DE10322946A1

DE10322946A1 - Traktionsantriebsgetriebe

Info

Publication number: DE10322946A1
Application number: DE10322946A
Authority: DE
Inventors: Dan Coffey
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 2002-05-23
Filing date: 2003-05-21
Publication date: 2003-12-18
Also published as: US6648787B1; US20030220166A1

Abstract

Ein Traktionsantriebsgetriebe, das in einem über Zahnräder hergestellten neutralen Zustand arbeitet, umfasst koaxiale Antriebs- und Abtriebswellen und eine Traktionsantriebseinheit, die mit der Antriebswelle verbunden ist. Ein erster Zahnradsatz umfasst einen ersten Träger, der an der Antriebswelle und der Antriebseinheit angebracht ist, ein erstes Sonnenrad, das an der Antriebseinheit angebracht ist, und ein erstes Hohlrad. Ein zweiter Zanradsatz umfasst ein zweites Sonnenrad, einen zweiten Träger, der an dem ersten Hohlrad angebracht ist, und ein zweites Hohlrad, das an dem ersten Träger angebracht ist. Ein dritter Zahnradsatz umfasst ein drittes Sonnenrad, das an dem zweiten Sonnenrad angebracht ist, einen dritten Träger und ein drittes Hohlrad. Eine erste Kupplung dient dazu, den zweiten Träger und ein Bauelement von der Abtriebswelle und dem dritten Träger in Antriebsverbindung zu bringen. Eine zweite Kupplung dient dazu, ein Bauelement von dem dritten Träger und dem dritten Hohlrad zu bremsen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebe mit einer stufenlos verstellbaren Traktionsantriebseinheit, und insbesondere ein solches Getriebe, das derart gestaltet ist, dass es einen über Zahnräder hergestellten neutralen Betrieb erzielt.

U.S. Patent Nr. 5,607,372 offenbart ein Getriebe, das eine stufenlos verstellbare Traktionsantriebseinheit umfasst und das derart gestaltet ist, dass es einen über Zahnräder hergestellten neutralen Betrieb erzielt. Dieses Getriebe umfasst jedoch einen Ravigneaux-Zahnradsatz, der ein langes Planetenrad aufweist, das mit zwei Sonnenrädern in Kontakt steht. Ein derartiger Zahnradsatz kann schwierig herzustellen und zusammenzubauen sein. Außerdem lässt sich dieser Zahnradsatz nicht gut für hohe Drehmomentwerte skalieren.

Die Erfindung ist auf die Mängel des Standes der Technik gerichtet, indem ein Getriebe bereitgestellt wird, das derart gestaltet ist, dass ein über Zahnräder hergestellter neutraler Betrieb unter Verwendung einer stufenlos verstellbaren Traktionsantriebseinheit erzielt wird, jedoch ohne einen Ravigneaux-Zahnradsatz zu verwenden.

Bei der Erfindung umfasst ein Traktionsantriebsgetriebe koaxiale Antriebs- und Abtriebswellen sowie eine stufenlos verstellbare Traktionsantriebseinheit, die mit der Antriebswelle verbunden ist. Das Getriebe umfasst ferner einen ersten, einen zweiten und einen dritten Zahnradsatz und eine erste und eine zweite Kupplung.

Der erste Zahnradsatz ist ein zusammengesetzter Planetenradsatz mit einem ersten Sonnenrad, das an der stufenlos verstellbaren Einheit angebracht ist, und einem ersten Träger, der einen ersten Trägerkörper aufweist, der an der Antriebswelle und der stufenlos verstellbaren Einheit angebracht ist. Der erste Träger weist ferner erste und zweite Planetenräder auf, die an dem ersten Trägerkörper drehbar gelagert sind.

