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Die Erfindung betrifft ein Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise, insbesondere ein Splittergetriebe einer Arbeitsmaschine, mit einem Gehäuse, in welchem vier Planetensätze und mehrere Wellen aufgenommen sind, und mit Schaltelementen, welche durch zumindest eine Bremse und Kupplungen gebildet sind und mittels deren gezielter Betätigung acht verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen einer Antriebs- und einer Abtriebswelle darstellbar sind.
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Ein derartiges Mehrstufengetriebe kommt vorzugsweise als Splittergetriebe bei Arbeitsmaschinen zum Einsatz, wobei darstellbare Gänge des Splittergetriebes durch eine gezielte Betätigung von Schaltelementen und einen hierbei innerhalb von Planetensätzen jeweils wirksamen Leistungsfluss definiert werden. Mit „Splittergetriebe“ wird hierbei üblicherweise eine Getriebeeinheit bezeichnet, mit welcher mehrere Übersetzungsverhältnisse mit geringen Stufensprüngen darstellbar sind. Bei einem Gesamtgetriebe einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine, wie beispielsweise einem Traktor, wird ein derartiges Splittergetriebe als Lastschaltgetriebe üblicherweise mit einem weiteren mehrgängigen Getriebe in Form eines Gruppengetriebes mit hohen Stufensprüngen kombiniert, so dass durch diese Kombination ein Gesamtgetriebe mit einer hohen Anzahl an darstellbaren Fahrstufen bei gleichzeitig hoher Spreizung erreichbar ist. Häufig kommen hierbei weitere Getriebeeinheiten in Form einer Kriechgang- und/oder einer Wendeeinheit hinzu.
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Aus der
EP 0495942 B1 ist ein Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise bekannt, welches als Splittergetriebe einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine mit einem Gruppengetriebe kombiniert wird. Dabei weist dieses Splittergetriebe ein Gehäuse auf, in welchem vier Planetensätze und mehrere Wellen angeordnet sind, von denen eine die Antriebswelle und eine andere die Abtriebswelle des Mehrstufengetriebes darstellt. Des Weiteren sind im Bereich der Wellen mehrere Schaltelemente vorgesehen, mittels deren gezielter Betätigung der Leistungsfluss innerhalb der vier Planetensätze variiert und damit verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen der Antriebs- und der Abtriebswelle definierbar sind. Insgesamt sind hierdurch acht Übersetzungsverhältnisse des Mehrstufengetriebes darstellbar.
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Die
DE 10 2008 015 919 A1 offenbart ein Automatikgetriebe, das ein Antriebselement, ein Abtriebselement, vier Planetenradsätze, mehrere Kopplungselemente und mehrere Drehmomentübertragungseinrichtungen aufweist. Jeder der Planetenradsätze umfasst ein erstes, zweites und drittes Element. Die Drehmomentübertragungseinrichtungen können entweder Kupplungen oder Bremsen sein.
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Die US 2010 / 0 144 486 A1 beschreibt ein Getriebe mit mehreren Elementen, um mindestens neun Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang bereitzustellen. Das Getriebe umfasst vier Planetenradsätze, sechs Drehmomentübertragungseinrichtungen und vier feste Verbindungen. Die sechs Drehmomentübertragungseinrichtungen stellen Verbindungen zwischen verschiedenen Zahnradelementen und dem Getriebegehäuse bereit und werden in Dreierkombinationen betrieben.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Mehrstufengetriebe der eingangs genannten Art vorzuschlagen, mittels welchem eine hohe Anzahl an Übersetzungsverhältnisse mit einer geringen Bauteilanzahl und damit bei einem niedrigen Gewicht und geringem Herstellungsaufwand realisierbar ist. Ferner sollte sich eine nahezu geometrische Übersetzungsreihe darstellen lassen, sowie die Belastungen der einzelnen Getriebeelemente reduziert sein. Zudem sollen kleine und nahezu geometrische Stufensprünge zwischen den einzelnen Übersetzungsverhältnissen, sowie eine kompakte Bauweise möglich sein. Schließlich sollen hohe Verzahnungswirkungsgrade erreichbar sein.
