DE102020202415A1 - Power-split continuously variable transmission - Google Patents

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    • F16H2037/088—Power split variators with summing differentials, with the input of the CVT connected or connectable to the input shaft
    • F16H2037/0886—Power split variators with summing differentials, with the input of the CVT connected or connectable to the input shaft with switching means, e.g. to change ranges

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein leistungsverzweigtes stufenloses Getriebe (100; 200) mit einer Planetenbaugruppe (18) sowie einer ersten und zweiten Verbindungswelle (60, 62), von welchen ein Drehmoment an einen Abtrieb (14) übertragbar ist. Das Getriebe (100; 200) weist eine Vorwärtskupplung (KV), eine Rückwärtskupplung (KR), eine erste Stirnradstufe (ST1), eine zweite Stirnradstufe (ST2) und eine dritte Stirnradstufe (ST3) auf. Die erste Verbindungswelle (60) ist mittels der Vorwärtskupplung (KV) über die zweite Stirnradstufe (ST2) und mittels der Rückwärtskupplung (KR) über die dritte Stirnradstufe (ST3) mit dem Abtrieb (14) mechanisch wirkverbindbar. Die zweite Verbindungswelle (62) ist mittels der Vorwärtskupplung (KV) über die erste Stirnradstufe (ST1) und mittels der Rückwärtskupplung (KR) über die erste Stirnradstufe (ST1), die zweite Stirnradstufe (ST2) und die dritte Stirnradstufe (ST3) mit dem Abtrieb (14) mechanisch wirkverbindbar.

Figure DE102020202415A1_0000
The present invention relates to a power-split continuously variable transmission (100; 200) with a planetary assembly (18) and a first and second connecting shaft (60, 62) from which a torque can be transmitted to an output (14). The transmission (100; 200) has a forward clutch (KV), a reverse clutch (KR), a first spur gear stage (ST1), a second spur gear stage (ST2) and a third spur gear stage (ST3). The first connecting shaft (60) can be mechanically connected to the output (14) by means of the forward clutch (KV) via the second spur gear stage (ST2) and by means of the reverse clutch (KR) via the third spur gear stage (ST3). The second connecting shaft (62) is by means of the forward clutch (KV) via the first spur gear stage (ST1) and by means of the reverse clutch (KR) via the first spur gear stage (ST1), the second spur gear stage (ST2) and the third spur gear stage (ST3) with the The output (14) can be effectively connected mechanically.
Figure DE102020202415A1_0000

Description

Technisches GebietTechnical area

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.The present invention relates to a split-power continuously variable transmission. The present invention also relates to a drive unit with such a power-split continuously variable transmission.

Stand der TechnikState of the art

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 1 952 283 3 A1 bekannt.Power-split continuously variable transmissions, for example hydrostatic-mechanical power-split transmissions, are often used in the field of work machines. An example of a work machine is a tractor. Such hydromechanical transmissions allow the transmission ratio to be continuously adjusted with relatively high degrees of efficiency, but have a relatively low gear ratio spread. The spread of a gear is understood as the ratio between the largest and smallest translation. To increase the gear ratio spread, it is known to provide several driving ranges in a continuously variable transmission, which have different transmission ranges. Such transmissions are for example from the DE 1 952 283 3 A1 known.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein leistungsverzweigtes stufenloses Getriebe. Das Getriebe ist zum Bereitstellen verschiedener Vorwärtsfahr- und Rückwärtsfahrbereiche ausgebildet. 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 elektrisch-mechanische 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. In den jeweiligen Rückwärtsfahrbereichen dreht ein Abtrieb des Getriebes beispielsweise entgegengesetzt zu einer Drehrichtung in den jeweiligen Vorwärtsfahrbereichen. In den jeweiligen Vorwärtsfahrbereichen kann eine Arbeitsmaschine beispielsweise vorwärtsfahren und in den jeweiligen Rückwärtsfahrbereichen rückwärtsfahren. Der Antrieb und der Abtrieb können achsparallel zueinander vorgesehen sein. Es ist jedoch auch eine andere Ausgestaltung möglich.A first aspect of the invention relates to a power-split continuously variable transmission. The transmission is designed to provide various forward travel and reverse travel ranges. The transmission can be designed for use in a work machine. With a continuously variable transmission, the translation is continuously adjustable. The power split can be, for example, a hydrostatic-mechanical power split. As an alternative or in addition, an electrical-mechanical power split is possible, for example. The gear enables a high gear ratio spread with high efficiency. The gearbox includes a drive on which the variable to be translated is fed into the gearbox. The transmission can have a drive shaft which can form the drive at one end. The drive shaft can extend through the transmission and, at an end facing away from the drive, allow drawing power, for example to drive a working device of the working machine. The gearbox also includes an output at which the variable translated by the gearbox is output. For example, a torque for a travel drive can be provided at the output. In the respective reverse driving ranges, an output of the transmission rotates, for example, opposite to a direction of rotation in the respective forward driving ranges. A work machine can, for example, drive forward in the respective forward travel ranges and reverse in the respective reverse travel ranges. The drive and the output can be provided axially parallel to one another. However, another configuration is also possible.

Ein leistungsverzweigtes stufenloses Getriebe kann einen Variator aufweisen. 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 miteinander gekoppelt und 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 möglich, 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.A power-split continuously variable transmission can have a variator. The variator can be set up to continuously vary a gear ratio of the transmission, for example within a driving range. A driving range of the transmission can be understood to mean a state in which there is a fixed mechanical transmission ratio between the input and output of the transmission, the transmission of the transmission being continuously variable within the driving range by the variator. The variator can have two energy converters, which are coupled to one another and designed, for example, as a hydrostat. The energy converters of the variator can, however, also be designed as electrical machines. The energy converters can be designed coaxially to drive the transmission. It is also possible that they are formed axially parallel to the drive. For example, the first energy converter can be a hydraulic machine with a fixed absorption volume and the second energy converter can be a hydraulic machine with an adjustable absorption volume.

Das Getriebe weist ferner eine Planetenbaugruppe auf. Die Planetenbaugruppe kann beispielsweise einen oder mehrere Planetenradsätze aufweisen. Zudem können die Planetenbaugruppe und das Getriebe zusätzlich ein oder mehrere Schaltelemente aufweisen. Das Getriebe ist dazu ausgebildet, ein Drehmoment von dem Antrieb über die Planetenbaugruppe an eine erste und eine zweite Verbindungswelle und von diesen an den Abtrieb zu übertragen. Zum Übertragen eines Drehmoments kann es erforderlich sein, dass ein oder mehrere Schaltelemente betätigt werden müssen. Für die Drehmomentübertragung können die beiden Verbindungswellen mit dem Abtrieb gekoppelt sein, beispielsweise selektiv. Die beiden Verbindungswellen können jeweils mit einer oder mehreren Ausgangswellen der Planetenbaugruppe gekoppelt sein. Eine Eingangswelle der Planetenbaugruppe kann mit dem Antrieb gekoppelt sein. Eine Koppelung kann beispielsweise schaltbar sein und direkt oder indirekt. Die Verbindungswellen können beispielsweise jeweils als Hohlwellen oder Vollwellen ausgebildet sein. Die Verbindungswellen können koaxial zueinander angeordnet sein. Die Verbindungswellen können koaxial mit der Planetenbaugruppe angeordnet sein.The transmission also has a planetary assembly. The planetary assembly can, for example, have one or more planetary gear sets. In addition, the planetary assembly and the transmission can also have one or more switching elements. The transmission is designed to transmit a torque from the drive via the planetary assembly to a first and a second connecting shaft and from these to the output. To transmit a torque, it may be necessary that one or more switching elements must be actuated. For the torque transmission, the two connecting shafts can be coupled to the output, for example selectively. The two connecting shafts can each be coupled to one or more output shafts of the planetary assembly. An input shaft of the planetary assembly can be coupled to the drive. A coupling can, for example, be switchable and direct or indirect. The connecting shafts can each be designed as hollow shafts or solid shafts, for example. The connecting shafts can be arranged coaxially to one another. The connecting shafts can be arranged coaxially with the planetary assembly.

Das Getriebe weist eine Vorwärtskupplung, eine Rückwärtskupplung, eine erste Stirnradstufe, eine zweite Stirnradstufe und eine dritte Stirnradstufe auf. Eine geschlossene Vorwärtskupplung kann beispielsweise wenigstens einen der Vorwärtsfahrbereiche bereitstellen. Eine geschlossene Rückwärtskupplung kann beispielsweise wenigstens einen der Rückwärtsfahrbereiche bereitstellen. Rückwärtskupplungen und Vorwärtskupplungen unterscheiden sich lediglich durch bereitgestellte Fahrbereiche, wie beispielsweise deren Drehrichtung. In deren eigentlicher Kupplungsfunktion können Vorwärts- und Rückwärtskupplungen identisch ausgebildet sein.The transmission has a forward clutch, a reverse clutch, a first spur gear stage, a second spur gear stage and a third spur gear stage. A closed forward clutch can for example provide at least one of the forward driving ranges. A closed reverse clutch can, for example, provide at least one of the reverse driving ranges. Reverse clutches and forward clutches only differ in terms of the travel ranges provided, such as their direction of rotation. In their actual clutch function, forward and reverse clutches can be designed identically.

Eine Stirnradstufe kann ein oder mehrstufig ausgebildet sein. Jede Stufe weist dabei zwei miteinander kämmende Räder auf. So weist eine einstufige Stirnradstufe beispielsweise zwei miteinander mit jeweiligen Verzahnungen kämmende Räder auf. Eine zweistufige Stirnradstufe weist beispielsweise zwei Räder auf, welche mit einem zwischen diesen Rädern angeordneten weiteren Rad paarweise kämmen. Ein Rad einer Stirnradstufe kann an seinem Außenumfang eine Verzahnung aufweisen. Beispielsweise kann eine Stirnradstufe zwei Elemente unter einer zusätzlichen Übersetzung und alternativ oder zusätzlich eines axialen Versatzes miteinander wirkverbinden.A spur gear stage can be designed in one or more stages. Each stage has two intermeshing wheels. For example, a single-stage spur gear stage has two wheels meshing with one another with respective toothings. A two-stage spur gear stage has, for example, two wheels which mesh in pairs with a further wheel arranged between these wheels. A wheel of a spur gear stage can have a toothing on its outer circumference. For example, a spur gear stage can operatively connect two elements with one another with an additional translation and, alternatively or additionally, an axial offset.

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. If two elements are mechanically operatively connected, they are directly or indirectly coupled to one another in such a way that a movement of one element causes a reaction of the other element. For example, a mechanical operative connection can be provided by a form-fitting or frictional connection.

