DE102020202286B3 - Leistungsverzweigtes stufenloses Getriebe - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein leistungsverzweigtes stufenloses Getriebe (100; 200; 300; 400; 500; 600; 700; 800; 900; 1000) mit einem Variator (16). Ein erster Planetenradsatz weist ein erstes Sonnenrad (30), einen ersten Planetenträger (32), jeweilige erste Planetenrädern (36) und ein erstes Hohlrad (34) auf. Ein zweiter Planetenradsatz weist ein zweites Sonnenrad (40), einen zweiten Planetenträger (42), zweite und dritte Planetenräder (46, 48) und ein zweites Hohlrad (44) auf. Der erste und der zweite Planetenträger (32, 42) sind drehfest miteinander verbunden. Die zweiten Planetenräder (46) kämmen mit dem zweiten Sonnenrad (40) und dem zweiten Hohlrad (44). Die zweiten und dritten Planetenräder (46, 48) kämmen jeweils paarweise miteinander. Die ersten und dritten Planetenräder (36, 48) sind jeweils paarweise miteinander drehfest verbunden. Der Variator (16) ist mit dem Antrieb (12) und dem ersten Sonnenrad (30) mechanisch wirkverbunden ist. Der Antrieb (12) ist mit dem ersten Hohlrad (34) mechanisch wirkverbindbar.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein leistungsverzweigtes stufenloses Getriebe. Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Antriebseinheit mit solch einem leistungsverzweigten stufenlosen Getriebe.
  • Stand der Technik
  • Leistungsverzweigte stufenlose Getriebe, beispielsweise hydrostatisch-mechanisch leistungsverzweigte Getriebe, kommen im Bereich von Arbeitsmaschinen häufig zum Einsatz. Ein Beispiel für eine Arbeitsmaschine ist ein Traktor. Solche hydromechanischen 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. Zur Vergrößerung der Getriebespreizung ist es bekannt, in einem stufenlosen Getriebe mehrere Fahrbereiche vorzusehen, die unterschiedliche Übersetzungsbereiche aufweisen. Derartige Getriebe sind beispielsweise aus der DE 197 41 510 A1 bekannt.
  • Die DE 41 06 746 beschreibt ein stufenloses hydrostatisch-mechanisches Verzweigungsgetriebe mit mehreren Schaltbereichen, bei dem eine stufenlose Regelung des Getriebes durch ein hydrostatisches Getriebe erfolgt.
  • Darstellung der Erfindung
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Bereitstellen eines verbesserten leistungsverzweigten stufenlosen Getriebes.
  • Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein leistungsverzweigtes stufenloses Getriebe. Das Getriebe kann zur Verwendung in einer Arbeitsmaschine ausgebildet sein. Bei einem stufenlosen Getriebe ist die Übersetzung stufenlos einstellbar. Bei der Leistungsverzweigung kann es sich beispielsweise um eine hydrostatisch-mechanische Leistungsverzweigung handeln. Alternativ oder zusätzlich ist beispielsweise eine elektrischmechanische Leistungsverzweigung möglich. Das Getriebe ermöglicht eine hohe Getriebespreizung bei hohem Wirkungsgrad. Das Getriebe umfasst einen Antrieb, an dem die zu übersetzende Größe in das Getriebe eingespeist wird. Das Getriebe kann eine Antriebswelle aufweisen, die an einem Ende den Antrieb ausbilden kann. Die Antriebswelle kann sich durch das Getriebe hindurch erstrecken und an einem dem Antrieb abgewandten Ende eine Entnahme einer Zapfleistung ermöglichen, beispielsweise zum Antrieb eines Arbeitsgeräts der Arbeitsmaschine. Ebenso umfasst das Getriebe einen Abtrieb, an dem die durch das Getriebe übersetzte Größe ausgegeben wird. An dem Abtrieb kann beispielsweise ein Drehmoment für einen Fahrantrieb bereitgestellt werden, insbesondere zum drehenden Antreiben jeweiliger Räder einer Arbeitsmaschine. Der Antrieb und der Abtrieb können achsparallel zueinander vorgesehen sein. Es ist jedoch auch eine andere Ausgestaltung denkbar, wie eine koaxiale Anordnung.
  • Das Getriebe weist einen Variator auf. Der Variator kann eingerichtet sein, um eine Übersetzung des Getriebes, beispielsweise innerhalb eines Fahrbereichs, stufenlos zu variieren. Unter einem Fahrbereich des Getriebes kann ein Zustand verstanden werden, bei dem ein festes mechanisches Übersetzungsverhältnis zwischen Antrieb und Abtrieb des Getriebes vorliegt, wobei die Übersetzung des Getriebes innerhalb des Fahrbereichs durch den Variator stufenlos variiert werden kann. Der Variator kann zwei Energiewandler aufweisen, die beispielsweise als Hydrostat ausgebildet sind. Die Energiewandler des Variators können aber auch als elektrische Maschinen ausgebildet sein. Die Energiewandler können koaxial zum Antrieb des Getriebes ausgebildet sein. Ebenso ist es denkbar, dass sie achsparallel zum Antrieb ausgebildet sind. Beispielsweise kann der erste Energiewandler eine hydraulische Maschine mit festem Schluckvolumen und der zweite Energiewandler eine hydraulische Maschine mit verstellbarem Schluckvolumen sein.
  • Das Getriebe weist eine Planetenbaugruppe auf. Die Planetenbaugruppe weist einen ersten und einen zweiten Planetenradsatz auf, die jeweils ein Sonnenrad, einen Planetenträger mit jeweiligen drehbar daran gelagerten Planetenrädern und ein Hohlrad aufweisen. Beispielsweise sind der erste und zweite Planetenradsatz als Minus-Planetenradsatz ausgebildet. Ein Minus-Planetenradsatz weist eine negative Standübersetzung auf.
  • 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. Beispielsweise kann eine mechanische Wirkverbindung durch eine formschlüssige oder reibschlüssige Verbindung bereitgestellt werden. Beispielsweise kann die mechanische Wirkverbindung einem Kämmen von korrespondierenden Verzahnungen der zwei Elemente entsprechen. Bei zwei miteinander kämmenden Elementen befinden sich deren Verzahnungen beispielsweise in Eingriff. Diese beiden Elemente können aneinander abrollen. Zwischen den Elementen können dabei weitere Elemente, beispielsweise eine oder mehrere Stirnradstufen, vorgesehen sein. Unter einer permanent drehfesten Verbindung zweier Elemente wird hingegen 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.
  • Ist eine Kupplung zwischen zwei Elementen des Getriebes vorgesehen, so sind diese Drehelemente nicht permanent drehfest miteinander verbunden, jedoch über die Kupplung drehfest miteinander verbindbar. Eine Kupplung kann eine Art von Schaltelement sein. Eine drehfeste Verbindung wird erst durch Betätigung der zwischenliegenden Kupplung herbeigeführt. Dabei bedeutet eine Betätigung der Kupplung, dass diese in einen geschlossenen Zustand überführt wird, sodass die an der Kupplung unmittelbar angekoppelten Bauelemente in ihren Drehbewegungen aneinander angeglichen werden. Die jeweiligen Schaltelemente sind beispielsweise wenigstens zwischen einem geöffneten und einem geschlossenen Zustand schaltbar. Ist das betroffene Schaltelement als formschlüssiges Schaltelement ausgebildet, werden die hierüber unmittelbar drehfest miteinander verbundenen Bauelemente unter gleicher Drehzahl laufen. Im Falle eines reibschlüssigen Schaltelements können, auch nach einem Betätigen desselbigen, Drehzahlunterschiede zwischen den Bauelementen bestehen. Dieser gewollte oder auch ungewollte Zustand wird im Rahmen der Erfindung dennoch als drehfeste Verbindung der jeweiligen Bauelemente bezeichnet. Bei einer reibschlüssigen Verbindung kann beispielsweise aufgrund eines Schlupfes eine gewisse Drehzahldifferenz zwischen den zwei miteinander verbundenen Elementen vorliegen. Die Drehzahlen der beiden Bauteile sind dabei üblicherweise zudem trotz des Schlupfes näherungsweise identisch. Entsprechend wird auch eine solche Verbindung trotz des Schlupfes hier als drehfest angesehen.
  • Die jeweiligen hier beschriebenen Planetenradsätze können frei von weiteren als den hier beschriebenen Elementen, wie weiteren Hohlrädern, Planetenträgern, Planeten und Sonnenrädern, sein. Beispielsweise weist die Planetenbaugruppe und auch das Getriebe keine weiteren außer den hier beschriebenen Planetenradsätze auf. Die jeweiligen Hohlräder können als Gehäuseelemente des Getriebes oder der Planetenbaugruppe ausgebildet sein. Bei dem Getriebe kann es vorgesehen sein, dass dessen Planetenbaugruppe oder alle Planetenradsätze gemeinsam als Planetenwalze ausgebildet ist bzw. sind. Eine Planetenwalze kann kompakt und robust sein. Die Ausbildung als Planetenwalze kann bedeuten, dass die Planetenbaugruppe nur koaxiale Elemente aufweist. Zudem kann die Ausbildung als Planetenwalze bedeuten, dass die Planetenbaugruppe frei von Stirnrädern ist. Die Planetenbaugruppe kann beispielsweise koaxial mit dem Abtrieb angeordnet sein.
  • Der erste Planetenradsatz wird durch ein erstes Sonnenrad, einen ersten Planetenträger, an welchem ein Satz von ersten Planetenrädern drehbar gelagert sind, und ein erstes Hohlrad ausgebildet. Der zweite Planetenradsatz wird durch ein zweites Sonnenrad, einen zweiten Planetenträger, an welchem ein Satz von zweiten Planetenrädern und ein Satz von dritten Planetenrädern drehbar gelagert sind, und ein zweites Hohlrad ausgebildet. Die zweiten Planetenräder welche mit dem zweiten Sonnenrad und dem zweiten Hohlrad und den dritten Planetenräder kämmen weisen einen größeren Teilkreisdurchmesser und eine kürzere axiale Länge auf, als die dritten Planetenräder. Der Teilkreisdurchmesser eines Zahnrades ist ein in der Literatur definierter Durchmesser der Verzahnung. Dieser Durchmesser beschreibt den mittleren Durchmesser der Verzahnung. Die Planetenräder eines Satzes von Planetenrädern können beispielsweise jeweilige auf dem gleichen Umfang angeordnete Drehachsen aufweisen, alternativ oder zusätzlich jeweilige gleichartige Wirkverbindungen aufweisen und alternativ oder zusätzlich als Gleichteile ausgebildet sein. Die jeweiligen Planetenräder eines Satzes sind beispielsweise gleichmäßig voneinander über den Umfang des Getriebes beabstandet angeordnet.
  • Der erste und der zweite Planetenträger sind permanent drehfest miteinander verbunden. Die beiden Planetenträger können beispielsweise einteilig ausgebildet sein oder als gemeinsames Bauteil. Die ersten Planetenräder kämmen mit dem ersten Sonnenrad und dem ersten Hohlrad. Die zweiten Planetenräder kämmen mit dem zweiten Sonnenrad und dem zweiten Hohlrad. Die zweiten Planetenräder und die dritten Planetenräder kämmen jeweils paarweise miteinander. Die ersten Planetenräder und die dritten Planetenräder sind jeweils paarweise miteinander permanent drehfest verbunden. Wenn die jeweiligen dritten Planetenräder an den jeweiligen zweiten Planetenrädern abrollen kann ein korrespondierendes Drehen der ersten Planetenrädern erfolgen.
