DE10307164A1 - Vier-Wellen-Leistungsverzweigungsgetriebe - Google Patents

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Abstract

Vier-Wellen-Leistungsverzweigungsgetriebe (4WLVG) mit einem insbesondere als eine erste Welle ausgestalteten Antriebselement (10), das mechanische Leistung in das 4WLVG einleitet, einem insbesondere als eine zweite Welle ausgestalteten Abtriebselement (12), das mechanische Leistung aus dem 4WLVG ableitet, einem mit dem Antriebselement (12) verbundenen ersten Planetengetriebe (18) mit mehreren ersten Übertragungselementen (22, 24, 26, 28, 30), von denen eines ein einen ersten Planeten (26) lagernden erster Bolzen (24) ist, einem zweiten Planetengetriebe (20) mit mehreren zweiten Übertragungselementen (32, 34, 36, 38, 40), von denen eines ein einen zweiten Planeten (32) lagernden zweiter Bolzen (34) ist, wobei der erste Bolzen (24) des ersten Planetengetriebes (18) so mit dem zweiten Bolzen (34) des zweiten Planetengetriebes (20) verbunden ist, dass der erste Planet (26) mit dem zweiten Planet (32) in Eingriff steht, einem ersten an eine dritte Welle (42) insbesondere konzentrisch angebrachten insbesondere als Motor (44, 46) ausgestalteten Variator zum Verstellen der Abtriebsdrehzahl und/oder des Abtriebsmomentes und einem zweiten an eine vierte Welle (48) insbesondere konzentrisch angebrachten insbesondere als Motor (50, 52) ausgestalteten Variator zum Verstellen der Abtriebsdrehzahl und/oder des Abtriebsmomentes, wobei das erste Planetengetriebe (18) oder das zweite Planetengetriebe (20) ein Pulsgetriebe ist und die Variatoren (44, 46; 50, 52) über Stromschienen (53) ...

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Vier-Wellen-Leistungsverzweigungsgetriebe (4WLVG) insbesondere für Fahrzeuge, zur Übertragung mechanischer Leistung bei gleichzeitiger Über- bzw. Untersetzung einer Drehzahl. Das Drehzahlverhältnis der Über- bzw. Untersetzung ist dabei stufenlos variierbar.
  • Derartige 4WLVG weisen z.B. Planetengetriebe auf. Ein mit einer Welle verbundenes, als Sonne bezeichnetes Zahnrad ist dabei konzentrisch zu einem Hohlrad angeordnet. Zwischen Sonne und Hohlrad sind mehrere als Planeten bezeichnete Zahnräder angeordnet, die sowohl mit der Sonne als auch mit dem Hohlrad im Eingriff stehen. Die Planeten werden mit Hilfe eines Trägers, der auf der Welle gelagert ist, gehalten. Durch diese typische Anordnung eines Planetengetriebes ist es möglich, dass sowohl die Sonne als auch das Hohlrad um eine Mittelachse rotieren können. Ferner können die Planeten sowohl um ihre eigene Achse rotieren, als auch mit Hilfe des Trägers eine Drehung um die Mittelachse vollziehen. Üblicherweise ist bei diesem Planetengetriebe die Sonne, das Hohlrad oder der Träger mit einem Antrieb bzw. einem Abtrieb verbunden. Somit verbleibt eines der Übertragungselemente Sonne, Hohlrad oder Träger, das weder mit dem Antrieb noch mit dem Abtrieb verbunden ist. Wenn dieses freie Übertragungselement durch einen weiteren Antrieb zusätzlich gedreht wird, kann man die Über- bzw. Untersetzung des Planetengetriebes mit Hilfe einer Drehzahlkontrolle des zusätzlichen Antriebs manipulieren.
