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Die Erfindung betrifft ein Getriebe, insbesondere ein Nachschaltgetriebe, eine Getriebebaugruppe mit einem Hauptgetriebe, das mit einem derartigen Getriebe gekoppelt ist, und einen Antriebsstrang einer Arbeitsmaschine mit einer solchen Getriebebaugruppe.
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Grundsätzlich sind derartige Getriebe, Getriebebaugruppen und damit ausgerüstete Antriebsstränge von Arbeitsmaschinen aus dem Stand der Technik bekannt.
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Unter einer Arbeitsmaschine wird beispielsweise eine landwirtschaftliche Arbeitsmaschine wie ein Traktor oder eine Baustellen-Arbeitsmaschine wie ein Radlader verstanden.
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In diesem Zusammenhang werden als Nachschaltgetriebe ausgeführte Getriebe auch häufig als Bereichsgetriebe bezeichnet, wenn sie dafür vorgesehen sind, eine Spreizung eines Hauptgetriebes zu erhöhen. Das Bereichsgetriebe weist dann eine gewisse Anzahl an Übersetzungsstufen auf, mit der sich die Anzahl an über das Hauptgetriebe schaltbaren Gängen oder Fahrbereichen multiplizieren lässt. Alternative Begriffe für Bereichsgetriebe sind Bereichsgruppe, Nachschaltgruppe oder Range-Getriebe.
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Ebenso können als Nachschaltgetriebe ausgeführte Getriebe dazu dienen, Vorwärtsgänge oder Vorwärtsfahrbereiche und Rückwärtsgänge oder Rückwärtsfahrbereiche zu realisieren. Man spricht dann auch von Wendeeinheiten, Umkehreinheiten oder Reversiereinheiten.
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Auch eine Kombination einer Wendeeinheit und einer Bereichsgruppe ist bekannt. Solche Getriebe bieten zumindest zwei Vorwärtsfahrbereiche oder -gänge und einen Rückwärtsfahrbereich oder -gang oder umgekehrt.
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Die Gesamtheit aus Hauptgetriebe und Nachschaltgetriebe kann auch als Gruppengetriebe bezeichnet werden.
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Ausgehend von einem Hauptgetriebe werden Nachschaltgetriebe üblicherweise entlang der Getriebeachse des Hauptgetriebes dem Hauptgetriebe benachbart angeordnet, sodass sich der axiale Bauraumbedarf dieser Getriebegruppe ausgehend vom Hauptgetriebe erhöht. Insgesamt wird jedoch angestrebt, Getriebe möglichst kompakt zu bauen, was insbesondere für die axiale Baulänge von Getrieben gilt. Dies ist vor allem bei elektrisch-mechanischen Leistungsverzweigungsgetrieben von Bedeutung, bei denen beispielweise Bauraum für elektrische Maschinen vorgesehen werden muss.
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Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Getriebe, insbesondere ein Nachschaltgetriebe, mit besonders kurzer axialer Baulänge zu schaffen. Dadurch kann auch eine Getriebebaugruppe, die mit einem solchen Nachschaltgetriebe ausgestattet ist, axial kompakt sein. Folglich wird insgesamt der Bauraumbedarf eines Antriebsstrangs reduziert, der eine solche Getriebebaugruppe umfasst. Es versteht sich, dass die axiale Kompaktheit nicht auf Kosten der übrigen Getriebefunktionalitäten erreicht werden darf. Eine der wichtigsten Getriebefunktionalitäten ist dabei das Bereitstellen von Betriebsbereichen, die bei fahrenden Arbeitsmaschinen auch als Fahrbereiche bezeichnet werden.
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Die Aufgabe wird durch ein Getriebe der eingangs genannten Art gelöst, insbesondere durch ein Nachschaltgetriebe, umfassend eine erste Eingangswelle, die mit einem Hauptgetriebe koppelbar ist, einen in Leistungsflussrichtung primären Planetenradsatz mit einem primären Sonnenrad, einem primären Hohlrad, einem primären Planetenträger und zumindest einem primären Planetenrad,
einen in Leistungsflussrichtung dem primären Planetenradsatz nachgeschalteten, sekundären Planetenradsatz mit einem sekundären Sonnenrad, einem ersten sekundären Planetenradsatzelement und einem zweiten sekundären Planetenradsatzelement,
zumindest ein erstes Schaltelement und ein zweites Schaltelement, und
eine Ausgangswelle,
wobei die erste Eingangswelle mit dem primären Sonnenrad drehfest gekoppelt ist, wobei das primäre Hohlrad über das erste Schaltelement mit einem Getriebegehäuse wahlweise drehfest koppelbar ist,
wobei das primäre Hohlrad über das zweite Schaltelement mit dem sekundären Sonnenrad wahlweise drehfest koppelbar ist,
wobei der primäre Planetenträger mit dem ersten sekundären Planetenradsatzelement drehfest gekoppelt ist,
wobei die Ausgangswelle mit dem ersten sekundären Planetenradsatzelement drehfest gekoppelt ist, und
wobei das zweite sekundäre Planetenradsatzelement mit dem Getriebegehäuse drehfest gekoppelt ist.