  • Der Variator ist mit dem Antrieb und dem ersten Sonnenrad mechanisch wirkverbunden. Der Antrieb ist mit dem ersten Hohlrad mechanisch wirkverbindbar. Durch diese Anbindung der Planetenbaugruppe ergibt sich eine besonders hohe Getriebespreizung. Beispielsweise kann die Getriebespreizung größer sein als bei einer Bauweise, bei welcher der Antrieb mit einem Element des zweiten Planetenradsatzes, welcher die zwei Sätze von Planetenrädern aufweist, mechanisch wirkverbindbar ist. Das Getriebe ist dazu ausgebildet, ein Drehmoment von dem zweiten Planetenradsatz an den Abtrieb zu übertragen. Diese Übertragung kann beispielsweise mechanisch erfolgen, wie über jeweilige Hohlwellen, Stirnradstufen, Schaltelemente und weitere Planetenradsätze.
  • Alle Kupplungen des Getriebes der vorliegenden Erfindung können als reibschlüssige Kupplungen, beispielsweise als Lamellenkupplungen, ausgebildet sein. Ebenso können einige oder alle Kupplungen auch als formschlüssige Kupplungen, wie beispielsweise Klauenkupplungen oder Synchronisierungen, ausgebildet sein. Unter einer Synchronisierung wird eine formschlüssige Kupplung zwischen zwei Wellen verstanden, bei welcher die Wellen vor Herstellen der formschlüssigen Verbindung in Gleichlauf gebracht, also synchronisiert, werden.
  • Das leistungsverzweigte Getriebe erlaubt es, mit wenigen Schaltelementen viele Fahrbereiche bereitzustellen, und weist demnach eine große Getriebespreizung auf. Dabei kann ein Übergang zwischen den Fahrbereichen synchron erfolgen. Das kann heißen, dass bei Erreichen einer Untergrenze oder Obergrenze einer Drehzahl eines jeweiligen Fahrbereichs der nächste Fahrbereich eingelegt werden kann, ohne dass eine Einstellung am Variator vorgenommen werden muss. Der Variator muss beispielsweise nicht seine Drehzahl oder Stellung ändern, um einen Fahrbereichswechsel zu vollziehen. Zudem kann der Variator an einer oder beiden Grenzen der jeweiligen Fahrbereiche auch in einer jeweiligen Maximalstellung sein. In den jeweiligen Fahrbereichen kann eine geringe Anzahl von Kupplungen in deren jeweiliger Offenstellung sein, wodurch Schleppverluste reduziert und damit die Getriebeeffizienz erhöht sein kann.
  • In einer Ausführungsform des Getriebes kann es vorgesehen sein, dass die jeweiligen ersten Planetenräder und die jeweiligen dritten Planetenräder jeweils paarweise als lange Planetenräder ausgebildet sind. Ein langes Planetenrad kann beispielsweise mit zwei axial voneinander beabstandeten Elementen einen mechanischen Wirkeingriff haben. Ein langes Planetenrad kann beispielsweise am Außenumfang wenigstens in zwei axialen Bereichen Elemente für eine Wirkverbindung mit anderen Elementen aufweisen. Beispielsweise kann das lange Planetenrad an zwei gegenüberliegenden Enden eine Verzahnung für einen mechanischen Wirkeingriff aufweisen. Das lange Planetenrad kann aber auch eine durchgehende Verzahnung aufweisen, welche in unterschiedlichen Axialbereichen mit einem ersten und einem zweiten anderen Element in mechanischem Wirkeingriff steht. Das lange Planetenrad kann beispielsweise kostengünstig einstückig gefertigt sein. Zur Gewichtsersparnis kann ein Mittelteil bis hinunter zu einem Wellensteg gefräst werden. Das lange Planetenrad kann beispielsweise auch durch zwei Zahnräder gebildet werden, welche drehfest mit einer Hohlwelle des langen Planetenrads verbunden sind. Mittels dieser Hohlwelle sind die beiden Zahnräder dann drehbar an dem zugeordneten Planetenträger gelagert. Das lange Planetenrad kann beispielsweise in beiden Bereichen für die mechanische Wirkverbindung den gleichen Wirkdurchmesser oder sogar eine identische Verzahnung aufweisen. Durch das lange Planetenrad kann eine starke Verschachtelung vorgesehen werden, wodurch das Getriebe besonders kompakt sein kann. Zudem kann das lange Planetenrad kostengünstig zu fertigen sein. Alternativ können die jeweiligen ersten Planetenräder und die jeweiligen dritten Planetenräder jeweils paarweise als Stufenplanet ausgebildet sein.
  • In einer Ausführungsform des Getriebes kann es vorgesehen sein, dass das Getriebe nur zwei erste Planetenräder aufweist. Alternativ oder zusätzlich kann das Getriebe nur zwei zweite Planetenräder aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann das Getriebe zwei dritte Planetenräder aufweist. Durch das Vorsehen von nur zwei Planetenrädern kann das Getriebe kompakt sein. Der zweite Satz von Planetenrädern und der dritte Satz von Planetenrädern kann so einfach in radialer Richtung zwischen dem zweiten Sonnenrad und dem zweiten Hohlrad angeordnet werden. Die zweiten Planetenräder und dritten Planetenräder können so gut mit radialer Überlappung angeordnet werden, also beispielsweise wenigstens teilweise auf dem gleichen Umfang angeordnet sein. Das Getriebe kann beispielsweise nur zwei lange Planetenräder aufweisen, welche die zwei ersten und die zwei dritten Planetenräder ausbilden.
  • In einer Ausführungsform des Getriebes kann es vorgesehen sein, dass das zweite Hohlrad mittels einer ersten Kupplung mit dem Abtrieb mechanisch wirkverbindbar ist. Dadurch kann das zweite Hohlrad eine Ausgangswelle der Planetenbaugruppe bilden, welche schaltbar zum Bereitstellen der übersetzten Größe am Abtrieb genutzt werden kann. Die erste Kupplung kann beispielsweise koaxial zu dem Antrieb oder Abtrieb angeordnet sein. Die erste Kupplung kann beispielsweise axial abtriebsseitig zu der Planetenbaugruppe angeordnet sein. Die erste Kupplung kann mit dem zweiten Hohlrad beispielsweise mittels einer ersten Stirnradstufe mechanisch wirkverbunden sein. Die erste Stirnradstufe kann beispielsweise einstufig ausgebildet sein. Die erste Kupplung kann mit dem Abtrieb beispielsweise nur mittels einer dritten Stirnradstufe oder alternativ selektiv mittels einer dritten oder vierten Stirnradstufe mechanisch wirkverbunden sein, beispielsweise über eine Zwischenwelle. Die Selektion der Wirkverbindung kann mittels weiterer Kupplungen erfolgen. Die dritte Stirnradstufe kann beispielsweise einstufig oder zweistufig ausgebildet sein. Die vierte Stirnradstufe kann beispielsweise einstufig oder zweistufig ausgebildet sein. Die mechanische Wirkverbindung über die dritte Stirnradstufe kann ein entgegengesetztes Drehen des Abtriebs als bei einer Wirkverbindung über die vierte Stirnradstufe bewirken.
  • In einer Ausführungsform des Getriebes kann es vorgesehen sein, dass das zweite Sonnenrad mittels einer zweiten Kupplung mit dem Abtrieb mechanisch wirkverbindbar ist. Dadurch kann das zweite Sonnenrad eine Ausgangswelle der Planetenbaugruppe bilden, welche schaltbar zum Bereitstellen der übersetzten Größe am Abtrieb genutzt werden kann. Die zweite Kupplung kann beispielsweise koaxial zu dem Antrieb oder Abtrieb angeordnet sein. Die zweite Kupplung kann beispielsweise axial abtriebsseitig zu der Planetenbaugruppe und alternativ oder zusätzlich zu der ersten Kupplung angeordnet sein. Die erste Kupplung kann mit dem zweiten Sonnenrad beispielsweise mittels einer zweiten Stirnradstufe mechanisch wirkverbunden sein. Die zweite Stirnradstufe kann beispielsweise einstufig ausgebildet sein. Die zweite Kupplung kann mit dem Abtrieb beispielsweise nur mittels einer dritten Stirnradstufe oder alternativ selektiv mittels einer dritten oder vierten Stirnradstufe mechanisch wirkverbunden sein, beispielsweise über eine Zwischenwelle. Dabei kann es sich um die dritte und vierte Stirnradstufe und Zwischenwelle handeln, mittels welcher auch die dritte Kupplung mit dem Abtrieb mechanisch wirkverbunden ist. Es kann sich aber auch um zusätzliche Stirnradstufen und um eine zusätzliche Zwischenwelle handeln. Die Selektion der Wirkverbindung kann mittels weiterer Kupplungen erfolgen. Die dritte Stirnradstufe kann beispielsweise einstufig oder zweistufig ausgebildet sein. Die vierte Stirnradstufe kann beispielsweise einstufig oder zweistufig ausgebildet sein. Die mechanische Wirkverbindung über die dritte Stirnradstufe kann ein entgegengesetztes Drehen des Abtriebs zu einer Wirkverbindung über die vierte Stirnradstufe bewirken. Die erste und die zweite Stirnradstufe können die gleiche Übersetzung aufweisen. Die zweite Stirnradstufe kann axial abtriebsseitig zu der ersten Stirnradstufe und der zweiten Kupplung angeordnet sein. Die dritte Stirnradstufe kann axial abtriebsseitig zu der zweiten Stirnradstufe angeordnet sein. Die vierte Stirnradstufe kann axial abtriebsseitig zu der dritten Stirnradstufe angeordnet sein.
  • Die erste Kupplung und die zweite Kupplung können als gemeinsames Doppelschaltelement ausgebildet sein. Das Doppelschaltelement kann kompakt und konstruktiv simpel sein. Ein Doppelschaltelement kann einfach betätigt werden, beispielsweise mittels eines gemeinsamen einzelnen Aktuators. Ein Doppelschaltelement kann beispielsweise als Schaltzustände alternativ eine Wirkverbindung gemäß einer der beiden dieses Doppelschaltelement bildende Schaltelemente bereitstellen, also beispielsweise eine Wirkverbindung gemäß der geschlossenen ersten oder zweiten Kupplung. In einer Ausführungsform kann ein Doppelschaltelement eine Neutralstellung aufweisen. Die Neutralstellung kann beispielsweise einer offenen ersten und zweiten Kupplung entsprechen. Die erste Kupplung und die zweite Kupplung können axial oder radial verschachtelt sein. Die erste und die zweite Kupplung können gemeinsam über eine oder alternativ über selektiv auswählbare Stirnradstufe und alternativ oder zusätzlich eine Zwischenwelle mit dem Abtrieb mechanisch wirkverbunden sein.
  • In einer Ausführungsform des Getriebes kann es vorgesehen sein, dass der zweite Planetenträger mittels einer dritten Kupplung mit dem Abtrieb mechanisch wirkverbindbar ist. Dadurch kann der zweite Planetenträger eine Ausgangswelle der Planetenbaugruppe bilden, welche schaltbar zum Bereitstellen der übersetzten Größe am Abtrieb genutzt werden kann. Die dritte Kupplung kann beispielsweise koaxial zu dem Antrieb oder Abtrieb angeordnet sein. Die dritte Kupplung kann beispielsweise axial abtriebsseitig zu der Planetenbaugruppe angeordnet sein und gegebenenfalls auch zu der ersten und zweiten Kupplung. Die dritte Kupplung kann mit dem zweiten Planetenträger beispielsweise drehfest verbunden sein. Die dritte Kupplung kann mit dem Abtrieb beispielsweise drehfest verbunden sein. Entsprechend kann der zweite Planetenträger mittels der dritten Kupplung mit dem Abtrieb drehfest verbindbar sein.
