DE102019219360A1

DE102019219360A1 - Stufenloses Leistungsverzweigungsgetriebe

Info

Publication number: DE102019219360A1
Application number: DE102019219360.9A
Authority: DE
Inventors: Johannes Kaltenbach; Max Bachmann; Stefan Beck; Michael Wechs; Raphael Himmelsbach; Philipp Rechenbach; Elisabeth Endl; Samuel Willems
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2019-12-11
Filing date: 2019-12-11
Publication date: 2021-06-17

Abstract

Leistungsverzweigungsgetriebe mit einem in einem Getriebegehäuse angeordneten ersten und zweiten Leistungszweig, wobei der erste Leistungszweig als mechanischer Leistungszweig ausgebildet ist und einen ersten, einen zweiten, einen dritten und einen vierten Planetenradsatz (P1, P2, P3, P4) sowie sieben Schaltelemente (K1, K2, K3, K4, KV, KR, B) aufweist, wobei vier Fahrbereiche (FB1, FB2, FB3.1, FB3.2, FB4) darstellbar sind, welche durch Fahrtrichtungskupplungen (KV, KR) sowohl einer vorwärtigen als auch einer rückwärtigen Fahrtrichtung zugeordnet werden können, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Kupplung (K1), eine zweite Kupplung (K2) und eine dritte Kupplung (K3) als reibschlüssiges Schaltelement ausgeführt sind, während eine vierte Kupplung (K4) und eine Bremse (B) als formschlüssige Schaltelemente ausgeführt sind und einer der vier Fahrbereiche (FB1, FB2, FB3.1, FB3.2, FB4) jeweils durch ein betätigtes kraftschlüssiges Schaltelement (K1, K2, K3) und ein betätigtes formschlüssiges Schaltelement realisiert wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein stufenloses Leistungsverzweigungsgetriebe, beispielsweise zur Verwendung in einer Arbeitsmaschine. Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Arbeitsmaschine mit einem ebensolchen stufenlosen Leistungsverzweigungsgetriebe. Die Arbeitsmaschine kann eine Landmaschine oder eine Baumaschine sein. Beispielsweise ist die Arbeitsmaschine ein Ackerschlepper. Insbesondere bei der Verwendung des Getriebes in einer Landmaschine bzw. einem Ackerschlepper, erfolgt ein häufiger Betrieb im ersten Fahrbereich, also bei geringer Fahrzeuggeschwindigkeit.
Aus dem Stand der Technik sind stufenlose Leistungsverzweigungsgetriebe grundsätzlich bekannt, insbesondere kommen diese häufig im Bereich von Arbeitsmaschinen zum Einsatz. Diese Getriebe weisen einen hydrostatischen und einen mechanischen Leistungspfad auf. Der hydrostatische Leistungspfad wird dabei durch einen Variator gebildet, welcher aus einer hydraulischen Pumpe und einem hydraulischen Motor besteht. Mittels des Variators erfolgt eine stufenlose Anpassung der Übersetzung des Getriebes innerhalb eines Fahrbereichs, während durch den mechanischen Leistungspfad mehrere Fahrbereiche realisiert werden. Der mechanische Leistungspfad wird häufig durch Verwendung von Planetenradsätzen realisiert.
DE 195 22 833 A1 offenbart beispielsweise ein solches stufenloses Leistungsverzweigungsgetriebe mit einem hydrostatischen und einem mechanischen Leistungspfad. Für das Bereitstellen der Fahrbereiche sind insgesamt fünf als reibschlüssige Schaltelemente ausgeführte Lamellenkupplungen vorgesehen. Darüber hinaus verfügt das hier gezeigte Leistungsverzweigungsgetriebe über zwei Fahrtrichtungskupplungen zum Umschalten zwischen einer Vorwärtsfahrt und einer Rückwärtsfahrt. Die Fahrtrichtungskupplungen sind ebenfalls als Lamellenkupplungen ausgeführt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes Leistungsverzweigungsgetriebe bereitzustellen, insbesondere einen höheren Wirkungsgrad zu erzielen.
Die Aufgabe wird mit einem erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebe nach Anspruch 1 gelöst. Ferner wird die Aufgabe durch einen Antriebsstrang mit einem erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebe bzw. mit einer Landmaschine mit einem solchen Antriebsstrang gelöst.
Dabei weist das Leistungsverzweigungsgetriebe ein Getriebegehäuse auf, in welchem ein erster und ein zweiter Leistungspfad angeordnet sind. Der erste Leistungspfad ist als mechanischer Leistungspfad ausgebildet, wobei dieser einen ersten, einen zweiten, einen dritten und einen vierten Planetenradsatz und fünf Schaltelemente, vier Kupplungen und eine Bremse, aufweist. Je nach Betätigungszustand der Schaltelemente können somit vier Fahrbereiche bereitgestellt werden, wobei durch den zweiten Leistungspfad eine stufenlose Anpassung der Übersetzung des Leistungsverzweigungsgetriebes innerhalb eines Fahrbereichs ermöglicht wird. Ferner sind zwei Fahrtrichtungskupplungen vorgesehen, sodass sowohl in einer vorwärtigen als auch in einer rückwärtigen Fahrtrichtung die Übersetzung des Leistungsverzweigungsgetriebes bereitgestellt werden kann.
