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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein ein Automatgetriebe umfassendes Getriebe für ein Fahrzeug und auf einen Antriebsstrang für ein Fahrzeug, beispielsweise eines Kraftfahrzeugs mit zwei gleichwertigen Fahrtrichtungen.
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Besonders bei Bahnanwendungen werden aufgrund von geringen Stückzahlen Automatgetriebe aus anderen Bereichen, wie z. B. Bus- oder Lkw-Getriebe eingesetzt. Diese Getriebe weisen eine Vielzahl an Vorwärtsgängen auf, haben aber meist nur einen Rückwärtsgang. Speziell für die Bahnanwendung ist es erforderlich, vorwärts wie rückwärts gleiche Fahrgeschwindigkeiten zu fahren. Dazu kann eine Wendeeinheit eingesetzt werden.
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Die
DE 10 2010 039 862 A1 beschreibt ein Wendegetriebe, das als eigene Baueinheit ausgebildet ist und in Kraftflussrichtung hinter einem Getriebe angeordnet wird.
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Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung ein verbessertes Getriebe für ein Fahrzeug und einen verbesserten Antriebsstrang für ein Fahrzeug gemäß den Hauptansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
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Die Funktionalität einer Wendeeinheit kann unter Verwendung eines Wendesatzes in ein Hauptgetriebe integriert werden. Auf diese Weise kann ein Getriebe realisiert werden, das die Funktionalität der Wendeeinheit und die Funktionalität des Hauptgetriebes umfasst. Der Ansatz kann beispielsweise zur Integration eines Wendesatzes in ein Automatgetriebe eingesetzt werden. Durch den Wendesatz können beispielsweise ursprünglich als Vorwärtsgänge vorgesehen Gänge eines Automatgetriebes zu gleichwertigen Rückwertsgängen umgesetzt werden. Somit können zwei gleichwertige Fahrtrichtungen bereitgestellt werden.
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Vorteilhafterweise kann sich ein solches integriertes Getriebe, das eine in einem gemeinsamen Getriebegehäuse angeordnete Kombination aus einem Automatgetriebe und einem Wendesatz aufweist, durch einen geringen Bauaufwand und damit geringe Herstellungskosten sowie durch eine kompakte Bauweise und damit einen geringen Bedarf an Bauraum auszeichnen. Zudem kann ein koaxialer Aufbau realisiert werden. Für die zusammengefassten Funktionalitäten des Getriebes ist ein gemeinsamer Öl-Haushalt ausreichend. Zudem kann sich für eine Ausführungsform, in der der Wendesatz als Block umläuft, ein sehr guter Verzahnungswirkungsgrad ergeben. Auch kann das gesamte Getriebe von einem einzigen Gehäuse umschlossen werden. Indem die Funktionalität des Wendesatzes nicht durch ein separat angeordnetes Wendegetriebe realisiert wird, können ein großer Bauaufwand und ein hohes Gewicht vermieden werden. Zudem sind kein separates Gehäuse, kein separater Getriebesteller und kein separater Öl-Haushalt für das Automatgetriebe und den Wendesatz erforderlich.
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Ein Getriebe für ein Fahrzeug mit einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle, mit einem aus einer Mehrzahl von Planetenradsätzen aufgebauten Automatgetriebe zum schaltbaren Einstellen einer Mehrzahl von Drehzahlverhältnissen zwischen einer Drehzahl der Antriebswelle und einer Drehzahl der Abtriebswelle, und mit einem in einer Triebverbindung zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle zu dem Automatgetriebe in Reihe geschalteten Wendesatz zum schaltbaren Einstellen einer auf die Mehrzahl von Drehzahlverhältnissen wirkenden Drehrichtungsumkehr zwischen einer Drehrichtung der Antriebswelle und einer Drehrichtung der Abtriebswelle ist dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe ein Getriebegehäuse aufweist, in dem das Automatgetriebe und der Wendesatz gemeinsam angeordnet sind.
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Bei dem Fahrzeug kann es sich um ein Kraftfahrzeug, beispielsweise um ein Schienenfahrzeug, wie eine Lokomotive oder ein Triebfahrzeug, ein Motorschiff, ein Gerät zur landwirtschaftlichen Hangbearbeitung, ein Förderzeug oder eine Sonderanwendung im militärischen Bereich handeln. Das Getriebe kann somit auch für Bahnanwendungen verwendet werden. Gemäß einer Ausführungsform kann es sich bei bei dem Fahrzeug um ein Fahrzeug mit zwei gleichwertigen Fahrtrichtungen handeln. Unter gleichwertigen Fahrtrichtungen kann verstanden werden, das für die Fahrtrichtung vorwärts und die Fahrtrichtung rückwärts die gleiche Anzahl an Gängen zur Verfügung stehen. Dadurch kann in beiden Fahrtrichtungen die gleiche Fahrgeschwindigkeit erreicht werden.
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Die Antriebswelle kann eine Schnittstelle zu einem Antrieb des Fahrzeugs, beispielsweise einem Verbrennungsmotor oder einem Elektromotor repräsentieren. Die Abtriebswelle kann eine Schnittstelle zu einem Antriebsrad oder einem Achsgetriebe des Fahrzeugs repräsentieren. Die Antriebswelle und die Abtriebswelle können über das Getriebe miteinander gekoppelt sein. Gemäß einer Ausführungsform können die Antriebswelle und die Abtriebswelle in ihrer Funktion vertauscht sein, sodass die Antriebswelle als Abtrieb und die Abtriebswelle als Antrieb fungieren.
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Das Getriebe kann somit die Triebverbindung zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle herstellen. Wird im Betrieb des Getriebes ein Drehmoment zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle übertragen, so befinden sich das Automatgetriebe und der Wendesatz aufgrund der Reihenschaltung gemeinsam im Kraftfluss zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle. Ein Leistungsfluss durch das Getriebe kann somit sowohl durch das Automatgetriebe als auch durch den Wendesatz erfolgen. Somit kann die Drehrichtungsumkehr des Wendesatzes, wenn sie eingeschaltet ist, auf jedes Drehzahlverhältnis der Mehrzahl von Drehzahlverhältnissen einwirken, das von dem Automatgetriebe bereitgestellt wird.
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Sowohl das Automatgetriebe als auch der Wendesatz können jeweils ein Schaltelement oder mehrere Schaltelemente aufweisen. Insbesondere das Automatgetriebe kann eine Mehrzahl von Schaltelementen aufweisen, um verschiedene Drehzahlverhältnisse beziehungsweise verschiedene Drehmomentverhältnisse zwischen einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle des Automatgetriebes bereitstellen zu können. Mittels der Mehrzahl von Schaltelementen können die Mehrzahl von Planetenradsätzen des Automatgetriebes auf unterschiedliche Weise miteinander verschaltet werden, um die Mehrzahl von Drehzahlverhältnissen bereitstellen zu können.