  • In einer Ausführungsform des Getriebes kann es vorgesehen sein, dass das zweite Sonnenrad mittels einer vierten Kupplung mit dem Abtrieb mechanisch wirkverbindbar ist. Dadurch kann das zweite Sonnenrad eine Ausgangswelle der Planetenbaugruppe bilden, welche schaltbar zum Bereitstellen der übersetzten Größe am Abtrieb genutzt werden kann. Beispielsweise kann die mechanische Wirkverbindung des zweiten Sonnenrads alternativ mittels der zweiten und vierten Kupplung bereitgestellt werden. Die mechanische Wirkverbindung über die zweite und vierte Kupplung kann beispielsweise eine unterschiedliche Übersetzung aufweisen, um so zusätzliche Fahrbereiche bereitstellen zu können. Beispielsweise können bei der Wirkverbindung mittels der zweiten Kupplung eine oder mehrere Stirnradstufen vorgesehen sein. Beispielsweise kann die Wirkverbindung mittels der vierten Kupplung das zweite Sonnenrad drehfest mit dem Abtrieb verbinden. Die vierte Kupplung kann beispielsweise koaxial zu dem Antrieb oder Abtrieb angeordnet sein. Die vierte Kupplung kann beispielsweise axial abtriebsseitig zu der Planetenbaugruppe angeordnet sein und gegebenenfalls auch zu der ersten und zweiten und dritten Kupplung. Die vierte Kupplung kann mit dem zweiten Planetenträger beispielsweise drehfest verbunden sein. Die vierte Kupplung kann mit dem Abtrieb beispielsweise drehfest verbunden sein.
  • Die dritte Kupplung und die vierte Kupplung können als gemeinsames Doppelschaltelement ausgebildet sein. Die dritte Kupplung und die vierte Kupplung können axial oder radial verschachtelt sein. Die dritte und die vierte Kupplung können gemeinsam über eine oder alternativ über selektiv auswählbare Stirnradstufe und alternativ oder zusätzlich eine Zwischenwelle mit dem Abtrieb mechanisch wirkverbunden sein.
  • Das Getriebe weist eine Fahrtrichtungswechselbaugruppe auf, welche dazu ausgebildet ist, eine Drehrichtung des Abtriebs relativ zu einer Drehrichtung des Antriebs bei wenigstens einem Fahrbereich des Getriebes zu wechseln. Dadurch kann beispielsweise eine Fahrtrichtung eingestellt werden. Zu diesem Zweck kann die Fahrtrichtungswechselbaugruppe beispielsweise wenigstens ein Schaltelement und eine Stirnradstufe oder einen Planetenradsatz aufweisen. Die Fahrtrichtungswechselbaugruppe kann beispielsweise antriebsseitig angeordnet sein. Bei einer antriebsseitigen Anordnung kann der Antrieb beispielsweise mittels der Fahrtrichtungswechselbaugruppe mit dem ersten Hohlrad mechanisch wirkverbindbar sein. Bei der antriebsseitigen Anordnung kann ein auf die Fahrtrichtungswechselbaugruppe und insbesondere deren Schaltelemente wirkendes Drehmoment gering sein. Bei einer abtriebsseitigen Anordnung kann die Planetenbaugruppe beispielsweise mittels der Fahrtrichtungswechselbaugruppe mit dem Abtrieb mechanisch wirkverbindbar sein. Bei der abtriebsseitigen Anordnung kann die Fahrtrichtungswechselbaugruppe gegebenenfalls leichter im Getriebe integriert werden. Bei der abtriebsseitigen oder antriebsseitigen Anordnung der Fahrtrichtungswechselbaugruppe kann diese dazu ausgebildet sein, alle Vorwärtsfahrbereiche auch als Rückwärtsfahrbereiche bereitzustellen. Bei der abtriebsseitigen Anordnung können die erste, zweite, dritte und vierte Kupplung über die Fahrtrichtungswechselbaugruppe mit dem Abtrieb mechanisch wirkverbindbar sein. Bei einer verschachtelten Anbindung können sich dagegen Belastungsvorteile der Fahrtrichtungswechselbaugruppe ergeben, wobei jedoch gegebenenfalls nicht alle Vorwärtsfahrbereiche auch als Rückwärtsfahrbereiche bereitgestellt werden können.
  • Die Fahrtrichtungswechselbaugruppe weist eine einstufige erste Stirnradstufe, eine zweistufige zweite Stirnradstufe, eine erste Kupplung und eine zweite Kupplung auf. Der Antrieb ist mit dem Abtrieb in wenigstens einem Fahrbereich über die einstufige erste Stirnradstufe mittels der ersten Kupplung der Fahrtrichtungswechselbaugruppe und in wenigstens einem anderen Fahrbereich über die zweistufige zweite Stirnradstufe mittels der zweiten Kupplung der Fahrtrichtungswechselbaugruppe mechanisch wirkverbindbar. Bei den jeweiligen Kupplungen und Stirnradstufen der Fahrtrichtungswechselbaugruppe kann es sich um andere Kupplungen als die bereits beschriebene erste bis vierte Kupplung und Stirnradstufen zum Verbinden jeweiliger Ausgangswellen der Planetenbaugruppe mit dem Abtrieb handeln.
  • Beispielsweise kann mittels der ersten Kupplung der Fahrtrichtungswechselbaugruppe eine Wirkverbindung über die erste Stirnradstufe zum Bereitstellen jeweiliger Vorwärtsfahrbereiche hergestellt werden. Beispielsweise kann mittels der zweiten Kupplung der Fahrtrichtungswechselbaugruppe eine Wirkverbindung über die zweite Stirnradstufe zum Bereitstellen jeweiliger Rückwärtsfahrbereiche hergestellt werden. Die jeweiligen Kupplungen der Fahrtrichtungswechselbaugruppe können koaxial mit dem Antrieb oder dem Abtrieb angeordnet sein. Bei der Anordnung koaxial mit dem Antrieb kann eine Druckölzuführung einfacher sein. Beispielsweise kann eine Drucköldurchführung von einem Gehäuse über das erste Sonnenrad zu einer Hohlwelle am ersten Hohlrad, wie diese beispielsweise bei einer koaxialen Anordnung mit der Planetenbaugruppe gegebenenfalls notwendig wäre, eingespart werden.
  • Die erste und zweite Kupplung der Fahrtrichtungswechselbaugruppe können als gemeinsames Doppelschaltelement ausgebildet sein. Die erste und zweite Kupplung der Fahrtrichtungswechselbaugruppe können axial oder radial verschachtelt sein. Die erste und zweite Kupplung der Fahrtrichtungswechselbaugruppe können gemeinsam über eine oder alternativ über selektiv auswählbare Stirnradstufe und alternativ oder zusätzlich eine Zwischenwelle mit dem Abtrieb mechanisch wirkverbunden sein.
  • Jeweilige Kupplungen der Fahrtrichtungswechselbaugruppe können koaxial mit der Planetenbaugruppe angeordnet sein. Dadurch können beispielsweise bei den Kupplungen Gleichteile von der ersten und zweiten Kupplung, welche die Ausgangswellen der Planetenbaugruppe mit dem Abtrieb verbinden, genutzt werden. Beispielsweise können die erste und die zweite Kupplung und die erste und die zweite Kupplung der Fahrtrichtungswechselbaugruppe als Gleichteile ausgebildet sein.
  • Die erste und zweite Kupplung der Fahrtrichtungswechselbaugruppe können axial zwischen jeweiligen zugeordneten Stirnradstufen angeordnet sein. Die erste Kupplung der Fahrtrichtungswechselbaugruppe kann beispielsweise axial antriebsseitig oder abtriebsseitig zu der zweiten Kupplung der Fahrtrichtungswechselbaugruppe angeordnet sein. Die jeweilige zugeordnete Stirnradstufe der beiden Kupplungen der Fahrtrichtungswechselbaugruppe können jeweils axial gegenüberliegend zu der anderen Kupplung der Fahrtrichtungswechselbaugruppe bei deren zugeordneter Kupplung angeordnet sein. Beispielsweise kann die erste Stirnradstufe der Fahrtrichtungswechselbaugruppe axial antriebsseitig zu der ersten Kupplung der Fahrtrichtungswechselbaugruppe angeordnet sein, die erste Kupplung der Fahrtrichtungswechselbaugruppe axial antriebsseitig zu der zweiten Kupplung der Fahrtrichtungswechselbaugruppe und die zweite Stirnradstufe der Fahrtrichtungswechselbaugruppe axial abtriebsseitig zu der zweiten Kupplung der Fahrtrichtungswechselbaugruppe. Die axiale Anordnung kann beispielsweise auch umgekehrt sein.
  • In einer Ausführungsform des Getriebes kann es vorgesehen sein, dass das zweite Hohlrad über die erste Kupplung mittels der Fahrtrichtungswechselbaugruppe mit dem Abtrieb mechanisch wirkverbindbar ist. Das zweite Sonnenrad kann über die zweite Kupplung mittels der Fahrtrichtungswechselbaugruppe mit dem Abtrieb mechanisch wirkverbindbar sein. Der zweite Planetenträger kann mittels der dritten Kupplung mit dem Abtrieb drehfest verbindbar sein. Das zweite Sonnenrad kann mittels der vierten Kupplung mit dem Abtrieb drehfest verbindbar sein. Bei einer solchen verschachtelten Anordnung können beispielsweise nur jeweilige durch die geschlossene erste und die zweite Kupplung bereitstellbare Fahrbereiche sowohl als Rückwärts- als auch Vorwärtsfahrbereiche bereitgestellt werden. Beispielsweise sind so nur zwei Rückwärtsfahrbereiche einstellbar. Die Fahrtrichtungswechselbaugruppe kann so axial abtriebsseitig angeordnet sein, aber trotzdem nur mit einem geringen Drehmoment belastet sein, beispielsweise im Vergleich zu einer anderen abtriebsseitigen Anordnung.
  • In einer Ausführungsform des Getriebes kann es vorgesehen sein, dass das zweite Hohlrad mittels der ersten Kupplung mit einer Zwischenwelle drehfest verbindbar ist. Das zweite Sonnenrad kann mittels einer zweiten Kupplung mit der Zwischenwelle drehfest verbindbar sein. Die Zwischenwelle kann mittels der vierten Kupplung mit dem Abtrieb mechanisch wirkverbindbar sein. Eine solche Gestaltung erlaubt eine koaxiale Anordnung der ersten bis vierten Kupplung mit der Planetenbaugruppe. Die erste bis vierte Kupplung kann so gemeinsam mit der Planetenbaugruppe als Planetenwalze ausgebildet sein.
  • In einer Ausführungsform des Getriebes kann es vorgesehen sein, dass das Getriebe ein drittes Sonnenrad, einen dritten Planetenträger und ein drittes Hohlrad aufweist, welche einen dritten Planetenradsatz ausbilden. An dem dritten Planetenträger können jeweilige zugeordnete Planetenräder drehbar gelagert sein. Das Getriebe kann eine Bremse aufweisen. Die Zwischenwelle kann mit dem dritten Planetenträger mittels der vierten Kupplung drehfest verbindbar sein. Der zweite Planetenträger kann mittels der dritten Kupplung mit dem dritten Planetenträger drehfest verbindbar sein. Die Zwischenwelle kann mit dem dritten Sonnenrad permanent drehfest verbunden sein. Das dritte Hohlrad kann mittels der Bremse an einem stationären Bauteil festsetzbar sein. Der dritte Planetenträger kann mit dem Abtrieb permanent drehfest verbunden sein. Der dritte Planetenradsatz und die Bremse können so weitere Fahrbereiche bereitstellen. Zudem kann der dritte Planetenradsatz so auch als Teil der Planetenwalze ausgebildet sein. Der dritte Planetenradsatz kann als ein Minus-Planetenradsatz ausgebildet sein. Die Bremse kann als formschlüssiges oder reibschlüssiges Schaltelement ausgebildet sein. Mittels einer Bremse kann ein Bauteil festgesetzt werden, sodass es nicht mehr rotieren kann. Das stationäre Bauteil kann beispielsweise ein Bauteil sein, welches sich nicht relativ zu den Drehelementen der jeweiligen Planetenradsätze bewegt. Beispielsweise kann das stationäre Bauteil als Gehäuse ausgebildet sein.