Das erste Planetenrad kämmt mit dem ersten Sonnenrad, und das zweite Planetenrad kämmt mit dem ersten Planetenrad. Der erste Zahnradsatz umfasst ferner ein erstes Hohlrad, das mit dem zweiten Planetenrad kämmt. Der zweite Zahnradsatz umfasst einen zweiten Träger, der an dem ersten Hohlrad angebracht ist, ein zweites Hohlrad, das an dem ersten Trägerkörper angebracht ist, und ein zweites Sonnenrad. Der dritte Zahnradsatz umfasst ein drittes Sonnenrad, das an dem zweiten Sonnenrad angebracht ist, einen dritten Träger und ein drittes Hohlrad. Die erste Kupplung ist bewegbar zwischen einer in Eingriff stehenden Stellung, um den zweiten Träger und ein Bauelement von der Abtriebswelle und dem dritten Träger in Antriebsverbindung zu bringen, und einer außer Eingriff stehenden Stellung, um den zweiten Träger von einem Bauelement von der Abtriebswelle und dem dritten Träger zu trennen. Wenn die erste Kupplung sich in der in Eingriff stehenden Stellung beindet, wird das von der Antriebswelle zugeführte Drehmoment von dem ersten Hohlrad zur Abtriebswelle übertragen. Die zweite Kupplung ist bewegbar zwischen einer in Eingriff stehenden Stellung, um ein Bauelement von dem dritten Träger und dem dritten Hohlrad zu bremsen, und einer außer Eingriff stehenden Stellung, um ein Bauelement von dem dritten Träger und dem dritten Hohlrad freizugeben. Wenn die zweite Kupplung sich in der in Eingriff stehenden Stellung beindet und die erste Kupplung sich in der außer Eingriff stehenden Stellung beindet, wird von der Antriebswelle zugeführtes Drehmoment durch das dritte Sonnenrad und dann durch das andere Bauelement von dem dritten Träger und dem dritten Hohlrad zur Abtriebswelle übertragen. Außerdem dient das Getriebe dazu, die Abtriebswelle in einer fest stehenden Stellung zu halten, wenn die Antriebswelle in einer ersten Richtung gedreht wird und die erste Kupplung sich in der in Eingriff stehenden Stellung befindet.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Seitenansicht im Schnitt eines erfindungsgemäßen Getriebes;
Fig. 2 ist eine vergrößerte Seitenansicht im Schnitt eines Teils des Getriebes;
Fig. 3 ist eine schematische Darstellung des Getriebes;
Fig. 4 ist ein Hebeldiagramm des Getriebes;
Fig. 5 ist eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des Getriebes; und
Fig. 6 ist ein Hebeldiagramm der zweiten Ausführungsform des Getriebes.
Fig. 1 zeigt ein Traktionsantriebsgetriebe 10 zur Verwendung mit einem Motor (nicht gezeigt). Das Getriebe 10 umfasst koaxial ausgerichtete Antriebs-, Zwischen- und Abtriebswellen 12, 14 bzw. 16, die in einem Hauptgehäuse 18 angeordnet sind. Das Getriebe 10 umfasst ferner eine stufenlos verstellbar Traktionsantriebseinheit (CVU von Continuously Variable Unit) 20, einen ersten, einen zweiten und einen dritten Planetenradsatz 22, 24 bzw. 26, und eine erste und eine zweite oder eine Niedrig- und eine Hoch-Kupplung 28 bzw. 30 für niedrige bzw. hohe Drehzahlen.
Die CVU 20 umfasst eine erste, eine zweite, eine dritte und eine vierte Scheibe 32, 34, 36 bzw. 38 und ein Abtriebselement, wie etwa eine Drehmomentwelle 40. Die erste Scheibe 32 ist über eine Kerbverzahnung oder auf andere Weise mit der Antriebswelle 12 verbunden, und die Drehmomentwelle 40 ist über eine Kerbverzahnung oder auf andere Weise mit der zweiten und der dritten Scheibe 34 bzw. 36 verbunden. Außerdem können die zweite und die dritte Scheibe 34 und 36 als ein einziges Scheibenelement gebildet oder auf irgendeine Weise miteinander gekoppelt sein, um gemeinsam zu wirken. Die CVU-Einheit 20 umfasst auch mehrere erste Traktionselemente, wie erste Traktionsräder 42, und mehrere zweite Traktionselemente, wie etwa zweite Traktionsräder 44. Die ersten Traktionsräder 42 sind derart gestaltet, dass sie die erste und die zweite Scheibe 32 bzw. 34 miteinander koppeln, und die zweiten Traktionsräder sind derart gestaltet, dass sie die dritte und die vierte Scheibe 36 bzw. 38 miteinander koppeln. Bei einer derartigen Anordnung können die erste und die vierte Scheibe 32 bzw. 38 als Antriebsscheiben der CVU 20 bezeichnet werden, und die zweite und die dritte Scheibe 34 bzw. 36 können als Abtriebsscheiben der CVU 20 bezeichnet werden.
Ein Steuermechanismus, wie etwa ein Antriebsverhältnis- Steuermechanismus (nicht gezeigt), dient dazu, die Traktionsräder 42 und 44 zu kippen oder zu neigen, wodurch die Kontaktstelle der Traktionsräder 42 und 44 an den Scheiben 32, 44, 36, 38 verändert wird. Infolgedessen kann die Drehzahl der Abtriebsscheiben 34 und 36 in Bezug auf die Drehzahl der Antriebsscheiben 32 und 38 gleichmäßig und kontinuierlich verändert werden.
Nach Fig. 2 ist der erste Zahnradsatz 22 ein erster zusammengesetzter Planetenradsatz, der einen ersten Träger 46 mit einem ersten Trägerkörper 47 umfasst, der an der Antriebswelle 12 und der vierten Scheibe 38 angebracht ist. Der erste Träger 46 umfasst ferner erste und zweite Planetenräder 48 bzw. 50, die an dem ersten Trägerkörper 47 drehbar gelagert sind. Die ersten und zweiten Planetenräder 48 bzw. 50 können jeweils auch als innere bzw. äußere Planetenräder bezeichnet werden. Der erste Zahnradsatz 22 umfasst ferner ein erstes Sonnenrad 52 und ein erstes Hohlrad 54. Das erste Sonnenrad 52 ist an der Drehmomentwelle 40 angebracht und kämmt mit dem ersten Planetenrad 48. Das erste Hohlrad 54 kämmt mit dem zweiten Planetenrad 50, das auch mit dem ersten Planetenrad 48 kämmt.