In diesem Zusammenhang ist ein Schaltelement als ein Sammelbegriff für Bremsen und Kupplungen zu verstehen, wobei Bremsen stets relativ zum Getriebegehäuse wirken und Kupplungen immer zwei drehbare Bauteile koppeln. Vorliegend ist also das erste Schaltelement eine Bremse und das zweite Schaltelement eine Kupplung. Ein solches Getriebe baut axial vergleichsweise kompakt, da es ausschließlich Planetenradsätze verwendet. Diese sind besonders gut geeignet, um Getriebe zu realisieren, die hohe Drehmomente übertragen können, aber dennoch einen geringen, insbesondere axialen, Bauraumbedarf aufweisen. Die Leistungsflussrichtung ist vorliegend im Zugbetrieb definiert.
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Das vorgenannte Getriebe weist zudem eine Getriebeachse auf, die einer Mittelachse der Planetenradsätze entspricht. Der Leistungsfluss erfolgt somit im Zugbetrieb auch entlang dieser Getriebeachse. Die erste Eingangswelle und die Ausgangswelle liegen darüber hinaus vorzugsweise auf der Getriebeachse.
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Durch Schließen des ersten Schaltelements wird bei einem derartigen Getriebe ein Vorwärtsgang oder Vorwärtsfahrbereich, realisiert, durch Schließen des zweiten Schaltelements ein Rückwärtsgang oder Rückwärtsfahrbereich. Das Getriebe stellt somit eine Reversiereinheit dar, mit der sich beispielsweise die Richtung des Fahrbereichs umkehren lässt.
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Die Betriebsbereiche von Getrieben werden in den vorliegenden Unterlagen stets als Fahrbereiche bezeichnet. Dadurch soll jedoch nicht impliziert werden, dass lediglich Getriebe gemeint sind, die im Zusammenhang mit einem Fahrantrieb stehen. Vielmehr sind auch explizit Getriebe gemeint, die dies nicht tun. Es sind also alle angegebenen Fahrbereiche im weiten Sinne als Betriebsbereiche zu verstehen.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der sekundäre Planetenradsatz ein Minusplanetenradsatz, das erste sekundäre Planetenradsatzelement ein sekundärer Planetenträger und das zweite sekundäre Planetenradsatzelement ein sekundäres Hohlrad. Ein Planetenradsatz ist ein Minusplanetenradsatz, wenn die beiden gleichachsigen Zentralräder, also das Sonnenrad und das zweite sekundäre Planetenradsatzelement, das als Hohlrad ausgebildet ist, gegensätzliche Drehrichtungen haben, wenn der Planetenträger steht. Damit ist eine Standübersetzung des entsprechenden Getriebes negativ.
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Alternativ ist der sekundäre Planetenradsatz ein Plusplanetenradsatz, das erste sekundäre Planetenradsatzelement ein sekundäres Hohlrad und das zweite sekundäre Planetenradsatzelement ein sekundärer Planetenträger. Ein Planetenradsatz ist ein Plusplanetenradsatz, wenn die beiden gleichachsigen Zentralräder, also das Sonnenrad und das erste sekundäre Planetenradsatzelement, das als Hohlrad ausgebildet ist, bei stillstehendem Planetenträger gleich gerichtete Drehrichtungen haben. Die Standübersetzung ist dann positiv. Ein Plusplanetenradsatz weist dabei stets zwei Planetengruppen auf, hat also zumindest ein inneres Planetenrad und ein äußeres Planetenrad, die mit einem gemeinsamen Planetenträger gekoppelt sind.
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Das Getriebe kann eine zweite Eingangswelle umfassen, die mit dem primären Planetenträger drehfest gekoppelt ist, wobei die zweite Eingangswelle mit einem Hauptgetriebe koppelbar ist. Somit kann das Getriebe insgesamt über zwei Eingangswellen mit dem Hauptgetriebe gekoppelt sein.
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Grundsätzlich können die jeweiligen Eingangswellen aktiv angetrieben sein oder nur als Lagerachse dienen.
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Optional ist ein drittes Schaltelement vorgesehen, über das der primäre Planetenträger mit dem primären Sonnenrad wahlweise drehfest koppelbar ist oder über das das primäre Hohlrad mit dem primären Planetenträger wahlweise drehfest koppelbar ist. Somit ist der primäre Planetenradsatz mittels des dritten Schaltelements verblockbar. Es ergibt sich somit ein weiterer Vorwärtsgang oder Vorwärtsfahrbereich, da der primäre Planetenradsatz keine Übersetzungsfunktion im verblockten Zustand hat. Das Getriebe ist dann eine kombinierte Nachschaltgruppe und Reversiereinheit. Auch kann ein solches Getriebe als Nachschaltgruppe mit integrierter Reversiereinheit bezeichnet werden. Aufgrund der zwei Vorwärtsfahrbereiche kann die Anzahl der durch ein Hauptgetriebe bereitgestellten Fahrbereiche verdoppelt werden. Der Bauraumbedarf bleibt auch mit dem dritten Schaltelement gering.
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Das dritte Schaltelement liegt insbesondere an einer Hauptgetriebeseite des als Nachschaltgetriebe ausgeführten Getriebes. Anders gesagt ist das dritte Schaltelement eingangsseitig positioniert.
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Das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement sind in einer Variante bezüglich der Getriebeachse radial ineinander geschachtelt, insbesondere wobei das zweite Schaltelement radial innerhalb des ersten Schaltelements liegt. Auf diese Weise lässt sich in axialer Richtung eine besonders kleine Baulänge erreichen. Im Wesentlichen werden so auf der axialen Länge eines einzigen Schaltelements zwei Schaltelemente untergebracht.