  • Zudem ergibt sich ein synergetischer Effekt bei der Nutzung einer elektrischen Maschine als Teil des Variators, welche mit dem Antrieb mechanisch wirkverbunden ist. Diese elektrische Maschine kann beispielsweise eine hydraulische Maschine mit variablem Schluckvolumen ersetzen. Der Abtrieb kann dann rein elektrisch angetrieben werden. Dafür ist beispielsweise die erste und zweite Kupplung der Fahrtrichtungswechselbaugruppe zu schließen, beispielsweise bei einer antriebsseitigen Anordnung der Fahrtrichtungswechselbaugruppe. Diese blockieren so das erste Hohlrad, wodurch das erste Sonnenrad eine Eingangswelle der Planetenbaugruppe bildet. Zusätzlich kann durch Schließen wenigstens eines weiteren Schaltelements, wie der ersten oder der zweiten Kupplung und zusätzlich der Bremse, ein Fahrbereich bereitgestellt werden, um Drehmoment an den Abtrieb übertragen zu können. Weiterhin kann eine externe Energieversorgung für die elektrische Maschine, wie eine Batterie, notwendig sein. Zum Sicherstellen der Schmierung und Kühlölversorgung kann eine elektrisch angetriebene Pumpe vorgesehen sein. Diese kann bei stehendem Motor, welcher mit dem Antrieb verbunden ist, die Schmierung und Kühlölversorgung übernehmen.
  • In einer Ausführungsform des Getriebes kann es vorgesehen sein, dass die Planetenbaugruppe eine zentrale Welle zur Schmierölversorgung aufweist. Die zentrale Welle kann beispielsweise als Vollwelle ausgebildet sein, welche jeweilige Schmierölkanäle aufweist. Beispielsweise kann die zentrale Welle permanent drehfest mit dem ersten Sonnenrad verbunden oder durch das erste Sonnenrad gebildet sein. Eine solche Zentralwelle ist besonders einfach zu lagern. Beispielsweise kann die zentrale Welle permanent drehfest mit dem zweiten Planetenträger verbunden oder durch den zweiten Planetenträger gebildet sein. Der zweite Planetenträger kann in allen Fahrbereichen bei Betrieb des Motors immer drehen, wodurch die Schmierölversorgung erleichtert sein kann.
  • In einer Ausführungsform des Getriebes kann es vorgesehen sein, dass eine Standübersetzung des ersten Planetenradsatzes -2,7 bis -3 beträgt. Zudem kann eine Standübersetzung des zweiten Planetenradsatzes -3,5 bis -3,8 betragen. Die Auslegung einer Planetenbaugruppe mit dem ersten und zweiten Planetenradsatz erfordert eine komplexe Abstimmung. Die genannten Standübersetzungen ermöglichen eine hervorragende Getriebespreizung bei hohem Wirkungsrad. Beispielsweise ist eine Standübersetzung des ersten Planetenradsatzes von -2,83 und eine Standübersetzung des zweiten Planetenradsatzes -3,6 sehr geeignet. Gerade bei einer Ausbildung der Planetenbaugruppe mit nur zwei ersten Planetenrädern, zwei zweiten Planetenrädern und drei dritten Planetenrädern ergibt sich eine günstige Abstimmung. Eine geeignete Zähnezahl und alternativ oder zusätzlich Modul der jeweiligen Räder der Planetenbaugruppe ist in den Stirnschnitten des ersten Planetenradsatzes und des zweiten Planetenradsatzes offenbart.
  • Zum Einlegen der Fahrbereiche und dem Steuern der verschiedenen Kupplungen und der Bremse kann das Getriebe eine dazu ausgebildete Steuerungsvorrichtung aufweisen. Die Steuerungsvorrichtung kann dazu ausgebildet und eingerichtet sein, einen jeweiligen Zustand der Kupplungen und der Bremse zu steuern. Die Steuerungsvorrichtung kann dafür jeweilige Aktuatoren und alternativ oder zusätzlich Stellungssensoren und alternativ oder zusätzlich Drehzahlsensoren aufweisen.
  • Ein zweiter Aspekt betrifft eine Antriebseinheit, welche ein leistungsverzweigtes stufenloses Getriebe gemäß dem ersten Aspekt aufweist. Die Antriebseinheit weist einen Motor auf, welcher zum Antreiben des Antriebs mit dem Antrieb mechanisch wirkverbunden ist. Der Motor kann beispielsweise ein Verbrennungsmotor sein. Die Antriebseinheit kann dazu ausgebildet sein, den Motor mit im Wesentlichen konstanter Drehzahl zu betreiben. Eine jeweilige Fahrgeschwindigkeit und optional Fahrrichtung kann beispielsweise mittels des gewählten Fahrbereichs und des Variators gesteuert werden. Ein weiterer Aspekt betrifft eine Arbeitsmaschine mit einem leistungsverzweigten stufenlosen Getriebe gemäß dem ersten Aspekt oder einer Antriebseinheit gemäß dem zweiten Aspekt.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Getriebes gemäß einer ersten Ausführungsform.
    • 2 zeigt eine Schaltmatrix des Getriebes aus 1.
    • 3 zeigt in einer schematischen Perspektivansicht ein langes Planetenrad.
    • 4 zeigt einen Stirnschnitt durch einen zweiten Planetenradsatz der Getriebe.
    • 5 zeigt einen Stirnschnitt durch einen ersten Planetenradsatz der Getriebe.
    • 6 zeigt eine schematische Ansicht eines Getriebes gemäß einer zweiten Ausführungsform.
    • 7 zeigt eine schematische Ansicht eines Getriebes gemäß einer dritten Ausführungsform.
    • 8 zeigt eine schematische Ansicht eines Getriebes gemäß einer vierten Ausführungsform.
    • 9 zeigt eine schematische Ansicht eines Getriebes gemäß einer fünften Ausführungsform.
    • 10 zeigt eine schematische Ansicht eines Getriebes gemäß einer sechsten Ausführungsform.
    • 11 zeigt eine schematische Ansicht eines Getriebes gemäß einer siebten Ausführungsform.
    • 12 zeigt eine schematische Ansicht eines Getriebes gemäß einer achten Ausführungsform.
    • 13 zeigt eine Schaltmatrix des Getriebes aus 12.
    • 14 zeigt eine schematische Ansicht eines Getriebes gemäß einer neunten Ausführungsform.
    • 15 zeigt eine schematische Ansicht eines Getriebes gemäß einer zehnten Ausführungsform.
  • Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen
  • 1 veranschaulicht in einer schematischen Ansicht eine erste Ausführungsform eines leistungsverzweigten stufenlosen Getriebes 100 mit einem Antrieb 12, einem Abtrieb 14, einem Variator 16 und einer Planetenbaugruppe 18. Die Planetenbaugruppe 18 weist zwei Planetenradsätze auf und ist dazu ausgebildet, verschiedene Fahrbereiche bereitzustellen. Der Antrieb 12 ist mit einem Motor wirkverbunden. Das Getriebe 100 weist eine Antriebswelle auf, welche sich durch das Getriebe 100 hindurch erstreckt. An einem abtriebsseitigen Ende bildet die Antriebswelle eine Zapfwelle 20 aus. Die Abtriebswelle ist achsparallel zur Antriebswelle vorgesehen und kann beispielsweise mit einem Differenzial wirkverbunden werden. Die Planetenbaugruppe 18 ist vorliegend als Planetenwalze ausgebildet.
  • Ein erster Planetenradsatz ist durch ein erstes Sonnenrad 30, einen ersten Planetenträger 32 und ein erstes Hohlrad 34 gebildet. An dem ersten Planetenträger 32 ist ein Satz von ersten Planetenrädern 36 drehbar gelagert. Ein zweiter Planetenradsatz der Planetenbaugruppe 18 wird durch ein zweites Sonnenrad 40, einen zweiten Planetenträger 42 und ein zweites Hohlrad 44 gebildet. An dem zweiten Planetenträger 42 ist ein Satz von zweiten Planetenrädern 46 und ein Satz von dritten Planetenrädern 48 drehbar gelagert ist. Die zweiten Planetenräder 46 welche mit dem zweiten Sonnenrad 40 und dem zweiten Hohlrad 44 und den dritten Planetenräder 48 kämmen weisen einen grö-ßeren Teilkreisdurchmesser und eine kürzere axiale Länge auf, als die dritten Planetenräder 48. Der Teilkreisdurchmesser eines Zahnrades ist ein in der Literatur definierter Durchmesser der Verzahnung. Dieser Durchmesser beschreibt den mittleren Durchmesser der Ver-zahnung.
  • Der erste Planetenträger 32 und der zweite Planetenträger 42 sind permanent drehfest miteinander verbunden. Die ersten Planetenräder 36 kämmen mit dem ersten Sonnenrad 30 und dem ersten Hohlrad 34. Dies ist auch in dem Stirnschnitt des ersten Planetenradsatzes gemäß 5 veranschaulicht. Die 5 zeigt dabei auch, dass der Satz von ersten Planetenrädern 36 nur zwei erste Planetenräder 36 aufweist.
  • Die zweiten Planetenräder 46 kämmen mit dem zweiten Sonnenrad 40 und dem zweiten Hohlrad 44. Die zweiten Planetenräder 46 und die dritten Planetenräder 48 kämmen jeweils paarweise miteinander. Dies ist in dem Stirnschnitt des zweiten Planetenradsatzes gemäß 4 veranschaulicht. Dabei ist zu erkennen, dass auch der Satz von zweiten Planetenrädern 46 und der Satz von dritten Planetenrädern 48 jeweils nur zwei Räder aufweist. Die zweiten Planetenräder 46 haben einen größeren Wirkdurchmesser als die dritten Planetenräder 48. Die ersten Planetenräder 36 und die dritten Planetenräder 48 haben einen gleichen Wirkdurchmesser. Die zweiten und dritten Planetenräder 46, 48 sind jeweils in Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet. Eine Drehachse der zweiten Planetenräder 46 ist auf dem gleichen Umfang angeordnet wie eine Drehachse der dritten Planetenräder 48. Diese können aber auch auf unterschiedlichen Umfängen und damit einem radialen Abstand zu einer Mittelachse angeordnet sein.
  • Die ersten Planetenräder 36 und die dritten Planetenräder 48 sind jeweils paarweise miteinander permanent drehfest verbunden. Bei dem Getriebe 100 sind die ersten und dritten Planetenräder 48 zu diesem Zweck jeweils paarweise als gemeinsames langes Planetenrad ausgebildet, welches in 3 dargestellt ist. Das lange Planetenrad ist in der gezeigten Ausführungsform einstückig ausgebildet, wobei jeweilige Verzahnungen an dessen beiden Endbereichen identisch ausgebildet sind. Die Verzahnungen an den jeweiligen Endbereichen können beispielsweise gemeinsam auf einer Einspannung gefertigt werden. Ein Mittelbereich ohne Verzahnung kann nach Herstellen der Verzahnungen gefertigt werden. Die Verzahnung des langen Planetenrads an einem Endbereich kämmt mit dem ersten Sonnenrad 30 und dem ersten Hohlrad 34. Die Verzahnung des langen Planetenrads an einem gegenüberliegendem Endbereich kämmt mit einem der zweiten Planetenräder 46. Aufgrund der langen Planetenräder weist das Getriebe also insgesamt nur vier Planetenräderbauteile auf, nämlich zwei lange Planetenräder und die zwei zweiten Planetenräder 46. Das lange Planetenrad, welches in 3 dargestellt ist, kann als geradverzahntes Planetenrad ausgeführt sein, es besteht aber auch die Möglichkeit, dass das lange Planetenrad als schrägverzahntes Planetenrad ausgeführt ist.
  • Zumindest für Getriebe 100 sind die Stirnschnitte gemäß 4 und 5 wenigstens maßstabsgerecht bezüglich jeweiliger Verzahnungsparameter. Insbesondere ist in 4 und 5 das Modul und die Zähnezahl der Elemente beiden Planetenradsätze maßstabsgerecht und bezüglich deren Anzahl korrekt dargestellt.