  • Diese Art der Änderung des Übersetzungsverhältnisses macht die Verwendung von Planetengetrieben insbesondere für Fahrzeuggetriebe attraktiv, da sich sehr einfache Automatikgetriebe realisieren lassen. Zwei gekoppelte Planetengetriebe können ein 4-Wellen Differential bilden. Mit zwei zusätzlichen drehzahlverstellbaren Antrieben, kann das Gesamtübersetzungsverhältnis über einen hohen Drehzahlbereich verstellt werden. Aus US 5,558,589 ist eine derartige Anwendung eines Mehrbereichs-Leistungsverzweigungsgetriebes in einem Nutzfahrzeug bekannt. In diesem Getriebe bilden zwei nebeneinander angeordnete Planetengetriebe das 4WLVG, bei denen jeweils der Träger des einen Planetengetriebes mit dem Hohlrad des anderen Planetengetriebes verbunden ist. Die Steuerung des Übersetzungsverhältnisses erfolgt über zwei Elektromotoren, die jeweils mit der Sonne eines Planetengetriebes verbunden sind. Die Verstellung der Drehzahl eines Elektromotors genügt, um das Übersetzungsverhältnis zu ändern. Um die notwendige Spreizung dieses Getriebes zu erreichen, werden hier jedoch mehrere Getriebebereiche benötigt, die über eine Vielzahl von Kupplungen angesteuert werden.
  • In WO94/08156 und WO94/10483 sind weitere Mehrbereichs-Leistungsverzweigungsgetriebes beschrieben, die ein Vier-Wellen-Differential (Ravigneux Satz) verwenden. Motor und Pumpe sind allerdings über Nebenwellen mit den Übertragungselementen des Vier-Wellen-Differentials exzentrisch verbunden. Ferner werden mehrere Doppelkupplungen und zusätzliche Getriebekomponenten benötigt, um möglichst ruckfrei von einem Bereich zum nächsten zu schalten.
  • Aus GB 2 363 173 A ist ein elektrisches Einbereichs- 4WLVG für Kraftfahrzeuge bekannt, bei dem zwei Planetengetriebe nebeneinander angeordnet sind. Die beiden Planetengetriebe sind über die Sonnen miteinander verbunden, die auf einer gemeinsamen Welle angeordnet sind, und über den Träger des ersten Planetengetriebes, das mit dem Hohlrad des zweiten Planetengetriebes verbunden ist. Der Antrieb erfolgt über ein Schwungrad, das mit dem Träger des ersten Getriebes verbunden ist und der Abtrieb über den Träger des zweiten Getriebes. Ein erster Motor ist mit dem Hohlrad des ersten Planetengetriebes verbunden und ein zweiter Motor mit der Welle, die mit den beiden Sonnen verbunden ist. Diese Anordnung hat einen guten Wirkungsgrad, da die Motoren so ausgelegt sind, dass jeweils ein Motor elektrische Energie aufnimmt, und somit als Arbeitsmotor arbeitet, und der andere als Generator elektrische Energie abgibt. Dadurch können elektrische Energieverluste zu einem großen Teil vermieden werden.
  • Die Planetengetriebe bekannter 4WLVG, haben gemeinsam, dass es sich bei ihnen um zwei nebeneinanderliegende sogenannte normale Minusgetriebe handelt, bei denen bei stillstehendem Träger die Drehrichtung der Sonne der Drehrichtung des Hohlrads entgegengesetzt ist. Sie weisen mehrere Bauteile auf, die aufwändig hergestellt werden und deswegen teuer sind.
  • Aufgabe der Erfindung ist es ein 4WLVG zu schaffen, bei der die Anzahl teuerer Bauteile verringert werden kann.
  • Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1.
  • Erfindungsgemäß besteht der Planetensatz des 4WLVG aus zwei nebeneinanderliegenden Planetengetrieben, wobei eins dieser Getriebe ein sogenanntes Plusgetriebe ist, das auch ohne Hohlrad ausgeführt werden kann. Da insbesondere Hohlräder teure Bauteile sind, kann dadurch die Anzahl teurer Bauteile reduziert werden.
  • Das erfindungsgemäße 4WLVG weist ein Antriebselement und ein Abtriebselement auf. Das Antriebselement leitet mechanische Leistung in das 4WLVG ein und das Abtriebselement mechanische Leistung aus dem 4WLVG ab. Zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement ist ein erstes Planetengetriebe und ein zweites Planetengetriebe angeordnet, wobei das erste Planetengetriebe mit dem Antriebselement verbunden ist. Das erste Planetengetriebe weist mehrere erste Übertragungselemente auf, mit deren Hilfe die eingeleitete mechanische Leistung übertragen werden kann. Analog dazu weist das zweite Planetengetriebe mehrere zweite Übertragungselemente auf. Das erste Planetengetriebe ist mit dem zweiten Planetengetriebe verbunden, indem eines der ersten Übertragungselemente des ersten Planetengetriebes mit einem der zweiten Übertragungselemente des zweiten Planetengetriebes verbunden ist. Dies wird erreicht, indem das erste Planetengetriebe einen ersten Planeten lagernden ersten Bolzen aufweist und das zweite Planetengetriebe einen zweiten Planeten lagernden zweiten Bolzen aufweist. Der erste Bolzen des ersten Planetengetriebes so mit dem zweiten Bolzen des zweiten Planetengetriebes verbunden ist, dass der erste Planet mit dem zweiten Planet in Eingriff steht. Durch diese Verbindung ist es ggf. möglich, mechanische Leistung von dem Antriebselement an das erste Planetengetriebe und von da über das zweite Planetengetriebe an das Abtriebselement zu übertragen.