Erfindungsgemäß sind drei Schaltelemente des mechanischen Leistungspfads als reibschlüssige Schaltelemente ausgeführt, während zwei Schaltelemente formschlüssig ausgeführt sind. Insbesondere sind eine vierte Kupplung und die Bremse formschlüssige Schaltelemente, während eine erste, zweite und dritte Kupplung reibschlüssige Schaltelemente sind. Ferner sind die Fahrtrichtungskupplungen als reibschlüssige Schaltelemente ausgebildet. Zur Realisierung eines Fahrbereichs ist jeweils ein
In Bezug auf Schaltelemente wird vorliegend zwischen reibschlüssigen und kraftschlüssigen Schaltelementen differenziert. Bei reibschlüssigen Schaltelementen handelt es sich beispielsweise um Lamellenkupplungen. Hierbei werden in einem betätigten Zustand die betreffenden Lamellen durch einen Aktuator derart mit Druck beaufschlagt, dass diese aneinander anliegen und eine Drehbewegung bzw. ein Drehmoment übertragen. Hingegen werden unter formschlüssigen Schaltelementen solche Kupplungen verstanden, bei welchen zueinander korrespondierende Konturen von Kupplungshälften in Eingriff gebracht werden, um eine Drehbewegung bzw. ein Drehmoment zu übertragen. Solche formschlüssigen Schaltelemente können beispielsweise als unsynchronisierte Klauenkupplungen ausgeführt sein. Alternativ kann auch eine formschlüssige Kupplung mit einer Sperrsynchronisierung vorgesehen werden. Dabei wird zunächst durch Anlage von entsprechenden Reibflächen eine Drehzahlanpassung der Kupplungshälften vorgenommen, bevor die formschlüssige Verbindung hergestellt wird.
Eine Bremse bezeichnet ferner ein Schaltelement, mittels welchem ein Bauteil eines Radsatzes, beispielsweise eine Welle oder ein Zahnrad, an einem ortsfesten Bauteil abgebremst oder festgesetzt werden kann. Insbesondere ist unter einer Bremse ein Schaltelement zu verstehen, mittels welchem ein Bauteil des Radsatzes an einem Getriebegehäuse festgesetzt werden kann. Hierunter ist zu verstehen, dass bei betätigter Bremse das damit verbundene Bauteil des Radsatzes stillsteht, also nicht rotiert.
Unter einem betätigten Schaltelement ist ein geschlossenes Schaltelement zu verstehen. Mit anderen Worten stehen zwei Hälften eines Schaltelements derart miteinander in Verbindung, dass diese mit gleicher Drehzahl in die gleiche Drehrichtung rotieren. Ein Drehmoment kann übertragen werden. Im Gegensatz dazu ist unter einem unbetätigten Schaltelement ein geöffnetes Schaltelement zu verstehen. In diesem Fall befinden sich die zwei Hälften des betreffenden Schaltelements derart außer Eingriff, dass diese unabhängig voneinander rotieren oder auch stillstehen. Es wird weder eine Drehbewegung, noch ein Drehmoment übertagen. Darüber hinaus können reibschlüssige Schaltelemente schlupfend betrieben werden. Hierbei werden diese derart betätigt, dass die Hälften des Schaltelements mit einer Differenzdrehzahl, also mit Schlupf, rotieren. Ein schlupfender Betrieb eines Schaltelements findet insbesondere bei sogenannten Überschneidungsschaltungen statt, wenn ein Schaltelement eines Gangs oder eines Fahrbereichs geöffnet wird, während ein anderes Schaltelement geschlossen wird. Auch kann eine solche Überschneidungsschaltung bei einem Fahrtrichtungswechsel erfolgen, wenn also zwischen einer Fahrtrichtungskupplung für den vorwärtigen Fahrbetrieb und einer Fahrtrichtungskupplung für den rückwärtigen Fahrbetrieb umgeschaltet wird.
Gemäß einer Weiterbildung sind die vierte Kupplung und die Bremse als synchronisiertes formschlüssiges Schaltelement ausgeführt. In vorteilhafter Weise kann es sich bei der Synchronisierung um eine Sperrsynchronisierung handeln.
