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Die Erfindung betrifft einen leistungsverzweigten Antriebsstrang für eine Arbeitsmaschine.
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Arbeitsmaschinen, insbesondere Landmaschinen sind in zunehmendem Umfang mit stufenlos leistungsverzweigten Getrieben ausgebildet. Durch den Einsatz stufenlos leistungsverzweigter Getriebe in Kombination mit einer entsprechenden Fahrstrategie sind die Leistungsfähigkeit, der Komfort sowie der Kraftstoffverbrauch von Arbeitsmaschinen optimierbar. Darüber hinaus ermöglicht das automatische stufenlose Verstellen der Getriebeübersetzung, dass sich ein Fahrer bzw. eine Bedienperson einer Arbeitsmaschine in höherem Umfang auf den mit der Arbeitsmaschine durchzuführenden Arbeitsprozess konzentrieren kann und Arbeitsprozesse effizient und jeweils mit hoher Produktivität bei gleichzeitig guter Prozessqualität ausführbar sind.
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Aus der
DE 10 2013 224 383 A1 geht ein leistungsverzweigter Achsantrieb für ein Fahrzeug hervor. Der leistungsverzweigte Achsantrieb umfasst ein Hauptantriebselement, ein erstes Zusatzantriebselement, ein zweites Zusatzantriebselement, eine erste Fahrzeugachse, eine zweite Fahrzeugachse und ein Hauptgetriebe. Eine durch das Hauptantriebselement erzeugbare Rotationsbewegung beziehungsweise ein erzeugbares Drehmoment ist über eine erste Welle in das Hauptgetriebe und/oder das erste Zusatzantriebselement einleitbar und durch die Rotationsbewegung beziehungsweise das Drehmoment des Hauptantriebselements ist wenigstens die erste Fahrzeugachse über das Hauptgetriebe antreibbar. Der leistungsverzweigte Achsantrieb weist ein Leistungsverzweigungsgetriebe auf, welches über eine zweite Welle mit der ersten Fahrzeugachse und dem Hauptgetriebe verbunden ist, über eine dritte Welle mit dem zweiten Zusatzantriebselement verbunden ist und über eine vierte Welle mit der zweiten Fahrzeugachse verbunden ist. Das zweite Zusatzantriebselement wirkt auf das Leistungsverzweigungsgetriebe ein, wodurch ein Vorlauf der zweiten Fahrzeugachse regelbar ist.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen leistungsverzweigten Antriebsstrang für eine Arbeitsmaschine bereitzustellen, und insbesondere einfach und kompaktbauend auszubilden.
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Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand von Patentanspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Der erfindungsgemäße leistungsverzweigte Antriebsstrang für eine Arbeitsmaschine umfasst ein Hauptantriebselement, drei drehzahlvariable Abtriebswellen sowie ein stufenlos leistungsverzweigtes Getriebe mit einer ersten, zweiten und dritten Zusatzantriebseinheit, wobei das Getriebe dazu vorgesehen ist, eine Drehzahlvariabilität an den drei Abtriebswellen zu realisieren, wobei alle drei Abtriebswellen gleichzeitig drehzahlvariabel betreibbar sind, wobei ferner die erste Zusatzantriebseinheit zwei Energiewandler umfasst, wobei die zweite und dritte Zusatzantriebseinheit jeweils einen Energiewandler umfasst, wobei die vier Energiewandler zumindest über eine Leitung miteinander verbunden, insbesondere wirkverbunden sind, wobei das Hauptantriebselement über eine erste Welle und die erste Abtriebswelle über eine zweite Welle mit der ersten Zusatzantriebseinheit verbunden sind, wobei ferner die erste Zusatzantriebseinheit zumindest mittelbar mit der zweiten Zusatzantriebseinheit verbunden ist und über die zweite Zusatzantriebseinheit sowie eine dritte Welle mit der zweiten Abtriebswelle verbunden ist, und wobei die erste Zusatzantriebseinheit zumindest mittelbar mit der dritten Zusatzantriebseinheit verbunden ist und über die dritte Zusatzantriebseinheit sowie eine vierte Welle mit der dritten Abtriebswelle verbunden ist. Die beiden Energiewandler der ersten Zusatzantriebseinheit bilden einen Variator aus. Mithin ist die erste Zusatzantriebseinheit als CVT (continuously variable transmission) ausgebildet. Insbesondere ist einer der beiden Energiewandler zum Betrieb als Motor und der andere Energiewandler zum Betrieb als Generator oder Pumpe vorgesehen.
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Unter wirkverbunden ist dabei zu verstehen, dass zwei Elemente direkt miteinander verbunden sein können, oder sich zwischen zwei Elementen noch weitere Elemente befinden, beispielsweise eine oder mehrere Stirnradstufen.
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Unter leistungsverzweigt ist dabei zu verstehen, dass eine Eingangsleistung in mehrere Leistungszweige aufgeteilt wird. Unter einer mittelbaren Verbindung zwischen den Zusatzantriebseinheiten ist zu verstehen, dass die jeweilige Zusatzantriebseinheit nicht direkt, also unmittelbar, sondern über Getriebeelemente, insbesondere Wellen, Zahnräder oder Schaltelemente, miteinander verbunden sind. Eine Verbindung zwischen zwei Getriebeelementen ist im Wesentlichen dazu vorgesehen, ein Drehmoment und eine Drehbewegung von einem Getriebeelement auf das andere Getriebeelement zu übertragen. Ferner kann eine mittelbare Verbindung zwischen den Zusatzantriebseinheiten auch über eine energieführende Leitung, insbesondere eine hydraulische oder elektrische Leitung zwischen den Energiewandlern realisiert werden. Zwei Wellen sind vorzugsweise über ein Stirnradpaar miteinander verbunden.
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Bei dem Hauptantriebselement handelt es sich in bevorzugter Weise um eine Verbrennungskraftmaschinen, beispielsweise einen mit Gas, Benzin oder Dieselkraftstoff betriebenen Motor. Alternativ kann das Hauptantriebselement jedoch auch in Form einer elektrischen Maschine oder als eine Kombination aus einer Verbrennungskraftmaschine beliebiger Bauart und einer elektrischen Maschine ausgebildet sein.
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Bei der ersten und zweiten Abtriebswelle handelt es sich um Fahrzeugachsen der Arbeitsmaschine, die antreibbar ausgeführt sein können. Darüber hinaus können sowohl die erste Abtriebswelle und/oder die zweite Fahrzeugachse lenkbar ausgeführt sein. Insbesondere ist die erste Abtriebswelle als Hinterachse ausgebildet und die zweite Abtriebswelle als Vorderachse ausgebildet. Die dritte Abtriebswelle ist als Neben Abtriebswelle ausgebildet und dazu vorgesehen, Drehmoment für den Antrieb von Arbeitsgeräten oder Anbauten zur Verfügung zu stellen.
