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Die Erfindung betrifft ein Getriebesystem für einen Kettenfahrzeugantriebsstrang, umfassend eine Antriebswelle, eine Nullwelle sowie eine erste Abtriebswelle und eine zweite Abtriebswelle, wobei die Antriebswelle mit einer Anschlusswelle gekoppelt oder koppelbar ist, die für eine Verbindung mit einer Antriebsmaschine vorgesehen ist, wobei die Antriebswelle, die Nullwelle und die erste Abtriebswelle über eine erste Summierstufe miteinander gekoppelt sind, während eine Koppelung der Antriebswelle, der Nullwelle und der zweiten Abtriebswelle über eine zweite Summierstufe vollzogen ist, wobei eine Lenksummierstufe vorgesehen ist, über welche eine erste Welle, eine zweite Welle und eine dritte Welle miteinander gekoppelt sind, wobei ein Variator mit einer ersten Teileinheit und einer zweiten Teileinheit vorgesehen ist, von denen die erste Teileinheit mit der Anschlusswelle gekoppelt ist, während die zweite Teileinheit des Variators mit der ersten Welle in Verbindung steht. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Kettenfahrzeugantriebsstrang, ein Kettenfahrzeug und ein Verfahren zum Betreiben eines Getriebesystems.
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Kettenfahrzeuge verfügen über Ketten- bzw. Raupenfahrwerke, wobei sich ein Ketten- bzw. Raupenfahrwerk dabei üblicherweise aus mindestens einem linken und mindestens einem rechten Ketten- bzw. Raupenlaufwerk zusammensetzt. Bei dem einzelnen Laufwerk wird eine Antriebsbewegung der jeweiligen Antriebskette zumeist über ein Kettenantriebsrad realisiert. Wird das mindestens eine linke Laufwerk mit derselben Drehzahl betrieben, wie das mindestens eine rechte Laufwerk, so wird bei gleichen Bodenverhältnissen an beiden Laufwerken eine Geradeausfahrt des jeweiligen Kettenfahrzeuges verwirklicht. Werden die Laufwerke dagegen mit unterschiedlichen Drehzahlen betrieben, so kann eine Kurvenfahrt des jeweiligen Kettenfahrzeuges dargestellt werden, indem die kurveninnenliegende Kette langsamer angetrieben wird, als die kurvenaußenliegende Kette. Bei gegensinniger Drehrichtung der Ketten bei gleicher Drehzahl kann außerdem ein Wenden des Kettenfahrzeuges auf der Stelle realisiert werden.
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Getriebesysteme von Kettenfahrzeugen sind häufig als Überlagerungslenkgetriebe gestaltet, bei welchen an Summierstufen eine Überlagerung einer Antriebsbewegung mit einer Lenkbewegung vorgenommen wird. Dabei besteht üblicherweise eine mechanische Kopplung zwischen dem mindestens einen linken und dem mindestens einen rechten Laufwerk über eine sogenannte Nullwelle, die bei Geradeausfahrt des jeweiligen Kettenfahrzeuges und gleichen Bodenverhältnissen an beiden Laufwerken im Wesentlichen stillsteht.
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Aus der
DE 10 2020 204 217 A1 geht ein Getriebesystem hervor, welches als Überlagerungslenkgetriebe ausgestaltet und für die Anwendung bei einem Kettenfahrzeug vorgesehen ist. Bei dem Überlagerungslenkgetriebe sind dabei zwei Abtriebswellen vorgesehen, die jeweils an je einer zugehörigen Summierstufe mit einer Antriebswelle und einer Nullwelle gekoppelt sind. Die Antriebswelle kann dabei über ein zwischenliegendes Schaltgetriebe mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen mit einer Teileinheit eines Variators und einer Anschlusswelle gekoppelt werden, an welcher im verbauten Zustand des Getriebesystems eine Antriebsmaschine in Form einer Brennkraftmaschine angebunden ist. Die Teileinheit des Variators ist dabei permanent mit der Anschlusswelle gekoppelt. Ferner ist eine Lenksummierstufe vorgesehen, über welche die Nullwelle und zwei weitere Wellen miteinander gekoppelt sind, wobei von den zwei weiteren Wellen die eine Welle permanent mit einer weiteren Teileinheit des Variators gekoppelt ist, während die andere Welle unter Betätigung je eines zugehörigen Schaltelements und unter Darstellung unterschiedlicher Drehrichtungen mit der Anschlusswelle und der einen Teileinheit gekoppelt werden kann. Über die Lenksummierstufe kann somit bei Betätigung eines der Schaltelemente ein Überlagern von einer über die eine Teileinheit und die Antriebsmaschine aufgebrachten Antriebsbewegung mit einer Antriebsbewegung der anderen Teileinheit des Variators dargestellt werden. Die beiden Teileinheiten des Variators sind dabei jeweils als Elektromaschinen ausgestaltet.
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Aus der
DE 36 19 055 A1 geht ein weiteres Getriebesystem hervor, welches als Überlagerungslenkgetriebe ausgestaltet und für die Anwendung bei einem Kettenfahrzeug vorgesehen ist. Das dort beschriebene Getriebesystem umfasst eine Nullwelle, die über Summierungsgetriebe auf die Antriebskettenräder einwirkt, wobei zum Antrieb der Nullwelle ein hydrostatisches und ein mechanisches Teilgetriebe vorgesehen sind, und wobei in einem ersten Kurvenradienbereich nur das hydrostatische Teilgetriebe und in einem zweiten Kurvenradienbereich das hydrostatische und das mechanische Teilgetriebe gemeinsam die Null-Welle so antreiben, dass in diesen Kurvenradienbereichen eine stufenlose Lenkung erfolgt. Ferner ist dieses Überlagerungslenkgetriebe als Dreiradienlenkgetriebe ausgebildet ist, wobei in einem dritten Kurvenradienbereich eine Lenkung mit einem kleinen festen Lenkradius erfolgt.
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Darüber hinaus ist aus der
DE 30 12 220 A1 ein Überlagerungslenkgetriebe für Arbeitsmaschinen bekannt, bei dem die für die Kurvenfahrt erforderliche Lenkleistung über eine Nullwelle und Summierungsdifferentiale dem Fahrantrieb überlagert wird. Zum Antrieb der Nullwelle ist ein stufenlos regelbares hydrostatisches Getriebe vorgesehen, dessen Abtriebsglied über ein Verzweigungsgetriebe mit der Nullwelle in Triebverbindung steht. Das Verzweigungsgetriebe besteht dabei aus einem dreigliedrigen Planetendifferential, dessen erstes und zweites Getriebeglied mit dem Abtriebsglied des hydrostatischen Getriebes und der Nullwelle trieblich verbunden sind, und dessen drittes Getriebeglied mit der Abtriebswelle des Antriebsmotors kuppelbar ist. Ferner umfasst das Verzweigungsgetriebe eine schaltbaren Kupplung mittels der das erste und das zweite Getriebeglied des Planetendifferentials miteinander koppelbar sind.
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Schließlich ist aus der
DE 43 13 378 A1 ein Lastschaltgetriebe für Kettenfahrzeuge bekannt, das einen von der Hauptantriebswelle angetriebenen Lenkantriebsstrang umfasst. Dabei sind zwei Überlagerungs-Planetengetriebe vorgesehen zur Überlagerung der Drehzahl einer Hauptabtriebswelle mit der Abtriebsdrehzahl des Lenkantriebsstranges und zur Bildung einer daraus resultierenden Drehzahl zum Antrieb von Fahrzeug-Gleisketten. Der Lenkantriebsstrang weist ein stufenloses Stellgetriebe, vorzugsweise ein Hydrostatgetriebe, mit stufenlos einstellbarer Abtriebsdrehzahl auf.
