DE10205752A1

DE10205752A1 - Wechselgetriebe-Anordnung für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE10205752A1
Application number: DE2002105752
Authority: DE
Inventors: Carsten Gitt
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2002-02-12
Filing date: 2002-02-12
Publication date: 2003-02-13

Abstract

Eine Wechselgetriebe-Anordnung für Fahrzeuge weist ein stufenloses Umschlingungsgetriebe und ein eingangsseitiges Planetengetriebe auf, von dem je ein Getriebeglied mit einer Eingangswelle und einer der Eingangswelle zugeordneten Getriebewelle des Umschlingungsgetriebes verbunden sowie ein signifikantes drittes Getriebeglied durch eine ihm zugeordnete erste Bereichskupplung mit einer Ausgangswelle unter Umgehung des Umschlingungsgetriebes und des eingangsseitigen Planetengetriebes in Antriebsverbindung bringbar ist. Durch die erste Bereichskupplung ist eine das Umschlingungsgetriebe und das eingangsseitige Planetengetriebe umgehende Antriebsverbindung zwischen Ausgangswelle und der letzterer zugeordneten Getriebewelle des Umschlingungsgetriebes hergestellt. Die der Eingangswelle zugeordnete Getriebewelle des Umschlingungsgetriebes ist durch eine zugeordnete zweite Bereichskupplung mit der Ausgangswelle unter Umgehung des Umschlingungsgetriebes in Antriebsverbindung bringbar. Der Ausgangswelle ist ein ausgangsseitiges Planetengetriebe zugeordnet, von dem ein erstes Getriebeglied mit der Ausgangswelle und ein zweites Getriebeglied mit der der Ausgangswelle zugeordneten Getriebewelle des Umschlingungsgetriebes sowie ein signifikantes drittes Getriebeglied mit dem signifikanten Getriebeglied des eingangsseitigen Planetengetriebes wirkungsmäßig verbunden sind. Die dem signifikanten Getriebeglied des eingangsseitigen Planetengetriebes zugeordnete erste Bereichskupplung ist ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Wechselgetriebe-Anordnung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Bei einer bekannten Wechselgetriebe-Anordnung der eingangs genannten Art (EP 0 105 515 A1; Fig. 2) ist lediglich ein Planetengetriebe vorgesehen, welches in Bezug auf die Eingangswelle eingangsseitig angeordnet ist, d. h., sein Planetenträger ist als ein erstes Getriebeglied mit der koaxialen Eingangswelle drehfest verbunden, während sein inneres Zentralrad als ein zweites Getriebeglied durch eine Zahnradstufe mit der einen Getriebewelle des stufenlosen Umschlingungsgetriebes wirkungsmäßig verbunden ist. Das äußere Zentralrad des Planetengetriebes, durch eine Zahnradstufe mit der anderen Getriebewelle des stufenlosen Umschlingungsgetriebes wirkungsmäßig verbunden, kann als ein signifikantes drittes Getriebeglied direkt mit der koaxialen Ausgangswelle durch eine zugeordnete Bereichskupplung in Antriebsverbindung gebracht werden, während die mit dem inneren Zentralrad als zweitem Getriebeglied wirkungsmäßig verbundene Getriebewelle des Umschlingungsgetriebes über eine dritte Zahnradstufe durch eine zugeordnete Bereichskupplung mit der parallelen Ausgangswelle in Antriebsverbindung bringbar ist. Bei der bekannten Wechselgetriebe-Anordnung ist der Betrieb in zwei durch die jeweilige Bereichskupplung fakultativ einschaltbaren Übersetzungsbereichen ermöglicht, in denen die Leistung - jeweils aufgeteilt auf den übersetzungsvariablen Leistungspfad des Umschlingungsgetriebes und den übersetzungskonstanten Leistungspfad des Planetengetriebes - in entgegengesetzten Richtungen durch das Umschlingungsgetriebe geleitet wird, so daß letzteres im Übergangspunkt beim Wechsel von einem Übersetzungsbereich in den anderen nicht erst verstellt werden muß. Es ist also ein sogenannter Synchronpunkt realisierbar, bei welchem im eingerückten Zustand der einen Bereichskupplung und bei drehender Eingangswelle die Relativdrehzahl der anderen - ausgerückten - Bereichskupplung Null ist. Die Gesamtübersetzung dieser bekannten Anordnung ist aufgrund der Doppelfunktion des einzigen Planetengetriebes zur Übersetzungsbildung in beiden Übersetzungsbereichen beschränkt und wenig anpassungsfähig. Da von den beiden Getriebewellen des Umschlingungsgetriebes durch die Bereichskupplungen stets eine Getriebewelle zwangsläufig mit der Ausgangswelle in Antriebsverbindung gebracht ist, so daß das Umschlingungsgetriebe nicht stillgesetzt sein kann, ist bei dieser bekannten Anordnung eine geared-neutral-condition nicht realisierbar, bei welcher im eingerückten Zustand der betreffenden Bereichskupplung bei einer bestimmten Teilübersetzung der stufenlosen Getriebekomponente die Drehzahl der Ausgangswelle Null ist und die Eingangswelle einen positiven Drehzahlwert ungleich Null aufweist. Daher ist eine zusätzliche Getriebekomponente zur Realisierung der Anfahrfunktion erforderlich, wozu in der Druckschrift keine Aussage getroffen ist. Gleiches gilt hinsichtlich der Realisierung eines Rückwärtsfahrbereiches, wofür der Druckschrift ebenfalls keine Hinweise zu entnehmen sind.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist im wesentlichen darin zu sehen, eine Wechselgetriebe-Anordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche sich durch eine gute Anpassungsfähigkeit der Gesamtübersetzung an unterschiedliche Leistungscharakteristiken und die Möglichkeit auszeichnet, eine geared-neutral-condition realisieren zu können.