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Unter einer Welle ist nachfolgend nicht ausschließlich ein beispielsweise zylindrisches, drehbar gelagertes Getriebeelement zur Übertragung von Drehmomenten und Drehzahlen zu verstehen, sondern vielmehr sind hierunter auch allgemeine Verbindungselemente zu verstehen, die einzelne Bauteile oder Elemente miteinander verbinden. Insbesondere ist eine Welle eines Planetengetriebes als Sonne, Hohlrad oder Steg ausgebildet.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die erste Zusatzantriebseinheit neben einem ersten und einem zweiten Energiewandler auch ein Planetengetriebe, wobei der zweite Energiewandler der ersten Zusatzantriebseinheit über eine fünfte Welle mit dem Planetengetriebe verbunden ist, wobei der erste Energiewandler der ersten Zusatzantriebseinheit über eine sechste Welle mit der ersten Welle verbunden ist, und wobei die erste und zweite Welle mit dem Planetengetriebe verbunden sind. Bezüglich weiterer Informationen, hinsichtlich der Anordnung und Funktion der jeweiligen Getriebeelemente des stufenlos leistungsverzweigten Getriebes wird auf die 1, 5, 9, 13, 17 und 18 sowie die dazugehörige Figurenbeschreibung verwiesen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die erste Zusatzantriebseinheit neben einem ersten und einem zweiten Energiewandler auch ein Planetengetriebe, wobei der erste Energiewandler der ersten Zusatzantriebseinheit über eine sechste Welle mit dem Planetengetriebe verbunden ist, wobei der zweite Energiewandler der ersten Zusatzantriebseinheit über eine fünfte Welle mit der zweiten Welle verbunden ist, und wobei die erste und zweite Welle mit dem Planetengetriebe verbunden sind. Bezüglich weiterer Informationen, hinsichtlich der Anordnung und Funktion der jeweiligen Getriebeelemente des stufenlos leistungsverzweigten Getriebes wird auf die 2, 6, 10, 14, 17 und 18 sowie die dazugehörige Figurenbeschreibung verwiesen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die erste Zusatzantriebseinheit neben einem ersten und einem zweiten Energiewandler auch ein erstes und zweites Planetengetriebe, wobei der zweite Energiewandler der ersten Zusatzantriebseinheit über eine fünfte Welle mit dem zweiten Planetengetriebe der ersten Zusatzantriebseinheit verbunden ist, wobei der erste Energiewandler der ersten Zusatzantriebseinheit über eine sechste Welle mit dem ersten Planetengetriebe der ersten Zusatzantriebseinheit verbunden ist, und wobei die erste Welle mit dem ersten Planetengetriebe der ersten Zusatzantriebseinheit verbunden ist und die zweite Welle mit dem zweiten Planetengetriebe der ersten Zusatzantriebseinheit verbunden ist, wobei das erste Planetengetriebe der ersten Zusatzantriebseinheit über eine zwölfte Welle mit der fünften Welle oder der zweiten Welle verbunden ist, und wobei das zweite Planetengetriebe der ersten Zusatzantriebseinheit über eine elfte Welle mit der sechsten Welle oder der ersten Welle verbunden ist. Mit anderen Worten werden vier Möglichkeiten zur Kopplung der zwölften Wellen und der elften Welle mit der ersten, zweiten, fünften und sechsten Welle vorgeschlagen. Vorzugsweise ist das erste Planetengetriebe der ersten Zusatzantriebseinheit über die zwölfte Welle mit der zweiten Welle verbunden, wobei das zweite Planetengetriebe der ersten Zusatzantriebseinheit über die elfte Welle mit der ersten Welle verbunden ist. Bevorzugt ist das erste Planetengetriebe der ersten Zusatzantriebseinheit über die zwölfte Welle mit der fünften Welle verbunden, wobei das zweite Planetengetriebe der ersten Zusatzantriebseinheit über die elfte Welle mit der ersten Welle W1 verbunden ist. Ferner bevorzugt ist das erste Planetengetriebe der ersten Zusatzantriebseinheit über die zwölfte Welle mit der zweiten Welle verbunden, wobei das zweite Planetengetriebe der ersten Zusatzantriebseinheit über die elfte Welle mit der sechsten Welle verbunden ist. Des Weiteren bevorzugt ist das erste Planetengetriebe der ersten Zusatzantriebseinheit über die zwölfte Welle mit der Welle fünften verbunden, wobei das zweite Planetengetriebe der ersten Zusatzantriebseinheit über die elfte Welle mit der sechsten Welle verbunden ist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die beiden Energiewandler der ersten Zusatzantriebseinheit lediglich über die Leitung miteinander verbunden, wobei der erste Energiewandler der ersten Zusatzantriebseinheit mit der ersten Welle verbunden ist, und wobei der zweite Energiewandler der ersten Zusatzantriebseinheit mit der zweiten Welle verbunden ist. Bezüglich weiterer Informationen, hinsichtlich der Anordnung und Funktion der jeweiligen Getriebeelemente des stufenlos leistungsverzweigten Getriebes wird auf die 4, 8, 12, 16, 17 und 18 sowie die dazugehörige Figurenbeschreibung verwiesen.
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Vorzugsweise ist der Energiewandler der zweiten Zusatzantriebseinheit über die dritte Welle mit der zweiten Abtriebswelle verbunden. Bezüglich weiterer Informationen, hinsichtlich der Anordnung und Funktion der jeweiligen Getriebeelemente des stufenlos leistungsverzweigten Getriebes wird auf die 1 bis 4, 9 bis 12 sowie 17 und 18 sowie die dazugehörige Figurenbeschreibung verwiesen.
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Bevorzugt umfasst die zweite Zusatzantriebseinheit neben dem Energiewandler auch ein Planetengetriebe, wobei der Energiewandler der zweiten Zusatzantriebseinheit über eine achte Welle mit dem Planetengetriebe verbunden ist, wobei die zweite Abtriebswelle Ab2 über eine dritte Welle mit dem Planetengetriebe verbunden ist, und wobei eine mit der zweiten Welle verbundene siebte Welle mit dem Planetengetriebe verbunden ist. Mithin ist die zweite Zusatzantriebseinheit als CVU (continuously variable unit) ausgebildet und umfasst einen Energiewandler mit einer Leitung sowie ein Planetengetriebe mit drei Wellen. Insbesondere sind die siebte Welle und die dritte Welle über ein Schaltelement der zweiten Zusatzantriebseinheit miteinander koppelbar. Unter einem Schaltelement ist eine Vorrichtung zu verstehen, die zumindest einen geöffneten und einen geschlossenen Zustand aufweist, wobei im geöffneten Zustand die Vorrichtung kein Drehmoment und im geschlossenen Zustand die Vorrichtung ein Drehmoment zwischen zwei mit dieser Vorrichtung bzw. dem Schaltelement zusammenwirkenden Vorrichtungen übertragen kann. Das jeweilige Schaltelement kann sowohl als Lastschaltelement, insbesondere als Reibkupplung, als auch als formschlüssiges Schaltelement, insbesondere als Klauenkupplung ausgebildet sein. Bezüglich weiterer Informationen, hinsichtlich der Anordnung und Funktion der jeweiligen Getriebeelemente des stufenlos leistungsverzweigten Getriebes wird auf die 5 bis 8 und 13 bis 18 sowie die dazugehörige Figurenbeschreibung verwiesen.
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Vorzugsweise ist der Energiewandler der dritten Zusatzantriebseinheit über die vierte Welle mit der dritten Abtriebswelle verbunden. Bezüglich weiterer Informationen, hinsichtlich der Anordnung und Funktion der jeweiligen Getriebeelemente des stufenlos leistungsverzweigten Getriebes wird auf die 9 bis 16 und 18 sowie die dazugehörige Figurenbeschreibung verwiesen.
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Ferner bevorzugt umfasst die dritte Zusatzantriebseinheit neben dem Energiewandler auch ein Planetengetriebe, wobei der Energiewandler der dritten Zusatzantriebseinheit über eine zehnte Welle mit dem Planetengetriebe verbunden ist, wobei die dritte Abtriebswelle über eine vierte Welle mit dem Planetengetriebe verbunden ist, und wobei eine mit der ersten Welle verbundene neunte Welle mit dem Planetengetriebe verbunden ist. Mithin ist die dritte Zusatzantriebseinheit als CVU ausgebildet und umfasst einen Energiewandler mit einer Leitung sowie ein Planetengetriebe mit drei Wellen. Insbesondere sind die neunte Welle und die vierte Welle über ein erstes Schaltelement der dritten Zusatzantriebseinheit miteinander koppelbar. Des Weiteren bevorzugt ist die vierte Welle über ein zweites Schaltelement der dritten Zusatzantriebseinheit stationär an einem Gehäuse 7 festlegbar. Mithin ist das zweite Schaltelement der dritten Zusatzantriebseinheit als Bremse ausgebildet. Unter einer Bremse ist dabei bevorzugt ein reibschlüssiges Schaltelement zu verstehen, welches auf der einen Seiten mit einem feststehenden Element, nämlich dem Gehäuse, und auf einer anderen Seite mit einem rotierbaren Element, nämlich der vierten Welle, verbunden ist. Dabei wird in der Regel über einen Aktuator eine Kraft auf die Verbindungsstelle eingeleitet, wodurch eine Reibkraft entsteht, durch welche beispielsweise eine Drehbewegung des drehbaren Bauteils gegen das feststehende Bauteil abgestützt und somit die Drehbewegung gehemmt beziehungsweise verhindert wird. Der Aktuator zum Betätigen des Schaltelements kann hydraulisch, elektromechanisch, elektromagnetisch oder beispielsweise auch pneumatisch betätigbar ausgeführt sein.