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Ferner ist aus der
DE 10 2022 201 638 B3 ein Lastschaltgetriebe gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und dem Oberbegriff von Anspruch 2 bekannt.
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Ausgehend vom vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist es nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Getriebesystem für einen Kettenfahrzeugantriebsstrang zu schaffen, wobei bei diesem Getriebesystem eine möglichst optimale Einbindung eines Variators vorgenommen sein soll.
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Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff der Ansprüche 1 und 2 in Verbindung mit deren kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die hierauf folgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder. Ein Kettenfahrzeugantriebsstrang mit einem erfindungsgemäßen Getriebesystem ist zudem Gegenstand der Ansprüche 12 und 13. Ferner betrifft Anspruch 14 ein Kettenfahrzeug mit einem vorgenannten Kettenfahrzeugantriebsstrang. Schließlich hat noch Anspruch 15 ein Verfahren zum Betreiben eines Getriebesystems zum Gegenstand.
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Gemäß der Erfindung umfasst ein Getriebesystem eine Antriebswelle, eine Nullwelle sowie eine erste Abtriebswelle und eine zweite Abtriebswelle, wobei die Antriebswelle mit einer Anschlusswelle gekoppelt ist oder mit dieser Anschlusswelle gekoppelt werden kann, die für eine Verbindung mit einer Antriebsmaschine vorgesehen ist. Dabei sind die Antriebswelle, die Nullwelle und die erste Abtriebswelle über eine erste Summierstufe miteinander gekoppelt, während eine Koppelung der Antriebswelle, der Nullwelle und der zweiten Abtriebswelle über eine zweite Summierstufe vollzogen ist. Ferner ist eine Lenksummierstufe vorgesehen, über welche eine erste Welle, eine zweite Welle und eine dritte Welle miteinander gekoppelt sind. Zudem ist ein Variator mit einer ersten Teileinheit und einer zweiten Teileinheit vorgesehen, von denen die erste Teileinheit mit der Anschlusswelle gekoppelt ist, während die zweite Teileinheit des Variators mit der ersten Welle in Verbindung steht
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Unter einer „Welle“ ist im Sinne der Erfindung ein rotierbares Bauteil des Getriebesystems zu verstehen, über welches eine Kraftflussführung zwischen Komponenten vorgenommen werden kann. Die jeweilige Welle kann Komponenten dabei axial oder radial oder auch sowohl axial und radial miteinander verbinden. So kann die jeweilige Welle auch als Zwischenstück vorliegen, über welches lediglich eine radiale Verbindung verwirklicht ist.
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Mit „axial“ ist im Sinne der Erfindung jeweils eine Orientierung entlang einer jeweiligen Längs- bzw. Rotationsachse einer jeweiligen Komponente des Getriebesystems gemeint. Unter „radial“ ist dann jeweils eine Orientierung in Durchmesserrichtung einer jeweiligen Komponente des Getriebesystems zu verstehen.
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Die Antriebswelle ist bei dem erfindungsgemäßen Getriebesystem entweder permanent mit einer Anschlusswelle gekoppelt oder kann mit dieser Anschlusswelle gekoppelt werden. Dabei ist die Anschlusswelle dafür vorgesehen, im verbauten Zustand des Getriebesystems in einem Antriebsstrang eine antriebsseitige Koppelung zu einer Antriebsmaschine herzustellen. Zu diesem Zweck ist die Anschlusswelle insbesondere mit einer Anschlussstelle ausgestattet, an welcher eine Koppelung der Antriebswelle mit der Antriebsmaschine ausgebildet werden kann. Dabei liegt diese Koppelung zwischen der Antriebsmaschine und der Anschlusswelle insbesondere in der Form vor, dass im verbauten Zustand des Getriebesystems zwischen einer Drehzahl der Anschlusswelle und einer Drehzahl der Antriebsmaschine stets ein festes Verhältnis vorherrscht. Im Rahmen der Erfindung kann dabei zwischen der Anschlusswelle und der Antriebsmaschine ggf. noch mindestens eine weitere Übersetzungsstufe, wie beispielsweise eine Stirnradstufe und/oder eine Planetenstufe, vorgesehen sein, über welche eine Vorübersetzung einer Drehbewegung der Antriebsmaschine auf die Anschlusswelle darstellbar ist. Besonders bevorzugt erfolgt aber an der Anschlusswelle eine drehfeste Anbindung der Antriebsmaschine, so dass die Anschlusswelle und die Antriebsmaschine im Betrieb unter derselben Drehzahl laufen.
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Bei dem erfindungsgemäßen Getriebesystem sind zwei Summierstufen vorgesehen, an welchen jeweils die mit der Anschlusswelle gekoppelte oder koppelbare Antriebswelle, eine Nullwelle und je eine Abtriebswelle miteinander gekoppelt sind. Dabei findet an der einzelnen Summierstufe eine Überlagerung einer Drehbewegung der Antriebswelle mit einer Drehbewegung der Nullwelle statt und wird in eine entsprechende Drehbewegung der jeweiligen Abtriebswelle umgesetzt. Dementsprechend ist das erfindungsgemäße Getriebesystem nach Art eines Überlagerungslenkgetriebes konzipiert, bei welchem Lenkfunktionen durch Überlagerung einer Antriebsbewegung der Antriebswelle mit einer Lenkbewegung der Nullwelle dargestellt werden können. Die einzelne Summierstufe ist hierbei bevorzugt als Umlaufrädergetriebe und hierbei insbesondere als Planetengetriebe ausgeführt.
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Die Abtriebswellen des Getriebesystems sind insbesondere jeweils für die Anbindung je eines Kettenantriebsrades vorgesehen, bei welchem es sich bevorzugt jeweils um ein Gleiskettenantriebsrad handelt. Dabei wird die jeweilige Abtriebswelle weiter bevorzugt im verbauten Zustand des Getriebesystems direkt drehfest mit dem zugehörigen Kettenantriebsrad verbunden.
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Innerhalb des erfindungsgemäßen Getriebesystems ist neben der Antriebswelle auch die Nullwelle permanent mit beiden Summierstufen gekoppelt. Während die Antriebswelle dabei einer Einleitung einer Antriebsbewegung in die Summierstufen dient, ist die Nullwelle für eine Einleitung einer Lenkbewegung vorgesehen, mit welcher die Antriebsbewegung der Antriebswelle an der einzelnen Summierstufe überlagert wird. Wird eine Geradeausfahrt eines das Getriebesystem aufweisenden Kettenfahrzeugs dargestellt, so steht die Nullwelle still und ist aufgrund der beiderseitigen Koppelung mit den Summierstufen drehmomentfrei. Besonders bevorzugt wird die Nullwelle bei Geradeausfahrt dabei gezielt festgesetzt, um auch bei unterschiedlichen Bodenverhältnissen an Antriebsketten ungewollte Drehbewegungen der Nullwelle und damit auch Bewegungen des Kettenfahrzeugs um die Hochachse zu verhindern. Um hingegen eine Kurvenfahrt des Kettenfahrzeugs oder sogar ein Wenden auf der Stelle zu realisieren, wird die Nullwelle mit einer entsprechenden Drehrichtung in Drehbewegung versetzt und dadurch eine Überlagerung der Antriebsbewegung der Antriebswelle an beiden Summierstufen bewirkt. Je nach Drehzahl der Nullwelle kommt es hierdurch zu entsprechend starken Drehzahlunterschieden zwischen den Abtriebswellen, was in einer Kurvenfahrt des Kettenfahrzeugs resultiert. Bei stehender Antriebswelle rotieren die Antriebsketten mit gleicher Drehzahl gegensinnig, so dass das Kettenfahrzeug um die Hochachse auf der Stelle wendet (Pivot).