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Diese Aufgabe wird von den Ansprüchen 1 und 2 gelöst. Die darauf folgenden, abhängigen Ansprüche geben dabei jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
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Demnach wird in einer ersten Alternative ein erfindungsgemäßes Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise vorgeschlagen, insbesondere ein Splittergetriebe einer Arbeitsmaschine, mit einem Gehäuse, in welchem vier Planetensätze und mehrere Wellen aufgenommen sind, und mit Schaltelementen, welche durch zumindest eine Bremse und Kupplungen gebildet sind und mittels deren gezielter Betätigung acht verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen einer Antriebs- und einer Abtriebswelle darstellbar sind, wobei eine dritte Welle mit einem Sonnenrad eines dritten Planetensatzes verbunden und mittels einer ersten Kupplung mit einer vierten Welle koppelbar ist, die mit einem Steg eines zweiten Planetensatzes in Verbindung steht, wobei eine fünfte Welle ein Hohlrad des zweiten Planetensatzes mit einem Hohlrad des dritten Planetensatzes verbindet und über eine zweite Kupplung mit der Abtriebswelle lösbar koppelbar ist, wobei ferner eine sechste Welle mit einem Sonnenrad des zweiten Planetensatzes gekoppelt und mittels einer ersten Bremse am Gehäuse festsetzbar ist, wobei die Antriebswelle mit einem Steg des dritten Planetensatzes verbunden ist und wobei entweder
die sechste Welle zudem mittels einer dritten Kupplung mit einer siebten Welle verbindbar ist, die mit einem Hohlrad eines ersten Planetensatzes gekoppelt ist, wobei ein Steg des ersten Planetensatzes mit der dritten Welle und ein Sonnenrad des ersten Planetensatzes mit der Antriebswelle in Verbindung steht oder
die sechste Welle zudem mittels einer dritten Kupplung mit einer siebten Welle verbindbar ist, die mit einem Hohlrad eines ersten Planetensatzes gekoppelt ist, wobei ein Steg des ersten Planetensatzes mit der dritten Welle und ein Sonnenrad des ersten Planetensatzes mit der Antriebswelle in Verbindung steht und ein Sonnenrad eines vierten Planetensatzes mit einer achten Welle verbunden ist, welche über eine zweite Bremse am Gehäuse festsetzbar ist,
wobei ein Steg des vierten Planetensatzes mit der Abtriebswelle und ein Hohlrad des vierten Planetensatzes mit der vierten Welle gekoppelt ist oder
die Antriebswelle zudem mittels einer dritten Kupplung mit einer siebten Welle verbindbar ist, die mit einem Sonnenrad eines ersten Planetensatzes gekoppelt ist, wobei ein Steg des ersten Planetensatzes mit der dritten Welle und ein Hohlrad des ersten Planetensatzes mit der sechsten Welle in Verbindung steht und ein Sonnenrad eines vierten Planetensatzes mit einer achten Welle verbunden ist, welche über eine zweite Bremse am Gehäuse festsetzbar ist, wobei ein Steg des vierten Planetensatzes mit der Abtriebswelle und ein Hohlrad des vierten Planetensatzes mit der vierten Welle gekoppelt ist oder
die dritten Welle zudem mittels einer dritten Kupplung mit einer siebten Welle verbindbar ist, die mit einem Steg eines ersten Planetensatzes gekoppelt ist, wobei ein Hohlrad des ersten Planetensatzes mit der sechsten Welle und ein Sonnenrad des ersten Planetensatzes mit der Antriebswelle in Verbindung steht und ein Sonnenrad eines vierten Planetensatzes mit einer achten Welle verbunden ist, welche über eine zweite Bremse am Gehäuse festsetzbar ist, wobei ein Steg des vierten Planetensatzes mit der Abtriebswelle und ein Hohlrad des vierten Planetensatzes mit der vierten Welle gekoppelt ist.
