine zentrale Zwischenwelle mit der Eingangswelle, mit einer zentralen toroidalen Antriebsscheibe des Toroidgetriebes und mit dem Doppelplaneten lagernden zweistegigen Planetenträger des Zwischengetriebes verbunden. Eine von der zentralen Zwischenwelle mit radialem Spiel durchsetzte konzentrische Zwischenwelle verbindet eine zentrale toroidale Abtriebsscheibe des Toroidgetriebes mit einem inneren Zentralrad des Zwischengetriebes, das eine Kupplung enthaltende Antriebsverbindung mit einem ersten Getriebeglied in Form eines inneren Zentralrades des Endgetriebes aufweist. Durch die beiden konzentrischen Zwischenwellen sind zwei zentrale Drehmomentpfade für den Durchgang durch das Toroidgetriebe geschaffen, wodurch eine grundsätzlich koaxiale Anordnung von Ein- und Ausgangswelle wie auch der drei Getriebe ermöglicht ist, wenn das Toroidgetriebe nur mit je einer toroidalen An- und Abtriebsscheibe ausgerüstet wäre.

Um auch die sonst bei Toroidgetrieben übliche jeweilige Parallelschaltung von zwei zentralen toroidalen Antriebsscheiben und zwei zentralen toroidalen Abtriebsscheiben mit grundsätzlich koaxialer Anordnung aller genannten Getriebekomponenten zu realisieren, sind bei der bekannten Wechselgetriebe-Anordnung die konzentrische Zwischenwelle auch mit der parallel geschalteten zweiten Abtriebsscheibe und der die Nebenplaneten lagernde eine Steg des Planetenträgers des Zwischengetriebes noch mit der parallel geschalteten zweiten Antriebsscheibe jeweils des Toroidgetriebes verbunden. Weiterhin sind bei der bekannten Wechselgetriebe-Anordnung, um das mit der konzentrischen Zwischenwelle verbundene innere Zentralrad des Zwischengetriebes mit dem das erste Getriebeglied des Endgetriebes bildenden inneren Zentralrad in Antriebsverbindung bringen zu können, der die mit den Nebenplaneten kämmenden Hauptplaneten lagernde andere Steg des Planetenträgers durch einen radialen Antriebssteg mit der zentralen Zwischenwelle verbunden und zwei mit den Hauptplaneten kämmende innere Zentralräder beiderseits des radialen Antriebssteges angeordnet, von denen das eine innere Zentralrad mit der konzentrischen Zwischenwelle verbunden ist und das andere innere Zentralrad die eine ein- und ausrückbare Kupplung enthaltende Antriebsverbindung mit dem das erste Getriebeglied des Endgetriebes bildenden inneren Zentralrad aufweist.

Die Nebenplaneten des Zwischengetriebes kämmen ihrerseits mit einem äußeren Zentralrad, welches eine ein- und ausrückbare Kupplung enthaltende Antriebsverbindung mit einem zweiten Getriebeglied in Form eines Doppelplaneten lagernden Planetenträgers des Endgetriebes aufweist, der seinerseits noch mit der Ausgangswelle verbunden ist.

Während beim Endgetriebe der bekannten Wechselgetriebe- Anordnung jeweils der eine der beiden miteinander kämmenden Einzelplaneten, welche einen Doppelplaneten bilden, mit dem als das erste Getriebeglied des Endgetriebes vorgesehenen inneren Zentralrad kämmt, ist das mit den jeweils anderen Einzelplaneten kämmende äußere Zentralrad als ein drittes Getriebeglied des Endgetriebes gegenüber einem nichtdrehenden Gehäuseteil undrehbar festgelegt.

Bei der bekannten Wechselgetriebe-Anordnung ist im unteren Fahrbereich der niedrigen Fahrgeschwindigkeiten und im Rückwärtsgang die das äußere Zentralrad des Zwischengetriebes mit dem Planetenträger des Endgetriebes verbindende Kupplung eingerückt und somit das Endgetriebe an der Übersetzungsbildung nicht beteiligt, während in dem sich anschließenden oberen Fahrbereich der höheren Fahrgeschwindigkeiten die das zweite innere Zentralrad des Zwischengetriebes mit dem inneren Zentralrad des Endgetriebes verbindende Kupplung eingerückt und dadurch das Endgetriebe in die Drehmomentübertragung mit einbezogen ist.