Beispielsweise kann die mechanische Wirkverbindung einem Kämmen von korrespondierenden Verzahnungen der zwei Elemente entsprechen. 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 im Wesentlichen starr miteinander gekoppelt sind. Die Elemente können dabei als drehfest miteinander verbundene Einzelkomponenten oder auch einstückig vorliegen.For example, the mechanical operative connection can correspond to a meshing of corresponding toothings of the two elements. Further elements, for example one or more spur gear stages, can be provided between the elements. By contrast, a permanently rotationally fixed connection of two elements is understood to mean a connection in which the two elements are essentially rigidly coupled to one another in all intended states of the transmission. The elements can be present as non-rotatably interconnected individual components or in one piece.

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.If a clutch is provided between two elements of the transmission, these rotary elements are not permanently connected to one another in a rotationally fixed manner, but can be connected to one another in a rotationally fixed manner via the clutch. A clutch can be a type of switching element. A non-rotatable connection is only brought about by actuating the coupling located in between. An actuation of the coupling means that it is brought into a closed state, so that the rotational movements of the components directly coupled to the coupling are matched to one another. The respective switching elements can be switched, for example, at least between an open and a closed state. If the shifting element concerned is designed as a form-fitting shifting element, the components that are directly connected to one another in a rotationally fixed manner will run at the same speed. In the case of a frictional shifting element, there may be speed differences between the components even after it has been actuated. This desired or unwanted state is nevertheless referred to in the context of the invention as a non-rotatable connection of the respective components. In the case of a frictional connection, for example, due to a slip, there may be a certain speed difference between the two interconnected elements. The speeds of the two components are usually approximately identical despite the slip. Correspondingly, such a connection is also regarded here as being non-rotatable despite the slippage.

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.All clutches of the transmission of the present invention can be designed as frictional clutches, for example as multi-plate clutches. Likewise, some or all of the clutches can also be designed as positive-locking clutches, such as, for example, claw clutches or synchronizers. A synchronization is understood to mean a positive coupling between two shafts, in which the shafts are brought into synchronism, that is to say synchronized, before the positive connection is established.

Die erste Verbindungswelle ist mittels der Vorwärtskupplung über die zweite Stirnradstufe mit dem Abtrieb mechanisch wirkverbindbar. Die erste Verbindungswelle ist mittels der Rückwärtskupplung über die dritte Stirnradstufe mit dem Abtrieb mechanisch wirkverbindbar. Die zweite Verbindungswelle ist mittels der Vorwärtskupplung über die erste Stirnradstufe mit dem Abtrieb mechanisch wirkverbindbar. Die zweite Verbindungswelle ist mittels der Rückwärtskupplung über die erste Stirnradstufe, die zweite Stirnradstufe und die dritte Stirnradstufe mit dem Abtrieb mechanisch wirkverbindbar.The first connecting shaft can be effectively mechanically connected to the output by means of the forward clutch via the second spur gear stage. The first connecting shaft can be mechanically effectively connected to the output by means of the reverse clutch via the third spur gear stage. The second connecting shaft can be effectively connected mechanically to the output by means of the forward clutch via the first spur gear stage. The second connecting shaft can be mechanically effectively connected to the output by means of the reverse clutch via the first spur gear stage, the second spur gear stage and the third spur gear stage.

Eine Verbindung zweier Elemente über ein weiteres Element kann bedeuten, dass dieses weitere Element an einer mittelbaren Wirkverbindung der beiden Elemente beteiligt ist. Beispielsweise kann dieses Element im Kraftfluss zwischen diesen beiden Elementen angeordnet sein. Eine Verbindung zweier Elemente über zwei oder mehr weitere Elemente kann bedeuten, dass diese weiteren Elemente alle an einer mittelbaren Wirkverbindung der beiden Elemente beteiligt sind. Beispielsweise kann ein Drehmoment bei geschlossener Rückwärtskupplung von der zweiten Verbindungswelle an die erste Stirnradstufe übertragen werden und von der ersten Stirnradstufe an die zweite Stirnradstufe. Das Drehmoment wird bei diesem Beispiel weiter von der zweiten Stirnradstufe an die dritte Stirnradstufe und von der dritten Stirnradstufe an den Abtrieb übertragen. Die Übertragung und damit die Wirkverbindung kann durch die geöffnete Rückwärtskupplung beispielsweise an einer beliebigen Stelle dieser Wirkverbindungskette unterbrochen sein. Möglich ist ferner, dass zum Herstellen oder Auflösen der Wirkverbindung neben den genannten ein oder mehrere nicht genannte Schaltelemente betätigt werden müssen.A connection of two elements via a further element can mean that this further element is involved in an indirect operative connection of the two elements. For example, this element can be arranged in the power flow between these two elements. A connection of two elements via two or more further elements can mean that these further elements are all involved in an indirect operative connection of the two elements. For example, when the reverse clutch is closed, a torque can be transmitted from the second connecting shaft to the first spur gear stage and from the first spur gear stage to the second spur gear stage. The torque is further transmitted in this example from the second spur gear stage to the third spur gear stage and from the third spur gear stage to the output. The transmission and thus the operative connection can be interrupted by the open reverse clutch, for example at any point in this operative connection chain. It is also possible that in order to establish or release the operative connection, one or more switching elements not mentioned have to be actuated in addition to the mentioned ones.

Das leistungsverzweigte Getriebe erlaubt 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. Beispielsweise kann das Getriebe mit wenigen Bauteilen drei Vorwärtsfahrbereiche bereitstellen.The power-split transmission allows many driving ranges to be provided with just a few shift elements and accordingly has a large gear ratio spread. A transition between the driving areas can take place synchronously. This can mean that when a lower or upper limit of a speed of a respective driving range is reached, the next driving range can be inserted without having to make a setting on the variator. For example, the variator does not have to change its speed or position in order to change the driving range. In addition, the variator can also be in a respective maximum position at one or both limits of the respective driving ranges. In the respective driving areas, a small number of clutches can be in their respective open position, whereby drag losses can be reduced and thus the transmission efficiency can be increased. For example, the transmission can provide three forward drive ranges with just a few components.

Durch die Wirkverbindung der zweiten Verbindungswelle über die erste Stirnradstufe, die zweite Stirnradstufe und die dritte Stirnradstufe mit dem Abtrieb mittels der Rückwärtskupplung kann ein Windungsfahrbereich bereitgestellt werden. Der Windungsfahrbereich ermöglicht eine Drehmomentübertragung an den Abtrieb mit zwei zusätzlichen Zahneingriffen. Dabei werden die zum Verbinden der jeweiligen Verbindungswellen mit dem Abtrieb in jeweiligen Vorwärtsfahrbereiche genutzten Stirnradstufen miteinander für eine Wirkverbindung verknüpft. Dadurch kann eine zusätzliche Übersetzung, beispielsweise für einen Rückwärtsfahrbereich mit hoher Geschwindigkeit, bereitgestellt werden. Für diese zusätzliche Übersetzung sind dabei keine zusätzlichen Stirnradstufen oder Planetenradsätze notwendig. Es wird aufgrund des Windungsfahrbereichs ohne zusätzlichen Bauaufwand ein weiterer Fahrbereich zur Verfügung gestellt.Through the operative connection of the second connecting shaft via the first spur gear stage, the second spur gear stage and the third spur gear stage with the output by means of the reverse clutch, a winding travel range can be provided. The winding travel range enables torque to be transmitted to the output with two additional gear meshes. The spur gear stages used to connect the respective connecting shafts to the output in the respective forward driving ranges are linked to one another for an operative connection. As a result, an additional gear ratio, for example for a reverse driving range at high speed, can be provided. No additional spur gear stages or planetary gear sets are necessary for this additional translation. Due to the winding travel area, an additional travel area is made available without additional construction effort.

In einer Ausführungsform des Getriebes kann es vorgesehen sein, dass das Getriebe eine Zwischenwelle aufweist, die über die zweite Stirnradstufe mit der ersten Verbindungswelle mechanisch wirkverbunden und mittels der Vorwärtskupplung mit dem Abtrieb drehfest verbindbar ist. Die Zwischenwelle kann beispielsweise koaxial mit dem Abtrieb angeordnet sein. Die Zwischenwelle ermöglicht eine Lagerung eines Rades der zweiten Stirnradstufe. Die Zwischenwelle kann eine drehfeste Verbindung dieses Rades mit dem Abtrieb und mit einem weiteren der Räder von den anderen der drei Stirnradstufen ermöglichen. Zudem kann an der Zwischenwelle eine Kupplung gelagert sein, welche dort mit einem geringen Drehmoment belastet ist.In one embodiment of the transmission, it can be provided that the transmission has an intermediate shaft which is mechanically operatively connected to the first connecting shaft via the second spur gear stage and can be connected to the output in a rotationally fixed manner by means of the forward clutch. The intermediate shaft can, for example, be arranged coaxially with the output. The intermediate shaft enables a wheel of the second spur gear stage to be supported. The intermediate shaft can enable a non-rotatable connection of this wheel with the output and with another of the wheels of the other of the three spur gear stages. In addition, a clutch can be mounted on the intermediate shaft, which is loaded there with a low torque.

In einer Ausführungsform des Getriebes kann es vorgesehen sein, dass ein erstes Rad der dritten Stirnradstufe mit einem ersten Rad der zweiten Stirnradstufe mittels der ersten Verbindungswelle permanent drehfest verbunden ist. Dadurch kann mit einfachen Mitteln eine Verbindung zwischen der zweiten und dritten Stirnradstufe für den Windungsfahrbereich zur Verfügung gestellt werden. Für die Verbindung ist keine zusätzliche Welle notwendig. Stattdessen kann dafür die erste Verbindungswelle genutzt werden. Das erste Rad der zweiten Stirnradstufe ist beispielsweise ein anderes Rad als ein Rad der zweiten Stirnradstufe, welches mit der Zwischenwelle permanent drehfest verbunden ist.In one embodiment of the transmission, it can be provided that a first gear of the third spur gear stage is permanently non-rotatably connected to a first gear of the second spur gear stage by means of the first connecting shaft. As a result, a connection between the second and third spur gear stages for the winding travel range can be made available with simple means. No additional shaft is required for the connection. Instead, the first connecting shaft can be used for this. The first gear of the second spur gear stage is, for example, a different gear than a gear of the second spur gear stage, which is permanently connected to the intermediate shaft in a rotationally fixed manner.

In einer Ausführungsform des Getriebes kann es vorgesehen sein, dass ein zweites Rad der dritten Stirnradstufe mit dem Abtrieb mittels der Rückwärtskupplung drehfest verbindbar ist. Dadurch kann die dritte Stirnradstufe eine zusätzliche Übersetzung und einen Achsversatz von der ersten Verbindungswelle zu dem Abtrieb ermöglichen. Das zweite Rad der dritten Stirnradstufe kann mit dem ersten Rad der dritten Stirnradstufe in mechanischer Wirkverbindung stehen. Beispielsweise können das erste und das zweite Rad der dritten Stirnradstufe jeweils paarweise mit einem Zwischenrad der dritten Stirnradstufe kämmen, um eine zweistufige Stirnradstufe zu bilden. Möglich ist aber auch, dass das erste und zweite Rad der dritten Stirnradstufe direkt miteinander kämmen.In one embodiment of the transmission it can be provided that a second wheel of the third spur gear stage can be connected to the output in a rotationally fixed manner by means of the reverse clutch. As a result, the third spur gear stage can enable an additional translation and an axial offset from the first connecting shaft to the output. The second gear of the third spur gear stage can be in mechanical operative connection with the first gear of the third spur gear stage. For example, the first and the second gear of the third spur gear stage can mesh in pairs with an intermediate gear of the third spur gear stage in order to form a two-stage spur gear stage. It is also possible, however, for the first and second wheels of the third spur gear stage to mesh directly with one another.