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Weiterhin wird in einer zweiten Alternative ein erfindungsgemäßes Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise vorgeschlagen, insbesondere ein Splittergetriebe einer Arbeitsmaschine, mit einem Gehäuse, in welchem vier Planetensätze und mehrere Wellen aufgenommen sind, und mit Schaltelementen, welche durch zumindest eine Bremse und Kupplungen gebildet sind und mittels deren gezielter Betätigung acht verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen einer Antriebs- und einer Abtriebswelle darstellbar sind, wobei eine dritte Welle mit einem Sonnenrad eines dritten Planetensatzes verbunden und mittels einer ersten Kupplung mit einer vierten Welle koppelbar ist, die mit einem Steg eines zweiten Planetensatzes in Verbindung steht, wobei eine fünfte Welle ein Hohlrad des zweiten Planetensatzes mit einem Hohlrad des dritten Planetensatzes verbindet und über eine zweite Kupplung mit der Abtriebswelle lösbar koppelbar ist, wobei ferner eine sechste Welle mit einem Sonnenrad des zweiten Planetensatzes gekoppelt und mittels einer ersten Bremse am Gehäuse festsetzbar ist, wobei die Antriebswelle mit einem Steg des dritten Planetensatzes verbunden ist, wobei die sechste Welle zudem mittels einer dritten Kupplung mit einer siebten Welle verbindbar ist, die mit einem Hohlrad eines ersten Planetensatzes gekoppelt ist, wobei ein Steg des ersten Planetensatzes mit der dritten Welle und ein Sonnenrad des ersten Planetensatzes mit der Antriebswelle in Verbindung steht und wobei entweder
die Abtriebswelle über eine vierte Kupplung mit einer achten Welle lösbar verbindbar ist, die mit einem Steg eines vierten Planetensatzes gekoppelt ist, wobei ein Hohlrad des vierten Planetensatzes mit der vierten Welle und ein Sonnenrad des vierten Planetensatzes drehfest mit dem Gehäuse in Verbindung steht oder
die vierte Welle über eine vierte Kupplung mit einer achten Welle lösbar verbindbar ist, die mit einem Hohlrad eines vierten Planetensatzes gekoppelt ist, wobei ein Steg des vierten Planetensatzes mit der Abtriebswelle und ein Sonnenrad des vierten Planetensatzes drehfest mit dem Gehäuse in Verbindung steht.
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Bekanntlich umfasst ein einfacher Minusplanetensatz ein Sonnenrad, ein Hohlrad und einen Steg, welcher Planetenräder drehbar gelagert trägt, die jeweils mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad kämmen. Bei festgesetztem Steg wird dabei eine zum Sonnenrad entgegengesetzte Drehrichtung des Hohlrades erreicht.
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Im Gegensatz hierzu umfasst ein einfacher Plusplanetensatz ein Sonnenrad, ein Hohlrad und einen Steg, welcher innere und äußere Planetenräder drehbar gelagert trägt. Dabei kämmen alle inneren Planetenräder mit dem Sonnenrad und alle äußeren Planetenräder mit dem Hohlrad, wobei zudem jedes innere Planetenrad mit jeweils einem äußeren Planetenrad in Eingriff steht. Bei einem Festsetzen des Steges wird dabei eine gleiche Drehrichtung des Hohlrades gegenüber dem Sonnenrad erreicht.
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Bevorzugt dient die Antriebswelle als Antrieb des Mehrstufengetriebes, d.h. zum Einleiten eines Drehmoments in das Mehrstufengetriebe. Sie ist daher insbesondere von einem Antriebsmotor, beispielsweise einem Verbrennungs- oder Elektromotor, antreibbar. Die Abtriebswelle dient dementsprechend bevorzugt als Abtrieb des Mehrstufengetriebes, d.h. zum Abgriff eines Drehmoments von dem Mehrstufengetriebe, insbesondere zum Betreiben eines Aggregats, beispielsweise einer Pumpe oder eines elektrischen Generators, oder eines Fahrzeugantriebs, beispielsweise eines Fahrzeugrads oder einer Fahrzeuggleiskette.
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Gemäß der ersten Alternative ergibt sich ein erstes Übersetzungsverhältnis durch Schließen beider Bremsen, sowie der ersten Kupplung, wohingegen ein zweites Übersetzungsverhältnis durch Betätigen beider Bremsen, sowie der dritten Kupplung schaltbar ist. Ein drittes Übersetzungsverhältnis wird durch Schließen der zweiten Bremse, sowie der ersten und dritten Kupplung gewählt. Des Weiteren ergibt sich ein viertes Übersetzungsverhältnis durch Betätigen der zweiten Bremse, sowie der zweiten und dritten Kupplung, ein darauf folgendes fünftes Übersetzungsverhältnis durch Schließen der zweiten Bremse, sowie der ersten und zweiten Kupplung. Ein sechstes Übersetzungsverhältnis wird durch Betätigen aller Kupplungen geschaltet, während ein siebtes Übersetzungsverhältnis durch Schließen der ersten Bremse, sowie der ersten und zweiten Kupplung darstellbar ist. Schließlich ergibt sich ein achtes Übersetzungsverhältnis durch Betätigen der ersten Bremse, sowie der zweiten und dritten Kupplung.