Einem Toroidgetriebe ist es system-immanent, daß zwischen An- und Abtrieb eine Drehrichtungsumkehr auftritt, weil es sich im Prinzip um ein Planetenrädergetriebe mit festgebremstem Planetenträger handelt, bei dem die mit je einer toroidalen zentralen An- und Abtriebsscheibe in Reibkontakt stehenden Planeten, hier "Roller" genannt, zwar um eine zu ihrer Drehachse senkrechte Schwenkachse schwenkbar gelagert, jedoch sonst in ihrer Lage zur Zentralachse unverrückbar festgelegt sind. Da bei der bekannten Wechselgetriebe-Anordnung im oberen Fahrbereich das Endgetriebe direkt vom Abtrieb des Toroidgetriebes angetrieben ist, muß das Endgetriebe in diesem Fahrbereich bei Vorwärtsfahrt eine negative Getriebe- Übersetzung aufweisen, welche durch die Doppelplaneten realisiert wird, die jedoch bei höheren Fahrgeschwindigkeiten hohe Drehzahlen gegenüber ihrem Planetenträger aufweisen. Auch im unteren Fahrbereich ist der Wirkungsgrad der bekannten Wechselgetriebe-Anordnung niedrig, weil das Endgetriebe aufgrund des direkten Antriebes der Ausgangswelle durch das äußere Zentralrad des Zwischengetriebes nicht benötigt wird, jedoch auch in diesem Fahrbereich Leistungsverluste wegen seines festgebremsten äußeren Zentralrades und seines dadurch ins Schnelle gegenüber der Ausgangswelle angetriebenen inneren Zentralrades verursacht.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist im wesentlichen darin zu sehen, eine Wechselgetriebe-Anordnung mit einem hohem Wirkungsgrad zu schaffen, bei der im Kraftfluß zwischen einer Ein- und einer Ausgangswelle ein Toroidgetriebe, ein Planetenräder-Zwischengetriebe und ein Planetenräder-Endgetriebe bei grundsätzlich koaxialer Ausrichtung der Getriebekomponenten angeordnet sind.

Die erläuterte Aufgabe ist gemäß der Erfindung mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 in vorteilhafter Weise gelöst.

Bei der Wechselgetriebe-Anordnung nach der Erfindung ist das zweite Getriebeglied des Endgetriebes im unteren Fahrbereich mit niedrigen Fahrgeschwindigkeiten festgebremst, dagegen die Kupplung im oberen Fahrbereich mit höheren Fahrgeschwindigkeiten eingerückt. Da im oberen Fahrbereich - bspw. durch den ausgerückten Zustand einer mit dem zweiten Getriebeglied gemäß Patentanspruch 2 verbundenen Bremse - auch das Endgetriebe von der Drehmomentübertragung abgekoppelt und die Ausgangswelle direkt vom Zwischengetriebe über die Kupplung angetrieben wird, ist die Anzahl der in den Leistungsfluß des oberen Fahrbereiches einbezogenen Zahneingriffe auf ein Mindestmaß bei vollständig koaxialer Bauweise der Wechselgetriebe-Anordnung reduziert.

Bei der Wechselgetriebe-Anordnung nach der Erfindung könnte für die Abkoppelung des Endgetriebes von der Drehmomentübertragung im oberen Fahrbereich - wenn das zweite Getriebeglied im Gegensatz zu der Anordnung gemäß Patentanspruch 2 ständig undrehbar gegenüber einem nichtdrehenden Gehäuseteil festgelegt sein soll, auch eine eines der beiden anderen Getriebeglieder in den Getriebeverband einbindende ein- und ausrückbare Kupplung verwendet sein.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Wechselgetriebe- Anordnung nach der Erfindung ist auch eine koaxiale Anordnung eines nach dem 2-Kammer-Prinzip - also mit jeweils zwei parallel geschalteten toroidalen An- und Abtriebsscheiben - konzipierten Toroidgetriebes relativ zu den anderen Getriebekomponenten durch die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 3 erreicht.

Bei der Wechselgetriebe-Anordnung nach der Erfindung sind günstige Getriebeübersetzungen durch die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 4 erreicht.

Bei der Wechselgetriebe-Anordnung nach der Erfindung sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Einbindungen des Endgetriebes in den Getriebeverband Gegenstand der Patentansprüche 5 bis 8.

Die wesentlichsten Merkmale und Vorteile der Wechselgetriebe- Anordnung nach der Erfindung sind demnach, daß

• - alle Wellen drehbar um die Zentralachse angeordnet sind
• - mindestens zwei Fahrbereiche für Vorwärtsfahrt ermöglicht sind
• - ein stufenloses Toroidgetriebe bekannter Bauart verwendet ist
• - ein Planetenräder-Zwischengetriebe mit zwei Eingängen und zwei Ausgängen verwendet ist, bei dem ein erster Eingang mit dem Antrieb und ein zweiter Eingang mit dem Toroidgetriebeabtrieb verbunden ist, und bei dem die Drehzahl eines ersten Ausganges von den beiden Eingangsdrehzahlen bestimmt wird und ein zweiter Ausgang die gleiche Drehzahl wie der Toroidgetriebeabtrieb besitzt
• - der zweite Ausgang des Zwischengetriebes durch eine Kupplung mit dem Abtrieb verbunden werden kann.

