DE102020202416B3 - Power-split continuously variable transmission - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein leistungsverzweigtes stufenloses Getriebe (100; 200; 300; 400; 500; 600) mit einem Antrieb (12), einem Abtrieb (14), einer Planetenbaugruppe (18) und einer ersten und zweiten Verbindungswelle (60, 62). Die erste Verbindungswelle (60) ist mittels eines ersten Schaltelements (S1) und einer Vorwärtskupplung (KV) über eine zweite Stirnradstufe (ST2) mit dem Abtrieb (14) mechanisch wirkverbindbar. Die erste Verbindungswelle (60) ist mittels des ersten Schaltelements (S1) und einer Rückwärtskupplung (KR) über eine dritte Stirnradstufe (ST3) mit dem Abtrieb (14) mechanisch wirkverbindbar. Die zweite Verbindungswelle (62) ist mittels der Vorwärtskupplung (KV) über eine erste Stirnradstufe (ST1) mit dem Abtrieb (14) mechanisch wirkverbindbar. Die zweite Verbindungswelle (62) ist mittels der Rückwärtskupplung (KR) über die erste, zweite und dritte Stirnradstufe (ST1, ST2, ST3) mit dem Abtrieb (14) mechanisch wirkverbindbar. Die erste Verbindungswelle (60) ist mittels des zweiten Schaltelements (S2) mit der zweiten Verbindungswelle (62) drehfest verbindbar.The present invention relates to a power-split continuously variable transmission (100; 200; 300; 400; 500; 600) with a drive (12), an output (14), a planetary assembly (18) and a first and second connecting shaft (60, 62). The first connecting shaft (60) can be effectively mechanically connected to the output (14) by means of a first switching element (S1) and a forward clutch (KV) via a second spur gear stage (ST2). The first connecting shaft (60) can be effectively mechanically connected to the output (14) by means of the first switching element (S1) and a reverse clutch (KR) via a third spur gear stage (ST3). The second connecting shaft (62) can be effectively connected mechanically to the output (14) by means of the forward clutch (KV) via a first spur gear stage (ST1). The second connecting shaft (62) can be effectively mechanically connected to the output (14) by means of the reverse clutch (KR) via the first, second and third spur gear stages (ST1, ST2, ST3). The first connecting shaft (60) can be connected non-rotatably to the second connecting shaft (62) by means of the second switching element (S2).
Description
Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein leistungsverzweigtes stufenloses Getriebe. Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Antriebseinheit mit solch einem leistungsverzweigten stufenlosen Getriebe.The present invention relates to a split-power continuously variable transmission. The present invention also relates to a drive unit with such a power-split continuously variable transmission.
Stand der TechnikState of the art
Leistungsverzweigte stufenlose Getriebe, beispielsweise hydrostatisch-mechanisch leistungsverzweigte Getriebe, kommen im Bereich von Arbeitsmaschinen häufig zum Einsatz. Ein Beispiel für eine Arbeitsmaschine ist ein Traktor. Solche hydromechanischen Getriebe ermöglichen das stufenlose Einstellen der Getriebeübersetzung bei relativ hohen Wirkungsgraden, weisen jedoch eine verhältnismäßig geringe Getriebespreizung auf. Unter der Spreizung eines Getriebes wird das Verhältnis zwischen größter und kleinster Übersetzung verstanden. Zur Vergrößerung der Getriebespreizung ist es bekannt, in einem stufenlosen Getriebe mehrere Fahrbereiche vorzusehen, die unterschiedliche Übersetzungsbereiche aufweisen. Derartige Getriebe sind beispielsweise aus der
Ferner zeigt
Ausgehend von den bekannten Getrieben aus dem Stand der Technik ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin zu sehen, ein verbessertes leistungsverzweigtes stufenloses Getriebe bereitzustellen. Die Aufgabe wird gemäß Patentanspruch 1 und den Weiterbildungen der abhängigen Ansprüche gelöst. Ferner wird eine Antriebseinheit mit einem erfindungsgemäßen Getriebe vorgeschlagen.Based on the known transmissions from the prior art, the object of the present invention is to provide an improved power-split continuously variable transmission. The object is achieved according to
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein leistungsverzweigtes stufenloses Getriebe. Das Getriebe ist zum Bereitstellen verschiedener Vorwärts- und Rückwärtsfahrbereiche ausgebildet. Das Getriebe kann zur Verwendung in einer Arbeitsmaschine ausgebildet sein. Bei einem stufenlosen Getriebe ist die Übersetzung stufenlos einstellbar. Bei der Leistungsverzweigung kann es sich beispielsweise um eine hydrostatisch-mechanische Leistungsverzweigung handeln. Alternativ oder zusätzlich ist beispielsweise eine elektrisch-mechanische Leistungsverzweigung möglich. Das Getriebe ermöglicht eine hohe Getriebespreizung bei hohem Wirkungsgrad. Das Getriebe umfasst einen Antrieb, an dem die zu übersetzende Größe in das Getriebe eingespeist wird. Das Getriebe kann eine Antriebswelle aufweisen, die an einem Ende den Antrieb ausbilden kann. Die Antriebswelle kann sich durch das Getriebe hindurch erstrecken und an einem dem Antrieb abgewandten Ende eine Entnahme einer Zapfleistung ermöglichen, beispielsweise zum Antrieb eines Arbeitsgeräts der Arbeitsmaschine. Ebenso umfasst das Getriebe einen Abtrieb, an dem die durch das Getriebe übersetzte Größe ausgegeben wird. An dem Abtrieb kann beispielsweise ein Drehmoment für einen Fahrantrieb bereitgestellt werden. In den jeweiligen Rückwärtsfahrbereichen dreht ein Abtrieb des Getriebes beispielsweise entgegengesetzt zu einer Drehrichtung in den jeweiligen Vorwärtsfahrbereichen. In den jeweiligen Vorwärtsfahrbereichen kann eine Arbeitsmaschine beispielsweise vorwärtsfahren und in den jeweiligen Rückwärtsfahrbereichen rückwärtsfahren. Der Antrieb und der Abtrieb können achsparallel zueinander vorgesehen sein. Es ist jedoch auch eine andere Ausgestaltung möglich.A first aspect of the invention relates to a power-split continuously variable transmission. The transmission is designed to provide various forward and reverse drive ranges. The transmission can be designed for use in a work machine. With a continuously variable transmission, the translation is continuously adjustable. The power split can be, for example, a hydrostatic-mechanical power split. As an alternative or in addition, an electrical-mechanical power split is possible, for example. The gear enables a high gear ratio spread with high efficiency. The gearbox includes a drive on which the variable to be translated is fed into the gearbox. The transmission can have a drive shaft which can form the drive at one end. The drive shaft can extend through the transmission and, at an end facing away from the drive, allow drawing power, for example to drive a working device of the working machine. The gearbox also includes an output at which the variable translated by the gearbox is output. For example, a torque for a travel drive can be provided at the output. In the respective reverse driving ranges, an output of the transmission rotates, for example, opposite to a direction of rotation in the respective forward driving ranges. A work machine can, for example, drive forward in the respective forward travel ranges and reverse in the respective reverse travel ranges. The drive and the output can be provided axially parallel to one another. However, another configuration is also possible.
Ein leistungsverzweigtes stufenloses Getriebe kann einen Variator aufweisen. Der Variator kann eingerichtet sein, um eine Übersetzung des Getriebes, beispielsweise innerhalb eines Fahrbereichs, stufenlos zu variieren. Unter einem Fahrbereich des Getriebes kann ein Zustand verstanden werden, bei dem ein festes mechanisches Übersetzungsverhältnis zwischen Antrieb und Abtrieb des Getriebes vorliegt, wobei die Übersetzung des Getriebes innerhalb des Fahrbereichs durch den Variator stufenlos variiert werden kann. Der Variator kann zwei Energiewandler aufweisen, die miteinander gekoppelt und beispielsweise als Hydrostat ausgebildet sind. Die Energiewandler des Variators können aber auch als elektrische Maschinen ausgebildet sein. Die Energiewandler können koaxial zum Antrieb des Getriebes ausgebildet sein. Ebenso ist es möglich, dass sie achsparallel zum Antrieb ausgebildet sind. Beispielsweise kann der erste Energiewandler eine hydraulische Maschine mit festem Schluckvolumen und der zweite Energiewandler eine hydraulische Maschine mit verstellbarem Schluckvolumen sein.A power-split continuously variable transmission can have a variator. The variator can be set up to continuously vary a gear ratio of the transmission, for example within a driving range. A driving range of the transmission can be understood to mean a state in which there is a fixed mechanical transmission ratio between the input and output of the transmission, the transmission of the transmission being continuously variable within the driving range by the variator. The variator can have two energy converters, which are coupled to one another and designed, for example, as a hydrostat. The energy converters of the variator can, however, also be designed as electrical machines. The energy converter can be coaxial with the drive of the transmission be trained. It is also possible that they are formed axially parallel to the drive. For example, the first energy converter can be a hydraulic machine with a fixed absorption volume and the second energy converter can be a hydraulic machine with an adjustable absorption volume.
