DE102019203252A1 - Power-split continuously variable transmission with two driving ranges - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein leistungsverzweigtes stufenloses Getriebe mit einem Antrieb, einem Abtrieb, einem ersten und einem zweiten Planetenradsatz, einem Variator mit einem ersten und einem zweiten Energiewandler, und einer ersten und einer zweiten Schalteinrichtung. Die Planetenradsätze weisen jeweils drei Elemente auf, wobei das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes mit dem dritten Element des ersten Planetenradsatzes permanent drehfest und mit dem Antrieb mechanisch wirkverbunden ist, der erste Energiewandler mit dem ersten Element des ersten Planetenradsatzes und der zweite Energiewandler mit dem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes mechanisch wirkverbunden ist, und das zweite Element des ersten Planetenradsatzes über die erste Schalteinrichtung drehfest mit dem Abtrieb verbindbar ist, um so einen ersten Getriebefahrbereich bereitzustellen. Das erste Element des ersten Planetenradsatzes ist an das erste Element des zweiten Planetenradsatzes über eine erste Anbindung und das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes an den Abtrieb über eine zweite Anbindung angebunden, wobei eine der ersten und zweiten Anbindungen über die zweite Schalteinrichtung zum Herstellen einer drehfesten Verbindung schaltbar ist, um einen zweiten Getriebefahrbereich bereitzustellen, und die andere der ersten und zweiten Anbindungen als permanent drehfeste Verbindung ausgebildet ist.The present invention relates to a power-split continuously variable transmission with a drive, an output, a first and a second planetary gear set, a variator with a first and a second energy converter, and a first and a second switching device. The planetary gear sets each have three elements, the second element of the second planetary gear set being permanently rotationally fixed with the third element of the first planetary gear set and mechanically operatively connected to the drive, the first energy converter with the first element of the first planetary gear set and the second energy converter with the second element of the first planetary gear set is mechanically operatively connected, and the second element of the first planetary gear set can be connected non-rotatably to the output via the first shifting device in order to provide a first transmission range. The first element of the first planetary gear set is connected to the first element of the second planetary gear set via a first connection and the third element of the second planetary gear set is connected to the output via a second connection, one of the first and second connections via the second switching device to produce a rotationally fixed connection is switchable to provide a second transmission range, and the other of the first and second connections is designed as a permanently non-rotatable connection.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein leistungsverzweigtes stufenloses Getriebe mit zwei Fahrbereichen. Das Getriebe kann zur Verwendung in einer Arbeitsmaschine ausgebildet sein. Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Antriebsstrang für eine Arbeitsmaschine mit solch einem leistungsverzweigten stufenlosen Getriebe, und auf eine Arbeitsmaschine mit solch einem Antriebsstrang.The present invention relates to a split-power continuously variable transmission with two driving ranges. The transmission can be designed for use in a work machine. The present invention further relates to a drive train for a work machine with such a power-split continuously variable transmission, and to a work machine with such a drive train.

Leistungsverzweigte stufenlose Getriebe, beispielsweise hydrostatisch-mechanisch leistungsverzweigte Getriebe, kommen im Bereich von Arbeitsmaschinen häufig zum Einsatz. Solche Getriebe ermöglichen das stufenlose Einstellen der Getriebeübersetzung bei relativ hohen Wirkungsgraden, weisen jedoch eine verhältnismäßig geringe Getriebespreizung auf. Unter der Spreizung eines Getriebes wird das Verhältnis zwischen größter und kleinster Übersetzung verstanden. Es ist bekannt, in einem stufenlosen Getriebe zur Vergrößerung der Getriebespreizung mehrere Fahrbereiche vorzusehen, die jeweils unterschiedliche Übersetzungsbereiche aufweisen.Power-split continuously variable transmissions, for example hydrostatic-mechanical power-split transmissions, are often used in the field of work machines. Such gears allow the gear ratio to be set continuously at relatively high levels of efficiency, but have a relatively low gear ratio spread. The spread of a gear is understood to mean the ratio between the largest and smallest translation. It is known to provide several driving ranges in a continuously variable transmission to increase the gear ratio spread, each of which has different transmission ranges.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein leistungsverzweigtes stufenloses Getriebe. Bei einem stufenlosen Getriebe ist die Übersetzung stufenlos einstellbar. Das Getriebe kann zur Verwendung in einer Arbeitsmaschine, beispielsweise einer Bau- oder Landmaschine, ausgebildet sein. Bei der Leistungsverzweigung kann es sich beispielsweise um eine hydrostatisch-mechanische und/oder um eine elektrisch-mechanische Leistungsverzweigung handeln. Das Getriebe umfasst einen Antrieb, an dem die zu übersetzende Größe in das Getriebe eingespeist wird. Ebenso umfasst das Getriebe einen Abtrieb, an dem die durch das Getriebe übersetzte Größe ausgegeben wird. Ferner umfasst das Getriebe einen Variator mit einem ersten und einem zweiten Energiewandler, die miteinander gekoppelt sein und in Wirkverbindung stehen können. Bei dem Variator kann es sich um einen hydraulischen und/oder elektrischen Variator handeln. Der Variator ist eingerichtet, um eine Übersetzung des Getriebes stufenlos variieren zu können. Darüber hinaus weist das Getriebe eine erste und eine zweite Schalteinrichtung auf. Bei einer Schalteinrichtung kann es sich um eine Kupplung handeln. Die Schalteinrichtungen können als formschlüssige Schalteinrichtungen, beispielsweise Klauen und/oder Synchronisierungen, und/oder als reibschlüssige Schalteinrichtungen, beispielsweise Lamellenschaltelemente, ausgebildet sein.The present invention relates to a split-power continuously variable transmission. With a continuously variable transmission, the translation is continuously adjustable. The transmission can be designed for use in a work machine, for example a construction or agricultural machine. The power split can be, for example, a hydrostatic-mechanical and / or an electrical-mechanical power split. The gearbox includes a drive on which the variable to be translated is fed into the gearbox. The gearbox also includes an output at which the variable translated by the gearbox is output. Furthermore, the transmission comprises a variator with a first and a second energy converter, which can be coupled to one another and can be operatively connected. The variator can be a hydraulic and / or electric variator. The variator is set up in order to be able to continuously vary a translation of the transmission. In addition, the transmission has a first and a second switching device. A switching device can be a clutch. The switching devices can be designed as positive switching devices, for example claws and / or synchronizers, and / or as frictional switching devices, for example multi-leaf switching elements.

Das Getriebe weist einen ersten und einen zweiten Planetenradsatz auf. Das Getriebe kann nur einen ersten und zweiten und damit keinen weiteren Planetenradsatz aufweisen. In einer Ausführungsform kann das Getriebe im Leistungsfluss zwischen dem Eingang in den zweiten Planetenradsatz und dem Abtrieb lediglich zwei Planetenradsätze aufweisen. Bei den Planentenradsätzen kann es sich jeweils um einen Minus-Planetenradsatz handeln, bei dem die Standübersetzung, welche das Drehzahlverhältnis von Sonnenrad und Hohlrad bei festgehaltenem Steg beschreibt, negativ ist. Ebenso kann es sich bei einem oder bei beiden Planetenradsätzen um einen Plus-Planetenradsatz handeln, bei dem die Standübersetzung positiv ist. Denkbar ist, dass der erste Planetenradsatz ein Minus- oder ein Plusplanetenradsatz und der zweite Planetenradsatz ein Minus-Planetenradsatz ist.The transmission has a first and a second planetary gear set. The transmission can only have a first and second and therefore no further planetary gear set. In one embodiment, the transmission can have only two planetary gear sets in the power flow between the input to the second planetary gear set and the output. The planetary gear sets can each be a minus planetary gear set in which the stationary gear ratio, which describes the speed ratio of the sun gear and ring gear when the web is held, is negative. Likewise, one or both planetary gear sets can be a plus planetary gear set in which the stationary gear ratio is positive. It is conceivable that the first planetary gear set is a minus or a plus planetary gear set and the second planetary gear set is a minus planetary gear set.