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Unter einem Schaltelement kann je nach Ausführungsform beispielsweise eine Kupplung oder eine Bremse verstanden werden. Ein Schaltelement kann auch die Funktionalität einer Kupplung und einer Bremse vereinen. Ein Schaltelement kann als ein kraftschlüssiges, als ein reibschlüssiges oder als ein formschlüssiges Schaltelement ausgeführt sein. Es können Schaltelemente unterschiedlicher Art eingesetzt werden. Werden nur kraftschlüssige Schaltelemente eingesetzt, so kann die Schaltung im Stillstand des Getriebes erfolgen. Ein Schaltelement kann beispielsweise hydraulisch, elektro-magnetisch, elektro-mechanisch oder pneumatisch angesteuert werden.
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Sowohl das Automatgetriebe als auch der Wendesatz können jeweils eine Mehrzahl an Getriebeelementen, beispielsweise Wellen, Zahnräder oder Stege aufweisen, die gesteuert durch die Schaltelemente in unterschiedlichen Verschaltungen miteinander verschaltet werden können. Mittels des Automatgetriebes kann die Funktionalität eines Hauptgetriebes oder eines stufenlosen Getriebes des Fahrzeugs realisiert werden. Die Mehrzahl von Drehzahlverhältnissen können unterschiedlichen Gangstufen oder Übersetzungen entsprechen.
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Durch die Drehrichtungsumkehr kann bewirkt werden, dass sich die Drehrichtung der Abtriebswelle umkehrt, während die Drehrichtung der Antriebswelle unverändert bleibt. Je nach Verschaltung des Schaltelements oder der für die Funktionalität der Drehrichtungsumkehr eingesetzten Schaltelemente kann sich die Abtriebswelle somit entweder in derselben Drehrichtung wie die Antriebswelle drehen oder aber in entgegengesetzter Drehrichtung. Somit kann die Funktionalität einer Wendestufe, auch als Wendegetriebe oder Wendeeinheit bezeichnet, des Getriebes realisiert werden. Die Drehrichtungsumkehr kann zur Umsteuerung der Fahrtrichtung dienen, beispielsweise um bei gleich drehendem Motor sowohl eine Vorwärtsfahrt als auch eine Rückwärtsfahrt ermöglichen zu können. Je nach Ausführung des Getriebes kann das oder können die für die Funktionalität der Drehrichtungsumkehr eingesetzten Schaltelemente unabhängig von oder in Verbindung mit den für die Funktionalität des Einstellens der Mehrzahl von Drehzahlverhältnissen eingesetzten Schaltelementen des Automatgetriebes geschaltet werden. Aufgrund der Reihenschaltung aus Automatgetriebe und Wendesatz kann die Drehrichtungsumkehr auf alle von dem Automatgetriebe bereitgestellten Übersetzungen wirken.
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Gemäß einer Ausführungsform können die Schaltelemente sowohl des Automatgetriebes als auch des Wendesatzes von dem Getriebegehäuse umschlossen oder von dem Getriebegehäuse gelagert werden. Das Getriebegehäuse kann somit auch als eine Trägerstruktur des Getriebes dienen. Das Getriebegehäuse kann die Getriebeelemente, beispielsweise Wellen, Zahnräder und Schaltelemente sowohl des Automatgetriebes als auch des Wendesatzes des Getriebes vollständig oder zumindest teilweise umschließen. Das Getriebegehäuse kann einen zusammenhängenden Gehäuseraum umschließen, in dem die Getriebeelemente gemeinsam angeordnet sind. Die Antriebswelle kann sich aus einem ersten Stirnwandbereich des Getriebegehäuses aus dem Getriebegehäuse heraus erstrecken und die Abtriebswelle kann sich aus einem zweiten Stirnwandbereich des Getriebegehäuses aus dem Getriebegehäuse heraus erstrecken. Einer oder beide Stirnwandbereiche des Getriebegehäuses können offen sein oder von einem Gehäuseabschnitt, beispielsweise einem Deckel, abgeschlossen sein. Die Stirnwandbereiche können einander gegenüberliegend angeordnet sein. Zwischen den Stirnwandbereichen kann sich eine durchgängige Gehäusewand des Getriebegehäuses erstrecken. Somit kann sich das Getriebegehäuse über eine komplette Länge, beispielsweise entlang der Erstreckungsrichtung der Antriebswelle und der Abtriebswelle des Getriebes erstrecken. Insbesondere kann ein dem Automatgetriebe zugeordneter Teil des Innenraums des Getriebegehäuses ohne Trennwand in einen dem Wendesatz zugeordneten Teil des Innenraums übergehen. Somit kann auf zwei separate Gehäuse für das Automatgetriebe und den Wendesatz verzichtet werden. Das Automatgetriebe und der Wendesatz können somit jeweils gehäuselos innerhalb des Getriebegehäuses angeordnet sein. Dies kann sowohl zu einer Kostenersparnis als auch zu einer Reduzierung des Bauraums des Getriebes führen.
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Eine andere Ausführungsform kann jedoch auch eine Trennwand zwischen dem Automatgetriebe und dem Wendesatzes in dem einen Getriebegehäuse vorsehen. Eine derartige Trennwand in dem Getriebegehäuse kann beispielsweise zur Lagerung von Getriebewellen oder zur gezielten Ölführung in dem Getriebegehäuse dienen.
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Das Automatgetriebe kann als ein Stufenautomatgetriebe in Form eines Planetenradgetriebes ausgeführt sein. Solche Getriebeformen eignen sich insbesondere für den Einsatz in Bahnanwendungen.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das Automatgetriebe aufseiten der Antriebswelle angeordnet sein und der Wendesatz kann aufseiten der Abtriebswelle angeordnet sein. In diesem Fall kann als Getriebegehäuse ein bekanntes Gehäuse eines Hauptgetriebes eines Fahrzeugs eingesetzt werden, das um einen den Wendesatz überspannenden Zwischengehäuseteil ergänzt werden kann.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann das Automatgetriebe aufseiten der Abtriebswelle angeordnet sein und der Wendesatz kann aufseiten der Antriebswelle angeordnet sein. Hierbei kann ebenfalls auf ein bekanntes Gehäuse eines Hauptgetriebes eines Fahrzeugs zurückgegriffen werden, das um einen den Wendesatz überspannenden zusätzlichen Gehäuseteil ergänzt werden kann. Somit können bereits bestehende Gehäuse oder Gehäuseteile weiterverwendet werden.
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Das Getriebe kann ein Anfahrelement aufweisen. Das Anfahrelement kann in dem Getriebegehäuse angeordnet sein. Bei dem Anfahrelement kann es sich um ein im Fahrzeugbereich übliches Element handeln, das eine Übertragung eines Drehmoments auch bei einer Drehzahldifferenz zwischen einem Antrieb und einem Abtrieb des Anfahrelements ermöglicht. Das Anfahrelement kann in der Triebverbindung zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle angeordnet sein. Das Anfahrelement kann aufseiten der Antriebswelle angeordnet sein. Dies kann einer bekannten Anordnung aus Anfahrelement und Hauptgetriebe entsprechen. Alternativ kann das Anfahrelement zwischen dem Wendesatz und dem Automatgetriebe angeordnet sein. Dies kann bei einem drehrichtungsunabhängigen Anfahrelement vorteilhaft sein.