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Vorzugsweise sind die vier Energiewandler für einen elektrischen Betrieb vorgesehen, wobei die Leitung eine Schnittstelle zur elektrischen Leistungsabgabe und/oder Leistungsaufnahme aufweist. Insbesondere ist die Leitung dazu vorgesehen elektrische Energie zwischen den Energiewandlern zu leiten. Vorzugsweise ist die Schnittstelle mit einer Energiequelle verbunden und ermöglicht eine direkte Einspeisung von elektrischer Energie in den jeweiligen Energiewandler. Insbesondere ist die Schnittstelle mit einem Netzanschluss verbunden und kann darüber elektrische Energie ein- und ausspeisen.
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Des Weiteren bevorzugt ist die Leitung zumindest mittelbar mit einem Energiespeicher verbunden. Unter mittelbar ist zu verstehen, dass zwischen der Leitung und dem Energiespeicher ein weiteres, vorzugsweise elektrisches Element angeordnet sein kann. Es ist aber auch denkbar, dass der Energiespeicher unmittelbar mit der Leitung verbunden ist. Der Energiespeicher ist vorzugsweise als Akkumulator ausgebildet und dazu vorgesehen, die von den Energiewandlern erzeugte elektrische Energie zu speichern, beziehungsweise gespeicherte elektrische Energie den Energiewandlern oder anderen Verbrauchern zuzuführen. Die Leistungsbilanz der Energiewandler muss nicht ausgeglichen sein.
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Im Folgenden werden sechzehn exemplarische Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der achtzehn Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigt
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1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen leistungsverzweigten Antriebsstrangs,
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2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen leistungsverzweigten Antriebsstrangs,
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3 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen leistungsverzweigten Antriebsstrangs,
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4 eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen leistungsverzweigten Antriebsstrangs,
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5 eine schematische Darstellung einer fünften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen leistungsverzweigten Antriebsstrangs,
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6 eine schematische Darstellung einer sechsten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen leistungsverzweigten Antriebsstrangs,
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7 eine schematische Darstellung einer siebten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen leistungsverzweigten Antriebsstrangs,
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8 eine schematische Darstellung einer achten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen leistungsverzweigten Antriebsstrangs,
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9 eine schematische Darstellung einer neunten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen leistungsverzweigten Antriebsstrangs,
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10 eine schematische Darstellung einer zehnten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen leistungsverzweigten Antriebsstrangs,
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11 eine schematische Darstellung einer elften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen leistungsverzweigten Antriebsstrangs,
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12 eine schematische Darstellung einer zwölften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen leistungsverzweigten Antriebsstrangs,
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13 eine schematische Darstellung einer dreizehnten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen leistungsverzweigten Antriebsstrangs,
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14 eine schematische Darstellung einer vierzehnten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen leistungsverzweigten Antriebsstrangs,
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15 eine schematische Darstellung einer fünfzehnten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen leistungsverzweigten Antriebsstrangs,
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16 eine schematische Darstellung einer sechzehnten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen leistungsverzweigten Antriebsstrangs,
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17 eine Schaltmatrix für die leistungsverzweigten Antriebsstränge gemäß den 1 bis 8, und
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18 eine Schaltmatrix für die leistungsverzweigten Antriebsstränge gemäß den 8 bis 16,
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Gemäß den 1 bis 16 umfasst ein erfindungsgemäßer leistungsverzweigter Antriebsstrang für eine – hier nicht dargestellte – Arbeitsmaschine, ein Hauptantriebselement 1, drei drehzahlvariable Abtriebswellen Ab1, Ab2, Ab3 sowie ein stufenlos leistungsverzweigtes Getriebe 8. Das Getriebe 8 umfasst eine erste, zweite und dritte Zusatzantriebseinheit 2a, 2b, 2c und ist dazu vorgesehen, eine Drehzahlvariabilität an den drei Abtriebswellen Ab1, Ab2, Ab3 zu realisieren. Die erste Zusatzantriebseinheit 2a umfasst einen ersten und einen zweiten Energiewandler 3a, 3a‘, wobei die zweite und dritte Zusatzantriebseinheit 2b, 2c jeweils einen Energiewandler 3b, 3c umfasst. Die insgesamt vier Energiewandler 3a, 3a‘, 3b, 3c sind über eine Leitung 5 miteinander wirkverbunden. Das Hauptantriebselement 1 ist über eine erste Welle W1 und die erste Abtriebswelle Ab1 ist über eine zweite Welle W2 mit der ersten Zusatzantriebseinheit 2a verbunden. Ferner ist die erste Zusatzantriebseinheit 2a über eine siebte Welle W7 mit der zweiten Zusatzantriebseinheit 2b verbunden und über die zweite Zusatzantriebseinheit 2b sowie eine dritte Welle W3 mit der zweiten Abtriebswelle Ab2 verbunden. Des Weiteren ist die erste Zusatzantriebseinheit 2a über eine neunte Welle W9 mit der dritten Zusatzantriebseinheit 2c verbunden und über die dritte Zusatzantriebseinheit 2c sowie eine vierte Welle W4 mit der dritten Abtriebswelle Ab3 verbunden.
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Gemäß 1 umfasst die erste Zusatzantriebseinheit 2a neben den beiden Energiewandlern 3a, 3a‘ auch ein zweites Planetengetriebe 4a‘, wobei der zweite Energiewandler 3a‘ der ersten Zusatzantriebseinheit 2a über eine fünfte Welle W5 mit dem zweiten Planetengetriebe 4a‘ der ersten Zusatzantriebseinheit 2a verbunden ist. Ferner ist der erste Energiewandler 3a der ersten Zusatzantriebseinheit 2a über eine sechste Welle W6 mit der ersten Welle W1 verbunden. Die erste und zweite Welle W1 und W2 sind mit dem ersten Planetengetriebe 4a‘ der ersten Zusatzantriebseinheit 2a verbunden. Der Energiewandler 3b der zweiten Zusatzantriebseinheit 2b ist über eine dritte Welle W3 mit der zweiten Abtriebswelle Ab2 verbunden. Die siebte Welle W7 und die dritte Welle W3 sind über ein Schaltelement K2 der zweiten Zusatzantriebseinheit 2b miteinander koppelbar. Ferner umfasst die dritte Zusatzantriebseinheit 2c neben dem Energiewandler 3c auch ein Planetengetriebe 4c, wobei der Energiewandler 3c der dritten Zusatzantriebseinheit 2c über eine zehnte Welle W10 mit dem Planetengetriebe 4c verbunden ist. Die dritte Abtriebswelle Ab3 ist über die vierte Welle W4 mit dem Planetengetriebe 4c verbunden. Ferner ist die neunte Welle W9 mit dem Planetengetriebe 4c verbunden. Die neunte Welle W9 und die vierte Welle W4 sind über ein erstes Schaltelement K1 der dritten Zusatzantriebseinheit 2c miteinander koppelbar, wobei die vierte Welle W4 über ein zweites Schaltelement B1 der dritten Zusatzantriebseinheit 2c stationär an einem Gehäuse 7 festlegbar ist.