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Für den Fall, dass das erste Schaltelement als Lamellenbremse und das zweite Schaltelement als Lamellenkupplung ausgebildet ist, können diese einen gemeinsamen Lamellenträger verwenden, wodurch das Getriebe aus weniger Bauteilen aufgebaut werden kann. Das wirkt sich positiv auf den Bauraumbedarf aus.
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Alternativ sind das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement entlang der Getriebeachse zwischen dem primären Planetenradsatz und dem sekundären Planetenradsatz angeordnet. Auch diese Anordnung der Schaltelemente bewirkt einen geringen Bauraumbedarf.
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Zudem wird die Aufgabe durch eine Getriebebaugruppe der eingangs genannten Art gelöst, umfassend ein Hauptgetriebe in Planetenbauweise, insbesondere ein stufenloses Leistungsverzweigungsgetriebe in Planetenbauweise, und ein erfindungsgemäßes Getriebe, das als Nachschaltgetriebe mit dem Hauptgetriebe gekoppelt ist. Eine derartige Getriebebaugruppe weist einen geringen Bauraumbedarf auf. Insbesondere trifft dies auf eine axiale Baulänge zu. Dazu trägt einerseits das erfindungsgemäße Getriebe bei, das als Nachschaltgetriebe ausgeführt ist. Die oben genannten Effekte und Vorteile gelten entsprechend. Ferner bewirkt die Bauweise des Hauptgetriebes als Planetengetriebe einen geringen axialen Bauraumbedarf.
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Bevorzugt umfasst die Getriebebaugruppe
eine Hauptgetriebe-Eingangswelle,
einen tertiären Planetenradsatz mit einem tertiären Hohlrad, einem tertiären Sonnenrad, einem tertiären Planetenträger und zumindest einem tertiären Planetenrad, einen quartären Planetenradsatz mit einem quartären Hohlrad, einem quartären Sonnenrad, einem quartären Planetenträger und zumindest einem quartären Planetenrad,
ein viertes Schaltelement, ein fünftes Schaltelement und ein sechstes Schaltelement, und
zumindest zwei Verstelleinheiten, die jeweils mit zumindest einem der Planetenradsätze des Hauptgetriebes wirkverbunden sind. Dabei sind die Begriffe „tertiär“ und „quartär“ lediglich im Sinne einer Bezeichnung der zugeordneten Planetenradsätze zu verstehen, die auch für die Planetenradsätze des als Nachschaltgetriebe ausgebildeten Getriebes verwendet wird, die zur Unterscheidung die Bezeichnungen „primär“ und „sekundär“ haben. Eine Anzahl an Planetenradsätze soll durch diese Begriffe nicht impliziert werden. Das Hauptgetriebe hat also mindestens zwei Planetenradsätze, nämlich den hier als tertiär und als quartär bezeichneten Platenradsatz, obwohl es sich um den ersten und den zweiten Planetenradsatz des Hauptgetriebes handelt. Gleiches gilt für die Schaltelemente, die mit „viertes“, „fünftes“ und „sechstes“ bezeichnet sind. Die Verstelleinheiten können hydraulisch oder elektrisch sein, sodass sich ein mechanisch-hydraulisches bzw. mechanisch-elektrisches Leistungsverzweigungsgetriebe ergibt. Dieses ist aufgrund der vorbeschriebenen Effekte kompakt im Aufbau.
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Gemäß einer Ausführungsform ist
die Hauptgetriebe-Eingangswelle drehfest mit dem quartären Planetenträger gekoppelt,
die erste Verstelleinheit mit dem tertiären Sonnenrad und dem quartären Sonnenrad drehfest gekoppelt,
die zweite Verstelleinheit mit dem tertiären Planetenträger drehfest gekoppelt,
das tertiäre Hohlrad mit dem quartären Planetenträger drehfest gekoppelt,
die zweite Verstelleinheit über das vierte Schaltelement mit dem primären Planetenträger wahlweise drehfest koppelbar ist,
das quartäre Hohlrad über das fünfte Schaltelement mit dem primären Sonnenrad wahlweise drehfest koppelbar, und
die zweite Verstelleinheit über das sechste Schaltelement mit dem primären Sonnenrad wahlweise drehfest koppelbar. Auf diese Weise wird eine Getriebebaugruppe geschaffen, mittels der vier Vorwärtsfahrbereiche und zwei Rückwärtsfahrbereiche realisiert werden können. Mit Bezug auf diese Fahrstufen ist das Getriebe kompakt aufgebaut.
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Dabei ergibt sich ein erster Vorwärtsfahrbereich, wenn das erste Schaltelement und das sechste Schaltelement geschlossen sind. Alle übrigen Schaltelemente sind dann geöffnet.
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Ein zweiter Vorwärtsfahrbereich stellt sich ein, wenn das erste Schaltelement und das fünfte Schaltelement geschlossen sind und alle übrigen Schaltelemente geöffnet.
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Ein dritter Vorwärtsfahrbereich ist gewählt, wenn das vierte Schaltelement und das fünfte Schaltelement geschlossen sowie alle übrigen Schaltelemente geöffnet sind.
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Ein vierter Vorwärtsfahrbereich ist eingelegt, wenn das dritte Schaltelement und das fünfte Schaltelement geschlossen und alle übrigen Schaltelemente geöffnet sind.