  • Der Variator 16 weist einen ersten Energiewandler 80 und einen zweiten Energiewandler 82 auf, welche miteinander gekoppelt sind. Beide Energiewandler 80, 82 sind als hydraulische Maschinen ausgebildet, wobei der erste Energiewandler 80 ein festes Schluckvolumen und der zweite Energiewandler 82 ein variables Schluckvolumen aufweist. Der erste Energiewandler 80 ist mit dem ersten Sonnenrad 30 mechanisch wirkverbunden, um ein Drehmoment zwischen dem ersten Sonnenrad 30 und dem Energiewandler 80 und damit dem Variator 16 zu übertragen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist diese Verbindung dabei indirekt, nämlich mittels einer einstufigen Stirnradstufe 84. Eines der Stirnräder ist dazu mit einer Welle des ersten Energiewandlers 80 drehfest verbunden. Ein anderes Stirnrad ist dazu drehfest mit dem ersten Sonnenrad 30 verbunden. Die Stirnradstufe 84 ist dabei in Axialrichtung antriebsseitig zu der Planetenbaugruppe 18 angeordnet. Der zweite Energiewandler 82 ist mit dem Antrieb 12 mechanisch wirkverbunden, um ein Drehmoment zwischen dem Antrieb 12 und dem zweiten Energiewandler 82 und damit dem Variator 16 zu übertragen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist diese Verbindung dabei indirekt, nämlich mittels einer einstufigen Stirnradstufe 86 ausgebildet. Die Stirnradstufe 86 ist axial abtriebsseitig angeordnet, und zwar auf Höhe der Zapfwelle 20 und damit abtriebsseitig zu der Planetenbaugruppe 18. Die Stirnradstufe 86 ist durch zwei kämmende Stirnräder gebildet, von denen eines als Festrad ausgebildet und mit einer Welle des zweiten Energiewandlers 82 drehfest verbunden ist. Das andere Stirnrad ist als Gegenrad ausgebildet und mit dem Antrieb 12 permanent drehfest verbunden.
  • Der Antrieb 12 ist mit dem ersten Hohlrad 34 über eine Fahrtrichtungswechselbaugruppe 50 mechanisch wirkverbunden. Die Fahrtrichtungswechselbaugruppe 50 weist eine erste Kupplung KV und eine zweite Kupplung KR auf. Beide Kupplungen KV, KR sind koaxial zu dem Antrieb 12 angeordnet und mit diesem direkt verbunden. Der Antrieb 12 ist mittels der Kupplung KV über eine einstufige Stirnradstufe 52 mit dem ersten Hohlrad 34 mechanisch wirkverbunden. Ein Rad dieser Stirnradstufe 52 ist mit dem ersten Hohlrad 34 permanent drehfest verbunden und ein anderes Rad dieser Stirnradstufe 52 ist mit dem Antrieb 12 drehfest verbindbar. Die Fahrtrichtungswechselbaugruppe 50 ist axial zwischen der Stirnradstufe 84 und dem ersten Planetenradsatz angeordnet. Der Antrieb 12 ist mittels der Kupplung KR über eine zweistufige Stirnradstufe 54 mit dem ersten Hohlrad 34 mechanisch wirkverbunden. Ein Festrad der Stirnradstufe 54 ist permanent drehfest mit dem ersten Hohlrad 34 verbunden und ein anderes Rad ist mit dem Antrieb 12 mittels der Kupplung KR mechanisch wirkverbindbar. Radial zwischen diesen beiden Rädern ist ein weiteres Rad der Stirnradstufe 54 angeordnet, welches mit den beiden Rädern kämmt.
  • Die Stirnradstufe 54 der Fahrtrichtungswechselbaugruppe 50 ist axial abtriebsseitig zu der Stirnradstufe 84 angeordnet, welche den Variator 16 mit dem ersten Sonnenrad mechanisch wirkverbindet. Die Kupplung KR ist axial abtriebsseitig zu der Stirnradstufe 54 angeordnet. Die Kupplung KV ist axial abtriebsseitig zu der Kupplung KR angeordnet. Die Kupplung KV und die Kupplung KR sind axial verschachtelt und bilden ein Doppelschaltelement. Axial abtriebsseitig zu der Kupplung KV ist die Stirnradstufe 52 angeordnet, welche axial antriebsseitig zu dem ersten Planetenradsatz angeordnet ist.
  • Das Getriebe 100 ist dazu ausgebildet, ein Drehmoment von dem zweiten Planetenradsatz an den Abtrieb 14 zu übertragen. Dazu bildet das zweite Sonnenrad 40 eine Ausgangswelle der Planetenbaugruppe 18 und ist mit einer reibschlüssigen vierten Kupplung K4 verbunden. Mittels der vierten Kupplung K4 ist das zweite Sonnenrad 40 mit dem Abtrieb 14 drehfest verbindbar. Der zweite Planetenträger 42 bildet eine weitere Ausgangswelle der Planetenbaugruppe 18 und ist mit einer reibschlüssigen dritten Kupplung K3 verbunden. Mittels der dritten Kupplung K3 ist der zweite Planetenträger 42 mit dem Abtrieb 14 drehfest verbindbar. Die dritte und die vierte Kupplung K3, K4 sind axial verschachtelt und koaxial zu dem Abtrieb 14 angeordnet. Die dritte und vierte Kupplung K3, K4 bilden ein Doppelschaltelement. Die dritte Kupplung K3 ist axial antriebsseitig zu der Stirnradstufe 86 angeordnet, welche den Variator 16 mit dem Antrieb 12 verbindet. Die vierte Kupplung K4 ist axial abtriebsseitig zu der dritten Kupplung K3 angeordnet.
  • Das zweite Hohlrad 44 bildet eine weitere Ausgangswelle der Planetenbaugruppe 18. Das zweite Hohlrad 44 ist mit einer reibschlüssigen ersten Kupplung K1 über eine einstufige erste Stirnradstufe 60 mechanisch wirkverbunden. Dazu ist ein Rad der ersten Stirnradstufe 60 permanent drehfest mit dem zweiten Hohlrad 44 verbunden und ein weiteres Rad der ersten Stirnradstufe 60 mit der ersten Kupplung K1. Mittels der ersten Kupplung K1 ist die erste Stirnradstufe 60 mit einer Zwischenwelle 70 wirkverbindbar. Die Zwischenwelle 70 ist mittels einer dritten Stirnradstufe 64 mit dem Abtrieb 14 mechanisch wirkverbunden. Die Zwischenwelle 70 ist koaxial mit dem Antrieb 12 angeordnet. Ein Rad der dritten Stirnradstufe 64 ist permanent drehfest mit der Zwischenwelle 70 verbunden und ein weiteres Rad der dritten Stirnradstufe 64 mit dem Abtrieb 14. Entsprechend ist das zweite Hohlrad 44 über die erste Stirnradstufe 60 und die dritte Stirnradstufe 64 mit dem Abtrieb 14 mittels der ersten Kupplung K1 mechanisch wirkverbindbar.
  • Das zweite Sonnenrad 40 als Ausgangswelle der Planetenbaugruppe 18 ist zudem mittels einer reibschlüssigen zweiten Kupplung K2 mit dem Abtrieb 14 mechanisch wirkverbindbar. Ein Rad einer einstufigen zweiten Stirnradstufe 62 ist mit dem zweiten Sonnenrad 40 permanent drehfest verbunden und ein anderes Rad der zweiten Stirnradstufe 62 ist mit der zweiten Kupplung K2 permanent drehfest verbunden. Die zweite Stirnradstufe 62 ist mittels der zweiten Kupplung K2 mit der Zwischenwelle 70 verbindbar. Entsprechend ist das zweite Sonnenrad 40 mit dem Abtrieb 14 über die zweite Stirnradstufe 62, die Zwischenwelle 70 und die dritte Stirnradstufe 64 mittels der zweiten Kupplung K2 wirkverbindbar.
  • Die erste Stirnradstufe 60 ist axial abtriebsseitig zu dem zweiten Planetenradsatz und axial antriebsseitig zu der ersten Kupplung K1 angeordnet. Die erste Kupplung K1 ist axial antriebsseitig zu der zweiten Kupplung K2 angeordnet. Die erste und zweite Kupplung K1, K2 sind koaxial zu dem Antrieb 12 angeordnet und axial verschachtelt. Die erste und zweite Kupplung K1, K2 bilden ein Doppelschaltelement. Die zweite Stirnradstufe 62 ist axial abtriebsseitig zu der zweiten Kupplung K2 angeordnet und axial antriebsseitig zu der vierten Kupplung K4. Die dritte Stirnradstufe 64 ist axial abtriebsseitig zu der dritten Kupplung K3 und axial antriebsseitig zu der Stirnradstufe 86 angeordnet, welche den Variator 16 mit dem Antrieb 12 mechanisch wirkverbindet.
  • Die reibschlüssigen Kupplungen K1, K2, K3, K4, KV und KR sind als Lamellenkupplungen ausgebildet. Die jeweiligen Doppelschaltelemente erlauben selektiv eine Wirkverbindung mittels jeweils einer der diese bildenden zwei Kupplungen bereitzustellen. In einer Ausführungsform eines Doppelschaltelements erlaubt dieses auch eine Neutralstellung bereitzustellen.
  • 2 veranschaulicht eine Schaltmatrix des Getriebes 100 gemäß 1. Die jeweiligen Spalten zeigen einen Schaltzustand der jeweiligen schaltbaren Elemente. Das Getriebe 100 weist vier Vorwärtsfahrbereiche auf, welche mit FB1, FB2, FB3 und FB4 bezeichnet sind. Die Fahrbereiche sind in Reihenfolge deren maximaler Geschwindigkeit nummeriert. Das heißt, Fahrbereich FB2 ermöglicht eine höhere Geschwindigkeit als Fahrbereich FB1 und Fahrbereich FB3 eine höhere Geschwindigkeit als FB1 und FB2. FB4 ist der schnellste Vorwärtsfahrbereich. Das Getriebe 100 weist ebenso vier Rückwärtsfahrbereiche FB1R, FB2R, FB3R und FB4R auf. Der Fahrbereich FB4R ist der schnellste Rückwärtsfahrbereich und die Reihenfolge gemäß der Geschwindigkeit ist analog zu den Vorwärtsfahrbereichen. Direkt neben der Spalte zur Kennzeichnung der Fahrbereiche sind deren Geschwindigkeitsbereiche veranschaulicht. Der Fahrbereich FB1 und FB1R beginnt bei 0 km/h. Zwischen Fahrbereich FB1 und Fahrbereich FB2 kann bei der Grenzgeschwindigkeit A gewechselt werden. Gleiches gilt für die darauffolgenden Fahrbereiche und deren Maximal- bzw. Minimalgeschwindigkeit. Die Fahrgeschwindigkeiten bei den Rückwärtsfahrbereichen ist identisch wie bei den Vorwärtsfahrbereichen, wobei jedoch der Abtrieb 14 in die entgegengesetzte Richtung bei gleichbleibender Drehrichtung des Antriebs 12 rotiert.
  • Die Vorwärtsfahrbereiche werden grundsätzlich durch die geschlossene Kupplung KV der Fahrtrichtungswechselbaugruppe 50 bereitgestellt. Die Rückwärtsfahrbereiche werden grundsätzlich durch die geschlossene Kupplung KR der Fahrtrichtungswechselbaugruppe 50 bereitgestellt. Der Fahrbereich FB1 wird durch die zusätzlich geschlossene erste Kupplung K1 bereitgestellt. Der Fahrbereich FB2 wird durch die zusätzlich geschlossene zweite Kupplung K1 bereitgestellt. Der Fahrbereich FB3 wird durch die zusätzlich geschlossene dritte Kupplung K3 bereitgestellt. Der Fahrbereich FB4 wird durch die zusätzlich geschlossene vierte Kupplung K4 bereitgestellt. Die Rückwärtsfahrbereiche werden durch die jeweiligen gleichen geschlossenen Kupplungen wie die Vorwärtsfahrbereiche mit der gleichen Nummer bereitgestellt, wobei dafür die Kupplung KR statt der Kupplung KV der Fahrtrichtungswechselbaugruppe 50 geschlossen ist. Das Getriebe 100 kann vier Vorwärtsfahrbereiche und vier Rückwärtsfahrbereich mit geringem mechanischem Aufwand bereitgestellt werden. Die aufeinanderfolgenden Fahrbereiche können durch eine zuschaltende und eine abschaltende Kupplung gewechselt werden.
