DE19905447A1 - Stufenloses Getriebe mit Leistungsverzweigung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein stufenloses Leistungsverzweigungsgetriebe mit mehreren Schaltbereichen mit einem hydrostatischen oder mechanischen Wandler. Bei Ausführung mit mechanischem Wandler, insbesondere in Form eines Umschlingungsgetriebes und vorzugsweise formschlüssigen Bereichskupplungen, sieht die Erfindung eine Sicherheitseinrichtung KS vor, welche in ein Getriebeglied des stufenlosen Leistungszweiges eingeordnet ist, wobei während eines Bereichswechsels innerhalb der Schaltphase die Sicherheitseinrichtung KS eine kurzzeitige Drehmoment-Unterbrechung oder Drehmoment-Absenkung mit bevorzugt gezielt dosierbarem Drehmomentverlauf an einem Getriebeglied (Triebwelle 125a) des stufenlosen Wandlers 4d bewirkt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein stufenloses Getriebe mit Leistungsverzweigung mit einem hydrostatischen oder mechanischen Wandler wie in den Hauptansprüche näher beschrieben.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein stufenloses Getriebe zu schaffen, welches neben guten Wirkungsgrad, großem Overdrive-Bereich, wie insbesondere beim Pkw gefordert, auch die Forderung einer kurzen und kompakten Bauweise eines frontgetriebenen Fahrzeuges, z. B. eines Pkw's, auch für den höheren Leistungsbereich erfüllt.

Die Aufgabe wird durch die in den Hauptansprüchen und weiteren Ansprüchen aufgeführten Merkmale gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus den Unteransprüchen und der Beschreibung hervor.

Die Erfindung wird an Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 bis 6 ein stufenloses Leistungsverzweigungsgetriebe mit einem stufenlosen mechanischen Wandler insbesondere in Form eines Umschlingungsgetriebes;

Fig. 6.1 den Drehzahlplan eines 2-Bereichsgetriebes;

Fig. 7 u. 8 Getriebe-Konzept mit Achsdifferential-Getriebe, insbesondere für Pkw-Frontantrieb;

Fig. 9 stufenloses hydrostatisches Leistungsverzweigungsgetriebe mit zwei Schalt­ bereichen, insbesondere für Längsantrieb;

Fig. 10 bis 16 verschiedene Ausführungsformen eines stufenlosen hydrostatischen Leistungs­ verzweigungsgetriebes mit Achsdifferential-Getriebe, bevorzugt für Fahrzeuge höherer Leistungsklassen.

Für die Anwendung mechanischer Leistungsverzweigungsgetriebe MVG sieht die Erfindung eine Getriebereihe vor, die zur Erfüllung verschiedener Fahrzeugforderungen, insbesonder im Hinblick auf unterschiedliche Leistungsgrößen, eine Getriebereihe mit zwei und mehr Schaltbereichen ermöglicht.

In Fig. 1 ist ein Getriebesystem mit einem Umschlingungsgetriebe 4d und einem zugeordneten Leistungsverzweigungsgetriebe dargestellt, welches aus einem Summierungsplanetengetriebe 301; 401 mit zugeordneten Bereichskupplungen K1 und K2 ausgebildet ist. Über zwei leistungsverzweigt arbeitende Schaltbereiche wird eine vollstufenlose Fahrgeschwindigkeit von Null bis Endgeschwindigkeit erreicht. Dies bedeutet, daß im Anfahrzustand die Übersetzung "Unendlich" gegeben ist und dadurch eine Anfahr- oder Trennkupplung zwischen Motor und Getriebe entfallen kann. Das Getriebe MVG gem. Fig. 1 bis 6 kann mit verschiedenen mechanischen stufenlosen Variatoren bzw. Wandlern auch Reibgetriebe jeder Art mit einem Primär- und Sekundärteil ausgerüstet sein. Bevorzugt ist vorgesehen ein Umschlingungsgetriebe 4d, bestehend aus einer Primär-Einheit 4dA und einer Sekundär-Einheit 4dB. Das zugeordnete Summierungsplanetengetriebe 301; 401 ist vierwellig ausgebildet und besitzt zwei Eingangswellen E1 und E2 sowie zwei Ausgangswellen A1 und A2. Die erste Eingangswelle E1 ist mit der Antriebswelle 1c und der Primär-Einheit 4dA und die zweite Eingangswelle E2 mit der Sekundär-Einheit 4dB in Triebverbindung. Über die zweite Eingangswelle E2 fließt somit die variable Drehzahl bzw. wird die variable Leistung geführt. Im Summierungsplanetengetriebe werden beide Leistungszweige der Wellen E1 und E2 aufsummiert und gemeinsam wechselweise über die beiden Ausgangswellen A1 und A2 zum Abtrieb weitergeleitet. Die erste Ausgangswelle A1 des Summierungsplanetengetriebes und die zweite Ausgangswelle A2 sind somit wechselweise mit der Abtriebswelle 106 in Triebverbindung.

Das Summierungsplanetengetriebe ist erfindungsgemäß auch für mechanische Leistungsverzweigungsgetriebe MVG verschiedenartig ausführbar (s. 301 Fig. 1; 401 Fig. 5). Alle Ausführungsformen haben gemeinsam, daß im Anfahrzustand bei Fahrgeschwindigkeit Null die Getriebe-Übersetzung "Unendlich" ist, wodurch eine Anfahrkupplung eingespart werden kann und daß der stufenlose Wandler auf große, bevorzugt maximale Eigenübersetzung eingestellt ist, wobei der erste Fahrbereich bei geschlossener Kupplung K1 durchfahren wird, indem die Drehzahl der zweiten Eingangswelle E2 von niedriger Drehzahl auf gleiche Drehzahl der ersten Eingangswelle E1 angehoben wird. An diesem Übersetzungspunkt habe alle Glieder des Summierungsplanetengetriebes 301; 401 sowie die Glieder der zweiten Bereichskupplung K2 Synchronlauf erreicht, wonach durch Schließen der zweiten Bereichskupplung K2 und Öffnen der ersten Bereichskupplung K1 der zweite Schaltbereich nahtlos ohne Lastunterbrechung anschließen kann.