Die erläuterte Aufgabe ist gemäß der Erfindung mit den kennzeichnenden Merkmalen von Patentanspruch 1 in vorteilhafter Weise gelöst.

Bei der Wechselgetriebe-Anordnung nach der Erfindung ist für jeden der beiden Übersetzungsbereiche ein gesondertes Planetengetriebe mit Überlagerungsfunktion verwendet, so daß die Gesamtübersetzung im unteren und im oberen Übersetzungsbereich jeweils für sich, also unabhängig voneinander, ausgelegt werden kann, wobei für den unteren Übersetzungsbereich eine geared-neutral-condition (stehender Abtrieb bei rotierendem Antrieb) zu realisieren ist, weil das betreffende Überlagerungsgetriebe der Ausgangswelle zugeordnet ist und einen Getriebezustand mit Blindleistung ermöglicht.

Bei der Wechselgetriebe-Anordnung nach der Erfindung sind die Bereichskupplungen derart wirkungsmäßig angeordnet, daß das im jeweiligen Übersetzungsbereich an der Übersetzungsbildung nicht beteiligte Planetengetriebe durch die zugehörige Bereichskupplung verblockt wird.

Ein Problem bei Wechselgetriebe-Anordnungen mit Leistungsteilung im Übersetzungsbereich mit der längsten Getriebeübersetzung und einem für diesen Fahrbereich getriebeausgangsseitig angeordneten Planetengetriebe mit Überlagerungsfunktion besteht darin, daß die Sekundär- Drehzahlen der stufenlosen Getriebekomponente in der Nähe des overdrive bei hohen Fahrgeschwindigkeiten/Motordrehzahlen sehr hoch werden.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Wechselgetriebe- Anordnung nach der Erfindung gemäß Patentanspruch 2 ist das Planetengetriebe für den Übersetzungsbereich mit der längsten Getriebeübersetzung getriebeeingangsseitig angeordnet, so daß im Fahrbetrieb bei konstanter Eingangsdrehzahl der Getriebe- Anordnung die Primär-Drehzahl des Umschlingungsgetriebes abnimmt, wenn letzteres in Richtung "Übersetzung ins Schnelle" verstellt wird. Dadurch sind auch die entsprechenden Sekundär- Drehzahlen des Umschlingungsgetriebes bei hoher Fahrgeschwindigkeit geringer als bei vergleichbaren leistungsverzweigten Getriebe-Strukturen mit abtriebsseitig angeordnetem Planetengetriebe (Überlagerungsgetriebe).

Die Wechselgetriebe-Anordnung nach der Erfindung kann gemäß den Merkmalen von Patentanspruch 3 so ausgebildet sein, daß das Umschlingungsgetriebe in den beiden Übersetzungsbereichen der Planetengetriebe in entgegengesetzten Richtungen verstellt werden muß, um bei konstanter Getriebeeingangsdrehzahl eine ansteigende Getriebeausgangsdrehzahl zu erhalten. Dies hat den Vorteil, daß im Übergangspunkt der beiden Übersetzungsbereiche ein Übersetzungssprung im Umschlingungsgetriebe vermieden werden kann.

Aufgrund der Getriebekonfiguration eines Umschlingungsgetriebes mit zwei parallelen Getriebewellen ist bei einer gattungsgemäßen Wechselgetriebe-Anordnung mindestens ein als Getriebekonstante bei der Getriebegesamtübersetzung zu berücksichtigender Achsversatztrieb erforderlich, um den Achsversatz der Drehachsen der beiden Getriebewellen des Umschlingungsgetriebes ausgleichen bzw. überbrücken zu können. Mit lediglich einem Achsversatztrieb wird ausgekommen, wenn gemäß einer ersten Variante alle Ein- und Ausgangswelle und eine Getriebewelle des Umschlingungsgetriebes sowie das Planetengetriebe und die Bereichskupplungen einschließenden Getriebekomponenten der Anordnung koaxial zu einer geometrischen Hauptachse ausgerichtet sind, oder hiervon abweichend gemäß einer zweiten Variante der Anordnung die Ausgangswelle koaxial zur anderen Getriebewelle des Umschlingungsgetriebes, mithin parallel zur Hauptachse angeordnet sind. Diese beiden Varianten schließt der Gattungsbegriff von Patentanspruch 4 ebenso ein wie diejenigen Varianten der Wechselgetriebe-Anordnung nach der Erfindung, bei denen entweder wegen achsparalleler - also von der Hauptachse abweichender - Anordnung einer oder mehrerer Drehachsen der anderen, auch das ausgangsseitige Planetengetriebe einschließenden Getriebekomponenten der Anordnung jeweils ein zur Überbrückung des betreffenden Achsversatzes dienender Achsversatztrieb erforderlich ist, und/oder bei denen wenigstens eine weitere Getriebekonstante insbesondere zur Anpassung der Gesamtübersetzung mit ihrer Teilübersetzung mit der Teilübersetzung einer der im Kraftfluß zwischen Ein- und Ausgangswelle angeordneten Getriebekomponenten der Anordnung multiplikativ verknüpft ist.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Wechselgetriebe- Anordnung nach der Erfindung ist gemäß den kennzeichnenden Merkmalen eines oder beider der Patentansprüche 4 und 5 auf einen Synchronpunkt der Übersetzungsbereiche abgestellt, bei welchem die Relativdrehzahl an der jeweiligen Bereichskupplung zum Einschalten des neuen Übersetzungsbereiches gleich Null ist. In diesem Betriebszustand ist mithin ein Wechsel des Übersetzungsbereiches ermöglicht, ohne daß dabei eine Differenzdrehzahl in der betreffenden Bereichskupplung überbrückt werden müßte. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn die signifikante Teilübersetzung des Umschlingungsgetriebes für den Synchronpunkt nahe des Maximalwertes der underdrive- Teilübersetzungen liegt.