Die dritte und die zweite Stirnradstufe können so ausgebildet sein, dass eine Wirkverbindung jeweils gegenüber einer Eingangsdrehung unterschiedliche Richtungen einer Ausgangsdrehung bewirken. Beispielsweise können die dritte und die zweite Stirnradstufe so ausgebildet sein, dass bei einer Wirkverbindung der ersten Verbindungswelle mit dem Abtrieb über die dritte Stirnradstufe der Abtrieb in eine entgegengesetzte Richtung dreht wie bei einer Wirkverbindung mittels der zweiten Stirnradstufe. Beispielsweise kann die zweite Stirnradstufe eine gerade Stufenzahl und die dritte Stirnradstufe eine ungerade Stufenzahl aufweisen.The third and the second spur gear stage can be designed in such a way that an operative connection brings about different directions of an output rotation with respect to an input rotation. For example, the third and the second spur gear stage can be designed such that when the first connecting shaft is actively connected to the output via the third spur gear stage, the output rotates in the opposite direction to an operative connection by means of the second spur gear stage. For example, the second spur gear stage can have an even number of stages and the third spur gear stage an odd number of stages.

In einer Ausführungsform des Getriebes kann es vorgesehen sein, dass die Planetenbaugruppe drei Planetenradsätze aufweist. Entsprechend kann die Planetenbaugruppe drei Sonnenräder, drei Planetenträger mit jeweiligen daran gelagerten Planetenrädern und drei Hohlräder aufweisen. Ein erster Planetenradsatz der Planetenbaugruppe kann durch ein erstes Sonnenrad, einen ersten Planetenträger mit jeweiligen drehbar daran gelagerten Planetenrädern und ein erstes Hohlrad ausgebildet sein. Ein zweiter Planetenradsatz der Planetenbaugruppe kann durch ein zweites Sonnenrad, einen zweiten Planetenträger mit jeweiligen drehbar daran gelagerten Planetenrädern und ein zweites Hohlrad ausgebildet sein. Ein dritter Planetenradsatz der Planetenbaugruppe kann durch ein drittes Sonnenrad, einen dritten Planetenträger mit jeweiligen drehbar daran gelagerten Planetenrädern und ein drittes Hohlrad ausgebildet sein. Beispielsweise sind der erste bis dritte Planetenradsatz als Minus-Planetenradsatz ausgebildet. Ein Minus-Planetenradsatz hat üblicherweise eine negative Standübersetzung. Beispielsweise kämmen die jeweiligen Planetenräder des jeweiligen ersten bis dritten Planetenradsatzes mit dem jeweiligen zugeordneten Sonnenrad und dem jeweiligen zugeordneten Hohlrad.In one embodiment of the transmission, it can be provided that the planetary assembly has three planetary gear sets. Correspondingly, the planetary assembly can have three sun gears, three planet carriers with respective planet gears mounted on them, and three ring gears. A The first planetary gear set of the planetary assembly can be formed by a first sun gear, a first planet carrier with respective planet gears rotatably mounted thereon, and a first ring gear. A second planetary gear set of the planetary assembly can be formed by a second sun gear, a second planet carrier with respective planet gears rotatably mounted thereon, and a second ring gear. A third planetary gear set of the planetary assembly can be formed by a third sun gear, a third planet carrier with respective planet gears rotatably mounted thereon, and a third ring gear. For example, the first to third planetary gear sets are designed as minus planetary gear sets. A minus planetary gear set usually has a negative stationary gear ratio. For example, the respective planet gears of the respective first to third planetary gear sets mesh with the respective associated sun gear and the respective associated ring gear.

Die jeweiligen drei Planetenradsätze können frei von weiteren Elementen, wie weiteren Hohlrädern, Planetenträgern, Planeten und Sonnenrädern, sein. Beispielsweise weist die Planetenbaugruppe und auch das Getriebe keine weiteren außer den hier beschriebenen Planetenradsätzen auf. Ebenso kann das Getriebe keine weiteren Stirnradstufen außer jeweiligen hier beschriebenen Stirnradstufen und Stirnradstufen, welche beispielsweise zum Bilden der hier beschriebener mechanischer Wirkverbindungen vorgesehen sein können, aufweisen. 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.The respective three planetary gear sets can be free of further elements, such as further ring gears, planetary carriers, planets and sun gears. For example, the planetary assembly and also the transmission do not have any other than the planetary gear sets described here. Likewise, the transmission cannot have any further spur gear stages apart from the respective spur gear stages and spur gear stages described here, which can be provided, for example, to form the mechanical operative connections described here. The respective ring gears can be designed as housing elements of the transmission or the planetary assembly. In the case of the transmission, it can be provided that its planetary assembly or all planetary gear sets are designed together as a planetary roller. A planetary roller can be compact and robust. The design as a planetary roller can mean that the planetary assembly has only coaxial elements. In addition, the design as a planetary roller can mean that the planetary assembly is free of spur gears.

Der Antrieb kann mit dem ersten Hohlrad und dem zweiten Planetenträger permanent drehfest verbunden sein. Der erste Planetenträger kann mit dem zweiten Hohlrad permanent drehfest verbunden sein. Das zweite Hohlrad kann mit dem dritten Planetenträger permanent drehfest verbunden sein. Das zweite Sonnenrad kann mit dem dritten Sonnenrad permanent drehfest verbunden sein. Das Getriebe kann einen Variator aufweisen. Der Variator kann mit dem ersten Sonnenrad des Getriebes und dem Antrieb mechanisch wirkverbunden sein. Der Variator ist beispielsweise mit dem ersten Sonnenrad mittels einer einstufigen Stirnradstufe und mit dem Antrieb mittels einer zweistufigen Stirnradstufen mechanisch wirkverbunden.The drive can be permanently non-rotatably connected to the first ring gear and the second planet carrier. The first planet carrier can be permanently connected to the second ring gear in a rotationally fixed manner. The second ring gear can be permanently connected to the third planet carrier in a rotationally fixed manner. The second sun gear can be permanently connected to the third sun gear in a rotationally fixed manner. The transmission can have a variator. The variator can be mechanically operatively connected to the first sun gear of the transmission and the drive. The variator is mechanically operatively connected, for example, to the first sun gear by means of a single-stage spur gear stage and to the drive by means of a two-stage spur gear stage.

Dieser Aufbau der Planetenbaugruppe erlaubt mit wenigen Bauteilen eine hohe Getriebespreizung bereitzustellen. Zudem kann die Planetenbaugruppe so eine große Anzahl von Fahrbereichen bereitstellen. Beispielsweise kann das dritte Hohlrad einen ersten Ausgang der Planetenbaugruppe ausbilden. Beispielsweise kann das dritte Sonnenrad einen zweiten Ausgang der Planetenbaugruppe ausbilden. Beispielsweise kann der erste Planetenträger einen zweiten Ausgang der Planetenbaugruppe ausbilden. Entsprechend kann die Planetenbaugruppe beispielsweise drei Vorwärtsfahrbereiche bereitstellen. Jeweilige Rückwärtsfahrbereiche können durch die Rückwärtskupplung und die erste bis dritte Stirnradstufe bereitgestellt werden.This structure of the planetary assembly allows a high gear ratio to be provided with just a few components. In addition, the planetary assembly can thus provide a large number of driving areas. For example, the third ring gear can form a first output of the planetary assembly. For example, the third sun gear can form a second output of the planetary assembly. For example, the first planet carrier can form a second output of the planetary assembly. Accordingly, the planetary assembly can provide three forward travel ranges, for example. Respective reverse driving ranges can be provided by the reverse clutch and the first to third spur gear stages.

In einer Ausführungsform des Getriebes kann es vorgesehen sein, dass das dritte Hohlrad mittels einer ersten Kupplung mit der ersten Verbindungswelle drehfest verbindbar ist. Dadurch kann ein Ausgang der Planetenbaugruppe mit dem Abtrieb schaltbar verbunden werden. Das dritte Sonnenrad kann mittels einer zweiten Kupplung mit der ersten Verbindungswelle drehfest verbindbar sein. Dadurch kann ein weiterer Ausgang der Planetenbaugruppe mit dem Abtrieb schaltbar verbunden werden. Für die Verbindung kann dabei gemeinsam die erste Verbindungswelle genutzt werden. Die beiden Ausgänge können selektiv mit dem Abtrieb verbunden werden. Durch die Verbindung jeweils über die erste Verbindungswelle können jeweilige an den beiden Ausgängen der Planetenbaugruppe zur Verfügung stellbaren Fahrbereiche, wie beispielsweise ein erster und zweiter Fahrbereich, jeweils die gleichen Stirnradstufen für eine Übertragung von einem Drehmoment an den Abtrieb nutzen. Beispielsweise kann so für einen ersten und einen zweiten Vorwärtsfahrbereich über die zweite Stirnradstufe und die geschlossene Vorwärtskupplung das Drehmoment an den Abtrieb übertragen werden. Beispielsweise kann so für einen ersten und einen zweiten Rückwärtsfahrbereich über die dritte Stirnradstufe und die geschlossene Rückwärtskupplung das Drehmoment an den Abtrieb übertragen werden.In one embodiment of the transmission, it can be provided that the third ring gear can be connected to the first connecting shaft in a rotationally fixed manner by means of a first clutch. As a result, an output of the planetary assembly can be connected to the output in a switchable manner. The third sun gear can be connected non-rotatably to the first connecting shaft by means of a second clutch. As a result, another output of the planetary assembly can be connected to the output in a switchable manner. The first connecting shaft can be used jointly for the connection. The two outputs can be selectively connected to the output. Due to the connection via the first connecting shaft, respective driving ranges available at the two outputs of the planetary assembly, such as a first and second driving range, can use the same spur gear stages for transmitting a torque to the output. For example, for a first and a second forward driving range, the torque can be transmitted to the output via the second spur gear stage and the closed forward clutch. For example, for a first and a second reverse driving range, the torque can be transmitted to the output via the third spur gear stage and the closed reverse clutch.