Die Getriebeausführungen gem. Fig. 1; 4; 5; 6 besitzen jeweils zwei leistungsverzweigte Vorwärtsfahrbereiche. Wie in Fig. 4 dargestellt, sind diese Getriebe mit einer Einrichtung für einen Rückwärtsfahrbereich ausgebildet. Hierfür ist eine Planetengetriebestufe PR vorgesehen, bei der z. B. das Hohlrad des Planetengetriebes PR mit der ersten Ausgangswelle A1, das Sonnenrad mit der Abtriebswelle 106 verbunden ist und der Steg über eine Kupplung KR mit dem Getriebegehäuse verbindbar ist. Anstelle dieses Planetengetriebes PR können verschiedene Rückfahreinrichtungen bekannter Art (nicht dargestellt) verwendet werden. Desweiteren wird bei den Getriebeausführungen Fig. 4 und 5 die Antriebswelle 1c durch das Getriebe geführt, um am anderen Wellenende 114; 2e die Möglichkeit für einen Zapfwellenanschluß, z. B. bei einem Traktor oder PTO-Anschluß zu ermöglichen. Desweitern kann alternativ die Welle 114; 2e auch als Antriebswelle verwendet werden, wodurch entsprechend bestimmter Fahrzeugforderungen, z. B. bei Anwendung im PKW mit Frontantrieb, fahrzeuggünstig das Getriebeabtriebsrad 138 getriebeeingangsseitig angeordnet sein kann.

Das Summierungsplanetengetriebe 301 Fig. 1 besitzt zwei Planetengetriebestufen P1 und P2, wobei die Stegwelle 126 der ersten Planetengetriebestufe die erste Eingangswelle E1 bildet und mit der Primäreinheit 4dA des Wandlers 4d und der Antriebswelle 1c sowie dem Hohlrad 127 der zweiten Planetengetriebestufe P2 in Triebverbindung steht. Das Hohlrad 125 der ersten Planetengetriebestufe steht mit der zweiten Eingangswelle E2 und der Primäreinheit 4dB des stufenlosen Wandlers 4d in Triebverbindung. Die Sonnenräder 137 und 124 beider Planetengetriebestufen sind mit der zweiten Ausgangswelle A2 verbunden. Auf der Stegwelle 128 der zweiten Planetengetriebestufe P2 sind ineinandergreifende Planetenräder 122 und 123 angeordnet, wobei eines 122 in das Hohlrad 127 und das andere 123 in das Sonnenrad 124 eingreift. Die Stegwelle 128 der zweiten Planetengetriebestufe P2 bildet die erste Ausgangswelle A1, welche mit der Kupplung K1 verbindbar ist.

Das Summierungsplanetengetriebe 401 gem. Fig. 5 besitzt einen Steg 133, welcher mit der ersten Eingangswelle E1 verbunden ist. Auf diesem Steg 133 sind ineinandergreifende erste Planetenräder 132, zweite Planetenräder 130 und dritte Planetenräder 131 angeordnet, wobei die dritten Planetenräder 131 mit einem mit der zweiten Eingangswelle E2 verbundenen Hohlrad 134 kämmen. Ein zweites mit der ersten Ausgangswelle A1 verbundenes Hohlrad 135 greift in erste Planetenräder 132 und ein mit der zweiten Ausgangswelle A2 verbundenes Sonnenrad 136 greift ebenfalls in erste Planetenräder 132 ein.

Das Summierungsplanetengetriebe ist auch in anderer, nicht dargestellter Bauweise, wie z. B. in noch nicht veröffentlichter Erfindung DE 198 43 069.8 aufgezeigt, ausführbar.

Funktionsbeschreibung

Der Funktionsablauf ist bei allen Getriebeausführungen Fig. 1 bis 6 bezogen auf den jeweiligen Schaltbereich identisch. Im Anfahrzustand bei vorgewählter Fahrtrichtung "Vorwärts" hat die erste Ausgangswelle A1 aufgrund entsprechend abgestimmter Übersetzung des Summierungsplanetengetriebes und Übersetzungseinstellung des Variators 4d die Drehzahl "Null". Die Sekundäreinheit 4dB des Variators 4d ist hierbei auf niedrige Drehzahl, bevorzugt auf seine maximale Eigenübersetzung, eingestellt. In diesem Zustand wird vorzugsweise automatisch nach vorgewählter Fahrtrichtung die Kupplung K1 geschaltet. Durch Übersetzungsrückstellung des Variators beginnt die zweite Eingangswelle E2 die Drehzahl zu erhöhen, wodurch die erste Ausgangswelle A1 und somit die Abtriebswelle 106; 109; 109a in entsprechende Drehung versetzt wird. Nach Erreichen der bevorzugt maximalen Verstellgröße des Variators hat die zweite Eingangswelle E2 und somit alle Glieder des Summierungsplanetengetriebes 301; 401 sowie die Glieder der Kupplung K2 Synchronlauf erreicht. Nun erfolgt die Schaltung in den zweiten Schaltbereich durch Schließen der Kupplung K2 und nachfolgendem Öffnen der Kupplung K1. Der Variator 4d kann nun wieder zurückgeregelt bis zu seinem Übersetzungsmaximum was dem Endübersetzungspunkt bzw. dem Ende des zweiten Schaltbereiches entspricht. Die im Summierungsplanetengetriebe aufsummierte Leistung wird im zweiten Schaltbereich über die zweite Ausgangswelle A2 übertragen.