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2 zeigt eine zweite Ausführungsform des leistungsverzweigten Antriebsstrangs 1 in einer schematischen Darstellung. Diese unterscheidet sich von der in 1 gezeigten Ausführungsform im Wesentlichen durch die Ausgestaltung der ersten Zusatzantriebseinheit 2a. Die erste Zusatzantriebseinheit 2a umfasst neben den beiden Energiewandlern 3a, 3a‘ auch ein erstes Planetengetriebe 4a, wobei der erste Energiewandler 3a der ersten Zusatzantriebseinheit 2a über eine sechste Welle W6 mit dem ersten Planetengetriebe 4a der ersten Zusatzantriebseinheit 2a verbunden ist. Der zweite Energiewandler 3a‘ der ersten Zusatzantriebseinheit 2a ist über eine fünfte Welle W5 mit der zweiten Welle W2 verbunden. Die erste und zweite Welle W1 und W2 sind mit dem ersten Planetengetriebe 4a der ersten Zusatzantriebseinheit 2a verbunden. Ferner ist über die Schnittstelle 6 ein Energiespeicher 9 mit der Leitung 5 und somit mit dem jeweiligen Energiewandler 3a, 3a‘, 3b, 3c verbunden. Der Energiespeicher 9 ist nur in dieser Ausführungsform dargestellt, kann aber in jeder Ausführungsform der Erfindung vorgesehen werden. In den übrigen Merkmalen entspricht die in 2 dargestellte Ausführungsform der in 1 beschriebenen Ausführungsform.
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3 zeigt eine dritte Ausführungsform des leistungsverzweigten Antriebsstrangs 1 in einer schematischen Darstellung. Diese unterscheidet sich von der in 1 gezeigten Ausführungsform im Wesentlichen durch die Ausgestaltung der ersten Zusatzantriebseinheit 2a. Die erste Zusatzantriebseinheit 2a umfasst neben den beiden Energiewandlern 3a, 3a‘ auch zwei Planetengetriebe 4a, 4a‘. Der zweite Energiewandler 3a‘ der ersten Zusatzantriebseinheit 2a ist über eine fünfte Welle W5 mit dem zweiten Planetengetriebe 4a‘ der ersten Zusatzantriebseinheit 2a verbunden. Ferner ist der erste Energiewandler 3a der ersten Zusatzantriebseinheit 2a über eine sechste Welle W6 mit dem ersten Planetengetriebe 4a der ersten Zusatzantriebseinheit 2a verbunden. Die erste Welle W1 ist mit dem ersten Planetengetriebe 4a der ersten Zusatzantriebseinheit 2a verbunden und die zweite Welle W2 ist mit dem zweiten Planetengetriebe 4a‘ der ersten Zusatzantriebseinheit 2a verbunden. Ferner ist das erste Planetengetriebe 4a der ersten Zusatzantriebseinheit 2a über eine zwölfte Welle W6‘ mit der zweiten Welle W2 verbunden, wobei das zweite Planetengetriebe 4a‘ der ersten Zusatzantriebseinheit 2a über eine elfte Welle W5‘ mit der ersten Welle W1 verbunden ist. In den übrigen Merkmalen entspricht die in 3 dargestellte Ausführungsform der in 1 beschriebenen Ausführungsform.
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4 zeigt eine vierte Ausführungsform des leistungsverzweigten Antriebsstrangs 1 in einer schematischen Darstellung. Diese unterscheidet sich von der in 1 gezeigten Ausführungsform im Wesentlichen durch die Ausgestaltung der ersten Zusatzantriebseinheit 2a. Die beiden Energiewandler 3a, 3a‘ der ersten Zusatzantriebseinheit 2a sind lediglich über die Leitung 5 miteinander verbunden, wobei der erste Energiewandler 3a der ersten Zusatzantriebseinheit 2a mit der ersten Welle W1 verbunden ist, und wobei der zweite Energiewandler 3a‘ der ersten Zusatzantriebseinheit 2a mit der zweiten Welle W2 verbunden ist. Mithin sind die beiden Energiewandler 3a, 3a‘ der ersten Zusatzantriebseinheit 2a nicht über Wellen und/oder Planetengetriebe miteinander verbunden. In den übrigen Merkmalen entspricht die in 4 dargestellte Ausführungsform der in 1 beschriebenen Ausführungsform.
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5 zeigt eine fünfte Ausführungsform des leistungsverzweigten Antriebsstrangs 1 in einer schematischen Darstellung. Gemäß 5 umfasst die erste Zusatzantriebseinheit 2a neben den beiden Energiewandlern 3a, 3a‘ auch ein zweites Planetengetriebe 4a‘ der ersten Zusatzantriebseinheit 2a, wobei der zweite Energiewandler 3a‘ der ersten Zusatzantriebseinheit 2a über eine fünfte Welle W5 mit dem zweiten Planetengetriebe 4a‘ der ersten Zusatzantriebseinheit 2a verbunden ist. Ferner ist der erste Energiewandler 3a der ersten Zusatzantriebseinheit 2a über eine sechste Welle W6 mit der ersten Welle W1 verbunden. Die erste und zweite Welle W1 und W2 sind mit dem zweiten Planetengetriebe 4a‘ der ersten Zusatzantriebseinheit 2a verbunden. Die zweite Zusatzantriebseinheit 2b umfasst neben dem Energiewandler 3b auch ein Planetengetriebe 4b, wobei der Energiewandler 3b der zweiten Zusatzantriebseinheit 2b über eine achte Welle W8 mit dem Planetengetriebe 4b verbunden ist. Die zweite Abtriebswelle Ab2 ist über die dritte Welle W3 mit dem Planetengetriebe 4b verbunden. Ferner ist die siebte Welle W7 mit dem Planetengetriebe 4b verbunden. Die siebte Welle W7 und die dritte Welle W3 sind über ein Schaltelement K2 der zweiten Zusatzantriebseinheit 2b miteinander koppelbar. Des Weiteren umfasst die dritte Zusatzantriebseinheit 2c neben dem Energiewandler 3c auch ein Planetengetriebe 4c, wobei der Energiewandler 3c der dritten Zusatzantriebseinheit 2c über eine zehnte Welle W10 mit dem Planetengetriebe 4c verbunden ist. Die dritte Abtriebswelle Ab3 ist über die vierte Welle W4 mit dem Planetengetriebe 4c verbunden. Ferner ist die neunte Welle W9 mit dem Planetengetriebe 4c verbunden. Die neunte Welle W9 und die vierte Welle W4 sind über ein erstes Schaltelement K1 der dritten Zusatzantriebseinheit 2c miteinander koppelbar, wobei die vierte Welle W4 über ein zweites Schaltelement B1 der dritten Zusatzantriebseinheit 2c stationär an einem Gehäuse 7 festlegbar ist.
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6 zeigt eine sechste Ausführungsform des leistungsverzweigten Antriebsstrangs 1 in einer schematischen Darstellung. Diese unterscheidet sich von der in 5 gezeigten Ausführungsform im Wesentlichen durch die Ausgestaltung der ersten Zusatzantriebseinheit 2a. Die erste Zusatzantriebseinheit 2a umfasst neben den beiden Energiewandlern 3a, 3a‘ auch ein erstes Planetengetriebe 4a der ersten Zusatzantriebseinheit 2a, wobei der erste Energiewandler 3a der ersten Zusatzantriebseinheit 2a über eine sechste Welle W6 mit dem ersten Planetengetriebe 4a der ersten Zusatzantriebseinheit 2a verbunden ist. Der zweite Energiewandler 3a‘ der ersten Zusatzantriebseinheit 2a ist über eine fünfte Welle W5 mit der zweiten Welle W2 verbunden. Die erste und zweite Welle W1 und W2 sind mit dem ersten Planetengetriebe 4a der ersten Zusatzantriebseinheit 2a verbunden. Ferner ist über die elektrische Schnittstelle 6 ein Energiespeicher 9 mit der elektrischen Leitung 5 und somit mit dem jeweiligen Energiewandler 3a, 3a‘, 3b, 3c verbunden. In den übrigen Merkmalen entspricht die in 6 dargestellte Ausführungsform der in 5 beschriebenen Ausführungsform.