Die Planetenradsätze weisen jeweils drei Elemente auf. Bei dem ersten Element des jeweiligen Planetenradsatzes handelt es sich um ein Sonnenrad. Bei dem zweiten Element des jeweiligen Planetenradsatzes handelt es sich im Falle eines Minus-Planetenradsatzes um einen Planetenträger und im Falle eines Plus-Planetenradsatzes um ein Hohlrad. Bei dem dritten Element des jeweiligen Planetenradsatzes handelt es sich im Falle eines Minus-Planetenradsatzes um ein Hohlrad und im Falle eines Plus-Planetenradsatzes um einen Planetenträger. Der Planetenträger ist auch als Planetensteg oder Steg bekannt. Im Falle eines Minus-Planetenradsatzes kann der Planetenträger mindestens ein, insbesondere aber mehrere, beispielweise drei, Planetenräder tragen, die jeweils sowohl mit dem Sonnenrad als auch mit dem Hohlrad kämmen. Im Falle eines Plus-Planetenradsatzes kann der Planetenträger mindestes ein, insbesondere aber mehrere, beispielweise drei, Planetenradpaare tragen. Eines der Planetenräder des jeweiligen Paars kann mit dem Sonnenrad und das andere mit dem Hohlrad kämmen, wobei die beiden Planetenräder ferner untereinander kämmen können.The planetary gear sets each have three elements. The first element of the respective planetary gear set is a sun gear. The second element of the respective planetary gear set is a planet carrier in the case of a minus planetary gear set and a ring gear in the case of a plus planetary gear set. The third element of the respective planetary gear set is a ring gear in the case of a minus planetary gear set and a planet carrier in the case of a plus planetary gear set. The planet carrier is also known as a planet web or bridge. In the case of a minus planetary gear set, the planet carrier can carry at least one, but in particular several, for example three, planet gears, each of which meshes with both the sun gear and the ring gear. In the case of a plus planetary gear set, the planet carrier can carry at least one, but in particular several, for example three, planet gear pairs. One of the planet gears of the respective pair can mesh with the sun gear and the other with the ring gear, and the two planet gears can also mesh with one another.

Sind zwei Elemente mechanisch wirkverbunden, so sind diese unmittelbar oder mittelbar derart miteinander gekoppelt, dass eine Bewegung des einen Elements eine Reaktion des anderen Elements bewirkt. Zwischen den Elementen können dabei weitere Elemente, beispielsweise eine oder mehrere Getriebestufen, vorgesehen sein. Unter einer permanent drehfesten Verbindung zweier Elemente wird eine Verbindung verstanden, bei welcher die beiden Elemente zu allen bestimmungsgemäßen Zuständen des Getriebes starr miteinander gekoppelt sind. Die Elemente können dabei als drehfest miteinander verbundene Einzelkomponenten oder auch einstückig vorliegen. Bei einer permanent drehfesten Verbindung von zwei Elementen sind die Elemente direkt und unmittelbar miteinander verbunden, ohne dass weitere Funktionsgruppen, wie beispielsweise Übersetzungsstufen, zwischen diesen vorgesehen sind. Lediglich ein Verbindungsmittel zum Ausbilden der starren Kopplung zwischen den Elementen kann vorgesehen sein.If two elements are mechanically operatively connected, they are directly or indirectly coupled to one another in such a way that a movement of one element causes a reaction of the other element. Further elements, for example one or more gear stages, can be provided between the elements. A permanently rotationally fixed connection of two elements is understood to mean a connection in which the two elements are rigidly coupled to one another in all intended states of the transmission. The elements can be present as non-rotatably interconnected individual components or in one piece. In the case of a permanently rotationally fixed connection of two elements, the elements are directly and immediately connected to one another without further functional groups, such as, for example, gear ratios, being provided between them. Only a connecting means for forming the rigid coupling between the elements can be provided.

Ist hingegen ein Schaltelement zwischen zwei Bauelementen des Getriebes vorgesehen, so sind diese Bauelemente nicht permanent drehfest miteinander verbunden, jedoch über das Schaltelement drehfest miteinander verbindbar. Eine drehfeste Kopplung wird erst durch Betätigung des zwischenliegenden Schaltelements herbeigeführt. Dabei bedeutet eine Betätigung des Schaltelements, dass dieses in einen geschlossenen Zustand überführt wird, sodass die an das Schaltelement unmittelbar angekoppelten Bauelemente in ihren Drehbewegungen aneinander angeglichen werden. Ist das betroffene Schaltelement als formschlüssiges Schaltelement ausgebildet, werden die hierüber unmittelbar drehfest miteinander verbundenen Bauelemente unter gleicher Drehzahl laufen. Im Falle eines kraftschlüssigen Schaltelements können, auch nach einem Betätigen desselbigen, Drehzahlunterschiede zwischen den Bauelementen bestehen. Dieser gewollte oder auch ungewollte Zustand kann dennoch als drehfeste Verbindung der jeweiligen Bauelemente bezeichnet werden.If, however, a shift element is provided between two components of the transmission, these components are not permanently connected to one another in a rotationally fixed manner, but can be connected to one another in a rotationally fixed manner via the shift element. A non-rotatable coupling is only brought about by actuating the switching element located between them. Actuation of the switching element means that it is brought into a closed state, so that the rotational movements of the components directly coupled to the switching element are matched to one another. If the shifting element concerned is designed as a form-fitting shifting element, the components connected directly to one another in a rotationally fixed manner will run at the same speed. In the case of a non-positive switching element, there can be speed differences between the components even after it has been actuated. This desired or unwanted state can nevertheless be referred to as a non-rotatable connection of the respective components.

Das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes ist mit dem dritten Element des ersten Planetenradsatzes permanent drehfest und mit dem Antrieb mechanisch wirkverbunden. Ferner ist der erste Energiewandler mit dem ersten Element des ersten Planetenradsatzes und der zweite Energiewandler mit dem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes mechanisch wirkverbunden. Das zweite Element des ersten Planetenradsatzes ist über die erste Schalteinrichtung drehfest mit dem Abtrieb verbindbar, um so einen ersten Getriebefahrbereich mit einem ersten Übersetzungsbereich bereitzustellen.The second element of the second planetary gear set is permanently rotationally fixed to the third element of the first planetary gear set and is mechanically operatively connected to the drive. Furthermore, the first energy converter is mechanically operatively connected to the first element of the first planetary gear set and the second energy converter to the second element of the first planetary gear set. The second element of the first planetary gear set can be connected non-rotatably to the output via the first shifting device in order to provide a first transmission range with a first transmission range.

Ferner ist das erste Element des ersten Planetenradsatzes an das erste Element des zweiten Planetenradsatzes über eine erste Anbindung und das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes an den Abtrieb über eine zweite Anbindung angebunden. Eine der ersten und zweiten Anbindungen ist über die zweite Schalteinrichtung zum Herstellen einer drehfesten Verbindung schaltbar, um einen zweiten Getriebefahrbereich mit einem zweiten Übersetzungsbereich bereitzustellen. Die andere der ersten und zweiten Anbindungen ist als permanent drehfeste Verbindung ausgebildet. Der erste und der zweite Übersetzungsbereich können sich unterscheiden, um so eine Getriebespreizung zu erhöhen. Somit ist entweder das erste Element des ersten Planetenradsatzes mit dem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes drehfest über die zweite Schalteinrichtung verbindbar. Alternativ ist das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes drehfest mit dem Abtrieb über die zweite Schalteinrichtung verbindbar.Furthermore, the first element of the first planetary gear set is connected to the first element of the second planetary gear set via a first connection and the third element of the second planetary gear set is connected to the output via a second connection. One of the first and second connections can be switched via the second switching device in order to produce a non-rotatable connection in order to provide a second transmission range with a second transmission range. The other of the first and second connections is designed as a permanently non-rotatable connection. The first and the second gear ratio range can differ in order to increase a gear ratio spread. Thus, either the first element of the first planetary gear set can be connected non-rotatably to the first element of the second planetary gear set via the second switching device. Alternatively, the third element of the second planetary gear set can be connected non-rotatably to the output via the second switching device.

Mit der vorliegenden Erfindung wird ein leistungsverzweigtes stufenloses Getriebe mit zwei Fahrbereichen und damit einer verhältnismäßig großen Getriebespreizung bereitgestellt. Das Getriebe weist einen einfachen, kompakten und kosteneffizienten Aufbau auf, weil es lediglich zwei Planetenradsätze und lediglich zwei Schalteinrichtungen umfasst. Ferner resultiert das Getriebe in geringen Bauteil- und Variatorbelastungen und weist einen guten Wirkungsgrad auf.The present invention provides a power-split continuously variable transmission with two driving ranges and thus a relatively large transmission spread. The transmission has a simple, compact and cost-effective structure because it comprises only two planetary gear sets and only two switching devices. Furthermore, the transmission results in low component and variator loads and has a high degree of efficiency.