  • Die Übersetzung wird beeinflusst durch einen ersten insbesondere konzentrisch angebrachten insbesondere als Motor ausgestalteten Variator, der mit dem ersten und/oder zweiten Planetengetriebe verbunden, um Abtriebsdrehzahl und/oder Abtriebsmoment zu verstellen, und einem zweiten insbesondere konzentrisch angebrachten insbesondere als Motor ausgestalteten Variator, der mit dem zweiten und/oder ersten Planetengetriebe verbunden ist, um Abtriebsdrehzahl und/oder Abtriebsmoment zu verstellen. Die Variatoren sind über Stromschienen oder Rohrleitungen und/oder Kontrolleinheiten miteinander verbunden und können sich gegenseitig speisen und/oder elektrische, hydraulische oder pneumatische Leistung abgeben bzw. aufnehmen.
  • Das 4WLVG kann zusätzlich zu dem ersten und zweiten Planetengetriebe ein Zusatzgetriebe aufweisen, dass eine weitere Übersetzung bzw. Untersetzung bewerkstelligt. Das Zusatzgetriebe kann vor dem ersten Planetengetriebe und/oder nach dem zweiten Planetengetriebe angeordnet werden. Bei dem Zusatzgetriebe kann es sich um ortsfest gelagerte Zahnräder handeln, die in Eingriff sind, oder aber wiederum um ein Planetengetriebe, bei dem eines der drei Hauptelemente unbeweglich angeordnet ist.
  • Das Zusatzgetriebe kann ferner selber ebenfalls eine erfindungsgemäßes 4WLVG sein, die ggf. selber wieder ein Zusatzgetriebe enthält, das eine erfindungsgemäße 4WLVG ist usw. Durch eine derartige Anordnung mehrerer 4WLVG, die insbesondere für verschiedene Drehzahlbereiche ausgelegt sind, ist es möglich, den Drehzahlbereich, in dem eine stufenlose Übersetzung erfolgen soll, noch weiter zu vergrößern.
  • Die Motoren des 4WLVG sind insbesondere konzentrisch gekuppelt, wodurch seitliche Belastungen auf Wellen und Lager vermieden werden.
  • Das erfindungsgemäße 4WLVG weist insbesondere Abmessungen auf, die es erlauben, bereits verwendete Kraftfahrzeuggetriebe zu ersetzen. Eine neue Konzeption bereits verwendeter Motoranordnungen von Kraftfahrzeugen wird dadurch überflüssig.
  • Das erfindungsgemäße 4WLVG kann aber nicht nur als Hauptgetriebe für Fahrzeuge aller Art verwendet werden, sondern für nahezu alle Anwendungsformen, bei denen stufenlos verstellbare Drehzahlen vorteilhaft sind. So eignet sich das erfindungsgemäße 4WLVG beispielsweise für Generatoren, Pumpen, und Verdichter, wie sie als Nebenantriebe für Wasserkühlung, Lüfter, Lader, Lichtmaschinen oder Klimaanlagen verwendet werden. Ferner für alle Fortbewegungsmittel, wie beispielsweise Kraftfahrzeuge, Traktoren, Eisenbahnen, Flugzeuge, Schiffe, Motorräder, Militärfahrzeuge usw. Darüber hinaus kann das erfindungsgemäße 4WLVG auch in anderen Maschinenanlagen verwendet werden, wie beispielsweise Baumaschinen, Förderbänder, landwirtschaftliche Geräte usw.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen in verschiedenen Zeichnungen bezeichnen Bauteile vergleichbarer Funktion.