Das Getriebe weist ferner eine Planetenbaugruppe auf. Die Planetenbaugruppe kann beispielsweise ein oder mehrere Planetenradsätze aufweisen. Zudem kann die Planetenbaugruppe zusätzlich ein oder mehrere Schaltelemente aufweisen. Das Getriebe ist dazu ausgebildet, ein Drehmoment von dem Antrieb über die Planetenbaugruppe an eine erste und eine zweite Verbindungswelle und von diesen an den Abtrieb zu übertragen. Zum Übertragen eines Drehmoments kann es erforderlich sein, dass ein oder mehrere Schaltelemente betätigt werden müssen. Für die Drehmomentübertragung können die beiden Verbindungswellen mit dem Abtrieb gekoppelt sein. Die beiden Verbindungswellen können jeweils mit einer oder mehreren Ausgangswellen der Planetenbaugruppe gekoppelt sein. Eine Eingangswelle der Planetenbaugruppe kann mit dem Antrieb gekoppelt sein. Eine Koppelung kann beispielsweise schaltbar sein und direkt oder indirekt. Die Verbindungswellen können beispielsweise jeweils als Hohlwellen oder Vollwellen ausgebildet sein. Die Verbindungswellen können koaxial zueinander angeordnet sein. Die Verbindungswellen können koaxial zu der Planetenbaugruppe angeordnet sein.The transmission also has a planetary assembly. The planetary assembly can for example have one or more planetary gear sets. In addition, the planetary assembly can also have one or more switching elements. The transmission is designed to transmit a torque from the drive via the planetary assembly to a first and a second connecting shaft and from these to the output. To transmit a torque, it may be necessary that one or more switching elements must be actuated. The two connecting shafts can be coupled to the output for torque transmission. The two connecting shafts can each be coupled to one or more output shafts of the planetary assembly. An input shaft of the planetary assembly can be coupled to the drive. A coupling can, for example, be switchable and direct or indirect. The connecting shafts can each be designed as hollow shafts or solid shafts, for example. The connecting shafts can be arranged coaxially to one another. The connecting shafts can be arranged coaxially to the planetary assembly.
Das Getriebe weist eine Vorwärtskupplung, eine Rückwärtskupplung, eine erste Stirnradstufe, ein erstes Schaltelement, ein zweites Schaltelement, eine zweite Stirnradstufe und eine dritte Stirnradstufe auf. Die beiden Schaltelemente können beispielsweise als Kupplung ausgebildet sein. Eine geschlossene Vorwärtskupplung kann wenigstens einen der Vorwärtsfahrbereiche bereitstellen. Eine geschlossene Rückwärtskupplung kann wenigstens einen der Rückwärtsfahrbereiche bereitstellen. Rückwärtskupplungen und Vorwärtskupplungen unterscheiden sich lediglich durch bereitgestellte Fahrbereiche, wie beispielsweise deren Drehrichtung. In deren eigentlicher Kupplungsfunktion können Vorwärts- und Rückwärtskupplungen identisch sein. Die Vorwärtskupplung und die Rückwärtskupplung können beispielsweise als reibschlüssige Kupplungen ausgebildet sein, beispielsweise als Lamellenkupplungen.The transmission has a forward clutch, a reverse clutch, a first spur gear stage, a first shift element, a second shift element, a second spur gear stage and a third spur gear stage. The two switching elements can be designed as a clutch, for example. A closed forward clutch can provide at least one of the forward drive ranges. A closed reverse clutch can provide at least one of the reverse drive ranges. Reverse clutches and forward clutches only differ in terms of the travel ranges provided, such as their direction of rotation. In terms of their actual clutch function, forward and reverse clutches can be identical. The forward clutch and the reverse clutch can be designed, for example, as frictional clutches, for example as multi-plate clutches.
Eine Stirnradstufe kann eine oder mehrere Stufen aufweisen. Jede Stufe weist dabei zwei miteinander kämmende Räder auf. Eine einstufige Stirnradstufe kann beispielsweise wenigstens zwei miteinander mit jeweiligen Verzahnungen kämmende Räder aufweisen. Eine zweistufige Stirnradstufe weist beispielsweise zwei Räder auf, welche mit einem zwischen diesen Rädern angeordneten weiteren Zwischenrad paarweise kämmen. Ein Rad einer Stirnradstufe kann an seinem Außenumfang eine Verzahnung aufweisen. Eine Stirnradstufe kann zwei Elemente unter einer zusätzlichen Übersetzung und alternativ oder zusätzlich eines axialen Versatzes miteinander wirkverbinden.A spur gear stage can have one or more stages. Each stage has two intermeshing wheels. A single-stage spur gear stage can, for example, have at least two wheels meshing with one another with respective toothings. A two-stage spur gear stage has, for example, two wheels which mesh in pairs with a further intermediate wheel arranged between these wheels. A wheel of a spur gear stage can have a toothing on its outer circumference. A spur gear stage can operatively connect two elements with one another with an additional translation and, alternatively or additionally, an axial offset.
Sind zwei Elemente mechanisch wirkverbunden, so sind diese unmittelbar oder mittelbar derart miteinander gekoppelt, dass eine Bewegung des einen Elements eine Reaktion des anderen Elements bewirkt. Beispielsweise kann eine mechanische Wirkverbindung durch eine formschlüssige oder reibschlüssige Verbindung bereitgestellt werden. Beispielsweise kann die mechanische Wirkverbindung einem Kämmen von korrespondierenden Verzahnungen der zwei Elemente entsprechen. Zwischen den Elementen können dabei weitere Elemente, beispielsweise eine oder mehrere Stirnradstufen, vorgesehen sein. Unter einer permanent drehfesten Verbindung zweier Elemente wird hingegen eine Verbindung verstanden, bei welcher die beiden Elemente zu allen bestimmungsgemäßen Zuständen des Getriebes im Wesentlichen starr miteinander gekoppelt sind. Die Elemente können dabei als drehfest miteinander verbundene Einzelkomponenten oder auch einstückig vorliegen.If two elements are mechanically operatively connected, they are directly or indirectly coupled to one another in such a way that a movement of one element causes a reaction of the other element. For example, a mechanical operative connection can be provided by a form-fitting or frictional connection. For example, the mechanical operative connection can correspond to a meshing of corresponding toothings of the two elements. Further elements, for example one or more spur gear stages, can be provided between the elements. By contrast, a permanently rotationally fixed connection of two elements is understood to mean a connection in which the two elements are essentially rigidly coupled to one another in all intended states of the transmission. The elements can be present as non-rotatably interconnected individual components or in one piece.