Für die Rückwärtsfahrt wird nach vorgewählter Fahrtrichtung R die Kupplung bzw. Bremse KR (Fig. 4) geschlossen, wodurch eine Drehzahlumkehrung über die Planetengetriebestufe PR entsprechend dem ersten V-Bereich erfolgt. Anstelle der Planetenstufe PR kann auch eine Stirnradstufe mit Zwischenrad (nicht dargestellt), wie bekannt, verwendet werden. Bei Getriebe gem. Fig. 1 ohne separatem Wendegetriebe kann auch ein kleiner Rückwärtsbereich in den ersten Schaltbereich integriert werden, wobei bei V = Null die Sekundär-Einheit nicht auf seine maximale Eigenübersetzung sondern kleinere Übersetzung ausgestellt ist. Mit Verstellung auf maximale Eigenübersetzung wird die R-Geschwindigkeit erzeugt. Das Summierungsplanetengetriebe 301; 401 ist in seiner Übersetzung entsprechend angepaßt.

Der mechanische Wandler bzw. Variator 4d kann je nach den gegebenen räumlichen Verhältnissen verschiedenartig angeordnet werden. Zum Beispiel ist vorgesehen, die beiden Einheiten 4dA und 4dB auf einer Achslinie mit der Antriebswelle 1c, wie in Fig. 2 oder wie in Fig. 3 dargestellt, neben oder über der Antriebswelle 1c anzuordnen, wodurch jeweils eine sehr kompakte Bauweise möglich ist.

Für die Anwendung, insbesondere für ein frontgetriebenes Fahrzeug mit quereingebautem Motor, sieht die Erfindung gem. Ausführung Fig. 6 vor, daß das Summierungsplanetengetriebe 301; 401, Primär-Einheit 4dA und Sekundär-Einheit 4dB parallel versetzt zueinander angeordnet sind und daß im Hinblick auf eine kurze Bauweise ein Getriebe-Abtriebsglied, Stirnrad 245a bzw. Übersetzungsstufe 245 getriebe-antriebsseitig plaziert sind, wobei die abtriebsseitige Getriebestufe 245 ein Differentialgetriebe, bevorzugt Achsdifferential-Getriebe 199, antreibt. Die Triebverbindung zwischen der Eingangswelle 1c mit der Primär-Einheit 4dA und der ersten Eingangswelle E1 des Summierungsplanetengetriebes erfolgt über eine Stirnradstufe 243, sowie die Verbindung zwischen der Sekundär-Einheit 4dB und der zweiten Welle E2 des Summierungsplanetengetriebes erfolgt über eine weitere Getriebestufe 244.

Die Bereichskupplungen K1 und K2 können als formschlüssige Kupplung, wie z. B. aus der EP 0 276 255 bekannt, oder als Reibkupplung, z. B. Lamellenkupplung oder Konuskupplung, wie z. B. aus DE 196 42 503 bekannt, verwendet werden. Um ein schonendes Schaltverhalten für den mechanischen Wandler zu erzielen, ist es sinnvoll, die Kupplungen K1/K2 als Reibkupplung auszubilden, wobei die Kupplungssteuerung eine kontinuierliche Drehmoment-Übergabe von der einen auf die andere Kupplung ermöglicht.

Bei Anwendung einer Formschluß-Kupplung für K1 und K2 ist eine Sicherheitseinrichtung vorgesehen, welche verhindert, daß schädliche Drehmomentstöße auf die Reibelemente des Wandlers 4d verhindert werden. Diese Einrichtung kann als elastisches Element oder in besser wirksamer Form als Kupplung KS mit Drehmoment-Absenkung ausgebildet sein, die in eines der drehmomentübertragenden Getriebe-Glieder, z. B. der Abtriebswelle 125a der Sekundär-Einheit 4db oder der zweiten Eingangswellen E2 des Summierungsplanetengetriebes eingeordnet ist. Als besonders wirkungsvolle Einrichtung ist eine Kupplung KS vorgesehen, welche bevorzugt als Reibkupplung ausgebildet ist, welche innerhalb der Schaltphase beim Bereichswechsel eine kurzzeitige Drehmoment-Unterbrechung oder -Absenkung bewirkt. Die Sicherheitskupplung KS kann auch als Magnet-Kupplung ausgebildet auf elektrischem Weg gesteuert werden oder als hydraulisch betätigbare Reibkupplung, z. B. als Lamellen- oder Konus-Kupplung ausgebildet sein. Der Drehmomentverlauf der Sicherheitskupplung KS, insbesondere der Wiederaufbau des Drehmomentes nach geschalteter neuer Kupplung für den neuen Schaltbereich erfolgt in kontinuierlicher Form, z. B. derart daß der Steuerdruck nach vorgegebener Charakteristik aufgebaut wird. Auch in Abhängigkeit des Steuerdruckes für die Kegelscheiben der Einheiten 4db und 4da kann als Ansteuerdruck für die Sicherheitskupplung KS dienen. Das Drehmoment der Kupplung KS kann innerhalb der Schaltphase auf "Null" oder vorzugsweise auf eine Mindestgröße abgesenkt werden, welche nach vorbestimmten Betriebswerten bzw. Kenngrößen ausreichende Sicherheit für die Wandler-Reibelemente gewährt.