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Teil des erfindungsgemäßen Getriebesystems ist zudem ein Variator, welcher sich aus einer ersten Teileinheit und einer zweiten Teileinheit zusammensetzt. Dabei ist im Sinne der Erfindung unter einem „Variator“ eine Einheit zu verstehen, welche durch die beiden Teileinheiten gebildet ist. Die einzelne Teileinheit des Variators kann dabei durch entsprechende Regelung als in den mechanischen Teil des Getriebesystems Leistung abgebende Komponente und/oder als aus dem mechanischen Teil des Getriebesystems Leistung entnehmende Komponente betrieben werden kann. Dabei kann eine Leistungsabgabe bzw. Leistungsaufnahme bei einem der Teileinheiten bevorzugt aber bei beiden Teileinheiten stufenlos verstellt werden.
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Gegebenenfalls können die beiden Teileinheiten jeweils in beiden Betriebsarten betrieben werden, nämlich einerseits in der ersten Betriebsart, in welcher durch die jeweilige Teileinheit des Variators eine Leistung abgegeben wird, sowie andererseits in der zweiten Betriebsart, in der durch die jeweilige Teileinheit des Variators Leistung aufgenommen wird. Die beiden Teileinheiten sind insbesondere unmittelbar oder mittelbar miteinander gekoppelt, um die über die eine Teileinheit aus dem mechanischen Teil des Getriebesystems entnommene Leistung seitens der anderen Teileinheit ganz oder teilweise wieder in den mechanischen Teil des Getriebesystems einspeisen zu können. Je nach konkreter Ausführung der Teileinheiten, können diese auch als Wandler vorliegen, bei welchen in Abhängigkeit der Betriebsart mechanische Energie in eine anderweitige Energie (z.B. hydraulisch, elektrisch) oder umgekehrt umgesetzt wird.
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Darüber hinaus ist bei dem erfindungsgemäßen Getriebesystems eine Lenksummierstufe vorgesehen, die eine erste Welle, eine zweite Welle und eine dritte Welle miteinander koppelt. Diese Lenksummierstufe ist dabei für eine Leistungsverzweigung bei der Übertragung einer Drehbewegung auf die Nullwelle vorgesehen. Von den über die Lenksummierstufe gekoppelten Wellen ist die erste Welle dabei mit der zweiten Teileinheit des Variators des Getriebesystems gekoppelt, so dass zwischen der zweiten Teileinheit des Variators und der ersten Welle ein festes Drehzahlverhältnis vorherrscht. Die erste Teileinheit des Variators ist ständig mit der Anschlusswelle gekoppelt, wodurch auch zwischen der ersten Teileinheit des Variators und der Anschlusswelle permanent ein festes Drehzahlverhältnis vorherrscht.
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Ferner ist vorgesehen, dass die zweite Welle über eine erste Schaltkupplung unter Darstellung einer gleichen Drehrichtung sowie mittels einer zweiten Schaltkupplung unter Darstellung einer entgegengesetzten Drehrichtung jeweils mit der Nullwelle gekoppelt werden kann. Des Weiteren ist die dritte Welle mit der ersten Teileinheit des Variators und der Anschlusswelle gekoppelt. Mit anderen Worten ist also von den drei, über die Lenksummierstufe gekoppelten Wellen die dritte Welle permanent mit der ersten Teileinheit des Variators gekoppelt, die innerhalb des Getriebesystems permanent mit der Anschlusswelle gekoppelt ist. Die noch verbleibende, zweite Welle kann über zwei Schaltkupplungen unterschiedlich mit der Nullwelle gekoppelt werden. Dabei wird bei Betätigung der ersten Schaltkupplung eine gleiche Drehrichtung der dritten Welle und der Nullwelle herbeigeführt, während eine Betätigung der zweiten Schaltkupplung eine entgegengesetzte Drehrichtung von Nullwelle und dritter Welle zur Folge hat.
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Gemäß der Erfindung ist die Lenksummierstufe als ein Planetenradsatz ausgeführt, welcher ein Sonnenrad, einen Planetensteg und ein Hohlrad aufweist, wobei das Sonnenrad drehfest mit der ersten Welle, der Planetensteg drehfest mit der zweiten Welle und das Hohlrad drehfest mit der dritten Welle verbunden ist.
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Eine derartige Anbindung der einzelnen Elemente der Lenksummierstufe an die erste, zweite und dritte Welle bewirkt eine vorteilhafte Übersetzung, insbesondere in der Antriebsverbindung zwischen dem Hohlrad der Lenksummierstufe, also der dritten Welle und der Anschlusswelle oder einer Pumpenradwelle eines optional in dieser Antriebsverbindung angeordneten Drehmomentwandlers. Die dadurch erreichbare Übersetzung erlaubt geringere Durchmesser bei Stirnrädern, die in dieser Antriebsverbindung angeordnet sind, und führt somit zu kompakteren Abmessungen des gesamten Getriebesystems.
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Eine derartige Ausgestaltung eines Getriebesystems hat dabei ferner den Vorteil, dass durch die beschriebene Einbindung der Teileinheiten des Variators ein darstellbares Drehzahlband des Variators optimaler ausgenutzt werden kann. Dadurch kann der Variator kleiner bauend ausgeführt werden, was zum einen den Herstellungsaufwand reduziert und zum anderen auch den Wirkungsgrad des erfindungsgemäßen Getriebesystems steigert. Aufgrund der Einbindung der Wellen an der Lenksummierstufe und die unterschiedlichen Koppelungsmöglichkeiten der zweiten Welle über die beiden Schaltkupplungen mit der Nullwelle können Kurvenfahrten eines Kettenfahrzeugs dabei zuverlässig realisiert werden. Insgesamt lässt sich also ein Getriebesystem als Überlagerungslenkgetriebe verwirklichen, bei welchem eine möglichst optimale Einbindung eines Variators vorgenommen ist.
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Entsprechend der Erfindung verbindet die erste Schaltkupplung bei Betätigung die zweite Welle und die Nullwelle drehfest miteinander. Alternativ, bevorzugt aber ergänzend dazu verbindet die zweite Schaltkupplung bei Betätigung die zweite Welle und eine vierte Welle drehfest miteinander, welche mit der Nullwelle über eine Wendestufe gekoppelt ist. Die erste Schaltkupplung sorgt also unmittelbar bei Betätigung für eine gleiche Drehrichtung der zweiten Welle und der Nullwelle, indem das erste Schaltelement im betätigten Zustand die zweite Welle und die Nullwelle drehfest miteinander verbindet. Hingegen bewirkt das zweite Schaltelement bei Betätigung die Koppelung der zweiten Welle mit der Nullwelle unter Darstellung einer entgegengesetzten Drehrichtung von Nullwelle und zweiter Welle, wozu die zweite Welle bei Betätigung der zweiten Schaltkupplung drehfest mit einer vierten Welle in Verbindung gebracht wird, die mit der Nullwelle über eine Wendestufe gekoppelt ist. Über die Wendestufe wird dabei eine entgegengesetzte Drehrichtung der vierten Welle zu der Nullwelle dargestellt.
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Dabei kann das entsprechend der vorgenannten Ausführungsform ausgestaltete Getriebesystem im verbauten Zustand im Rahmen von Lenkfunktionen zur Darstellung von Kurvenfahrten eines Kettenfahrzeugs herangezogen werden. Hierbei wird eine Lenkfunktion in eine erste Richtung dadurch verwirklicht, dass die beiden Teileinheiten des Variators betrieben und die erste Schaltkupplung betätigt wird, wobei eine Lenkfunktion in eine zur ersten Richtung entgegengesetzten, zweiten Richtung durch Betrieb der beiden Teileinheiten und Betätigen der zweiten Schaltkupplung dargestellt wird. Von den Teileinheiten des Variators wird dabei bevorzugt die erste Teileinheit als Leistungsaufnehmende Teileinheit und die zweite Teileinheit als Leistungsabgebende Teileinheit betrieben.