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7 zeigt eine siebte Ausführungsform des leistungsverzweigten Antriebsstrangs 1 in einer schematischen Darstellung. Diese unterscheidet sich von der in 5 gezeigten Ausführungsform im Wesentlichen durch die Ausgestaltung der ersten Zusatzantriebseinheit 2a. Die erste Zusatzantriebseinheit 2a umfasst neben den beiden Energiewandlern 3a, 3a‘ auch zwei Planetengetriebe 4a, 4a‘. Der zweite Energiewandler 3a‘ der ersten Zusatzantriebseinheit 2a ist über eine fünfte Welle W5 mit dem zweiten Planetengetriebe 4a‘ der ersten Zusatzantriebseinheit 2a verbunden. Ferner ist der erste Energiewandler 3a der ersten Zusatzantriebseinheit 2a über eine sechste Welle W6 mit dem ersten Planetengetriebe 4a der ersten Zusatzantriebseinheit 2a verbunden. Die erste Welle W1 ist mit dem ersten Planetengetriebe 4a der ersten Zusatzantriebseinheit 2a verbunden und die zweite Welle W2 ist mit dem zweiten Planetengetriebe 4a‘ der ersten Zusatzantriebseinheit 2a verbunden. Ferner ist das erste Planetengetriebe 4a der ersten Zusatzantriebseinheit 2a über eine zwölfte Welle W6‘ mit der fünften Welle W5 verbunden, wobei das zweite Planetengetriebe 4a‘ der ersten Zusatzantriebseinheit 2a über eine elfte Welle W5‘ mit der ersten Welle W1 verbunden ist. In den übrigen Merkmalen entspricht die in 7 dargestellte Ausführungsform der in 5 beschriebenen Ausführungsform.
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8 zeigt eine achte Ausführungsform des leistungsverzweigten Antriebsstrangs 1 in einer schematischen Darstellung. Diese unterscheidet sich von der in 5 gezeigten Ausführungsform im Wesentlichen durch die Ausgestaltung der ersten Zusatzantriebseinheit 2a. Die beiden Energiewandler 3a, 3a‘ der ersten Zusatzantriebseinheit 2a sind lediglich über die Leitung 5 miteinander verbunden, wobei der erste Energiewandler 3a der ersten Zusatzantriebseinheit 2a mit der ersten Welle W1 verbunden ist, und wobei der zweite Energiewandler 3a‘ der ersten Zusatzantriebseinheit 2a mit der zweiten Welle W2 verbunden ist. Mithin sind die beiden Energiewandler 3a, 3a‘ nicht über Wellen und/oder Planetengetriebe miteinander verbunden. In den übrigen Merkmalen entspricht die in 8 dargestellte Ausführungsform der in 5 beschriebenen Ausführungsform.
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9 zeigt eine neunte Ausführungsform des leistungsverzweigten Antriebsstrangs 1 in einer schematischen Darstellung. Gemäß 9 umfasst die erste Zusatzantriebseinheit 2a neben den beiden Energiewandlern 3a, 3a‘ auch ein zweites Planetengetriebe 4a‘, wobei der zweite Energiewandler 3a‘ der ersten Zusatzantriebseinheit 2a über eine fünfte Welle W5 mit dem zweiten Planetengetriebe 4a‘ der ersten Zusatzantriebseinheit 2a verbunden ist. Ferner ist der erste Energiewandler 3a der ersten Zusatzantriebseinheit 2a über eine sechste Welle W6 mit der ersten Welle W1 verbunden. Die erste und zweite Welle W1 und W2 sind mit dem zweiten Planetengetriebe 4a‘ der ersten Zusatzantriebseinheit 2a verbunden. Der Energiewandler 3b der zweiten Zusatzantriebseinheit 2b ist über eine dritte Welle W3 mit der zweiten Abtriebswelle Ab2 verbunden. Die siebte Welle W7 und die dritte Welle W3 sind über ein Schaltelement K2 der zweiten Zusatzantriebseinheit 2b miteinander koppelbar.
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Des Weiteren ist der Energiewandler 3c der dritten Zusatzantriebseinheit 2c über die vierte Welle W4 mit der dritten Abtriebswelle Ab3 verbunden. Die neunte Welle W9 und die Welle vierte W4 sind über ein erstes Schaltelement K1 der dritten Zusatzantriebseinheit 2c miteinander koppelbar.
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10 zeigt eine zehnte Ausführungsform des leistungsverzweigten Antriebsstrangs 1 in einer schematischen Darstellung. Diese unterscheidet sich von der in 9 gezeigten Ausführungsform im Wesentlichen durch die Ausgestaltung der ersten Zusatzantriebseinheit 2a. Die erste Zusatzantriebseinheit 2a umfasst neben den beiden Energiewandlern 3a, 3a‘ auch ein erstes Planetengetriebe 4a, wobei der erste Energiewandler 3a der ersten Zusatzantriebseinheit 2a über eine sechste Welle W6 mit dem ersten Planetengetriebe 4a der ersten Zusatzantriebseinheit 2a verbunden ist. Der zweite Energiewandler 3a‘ der ersten Zusatzantriebseinheit 2a ist über eine fünfte Welle W5 mit der zweiten Welle W2 verbunden. Die erste und zweite Welle W1 und W2 sind mit dem ersten Planetengetriebe 4a der ersten Zusatzantriebseinheit 2a verbunden. Ferner ist über die elektrische Schnittstelle 6 ein Energiespeicher 9 mit der elektrischen Leitung 5 und somit mit dem jeweiligen Energiewandler 3a, 3a‘, 3b, 3c verbunden. In den übrigen Merkmalen entspricht die in 10 dargestellte Ausführungsform der in 9 beschriebenen Ausführungsform.
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11 zeigt eine elfte Ausführungsform des leistungsverzweigten Antriebsstrangs 1 in einer schematischen Darstellung. Diese unterscheidet sich von der in 9 gezeigten Ausführungsform im Wesentlichen durch die Ausgestaltung der ersten Zusatzantriebseinheit 2a. Die erste Zusatzantriebseinheit 2a umfasst neben den beiden Energiewandlern 3a, 3a‘ auch zwei Planetengetriebe 4a, 4a‘. Der zweite Energiewandler 3a‘ der ersten Zusatzantriebseinheit 2a ist über eine fünfte Welle W5 mit dem zweiten Planetengetriebe 4a‘ der ersten Zusatzantriebseinheit 2a verbunden. Ferner ist der erste Energiewandler 3a der ersten Zusatzantriebseinheit 2a über eine sechste Welle W6 mit dem ersten Planetengetriebe 4a der ersten Zusatzantriebseinheit 2a verbunden. Die erste Welle W1 ist mit dem ersten Planetengetriebe 4a der ersten Zusatzantriebseinheit 2a verbunden und die zweite Welle W2 ist mit dem zweiten Planetengetriebe 4a‘ der ersten Zusatzantriebseinheit 2a verbunden. Ferner ist das erste Planetengetriebe 4a der ersten Zusatzantriebseinheit 2a über eine zwölfte Welle W6‘ mit der zweiten Welle W2 verbunden, wobei das zweite Planetengetriebe 4a‘ der ersten Zusatzantriebseinheit 2a über eine elfte Welle W5‘ mit der sechsten Welle W6 verbunden ist. In den übrigen Merkmalen entspricht die in 11 dargestellte Ausführungsform der in 9 beschriebenen Ausführungsform.
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12 zeigt eine zwölfte Ausführungsform des leistungsverzweigten Antriebsstrangs 1 in einer schematischen Darstellung. Diese unterscheidet sich von der in 9 gezeigten Ausführungsform im Wesentlichen durch die Ausgestaltung der ersten Zusatzantriebseinheit 2a. Die beiden Energiewandler 3a, 3a‘ der ersten Zusatzantriebseinheit 2a sind lediglich über die Leitung 5 miteinander verbunden, wobei der erste Energiewandler 3a der ersten Zusatzantriebseinheit 2a mit der ersten Welle W1 verbunden ist, und wobei der zweite Energiewandler 3a‘ der ersten Zusatzantriebseinheit 2a mit der zweiten Welle W2 verbunden ist. Mithin sind die beiden Energiewandler 3a, 3a‘ der ersten Zusatzantriebseinheit 2a nicht über Wellen und/oder Planetengetriebe miteinander verbunden. In den übrigen Merkmalen entspricht die in 12 dargestellte Ausführungsform der in 9 beschriebenen Ausführungsform.