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Ein erster Rückwärtsfahrbereich ist realisiert, wenn das zweite Schaltelement und das sechste Schaltelement geschlossen sind. Alle anderen Schaltelemente sind dann geöffnet.
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Ein zweiter Rückwärtsfahrbereich ist geschaltet, wenn das zweite Schaltelement und das fünfte Schaltelement geschlossen und die übrigen Schaltelemente geöffnet sind.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, dass
das Hauptgetriebe einen quintären Planetenradsatz mit einem quintären Sonnenrad, einem quintären Hohlrad, einem quintären Planetenträger und zumindest einem quintären Planetenrad umfasst,
wobei die Hauptgetriebe-Eingangswelle mit dem tertiären Hohlrad und dem quartären Planetenträger drehfest gekoppelt ist,
wobei das quartäre Sonnenrad und das quintäre Sonnenrad drehfest gekoppelt sind, wobei die erste Verstelleinheit mit der Hauptgetriebe-Eingangswelle drehfest gekoppelt ist,
wobei die zweite Verstelleinheit mit dem tertiären Sonnenrad drehfest gekoppelt ist, wobei der tertiäre Planetenträger mit dem quartären Hohlrad und dem quintären Planetenträger drehfest gekoppelt ist,
wobei der quintäre Planetenträger, das quartäre Hohlrad und/oder der tertiäre Planetenträger mittels des vierten Schaltelements mit dem primären Planetenträger wahlweise drehfest koppelbar sind bzw. ist,
wobei das quintäre Sonnenrad mittels des fünften Schaltelements mit dem primären Sonnenrad wahlweise drehfest koppelbar ist, und
wobei das quintäre Hohlrad über das sechste Schaltelement mit dem primären Sonnenrad wahlweise drehfest koppelbar ist. Mit dieser Getriebebaugruppe lassen sich ebenfalls die hinsichtlich der vorhergehenden Ausführungsform beschriebenen Fahrbereiche realisieren, d.h. vier Vorwärtsfahrbereiche und zwei Rückwärtsfahrbereiche. Angesichts dieses Funktionsumfangs baut das Getriebe sehr kompakt.
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Vorteilhafterweise sind dabei entlang der Getriebeachse die Planetenradsätze entsprechend der Reihenfolge tertiärer Planetenradsatz, quartärer Planetenradsatz, primärer Planetenradsatz, sekundärer Planetenradsatz angeordnet sind, insbesondere wobei der quintäre Planetenradsatz zwischen dem quartären und dem primären Planetenradsatz angeordnet ist. Auf diese Weise lassen sich die Kopplungen zwischen den Komponenten der einzelnen Planetenradsätze platzsparend ausführen. Auch ist eine derart gestaltete Getriebebaugruppe hinsichtlich des Leistungsflusses günstig gestaltet, sodass der Leistungsfluss im Wesentlichen ohne Rückflüsse von der Eingangswelle zur Ausgangswelle orientiert ist.
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Ferner wird die Aufgabe durch einen Antriebsstrang der eingangs genannten Art gelöst, der als Antriebsstrang einer Arbeitsmaschine und insbesondere einer mobilen Arbeitsmaschine ausgeführt ist und eine erfindungsgemäße Getriebebaugruppe aufweist. Aufgrund der bereits erläuterten Kompaktheit der Getriebebaugruppe ergibt sich ein Antriebsstrang, bei dem ausreichend Raum für elektrische Maschinen vorhanden ist, die insbesondere bei elektrisch-mechanischen Leistungsverzweigungsgetrieben vorhanden sind und in den Antriebsstrang integriert werden müssen.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand verschiedener Ausführungsbeispiele erläutert, die in den beigefügten Zeichnungen gezeigt sind. Es zeigen:
- - 1 einen erfindungsgemäßen Antriebsstrang mit einer erfindungsgemäßen Getriebebaugruppe und einem erfindungsgemäßen Getriebe, das als Nachschaltgetriebe ausgeführt ist,
- - 2 die Getriebebaugruppe aus 1 in einer Detailansicht,
- - 3 eine alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Getriebebaugruppe, wobei gegenüber der Getriebebaugruppe aus 2 lediglich ein anderes Hauptgetriebe verwendet wird,
- - 4 ein zu den Getriebebaugruppen aus den 2 und 3 gehörendes Schaltschema,
- - 5 eine erfindungsgemäße Getriebebaugruppe, wobei das Nachschaltgetriebe aus 2 mit einem beliebigen Hauptgetriebe gekoppelt ist,
- - 6 bis 9 erfindungsgemäße Getriebebaugruppen gemäß weiteren Ausführungsformen, wobei ein beliebiges Hauptgetriebe verwendet wird,
- - 10 ein zu den Nachschaltgetrieben aus den 5 bis 9 gehörendes Schaltschema,
- - 11 und 12 zusätzliche erfindungsgemäße Getriebebaugruppen, wobei das Nachschaltgetriebe gemäß weiterer Ausführungsform gestaltet und mit einem beliebigen Hauptgetriebe gekoppelt ist, und
- - 13 ein zu den Nachschaltgetrieben aus den 11 und 12 gehörendes Schaltschema.
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1 zeigt einen Antriebsstrang 10 für eine mobile Arbeitsmaschine.
