WO2005073599A1 - Leistungsverzweigtes getriebe - Google Patents

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WO2005073599A1
WO2005073599A1 PCT/EP2004/008027 EP2004008027W WO2005073599A1 WO 2005073599 A1 WO2005073599 A1 WO 2005073599A1 EP 2004008027 W EP2004008027 W EP 2004008027W WO 2005073599 A1 WO2005073599 A1 WO 2005073599A1
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variator
planetary gear
gear set
gear
output
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PCT/EP2004/008027
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Jürgen WAFZIG
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Zf Friedrichshafen Ag
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    • F16H2037/088—Power split variators with summing differentials, with the input of the CVT connected or connectable to the input shaft
    • F16H2037/0886—Power split variators with summing differentials, with the input of the CVT connected or connectable to the input shaft with switching means, e.g. to change ranges

Definitions

  • the present invention relates to a power-split transmission, which comprises a variator according to the preamble of claim 1.
  • Such transmissions include, for example, continuously adjustable friction wheel variators which have at least two toroidal disks with toroidal running surfaces, between which rolling bodies roll.
  • friction wheel variators In addition to the infinitely variable change in gear ratio, friction wheel variators have a high torque capacity.
  • a transmission which can be operated in two power ranges.
  • the essential components of this known friction wheel transmission are an infinitely adjustable friction wheel variator with two toroidal running surfaces interacting in pairs, a countershaft and a summation transmission.
  • a power split is provided in the lower area (LOW).
  • the drive power is transmitted from the drive shaft via a gear ratio to the countershaft and then to the continuously variable transmission (friction wheel variator), which is connected to the summation transmission on the output side.
  • the drive power is fed directly into the summation gear via the countershaft and a transmission stage, where the power of both power branches is added up and passed on to the output shaft.
  • the drive power is transferred to the countershaft and through a gear ratio then directed to the continuously variable transmission. In this case, no further performance share is provided.
  • Another transmission is known from the applicant's DE 197 03 544 A1, in which a power split is provided and a continuously variable transmission, in particular a transmission with toroidal running surfaces (friction wheel transmission) interacting in pairs, is used.
  • This known transmission also has an intermediate or countershaft in order to enable the desired power split.
  • EP 1 253 350 A2 discloses a power-split two-range gearbox of the type mentioned at the outset, in which a gear is shifted to increase the overall efficiency in the overdrive, in which no power flows through the variator, since the variator generally has a poorer efficiency than positive locking Force or torque transmission devices.
  • the transmission comprises a two-pass toroidal variator, a summation transmission containing a planetary gear set and a planetary gear set which serves as a reversing gear, which are arranged one behind the other in this order in the direction of the power flow.
  • the present invention has for its object to provide a transmission diagram for power split transmission, including a variator, which has great flexibility in terms of installation space requirements and a high degree of effectiveness.
  • a power-split transmission with a variator, a variator output transmission comprising a planetary gear set and a further planetary gear set is proposed, the further planetary gear set in the flow direction in front of the variator serving as a split gear and in the flow direction behind the variator serving as a summation gear for the power branches, in which the variator output gear, the variator and the further planetary gear set are arranged coaxially and the spatial arrangement of the variator output gear, variator and planetary gear set in the direction of the output is given by one of the following schemes:
  • Variator driven gearbox - variator - planetary gear set Variator driven gearbox - variator - planetary gear set.
  • the use of the variator output transmission containing a planetary gear set ensures the coaxiality of the transmission components; this means that no countershaft is required to transfer the variator power to the output.
  • the variator can be designed as a toroid or friction wheel variator (single or double cavity, ie with one or two pairs of torus disks), as a belt or chain variator or as a continuously variable hydrostatic transmission.
  • a double cavity (two-pass) toroidal variator with two pairs of toroidal disks the following further spatial arrangement possibilities result according to the invention:
  • a countershaft is provided axially parallel and offset with respect to the variator
  • the power of the variator is directed to the output of the transmission via the countershaft by at least one spur gear stage and / or at least one belt or sprocket drive.
  • the variator driven transmission is omitted.
  • the following spatial arrangement options for the spur gear stages or belt or sprocket drives, the variator and the planetary gear set result:
  • the planetary gears are preferably designed as minus planetary gears; Plus planetary gear sets can also be used.
  • the gears are preferably designed as geared neutral gears (finite drive speeds are possible with the output at a standstill) and can have one or two driving ranges.
  • a gear can be provided in the overdrive in which no power flows through the variator.
  • This can be a direct gear; however, it is also possible to achieve a further gear ratio by means of planetary stages or spur gear stages or belt drives, which corresponds to the gear ratio of the variator or realizes a further gear shift.
  • An additional shifting element can be provided for shifting the overdrive gear, whereby in the context of a particularly advantageous embodiment, in the case of two-range gearboxes, the overdrive gear is shifted by closing both range shifting elements with a certain variator ratio.
  • Figures 1 to 9 spatial arrangement options of components of a power split transmission according to the invention
  • Figure 10 A schematic representation of a first preferred embodiment of a transmission according to the invention.
  • Figure 11 A schematic representation of a second preferred embodiment of a transmission according to the invention.
  • Figure 12 A schematic representation of a further preferred embodiment of a transmission according to the invention.
  • Figure 13 A schematic representation of a fourth preferred embodiment of a transmission according to the invention.
  • FIGS. 10 to 13 relate to different arrangement options that have already been explained.
  • the specific exemplary embodiments shown in FIGS. 10 to 13 are described below.
  • the gearbox according to the invention comprises a two-speed friction wheel variator 1, a planetary gear set 3 serving as a summation gearbox and a variator output gearbox 2 which comprises a planetary gear set 9.
  • the gearbox shown is a geared neutral single-range gearbox educated.
  • the variator output gear 2 is arranged between the variator disk pairs 4, 5 and coaxially therewith.