In einer Ausführungsform des Getriebes kann es vorgesehen sein, dass der erste Planetenträger mit der zweiten Verbindungswelle mittels einer dritten Kupplung drehfest verbindbar ist. Damit kann noch ein weiterer Ausgang der Planetenbaugruppe mit dem Abtrieb schaltbar verbunden werden. Dieser weitere Ausgang und die bereits beschriebenen beiden Ausgänge können selektiv mit dem Abtrieb verbunden werden, wobei erneut die bereits beschriebenen Stirnradstufen genutzt werden können. Die erste Stirnradstufe kann ein permanent drehfest mit der zweiten Verbindungwelle verbundenes erstes Rad aufweisen. Ein zweites Rad der ersten Stirnradstufe kann permanent drehfest mit der Zwischenwelle verbunden sein. Das erste Rad der ersten Stirnradstufe kann mit dem zweiten Rad der ersten Stirnradstufe in mechanischer Wirkverbindung stehen. Dadurch kann die dritte Kupplung einfach in der Planetenbaugruppe integriert sein. Beispielsweise kann die dritte Kupplung so Teil der Planetenwalze sein. Die dritte Kupplung kann beispielsweise koaxial mit dem Antrieb angeordnet sein. Beispielsweise kann so für einen dritten Vorwärtsfahrbereich über die erste Stirnradstufe und die geschlossene Vorwärtskupplung das Drehmoment an den Abtrieb übertragen werden. Beispielsweise kann so für einen dritten Rückwärtsfahrbereich über die erste, zweite und dritte Stirnradstufe und die geschlossene Rückwärtskupplung das Drehmoment an den Abtrieb übertragen werden. Dadurch kann der sogenannte Windungsfahrbereich selektiv bereitgestellt werden.In one embodiment of the transmission, it can be provided that the first planet carrier can be connected in a rotationally fixed manner to the second connecting shaft by means of a third clutch. This means that another output of the planetary assembly can be connected to the output in a switchable manner. This further output and the two outputs already described can be selectively connected to the output, whereby the spur gear stages already described can be used again. The first spur gear stage can have a first gear that is permanently connected to the second connecting shaft in a rotationally fixed manner. A second wheel of the first spur gear stage can be permanently connected to the intermediate shaft in a rotationally fixed manner. The first gear of the first spur gear stage can be in mechanical operative connection with the second wheel of the first spur gear stage. This allows the third clutch to be easily integrated into the planetary assembly. For example, the third clutch can thus be part of the planetary roller. The third clutch can for example be arranged coaxially with the drive. For example, for a third forward driving range, the torque can be transmitted to the output via the first spur gear stage and the closed forward clutch. For example, for a third reverse driving range, the torque can be transmitted to the output via the first, second and third spur gear stages and the closed reverse clutch. As a result, the so-called winding travel range can be selectively provided.

In einer Ausführungsform des Getriebes kann es vorgesehen sein, dass der erste Planetenträger mit der zweiten Verbindungswelle permanent drehfest verbunden ist. Die erste Stirnradstufe kann ein permanent drehfest mit der zweiten Verbindungwelle verbundenes erstes Rad aufweist. Ein zweites Rad der ersten Stirnradstufe kann mittels einer dritten Kupplung mit der Zwischenwelle drehfest verbindbar sein. Das erste Rad der ersten Stirnradstufe kann mit einem zweiten Rad der ersten Stirnradstufe in mechanischer Wirkverbindung stehen. Auch durch diese Gestaltung kann ein dritter Rückwärts- und Vorwärtsfahrbereich bereitgestellt werden. Die dritte Kupplung kann dabei mit einem geringen Drehmoment belastet sein und klein ausgeführt werden. Zudem kann eine Druckölzufuhr zu der dritten Kupplung konstruktiv einfach realisierbar sein. Die dritte Kupplung kann bei dieser Ausführungsform beispielsweise koaxial mit dem Abtrieb angeordnet sein. Die dritte Kupplung kann beispielsweise auf der Zwischenwelle zwischen dem zweiten Rad der erste Stirnradstufe und dem zweiten Rad der zweiten Stirnradstufe axial angeordnet sein.In one embodiment of the transmission it can be provided that the first planet carrier is permanently connected to the second connecting shaft in a rotationally fixed manner. The first spur gear stage can have a first gear that is permanently connected to the second connecting shaft in a rotationally fixed manner. A second wheel of the first spur gear stage can be connected non-rotatably to the intermediate shaft by means of a third coupling. The first gear of the first spur gear stage can be in mechanical operative connection with a second gear of the first spur gear stage. A third reverse and forward drive range can also be provided by this configuration. The third clutch can be loaded with a low torque and can be made small. In addition, a pressure oil supply to the third clutch can be implemented in a structurally simple manner. In this embodiment, the third clutch can for example be arranged coaxially with the output. The third clutch can, for example, be arranged axially on the intermediate shaft between the second gear of the first spur gear stage and the second gear of the second spur gear stage.

In einer Ausführungsform des Getriebes kann es vorgesehen sein, dass die erste Stirnradstufe einstufig ausgebildet ist. Die zweite Stirnradstufe kann einstufig ausgebildet sein. Die dritte Stirnradstufe kann zweistufig ausgebildet sein. Dadurch sind besonders wenige Räder von jeweiligen Stirnradstufen notwendig, wobei viele Fahrbereiche zur Verfügung gestellt werden können. Zudem kann die dritte Stirnradstufe so für eine Drehrichtungsumkehr am Abtrieb genutzt werden. Die erste und die zweite Stirnradstufe weisen beispielsweise die gleiche Anzahl von Stufen auf, wie beispielsweise eine ungerade Anzahl von Stufen. Die dritte Stirnradstufe weist beispielsweise eine gerade Anzahl von Stufen auf.In one embodiment of the transmission it can be provided that the first spur gear stage is designed in one stage. The second spur gear stage can be designed as a single stage. The third spur gear stage can be designed in two stages. As a result, particularly few wheels of the respective spur gear stages are necessary, with many driving ranges being made available. In addition, the third spur gear stage can be used to reverse the direction of rotation at the output. The first and second spur gear stages have the same number of stages, for example, such as an odd number of stages. The third spur gear stage has an even number of stages, for example.

Zum Einlegen der Fahrbereiche und dem Steuern der verschiedenen Kupplungen kann das Getriebe eine dazu ausgebildete Steuerungsvorrichtung aufweisen. Die Steuerungsvorrichtung kann dazu ausgebildet und eingerichtet sein, einen jeweiligen Zustand der Kupplungen zu steuern. Die Steuerungsvorrichtung kann dafür jeweilige Aktuatoren und alternativ oder zusätzlich Stellungssensoren und alternativ oder zusätzlich Drehzahlsensoren aufweisen.For engaging the driving ranges and controlling the various clutches, the transmission can have a control device designed for this purpose. The control device can be designed and set up to control a respective state of the clutches. For this purpose, the control device can have respective actuators and, alternatively or additionally, position sensors and alternatively or additionally speed sensors.

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.A second aspect relates to a drive unit which has a power-split continuously variable transmission according to the first aspect. The drive unit has a motor which is mechanically operatively connected to the drive to drive the drive. The engine can be an internal combustion engine, for example. The drive unit can be designed to operate the motor at a substantially constant speed. A respective driving speed and optionally driving direction can be controlled, for example, by means of the selected driving range and the variator. Another aspect relates to a work machine with a power-split continuously variable transmission according to the first aspect or a drive unit according to the second aspect.

FigurenlisteFigure list

  • 1 zeigt eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform eines Getriebes gemäß der Erfindung. 1 shows a schematic view of a first embodiment of a transmission according to the invention.
  • 2 zeigt eine Schaltmatrix für das Getriebe aus 1. 2 shows a switching matrix for the transmission 1 .
  • 3 zeigt eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform eines Getriebes gemäß der Erfindung. 3 shows a schematic view of a second embodiment of a transmission according to the invention.

Detaillierte Beschreibung von AusführungsformenDetailed description of embodiments

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 drei 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 14 ist achsparallel zur Antriebswelle 12 vorgesehen und kann beispielsweise mit einem Differenzial wirkverbunden werden. Die Planetenbaugruppe 18 ist vorliegend als Planetenwalze ausgebildet. 1 illustrates in a schematic view a first embodiment of a power-split continuously variable transmission 100 with one drive 12th , an output 14th , a variator 16 and a planetary assembly 18th . The planetary assembly 18th has three planetary gear sets and is designed to provide different driving ranges. The drive 12th is operatively connected to a motor. The gear 100 has a drive shaft which extends through the transmission 100 extends therethrough. At one end on the output side, the drive shaft forms a power take-off shaft 20th the end. The output shaft 14th is axially parallel to the drive shaft 12th provided and can be operatively connected, for example, to a differential. The planetary assembly 18th is in the present case designed as a planetary roller.

Ein erster Planetenradsatz der Planetenbaugruppe 18 wird durch ein erstes Sonnenrad 24, einen ersten Planetenträger 26 mit jeweiligen drehbar daran gelagerten Planetenrädern 28 und ein erstes Hohlrad 30 gebildet. Ein zweiter Planetenradsatz der Planetenbaugruppe 18 wird durch ein zweites Sonnenrad 32, einen zweiten Planetenträger 34 mit jeweiligen drehbar daran gelagerten Planetenrädern 36 und ein zweites Hohlrad 38 gebildet. Ein dritter Planetenradsatz der Planetenbaugruppe 18 wird durch ein drittes Sonnenrad 40, einen dritten Planetenträger 42 mit jeweiligen drehbar daran gelagerten Planetenrädern 44 und ein drittes Hohlrad 46 gebildet. Der erste bis dritte Planetenradsatz sind als Minus-Planetenradsatz ausgebildet. Die jeweiligen Sonnenräder 24, 32, 40 kämmen mit den jeweiligen Planetenrädern 28, 36, 44 des jeweiligen Planetenradsatzes. Die jeweiligen Planetenräder 28, 36, 44 kämmen mit den jeweiligen Hohlrädern 30, 38, 46 des jeweiligen Planetenradsatzes. Der erste, zweite und dritte Planetenradsatz bilden zusammen ein sogenanntes „5-Wellen-System“, wobei der Antrieb 12 eine der Wellen als Eingangswelle bildet.A first planetary gear set of the planetary assembly 18th is made by a first sun gear 24 , a first planet carrier 26th with respective rotatably mounted planet gears 28 and a first ring gear 30th educated. A second planetary gear set of the planetary assembly 18th is through a second Sun gear 32 , a second planet carrier 34 with respective rotatably mounted planet gears 36 and a second ring gear 38 educated. A third planetary gear set of the planetary assembly 18th is made by a third sun gear 40 , a third planet carrier 42 with respective rotatably mounted planet gears 44 and a third ring gear 46 educated. The first to third planetary gear sets are designed as minus planetary gear sets. The respective sun gears 24 , 32 , 40 mesh with the respective planet gears 28 , 36 , 44 of the respective planetary gear set. The respective planet gears 28 , 36 , 44 mesh with the respective ring gears 30th , 38 , 46 of the respective planetary gear set. The first, second and third planetary gear sets together form what is known as a “5-shaft system”, with the drive 12th forms one of the waves as the input wave.