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Dieser dient einerseits dem Antrieb einer Zapfwelle, wofür ein Zapfwellengetriebe 14 vorgesehen ist. Andererseits dient der Antriebsstrang 10 als Fahrantrieb für die mobile Arbeitsmaschine. Hierfür ist eine Ausgangswelle 16 vorgesehen.
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Über die Ausgangswelle 16 können ein Vorderradabtrieb 18 und ein Hinterradabtrieb 20 mit Leistung in Form von Drehzahl und Drehmoment versorgt werden.
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Ferner wird der Antriebsstrang 10 zum Antrieb weiterer Aggregate und Pumpen genutzt, die in der 1 lediglich schematisch gezeigt und mit dem Bezugszeichen 22 versehen sind.
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Als Energiequelle des Antriebsstrangs 10 dient ein Antriebsmotor 24, der vorliegend schematisch als Verbrennungsmotor dargestellt ist. Dieser treibt über einen Schwingungsdämpfer 26 eine Hauptgetriebe-Eingangswelle 12 an.
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In den dargestellten Ausführungsformen sind sowohl die Hauptgetriebe-Eingangswelle 12 als auch die Ausgangswelle 16 auf einer Getriebeachse 27 angeordnet.
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Dabei ist der Hauptgetriebe-Eingangswelle 12 und der Ausgangswelle 16 ein stufenlos verstellbares, mechanisch-elektrisches Leistungsverzweigungsgetriebe 28 zwischengeschaltet.
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Der mechanische Strang oder mechanische Leistungszweig dieses Leistungsverzweigungsgetriebes 28 umfasst eine Getriebebaugruppe 30, die wiederum ein Hauptgetriebe 32 und ein Nachschaltgetriebe 34 umfasst.
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Der elektrische Strang oder elektrische Leistungszweig des Leistungsverzweigungsgetriebes 28 weist eine erste Verstelleinheit 36 und eine zweite Verstelleinheit 38 auf, die jeweils als elektrische Maschinen ausgeführt und elektrisch miteinander gekoppelt sind.
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Die beiden Verstelleinheiten 36, 38 sind zudem über eine Steuereinheit 40 mit einer elektrischen Speichereinheit 42 gekoppelt.
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Die das Hauptgetriebe 32 und das Nachschaltgetriebe 34 aufweisende Getriebebaugruppe 30 ist in 2 im Detail dargestellt.
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Das Nachschaltgetriebe 34 ist dabei über eine erste Eingangswelle E1 und eine zweite Eingangswelle E2 mit dem Hauptgetriebe 32 gekoppelt und weist einen primären Planetenradsatz P1 und einen sekundären Planetenradsatz P2 auf.
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Eine Ausgangswelle A des Nachschaltgetriebes 34 entspricht der Ausgangswelle 16.
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Das Hauptgetriebe 32 umfasst einen tertiären Planetenradsatz P3, einen quartären Planetenradsatz P4 und einen quintären Planetenradsatz P5.
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In Leistungsflussrichtung, also von der Hauptgetriebe-Eingangswelle 12 zur Ausgangswelle 16, sind die Planetenradsätze in der Reihenfolge tertiärer Planetenradsatz P3, quartärer Planetenradsatz P4, quintärer Planetenradsatz P5, primärer Planetenradsatz P1, sekundärer Planetenradsatz P2 angeordnet, wie aus 2 deutlich wird.
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Mit Bezug auf das Nachschaltgetriebe 34 umfasst der primäre Planetenradsatz P1 ein primäres Sonnenrad P11, einen primären Planetenträger P12, ein primäres Planetenrad P13 und ein primäres Hohlrad P14.
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Der sekundäre Planetenradsatz P2 ist in der in 2 dargestellten Ausführungsform als sogenannter Minusplanetenradsatz ausgeführt.
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Er weist ein sekundäres Sonnenrad P21 auf. Zudem umfasst er ein erstes sekundäres Planetenradsatzelement P22, das ein sekundärer Planetenträger ist. Der sekundäre Planetenradsatz P2 hat zudem ein sekundäres Planetenrad P23 und ein zweites sekundäres Planetenradsatzelement P24, das hier als sekundäres Hohlrad ausgeführt ist.
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Mit Bezug auf das Hauptgetriebe 32 umfasst der tertiäre Planetenradsatz P3 ein tertiäres Sonnenrad P31, einen tertiären Planetenträger P32, ein tertiäres Planetenrad P33 sowie ein tertiäres Hohlrad P34.
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Der quartäre Planetenradsatz P4 weist ein quartäres Sonnenrad P41, einen quartären Planetenträger P42, ein quartäres Planetenrad P43 sowie ein quartäres Hohlrad P44 auf.
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Der quintäre Planetenradsatz P5 hat ein quintäres Sonnenrad P51, einen quintären Planetenträger P52, ein quintäres Planetenrad P53 sowie ein quintäres Hohlrad P54.
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Die vorgenannten Elemente der Getriebebaugruppe 30 sind folgendermaßen miteinander gekoppelt.
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Die erste Verstelleinheit 36 ist drehfest mit der Hauptgetriebe-Eingangswelle 12 verbunden und die zweite Verstelleinheit 38 ist drehfest mit dem tertiären Sonnenrad P31 verbunden.
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Der tertiäre Planetenträger P32 ist drehfest mit dem quartären Hohlrad P44 gekoppelt.
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Das tertiäre Hohlrad P34 ist sowohl mit dem quartären Planetenträger P42 als auch mit der Hauptgetriebe-Eingangswelle 12 drehfest gekoppelt.