  • the variator output with the clutch K1 which is arranged in the direction of the power flow in front of the sun gear 10 of the ptanet set 9, is conducted via the sun gear 10 and the ring gear 11 to the planetary gear set 3.
  • Another part of the drive power is directed from the drive shaft 12 via the web 13 of the planetary gear set 9 to the planetary gear set 3.
  • the sun gear 10 of the planetary gear set 9 of the variator output gear 2 can be connected on the drive side via the clutch K1 to the variator output and can be coupled to the housing via the switching element or the brake KD; the web 13 is connected on the drive side to the drive shaft 12 and on the output side to the variator and the web 18 of the planetary gear set 3.
  • the ring gear 11 is connected on the output side to the sun gear 15 of the planetary gear set 3, the ring gear 16 of the planetary gear set 3 being connected to the output shaft 17.
  • the clutch element or; the brake KD closed.
  • Another part of the power is transmitted from the web 13 of the planetary gear set 9 to the web 18 of the planetary gear set 2.
  • FIG. 11 also shows a gear designed as a geared neutral single-range gear. It comprises a two-speed friction wheel variator 1 with two pairs of variator discs 4, 5, a plate serving as a summation gear. netset 3 and a variator driven gear 2, which comprises a planetary gear set 9.
  • the variator output gear 2 and the planetary gear set 3 are arranged coaxially to the variator and in the direction of the output shaft 17 behind the variator 1.
  • the clutch K1 closed which connects the variator output to the sun gear 10 of the planetary gear set 9 of the variator output transmission, the variator output is conducted to the planetary gear set 3 via the sun gear 10 and the ring gear 11.
  • Another part of the drive power is directed from the drive shaft 12 via the web 13 and the ring gear 11 of the planetary gear set 9 to the planetary gear set 3, the ring gear 16 of which is connected to the output shaft 17.
  • the sun gear 10 of the planetary gear set 9 of the variator output gear 2 can be connected on the drive side via the clutch KT to the variator drive and can be coupled to the housing 14 via the switching element or the brake KD;
  • the web 13 is connected on the drive side to the drive shaft 12 and on the output side to the variator 1.
  • the ring gear 11 is connected on the output side to the sun gear 15 of the planetary gear set 3, the ring gear 16 of the planetary gear set 3 with. the output shaft 17 and the web 18 is connected to the drive shaft 12.
  • the shifting element or the brake KD is closed according to the invention as in the exemplary embodiment from FIG. 10 with the clutch K1 open.
  • Output shaft 17 is passed.
  • the transmission shown in FIG. 12 comprises a one-piece friction wheel variator 1, behind which a variator output transmission 2,. comprising a planetary gear set 9 and the planetary gear set 3, which serves as a summation gear, are arranged coaxially one behind the other.
  • the transmission is designed as a power-split two-range transmission.
  • the sun gear 10 of the planetary gear set 9 of the variator output gear 2 is connected on the drive side to the variator output and the ring gear 11 is connected on the output side to the sun gear 15 of the planetary gear set 3.
  • the web 13 of the planetary gear set 9 is also coupled to the housing 14.
  • the web 18 of the planetary gear set 3 can be coupled to the housing via a brake KR and can be connected on the drive side to the drive shaft 12 via the clutch K2, the ring gear 16 being connected to the output shaft 17.
  • the ring gear 16 can be connected to the drive shaft 12 via a clutch K1 and a clutch K2; the web 18 can also be connected to the ring gear 16 via the clutch K1.
  • the clutch K1 In the first area (LOW), the clutch K1 is closed and the power flows only via the variator 1, the planetary gear set 9 and the planetary gear set 3 rotating in block mode. A power split is provided in the second area HIGH); clutch K2 is closed, so that the power is transmitted on the one hand from drive shaft 12 to web 18 of planetary gear set 3 and on the other hand from variator 1 via planetary gear set 9 to sun gear 15 of planetary gear set 3. The total power is transmitted to the output shaft 17 via the ring gear 16. To implement the reverse gear, the switching element KR is closed.
  • the overdrive gear is shifted by closing the clutches K1 and K2, so that the planetary gear set, driven by the drive shaft 12, rotates in block mode.
  • the transmission shown in FIG. 13 comprises a two-speed friction wheel variator 1 with two pairs of variator disks 4, 5. Furthermore, a countershaft 6 arranged axially parallel to the variator 1 is provided, via which a belt or sprocket drive 7 and a spur gear stage are arranged between the variator disks 4, 5 8, the power of the variator 1 to the output, the transmission is conducted. Furthermore, a planetary gear set 3 serving as a summation gear is provided, which is arranged coaxially with the variator 1.
  • the sun gear 15 of the planetary gear set 3 is connected to the output shaft 17;
  • the web 18 is connected on the drive side via the star wheel stage 8, the shaft 6 and the belt or chain wheel drive 7 to the output of the variator 1.
  • the ring gear 16 can be coupled to the housing 14 via a brake KR; on the drive side, the ring gear 16 can be connected to the spur gear stage 8 via a clutch K1.
  • ment K2 arranged which releasably connects the ring gear 16 with the drive shaft 12.
  • the clutch K1 In the first area (LOW), the clutch K1 is closed and the power flows only via the variator 1, the belt or sprocket drive 7, the countershaft 6 and the spur gear stage 8 to the planetary gear set 3, which rotates in the block mode.
  • a power split is provided in the second area (HIGH); clutch K2 is closed, so that the power on the one hand from the drive shaft 12 to the ring gear 16 of the planetary gear set 3 and on the part of the variator 1 via the belt or sprocket drive 7, the countershaft 6 and the spur gear 8 is transmitted to the web 18 of the planetary gear set 3.
  • the total power is transmitted to the output shaft 17 via the ring gear 16.
  • the switching element KR is closed.