  • Es zeigen
  • 1 eine schematische Seitenansicht des erfindungsgemäßen 4WLVG einer ersten bevorzugten Ausführungsform mit konzentrischem Durchtrieb,
  • 2 ein schematisches Variator-Leistungsdiagramm,
  • 3 eine schematische Vorderansicht der in 1 dargestellten Planetengetriebe,
  • 4 eine schematische Seitenansicht einer Variante der in 1 dargestellten Ausführungsform mit seitlichem Abtrieb,
  • 5 eine schematische Seitenansicht einer zweiten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen 4WLVG mit konzentrischem Abtrieb von einer Sonne, für höhere Abtriebsdrehzahlen und
  • 6 eine schematische Seitenansicht einer Variante der in 5 dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen 4WLVG mit zusätzlichem Planeten-Übersetzungsgetriebe.
  • Das erfindungsgemäße 4WLVG (1) weist ein Antriebselement (erste Welle) 10 und ein Abtriebselement (zweite Welle) 12 auf, wobei es aber auch grundsätzlich möglich ist Antrieb und Abtrieb zu vertauschen. Das Antriebselement 10 ist beispielsweise über ein Schwungrad mit einem Verbrennungsmotor verbunden. Dieses Schwungrad oder dgl. kann über ein Verbindungselement 14, das beispielsweise eine Passfedernut für eine Welle-Nabe-Verbindung ist, mit dem Antriebselement verbunden werden. Analog dazu weist das Abtriebselement 12 ebenfalls ein Verbindungselement 16 auf, über das der Abtrieb der Energieübertragungseinrichtung abgegriffen werden kann. Das 4WLVG weist ferner ein erstes Planetengetriebe 18 und ein zweites Planetengetriebe 20 auf. Das erste Planetengetriebe 18 besteht aus verschiedenen Übertragungselementen. Bei ihnen handelt es sich in der dargestellten Ausführungsform um einen ersten Träger 22, der mit Hilfe einer ersten Planetenwelle 24 einen ersten Planeten 26 lagert. Der erste Planet 26 ist mit einer ersten Sonne 28 und einem ersten Hohlrad 30 in Eingriff. Der erste Träger 22 ist mit dem Antriebselement 10 verbunden. Das erste Hohlrad 30 ist mit dem Abtriebselement 12 verbunden. Der erste Planet 26 greift ferner in einen zweiten Planeten 32 ein, der eines der Übertragungselemente des zweiten Planetengetriebes 20 ist. Der zweite Planet 32 ist auf einer zweiten Planetenwelle 34 gelagert, der in der gezeigten ersten bevorzugten Ausführungsform nicht mit einem zweiten Träger 36, sondern genau wie die erste Planetenwelle 24 mit dem ersten Träger 22 verbunden ist. Der zweite Planet 32 ist mit einer zweiten Sonne 38 in Eingriff. Ein zweites Hohlrad 40 ist in dieser bevorzugten Ausführungsform für das zweite Planetengetriebe 20 nicht vorgesehen.
  • Die erste Sonne 28 ist mit einer dritten Welle 42 verbunden, die wiederum mit einem ersten Motor, der als erster Elektromotor ausgestaltet ist, verbunden. Die dritte Welle 42 ist mit einem ersten Rotor 44 verbunden, der im Zusammenspiel mit einem ersten Stator 46 des ersten Elektromotors elektrische Leistung übertragen kann. Die zweite Sonne 38 ist mit einer vierten Welle 48 verbunden, die in diesem Ausführungsbeispiel genau wie die dritte Welle 42 als Hohlwelle ausgestaltet ist. Analog zur dritten Welle 42 ist die vierte Welle 48 mit einem zweiten Rotor 50 verbunden, der im Zusammenspiel mit einem zweiten Stator 52 eines zweiten Elektromotors, der den zweiten Motor darstellt, ebenfalls elektrische Leistung übertragen kann. Der erste Motor 44, 46 und der zweite Motor 50, 52 sind über eine Stromschiene 53 verbunden, so dass sie sich gegenseitig mit elektrischer Leistung speisen können. An die Stromschienel 53 kann ferner eine Batterie, eine Kontrolleinrichtung o. ä. angeschlossen sein.
  • Wie in 1 deutlich zu sehen ist, sind die Rotoren 44, 50 und Statoren 46, 52 in einer eigenen Baugruppe 54 angeordnet. Das erste Planetengetriebe 18 und das zweite Planetengetriebe 20 sind in einer weiteren Baugruppe 56 angeordnet.