Der zweite Zahnradsatz 24 ist ein einfacher Planetenradsatz, der einen zweiten Träger 56 mit einem zweiten Trägerkörper 57 umfasst, der an dem ersten Hohlrad 54 und der Zwischenwelle 14 angebracht ist. Der zweite Träger 56 umfasst auch ein zweites Trägerrad 58, das an dem zweiten Trägerkörper 57 drehbar gelagert ist. Der zweite Zahnradsatz 24 umfasst ferner ein zweites Sonnenrad 60, das mit dem zweiten Trägerrad 58 kämmt, und ein zweites Hohlrad 62, das an dem ersten Trägerkörper 47 angebracht ist und ebenfalls mit dem zweiten Trägerrad 58 kämmt. Somit weist der zweite Zahnradsatz 24 zwei Arbeitselemente 57 und 62 auf, die fest mit dem ersten Zahnradsatz 22 verbunden sind.
Bei der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform ist der dritte Zahnradsatz 26 ein einfacher Planetenradsatz mit einem dritten Sonnenrad 64, das an dem zweiten Sonnenrad 60 angebracht ist. Der dritte Zahnradsatz 26 umfasst auch einen dritten Träger 66 und ein drittes Hohlrad 68. Der dritte Träger 66 umfasst einen dritten Trägerkörper 69 und ein drittes Trägerrad 70, das an dem dritten Trägerkörper 69drehbar gelagert ist. Das dritte Trägerrad 70 kämmt mit dem dritten Sonnenrad 64 und dem dritten Hohlrad 68.
Die Niedrig-Kupplung 28 ist zwischen die Zwischenwelle 14 und die Abtriebswelle 16 geschaltet. Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform umfasst die Niedrig-Kupplung 28 eine erste Kupplungsnabe 72, die mit der Zwischenwelle 14 verbunden ist, und ein erstes Kupplungsgehäuse 74, das mit der Abtriebswelle 16 und dem dritten Hohlrad 68 verbunden ist. Außerdem ist die Niedrig-Kupplung 28 bewegbar zwischen einer in Eingriff stehenden Stellung, um die Zwischenwelle 14 und den zweiten Träger 56 mit der Abtriebswelle 16 in Antriebsverbindung zu bringen, und einer außer Eingriff stehenden Stellung, um die Zwischenwelle 14 und den zweiten Träger 56 von der Abtriebswelle 16 zu trennen. Wenn die Niedrig-Kupplung 28 sich in der in Eingriff stehenden Stellung befindet, wird das von der Antriebswelle 12 zugeführte Drehmoment von dem ersten Hohlrad 54 durch den zweiten Träger 56 und die Niedrig- Kupplung 28 zur Abtriebswelle 16 übertragen.
Die Hoch-Kupplung 30 ist zwischen das Hauptgehäuse 18 und den dritten Träger 66 geschaltet und dient dazu, den dritten Trägerkörper 69 derart zu bremsen, dass der dritte Trägerkörper 69 in einer stationären Stellung gehalten wird. Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform umfasst die Hoch-Kupplung 30 eine zweite Kupplungsnabe 76, die mit dem dritten Trägerkörper 69 verbunden ist, und ein zweites Kupplungsgehäuse 78, das mit dem Hauptgehäuse 18 verbunden ist. Die Hoch- Kupplung 30 ist bewegbar zwischen einer in Eingriff stehenden Stellung, um den dritten Trägerkörper 69 zu bremsen, und einer außer Eingriff stehenden Stellung, um den dritten Trägerkörper 69 freizugeben. Wenn die Hoch-Kupplung 30 sich in der in Eingriff stehenden Stellung beindet, und die Niedrig-Kupplung 28 sich in der außer Eingriff stehenden Stellung befindet, sind alle drei Zahnradsätze 22, 24 und 26 aktiv. Außerdem wird das von der Antriebswelle 12 zugeführte Drehmoment durch das dritte Sonnenrad 64 und dann durch das dritte Hohlrad 68 und das erste Kupplungsgehäuse 74 zur Abtriebswelle 16 übertragen.
Anhand der Fig. 1 bis 4 wird die Arbeitsweise des Getriebes 10 nun im Detail beschrieben. Die Antriebswelle 12 kann von dem Motor (nicht gezeigt) kontinuierlich gedreht werden. Zum Zweck dieser Beschreibung wird die Drehrichtung der Antriebswelle 12 als positiv bezeichnet und die Drehrichtung jedes entgegengesetzt rotierenden Elementes wird als negativ bezeichnet. Die Drehung der Antriebswelle 12 rotiert direkt die erste Scheibe 32 und den ersten Trägerkörper 47, so dass die erste Scheibe 32 und der erste Trägerkörper 47 in der positiven Richtung rotieren. Weil der erste Trägerkörper 47 an der vierten Scheibe 38 angebracht ist, bewirkt eine Drehung des ersten Trägerkörpers 47, dass die vierte Scheibe 38 in der positiven Richtung rotiert.
Die rotierenden ersten und vierten Scheiben 32 bzw. 38 beaufschlagen und rotieren jeweils Traktionsräder 42 bzw. 44. Die Traktionsräder 42 und 44 beaufschlagen dann die zweite und die dritte Scheibe 34 bzw. 36 und bewirken, dass diese in der negativen Richtung rotieren. Die zweite und die dritte Scheibe 34 bzw. 36 rotieren dann die Drehmomentwelle 40, die bewirkt, dass das erste Sonnenrad 52 in der negativen Richtung rotiert.