Weiter können die vierte Kupplung und die Bremse als Doppelschaltelement ausgeführt sein. Hierunter ist zu verstehen, dass ein gemeinsamer Aktuator für das Betätigen der Bremse und der vierten Kupplung zugeordnet ist. Darüber hinaus kann dieses Doppelschaltelement ohne eine Neutralstellung ausgeführt werden, sodass entweder die Bremse oder die vierte Kupplung geschlossen ist. Somit ist ein einfacherer und weniger komplexer Aufbau des Doppelschaltelements möglich, gleichzeitig wird weniger Bauraum benötigt. Positiv wirkt sich dies auch auf Fertigungs- und Montageaufwand aus. Optional kann jedoch auch eine Ausführung als Doppelschaltelement vorgesehen werden, welche eine Neutralstellung umfasst, sodass weder die Bremse, noch die vierte Kupplung geschlossen sind. Dies kann beispielsweise in dem dritten Fahrbereich zur Anwendung kommen.
Das erfindungsgemäße Leistungsverzweigungsgetriebe zeichnet sich dadurch aus, dass für das Realisieren eines Fahrbereichs jeweils ein formschlüssiges und ein reibschlüssiges Schaltelement geschlossen ist. Ein Wechsel von einem Fahrbereich in einen anderen Fahrbereich erfolgt dabei durch das Öffnen des reibschlüssigen Schaltelements des aktuellen Fahrbereichs und des Schließens des reibschlüssigen Schaltelements für den künftigen Fahrbereich. Für den ersten Fahrbereich sind dabei die erste Kupplung und die Bremse betätigt. Für den zweiten Fahrbereich sind die zweite Kupplung und die Bremse betätigt. Für den dritten Fahrbereich sind entweder die dritte Kupplung und die Bremse oder die dritte Kupplung und die vierte Kupplung betätigt. Für den vierten Fahrbereich sind die zweite Kupplung und die vierte Kupplung betätigt.
Wird nun von dem zweiten in den dritten Fahrbereich gewechselt, so bleibt zunächst die Bremse betätigt. Ein Hohlrad des vierten Planetenradsatzes ist in diesem Zustand lastfrei, sodass im Hintergrund das Doppelschaltelement derart betätigt werden, dass die Bremse in einen geöffneten Zustand und die vierte Kupplung in einen geschlossenen Zustand überführt wird. Hier findet somit das Prinzip einer Vorwahlschaltung Anwendung, wie es beispielsweise bei Doppelkupplungsgetrieben bekannt ist. Weiter hat diese Vorwahlschaltung zur Folge, dass ein Sonnenrad des vierten Planetenradsatzes mit einer erheblich geringeren Drehzahl betrieben wird, was zu geringeren Differenzdrehzahlen in dem vierten Planetenradsatz führt. Mit anderen Worten wird im dritten Fahrbereich vorteilhaft ein Blockumlauf des vierten Planetenradsatzes erreicht, wenn die vierte Kupplung anstatt der Bremse betätigt ist. Wird nun weiter beschleunigt und steht ein Wechsel in den vierten Fahrbereich an, so wird die dritte Kupplung wieder geöffnet, während die zweite Kupplung geschlossen wird.
In einer möglichen Ausgestaltung ist der zweite Leistungspfad als hydrostatischer Leistungspfad ausgeführt. Hierunter ist zu verstehen, dass dieser einen Variator mit einer Pumpe und einem hydraulischen Motor aufweist, wobei durch eine Verstellung des Hydrostats (Variator) eine Drehzahländerung erfolgt. Der Variator wird eingangsseitig und ausgangsseitig über Stirnradstufen an den mechanischen Leistungspfad angebunden.
Alternativ kann der zweite Leistungspfad auch als elektrischer Leistungspfad ausgeführt sein. In diesem Fall sind eine erste und eine zweite elektrische Maschine vorgesehen, wobei die stufenlose Drehzahlanpassung durch entsprechende Ansteuerung der elektrischen Maschinen erfolgt.
In einem entsprechenden Antriebsstrang mit einem erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebe ist ein Antriebselement vorgesehen, beispielsweise in Form einer Verbrennungskraftmaschine oder einer elektrischen Maschine. Eine Drehbewegung des Antriebselements wird in das Leistungsverzweigungsgetriebe eingeleitet, entsprechend der eingestellten Übersetzung über-/untersetzt und über Antriebswellen auf die Räder übertragen.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:

1: eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines Leistungsverzweigungsgetriebes;
2: eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des Leistungsverzweigungsgetriebes;
3: eine Schaltmatrix zum Betätigen des Leistungsverzweigungsgetriebes;
4: eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangs mit einem Leistungsverzweigungsgetriebe.