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Das quartäre Sonnenrad P41 ist mit dem quintären Sonnenrad P51 drehfest gekoppelt.
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Mit dem quartären Hohlrad P44 und dem tertiären Planetenträger P32 ist der quintäre Planetenträger P52 drehfest gekoppelt.
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Das quartäre Sonnenrad P41 und das quintäre Sonnenrad P51 sind über ein fünftes Schaltelement S5 wahlweise drehfest mit dem primären Sonnenrad P11 koppelbar.
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Das quintäre Hohlrad P54 ist über ein sechstes Schaltelement S6 wahlweise drehfest mit dem primären Sonnenrad P11 koppelbar.
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Der Verbund aus dem tertiären Planetenträger P32, dem quartären Hohlrad P44 und dem quintären Planetenträger P52 ist mittels eines vierten Schaltelements S4 wahlweise drehfest mit dem primären Planetenträger P12 koppelbar.
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Über ein drittes Schaltelement S3 ist zudem das primäre Sonnenrad P11 mit dem primären Planetenträger P12 wahlweise drehfest koppelbar.
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Das primäre Hohlrad P14 kann über ein erstes Schaltelement S1 mit einem Getriebegehäuse 44 drehfest gekoppelt werden.
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Der primäre Planetenträger P12 ist drehfest mit dem ersten sekundären Planetenradsatzelement P22, also vorliegend mit dem sekundären Planetenträger, und der Ausgangswelle 16, A gekoppelt.
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Das zweite sekundäre Planetenradsatzelement P24, also vorliegend (2) das sekundäre Hohlrad, ist, insbesondere dauerhaft, drehfest mit dem Getriebegehäuse 44 gekoppelt, also ohne zwischengeschaltetes Schaltelement.
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Ferner ist das sekundäre Sonnenrad P21 über ein zweites Schaltelement S2 mit dem primären Hohlrad P14 wahlweise drehfest koppelbar.
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In 3 ist eine weitere Ausführungsform der Getriebebaugruppe 30 gezeigt. Diese umfasst wieder ein Hauptgetriebe 32 und ein Nachschaltgetriebe 34.
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Das in der Ausführungsform gemäß 3 verwendete Nachschaltgetriebe 34 entspricht dem in der Ausführungsform gemäß 2 verwendeten Nachschaltgetriebe 34. Es wird auf die dortigen Ausführungen verwiesen.
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Das Hauptgetriebe 32 unterscheidet sich jedoch vom Hauptgetriebe 32 der Ausführungsform in der 2, worauf nachfolgend eingegangen wird. Dabei versteht es sich, dass die Getriebebaugruppe 30 gemäß der Ausführungsform in 3 anstelle der in 1 dargestellten Getriebebaugruppe 30 in den Antriebsstrang 10 integriert werden kann.
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Das Hauptgetriebe 32 der Getriebebaugruppe 30 gemäß 3 umfasst im Unterschied zu dem in den 1 und 2 gezeigten Hauptgetriebe 32 lediglich zwei Planetenradsätze, nämlich den tertiären Planetenradsatz P3 und den quartären Planetenradsatz P4. Insofern ist der vormals vorgesehene quintäre Planetenradsatz nicht mehr vorgesehen, der zwischen dem quartären Planetenradsatz P4 und dem Nachschaltgetriebe 34 vorgesehen war.
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Die Elemente des tertiären Planetenradsatzes P3 und des quartären Planetenradsatzes P4 sind mit der gleichen Systematik benannt, die auch für die Beschreibung der 2 verwendet wurde. Allerdings sind diese Elemente nun anders miteinander gekoppelt.
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Die erste Verstelleinheit 36 ist mit dem tertiären Sonnenrad P31 und dem quartären Sonnenrad P41 drehfest gekoppelt.
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Die zweite Verstelleinheit 38 ist mit dem tertiären Planetenträger P32 drehfest gekoppelt.
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Die Hauptgetriebe-Eingangswelle 12 ist mit dem quartären Planetenträger P42 drehfest gekoppelt.
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Darüber hinaus ist das tertiäre Hohlrad P34 drehfest mit dem quartären Planetenträger P42 gekoppelt.
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Die zweite Verstelleinheit 38 und somit auch der mit dieser drehfest gekoppelte tertiäre Planetenträger P32 können über das vierte Schaltelement S4 wahlweise drehfest mit dem primären Planetenträger P12 gekoppelt werden.
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Über das fünfte Schaltelement S5 kann das quartäre Hohlrad P44 wahlweise drehfest mit dem primären Sonnenrad P11 gekoppelt werden.
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Darüber hinaus können die zweite Verstelleinheit 38 und der tertiäre Planetenträger P32 über das sechste Schaltelement S6 wahlweise drehfest mit dem primären Sonnenrad P11 gekoppelt werden.
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Ferner kann das primäre Sonnenrad P11 über das dritte Schaltelement S3 wahlweise drehfest mit dem primären Planetenträger P12 gekoppelt werden.
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Mit den Getriebebaugruppen 30 aus den 2 und 3 kann das in 4 dargestellte Schaltschema realisiert werden.
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Insgesamt können so vier Vorwärtsfahrbereiche, die mit FB-V1 bis FB-V4 bezeichnet sind, und zwei Rückwärtsfahrbereiche realisiert werden, die mit FB-R1 und FB-R2 bezeichnet sind.