Die Drehgeschwindigkeit des ersten Sonnenrades 52 steht in Beziehung mit der des ersten Trägerkörpers 47. Da der erste Zahnradsatz 22 ein zusammengesetzter Zahnradsatz ist, wird die Drehzahl des ersten Hohlrades 54 irgendwo zwischen der Drehzahl des ersten Sonnenrades 52 und der Drehzahl des ersten Trägerkörpers 47 liegen. Außerdem kann die Stellung der Traktionsräder 42 und 44 derart verändert werden, dass eine gleichmäßige und kontinuierliche Änderung der Drehzahl der Abtriebsscheiben 34 und 36 relativ zu den Antriebsscheiben 32 und 38 bewirkt wird. Dies bewirkt auch gleichmäßige und kontinuierliche Änderungen der Drehzahlen des ersten Sonnenrades 52 und des ersten Hohlrades 54. Zusätzlich sind die Hebelverhältnisse des ersten Zahnradsatzes 22 derart gewählt, dass die Traktionsräder 42 und 44 in einem Arbeitsbereich angeordnet werden können, um eine Drehzahl von Null für das erste Hohlrad 54 zu erzielen. Mit anderen Worten wird, nach Fig. 4, wenn der Drehpunkt 80 der CVU unter dem ersten Hohlrad-Knoten 82 für das erste Hohlrad 54 (R1 in Fig. 4) liegt, was der in Fig. 4 gezeigte Zustand ist, das erste Hohlrad 54 in der positiven Richtung rotieren; wenn der Drehpunkt 80 der CVU auf dem gleichen Niveau wie Knoten 82 liegt, wird das erste Hohlrad 54 stationär bleiben; und wenn der Drehpunkt 80 der CVU über Knoten 82 liegt, wird das erste Hohlrad 54 in der negativen Richtung rotieren.
Es wird auf die Fig. 1 bis 4 Bezug genommen. Da das zweite Hohlrad 62 an dem ersten Trägerkörper 47 angebracht ist, der in der positiven Richtung rotiert, rotiert das zweite Hohlrad 62 ebenfalls in der positiven Richtung. Da der zweite Trägerkörper 57 an dem ersten Hohlrad 54 angebracht ist, ist die Drehrichtung des zweiten Trägerkörpers 57 gleich wie die des ersten Hohlrades 54 und kann in der positiven Richtung oder der negativen Richtung sein. Die Zwischenwelle 14, die mit dem zweiten Trägerkörper 57 verbunden ist, rotiert auch in der gleichen Richtung wie der zweite Trägerkörper 57. Wie es in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, ist das zweite Sonnenrad 60 nicht mit irgendeinem der Elemente 46-54 des ersten Zahnradsatzes 22 verbunden. Außerdem sind nach Fig. 4 die Hebelverhältnisse des zweiten Zahnradsatzes 24 derart gewählt, dass das zweite Sonnenrad 60 (52 in Fig. 4) immer in der negativen Richtung rotieren wird, wenn die Antriebswelle 12 in der positiven Richtung rotiert wird.
Wenn das Getriebe 10 in der Niedrig-Betriebsart (niedriger Drehzahlbereich) arbeitet, d. h. die Kupplung 28 für den niedrigen Drehzahlbereich (kurz Niedrig-Kupplung, CLO) in Eingriff steht und die Kupplung 30 für den hohen Drehzahlbereich (kurz: Hoch-Kupplung 30, CHI) außer Eingriff steht, ist die Zwischenwelle 14 mit der Abtriebswelle 16 über die erste Kupplungsnabe 72 und das erste Kupplungsgehäuse 74 verbunden. Somit rotieren in der Niedrig-Betriebsart das erste Hohlrad 54, der zweite Trägerkörper 57, die Zwischenwelle 14, das dritte Hohlrad 70 und die Abtriebswelle 16 alle mit der gleichen Drehzahl. Außerdem kann die Drehgeschwindigkeit der Abtriebswelle 16 auf der Grundlage der Stellungen der Traktionsräder 42 und 44 positiv, negativ oder Null sein. Wenn die Antriebswelle 12 in der positiven Richtung rotiert und die Drehzahl der Abtriebswelle 16 Null beträgt, wird dieser Zustand als über Zahnräder hergestellter neutraler Zustand bezeichnet.
Wenn das Getriebe 10 von einem Betrieb in der Niedrig-Betriebsart (Bereich mit niedriger Drehzahl) zu einem Betrieb in der Hoch- Betriebsart (Bereich mit hoher Drehzahl) schaltet, wird am Synchronpunkt des Getriebes 10 die Niedrig-Kupplung 28 außer Eingriff und die Hoch-Kupplung 30 in Eingriff gebracht. Außerdem sind die Hebelverhältnisse für den ersten, den zweiten und den dritten Zahnradsatz 22, 24 und 26 vorzugsweise derart gewählt, dass es keine Änderung der Abtriebsdrehzahl der Abtriebswelle 16 während dieser Änderung der Betriebsart gibt. Beispielsweise können die Zähneverhältnisse für die Zahnradsätze 22, 24 und 26 wie folgt sein: R1/S1 = 2,92, R2/S2 = 3,07 und R3/S3 = 2,00. Es gibt vorzugsweise auch keine Änderung der Stellung der Traktionsräder 42 und 44 während der Änderung der Betriebsart. Außerdem können die Hebelverhältnisse derart gewählt sein, dass Übergangspunkte der Traktionsräder 42 und 44 bei oder in der Nähe der ersten Endstellungen der Traktionsräder 42 und 44 liegen, in denen die Traktionsräder 42 und 44 die Antriebsscheiben 32 und 38 an radial inneren Stellen und die Abtriebsscheiben 34 und 36 an radial äußeren Stellen berühren.
Während des Betriebs in der Hoch-Betriebsart (hoher Drehzahlbereich) kann die Stellung der Traktionsräder 42 und 44 derart verändert werden, dass eine gleichmäßige und kontinuierliche Zunahme der Drehzahl der Abtriebswelle 16 hervorgerufen wird. Wenn sich die Traktionsräder 42 und 44 aus den Übergangsstellungen in Richtung zweiter Endstellungen bewegen, in denen die Traktionsräder 42 und 44 die Antriebsscheiben 32 und 38 an radial äußeren Stellen und die Abtriebsscheiben 34 und 36 an radial inneren Stellen berühren, wird bewirkt, dass das zweite Sonnenrad 60 mit zunehmender Drehzahl in der negativen Richtung rotiert. Da der dritte Trägerkörper 69 durch die Hoch- Kupplung 30 stationär gehalten wird, wird das dritte Hohlrad 68 mit zunehmender Drehzahl in der positiven Richtung angetrieben. Da das dritte Hohlrad 68 fest an dem ersten Kupplungsgehäuse 74 angebracht ist, das wiederum an der Abtriebswelle 16 angebracht ist, wird die Abtriebswelle 16 ebenfalls mit zunehmender Drehzahl in der positiven Richtung angetrieben. Außerdem dient das Getriebe 10 dazu, einen Overdrive- Zustand, d. h. einen Zustand einer Übersetzung ins Schnelle, zu erzielen, wenn in der Hoch-Betriebsart gearbeitet wird.