Im Rahmen einer Ausführungsform sind das zweite Element des ersten Planetenradsatzes und der Abtrieb mit der ersten Schalteinrichtung permanent drehfest verbunden. Ferner können das erste Element des ersten Planetenradsatzes und das erste Element des zweiten Planetenradsatzes permanent drehfest mit der zweiten Schalteinrichtung verbunden sein. Alternativ können das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes und der Abtrieb mit der zweiten Schalteinrichtung permanent drehfest verbunden sein.In the context of one embodiment, the second element of the first planetary gear set and the output are permanently connected to the first switching device in a rotationally fixed manner. Furthermore, the first element of the first planetary gear set and the first element of the second planetary gear set can be permanently connected to the second switching device in a rotationally fixed manner. Alternatively, the third element of the second planetary gear set and the output can be permanently connected to the second switching device in a rotationally fixed manner.

Die Energiewandler des Variators können als elektrische Maschinen ausgebildet sein. Die elektrischen Maschinen können jeweils eine Leistungselektronik aufweisen. Ferner ist es denkbar, dass die elektrischen Maschinen elektrische Leistung für einen Verbraucher zur Verfügung stellen und elektrische Leistung demnach aus dem Getriebe über den Variator abführbar ist. In einer Ausführungsform können die elektrischen Maschinen jeweils als Motor und Generator betrieben werden. Ebenso ist es denkbar, dass eine der Maschinen nur als Motor und die andere nur als Generator betreibbar ist. Alternativ oder zusätzlich können die Energiewandler als Hydrostaten ausgebildet sein.The energy converters of the variator can be designed as electrical machines. The electrical machines can each have power electronics. It is also conceivable that the electrical machines provide electrical power for a consumer and electrical power can accordingly be discharged from the transmission via the variator. In one embodiment, the electrical machines can each be operated as a motor and generator. It is also conceivable that one of the machines can only be operated as a motor and the other only as a generator. Alternatively or additionally, the energy converters can be designed as hydrostats.

Einer der Energiewandler oder beide kann/können an den ersten Planetenradsatz jeweils mechanisch über eine Vorübersetzung angebunden werden. Bei der Vorübersetzung kann es sich um eine Stirnrad- und/oder Planetenradstufe handeln. Handelt es sich bei den Energiewandlern um elektrische Maschinen, macht es die Vorübersetzung beispielsweise möglich, elektrische Maschinen mit einer geringeren Baugröße zu verwenden.One of the energy converters or both can be connected mechanically to the first planetary gear set via a pre-transmission. The pre-translation can be a spur gear and / or planetary gear stage. If the energy converters are electrical machines, the pre-translation makes it possible, for example, to use electrical machines with a smaller size.

Mindestens einer der Energiewandler kann koaxial zum Antrieb ausgebildet sein. Unter einer koaxialen Ausbildung des Energiewandlers zum Antrieb wird verstanden, dass die Rotationsachse des Energiewandlers mit der Rotationsachse des Antriebs zusammenfällt. So kann ein besonders kompaktes und rotationssymmetrisches Getriebe bereitgestellt werden. Ebenso ermöglicht diese Ausgestaltung eine Anbindung des Energiewandlers an das Getriebe mit wenigen Bauteilen. Dies resultiert in einer geringen Komplexität mit geringer Fehleranfälligkeit.At least one of the energy converters can be designed coaxially with the drive. A coaxial design of the energy converter for the drive is understood to mean that the axis of rotation of the energy converter coincides with the axis of rotation of the drive. A particularly compact and rotationally symmetrical transmission can thus be provided. This configuration also enables the energy converter to be connected to the transmission with a few components. This results in a low level of complexity with a low susceptibility to errors.

Ferner ist es möglich, dass mindestens einer der Energiewandler achsparallel zum Antrieb ausgebildet ist. Bei dieser Ausgestaltung fällt die Rotationsachse des Energiewandlers nicht mit jener des Antriebs zusammen, ist aber parallel zu dieser angeordnet. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass die Ausgestaltung des Energiewandlers, beispielsweise dessen Größe, unabhängig von der Ausbildung des sonstigen Getriebes gewählt werden kann. Sind beide Energiewandler achsparallel ausgebildet, können diese auf gegenüberliegenden Seiten des Getriebes vorgesehen sein. Bei achsparalleler Ausgestaltung kann der Energiewandler über eine oder mehrere Stirnradstufen mechanisch an den Planetenradsatz angebunden werden. It is also possible for at least one of the energy converters to be designed axially parallel to the drive. In this embodiment, the axis of rotation of the energy converter does not coincide with that of the drive, but is arranged parallel to it. This embodiment has the advantage that the design of the energy converter, for example its size, can be selected independently of the design of the other transmission. If both energy converters are axially parallel, they can be provided on opposite sides of the transmission. In the case of an axially parallel configuration, the energy converter can be mechanically connected to the planetary gear set via one or more spur gear stages.

Das Getriebe kann ferner ein Wendegetriebe aufweisen. Durch Vorsehen des Wendegetriebes können der erste und zweite Getriebefahrbereich sowohl in Vorwärts- als auch in Rückwärtsrichtung bereitgestellt werden. Das Wendegetriebe kann abtriebsseitig vorgesehen sein, bei dem es mit dem Abtrieb des Getriebes mechanisch wirkverbunden oder permanent drehfest verbunden sein kann. In diesem Fall kann das Wendegetriebe im Leistungsfluss nach dem Abtrieb des Getriebes vorgesehen sein. Ebenso kann das Wendegetriebe antriebsseitig und im Leistungsfluss vor dem Antrieb des Getriebes vorgesehen sein. Beispielsweise ist das Wendegetriebe permanent drehfest mit dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden. Das Wendegetriebe kann einen Minus-Planetensatz, einen Plus-Planetensatz und/oder eine Stirnradstufe aufweisen.The transmission can also have a reversing gear. By providing the reversing gear, the first and second gear travel ranges can be provided both in the forward and in the reverse direction. The reversing gear can be provided on the output side, in which it can be mechanically operatively connected to the output of the transmission or can be permanently connected in a rotationally fixed manner. In this case, the reversing gear can be provided in the power flow after the output of the gear. Likewise, the reversing gear can be provided on the drive side and in the power flow in front of the drive of the gear. For example, the reversing gear is permanently non-rotatably connected to the second element of the second planetary gear set. The reversing gear can have a minus planetary gear set, a plus planetary gear set and / or a spur gear stage.

Der erste und zweite Planetenradsatz kann jeweils als Minus-Planetenradsatz ausgebildet sein. So wird ein einfacher und besonders kompakter Getriebeaufbau bereitgestellt. Ferner können der erste und zweite Planetenradsatz identische geometrische Abmessungen aufweisen. Beispielsweise können die Sonnen-, Planeten- und Hohlräder der beiden Planetenradsätze identische Durchmesser aufweisen. Auch dies trägt zu einem einfachen und kompakten Getriebeaufbau bei. Ferner kann das Getriebe eine Zapfwelle aufweisen, die permanent drehfest mit dem Antrieb verbunden sein kann. Die Zapfwelle kann auch als Nebenantrieb bezeichnet werden. Über die Zapfwelle kann Antriebsenergie für Nebenaggregate, beispielsweise für eine Mähmaschine, einen Ladewagen oder sonstige Anbaugeräte bereitgestellt werden.The first and second planetary gear set can each be designed as a minus planetary gear set. A simple and particularly compact transmission structure is thus provided. Furthermore, the first and second planetary gear sets can have identical geometric dimensions. For example, the sun, planetary and ring gears of the two planetary gear sets can have identical diameters. This also contributes to a simple and compact transmission structure. Furthermore, the transmission can have a power take-off shaft that can be permanently connected to the drive in a rotationally fixed manner. The power take-off shaft can also be referred to as a power take-off. Drive energy for auxiliary units, for example for a mower, a loading wagon or other attachments, can be provided via the power take-off shaft.

Darüber hinaus bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Antriebsstrang für eine Arbeitsmaschine mit einem leistungsverzweigten stufenlosen Getriebe gemäß einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Arbeitsmaschine mit solch einem Antriebsstrang. Die Arbeitsmaschine kann eine Landmaschine oder eine Baumaschine sein. Beispielsweise ist die Arbeitsmaschine ein Ackerschlepper oder ein Radlader.