  • Bei dem Getriebe 100 beträgt eine Standübersetzung des ersten Planetenradsatzes - 2,9 und eine Standübersetzung des zweiten Planetenradsatzes -3,7.
  • Die weiteren Figuren veranschaulichen weitere Ausführungsformen eines leistungsverzweigten stufenlosen Getriebes. Es wird dabei nur auf jeweilige relevante Unterschiede zu jeweiligen anderen Ausführungsformen eingegangen. Dementsprechend werden Bauteile mit gleicher Funktion und gegebenenfalls gleicher Gestaltung mit dem gleichen Bezugszeichen versehen und ansonsten nicht weiter beschrieben. Auch die Schaltmatrix gilt für die weiteren Ausführungsformen, sofern nichts anderes beschrieben ist. Die jeweiligen Unterschiede können in weiteren Ausführungsformen auch miteinander kombiniert sein. Beispielsweise kann der zusätzliche Planetenradsatz und die zusätzliche Bremse des Getriebes gemäß 12 auch mit der Anordnung der Fahrtrichtungswechselbaugruppe des Getriebes gemäß 6 und 7 kombiniert sein.
  • 6 zeigt eine zweite Ausführungsform eines Getriebes 200. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von dem Getriebe 100 durch eine axial vertauschte Position der Kupplung KV und KR und der Stirnradstufen 52 und 54 der Fahrtrichtungswechselbaugruppe 50. Die Kupplung KV ist nun axial antriebsseitig zu der Kupplung KR angeordnet. Die zweistufige Stirnradstufe 54 ist nun axial abtriebsseitig zu der Kupplung KR angeordnet. Die einstufige Stirnradstufe 52 ist nun axial antriebsseitig zu der Kupplung KV angeordnet.
  • 7 zeigt eine dritte Ausführungsform eines Getriebes 300. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von dem Getriebe 100 hauptsächlich durch die Position der Kupplungen KV, KR der Fahrtrichtungswechselbaugruppe 50. Bei dem Getriebe 300 sind die beiden Kupplungen KV, KR koaxial mit dem Abtrieb 14 und damit der Planetenbaugruppe 18 angeordnet. Entsprechend ist die Kupplung KR mit der zweistufigen Stirnradstufe 54 mit dem Antrieb 12 verbunden. Ein Festrad der Stirnradstufe 54 ist somit permanent drehfest mit dem Antrieb 12 verbunden. Entsprechend ist die Kupplung KV mit dem einstufigen Stirnradstufe 52 mit dem Antrieb 12 verbunden. Ein Festrad der Stirnradstufe 52 ist somit permanent drehfest mit dem Antrieb 12 verbunden. Die axiale Anordnung der Teile der Fahrtrichtungswechselbaugruppe 50 entspricht der von Getriebe 100.
  • Durch die Anordnung der Fahrtrichtungswechselbaugruppe 50 bei dem Getriebe 300 weisen dessen jeweilige Kupplungen KV, KR mehr Gleichteile zu dem Doppelschaltelement auf, welches durch die erste und zweite Kupplung K1, K2 gebildet ist. Zudem sind die jeweiligen Kupplungen KV, KR der Fahrtrichtungswechselbaugruppe 50 mit einem geringeren Drehmoment belastet und sind kleiner ausgeführt als die entsprechenden Kupplungen KV, KR bei dem Getriebe 100. Bei dem Getriebe 300 ist im Vergleich zu dem Getriebe 100 eine zusätzliche Druckölzuführung zu den Kupplungen KV, KR der Fahrtrichtungswechselbaugruppe 50 vorgesehen. Diese verläuft bei dem Getriebe 300 durch ein Gehäuse, eine Zentralwelle des ersten Sonnenrads 30 und eine Hohlwelle des ersten Hohlrads 34.
  • Die 8 zeigt eine vierte Ausführungsform eines Getriebes 400. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von dem Getriebe 300 durch die axialen Positionen der Kupplung KV und KR und der Stirnradstufen 52 und 54 der Fahrtrichtungswechselbaugruppe 50. Diese sind identisch zu denen bei dem Getriebe 200, weshalb die dort gemachten Erläuterungen gleichermaßen für das Getriebe 400 gelten.
  • Die 9 zeigt eine fünfte Ausführungsform eines Getriebes 500. Diese Ausführungsform zeigt der antriebsseitigen Anbindung der Fahrtrichtungswechselbaugruppe eine abtriebsseitige Anbindung.
  • Bei dem Getriebe 500 ist der Antrieb 12 mittels einer Stirnradstufe 502 mit dem ersten Hohlrad 34 mechanisch wirkverbunden. Ein Rad dieser Stirnradstufe 502 ist permanent drehfest mit dem Antrieb 12 und ein anderes Rad dieser Stirnradstufe 502 mit dem ersten Hohlrad 34 verbunden. Die Stirnradstufe 502 ist axial abtriebsseitig zu der Stirnradstufe 84 angeordnet, welche den Variator 16 mit dem ersten Sonnenrad 30 mechanisch wirkverbindet. Die Stirnradstufe 502 ist axial antriebsseitig zu dem ersten Planetenradsatz angeordnet.
  • Die Kupplungen KV, KR der Fahrtrichtungswechselbaugruppe sind koaxial mit dem Abtrieb 14 und der Planetenbaugruppe 18 angeordnet. Der zweite Planetenträger 42 ist bei dem Getriebe 500 mittels der dritten Kupplung K3 drehfest mit einer weiteren Zwischenwelle 504 verbindbar. Das zweite Sonnenrad 40 ist bei dem Getriebe 500 mittels der vierten Kupplung K4 drehfest mit der weiteren Zwischenwelle 504 verbindbar. Die Zwischenwelle 504 ist mittels der Kupplung KV der Fahrtrichtungswechselbaugruppe mit dem Abtrieb 14 drehfest verbindbar. Der zweite Planetenträger 42 ist also über die dritte Kupplung K3 und die Kupplung KV mit dem Abtrieb 14 drehfest verbindbar.
  • Die einstufige Stirnradstufe 52 bildet bei dem Getriebe 500 eine mechanische Wirkverbindung zwischen der Zwischenwelle 70 und der weiteren Zwischenwelle 504. Ein Rad der einstufigen Stirnradstufe 52 ist permanent drehfest mit der Zwischenwelle 70 und ein weiteres Rad mit der weiteren Zwischenwelle 504 verbunden. Das zweite Hohlrad 44 ist dementsprechend über die erste Stirnradstufe 60, die erste Kupplung K1, die Zwischenwelle 70, die einstufige Stirnradstufe 52, die weitere Zwischenwelle 504 und die Kupplung KV mit dem Abtrieb mechanisch wirkverbindbar. Das zweite Sonnenrad 40 ist dementsprechend über die zweite Stirnradstufe 62, die zweite Kupplung K2, die Zwischenwelle 70, die Stirnradstufe 52, die weitere Zwischenwelle 504 und die Kupplung KV mit dem Abtrieb mechanisch wirkverbindbar. Ein Rad der zweistufigen Stirnradstufe 54 ist mit der Zwischenwelle 70 permanent drehfest verbunden. Ein weiteres Rad der zweistufigen Stirnradstufe 54 ist mit der Kupplung K3 der Fahrtrichtungswechselbaugruppe verbunden.
  • Die einstufige Stirnradstufe 52 und die zweistufige Stirnradstufe 54 ersetzen bei dem Getriebe 500 die dritte Stirnradstufe 64, wobei der Antrieb 12 zusätzlich durch die Stirnradstufe 502 verbunden ist. Die Wirkverbindung ist dabei selektiv einstellbar, um jeweilige Vorwärts- und Rückwärtsfahrbereiche bereitzustellen.
  • Die einstufige Stirnradstufe 52 ist abtriebsseitig zu der dritten Kupplung K3 angeordnet. Die Kupplung KV ist abtriebsseitig zu der einstufigen Stirnradstufe 52 angeordnet. Zwischen der einstufigen Stirnradstufe 52 und der Kupplung KV ist die weitere Zwischenwelle 504 koaxial mit dem Abtrieb 14 angeordnet. Die Kupplung KR ist abtriebsseitig zu der Kupplung KV angeordnet. Die zweistufige Stirnradstufe 54 ist abtriebsseitig zu der Kupplung KR angeordnet.
  • Durch die Bauweise des Getriebes 500 kann ein sogenanntes Power-Reversieren einer Arbeitsmaschine verbessert sein. Die Arbeitsmaschine kann vorwärtsfahren und beim Wechsel von Vorwärts- zu Rückwärtsfahrt die Kupplungen KV oder KR nutzen, um eine Antriebsleistung des mit dem Antriebs 12 verbundenen Motors zu reversieren. Es kann dann eine der derzeitigen Fahrtrichtung entgegenstehende Drehrichtung am Abtrieb 14 bewirkt werden. Die Kupplungen KV und KR der Fahrtrichtungswechselbaugruppe 50 sind bei dem Getriebe 500 höheren Drehmomenten als bei dem Getriebe 100 ausgesetzt und deshalb größer ausgebildet.
  • Die 10 zeigt eine sechste Ausführungsform eines Getriebes 600. Bei dieser Ausführungsform werden nur zwei Rückwärtsfahrbereiche bereitgestellt. Die Fahrtrichtungswechselbaugruppe 50 ist hier in einer zwischengeschalteten Anordnung ausgeführt.
  • Die Kupplung KV der Fahrtrichtungswechselbaugruppe 50 ist mit der Zwischenwelle 70 verbunden. Über die zugeordnete einstufige Stirnradstufe 52 ist die Kupplung KV mit dem Abtrieb 14 verbunden. Entsprechend ist ein Rad der einstufigen Stirnradstufe 52 permanent drehfest mit dem Abtrieb 14 verbunden und ein anderes Rad der einstufigen Stirnradstufe 52 mit der Zwischenwelle 70 mittels der Kupplung KV verbindbar.
  • Die Kupplung KR der Fahrtrichtungswechselbaugruppe 50 ist mit der Zwischenwelle 70 verbunden. Über die zugeordnete zweistufige Stirnradstufe 54 ist die Kupplung KR mit dem Abtrieb 14 verbunden. Entsprechend ist ein Rad der zweistufigen Stirnradstufe 54 permanent drehfest mit dem Abtrieb 14 verbunden und ein anderes Rad der zweistufigen Stirnradstufe 54 mit der Zwischenwelle 70 mittels der Kupplung KR verbindbar.
  • Mittels der Kupplung KV der Fahrtrichtungswechselbaugruppe 50 sind somit die erste und zweite Kupplung K1, K2 mit dem Abtrieb 14 mechanisch wirkverbindbar, um die zu übersetzende Größe als Vorwärtsfahrbereich zur Verfügung zu stellen. Mittels der Kupplung KR der Fahrtrichtungswechselbaugruppe 50 sind somit die erste und zweite Kupplung K1, K2 mit dem Abtrieb 14 mechanisch wirkverbindbar, um die zu übersetzende Größe als Rückwärtsfahrbereiche zur Verfügung zu stellen. Entsprechend kann das Getriebe 600 die Rückwärtsfahrbereiche FB1R und FB2R bereitstellen.
  • Die dritte und vierte Kupplung K3, K4 ist dagegen direkt mit dem Abtrieb 14 verbunden. Zudem ist der Antrieb 12 mittels einer Stirnradstufe 602 mit dem ersten Hohlrad 34 mechanisch wirkverbunden. Die Drehrichtung jeweiliger durch die dritte und vierte Kupplung K3, K4 bereitgestellter Fahrbereiche kann am Abtrieb 14 also nicht bei dem Getriebe 600 reversiert werden. Entsprechend können bei dem Getriebe 600 zwar die Vorwärtsfahrbereiche FB3 und FB4 bereitgestellt werden, nicht jedoch die korrespondierenden Rückwärtsfahrbereiche FB3R und FB4R.