Um einen sicheren und verschleißfreien Schaltablauf zu erzielen, sieht die Erfindung folgenden Funktionsablauf vor: Am Ende des alten und Beginn des neuen Schaltbereiches, z. B. für die Schaltung von Bereich 1 in Bereich 2 wird nach Erreichen des Synchronlaufes der Kupplungsglieder der neuen Kupplung K2 das Signal zum Schließen der neuen Kupplung K2 ausgelöst und gleichzeitig die Sicherheitskupplung KS (Fig. 1) angesteuert und das Drehmoment an der Triebwelle 125a eines Wandlergliedes 4dB abgesenkt oder begrenzt oder unterbrochen. Die alte Kupplung K1 bleibt zunächst geschlossen, wobei innerhalb einem kurzen Zeitraum, also innerhalb der Schaltphase die Leistung ohne oder mit entsprechend geringer Mitwirkung des stufenlosen Wandlers 4d übertragen wird. Bei Öffnen der alten Kupplung K1 wird gleichzeitig die Sicherheitskupplung KS beeinflußt, so daß über einen, vorzugsweise experimentell ermittelten vorgegebenen Zeitverlauf ein kontinuierlicher Drehmomentaufbau an der Triebwelle 125a der Sekundär-Einheit 4db des stufenlosen Wandlers erzielt wird. Das Öffnungssignal für die alte Kupplung K1 kann auch gleichzeitig oder mit geringem Zeitversatz oder erst nach geöffneter alter Kupplung in Verbindung mit dem Ansteuer-Signal der Sicherheitskupplung KS ausgelöst werden. Um mit Sicherheit Reibschäden bzw. Verschleiß- oder Stoßschäden des mechanischen Wandlers zu vermeiden, ist vorgesehen, daß das Drehmoment oder das Reibmoment der Sicherheits-Kupplung KS innerhalb der Umschaltphase immer mindestens so niedrig gehalten wird, als es notwendig ist, um ein Durchrutschen der Reibelemente des Umschlingungsgetriebes bzw. des mechanischen stufenlosen Wandlers zu verhindern. Erst nach, bevorzugt vollständig geöffneter alter Kupplung K1 kann das Kupplungsmoment bzw. die Schließkraft der Sicherheitskupplung KS beliebig erhöht werden. Die Sicherheitskupplung KS kann auch als Freilauf-Kupplung ausgebildet sein, um als Schalthilfe oder für bestimmte Betriebssituationen, beispielsweise Notbremsung, als Ausgleichs- Element. bei nicht ausreichender Verstellgeschwindigkeit des stufenlosen Wandlers 4d zu dienen.

Die Erfindung sieht desweiteren ein hydrostatisch-mechanisches Leistungsverzweigungsgetriebe mit drei Vorwärts- und einem Rückwärtsbereich gemäß Fig. 10 bis 16 vor, wobei der erste Vorwärts- und der Rückwärtsbereich rein hydrostatisch arbeitet. Das Getriebe-System entspricht prinzipiell der bekannten Getriebe-Ausführung gem. EP 0 238 521, insbesondere Fig. 3, 4 und 6 und ist in den Ansprüchen 1 und 2 dieser Anmeldung näher beschrieben. Das Hydrostat-Getriebe 36 besteht aus einer ersten Hydrostat-Einheit A verstellbaren Volumens und einer zweiten Hydrostat-Einheit B konstanten oder verstellbaren Volumens. Diesem ist das Summierungsplanetengetriebe 37d oder 37e sowie ein weiteres Planetengetriebe 311, eine Kupplung K1 für den ersten Vorwärts- und den Rückwärtsbereich und eine Kupplung K2 und K3 für den zweiten und dritten, insbesondere hydrostatisch-mechanischen Leistungsbereich, zugeordnet. Bei einer Getriebe-Ausführung C oder Ca gem. Fig. 10 oder 14 ist der erste Vorwärts- und Rückwärtsbereich rein hydrostatisch, der über eine Kupplung bzw. Bremse K1 schaltbar ist. Der zweite und dritte Schaltbereich arbeitet mit Leistungsverzweigung durch wechselweises Schließen der Kupplung K2 für den zweiten und die Kupplung K3 für den dritten Fahrbereich. Bei der Getriebe-Ausführung D gem. Fig. 10 oder Fig. 15 wird der Anfahrbereich durch eine rutschende Kupplung K1a (Lamellenkupplung) oder Bremse realisiert, wobei ein gewisser Anfahr- Übersetzungsbereich "X" , wie in oben genannter EP-Druckschrift näher beschrieben, realisiert wird. Der zweite und dritte Bereich dieser Getriebe-Ausführung arbeitet voll stufenlos mit Leistungsverzweigung. Das Getriebe ist je nach Fahrzeugforderung verschiedenartig aufbaubar wie aus den Darstellungen in Fig. 10 bis 16 ersichtlich. Nach Fig. 10 ist das Hydrostat-Getriebe 36 koaxial zur Antriebswelle 16 im Getriebe-Gehäuse 1 plaziert und parallel dazu das Summierungsplanetengetriebe 37e; 37d sowie die Bereichskupplung K1; K1a; K2 und K3 angeordnet. Zur Erfüllung der Aufgabe bzw. der Forderung nach kurzer Bauweise sind die Bereichskupplung K2 und K3 übereinander angeordnet. Über einen Abtriebsstrang (10, 14 bzw. 10, 13a, 13d, 14) wird die Triebverbindung zum Differential 15 hergestellt. Das Hydrostat-Getriebe 36 ist bei dieser Ausführungsform so ausgebildet, daß die Antriebswelle 16 durch die zweite Hydrostat- Einheit B hindurchgeführt wird, so daß über einen sekundär angeordneten Triebstrang bzw. eine Stirnradstufe 10b eine Triebverbindung der Antriebswelle 16 für den mechanischen Leistungszweig und die Triebverbindung für den hydraulisch-hydrostatischen Leistungszweig über eine Stirnradstufe 10e zum Summierungsplanetengetriebe hergestellt werden kann. In der Getriebe- Ausführung gem. Fig. 14 sind auf der Antriebswelle 16 das vierwellige Summierungsplanetengetriebe 37e bzw. 37d, das Hydrostat-Getriebe 36 sowie die Bereichskupplungen K1, K2, K3 und gegebenenfalls weiteres Planetengetriebe 311 angeordnet. Das Abtriebsrad 10, das ebenfalls auf der Antriebswelle eingangsseitig sitzt, ist durch einen entsprechenden Triebstrang 13a, 13b, 14 mit dem Differential 15 verbunden. Dieses Getriebe eignet sich für Front- oder auch Längseinbau, wobei die Abtriebswellen 64, 65 für den direkten Radantrieb, z. B. der Lenkachse oder bei Längsbauweise als Abtriebswellen für Vorder- und Hinterachse dienen können. Bei zuletzt genannter Ausführung ist vorzugsweise eine Differentialsperre 66 vorgesehen. Durch die koaxiale Anordnung der Getriebe-Komponenten Hydrostat-Getriebe, Verzweigungs-Getriebe, Kupplungspaket auf der Antriebswelle 16 entfallen verbindende Stirnradstufen, wodurch eine kostengünstige Gesamtlösung erzielbar ist.