1 zeigt eine erste Ausführungsform eines Leistungsverzweigungsgetriebes 100 in einer schematischen Darstellung. An einem Getriebeeingang E wird über eine erste Welle W1 eine Drehbewegung in das Leistungsverzweigungsgetriebe 100 eingeleitet, wobei die erste Welle W1 mit einem Hohlrad H1 des ersten Planetenradsatzes P1, einem Planetenträger PT2 des zweiten Planetenradsatzes P2 und mit einem dritten Stirnrad 3 drehfest verbunden ist. Das Hohlrad H1 kämmt mit Planetenrädern eines Planetenträgers PT1 des ersten Planetenradsatzes P1, welche weiter mit einem Sonnenrad S1 des ersten Planetenradsatzes P1 kämmen. Das Sonnenrad S1 ist über eine dritte Welle W3 mit einem ersten Stirnrad 1 verbunden.
Der Planetenträger PT1 ist über eine vierte Welle W4 mit einem Hohlrad H2 des zweiten Planetenradsatzes P2 und einem Planetenträger PT3 des dritten Planetenradsatzes P3 verbunden, wobei die vierte Welle W4 über eine dritte Kupplung K3 mit einer zweiten Welle W2 verbindbar ist. Die zweite Welle W2 ist mit einem Planetenträger PT4 des vierten Planetenradsatzes P4 verbunden, wobei die zweite Welle W2 weiter über eine vierte Kupplung K4 mit einer achten Welle W8 verbindbar ist. Die zweite Welle W2 ist über eine Fahrtrichtungskupplung KV für eine vorwärtige Fahrtrichtung mit einem sechsten Stirnrad 6 verbindbar. Ferner ist die zweite Welle W2 über eine Fahrtrichtungskupplung KR für eine rückwärtige Fahrtrichtung mit einem achten Stirnrad 8 verbindbar. Die achte Welle W8 ist über eine Bremse B an einem Getriebegehäuse G festsetzbar bzw. bremsbar. Darüber hinaus ist die achte Welle W8 ferner mit einem Hohlrad H4 des vierten Planetenradsatzes P4 verbunden, wobei das Hohlrad H4 mit Planetenrädern des Planetenträgers PT4 des vierten Planetenradsatzes P4 kämmt. Diese kämmen weiter mit einem Sonnenrad S4 des vierten Planetenradsatzes P4, wobei das Sonnenrad S4 mit einer siebten Welle W7 verbunden ist.
Unter dem Begriff verbindbar ist in diesem Zusammenhang zu verstehen, dass, je nach Betätigungszustand des betreffenden Schaltelements B, K1, K2, K3, K4, KV, KR, selektiv eine drehfeste oder eine drehfreie Verbindung hergestellt werden kann. Mit anderen Worten können die Zustände „geschlossen“ bzw. „geöffnet“ hergestellt werden. Hingegen ist unter dem Begriff verbunden zu verstehen, dass die betreffenden Bauteile bzw. Elemente des Radsatzes dauerhaft drehfest miteinander verbunden sind.
Das Hohlrad H2 kämmt mit Planetenrädern des Planetenträgers PT2, welche weiter mit einem Sonnenrad S2 des zweiten Planetenradsatzes P2 kämmen. Planetenräder des Planetenträgers PT3 kämmen einerseits mit einem Hohlrad H3 des dritten Planetenradsatzes P3 und andererseits mit einem Sonnenrad S3 des dritten Planetenradsatzes P3. Die Sonnenräder S2, S3 des zweiten und dritten Planetenradsatzes P2, P3 sind über eine fünfte Welle W5 miteinander verbunden, wobei die fünfte Welle W5 über eine zweite Kupplung K2 mit der siebten Welle W7 verbindbar sind. Das Hohlrad H3 des dritten Planetenradsatzes P3 ist mit einer sechsten Welle W6 verbunden, wobei die sechste Welle W6 über eine erste Kupplung K1 mit der siebten Welle W7 verbindbar ist.
Das sechste Stirnrad 6 kämmt mit einem siebten Stirnrad 7, wobei das siebte Stirnrad 7 mit einer zwölften Welle W12 verbunden ist. Das achte Stirnrad 8 kämmt mit einem auf einer dreizehnten Welle W13 angeordneten neunten Stirnrad 9, was mittels der gepunkteten Linie angedeutet wird. Das neunte Stirnrad 9 kämmt weiter mit einem zehnten Stirnrad 10 kämmt, welches mit der zwölften Welle 12 verbunden ist. Die zwölfte Welle (12) stellt einen Getriebeausgang (A) dar, das heißt, dass hier entsprechend der eingestellten Übersetzung des Leistungsverzweigungsgetriebes eine Abtriebsdrehzahl bzw. ein Abtriebsdrehmoment bereitgestellt werden. Ferner stellt die erste Welle W1 eine Schnittstelle bereit, über welche ein Nebenabtrieb 104 angetrieben werden kann. Über einen Nebenabtrieb 104 können beispielsweise Anbaugeräte einer Arbeitsmaschine oder eines Anhängers, darüber hinaus aber auch Nebenaggregate der Arbeitsmaschine selbst betrieben werden.