  • the overdrive gear is shifted by closing the clutches K1 and K2, so that the planetary gear set rotates driven by the drive shaft 12 in block mode.
  • the starting clutch AK is also shown in FIG. 13 for the sake of completeness.

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Abstract

Es wird ein leistungsverzweigtes Getriebe mit einem Variator (1) vorgeschlagen, der als Toroid- bzw. Reibradvariator, als Band- oder Kettenvariator, als Kegelringbetriebe oder als stufenloses Hydrostatgetriebe ausgebildet ist, mit einem, einen Planetensatz (9) umfassenden Variatorabtriebsgetriebe (2) und einem weiteren Planetensatz (3), der in Kraftflussrichtung vor dem Variator geschaltet als Aufteilungsgetriebe und in Kraftflussrichtung hinter dem Variator geschaltet als Summierungsgetriebe für die Leistungszweige dient, bei dem das Variatorabtriebsgetriebe (2), der Variator (1) und der weitere Planetensatz (3) koaxial angeordnet sind und wobei die räumliche Anordnung von Variatorabtriebsgetriebe (2), Variator (1) und Planetensatz (3) in Richtung Abtrieb durch eins der folgenden Schemata gegeben ist: Variator (1) - Variatorabtriebsgetriebe (2) - Planetensatz (3); Variator (1) - Planetensatz (3) - Variatorabtriebsgetriebe (2); Planetensatz (3) - Variator (1) - Variatorabtriebsgetriebe (2); Planetensatz (3) - Variatorabtriebsgetriebe (2) - Variator (1); Variatorabtriebsgetriebe (2) - Planetensatz (3) - Variator (1).; Variatorabtriebsgetriebe (2) - Variator (1) - Planetensatz (3).

Description

Leistungsverzweigtes Getriebe
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein leistungsverzweigtes Getriebe, welches einen Variator umfasst gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Derartige Getriebe umfassen beispielsweise stufenlos verstellbare Reibradvariatoren, welche mindestens zwei Torusscheiben mit toroidförmigen Laufflächen aufweisen, zwischen denen Rollkörper abrollen. Reibradvariatoren weisen neben der stufenlosen Übersetzungsänderung eine hohe Drehmomentkapazität auf.
Aus der DE 19629213 A1 ist ein Getriebe bekannt, welches in zwei Leistungsbereichen betrieben werden kann. Die wesentlichen Bestandteile dieses bekannten Reibradgetriebes sind ein stufenlos verstellbarer Reibradva- riator mit zwei paarweise zusammenwirkenden toroidförmigen Laufflächen, eine Vorgelegewelle sowie ein Summierungsgetriebe. Hierbei ist im unteren Bereich (LOW) eine Leistungsverzweigung vorgesehen. Die Antriebsleistung wird von der Antriebswelle über eine Übersetzungsstufe an die Vorgelegewelle und anschließend an das stufenlos verstellbare Getriebe (Reibradvariator) geleitet, welches abtriebsseitig mit dem Summierungsgetriebe verbunden ist. Über einen zweiten Leistungszweig wird die Antriebsleistung über die Vorgelegewelle und eine Übersetzungsstufe direkt in das Summierungsgetriebe geleitet, wo die Leistung beider Leistungszweige aufsummiert und an die Abtriebswelle weitergeleitet wird.
Im zweiten Leistungsbereich (HIGH) dieses bekannten Getriebes wird die Antriebsleistung über eine Übersetzungsstufe auf die Vorgelegewelle und anschließend auf das stufenlos verstellbare Getriebe geleitet. Ein weiterer Leistungsanteil ist in diesem Fall nicht vorgesehen.
Aus der DE 197 03 544 A1 der Anmelderin ist ein weiteres Getriebe bekannt, bei dem eine Leistungsverzweigung vorgesehen ist und ein stufenlos verstellbares Getriebe, insbesondere ein Getriebe mit paarweise zusammenwirkenden, toroidförmigen Laufflächen (Reibradgetriebe) eingesetzt wird. Auch dieses bekannte Getriebe weist eine Zwischen- bzw. Vorgelegewelle auf, um die gewünschte Leistungsverzweigung zu ermöglichen.
Aus der EP 1 253 350 A2 ist ein leistungsverzweigtes Zweibereichsgetriebe der eingangs genannten Art bekannt, bei dem zur Erhöhung des Gesamtwirkungsgrades im Overdrive ein Gang geschaltet wird, bei dem keine Leistung über den Variator fließt, da der Variator in der Regel einen schlechteren Wirkungsgrad als formschlüssige Kraft- bzw. Momentenübertragungsein- richtungen. Hierbei umfasst das Getriebe einen zweizügigen Toroidvariator, ein einen Planetensatz enthaltendes Summierungsgetriebe und einen Planetensatz, der als Umkehrgetriebe dient, die in dieser Reihenfolge in Kraftflussrichtung hintereinander angeordnet sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Getriebeschema für leistungsverzweigtes Getriebe, umfassend einen Variator, anzugeben, welches eine große Flexibilität bezüglich der Einbauraumanforderungen und einen hohen Wirkμngsgrad aufweist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche 1 und.3 gelöst. Weitere Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus den Unteransprüchen hervor. Demnach wird ein leistungsverzweigtes Getriebe mit einem Variator, einem einen Planetensatz umfassenden Variatorabtriebsgetriebe und einem weiteren Planetensatz vorgeschlagen, wobei der weitere Planetensatz in Kraftfluss- richturig vor dem Variator geschaltet als Aufteilungsgetriebe und in Kraftflussrichtung hinter dem Variator geschaltet als Summierungsgetriebe für die Leistungszweige dient, bei dem das Variatorabtriebsgetriebe, der Variator und der weitere Planetensatz koaxial angeordnet sind und wobei die räumliche Anordnung von Variatorabtriebsgetriebe, Variator und Planetensatz in Richtung Abtrieb durch eins der folgenden Schemata gegeben ist:
Variator - Variatorabtriebsgetriebe - Planetensatz;
Variator - Planetensatz - Variatorabtriebsgetriebe;
Planetensatz - Variator - Variatorabtriebsgetriebe;
Planetensatz - Variatorabtriebsgetriebe - Variator;
Variatorabtriebsgetriebe - Planetensatz - Variator;
Variatorabtriebsgetriebe - Variator - Planetensatz.