Weitere Merkmale und Vorteile der Wechselgetriebe-Anordnung nach der Erfindung ergeben sich auch noch durch die Ausführungsformen insbesondere dahingehend, daß

• - das Endgetriebe aus einem einstegigen Plantenräder-Getriebe bestehen kann
• - das Endgetriebe nur einfache Planeten aufweisen kann, die mit dem Eingang und mit dem Ausgang in Eingriff stehen
• - das Endgetriebe aus einem zweistegigen Planetenräder- Getriebe bestehen kann, oder
• - für das Endgetriebe Stufenplaneten mit zwei Zahnkränzen unterschiedlicher Zähnezahl vorgesehen sein können.

Weitere Vorteile insbesondere gegenüber der bekannten Wechselgetriebe-Anordnung ergeben sich durch die Erfindung insofern noch, als

• - der Wirkungsgrad im oberen verbrauchsrelevanten Fahrbereich erhöht ist
• - der Kraftstoff-Verbrauch reduziert ist
• - im unteren Fahrbereich das Endgetriebe zur Anpassung der Übersetzung an den zweiten Fahrbereich benutzt wird, so daß ein Wechsel der Fahrbereiche in der Nähe der Verstellgrenze des Toroidgetriebes bei synchronen Drehzahlen stattfinden kann
• - das Endgetriebe mit einem gegenüber dem Gehäuse festbremsbaren oder drehfest angeordneten Planetenträger ausgebildet ist, so daß Kupplungsleistungsflüsse vermieden sind
• - eine Optimierung der einzelnen Übersetzungen in der Getriebe-Anordnung mittels alternativer Planetenräder- Getriebe möglich ist
• - eine Verringerung des Wirkungsgrades aufgrund zusätzlicher Zahneingriffe im unteren Fahrbereich vernachlässigbar ist, weil der Zeitanteil des unteren Fahrbereiches im Fahrbetrieb gering ist
• - eine derartige Auslegung der Übersetzungen ermöglicht ist, daß die sogenannte "geared neutral condition" im Bereich einer hohen Belastbarkeit bei gleichzeitig hoher Drehmomentwandlung liegt
• - eine Optimierung der Spreizung des Toroidgetriebes ermöglicht ist
• - sich eine Bremse zur Verbindung des Planetenträgers des Endgetriebes mit dem Gehäuse in besonders vorteilhafter Weise so anordnen läßt, daß der für die Mittel zur Abkoppelung des Endgetriebes axial benötigte Bauraum gering ist
• - die Drehzahlen der nicht mit der Ausgangswelle verbundenen beiden Getriebeglieder des Endgetriebes im oberen Fahrbereich keine kritischen Werte annehmen können, weil hierbei auch bei hohen Drehzahlen der Ausgangswelle das Endgetriebe von der Drehmomentübertragung abgekoppelt ist und die besagten beiden Getriebeglieder gleichdrehend sind
• - sich bei Verwendung eines äußeren Zentralrades oder zweistegigen Plantenträgers im Endgetriebe als dessen Ausgang die Parksperre ohne zusätzlichen Bedarf an axialem Bauraum integrieren läßt und
• - sich die Getriebewellen in vorteilhafter Weise mittels des Planetenträgers des Endgetriebes lagern lassen, wenn dieser fest mit dem Gehäuse verbunden ist.

Bei der bekannten Wechselgetriebe-Anordnung weisen die beiden inneren Zentralräder des Zwischengetriebes gleiche Zähnezahl auf, so daß die Drehzahlen der mit dem einen inneren Zentralrad verbundenen Abtriebsscheiben des Toroidgetriebes einerseits und die Drehzahl des im oberen Fahrbereich über eine zweite Kupplung mit dem inneren Zentralrad des Endgetriebes verbundenen zweiten inneren Zentralrades des Zwischengetriebes andererseits identisch sind. Dies führt zu unerwünschten Umlaufleistungen vom Zwischengetriebe zum Toroidgetriebe und zurück, welche den Gesamtwirkungsgrad beeinträchtigen und dazu führen, daß die Leistung in mindestens einem der beiden Drehmomentpfade höher als die von der Anordnung aufgenommene Eingangsleistung ist.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Wechselgetriebe- Anordnung nach der Erfindung gemäß Patentanspruch 9 oder 10 weist das zweite innere Zentralrad des Zwischengetriebes, das mit dem das erste Getriebeglied des Endgetriebes bildenden inneren Zentralrad über eine Kupplung in Antriebsverbindung bringbar ist, die kleinere Zähnezahl auf, so daß am Eingang des Endgetriebes höhere Drehzahlen als am Abtrieb des Toroidgetriebes auftreten. Hierdurch ist eine Spreizung für die Wechselgetriebe-Anordnung von bspw. 4,5 bei einer Spreizung von 5,5 des Toroidgetriebes im oberen Fahrbereich erzielbar, d. h. die Verringerung der Spreizung ist bei der Wechselgetriebe-Anordnung nach der Erfindung wesentlich kleiner als bei bekannten Wechselgetriebe-Anordnungen.