Ist eine Kupplung zwischen zwei Elementen des Getriebes vorgesehen, so sind diese Drehelemente nicht permanent drehfest miteinander verbunden, jedoch über die Kupplung drehfest miteinander verbindbar. Eine Kupplung kann eine Art von Schaltelement sein. Eine drehfeste Verbindung wird erst durch Betätigung der zwischenliegenden Kupplung herbeigeführt. Dabei bedeutet eine Betätigung der Kupplung, dass diese in einen geschlossenen Zustand überführt wird, sodass die an der Kupplung unmittelbar angekoppelten Bauelemente in ihren Drehbewegungen aneinander angeglichen werden. Die jeweiligen Schaltelemente sind beispielsweise wenigstens zwischen einem geöffneten und einem geschlossenen Zustand schaltbar. Ist das betroffene Schaltelement als formschlüssiges Schaltelement ausgebildet, werden die hierüber unmittelbar drehfest miteinander verbundenen Bauelemente unter gleicher Drehzahl laufen. Im Falle eines reibschlüssigen Schaltelements können, auch nach einem Betätigen desselbigen, Drehzahlunterschiede zwischen den Bauelementen bestehen. Dieser gewollte oder auch ungewollte Zustand wird im Rahmen der Erfindung dennoch als drehfeste Verbindung der jeweiligen Bauelemente bezeichnet. Bei einer reibschlüssigen Verbindung kann beispielsweise aufgrund eines Schlupfes eine gewisse Drehzahldifferenz zwischen den zwei miteinander verbundenen Elementen vorliegen. Die Drehzahlen der beiden Bauteile sind dabei üblicherweise zudem trotz des Schlupfes näherungsweise identisch. Entsprechend wird auch eine solche Verbindung trotz des Schlupfes hier als drehfest angesehen.If a clutch is provided between two elements of the transmission, these rotary elements are not permanently connected to one another in a rotationally fixed manner, but can be connected to one another in a rotationally fixed manner via the clutch. A clutch can be a type of switching element. A non-rotatable connection is only brought about by actuating the coupling located in between. An actuation of the coupling means that it is brought into a closed state so that the rotational movements of the components directly coupled to the coupling are matched to one another. The respective switching elements can be switched, for example, at least between an open and a closed state. If the shifting element concerned is designed as a form-fitting shifting element, the components that are directly connected to one another in a rotationally fixed manner will run at the same speed. In the case of a frictional shifting element, there may be speed differences between the components even after it has been actuated. This desired or unwanted state is nevertheless referred to in the context of the invention as a non-rotatable connection of the respective components. In the case of a frictional connection, for example, due to a slip, there may be a certain speed difference between the two interconnected elements. The speeds of the two components are usually approximately identical despite the slip. Correspondingly, such a connection is also regarded here as being non-rotatable despite the slippage.
Alle Kupplungen des Getriebes der vorliegenden Erfindung können, sofern nicht anders festgelegt, als reibschlüssige Kupplungen, beispielsweise als Lamellenkupplungen, ausgebildet sein. Ebenso können einige oder alle Kupplungen auch als formschlüssige Kupplungen, wie beispielsweise Klauenkupplungen oder Synchronisierungen, ausgebildet sein. Unter einer Synchronisierung wird eine formschlüssige Kupplung zwischen zwei Wellen verstanden, bei welcher die Wellen vor Herstellen der formschlüssigen Verbindung in Gleichlauf gebracht, also synchronisiert, werden.Unless otherwise specified, all clutches of the transmission of the present invention can be designed as frictional clutches, for example as multi-plate clutches. Likewise, some or all of the clutches can also be designed as positive-locking clutches, such as, for example, claw clutches or synchronizers. A synchronization is understood to mean a positive coupling between two shafts, in which the shafts are brought into synchronism, that is to say synchronized, before the positive connection is established.
Die erste Verbindungswelle ist mittels des ersten Schaltelements und der Vorwärtskupplung über die zweite Stirnradstufe mit dem Abtrieb mechanisch wirkverbindbar. Die erste Verbindungswelle ist mittels des ersten Schaltelements und der Rückwärtskupplung über die dritte Stirnradstufe mit dem Abtrieb mechanisch wirkverbindbar. Die zweite Verbindungswelle ist mittels der Vorwärtskupplung über die erste Stirnradstufe mit dem Abtrieb mechanisch wirkverbindbar. Die zweite Verbindungswelle ist mittels der Rückwärtskupplung über die erste Stirnradstufe, die zweite Stirnradstufe und die dritte Stirnradstufe mit dem Abtrieb mechanisch wirkverbindbar. Die erste Verbindungswelle ist mit der zweiten Verbindungswelle mittels des zweiten Schaltelements drehfest verbindbar. Die erste Verbindungswelle kann mittels des zweiten Schaltelements und der Rückwärtskupplung über die erste Stirnradstufe, die zweite Stirnradstufe und die dritte Stirnradstufe mit dem Abtrieb mechanisch wirkverbindbar sein.The first connecting shaft can be mechanically operatively connected to the output by means of the first shift element and the forward clutch via the second spur gear stage. The first connecting shaft can be effectively mechanically connected to the output by means of the first shifting element and the reverse clutch via the third spur gear stage. The second connecting shaft can be effectively connected mechanically to the output by means of the forward clutch via the first spur gear stage. The second connecting shaft can be mechanically operatively connected to the output by means of the reverse clutch via the first spur gear stage, the second spur gear stage and the third spur gear stage. The first connecting shaft can be connected non-rotatably to the second connecting shaft by means of the second switching element. The first connecting shaft can be mechanically operable connected to the output by means of the second shift element and the reverse clutch via the first spur gear stage, the second spur gear stage and the third spur gear stage.
Eine Verbindung zweier Elemente über ein weiteres Element kann bedeuten, dass dieses weitere Element an einer mittelbaren Wirkverbindung der beiden Elemente beteiligt ist. Beispielsweise kann dieses Element im Kraftfluss zwischen diesen beiden Elementen angeordnet sein. Eine Verbindung zweier Elemente über zwei oder mehr weitere Elemente kann bedeuten, dass diese weiteren Elemente alle an einer mittelbaren Wirkverbindung der beiden Elemente beteiligt sind. Beispielsweise kann ein Drehmoment bei geschlossenem ersten Schaltelement von der ersten Verbindungswelle an die zweite Stirnradstufe übertragen werden und von der zweiten Stirnradstufe an die Vorwärtskupplung. Das Drehmoment wird bei diesem Beispiel weiter von der geschlossenen Vorwärtskupplung an den Abtrieb übertragen. Die Übertragung und damit die Wirkverbindung kann durch die geöffnete Vorwärtskupplung an einer beliebigen Stelle dieser Wirkverbindungskette unterbrochen sein. Bei einer Wirkverbindung über oder mittels zwei Kupplungen ist die Verbindung beispielsweise hergestellt, wenn beide Kupplungen geschlossen sind. Möglich ist ferner, dass zum Herstellen oder Auflösen der Wirkverbindung neben den genannten ein oder mehrere nicht genannte Schaltelemente betätigt werden müssen.A connection of two elements via a further element can mean that this further element is involved in an indirect operative connection of the two elements. For example, this element can be arranged in the power flow between these two elements. A connection of two elements via two or more further elements can mean that these further elements are all involved in an indirect operative connection of the two elements. For example, when the first shift element is closed, a torque can be transmitted from the first connecting shaft to the second spur gear stage and from the second spur gear stage to the forward clutch. In this example, the torque is further transmitted from the closed forward clutch to the output. The transmission and thus the operative connection can be interrupted by the open forward clutch at any point in this operative connection chain. In the case of an operative connection via or by means of two clutches, the connection is established, for example, when both clutches are closed. It is also possible that in order to establish or release the operative connection, one or more switching elements not mentioned have to be actuated in addition to the mentioned ones.
Das leistungsverzweigte Getriebe erlaubt mit wenigen Schaltelementen viele Fahrbereiche bereitzustellen und weist demnach eine große Getriebespreizung auf. Dabei kann ein Übergang zwischen den Fahrbereichen synchron erfolgen. Das kann heißen, dass bei Erreichen einer Untergrenze oder Obergrenze einer Drehzahl eines jeweiligen Fahrbereichs der nächste Fahrbereich eingelegt werden kann, ohne dass eine Einstellung am Variator vorgenommen werden muss. Der Variator muss beispielsweise nicht seine Drehzahl oder Stellung ändern, um einen Fahrbereichswechsel zu vollziehen. Zudem kann der Variator an einer oder beiden Grenzen der jeweiligen Fahrbereiche auch in einer jeweiligen Maximalstellung sein. In den jeweiligen Fahrbereichen kann eine geringe Anzahl von Kupplungen in deren jeweiliger Offenstellung sein, wodurch Schleppverluste reduziert und damit die Getriebeeffizienz erhöht sein kann. Beispielsweise kann das Getriebe mit wenigen Bauteilen vier Vorwärtsfahrbereiche und vier Rückwärtsfahrbereiche bereitstellen.The power-split transmission allows many driving ranges to be provided with just a few shift elements and accordingly has a large gear ratio spread. A transition between the driving areas can take place synchronously. This can mean that when a lower limit or upper limit of a speed of a respective driving range is reached, the next driving range can be inserted without a setting having to be made on the variator. For example, the variator does not have to change its speed or position in order to change the driving range. In addition, the variator can also be in a respective maximum position at one or both limits of the respective driving ranges. In the respective driving areas, a small number of clutches can be in their respective open position, whereby drag losses can be reduced and thus the transmission efficiency can be increased. For example, the transmission can provide four forward drive ranges and four reverse drive ranges with just a few components.