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Bei dem Wendesatz und dem Automatgetriebe kann es sich jeweils um eigenständig funktionsfähige Teilgetriebe des Getriebes handeln. Der Wendesatz und das Automatgetriebe können über eine Welle miteinander gekoppelt sein. Gemäß einer Ausführungsform kann für den Wendesatz auf ein bekanntes Getriebe zur Realisierung der Wendefunktion zurückgegriffen werden. Für das Automatgetriebe kann auf ein bekanntes Hauptgetriebe zurückgegriffen werden. Aufgrund des gemeinsamen Getriebegehäuses können das Automatgetriebe und der Wendesatz sehr nah zusammen oder überlappend angeordnet werden.
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Ein dem Automatgetriebe zugeordneter Teil eines Innenraums des Getriebegehäuses und ein dem Wendesatz zugeordneter Teil des Innenraums des Getriebegehäuses können fließend ineinander übergehen. Unter fließend ineinander übergehen kann verstanden werden, dass die Teile des Innenraums ohne Trennwand oder Zwischenwand direkt aneinandergrenzen oder ineinander übergehen. Auf diese Weise kann das Getriebe sehr kompakt gebaut werden.
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Das Getriebegehäuse kann eine sich in Erstreckungsrichtung der Antriebswelle und der Abtriebswelle durchgängig erstreckende und das Automatgetriebe und den Wendesatz umschließende Gehäusewand aufweisen. Ferner kann das Getriebegehäuse einen die Gehäusewand aufseiten der Abtriebswelle abschließenden Gehäusedeckel aufweisen. In diesem Fall kann sich die Abtriebswelle durch eine Öffnung des Gehäusedeckels hindurch erstrecken. Die Gehäusewand kann eine sich in Erstreckungsrichtung der Antriebswelle und der Abtriebswelle erstreckende umlaufende Hülle für das Getriebe bilden. Die Gehäusewand kann alle zur Leistungsübertragung zwischen den Hauptwellen verwendeten Getriebeelemente entlang einer Erstreckungsrichtung der Antriebswelle und der Abtriebswelle durchgängig überspannen. Auf diese Weise kann ein sehr kompaktes Getriebegehäuse realisiert werden.
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Die Gehäusewand kann aus einem ersten Wandteil und aus einem zweiten Wandteil zusammengesetzt sein. Dabei können der erste Wandteil und der zweite Wandteil über eine Verbindungsstelle miteinander verbunden sein. Bei der Verbindungsstelle kann es sich beispielsweise um eine Fügeverbindung oder eine Schraubverbindung handeln. An der Verbindungsstelle können aneinandergrenzende Stirnseiten, Endabschnitte oder Ränder des ersten Wandteils und des zweiten Wandteils bei der Montage der Gehäusewand miteinander verbunden worden sein. Die Wandteile können sich jeweils in der in Erstreckungsrichtung der Antriebswelle und der Abtriebswelle erstrecken. Eines der Wandteile kann ein Zwischengehäuseteil oder ein Zusatzgehäuseteil sein, das verwendet werden kann, um ein bekanntes Gehäuse für ein Getriebe zu verlängern. Beispielsweise kann eine Länge des ersten Wandteils in Erstreckungsrichtung der Hauptwellen an eine Länge des Anfahrelementes und des Automatgetriebes angepasst sein und eine Länge des zweiten Wandteils in Erstreckungsrichtung der Hauptwellen kann an eine Länge des Wendesatzes angepasst sein. Auch kann eine Länge des ersten Wandteils an eine Länge des Anfahrelementes angepasst sein und eine Länge des zweiten Wandteils kann an eine Länge des Automatgetriebes und des Wendesatzes angepasst sein. Auf diese Weise lässt sich das Getriebegehäuse sehr günstig unter Verwendung bereits bekannter Gehäuseteile herstellen.
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Das Getriebe kann eine Getriebesteuerung aufweisen. Die Getriebesteuerung kann geeignete Schnittstellen zum Schalten einer Mehrzahl von Schaltelementen des Getriebes aufweisen. Die Getriebesteuerung kann an dem Getriebegehäuse befestigt sein. Die Getriebesteuerung kann als eine Schaltung ausgeführt sein oder beispielsweise zwei separate Schaltungen umfassen, die beispielsweise in separaten Gehäusen angeordnet sein können. Bei der Verwendung einer einzigen Getriebesteuerung kann beispielsweise der Verkabelungsaufwand reduziert werden. Bei zwei separaten Getriebesteuerungen können die zum Einstellen der Mehrzahl von Drehzahlverhältnissen verwendeten Schaltelemente und die zum Einstellen der Drehrichtungsumkehr eingesetzten Schaltelemente von getrennten Getriebesteuerungen angesteuert werden. Dabei kann auf bekannte Getriebesteuerungen für einen Wendesatz und ein Automatgetriebe zurückgegriffen werden.
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Der Wendesatz kann in Planetenbauweise mit einem Planetengetriebe ausgeführt sein, wobei zumindest ein Planetenradsatz vorgesehen ist, der als Plus-, Minus- oder als Stufenplanetensatz ausgeführt sein kann, wobei auch mehrere verschiedene Radsatzbauformen kombiniert werden können.
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Gemäß einer Ausführungsform weist der Wendesatz zumindest einen Planetensatz und zumindest ein Schaltelement zum schaltbaren Einstellen der Drehrichtungsumkehr auf. Beispielsweise kann der zumindest eine Planetensatz einen, zwei oder mehrere Minus-Stufenplanetensätze umfassen.
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Der Wendesatz kann einen Antrieb und einen Abtrieb aufweisen. Dabei kann die Triebverbindung zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle über den Antrieb und den Abtrieb verlaufen. Der zumindest eine Planetensatz kann ein Sonnenrad, ein erstes Planetenrad und ein verdrehfest mit dem ersten Planetenrad verbundenes zweites Planetenrad, einen die Planetenräder lagernden Steg und ein Hohlrad aufweisen. Der Antrieb kann gemäß unterschiedlichen Ausführungsformen verdrehfest oder über das zumindest eine Schaltelement schaltbar mit dem Sonnenrad verbunden sein. Das Sonnenrad kann mit dem ersten Planetenrad kämmen und das zweite Planetenrad kann mit dem Hohlrad kämmen. Das Hohlrad kann gemäß unterschiedlichen Ausführungsformen verdrehfest oder über das zumindest eine Schaltelement schaltbar mit dem Abtrieb verbunden sein.
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Das Getriebe kann einen gemeinsamen Öl-Haushalt für das Automatgetriebe und den Wendesatz aufweisen. Beispielsweise kann der Öl-Haushalt einen gemeinsamen Öl-Sammelbehälter, ein gemeinsames Öl-Bad, eine gemeinsame Öl-Wanne oder einen gemeinsamen Öl-Kreislauf umfassen, der sowohl das Automatgetriebe als auch den Wendesatz einschließt.