1 ist ferner zu entnehmen, dass das erste Stirnrad 1 mit einem zweiten Stirnrad 2 kämmt, welches mit einer neunten Welle W9 verbunden ist. Die neunte Welle W9 ist weiter mit einer Pumpe 102 eines Variators 101 verbunden, wobei der Variator 101 ferner einen Motor 103 aufweist, welcher über eine zehnte Welle W10 mit einem fünften Stirnrad 5 verbunden ist. Das fünfte Stirnrad 5 kämmt mit einem auf einer elften Welle W11 angeordneten vierten Stirnrad 4, welches weiter mit dem dritten Stirnrad 3 kämmt. Durch den Variator 101 erfolgt eine stufenlose Anpassung einer Übersetzung innerhalb eines Fahrbereichs FB1, FB2, FB3.1, FB3.2, FB4. Der Leistungspfad mit dem Variator 101 wird dabei auch als hydrostatischer Leistungspfad bezeichnet, wobei dieser vorliegend den zweiten Leistungspfad des Leistungsverzweigungsgetriebes 100 bildet. Dem gegenüber steht der erste Leistungspfad, welcher als mechanischer Leistungspfad bezeichnet wird, wobei dieser durch die Planetenradsätze P1, P2, P3, P4 in Verbindung mit den Schaltelementen B, K1, K2, K3, K4 gebildet wird. Nicht gezeigt ist eine Steuereinrichtung des Leistungsverzweigungsgetriebes, welches eine Fahr-/Schaltstrategie umsetzt und die Schaltelemente B, K1, K2, K3, K4, KV, KR bzw. den Variator 101 entsprechend ansteuert.
Weiter ist der Darstellung zu entnehmen, dass die erste bis dritte Kupplung K1, K2, K3 und die Fahrtrichtungskupplungen KV, KR als reibschlüssige Schaltelemente ausführt sind, während die Bremse B und die vierte Kupplung K4 als formschlüssige Schaltelemente ausgeführt sind. Ferner sind die Bremse B und die vierte Kupplung K4 als Doppelschaltelement ausgeführt.
2 zeigt eine weitere Ausführungsform des Leistungsverzweigungsgetriebes 100. Dabei unterscheidet sich die hier dargestellte Ausführung von dem zuvor beschriebenen Leistungsverzweigungsgetriebe 100 darin, dass hier der zweite Leistungspfad als elektrischer Leistungspfad ausgebildet ist. Dies hat zur Folge, dass auf den Variator 101 und dessen Anbindung über das erste und dritte Stirnrad 1, 3 verzichtet werden kann. Vielmehr ist nun die erste Welle W1 mit einer ersten elektrischen Maschine EM1 und die dritte Welle W3 mit einer zweiten elektrischen Maschine EM2 verbunden. Die beiden elektrischen Maschinen EM1, EM2 können motorisch und/oder generatorisch betrieben werden. Somit erfolgt die stufenlose Anpassung der Übersetzung des Leistungsverzweigungsgetriebe 100 mittels der eingestellten Drehmomente/Drehzahlen der elektrischen Maschinen EM1, EM2. Nicht gezeigt sind eine entsprechende Steuereinrichtung für das Leistungsverzweigungsgetriebe 100 bzw. die elektrischen Maschinen EM1, EM2.
3 zeigt eine Schaltmatrix für die Realisierung der Fahrbereiche FB1, FB2, FB3.1, FB3.2, FB4. Anhand der entsprechenden Kennzeichnung in der Matrix („X“) ist angegeben, welches Schaltelement K1, K2, K3, K4, B sich in einem betätigten Zustand befindet. Für den ersten Fahrbereich FB1 sind dabei die erste Kupplung K1 und die Bremse B betätigt. Für den zweiten Fahrbereich FB2 sind die zweite Kupplung K2 und die Bremse B betätigt. Für den dritten Fahrbereich FB3.1, FB3.2 sind entweder die dritte Kupplung K3 und die Bremse B oder die dritte Kupplung K3 und die vierte Kupplung K4 betätigt. Für den vierten Fahrbereich FB4 sind die zweite Kupplung K2 und die vierte Kupplung K4 betätigt.
4 zeigt eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangs 200 mit einem Leistungsverzweigungsgetriebe 100. Ein Antriebselement 201 ist über die erste Welle W1 mit dem Leistungsverzweigungsgetriebe 100 verbunden, sodass eine Antriebsleistung in Form eines Drehmoments bzw. einer Drehbewegung in das Leistungsverzweigungsgetriebe 100 eingeleitet wird. Die zwölfte Welle W12 ist vorliegend mit einem Verteilergetriebe 206 verbunden, welches die am Getriebeausgang A bereitgestellte Drehzahl bzw. das Drehmoment auf Antriebswellen 205 überträgt.