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Gemäß einer ersten Variante der Erfindung ist die Wendestufe als Kegelradgetriebe ausgeführt, bei welchem mehrere Zwischenkegelräder vorgesehen sind, die im Einzelnen an einem stillstehenden Bauelement drehbar gelagert sind und jeweils mit zwei Kegelrädern im Zahneingriff stehen. Von den Kegelrädern ist dabei ein Kegelrad drehfest mit der Nullwelle verbunden, während das andere Kegelrad drehfest mit der vierten Welle verbunden und dementsprechend über die zweite Schaltkupplung drehfest mit der zweiten Welle in Verbindung gebracht werden kann.
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Entsprechend einer zweiten Variante ist die Wendestufe hingegen als Planetenradsatz ausgebildet, welcher ein erstes Element, ein zweites Element und ein drittes Element in Form eines Sonnenrades, eines Planetenstegs und eines Hohlrades aufweist. Von diesen Elementen ist hierbei das dritte Element ständig drehfest mit der Nullwelle verbunden und das zweite Element permanent festgesetzt, während das erste Element drehfest mit der vierten Welle verbunden und über die zweite Schaltkupplung drehfest mit der dritten Welle in Verbindung gebracht werden kann. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem dritten Element dabei um den Planetensteg, in welchem mindestens ein Planetenradpaar drehbar gelagert ist. Von den Planetenrädern des mindestens einen Planetenradpaares steht dabei ein Planetenrad mit dem ersten Element in Form des Sonnenrades und ein Planetenrad mit dem zweiten Element in Form des Hohlrades jeweils im Zahneingriff, wobei die Planetenräder des mindestens einen Planetenradpaares zudem untereinander kämmen. Insofern ist der Planetenradsatz der Wendestufe in diesem Fall als Plusplanetensatz ausgeführt.
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Alternativ dazu könnte jedoch auch ein die Wendestufe bildender Planetenradsatz als Minusplanetensatz ausgestaltet sein, wobei dann im Vergleich zu der Ausführung als Plusplanetensatz die Planetensteg- und Hohlradanbindung miteinander zu tauschen sowie eine Standübersetzung um 1 zu reduzieren ist. Insofern würde in diesem Fall das zweite Element der Wendestufe durch den Planetensteg und das dritte Element der Wendestufe durch das Hohlrad gebildet. In dem Planetensteg wäre in diesem Fall zudem mindestens ein Planetenrad drehbar gelagert, welches sowohl mit dem Sonnenrad, als auch dem Hohlrad jeweils im Zahneingriff steht.
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Es ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung, dass die zweite Teileinheit des Variators mit der ersten Welle über mindestens eine Übersetzungsstufe gekoppelt ist. Insofern können die erste Welle und ein rotierbarer Teil der zweiten Teileinheit nicht unabhängig voneinander rotieren, sondern eine Rotation der ersten Welle und des rotierbaren Teils der zweiten Teileinheit findet mit einem festen Drehzahlverhältnis statt. Besonders bevorzugt ist diese Koppelung dabei über eine Stirnradstufe verwirklicht, die sich insbesondere aus einem ersten, drehfest mit der ersten Welle verbundenen Stirnrad und einem zweiten Stirnrad zusammensetzt, wobei das zweite Stirnrad dieser Stirnradstufe mit dem ersten Stirnrad kämmt und drehfest mit dem rotierbaren Teil der zweiten Teileinheit in Verbindung steht. Alternativ dazu könnte prinzipiell auch eine drehfeste Verbindung zwischen der ersten Welle und der zweiten Teileinheit des Variators vorliegen. Zudem könnte es sich bei der mindestens einen Übersetzungsstufe auch um eine Planetenstufe handeln, die hierbei ggf. auch mit einer Stirnradstufe kombiniert sein kann.
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Alternativ oder ergänzend dazu ist die erste Teileinheit des Variators mit der dritten Welle über mindestens eine Übersetzungsstufe, bevorzugt eine Stirnradstufe gekoppelt ist. Bevorzugt setzt sich diese Stirnradstufe dabei aus einem ersten Stirnrad und einem zweiten Stirnrad zusammen, die permanent miteinander im Zahneingriff stehen. Das erste Stirnrad ist hierbei drehfest mit einem rotierbaren Teil der ersten Teileinheit verbunden, während das zweite Stirnrad drehfest mit der dritten Welle in Verbindung steht. Im Sinne der Erfindung könnten die erste Teileinheit des Variators und die dritte Welle auch drehfest miteinander verbunden sein. Zudem könnte alternativ oder ergänzend zu der Stirnradstufe auch eine Planetenstufe zur Koppelung der ersten Teileinheit des Variators und der dritten Welle vorgesehen sein.
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Bevorzugt sind auch die beiden Summierstufen jeweils als ein Planetenradsatz ausgeführt, welcher je ein erstes Element, je ein zweites Element und je ein drittes Element in Form je eines Sonnenrades, je eines Planetenstegs und je eines Hohlrades aufweist. Insbesondere liegt der jeweilige Planetenradsatz dabei als Minusplanetensatz vor, bei welchem in dem jeweiligen Planetensteg mindestens ein Planetenrad drehbar gelagert ist, wobei das mindestens eine Planetenrad dann sowohl mit dem jeweiligen Sonnenrad, als auch mit dem jeweiligen Hohlrad im Zahneingriff steht. In diesem Fall handelt es sich dann bei dem jeweiligen ersten Element um das jeweilige Sonnenrad, bei dem jeweiligen zweiten Element um den jeweiligen Planetensteg und bei dem jeweiligen dritten Element das jeweilige Hohlrad.
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Ebenso gut könnte der jeweilige Planetenradsatz der beiden Summierstufen aber auch als Plusplanetensatz vorliegen, bei welchem in dem jeweiligen Planetensteg mindestens ein Planetenradpaar drehbar gelagert ist. Von den Planetenrädern des mindestens einen Planetenradpaares steht dabei ein Planetenrad mit dem jeweiligen Sonnenrad und ein Planetenrad mit dem jeweiligen Hohlrad im Zahneingriff, wobei die Planetenräder des mindestens einen Planetenradpaares zudem untereinander kämmen. Bei Ausführung als Plusplanetensatz handelt es sich dann bei dem jeweiligen ersten Element um das jeweilige Sonnenrad, bei dem jeweiligen zweiten Element um das jeweilige Hohlrad und bei dem jeweiligen dritten Element um den jeweiligen Planetensteg.
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In Weiterbildung der vorgenannten Ausgestaltungsmöglichkeit ist bei den Summierstufen das jeweilige erste Element mit der Nullwelle, das jeweilige zweite Element mit der je zugehörigen Abtriebswelle sowie das jeweilige dritte Element mit der Antriebswelle gekoppelt. Besonders bevorzugt ist dabei die Antriebswelle drehfest mit dem jeweiligen dritten Element verbunden. Alternativ, bevorzugt aber ergänzend dazu steht auch die jeweilige Abtriebswelle drehfest mit dem zweiten Element des jeweiligen Planetenradsatzes in Verbindung.