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Ein Antriebsstrang für ein Fahrzeug ist dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsstrang ein Getriebe gemäß einer Ausführungsform der Erfindung und ein Achsgetriebe aufweist, wobei die Antriebswelle des Getriebes eine Schnittstelle zu einem Antriebsmotor des Fahrzeugs repräsentiert und die Abtriebswelle des Getriebes mit dem Achsgetriebe verbunden ist. Somit kann das beschriebene Getriebe vorteilhaft für einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs verwendet werden. Bei dem Fahrzeug kann es sich beispielsweise um ein Schienenfahrzeug handeln.
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Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
- 1 einen Antriebsstrang für ein Fahrzeug;
- 2 einen Antriebsstrang für ein Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 3 einen Antriebsstrang für ein Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 4 ein Getriebe für ein Fahrzeug;
- 5 ein Getriebe für ein Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 6 ein Getriebe für ein Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 7 bis 11 Wendesätze für ein Getriebe gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung; und
- 12 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Getriebe gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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1 zeigt einen Antriebsstrang für ein Fahrzeug. Gezeigt ist ein Motor 101, ein Hauptgetriebe 103 beispielsweise in Form eines Automatgetriebes, ein Wendegetriebe 105, ein Achsgetriebe 107 und eine Antriebsachse 109. Bei dem Motor 101 kann es sich um einen Verbrennungsmotor zum Bereitstellen von Antriebsenergie zum Bewegen des Fahrzeugs handeln. Alternativ kann es sich bei dem Motor 101 um einen Elektromotor handeln. Der Motor 101 ist über eine Welle mit dem Hauptgetriebe 103 gekoppelt. Bei dem Hauptgetriebe 103 kann es sich um ein Getriebe mit einer Mehrzahl von auswählbaren Gangstufen handeln. Das Hauptgetriebe 103 ist über eine Welle mit dem Wendegetriebe 105 gekoppelt. Das Wendegetriebe 105 ist über eine Welle mit dem Achsgetriebe 107 gekoppelt. Somit befinden sich sowohl das Hauptgetriebe 103 als auch das Wendegetriebe 105 in einem Leistungspfad zwischen dem Motor 101 und dem Achsgetriebe 107. Das Achsgetriebe 107 ist ausgebildet, um ein von dem Wendegetriebe 105 bereitgestelltes Drehmoment auf die Antriebsachse 109 zu übertragen. Von der Antriebsachse 109 kann das Drehmoment an Antriebsräder des Fahrzeugs weitergeleitet werden, um das Fahrzeug zu bewegen. Das Hauptgetriebe 103, das Wendegetriebe 105 und das Achsgetriebe 107 sind jeweils als separate Baueinheit realisiert. Die separaten Baueinheiten sind jeweils über Verbindungswellen miteinander gekoppelt. Getriebeelemente des Hauptgetriebes 103, des Wendegetriebes 105 und des Achsgetriebes 107 sind jeweils in einem eigenen Gehäuse angeordnet.
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2 zeigt einen Antriebsstrang für ein Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Beispielsweise kann es sich um einen Antriebsstrang für Bahnanwendungen handeln. Gezeigt ist ein Motor 101, ein Getriebe 210 mit einem Automatgetriebe 213 und einem Wendesatz 215, auch Wendeeinheit genannt, ein Achsgetriebe 107 und eine Antriebsachse 109. Der Motor 101, das Achsgetriebe 107 und die Antriebsachse 109 können wie anhand von 1 beschrieben ausgeführt sein. Das Getriebe 210 weist eine Antriebswelle 221 und eine Abtriebswelle 222 auf. Das Getriebe 210 ist über die Antriebswelle 221 mit dem Motor 102 und über die Abtriebswelle 222 mit dem Achsgetriebe 107 gekoppelt. In Bezug auf das Getriebe 210 kann die Antriebswelle 221 als Antrieb und die Abtriebswelle 222 als Abtrieb bezeichnet werden. Das Getriebe 210 weist ferner ein Getriebegehäuse 225 auf, das sowohl das Automatgetriebe 213 als auch den Wendesatz 215 umschließt. Das innerhalb des Getriebegehäuses 225 angeordnete Automatgetriebe 213 selbst ist ohne ein eigenes Gehäuse ausgeführt. Ebenso ist der innerhalb des Getriebegehäuses 225 angeordnete Wendesatz 215 ohne ein eigenes Gehäuse ausgeführt.
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Das Getriebe 210 umfasst neben dem Wendesatz 215 das Automatgetriebe 213 und ist damit ausgebildet, um die Funktionalitäten des in 1 gezeigten Hauptgetriebes und des in 1 gezeigten Wendegetriebes in integrierter Form bereitzustellen. Abgesehen von einem fehlenden separaten Gehäuse kann das Automatgetriebe 213 dem in 1 gezeigten Hauptgetriebe entsprechen.
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Der Wendesatz 215 des in 2 gezeigten Getriebes 210 in Bezug zu dem Automatgetriebe 213 abtriebseitig innerhalb des Getriebes 210 angeordnet. Somit kann das Getriebe 210 als Hauptgetriebe mit abtriebseitig integrierter Wendeeinheit bezeichnet werden.
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Das Getriebe 210 ermöglicht mittels des Automatgetriebes 213 ein Einstellen einer Mehrzahl von Drehzahlverhältnissen zwischen einer Drehzahl der Antriebswelle 221 und einer Drehzahl der Abtriebswelle 222. Unter Verwendung des Automatgetriebes 213 kann eine Motordrehzahl des Motors 101 durch Auswahl einer der Mehrzahl von Drehzahlverhältnissen auf eine gewünschte Drehzahl der Abtriebswelle 222 und somit auf eine gewünschte Drehzahl der Antriebsachse 109 umgesetzt werden. Ein gewünschtes Drehzahlverhältnis und somit ein gewünschtes Übersetzungsverhältnis des Getriebes 210 kann durch eine Betätigung eines oder mehrere Schaltelemente des Automatgetriebes 213 eingestellt werden.
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Des Weiteren ermöglicht das Getriebe 210 unabhängig von einer aktuellen Auswahl eines gewünschten Drehzahlverhältnisses ein Einstellen einer Drehrichtungsumkehr zwischen einer Drehrichtung der Antriebswelle 221 und einer Drehrichtung der Abtriebswelle 222. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird die Antriebswelle 221 bei Betrieb des Motors 101 von dem Motor 101 immer in derselben Drehrichtung angetrieben. Eine gewünschte Drehrichtung der Abtriebswelle 221 kann unter Verwendung des Wendesatzes 215 eingestellt werden. Dies kann durch eine Betätigung eines oder mehrere dem Wendesatz 215 zugeordneten Schaltelementen des Getriebes 210 eingestellt werden.