Da das Getriebe 10 keinen Ravigneaux-Zahnradsatz umfasst, kann das Getriebe 10 leichter hergestellt und zusammengebaut werden, als frühere Getriebe, die einen Ravigneaux-Zahnradsatz umfassten. Da die Zahnräder 60 und 62 des zweiten Zahnradsatzes 24 nicht mit den Zahnrädern 52 und 54 des ersten Zahnradsatzes 22 verbunden sind, bietet das Getriebe 10 außerdem eine verbesserte Flexibilität bei dem Übersetzungsverhältnis. Da das Getriebe 10 mit einer kurzen Hebellänge zwischen dem zweiten Träger 56 und dem zweiten Sonnenrad 60 versehen ist, ist zusätzlich die Drehzahldifferenz zwischen dem zweiten Trägerkörper 57 und dem zweiten Sonnenrad 60 relativ niedrig im Vergleich mit der Drehzahldifferenz zwischen einem Sonnenrad und einem Träger in einer zweiten Ebene eines Ravigneaux-Zahnradsatzes. Infolgedessen kann das Getriebe 10 niedrigere Planetenraddrehzahlen für den zweiten Zahnradsatz 24 im Vergleich mit den Planetenraddrehzahlen in der zweiten Zahnradebene eines Ravigneaux-Zahnradsatzes erzielen.
In den Fig. 5 und 6 ist eine zweite Ausführungsform 110 des Getriebes gezeigt. Das Getriebe 110 umfasst ähnliche Bauteile wie das Getriebe 10, und ähnliche Bauteile sind mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Das Getriebe 110 umfasst jedoch einen zusammengesetzten dritten Planetenradsatz 112 anstelle des dritten Zahnradsatzes 26. Der dritte Zahnradsatz 112 umfasst ein drittes Sonnenrad 114, das mit dem zweiten Sonnenrad 60 verbunden ist, einen dritten Träger 116, der mit der Abtriebswelle 16 verbunden ist, und ein drittes Hohlrad 118. Der dritte Träger 116 umfasst einen dritten Trägerkörper und zwei Planetenräder des dritten Trägers (nicht gezeigt), die an dem dritten Trägerkörper drehbar gelagert sind. Das dritte Sonnenrad 114 kämmt mit einem der Planetenräder des dritten Trägers, und das dritte Hohlrad 118 kämmt mit dem anderen der Planetenräder des dritten Trägers.
Bei dieser Ausführungsform ist die Niedrig-Kupplung 28 zwischen den zweiten Träger 56 und den dritten Träger 116 geschaltet. Die Niedrig-Kupplung 28 bringt den zweiten Trägerkörper 57 mit dem dritten Trägerkörper in Antriebsverbindung, wenn die Niedrig-Kupplung 28 in Eingriff steht, und trennt den zweiten Trägerkörper 57 von dem dritten Trägerkörper, wenn die Niedrig-Kupplung 28 außer Eingriff steht.
Die Hoch-Kupplung 30 ist zwischen das Hauptgehäuse des Getriebes 110 und das dritte Hohlrad 118 geschaltet und dient dazu, das dritte Hohlrad 118 zu bremsen, um das dritte Hohlrad 118 in einer stationären Stellung zu halten. Die Hoch-Kupplung 30 ist bewegbar zwischen einer in Eingriff stehenden Stellung, um das dritte Hohlrad 118 zu bremsen, und einer außer Eingriff stehenden Stellung, um das dritte Hohlrad 118 freizugeben.
Wenn das Getriebe 110 in der Niedrig-Betriebsart arbeitet, d. h. die Niedrig-Kupplung 28 in Eingriff und die Hoch-Kupplung 30 außer Eingriff steht, wird das von der Antriebswelle 12 zugeführte Drehmoment von dem ersten Hohlrad 54 durch den dritten Träger 116 zur Abtriebswelle 16 übertragen. Wie bei dem Getriebe 10 dient das Getriebe 110 dazu, eine positive Drehgeschwindigkeit, eine negative Drehgeschwindigkeit oder eine Drehgeschwindigkeit von Null für die Abtriebswelle 16 zu erzielen, wenn die Antriebswelle 12 in der positiven Richtung rotiert und das Getriebe 110 in der Niedrig-Betriebsart arbeitet.
Wenn das Getriebe 110 in der Hoch-Betriebsart arbeitet, d. h. die Niedrig-Kupplung außer Eingriff und die Hoch-Kupplung 30 in Eingriff steht, wird das von der Antriebswelle 12 zugeführte Drehmoment durch das dritte Sonnenrad 114 und dann durch den dritten Träger 116 zur Abtriebswelle 16 übertragen. Wie bei dem Getriebe 10 kann die CVU 20 betrieben werden, um die Drehgeschwindigkeit der Abtriebswelle 16 zu erhöhen und somit einen Overdrive-Zustand zu erzielen, wenn das Getriebe in der Hoch-Betriebsart arbeitet.
Die Hebelverhältnisse für den ersten, den zweiten und den dritten Zahnradsatz 22, 24 und 116 sind vorzugsweise derart gewählt, dass es keine Änderung der Abtriebsdrehzahl der Abtriebswelle 16 während der Änderung der Betriebsart von der Niedrig-Betriebsart zur Hoch- Betriebsart gibt. Beispielsweise können Zähneverhältnisse für die Zahnradsätze 22, 24 und 116 wie folgt sein: R1/S1 = 2,92, R2/S2 = 3,07 und R3/S3 = 3,00.
Ein Traktionsantriebsgetriebe, das in einem über Zahnräder hergestellten neutralen Zustand arbeitet, umfasst koaxiale Antriebs- und Abtriebswellen und eine Traktionsantriebseinheit, die mit der Antriebswelle verbunden ist. Ein erster Zahnradsatz umfasst einen ersten Träger, der an der Antriebswelle und der Antriebseinheit angebracht ist, ein erstes Sonnenrad, das an der Antriebseinheit angebracht ist, und ein erstes Hohlrad. Ein zweiter Zahnradsatz umfasst ein zweites Sonnenrad, einen zweiten Träger, der an dem ersten Hohlrad angebracht ist, und ein zweites Hohlrad, das an dem ersten Träger angebracht ist. Ein dritter Zahnradsatz umfasst ein drittes Sonnenrad, das an dem zweiten Sonnenrad angebracht ist, einen dritten Träger und ein drittes Hohlrad. Eine erste Kupplung dient dazu, den zweiten Träger und ein Bauelement von der Abtriebswelle und dem dritten Träger in Antriebsverbindung zu bringen. Eine zweite Kupplung dient dazu, ein Bauelement von dem dritten Träger und dem dritten Hohlrad zu bremsen.