Weiterhin wird aufgrund der unterschiedlichen Zähnezahlen eine Leistungsteilung in der Getriebe-Anordnung ereicht. Ein konstanter Leistungsanteil geht über den direkten Pfad der zentralen Zwischenwelle und ein variabler Leistungsanteil geht über das Toroidgetriebe, das mithin weniger belastet ist und kleiner dimensioniert werden kann. Da der Wirkungsgrad des direkten Pfades höher als derjenige des Toroidgetriebes ist, ergibt sich auch hierdurch eine Erhöhung des Gesamtwirkungsgrades.

Insbesondere im Vergleich zur bekannten Wechselgetriebe- Anordnung sind durch die Weiterbildung der Wechselgetriebe- Anordnung nach der Erfindung gemäß Patentanspruch 9 oder 10 folgende Vorteile erzielt:

• - Der obere Fahrbereich ist in Leistungsteilung ausgelegt, wobei die über das Toroidgetriebe geführte Leistung stets geringer ist als die Eingangsleistung.
• - Ein Teil der Leistung wird über den wirkungsgradgünstigeren direkten Pfad geleitet, wodurch der Wirkungsgrad im oberen verbrauchsrelevanten Fahrbereich erhöht ist.
• - Bei maximaler Übersetzung im oberen Fahrbereich liegt insbesondere bei direkter Ausführung und Vollastbeschleunigung die höchste Belastung des Toroidgetriebes vor. Der obere Fahrbereich kann deshalb gemäß der Erfindung so ausgeführt sein, daß hier der prozentuale Anteil der über das Toroidgetriebe geführten Leistung an der Gesamtleistung am geringsten ist und es zu einer deutlichen Entlastung kommt.
• - Im unteren Fahrbereich tritt zwar Umlaufleistung auf, wobei jedoch nahe des Umschaltpunktes der Großteil der Leistung über den direkten Pfad geleitet und nur ein geringer Teil über das Toroidgetriebe zurückgeführt wird.
• - Auch im oberen Fahrbereich wird ein Teil der Leistung durch den direkten Pfad mit gleicher Flußrichtung wie im unteren Fahrbereich übertragen. Während des Fahrbereichswechsels kommt es lediglich zu einer Reduktion der Leistung. Ferner verringert sich der Betrag der Leistung, die im variablen Pfad während des Fahrbereichswechsels verändert werden muß. Dies wirkt sich insbesondere auf den Schaltkomfort und die Belastung bzw. Lebensdauer der einzelnen Komponenten positiv aus.
• - Das Endgetriebe kann in seiner Funktion der Drehrichtungsumkehr als Standgetriebe, d. h. mit festgebremstem Planetenträger arbeiten, so daß Kupplungsleistungsflüsse vermieden sind.
• - Die einzelnen Übersetzungen im Getriebe und somit der Wandlung in den Fahrbereichen lassen sich durch die Übersetzung des unteren Fahrbereiches mittels des Endgetriebes optimieren.

Die Erfindung ist nachstehend anhand von fünf in der Zeichnung 3 schematisch dargestellten Ausführungsformen näher beschrieben. In der Zeichnung bedeuten

Fig. 1 ein Getriebeschema nach Art eines Axialschnittes einer Wechselgetriebe-Anordnung nach der Erfindung in einer ersten Ausführungsform,

Fig. 2 ein Getriebeschema nach Art eines Axialschnittes einer Wechselgetriebe-Anordnung nach der Erfindung in einer zweiten Ausführungsform,

Fig. 3 ein Getriebeschema nach Art eines Axialschnittes einer Wechselgetriebe-Anordnung nach der Erfindung in einer dritten Ausführungsform,

Fig. 4 ein Getriebeschema nach Art eines Axialschnittes einer Wechselgetriebe-Anordnung nach der Erfindung in einer vierten Ausführungsform, und

Fig. 5 ein Getriebeschema nach Art eines Axialschnittes einer Wechselgetriebe-Anordnung nach der Erfindung in einer fünften Ausführungsform.