  • Die Fahrtrichtungswechselbaugruppe 50 sitzt also abtriebsseitig, ist aber nur mit der ersten und zweiten Kupplung K1, K2 verbunden. Dadurch wird die Fahrtrichtungswechselbaugruppe 50 mit weniger Drehmoment belastet als beispielsweise das Getriebe 500, weshalb die Kupplungen KV und KR kleiner ausgeführt sind. Dafür sind jedoch nur zwei Rückwärtsfahrbereiche vorhanden.
  • Die Stirnradstufe 602 ist axial zwischen der Stirnradstufe 84, welche den Variator 16 mit dem ersten Sonnenrad 30 mechanisch wirkverbindet, und dem ersten Planetenradsatz angeordnet. Ein Rad der Stirnradstufe 602 ist permanent drehfest mit dem Antrieb 12 verbunden und ein anderes Rad der Stirnradstufe 602 mit dem ersten Hohlrad 34. Die Kupplungen KV und KR der Fahrtrichtungswechselbaugruppe 50 sind koaxial mit dem Antrieb 12 angeordnet. Die einstufige Stirnradstufe 52 ist axial abtriebsseitig zu der dritten Kupplung K3 und axial antriebsseitig zu der Kupplung KV angeordnet. Die Kupplung KR ist axial abtriebsseitig zu der Kupplung KV angeordnet. Die zweistufige Stirnradstufe 54 ist axial abtriebsseitig zu der Kupplung KR und axial antriebsseitig zu der Stirnradstufe 86, welche den Variator 16 mit dem Antrieb 12 verbindet, angeordnet. Die Stirnradstufen 52, 54 der Fahrtrichtungswechselbaugruppe 50 ersetzen bei dem Getriebe 600 die Wirkübertragung mittels der dritten Stirnradstufe 64 gemäß Getriebe 100.
  • Die 11 zeigt eine siebte Ausführungsform eines Getriebes 700. Diese Ausführungsform basiert auf dem Getriebe 600, wobei jedoch die KV/KR-Stirnradkette getauscht ist. Die Unterschiede bei dem Getriebe 700 zu Getriebe 600 sind also identisch zu den Unterschieden von Getriebe 200 zu Getriebe 100, womit die axialen Positionen der Kupplung KV und KR sowie der Stirnradstufen 52, 54 der Fahrtrichtungswechselbaugruppe 50 vertauscht sind.
  • Bei Getriebe 700 ist die zweistufige Stirnradstufe 54 axial abtriebsseitig zu der dritten Kupplung K3 und axial antriebsseitig zu der Kupplung KR der Fahrtrichtungswechselbaugruppe 50 angeordnet. Die Kupplung KR ist axial antriebsseitig zu der Kupplung KV der Fahrtrichtungswechselbaugruppe 50 angeordnet. Die einstufige Stirnradstufe 52 ist axial abtriebsseitig zu der Kupplung KV und axial antriebsseitig zu der Stirnradstufe 86, welche den Variator 16 mit dem Antrieb 12 mechanisch wirkverbindet, angeordnet.
  • Die 12 zeigt eine achte Ausführungsform eines Getriebes 800. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform durch den Aufbau und Anordnung der jeweiligen Kupplungen K1, K2, K3, K4, welche deshalb trotz jeweiliger Gemeinsamkeiten nochmals vollständig beschrieben wird. Zudem weist das Getriebe 800 einen zusätzlichen dritten Planetenradsatz, welcher mit der Planetenbaugruppe 18 eine Planetenwalze ausbildet, und eine Bremse B auf. Die Anbindung des Variators 16 und der Fahrtrichtungswechselbaugruppe 50 ist identisch zu der von Getriebe 100, weshalb diese hier nicht weiter beschrieben wird. Die Standübersetzung des ersten Planetenradsatzes beträgt bei dem Getriebe 800 -2,78, die des zweiten Planetenradsatzes -3,60 und die des dritten Planetenradsatzes -3,60. Die Standübersetzung des zweiten und dritten Planetenradsatzes ist identisch ausgeführt.
  • Das zweite Hohlrad 44 ist mittels der ersten Kupplung K1 mit einer Zwischenwelle 70 drehfest verbindbar, wobei die Zwischenwelle 70 bei dem Getriebe 800 koaxial mit dem Abtrieb 14 angeordnet ist. Das zweite Sonnenrad 40 ist mittels der zweiten Kupplung K2 mit der Zwischenwelle 70 drehfest verbindbar. Die erste Kupplung K1 und die zweite Kupplung K2 sind erneut als Doppelschaltelement ausgebildet, bei dem Getriebe 800 jedoch radial verschachtelt und koaxial mit dem Abtrieb 14 und der Planetenbaugruppe 18 ausgebildet sind. Die erste Kupplung K1 ist radial außen zu der zweiten Kupplung K2 angeordnet. Die Zwischenwelle 70 ist mittels der vierten Kupplung K4 mit dem Abtrieb 14 mechanisch wirkverbindbar.
  • Die vierte Kupplung K4 ist axial abtriebsseitig zu der ersten und zweiten Kupplung K1, K2 angeordnet. Die erste und zweite Kupplung K1, K2 sind axial abtriebsseitig zu der Planetenbaugruppe 18 angeordnet. Die Zwischenwelle 70 erstreckt sich von der ersten und zweiten Kupplung K1, K2 axial zu der vierten Kupplung K4.
  • Das Getriebe 800 weist eine zentrale Welle zur Schmierölversorgung auf, welche bei dem Getriebe 800 durch das erste Sonnenrad 30 gebildet wird. An der zentralen Welle sind jeweilige andere Teile der Planetenwalze gelagert. Durch die Nutzung des ersten Sonnenrads 30 als zentrale Welle ist diese einfach zu lagern.
  • Das Getriebe 800 weist ein drittes Sonnenrad 850, einen dritten Planetenträger 852 und ein drittes Hohlrad 854 auf, welche einen dritten Planetenradsatz ausbilden. An dem dritten Planetenträger 852 sind jeweilige Planetenräder 856 drehbar gelagert. Das dritte Hohlrad 854 ist mittels der Bremse B an einem stationären Bauteil festsetzbar. Die Zwischenwelle 70 ist mit dem dritten Planetenträger 852 mittels der vierten Kupplung K4 drehfest verbindbar. Der zweite Planetenträger 42 ist mittels der dritten Kupplung K3 mit dem dritten Planetenträger 852 drehfest über eine Hohlwelle 858 verbindbar. Die Hohlwelle 858 ist radial außen zu der Zwischenwelle 70 angeordnet. Die Zwischenwelle 70 ist mit dem dritten Sonnenrad 850 permanent drehfest verbunden. Der dritte Planetenträger 852 ist mit dem Abtrieb permanent drehfest verbunden.
  • Der dritte Planetenradsatz ist als Minus-Planetenradsatz ausgebildet. Die jeweiligen Planetenräder 856 des dritten Planetenradsatzes kämmen mit dem dritten Sonnenrad 850 und dem dritten Hohlrad 854.
  • Die dritte und vierte Kupplung K3, K4 sind erneut als Doppelschaltelement ausgebildet, wobei diese bei dem Getriebe 800 radial verschachtelt sind. Die dritte und vierte Kupplung K3, K4 sind axial antriebsseitig zu dem dritten Planetenradsatz angeordnet. Die dritte Kupplung K3 ist radial außen zu der vierten Kupplung K3 angeordnet. Die Bremse B ist axial abtriebsseitig zu dem dritten Hohlrad 854 angeordnet und axial antriebsseitig zu der Stirnradstufe 86, welche den Variator 16 mit dem Antrieb 12 mechanisch wirkverbindet.
  • Das Getriebe 800 ist durch den dritten Planetenradsatz und die Bremse B gegenüber dem Getriebe 100 erweitert. Bei dem Getriebe 800 kann eine höhere Endgeschwindigkeit in den jeweiligen Vorwärtsfahrbereichen erreicht werden. Die jeweiligen Rückwärtsfahrbereiche sind bei dem Getriebe 800 nicht bezüglich deren Geschwindigkeiten komplett gespiegelt. In der gezeigten Ausführungsform haben die Rückwärtsfahrbereiche jeweils eine geringere Endgeschwindigkeit als die korrespondierenden Vorwärtsfahrbereiche. Dadurch kann in den Rückwärtsfahrbereichen ein höheres Drehmoment bereitgestellt werden.
  • Bei dem Getriebe 800 ist die Fahrtrichtungswechselbaugruppe 50 wie bei dem Getriebe 100 antriebsseitig angeordnet. Dadurch sind die Kupplungen KV und KR mit einem geringen Drehmoment belastet und können sehr klein sein. Hohe Momente belasten erst den dritten Planetenradsatz, was für die Bauteiloptimierung optimal ist. Dort können für das hohe Moment notwendig große Wellen und Räder vorgesehen werden.
  • 13 veranschaulicht eine Schaltmatrix des Getriebes 800 gemäß 12. Der grundsätzliche Aufbau dieser Schaltmatrix ist identisch zu der von 2, ebenso wie die Sortierung und Bezeichnung der jeweiligen Fahrbereiche. Die jeweiligen mit zwei Strichen gekennzeichneten Geschwindigkeiten sind geringer als die korrespondierenden mit einem Strich gekennzeichneten Geschwindigkeiten. Die Maximalgeschwindigkeit A'' von dem Rückwärtsfahrbereich FB1R ist also langsamer als die Maximalgeschwindigkeit A' von dem Vorwärtsfahrbereich FB1 des Getriebes 800. Die mit einem Strich gekennzeichneten Geschwindigkeiten sind größer als die ohne Strich gekennzeichneten korrespondierenden Geschwindigkeiten in der Schaltmatrix gemäß 2. Die mit zwei Strichen gekennzeichneten Geschwindigkeiten sind kleiner als die ohne Strich gekennzeichneten korrespondierenden Geschwindigkeiten in der Schaltmatrix gemäß 2. Die Geschwindigkeit A von FB1 und FB1R bei dem Getriebe 100 ist also langsamer als die Geschwindigkeit A' von FB1 des Getriebes 800 und schneller als die Geschwindigkeit A'' von FB1R des Getriebes 800.
  • Bei dem Getriebe 800 wird jeder Fahrbereich durch drei geschlossene Schaltelemente bereitgestellt. Der Fahrbereich FB1 wird durch die geschlossene erste Kupplung K1, die geschlossene Bremse B und die geschlossene Kupplung KV bereitgestellt. Der Fahrbereich FB2 wird durch die geschlossene zweite Kupplung K2, die geschlossene Bremse B und die geschlossene Kupplung KV bereitgestellt. Der Fahrbereich FB3 wird durch die geschlossene zweite Kupplung K2, die geschlossene dritte Kupplung K3 und die geschlossene Kupplung KV bereitgestellt. Der Fahrbereich FB4 wird durch die geschlossene zweite Kupplung K2, die vierte Kupplung und die geschlossene Kupplung KV bereitgestellt. Die Rückwärtsfahrbereiche FB1R bis FB4R werden mit der geschlossenen Kupplung KR statt der geschlossenen Kupplung KV und ansonsten den gleichen geschlossenen Schaltelementen bereitgestellt. Auch bei dem Getriebe 800 wird bei jedem Wechsel von aufeinanderfolgenden Fahrbereichen nur ein Schaltelement zugeschaltet und ein Schaltelement abgeschaltet.
  • Die 14 zeigt eine neunte Ausführungsform eines Getriebes 900. Diese Ausführungsform beruht auf der achten Ausführungsform gemäß 12. Die Schaltmatrix gemäß 13 gilt für das Getriebe 900 gleichermaßen.