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Das Getriebe 210 weist das Getriebegehäuse 225 auf, das die Getriebeelemente des Getriebes 210 gemeinsam umschließt. Von den Getriebeelementen des Getriebes 210 erstreckt sich lediglich ein Verbindungsabschnitt der Antriebswelle 221 zu dem Motor 101 und ein Verbindungsabschnitt der Abtriebswelle 222 zu dem Achsgetriebe 107 aus dem Getriebegehäuse 225 heraus. Gemäß einem Ausführungsbeispiel erstreckt sich das Getriebegehäuse 225 durchgängig von dem genannten Verbindungsabschnitt der Antriebswelle 221 zu dem genannten Verbindungsabschnitt der Abtriebswelle 222. Somit ist das Getriebe 210 als eine eigenständige Baueinheit ausgeführt.
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Der Antriebsstrang kann beispielsweise im Zusammenhang mit dem in 12 gezeigten Fahrzeug eingesetzt werden.
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3 zeigt einen Antriebsstrang für ein Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Antriebsstrang entspricht dem in 2 gezeigten Antriebsstrang, mit dem Unterschied, dass der Wendesatz 215 in Bezug zu dem Automatgetriebe 215 antriebseitig in dem Getriebe 210 angeordnet ist. Somit kann das Getriebe 210 als ein System mit antriebseitig integrierter Wendeeinheit im Hauptgetriebe bezeichnet werden.
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4 zeigt ein Hauptgetriebe 103 für ein Fahrzeug. Bei dem Hauptgetriebe 103 kann es sich um das in 1 gezeigte Hauptgetriebe handeln. Das Hauptgetriebe 103 weist ein Anfahrelement 431 und ein Automatgetriebe 213 auf, das Radsätze mit Schaltelementen aufweist. Das Anfahrelement 431 ist antriebseitig mit einem Getriebeantrieb gekoppelt. Das Automatgetriebe 213 ist abtriebseitig mit einem Getriebeabtrieb gekoppelt. Das Hauptgetriebe 103 ist von einem Gehäuse 441 und einem Gehäusedeckel 443 umschlossen. Der Getriebeabtrieb erstreckt sich durch den Gehäusedeckel 443 hindurch.
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5 zeigt ein Getriebe 210 für ein Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei dem Getriebe 210 kann es sich um das in 2 gezeigte Getriebe handeln. Das Getriebe 210 weist ein Anfahrelement 431, ein Automatgetriebe 213 mit einer Mehrzahl von Planetenradsätzen und Schaltelementen, und einen Wendesatz 215, auch Wenderadsatz oder Wendeeinheit genannt, auf. Das Getriebe 210 weist als äußere Schnittstellen eine Antriebswelle 221 in Form eines Getriebeantriebs und eine Abtriebswelle 222 in Form eines Getriebeabtriebs auf. Die Antriebswelle 221 kann mit einem dem Getriebe 210 abgewandten Ende beispielsweise mit einem Motor gekoppelt werden, wie er in 2 gezeigt ist. Die Abtriebswelle 222 kann mit einem dem Getriebe 210 abgewandten Ende beispielsweise mit einem Achsgetriebe gekoppelt werden, wie es in 2 gezeigt ist. Die Antriebswelle 221 und die Abtriebswelle 222 können axial, koaxial oder parallel zueinander angeordnet sein.
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Das Getriebe 210 weist einen Getriebeaufbau mit dem Wendesatz 215 am Getriebeabtrieb auf. Das Anfahrelement 431 ist antriebseitig mit der Antriebswelle 221 und abtriebseitig über eine erste Zwischenwelle mit dem Automatgetriebe 213 gekoppelt. Das Automatgetriebe 213 ist antriebseitig über die erste Zwischenwelle mit dem Anfahrelement und abtriebseitig über eine zweite Zwischenwelle mit dem Wendesatz 215 gekoppelt. Der Wendesatz 215 ist antriebseitig über die zweite Zwischenwelle mit dem Automatgetriebe 213 und abtriebseitig mit der Abtriebswelle 222 gekoppelt. Somit ist das Automatgetriebe 213 zwischen dem Anfahrelement 431 und dem Wendesatz 215 angeordnet. Der Wendesatz 215 und das Automatgetriebe 213 sind somit in Reihe in einer Triebverbindung oder einem Leistungspfad zwischen der Antriebswelle 221 und der Abtriebswelle 222 angeordnet.
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Das Getriebe 210 weist ein Getriebegehäuse auf, das gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein Gehäuse 441, einen Gehäusedeckel 443 und ein Zwischengehäuse 545 umfasst. Das Gehäuse 441 erstreckt sich in der Erstreckungsrichtung der Antriebswelle 221 und der Abtriebswelle 222 über das Anfahrelement 431, die erste Zwischenwelle und das Automatgetriebe 213. Das Zwischengehäuse 545 erstreckt sich in der Erstreckungsrichtung der Antriebswelle 221 und der Abtriebswelle 222 über den Wendesatz 215. Das Gehäuse 441 und das Zwischengehäuse 545 grenzen jeweils an Endabschnitten direkt aneinander und sind über eine Verbindungsstelle zu einer Einheit miteinander verbunden. Die Verbindungsstelle befindet sich auf Höhe der äußeren Gehäusewände des Gehäuses 441 und des Zwischengehäuses 545. Das Gehäuse 441 und das Zwischengehäuse 545 bilden gemäß einem Ausführungsbeispiel eine Gehäusewand des Getriebegehäuses. Ein erster Wandteil der Gehäusewand wird durch das Gehäuse 441 und ein zweiter Wandteil wird durch das Zwischengehäuse 545 gebildet. Über die Verbindungsstelle sind der erste Wandteil und der zweite Wandteil zu einer in Erstreckungsrichtung der Antriebswelle 221 und der Abtriebswelle 222 durchgängigen Gehäusewand verbunden. Die Gehäusewand kann um eine Erstreckungsrichtung der Antriebswelle 221 und der Abtriebswelle 222 herum umlaufend ausgeführt sein und aufseiten der Antriebswelle 221 eine erste Öffnung und aufseiten der Abtriebswelle 222 eine zweite Öffnung bilden. Die zweite Öffnung kann durch den Gehäusedeckel 443 abgedeckt sein. Dabei ist die Abtriebswelle 222 durch eine Öffnung des Gehäusedeckels 443 geführt. Die erste Öffnung kann offen sein oder durch einen weiteren Gehäusedeckel abgedeckt sein, durch den die Antriebswelle 221 geführt ist. Somit sind alle Getriebeelemente des Anfahrelements 431, des Automatgetriebes 213 und des Wendesatzes 215 innerhalb des Getriebegehäuses angeordnet. Zwischen der ersten und der zweiten Öffnung kann das Getriebegehäuse ohne innere, also in Bezug auf die Gehäusewand innenliegende, Trennwand ausgeführt sein. Somit können Getriebeelemente des Anfahrelements 431 und des Automatgetriebes 213 ohne Trennwand direkt benachbart zueinander angeordnet sein. Entsprechend können Getriebeelemente des Automatgetriebes 213 und des Wendesatzes 215 ohne Trennwand, insbesondere ohne eine in Richtung einer Verbindungswelle zwischen dem Automatgetriebe 213 und dem Wendesatz 215 zeigenden Trennwand, direkt benachbart zueinander angeordnet sein. Daneben sind jedoch auch Ausführungen eines Automatgetriebes 213 und eines Wendesatzes 215 in einem Getriebegehäuse möglich, bei denen das Automatgetriebe 213 durch eine im Getriebegehäuse angeordnete Trennwand von dem Wendesatz 215 getrennt angeordnet ist.