Bei Getriebe-Ausführung gem. Fig. 15 und 16 ist das Hydrostat-Getriebe 36 parallel zur Antriebswelle 16 bzw. dem Summierungsplanetengetriebe oder/und den Kupplungen K1, K2, K3 angeordnet, mit dem Ziel, eine sehr kurze Bauweise zu realisieren. Bei Ausführung gem. Fig. 1i wird die erste Hydrostat-Einheit A über eine frontseitige Stirnradstufe bzw. einem Antriebsstrang 16c und die zweite Hydrostat-Einheit B durch eine gegenüberliegende Stirnradstufe bzw. einem Abtriebsstrang 16d mit dem Summierungsplanetengetriebe verbunden.

Bei Fig. 16 ist das Hydrostat-Getriebe 36 ebenfalls parallel zur Antriebswelle bzw. dem Summierungsplanetengetriebe versetzt plaziert, wobei die beiden Triebverbindungen zu den Hydrostat-Einheiten A und B am hinteren Ende des Getriebes parallel zueinander liegend über Triebstränge bzw. Stirnradstufen 16c zur Verbindung der Antriebswelle mit der ersten Hydrostat- Einheit A und über die Stirnradstufe bzw. einen Triebstrang 16d die Triebverbindung der zweiten Hydrostat-Einheit B mit dem Summierungsplanetengetriebe verwirklicht wird. Die Antriebswelle 16 wird bei dieser Ausführungsform parallel durch das Summierungsplanetengetriebe und die Bereichskupplungen geführt, um die genannten Verbindungen zum Hydrostat-Getriebe herstellen zu können. Bei den Getriebe-Ausführungen Fig. 10 bis 16 handelt es sich jeweils um Dreibereichs- Getriebe, bei dem der erste Vorwärts- und der Rückwärtsbereich rein hydrostatisch und der zweite und dritte Bereich mit Leistungsverzweigung arbeitet oder um ein Getriebe gem. Ausführung D, bei dem der erste Übersetzungsbereich durch eine Reibkupplung K1a und zwei nachfolgenden hydrostatisch-mechanischen Bereichen über zwei Kupplungen K2 und K3 realisiert wird.

Weitere Ausführungsformen gem. Fig. 11; 12; 13 stellen jeweils ein Getriebe mit vier Vorwärtsfahrbereichen dar, wobei alle Schaltbereiche mit Leistungsverzweigung arbeiten. Das Getriebe-System dieser Getriebe-Ausführungen ist in der DE 40 27 724 A1 Fig. 9, 9a, 9c, 16, 17a dargestellt und in der Beschreibung und den Ansprüchen vorbekannt und naher beschrieben. Um die Aufgabe einer kurzen Bauweise, insbesondere bei Anwendung im Pkw für Frontbauweise, ist das Hydrostat-Getriebe 36 jeweils parallel versetzt zum Summierungsplanetengetriebe und den Bereichskupplungen angeordnet. Bei Ausführung Fig. 11 und 12 ist wie bei den Getriebe- Ausführungen 10 bis 16 das Getriebe-Abstriebsrad 10 ebenfalls getriebeeingangsseitig angeordnet, um eine günstige Triebverbindung zum Differential 15 zu erzielen. Bei Ausführung Fig. 11 sind das Hydrostat-Getriebe 36 und das Summierungsplanetengetriebe 37f mit den Bereichskupplungen parallel zur Antriebswelle 16 versetzt angeordnet. Die Triebverbindung zur ersten Hydrostat- Einheit A erfolgt über einen eingangsseitigen Triebstrang 16c. Die zweite Hydrostat-Einheit B ist über einen abtriebsseitigen Triebstrang 16a hergestellt. Die mechanische Triebverbindung der Antriebswelle 16 zum Summierungsplanetengetriebe erfolgt über eine abtriebsseitige Stirnradstufe bzw. einen Triebstrang 16a'. Das eingangsseitig angeordnete Abtriebsrad 10 kann direkt oder über Zwischenglieder 13a, 13b mit dem Differential 15 verbunden werden. Um die richtige Drehrichtung herzustellen, können die Triebverbindungen 16a bzw. 16a' durch Zwischenräder oder über einen jeweiligen Kettentrieb realisiert werden. Bei Getriebe-Ausführung Fig. 12 ist das Hydrostat- Getriebe 36 koaxial zur Antriebswelle 16 und das Summierungsplanetengetriebe und die Bereichskupplungen parallel versetzt zur Antriebswelle angeordnet, wobei die Triebverbindungen über Stirnradstufen 16a und 16a' erfolgen kann. Bei Ausführung gem. Fig. 13 sind das Summierungsplanetengetriebe 37g sowie die Bereichskupplungen koaxial zur Antriebswelle 16 und das Hydrostat-Getriebe 36 parallel zur Antriebswelle angeordnet, wobei die Triebverbindungen zum Hydrostat-Getriebe zu den Einheiten A und B über eingangsseitig angeordnete, parallel zueinander liegende Triebverbindungen 16c bzw. 16d erfolgt. Nach dem Getriebeeingang sind das Summierungsplanetengetriebe 37g, die Kupplungen und das Abtriebsrad 10 in aufgezählter Reihenfolge koaxial zur Antriebswelle angeordnet. Über einen Triebstrang 10, 11 mit Zwischenwelle 12 und einem weiteren Stirntrieb 13, 14 wird die Verbindung zum Differential 15 hergestellt. Bei dieser Getriebe-Ausführung gem. Fig. 13 wird die Antriebswelle zur ersten Hydrostat-Einheit A durch die zweite Hydrostat-Einheit B geführt.