In der hier gezeigten Ausführungsform handelt es sich um einen Antriebsstrang 200, bei welchem sowohl eine erste Fahrzeugachse 203, als auch eine zweite Fahrzeugachse 204 angetrieben sind. An den Fahrzeugachsen 203, 204 sind jeweils 2 Räder 202 angeordnet, welche über Antriebswellen 205', 205" verbunden sind. Bei den Verteilergetrieben 206', 206" der Fahrzeugachsen 203, 204 handelt es sich beispielsweise um ein Differenzialgetriebe. Auch das Verteilergetriebe 206 kann ein Differenzial aufweisen, wobei es sich in dem Fall um ein Längsdifferenzial handelt.
Optional kann der Antriebsstrang auch nur eine angetriebene Fahrzeugachse 204 vorsehen. Dann können das Verteilergetriebe 206, die Antriebswelle 205 zur ersten Fahrzeugachse 203, die Antriebswellen 205' und das Verteilergetriebe 206' entfallen.
Dementsprechend kann entweder eine einzige Antriebswelle 205 zur zweiten Fahrzeugachse 204 vorgesehen werden, oder die zwölfte Welle W12 kann mit dem Verteilergetriebe 206" verbunden sein. Diese optionale Ausführung wird mittels der Strichliniendarstellung der zwölften Welle W12 verdeutlicht.
Bezugszeichenliste

1: erstes Stirnrad
2: zweites Stirnrad
3: drittes Stirnrad
4: viertes Stirnrad
5: fünftes Stirnrad
6: sechstes Stirnrad
7: siebtes Stirnrad
8: achtes Stirnrad
9: neuntes Stirnrad
10: zehntes Stirnrad
100: Leistungsverzweigungsgetriebe
101: Variator
102: Pumpe
103: Motor
104: Nebenabtrieb
200: Antriebsstrang
201: Antriebselement
202: Rad
203: erste Fahrzeugachse
204: zweite Fahrzeugachse
205, 205', 205": Antriebswelle
206, 206', 206": Verteilergetriebe
A: Getriebeausgang
B: Bremse
E: Getriebeeingang
FB1: erster Fahrbereich
FB2: zweiter Fahrbereich
FB3.1, FB3.2: dritter Fahrbereich
FB4: vierter Fahrbereich
G: Getriebegehäuse
K1: erste Kupplung
K2: zweite Kupplung
K3: dritte Kupplung
K4: vierte Kupplung
KV, KR: Fahrtrichtungskupplung
P1: erster Planetenradsatz
P2: zweiter Planetenradsatz
P3: dritter Planetenradsatz
P4: vierter Planetenradsatz
S1, S2, S3, S4: Sonnenrad
PT1, PT2, PT3, PT4: Planetenträger
H1, H2, H3, H4: Hohlrad
ST1, ST2, ST3: Stirnradgetriebe
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
W11: elfte Welle
W12: zwölfte Welle
W13: dreizehnte Welle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19522833 A1 [0003]

Claims

Leistungsverzweigungsgetriebe (100) mit einem in einem Getriebegehäuse (G) angeordneten ersten und zweiten Leistungspfad, wobei der erste Leistungspfad als mechanischer Leistungspfad ausgebildet ist und einen ersten, einen zweiten, einen dritten und einen vierten Planetenradsatz (P1, P2, P3, P4) sowie sieben Schaltelemente (K1, K2, K3, K4, KV, KR, B) aufweist, wobei vier Fahrbereiche (FB1, FB2, FB3.1, FB3.2, FB4) anhand von fünf Schaltelementen (K1, K2, K3, K4, B) darstellbar sind, welche durch Fahrtrichtungskupplungen (KV, KR) sowohl einer vorwärtigen als auch einer rückwärtigen Fahrtrichtung zugeordnet werden können, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Kupplung (K1), eine zweite Kupplung (K2) und eine dritte Kupplung (K3) als reibschlüssige Schaltelemente ausgeführt sind, während eine vierte Kupplung (K4) und eine Bremse (B) als formschlüssige Schaltelemente ausgeführt sind, wobei jeder der vier Fahrbereiche (FB1, FB2, FB3.1, FB3.2, FB4) durch jeweils ein betätigtes reibschlüssiges Schaltelement (K1, K2, K3) und ein betätigtes formschlüssiges Schaltelement (B, K4) realisiert wird.
Leistungsverzweigungsgetriebe (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vierte Kupplung (K4) und die Bremse (B) als synchronisiertes formschlüssiges Schaltelement mit Sperrsynchronisierung ausgeführt sind.
Leistungsverzweigungsgetriebe (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vierte Kupplung (K4) und die Bremse (B) als Doppelschaltelement ausgeführt sind.