Durch die Wirkverbindung der zweiten Verbindungswelle über die erste Stirnradstufe, die zweite Stirnradstufe, und die dritte Stirnradstufe mit dem Abtrieb mittels der Rückwärtskupplung kann ein Windungsfahrbereich bereitgestellt werden. Der Windungsfahrbereich ermöglicht eine Drehmomentübertragung an den Abtrieb mit zwei zusätzlichen Zahneingriffen. Dabei werden die zum Verbinden der jeweiligen Verbindungswellen mit dem Abtrieb in jeweiligen Vorwärtsfahrbereichen genutzten Stirnradstufen miteinander für eine Wirkverbindung verknüpft. Dadurch kann eine zusätzliche Übersetzung, beispielsweise für einen Rückwärtsfahrbereich mit hoher Geschwindigkeit, bereitgestellt werden. Für diese zusätzliche Übersetzung sind dabei keine zusätzlichen Stirnradstufen oder Planetenradsätze notwendig. Es wird bei gleichem Bauaufwand ein weiterer Fahrbereich zur Verfügung gestellt. Durch das Vorsehen der zwei Schaltelemente kann zudem eine Vorwahlschaltung implementiert werden, beispielsweise jeweils in einem der Vorwärtsfahrbereiche und einem der Rückwärtsfahrbereiche. Bei jeweiligen Fahrbereichswechseln können nur reibschlüssige Kupplungen beteiligt sein.Through the operative connection of the second connecting shaft via the first spur gear stage, the second spur gear stage and the third spur gear stage with the output by means of the reverse clutch, a winding travel range can be provided. The winding travel range enables torque to be transmitted to the output with two additional gear meshes. The spur gear stages used to connect the respective connecting shafts to the output in the respective forward driving ranges are linked to one another for an operative connection. As a result, an additional gear ratio, for example for a reverse driving range at high speed, can be provided. No additional spur gear stages or planetary gear sets are necessary for this additional translation. An additional driving area is made available with the same construction effort. By providing the two switching elements, a preselection circuit can also be implemented, for example in one of the forward travel ranges and one of the reverse travel ranges. Only frictional clutches can be involved in each change of driving area.
In einer Ausführungsform des Getriebes kann es vorgesehen sein, dass die zweite Stirnradstufe ein erstes Rad, welches mittels des ersten Schaltelements mit der ersten Verbindungswelle drehfest verbindbar ist, aufweist. Die zweite Stirnradstufe kann ein zweites Rad aufweisen, welches mit einer Zwischenwelle permanent drehfest verbunden ist. Die Zwischenwelle kann mit dem Abtrieb mittels der Vorwärtskupplung drehfest verbindbar sein. Das erste Schaltelement kann beispielsweise koaxial zu dem Antrieb angeordnet sein. Die Zwischenwelle kann beispielsweise koaxial zu dem Abtrieb angeordnet sein. Die Vorwärtskupplung kann beispielsweise koaxial zu dem Abtrieb angeordnet sein. Das zweite Rad der zweiten Stirnradstufe kann entsprechend zu dem Abtrieb koaxial angeordnet sein. Das erste Rad der zweiten Stirnradstufe kann zu dem Antrieb koaxial angeordnet sein. Die Vorwärtskupplung kann so einen Überlastschutz bilden, beispielsweise für das erste Schaltelement. Durch diese Ausgestaltung kann ein Drehmoment von der ersten Verbindungswelle über die zweite Stirnradstufe an den Abtrieb übertragen werden.In one embodiment of the transmission, it can be provided that the second spur gear stage has a first gear, which can be connected non-rotatably to the first connecting shaft by means of the first shifting element. The second spur gear stage can have a second gear which is permanently connected to an intermediate shaft in a rotationally fixed manner. The intermediate shaft can be connected non-rotatably to the output by means of the forward clutch. The first switching element can for example be arranged coaxially to the drive. The intermediate shaft can, for example be arranged coaxially to the output. The forward clutch can for example be arranged coaxially to the output. The second wheel of the second spur gear stage can be arranged coaxially with the output accordingly. The first wheel of the second spur gear stage can be arranged coaxially to the drive. The forward clutch can thus form overload protection, for example for the first shift element. With this configuration, a torque can be transmitted from the first connecting shaft to the output via the second spur gear stage.
In einer Ausführungsform des Getriebes kann es vorgesehen sein, dass ein erstes Rad der ersten Stirnradstufe mit der zweiten Verbindungswelle permanent drehfest verbunden ist. Ein zweites Rad der ersten Stirnradstufe kann mit der Zwischenwelle permanent drehfest verbunden sein. Dadurch kann die erste Stirnradstufe mit dem Abtrieb mittels der Vorwärtskupplung über die Zwischenwelle verbunden werden. So können beispielsweise die erste und die zweite Stirnradstufe mit einer einzigen Welle mit der Vorwärtskupplung verbunden sein und über diese mit dem Abtrieb verbindbar sein. Das erste Rad der ersten Stirnradstufe kann beispielsweise koaxial zum Antrieb und das zweite Rad der ersten Stirnradstufe koaxial zum Abtrieb angeordnet sein.In one embodiment of the transmission it can be provided that a first wheel of the first spur gear stage is permanently connected to the second connecting shaft in a rotationally fixed manner. A second wheel of the first spur gear stage can be permanently connected to the intermediate shaft in a rotationally fixed manner. As a result, the first spur gear stage can be connected to the output by means of the forward clutch via the intermediate shaft. For example, the first and second spur gear stages can be connected to a single shaft with the forward clutch and can be connected to the output via this. The first wheel of the first spur gear stage can, for example, be arranged coaxially to the drive and the second wheel of the first spur gear stage to be arranged coaxially to the output.
In einer Ausführungsform des Getriebes kann es vorgesehen sein, dass ein erstes Rad der dritten Stirnradstufe mit dem ersten Rad der zweiten Stirnradstufe permanent drehfest verbunden ist. Beispielsweise kann diese Verbindung durch eine Anschlusswelle gebildet sein, mit der beide Räder drehfest verbunden sind. Ein zweites Rad der dritten Stirnradstufe kann mit dem Abtrieb mittels der Rückwärtskupplung drehfest verbindbar sein. Die Rückwärtskupplung erfährt so eine geringe Differenzdrehzahl. Das erste Rad der dritten Stirnradstufe kann koaxial zum Antrieb und das zweite Rad koaxial zum Abtrieb angeordnet sein. Entsprechend kann die Rückwärtskupplung koaxial zum Abtrieb angeordnet sein. Das erste Rad der zweiten Stirnradstufe kann mit dem ersten Rad der dritten Stirnradstufe permanent drehfest mittels der ersten Verbindungswelle verbunden sein. Dadurch kann mit einfachen Mitteln eine Verbindung zwischen der zweiten und dritten Stirnradstufe für den Windungsfahrbereich zur Verfügung gestellt werden.In one embodiment of the transmission, it can be provided that a first wheel of the third spur gear stage is permanently connected in a rotationally fixed manner to the first wheel of the second spur gear stage. For example, this connection can be formed by a connection shaft with which the two wheels are connected in a rotationally fixed manner. A second wheel of the third spur gear stage can be connected non-rotatably to the output by means of the reverse clutch. The reverse clutch experiences a small differential speed. The first wheel of the third spur gear stage can be arranged coaxially with the drive and the second wheel can be arranged coaxially with the output. Correspondingly, the reverse clutch can be arranged coaxially with the output. The first gear of the second spur gear stage can be permanently connected to the first gear of the third spur gear stage in a rotationally fixed manner by means of the first connecting shaft. As a result, a connection between the second and third spur gear stages for the winding travel range can be made available with simple means.