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Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung ist die Koppelung der Nullwelle mit der zweiten Summierstufe mit einem Zahneingriff mehr vorgenommen, als die Koppelung der Nullwelle mit der ersten Summierstufe. Hierdurch kann eine an der Nullwelle eingeleitete Antriebsbewegung zu den Summierstufen hin in zueinander entgegengesetzte Drehbewegungen umgesetzt werden, so dass eine zentral an der Nullwelle eingeleitete Lenkbewegung auch zueinander entgegengesetzte Drehbewegungen der Abtriebswellen nach sich zieht. Bevorzugt ist die Nullwelle dabei auf Seiten der einen Summierstufe an einer Verzahnung über ein Zwischenrad mit einer Verzahnung der Summierstufe gekoppelt, während auf Seiten der anderen Summierstufe zwei Zwischenräder zwischen einer Verzahnung der Nullwelle und einer Verzahnung dieser Summierstufe vorgesehen sind.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung sind die beiden Teileinheiten des Variators als hydrostatische Teileinheiten ausgeführt und hydraulisch miteinander verbunden. Insofern ist der Variator in diesem Fall als Hydrostat ausgebildet. Besonders bevorzugt ist die erste Teileinheit dabei als Hydraulikpumpe und die zweite Teileinheit als Hydraulikmotor ausgestaltet, wobei bei der Hydraulikpumpe dabei weiter bevorzugt das Schluckvolumen variierbar ist. Alternativ oder ergänzend dazu könnte aber auch der Hydraulikmotor mit einem variierbaren Schluckvolumen ausgestaltet sein. Weiter alternativ könnten prinzipiell auch beide Hydrostaten zum einen als Hydraulikpumpe sowie zum anderen als Hydraulikmotor betreibbar sein. Die hydraulische Verbindung der Hydrostaten ist bevorzugt in einem Hydraulikkreis vollzogen.
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Im Rahmen der Erfindung wäre es aber auch denkbar, die beiden Teileinheiten des Variators als Elektromaschinen auszuführen, wobei die Elektromaschinen jeweils zum einen als Generator sowie zum anderen als Elektromotor betrieben werden können. Bevorzugt sind die beiden Elektromaschinen dabei in einem Stromkreis miteinander gekoppelt, in welchem insbesondere auch ein elektrischer Energiespeicher vorgesehen ist.
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Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung ist die Antriebswelle mit einem Getriebeausgang eines Übersetzungsgetriebes verbunden, dessen Getriebeeingang mit der Anschlusswelle gekoppelt ist oder gekoppelt werden kann. Hierdurch kann eine an der Anschlusswelle eingeleitete Antriebsbewegung mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen auf die Antriebswelle übertragen werden. Besonders bevorzugt ist das Übersetzungsgetriebe hierbei als Stufengetriebe ausgeführt, bei welchem unterschiedliche Gänge gezielt geschaltet werden können. Weiter bevorzugt ist der Getriebeeingang des Übersetzungsgetriebes dabei als Getriebeeingangswelle ausgeführt und über eine Anfahreinrichtung mit der Anschlusswelle koppelbar, wobei diese Anfahreinrichtung hierbei bevorzugt als hydrodynamischer Drehmomentwandler vorliegt.
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Die Schaltkupplungen des erfindungsgemäßen Getriebesystems sind bevorzugt im Einzelnen als kraftschlüssige Schaltkupplungen ausgebildet, wobei die einzelne Schaltkupplung hierbei insbesondere als Reibkupplung und besonders bevorzugt als Lamellenkupplung vorliegt. Weiter bevorzugt ist die jeweilige Reibkupplung dabei als nasslaufende Reibkupplung ausgeführt, wobei alternativ dazu auch eine Ausgestaltung als trockenlaufende Reibkupplung prinzipiell möglich wäre. Eine Ausführung der Schaltkupplungen als kraftschlüssige Kupplungen hat dabei den Vorteil, dass diese im Einzelnen auch unter Last sowie schlupfend betätigt werden können. Die erste Schaltkupplung und die zweite Schaltkupplung könnten im Rahmen der Erfindung aber auch jeweils als formschlüssige Kupplung ausgeführt und hierbei als unsynchronisierte Klauenkupplung oder als Sperrsynchronisation vorliegen.
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Gegenstand der Erfindung ist zudem ein Kettenfahrzeugantriebsstrang, in welchem eine Antriebsmaschine und ein Getriebesystem nach einer oder mehrerer der vorgenannten Varianten vorgesehen ist. Hierdurch kann ein Kettenfahrzeugantriebsstrang mit einem kompakten Aufbau und einem guten Wirkungsgrad verwirklicht werden. Bevorzugt ist an einer Anschlussstelle der Anschlusswelle als Antriebsmaschine dabei als Antriebsmaschine eine Brennkraftmaschine angeschlossen.
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Ein vorgenannte Kettenfahrzeugantriebsstrang ist hierbei bevorzugt bei einem Kettenfahrzeug vorgesehen, bei welchem es sich insbesondere um ein militärisches Kettenfahrzeug, wie beispielsweise einen Panzer, handelt. Alternativ dazu kann es sich bei dem Kettenfahrzeug aber auch um eine Baumaschine handeln.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung, die nachfolgend erläutert werden, sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:
- 1 eine schematische Ansicht eines Kettenfahrzeugs;
- 2 eine schematische Darstellung eines Kettenfahrzeugantriebsstranges entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
- 3 eine tabellarische Darstellung unterschiedlicher Betriebsmodi der Kettenfahrzeugantriebsstränge aus 2 und 4; und
- 4 eine schematische Darstellung eines Kettenfahrzeugantriebsstranges einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
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1 zeigt eine schematische Ansicht eines Kettenfahrzeugs 1, bei welchem es sich um ein Arbeitsfahrzeug, wie eine Baumaschine, oder auch um ein Militärfahrzeug handeln kann. Das Kettenfahrzeug 1 umfasst einen Fahrzeugaufbau 2 sowie zwei Kettenlaufwerke 3 und 4, von welchen das Kettenlaufwerk 3 in Frontrichtung des Kettenfahrzeugs 1 auf einer rechten Seite des Fahrzeugaufbaus 2 und das Kettenlaufwerk 4 auf einer linken Seite des Fahrzeugaufbaus 2 vorgesehen sind. Die beiden Kettenlaufwerk 3 und 4 umfassen dabei jeweils je eine - vorliegend nur jeweils angedeutete - Antriebskette 5 bzw. 6. Dabei können die Antriebsketten 5 und 6 jeweils über je ein zugehöriges Antriebskettenrad 7 bzw. 8 angetrieben werden, wobei die Antriebskettenräder 7 und 8 Teil eines Kettenfahrzeugantriebsstranges 9 sind, welcher in 1 lediglich angedeutet ist.
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Aus 2 geht eine schematische Ansicht des Kettenfahrzeugantriebsstranges 9 hervor, welcher hierbei entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung ausgestaltet ist. Dabei umfasst der Kettenfahrzeugantriebsstrang 9 eine Antriebsmaschine 10 in Form einer Brennkraftmaschine, einen Variator 11 sowie ein Getriebesystems 12, welches gemäß einer ersten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung ausgebildet ist. Der Variator 11 ist hierbei durch eine erste Teileinheit 13 und eine zweite Teileinheit 14 gebildet, von welchen die Teileinheit 13 als Hydraulikpumpe 15 und die Teileinheit 14 als Hydraulikmotor 16 ausgestaltet ist. Bei der Hydraulikpumpe 15 kann dabei ein Schluckvolumen verändert werden, während dieses bei dem Hydraulikmotor 16 konstant ist.
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Die Hydraulikpumpe 15 und der Hydraulikmotor 16 sind dabei in einem Gehäuse 17 als Einheit zu dem Variator 11 zusammengefasst, welcher dementsprechend als Hydrostat ausgestaltet ist. Dabei sind die Hydraulikpumpe 15 und der Hydraulikmotor 16 innerhalb der Gehäuses 17 in einem Hydraulikkreis 18 miteinander verbunden.