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13 zeigt eine dreizehnte Ausführungsform des leistungsverzweigten Antriebsstrangs 1 in einer schematischen Darstellung. Gemäß 13 umfasst die erste Zusatzantriebseinheit 2a neben den beiden Energiewandlern 3a, 3a‘ auch ein zweites Planetengetriebe 4a‘, wobei der zweite Energiewandler 3a‘ der ersten Zusatzantriebseinheit 2a über eine fünfte Welle W5 mit dem zweiten Planetengetriebe 4a‘ der ersten Zusatzantriebseinheit 2a verbunden ist. Ferner ist der erste Energiewandler 3a der ersten Zusatzantriebseinheit 2a über eine sechste Welle W6 mit der ersten Welle W1 verbunden. Die erste und zweite Welle W1 und W2 sind mit dem zweiten Planetengetriebe 4a‘ der ersten Zusatzantriebseinheit 2a verbunden. Die zweite Zusatzantriebseinheit 2b umfasst neben dem Energiewandler 3b auch ein Planetengetriebe 4b, wobei der Energiewandler 3b der zweiten Zusatzantriebseinheit 2b über eine achte Welle W8 mit dem Planetengetriebe 4b verbunden ist. Die zweite Abtriebswelle Ab2 ist über die dritte Welle W3 mit dem Planetengetriebe 4b verbunden. Ferner ist die siebte Welle W7 mit dem Planetengetriebe 4b verbunden. Die siebte Welle W7 und die dritte Welle W3 sind über ein Schaltelement K2 der zweiten Zusatzantriebseinheit 2b miteinander koppelbar. Des Weiteren ist der Energiewandler 3c der dritten Zusatzantriebseinheit 2c über die vierte Welle W4 mit der dritten Abtriebswelle Ab3 verbunden. Die neunte Welle W9 und die vierte Welle W4 sind über ein erstes Schaltelement K1 der dritten Zusatzantriebseinheit 2c miteinander koppelbar.
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14 zeigt eine vierzehnte Ausführungsform des leistungsverzweigten Antriebsstrangs 1 in einer schematischen Darstellung. Diese unterscheidet sich von der in 13 gezeigten Ausführungsform im Wesentlichen durch die Ausgestaltung der ersten Zusatzantriebseinheit 2a. Die erste Zusatzantriebseinheit 2a umfasst neben den beiden Energiewandlern 3a, 3a‘ auch ein Planetengetriebe 4a, wobei der erste Energiewandler 3a der ersten Zusatzantriebseinheit 2a über eine sechste Welle W6 mit dem ersten Planetengetriebe 4a der ersten Zusatzantriebseinheit 2a verbunden ist. Der zweite Energiewandler 3a‘ der ersten Zusatzantriebseinheit 2a ist über eine fünfte Welle W5 mit der zweiten Welle W2 verbunden. Die erste und zweite Welle W1 und W2 sind mit dem ersten Planetengetriebe 4a der ersten Zusatzantriebseinheit 2a verbunden. Ferner ist über die elektrische Schnittstelle 6 ein Energiespeicher 9 mit der elektrischen Leitung 5 und somit mit dem jeweiligen Energiewandler 3a, 3a‘, 3b, 3c verbunden. In den übrigen Merkmalen entspricht die in 14 dargestellte Ausführungsform der in 13 beschriebenen Ausführungsform.
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15 zeigt eine fünfzehnte Ausführungsform des leistungsverzweigten Antriebsstrangs 1 in einer schematischen Darstellung. Diese unterscheidet sich von der in 13 gezeigten Ausführungsform im Wesentlichen durch die Ausgestaltung der ersten Zusatzantriebseinheit 2a. Die erste Zusatzantriebseinheit 2a umfasst neben den beiden Energiewandlern 3a, 3a‘ auch zwei Planetengetriebe 4a, 4a‘. Der zweite Energiewandler 3a‘ der ersten Zusatzantriebseinheit 2a ist über eine fünfte Welle W5 mit dem zweiten Planetengetriebe 4a‘ der ersten Zusatzantriebseinheit 2a verbunden. Ferner ist der erste Energiewandler 3a der ersten Zusatzantriebseinheit 2a über eine sechste Welle W6 mit dem ersten Planetengetriebe 4a der ersten Zusatzantriebseinheit 2a verbunden. Die erste Welle W1 ist mit dem ersten Planetengetriebe 4a der ersten Zusatzantriebseinheit 2a verbunden und die zweite Welle W2 ist mit dem zweiten Planetengetriebe 4a‘ der ersten Zusatzantriebseinheit 2a verbunden. Ferner ist das erste Planetengetriebe 4a der ersten Zusatzantriebseinheit 2a über eine zwölfte Welle W6‘ mit der fünften Welle W5 verbunden, wobei das zweite Planetengetriebe 4a‘ der ersten Zusatzantriebseinheit 2a über eine elfte Welle W5‘ mit der sechsten Welle W6 verbunden ist. In den übrigen Merkmalen entspricht die in 15 dargestellte Ausführungsform der in 13 beschriebenen Ausführungsform.
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16 zeigt eine sechzehnte Ausführungsform des leistungsverzweigten Antriebsstrangs 1 in einer schematischen Darstellung. Diese unterscheidet sich von der in 13 gezeigten Ausführungsform im Wesentlichen durch die Ausgestaltung der ersten Zusatzantriebseinheit 2a. Die beiden Energiewandler 3a, 3a‘ der ersten Zusatzantriebseinheit 2a sind lediglich über die Leitung 5 miteinander verbunden, wobei der erste Energiewandler 3a der ersten Zusatzantriebseinheit 2a mit der ersten Welle W1 verbunden ist, und wobei der zweite Energiewandler 3a‘ der ersten Zusatzantriebseinheit 2a mit der zweiten Welle W2 verbunden ist. Mithin sind die beiden Energiewandler 3a, 3a‘ der ersten Zusatzantriebseinheit 2a nicht über Wellen und/oder Planetengetriebe miteinander verbunden. In den übrigen Merkmalen entspricht die in 16 dargestellte Ausführungsform der in 13 beschriebenen Ausführungsform.
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In 17 ist eine Schaltmatrix für die erfindungsgemäßen leistungsverzweigten Antriebsstränge gemäß den 1 bis 8 dargestellt. Vertikal nach unten sind sechs verschiedene Schaltzustände S1 bis S6 dargestellt. Horizontal nach rechts sind die jeweiligen Schaltelemente K1, K2, B1 dargestellt. Die in der Schaltmatrix frei gelassenen Einträge zeigen an, dass das entsprechende Schaltelement K1, K2, B1 geöffnet ist, d. h. dass das Schaltelement K1, K2, B1 hierbei keine Kräfte bzw. kein Drehmoment überträgt. Ein mit einem Kreuz versehener Eintrag in der Schaltmatrix bezeichnet ein entsprechend betätigtes bzw. geschlossenes Schaltelement K1, K2, B1.
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Nachfolgend werden drei verschiedene CVT-Strukturen für die erste Abtriebswelle Ab1 erläutert. Unter einer Input-Coupled-CVT-Struktur für die erste Abtriebswelle Ab1 ist zu verstehen, dass die erste Zusatzantriebseinheit 2a eingangsseitig ein festes Drehzahlverhältnis aufweist. Ferner ist unter einer Output-Coupled-CVT-Struktur für die erste Abtriebswelle Ab1 zu verstehen, dass die erste Zusatzantriebseinheit 2a ausgangsseitig ein festes Drehzahlverhältnis aufweist. Unter einer Input-Output-Coupled-CVT-Struktur für die erste Abtriebswelle Ab1 ist zu verstehen, dass die erste Zusatzantriebseinheit 2a eingangsseitig und ausgangsseitig ein festes Drehzahlverhältnis aufweist. Mithin ist ein Energiewandler 3a, 3a‘ der ersten Zusatzantriebseinheit 2a der ersten Zusatzantriebseinheit 2a sowohl drehfest mit dem Hauptantriebselement 1 als auch drehfest mit der ersten Abtriebswelle Ab1 verbunden.