Hierbei kann durch die Verwendung des einen Planetensatz enthaltenden Variatorabtriebsgetriebes die Koaxialität der Getriebekomponenten gewährleistet werden; dadurch ist keine Vorgelegewelle erforderlich, um die Variatorleistung auf den Abtrieb zu übertragen.
Der Variator kann als Toroid- bzw. Reibradvariator (Single oder Double Cavity, d.h. mit einem oder mit zwei Torusscheibenpaaren), als Band- oder Kettenvariator oder auch als stufenloses Hydrostatgetriebe ausgebildet sein. Bei einem Double Cavity (zweizügigen) Toroidvariator mit zwei Torusscheibenpaaren ergeben sich gemäß der Erfindung folgende weitere räumliche Anordnungsmöglichkeiten:
Scheibenpaar - Variatorabtriebsgetriebe - Scheibenpaar - Planetensatz;
Scheibenpaar - Planetensatz - Scheibenpaar - Variatorabtriebsgetriebe;
Variatorabtriebsgetriebe - Scherbenpaar - Planetensatz - Scheibenpaar; und
Planetensatz - Scheibenpaar - Variatorabtriebsgetriebe - Scheibenpaar.
Im Rahmen weiterer Varianten eines erfindungsgemäßen Getriebes, bei denen welche eine Vorgelegewelle achsparallel und achsversetzt zum Variator vorgesehen ist, wird über die Vorgelegewelle durch zumindest eine Stirnradstufe und/oder zumindest einen Riemen- bzw. Kettenradantrieb die Leistung des Variators auf den Abtrieb des Getriebes geleitet, wobei das Variatorabtriebsgetriebe entfällt. Hierbei ergeben sich erfindungsgemäß folgende räumliche Anordnungsmöglichkeiten der Stirnradstufen oder Riemen- bzw. Kettenradantriebe, des Variators und des Planetensatzes:
Variator - Stirnradstufe - Stirnradstufe - Planetensatz;
Variator - Stirnradstufe - Planetensatz -Stirnradstufe; und
Planetensatz - Variator - Stirnradstufe - Stirnradstufe.
Bei einem Double Cavity (zweizügigen) Toroidvariator mit zwei Torusscheibenpaaren ergeben sich gemäß der Erfindung folgende weitere räumliche Anordnungsmöglichkeiten: Scheibenpaar - Stirnradstufe - Scheibenpaär - Stirnrädstufe - Planetensatz;
Planetensatz - Stirnradstufe - Scheibenpaar- Stirnradstufe - Scheibenpaar; und
Scheibenpaär - Stirnradstufe - Scheibenpaar - Planetensatz - Stirnradstufe.
Vorzugsweise sind die Planetensatze als Minus-Planetensätze ausgebildet; es sind aber auch Plus-Planetensätze einsetzbar.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Getriebe vorzugsweise als Geared Neutral Getriebe (endliche Antriebsdrehzahlen bei stillstehendem Abtrieb werden ermöglicht) ausgebildet und können einen oder zwei Fahrbereiche aufweisen.
Um den Wirkungsgrad zu verbessern, kann im Overdrive ein Gang vorgesehen sein, bei dem keine Leistung über den Variator fließt. Hierbei kann es sich um einen Direktgang handeln; es ist aber auch möglich, mittels Planeteπ- stufen oder Stirnradstufen bzw. Riemenantrieben eine weitere Übersetzung zu erzielen, welche der Übersetzung des Variators entspricht oder einen weiteren Gangsprung realisiert.
Zum Schalten des Overdrive-Ganges kann ein zusätzliches Schaltelement vorgesehen sein, wobei im Rahmen einer besonders vorteilhaften Ausführungsform, bei Zweibereichsgetrieben der Overdrive-Gang durch Schließen beider Bereichsschaltelemente bei einer bestimmten Variatorübersetzung geschaltet wird.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. Es stellen dar:
Figuren 1 bis 9: Räumliche Anordnungsmöglichkeiten von Komponenten eines erfindungsgemäßen leistungsverzweigten Getriebes;
Figur 10: Eine schematische Darstellung einer ersten bevorzugten Ausführungsform eines Getriebes gemäß der Erfindung;
Figur 11: Eine schematische Darstellung einer zweiten bevorzugten Ausführungsform eines Getriebes gemäß der Erfindung;
Figur 12: Eine schematische Darstellung einerweiteren bevorzugten Ausführungsform eines Getriebes gemäß der Erfindung; und
Figur 13: Eine schematische Darstellung einer vierten bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Getriebes.
Figuren 1 bis 9 betreffen unterschiedliche Anordnungsmöglichkeiten, die bereits erläutert worden sind. Im folgenden werden die in Figuren 10 bis 13 gezeigten konkreten Ausführungsbeispiele beschrieben.
Gemäß Figur 10 umfasst das erfindungsgemäße Getriebe einen zweizügigen Reibradvariator 1 , einen als Summierungsgetriebe dienenden Planetensatz 3 und ein Variatorabtriebsgetriebe 2, welches einen Planetensatz 9 umfasst. Das gezeigte Getriebe ist als Geared Neutral Einbereichsgetriebe ausgebildet. Das Variatorabtriebsgetriebe 2 ist zwischen den Variatorschei- benpaaren 4, 5 und koaxial dazu angeordnet. Hierbei wird die Variatorleistung bei geschlossener Kupplung K1 , welche in Kraftflussrichtung vor dem Sonnenrad 10 des Ptanetensatzes 9 angeordnet ist, über das Soπnenrad 10 und das Hohlrad 11 auf den Planetensatz 3 geleitet. Ein weiterer Teil der Antriebsleistung wird von der Antriebswelle 12 über den Steg 13 des Planetensatzes 9 auf den Planetensatz 3 geleitet.