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Das Getriebesystem 12 ist nach Art eines Überlagerungslenkgetriebes konzipiert und umfasst eine Antriebswelle 19, welche drehfest mit einem Getriebeausgang 20 eines Übersetzungsgetriebes 21 verbunden ist. Das Übersetzungsgetriebe 21 ist hierbei vorliegend nur schematisch dargestellt und bevorzugt als Stufengetriebe ausgebildet, in welchem unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse als Gänge zwischen dem Getriebeausgang 20 und einer Getriebeeingangswelle 22 des Übersetzungsgetriebes 21 geschaltet werden können. Die Getriebeeingangswelle 22 bildet einen Getriebeeingang des Übersetzungsgetriebes 21 und kann über eine zwischenliegende Anfahreinrichtung 23 mit einer Anschlusswelle 24 gekoppelt werden, an welcher eine drehfeste Verbindung zu der Antriebsmaschine 10 hergestellt ist.
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Wie in 2 zu erkennen ist, ist die Anfahreinrichtung 23 vorliegend als hydrodynamischer Drehmomentwandler 25 ausgestaltet, welcher sich aus einem Pumpenrad 26, einem Turbinenrad 27 und einem Leitrad 28 zusammensetzt. Der hydrodynamische Drehmomentwandler 25 ist im vorliegenden Fall als Trilok-Wandler ausgebildet, indem das Leitrad 28 über einen Freilauf 29 mit einem permanent festgesetzten Bauelement 30 verbunden ist, bei welchem es sich insbesondere um ein Getriebegehäuse des Getriebesystems 12 oder einen Teil eines derartigen Getriebegehäuses handelt. Während das Turbinenrad 27 drehfest mit der Getriebeeingangswelle 22 verbunden ist, steht das Pumpenrad 26 drehfest mit einer Zwischenwelle 31 in Verbindung. Dabei kann dieser Zwischenwelle 31 über eine Wandlerüberbrückungskupplung 32 drehfest und unter Umgehung des hydrodynamischen Drehmomentwandlers 25 mit der Getriebeeingangswelle 22 verbunden werden.
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Ferner trägt die Zwischenwelle 31 ein Stirnrad 33, welches in einer ersten Stirnradebene 85 mit einem Zwischenrad 34 kämmt. Das Zwischenrad 34 kämmt wiederum mit einem weiteren Stirnrad 35, welches drehfest auf einer weiteren Zwischenwelle 36 angeordnet ist. Auf der weiteren Zwischenwelle 36 ist neben dem weiteren Stirnrad 35 auch noch ein Stirnrad 37 in einer zweiten Stirnradebene 86 drehfest angeordnet. Die zweiten Stirnradebene 86 umfasst dabei neben dem Stirnrad 37 noch eine mechanische Antriebsverbindung 38, welche das Stirnrad 37 mit einem festen Drehzahlverhältnis mit dem Stirnrad 39 verbindet. Die mechanische Antriebsverbindung 38 kann beispielsweise aus einem oder zwei miteinander im Eingriff stehenden weiteren Stirnrädern bestehen. Das Stirnrad 39 ist drehfest auf der Anschlusswelle 24 platziert. Insofern ist die Zwischenwelle 31 permanent mit der Anschlusswelle 24 und damit auch mit der Antriebsmaschine 10 gekoppelt.
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Neben dem Getriebeausgang 20 steht die Antriebswelle 19 noch mit zwei Summierstufen 40 und 41 in Verbindung, wobei die Antriebswelle 19 an der Summierstufe 40 mit dem Antriebskettenrad 7 und einer Nullwelle 42 sowie an der Summierstufe 41 mit dem Antriebskettenrad 8 und der Nullwelle 42 jeweils gekoppelt ist. An der einzelnen Summierstufe 40 bzw. 41 kann dabei eine Drehbewegung der Antriebswelle 19 mit einer Drehbewegung der Nullwelle 42 überlagert werden. Dabei ist die einzelne Summierstufe 40 bzw. 41 als ein jeweiliger Planetenradsatz ausgestaltet, welcher sich aus je einem ersten Element 43 bzw. 44, je einem zweiten Element 45 bzw. 46 und je einem dritten Element 47 bzw. 48 zusammensetzt.
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Vorliegend handelt es sich dabei bei dem jeweiligen ersten Element 43 bzw. 44 der jeweiligen Summierstufen 40 bzw. 41 um ein jeweiliges Sonnenrad, während das jeweilige zweite Element 45 bzw. 46 der jeweiligen Summierstufen 40 bzw. 41 als ein jeweiliger Planetensteg und das jeweilige dritte Element 47 bzw. 48 der jeweiligen Summierstufen 40 bzw. 41 als ein jeweiliges Hohlrad ausgestaltet ist. Der jeweilige Planetensteg führt dabei jeweils mehrere Planetenräder, die im Einzelnen sowohl mit dem jeweiligen Sonnenrad, als auch mit dem jeweiligen Hohlrad im Zahneingriff stehen. Insofern sind die die Summierstufen 40 und 41 bildenden Planetenradsätze vorliegend als Minus-Planetensätze ausgeführt.
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Wie in 2 zu erkennen ist, ist die Antriebswelle 19 sowohl drehfest mit dem dritten Element 47 der Summierstufe 40, als auch drehfest mit dem dritten Element 48 der Summierstufe 41 verbunden, wozu die Antriebswelle 19 axial zwischen den beiden Summierstufen 40 und 41 verläuft und hierbei als Vollwelle axial sowie radial innenliegend durch das Übersetzungsgetriebe 21, die Zwischenwelle 31 und den hydrodynamischen Drehmomentwandler 25 hindurchgeführt ist. Bei der Summierstufe 40 ist das zweite Element 45 über eine Abtriebswelle 49 drehfest mit dem Antriebskettenrad 7 verbunden, während bei der Summierstufe 41 das zweite Element 46 über eine Abtriebswelle 50 drehfest mit dem Antriebskettenrad 8 in Verbindung steht. Ferner ist das jeweils noch verbleibende, erste Element 43 bzw. 44 der jeweiligen Summierstufe 40 bzw. 41 jeweils permanent mit der Nullwelle 42 gekoppelt.
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Dabei ist bei der Summierstufe 40 das erste Element 43 drehfest mit einem Stirnrad 51 verbunden, welches mit einem Zwischenrad 52 im Zahneingriff steht. Das Zwischenrad 52 ist hierbei ortsfest drehbar gelagert und kämmt neben dem Zahneingriff mit dem Stirnrad 51 zudem permanent mit einem Stirnrad 53, welches drehfest auf der Nullwelle 42 angeordnet ist. Auch bei der Summierstufe 41 steht das erste Element 44 ständig drehfest mit einem Stirnrad 54 in Verbindung, wobei dieses Stirnrad 54 mit einem Zwischenrad 55 kämmt, welches ortsfest drehbar gelagert ist. Hierbei steht mit dem Zwischenrad 55 neben dem Stirnrad 54 noch ein weiteres Zwischenrad 56 ständig im Zahneingriff, welches ebenfalls ortsfest drehbar gelagert ist und zusätzlich mit einem Stirnrad 57 kämmt. Das Stirnrad 57 ist drehfest auf der Nullwelle 42 angeordnet.