In einer Ausführungsform des Getriebes kann es vorgesehen sein, dass ein erstes Rad der dritten Stirnradstufe mit dem ersten Rad der zweiten Stirnradstufe mittels der Rückwärtskupplung drehfest verbindbar ist. Das erste Rad der dritten Stirnradstufe kann in diesem Fall beispielsweise mit einer weiteren Welle permanent drehfest verbunden sein. Die weitere Welle kann koaxial zu der ersten Verbindungswelle angeordnet sein. Die erste Verbindungswelle und die weitere Welle sind beispielsweise mittels der Rückwärtskupplung drehfest miteinander verbindbar. Ein zweites Rad der dritten Stirnradstufe kann mit dem Abtrieb permanent drehfest verbunden sein. Die Rückwärtskupplung ist bei dieser Ausführungsform nur mit einem geringen Stützmoment belastet. Die Rückwärtskupplung und Vorwärtskupplung sind bei dieser Ausführungsform beispielsweise achsversetzt angeordnet. Die Rückwärtskupplung und die Vorwärtskupplung können axial wenigstens teilweise überlappend angeordnet sein. Dadurch kann sich eine Bauraumersparnis ergeben.In one embodiment of the transmission it can be provided that a first gear of the third spur gear stage can be connected in a rotationally fixed manner to the first gear of the second spur gear stage by means of the reverse clutch. In this case, the first wheel of the third spur gear stage can be permanently connected to a further shaft in a rotationally fixed manner, for example. The further shaft can be arranged coaxially to the first connecting shaft. The first connecting shaft and the further shaft can be connected to one another in a rotationally fixed manner, for example by means of the reverse clutch. A second wheel of the third spur gear stage can be permanently connected to the output in a rotationally fixed manner. In this embodiment, the reverse clutch is only loaded with a small supporting torque. In this embodiment, the reverse clutch and forward clutch are, for example, arranged axially offset. The reverse clutch and the forward clutch can be arranged axially at least partially overlapping. This can result in a saving in installation space.
Die dritte und die zweite Stirnradstufe können so ausgebildet sein, dass eine Wirkverbindung jeweils gegenüber einer Eingangsdrehung unterschiedliche Richtungen einer Ausgangsdrehung bewirken. Beispielsweise kann jeweils die erste und die zweite Stirnradstufe eine ungerade Stufenzahl und die dritte Stirnradstufe eine gerade Stufenzahl aufweisen. Die erste und die zweite Stirnradstufe weisen beispielsweise die gleiche Anzahl von Stufen auf.The third and the second spur gear stage can be designed in such a way that an operative connection brings about different directions of an output rotation with respect to an input rotation. For example, the first and the second spur gear stage can each have an odd number of stages and the third spur gear stage an even number of stages. The first and second spur gear stages have the same number of stages, for example.
In einer Ausführungsform des Getriebes kann es vorgesehen sein, dass die Planetenbaugruppe drei Planetenradsätze aufweist. Entsprechend kann die Planetenbaugruppe drei Sonnenräder, drei Planetenträger mit jeweiligen daran gelagerten Planetenrädern und drei Hohlräder aufweisen. Ein erster Planetenradsatz der Planetenbaugruppe kann durch ein erstes Sonnenrad, einen ersten Planetenträger mit jeweiligen drehbar daran gelagerten Planetenrädern und ein erstes Hohlrad ausgebildet sein. Ein zweiter Planetenradsatz der Planetenbaugruppe kann durch ein zweites Sonnenrad, einen zweiten Planetenträger mit jeweiligen drehbar daran gelagerten Planetenrädern und ein zweites Hohlrad ausgebildet sein. Ein dritter Planetenradsatz der Planetenbaugruppe kann durch ein drittes Sonnenrad, einen dritten Planetenträger mit jeweiligen drehbar daran gelagerten Planetenrädern und ein drittes Hohlrad ausgebildet sein. Beispielsweise sind der erste bis dritte Planetenradsatz als Minus-Planetenradsatz ausgebildet. Ein Minus-Planetenradsatz hat üblicherweise eine negative Standübersetzung. Beispielsweise kämmen die jeweiligen Planetenräder des jeweiligen ersten bis dritten Planetenradsatzes mit dem jeweiligen zugeordneten Sonnenrad und dem jeweiligen zugeordneten Hohlrad.In one embodiment of the transmission, it can be provided that the planetary assembly has three planetary gear sets. Correspondingly, the planetary assembly can have three sun gears, three planet carriers with respective planet gears mounted on them, and three ring gears. A first planetary gear set of the planetary assembly can be formed by a first sun gear, a first planet carrier with respective planet gears rotatably mounted thereon, and a first ring gear. A second planetary gear set of the planetary assembly can be formed by a second sun gear, a second planet carrier with respective planet gears rotatably mounted thereon, and a second ring gear. A third planetary gear set of the planetary assembly can be formed by a third sun gear, a third planet carrier with respective planet gears rotatably mounted thereon, and a third ring gear. For example, the first to third planetary gear sets are designed as minus planetary gear sets. A minus planetary gear set usually has a negative stationary gear ratio. For example, the respective planet gears of the respective first to third planetary gear sets mesh with the respective associated sun gear and the respective associated ring gear.
Die jeweiligen drei Planetenradsätze können frei von weiteren Elementen, wie weiteren Hohlrädern, Planetenträgern, Planeten und Sonnenrädern, sein. Beispielsweise weist die Planetenbaugruppe und auch das Getriebe keine weiteren außer den hier beschriebenen Planetenradsätze auf. Ebenso kann das Getriebe keine weiteren Stirnradstufen außer jeweiligen hier beschriebenen Stirnradstufen und Stirnradstufen zum Bilden hier beschriebener mechanischer Wirkverbindungen auf. Die jeweiligen Hohlräder können als Gehäuseelemente des Getriebes oder der Planetenbaugruppe ausgebildet sein. Bei dem Getriebe kann es vorgesehen sein, dass dessen Planetenbaugruppe oder alle Planetenradsätze gemeinsam als Planetenwalze ausgebildet ist bzw. sind. Eine Planetenwalze kann kompakt und robust sein. Die Ausbildung als Planetenwalze kann bedeuten, dass die Planetenbaugruppe nur koaxiale Elemente aufweist. Zudem kann die Ausbildung als Planetenwalze bedeuten, dass die Planetenbaugruppe frei von Stirnrädern ist.The respective three planetary gear sets can be free of further elements, such as further ring gears, planetary carriers, planets and sun gears. For example, the planetary assembly and also the transmission do not have any other than the planetary gear sets described here. Likewise, the transmission cannot have any further spur gear stages apart from the respective spur gear stages and spur gear stages described here for forming the mechanical operative connections described here. The respective ring gears can be designed as housing elements of the transmission or the planetary assembly. at the transmission can be provided that its planetary assembly or all planetary gear sets are designed together as a planetary roller. A planetary roller can be compact and robust. The design as a planetary roller can mean that the planetary assembly has only coaxial elements. In addition, the design as a planetary roller can mean that the planetary assembly is free of spur gears.
Der Antrieb kann mit dem ersten Hohlrad und dem zweiten Planetenträger permanent drehfest verbunden sein. Der erste Planetenträger kann mit dem zweiten Hohlrad permanent drehfest verbunden sein. Das zweite Hohlrad kann mit dem dritten Planetenträger permanent drehfest verbunden sein. Das zweite Sonnenrad kann mit dem dritten Sonnenrad permanent drehfest verbunden sein. Das Getriebe kann einen Variator aufweisen. Der Variator kann mit dem ersten Sonnenrad des Getriebes und dem Antrieb mechanisch wirkverbunden sein. Der Variator ist beispielsweise mit dem ersten Sonnenrad mittels einer einstufigen Stirnradstufe und mit dem Antrieb mittels einer zweistufigen Stirnradstufen mechanisch wirkverbunden.The drive can be permanently non-rotatably connected to the first ring gear and the second planet carrier. The first planet carrier can be permanently connected to the second ring gear in a rotationally fixed manner. The second ring gear can be permanently connected to the third planet carrier in a rotationally fixed manner. The second sun gear can be permanently connected to the third sun gear in a rotationally fixed manner. The transmission can have a variator. The variator can be mechanically operatively connected to the first sun gear of the transmission and the drive. The variator is mechanically operatively connected, for example, to the first sun gear by means of a single-stage spur gear stage and to the drive by means of a two-stage spur gear stage.
Dieser Aufbau der Planetenbaugruppe erlaubt, mit wenigen Bauteilen eine hohe Getriebespreizung bereitzustellen. Zudem kann die Planetenbaugruppe so eine große Anzahl von Fahrbereichen bereitstellen. Beispielsweise kann das dritte Hohlrad einen ersten Ausgang der Planetenbaugruppe ausbilden. Beispielsweise kann das dritte Sonnenrad einen zweiten Ausgang der Planetenbaugruppe ausbilden. Beispielsweise kann der erste Planetenträger einen dritten Ausgang der Planetenbaugruppe ausbilden. Entsprechend kann die Planetenbaugruppe beispielsweise vier Vorwärtsfahrbereiche bereitstellen. Jeweilige Rückwärtsfahrbereiche können beispielsweise durch die Rückwärtskupplung und die erste bis dritte Stirnradstufe bereitgestellt werden.This structure of the planetary assembly makes it possible to provide a high gear ratio spread with just a few components. In addition, the planetary assembly can thus provide a large number of driving areas. For example, the third ring gear can form a first output of the planetary assembly. For example, the third sun gear can form a second output of the planetary assembly. For example, the first planet carrier can form a third output of the planetary assembly. Accordingly, the planetary assembly can provide four forward travel ranges, for example. Respective reverse driving ranges can be provided, for example, by the reverse clutch and the first to third spur gear stages.