  • Somit ist ein Gehäuse 58 prinzipiell zweigeteilt. Die beiden Baugruppen 54, 56 sind nur über die Welle des Antriebselements 10, die dritte Welle 42 und die vierte Welle 48 miteinander verbunden, die allerdings alle einen verhältnismäßig geringen Durchmesser aufweisen, so dass mit Hilfe nicht dargestellter Radialwellendichtringe eine Abdichtung der Baugruppe 54 gegenüber der weiteren Baugruppe 56 bewerkstelligt werden kann. Durch die Abdichtung der Baugruppe 54 gegenüber der weiteren Baugruppe 56 ist es möglich, die Baugruppe 54 schmiermittelfrei zu halten, so dass hier keine unnötigen Panschverluste entstehen.
  • Auf Grund der vereinfachten Darstellung in 1 sind viele Elemente, die für den Betrieb des dargestellten 4WLVG notwendig sind, nicht dargestellt. Beispielsweise wurde auf die Darstellung von Lagern und Dichtungen vollständig verzichtet. Gleichfalls wurde auf die Darstellung von Trennungen einzelner Bauteile, wie beispielsweise das Gehäuse 58, die für die Montierbarkeit des erfindungsgemäßen 4WLVG wesentlich sind, verzichtet.
  • Insbesondere die Durchmesser der Planeten, Sonnen und Hohlräder sind nicht maßstäblich. Die Bestimmung der vorteilhaften Durchmesser der Planeten und Sonnen ist eine Auslegungsfrage und ist von dem verlangten Durchgangsdrehmoment und einem Knotenpunktabstand 88 abhängig (2).
  • In dem Diagramm aus 2 sind die Leistungen im Variator, d. h. in den beiden Motoren 44, 46; 50, 52 in diesem Fall als elektrische Leistung angegeben. Dieses Diagramm gilt für alle 4WLVG, mit einem Leistungsdurchfluss von 100 kW und einem Knotenpunktverhältnis 88 von 3, wobei Hunderte von verschiedenen Kombination möglich sind, die alle vier freie Wellenenden 10, 12, 42, 48 aufweisen. Zwei dieser Wellen 10, 12, 42, 48 sind Antrieb 10 und Abtrieb 12 und die anderen zwei Wellen 42, 48 sind mit den zwei benötigten Motoren 44, 46; 50, 52 verbunden. Der Betrieb dieser Motoren 44, 46; 50, 52 muss für diese Getriebe in allen vier mathematischen Quadranten möglich sein. Das bedeutet voll reversierbar und als Motor oder Generator. Für das Diagramm wurde außerdem ein reibungsfreier und nicht hybrider Betrieb angenommen, sodass in den sogenannten Knotenpunkten 90, 92, wo einer der Motoren 44, 46; 50, 52 zum Stillstand kommt, der Variator Leistungsfluss gleich null ist. Außerhalb der Knotenpunkte 90, 92 arbeitet immer einer der Motoren 44, 46; 50, 52 als Motor und der andere immer als Generator, sodass kein zusätzlicher Leistungsfluss nach außen stattfindet. Die mathematische Summe der beiden Motorleistungen ist also immer null und der Leistungsfluss zwischen den Motoren 44, 46; 50, 52 wird im Diagramm angegeben.
  • Bei Ausnutzung des gesamten Drehzahlbereiches haben alle diese Getriebe zwei Knotenpunkte 90, 92, die bei richtiger Auslegung des 4WLVG auf der positiven Seite der Getriebeabtriebsdrehzahl liegen, hier bei der Verhältniszahl 1 und 3, welches einen Knotenpunktverhältnis 88 von 3 ergibt. Dieses Verhältnis ist die wichtigste Kennzahl des 4WLVG. Es bestimmt die Gesamtspreizung ö bei voller Durchgangsleistung und resultiert in diesem Beispiel in einem Variator Leistungsfluss von 27% der Durchgangsleistung. Höhere Knotenpunktabstände 88 resultieren in höheren Variatorleistungen. Der obere und untere Spreizungspunkt 90, 92 wird so gelegt, dass die negative Variatorhöchstleistung gleich der positiven ist, damit die Motoren 44, 46; 50, 52 für diese Höchstleistungen ausgelegt werden können.