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Eine Koppelung der Nullwelle 42 mit der Summierstufe 41 ist somit mit einem Zahneingriff mehr realisiert, als dies bei der Koppelung der Nullwelle 42 mit der Summierstufe 40 der Fall ist. Dies hat zur Folge, dass eine Drehbewegung der Nullwelle 42 bei der Summierstufe 40 in eine gleichgerichtete Drehbewegung des ersten Elements 43 umgesetzt wird, während dies bei der Summierstufe 41 eine entgegengesetzte Drehbewegung des ersten Elements 44 der Summierstufe 41 nach sich zieht. Dabei wird die Drehbewegung der Nullwelle 42 mit einander entsprechenden Übersetzungsverhältnissen auf die Elemente 43 und 44 der Summierstufen 40 und 41 übertragen. Insgesamt bewirkt dementsprechend eine Drehbewegung der Nullwelle 42 Drehbewegungen der ersten Elemente 43 und 44, wobei die Drehbewegungen der ersten Elemente 43 und 44 hierbei entgegengesetzt orientiert zueinander ausgeführt werden. Dies hat dementsprechend je nach Drehrichtung der Nullwelle 42 und im Zuge einer Überlagerung einer Drehbewegung der Antriebswelle 19 an der einen Summierstufe 40 oder 41 eine Verstärkung der Drehbewegung der Antriebswelle 19 sowie an der anderen Summierstufe 41 oder 40 eine Verminderung der Drehbewegung der Antriebswelle 19 zur Folge. Dies resultiert insgesamt in unterschiedlichen Drehbewegungen der Antriebskettenräder 7 und 8 und damit auch in unterschiedlichen Geschwindigkeiten der Antriebsketten 5 und 6. Somit kann durch Drehbewegung der Nullwelle 42 eine entsprechende Kurvenfahrt des Kettenfahrzeugs 1 bzw. bei stehender Antriebswelle 19 auch ein Wenden auf der Stelle (Pivot) verwirklicht werden.
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Für die Einleitung einer Drehbewegung der Nullwelle 42 ist bei dem Getriebesystem 12 des Kettenfahrzeugantriebsstranges 9 zudem eine Lenksummierstufe 58 vorgesehen. Auch die Lenksummierstufe 58 ist dabei als Planetenradsatz gestaltet, welcher ein Sonnenrad 59, einen Planetensteg 60 und ein Hohlrad 61 aufweist. Auf dem Planetensteg 60 sind mehrere Planetenräder drehbar gelagert. Die Planetenräder stehen dabei im Einzelnen sowohl mit dem Sonnenrad 59 als auch mit dem Hohlrad 61 im Zahneingriff. Dementsprechend ist die Lenksummierstufe 58 vorliegend als MinusPlanetensatz ausgestaltet. Über die Lenksummierstufe 58 ist der Hydrostat leistungsverzweigt an die Nullwelle 42 angeschlossen.
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An der Lenksummierstufe 58 sind drei Wellen 62, 63 und 64 miteinander gekoppelt, die als Hohlwellen jeweils koaxial zu der radial innenliegenden Nullwelle 42 angeordnet sind. Dabei ist die erste Welle 62 drehfest mit dem Sonnenrad 59 der Lenksummierstufe 58 verbunden, wohingegen die zweite Welle 63 ständig drehfest mit dem Planetensteg 60 und die dritte Welle 64 ständig drehfest mit dem Hohlrad 61 in Verbindung steht. Auf der ersten Welle 62 ist ein Stirnrad 65 drehfest angeordnet, welches in einer Stirnradstufe 66 permanent mit einem Stirnrad 67 im Zahneingriff steht. Das Stirnrad 67 ist drehfest auf einer Welle 68 platziert, über welche das Stirnrad 67 drehfest mit einem rotierbaren Teil des Hydraulikmotors 16 verbunden ist. Dementsprechend ist das erste Element 59 der Lenksummierstufe 58 über die Stirnradstufe ständig mit dem Hydraulikmotor 16 gekoppelt.
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Wie in 2 zu erkennen ist, ist auf der dritten Welle 64 ein Stirnrad 69 drehfest angeordnet, welches zum einen in einer Stirnradstufe 70 ständig mit einem Stirnrad 71 im Zahneingriff steht. Das Stirnrad 71 ist dabei drehfest auf einer Zwischenwelle 72 angeordnet, auf der in einer anderen Stirnradebene auch noch das Stirnrad 73 drehfest angeordnet ist. Dieses Stirnrad 73 kämmt wiederum mit dem Stirnrad 33, welches drehfest auf der Zwischenwelle 31 angeordnet ist, so dass die dritte Welle 64 über die Stirnradstufe 70 und die Zwischenwelle 72 permanent mit der Zwischenwelle 31 und damit im Weiteren auch über die Stirnradebenen 85 und 86 ständig mit der Antriebsmaschine 10 gekoppelt ist.
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Zum anderen ist das Stirnrad 69 noch Teil einer Stirnradstufe 74, in welcher das Stirnrad 69 ständig mit einem Stirnrad 75 im Zahneingriff steht. Das Stirnrad 75 ist drehfest auf einer Welle 76 platziert, die das Stirnrad 75 drehfest mit einem rotierbaren Teil der Hydraulikpumpe 15 verbindet. Insofern ist auch die Hydraulikpumpe 15 permanent mit der dritten Welle 64 und damit über die Stirnradstufe 70, die Zwischenwelle 72 und über die Stirnradebenen 85 und 86 ständig mit der Antriebsmaschine 10 gekoppelt.
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Die zweite Welle 63 kann über eine Schaltkupplung KR drehfest mit der Nullwelle 42 verbunden werden, wobei die Schaltkupplung KR hierbei als kraftschlüssige Schaltkupplung in Form einer nasslaufenden Lamellenkupplung ausgestaltet ist. Ferner ist noch eine Schaltkupplung KL vorgesehen, welche in einem betätigten Zustand die dritte Welle 64 drehfest mit einer Welle 77 verbindet, die als Hohlwelle koaxial zu der Nullwelle 42 verläuft. Auch die Schaltkupplung KL ist hierbei als kraftschlüssige Schaltkupplung in Form einer nasslaufenden Lamellenkupplung ausgeführt.
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Die Welle 77 ist mit der Nullwelle 42 dabei permanent über eine Wendestufe 78 gekoppelt, welche vorliegend als Planetenstufe 79 ausgestaltet ist. Die Planetenstufe 79 liegt hierbei konkret als Plus-Planetenstufe vor und umfasst ein Sonnenrad 80, einen Planetensteg 81 und ein Hohlrad 82, von welchen das Sonnenrad 80 drehfest mit der Welle 77 verbunden ist, während der Planetensteg 81 drehfest mit der Nullwelle 42 in Verbindung steht und das Hohlrad 82 permanent am Bauelement 30 festgesetzt ist. In dem Planetensteg 81 ist mindestens ein Planetenradpaar drehbar gelagert, von dessen Planetenrädern 83 und 84 ein Planetenrad 84 mit dem Hohlrad 82 und ein Planetenrad 83 mit dem Sonnenrad 80 jeweils im Zahneingriff steht. Ferner kämmen die Planetenräder 83 und 84 des mindestens einen Planetenradpaares untereinander. Dadurch wird eine Drehbewegung der Welle 77 in eine entgegengerichtete Drehbewegung der Nullwelle 42 umgesetzt, so dass bei Betätigung der Schaltkupplung KL eine zur Drehrichtung der dritten Welle 64 entgegengesetzte Drehrichtung der Nullwelle 42 hervorgerufen wird.
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In 3 sind des Weiteren unterschiedliche Betriebsmodi I, II und III der Kettenfahrzeugantriebsstränge 9 bzw. 90 aus den 2 und 4 tabellarisch dargestellt. Dabei ist in der Tabelle in 3 für den einzelnen Betriebsmodus jeweils gekennzeichnet, welche der Schaltkupplungen KR und KL betätigt und welche der Teileinheiten 13 und 14 betrieben werden.
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In einem ersten Betriebsmodus I wird eine Geradeausfahrt des Kettenfahrzeugs 1 realisiert, indem von der Antriebsmaschine 10 eine Antriebsleistung auf die Antriebskettenräder 7 und 8 übertragen wird. Zu diesem Zweck ist die Antriebsmaschine 10 über den hydrodynamischen Drehmomentwandler 25 mit der Getriebeeingangswelle 22 gekoppelt, wobei innerhalb des Übersetzungsgetriebes 21 ein jeweiliger Gang geschaltet und damit eine Übersetzung von der Getriebeeingangswelle 22 auf die Antriebswelle 19 stattfindet. Die Nullwelle 42 steht still, was dementsprechend auch einen Stillstand der Elemente 43 und 44 der Summierstufen 40 und 41 zur Folge hat. Der Stillstand der Nullwelle 42 wird vorliegend durch das gleichzeitige Betätigen der beiden Schaltkupplungen KR und KL sichergestellt.