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Gemäß der zweiten Alternative ergibt sich ein erstes Übersetzungsverhältnis durch Schließen der ersten Bremse, sowie der ersten und vierten Kupplung, wohingegen ein zweites Übersetzungsverhältnis durch Betätigen der ersten Bremse, sowie der dritten und vierten Kupplung geschaltet wird. Ein weiteres, drittes Übersetzungsverhältnis ist durch Schließen der ersten, dritten und vierten Kupplung darstellbar. Des Weiteren ergibt sich ein viertes Übersetzungsverhältnis durch Betätigen der zweiten, dritten und vierten Kupplung, ein fünftes Übersetzungsverhältnis ist durch Schließen der ersten, zweiten und vierten Kupplung wählbar. Ferner wird ein sechstes Übersetzungsverhältnis durch Betätigen der ersten, zweiten und dritten Kupplung geschaltet, während ein siebtes Übersetzungsverhältnis durch Schließen der ersten Bremse, sowie der ersten und zweiten Kupplung darstellbar ist. Schließlich ergibt sich ein achtes Übersetzungsverhältnis durch Betätigen der ersten Bremse, sowie der zweiten und dritten Kupplung.
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Bevorzugt beträgt eine Standübersetzung des ersten Planetensatzes -2,776, eine Standübersetzung des zweiten Planetensatzes -1,600, eine Standübersetzung des dritten Planetensatzes -2,136 und eine Standübersetzung des vierten Planetensatzes -1,629.
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In Weiterbildung der Erfindung ist die Antriebswelle des Mehrstufengetriebes zur Realisierung eines Nebenabtriebs insbesondere durch das Mehrstufengetriebe hindurchgeführt und dient dabei neben der Abtriebswelle als zusätzlicher zweiter Abtrieb, beispielsweise im Sinne eines Zapfwellenabtriebs für austauschbare Nebenaggregate.
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Grundsätzlich umfasst die Erfindung auch Ausführungen des Mehrstufengetriebes, bei denen Antrieb und Abtrieb kinematisch gegeneinander vertauscht sind. Hierbei dient die genannte Abtriebswelle des Mehrstufengetriebes als dessen Antrieb, d.h. zum Einleiten eines Drehmoments in das Mehrstufengetriebe, beispielsweise mittels eines Antriebsmotors, und die genannte Antriebswelle des Mehrstufengetriebes dient als dessen Abtrieb, d.h. zum Abgriff eines Drehmoments von dem Mehrstufengetriebe, beispielsweise zum Betreiben eines Aggregats oder Fahrzeugantriebs. In einem Schaltschema des Mehrstufengetriebes kehrt sich die Reihenfolge der Übersetzungsverhältnisse dann entsprechend um.
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Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung näher dargestellt. Es zeigt:
- 1 eine schematische Ansicht einer ersten bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes;
- 2 ein beispielhaftes Schaltschema für ein Mehrstufengetriebe gemäß 1;
- 3 eine schematische Ansicht einer zweiten bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes;
- 4 eine schematische Ansicht einer dritten bevorzugten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes;
- 5 eine schematische Ansicht einer weiteren, vierten bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes;
- 6 eine schematische Darstellung einer fünften bevorzugten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes;
- 7 eine schematische Ansicht einer weiteren, sechsten bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes.
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Aus 1 geht eine erste bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes hervor, bei welchem es sich bevorzugt um ein Splittergetriebe eines Gesamtgetriebes einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine handelt. Innerhalb des Gesamtgetriebes wird ein derartiges Splittergetriebe als Lastschaltgetriebe üblicherweise in Kombination mit einem Gruppengetriebe verwendet, so dass durch das Splittergetriebe mit niedrigen Stufensprüngen in Kombination mit dem Gruppengetriebe mit üblicherweise großen Stufensprüngen eine sehr hohe Anzahl an darstellbaren Übersetzungsverhältnissen und eine große erreichbare Spreizung des Gesamtgetriebes möglich ist. Aufgrund dieser hohen Anzahl an darstellbaren Gangstufen eignet sich ein hierdurch gebildetes Gesamtgetriebe für die Anwendung bei einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine, insbesondere bei einem Ackerschlepper. Des Weiteren erfolgt hierbei auch bevorzugt eine Kombination mit einer Kriechgang- und / oder einer Wendeeinheit. Hierbei ist eine geometrische Reihenfolge der einzelnen Getriebeeinheiten im Gesamtgetriebe prinzipiell frei wählbar.