  • Das Getriebe 900 unterscheidet sich von dem Getriebe 800 durch dessen zentrale Welle zur Schmierölversorgung. Bei dem Getriebe 800 ist die zentrale Welle permanent drehfest mit dem zweiten Planetenträger 42 und damit auch dem ersten Planetenträger 32 verbunden, hier indem die zentrale Welle durch den zweiten Planetenträger 42 gebildet ist. Der zweite Planetenträger 42 dreht immer, während die erste Sonne 30 in der Mitte jedes Fahrbereichs eine Drehzahl von 0 hat. Eine drehende Welle ist für die Schmierölversorgung gegenüber einer stehenden Welle zu bevorzugen.
  • Die 15 zeigt eine zehnte Ausführungsform eines Getriebes 1000. Diese Ausführungsform beruht auf der achten Ausführungsform gemäß 12. Das Getriebe 1000 unterscheidet sich von dem Getriebe 800 durch die Energiewandler dessen Variators 16. Die Schaltmatrix gemäß 13 gilt für das Getriebe 1000 gleichermaßen.
  • Bei dem Getriebe 1000 weist der Variator 16 einen ersten Energiewandler 1080 auf, welcher den Energiewandler 80 ersetzt. Zudem weist der Variator 16 einen zweiten Energiewandler 1082 auf, welcher den Energiewandler 82 ersetzt. Die beiden Energiewandler 1080, 1082 sind bei dem Getriebe 1000 als elektrische Maschinen ausgebildet. Es handelt sich bei dem Getriebe 1000 um ein elektrisch leistungsverzweigtes Getriebe statt um ein hydraulisch leistungsverzweigtes Getriebe. Der Wirkungsgrad des Getriebes 1000 ist besser als bei hydraulisch leistungsverzweigten Getrieben. Zudem kann elektrische Leistung aus einem Zwischenkreis Zusatzverbrauchern zur Verfügung gestellt werden. Dafür sind die Kosten und der Bauraumbedarf bei hydraulisch leistungsverzweigten Getrieben günstiger.
  • Das Getriebe 1000 hat darüber hinaus die Möglichkeit, bei stehendem Motor an dem Antrieb 12 eine Arbeitsmaschine rein elektrisch anzutreiben, da die Fahrtrichtungswechselbaugruppe 50 mit den Kupplungen KV, KR antriebsseitig vorgesehen ist. Dafür wird in einer Ausführungsform ein entsprechender Fahrbereich durch die geschlossene erste Kupplung K1 und die Bremse B sowie ein weiteres geschlossenes Schaltelement bereitgestellt. In einer weiteren Ausführungsform wird dafür alternativ oder zusätzlich ein entsprechender Fahrbereich durch die geschlossene zweite Kupplung K2 und die Bremse B sowie ein weiteres geschlossenes Schaltelement bereitgestellt.
  • Bezugszeichenliste
    • 100; 200; 300; 400; 500; 600; 700; 800; 900; 1000
    Getriebe
    12
    Antrieb
    14
    Abtrieb
    16
    Variator
    18
    Planetenbaugruppe
    20
    Zapfwelle
    30, 40; 850
    Sonnenrad
    32, 42; 852
    Planetenträger
    34, 44; 854
    Hohlrad
    36, 46, 48; 856
    Planetenrad
    50
    Fahrtrichtungswechselbaugruppe
    70
    Zwischenwelle
    504
    weitere Zwischenwelle
    80, 82; 1080, 1082
    Energiewandler
    52, 54, 60, 62, 64, 84, 86; 502; 602
    Stirnradstufe
    858
    Hohlwelle
    K1
    erste Kupplung
    K2
    zweite Kupplung
    K3
    dritte Kupplung
    K4
    vierte Kupplung
    KV
    Kupplung
    KR
    Kupplung
    B
    Bremse

Claims (14)

  1. Leistungsverzweigtes stufenloses Getriebe (100; 200; 300; 400; 500; 600; 700; 800; 900; 1000) mit einem Antrieb (12), einem Abtrieb (14), einem Variator (16), und einer Planetenbaugruppe (18), wobei das Getriebe (100; 200; 300; 400; 500; 600; 700; 800; 900; 1000) dazu ausgebildet ist, verschiedene Fahrbereiche bereitzustellen, wobei die Planetenbaugruppe (18) ein erstes Sonnenrad (30), einen ersten Planetenträger (32), an welchem ein Satz von ersten Planetenrädern (36) drehbar gelagert ist, und ein erstes Hohlrad (34), welche einen ersten Planetenradsatz ausbilden, und ein zweites Sonnenrad (40), einen zweiten Planetenträger (42), an welchem ein Satz von zweiten und ein Satz von dritten Planetenrädern (46, 48) drehbar gelagert sind, und ein zweites Hohlrad (44), welche einen zweiten Planetenradsatz ausbilden, aufweist, wobei der erste und der zweite Planetenträger (32, 42) permanent drehfest miteinander verbunden sind, wobei die ersten Planetenräder (36) mit dem ersten Sonnenrad (30) und dem ersten Hohlrad (34) kämmen, wobei die zweiten Planetenräder (46) mit dem zweiten Sonnenrad (40) und dem zweiten Hohlrad (44) kämmen, wobei die zweiten Planetenräder (46) und die dritten Planetenräder (48) jeweils paarweise miteinander kämmen, wobei die ersten Planetenräder (36) und die dritten Planetenräder (48) jeweils paarweise miteinander permanent drehfest verbunden sind, wobei der Variator (16) mit dem Antrieb (12) und dem ersten Sonnenrad (30) mechanisch wirkverbunden ist, wobei der Antrieb (12) mit dem ersten Hohlrad (34) mechanisch wirkverbindbar ist und wobei das Getriebe (100; 200; 300; 400; 500; 600; 700; 800; 900; 1000) dazu ausgebildet ist, ein Drehmoment von dem zweiten Planetenradsatz an den Abtrieb (14) zu übertragen, wobei das Getriebe (100; 200; 300; 400; 500; 600; 700; 800; 900; 1000) eine Fahrtrichtungswechselbaugruppe (50) aufweist, welche dazu ausgebildet ist, eine Drehrichtung des Abtriebs (14) relativ zu einer Drehrichtung des Antriebs (12) bei wenigstens einem Fahrbereich des Getriebes (100; 200; 300; 400; 500; 600; 700; 800; 900; 1000) zu wechseln, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrtrichtungswechselbaugruppe (50) eine einstufige erste Stirnradstufe (52), eine zweistufige zweite Stirnradstufe (54), eine erste Kupplung (KV) und eine zweite Kupplung (KR) aufweist, wobei der Antrieb (12) mit dem Abtrieb (14) in wenigstens einem Fahrbereich über die einstufige erste Stirnradstufe (52) mittels der ersten Kupplung (KV) und in wenigstens einem anderen Fahrbereich über die zweistufige zweite Stirnradstufe (54) mittels der zweiten Kupplung (KR) mechanisch wirkverbindbar ist.
  2. Leistungsverzweigtes stufenloses Getriebe (100; 200; 300; 400; 500; 600; 700; 800; 900; 1000) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen ersten Planetenräder (36) und die jeweiligen dritten Planetenräder (48) jeweils paarweise als lange Planetenräder ausgebildet sind, wobei diese langen Planetenräder eine größere axiale Länge aufweisen, als die zweiten Planetenräder (46).
  3. Leistungsverzweigtes stufenloses Getriebe (100; 200; 300; 400; 500; 600; 700; 800; 900; 1000) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (100; 200; 300; 400; 500; 600; 700; 800; 900; 1000) nur zwei erste Planetenräder (36), zwei zweite Planetenräder (46) und zwei dritte Planetenräder (48) aufweist.
  4. Leistungsverzweigtes stufenloses Getriebe (100; 200; 300; 400; 500; 600; 700; 800; 900; 1000) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Hohlrad (44) mittels einer ersten Kupplung (K1) mit dem Abtrieb (14) mechanisch wirkverbindbar ist.
  5. Leistungsverzweigtes stufenloses Getriebe (100; 200; 300; 400; 500; 600; 700; 800; 900; 1000) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Sonnenrad (40) mittels einer zweiten Kupplung (K2) mit dem Abtrieb (14) mechanisch wirkverbindbar ist.
  6. Leistungsverzweigtes stufenloses Getriebe (100; 200; 300; 400; 500; 600; 700; 800; 900; 1000) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Planetenträger (42) mittels einer dritten Kupplung (K3) mit dem Abtrieb (14) mechanisch wirkverbindbar ist.
  7. Leistungsverzweigtes stufenloses Getriebe (100; 200; 300; 400; 500; 600; 700; 800; 900; 1000) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Sonnenrad (40) mittels einer vierten Kupplung (K4) mit dem Abtrieb (14) mechanisch wirkverbindbar ist.
  8. Leistungsverzweigtes stufenloses Getriebe (600; 700) nach den Ansprüchen 4, 5, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Hohlrad (44) über die erste Kupplung (K1) mittels der Fahrtrichtungswechselbaugruppe (50) mit dem Abtrieb (14) mechanisch wirkverbindbar ist, wobei das zweite Sonnenrad (40) über die zweite Kupplung (K2) mittels der Fahrtrichtungswechselbaugruppe (50) mit dem Abtrieb (14) mechanisch wirkverbindbar ist, wobei der zweite Planetenträger (42) mittels der dritten Kupplung (K3) mit dem Abtrieb (14) drehfest verbindbar ist, wobei das zweite Sonnenrad (40) mittels der vierten Kupplung (K4) mit dem Abtrieb drehfest verbindbar ist.
  9. Leistungsverzweigtes stufenloses Getriebe (800; 900; 1000) nach den Ansprüchen 4, 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Hohlrad (44) mittels der ersten Kupplung (K1) mit einer Zwischenwelle (70) drehfest verbindbar ist, das zweite Sonnenrad (40) mittels der zweiten Kupplung (K2) mit der Zwischenwelle (70) drehfest verbindbar ist und die Zwischenwelle (70) mittels der vierten Kupplung (K4) mit dem Abtrieb mechanisch wirkverbindbar ist.
  10. Leistungsverzweigtes stufenloses Getriebe (800; 900; 1000) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (800; 900; 1000) ein drittes Sonnenrad (850), einen dritten Planetenträger (852) und ein drittes Hohlrad (854), welche einen dritten Planetenradsatz ausbilden, und eine Bremse (B) aufweist, wobei die Zwischenwelle (70) mit dem dritten Planetenträger (852) mittels der vierten Kupplung (K4) drehfest verbindbar ist, der zweite Planetenträger (42) mittels der dritten Kupplung (K3) mit dem dritten Planetenträger (852) drehfest verbindbar ist, die Zwischenwelle (70) mit dem dritten Sonnenrad (850) permanent drehfest verbunden ist, und das dritte Hohlrad (854) mittels der Bremse (B) an einem stationären Bauteil festsetzbar ist, wobei der dritte Planetenträger (852) mit dem Abtrieb (14) permanent drehfest verbunden ist.
  11. Leistungsverzweigtes stufenloses Getriebe (100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenbaugruppe (18) eine zentrale Welle zur Schmierölversorgung aufweist.
  12. Leistungsverzweigtes stufenloses Getriebe (100; 200; 300; 400; 500; 600; 700; 800; 900; 1000) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Standübersetzung des ersten Planetenradsatzes -2,7 bis -3 beträgt und eine Standübersetzung des zweiten Planetenradsatzes -3,5 bis -3,8.
  13. Leistungsverzweigtes stufenloses Getriebe (100; 200; 300; 400; 500; 600; 700; 800; 900; 1000) nach Anspruch 2 oder nach einem der Ansprüche 3 bis 12 wenn direkt oder indirekt abhängig von Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die langen Planetenräder einen kleineren Teilkreisdurchmesser aufweisen als die zweiten Planetenräder (46).
  14. Antriebseinheit mit einem leistungsverzweigten stufenlosen Getriebe (100; 200; 300; 400; 500; 600; 700; 800; 900; 1000) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einem Motor, welcher zum Antreiben des Antriebs (12) mit dem Antrieb (12) mechanisch wirkverbunden ist.
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