  • 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Getriebes gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 2 zeigt eine schematische Ansicht eines Getriebes gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 3 zeigt ein Schaltschema der Getriebe aus 1-2.
  • 4 zeigt eine schematische Ansicht eines Getriebes gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 5 zeigt eine schematische Ansicht eines Getriebes gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 6 zeigt eine schematische Ansicht eines Getriebes gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 7 zeigt eine schematische Ansicht eines Getriebes gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
The present invention also relates to a drive train for a work machine with a power-split continuously variable transmission according to one of the embodiments described above. The invention also relates to a work machine with such a drive train. The work machine can be an agricultural machine or a construction machine. For example, the work machine is an agricultural tractor or a wheel loader.
  • 1 shows a schematic view of a transmission according to a first embodiment of the present invention.
  • 2 shows a schematic view of a transmission according to a further embodiment of the present invention.
  • 3 shows a shift pattern of the transmission 1-2 .
  • 4th shows a schematic view of a transmission according to a further embodiment of the present invention.
  • 5 shows a schematic view of a transmission according to a further embodiment of the present invention.
  • 6th shows a schematic view of a transmission according to a further embodiment of the present invention.
  • 7th shows a schematic view of a transmission according to a further embodiment of the present invention.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Getriebes 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Getriebe 1 der vorliegenden Ausführungsform ist im Wesentlichen achssymmetrisch ausgebildet, wobei in 1 lediglich ein schematischer Halbschnitt gezeigt ist. Ferner ist das Getriebe 1 ausgebildet, um in einen Antriebsstrang einer Arbeitsmaschine integriert zu werden. 1 shows a schematic representation of a transmission 1 according to a first embodiment of the present invention. The gear 1 of the present embodiment is substantially axially symmetrical, with in 1 only a schematic half-section is shown. Furthermore, the transmission 1 designed to be integrated into a drive train of a work machine.

Das Getriebe 1 umfasst einen ersten Planetenradsatz 2 und einen zweiten Planetenradsatz 3. Jeder der Planetenradsätze 2, 3 weist ein erstes Element 4 beziehungsweise 5, ein zweites Element 6 beziehungsweise 7, und ein drittes Element 8 beziehungsweise 9 auf. Das erste Elemente 4 des ersten Planetenradsatzes 2 und das erste Element 5 des zweiten Planetenradsatzes 3 ist jeweils durch ein Sonnenrad gebildet. Das zweite Element 6 des ersten 2 und das zweite Element 7 des zweiten Planetenradsatzes 3 ist jeweils durch einen Planetenträger gebildet. Das dritte Element 8 des ersten 2 und das dritte Element 9 des zweiten Planetenradsatzes 3 ist jeweils durch ein Hohlrad gebildet. Der erste 2 und zweite Planetenradsatz 3 sind in dieser ersten Ausführungsform jeweils als Minus-Planetenradsätze ausgebildet. Die Planetenträger 6, 7 der Planetenradsätze 2, 3 tragen jeweils mehrere Planetenräder, wobei in 1 jeweils nur ein Planetenrad gezeigt ist. Die Planetenräder kämmen jeweils sowohl mit dem Sonnenrad 4 beziehungsweise 5 als auch dem Hohlrad 8 beziehungsweise 9 des jeweiligen Radsatzes 2 beziehungsweise 3.The gear 1 includes a first planetary gear set 2 and a second planetary gear set 3 . Each of the planetary gear sets 2 , 3 has a first element 4th respectively 5 , a second element 6th respectively 7th , and a third element 8th respectively 9 on. The first element 4th of the first planetary gear set 2 and the first element 5 of the second planetary gear set 3 is each formed by a sun gear. The second element 6th of the first 2 and the second element 7th of the second planetary gear set 3 is each formed by a planet carrier. The third element 8th the first 2 and the third element 9 of the second planetary gear set 3 is each formed by a ring gear. The first 2 and second planetary gear sets 3 are each designed as minus planetary gear sets in this first embodiment. The planet carriers 6th , 7th the planetary gear sets 2 , 3 each carry several planet gears, with in 1 only one planet gear is shown at a time. The planet gears mesh with both the sun gear 4th or 5 as well as the ring gear 8th respectively 9 of the respective wheelset 2 respectively 3 .

Das Getriebe 1 weist ferner einen Antrieb 10 und einen Abtrieb 11 auf, die an gegenüberliegenden Seiten des Getriebes 1 vorgesehen sind. Der Antrieb 10 wird vorliegend durch eine Antriebswelle ausgebildet, die sich von der Seite eines Getriebeeingangs 13 vollständig durch das Getriebe 1 hindurch bis zur Seite eines Getriebeausgangs 14 erstreckt, an welcher der Abtrieb 11 angeordnet ist. Auf der Seite des Abtriebs 11 bildet die Antriebswelle 10 einen Nebenabtrieb beziehungsweise eine Zapfwelle 12 aus. Zwischen dem Getriebeeingang 13 und dem Getriebeausgang 14 sind der erste und zweite Planetenradsatz 2, 3 in dieser Reihenfolge angeordnet. Im Rahmen der vorliegenden Ausführungsform sind der erste und zweite Planetenradsatz 2, 3 geometrisch im Wesentlichen identisch zueinander und koaxial zur Antriebswelle 10 ausgebildet. So weisen die Sonnenräder 4 beziehungsweise 5, die Planetenträger 6 beziehungsweise 7, und die Hohlräder 8 beziehungsweise 9 der beiden Planetenradsätze 2, 3 identische Durchmesser auf. The gear 1 also has a drive 10 and a downforce 11 on those on opposite sides of the gearbox 1 are provided. The drive 10 is in the present case formed by a drive shaft that extends from the side of a transmission input 13 completely through the gearbox 1 through to the side of a transmission output 14th extends to which the output 11 is arranged. On the downforce side 11 forms the drive shaft 10 a power take-off or a PTO shaft 12 out. Between the gearbox input 13 and the transmission output 14th are the first and second planetary gear sets 2 , 3 arranged in this order. In the context of the present embodiment, the first and second planetary gear sets 2 , 3 geometrically essentially identical to one another and coaxial to the drive shaft 10 educated. So point the sun gears 4th respectively 5 , the planet carrier 6th respectively 7th , and the ring gears 8th respectively 9 of the two planetary gear sets 2 , 3 identical diameter.

Wie aus 1 ersichtlich, ist das zweite Element 7 des zweiten Planetenradsatzes 3, also der Planetenträger, mit der Antriebswelle 10 und dem dritten Element 8 des ersten Planetenradsatzes 2, also dem Hohlrad, über eine erste Hohlwelle 15 permanent drehfest verbunden. Die drehfeste Anbindung des Planetenträgers 7 an die Antriebswelle 10 erfolgt dabei in dieser Ausführungsform auf einer axialen Höhe zwischen dem zweiten Planetenradsatz 3 und dem Getriebeausgang 14.How out 1 visible is the second element 7th of the second planetary gear set 3 , so the planet carrier, with the drive shaft 10 and the third element 8th of the first planetary gear set 2 , i.e. the ring gear, via a first hollow shaft 15th permanently non-rotatably connected. The non-rotatable connection of the planet carrier 7th to the drive shaft 10 takes place in this embodiment at an axial height between the second planetary gear set 3 and the transmission output 14th .

Darüber hinaus umfasst das Getriebe 1 eine zweite Hohlwelle 16 und eine Abtriebswelle 17. Die zweite Hohlwelle 16 erstreckt sich in Axialrichtung entlang beider Planetenradsätze 2, 3 und ist radial außerhalb dieser vorgesehen. Mit der zweiten Hohlwelle 16 ist der Planetenträger 6 des ersten Planetenradsatzes 2 auf der dem Getriebeeingang 13 zugewandten Seite des Radsatzes 2 permanent drehfest verbunden. Die Abtriebswelle 17 ist als Hohlwelle ausgebildet, bildet den Abtrieb 11 aus und ist radial außerhalb der Antriebwelle 10 auf axialer Höhe der Zapfwelle 12 vorgesehen. Zwischen der zweiten Hohlwelle 16 und der Abtriebswelle 17 ist ein erstes Schaltelement K1 vorgesehen, das als Kupplung ausgebildet ist. Die Kupplung K1 ist in Axialrichtung zwischen dem zweiten Planetenradsatz 3 und dem Abtrieb 11 vorgesehen und permanent drehfest mit der Abtriebswelle 17 und damit dem Abtrieb 11 sowie der zweiten Hohlwelle 16 verbunden. Durch Betätigung der Kupplung K1 kann die zweite Hohlwelle 16 und damit der Planetenträger 6 des ersten Planetenradsatzes 2 drehfest mit der Abtriebswelle 17 und damit dem Abtrieb 11 verbunden werden.It also includes the transmission 1 a second hollow shaft 16 and an output shaft 17th . The second hollow shaft 16 extends in the axial direction along both planetary gear sets 2 , 3 and is provided radially outside this. With the second hollow shaft 16 is the planet carrier 6th of the first planetary gear set 2 on the gearbox input 13 facing side of the wheelset 2 permanently non-rotatably connected. The output shaft 17th is designed as a hollow shaft, forms the output 11 and is radially outside the drive shaft 10 at the axial height of the PTO shaft 12 intended. Between the second hollow shaft 16 and the output shaft 17th is a first switching element K1 provided, which is designed as a coupling. The coupling K1 is in the axial direction between the second planetary gear set 3 and the downforce 11 provided and permanently rotationally fixed to the output shaft 17th and thus the downforce 11 and the second hollow shaft 16 connected. By operating the clutch K1 can the second hollow shaft 16 and thus the planet carrier 6th of the first planetary gear set 2 non-rotatably with the output shaft 17th and thus the downforce 11 get connected.