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Wie nun aus 1 ersichtlich ist, weist das erfindungsgemäße Mehrstufengetriebe ein Gehäuse 1 auf, in welchem eine Antriebswelle 2, eine Abtriebswelle 3 und vier Planetensätze 4, 5, 6 und 7 aufgenommen sind. Bei der dargestellten Ausführung sind die Planetensätze 4, 5, 6 und 7 jeweils als Minusplanetensätze ausgebildet, wobei es im Rahmen der Erfindung aber ebenso gut denkbar ist, zumindest einen der Minusplanetensätze als Plusplanetensatz auszuführen. Hierzu muss lediglich gleichzeitig eine Steg- und eine Hohlradanbindung getauscht und der Betrag der Standübersetzung im Vergleich zu der Ausführung als Minusplanetensatz um Eins erhöht werden. Ferner sind die Planetensätze 4, 5, 6 und 7 vorliegend axial betrachtet in der Reihenfolge 4, 5, 6, 7 angeordnet.
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Ferner ist aus 1 ersichtlich, dass das erfindungsgemäße Mehrstufengetriebe insgesamt fünf Schaltelemente umfasst, welche sich aus zwei Bremsen 8 und 9 und drei Kupplungen 10, 11 und 12 zusammensetzen. Eine räumliche Anordnung dieser Schaltelemente kann dabei beliebig sein und wird nur durch deren Abmessungen, sowie die äußere Formgebung begrenzt. Im vorliegenden Fall sind die Bremsen 8 und 9 und die Kupplungen 10, 11 und 12 jeweils als Lamellenschaltelemente ausgeführt, wobei es im Rahmen der Erfindung aber ebenso gut denkbar ist, diese als formschlüssige Schaltelemente oder als anderweitige reibschlüssige Schaltelemente auszuführen.
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Durch eine gezielte Betätigung der Schaltelemente ist ein selektives Schalten verschiedener Übersetzungsverhältnisse, vorliegend von insgesamt acht Gangstufen, zwischen der Antriebswelle 2 und der Abtriebswelle 3 möglich. Des Weiteren sind in dem Gehäuse 1 insgesamt acht drehbare Wellen aufgenommen, welche neben der Antriebswelle 2 und der Abtriebswelle 3 durch eine dritte Welle 13, eine vierte Welle 14, eine fünfte Welle 15, eine sechste Welle 16, eine siebte Welle 17 und eine achte Welle 18 gebildet sind.
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Erfindungsgemäß verbindet die dritte Welle 13 hierbei einen Steg des ersten Planetensatzes 4 mit einem Sonnenrad des dritten Planetensatzes 6 und kann zudem über die erste Kupplung 10 mit der vierten Welle 14 gekoppelt werden, die mit einem Steg des zweiten Planetensatzes 5 und einem Hohlrad des vierten Planetensatzes 7 in Verbindung steht. Des Weiteren verbindet die fünfte Welle 15 Hohlräder des zweiten Planetensatzes 5 und des dritten Planetensatzes 6 und ist über die zweite Kupplung 11 mit der Abtriebswelle 3 koppelbar, die zudem mit einem Steg des vierten Planetensatzes 7 verbunden ist.
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Ferner ist die sechste Welle 16 mit einem Sonnenrad des zweiten Planetensatzes 5 gekoppelt und kann zum einen mittels der ersten Bremse 8 am Gehäuse 1 festgesetzt und zum anderen über die dritte Kupplung 12 mit der siebten Welle 17 verbunden werden, die mit einem Hohlrad des ersten Planetensatzes 4 gekoppelt ist. Die achte Welle 18 ist mit einem Sonnenrad des vierten Planetensatzes 7 gekoppelt und kann über die zweite Bremse 9 drehfest mit dem Gehäuse 1 verbunden werden. Schließlich verbindet noch die Antriebswelle 2 ein Sonnenrad des ersten Planetensatzes 4 mit einem Steg des dritten Planetensatzes 6.