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Dabei ist ein erster Vorwärtsfahrbereich FB-V1 eingestellt, wenn das erste Schaltelement S1 und das sechste Schaltelement S6 geschlossen sind. Alle übrigen Schaltelemente sind dann geöffnet.
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Ein zweiter Vorwärtsfahrbereich FB-V2 stellt sich ein, wenn das erste Schaltelement S1 und das fünfte Schaltelement S5 geschlossen sind. Alle übrigen Schaltelemente sind dabei geöffnet.
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Ein dritter Vorwärtsfahrbereich FB-V3 ist gewählt, wenn das vierte Schaltelement S4 und das fünfte Schaltelement S5 geschlossen sind. Alle übrigen Schaltelemente sind geöffnet.
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Ein vierter Vorwärtsfahrbereich FB-V4 ist geschaltet, wenn das dritte Schaltelement S3 und das fünfte Schaltelement S5 geschlossen sind. Alle übrigen Schaltelemente sind geöffnet.
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Ein erster Rückwärtsfahrbereich FB-R1 ist realisiert, wenn das zweite Schaltelement S2 und das sechste Schaltelement S6 geschlossen sind. Alle anderen Schaltelemente sind geöffnet.
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Der zweite Rückwärtsfahrbereich FB-R2 ist eingelegt, wenn das zweite Schaltelement S2 und das fünfte Schaltelement S5 geschlossen und die übrigen Schaltelemente geöffnet sind.
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In den nachfolgend erläuterten 5 und 6 werden zwei weitere Varianten der Getriebebaugruppe 30 vorgestellt. Im Unterschied zu den zuvor beschriebenen Varianten sind diese lediglich über eine einzige, erste Eingangswelle E1 mit dem Hauptgetriebe 32 gekoppelt.
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Das Hauptgetriebe 32 ist in den 5 und 6 nicht näher dargestellt und kann grundsätzlich beliebig gewählt werden, beispielsweise nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungen.
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In der Ausführungsform gemäß 5 entspricht das Nachschaltgetriebe 34 dem Nachschaltgetriebe aus den 2 und 3, sodass auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen wird.
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Das Nachschaltgetriebe 34 gemäß der Ausführungsform aus 6 entspricht hinsichtlich seiner Komponenten und deren Kopplung dem Nachschaltgetriebe 34 aus 5.
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Allerdings sind nun das erste Schaltelement S1 und das zweite Schaltelement S2 radial verschachtelt angeordnet, wobei das zweite Schaltelement S2 radial innerhalb des ersten Schaltelements positioniert ist.
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Für den Fall, dass das erste Schaltelement S1 und das zweite Schaltelement S2 als Lamellenbremse bzw. Lamellenkupplung ausgeführt sind, können sie einen gemeinsamen Lamellenträger nutzen.
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Ferner sind das erste Schaltelement S1 und das zweite Schaltelement S2 zwischen dem primären Planetenradsatz P1 und dem sekundären Planetenradsatz P2 positioniert.
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Die Ausführungsbeispiele aus den 7 bis 9 betreffen wieder Getriebebaugruppen 30, bei denen das Nachschaltgetriebe 34 über zwei Eingangswellen E1, E2 mit dem Hauptgetriebe 32 gekoppelt ist. Wieder kann das Hauptgetriebe 32 beliebig gewählt werden und ist aus diesem Grund nicht näher dargestellt.
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Selbstverständlich ist es in diesem Zusammenhang denkbar, dass als Hauptgetriebe 32 eines der Hauptgetriebe 32 aus den 2 und 3 verwendet wird.
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Das Nachschaltgetriebe 34 gemäß der Ausführungsform aus 7 entspricht dem Nachschaltgetriebe 34 aus 2, sodass hierauf verwiesen werden kann.
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In der Ausführungsform gemäß 8 entspricht das Nachschaltgetriebe bis auf die zweite Eingangswelle E2 dem Nachschaltgetriebe 34 aus 6. Das dort Ausgeführte gilt analog.
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In der Ausführungsform gemäß 9 entspricht der primäre Planetenradsatz P1 dem primären Planetenradsatz aus 2.
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Der sekundäre Planetenradsatz P2 ist jedoch nun als sogenannter Plusplanetenradsatz ausgeführt.
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Er weist neben dem sekundären Sonnenrad P21 das erste sekundäre Planetenradsatzelement P22 auf, das nunmehr ein sekundäres Hohlrad ist.
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Anstelle des sekundären Planetenrades P23 umfasst der sekundäre Planetenradsatz P2 nun ein inneres sekundäres Planetenrad P23i und ein äußeres sekundäres Planetenrad P23a.
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Das zweite sekundäre Planetenradsatzelement P24 ist nun als sekundärer Planetenträger ausgebildet und lagert die beiden sekundären Planetenräder P23i, P23a.
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Auch die Kopplungen der Komponenten des zweiten Planetenradsatzes P2 sind nun anders.
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Es ist nun der sekundäre Planetenträger in Form des zweiten sekundären Planetenradsatzelements P24 drehfest mit dem Getriebegehäuse 44 gekoppelt und das Hohlrad in Form des ersten sekundären Planetenradsatzelements P22 drehfest mit der Ausgangswelle 16, A verbunden.