  • Unter dem unteren Knotenpunkt 90 werden normalerweise, auch bei Fahrzeugen, die verlangten Durchgangsleistungen sehr viel niedriger, wobei theoretisch auch bei maximalem Abtriebsdrehmoment die Durchgangsleistung gleich null wird, wenn das Fahrzeug steht. Dies kann ausgenutzt werden, um die Spreizung 88 bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten praktisch auf einen unendlichen Bereich zu erhöhen. Die Teillastkurven bei halber, viertel und einem Zehntel der Durchgangsleistung sind auch im Diagramm erhalten. Zusätzlich verschieben sich die Kurven bei verschiedenen Antriebsdrehzahlen. Bei diesen niedrigen Leistungen ist es für Kraftfahrzeuge sogar möglich, rückwärts zu fahren, ohne Schaltstufen oder jegliche Kupplung einzusetzen und ohne dass die normale Variator Leistungsgrenze überschritten wird.
  • 3 zeigt, wie die Planetengetriebe 18, 20 miteinander verbunden sind. Der Antrieb wird über den ersten Träger 36 auf die Bolzen 24, 34 übertragen. Die Bolzen 24, 34 sind so mit dem ersten Träger 36 verbunden, dass der erste Planet 24 und der zweite Planet 34 in Eingriff stehen und dadurch bei der Rotation des ersten Trägers 36 um eine Mittelachse in unterschiedliche Richtungen drehen. Der zweite Planet 32 steht ferner im Eingriff mit der zweiten Sonne 38. Der erste Planet 24 steht zusätzlich im Eingriff mit der ersten Sonne 28 und dem ersten Hohlrad 30. Durch eine Rotation des Trägers 36 werden somit über die Planten 26, 32 die Sonnen 28, 38 und das erste Hohlrad 30 in Rotation versetzt. Die Verbindung der Planetengetriebe 18, 20 erfolgt also über die Planeten 26, 32.
  • Eine mit 1 prinzipiell vergleichbare Anordnung des erfindungsgemäßen 4WLVG zeigt 4. Im Gegensatz zu 1 ist in 4 das Antriebselement 10 keine Vollwelle, sondern ein Hohlwellenstück bzw. einen Ring. Das Verbindungselement 14 des Antriebselements 10 besteht aus Zähnen, die in einen Kettentrieb eingreifen. Ferner ist im Gegensatz zu 1 in 4 sowohl ein erster Träger 22 als auch ein zweiter Träger 36 dargestellt. Da definitionsgemäß das Antriebselement 10 mit dem ersten Planetengetriebe 18 verbunden ist, sind im Vergleich zu 1 in 4 bei ansonsten vergleichbarer Anordnung das erste Planetengetriebe 18 und das zweite Planetengetriebe 20 miteinander vertauscht. Somit ist definitionsgemäß das Antriebselement 10 mit dem ersten Träger 22 verbunden, der über die erste Planetenwelle 24 die ersten Planeten 26 hält. Der erste Planet 26 steht sowohl mit der ersten Sonne 28 als auch mit dem zweiten Planeten 32 in Eingriff. Die erste Sonne 28 ist mit einer dritten Welle 42 verbunden, die als Hohlwelle ausgeführt ist. Mit der dritten Welle 42 ist ein erster Rotor 44 verbunden, der mit einem ersten Stator 46 zusammenwirkt. Der zweite Planet 32 ist auf einer zweiten Planetenwelle 34 gelagert, der genau wie die erste Planetenwelle 24 sowohl mit dem ersten Träger 22 als auch mit dem zweiten Träger 36 verbunden ist. Der zweite Planet 32 ist über ein zweites Hohlrad 40 mit dem Abtriebselement 12 verbunden.