Leistungsverzweigungsgetriebe (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - für den ersten Fahrbereich (FB1) die erste Kupplung (K1) und die Bremse (B) betätigt sind; - für den zweiten Fahrbereich (FB2) die zweite Kupplung (K2) und die Bremse (B) betätigt sind; - für den dritten Fahrbereich (FB3.1, FB3.2) entweder die dritte Kupplung (K3) und die Bremse (B) oder die dritte Kupplung (K3) und die vierte Kupplung (K4) betätigt sind; - für den vierten Fahrbereich (FB4) die zweite Kupplung (K2) und die vierte Kupplung (K4) betätigt sind.
Leistungsverzweigungsgetriebe (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Leistungspfad als hydrostatischer Leistungspfad ausgebildet ist.
Leistungsverzweigungsgetriebe (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Leistungspfad als elektrischer Leistungspfad ausgebildet ist.
Leistungsverzweigungsgetriebe (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass - an einem Getriebeeingang (E) über eine erste Welle (W1) eine Drehbewegung in das Leistungsverzweigungsgetriebe (100) eingeleitet wird, wobei die erste Welle (W1) mit einem Hohlrad (H1) des ersten Planetenradsatzes (P1), einem Planetenträger (PT2) des zweiten Planetenradsatzes (P2) und mit einem dritten Stirnrad (3) drehfest verbunden ist; - das Hohlrad (H1) mit Planetenrädern eines Planetenträgers (PT1) des ersten Planetenradsatzes (P1) kämmt, welche weiter mit einem Sonnenrad (S1) des ersten Planetenradsatzes (P1) kämmen, wobei das Sonnenrad (S1) über eine dritte Welle (W3) mit einem ersten Stirnrad (1) verbunden ist; - der Planetenträger (PT1) über eine vierte Welle (W4) mit einem Hohlrad (H2) des zweiten Planetenradsatzes (P2) und einem Planetenträger (PT3) des dritten Planetenradsatzes (P3) verbunden ist, wobei die vierte Welle (W4) über die dritte Kupplung (K3) mit einer zweiten Welle (W2) verbindbar ist; - die zweite Welle (W2) ist mit einem Planetenträger (PT4) des vierten Planetenradsatzes (P4) verbunden, wobei die zweite Welle (W2) weiter über die vierte Kupplung (K4) mit einer achten Welle (W8) verbindbar ist; - die zweite Welle (W2) über die Fahrtrichtungskupplung (KV) für die vorwärtige Fahrtrichtung mit einem sechsten Stirnrad (6) verbindbar ist; - die zweite Welle (W2) über die Fahrtrichtungskupplung (KR) für die rückwärtige Fahrtrichtung mit einem achten Stirnrad (8) verbindbar ist; - die achte Welle (W8) ist über die Bremse (B) an dem Getriebegehäuse (G) festsetzbar; - die achte Welle (W8) ist ferner mit einem Hohlrad (H4) des vierten Planetenradsatzes (P4) verbunden, wobei das Hohlrad (H4) mit Planetenrädern des Planetenträgers (PT4) des vierten Planetenradsatzes (P4) kämmt, welche weiter mit einem Sonnenrad (S4) des vierten Planetenradsatzes (P4) kämmen und das Sonnenrad (S4) mit einer siebten Welle (W7) verbunden ist; - das Hohlrad (H2) mit Planetenrädern des Planetenträgers (PT2) kämmt, welche weiter mit einem Sonnenrad (S2) des zweiten Planetenradsatzes (P2) kämmen; - Planetenräder des Planetenträgers (PT3) einerseits mit einem Hohlrad (H3) und andererseits mit einem Sonnenrad (S3) des dritten Planetenradsatzes (P3) kämmen; - die Sonnenräder (S2, S3) des zweiten und dritten Planetenradsatzes (P2, P3) über eine fünfte Welle (W5) verbunden sind, wobei die fünfte Welle (W5) über die zweite Kupplung (K2) mit der siebten Welle (W7) verbindbar sind; - das Hohlrad (H3) des dritten Planetenradsatzes (P3) mit einer sechsten Welle (W6) verbunden ist, wobei die sechste Welle (W6) über die erste Kupplung (K1) mit der siebten Welle (W7) verbindbar ist; - das sechste Stirnrad (6) mit einem siebten Stirnrad (7) kämmt, wobei das siebte Stirnrad (7) mit einer zwölften Welle (W12) verbunden ist; - das achte Stirnrad (8) mit einem auf einer dreizehnten Welle (13) angeordneten neunten Stirnrad (9) kämmt, wobei das neunte Stirnrad (9) weiter mit einem zehnten Stirnrad (10) kämmt, welches mit der zwölften Welle (12) verbunden ist, wobei die zwölfte Welle (12) einen Getriebeausgang (A) darstellt; - das erste Stirnrad (1) mit einem zweiten Stirnrad (2) kämmt, welches mit einer neunten Welle (W9) verbunden ist, wobei diese weiter mit einer Pumpe (102) eines Variators (101) verbunden ist, wobei der Variator (101) ferner einen Motor (103) aufweist, welcher über eine zehnte Welle (W10) mit einem fünften Stirnrad (5) verbunden ist; - das fünfte Stirnrad (5) mit einem auf einer elften Welle (W11) angeordneten vierten Stirnrad (4) kämmt, welches weiter mit dem dritten Stirnrad (3) kämmt.