Unter Bezugnahme auf die erste Ausführungsform der Fig. 1 sind im Kraftfluß zwischen einer von einem Antriebsmotor her in der üblichen Weise antreibbaren Eingangswelle 5 und einer mit Fahrzeugrädern eines Fahrzeuges in der üblichen Weise koppelbaren Ausgangswelle 6 ein stufenloses Toroidgetriebe 7, ein Planetenräder-Zwischengetriebe 8 und ein Planetenräder- Endgetriebe 9 angeordnet. Die Eingangswelle 5 ist mit der benachbarten einen toroidalen zentralen Antriebsscheibe 11 des Toroidgetriebes 7 und über eine koaxiale zentrale Zwischenwelle 10 mit einem zweistegigen Planetenträger 18 des Zwischengetriebes 8 bewegungsfest verbunden, der seinerseits mit der ihm benachbart angeordneten, der ersten Antriebsscheibe 11 im Kraftfluß parallel geschalteten zweiten zentralen toroidalen Antriebsscheibe 12 des Toroidgetriebes 7 drehfest verbunden ist. Eine zur gemeinsamen geometrischen Drehachse 52-52 von Ein- und Ausgangswelle 5 und 6 koaxial angeordnete und von der zentralen Zwischenwelle 10 mit Spiel durchsetzte konzentrische Zwischenwelle 14 ist mit den beiden zueinander benachbart angeordneten zentralen toroldalen Abtriebsscheiben 16 und 17 des Toroidgetriebes 7 sowie mit einem inneren Zentralrad 19 des Zwischengetriebes 8 bewegungsfest verbunden. In der bei Toroidgetrieben üblichen Weise steht eine Antriebsscheibe 11 bzw. 12 mit ihrer zugehörigen Abtriebsscheibe 16 bzw. 17 über kreisscheibenförmige Planeten, sogenannte Roller 13 bzw. 15, in Reibkontakt, die sowohl um je eine eigene Drehachse drehbar als auch um eine zu ihrer Drehachse senkrechte Schwenkachse schwenkbar - im übrigen jedoch gegenüber der mit der Drehachse 52-52 zusammenfallenden Zentralachse des Toroidgetriebes 7 lageunveränderlich angeordnet sind. Das innere Zentralrad 19 des Zwischengetriebes 8 weist eine Antriebsverbindung mit einem inneren Zentralrad 21 als ein erstes Getriebeglied des Endgetriebes 9 auf. Diese Antriebsverbindung enthält an dem einen Steg des Planetenträgers 18 des Zwischengetriebes 8 gelagerte Hauptplaneten 46 mit beiderseits eines radialen Antriebssteges 20 des Planetenträgers 18 angeordneten Zahnkränzen 43, von denen der eine Zahnkranz 43 mit dem mit der konzentrischen Zwischenwelle 14 verbundenen inneren Zentralrad 19 und der andere Zahnkranz 43 mit einem axial auf der anderen Seite des radialen Antriebssteges angeordneten zweiten inneren Zentralrad 48 kämmt, das schließlich seinerseits eine - eine ein- und ausrückbare Kupplung K enthaltende - Antriebsverbindung 50 mit dem das erste Getriebeglied des Endgetriebes bildenden inneren Zentralrad 21 aufweist.

Der mit dem einen inneren Zentralrad 19 des Zwischengetriebes 8 kämmende Zahnkranz 43 des Hauptplaneten 46 steht zusätzlich im Kämmeingriff mit einem Nebenplaneten 63, der an dem zweiten Steg des Planetenträgers 18 gelagert ist und seinerseits mit einem äußeren Zentralrad 22 kämmt, das eine drehfeste Antriebsverbindung 23 mit einem - nach der Definition der Patentansprüche ein drittes Getriebeglied des Endgetriebes 9 bildenden - äußeren Zentralrad 27 aufweist.

Das Endgetriebe 9 weist einen - nach der Definition der Patentansprüche ein zweites Getriebeglied bildenden - Planetenträger 25 auf, welcher durch eine ein- und ausrückbare Bremse B gegenüber einem nichtdrehenden Gehäuseteil 26 undrehbar festlegbar ist und Planetenräder 34 lagert, welche sowohl mit dem inneren als auch mit dem äußeren Zahnrad 21 bzw. 27 kämmen, wobei diese Zentralräder bei eingerückter Bremse B zwangsläufig gegensinnigen Drehsinn aufweisen.

Das innere Zentralrad 21 des Endgetriebes 9 ist mit der Ausgangswelle 6 drehfest verbunden, zu der noch ein Parksperrenrad 33 konzentrisch und bewegungsfest angeordnet ist.