In einer weiteren Getriebe-Ausführung gem. Fig. 7 und 8 ist ein vierwelliges Summierungs­ planetengetriebe 37c vorgesehen, welches aus zwei Planetengetriebestufen I und II besteht. Das Summierungsplanetengetriebe 37c besitzt zwei Eingangs- und zwei Ausgangswellen, wobei die erste Eingangswelle 32e mit der ersten Hydrostat-Einheit A und der Antriebswelle 16 und die zweite Eingangswelle 30c des Summierungsplanetengetriebes mit der zweiten Hydrostat-Einheit B gekoppelt ist. Die erste Ausgangswelle 32c und die zweite Ausgangswelle 32f ist wechselweise über Kupplung K1 und Kupplung K2 mit dem Abtrieb 10 des Getriebes verbindbar. Die erste Einganswelle 32e des Summierungsplanetengetriebes bildet die Stegwelle der ersten Planetengetriebestufe I und ist mit der Antriebswelle 16 sowie der ersten Hydrostat-Einheit A verbunden. Die zweite Eingangswelle ist mit der zweiten Hydrostat-Einheit B und dem Hohlrad 30c der zweiten Planetengetriebestufe II in Verbindung. Die erste Ausgangswelle 32c bildet die Stegwelle der zweiten Planetengetriebestufe II und steht mit dem Hohlrad 30d der ersten Planetenstufe II in ständiger Triebverbindung und ist über eine Kupplung K1 mit Abtrieb 10 verbindbar. Die zweite Ausgangswelle ist mit dem Sonnenrad 31c der ersten und dem Sonnenrad 29c der zweiten Planetenstufe verbunden und über eine zweite Kupplung K2 im zweiten Schaltbereich mit dem Abtrieb 10 kuppelbar. Der Funktionsablauf des Getriebes ist identisch mit den bekannten Getriebe-Ausführungen aus DE 197 27 360 gem. Fig. 1e, 1f, 1d u. a. Die Übersetzung des Summierungsplanetengetriebes 37c ist so ausführbar, daß im ersten Schaltbereich bei geschlossener Kupplung K1 der erste Vorwärts- als auch der Rückwärtsbereich mit Leistungsverzweigung realisierbar ist. Die zweite Hydrostat-Einheit B ist hier vorzugsweise mit kleinerem Fördervolumen als die erste Hydrostat-Einheit A oder als Verstelleinheit ausgebildet, um ausreichend große Rückfahrgeschwindigkeiten zu ermöglichen, indem die gegensinnig drehende Hydrostat-Einheit B höhere Drehzahl als die erste Hydrostat-Einheit A und die erste Eingangswelle 32e erreichen kann. Der Funktionsablauf ist ähnlich der Ausführung gern. Fig. 1, 1a, 1d, 1e, 1f u. a. und entspricht annähernd dem Drehzahlplan gem. Fig. 2f. Das Getriebe kann, wie in den Fig. 7 und 8 dargestellt, für den Antrieb, insbesondere in frontgetriebenen Fahrzeugen, Verwendung finden, wobei die Anordnung der Komponenten - Summierungsplanetengetriebe 37c und das Hydrostat-Getriebe 36 - in gleicher Weise dargestellt werden kann wie in oben genannten bekannten Getriebe-Ausführungen nach DE 197 27 360 Fig. 1e und 1f oder in Längsbauweise wie in Fig. 1d aufgezeigt.

Die Erfindung sieht für Fahrzeuge, z. B. Pkw mit Heckantrieb, eine Getriebe-Ausführung nach Inline-Bauweise gern. Fig. 9 vor, wobei nach dem Getriebe-Eingang in aufgezählter Reihenfolge das Hydrostat-Getriebe 36, das Summierungsplanetengetriebe 37c und die Kupplungen K1/K2 angeordnet sind.

Claims (14)

1. Stufenloses mechanisches Leistungsverzweigungsgetriebe mit einem stufenlosen Wandler (4d) mit einer Primäreinheit (4dA) und einer Sekundäreinheit (4dB), einem Summierungsplanetengetriebe (301; 401) zum Aufsummieren der am Getriebe-Eingang in einen Getriebezweig mit konstanter Übersetzung und einem stufenlosen Getriebezweig aufgeteilten Leistung und zwei oder mehreren Schaltbereichen dadurch gekennzeichnet, daß das Summierungsplanetengetriebe (301; 401) mindestens vierwellig ausgebildet ist und zwei Eingangswellen (E1 und E2) sowie zwei Ausgangswellen (A1 und A2) besitzt, daß die erste Eingangswelle (E1) mit der Antriebswelle (1c) und der Primäreinheit (4dA) in Triebverbindung steht, die zweite Eingangswelle (E2) mit der Sekundäreinheit (4dB) des Wandlers (4d) triebverbunden ist und die erste Ausgangswelle (A1) im ersten Schaltbereich und die zweite Ausgangswelle (A2) im zweiten Schaltbereich die im Summierungsplanetengetriebe aufsummierte Leistung direkt oder über Zwischenglieder wechselweise auf eine Ausgangswelle (106) überträgt und daß die erste Ausgangswelle (A1) bei drehender Antriebswelle (1c) die Drehzahl "Null" aufweist (Fig. 1 bis 6).

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundäreinheit (4dB) von Fahrgeschwindigkeit "Null" bis Ende des ersten Schaltbereiches zunehmende Drehzahl und nach Beginn des zweiten Schaltbereiches abnehmende Drehzahl aufweist, daß beim Bereichswechsel von Bereich 1 zu Bereich 2 und umgekehrt alle Glieder des Summierungsplanetengetriebes (301; 401) und die zu schaltenden Kupplungsglieder (K2 bzw. K1) Synchronlauf haben.