In einer Ausführungsform des Getriebes kann es vorgesehen sein, dass das dritte Hohlrad mittels einer ersten Kupplung mit der ersten Verbindungswelle drehfest verbindbar ist. Das dritte Sonnenrad kann mittels einer zweiten Kupplung mit der ersten Verbindungswelle drehfest verbindbar sein. Für die Verbindung kann dabei gemeinsam die erste Verbindungswelle genutzt werden. Die beiden Ausgänge können selektiv mit dem Abtrieb verbunden werden. Durch die Verbindung jeweils über die erste Verbindungswelle können jeweilige an den beiden Ausgängen der Planetenbaugruppe zur Verfügung stellbaren Fahrbereiche, wie beispielsweise ein erster und zweiter Fahrbereich, jeweils die gleichen Stirnradstufen für eine Übertragung von einem Drehmoment an den Abtrieb nutzen. Beispielsweise kann so für einen ersten und einen zweiten Vorwärtsfahrbereich über das geschlossene erste Schaltelement, die zweite Stirnradstufe und die geschlossene Vorwärtskupplung das Drehmoment an den Abtrieb übertragen werden. Beispielsweise kann so für einen ersten und einen zweiten Rückwärtsfahrbereich über das geschlossene erste Schaltelement, die dritte Stirnradstufe und die geschlossene Rückwärtskupplung das Drehmoment an den Abtrieb übertragen werden. Die erste und die zweite Kupplung können beispielsweise als Doppelkupplung ausgebildet sein. Die Doppelkupplung kann ein Doppelschaltelement sein, welches durch zwei Kupplungen gebildet ist. Die erste und zweite Kupplung können radial miteinander verschachtelt angeordnet sein. Die erste und zweite Kupplung können beispielsweise jeweils koaxial zu dem Antrieb angeordnet sein.In one embodiment of the transmission, it can be provided that the third ring gear can be connected to the first connecting shaft in a rotationally fixed manner by means of a first clutch. The third sun gear can be connected non-rotatably to the first connecting shaft by means of a second clutch. The first connecting shaft can be used jointly for the connection. The two outputs can be selectively connected to the output. Due to the connection via the first connecting shaft, respective driving ranges available at the two outputs of the planetary assembly, such as a first and second driving range, can use the same spur gear stages for transmitting a torque to the output. For example, for a first and a second forward driving range, the torque can be transmitted to the output via the closed first shifting element, the second spur gear stage and the closed forward clutch. For example, for a first and a second reverse driving range, the torque can be transmitted to the output via the closed first shift element, the third spur gear stage and the closed reverse clutch. The first and the second clutch can be designed as a double clutch, for example. The double clutch can be a double switching element which is formed by two clutches. The first and second clutches can be nested radially with one another. The first and second coupling can, for example, each be arranged coaxially to the drive.
In einer Ausführungsform des Getriebes kann es vorgesehen sein, dass der erste Planetenträger mit der zweiten Verbindungswelle mittels einer dritten Kupplung drehfest verbindbar ist. Damit kann noch ein weiterer Ausgang der Planetenbaugruppe mit dem Abtrieb schaltbar verbunden werden. Dieser weitere Ausgang und die bereits beschriebenen beiden Ausgänge können selektiv mit dem Abtrieb verbunden werden, wobei erneut die bereits beschriebenen Stirnradstufen genutzt werden können. Die dritte Kupplung kann beispielsweise koaxial zu dem Antrieb angeordnet sein. Beispielsweise kann so für einen dritten Vorwärtsfahrbereich über die erste Stirnradstufe und die geschlossene Vorwärtskupplung das Drehmoment an den Abtrieb übertragen werden. Beispielsweise kann so für einen dritten Rückwärtsfahrbereich über die erste, zweite und dritte Stirnradstufe und die geschlossene Rückwärtskupplung das Drehmoment an den Abtrieb übertragen werden. Die erste bis dritte Kupplung sind beispielsweise als reibschlüssige Kupplungen ausgebildet.In one embodiment of the transmission, it can be provided that the first planet carrier can be connected in a rotationally fixed manner to the second connecting shaft by means of a third clutch. This means that another output of the planetary assembly can be connected to the output in a switchable manner. This further output and the two outputs already described can be selectively connected to the output, whereby the spur gear stages already described can be used again. The third clutch can for example be arranged coaxially to the drive. For example, for a third forward driving range, the torque can be transmitted to the output via the first spur gear stage and the closed forward clutch. For example, for a third reverse driving range, the torque can be transmitted to the output via the first, second and third spur gear stages and the closed reverse clutch. The first to third clutches are designed as frictional clutches, for example.
In einer Ausführungsform des Getriebes kann es vorgesehen sein, dass die Vorwärtskupplung an einem axial antriebsseitigen Endbereich der Zwischenwelle angeordnet ist. Die Vorwärtskupplung kann wenigstens teilweise axial überlappend mit der dritten Kupplung angeordnet sein. Dadurch kann das Getriebe axial sehr kurzbauend sein. Bei einer teilweisen axialen Überlappung können sich zwei Elemente wenigstens teilweise in einer gleichen radial verlaufenden Ebene erstrecken. Eine radiale Richtung kann bei dem Getriebe beispielsweise durch eine Richtung orthogonal zu einer Längsrichtung einer zentralen Welle, wie einer Antriebswelle, definiert sein.In one embodiment of the transmission it can be provided that the forward clutch is arranged on an axially drive-side end region of the intermediate shaft. The forward clutch can be arranged at least partially axially overlapping with the third clutch. As a result, the transmission can be very short axially. With a partial axial overlap, two elements can extend at least partially in the same radially extending plane. In the case of the transmission, a radial direction can be defined, for example, by a direction orthogonal to a longitudinal direction of a central shaft, such as a drive shaft.
In einer Ausführungsform des Getriebes kann es vorgesehen sein, dass die dritte Kupplung axial antriebsseitig zu der Planetenbaugruppe angeordnet ist. Durch diese Anordnung kann eine Druckölzuführung zu der dritten Kupplung vereinfacht sein. Zudem kann eine Zentralwelle der Planetenbaugruppe kürzer sein. Dabei kann eine zusätzliche Hohlwelle vorgesehen sein, welche die dritte Kupplung mit der zweiten Verbindungswelle verbindet. Diese zusätzliche Hohlwelle kann sich radial außen entlang der gesamten Planetenbaugruppe erstrecken. Alternativ kann sich auch die zweite Verbindungswelle radial außen entlang der gesamten Planetenbaugruppe erstrecken. Die dritte Kupplung kann dabei koaxial zu dem Antrieb ausgebildet sein.In one embodiment of the transmission, it can be provided that the third clutch is arranged axially on the drive side of the planetary assembly. With this arrangement, a pressurized oil supply to the third clutch can be simplified. In addition, a central shaft of the planetary assembly be shorter. An additional hollow shaft can be provided which connects the third coupling to the second connecting shaft. This additional hollow shaft can extend radially on the outside along the entire planetary assembly. Alternatively, the second connecting shaft can also extend radially on the outside along the entire planetary assembly. The third coupling can be designed coaxially to the drive.
In einer Ausführungsform des Getriebes kann es vorgesehen sein, dass die dritte Kupplung axial abtriebsseitig zu der Planetenbaugruppe angeordnet ist. Dadurch können besonders wenige Hohlwellen benötigt werden. Das Getriebe kann so radial besonders kompakt sein. Beispielsweise kann die dritte Kupplung axial zwischen der ersten Kupplung und der ersten Stirnradstufe angeordnet sein. Beispielsweise kann das zweite Schaltelement axial überlappend mit der dritten Kupplung angeordnet sein.In one embodiment of the transmission it can be provided that the third clutch is arranged axially on the output side of the planetary assembly. This means that particularly few hollow shafts can be required. The transmission can thus be particularly compact radially. For example, the third clutch can be arranged axially between the first clutch and the first spur gear stage. For example, the second shift element can be arranged so as to overlap axially with the third clutch.