Das Getriebe 1 umfasst ferner eine dritte Hohlwelle 18, die in Axialrichtung zwischen dem zweiten Planetenradsatz 3 und dem Abtrieb 11 und in Radialrichtung zwischen der Antriebswelle 10 und der zweiten Hohlwelle 16 vorgesehen ist. Die dritte Hohlwelle 18 ist permanent drehfest mit dem Hohlrad 9 des zweiten Planetenradsatzes 3 verbunden. Im Leistungsfluss zwischen der dritten Hohlwelle 18 und der Abtriebswelle 17 ist ein zweites Schaltelement K2 vorgesehen, das als Kupplung ausgebildet ist. Dabei ist das zweite Schaltelement K2 permanent drehfest mit dem dritten Element 9 des zweiten Planetenradsatzes 3 und der Abtriebswelle 17 und damit dem Abtrieb 11 verbunden. Durch Betätigung der Kupplung K2 kann die dritte Hohlwelle 18 und damit das Hohlrad 9 des zweiten Planetenradsatzes 3 drehfest mit der Abtriebswelle 17 und damit dem Abtrieb 11 verbunden werden.The gear 1 further comprises a third hollow shaft 18th that are axially between the second planetary gear set 3 and the downforce 11 and in the radial direction between the drive shaft 10 and the second hollow shaft 16 is provided. The third hollow shaft 18th is permanently rotatable with the ring gear 9 of the second planetary gear set 3 connected. In the power flow between the third hollow shaft 18th and the output shaft 17th is a second switching element K2 provided, which is designed as a coupling. Here is the second switching element K2 permanently rotatable with the third element 9 of the second planetary gear set 3 and the output shaft 17th and thus the downforce 11 connected. By operating the clutch K2 can use the third hollow shaft 18th and with it the ring gear 9 of the second planetary gear set 3 non-rotatably with the output shaft 17th and thus the downforce 11 get connected.

Das Getriebe 1 umfasst ferner eine vierte Hohlwelle 19, die sich in Axialrichtung entlang beider Planetenradsätze 2, 3 und darüber hinaus in Richtung des Getriebeeingangs 13 erstreckt sowie in Radialrichtung innerhalb der ersten 15 und zweiten Hohlwelle 16 angeordnet ist. Auf der dritten Hohlwelle 19 ist an einem Ende das Sonnenrad 5 des zweiten Planetenradsatzes 3 als Festrad montiert. Von diesem einen Ende aus erstreckt sich die dritte Hohlwelle 19 weg von dem zweiten Planetenradsatz 3 in Richtung des Getriebeeingangs 13 entlang des ersten Planetenradsatzes 2. Vorliegend ist auf der dritten Hohlwelle 19 auch das Sonnenrad 4 des ersten Planentenradsatzes 2 als Festrad angebracht.The gear 1 further comprises a fourth hollow shaft 19th which extend in the axial direction along both planetary gear sets 2 , 3 and beyond in the direction of the gearbox input 13 extends and in the radial direction within the first 15 and second hollow shaft 16 is arranged. On the third hollow shaft 19th is the sun gear at one end 5 of the second planetary gear set 3 mounted as a fixed gear. The third hollow shaft extends from this one end 19th away from the second planetary gear set 3 towards the gearbox input 13 along the first planetary gear set 2 . The present is on the third hollow shaft 19th also the sun gear 4th of the first planetary gear set 2 attached as a fixed gear.

Darüber hinaus umfasst das Getriebe 1 einen Variator mit einem ersten Energiewandler 20 und einem zweiten Energiewandler 21. Die Energiewandler 20, 21 sind in dieser Ausführungsform als elektrische Maschinen ausgebildet, die koaxial zur Antriebswelle 10 vorgesehen sind. Die elektrischen Maschinen 20, 21 umfassen jeweils einen Rotor 22, 23 und einen an einem Getriebegehäuse 24 festgesetzten Stator 25, 26. Der Rotor 22 der ersten elektrischen Maschine 20 ist in der vorliegenden Ausführungsform permanent drehfest mit der vierten Hohlwelle 19 verbunden, wobei die Anbindung in Axialrichtung vor dem ersten Planetenradsatz 2 erfolgt. Ferner ist der Rotor 23 der zweiten elektrischen Maschine 21 permanent drehfest an die zweite Hohlwelle 16 angebunden. Die Anbindung erfolgt in Axialrichtung ebenfalls vor dem ersten Planetenradsatz 2. Die elektrischen Maschinen sind über eine nicht gezeigte elektrische Verbindung miteinander gekoppelt.It also includes the transmission 1 a variator with a first energy converter 20th and a second energy converter 21st . The energy converter 20th , 21st are designed in this embodiment as electrical machines that are coaxial with the drive shaft 10 are provided. The electrical machines 20th , 21st each include a rotor 22nd , 23 and one on a gearbox 24 fixed stator 25th , 26th . The rotor 22nd the first electric machine 20th is in the present embodiment permanently rotatably fixed to the fourth hollow shaft 19th connected, the connection in the axial direction in front of the first planetary gear set 2 he follows. Further is the rotor 23 the second electric machine 21st permanently non-rotatably on the second hollow shaft 16 tied up. The connection is made in the axial direction in front of the first planetary gear set 2 . The electrical machines are coupled to one another via an electrical connection (not shown).

2 zeigt eine schematische Ansicht eines Getriebes 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Aufbau des Getriebes 1 gleicht dem aus 1 mit den im Folgenden beschriebenen Ausnahmen. Im Gegensatz zu der Getriebeausgestaltung aus 1 ist die die dritte Hohlwelle 18' in dieser zweiten Ausführungsform permanent drehfest mit der Abtriebswelle 17' und damit dem Abtrieb 11 verbunden. Ferner weist die vierte Hohlwelle 19' lediglich das Sonnenrad 4 des ersten Planetenradsatzes 2 als Festrad auf. Das Getriebe 1 umfasst in dieser zweiten Ausführungsform ferner eine fünfte Hohlwelle 27', die sich in Axialrichtung von dem zweiten Planetenradsatz 3 entlang des ersten Planetenradsatzes 2 zum Getriebeeingang 13 hin erstreckt. In Radialrichtung ist die fünfte Hohlwelle 27' innerhalb der vierten Hohlwelle 19' angeordnet. Die fünfte Hohlwelle 27' weist das Sonnenrad 5 des zweiten Planetenradsatzes 3 als Festrad auf. Zwischen der vierten Hohlwelle 19' und der fünften Hohlwelle 27' ist in dieser Ausführungsform ein zweites Schaltelement K2' vorgesehen, das als Kupplung ausgebildet ist. Das zweite Schaltelement K2' ist in Axialrichtung vor dem Variator und den ersten und zweiten Planetenradsätzen 2, 3 angeordnet. Ferner ist das zweite Schaltelement K2' permanent drehfest mit der vierten Hohlwelle 19' und der fünften Hohlwelle 27' verbunden. Durch Betätigung der Kupplung K2' kann die vierte Hohlwelle 19' und damit das Sonnenrad 4 des ersten Planetenradsatzes 2 drehfest mit der fünften Hohlwelle 27'und damit dem Sonnenrad 5 des zweiten Planetenradsatzes 3 verbunden werden. 2 shows a schematic view of a transmission 1 according to a second embodiment of the present invention. The structure of the transmission 1 compensates for that 1 with the exceptions described below. In contrast to the gearbox design 1 is the third hollow shaft 18 ' in this second embodiment permanently non-rotatably with the output shaft 17 ' and thus the downforce 11 connected. Furthermore, the fourth Hollow shaft 19 ' only the sun gear 4th of the first planetary gear set 2 as a fixed gear. The gear 1 in this second embodiment further comprises a fifth hollow shaft 27 ' extending in the axial direction from the second planetary gear set 3 along the first planetary gear set 2 to the transmission input 13 extends towards. The fifth hollow shaft is in the radial direction 27 ' inside the fourth hollow shaft 19 ' arranged. The fifth hollow shaft 27 ' points the sun gear 5 of the second planetary gear set 3 as a fixed gear. Between the fourth hollow shaft 19 ' and the fifth hollow shaft 27 ' is a second switching element in this embodiment K2 ' provided, which is designed as a coupling. The second switching element K2 ' is axially in front of the variator and the first and second planetary gear sets 2 , 3 arranged. The second switching element is also K2 ' permanently rotatable with the fourth hollow shaft 19 ' and the fifth hollow shaft 27 ' connected. By operating the clutch K2 ' can use the fourth hollow shaft 19 ' and with it the sun gear 4th of the first planetary gear set 2 non-rotatably with the fifth hollow shaft 27 'and thus the sun gear 5 of the second planetary gear set 3 get connected.