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Aus 2 geht ein beispielhaftes Schaltschema eines Mehrstufengetriebes gemäß 1 hervor, wobei hierbei jedes der insgesamt acht darstellbaren Übersetzungsverhältnisse durch Schließen von dreien der fünf Schaltelemente darstellbar und zum Schalten in die jeweils benachbarte Gangstufe der Zustand zweier Schaltelemente zu variieren ist. Dabei können aus dem beispielhaften Schaltschema die jeweiligen Übersetzungen i in den einzelnen Gangstufen, sowie die sich ergebenden Gangsprünge φ zum jeweils nächst höheren Gang beispielhaft entnommen werden. Prinzipiell ist die Höhe der einzelnen Übersetzungen über die Höhe der Standübersetzungen der Planetensätze 4, 5, 6 und 7 frei wählbar, wobei bevorzugt der erste Planetensatz 4 eine Standübersetzung von -2,776, der zweite Planetensatz 5 eine Standübersetzung von -1,600, der dritte Planetensatz 6 eine Standübersetzung von -2,136 und der vierte Planetensatz 7eine Standübersetzung von -1,629 aufweist. Aus 2 ist zudem eine Spreizung des Mehrstufengetriebes von insgesamt 3,093 ablesbar.
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Wie aus 2 hervorgeht, ergibt sich ein erstes Übersetzungsverhältnis durch Schließen beider Bremsen 8 und 9, sowie der ersten Kupplung 10, wobei zum Schalten in das nächste, zweite Übersetzungsverhältnis die erste Kupplung 10 zu öffnen und die dritte Kupplung 12 zu betätigen ist. Ein sich an das zweite Übersetzungsverhältnis anschließendes drittes Übersetzungsverhältnis wird durch Öffnen der ersten Bremse 8 und Schließen der ersten Kupplung 10 geschaltet. Ausgehend vom dritten Übersetzungsverhältnis ergibt sich ein viertes Übersetzungsverhältnis durch ein erneutes Öffnen der ersten Kupplung und Betätigen der zweiten Kupplung 11. Ein fünftes Übersetzungsverhältnis ist darstellbar, indem ausgehend vom vierten Übersetzungsverhältnis die dritte Kupplung 12 gelöst und die erste Kupplung 10 geschlossen wird. Durch ein Öffnen der zweiten Bremse 9 und Schließen der dritten Kupplung 12 wird des Weiteren ein sechstes Übersetzungsverhältnis gewählt, wobei zum Schalten in das nächste, siebte Übersetzungsverhältnis die dritte Kupplung 12 wiederum zu öffnen und die erste Bremse 8 zu betätigen ist. Schließlich ergibt sich ein achtes Übersetzungsverhältnis, indem ausgehend vom siebten Übersetzungsverhältnis die erste Kupplung 10 geöffnet und die dritte Kupplung 12 betätigt wird.
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Aus 3 geht eine schematische Ansicht einer zweiten bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes hervor. Im Unterschied zu der im Vorfeld beschriebenen Variante verläuft ein Abtrieb über eine Abtriebswelle 19 in diesem Fall quer zu dem Antrieb über eine Antriebswelle 20, wobei letztere zudem axial in Richtung der zweiten Bremse 9 verlängert ausgeführt ist. Hierdurch wird eine Front-Querbauweise eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes gebildet, wobei Verbindungen der Planetensätze 4, 5, 6 und 7 untereinander entsprechend der Ausführungsform nach 1 erhalten bleiben. Dementsprechend entspricht ein Schaltschema des in 3 dargestellten Mehrstufengetriebes auch dem nach 2.
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Des Weiteren geht aus 4 eine dritte bevorzugte Ausführungsform eines Mehrstufengetriebes hervor. Im Unterschied zu der Ausführungsform nach 1 verbindet in diesem Fall eine sechste Welle 21, neben einer möglichen Ankoppelung an das Gehäuse 1 mittels der ersten Bremse 8, das Hohlrad des ersten Planetensatzes 4 mit dem Sonnenrad des zweiten Planetensatzes 5. Zudem kann eine Antriebswelle 22 neben einer Verbindung mit dem Steg des dritten Planetensatzes 6 über eine dritte Kupplung 23 mit einer siebten Welle 24 gekoppelt werden, die mit dem Sonnenrad des ersten Planetensatzes 4 in Verbindung steht
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Dabei ist der Aufbau gemäß der Ausführungsform nach 4 wirkungsgleich zu der Ausgestaltung gemäß 1, so dass in den einzelnen Übersetzungsverhältnissen und für die gleichen Standübersetzungen der Planetensätze 4, 5, 6 und 7 die Übersetzungen i sowie die Gangsprünge φ gemäß dem beispielhaften Schaltschema nach 2 erreicht werden. Auch die Schaltung der einzelnen Übersetzungsverhältnisse unterscheidet sich zu der Beschreibung zu 2 nur dahingehend, dass anstelle der dritten Kupplung 12 in 1 jeweils die dritte Kupplung 23 in 4 zu betätigen ist.