Die Wechselgetriebe-Anordnung nach der Erfindung ist gemäß Patentanspruch 6 mit der vorteilhaften geared-neutral- condition ausgelegt, so daß eine besondere Getriebekomponente für den Anfahrzustand entbehrlich ist. Das ausgangsseitige Planetengetriebe arbeitet hierbei als Überlagerungsgetriebe, wobei in diesem Übersetzungsbereich die Fahrzustände Rückwärtsfahrt, Stillstand und langsame Vorwärtsfahrt allein durch die Übersetzungsänderung des Umschlingungsgetriebes einsteuer- und durchführbar sind.

Bei der Wechselgetriebe-Anordnung nach der Erfindung ist bei einer Ausführungsform gemäß Patentanspruch 7 durch eine Getriebekonstante in Form eines Zwischengetriebes entweder der Übersetzungsbereich in vorteilhafter Weise erweitert oder eine Realisierung des Synchronpunktes ermöglicht, wenn hierfür aufgrund eines - bspw. den Achsversatz gering haltenden - in anderer Hinsicht günstigen Getriebekonzeptes an sich eine zu geringe Anzahl an Getriebekonstanten zur Verfügung steht.

Bei der Wechselgetriebe-Anordnung nach der Erfindung könnten die Planetengetriebe, die Getriebewellen des Umschlingungsgetriebes sowie Ein- und Ausgangswelle theoretisch alle parallel zueinander angeordnet sein. Hiervon abweichend ist eine vorteilhafte Ausführungsform Gegenstand von Patentanspruch 8, bei welcher das eingangsseitige Planetengetriebe koaxial zu der zugehörigen Getriebewelle des Umschlingungsgetriebes angeordnet und sein signifikantes drittes Getriebeglied mit einer koaxialen Zwischenwelle verbunden ist, welche als Übertragungsglied in seiner Antriebsverbindung mit dem ausgangsseitigen Planetengetriebe dient.

In weiterer Ausgestaltung dieser Ausführungsform mit koaxialer Anordnung des eingangsseitigen Planetengetriebes zur zugehörigen Getriebewelle des Umschlingungsgetriebes sind getriebemäßige Anbindungen von Ein- und Ausgangswelle an diese Ausführungsform jeweils Gegenstand der Patentansprüche 9 und 10.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Ausführungsform mit koaxialer Anordnung des eingangsseitigen Planetengetriebes zur zugehörigen Getriebewelle des Umschlingungsgetriebes sind gemäß den Patentansprüchen 11 und 12 auf die bauliche axiale Anordnung von eingangsseitigem Planetengetriebe und Umschlingungsgetriebe relativ zueinander abgestellt.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Wechselgetriebe- Anordnung nach der Erfindung gemäß Patentanspruch 13 ist eine geometrische Hauptachse der Anordnung durch ihre koaxiale Ausrichtung zu Ein- und Ausgangswelle bestimmt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Wechselgetriebe-Anordnung nach der Erfindung hinsichtlich der Lage einzelner Getriebekomponenten zur Hauptachse der Anordnung haben die Patentansprüche 14 bis 17 und 22 zum Gegenstand.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Wechselgetriebe-Anordnung nach der Erfindung hinsichtlich der Ausbildung und Verwendung einzelner Getriebeglieder der Planetengetriebe sind mit den Merkmalen jeweils eines der Patentansprüche 18 bis 21 erreicht.

Schließlich ist Patentanspruch 23 auf eine vorteilhafte Ausgestaltung des ausgangsseitigen Planetengetriebes und seiner Antriebsverbindungen zum eingangsseitigen Planetengetriebe und zum Umschlingungsgetriebe bei der Wechselgetriebe-Anordnung nach der Erfindung gerichtet.

Bei allen aufgeführten Ausführungsformen der Wechselgetriebe- Anordnung nach der Erfindung ist der Vorteil gewährleistet, daß die Getriebeglieder des jeweils an der Bildung der Übersetzungen beteiligten, also nicht verblockten Planetengetriebes bei Vorwärtsfahrt gleichen Drehsinn aufweisen, bei welchem die Wälzleistung geringer ist als bei gegenläufigem Drehsinn.

Bei der Wechselgetriebe-Anordnung nach der Erfindung ist auch grundsätzlich der Vorteil gewährleistet, daß die Bildung wenigstens eines weiteren Übersetzungsbereiches ermöglicht ist, bspw. durch Verwendung eines in zwei oder mehr Teilübersetzungen ungleich 1 schaltbaren Planetengetriebes anstelle des ein- oder ausgangsseitigen Planetengetriebes oder durch Verwendung eines zuschaltbaren dritten Planetengetriebes und dgl.

Die Erfindung ist nachstehend anhand von drei in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsformen näher beschrieben.