Bei dem Getriebe kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass das erste und zweite Schaltelement jeweils als formschlüssige Kupplung, beispielsweise als Synchronisierung, ausgebildet sind. Dadurch kann das Getriebe besonders effizient sein. Ein Überlastschutz kann beispielsweise durch die Vorwärtskupplung und Rückwärtskupplung bereitgestellt werden. In einer Ausführungsform des Getriebes kann es vorgesehen sein, dass das erste und zweite Schaltelement zusammen als Doppelsynchronisierung ausgebildet sind. Beispielsweise können die beiden Schaltelemente dabei koaxial zueinander angeordnet sein. Die beiden Schaltelemente können beispielsweise axial verschachtelt sein. Es sind aber auch Doppelschaltelemente möglich, bei welchen die beiden Schaltelemente achsversetzt angeordnet sind. Die Doppelsynchronisierung kann durch das erste als Synchronisierung ausgebildete und das zweite als Synchronisierung ausgebildete Schaltelement gebildet sein. Ein Doppelschaltelement, wie eine Doppelsynchronisierung, kann kompakt und konstruktiv simpel sein. Ein Doppelschaltelement kann einfach betätigt werden, beispielsweise mittels eines gemeinsamen einzelnen Aktuators. Das Doppelschaltelement kann beispielsweise als Schaltzustände alternativ eine Wirkverbindung gemäß des geschlossenen ersten oder des geschlossenen zweiten Schaltelements bereitstellen. In einer Ausführungsform kann das Doppelschaltelement zusätzlich eine Neutralstellung aufweisen. Die Neutralstellung kann beispielsweise einem offenen ersten und zweiten Schaltelement entsprechen. Die beiden Schaltelemente können axial oder radial verschachtelt sein.In the case of the transmission, it can be provided, for example, that the first and second shifting elements are each designed as a form-fitting clutch, for example as a synchronization. This allows the transmission to be particularly efficient. Overload protection can for example be provided by the forward clutch and reverse clutch. In one embodiment of the transmission it can be provided that the first and second shifting elements are designed together as a double synchronization. For example, the two switching elements can be arranged coaxially to one another. The two switching elements can be nested axially, for example. However, double switching elements are also possible in which the two switching elements are arranged axially offset. The double synchronization can be formed by the first shifting element designed as a synchronization and the second shifting element designed as a synchronization. A double switching element, such as a double synchronization, can be compact and structurally simple. A double switching element can be operated easily, for example by means of a common single actuator. The double switching element can, for example, alternatively provide an operative connection according to the closed first or the closed second switching element as switching states. In one embodiment, the double shift element can also have a neutral position. The neutral position can correspond, for example, to an open first and second shift element. The two switching elements can be nested axially or radially.
In einer Ausführungsform ist das erste Schaltelement als formschlüssige Kupplung, beispielsweise als Synchronisierung, und das zweite Schaltelement als reibschlüssige Kupplung ausgebildet. Das erste Schaltelement kann so jeweilige dort anliegende hohe Stützmomente gut aufnehmen. In einer Ausführungsform ist das zweite Schaltelement als formschlüssige Kupplung, beispielsweise als Synchronisierung, und das erste Schaltelement als reibschlüssige Kupplung ausgebildet. Bei dieser Ausführungsform kann eine Vorwahlschaltung für bestimmte Fahrbereichswechsel realisiert werden.In one embodiment, the first shift element is designed as a form-locking clutch, for example as a synchronization, and the second shift element is designed as a frictional clutch. The first switching element can thus easily absorb any high supporting torques applied there. In one embodiment, the second shift element is designed as a form-locking clutch, for example as a synchronization, and the first shift element is designed as a frictional clutch. In this embodiment, a preselection circuit can be implemented for specific changes in driving range.
In einer Ausführungsform des Getriebes kann es vorgesehen sein, dass die dritte Kupplung und das zweite Schaltelement zusammen als reibschlüssige Doppelkupplung ausgebildet sind. Die Doppelkupplung kann gemäß obiger Ausführungen zum Doppelschaltelement ausgebildet sein. Beispielsweise können die dritte Kupplung und das zweite Schaltelement koaxial zum Antrieb axial zwischen der ersten Kupplung und der ersten Stirnradstufe angeordnet sein. Die dritte Kupplung und das zweite Schaltelement können beispielsweise radial verschachtelt sein.In one embodiment of the transmission it can be provided that the third clutch and the second shift element are designed together as a frictional double clutch. The double clutch can be designed as a double shift element in accordance with the above explanations. For example, the third clutch and the second shift element can be arranged coaxially with the drive axially between the first clutch and the first spur gear stage. The third clutch and the second shift element can be nested radially, for example.
In einer Ausführungsform sind das erste und zweite Schaltelement jeweils als reibschlüssige Kupplung ausgebildet, beispielsweise als Lamellenkupplung. Dadurch werden bei einem Wechsel jeweiliger Fahrbereiche beispielsweise nur reibschlüssige Kupplungen geschaltet, wodurch auf eine Vorwahlschaltung verzichtet werden kann.In one embodiment, the first and second shift elements are each designed as a friction clutch, for example as a multi-plate clutch. As a result, only frictional clutches are shifted when changing the respective driving ranges, for example, which means that a preselection shift can be dispensed with.
In einer Ausführungsform des Getriebes kann es vorgesehen sein, dass der Variator mit dem ersten Sonnenrad und dem Antrieb jeweils mittels einer einstufigen Stirnradstufe mechanisch wirkverbunden ist. Dadurch kann beispielsweise bei einer Stirnradstufe auf ein Zwischenrad verzichtet werden. Diese Bauweise erfordert ein ausreichend großes Rad einer Stirnradstufe, welches mit dem Antrieb permanent drehfest verbunden ist. Dies ist beispielsweise möglich, wenn ein Achsabstand zwischen dem Antrieb und dem Abtrieb groß genug ist. Ein Energiewandler kann bei dieser Ausführungsform eine andere Drehrichtung haben, beispielsweise eine konstante Drehrichtung, als bei einer Ausführungsform, bei welcher der Variator mit dem Antrieb mittels einer zweistufigen Stirnradstufe verbunden ist.In one embodiment of the transmission it can be provided that the variator is mechanically operatively connected to the first sun gear and the drive in each case by means of a single-stage spur gear stage. As a result, an intermediate gear can be dispensed with in the case of a spur gear stage, for example. This design requires a sufficiently large wheel of a spur gear stage, which is permanently connected to the drive in a rotationally fixed manner. This is possible, for example, if the center distance between the drive and the output is large enough. In this embodiment, an energy converter can have a different direction of rotation, for example a constant direction of rotation, than in an embodiment in which the variator is connected to the drive by means of a two-stage spur gear stage.
In einer Ausführungsform des Getriebes kann es vorgesehen sein, dass die erste Stirnradstufe einstufig ausgebildet ist. Die zweite Stirnradstufe kann einstufig ausgebildet sein. Die dritte Stirnradstufe kann zweistufig ausgebildet sein. Dadurch sind besonders wenige Stirnradstufen notwendig, wobei viele Fahrbereiche zur Verfügung gestellt werden können. Zudem kann die dritte Stirnradstufe so für eine Drehrichtungsumkehr am Abtrieb genutzt werden.In one embodiment of the transmission it can be provided that the first spur gear stage is designed in one stage. The second spur gear stage can be designed as a single stage. The third spur gear stage can be designed in two stages. This means that particularly few spur gear stages are necessary, with many driving ranges being made available. In addition, the third spur gear stage can be used to reverse the direction of rotation at the output.
Zum Einlegen der Fahrbereiche und dem Steuern der verschiedenen Kupplungen kann das Getriebe eine dazu ausgebildete Steuerungsvorrichtung aufweisen. Die Steuerungsvorrichtung kann dazu ausgebildet und eingerichtet sein, einen jeweiligen Zustand der Kupplungen zu steuern. Die Steuerungsvorrichtung kann dafür jeweilige Aktuatoren und alternativ oder zusätzlich Stellungssensoren und alternativ oder zusätzlich Drehzahlsensoren aufweisen.For engaging the driving ranges and controlling the various clutches, the transmission can have a control device designed for this purpose. The control device can be designed and set up for this purpose, a respective Control the state of the clutches. For this purpose, the control device can have respective actuators and, alternatively or additionally, position sensors and alternatively or additionally speed sensors.