Im unteren Fahrbereich sind die Bremse B eingerückt und die Kupplung K ausgerückt, so daß die Leistung verzweigt über die Zwischenwellen 10,14 dem Zwischengetriebe 8 zugeführt und - in letzterem wieder zusammengeführt - mit einem Teil als Umlaufleistung zum Toroidgetriebe zurückfließt und mit einem direkten Anteil über die Antriebsverbindung 23 und das hierbei in seine negative Stand-Übersetzung < 1 geschaltete Endgetriebe 9 an die Ausgangswelle 6 abgegeben wird.

Im oberen Fahrbereich sind die Bremse B ausgerückt und die Kupplung K eingerückt, so daß das Endgetriebe 9 abgeschaltet ist. Die Leistung wird anteilig über einen direkten Pfad von der zentralen Zwischenwelle 10 über den Planetenträger 18 und das zweite innere Zentralrad 48 - das mit der Ausgangswelle 6 und mit dem anderen inneren Zentralrad 19 als Getriebeabtrieb des Toroidgetriebes 7 gleiche Drehzahl aufweist - der Ausgangswelle 6 zugeführt. Ein zweiter, variabler Pfad für einen Teil der Antriebsleistung führt über das Toroidgetriebe 7 zum Zwischengetriebe 8, von dem ein Leistungsanteil als Umlaufleistung zum Toroidgetriebe 7 zurückfließt und ein anderer der Ausgangswelle 6 über die Planeten 46 zugeleitet wird.

Die zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wechselgetriebe-Anordnung von Fig. 2 unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform der Fig. 1 lediglich dadurch, daß die Planetenräder 35 des Endgetriebes 9 Zahnkränze 38 und 39 unterschiedlicher Zähnezahl aufweisen, wobei der die größere Zähnezahl aufweisende Zahnkranz 39 mit dem die Antriebsverbindung 23 mit dem äußeren Zentralrad 22 des Zwischengetriebes 8 aufweisenden inneren Zentralrad 21 des Endgetriebes 9 und der kleinere Zahnkranz 38 mit dem die Antriebsverbindung 28 mit der Ausgangswelle 6 aufweisenden äußeren Zentralrad 27 kämmt. Auf diese Weise wird die Teil- Übersetzung des Endgetriebes 9 im unteren Fahrbereich < 1.

In den übrigen Merkmalen und Funktionen - also bis auf die unterschiedlichen Zahnkränze 38 und 39 und die dadurch bedingte Teil-Übersetzung < 1 im Endgetriebe 9 - stimmen erste und zweite Ausführungsform überein. Für übereinstimmende Merkmale sind gleiche Bezugszahlen und -angaben verwendet; hinsichtlich einer weitergehenden Beschreibung der zweiten Ausführungsform kann somit auf die Figurenbeschreibung der Fig. 1 verwiesen werden.

Die dritte Ausführungsform der Wechselgetriebe-Anordnung nach der Erfindung gemäß Fig. 3 unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform der Fig. 1 dadurch, daß die Ausgangswelle 6 mit einem zweistegigen Planetenträger 25a des Planetenräder- Endgetriebes 9a verbunden ist, zu dem das Parksperrenrad 33 konzentrisch und bewegungsfest angeordnet ist. Das zweite innere Zentralrad 48 des Zwischengetriebes 8 ist durch die Antriebsverbindung 50, welche die Kupplung K enthält, mit dem inneren Zentralrad 21 des Endgetriebes 9 verbunden, welches mit jeweils einem Einzelplaneten 41 von Doppel-Planetenrädern 34a kämmt, der seinerseits mit dem anderen Einzelplaneten 40 des Doppel-Planetenrades 34a kämmt. Diese anderen Einzelplaneten 40 kämmen mit dem äußeren Zentralrad 27, das mit der Bremse B verbunden ist. Das äußere Zentralrad 22 des Zwischengetriebes 8 ist durch die Antriebsverbindung 23 ständig drehfest mit dem inneren Zentralrad 21 des Endgetriebes 9a verbunden.

In den übrigen Merkmalen und Funktionen - also bis auf die unterschiedlichen Planeten 34a und die durch diese bedingte Änderung im Betrag der Teil-Übersetzung im Endgetriebe 9a im unteren Fahrbereich - stimmen erste und dritte Ausführungsform überein. Für übereinstimmende Merkmale sind gleiche Bezugszahlen und -angaben verwendet; hinsichtlich einer weitergehenden Beschreibung der dritten Ausführungsform kann somit auf die Figurenbeschreibung der Fig. 1 verwiesen werden.