In der Zeichnung bedeuten

Fig. 1 eine Wechselgetriebe-Anordnung nach der Erfindung in einer ersten Ausführungsform,
Fig. 2 eine Wechselgetriebe-Anordnung nach der Erfindung in einer zweiten Ausführungsform,
Fig. 3 eine Wechselgetriebe-Anordnung nach der Erfindung in der dritten Ausführungsform, und
Fig. 4 ein Diagramm für den Verlauf der Drehzahlen des Umschlingungsgetriebes über dessen Teil- Übersetzung bei einem eingangsseitig angeordneten Überlagerungsgetriebe gemäß der Wechselgetriebe- Anordnung nach der Erfindung im Vergleich zu einem entsprechenden Verlauf bei einer bekannten gattungsfremden Anordnung mit einem ausgangsseitig angeordneten Überlagerungsgetriebe.
Unter Bezugnahme auf die Ausführungsform der Fig. 1 sind eine Eingangswelle 5, eine Ausgangswelle 6 und ein ausgangsseitiges Planetengetriebe 17 koaxial - dagegen ein eingangsseitiges Planetengetriebe 8 und die Getriebewellen 11 und 12 eines stufenlosen Umschlingungsgetriebes 7 parallel zu einer geometrischen Hauptachse 31-31 angeordnet, wobei das eingangsseitige Planetengetriebe 8, die Getriebewelle 11 und eine Zwischenwelle 27 koaxial zueinander ausgerichtet sind.
Von dem eingangsseitigen Planetengetriebe 8 sind der Planetenträger 9 als ein erstes Getriebeglied durch eine Zahnradstufe 30 mit der Eingangswelle 5 und ein äußeres Zentralrad 10 als ein zweites Getriebeglied drehfest mit der als Hohlwelle ausgebildeten Getriebewelle 11 sowie ein inneres Zentralrad 13 als ein signifikantes drittes Getriebeglied drehfest mit der die Getriebewelle 11 durchsetzenden Zwischenwelle 27 verbunden. Die mit dem zweiten Getriebeglied 10 verbundene und somit der Eingangswelle 5 zugeordnete Getriebewelle 11 des Umschlingungsgetriebes 7 ist durch eine zugeordnete, wirkungsmäßig zwischen den Zentralrädern 10 und 13 angeordnete ein- und ausrückbare Bereichskupplung 16 unter Umgehung sowohl des Umschlingungsgetriebes 7 als auch des - weil hierbei verblockten - Planetengetriebes 8 über die Zwischenwelle 27 mit der Ausgangswelle 6 in Antriebsverbindung bringbar.
Von dem ausgangsseitigen Planetengetriebe 17 sind ein äußeres Zentralrad 18 als ein erstes Getriebeglied mit, der Ausgangswelle 6 und ein inneres Zentralrad 19 als ein zweites Getriebeglied mit einer zur Hauptachse 31-31 konzentrischen, als Hohlwelle ausgebildeten Zwischenwelle 33 sowie ein Planetenträger 21 als ein signifikantes drittes Getriebeglied mit einer die Zwischenwelle 33 durchsetzenden zentralen Zwischenwelle 32 jeweils drehfest verbunden.
Die zentrale Zwischenwelle 32 des ausgangsseitigen Planetengetriebes 17 ist durch eine Zahnradstufe 28 mit der Zwischenwelle 27 des eingangsseitigen Planetengetriebes 8 getrieblich verbunden. Auf diese Weise ist eine Antriebsverbindung 34 zwischen dem signifikanten Getriebeglied 13 des eingangsseitigen Planetengetriebes 8 einerseits - über das signifikante Getriebeglied 21 des ausgangsseitigen Planetengetriebes 17 - mit der Ausgangswelle 6 andererseits hergestellt.
Die konzentrische Zwischenwelle 33 des ausgangsseitigen Planetengetriebes 17 ist durch eine Zahnradstufe 29 mit der der Ausgangswelle 6 zugeordneten anderen, nicht mit dem zweiten Getriebeglied 10 des eingangsseitigen Planetegetriebes 8 verbundenen Getriebewelle 12 des Umschlingungsgetriebes 7 verbunden. Auf diese Weise ist eine Antriebsverbindung 15 zwischen der der Ausgangswelle 6 zugeordneten anderen Getriebewelle 12 des Umschlingungsgetriebes 7 einerseits - über das innere Zentralrad 19 des ausgangsseitigen Planetengetriebes 17 - und der Ausgangswelle 6 andererseits hergestellt.
Durch eine dem signifikanten Getriebeglied 13 des eingangsseitigen Planetengetriebes 8 zugeordnete ein- und ausrückbare Bereichskupplung 14, welche wirkungsmäßig zwischen dem äußeren Zentralrad 18 und dem Planetenträger 21 des ausgangsseitigen Planetengetriebes 17 angeordnet ist, können das signifikante Getriebeglied 13 mittels seiner Antriebsverbindung 34 und somit auch die Getriebewelle 12 mittels ihrer Antriebsverbindung 15 jeweils unter Umgehung des - weil hierbei verblockten - Planetengetriebes 17 "direkt" mit der Ausgangswelle 6 unter einem jeweils zughörigen konstanten Übersetzungsverhältnis wirkungsmäßig verbunden werden.
Durch die Ausbildung der Getriebewelle 11 als Hohlwelle kann die Zwischenwelle 27 die Getriebewelle 11 durchsetzen und in Richtung Zahnradstufe 30 verlängert sein, so daß eine Anordnung des Umschlingungsgetriebes 7 in baulicher Hinsicht axial zwischen den Planetengetrieben 8 und 17 ermöglicht ist.
Bis auf die zuletzt beschriebene bauliche Anordnung des Umschlingungsgetriebes 7 und die Zuordnung der Zwischenwellen 32 und 33 zum jeweiligen Getriebeglied des ausgangsseitigen Planetengetriebes 17 ist die zweite Ausführungsform der Wechselgetriebe-Anordnung nach der Erfindung gemäß Fig. 2 mit der ersten Ausführungsform gemäß Fig. 1 identisch. Bei der zweiten Ausführungsform der Fig. 2 sind das eingangsseitige Planetengetriebe 8 und die Zahnradstufe 30 der Eingangswelle 5 baulich und in Bezug auf die Hauptachse 31-31 axial zwischen dem Umschlingungsgetriebe 7 und der Zahnradstufe 29 der der Ausgangswelle 6 zugeordneten anderen Getriebewelle 12 des Umschlingungsgetriebes 7 angeordnet, wobei die Zahnradstufe 30 axial zwischen Planetengetriebe 8 und Zahnradstufe 29 liegt und die Eingangswelle 5 entsprechend verlängert ist.
Während die zentrale Zwischenwelle 32 die Zahnradstufe 29 mit dem inneren Zentralrad 19 des ausgangsseitigen Planetengetriebes 17 verbindet, ist dessen Planetenträger 21 durch die konzentrische Zwischenwelle 33 mit der Zahnradstufe 28 der Zwischenwelle 27 des eingangsseitigen Planetengetriebes 8 verbunden. Die dem signifikanten Getriebeglied 13 des eingangsseitigen Planetengetriebes 8 zugeordnete Bereichskupplung 14 liegt wirkungsmäßig zwischen den Zentralrädern 18 und 19 des ausgangsseitigen Planetengetriebes 17.
Im Übrigen stimmt diese zweite Ausführungsform mit der Ausführungsform der Fig. 1 vollkommen überein. Für übereinstimmende Merkmale sind die gleichen Bezugszahlen verwendet, so daß im Weiteren auf die Figurenbeschreibung der Fig. 1 verwiesen werden kann.