Ein zweiter Aspekt betrifft eine Antriebseinheit, welche ein leistungsverzweigtes stufenloses Getriebe gemäß dem ersten Aspekt aufweist. Die Antriebseinheit weist einen Motor auf, welcher zum Antreiben des Antriebs mit dem Antrieb mechanisch wirkverbunden ist. Der Motor kann beispielsweise ein Verbrennungsmotor sein. Die Antriebseinheit kann dazu ausgebildet sein, den Motor mit im Wesentlichen konstanter Drehzahl zu betreiben. Eine jeweilige Fahrgeschwindigkeit und optional Fahrrichtung kann beispielsweise mittels des gewählten Fahrbereichs und des Variators gesteuert werden. Ein weiterer Aspekt betrifft eine Arbeitsmaschine mit einem leistungsverzweigten stufenlosen Getriebe gemäß dem ersten Aspekt oder einer Antriebseinheit gemäß dem zweiten Aspekt.A second aspect relates to a drive unit which has a power-split continuously variable transmission according to the first aspect. The drive unit has a motor which is mechanically operatively connected to the drive to drive the drive. The engine can be an internal combustion engine, for example. The drive unit can be designed to operate the motor at a substantially constant speed. A respective driving speed and optionally driving direction can be controlled, for example, by means of the selected driving range and the variator. Another aspect relates to a work machine with a power-split continuously variable transmission according to the first aspect or a drive unit according to the second aspect.
FigurenlisteFigure list
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1 zeigt eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform eines Getriebes gemäß der Erfindung.1 shows a schematic view of a first embodiment of a transmission according to the invention. -
2 zeigt eine Schaltmatrix für das Getriebe aus1 .2 shows a switching matrix for thetransmission 1 . -
3 zeigt eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform eines Getriebes gemäß der Erfindung.3 shows a schematic view of a second embodiment of a transmission according to the invention. -
4 zeigt eine schematische Ansicht einer dritten Ausführungsform eines Getriebes gemäß der Erfindung.4th shows a schematic view of a third embodiment of a transmission according to the invention. -
5 zeigt eine schematische Ansicht einer vierten Ausführungsform eines Getriebes gemäß der Erfindung.5 shows a schematic view of a fourth embodiment of a transmission according to the invention. -
6 zeigt eine schematische Ansicht einer fünften Ausführungsform eines Getriebes gemäß der Erfindung.6th shows a schematic view of a fifth embodiment of a transmission according to the invention. -
7 zeigt eine schematische Ansicht einer sechsten Ausführungsform eines Getriebes gemäß der Erfindung.7th shows a schematic view of a sixth embodiment of a transmission according to the invention. -
8 zeigt eine Schaltmatrix für das Getriebe aus7 .8th shows a switching matrix for the transmission7th .
Detaillierte Beschreibung von AusführungsformenDetailed description of embodiments
Ein erster Planetenradsatz der Planetenbaugruppe
Der Antrieb
Das dritte Hohlrad
Die Hohlwelle
Die dritte Kupplung
Der Variator
Weiterhin weist das Getriebe
Die drei Stirnradstufen
Ein erstes Rad der ersten Stirnradstufe
Ein erstes Rad der zweiten Stirnradstufe
Die Vorwärtskupplung
In FB1 sind die erste Kupplung
Der Vorwärtsfahrbereich FB3 ist in zwei Unterfahrbereiche unterteilt, welche durch unterschiedliche geschlossene Kupplungen bereitgestellt werden und als FB3.1 und FB3.2 bezeichnet werden. Durch den Wechsel zwischen FB3.1 und FB3.2 wird eine Vorwahlschaltung getätigt, abhängig davon, ob als nächstes FB4 geschaltet werden soll oder FB2. Der Wechsel von FB3 zu FB4 entspricht dabei einer beschleunigten Vorwärtsfahrt und der Wechsel von FB3 zu FB2 einer abbremsenden Vorwärtsfahrt. In FB3 sind die beiden Schaltelemente
In FB4 sind die zweite Kupplung
In FB1 kann ein Drehmoment von der Planetenbaugruppe
Die jeweiligen Rückwärtsfahrbereiche werden durch die geschlossene Rückwärtskupplung
In FB3.1 R ist das erste Schaltelement
The first switching element is in FB3.1 R
Entsprechend wird FB3.2R als Vorwahlschaltung vor einem Wechsel von FB3R zu FB4R gewählt. So sind an dem eigentlichen Fahrbereichswechsel von FB3R bzw. FB3.2R zu FB4R dann nur reibschlüssige Kupplungen beteiligt, genauer gesagt die dritte Kupplung
In FB1R kann ein Drehmoment von der Planetenbaugruppe
In FB3R kann ein Drehmoment von der Planetenbaugruppe
In FB4R kann ein Drehmoment ebenfalls von der Planetenbaugruppe
FB3R und FB4R wird auch jeweils als ein Windungsfahrbereich bezeichnet, da ein Kraftfluss zunächst von der Antriebsachse (zweite Verbindungswelle
In FB1 ist ein sogenanntes „geared neutral“ Anfahren möglich. Innerhalb von FB1 ändert der Variator
Dadurch, dass das erste Schaltelement
Die weiteren
Das Getriebe
Es ergibt sich eine veränderte Schaltmatrix für das Getriebe
Eine weitere nicht gezeigte Ausführungsform basiert ebenfalls auf dem Getriebe
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 100; 200; 300; 400; 500; 600100; 200; 300; 400; 500; 600
- Leistungsverzweigtes GetriebePower split transmission
- 1212th
- Antriebdrive
- 1414th
- AbtriebDownforce
- 1616
- VariatorVariator
- 1818th
- PlanetenbaugruppePlanetary assembly
- 2020th
- ZapfwellePTO
- 24, 32, 4024, 32, 40
- SonnenradSun gear
- 26, 34, 4226, 34, 42
- PlanetenträgerPlanet carrier
- 28, 36, 4428, 36, 44
- PlanetenräderPlanetary gears
- 30, 38, 4630, 38, 46
- HohlradRing gear
- 6060
- erste Verbindungswellefirst connecting shaft
- 6262
- zweite Verbindungswellesecond connecting shaft
- 7272
- ZwischenwelleIntermediate shaft
- 7474
- AnschlusswelleConnecting shaft
- 376376
- ZwischenwelleIntermediate shaft
- 78, 8078, 80
- EnergiewandlerEnergy converter
- 82, 84; 28482, 84; 284
- StirnradstufeSpur gear stage
- 98, 102, 104, 12098, 102, 104, 120
- HohlwelleHollow shaft
- K1K1
- erste Kupplungfirst clutch
- K2K2
- zweite Kupplungsecond clutch
- K3K3
- dritte Kupplungthird clutch
- KVKV
- VorwärtskupplungForward clutch
- KRKR
- RückwärtskupplungReverse clutch
- S1S1
- erstes Schaltelementfirst switching element
- S2S2
- zweites Schaltelementsecond switching element
- ST1ST1
- erste Stirnradstufefirst spur gear stage
- ST2ST2
- zweite Stirnradstufesecond spur gear stage
- ST3ST3
- dritte Stirnradstufethird spur gear stage
Claims (15)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102020202416.2A DE102020202416B3 (en) | 2020-02-25 | 2020-02-25 | Power-split continuously variable transmission |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102020202416.2A DE102020202416B3 (en) | 2020-02-25 | 2020-02-25 | Power-split continuously variable transmission |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102020202416B3 true DE102020202416B3 (en) | 2021-07-22 |
Family
ID=76650678
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102020202416.2A Active DE102020202416B3 (en) | 2020-02-25 | 2020-02-25 | Power-split continuously variable transmission |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102020202416B3 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20240026961A1 (en) * | 2022-07-21 | 2024-01-25 | Zf Friedrichshafen Ag | Stepless power split transmission |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19522833A1 (en) | 1995-06-23 | 1997-01-02 | Zahnradfabrik Friedrichshafen | Power split transmission |
DE102008001612A1 (en) | 2008-05-07 | 2009-11-12 | Zf Friedrichshafen Ag | Mobile construction or agricultural machine has power take-off gearbox with hydrostatic drive and mechanical drives located above input shaft |
-
2020
- 2020-02-25 DE DE102020202416.2A patent/DE102020202416B3/en active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19522833A1 (en) | 1995-06-23 | 1997-01-02 | Zahnradfabrik Friedrichshafen | Power split transmission |
DE102008001612A1 (en) | 2008-05-07 | 2009-11-12 | Zf Friedrichshafen Ag | Mobile construction or agricultural machine has power take-off gearbox with hydrostatic drive and mechanical drives located above input shaft |
Cited By (1)
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R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
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