Der Antrieb 12 ist mit dem ersten Hohlrad 30 und dem zweiten Planetenträger 34 permanent drehfest verbunden. Der erste Planetenträger 26 ist mit dem zweiten Hohlrad 38 und dem dritten Planetenträger 42 mittels einer Hohlwelle 104 permanent drehfest verbunden. Die Hohlwelle 104 bildet die fünfte Welle des Fünf-Wellen-Systems aus. Das zweite Sonnenrad 32 ist mit dem dritten Sonnenrad 40 mittels einer Hohlwelle 102 permanent drehfest verbunden.The drive 12th is with the first ring gear 30th and the second planet carrier 34 permanently non-rotatably connected. The first planet carrier 26th is with the second ring gear 38 and the third planet carrier 42 by means of a hollow shaft 104 permanently non-rotatably connected. The hollow shaft 104 forms the fifth wave of the five-wave system. The second sun gear 32 is with the third sun gear 40 by means of a hollow shaft 102 permanently non-rotatably connected.

Das dritte Hohlrad 46 ist mittels einer Hohlwelle 120 mit einer reibschlüssigen ersten Kupplung K1 permanent drehfest verbunden. Mittels der ersten Kupplung K1 ist die Hohlwelle 120 und damit das dritte Hohlrad 46 mit einer erste Verbindungswelle 60 drehfest verbindbar. Die Hohlwelle 120 bildet die dritte Welle des Fünf-Wellen-Systems. Das dritte Sonnenrad 40 ist mittels der Hohlwelle 102 mit einer reibschlüssigen zweiten Kupplung K2 permanent drehfest verbunden. Die Hohlwelle 102 bildet eine vierte Welle des Fünf-Wellen-Systems. Mittels der zweiten Kupplung K2 ist die Hohlwelle 102 und damit das dritte Sonnenrad 40 mit der ersten Verbindungswelle 60 drehfest verbindbar. Die erste Verbindungswelle 60 bildet eine Ausgangswelle für das Fünf-Wellen-System. Die erste und die zweite Kupplung K1, K2 sind als radial verschachtelte Doppelkupplung ausgebildet, welche als Schaltzustände eine selektive Verbindung der ersten Verbindungswelle 60 mit dem dritten Hohlrad 46 oder dem dritten Sonnenrad 40 ermöglicht. Daneben kann die Doppelkupplung eine Neutralstellung bereitstellen.The third ring gear 46 is by means of a hollow shaft 120 with a frictional first clutch K1 permanently non-rotatably connected. Using the first clutch K1 is the hollow shaft 120 and with it the third ring gear 46 with a first connecting shaft 60 non-rotatably connectable. The hollow shaft 120 forms the third wave of the five-wave system. The third sun gear 40 is by means of the hollow shaft 102 with a frictional second clutch K2 permanently non-rotatably connected. The hollow shaft 102 forms a fourth wave of the five-wave system. Using the second clutch K2 is the hollow shaft 102 and with it the third sun gear 40 with the first connecting shaft 60 non-rotatably connectable. The first connecting shaft 60 forms an output wave for the five-wave system. The first and the second clutch K1 , K2 are designed as a radially nested double clutch, which as switching states a selective connection of the first connecting shaft 60 with the third ring gear 46 or the third sun gear 40 enables. In addition, the double clutch can provide a neutral position.

Die Hohlwelle 104 und damit der erste Planetenträger 26 ist mit einer dritten reibschlüssigen Kupplung K3 permanent drehfest verbunden. Mittels der dritten Kupplung K3 ist die Hohlwelle 104 mit einer zweiten Verbindungswelle 62 drehfest verbindbar. Die zweite Verbindungswelle 62 bildet eine Ausgangswelle für das Fünf-Wellen-System. Die zweite Verbindungswelle 62 ist radial außen zu der ersten Verbindungwelle 60 angeordnet. Beide Verbindungswellen 60, 62 sind als Hohlwellen ausgebildet. Die dritte Kupplung K3 ist axial abtriebsseitig zu der ersten und zweiten Kupplung K1, K2 angeordnet. The hollow shaft 104 and thus the first planet carrier 26th is with a third friction clutch K3 permanently non-rotatably connected. By means of the third clutch K3 is the hollow shaft 104 with a second connecting shaft 62 non-rotatably connectable. The second connecting shaft 62 forms an output wave for the five-wave system. The second connecting shaft 62 is radially outward to the first connecting shaft 60 arranged. Both connecting shafts 60 , 62 are designed as hollow shafts. The third clutch K3 is axially on the output side of the first and second clutch K1 , K2 arranged.

Die erste und zweite Kupplung K1, K2 sind axial abtriebsseitig zu der Planetenbaugruppe 18 angeordnet. Die drei Kupplungen K1, K2, K3 sind koaxial mit dem Antrieb 12 und der Planetenbaugruppe 18 angeordnet, sodass diese zusammen eine Planetenwalze ausbilden.The first and second clutch K1 , K2 are axially on the output side of the planetary assembly 18th arranged. The three clutches K1 , K2 , K3 are coaxial with the drive 12th and the planetary assembly 18th arranged so that they together form a planetary roller.

Der Variator 16 weist einen ersten Energiewandler 78 und einen zweiten Energiewandler 80 auf, welche miteinander gekoppelt sind. Beide Energiewandler 78, 80 sind als hydraulische Maschinen ausgebildet, wobei der erste Energiewandler 78 ein festes Schluckvolumen und der zweite Energiewandler 80 ein variables Schluckvolumen aufweist. Der erste Energiewandler 78 ist mit dem ersten Sonnenrad 24 mechanisch wirkverbunden, um ein Drehmoment zwischen dem ersten Sonnenrad 24 und dem Energiewandler 78 und damit dem Variator 16 zu übertragen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist diese Verbindung dabei indirekt, nämlich mittels einer einstufigen Stirnradstufe 82. Die Stirnradstufe 82 ist durch zwei kämmende Stirnräder gebildet, von denen eines als Festrad ausgebildet und mit einer Welle des ersten Energiewandlers 78 drehfest verbunden ist. Das andere Stirnrad ist als Gegenrad ausgebildet und mit dem ersten Sonnenrad 24 drehfest über eine zweite Welle des Fünf-Wellen-Systems verbunden, welche als Hohlwelle 98 ausgebildet ist. Die Stirnradstufe 82 ist dabei in Axialrichtung antriebsseitig zu der Planetenbaugruppe 18 angeordnet. Der zweite Energiewandler 80 ist mit dem Antrieb 12 mechanisch wirkverbunden, um ein Drehmoment zwischen dem Antrieb 12 und dem zweiten Energiewandler 80 und damit dem Variator 16 zu übertragen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist diese Verbindung dabei indirekt, nämlich mittels einer zweistufigen Stirnradstufe 84 ausgebildet. Die Stirnradstufe 84 ist axial abtriebsseitig angeordnet, und zwar auf Höhe der Zapfwelle 20. Eines der Stirnräder ist mit einer Welle des zweiten Energiewandlers 80 drehfest verbunden, ein anderes Stirnrad ist drehfest mit der Antriebswelle verbunden. Zwischen diesen beiden Stirnrädern ist ein drittes Stirnrad vorgesehen, das mit den anderen beiden Stirnrädern kämmt.The variator 16 has a first energy converter 78 and a second energy converter 80 which are coupled to each other. Both energy converters 78 , 80 are designed as hydraulic machines, the first energy converter 78 a fixed displacement and the second energy converter 80 has a variable swallowing volume. The first energy converter 78 is with the first sun gear 24 mechanically operatively connected to a torque between the first sun gear 24 and the energy converter 78 and thus the variator 16 transferred to. In the exemplary embodiment shown, this connection is indirect, namely by means of a single-stage spur gear stage 82 . The spur gear stage 82 is formed by two meshing spur gears, one of which is designed as a fixed gear and with a shaft of the first energy converter 78 is rotatably connected. The other spur gear is designed as a mating gear and with the first sun gear 24 non-rotatably connected via a second shaft of the five-shaft system, which is a hollow shaft 98 is trained. The spur gear stage 82 is on the drive side to the planetary assembly in the axial direction 18th arranged. The second energy converter 80 is with the drive 12th mechanically operatively connected to a torque between the drive 12th and the second energy converter 80 and thus the variator 16 transferred to. In the exemplary embodiment shown, this connection is indirect, namely by means of a two-stage spur gear stage 84 educated. The spur gear stage 84 is arranged axially on the output side, at the level of the power take-off shaft 20th . One of the spur gears is with a shaft of the second energy converter 80 non-rotatably connected, another spur gear is non-rotatably connected to the drive shaft. A third spur gear is provided between these two spur gears, which meshes with the other two spur gears.

Weiterhin weist das Getriebe 100 eine einstufige erste Stirnradstufe ST1 auf, welche axial abtriebsseitig zu der Planetenbaugruppe 18 und der dritten Kupplung K3 angeordnet ist. Zudem weist das Getriebe 100 eine einstufige zweite Stirnradstufe ST2 auf, welche axial abtriebsseitig zu der ersten Stirnradstufe ST1 angeordnet ist. Eine Vorwärtskupplung KV des Getriebes 100 ist axial abtriebsseitig zu der zweiten Stirnradstufe ST2 und eine Rückwärtskupplung KR des Getriebes 100 ist axial abtriebsseitig zu der Vorwärtskupplung KV angeordnet. Eine dritte Stirnradstufe ST3 ist axial abtriebsseitig zu der Rückwärtskupplung KR und axial antriebsseitig zu der Stirnradstufe 84, welche den Variator 16 mit dem Antrieb 12 verbindet, angeordnet. Die drei Stirnradstufen ST1, ST2, ST3 und die beiden Kupplungen KV, KR ermöglichen, ein Drehmoment selektiv von den beiden Verbindungswellen 60, 62 an den Abtrieb 14 zu übertragen. Dabei können jeweilige Vorwärtsfahrbereiche und jeweilige Rückwärtsfahrbereiche bereitgestellt werden, wodurch diese Bauteile auch als Wendegruppe fungieren. Die zweite Stirnradstufe ST2 hat eine höhere Übersetzung als die erste Stirnradstufe ST1. Die dritte Stirnradstufe ST3 hat eine mit der zweiten Stirnradstufe ST2 vergleichbare Übersetzung, bewirkt jedoch im Vergleich zu dieser eine Drehrichtungsumkehr bei der Übertragung.Furthermore, the transmission 100 a single-stage first spur gear stage ST1 on, which axially on the output side to the planetary assembly 18th and the third clutch K3 is arranged. In addition, the transmission 100 a single-stage second spur gear stage ST2 on, which axially on the output side to the first spur gear stage ST1 is arranged. A forward clutch KV of the transmission 100 is axially on the output side of the second spur gear stage ST2 and a reverse clutch KR of the transmission 100 is axially on the output side to the Forward clutch KV arranged. A third spur gear stage ST3 is axially on the output side to the reverse clutch KR and axially on the drive side to the spur gear stage 84 , which the variator 16 with the drive 12th connects, arranged. The three spur gear stages ST1 , ST2 , ST3 and the two clutches KV , KR allow torque selectively from the two connecting shafts 60 , 62 to the output 14th transferred to. In this case, respective forward driving areas and respective reverse driving areas can be provided, whereby these components also function as a turning group. The second spur gear stage ST2 has a higher gear ratio than the first spur gear stage ST1 . The third spur gear stage ST3 has one with the second spur gear stage ST2 comparable translation, but causes a reversal of the direction of rotation during transmission compared to this.