Die dritte Ausführungsform der Wechselgetriebe-Anordnung nach der Erfindung gemäß Fig. 3 unterscheidet sich von der zweiten Ausführungsform gemäß Fig. 2 im wesentlichen nur in zweierlei Hinsicht und zwar dadurch, daß erstens auch das eingangsseitige Planetengetriebe 8 koaxial zur Hauptachse 31-31 unter Wegfall der Zahnradstufen 28 und 30 angeordnet ist, wobei nunmehr ein Achsversatztrieb 35 in Form einer Zahnradstufe als Antriebsverbindung zwischen der Getriebewelle 11 und dem zweiten Getriebeglied 10 des Planetengetriebes 8 erforderlich wurde, und zweitens eine Getriebekonstante 23 wirkungsmäßig zwischen den signifikanten Getriebegliedern 13 und 21 der Planetengetriebe 8 und 17 vorgesehen ist.
In weiterer Anpassung an diese beiden Unterschiede ist die Eingangswelle 5, welche nunmehr eine als Hohlwelle ausgebildete koaxiale Zwischenwelle 36 durchsetzt, unter Verlängerung mit dem Planetenträger 9 des Planetengetriebes 8 drehfest verbunden, dessen äußeres Zentralrad 10 durch die Zwischenwelle 36 mit der Zahnradstufe 35 wirkungsmäßig verbunden ist. Von der als Planetengetriebe ausgebildeten Getriebekonstanten 23 ist ein inneres Zentralrad 24 mit der Zwischenwelle 27 des signifikanten Getriebeglieds 13 des eingangsseitigen Planetengetriebes 8 und ein Planetenträger 25 mit der zentralen Zwischenwelle 32 des signifikanten Getriebegliedes 21 des ausgangsseitigen Planetengetriebes 17 jeweils drehfest verbunden sowie ein äußeres Zentralrad 26 undrehbar festgelegt. Im eingangsseitigen Planetengetriebe 8ist die Bereichskupplung 16, welche der der Eingangswelle 5 zugeordneten Getriebewelle 11 des Umschlingungsgetriebes 7 zugeordnet ist, wirkungsmäßig zwischen erstem und zweitem Getriebeglied 9 und 10 des eingangsseitigen Planetengetriebes 8 angeordnet.
Im Übrigen stimmt diese Ausführungsform mit der zweiten Ausführungsform der Fig. 2 vollständig überein. Für übereinstimmende Merkmale sind gleiche Bezugszahlen verwendet, so daß im Weiteren auf die Figurenbeschreibung der Fig. 2 bzw. 1 verwiesen werden kann.
Ein wesentlicher Vorteil der Wechselgetriebe-Anordnung nach der Erfindung wird aus dem Diagramm der Fig. 4 deutlich, bei welchem auf der Ordinaten-Achse die Drehzahlen n-11 und n-12 der beiden Getriebewellen 11 und 12 des Umschlingungsgetriebes 7 über der Teil-Übersetzung Ü-7 des Umschlingungsgetriebes 7 auf der Abszissen-Achse aufgetragen sind, wobei diese Teil- Übersetzung - vom Koordinatenursprung aus gesehen - vom Maximalwert ud der underdrive-Übersetzung zum Maximalwert od der overdrive-Übersetzung hin abnehmend aufgetragen und vorausgesetzt ist, daß ein an der Bildung der niedrigsten ("längsten") Gesamtübersetzung beteiligtes Planetengetriebe 8 als Überlagerungsgetriebe in Leistungsteilung am Getriebeeingang wirksam und die Getriebeeingangsdrehzahl konstant ist. Danach ergibt sich für die Drehzahl der antriebsseitigen Getriebewelle 11 ein fallender Verlauf n-11 und für die Drehzahl der abtriebsseitigen Getriebewelle 12 ein entsprechend nicht sehr steil ansteigender Verlauf n-12, wenn die Teil-Übersetzung Ü-7 in Richtung overdrive od verstellt wird.
Demgegenüber bleibt, wenn die Teil-Übersetzung in Richtung overdrive od verstellt wird, bei einer gattungsfremden Wechselgetriebe-Anordnung, bei welcher das an der Bildung der niedrigsten Gesamtübersetzung beteiligte Planetengetriebe als Überlagerungsgetriebe in Leistungsteilung am Getriebeausgang wirksam und die Getriebeeingangsdrehzahl konstant ist, die Drehzahl n-11* der antriebsseitigen Getriebewelle des Umschlingungsgetriebes im wesentlichen konstant, so daß die Drehzahl der abtriebsseitigen Getriebewelle des Umschlingungsgetriebes einen entsprechend steileren Verlauf n-12* als bei der erfindungsgemäßen Wechselgetriebe-Anordnung aufweist.
Für die übereinstimmende Arbeitsweise der drei Ausführungsformen sind die gleichen Getriebekomponenten wesentlich, und zwar die Eingangswelle 5, die Ausgangswelle 6, das Umschlingungsgetriebe 7 mit Primärseite (Getriebewelle 11) und Sekundärseite (Getriebewelle 12), die beiden Planetengetriebe 8 und 17 und die beiden Bereichskupplungen 14 und 16. Ein konstant übersetzter Leistungspfad verläuft vom signifikanten Getriebeglied 13 des eingangsseitigen Planetengetriebes 8 über die Zwischenwellen 27 und 32 zum signifikanten Getriebeglied 21 des ausgangsseitigen Planetengetriebes 17. Ein variabel übersetzter Leistungspfad verläuft vom zweiten Getriebeglied 10 des eingangsseitigen Planetengetriebes 8 über das Umschlingungsgetriebe 7 und die Antriebsverbindung 15 zum zweiten Getriebeglied 19 des ausgangsseitigen Planetengetriebes 17.
In einem ersten Übersetzungsbereich ist das eingangsseitige Planetengetriebe 8 durch die Bereichskupplung 16 verblockt, wobei die Bereichskupplung 14 ausgerückt ist. Auf diese Weise ist im ausgangsseitigen Planetengetriebe 17 eine Relativbewegung der drei Getriebeglieder 18, 19 u. 21 möglich. In diesem Betriebszustand können theoretisch allein durch die Änderung der Teil-Übersetzung des Umschlingungsgetriebes 7 die Fahrzustände Rückwärtsfahrt, Vorwärtsfahrt und Fahrzeugstillstand erreicht werden. In der Anordnung fließt eine Blindleistung, deren Richtung von der Teil-Übersetzung des Umschlingungsgetriebes 7 abhängig ist.
In einem zweiten Übersetzungsbereich ist das ausgangsseitige Planetengetriebe 17 durch die Bereichskupplung 14 verblockt, wobei die Bereichskupplung 16 ausgerückt ist. Auf diese Weise ist im eingangsseitigen Planetengetriebe 8 eine Relativbewegung der drei Getriebeglieder 9, 10 und 13ermöglicht. In diesem Übersetzungsbereich wird die Eingangsleistung durch das als Differential fungierende Planetengetriebe 8 auf die oben beschriebenen Leistungspfade aufgeteilt.
Die beiden Übersetzungsbereiche unterscheiden sich in ihrer prinzipiellen Grundstruktur. Während das Differential des ersten Übersetzungsbereiches (hier: Planetengetriebe 17) getriebeabtriebseitig angeordnet ist, liegt das Differential des zweiten Übersetzungsbereiches (hier: Planetengetriebe 8) getriebeeingangsseitig. Die Umschaltung zwischen den Übersetzungsbereichen erfolgt wie beschrieben über die Bereichskupplungen 14 und 16.