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Um den ersten Schaltzustand S1 mittels des leistungsverzweigten Antriebsstrangs gemäß den 1 bis 8 darzustellen, ist das Schaltelement K1 geschlossen und die beiden Schaltelemente B1 und K2 sind geöffnet. Dadurch wird eine Drehzahlvariabilität für die erste und zweite Abtriebswelle Ab1, Ab2 realisiert. Bei den leistungsverzweigten Antriebssträngen nach den 2 und 6 werden für die erste Abtriebswelle Ab1 mit dem ersten Schaltzustand S1 die Input-Coupled-CVT-Struktur und die Input-Output-Coupled-CVT-Struktur gebildet. Ferner werden bei den leistungsverzweigten Antriebssträngen nach den 3 und 7 für die erste Abtriebswelle Ab1 mit dem ersten Schaltzustand S1 die Input-Coupled-CVT-Struktur gebildet.
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Um den zweiten Schaltzustand S2 mittels des leistungsverzweigten Antriebsstrangs gemäß den 1 bis 8 darzustellen, sind die beiden Schaltelemente K1 und K2 geschlossen und das Schaltelement B1 ist geöffnet. Dadurch wird eine Drehzahlvariabilität für die erste Abtriebswelle Ab1 realisiert. Bei den leistungsverzweigten Antriebssträngen nach den 1 und 5 werden für die erste Abtriebswelle Ab1 mit dem zweiten Schaltzustand S2 die Output-Coupled-CVT-Struktur und die Input-Output-Coupled-CVT-Struktur gebildet. Bei den leistungsverzweigten Antriebssträngen nach den 2 und 6 werden für die erste Abtriebswelle Ab1 mit dem zweiten Schaltzustand S2 die Input-Coupled-CVT-Struktur und die Input-Output-Coupled-CVT-Struktur gebildet. Ferner werden bei den leistungsverzweigten Antriebssträngen nach den 3 und 7 für die erste Abtriebswelle Ab1 mit dem zweiten Schaltzustand S2 die Input-Coupled-CVT-Struktur, die Output-Coupled-CVT-Struktur und die Input-Output-Coupled-CVT-Struktur gebildet.
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Um den dritten Schaltzustand S3 mittels des leistungsverzweigten Antriebsstrangs gemäß den 1 bis 8 darzustellen, ist das Schaltelement B1 geschlossen und die beiden Schaltelemente K1 und K2 sind geöffnet. Dadurch wird eine Drehzahlvariabilität für die erste und zweite Abtriebswelle Ab1, Ab2 realisiert. Bei den leistungsverzweigten Antriebssträngen nach den 2 und 6 werden für die erste Abtriebswelle Ab1 mit dem dritten Schaltzustand S3 die Input-Coupled-CVT-Struktur und die Input-Output-Coupled-CVT-Struktur gebildet. Ferner werden bei den leistungsverzweigten Antriebssträngen nach den 3 und 7 für die erste Abtriebswelle Ab1 mit dem dritten Schaltzustand S3 die Input-Coupled-CVT-Struktur gebildet.
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Um den vierten Schaltzustand S4 mittels des leistungsverzweigten Antriebsstrangs gemäß den 1 bis 8 darzustellen, sind die beiden Schaltelemente B1 und K2 geschlossen und das Schaltelement K1 ist geöffnet. Dadurch wird eine Drehzahlvariabilität für die erste Abtriebswelle Ab1 realisiert. Bei den leistungsverzweigten Antriebssträngen nach den 1 und 5 werden für die erste Abtriebswelle Ab1 mit dem vierten Schaltzustand S4 die Output-Coupled-CVT-Struktur und die Input-Output-Coupled-CVT-Struktur gebildet. Bei den leistungsverzweigten Antriebssträngen nach den 2 und 6 werden für die erste Abtriebswelle Ab1 mit dem vierten Schaltzustand S4 die Input-Coupled-CVT-Struktur und die Input-Output-Coupled-CVT-Struktur gebildet. Ferner werden bei den leistungsverzweigten Antriebssträngen nach den 3 und 7 für die erste Abtriebswelle Ab1 mit dem vierten Schaltzustand S4 die Input-Coupled-CVT-Struktur, die Output-Coupled-CVT-Struktur und die Input-Output-Coupled-CVT-Struktur gebildet.
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Um den fünften Schaltzustand S5 mittels des leistungsverzweigten Antriebsstrangs gemäß den 1 bis 8 darzustellen, ist das Schaltelement K2 geschlossen und die beiden Schaltelemente K1 und B1 sind geöffnet. Dadurch wird eine Drehzahlvariabilität für die erste und dritte Abtriebswelle Ab1, Ab3 realisiert. Bei den leistungsverzweigten Antriebssträngen nach den 1 und 5 werden für die erste Abtriebswelle Ab1 mit dem fünften Schaltzustand S5 die Output-Coupled-CVT-Struktur und die Input-Output-Coupled-CVT-Struktur gebildet. Ferner werden bei den leistungsverzweigten Antriebssträngen nach den 3 und 7 für die erste Abtriebswelle Ab1 mit dem fünften Schaltzustand S5 die Output-Coupled-CVT-Struktur gebildet.
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Um den sechsten Schaltzustand S6 mittels des leistungsverzweigten Antriebsstrangs gemäß den 1 bis 8 darzustellen, sind alle drei Schaltelemente K1, K2 und B1 geöffnet. Dadurch wird eine Drehzahlvariabilität für alle drei Abtriebswellen Ab1, Ab2, Ab3 realisiert.
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In 18 ist eine Schaltmatrix für die erfindungsgemäßen leistungsverzweigten Antriebsstränge gemäß den 8 bis 16 dargestellt. Vertikal nach unten sind vier verschiedene Schaltzustände S1 bis S4 dargestellt. Horizontal nach rechts sind die beiden Schaltelemente K1 und K2 dargestellt. Die in der Schaltmatrix frei gelassenen Einträge zeigen an, dass das entsprechende Schaltelement K1, K2 geöffnet ist, d. h. dass das Schaltelement K1, K2 hierbei keine Kräfte bzw. kein Drehmoment überträgt. Ein mit einem Kreuz versehener Eintrag in der Schaltmatrix bezeichnet ein entsprechend betätigtes bzw. geschlossenes Schaltelement K1, K2.
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Um den ersten Schaltzustand S1 mittels des leistungsverzweigten Antriebsstrangs gemäß den 8 bis 16 darzustellen, ist das Schaltelement K1 geschlossen und das Schaltelement K2 ist geöffnet. Dadurch wird eine Drehzahlvariabilität für die erste und zweite Abtriebswelle Ab1, Ab2 realisiert. Bei den leistungsverzweigten Antriebssträngen nach den 10 und 14 werden für die erste Abtriebswelle Ab1 mit dem ersten Schaltzustand S1 die Input-Coupled-CVT-Struktur und die Input-Output-Coupled-CVT-Struktur gebildet. Ferner werden bei den leistungsverzweigten Antriebssträngen nach den 11 und 15 für die erste Abtriebswelle Ab1 mit dem ersten Schaltzustand S1 die Input-Coupled-CVT-Struktur gebildet.
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Um den zweiten Schaltzustand S2 mittels des leistungsverzweigten Antriebsstrangs gemäß den 8 bis 16 darzustellen, sind die beiden Schaltelemente K1 und K2 geschlossen. Dadurch wird eine Drehzahlvariabilität für die erste Abtriebswelle Ab1 realisiert. Bei den leistungsverzweigten Antriebssträngen nach den 9 und 13 werden für die erste Abtriebswelle Ab1 mit dem zweiten Schaltzustand S2 die Output-Coupled-CVT-Struktur und die Input-Output-Coupled-CVT-Struktur gebildet. Bei den leistungsverzweigten Antriebssträngen nach den 10 und 14 werden für die erste Abtriebswelle Ab1 mit dem ersten Schaltzustand S2 die Input-Coupled-CVT-Struktur und die Input-Output-Coupled-CVT-Struktur gebildet. Ferner werden bei den leistungsverzweigten Antriebssträngen nach den 11 und 15 für die erste Abtriebswelle Ab1 mit dem zweiten Schaltzustand S2 die Input-Coupled-CVT-Struktur, die Output-Coupled-CVT-Struktur und die Input-Output-Coupled-CVT-Struktur gebildet.