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In einem zweiten Betriebsmodus II kann ein Linkslenken des Kettenfahrzeugs 1 dargestellt werden, wozu die Schaltkupplung KL betätigt und die beiden Teileinheiten 13 und 14 des Variators 11 betrieben werden. Die Betätigung der Schaltkupplung KL hat eine Drehbewegung der Nullwelle 42 zur Folge, wodurch über die Summierstufen 40 und 41 unterschiedliche Drehzahlen der Antriebskettenräder 7 und 8 hervorgerufen werden. Wird dabei gleichzeitig über die Antriebswelle 19 eine Antriebsbewegung eingeleitet, so hat dies eine Linkskurve des Kettenfahrzeugs 1 zur Folge. Steht die Antriebswelle 19 hingegen, so vollführt das Kettenfahrzeug 1 auf der Stelle eine Wendung um seine Hochachse nach links (Pivot).
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Stattdessen wird in einem dritten Betriebsmodus III ein Lenken des Kettenfahrzeugs 1 nach rechts eingeleitet, indem neben einem Betrieb des Variators 11 die Schaltkupplung KR betätigt ist. Auch die Betätigung der Schaltkupplung KR hat eine Drehbewegung der Nullwelle 42 zur Folge, wobei diese im Vergleich zu dem Betriebsmodus II nun genau entgegengesetzt ist. Über die Summierstufen 40 und 41 werden dadurch erneut unterschiedliche Drehzahlen der Antriebskettenräder 7 und 8 hervorgerufen, was bei gleichzeitiger Darstellung einer Antriebsbewegung über die Antriebswelle 19 eine Rechtskurve des Kettenfahrzeugs 1 nach sich zieht. Bei Stillstand der Antriebswelle 19 findet hingegen ein Wenden des Kettenfahrzeugs 1 und seine Hochachse nach rechts statt (Pivot).
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Der in der 4 gezeigte Kettenfahrzeugantriebsstrang 90 unterscheidet sich nur in wenigen Aspekten von dem Kettenfahrzeugantriebsstrang 9 der 2. Deshalb sind in der 4 nur die geänderten Elemente und deren Anschlusselemente mit Bezugszeichen versehen und im Folgenden werden nur die gegenüber dem Kettenfahrzeugantriebsstrang 9 der 2 veränderten Merkmale erläutert.
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Die Antriebsmaschine 10 und deren Anschlusswelle 24 sind bei dem Kettenfahrzeugantriebsstrang 90 orthogonal zu der Antriebswelle 19 ausgerichtet. Das bedeutet, dass die Antriebsmaschine 10 und deren Anschlusswelle 24 in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichtet sind. Dies kann je nach Bauraumverhältnissen des jeweiligen Fahrzeugs vorteilhaft sein. Die Anschlusswelle 24 der Antriebsmaschine 10 ist in diesem Ausführungsbeispiel über ein Kegelradgetriebe 91 und eine weitere Zwischenwelle 94 mit der Zwischenwelle 31 verbunden. Das Kegelradgetriebe 91 umfasst ein verdrehfest auf der Anschlusswelle 24 angeordnetes erstes Kegelrad 92, welches mit einem verdrehfest auf der weiteren Zwischenwelle 94 angeordneten zweiten Kegelrad 93 im Eingriff steht. Auf der weiteren Zwischenwelle 94 ist ferner ein Stirnrad 95 angeordnet, welches mit dem auf der Zwischenwelle 31 drehfest angeordneten Stirnrad 33 kämmt.
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Eine weitere Veränderung in diesem zweiten Ausführungsbeispiel betrifft die Anordnung der Lenksummierstufe 58. Diese ist in axialer Richtung mit einem solchen Abstand zu den Schaltkupplungen KL und KR angeordnet, dass sich dazwischen ein axialer Bauraum 96 ergibt. Auf diese Weise ist mehr axialer Bauraum für die Schaltkupplungen KR und KL sowie für die Wendestufe 78 verfügbar. Ferner kann die als Hohlwelle ausgeführte erste Welle 62 kürzer ausgeführt werden als in dem Kettenfahrzeugantriebsstrang 9 der 2.
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Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann ein Getriebesystem für einen Kettenfahrzeugantriebsstrang geschaffen werden, wobei sich dieses Getriebesystem durch eine optimale Einbindung eines Variators auszeichnet.
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Bezugszeichen
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- 1
- Kettenfahrzeug
- 2
- Fahrzeugaufbau
- 3
- Kettenlaufwerk
- 4
- Ketten laufwerk
- 5
- Antriebskette
- 6
- Antriebskette
- 7
- Antriebskettenrad
- 8
- Antriebskettenrad
- 9
- Kettenfahrzeugantriebsstrang
- 10
- Antriebsmaschine
- 11
- Variator
- 12
- Getriebesystem
- 13
- erste Teileinheit
- 14
- zweite Teileinheit
- 15
- Hydraulikpumpe
- 16
- Hydraulikmotor
- 17
- Gehäuse
- 18
- Hydraulikkreis
- 19
- Antriebswelle
- 20
- Getriebeausgang
- 21
- Übersetzungsgetriebe
- 22
- Getriebeeingangswelle
- 23
- Anfahreinrichtung
- 24
- Anschlusswelle
- 25
- hydrodynamischer Drehmomentwandler
- 26
- Pumpenrad
- 27
- Turbinenrad
- 28
- Leitrad
- 29
- Freilauf
- 30
- Bauelement
- 31
- Zwischenwelle
- 32
- Wandlerüberbrückungskupplung
- 33
- Stirnrad
- 34
- Zwischenrad
- 35
- Stirnrad
- 36
- Zwischenwelle
- 37
- Stirnrad
- 38
- mechanische Antriebsverbindung
- 39
- Stirnrad
- 40
- Summierstufe
- 41
- Summierstufe
- 42
- Nullwelle
- 43
- erstes Element
- 44
- erstes Element
- 45
- zweites Element
- 46
- zweites Element
- 47
- drittes Element
- 48
- drittes Element
- 49
- Abtriebswelle
- 50
- Abtriebswelle
- 51
- Stirnrad
- 52
- Zwischenrad
- 53
- Stirnrad
- 54
- Stirnrad
- 55
- Zwischenrad
- 56
- Zwischenrad
- 57
- Stirnrad
- 58
- Lenksummierstufe
- 59
- Sonnenrad
- 60
- Planetensteg
- 61
- Hohlrad
- 62
- erste Welle
- 63
- zweite Welle
- 64
- dritte Welle
- 65
- Stirnrad
- 66
- Stirnradstufe
- 67
- Stirnrad
- 68
- Welle
- 69
- Stirnrad
- 70
- Stirnradstufe
- 71
- Stirnrad
- 72
- Zwischenwelle
- 73
- Stirnrad
- 74
- Stirnradstufe
- 75
- Stirnrad
- 76
- Welle
- 77
- Welle
- 78
- Wendestufe
- 79
- Planetenstufe
- 80
- Sonnenrad
- 81
- Planetensteg
- 82
- Hohlrad
- 83
- Planetenrad
- 84
- Planetenrad
- 85
- Stirnradebene
- 86
- Stirnradebene
- 90
- Kettenfahrzeugantriebsstrang
- 91
- Kegelradgetriebe
- 92
- Kegelrad
- 93
- Kegelrad
- 94
- Zwischenwelle
- 95
- Stirnrad
- 96
- Bauraum
- KR
- Schaltkupplung
- KL
- Schaltkupplung
- I, II, III
- Betriebsmodi