Hierbei ist das Sonnenrad 10 des Planetensatzes 9 des Variator- abtriebsgetriebes 2 antriebsseitig über die Kupplung K1 mit dem Variatorabtrieb verbindbar und über das Schaltelement bzw. die Bremse KD an das Gehäuse ankoppelbar; der Steg 13 ist antriebsseitig mit der Antriebswelle 12 und abtriebsseitig mit dem Variator und dem Steg 18 des Planetensatzes 3 verbünden. Das Hohlrad 11 ist abtriebsseitig mit dem Sonnenrad 15 des Planetensatzes 3 verbunden, wobei das Hohlrad 16 des Planetensatzes 3 mit der Abtriebswelle 17 verbunden ist.
Um den Overdrive-Gang zu schalten, wird bei geöffneter Kupplung K1 das Schaltelement bzw; die Bremse KD geschlossen. Dies führt dazu, dass keine Leistung über den Variator fließt und dass das Sonnenrad 10 des Planetensatzes 9 an das Gehäuse 14 gekoppelt wird; auf diese Weise fließt die Leistung von der Antriebswelle 12 über den Steg 13 und das Hohlrad 11 des Planetensatzes 9 auf das Sonnenrad 15 des Planetensatzes 2, wo sie dann über das Hohlrad 16 auf die Abtriebswelle 17 geleitet wird. Ein weiterer Teil der Leistung wird vom Steg 13 des Planetensatzes 9 auf den Steg 18 des Planetensatzes 2 übertragen.
In Figur 11 ist ebenfalls ein als Geared Neutral Einbereichsgetriebe ausgebildete Getriebe gezeigt. Es umfasst zweizügigen Reibradvariator 1 mit zwei Variatorscheibenpaaren 4, 5, einen als Summierungsgetriebe dienenden Pla- netensatz 3 und ein Variatorabtriebsgetriebe 2, welches einen Planetensatz 9 umfasst. Hierbei sind das Variatorabtriebsgetriebe 2 und der Planetensatz 3 koaxial zum Variator und in Richtung auf die Abtriebswelle 17 hinter dem Variator 1 angeordnet. Die Variatorleistung wird bei geschlossener Kupplung K1 , die den Variatorabtrieb mit dem Sonnenrad 10 des Planetensatzes 9 des Variator- abtriebsgetriebes verbindet, über das Sonnenrad 10 und das Hohlrad 11 auf den Planetensatz 3 geleitet. Ein weiterer Teil der Antriebsleistung wird von der Antriebswelle 12 über den Steg 13 und das Hohlrad 11 des Planetensatzes 9 auf den Planetensatz 3 geleitet, dessen Hohlrad 16 mit der Abtriebswelle 17 verbunden ist. t
Hierbei ist das Sonnenrad 10 des Planetensatzes 9 des Variator- abtriebsgetriebes 2 antriebsseitig über die Kupplung KT mit dem Variato- rabtrieb verbindbar und über das Schaltelement bzw. die Bremse KD an das Gehäuse 14 ankoppelbar; der Steg 13 ist antriebsseitig mit der Antriebswelle 12 und abtriebsseitig mit dem Variator 1 verbunden. Das Hohlrad 11 ist abtriebsseitig mit dem Sonnenrad 15 des Planetensatzes 3 verbunden, wobei das Hohlrad 16 des Planetensatzes 3 mit. der Abtriebswelle 17 und der Steg 18 mit der Antriebswelle 12 verbunden ist.
Um den Overdrive-Gang zu schalten, wird erfindungsgemäß wie bei dem Ausführungsbeispiel aus Figur 10 bei geöffneter Kupplung K1 das Schaltelement bzw. die Bremse KD geschlossen. Dies führt dazu, dass keine Leistung über den Variator fließt und dass das Sonnenrad 10 des Planetensatzes 9 an das Gehäuse 14 gekoppelt wird; auf diese Weise fließt die Leistung von der Antriebswelle 12 einerseits über den Steg 13 und das Hohlrad 11 des Planetensatzes 9 auf das Sonnenrad 15 des Planetensatzes 3 und andererseits auf den Steg 18 des Planetensatzes 3, wo sie dann über das Hohlrad 16 auf die. Abtriebswelle 17 geleitet wird. Das in Figur 12 gezeigte Getriebe umfasst einen einzügigen Reibradvariator 1 , hinter dem in Kraftflussrichtung ein Variatorabtriebsgetriebe 2,. umfassend einen Planetensatz 9 und der Planetensatz 3, der als Summierungsgetriebe dient, koaxial hintereinander angeordnet sind.
Das Getriebe ist als leistungsverzweigtes Zweibereichsgetriebe ausgebildet. Hierbei ist das Sonnenrad 10 des Planetensatzes 9 des Variator- abtriebsgetriebes 2 antriebsseitig mit dem Variatorabtrieb und das Hohlrad 11 abtriebsseitig mit dem Sonnenrad 15 des Planetensatzes 3 verbunden. Femer ist der Steg 13 des Planetensatzes 9 an das Gehäuse 14 gekoppelt. Der Steg 18 des Planetensatzes 3 ist über eine Bremse KR an das Gehäuse ankoppelbar und antriebsseitig über die Kupplung K2 mit der Antriebswelle 12 verbindbar, wobei das Hohlrad 16 mit der Abtriebswelle 17 verbunden ist. Des weiteren ist das Hohlrad 16 über eine Kupplung K1 und eine Kupplung K2 mit der Antriebswelle 12 verbindbar; der Steg 18 ist zudem über die Kupplung K1 mit dem Hohlrad 16 verbindbar.