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Um den dritten Schaltzustand S3 mittels des leistungsverzweigten Antriebsstrangs gemäß den 8 bis 16 darzustellen, ist das Schaltelement K2 geschlossen und das Schaltelement K1 ist geöffnet. Dadurch wird eine Drehzahlvariabilität für die erste und dritte Abtriebswelle Ab1, Ab3 realisiert. Bei den leistungsverzweigten Antriebssträngen nach den 9 und 13 werden für die erste Abtriebswelle Ab1 mit dem dritten Schaltzustand S3 die Output-Coupled-CVT-Struktur und die Input-Output-Coupled-CVT-Struktur gebildet. Ferner werden bei den leistungsverzweigten Antriebssträngen nach den 11 und 15 für die erste Abtriebswelle Ab1 mit dem dritten Schaltzustand S3 die Output-Coupled-CVT-Struktur gebildet.
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Um den vierten Schaltzustand S4 mittels des leistungsverzweigten Antriebsstrangs gemäß den 8 bis 16 darzustellen, sind die beiden Schaltelemente K1 und K2 geöffnet. Dadurch wird eine Drehzahlvariabilität für alle drei Abtriebswellen Ab1, Ab2, Ab3 realisiert.
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Es wird darauf hingewiesen, dass die Ausführungsformen der leistungsverzweigten Antriebsstränge, denen keine CVT-Struktur zugeordnet wurde, keine CVT-Struktur bilden. Beispielsweise bilden die Ausführungsformen der leistungsverzweigten Antriebsstränge gemäß den 4, 8, 12 und 16 bei keiner Schaltstellung eine CVT-Struktur.
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Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die zuvor genannten Ausführungsbeispiele. Der jeweilige erfindungsgemäße leistungsverzweigte Antriebsstrang kann, insbesondere durch Entfall von Schaltelementen und einem damit zusammenhängenden Entfall von Schaltzuständen vereinfacht werden.
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Alternativ kann das erste Schaltelement K1 der dritten Zusatzantriebseinheit 2c gemäß 1 zwischen der neunten Welle W9 und der zehnten Welle W10 angeordnet sein. Ferner kann das Schaltelement K2 der zweiten Zusatzantriebseinheit 2b alternativ zwischen der dritten Welle W3 und der achten Welle W8 angeordnet sein.
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Die Steuereinheiten für die Steuerung und Regelung der Energiewandler 3a, 3a‘, 3b, 3c sind vorliegend in den Figuren nicht dargestellt. In Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Ausführungsformen können weitere schaltbare und/oder nichtschaltbare Getriebestufen vor- und/oder nachgeschaltet angeordnet sein.
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In einer Ausführung weist die dritte Zusatzantriebseinheit 2c gemäß den 1 bis 8 das erste Schaltelement K1 auf, wobei das zweite Schaltelement B1 entfällt. Somit entfallen alle Schaltzustände mit geschlossener B1. Ferner bevorzugt weist die dritte Zusatzantriebseinheit 2c das zweite Schaltelement B1 auf, wobei das erste Schaltelement K1 entfällt. Somit entfallen alle Schaltzustände mit geschlossener K1. Das Schließen des Schaltelements B1 kann insbesondere ein bevorzugtes Drehzahlniveau des Energiewandlers 3c einstellen, wobei eine Drehzahl erhöht und ein Drehmoment gesenkt werden. Ein Schließen des Schaltelements B1 legt die dritte Abtriebswelle Ab3 stationär fest.
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Des Weiteren bevorzugt weist die dritte Zusatzantriebseinheit 2c gemäß den 9 bis 16 das erste Schaltelement K1 auf. Ferner ist es aber auch denkbar, dass das erste Schaltelement K1 entfällt, wobei die vierte Welle W4 drehfest oder einteilig mit der neunten Welle W9 ausgebildet ist. Somit entfallen alle Schaltzustände mit geöffneter K1.
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Bevorzugt weist die zweite Zusatzantriebseinheit 2b gemäß den 5 bis 8 und 13 bis 16 das Schaltelement K2 auf. Ferner ist es aber auch denkbar, dass das Schaltelement K2 entfällt, wobei die dritte Welle W3 drehfest oder einteilig mit der siebten Welle W7 ausgebildet ist. Somit entfallen alle Schaltzustände mit geöffneter K2.
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Des Weiteren bevorzugt weist die zweite Zusatzantriebseinheit 2b gemäß den 1 bis 4 und 9 bis 12 das Schaltelement K2 auf. Ferner ist es aber auch denkbar, dass das Schaltelement K2 entfällt, wobei die dritte Welle W3 drehfest oder einteilig mit der siebten Welle W7 ausgebildet ist. Somit entfallen alle Schaltzustände mit geöffneter K2. Des Weiteren ist ein Entfall der siebten Welle W7 denkbar, wobei der Energiewandler 3b über die dritte Welle W3 mit der zweiten Abtriebswelle Ab2 und über die elektrische Leitung 5 mit dem jeweiligen Energiewandler 3a, 3a‘ und 3c der ersten und dritten Zusatzantriebseinheit 2a, 2c verbunden ist. Somit entfallen alle Schaltzustände mit geschlossener K2.
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Die dargestellten Ausführungsbeispiele ermöglichen unterschiedliche Betriebsmodi mit ganz oder teils stufenlosem Antrieb für die jeweilige Abtriebswelle Ab1, Ab2, Ab3. Vorteilhalft an den dargestellten Ausführungsbeispielen ist die minimale Anzahl von vier benötigten Energiewandlern 3a, 3a‘, 3b, 3c, was unter anderem eine kompaktbauende und kostenoptimierte Realisierung des leistungsverzweigten Antriebsstrangs ermöglicht. Aufgrund der hohen Mehrfachnutzung und dem synergetischen Zusammenspiel der drei Zusatzantriebseinheiten 2a, 2b, 2c werden je nach Schaltzustand drei drehzahlvariable Abtriebswellen Ab1, Ab2, Ab3 realisiert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Hauptantriebselement
- 2a
- erste Zusatzantriebseinheit
- 2b
- zweite Zusatzantriebseinheit
- 2c
- dritte Zusatzantriebseinheit
- 3a
- erster Energiewandler der ersten Zusatzantriebseinheit
- 3a‘
- zweiter Energiewandler der ersten Zusatzantriebseinheit
- 3b
- Energiewandler der zweiten Zusatzantriebseinheit
- 3c
- Energiewandler der dritten Zusatzantriebseinheit
- 4a
- erstes Planetengetriebe der ersten Zusatzantriebseinheit
- 4a‘
- zweites Planetengetriebe der ersten Zusatzantriebseinheit
- 4b
- Planetengetriebe der zweiten Zusatzantriebseinheit
- 4c
- Planetengetriebe der dritten Zusatzantriebseinheit
- 5
- Leitung
- 6
- Schnittstelle
- 7
- Gehäuse
- 8
- stufenlos leistungsverzweigtes Getriebe
- 9
- Energiespeicher
- Ab1
- erste Abtriebswelle
- Ab2
- zweite Abtriebswelle
- Ab3
- dritte Abtriebswelle
- K1
- erstes Schaltelement der dritten Zusatzantriebseinheit
- B1
- zweites Schaltelement der dritten Zusatzantriebseinheit
- K2
- Schaltelement der zweiten Zusatzantriebseinheit
- W1
- erste Welle
- W2
- zweite Welle
- W3
- dritte Welle
- W4
- vierte Welle
- W5
- fünfte Welle
- W6
- sechste Welle
- W7
- siebte Welle
- W8
- achte Welle
- W9
- neunte Welle
- W10
- zehnte Welle
- W5‘
- elfte Welle
- W6‘
- zwölfte Welle
- S1
- erster Schaltzustand
- S2
- zweiter Schaltzustand
- S3
- dritter Schaltzustand
- S4
- vierter Schaltzustand
- S5
- fünfter Schaltzustand
- S6
- sechster Schaltzustand
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013224383 A1 [0003]