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Die Nachschaltgetriebe 34 aus den 5 bis 9 sind jeweils als Reversiereinheiten ausgebildet, d. h. es kann jeweils ein Vorwärtsfahrbereich FB-V und ein Rückwärtsfahrbereich FB-R mithilfe dieser Nachschaltgetriebe 34 realisiert werden. Das zugehörige Schaltschema ist in 10 zu sehen.
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Demnach ist der Vorwärtsfahrbereich FB-V gewählt, wenn das erste Schaltelement S1 geschlossen und das zweite Schaltelement S2 geöffnet ist.
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Der Rückwärtsfahrbereich FB-R ist eingestellt, wenn das erste Schaltelement S1 geöffnet und das zweite Schaltelement S2 geschlossen ist.
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Weitere Ausführungsformen der Getriebebaugruppe 30 sind in den 11 und 12 dargestellt. Dabei ist das dritte Schaltelement S3, das bereits im Zusammenhang mit den Hauptgetrieben 32 erläutert wurde, als Bestandteil des Nachschaltgetriebes 34 ausgeführt.
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In 11 ist somit ein Nachschaltgetriebe 34 gezeigt, das in seiner Konstellation dem Nachschaltgetriebe 34 aus 2 entspricht. Über das dritte Schaltelement S3 kann der primäre Planetenradsatz P1 verblockt werden. Im Übrigen wird auf die Ausführungen zur 2 verwiesen.
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In 12 ist das dritte Schaltelement S3 gegenüber der Ausführungsform aus 11 anders gekoppelt.
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Es kann nun über das dritte Schaltelement S3 der primäre Planetenträger P12 wahlweise mit dem primären Hohlrad P14 gekoppelt werden. Das primäre Sonnenrad P11 ist direkt mit der ersten Eingangswelle E1 drehfest gekoppelt. Die übrigen Kopplungen entsprechen denjenigen aus der Ausführungsform gemäß 2.
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Es können folglich mittels der Nachschaltgetriebe 34 aus den 11 und 12 zwei Vorwärtsfahrbereiche FB-V1, FB-V2 und ein Rückwärtsfahrbereich FB-R realisiert werden. Ein entsprechendes Schaltschema ist in 13 dargestellt.
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Der erste Vorwärtsfahrbereich FB-V1 stellt sich ein, wenn das erste Schaltelement S1 geschlossen ist und alle übrigen Schaltelemente geöffnet sind.
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Der zweite Vorwärtsfahrbereich FB-V2 ist eingestellt, wenn das dritte Schaltelement S3 geschlossen ist, also der primäre Planetenradsatz P1 verblockt ist, und alle übrigen Schaltelemente geöffnet sind.
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Der Rückwärtsfahrbereich FB-R ist eingestellt, wenn das zweite Schaltelement S2 geschlossen ist. Die übrigen Schaltelemente sind dann geöffnet.
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Ein derartiges Nachschaltgetriebe 34 erfüllt somit Funktionen einer Reversiereinheit, da es Vorwärtsfahrbereiche und Rückwärtsfahrbereiche bietet und dient auch als Bereichsgruppe, indem zwei unterschiedliche Vorwärtsfahrbereiche angeboten werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Antriebsstrang
- 12
- Hauptgetriebe-Eingangswelle
- 14
- Zapfwellengetriebe
- 16
- Ausgangswelle
- 18
- Vorderradabtrieb
- 20
- Hinterradabtrieb
- 22
- Aggregate und Pumpen
- 24
- Antriebsmotor
- 26
- Schwingungsdämpfer
- 27
- Getriebeachse
- 28
- Leistungsverzweigungsgetriebe
- 30
- Getriebebaugruppe
- 32
- Hauptgetriebe
- 34
- Nachschaltgetriebe
- 36
- erste Verstelleinheit
- 38
- zweite Verstelleinheit
- 40
- Steuereinheit
- 42
- Speichereinheit
- 44
- Getriebegehäuse
- E1
- erste Eingangswelle des Nachschaltgetriebes
- E2
- zweite Eingangswelle des Nachschaltgetriebes
- A
- Ausgangswelle des Nachschaltgetriebes
- P1
- Primärer Planetenradsatz
- P11
- primäres Sonnenrad
- P12
- primärer Planetenträger
- P13
- primäres Planetenrad
- P14
- primäres Hohlrad
- P2
- sekundärer Planetenradsatz
- P21
- sekundäres Sonnenrad
- P22
- erstes sekundäres Planetenradsatzelement
- P23
- sekundäres Planetenrad
- P23a
- äußeres Planetenrad
- P23i
- inneres Planetenrad
- P24
- zweites sekundäres Planetenradelement
- P3
- tertiärer Planetenradsatz
- P31
- tertiäres Sonnenrad
- P32
- tertiärer Planetenträger
- P33
- tertiäres Planetenrad
- P34
- tertiäres Hohlrad
- P4
- quartärer Planetenradsatz
- P41
- quartäres Sonnenrad
- P42
- quartärer Planetenträger
- P43
- quartäres Planetenrad
- P44
- quartäres Hohlrad
- P5
- quintärer Planetenradsatz
- P51
- quintäres Sonnenrad
- P52
- quintärer Planetenträger
- P53
- quintäres Planetenrad
- P54
- quintäres Hohlrad
- S1
- erstes Schaltelement
- S2
- zweites Schaltelement
- S3
- drittes Schaltelement
- S4
- viertes Schaltelement
- S5
- fünftes Schaltelement
- S6
- sechstes Schaltelement