Im ersten Bereich (LOW) wird die Kupplung K1 geschlossen und die Leistung fließt nur über den Variator 1 , den Planetensatz 9 und das im Blockbetrieb umlaufenden Planetensatz 3. Im zweiten Bereich HIGH) ist eine Leistungsverzweigung vorgesehen; hierbei wird die Kupplung K2 geschlossen, so dass die Leistung einerseits von der Antriebswelle 12 auf den Steg 18 des Planetensatzes 3 und andererseits vom Variator 1 über den Planetensatz 9 auf das Sonnenrad 15 des Planetensatzes 3 übertragen wird. Die Gesamtleistung wird über das Hohlrad 16 auf die Abtriebswelle 17 übertragen. Zum Realisieren des Rückwärtsganges wird das Schaltelement KR geschlossen.
Um den Direktgang bzw. Overdrive-Gang zu schalten, ist erfindungsgemäß in vorteilhafter Weise kein zusätzliches Schaltelement erforderlich; der Overdrive-Gang wird durch Schließen der Kupplungen K1 und K2 geschaltet, so dass der Planetensatz angetrieben von der Antriebswelle 12 im Blockbetrieb umläuft.
Das in Figur 13 gezeigte Getriebe umfasst einen zweizügigen Reibradvariator 1 mit zwei Variatorscheibenpaaren 4, 5. Ferner ist eine achsparallel zum Variator 1 angeordnete Vorgelegewelle 6 vorgesehen, über die mittels eines zwischen den Variatorscheiben 4, 5 angeordneten Riemen- bzw. Kettenradantriebs 7 und einer Stirnradstufe 8 die Leistung des Variators 1 auf den Abtrieb, des Getriebes geleitet wird. Ferner ist ein als Summierungsgetriebe dienender Planetensatz 3 vorgesehen, welcher koaxial zum Variator 1 angeordnet ist.
Hierbei ist das Sonnenrad 15 des Planetensatzes 3 mit der Abtriebswelle 17 verbunden; der Steg 18 ist antriebsseitig über die Stϊrnradstufe 8, die Welle 6 und den Riemen- bzw. Kettenradantrieb 7 mit dem Abtrieb des Variators 1 verbunden. Wie aus der Figur ersichtlich, ist das Hohlrad 16 über eine Bremse KR an das Gehäuse 14 ankoppelbar; antriebsseitig ist das Hohlrad 16 über eine Kupplung K1 mit der Stirnradstufe 8 verbindbar. Gemäß der Erfindung ist zwischen dem Variator 1 und dem Planetensatz 3 eine weitere Kupp- . lung K2 angeordnet, welche das Hohlrad 16 mit der Antriebswelle 12 lösbar verbindet. -
Im ersten Bereich (LOW) wird die Kupplung K1 geschlossen und die Leistung fließt nur über den Variator 1, den Riemen- bzw. Kettenradantrieb 7, die Vorgelegewelle 6 und die Stirnradstufe 8 auf den Planetensatz 3, welcher im Biockbetrieb umläuft.
Im zweiten Bereich (HIGH) ist eine Leistungsverzweigung vorgesehen; hierbei wird die Kupplung K2 geschlossen, so dass die Leistung einerseits von der Antriebswelle 12 auf das Hohlrad 16 des Planetensatzes 3 und anderer- seits vom Variator 1 über den Riemen- bzw. Kettenradantrieb 7, die Vorgelegewelle 6 und die Stirnradstufe 8 auf den Steg 18 des Planetensatzes 3 übertragen wird. Die Gesamtleistung wird über das Hohlrad 16 auf die Abtriebswelle 17 übertragen. Zum Realisieren des Rückwärtsganges wird das Schaltelement KR geschlossen.
Um den Direktgang bzw. Overdrive-Gang zu schalten, ist erfindungsge- mäß kein zusätzliches Schaltelement erforderlich; der Overdrive-Gang wird durch Schließen der Kupplungen K1 und K2 geschaltet, so dass der Planetensatz angetrieben von der Antriebswelle 12 im Blockbetrieb umläuft. In Figu 13 ist aus Vollständigkeitsgründen auch die Anfahrkupplung AK dargestellt.
Selbstverständlich fällt auch jede konstruktive Ausbildung, insbesondere jede räumliche Anordnung der Planetensätze und der Schaltelemente an sich sowie zueinander und soweit technisch sinnvoll, unter den Schutzumfang der vorliegenden Ansprüche ohne die Funktion des Getriebes, wie sie in den Ansprüchen angegeben ist, zu beeinflussen, auch wenn diese Ausbildungen nicht explizit in den Figuren oder in der Beschreibung dargestellt sind.