Leistungsverzweigungsgetriebe (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass - an einem Getriebeeingang (E) über eine erste Welle (W1) eine Drehbewegung in das Leistungsverzweigungsgetriebe (100) eingeleitet wird, wobei die erste Welle (W1) mit einem Hohlrad (H1) des ersten Planetenradsatzes (P1), einem Planetenträger (PT2) des zweiten Planetenradsatzes (P2) und einer ersten elektrischen Maschine (EM1) verbunden ist; - das Hohlrad (H1) mit Planetenrädern eines Planetenträgers (PT1) des ersten Planetenradsatzes (P1) kämmt, welche weiter mit einem Sonnenrad (S1) des ersten Planetenradsatzes (P1) kämmen, wobei das Sonnenrad (S1) über eine dritte Welle (W3) mit einer zweiten elektrischen Maschine (EM2) verbunden ist; - der Planetenträger (PT1) über eine vierte Welle (W4) mit einem Hohlrad (H2) des zweiten Planetenradsatzes (P2) und einem Planetenträger (PT3) des dritten Planetenradsatzes (P3) verbunden ist, wobei die vierte Welle (W4) über die dritte Kupplung (K3) mit einer zweiten Welle (W2) verbindbar ist; - die zweite Welle (W2) ist mit einem Planetenträger (PT4) des vierten Planetenradsatzes (P4) verbunden, wobei die zweite Welle (W2) weiter über die vierte Kupplung (K4) mit einer achten Welle (W8) verbindbar ist; - die zweite Welle (W2) über die Fahrtrichtungskupplung (KV) für die vorwärtige Fahrtrichtung mit einem sechsten Stirnrad (6) verbindbar ist; - die zweite Welle (W2) über die Fahrtrichtungskupplung (KR) für die rückwärtige Fahrtrichtung mit einem achten Stirnrad (8) verbindbar ist; - die achte Welle (W8) ist über die Bremse (B) an dem Getriebegehäuse (G) festsetzbar; - die achte Welle (W8) ist ferner mit einem Hohlrad (H4) des vierten Planetenradsatzes (P4) verbunden, wobei das Hohlrad (H4) mit Planetenrädern des Planetenträgers (PT4) des vierten Planetenradsatzes (P4) kämmt, welche weiter mit einem Sonnenrad (S4) des vierten Planetenradsatzes (P4) kämmen und das Sonnenrad (S4) mit einer siebten Welle (W7) verbunden ist; - das Hohlrad (H2) mit Planetenrädern des Planetenträgers (PT2) kämmt, welche weiter mit einem Sonnenrad (S2) des zweiten Planetenradsatzes (P2) kämmen; - Planetenräder des Planetenträgers (PT3) einerseits mit einem Hohlrad (H3) und andererseits mit einem Sonnenrad (S3) des dritten Planetenradsatzes (P3) kämmen; - die Sonnenräder (S2, S3) des zweiten und dritten Planetenradsatzes (P2, P3) über eine fünfte Welle (W5) verbunden sind, wobei die fünfte Welle (W5) über die zweite Kupplung (K2) mit der siebten Welle (W7) verbindbar sind; - das Hohlrad (H3) des dritten Planetenradsatzes (P3) mit einer sechsten Welle (W6) verbunden ist, wobei die sechste Welle (W6) über die erste Kupplung (K1) mit der siebten Welle (W7) verbindbar ist; - das sechste Stirnrad (6) mit einem siebten Stirnrad (7) kämmt, wobei das siebte Stirnrad (7) mit einer zwölften Welle (W12) verbunden ist; - das achte Stirnrad (8) mit einem auf einer dreizehnten Welle (13) angeordneten neunten Stirnrad (9) kämmt, wobei das neunte Stirnrad (9) weiter mit einem zehnten Stirnrad (10) kämmt, welches mit der zwölften Welle (12) verbunden ist, wobei die zwölfte Welle (12) einen Getriebeausgang (A) darstellt.
Antriebsstrang (200), wenigstens umfassend ein Antriebselement (201), Räder (202) und ein Leistungsverzweigungsgetriebe (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei eine Drehbewegung des Antriebselements über das Leistungsverzweigungsgetriebe (100) auf die Räder (202) übertragbar ist.
Arbeitsmaschine mit einem Antriebsstrang (200) nach Anspruch 9.