Ein erstes Rad der ersten Stirnradstufe ST1 ist permanent drehfest mit der zweiten Verbindungswelle 62 verbunden. Ein zweites Rad der ersten Stirnradstufe ST1 ist permanent drehfest mit einer Zwischenwelle 70 verbunden. Die beiden Stirnräder der ersten Stirnradstufe ST1 kämmen miteinander. Die Zwischenwelle 70 ist koaxial zu dem Abtrieb 14 angeordnet. Ein erstes Rad der zweiten Stirnradstufe ST2 ist permanent drehfest mit der ersten Verbindungswelle 60 verbunden. Ein zweites Rad der zweiten Stirnradstufe ST2 ist permanent drehfest mit der Zwischenwelle 70 verbunden. Entsprechend sind die erste und zweite Stirnradstufen ST1, ST2 miteinander verbunden, sodass ein Drehmoment über die erste Stirnradstufe ST1 an die zweite Stirnradstufe ST2 übertragbar ist. Die beiden Stirnräder der zweiten Stirnradstufe ST2 kämmen miteinander. Die Zwischenwelle 70 ist mittels der Vorwärtskupplung KV mit dem Abtrieb 14 drehfest verbindbar. Entsprechend sind die erste und zweite Stirnradstufe ST1, ST2 mittels der Vorwärtskupplung KV mit dem Abtrieb 14 verbindbar.A first wheel of the first spur gear stage ST1 is permanently non-rotatable with the second connecting shaft 62 tied together. A second gear of the first spur gear stage ST1 is permanently non-rotatable with an intermediate shaft 70 tied together. The two spur gears of the first spur gear stage ST1 comb each other. The intermediate shaft 70 is coaxial with the output 14th arranged. A first wheel of the second spur gear stage ST2 is permanently rotatable with the first connecting shaft 60 tied together. A second gear of the second spur gear stage ST2 is permanently non-rotatably with the intermediate shaft 70 tied together. The first and second spur gear stages are corresponding ST1 , ST2 connected to each other, so that a torque via the first spur gear stage ST1 to the second spur gear stage ST2 is transferable. The two spur gears of the second spur gear stage ST2 comb each other. The intermediate shaft 70 is by means of the forward clutch KV with the downforce 14th non-rotatably connectable. The first and second spur gear stages are corresponding ST1 , ST2 by means of the forward clutch KV with the downforce 14th connectable.

Ein erstes Rad der dritten Stirnradstufe ST3 ist permanent drehfest mit der ersten Verbindungswelle 60 verbunden. Entsprechend sind die zweite und dritte Stirnradstufe ST2, ST3 miteinander verbunden, sodass ein Drehmoment über die zweite Stirnradstufe ST2 an die dritte Stirnradstufe ST3 übertragbar ist. Ein zweites Rad der dritten Stirnradstufe ST3 ist mittels der Rückwärtskupplung KR mit dem Abtrieb 14 drehfest verbindbar. Die beiden Räder der dritten Stirnradstufe ST3 kämmen jeweils mit einem radial dazwischen geordneten Zwischenrad und sind darüber miteinander mechanisch wirkverbunden.A first wheel of the third spur gear stage ST3 is permanently rotatable with the first connecting shaft 60 tied together. The second and third spur gear stages are corresponding ST2 , ST3 connected to each other, so that a torque via the second spur gear stage ST2 to the third spur gear stage ST3 is transferable. A second gear of the third spur gear stage ST3 is by means of the reverse clutch KR with the downforce 14th non-rotatably connectable. The two wheels of the third spur gear stage ST3 each mesh with an intermediate gear arranged radially in between and are mechanically operatively connected to one another.

Die Vorwärtskupplung KV und Rückwärtskupplung KR sind koaxial zu dem Abtrieb 14 angeordnet. Die Vorwärtskupplung KV und Rückwärtskupplung KR sind als axial verschachtelte Doppelkupplung ausgebildet, welche als Schaltzustände eine selektive Verbindung der Zwischenwelle 70 mit dem Abtrieb 14 oder der dritten Stirnradstufe ST3 mit dem Abtrieb 14 ermöglicht.The forward clutch KV and reverse clutch KR are coaxial with the output 14th arranged. The forward clutch KV and reverse clutch KR are designed as axially nested double clutch, which as switching states a selective connection of the intermediate shaft 70 with the downforce 14th or the third spur gear stage ST3 with the downforce 14th enables.

2 veranschaulicht eine Schaltmatrix des Getriebes 100 gemäß 1. Die jeweiligen Spalten zeigen einen Schaltzustand der jeweiligen schaltbaren Elemente. Das Getriebe 100 weist drei Vorwärtsfahrbereiche auf, welche mit FB1, FB2 und FB3 bezeichnet sind. Die Fahrbereiche sind in Reihenfolge deren maximaler Geschwindigkeit nummeriert. Das heißt, FB2 ermöglicht eine höhere Geschwindigkeit als FB1, und FB3 eine höhere Geschwindigkeit als FB2 und FB1. Die Vorwärtsfahrbereiche werden grundsätzlich durch eine geschlossene Vorwärtskupplung KV bereitgestellt. Das Getriebe 100 weist zudem drei Rückwärtsfahrbereiche auf, welche grundsätzlich durch eine geschlossene Rückwärtskupplung KR bereitgestellt werden und mit FB1R, FB2R und FB3R bezeichnet sind. Auch die Rückwärtsfahrbereiche sind in Reihenfolge deren maximaler Geschwindigkeit nummeriert. Das heißt, FB2R ermöglicht eine höhere Geschwindigkeit als FB1R, und FB3R eine höhere Geschwindigkeit als FB2R und FB1R. Bei den Rückwärtsfahrbereichen dreht der Abtrieb 14 in die entgegengesetzte Richtung wie bei den Vorwärtsfahrbereichen. In den Spalten der Schaltmatrix sind die jeweiligen Schaltzustände der verschiedenen Schaltelemente veranschaulicht. 2 illustrates a shift matrix of the transmission 100 according to 1 . The respective columns show a switching state of the respective switchable elements. The gear 100 has three forward travel ranges, which are designated with FB1, FB2 and FB3. The travel areas are numbered in the order of their maximum speed. That is, FB2 allows a higher speed than FB1, and FB3 a higher speed than FB2 and FB1. The forward driving ranges are basically through a closed forward clutch KV provided. The gear 100 also has three reverse driving ranges, which are basically through a closed reverse clutch KR are provided and labeled FB1R, FB2R and FB3R. The reverse driving areas are also numbered in the order of their maximum speed. That is, FB2R allows a higher speed than FB1R, and FB3R a higher speed than FB2R and FB1R. The output rotates when reversing 14th in the opposite direction as in the forward ranges. The respective switching states of the various switching elements are illustrated in the columns of the switching matrix.

In FB1 sind die erste Kupplung K1 und die Vorwärtskupplung KV geschlossen. In FB2 sind die zweite Kupplung K2 und die Vorwärtskupplung KV geschlossen. In FB3 sind die dritte Kupplung K3 und die Vorwärtskupplung KV geschlossen. In FB1 kann ein Drehmoment von der Planetenbaugruppe 18 über die erste Verbindungswelle 60 und die zweite Stirnradstufe ST2 an den Abtrieb 14 übertragen werden. In FB2 kann ebenfalls ein Drehmoment von der Planetenbaugruppe 18 über die erste Verbindungswelle 60 und die zweite Stirnradstufe ST2 an den Abtrieb 14 übertragen werden. In FB3 kann ein Drehmoment von der Planetenbaugruppe 18 über die zweite Verbindungswelle 62 und die erste Stirnradstufe ST1 an den Abtrieb 14 übertragen werden.The first coupling is in FB1 K1 and the forward clutch KV closed. The second clutch is in FB2 K2 and the forward clutch KV closed. The third clutch is in FB3 K3 and the forward clutch KV closed. In FB1 a torque from the planetary assembly 18th via the first connecting shaft 60 and the second spur gear stage ST2 to the output 14th be transmitted. A torque from the planetary assembly can also be entered in FB2 18th via the first connecting shaft 60 and the second spur gear stage ST2 to the output 14th be transmitted. In FB3 a torque from the planetary assembly 18th via the second connecting shaft 62 and the first spur gear stage ST1 to the output 14th be transmitted.

In FB1R sind die erste Kupplung K1 und die Rückwärtskupplung KR geschlossen. In FB2R sind die zweite Kupplung K2 und die Rückwärtskupplung KR geschlossen. In FB3R sind die dritte Kupplung K3 und die Rückwärtskupplung KR geschlossen. In FB1R kann ein Drehmoment von der Planetenbaugruppe 18 über die erste Verbindungswelle 60 und die dritte Stirnradstufe ST3 an den Abtrieb 14 übertragen werden. In FB2R kann ein Drehmoment von der Planetenbaugruppe 18 über die erste Verbindungswelle 60 und die dritte Stirnradstufe ST3 an den Abtrieb 14 übertragen werden.The first coupling is in FB1R K1 and the reverse clutch KR closed. The second clutch is in FB2R K2 and the reverse clutch KR closed. The third clutch is in FB3R K3 and the reverse clutch KR closed. In FB1R a torque from the planetary assembly 18th via the first connecting shaft 60 and the third spur gear stage ST3 to the output 14th be transmitted. In FB2R a torque can be obtained from the planetary assembly 18th via the first connecting shaft 60 and the third spur gear stage ST3 to the output 14th be transmitted.

Die zweite Stirnradstufe ST2 wird also für die Drehmomentübertragung bei dem ersten und zweiten Vorwärtsfahrbereich genutzt. Die erste Stirnradstufe ST1 wird für die Drehmomentübertragung bei dem dritten Vorwärtsfahrbereich genutzt. Die dritte Stirnradstufe ST3 wird also für die Drehmomentübertragung bei dem ersten und zweiten Rückwärtsfahrbereich genutzt.The second spur gear stage ST2 is therefore used for the torque transmission in the first and second forward drive range. The first spur gear stage ST1 is used for torque transmission in the third forward drive range. The third spur gear stage ST3 is therefore used for the torque transmission in the first and second reverse driving range.