Bezuoszeichen
1 Variator
2 Variatorabtriebsgetriebe
3 Planetensatz
4 Variatorscheibenpaar
5 Variatorscheibenpaar
6 Vorgelegewelle
7 Riemen- bzw. Kettenradantrieb
8 Stirnradstufe
9 Planetensatz
10 Sonnenrad
11 Hohlrad
12 Antriebswelle
13 Steg
14 Gehäuse
15 Sonnenrad
16 Hohlrad
17 Abtriebswefle
18 Steg
K1 Kupplung
K2 Kupplung
KR Bremse
KD Kupplung
AK Anfahrkupplung

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Leistungsverzweigtes Getriebe mit einem Variator (1), der als Toroid- bzw. Reibradvariator, als Band- oder Kettenvariator, als Kegelringgetriebe oder als stufenloses Hydrostatgetriebe ausgebildet ist, mit einem einen Planetensatz (9) umfassenden Variatorabtriebsgetriebe (2) und einem weiteren Planetensatz (3), der in Kraftflussrichtung vor dem Variator geschaltet als Aufteilungsgetriebe und in Kraftflussrichtung hinter dem Variator geschaltet als Summierungsgetriebe für die Leistungszweige dient, bei dem das Variatorabtriebsgetriebe (2), der Variator (1) und der weitere Planetehsatz (3) koaxial angeordnet sind und wobei die räumliche Anordnung von Variatorabtriebsgetriebe (2), Variator (1) und Planetensatz (3), in Richtung Abtrieb durch eins der folgenden Schemata gegeben ist:
Variator (1 ) - Variatorabtriebsgetriebe (2) - Planetensatz (3);
Variator (1) - Planetensatz (3) - Variatorabtriebsgetriebe (2);
Planetensatz (3) - Variator (1 ) - Variatorabtriebsgetriebe (2);
Planetensatz (3) - Variatorabtriebsgetriebe (2) - Variator (1 );
Variatorabtriebsgetriebe (2) - Planetensatz (3) - Variator (1);
Variatorabtriebsgetriebe (2) -Variator (1) - Planetensatz (3).
2. Leistungsverzweigtes Getriebe nach Anspruch 1 , bei dem der Variator (1 ) als zweizügiger Toroidvariator ausgebildet ist, also zwei Torusscheiben- paare (4, 5) aufweist, die räumliche Anordnung von Variatorabtriebsge- triebe (2), Torusscheibenpaaren (4, 5) und Planetensatz (3) in Richtung Abtrieb durch eins der folgenden Schemata gegeben ist:
Scheibenpaar (4) - Variatorabtriebsgetriebe (2) - Scheibenpaar (5) - Planetensatz (3);
Scheibenpaar (4) - Planetensat∑ (3) - Scheibenpaar (5) - Variatorabtriebsgetriebe (2);
Variatorabtriebsgetriebe (2)- Scheibenpaar (4) - Planetensatz (3) - Scheibenpaar (5);
Planetensatz (3) - Scheibenpaar (4) - Variatorabtriebsgetriebe (2)- Scheibenpaar (5).
3. Leistungsverzweigtes Getriebe mit einem Variator (1 ), der als Toroid- bzw. Reibradvariator, als Band- oder Kettenvariator, als Kegelringgetriebe oder als stufenloses Hydrostatgetriebe ausgebildet ist, mit einem Planetensatz (3), der in Kraftffussrichtung vor dem Variator geschaltet als Aufteilungsgetriebe und in Kraftflussrichtung hinter dem Variator geschaltet als Summierungsgetriebe für die Leistungszweige dient, bei dem eine achsparallel und achsversetzt zum Variator angeordnete Vorgelegewelle (6) vorgesehen ist, über die mittels zumindest einer Stimradsfufe und/oder zumindest eines Riemen- bzw. Kettenradantriebs (7, 8) die Leistung des Variators auf den Abtrieb des Getriebes geleitet wird, wobei der die räumliche Anordnung von Stirnradstufen bzw. Riemen- bzw. Kettenradantrieben (7, 8), Variator (1) und Planetensatz (3), in Richtung Abtrieb durch eins der folgenden Schemata gegeben ist:
Variator (1 ) - Stirnradstufe (7) - Stirnradstufe (8)- Planetensatz (3); Variator (1) - Stirnradstufe (7-).- Planetensatz (3.) -Stirnradstufe (8);
Planetensatz (3)- Variator (1 ) - Stirnradstufe (7) - Stirnradstufe (8).
4. Leistungsverzweigtes Getriebe nach Anspruch 3, bei dem der Variator (1) als zweizügiger Toroidvariator ausgebildet ist, also zwei Torusschei benpaare (4, 5) aufweist, die räumliche Anordnung von Stirnradstufen bzw. Riemen- bzw. Kettenradantrieben (7; 8), Variator (1) und Planetensatz (3), in Richtung Abtrieb durch eins der folgenden Schemata gegeben ist:
Scheibenpaar (4) - Stirnradstufe (7) - Scheibenpaar (5) - Stirnradstufe (8)- Planetensatz (3);
Planetensatz (3)- Stirnradstufe (7) - Scheibenpaar (4) - Stimradstufe (7) - Scheibenpaar (5);
Scheibenpaar (4) - Stirnradstufe (7) - Scheibenpaar (5) - Planetensatz (3) - Stimradstufe (8).
5. Leistungsverzweigtes Getriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es als Geared Neutral Getriebe ausgebildet ist.
.
6. Leistungsverzweigtes Getriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es als Einbereichs- oder Zweibereichsgetriebe ausgebildet ist.
7. Leistungsverzweigtes Getriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetensatze (3, 9) als Plus- oder Minus-Planetensätze ausgebildet sind.
8. Leistungsverzweigtes Getriebe nach Anspruch 7, dadurch gekenn zeichnet, dass im Overdrive ein Gang vorgesehen ist, bei dem keine Leistung über den Variator (1 , 4, 5) fließt.
9. Leistungsverzweigtes Getriebe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Gang ein Direktgang ist oder dass mittels Planetenstufen oder Stirnradstufen bzw. Riemen- bzw. Kettenradantrieben (7, 8) eine weitere Übersetzung erzielt wird.
10. Leistungsverzweigtes Getriebe nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass zum Schalten des Ganges, bei dem keine Leistung über den Variator (1 , 4, 5) fließt, ein zusätzliches Schattelement (KD) vorgesehen ist.
11. Leistungsverzweigtes Getriebe nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass zum Schalten des Ganges, bei dem keine Leistung über den Variator (1 , 4, 5) fließt, bei Zweibereichsgetriebeh die Schaltelemente (Ki , K2) zum Schalten der einzelnen Bereiche geschlossen werden.