3. Getriebe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß für Rückwärtsfahrt eine Planetengetriebestufe (PR, Fig. 4) zugeordnet ist, wobei die erste Ausgangswelle (A1) des Summierungsplanetengetriebes mit einem Glied (153; S4; H3'; S6) der Planetenstufe (PR) verbunden ist und ein weiteres Glied (Sonnenrad 154; Hohlrad H4; Sonnenrad S6') mit einer Ausgangswelle (106) verbunden und ein drittes Glied (Steg 155) mit dem Gehäuse (1; G) über eine Kupplung bzw. Bremse (KR) verbindbar ist oder daß eine Ausgangswelle (106; 109) mit einer mit einem Zwischenrad (147a) ausgebildeten Stirnradstufe (147) in Triebverbindung steht oder daß eine Ausgangswelle oder Zwischenwelle (109) mit einer Planetengetriebestufe (PR) verbunden ist, dessen Stegwelle (118a) mit dem Gehäuse (1; G) über eine Kupplung (KR) verbindbar ist.

4. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
das Summierungsplanetengetriebe (301, Fig. 1) mit zwei Planetengetriebestufen (P1 und P2) ausgebildet ist, wobei die erste Eingangswelle (E1) mit der Stegwelle der ersten Planetengetriebestufe (P1) und dem Hohlrad (127) der zweiten Planetengetriebestufe und die zweite Eingangswelle (E2) mit dem Hohlrad (125) der ersten Planetengetriebestufe P1, die erste Ausgangswelle (A1) mit der Stegwelle (128) der zweiten Planetengetriebestufe (P2) und die zweite Ausgangswelle (A2) mit dem Sonnenrad der ersten und dem Sonnenrad der zweiten Planetengetriebestufe verbunden ist und daß die zweite Planetengetriebestufe (P2) zwei ineinandergreifende Planetenräder (123 und 124) besitzt oder
daß das Summierungsplanetengetriebe (401, Fig. 39) eine Stegwelle (133) besitzt auf der ineinandergreifende erste Planetenräder (131), zweite Planetenräder (130) und dritte Planetenräder (132) angeordnet sind, wobei in erste Planetenräder ein mit der zweiten Eingangswelle (E2) verbundenes Hohlrad (134) eingreift und in dritte Planetenräder (135) ein mit der ersten Ausgangswelle (A1) verbundenes Hohlrad kämmt, daß ein mit der zweiten Ausgangswelle (A2) verbundenes Sonnenrad (136) in dritte Hohlräder (132) eingreift, daß die Stegwelle (133) mit der Antriebswelle (1c) und der Primäreinheit (4dA) des Wandlers bzw. Variators (4d) triebverbunden ist.

5. Getriebe nach einem der vorgenannten Ansprüche, insbesondere Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Primär-Einheit (4dA) und die Sekundär-Einheit (4dB) des stufenlosen mechanischen Wandlers (4d) parallel versetzt zum Summierungsplanetengetriebe (301; 201; 101; 401) angeordnet sind, wobei die abtriebsseitige Getriebestufe (245) räumlich auf der Getriebe-Eingangsseite plaziert ist, wobei diese Abtriebsstufe (245) in Triebverbindung mit einem Differentialgetriebe (199) steht (Fig. 4).

6. Stufenloses Getriebe mit Leistungsverzweigung mit einem hydrostatischen Wandler (36), der aus einer ersten Hydrostat-Einheit (A) verstellbaren Volumens und einer zweiten Hydrostat- Einheit (B) konstanten oder verstellbaren Volumens besteht, dem ein Summierungsplanetengetriebe zum Aufsummieren der hydraulischen und mechanischen Leistung zugeordnet ist dadurch gekennzeichnet, daß das Summierungsplanetengetriebe (37c) vierwellig ausgebildet ist und eine erste Planetengetriebestufe (I) und eine zweite Planetengetriebestufe (II) besitzt, und daß das Summierungsplanetengetriebe zwei Eingangswellen und zwei Ausgangswellen enthält, wobei die erste Eingangswelle mit der Antriebswelle (16) und der ersten Hydrostat-Einheit (A) verbunden, die zweite Eingangswelle (30c) mit der zweiten Hydrostat- Einheit (B) verbunden ist, daß die erste Ausgangswelle (32c) über eine erste Kupplung (K1) und die zweite Ausgangswelle (32f) mit einer zweiten Kupplung (K2) mit dem Abtrieb (10) des Getriebes wechselweise verbindbar ist,
daß vorzugsweise das Hydrostat-Getriebe (36) mit den Einheiten (A und B) sowie das Summierungsplanetengetriebe (37c) und die Kupplungen (K1 und K2) koaxial zueinander angeordnet sind (Fig. 7; 9), wobei nach dem Getriebe-Eingang auf der Antriebswelle (16), das Abtriebsrad (10), die Kupplung (K1 und K2), das Summierungsplanetengetriebe (37c) und das Hydrostat-Getriebe (36) in aufgezählter Reihenfolge hintereinander angeordnet sind (Fig. 7)
oder daß auf der Antriebswelle angeordnet am Getriebe-Eingang das Abtriebsrad (10), die Kupplung (K1 und K2), das Summierungsplanetengetriebe (37c) in aufgezählter Reihenfolge angeordnet sind und daß das Hydrostat-Getriebe (36) achsversetzt zur Antriebswelle (16) plaziert ist, wobei über Triebstrang (16d, 16f und 16c, 16e) die Triebverbindung zum Hydrostat-Getriebe (36b) hergestellt ist (Fig. 8; 15, u. a.)
und daß über einen weiteren Triebstrang (13a, 13b, 14) eine Triebverbindung vom Abtriebsrad (10) zum achsversetzt angeordneten Differential (15) realisiert ist
oder daß (gem. Fig. 9) nach dem Getriebe-Eingang das Hydrostat-Getriebe (36), das Summierungsplanetengetriebe (37c) und die Kupplungen (K1 und K2) hintereinander in aufgezahlter Reihenfolge koaxial zueinander angeordnet sind.