3 zeigt ein Schaltschema der Getriebe aus 1-2. Wie aus 3 ersichtlich, können zwei Fahrbereiche FB1 und FB2 geschaltet werden. Bei dem ersten Fahrbereich FB1 wird die Kupplung K1 des Getriebes 1 betätigt, sodass das zweite Element 6 des ersten Planetenradsatzes 2 mit dem Abtrieb 11 über die zweite Hohlwelle 16 und die Abtriebswelle 17 drehfest verbunden wird. Die zweite Kupplung K2/K2' wird nicht betätigt. So wird ein ausgangsgekoppeltes System (output coupled) bereitgestellt. Bei dem zweiten Fahrbereich FB2 wird nur die Kupplung K2/K2' betätigt. So wird in der in 1 gezeigten Ausführungsform das dritte Element 9 des zweiten Planetenradsatzes 3 drehfest mit dem Abtrieb 11 über die dritte Hohlwelle 18 und die Abtriebswelle 17 verbunden. In der in 2 gezeigten Ausführungsform werden die Sonnenräder 4, 5 des ersten und zweiten Planetenradsatzes 2, 3 über die vierte und fünfte Hohlwelle 19', 27' drehfest miteinander verbunden. So kann ein mischgekoppeltes System (compound coupled) bereitgestellt werden. Durch das Bereitstellen der zwei Fahrbereiche FB1 und FB2 kann die Spreizung des Getriebes 1 erhöht werden. 3 shows a shift pattern of the transmission 1-2 . How out 3 can be seen, two driving areas FB1 and FB2 be switched. In the first driving area FB1 becomes the clutch K1 of the transmission 1 operated so that the second element 6th of the first planetary gear set 2 with the downforce 11 via the second hollow shaft 16 and the output shaft 17th is rotatably connected. The second clutch K2 / K2 ' is not actuated. An output-coupled system is thus provided. In the second driving range FB2 becomes only the clutch K2 / K2 ' actuated. So in the in 1 embodiment shown the third element 9 of the second planetary gear set 3 non-rotatably with the output 11 via the third hollow shaft 18th and the output shaft 17th connected. In the in 2 The embodiment shown are the sun gears 4th , 5 of the first and second planetary gear set 2 , 3 via the fourth and fifth hollow shaft 19 ' , 27 ' non-rotatably connected to each other. A compound coupled system can thus be provided. By providing the two driving areas FB1 and FB2 can the spread of the transmission 1 increase.

Die in 1-2 gezeigten Getriebe 1 können darüber hinaus um eine Wendegruppe/ein Wendegetriebe erweitert werden. Über die Wendegruppe können die Fahrbereiche FB1 und FB2 sowohl für die Vorwärtsfahrt als auch für die Rückwärtsfahrt bereitgestellt werden. Im Folgenden werden mögliche Ausgestaltungen der Wendegruppe in Verbindung mit der in 1 gezeigten Ausführungsform beschrieben, wobei die Wendegruppen ebenso mit der in 2 gezeigten Ausführungsform kombiniert werden können.In the 1-2 shown gearbox 1 can also be expanded to include a reversing group / reversing gear. The driving areas can be controlled via the turning group FB1 and FB2 can be provided for both forward travel and reverse travel. In the following, possible configurations of the turning group in connection with the in 1 embodiment shown, the turning groups also with the in 2 embodiment shown can be combined.

4 zeigt eine abtriebsseitig angebundene Wendegruppe 30, die mit der Abtriebswelle 17 und damit dem Abtrieb 11, der in 1-2 gezeigten Getriebe 1 permanent drehfest verbunden ist. Die Wendegruppe 30 ist in Axialrichtung hinter den Schaltelementen K1, K2 vorgesehen und umfasst eine Ausgangswelle 31, die parallel zur Antriebswelle 10 und radial außerhalb der Energiewandler 20, 21 vorgesehen ist. Die Wendegruppe 30 umfasst ferner eine erste W1 und eine zweite Kupplung W2, die ko-axial zur Antriebswelle 10 vorgesehen sind. Denkbar sind hier sowohl formschlüssige Kupplungen, z.B. Klauenkupplungen, wie auch reibschlüssige Kupplungen, z.B. Lamellenkupplungen. Durch Betätigung der ersten Kupplung W1 wird die Abtriebswelle 17 über eine Stirnradstufe mit der Ausgangswelle 31 der Wendegruppe 30 verbunden. Die Stirnradstufe umfasst ein auf der Ausgangswelle 31 vorgesehenes Festrad 32 und ein mit diesem kämmendes Losrad 33, welches über die erste Kupplung W1 mit der Abtriebswelle 17 drehfest verbunden werden kann. Durch Betätigung der zweiten Kupplung W2 wird die Abtriebswelle 17 über eine weitere Stirnradstufe mit der Ausgangswelle 31 mechanisch wirkverbunden. Die weitere Stirnradstufe umfasst ein auf der Ausgangswelle 31 vorgesehenes Festrad 34, welches mit einem Zwischenrad 35 kämmt, welches wiederum mit einem Losrad 36 kämmt. Das Losrad 36 kann durch Betätigung der Kupplung W2 mit dem der Abtriebswelle 17 drehfest verbunden werden. Die Betä-tigung der ersten Kupplung W1 resultiert demnach in einer Drehrichtung der Ausgangswelle 31, die umgekehrt zu der Drehrichtung bei Betätigung der zweiten Kupplung W2 ist. 4th shows a turning group connected on the output side 30th that is connected to the output shaft 17th and thus the downforce 11 who is in 1-2 shown gearbox 1 is permanently non-rotatably connected. The turning group 30th is behind the switching elements in the axial direction K1 , K2 provided and includes an output shaft 31 that are parallel to the drive shaft 10 and radially outside the energy converter 20th , 21st is provided. The turning group 30th further comprises a first W1 and a second clutch W2 , the co-axial to the drive shaft 10 are provided. Both form-locking clutches, for example claw clutches, and frictional clutches, for example multi-plate clutches, are conceivable here. By pressing the first clutch W1 becomes the output shaft 17th via a spur gear stage with the output shaft 31 the turning group 30th connected. The spur gear stage includes one on the output shaft 31 provided fixed gear 32 and a loose wheel meshing with this 33 which is about the first clutch W1 with the output shaft 17th can be connected non-rotatably. By actuating the second clutch W2 becomes the output shaft 17th via another spur gear stage with the output shaft 31 mechanically connected. The other spur gear stage includes one on the output shaft 31 provided fixed gear 34 , which with an intermediate gear 35 combs, which in turn with a loose wheel 36 combs. The idler wheel 36 can by operating the clutch W2 with that of the output shaft 17th be connected non-rotatably. The actuation of the first clutch W1 accordingly results in a direction of rotation of the output shaft 31 which is the reverse of the direction of rotation when the second clutch is actuated W2 is.