12. Leistungsverzweigtes Getriebe nach Anspruch 10, umfassend einen Reibradvariator (1) mit zwei Variatorscheibenpaaren (4, 5), dadurch gekennzeichnet, dass das Variatorabtriebsgetriebe (2), umfassend einen Planetensatz (9), zwischen den Variatorscheibenpaaren (4, 5) und koaxial dazu angeordnet ist, wobei der als Summierungsgetriebe dienende Planetensatz (3) koaxial zum Planetensatz (9) angeordnet ist, dass das Sonnenrad (10) des Planetensatzes (9) des Variatorabtriebsgetriebes (2) antriebsseitig über eine Kupplung (K1) mit dem Variatorabtrieb verbindbar und über eine Bremse (KD) an das Gehäuse (14) ankoppelbar ist, dass der Steg (13) des Planetensatzes (9) antriebsseitig mit der Antriebswelle (12) und abtriebsseitig mit dem Variator (1) und dem Steg (18) des Planetensatzes (3) verbunden ist und dass das Hohlrad (11) des Planetensatzes (9) abtriebsseitig mit dem Sonnenrad (15) des Planetensatzes (3) verbunden ist, wobei das Hohlrad (16) des Planetensatzes (3) mit der Abtriebswelle (17) verbunden ist.
13. Leistungsverzweigtes Getriebe nach Anspruch 10, umfassend einen Reibradvariator (1 ) mit zwei Variatorscheibenpaaren (4, 5), dadurch gekennzeichnet, dass das Variatorabtriebsgetriebe (2) und der Planetensatz (3) koaxial zum Variator (1) und in Richtung auf die Abtriebswelle (17) hinter dem Variator (1 ) angeordnet sind, dass das Sonnenrad (10) des Planetensatzes (9) des Variatorabtriebsgetriebes (2) antriebsseitig über eine Kupplung (K1) mit dem Variatorabtrieb verbindbar und über eine Bremse (KD) an das Gehäuse (14) ankoppelbar ist, dass der Steg (13) des Planetensatzes (9) antriebsseitig mit der Antriebswelle (12) und abtriebsseitig mit dem Variator (1) verbunden ist und dass das Hohlrad (11 ) des Planetensatzes (9) abtriebsseitig mit dem Sonnenrad (15) des Planetensatzes (3) verbunden ist, wobei das Hohlrad (16) des Planetensatzes (3) mit der Abtriebswelle (17) und der Steg (18) des Planetensatzes (3) mit der Antriebswelle (12) verbunden ist.
14. Leistungsverzweigtes Getriebe nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass durch Schließen der Kupplung (K1 ) in den Fahrbereich geschaltet wird und dass der Overdrive-Gang durch Schließen der Bremse (KD) geschaltet wird.
15. Leistungsverzweigtes Getriebe nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass es einen einzügigen Reibradvariator (1) umfasst, hinter dem in Richtung auf die Abtriebswelle (17) ein Variatorabtriebsgetriebe (2) und ein Planetensätz (3), der als Summierungsgetriebe dient, koaxial angeordnet sind, dass das Sonnenrad (10) des Planetensatzes (9) des Variatorabtriebsgetriebes (2) antriebsseitig mit dem Variatorabtrieb verbunden ist, wobei das Hohlrad (11) des Planetensatzes (9) abtriebsseitig mit dem Sonnenrad (15) des Planetensatzes (3) verbunden ist, dass der Steg (13) des Planetensatzes (9) an das Gehäuse (14) gekoppelt ist, dass der Steg (18) des Planetensatzes (3) ist über eine Bremse (KR) an das Gehäuse (14) ankoppelbar . und antriebsseitig über die Kupplung (K2) mit der Antriebswelle (12) verbindbar ist, wobei das Hohlrad (16) des Planetensatzes (3) mit der Abtriebswelle (17) verbunden und über eine Kupplung (K1) und eine Kupplung (K2) mit der Antriebswelle (12) verbindbar ist und dass der Steg (18) des Planetensatzes (3) über die Kupplung (K1 ) mit dem Hohlrad (16) verbindbar ist.
16. Leistungsverzweigtes Getriebe nach Anspruch 11 , umfassend einen Reibradvariator (1) mit zwei Variatorscheibenpaaren (4, 5), wobei eine achsparallel zum Variator (1) angeordnete Vorgelegewelle (6) vorgesehen ist, über die mittels eines zwischen den Variatorscheiben (4, 5) angeordneten Riemen- bzw. Kettenradantriebs (7) und einer Stirnradstufe (8) die Leistung des Variators (1) auf den Abtrieb des Getriebes geleitet wird und wobei der als Summierungsgetriebe dienende Planetensatz (3) koaxial zum Variator (1) angeordnet ist, da-, durch g e k e n n z e i c h n e t , dass das Sonnenrad (15) des Planetensatzes (3) mit der Abtriebswelle (17) und der Steg (18) des Planetensatzes (3) antriebsseitig über die Stimradstufe (7), die Welle (6) und den Riemenantrieb (7) mit dem Abtrieb des Variators (1) verbunden ist, dass das Hohirad (16) des Planetensatzes (3) über eine Bremse (KR) an das Gehäuse (14) ankoppelbar ist, wobei der Steg (18) antriebsseitig über eine Kupplung (K1) mit der Stirnradstufe (8) verbindbar ist und dass zwischen dem Variator (1) und dem Planetensatz (3) eine weitere Kupplung (K2) angeordnet ist, welche das Hohlrad (16) mit der Antriebswelle (12) lösbar verbindet.
17. Leistungsverzweigtes Getriebe nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass sich der erste Fahrbereich durch Schließen der Kupplung (K1), der zweite Fahrbereich mit Leistungsverzweigung durch Schließen der Kupplung (K2), der Rückwärtsgang durch Schließen der Bremse (KR) und der Overdrive-Gang durch Schließen der Kupplung (K1 ) und der Kupplung (K2) ergibt.
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