Die vierte Ausführungsform der Wechselgetriebe-Anordnung nach der Erfindung gemäß Fig. 4 unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform der Fig. 1 lediglich dadurch, daß die Zahnkränze 44 und 45 des Hauptplaneten 47 im Zwischengetriebe 8 unterschiedliche Zähnezahlen derart aufweisen, daß der mit dem zweiten Zentralrad 49 - das die die Kupplung K enthaltende Antriebsverbindung 50 mit dem inneren Zentralrad 21 des Endgetriebes 9 aufweist - kämmende Zahnkranz 44 mit der größeren Zähnezahl versehen ist, so daß sich eine Drehzahlerhöhung für das zweite innere Zentralrad 49 gegenüber der Abtriebsdrehzahl des Toroidgetriebes 7, d. h., des inneren Zentralrades 19 ergibt, was zu gleichgerichteten Leistungsströmen im direkten und im variablen Pfad sowie zu einer Erhöhung des Leistungsanteiles im direkten Pfad insbesondere im oberen Fahrbereich führt.

In den übrigen Merkmalen und Funktionen stimmen erste und vierte Ausführungsform überein. Für übereinstimmende Merkmale sind gleiche Bezugszahlen und -angaben verwendet; hinsichtlich einer weitergehenden Beschreibung der vierten Ausführungsform kann somit auf die Figurenbeschreibung der Fig. 1 verwiesen werden.

Die fünfte Ausführungsform der Wechselgetriebe-Anordnung nach der Erfindung gemäß der Fig. 5 unterscheidet sich von der vorstehend beschriebenen vierten Ausführungsform lediglich dadurch, daß die Planetenräder 47 baulich umgekehrt angeordnet sind und die Kupplung K diesmal in den Kraftfluß der Antriebsverbindung 23 zwischen dem äußeren Zentralrad 22 des Zwischengetriebes 8 und der Ausgangswelle 6 angeordnet sowie letztere mit dem äußeren Zentralrad 27 des Endgetriebes 9 verbunden ist, wodurch das die kleinere Zähnezahl aufweisende innere Zentralrad 19 des Zwischengetriebes 8 nunmehr baulich zwischen dem Toroidgetriebe 7 und dem anderen inneren Zentralrad 49 des Zwischengetriebes 8 angeordnet sowie durch eine ständig drehfeste Antriebsverbindung 51 mit dem inneren Zentralrad 21 des Endgetriebes 9 verbunden ist. Auf diese Weise sind bei dieser Ausführung die Leistungsströme in den beiden Pfaden im unteren Fahrbereich günstiger weil gleichgerichtet und im direkten Pfad anteilig erhöht, während im oberen Fahrbereich der direkte Pfad über das äußere Zentralrad 22 des Zwischengetriebes 8 gelegt ist.

In den übrigen Merkmalen und Funktionen stimmen vierte und fünfte Ausführungsform überein. Für übereinstimmende Merkmale sind gleiche Bezugszahlen und -angaben verwendet; hinsichtlich einer weitergehenden Beschreibung der fünften Ausführungsform kann somit auf die Figurenbeschreibungen der Fig. 1 und 4 verwiesen werden.

Claims (10)

1. Wechselgetriebe-Anordnung, bei der im Kraftfluß zwischen einer Ein- und einer Ausgangswelle (5 u. 6) ein stufenloses Toroidgetriebe (7), ein Planetenräder-Zwischengetriebe (8) und ein Planetenräder-Endgetriebe (9 oder 9a) angeordnet sind, mit
einer zentralen Zwischenwelle (10)

• - die mit der Eingangswelle (5) und einer zentralen Antriebsscheibe (11 bzw. 12) des Toroidgetriebes (7) sowie mit einem Planetenträger (18) des Zwischengetriebes (8) verbunden ist

einer konzentrischen Zwischenwelle (14)

• - die von der zentralen Zwischenwelle (10) durchsetzt wird
• - die mit einer zentralen Abtriebsscheibe (16 bzw. 17) des Toroidgetriebes (7) verbunden ist

einem ersten inneren Zentralrad (19) des Zwischengetriebes (8)

• - das mit der konzentrischen Zwischenwelle (14) verbunden ist

einem zweiten inneren Zentralrad (48 oder 49) des Zwischengetriebes (8)

• - das eine Antriebsverbindung (50 oder 51) mit einem ersten Getriebeglied (21) des Endgetriebes (9 oder 9a) aufweist

einem zweiten Getriebeglied (25 oder 25a) des Endgetriebes (9)

• - das in seinem festgebremsten Zustand gegenläufigen Drehsinn zwischen dem ersten Getriebeglied (21) und einem dritten Getriebeglied (27) des Endgetriebes (9) vermittelt

einem äußeren Zentralrad (22) des Zwischengetriebes (8)