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Bei dem Anfahrelement 431 kann es sich um ein bekanntes Element handeln, das eine Übertragung eines Drehmoments von der Antriebswelle 221 auf die erste Zwischenwelle ermöglicht, auch wenn eine Drehzahldifferenz zwischen einer Drehzahl der Antriebswelle 221 und der ersten Zwischenwelle besteht.
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Das Automatgetriebe 213 kann auf bekannten Getriebeformen basieren, die eine Auswahl unterschiedlicher Drehzahlverhältnisse oder Übersetzungsverhältnisse zwischen einer Drehzahl der ersten Zwischenwelle und einer Drehzahl der zweiten Zwischenwelle ermöglichen. Das Automatgetriebe 213 kann beispielsweise mehrere Planetenstufen und mehrere Schaltelemente wie Kupplungen und Bremsen umfassen. Beispielsweise kann das Automatgetriebe 213 ein Stufenradgetriebe, ein Stufenautomatgetriebe oder ein stufenloses Getriebe darstellen. Beispielsweise kann das Automatgetriebe 213 drei, vier, fünf, sechs oder mehr einstellbare Übersetzungsverhältnisse aufweisen. Das Automatgetriebe 213 kann eine Mehrzahl von als Vorwärtsgänge vorgesehene Übersetzungsverhältnisse und gegebenenfalls zumindest ein als Rückwärtsgang vorgesehenes Übersetzungsverhältnis aufweisen. Unter Verwendung des Wendesatzes 215 können die Mehrzahl von Vorwärtsgängen und gegebenenfalls der zumindest eine Rückwärtsgang unabhängig von der Fahrtrichtung des Fahrzeugs gleichwertig genutzt werden.
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Der Wendesatz 215 kann auf bekannten Getriebeformen basieren, die eine Drehrichtungsumkehr zwischen einer Drehrichtung der zweiten Zwischenwelle und der Abtriebswelle 222 ermöglichen. Der Wendesatz 215 kann beispielsweise eine Planetenstufe und ein, zwei oder mehr Schaltelemente wie Kupplungen und Bremsen umfassen. Auch kann der Wendesatz 215 in Vorgelegebauweise ausgeführt sein.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Getriebegehäuse auch einstückig oder aus anderen als den in 5 gezeigten Gehäuseelementen aufgebaut sein. Das Gehäuse 441 und das Zwischengehäuse 545 können jeweils einstückig hergestellt sein.
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6 zeigt ein Getriebe 210 für ein Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei dem Getriebe 210 kann es sich um das in 3 gezeigte Getriebe handeln. Das Getriebe 210 entspricht dem in 5 gezeigtem Getriebe, mit dem Unterschied der räumlichen Anordnung des Anfahrelements 431, des Wendesatzes 215 und des Automatgetriebes 213 sowie dem Aufbau des Getriebegehäuses. Das Getriebe 210 weist einen Getriebeaufbau mit getriebeeingangseitigem Wendesatz 215 auf.
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Gemäß dem in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Anfahrelement 431 antriebseitig mit der Antriebswelle 221 und abtriebseitig über eine erste Zwischenwelle mit dem Wendesatz 215 gekoppelt. Der Wendesatz 215 ist antriebseitig über die erste Zwischenwelle mit dem Anfahrelement 431 und abtriebseitig über eine zweite Zwischenwelle mit dem Automatgetriebe 213 gekoppelt. Das Automatgetriebe 213 ist antriebseitig über die zweite Zwischenwelle mit dem Wendesatz 215 und abtriebseitig mit der Abtriebswelle 222 gekoppelt. Somit ist der Wendesatz 215 zwischen dem Anfahrelement 431 und dem Automatgetriebe 213 angeordnet.
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Das Getriebegehäuse des Getriebes 210 weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein Gehäuse 441, einen Gehäusedeckel 443 und ein Zwischengehäuse 545 auf. Das Gehäuse 441 erstreckt sich in der Erstreckungsrichtung der Hauptwellen 221, 222 über das Anfahrelement 431. Das Zwischengehäuse 545 erstreckt sich in der Erstreckungsrichtung der Antriebswelle 221 und der Abtriebswelle 222 über den Wendesatz 215, die zweite Zwischenwelle und das Automatgetriebe 213. Das Gehäuse 441 und das Zwischengehäuse 545 grenzen direkt aneinander und sind über eine Verbindungsstelle miteinander verbunden. Das Gehäuse 441 und das Zwischengehäuse 545 bilden gemäß einem Ausführungsbeispiel eine Gehäusewand des Getriebegehäuses. Ein erster Wandteil der Gehäusewand wird durch das Zwischengehäuse 545 und ein zweiter Wandteil wird durch das Gehäuse 441 gebildet. Über die Verbindungsstelle sind der erste Wandteil und der zweite Wandteil zu einer in Erstreckungsrichtung der Antriebswelle 221 und der Abtriebswelle 222 durchgängigen Gehäusewand verbunden. Die Gehäusewand kann radial zu der Erstreckungsrichtung der Hauptwellen 221, 222 umlaufend ausgeführt sein und aufseiten der Antriebswelle 221 eine erste Öffnung und aufseiten der Abtriebswelle 222 eine zweite Öffnung bilden. Die zweite Öffnung kann durch den Gehäusedeckel 443 abgedeckt sein. Dabei ist die Abtriebswelle 222 durch eine Öffnung des Gehäusedeckels 443 geführt. Die erste Öffnung kann offen sein oder durch einen weiteren Gehäusedeckel abgedeckt sein, durch den die Antriebswelle 221 geführt ist. Somit sind alle Getriebeelemente des Anfahrelements 431, des Wendesatzes 215 und des Automatgetriebes 213 innerhalb des Getriebegehäuses angeordnet. Somit können Getriebeelemente des Anfahrelements 431 und des Wendesatzes 215 ohne Trennwand direkt benachbart zueinander angeordnet sein. Entsprechend können Getriebeelemente des Wendesatzes 215 und des Automatgetriebes 213 ohne Trennwand direkt benachbart zueinander angeordnet sein.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, bei dem das Anfahrelement 431 unabhängig von der Drehrichtung des Antriebs des Anfahrelements 431 betrieben werden kann, können das Anfahrelement 431 und der Wendesatz 215 auch vertauscht angeordnet sein. Somit kann abeichend von dem in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel der Wendesatz 215 antriebseitig mit der Antriebswelle 221 und abtriebseitig mit dem Anfahrelement 431 gekoppelt sein. Das Anfahrelement 431 kann abtriebseitig mit dem Automatgetriebe 213 gekoppelt und das Automatgetriebe 213 abtriebseitig mit der Abtriebswelle 222 gekoppelt sein. Somit kann das Anfahrelement 431 zwischen dem Wendesatz 215 und dem Automatgetriebe 213 angeordnet sein.