Claims

1. Traktionsantriebsgetriebe, umfassend:
eine Antriebswelle (12),
eine Abtriebswelle (16), die koaxial zu der Antriebswelle (12) angeordnet ist,
eine stufenlos verstellbaren Traktionsantriebseinheit (20), die mit der Antriebswelle (12) verbunden ist,
einen ersten Zahnradsatz (22), der ein erstes Sonnenrad (52), das an der stufenlos verstellbaren Einheit (20) angebracht ist, und einen ersten Träger (46) mit einem ersten Trägerkörper umfasst, der an der Antriebswelle (12) und der stufenlos verstellbaren Einheit (20) angebracht ist, wobei der erste Träger (46) erste und zweite Planetenräder aufweist, die an dem ersten Trägerkörper drehbar gelagert sind, wobei das erste Planetenrad derart angeordnet ist, dass es mit dem ersten Sonnenrad (52) kämmt, das zweite Planetenrad derart angeordnet ist, dass es mit dem ersten Planetenrad kämmt, wobei der erste Zahnradsatz (22) ferner ein erstes Hohlrad (54) umfasst, das mit dem zweiten Planetenrad kämmt,
einen zweiten Zahnradsatz mit einem zweiten Träger (56), der an dem ersten Hohlrad (54) angebracht ist, einem zweiten Hohlrad (62), das an dem ersten Trägerkörper angebracht ist, und einem zweiten Sonnenrad (60),
einen dritten Zahnradsatz (26) mit einem dritten Sonnenrad (64), das an dem zweiten Sonnenrad (60) angebracht ist, wobei der dritte Zahnradsatz (26) einen dritten Träger (66) und ein drittes Hohlrad (68) aufweist,
eine erste Kupplung (28), die bewegbar ist zwischen einer in Eingriff stehenden Stellung, um den zweiten Träger (56) und ein Bauelement von der Abtriebswelle (16) und dem dritten Träger (66) in Antriebsverbindung zu bringen, und einer außer Eingriff stehenden Stellung, um den zweiten Träger (56) von einem Bauelement von der Abtriebswelle (16) oder dem dritten Träger (66) zu trennen, wobei das von der Antriebswelle (12) zugeführte Drehmoment von dem ersten Hohlrad (54) zur Abtriebswelle (16) übertragen wird, wenn die erste Kupplung (28) sich in der in Eingriff stehenden Stellung befindet, und
eine zweite Kupplung (30), die bewegbar ist zwischen einer in Eingriff stehenden Stellung, um ein Bauelement von dem dritten Träger (66) und dem dritten Hohlrad (68) zu bremsen, und einer außer Eingriff stehenden Stellung, um ein Bauelement von dem dritten Träger (66) und dem dritten Hohlrad (68) freizugeben, wobei das von der Antriebswelle (12) zugeführte Drehmoment durch das dritte Sonnenrad (64) und dann durch das andere Bauelement von dem dritten Träger (66) und dem dritten Hohlrad (68) zur Abtriebswelle (16) übertragen wird, wenn die zweite Kupplung (30) sich in der in Eingriff stehenden Stellung befindet und die erste Kupplung (28) sich in der außer Eingriff stehenden Stellung befindet,
wobei das Getriebe dazu dient, die Abtriebswelle (16) in einer stationären Stellung zu halten, wenn die Antriebswelle (12) in einer ersten Richtung gedreht wird und die erste Kupplung (28) sich in der in Eingriff stehenden Stellung befindet.