5 und 6 zeigen weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. In diesen Ausführungsformen ist eine Wendegruppe 40 beziehungsweise 50 antriebsseitig vorgesehen und in Axialrichtung vor dem Variator und den Planetenradsätzen 2, 3 angeordnet. Die in 5 gezeigte Ausführungsform umfasst einen Minus-Planetenradsatz 41, dessen Sonnenrad 42 auf der Antriebswelle 10 als Festrad vorgesehen ist. Der Planetenträger 43 ist über ein als Bremse ausgebildetes Schaltelement B40 an einem Gehäuse 44 festsetzbar. Ferner kann das Hohlrad 45 des Planetenradsatzes 41 über ein als Kupplung ausgebildetes Schaltelement K40 drehfest mit der Antriebswelle 10 und damit dem Sonnenrad 42 verbunden werden. Die in 6 gezeigte Ausführungsform umfasst einen Plus-Planetenradsatz 51, dessen Sonnenrad 52 auf der Antriebswelle 10 als Festrad vorgesehen ist. Das Hohlrad 53 des Planetenradsatzes 51 ist über ein Schaltelement B50, welches als Bremse ausgebildet ist, an einem Gehäuse 54 festsetzbar. Der Planetenträger 55 trägt dabei mindestens ein kämmendes Planetenradpaar, wobei eines der Planetenräder mit dem radial umliegenden Hohlrad 53 und das andere mit dem radial innenliegenden Sonnenrad 52 kämmt. Ferner ist der Planetenträger 55 über ein als Kupplung ausgebildetes Schaltelement K50 mit dem Sonnenrad 52 drehfest verbindbar. In den in 5 und 6 gezeigten Ausführungsformen ist die erste Hohlwelle 15" nicht permanent drehfest mit der Antriebswelle 10, sondern permanent drehfest mit dem Hohlrad 45 (5) beziehungsweise dem Planetenträger 55 ( 6) verbunden. Hierfür weist die erste Hohlwelle 15" eine derartige Ausgestaltung auf, dass sie vom zweiten Element 7 des zweiten Planetenradsatzes 3 radial innerhalb des ersten und zweiten Planetenradsatzes 2, 3 zum Getriebeeingang 13 bis zur Wendegruppe 40, 50 hin verläuft. Durch Verblockung des in 5 und 6 gezeigten Planetenradsatzes 41, 51 durch Betätigung der Kupplung K40, K50 kann eine erste Drehrichtung der ersten Hohlwelle 15" realisiert werden. Eine umgekehrte Drehrichtung der ersten Hohlwelle 15" kann durch Festsetzen des Planetenträgers 43 beziehungsweise des Hohlrads 53 durch Betätigen der Bremse B40, B50 realisiert werden. 5 and 6th show further embodiments of the present invention. In these embodiments is a turn group 40 respectively 50 Provided on the drive side and in the axial direction in front of the variator and the planetary gear sets 2 , 3 arranged. In the 5 The embodiment shown comprises a minus planetary gear set 41 , its sun gear 42 on the drive shaft 10 is provided as a fixed gear. The planet carrier 43 is via a switching element designed as a brake B40 on a housing 44 determinable. Furthermore, the ring gear 45 of the planetary gear set 41 via a switching element designed as a clutch K40 rotatably with the drive shaft 10 and thus the sun gear 42 get connected. In the 6th The embodiment shown comprises a plus planetary gear set 51 , its sun gear 52 on the drive shaft 10 is provided as a fixed gear. The ring gear 53 of the planetary gear set 51 is via a switching element B50 , which is designed as a brake, on a housing 54 determinable. The planet carrier 55 carries at least one meshing pair of planet gears, one of the planet gears with the radially surrounding ring gear 53 and the other with the radially inner sun gear 52 combs. Furthermore, the planet carrier is 55 via one as a clutch trained switching element K50 with the sun gear 52 non-rotatable. In the in 5 and 6th The embodiments shown is the first hollow shaft 15 " not permanently rotatably with the drive shaft 10 , but permanently rotatably with the ring gear 45 ( 5 ) or the planet carrier 55 ( 6th ) connected. The first hollow shaft has for this purpose 15 " such a configuration that it is from the second element 7th of the second planetary gear set 3 radially inside the first and second planetary gear sets 2 , 3 to the transmission input 13 to the turning group 40 , 50 runs towards. By blocking the in 5 and 6th planetary gear set shown 41 , 51 by operating the clutch K40 , K50 can be a first direction of rotation of the first hollow shaft 15 " will be realized. A reverse direction of rotation of the first hollow shaft 15 " can by fixing the planet carrier 43 or the ring gear 53 by applying the brake B40 , B50 will be realized.

7 zeigt eine weitere Ausführungsform des Getriebes 1 der vorliegenden Erfindung. Die in 7 gezeigte Ausführungsform ist eine alternative Ausführungsform der in 4 gezeigten Ausführungsform mit der abtriebsseitigen Wendegruppe 30. Wie aus 7 ersichtlich, können die Energiewandler 20"', 21"' des Getriebes der in 1-6 gezeigten Ausführungsformen auch achsparallel zur Antriebswelle 10 ausgebildet sein. Bei den Energiewandlern 20"', 21"' kann es sich jeweils um elektrische Maschinen handeln. Die elektrischen Maschinen 20"', 21"' können einander in Bezug auf die Antriebswelle 10 gegenüberliegen. Die elektrischen Maschinen 20"', 21"' weisen jeweils eine Rotorwelle 61 und 62 auf, die achsparallel zur Antriebswelle 10 angeordnet ist. Mit der jeweiligen Rotorwelle 61, 62 ist ein Rotor 22"', 23"' verbunden, der sich relativ zu einem an einem Gehäuse 63, 64 festgesetzten Stator 25"', 26"' drehen kann. Der erste Energiewandler 20"' ist in der vorliegenden Ausführungsform über eine Stirnradstufe an die vierte Hohlwelle 19"' angebunden. Die Stirnradstufe umfasst ein auf der ersten Hohlwelle 19"' vorgesehenes Festrad 65, das mit einem auf der Rotorwelle 61 vorgesehenen Festrad 66 kämmt. Der zweite Energiewandler 21"' ist über eine zweistufige Stirnradstufe an die zweite Hohlwelle 16"' angebunden. Die Stirnradstufe umfasst ein auf der Rotorwelle 62 des zweiten Energiewandlers 21"' vorgesehenes Festrad 67, das mit einem auf einer Zwischenwelle 68 vorgesehenen Festrad 69 kämmt. Auf der Zwischenwelle 68 ist ein weiteres Festrad 70 vorgesehen, das wiederum mit einem auf der zweiten Hohlwelle 16"' vorgesehenen Festrad 71 kämmt. 7th shows a further embodiment of the transmission 1 of the present invention. In the 7th The embodiment shown is an alternative embodiment of the embodiment shown in FIG 4th embodiment shown with the output-side turning group 30th . How out 7th can be seen, the energy converter 20 "' , 21 "' of the in 1-6 Embodiments shown also axially parallel to the drive shaft 10 be trained. With the energy converters 20 "' , 21 "' each can be electrical machines. The electrical machines 20 "' , 21 "' can each other in relation to the drive shaft 10 opposite. The electrical machines 20 "' , 21 "' each have a rotor shaft 61 and 62 on, the axially parallel to the drive shaft 10 is arranged. With the respective rotor shaft 61 , 62 is a rotor 22 "' , 23 "' connected, which is relative to a on a housing 63 , 64 fixed stator 25 "' , 26 "' can turn. The first energy converter 20 "' is in the present embodiment via a spur gear stage to the fourth hollow shaft 19 "' tied up. The spur gear stage comprises one on the first hollow shaft 19 "' provided fixed gear 65 that with one on the rotor shaft 61 provided fixed gear 66 combs. The second energy converter 21 "' is connected to the second hollow shaft via a two-stage spur gear stage 16 "' tied up. The spur gear stage includes one on the rotor shaft 62 of the second energy converter 21 "' provided fixed gear 67 that with one on an intermediate shaft 68 provided fixed gear 69 combs. On the intermediate shaft 68 is another fixed gear 70 provided, in turn with one on the second hollow shaft 16 "' provided fixed gear 71 combs.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
Leistungsverzweigtes stufenloses GetriebePower-split continuously variable transmission
2, 32, 3
erster, zweiter Planetenradsatzfirst, second planetary gear set
4, 6, 84, 6, 8
erstes, zweites, drittes Element erster Planetenradsatzfirst, second, third element, first planetary gear set
5, 7, 95, 7, 9
erstes, zweites, drittes Element zweiter Planetenradsatzfirst, second, third element, second planetary gear set
10, 1210, 12
Antrieb, Antriebswelle, ZapfwelleDrive, drive shaft, PTO shaft
1111
AbtriebDownforce
13, 1413, 14
Getriebeeingang, GetriebeausgangTransmission input, transmission output
15, 15"15, 15 "
erste Hohlwellefirst hollow shaft
16, 16"'16, 16 "'
zweite Hohlwellesecond hollow shaft
17, 17', 3117, 17 ', 31
Abtriebswelle, AusgangswelleOutput shaft, output shaft
18, 18'18, 18 '
dritte Hohlwellethird hollow shaft
19, 19', 19"'19, 19 ', 19 "'
vierte Hohlwellefourth hollow shaft
20, 20"', 21, 21"'20, 20 "', 21, 21"'
erster, zweiter Energiewandlerfirst, second energy converter
22, 22"', 23, 23"'22, 22 "', 23, 23"'
Rotor erster, zweiter EnergiewandlerRotor first, second energy converter
24, 44, 54, 63, 6424, 44, 54, 63, 64
Gehäusecasing
25, 25"', 26, 26"'25, 25 "', 26, 26"'
Stator erster, zweiter EnergiewandlerStator first, second energy converter
30, 40, 5030, 40, 50
WendegruppeTurning group
K1, K2, K2'K1, K2, K2 '
Kupplungcoupling
B40, B50B40, B50
Bremsebrake
W1, W2, K40, K50W1, W2, K40, K50
Kupplungcoupling
FB1, FB2FB1, FB2
FahrbereicheDriving areas
32, 3432, 34
FestradFixed gear
33, 35, 3633, 35, 36
Losrad, ZwischenradIdler gear, idler gear
41, 5141, 51
PlanetenradsatzPlanetary gear set
42,5242.52
SonnenradSun gear
43, 5543, 55
PlanetenträgerPlanet carrier
45, 5345, 53
HohlradRing gear
61, 6261, 62
RotorwelleRotor shaft
65, 6665, 66
FestradFixed gear
67, 69, 70, 7167, 69, 70, 71
FestradFixed gear
6868
ZwischenwelleIntermediate shaft