Claims

1. Wechselgetriebe-Anordnung für Fahrzeuge, mit einer Ein- und einer Ausgangswelle (5 und 6), einem stufenlosen Umschlingungsgetriebe (7) und einem eingangsseitigen Planetengetriebe (8), bei der von dem Planetengetriebe (8) ein erstes Getriebeglied (9) mit der Eingangswelle (5) und ein zweites Getriebeglied (10) mit der der Eingangswelle (5) zugeordneten einen der beiden Getriebewellen (11 und 12) des Umschlingungsgetriebes (7) jeweils wirkungsmäßig verbunden oder in Verbindung bringbar sind sowie ein signifikantes drittes Getriebeglied (13) für sich unter Vermittlung einer zugeordneten ersten ein- und ausrückbaren Bereichskupplung (14) mit der Ausgangswelle (6) unter Umgehung des Umschlingungsgetriebes (7) mit einer konstanten Teil- Übersetzung in Antriebsverbindung bringbar ist, und bei der im eingerückten Zustand der ersten Bereichskupplung (14) zusätzlich eine sowohl das Umschlingungsgetriebe (7) als auch das eingangsseitige Planetengetriebe (8) umgehende Antriebsverbindung (15) zwischen der Ausgangswelle (6) und der der Ausgangswelle (6) zugeordneten anderen Getriebewelle (12) des Umschlingungsgetriebes (7) hergestellt ist, und bei der die Getriebewelle (11) des Umschlingungsgetriebes (7), welche der Eingangswelle (5) zugeordnet ist, unter Vermittlung einer ihr zugeordneten zweiten ein- und ausrückbaren Bereichskupplung (16) mit der Ausgangswelle (6) unter Umgehung des Umschlingungsgetriebes (7) in Antriebsverbindung bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangswelle (6) ein ausgangsseitiges Planetengetriebe (17) zugeordnet ist, von dem ein erstes Getriebeglied (18) mit der Ausgangswelle (6) und ein zweites Getriebeglied (19) mit der der Ausgangswelle (6) zugeordneten Getriebewelle (12) des Umschlingungsgetriebes (7) sowie ein signifikantes drittes Getriebeglied (21) mit dem signifikanten dritten Getriebeglied (13) des eingangsseitigen Planetengetriebes (8) jeweils wirkungsmäßig verbunden oder in Verbindung bringbar ist, daß die dem signifikanten Getriebeglied (13) des eingangsseitigen Planetengetriebes (8) zugeordnete erste Bereichskupplung (14) wirkungsmäßig zwischen zwei Getriebegliedern (18 u. 21 in Fig. 1 u. 3; 18 u. 19 in Fig. 2) des ausgangsseitigen Planetengetriebes (17) angeordnet ist, und daß die zweite Bereichskupplung (16), welche der der Eingangswelle (5) zugeordneten Getriebewelle (11) des Umschlingungsgetriebes (7) zugeordnet ist, wirkungsmäßig zwischen zwei Getriebegliedern (10 u. 13 in Fig. 1 u. 2; 9 u. 10 in Fig. 3) des eingangsseitigen Planetengetriebes (8) angeordnet ist.