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Werden die in den 5 und 6 gezeigten Getriebe 210 ohne Anfahrelement 431 realisiert, so kann das Getriebegehäuse entsprechend verkürzt werden.
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Die 7 bis 11 zeigen Wendesätze 215 für ein Getriebe gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung. Die Wendesätze 215 können beispielsweise bei Getrieben eingesetzt werden, wie sie in den vorangegangenen Figuren gezeigt sind und die neben dem Wendesatz 215 jeweils ein Automatgetriebe umfassen. Die Wendesätze 215 sind jeweils mit einem Minus-Stufenplanetensatz realisiert. Gezeigt ist jeweils ein Minusstufenplanetensatz, wobei es fünf verschiedene Anordnungsmöglichkeiten für die verwendeten Schaltelemente gibt, um die Übersetzungen iv=1 und iR= -1 darzustellen. Je nach Schaltzustand der Schaltelemente wird entweder eine Drehrichtungsumkehr oder es wird keine Drehrichtungsumkehr zwischen Antrieb und Abtrieb der gezeigten Wendesätze 215 realisiert.
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7 zeigt einen Wendesatz 215 mit einem Antrieb 751 und einem Abtrieb 752 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Wendesatz 215 weist ferner ein Sonnenrad 761, ein erstes Planetenrad 763 und ein verdrehfest mit dem ersten Planetenrad 763 verbundenes zweites Planetenrad 765, ein Hohlrad 767, einen Steg 781, ein erstes Schaltelement 791 und ein zweites Schaltelement 792 auf. Der Wendesatz ist in einem Gehäuse 225 angeordnet, von dem nur ein Ausschnitt dargestellt ist. Das erste Planetenrad 763 und das zweite Planetenrad 765 sind drehbar auf dem Steg 781 gelagert. Auf dem Steg 781 können entsprechend der Planetenräder 763, 765 weitere Planetenräder gelagert sein.
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Wenn das zweite Schaltelement 792 geschlossen und das erste Schaltelement 791 geöffnet ist, sind der Antrieb 751 und der Abtrieb 752 über das zweite Schaltelement 792 unmittelbar miteinander verbunden. Dadurch kann ein Drehmoment von dem Antrieb 751 über das zweite Schaltelement 792 auf den Abtrieb übertragen werden. Eine Drehrichtung des Antriebs 751 entspricht dabei einer Drehrichtung des Abtriebs 752. Entsprechend entspricht eine Drehzahl des Antriebs 751 einer Drehzahl des Abtriebs 752.
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Der Wendesatz 215 ermöglicht eine Drehrichtungsumkehr zwischen der Drehrichtung des Antriebs 751 und der Drehrichtung des Abtriebs 752. Dabei drehen der Antrieb 751 und der Abtrieb 752 entgegengesetzt zueinander. Dies ist der Fall, wenn das zweite Schaltelement 792 geöffnet und das erste Schaltelement 791 geschlossen ist. In diesem Fall wird das Drehmoment des Antriebs 751 über das erste Schaltelement 791 und die Getriebeelemente 761, 763, 765, 767 des Wendesatzes 215 auf den Abtrieb 752 übertragen. Dazu ist das erste Schaltelement 791 zwischen dem Antrieb 751 und dem Sonnenrad 761 angeordnet. Im geschlossenen Zustand des ersten Schaltelements 791 wird das Drehmoment des Antriebs 751 über das erste Schaltelement 791 auf das Sonnenrad 761 übertragen. Das Sonnenrad 761 ist im Eingriff mit dem ersten Planetenrad 763. Das zweite Planetenrad 765 ist im Eingriff mit dem Hohlrad 767. Das Hohlrad 767 ist verdrehfest mit dem Abtrieb 752 verbunden. Der Steg 781 bildet einen Planetenträger für die Planetenräder 763, 765, die zusammen einen Stufenplaneten bilden. Der Steg 781 ist gehäusefest mit dem Gehäuse 225 verbunden. Die Getriebeelemente 761, 763, 765, 767 sind dabei derart aufeinander abgestimmt, dass zwischen dem Antrieb 751 und dem Abtrieb 752 eine mechanische Übersetzung mit dem Übersetzungsverhältnis 1: 1 hergestellt wird. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann auch eine von dem genannten Übersetzungsverhältnis abweichende Übersetzung gewählt realisiert werden.
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8 zeigt einen Wendesatz 215 mit einem Antrieb 751 und einem Abtrieb 752 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Wendesatz 215 entspricht dem in 7 gezeigten Wendesatz 215, mit dem Unterschied, dass die Schaltelemente 791, 792 nicht antriebseitig, sondern abtriebseitig angeordnet sind.
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So ist der Antrieb 751 verdrehfest mit dem Sonnenrad 761 verbunden. Das erste Schaltelement 791 ist zwischen dem Hohlrad 767 und dem Abtrieb 752 angeordnet. Das zweite Schaltelement 792 ist entsprechend dem anhand von 7 beschriebenen Ausführungsbeispiel zwischen dem Antrieb 751 und dem Abtrieb 752 angeordnet.
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9 zeigt einen Wendesatz 215 mit einem Antrieb 751 und einem Abtrieb 752 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Wendesatz 215 entspricht dem in 7 gezeigten Wendesatz 215, mit dem Unterschied, dass das erste Schaltelement 791 zwischen dem Steg 781 und dem Gehäuse 225 angeordnet ist und das zweite Schaltelement 792 zwischen dem Antrieb 751 und dem Steg 781 angeordnet ist. Das Sonnenrad 761 ist verdrehfest mit dem Antrieb 751 verbunden.
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Wenn das erste Schaltelement 791 geschlossen und das zweite Schaltelement 792 geöffnet ist, ist der Steg 781 über das erste Schaltelement 791gehäusefest mit dem Gehäuse 225 verbunden. In diesem Fall wird ein Drehmoment des Antriebs 751 über die sich um den Steg 781 drehenden Planetenräder 763, 765 auf den Abtrieb 752 übertragen, wobei eine Umkehr der Drehrichtung zwischen dem Antrieb 751 und dem Abtrieb 752 stattfindet.
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Wenn das erste Schaltelement 791 geöffnet und das zweite Schaltelement 792 geschlossen ist, wird der Steg 781 über das zweite Schaltelement 792 mitgedreht. In diesem Fall ist der der Planetensatz des Wendesatzes 215 geblockt und das Drehmoment des Antriebs 751 wird ohne Drehrichtungsumkehr auf den Abtrieb 752 übertragen.
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10 zeigt einen Wendesatz 215 mit einem Antrieb 751 und einem Abtrieb 752 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Wendesatz 215 entspricht dem in 7 gezeigten Wendesatz 215, mit dem Unterschied, dass das erste Schaltelement 791 zwischen dem Steg 781 und dem Gehäuse 225 angeordnet ist. Das Sonnenrad 761 ist verdrehfest mit dem Antrieb 751 verbunden.