In FB3R kann ein Drehmoment von der Planetenbaugruppe 18 über die dritte Stirnradstufe ST3 an den Abtrieb 14 gewunden übertragen werden, wobei zwei zusätzliche Zahneingriffe mehr als bei den übrigen Fahrbereichen vorgesehen sind. Das Drehmoment wird bei FB3R von der zweiten Verbindungswelle 62 über die erste Stirnradstufe ST1 an die erste Zwischenwelle 70 übertragen. Diese ist aufgrund der geöffneten Vorwärtskupplung KV nicht drehfest mit dem Abtrieb 14 verbunden. Das Drehmoment wird bei FB3R von der ersten Zwischenwelle 70 über die zweite Stirnradstufe ST2 an die erste Verbindungswelle 60 übertragen. Diese ist aufgrund der geöffneten ersten und zweiten Kupplung nicht mit jeweiligen Ausgängen der Planetenbaugruppe 18 drehfest verbunden, wie dem dritten Sonnenrad 40 und dem dritten Hohlrad 46. Die Drehzahl an der ersten Verbindungswelle 60 wird so stark erhöht. Von der ersten Verbindungswelle 60 wird bei FB3R das Drehmoment über die dritte Stirnradstufe ST3 und die geschlossene Rückwärtskupplung KR an den Abtrieb 14 übertragen. Durch die zusätzlichen Zahneingriffe der ersten und zweiten Stirnradstufe ST1, ST2 wird der dritte Rückwärtsfahrbereich mit dessen hoher Endgeschwindigkeit ermöglicht. Für die Drehmomentübertragung bei dem dritten Rückwärtsfahrbereich werden also alle drei Stirnradstufen ST1, ST2, ST3 zusammen genutzt. FB3R wird auch als Windungsfahrbereich bezeichnet, da ein Kraftfluss zunächst von der Antriebsachse (zweite Verbindungswelle 62) auf eine Abtriebsachse (erste Zwischenwelle 70) fließt, dann wieder zurück auf die Antriebsachse (erste Verbindungswelle 60) und dann wieder zurück auf die Abtriebsachse (Abtrieb 14). Der Kraftfluss ist also gewunden.In FB3R a torque can be obtained from the planetary assembly 18th via the third spur gear stage ST3 to the output 14th be transmitted tortuous, with two additional gear meshes are provided more than in the other driving ranges. With FB3R, the torque is provided by the second connecting shaft 62 via the first spur gear stage ST1 to the first intermediate shaft 70 transfer. This is due to the open forward clutch KV not rotatably with the output 14th tied together. With FB3R, the torque is taken from the first intermediate shaft 70 via the second spur gear stage ST2 to the first connecting shaft 60 transfer. Due to the open first and second clutch, this is not connected to the respective outputs of the planetary assembly 18th non-rotatably connected, like the third sun gear 40 and the third ring gear 46 . The speed on the first connecting shaft 60 is increased so much. From the first connecting shaft 60 with FB3R, the torque is via the third spur gear stage ST3 and the closed reverse clutch KR to the output 14th transfer. Due to the additional meshing of the first and second spur gear stages ST1 , ST2 the third reverse driving range with its high top speed is made possible. All three spur gear stages are used for the torque transmission in the third reverse drive range ST1 , ST2 , ST3 used together. FB3R is also referred to as the winding travel range, since a power flow initially comes from the drive axle (second connecting shaft 62 ) on an output shaft (first intermediate shaft 70 ) flows, then back onto the drive axle (first connecting shaft 60 ) and then back to the output axis (output 14th ). So the flow of power is tortuous.

Bei dem Getriebe 100 fließt ein Kraftfluss in allen Fahrbereichen immer über die Vorwärtskupplung KV oder Rückwärtskupplung KR, sodass vom Abtrieb 14 herkommende Stöße mit diesen Kupplungen KV, KR ausgefiltert werden können. Beispielsweise können die Vorwärtskupplung KV oder Rückwärtskupplung KR bei Überlast durchrutschen. Dies dient dem Schutz des Getriebes 100 vor mechanischer Beschädigung.With the transmission 100 a power flow always flows through the forward clutch in all driving ranges KV or reverse clutch KR so that from downforce 14th coming bumps with these clutches KV , KR can be filtered out. For example, the forward clutch KV or reverse clutch KR slip in case of overload. This is to protect the gearbox 100 against mechanical damage.

In FB1 ist ein sogenanntes „geared neutral“ Anfahren möglich. Innerhalb von FB1 ändert der Variator 16 an Hohlwelle 98, welche die Stirnradstufe 82 mit dem ersten Sonnenrad 24 verbinden, seine Drehzahl mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit von rückwärtsdrehend bezüglich des Antriebs 12 zu vorwärtsdrehend. Innerhalb von FB2 ändert der Variator 16 seine Drehzahl mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit dann von vorwärtsdrehend auf rückwärtsdrehend. Bei FB3 wird der Variator 16 wie bei FB1 gesteuert. Dabei kann eine Drehzahl des Motors konstant bleiben. Das Getriebe 100 ist für einen synchronen Fahrbereichswechsel ausgebildet. Bei dem synchronen Fahrbereichswechsel wird erst das zuschaltende Schaltelement geschlossen, dann wird das abschaltende Schaltelement durch Änderung des Variatormoments entlastet und anschließend geöffnet. Bei einem Fahrbereichswechsel von FB2R zu FB3R ändert sich die Drehzahl von der ersten Verbindungswelle 60 nicht. Der Fahrbereichswechsel ist synchron.A so-called “geared neutral” approach is possible in FB1. The variator changes within FB1 16 on hollow shaft 98 , which is the spur gear stage 82 with the first sun gear 24 connect its speed with increasing driving speed of backward rotating with respect to the drive 12th rotating too forward. The variator changes within FB2 16 its speed with increasing driving speed then from forward turning to backward turning. With FB3 the variator 16 controlled as with FB1. A speed of the motor can remain constant. The gear 100 is designed for a synchronous change of driving range. With the synchronous change of driving range, the switching element to be switched on is first closed, then the switching element to be switched off is relieved by changing the variator torque and then opened. When changing the travel range from FB2R to FB3R, the speed of the first connecting shaft changes 60 not. The change of travel range is synchronous.

Die 3 veranschaulicht eine weitere Ausführungsformen eines leistungsverzweigten stufenlosen Getriebes 200. Es wird dabei nur auf relevante Unterschiede zu der ersten Ausführungsform eingegangen. Dementsprechend werden Bauteile mit gleicher Funktion und gegebenenfalls gleicher Gestaltung mit dem gleichen Bezugszeichen versehen und ansonsten nicht weiter beschrieben. Bei dem Getriebe 200 ist die dritte Kupplung K3 anders angeordnet. Genauer gesagt ist bei dem Getriebe 200 die erste Stirnradstufe ST1 mit der zweiten Stirnradstufe ST2 mittels der dritten Kupplung K3 verbunden. Die Kupplung K3 ist somit koaxial mit dem Abtrieb 14 angeordnet, statt koaxial mit dem Antrieb 12.the 3 illustrates another embodiment of a split-power continuously variable transmission 200 . Only relevant differences from the first embodiment will be discussed. Accordingly, components with the same function and possibly the same design are provided with the same reference numerals and are otherwise not described further. With the transmission 200 is the third clutch K3 arranged differently. More precisely, it is with the transmission 200 the first spur gear stage ST1 with the second spur gear stage ST2 by means of the third clutch K3 tied together. The coupling K3 is thus coaxial with the output 14th arranged instead of coaxial with the drive 12th .

Die zweite Verbindungswelle 62 ist mit der Hohlwelle 104 und damit dem ersten Planetenträger 26 in dieser zweiten Ausführungsform permanent drehfest verbunden. In einer Ausführungsform sind die Hohlwelle 26 und die zweite Verbindungswelle 62 als gemeinsames Bauteil ausgebildet. Ein erstes Rad der ersten Stirnradstufe ST1 ist weiterhin permanent drehfest mit der zweiten Verbindungswelle 62 verbunden. Ein zweites Rad der ersten Stirnradstufe ST1 ist bei dem Getriebe 200 mit einer weiteren Zwischenwelle 72 permanent drehfest verbunden, statt wie bei dem Getriebe 100 mit der Zwischenwelle 70. Die weitere Zwischenwelle 72 ist koaxial zu der Zwischenwelle 70 angeordnet. Die Zwischenwelle 70 ist mit der weiteren Zwischenwelle 72 mittels der dritten Kupplung K3 drehfest verbindbar.The second connecting shaft 62 is with the hollow shaft 104 and thus the first planet carrier 26th in this second embodiment permanently connected in a rotationally fixed manner. In one embodiment, the hollow shaft 26th and the second connecting shaft 62 designed as a common component. A first wheel of the first spur gear stage ST1 is still permanently non-rotatable with the second connecting shaft 62 tied together. A second gear of the first spur gear stage ST1 is at the gearbox 200 with another intermediate shaft 72 permanently non-rotatably connected instead of as with the gearbox 100 with the intermediate shaft 70 . The other intermediate wave 72 is coaxial with the intermediate shaft 70 arranged. The intermediate shaft 70 is with the further intermediate shaft 72 by means of the third clutch K3 non-rotatably connectable.

Die Schaltmatrix bei dem Getriebe 200 ist identisch zu dem Getriebe 100, womit auf 2 und die dazugehörigen Erläuterungen verwiesen wird. Bei FB3R ergibt sich ein leicht veränderter Kraftfluss. Ein Drehmoment wird von der zweiten Verbindungswelle 62 in FB3R über die erste Stirnradstufe ST1 an die weitere Zwischenwelle 72 übertragen. Von der weiteren Zwischenwelle 72 wird das Drehmoment über die dritte Kupplung K3 an die Zwischenwelle 70 übertragen. Das Drehmoment wird offensichtlich auch direkt von der Hohlwelle 104 an die zweite Verbindungswelle 62 übertragen, da zwischen diesen keine Kupplung mehr vorgesehen ist. Ansonsten ist der Kraftfluss zu jenem von Getriebe 100 identisch.The shift matrix in the transmission 200 is identical to the gearbox 100 with which on 2 and the associated explanations are referenced. With FB3R there is a slightly different power flow. A torque is generated from the second connecting shaft 62 in FB3R via the first spur gear stage ST1 to the other intermediate shaft 72 transfer. From the further intermediate shaft 72 the torque is via the third clutch K3 to the intermediate shaft 70 transfer. The torque is obviously also coming directly from the hollow shaft 104 to the second Connecting shaft 62 transferred, since there is no longer any coupling provided between them. Otherwise the power flow is that of the gearbox 100 identical.