2. Wechselgetriebe-Anordnung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das eingangsseitige Planetengetriebe (8) in Verbindung mit dem Umschlingungsgetriebe (7) an der Bildung der niedrigsten Gesamtübersetzung beteiligt und die erste Bereichskupplung (14) hierbei eingerückt ist.

3. Wechselgetriebe-Anordnung nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilübersetzungen des ein- und des ausgangsseitigen Planetengetriebes (8 u. 17) so aufeinander abgestimmt sind, daß zur Erhöhung der Drehzahl der Ausgangswelle (6) bei konstanter Drehzahl der Eingangswelle (5) die Teilübersetzung des Umschlingungsgetriebes (7) in dem unter Beteiligung des eingangsseitigen Planetengetriebes (8) gebildeten Übersetzungsbereich in Richtung der niedrigsten Teilübersetzung (overdrive) - dagegen in dem unter Beteiligung des ausgangsseitigen Planetengetriebes (17) gebildeten Übersetzungsbereich in Richtung der höchsten Teilübersetzung (underdrive) zu verändern ist.

4. Wechselgetriebe-Anordnung nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, und bei der eine Getriebekonstante in Form eines Achsversatztriebes (28 in Fig. 1 u. 2) zwischen den signifikanten Getriebegliedern (13 u. 21) von ein- und ausgangsseitigem Planetengetriebe (8 u. 17) und/oder eine Getriebekonstante in Form eines Achsversatztriebes (29 in Fig. 1 bis 3) zwischen der Ausgangswelle (6) und der der Ausgangswelle (6) zugeordneten Getriebewelle (12) des Umschlingungsgetriebes (7) wirkungsmäßig angeordnet sind oder ist, und bei der wenigstens eine weitere Getriebekonstante (30 in Fig. 1 u. 2; 35 in Fig. 3) vorgesehen sein kann, die in Form eines Achsversatztriebes ausgebildet ist, welcher zur Überbrückung des Achsversatzes zwischen der Drehachse einer Getriebewelle (11) des Umschlingungsgetriebes (7) und einer parallelen Drehachse einer zu beiden Getriebewellen (11, 12) des Umschlingungsgetriebes (7) exzentrisch angeordneten anderen Getriebekomponente (Eingangswelle 5) der Anordnung angeordnet ist, und bei der wenigstens eine weitere Getriebekonstante (23 in Fig. 3) vorgesehen sein kann, die in ihrer Teilübersetzung mit der Teilübersetzung einer im Kraftfluß zwischen Ein- und Ausgangswelle (5 u. 6) angeordneten Getriebekomponenten (Planetengetriebe 8 oder 17) der Anordnung multiplikativ verknüpft ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilübersetzung oder Teilübersetzungen der Getriebekonstanten (28 und/oder 29 und ggfls. 30 oder 35 und ggfls. 23) so auf eine erste signifikante Teilübersetzung des Umschlingungsgetriebes (7) abgestimmt sind, daß die Relativdrehzahl einer (14 oder 16) der beiden Bereichskupplungen (14 u. 16) in deren ausgerücktem Zustand bei der signifikanten Teilübersetzung gleich Null ist, wenn die andere Bereichskupplung (16 oder 14) eingerückt ist und umgekehrt.

5. wechselgetriebe-Anordnung nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste signifikante Teilübersetzung des Umschlingungsgetriebes (7) gleich oder annähernd gleich dem zugehörigen Maximalwert für under- oder Minimalwert für overdrive-Teilübersetzungen festgelegt ist.

6. wechselgetriebe-Anordnung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 4, insbesondere nach Patentanspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilübersetzung oder Teilübersetzungen der Getriebekonstanten (28 und/oder 29 und ggfls. 30 oder 35 und ggfls. 23) und die Teilübersetzung des ausgangsseitigen Planetengetriebes (17) so auf eine zweite signifikante Teilübersetzung des Umschlingungsgetriebes (7) abgestimmt sind, daß im ausgerückten Zustand der dem signifikanten Getriebeglied (13) des eingangsseitigen Planetengetriebes (8) zugeordneten ersten Bereichskupplung (14) und im gleichzeitig eingerückten Zustand der zweiten Bereichskupplung (16), welche der der Eingangswelle (5) zugeordneten Getriebewelle (11) des Umschlingungsgetriebes (7) zugeordnet ist, die Drehzahl der Ausgangswelle (6) einen Drehzahlwert gleich Null und die Drehzahl der Eingangswelle (5) einen positiven Drehzahlwert ungleich Null aufweisen.

7. Wechselgetriebe-Anordnung nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß wirkungsmäßig zwischen dem ein- und dem ausgangsseitigen Planetengetriebe (8 u. 17) eine Getriebekonstante (23) in Form eines Zwischengetriebes der Planetenräder-Bauart angeordnet ist, von dem ein erstes Getriebeglied (24) mit dem signifikanten Getriebeglied (13) des eingangsseitigen Planetengetriebes (8) und ein zweites Getriebeglied (25) mit dem signifikanten Getriebeglied (21) des ausgangsseitigen Planetengetriebes (17) jeweils wirkungsmäßig verbunden oder in Verbindung bringbar sowie ein drittes Getriebeglied (26) als Reaktionsglied verwendet ist.