  • Ferner ist der zweite Planet 32 mit einer zweiten Sonne 38 in Eingriff. Die zweite Sonne 38 ist mit einer vierten Welle 48 verbunden, die in diesem Ausführungsbeispiel als Vollwelle ausgeführt ist. Mit der vierten Welle 48 ist ein Zylinder 60 verbunden, der den zweiten Rotor 50 hält, damit er mit dem zweiten Stator 52 zusammenwirken kann. Im Gegensatz zu 1 ist in 4 der zweite Rotor 50 außerhalb vom zweiten Stator 52 angeordnet. Es ist grundsätzlich möglich, ohne größeren konstruktiven Aufwand den Rotor 44, 50 innerhalb bzw. außerhalb des Stators 46 bzw. 52 anzuordnen. Auch in 4 sind die Rotoren 44, 50 und Statoren 46, 52 in einen gemeinsamen Baugruppe 54 angeordnet, die gegen die weitere Baugruppe 56 abgedichtet werden kann.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform (5) ist das Abtriebselement 12 nicht mit einem Hohlrad, sondern mit einer Sonne verbunden. Das Antriebselement 10 ist mit einem ersten Träger 22 verbunden, der über den ersten Bolzen 24 den ersten Planeten 26 lagert. Der erste Planet 26 ist sowohl mit einer ersten Sonne 28 als auch mit einem zweiten Planeten 32 in Eingriff. Die erste Sonne 28 ist mit dem Abtriebselement 12 verbunden. Der zweite Planet 32 ist sowohl mit einer zweiten Sonne 38 als auch mit einem zweiten Hohlrad 40 in Eingriff. Sowohl die erste Sonne 38 als auch das zweite Hohlrad 40 sind mit einem Motor verbunden. Das bedeutet, dass in diesem Ausführungsbeispiel das erste Planetengetriebe 18 nicht direkt mit einem Motor verbunden ist, sondern nur indirekt über das zweite Planetengetriebe 20.
  • Die zweite Sonne 38 ist über eine dritte Welle 42 mit einem ersten Rotor 44 verbunden, der mit einem ersten Stator 46 zusammenwirkt. Das zweite Hohlrad 40 ist über eine vierte Welle 48 mit einem zweiten Rotor 50 verbunden, der mit einem zweiten Stator 52 zusammenwirkt. Auch in diesem Ausführungsbeispiel sind die Rotoren 44, 50 und Statoren 46, 52 in einer einzigen Baugruppe 54 zusammengefasst, die gegen eine weitere Baugruppe 56 abgedichtet werden kann. Allerdings ist in diesem Ausführungsbeispiel die Montage der vierten Welle 48, die mit dem zweiten Hohlrad 40 und dem zweiten Rotor 50 verbunden ist, schwieriger, als bei den vorherigen Ausführungsbeispielen. Um die vierte Welle 48 montieren zu können, muss entweder das Gehäuse 58 oder die mit dem zweiten Hohlrad 40 verbundene vierte Welle 48 zumindest zweistückig sein.
  • Um diese Montageschwierigkeiten zu vermeiden, kann der zweite Rotor 50 und der zweite Stator 52 auch außerhalb der Baugruppe 54 angeordnet werden (6). In dem in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Rotor 50 direkt mit dem zweiten Hohlrad 40 verbunden, so dass auf eine vierte Welle 48 verzichtet werden kann. Allerdings befindet sich der zweite Rotor 50 und der zweite Stator 52 in diesem Ausführungsbeispiel in der gleichen Baugruppe 56, wie das erste Planetengetriebe 18 und das zweite Planetengetriebe 20, so dass auch der zweite Rotor 50 und der zweite Stator 52 von Getriebeöl umspült werden. Zusätzlich zu 5 ist in 6 ein Zusatzgetriebe 62 dargestellt. Mit Hilfe des Zusatzgetriebes 62 kann für das Abtriebselement 12 eine zusätzliche Übersetzung realisiert werden, die in diesem Ausführungsbeispiel allerdings nicht variierbar ist. In diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Zusatzgetriebe 62 um ein Planetengetriebe, das aus einem Träger 64 besteht, der mit einem Planeten 66 verbunden ist, der wiederum mit einem Hohlrad 68 und einer Sonne 70 verbunden ist. Die Sonne 70 ist mit dem Abtriebselement 12 verbunden. Dadurch, dass das Hohlrad 68 fest mit dem Gehäuse 58 verbunden ist, kann die Übersetzung des Zusatzgetriebes 62 nicht variiert werden. Bei dem Zusatzgetriebe 62 kann es sich auch um eine Anordnung von Zahnrädern handeln, die jeweils um feste Achsen rotieren und dadurch eine Übersetzung bewerkstelligen. Ferner kann es sich bei dem Zusatzgetriebe 62 um ein erfindungsgemäßes 4WLVG handeln, so dass der Übersetzungsbereich (Spreizung) noch grösser werden kann.