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die stufenlos verstellbare Einheit eine erste, eine zweite, eine dritte und eine vierte Scheibe (38) sowie eine Drehmomentwelle (40) aufweist, wobei die erste Scheibe (32) mit der Antriebswelle (12) verbunden ist, die Drehmomentwelle (40) mit der zweiten und der dritten Scheibe (34, 36) verbunden ist, wobei die stufenlos verstellbare Einheit (20) ein erstes Traktionselement, um die erste und die zweite Scheibe (32, 34) miteinander zu koppeln, und ein zweites Traktionselement aufweist, um die dritte und die vierte Scheibe (36, 38) miteinander zu koppeln, wobei der erste Trägerkörper an der vierten Scheibe (38) angebracht ist, und das erste Sonnenrad (52) an der Drehmomentwelle (40) angebracht ist.

3. Getriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite und die dritte Scheibe (34, 36) als ein einziges Element gebildet sind.

4. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Zahnradsatz (26) ein einfacher Zahnradsatz ist, die erste Kupplung (28) den zweiten Träger (56) und die Abtriebswelle (16) in Antriebsverbindung bringt, wenn die erste Kupplung (28) sich in der in Eingriff stehenden Stellung befindet, die zweite Kupplung (30) den dritten Träger (66) bremst, wenn die zweite Kupplung (30) sich in der in Eingriff stehenden Stellung befindet, und das von der Antriebswelle (12) zugeführte Drehmoment über das dritte Sonnenrad (64) und dann durch das dritte Hohlrad (68) zur Abtriebswelle (16) übertragen wird, wenn die zweite Kupplung (30) sich in der in Eingriff stehenden Stellung befindet und die erste Kupplung (28) sich in der außer Eingriff stehenden Stellung befindet.

5. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Zahnradsatz (112) ein zusammengesetzter Zahnradsatz ist, das dritte Sonnenrad (114) mit dem zweiten Sonnenrad (60) verbunden ist, die erste Kupplung (28) den zweiten Träger (56) und den dritten Träger (116) in Antriebsverbindung bringt, wenn die erste Kupplung (28) sich in der in Eingriff stehenden Stellung befindet, die zweite Kupplung (30) das dritte Hohlrad (118) bremst, wenn die zweite Kupplung (30) sich in der in Eingriff stehenden Stellung befindet, und das von der Antriebswelle (12) zugeführte Drehmoment durch das dritte Sonnenrad (114) und dann durch den dritten Träger (116) zur Abtriebswelle (16) übertragen wird, wenn die zweite Kupplung (30) sich in der in Eingriff stehenden Stellung befindet und die erste Kupplung (28) sich in der außer Eingriff stehenden Stellung befindet.