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Wenn das erste Schaltelement 791 geschlossen und das zweite Schaltelement 792 geöffnet ist, ist der Steg 781 über das erste Schaltelement 791 gehäusefest mit dem Gehäuse 225 verbunden. In diesem Fall wird ein Drehmoment des Antriebs 751 über die sich um den Steg 781 drehenden Planetenräder 763, 765 auf den Abtrieb 752 übertragen, wobei eine Umkehr der Drehrichtung zwischen dem Antrieb 751 und dem Abtrieb 752 stattfindet.
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Wenn das erste Schaltelement 791 geöffnet und das zweite Schaltelement 792 geschlossen ist, wird das Drehmoment des Antriebs 751 über das zweite Schaltelement 792 ohne Drehrichtungsumkehr auf den Abtrieb 752 übertragen.
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11 zeigt einen Wendesatz 215 mit einem Antrieb 751 und einem Abtrieb 752 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Wendesatz 215 entspricht dem in 7 gezeigten Wendesatz 215, mit dem Unterschied, dass das erste Schaltelement 791 zwischen dem Steg 781 und dem Gehäuse 225 angeordnet ist und das zweite Schaltelement 792 zwischen dem Abtrieb 752 und dem Steg 781 angeordnet ist. Das Sonnenrad 761 ist verdrehfest mit dem Antrieb 751 verbunden.
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Wenn das erste Schaltelement 791 geschlossen und das zweite Schaltelement 792 geöffnet ist, ist der Steg 781 über das erste Schaltelement 791 gehäusefest mit dem Gehäuse 225 verbunden. In diesem Fall wird ein Drehmoment des Antriebs 751 über die sich um den Steg 781 drehenden Planetenräder 763, 765 auf den Abtrieb 752 übertragen, wobei eine Umkehr der Drehrichtung zwischen dem Antrieb 751 und dem Abtrieb 752 stattfindet.
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Wenn das erste Schaltelement 791 geöffnet und das zweite Schaltelement 792 geschlossen ist, ist der Planetensatz des Wendesatzes 215 geblockt und das Drehmoment des Antriebs 751 wird ohne Drehrichtungsumkehr auf den Abtrieb 752 übertragen.
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12 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 1201 mit einem Getriebe 210 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Getriebe 210 ist Teil eines Antriebsstrangs des Fahrzeugs 1201 und über eine Antriebswelle 221 direkt oder über weitere nicht gezeigte Getriebeelemente mit einem Motor 101 und über eine Abtriebswelle 222 direkt oder über weitere nicht gezeigte Getriebeelemente mit einer Antriebsachse 109 des Fahrzeugs 1201 gekoppelt. Bei dem Fahrzeug 1201 kann es sich beispielsweise um ein Schienenfahrzeug handeln. Das Fahrzeug 1201 kann sich durch zwei gleichwertige Fahrtrichtungen auszeichnen. Die Antriebskraft des Motors 101 kann somit wahlweise entweder für eine Vorwärtsfahrt oder für eine Rückwärtsfahrt des Fahrzeugs 1201 eingesetzt werden, wobei durch das Getriebe 210 sowohl in Bezug auf die Vorwärtsfahrt als auch in Bezug auf die Rückwärtsfahrt die gleichen oder einander entsprechende Getriebeübersetzungen bereitgestellt werden können. Gemäß einer weiteren, nicht gezeigten Ausführung können von einem Motor 101 beispielsweise mit Hilfe eines zusätzlichen Verteilergetriebes auch zwei oder mehr Antriebsachsen des Fahrzeuges 1201 angetrieben werden.
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Das Getriebe 210 weist ein Getriebegehäuse 225 und eine Anordnung 1205 aus einer Mehrzahl von Schaltelementen und einer Mehrzahl von weiteren Getriebeelementen zum schaltbaren Einstellen einer Mehrzahl von Drehzahlverhältnissen zwischen einer Drehzahl der Antriebswelle 221 und einer Drehzahl der Abtriebswelle 222 und zum schaltbaren Einstellen einer Drehrichtungsumkehr zwischen einer Drehrichtung der Antriebswelle 221 und einer Drehrichtung der Abtriebswelle 222 auf. Die weiteren Getriebeelemente können beispielsweise Elemente eines oder mehrerer Planetengetriebe umfassen. Das Getriebegehäuse 225 kann einstückig ausgeführt sein oder aber mehrteilig ausgeführt sein, beispielsweise entsprechend der anhand der 5 und 6 beschriebenen Ausführungsbeispiele. Das Getriebegehäuse 225 kann einen einzigen zusammenhängenden Innenraum umschließen, in dem die Getriebeelemente der Anordnung 1205 angeordnet sind. Die Schaltelemente und weiteren Getriebeelemente der Anordnung 1205 können als eine funktionale Einheit realisiert sein, die die Funktionalitäten der einstellbaren Drehzahlverhältnisse und der Drehrichtungsumkehr vereint. Alternativ können die Schaltelemente und Getriebeelemente der Anordnung 1205 in zwei oder mehr funktionale Einheiten aufgeteilt sein, beispielsweise wie es anhand der 2 und 3 sowie 5 und 6 beschrieben ist. Eine der Drehrichtungsumkehr zugeordnet funktionale Einheit kann dabei beispielsweise durch einen Wendesatz realisiert sein, wie er anhand der 7 bis 11 beschrieben ist. Eine den einstellbaren Drehzahlverhältnissen zugeordnete Funktionalität kann durch ein Automatgetriebe, beispielsweise ein Stufenautomatgetriebe realisiert sein.
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Die Anordnung 1205 kann auch einen gemeinsamen Öl-Haushalt für die Schaltelemente des Getriebes 210 umfassen.
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Zur Betätigung der Schaltelemente des Getriebes 210 ist ein Steuergerät 1210 vorgesehen. Das Steuergerät 1210 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel an dem Gehäuse 225 befestigt.
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Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden. Die gezeigten Ausführungsbeispiele für den Wendesatz sind beispielhaft gewählt und können durch geeignete andere Getriebesysteme ersetzt werden. Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“ Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so kann dies so gelesen werden, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
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Bezugszeichenliste
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- 101
- Motor
- 103
- Hauptgetriebe
- 105
- Wendegetriebe
- 107
- Achsgetriebe
- 109
- Antriebsachse
- 210
- Getriebe
- 213
- Automatgetriebe
- 215
- Wendesatz
- 221
- Antriebswelle
- 222
- Abtriebswelle
- 225
- Getriebegehäuse
- 431
- Anfahrelement
- 441
- Gehäuse
- 443
- Gehäusedeckel
- 545
- Zwischengehäuse
- 751
- Antrieb
- 752
- Abtrieb
- 761
- Sonnenrad
- 763
- erstes Planetenrad
- 765
- zweites Planetenrad
- 767
- Hohlrad
- 781
- Steg
- 791
- erstes Schaltelement
- 792
- zweites Schaltelement
- 1201
- Fahrzeug
- 1205
- Anordnung aus einer Mehrzahl von Schalt- und Getriebeelementen
- 1210
- Steuergerät
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010039862 A1 [0003]