7. Getriebe nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, daß die erste Eingangswelle des Summierungsplanetengetriebes (37c) mit der Stegwelle (32e) der ersten Planetengetriebestufe (I), die zweite Eingangswelle mit einem Hohlrad (30c) der zweiten Planetengetriebestufe (II), die erste Ausgangswelle (32c) mit der Stegwelle der zweiten Planetengetriebestufe (II) und dem Hohlrad der ersten Planetengetriebestufe (I) verbunden und die zweite Ausgangswelle (32f) mit dem Sonnenrad (31c) der ersten Planetengetriebestufe (I) und dem Sonnenrad (29c) der zweiten Planetengetriebestufe (II) verbunden ist (Fig. 7; 8; 9).

8. Getriebe nach Anspruch 6 oder 7 dadurch gekennzeichnet, daß im ersten Schaltbereich die Kupplung (K1) geschlossen ist, wobei im Anfahrbereich die zweite Hydrostat- Einheit (B) gegensinnige Drehrichtung gegenüber der Antriebswelle und der ersten Hydrostat- Einheit (A) aufweist und daß die erste Hydrostat-Einheit (A) verstellbaren Volumens größeres Fördervolumen als die zweite Hydrostat-Einheit (B) aufweist oder/und daß die zweite Hydrostat- Einheit (B) variables Fördervolumen besitzt.

9. Getriebe nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, daß das Hydrostat- Getriebe (36), das Summierungsplanetengetriebe (37c) und die Kupplung (K1, K2) zur Antriebswelle (16) koaxial und in aufgezahlter Reihenfolge hintereinander angeordnet sind (Fig. 9).

10. Getriebe nach dem Oberbegriff des Anspruches 6 dadurch gekennzeichnet, daß das Hydrostat-Getriebe (36) und das Summierungsplanetengetriebe (37f) jeweils parallel versetzt auf getrennten Achsen zur Antriebswelle (16) angeordnet sind, wobei die Antriebswelle (16) mit der ersten Hydrostat-Einheit (A) über eine Stirnradstufe (16c) und eine weitere Stirnradstufe (16a') mit einer Welle des Summierungsplanetengetriebes (37f) verbunden ist, daß die zweite Hydrostat-Einheit (B) über eine Stirnradstufe (16a) mit einer zweiten Welle des Summierungsplanetengetriebes (37f) verbunden ist und daß über einen weiteren Triebstrang (10, 13a, 13b, 14) ein Differential-Getriebe (15) bevorzugt Achsdifferential-Getriebe oder Längsdifferential-Getriebe angetrieben wird (Fig. 11).

11. Getriebe nach einem der vorgenannten Ansprüche dadurch gekennzeich­ net, daß das Hydrostat-Getriebe (36) parallel versetzt zur Antriebswelle (16) angeordnet ist, wobei die Triebverbindung zwischen Hydrostat-Getriebe und dem Summierungsplanetengetriebe sowie den Kupplungen über Stirnradstufen (16c bzw. 16d) erfolgt, wobei die Stirnradstufe (16e) zur Triebverbindung der Antriebswelle mit der ersten Hydrostat-Einheit (A) eingangsseitig und die Triebverbindung (16d) zur Verbindung der zweiten Hydrostat-Einheit (B) mit einer Welle des Summierungsplanetengetriebe abtriebsseitig angeordnet ist (Fig. 8)
oder daß die Getriebestufe zur Triebverbindung der ersten Hydrostat-Einheit (A) mit der Antriebswelle und der zweiten Hydrostat-Einheit (B) mit einem Glied des Summierungsplanetengetriebes nebeneinander und der Eingangsseite gegenüberliegenden Seite angeordnet sind (Fig. 10; 12; 16) oder nebeneinander und eingangsseitig angeordnet sind (Fig. 13).

12. Getriebe nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe (gem. Fig. 11, 12 und 13) ein Summierungsplanetengetriebe (37f) mit fünf Wellen besitzt, wobei zwei Wellen als Eingangswellen in Triebverbindung mit der ersten Hydrostat-Einheit (A) und der Antriebswelle bzw. mit der zweiten Hydrostat-Einheit (B) ausgebildet sind und drei Wellen Ausgangswellen sind, welche wechselweise mit der Abtriebswelle verbindbar sind (Fig. 11, 12, 13).

13. Stufenloses Getriebe mit Leistungsverzweigung mit wenigstens zwei Schaltbereichen oder wenigsten zwei Schaltkupplungen, insbesondere mit einem mechanischen stufenlosen Wandler (4d) mit einem Summierungsplanetengetriebe (301; 401) zum Aufsummieren der am Getriebe- Eingang in zwei Leistungszweige aufgeteilten Leistung dadurch gekennzeichnet, daß eine Sicherheitseinrichtung, insbesondere in Form einer Sicherheitskupplung (KS) vorgesehen ist, welches in ein Getriebeglied des stufenlosen Leistungszweiges eingeordnet ist, wobei während eines Bereichswechsels innerhalb der Schaltphase die Sicherheitskupplung (KS) eine Drehmoment- Unterbrechung oder Drehmoment-Absenkung an einem Getriebeglied (Triebwelle 125a) des stufenlosen Wandlers (4d) bewirkt (Fig. 1).

14. Getriebe nach Anspruch 13 dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherheits-Einrichtung KS als Dämpfungselement oder als Kupplung, bevorzugt als Reibkupplung oder Magnetkupplung ausgebildet ist und innerhalb der Schaltphase nach Absenkung oder Unterbrechung des Drehmomentes einen kontinuierlich verlaufenden Drehmoment-Aufbau an einem Glied (125a) des stufenlosen Wandlers (4d) bewirkt.