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Ferner ist in 5 eine vierte bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes dargestellt. Im Unterschied zu der Ausführungsform nach 1 kann eine dritte Welle 25, neben einer Verbindung mit dem Sonnenrad des dritten Planetensatzes 6 und einer möglichen Ankoppelung über die erste Kupplung 10 an die vierte Welle 14, mittels einer dritten Kupplung 26 mit einer siebten Welle 27 verbunden werden, die mit dem Steg des ersten Planetensatzes 4 gekoppelt ist. Ferner verbindet eine sechste Welle 21 das Hohlrad des ersten Planetensatzes 4 mit dem Sonnenrad des zweiten Planetensatzes 5 und kann über die erste Bremse 8 am Gehäuse 1 festgesetzt werden.
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Auch im Falle der vierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes nach 5 werden für gleiche Standübersetzungen der Planetensätze 4 bis 7 wiederum die Übersetzungen i in den einzelnen Übersetzungsverhältnissen, sowie die Gangsprünge φ gemäß dem beispielhaften Schaltschema nach 2 erreicht. Hinsichtlich des Schaltens der einzelnen Gangstufen ist das Beschriebene zu 2 dahingehend abzuwandeln, dass anstelle der dritten Kupplung 12 in 1 jeweils die dritte Kupplung 26 in 5 zu betätigen ist.
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In 6 ist eine fünfte bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes dargestellt. Im Unterschied zu der Ausführungsform nach 1 kann eine Abtriebswelle 28 neben einer möglichen Ankoppelung mittels der zweiten Kupplung 11 an die fünfte Welle 15 zudem über eine vierte Kupplung 29 mit einer achten Welle 30 verbunden werden, die mit dem Steg des vierten Planetensatzes 7 gekoppelt ist. Des Weiteren ist das Sonnenrad des vierten Planetensatzes 7 drehfest mit dem Gehäuse 1 verbunden.
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Hierbei ist der Aufbau gemäß der Ausführungsform nach 6 wiederum wirkungsgleich zu der Ausführungsform gemäß 1, so dass in den einzelnen Übersetzungsverhältnissen und bei gleichen Standübersetzungen der Planetensätze 4, 5, 6 und 7 die Übersetzungen i sowie die Gangsprünge φ gemäß dem beispielhaften Schaltschema nach 2 erreicht werden. Auch eine Schaltung der einzelnen Gangstufen unterscheidet sich zu der Beschreibung zu 2 nur dahingehend, dass anstellte der zweiten Bremse 9 in 1 jeweils die vierte Kupplung 29 in 6 zu betätigen ist.
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Schließlich geht aus 7 eine sechste bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes hervor. Im Unterschied zu der Ausführungsform nach 1 kann eine vierte Welle 31, neben einer Verbindung mit dem Steg des zweiten Planetensatzes 5 und einer möglichen Ankoppelung an die die dritte Welle 13 über die erste Kupplung 10, mittels einer vierten Kupplung 32 mit einer achten Welle 33 verbunden werden. Diese achte Welle 33 ist dabei im weiteren Verlauf mit dem Hohlrad des vierten Planetensatzes 7 gekoppelt. Zudem ist das Sonnenrad des vierten Planetensatzes 7 erneut drehfest mit dem Gehäuse 1 verbunden.
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Auch im Falle der sechsten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes gemäß 7 werden für gleiche Standübersetzungen wiederum die Übersetzungen i in den einzelnen Gangstufen, sowie die Gangsprünge φ gemäß dem beispielhaften Schaltschema nach 2 erreicht. Hinsichtlich des Schaltens der einzelnen Übersetzungsverhältnisse unterscheidet die vorliegende Variante gegenüber dem Beschriebenen zu 2 dadurch, dass anstelle der zweiten Bremse 9 in 1 jeweils die vierte Kupplung 32 in 7 zu betätigen ist.