8. Wechselgetriebe-Anordnung nach einem der Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das eingangsseitige Planetengetriebe (8) mit seiner Zentralachse koaxial zu der mit seinem zweiten Getriebeglied (10) wirkungsmäßig verbundenen einen Getriebewelle (11) des Umschlingungsgetriebes (7) angeordnet und das signifikante Getriebeglied (13) des eingangsseitigen Planetengetriebes (8) mit einer zur Zentralachse koaxialen Zwischenwelle (27) verbunden ist, daß die Zwischenwelle (27) mit dem signifikanten Getriebeglied (21) des ausgangsseitigen Planetengetriebes (17) unter koaxialer Anordnung drehfest und unter paralleler Anordnung durch einen Achsversatztrieb (28) verbunden ist, und daß die andere, der Ausgangswelle (6) zugeordnete Getriebewelle (12) des Umschlingungsgetriebes (7) mit dem zweiten Getriebeglied (19) des ausgangsseitigen Planetengetriebes (17) unter paralleler Anordnung durch einen Achsversatztrieb (29) und unter koaxialer Anordnung drehfest verbunden ist.

9. Wechselgetriebe-Anordnung nach einem der Patentansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Getriebeglied (9) des eingangsseitigen Planetengetriebes (8) mit der Eingangswelle (5) unter koaxialer Anordnung drehfest und unter paralleler Anordnung durch einen Achsversatztrieb (30) verbunden ist.

10. Wechselgetriebe-Anordnung nach einem der Patentansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Getriebeglied (18) des ausgangsseitigen Planetengetriebes (17) mit der Ausgangswelle (6) unter koaxialer Anordnung drehfest und unter paralleler Anordnung durch einen Achsversatztrieb verbunden ist.

11. Wechselgetriebe-Anordnung nach einem der Patentansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das eingangsseitige Planetengetriebe (8) baulich und in Bezug auf die Axialrichtungen einer Getriebewelle (11 oder 12) des Umschlingungsgetriebes (7) axial zwischen dem Umschlingungsgetriebe (7) und dem ausgangsseitigen Planetengetriebe (17) angeordnet ist.

12. Wechselgetriebe-Anordnung nach einem der Patentansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem zweiten Getriebeglied (10) des eingangsseitigen Planetengetriebes (8) wirkungsmäßig verbundene Getriebewelle (11) des Umschlingungsgetriebes (7) als Hohlwelle ausgebildet und von der Zwischenwelle (27) durchsetzt ist, und daß das Umschlingungsgetriebe (7) baulich und in Bezug auf die Zentralachse des eingangsseitigen Planetengetriebes (8) axial zwischen dem eingangsseitigen und dem ausgangsseitigen Planetengetriebe (8 u. 17) angeordnet ist.

13. Wechselgetriebe-Anordnung nach einem der Patentansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß Ein- und Ausgangswelle (5 u. 6) koaxial zu einer geometrischen Hauptachse (31-31) der Anordnung ausgerichtet sind.

14. Wechselgetriebe-Anordnung nach Patentanspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das ausgangsseitige Planetengetriebe (17) koaxial zur Hauptachse (31-31) angeordnet ist.

15. Wechselgetriebe-Anordnung nach Patentanspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischengetriebe (23) koaxial zur Hauptachse (31-31) angeordnet ist.

16. Wechselgetriebe-Anordnung nach einem der Patentansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das eingangsseitige Planetengetriebe (8) koaxial zur Hauptachse (31-31) angeordnet ist.

17. Wechselgetriebe-Anordnung nach einem der Patentansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das eingangsseitige Planetengetriebe (8) baulich und in Bezug auf die Hauptachse (31-31) axial zwischen dem Umschlingungsgetriebe (7) und dem ausgangsseitigen Planetengetriebe (17) angeordnet ist.

18. Wechselgetriebe-Anordnung nach einem der Patentansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß für das mit der Eingangswelle (5) wirkungsmäßig verbundene erste Getriebeglied (9) des eingangsseitigen Planetengetriebes (8) ein Planetenträger vorgesehen ist.

19. Wechselgetriebe-Anordnung nach einem der Patentansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß für das signifikante Getriebeglied (13) des eingangsseitigen Planetengetriebes (8) ein inneres Zentralrad vorgesehen ist.

20. Wechselgetriebe-Anordnung nach einem der Patentansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß für das signifikante Getriebeglied (21) des ausgangsseitigen Planetengetriebes (17) ein Planetenträger vorgesehen ist.

21. Wechselgetriebe-Anordnung nach einem der Patentansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß für das mit der Ausgangswelle (6) wirkungsmäßig verbundene erste Getriebeglied (18) des ausgangsseitigen Planetengetriebes (17) ein äußeres Zentralrad vorgesehen ist.

22. Wechselgetriebe-Anordnung nach einem der Patentansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischengetriebe (23) baulich und in Bezug auf die Hauptachse (31-31) axial zwischen dem eingangsseitigen und dem ausgangsseitigen Planetengetriebe (8 u. 17) angeordnet ist.

23. Wechselgetriebe-Anordnung nach einem der Patentansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß zwei zueinander konzentrische Zwischenwellen (32 u. 33) koaxial zur Ausgangswelle (8) angeordnet und mit je einem Getriebeglied (21 in Fig. 1, 3; 19 in Fig. 2 bzw. 19 in Fig. 1, 3; 21 in Fig. 2) des ausgangsseitigen Planetengetriebes (17) wirkungsmäßig verbunden sind, und daß die eine Zwischenwelle (32 in Fig. 1, 3; 33 in Fig. 2) mit dem signifikanten Getriebeglied (13) des eingangsseitigen Planetengetriebes (8) und die zweite Zwischenwelle (33 in Fig. 1, 3; 32 in Fig. 2) mit der der Ausgangswelle (6) zugeordneten Getriebewelle (12) des Umschlingungsgetriebes (7) jeweils wirkungsmäßig verbunden ist.