Claims (12)

Leistungsverzweigtes stufenloses Getriebe (1) mit einem Antrieb (10), einem Abtrieb (11), einem ersten und einem zweiten Planetenradsatz (2, 3), einem Variator mit einem ersten und einem zweiten Energiewandler (20; 20"', 21; 21"'), und einer ersten und einer zweiten Schalteinrichtung (K1, K2; K2'); wobei die Planetenradsätze (2, 3) jeweils drei Elemente umfassen, wobei das erste Element des jeweiligen Planetenradsatzes durch ein Sonnenrad (4, 5), das zweite Element des jeweiligen Planetenradsatzes im Falle eines Minus-Planetenradsatzes durch einen Planetenträger (6, 7) und im Falle eines Plus-Planetenradsatzes durch ein Hohlrad, und das dritte Element des jeweiligen Planetenradsatzes im Falle eines Minus-Planetenradsatzes durch ein Hohlrad (8, 9) und im Falle eines Plus-Planetenradsatzes durch einen Planetenträger ausgebildet ist; wobei das zweite Element (7) des zweiten Planetenradsatzes (3) mit dem dritten Element (8) des ersten Planetenradsatzes (2) permanent drehfest und mit dem Antrieb (10) mechanisch wirkverbunden ist, der erste Energiewandler (20; 20"') mit dem ersten Element (4) des ersten Planetenradsatzes (2) und der zweite Energiewandler (21; 21"') mit dem zweiten Element (6) des ersten Planetenradsatzes (2) mechanisch wirkverbunden ist, und das zweite Element (6) des ersten Planetenradsatzes (2) über die erste Schalteinrichtung (K1) drehfest mit dem Abtrieb (11) verbindbar ist, um so einen ersten Getriebefahrbereich (FB1) bereitzustellen; und wobei das erste Element (4) des ersten Planetenradsatzes (2) an das erste Element (5) des zweiten Planetenradsatzes (3) über eine erste Anbindung und das dritte Element (9) des zweiten Planetenradsatzes (3) an den Abtrieb (11) über eine zweite Anbindung angebunden ist, wobei eine der ersten und zweiten Anbindungen über die zweite Schalteinrichtung (K2; K2') zum Herstellen einer drehfesten Verbindung schaltbar ist, um einen zweiten Getriebefahrbereich (FB2) bereitzustellen, und die andere der ersten und zweiten Anbindungen als permanent drehfeste Verbindung ausgebildet ist. Power-split continuously variable transmission (1) with a drive (10), an output (11), a first and a second planetary gear set (2, 3), a variator with a first and a second energy converter (20; 20 "', 21; 21 "'), and a first and a second switching device (K1, K2; K2'); the planetary gear sets (2, 3) each comprising three elements, the first element of the respective planetary gear set by a sun gear (4, 5), the second element of the respective planetary gear set in the case of a negative planetary gear set by a planet carrier (6, 7) and in the case of a plus planetary gear set by a ring gear, and the third element of the respective planetary gear set in the case of a minus planetary gear set by a ring gear (8, 9) and in the case of a plus planetary gear set by a planet carrier; wherein the second element (7) of the second planetary gear set (3) with the third element (8) of the first planetary gear set (2) is permanently rotationally fixed and mechanically operatively connected to the drive (10), the first energy converter (20; 20 "') the first element (4) of the first planetary gear set (2) and the second energy converter (21; 21 "') is mechanically operatively connected to the second element (6) of the first planetary gear set (2), and the second element (6) of the first planetary gear set (2) can be connected non-rotatably to the output (11) via the first switching device (K1) in order to provide a first transmission range (FB1); and wherein the first element (4) of the first planetary gear set (2) to the first element (5) of the second planetary gear set (3) via a first connection and the third element (9) of the second planetary gear set (3) to the output (11) a second connection is connected, one of the first and second connections being switchable via the second switching device (K2; K2 ') to establish a non-rotatable connection in order to provide a second transmission range (FB2), and the other of the first and second connections as permanent rotationally fixed connection is formed. Leistungsverzweigtes stufenloses Getriebe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Anbindung über die zweite Schalteinrichtung (K2) zum Herstellen einer drehfesten Verbindung schaltbar ist, um den zweiten Getriebefahrbereich (FB2) bereitzustellen, und die zweite Anbindung als permanent drehfeste Verbindung ausgebildet ist.Power split continuously variable transmission (1) according to Claim 1 , characterized in that the first connection can be switched via the second switching device (K2) to produce a non-rotatable connection in order to provide the second transmission range (FB2), and the second connection is designed as a permanently non-rotatable connection. Leistungsverzweigtes stufenloses Getriebe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Anbindung über die zweite Schalteinrichtung (K2') zum Herstellen einer drehfesten Verbindung schaltbar ist, um den zweiten Getriebefahrbereich (FB2) bereitzustellen, und die erste Anbindung als permanent drehfeste Verbindung ausgebildet ist.Power split continuously variable transmission (1) according to Claim 1 , characterized in that the second connection can be switched via the second switching device (K2 ') to produce a non-rotatable connection in order to provide the second transmission range (FB2), and the first connection is designed as a permanently non-rotatable connection. Leistungsverzweigtes stufenloses Getriebe (1)) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Element (6) des ersten Planetenradsatzes (2) und der Abtrieb (11) mit der ersten Schalteinrichtung (K1) permanent drehfest verbunden sind.Power split continuously variable transmission (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the second element (6) of the first planetary gear set (2) and the output (11) are permanently connected to the first switching device (K1) in a rotationally fixed manner. Leistungsverzweigtes stufenloses Getriebe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiewandler als elektrische Maschinen (20, 21; 20"', 21"') ausgebildet sind.Power-split continuously variable transmission (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the energy converters are designed as electrical machines (20, 21; 20 "', 21"'). Leistungsverzweigtes stufenloses Getriebe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Energiewandler (20"') mit dem ersten Planetenradsatz (2) über eine Vorübersetzung (65, 66) verbunden ist.Power-split continuously variable transmission (1) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the energy converters (20 "') is connected to the first planetary gear set (2) via a pre-transmission (65, 66). Leistungsverzweigtes stufenloses Getriebe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Energiewandler (20) koaxial zum Antrieb (10) ausgebildet ist.Power-split continuously variable transmission (1) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the energy converters (20) is designed coaxially to the drive (10). Leistungsverzweigtes stufenloses Getriebe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Energiewandler (20"') achsparallel zum Antrieb (10) ausgebildet ist.Power-split continuously variable transmission (1) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the energy converters (20 "') is designed axially parallel to the drive (10). Leistungsverzweigtes stufenloses Getriebe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit einem Wendegetriebe (30; 40; 50) zum Bereitstellen des ersten und zweiten Getriebefahrbereichs (FB1, FB2) in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung, wobei das Wendegetriebe (30; 40; 50) im Leistungsfluss durch das Getriebe (1) vor dem Antrieb (10) oder nach dem Abtrieb (11) vorgesehen ist.Power-split continuously variable transmission (1) according to one of the preceding claims, further comprising a reversing gear (30; 40; 50) for providing the first and second gear range (FB1, FB2) in the forward and reverse directions, the reversing gear (30; 40; 50 ) is provided in the power flow through the gearbox (1) before the drive (10) or after the output (11). Leistungsverzweigtes stufenloses Getriebe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und zweite Planetenradsatz (2, 3) jeweils als Minus-Planetenradsatz ausgebildet ist.Power-split continuously variable transmission (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the first and second planetary gear sets (2, 3) are each designed as a minus planetary gear set. Antriebsstrang für eine Arbeitsmaschine mit einem leistungsverzweigten stufenlosen Getriebe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10.Drive train for a machine with a power split continuously variable transmission (1) according to one of the Claims 1 to 10 . Arbeitsmaschine mit einem Antriebsstrang nach Anspruch 11. Working machine with a drive train after Claim 11 .
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