Claims (10)

  1. Vier-Wellen-Leistungsverzweigungsgetriebe (4WLVG) mit einem insbesondere als eine erste Welle ausgestaltetes Antriebselement (10), das mechanische Leistung in das 4WLVG einleitet, einem insbesondere als eine zweite Welle ausgestaltetes Abtriebselement (12), das mechanische Leistung aus dem 4WLVG ableitet, einem mit dem Antriebselement (12) verbundenen ersten Planetengetriebe (18) mit mehreren ersten Übertragungselementen (22, 24, 26, 28, 30), von denen eines ein einen ersten Planeten (26) lagernder erster Bolzen (24) ist, einem zweiten Planetengetriebe (20) mit mehreren zweiten Übertragungselementen (32, 34, 36, 38, 40), von denen eines ein einen zweiten Planeten (32) lagernder zweiter Bolzen (34) ist, wobei der erste Bolzen (24) des ersten Planetengetriebes (18) so mit dem zweiten Bolzen (34) des zweiten Planetengetriebes (20) verbunden ist, dass der erste Planet (26) mit dem zweiten Planet (32) in Eingriff steht, einem ersten an eine dritte Welle (42) insbesondere konzentrisch angebrachten insbesondere als Motor (44, 46) ausgestalteten Variator zum Verstellen der Abtriebsdrehzahl und/oder des Abtriebmomentes, und einem zweiten an eine vierte Welle (48) insbesondere konzentrisch angebrachten insbesondere als Motor (50, 52) ausgestalteten Variator zum Verstellen der Abtriebsdrehzahl und/oder des Abtriebmomentes, wobei das erste Planetengetriebe (18) oder das zweite Planetengetriebe (20) ein Plusgetriebe ist und die Variatoren (44, 46; 50, 52) über Stromschienen (53) oder Rohrleitungen und/oder Kontrolleinheiten miteinander verbunden sind und sich gegenseitig speisen und/oder elektrische, hydraulische oder pneumatische Leistung abgeben bzw. aufnehmen können.
  2. 4WLVG nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Übertragungselemente (22, 24, 26, 28, 30) einen von einem ersten Träger (22) getragenen ersten Planeten (26) aufweisen, der in eine erste Sonne (28) und/oder ein erstes Hohlrad (30) eingreift, und/oder die zweiten Übertragungselemente (32, 34, 36, 38, 40) einen von einem zweiten Träger (36) getragenen zweiten Planeten (32) aufweisen, der in eine zweite Sonne (38) und/oder ein zweites Hohlrad (40) eingreift.
  3. 4WLVG nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Durchmesser und/oder Länge des ersten Planeten (26) und Durchmesser und/oder Länge des zweiten Planeten (32) unterschiedlich sind.
  4. 4WLVG nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung des ersten Planetengetriebes (18) mit dem zweiten Planetengetriebe (20) über den längeren Planeten (26, 32) insbesondere mit dem kleineren Durchmesser erfolgt
  5. 4WLVG nach einem der Ansprüche 1 – 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Planet (26) und der zweite Planet (32) ineinander eingreifend mit einem gemeinsamen Träger (30, 36) verbunden sind.
  6. 4WLVG nach einem der Ansprüche 2 – 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Planetengetriebe (18) und/oder das zweite Planetengetriebe (20) entweder eine Sonne (28, 38) oder ein Hohlrad (30, 40) aufweist.
  7. 4WLVG nach einem der Ansprüche 1 – 6, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem ersten Planetengetriebe (18) und/oder nach dem zweiten Planetengetriebe (20) ein Zusatzgetriebe (62) angeordnet ist zur Übersetzung bzw. Untersetzung.
  8. 4WLVG nach einem der Ansprüche 1 – 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein, insbesondere alle Motoren (44, 46; 50, 52) mechanische Energie in eine andere Energieform und umgekehrt umwandelt.
  9. 4WLVG nach einem der Ansprüche 1 – 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder zweite Motor (44, 46; 50, 52) in einer einzigen Baugruppe (54, 86), die die Planetengetriebe (18, 20) nicht enthält, insbesondere ölfrei angeordnet ist.
  10. 4WLVG nach einem der Ansprüche 7 – 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Zusatzgetriebe (62) ein 4WLVG nach einem der Ansprüche 1 – 10 ist.
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