• - das eine Antriebsverbindung (23) mit dem dritten Getriebeglied (27) des Endgetriebes (9 oder 9a) aufweist,

einer Antriebsverbindung zwischen der Ausgangswelle (6) und einem der in gegenläufigen Drehsinn setzbaren Getriebeglieder (21 oder 27) des Endgetriebes (9),
einer ein- und ausrückbaren Kupplung (K)

• - welche im Kraftfluß der Antriebsverbindung (50 oder 23) zwischen dem mit der Ausgangswelle (6) verbundenen Getriebeglied (21 oder 25a oder 27) des Endgetriebes (9 oder 9a) und dem zugehörigen Zentralrad (48 bzw. 49 oder 22) des Zwischengetriebes (8) angeordnet ist

Mitteln (B)

• - durch welche das Endgetriebe (9 oder 9a) im eingerückten Zustand der Kupplung (K) von der Drehomentübertragung abgekoppelt ist,

und bei der die Antriebsverbindung (23 oder 51) zwischen dem nicht mit der Ausgangswelle (6) verbundenen Getriebeglied (27 oder 21) des Endgetriebes (9 oder 9a) und dem zugehörigen Zentralrad (22 oder 48 bzw. 49) des Zwischengetriebes (8) zumindest im unteren Fahrbereich eine drehfeste Verbindung der angeschlossenen Getriebeglieder herstellt sowie die Kupplung (K) im oberen Fahrbereich eingerückt und das Endgetriebe (9 oder 9a) ausschließlich im unteren Fahrbereich in die Drehmomentübertragung einbezogen ist.

2. Anordnung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Mittel zum Abkoppeln des Endgetriebes (9 oder 9a) eine mit dem zweiten Getriebeglied (25 oder 27) des Endgetriebes (9 oder 9a) verbundene ein- und ausrückbare Bremse (B) vorgesehen ist.

3. Anordnung nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischengetriebe (8) wenigstens ein zwei Zahnkränze (43 oder 44, 45) aufweisendes Planetenrad (46 oder 47) aufweist und die jeweils mit dem einen der beiden Zahnkränze kämmenden beiden inneren Zentralräder (19 u. 48 oder 49) beiderseits eines radialen Antriebssteges (20) liegen, durch den der das wenigstens eine zwei Zahnkränze (43 oder 44, 45) aufweisende Planetenrad (46 oder 47) lagernde Planetenträger (18 oder 18a) mit der zentralen Zwischenwelle (10) verbunden ist.

4. Anordnung nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischengetriebe (8) wenigstens einen mit einem Haupt- Planetenrad (47) kämmenden Nebenplaneten (63) enthält, mit dem seinerseits das äußere Zentralrad (22) des Zwischengetriebes (8) kämmt.

5. Anordnung nach einem der Patentansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Planetenträger (25) des Endgetriebes (9) einstegig ausgebildet und mit der Bremse (B) verbunden ist.

6. Anordnung nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentralräder (21 u. 27) des Endgetriebes (9) jeweils mit einem der Zahnkränze (38 u. 39) wenigstens eines Stufenplaneten (35) kämmen.

7. Anordnung nach einem der Patentansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Planetenträger (25a) des Endgetriebes (9a) zweistegig ausgebildet und das äußere Zentralrad (27) des Endgetriebes (9a) mit der Bremse (B) verbunden ist.

8. Anordnung nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zweistegige Planetenträger (25a) mit der Kupplung (K) und mit der Ausgangswelle (6) verbunden ist.

9. Anordnung nach einem der Patentansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Zahnkränze (44, 45) des Planetenrades (47) des Zwischengetriebes (8) unterschiedliche Zähnezahlen aufweisen sowie der kleinere Zahnkranz (44) mit dem eine größere Zähnezahl aufweisenden und mit der konzentrischen Zwischenwelle (14) verbundenen inneren Zentralrad (19) und der größere Zahnkranz (45) mit dem eine kleinere Zähnezahl sowie eine Antriebsverbindung (50 oder 51) mit dem ersten Getriebeglied (21) des Endgetriebes (9) aufweisenden inneren Zentralrad (49) kämmt.

10. Anordnung nach Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das die kleinere Zähnezahl und eine Antriebsverbindung (51) mit dem ersten Getriebeglied (21) des Endgetriebes (9) aufweisende innere Zentralrad (19) des Zwischengetriebes (8) baulich zwischen dem Toroidgetriebe (7) und dem mit der konzentrischen Zwischenwelle (14) verbundenen inneren Zentralrad (49) angeordnet ist.