Durch die Anordnung der dritten Kupplung K3 bei Getriebe 200 ist diese mit einem geringeren Drehmoment als bei dem Getriebe 100 belastet. Zudem ist die Druckölzufuhr zu der dritten Kupplung K3 bei dem Getriebe 200 konstruktiv einfach.Due to the arrangement of the third clutch K3 with gear 200 is this with a lower torque than with the gearbox 100 burdened. In addition, the pressure oil supply is to the third clutch K3 at the gearbox 200 structurally simple.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

100; 200100; 200
Leistungsverzweigtes GetriebePower split transmission
1212th
Antriebdrive
1414th
AbtriebDownforce
1616
VariatorVariator
1818th
PlanetenbaugruppePlanetary assembly
2020th
ZapfwellePTO
24, 32, 4024, 32, 40
SonnenradSun gear
26, 34, 4226, 34, 42
PlanetenträgerPlanet carrier
28, 36, 4428, 36, 44
PlanetenräderPlanetary gears
30, 38, 4630, 38, 46
HohlradRing gear
6060
erste Verbindungswellefirst connecting shaft
6262
zweite Verbindungswellesecond connecting shaft
7070
ZwischenwelleIntermediate shaft
7272
weitere Zwischenwellefurther intermediate shaft
78, 8078, 80
EnergiewandlerEnergy converter
82, 8482, 84
StirnradstufeSpur gear stage
98, 102, 104, 12098, 102, 104, 120
HohlwelleHollow shaft
K1K1
erste Kupplungfirst clutch
K2K2
zweite Kupplungsecond clutch
K3K3
dritte Kupplungthird clutch
KVKV
VorwärtskupplungForward clutch
KRKR
RückwärtskupplungReverse clutch
ST1ST1
erste Stirnradstufefirst spur gear stage
ST2ST2
zweite Stirnradstufesecond spur gear stage
ST3ST3
dritte Stirnradstufethird spur gear stage

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 19522833 A1 [0002]DE 19522833 A1 [0002]

Claims (10)

Leistungsverzweigtes stufenloses Getriebe (100; 200) mit einem Antrieb (12), einem Abtrieb (14) und einer Planetenbaugruppe (18), wobei das Getriebe (100; 200) dazu ausgebildet ist, verschiedene Vorwärtsfahr- und Rückwärtsfahrbereiche bereitzustellen und ein Drehmoment von dem Antrieb (12) über die Planetenbaugruppe (18) an eine erste und eine zweite Verbindungswelle (60, 62) und von diesen an den Abtrieb (14) zu übertragen, wobei das Getriebe (100; 200) eine Vorwärtskupplung (KV), eine Rückwärtskupplung (KR), eine erste Stirnradstufe (ST1), eine zweite Stirnradstufe (ST2) und eine dritte Stirnradstufe (ST3) aufweist, wobei die erste Verbindungswelle (60) mittels der Vorwärtskupplung (KV) über die zweite Stirnradstufe (ST2) mit dem Abtrieb (14) mechanisch wirkverbindbar ist, die erste Verbindungswelle (60) mittels der Rückwärtskupplung (KR) über die dritte Stirnradstufe (ST3) mit dem Abtrieb (14) mechanisch wirkverbindbar ist, die zweite Verbindungswelle (62) mittels der Vorwärtskupplung (KV) über die erste Stirnradstufe (ST1) mit dem Abtrieb (14) mechanisch wirkverbindbar ist, und die zweite Verbindungswelle (62) mittels der Rückwärtskupplung (KR) über die erste Stirnradstufe (ST1), die zweite Stirnradstufe (ST2) und die dritte Stirnradstufe (ST3) mit dem Abtrieb (14) mechanisch wirkverbindbar ist.Power-split continuously variable transmission (100; 200) with a drive (12), an output (14) and a planetary assembly (18), the transmission (100; 200) being designed to provide different forward and reverse driving ranges and a torque of the To transmit the drive (12) via the planetary assembly (18) to a first and a second connecting shaft (60, 62) and from these to the output (14), the transmission (100; 200) having a forward clutch (KV), a reverse clutch (KR), a first spur gear stage (ST1), a second spur gear stage (ST2) and a third spur gear stage (ST3), with the first connecting shaft (60) being connected to the output via the forward clutch (KV) via the second spur gear stage (ST2). 14) is mechanically operable, the first connecting shaft (60) can be mechanically operatively connected to the output (14) by means of the reverse clutch (KR) via the third spur gear stage (ST3), the second connecting shaft (62) by means of the forward clutch ng (KV) via the first spur gear stage (ST1) with the output (14) is mechanically operable, and the second connecting shaft (62) by means of the reverse clutch (KR) via the first spur gear stage (ST1), the second spur gear stage (ST2) and the third spur gear stage (ST3) can be mechanically operatively connected to the output (14). Leistungsverzweigtes stufenloses Getriebe (100; 200) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (100; 200) eine Zwischenwelle (70) aufweist, die über die zweite Stirnradstufe (ST2) mit der ersten Verbindungswelle (60) mechanisch wirkverbunden und mittels der Vorwärtskupplung (KV) mit dem Abtrieb (14) drehfest verbindbar ist.Power split continuously variable transmission (100; 200) according to Claim 1 , characterized in that the transmission (100; 200) has an intermediate shaft (70) which is mechanically operatively connected to the first connecting shaft (60) via the second spur gear stage (ST2) and rotatably fixed to the output (14) by means of the forward clutch (KV) is connectable. Leistungsverzweigtes stufenloses Getriebe (100; 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Rad der dritten Stirnradstufe (ST3) mit einem ersten Rad der zweiten Stirnradstufe (ST2) mittels der ersten Verbindungswelle (60) permanent drehfest verbunden ist.Power-split continuously variable transmission (100; 200) according to one of the preceding claims, characterized in that a first gear of the third spur gear stage (ST3) is permanently non-rotatably connected to a first gear of the second spur gear stage (ST2) by means of the first connecting shaft (60). Leistungsverzweigtes stufenloses Getriebe (100; 200) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Rad der dritten Stirnradstufe (ST3), welches mit dem ersten Rad der dritten Stirnradstufe (ST3) in mechanischer Wirkverbindung steht, mit dem Abtrieb (14) mittels der Rückwärtskupplung (KR) drehfest verbindbar ist.Power split continuously variable transmission (100; 200) according to Claim 3 , characterized in that a second gear of the third spur gear stage (ST3), which is mechanically operatively connected to the first gear of the third spur gear stage (ST3), can be connected non-rotatably to the output (14) by means of the reverse clutch (KR). Leistungsverzweigtes stufenloses Getriebe (100; 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenbaugruppe (18) ein erstes Sonnenrad (24), einen ersten Planetenträger (26) und ein erstes Hohlrad (30), welche einen ersten Planetenradsatz ausbilden, ein zweites Sonnenrad (32), einen zweiten Planetenträger (34) und ein zweites Hohlrad (38), welche einen zweiten Planetenradsatz ausbilden, ein drittes Sonnenrad (40), einen dritten Planetenträger (42) und ein drittes Hohlrad (46), welche einen dritten Planetenradsatz ausbilden, aufweist, wobei der Antrieb (12) mit dem ersten Hohlrad (30) und dem zweiten Planetenträger (34), der erste Planetenträger (26) mit dem zweiten Hohlrad (38), das zweite Hohlrad (38) mit dem dritten Planetenträger (42), und das zweite Sonnenrad (32) mit dem dritten Sonnenrad (40) permanent drehfest verbunden ist, und wobei ein Variator (16) des Getriebes (100; 200) mit dem Antrieb (12) und dem ersten Sonnenrad (24) mechanisch wirkverbunden ist.Power-split continuously variable transmission (100; 200) according to one of the preceding claims, characterized in that the planetary assembly (18) has a first sun gear (24), a first planet carrier (26) and a first ring gear (30) which form a first planetary gear set, a second sun gear (32), a second planet carrier (34) and a second ring gear (38), which form a second planetary gear set, a third sun gear (40), a third planet carrier (42) and a third ring gear (46), which have a Form third planetary gear set, wherein the drive (12) with the first ring gear (30) and the second planet carrier (34), the first planet carrier (26) with the second ring gear (38), the second ring gear (38) with the third Planet carrier (42), and the second sun gear (32) is permanently connected to the third sun gear (40) in a rotationally fixed manner, and a variator (16) of the transmission (100; 200) with the drive (12) and the first sun gear (24 ) mechanically effective connected is. Leistungsverzweigtes stufenloses Getriebe (100; 200) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Hohlrad (46) mittels einer ersten Kupplung (K1) und das dritte Sonnenrad (40) mittels einer zweiten Kupplung (K2) mit der ersten Verbindungswelle (60) drehfest verbindbar ist.Power split continuously variable transmission (100; 200) according to Claim 5 , characterized in that the third ring gear (46) can be connected non-rotatably to the first connecting shaft (60) by means of a first clutch (K1) and the third sun gear (40) by means of a second clutch (K2). Leistungsverzweigtes stufenloses Getriebe (100) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Planetenträger (26) mit der zweiten Verbindungswelle (62) mittels einer dritten Kupplung (K3) drehfest verbindbar ist und die erste Stirnradstufe (ST1) ein permanent drehfest mit der zweiten Verbindungwelle (62) verbundenes erstes Rad aufweist, welches mit einem zweiten Rad der ersten Stirnradstufe (ST1) in mechanischer Wirkverbindung steht, wobei das zweite Rad der ersten Stirnradstufe (ST1) permanent drehfest mit der Zwischenwelle (70) verbunden ist.Power-split continuously variable transmission (100) according to Claim 5 or 6th , characterized in that the first planet carrier (26) can be connected non-rotatably to the second connecting shaft (62) by means of a third clutch (K3) and the first spur gear stage (ST1) has a first wheel which is permanently non-rotatably connected to the second connecting shaft (62), which is mechanically operatively connected to a second wheel of the first spur gear stage (ST1), the second wheel of the first spur gear stage (ST1) being permanently connected to the intermediate shaft (70) in a rotationally fixed manner. Leistungsverzweigtes stufenloses Getriebe (200) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Planetenträger (26) mit der zweiten Verbindungswelle (62) permanent drehfest verbunden ist und die erste Stirnradstufe (ST1) ein permanent drehfest mit der zweiten Verbindungwelle (62) verbundenes erstes Rad aufweist, welches mit einem zweiten Rad der ersten Stirnradstufe (ST1) in mechanischer Wirkverbindung steht, wobei das zweite Rad der ersten Stirnradstufe (ST1) mittels einer dritten Kupplung (K3) mit der Zwischenwelle (70) drehfest verbindbar ist.Power split continuously variable transmission (200) according to Claim 5 or 6th , characterized in that the first planet carrier (26) is permanently non-rotatably connected to the second connecting shaft (62) and the first spur gear stage (ST1) has a first wheel which is permanently non-rotatably connected to the second connecting shaft (62) and which is connected to a second wheel of the first spur gear stage (ST1) is in mechanical operative connection, the second gear of the first spur gear stage (ST1) being rotatably connectable to the intermediate shaft (70) by means of a third clutch (K3). Leistungsverzweigtes stufenloses Getriebe (100; 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stirnradstufe (ST1) und zweite Stirnradstufe (ST2) einstufig ausgebildet sind und die dritte Stirnradstufe (ST3) zweistufig ausgebildet ist.Power split continuously variable transmission (100; 200) according to one of the preceding claims, characterized in that the first spur gear stage (ST1) and second spur gear stage (ST2) are designed in one stage and the third spur gear stage (ST3) is designed in two stages. Antriebseinheit mit einem leistungsverzweigten stufenlosen Getriebe (100; 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einem Motor, welcher zum Antreiben des Antriebs (12) mit dem Antrieb (12) mechanisch wirkverbunden ist.Drive unit with a power-split continuously variable transmission (100; 200) according to one of the preceding claims and a motor which is mechanically operatively connected to drive the drive (12) with the drive (12).
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