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Mittels der einzelnen erfindungsgemäßen Ausgestaltungen eines Mehrstufengetriebes lässt sich ein Splittergetriebe für ein Arbeitsfahrzeug mit einem niedrigen Herstellungsaufwand und geringem Gewicht erzielen. Zudem treten bei den erfindungsgemäßen Mehrstufengetrieben jeweils niedrige Absolut- und Relativdrehzahlen, sowie niedrige Planetensatz- und Schaltelementmomente auf. Schließlich werden jeweils eine gute Übersetzungsreihe und gute Verzahnungswirkungsgrade bei gleichzeitig nahezu geometrischen Stufensprüngen erzielt.
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Neben den in den Figuren dargestellten Ausführungsformen sind hierbei weitere Ausgestaltungen eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes denkbar, insbesondere indem die verschiedenen Möglichkeiten der Anordnung der dritten Kupplung der 4 und 5 mit den verschiedenen Positionen einer vierten Kupplung der 6 und 7 jeweils kombiniert werden.
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Zudem sind die erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebe bevorzugt koaxial aufgebaut, der Abtrieb kann aber auch, wie im Falle der Ausführung gemäß 3, seitlich zum Getriebe (achsparallel) realisiert werden.
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Erfindungsgemäß ist es ferner möglich, an jeder geeigneten Stelle des Mehrstufengetriebes zusätzliche Freiläufe vorzusehen, beispielsweise zwischen einer Welle und dem Gehäuse, oder um zwei Wellen gegebenenfalls zu verbinden. Des Weiteren kann der Abtrieb prinzipiell überall an der jeweiligen Abtriebswelle und der Antrieb prinzipiell auch überall an der jeweiligen Antriebswelle angeordnet sein.
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Im Rahmen einer vorteilhaften Weiterbildung kann die jeweilige Antriebswelle durch ein Kupplungselement von einem Antriebsmotor nach Bedarf getrennt werden, wobei als Kupplungselement ein hydrodynamischer Drehmomentwandler, eine hydrodynamische Kupplung, eine trockene Anfahrkupplung, eine nasse Anfahrkupplung, eine Magnetpulverkupplung, eine Fliehkraftkupplung, etc. einsetzbar sind. Zudem ist es auch möglich, ein derartiges Anfahrelement in Kraftflussrichtung hinter dem Getriebe anzuordnen, wobei in diesem Fall die jeweilige Antriebswelle ständig mit der Kurbelwelle des Antriebsmotors verbunden ist. Alternativ kann auch eines der Schaltelemente des Mehrstufengetriebes als internes Anfahrelement genutzt werden. Dieses interne Anfahrelement sollte in den potentiellen Anfahrgängen vorzugsweise geschlossen sein, d. h. es wird während des Anfahrvorgangs geschlossen.
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Zudem ist es möglich zwischen dem Antriebsmotor und dem Getriebe einen Torsionsschwingungsdämfper anzuordnen.
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Schließlich ist es im Rahmen der Erfindung ebenso denkbar, auf jeder der Wellen, bevorzugt auf der jeweiligen Antriebswelle oder der jeweiligen Abtriebswelle eine elektrische Maschine als Generator und/oder als zusätzliche Antriebsmaschine anzuordnen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäuse
- 2
- Antriebswelle
- 3
- Abtriebswelle
- 4
- erster Planetensatz
- 5
- zweiter Planetensatz
- 6
- dritter Planetensatz
- 7
- vierter Planetensatz
- 8
- erste Bremse
- 9
- zweite Bremse
- 10
- erste Kupplung
- 11
- zweite Kupplung
- 12
- dritte Kupplung
- 13
- dritte Welle
- 14
- vierte Welle
- 15
- fünfte Welle
- 16
- sechste Welle
- 17
- siebte Welle
- 18
- achte Welle
- 19
- Abtriebswelle
- 20
- Antriebswelle
- 21
- sechste Welle
- 22
- Antriebswelle
- 23
- dritte Kupplung
- 24
- siebte Welle
- 25
- dritte Welle
- 26
- dritte Kupplung
- 27
- siebte Welle
- 28
- Abtriebswelle
- 29
- vierte Kupplung
- 30
- achte Welle
- 31
- vierte Welle
- 32
- vierte Kupplung
- 33
- achte Welle