6. Traktionsantriebsgetriebe, umfassend:
eine Antriebswelle (12),
eine Abtriebswelle (16), die koaxial zu der Antriebswelle (12) angeordnet ist,
eine stufenlos verstellbare Traktionsantriebseinheit (20) mit einer ersten, einer zweiten, einer dritten und einer vierten Scheibe (32, 34, 36, 38) sowie einer Drehmomentwelle (40), wobei die erste Scheibe (32) mit der Antriebswelle (12) verbunden ist, die Drehmomentwelle (40) mit der zweiten und der dritten Scheibe (34, 36) verbunden ist, wobei die Einheit mehrere erste Traktionselemente (42) und mehrere zweite Traktionselemente (44) aufweist, wobei die ersten Traktionselemente (42) derart angeordnet sind, dass sie die erste und die zweite Scheibe (32, 34) miteinander koppeln, und die zweiten Traktionselemente (44) derart angeordnet sind, dass sie die dritte und die vierte Scheibe (36, 38) miteinander koppeln,
einen ersten Zahnradsatz (22), der ein erstes Sonnenrad (52), das an der Drehmomentwelle (40) angebracht ist, und einen ersten Träger (46) mit einem ersten Trägerkörper umfasst, der an der Antriebswelle (12) und der vierten Scheibe (38) angebracht ist, wobei der erste Träger (46) erste und zweite Planetenräder aufweist, die an dem ersten Trägerkörper drehbar gelagert sind, wobei das erste Planetenrad derart angeordnet ist, dass es mit dem ersten Sonnenrad (52) kämmt, das zweite Planetenrad derart angeordnet ist, dass es mit dem ersten Planetenrad kämmt, und der erste Zahnradsatz (22) ein erstes Hohlrad (54) umfasst, das mit dem zweiten Planetenrad kämmt,
einen zweiten Zahnradsatz mit einem zweiten Träger (56), der an dem ersten Hohlrad (54) angebracht ist, einem zweiten Hohlrad (62), das an dem ersten Trägerkörper angebracht ist, und einem zweiten Sonnenrad (60),
einen dritten Zahnradsatz (26, 112) mit einem dritten Sonnenrad (64, 114), das an dem zweiten Sonnenrad (60) angebracht ist, wobei der dritte Zahnradsatz (26, 112) einen dritten Träger (66, 116) und ein drittes Hohlrad (68, 118) aufweist,
eine erste Kupplung (28), die bewegbar ist zwischen einer in Eingriff stehenden Stellung, um den zweiten Träger (56) und die Abtriebswelle (16) in Antriebsverbindung zu bringen, und einer außer Eingriff stehenden Stellung, um den zweiten Träger (56) von der Antriebswelle (12) zu trennen, wobei das von der Antriebswelle (12) zugeführte Drehmoment von dem ersten Hohlrad (54) zur Abtriebswelle (16) übertragen wird, wenn die erste Kupplung (28) sich in der in Eingriff stehenden Stellung befindet, und
eine zweite Kupplung (30), die bewegbar ist zwischen einer in Eingriff stehenden Stellung, um den dritten Träger (66, 116) zu bremsen, und einer außer Eingriff stehenden Stellung, um den dritten Träger (66, 116) freizugeben, wobei das von der Antriebswelle (12) zugeführte Drehmoment durch das dritte Sonnenrad (64, 114) und dann durch das dritte Hohlrad (68, 118) zur Abtriebswelle (16) übertragen wird, wenn die zweite Kupplung (30) sich in der in Eingriff stehenden Stellung befindet und die erste Kupplung (28) sich in der außer Eingriff stehenden Stellung befindet,
wobei das Getriebe dazu dient, die Abtriebswelle (16) in jede von zwei entgegengesetzten Richtungen zu drehen, sowie die Abtriebswelle (16) in einer stationären Stellung zu halten, wenn die Antriebswelle (12) in der einen Richtung gedreht wird und die erste Kupplung (28) sich in der in Eingriff stehenden Stellung befindet.

7. Getriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite und die dritte Scheibe (34, 36) als ein einziges Element gebildet sind.

8. Getriebe nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Zwischenwelle (14), die zwischen der Antriebswelle (12) und der Abtriebswelle (16) angeordnet ist, wobei der zweite Träger (56) einen zweiten Trägerkörper und ein zweites Trägerrad umfasst, das an dem zweiten Trägerkörper drehbar gelagert ist, wobei der zweite Trägerkörper an dem ersten Hohlrad (54) und der Zwischenwelle (14) angebracht ist, wobei das zweite Trägerrad mit dem zweiten Sonnenrad (60) und dem zweiten Hohlrad (62) kämmt, und wobei die erste Kupplung (28) eine erste Kupplungsnabe, die mit der Zwischenwelle (14) verbunden ist, und ein erstes Kupplungsgehäuse umfasst, das mit dem dritten Hohlrad (68, 118) und der Abtriebswelle (16) verbunden ist.

9. Traktionsantriebs-Getriebe, umfassend:
eine Antriebswelle (12),
eine Abtriebswelle (16), die koaxial zu der Antriebswelle (12) angeordnet ist,
eine stufenlos verstellbare Traktionsantriebseinheit (20) mit einer ersten, einer zweiten, einer dritten und einer vierten Scheibe (32, 34, 36, 38) sowie einer Drehmomentwelle (40), wobei die erste Scheibe (32) mit der Antriebswelle (12) verbunden ist und die Drehmomentwelle (40) mit der zweiten und der dritten Scheibe (34, 36) verbunden ist, wobei die Einheit mehrere erste Traktionselemente (42) und mehrere zweite Traktionselemente (44) aufweist, wobei die ersten Traktionselemente (42) derart angeordnet sind, dass sie die erste und die zweite Scheibe (32, 34) miteinander koppeln, und wobei die zweiten Traktionselemente (44) derart angeordnet sind, dass sie die dritte und die vierte Scheibe (36, 38) miteinander koppeln,
einen ersten Zahnradsatz (22), der ein erstes Sonnenrad (52), das an der Drehmomentwelle (40) angebracht ist, und einen ersten Träger (46) mit einem ersten Trägerkörper umfasst, der an der Antriebswelle (12) und der vierten Scheibe (38) angebracht ist, wobei der erste Träger (46) erste und zweite Planetenräder aufweist, die an dem ersten Trägerkörper drehbar gelagert sind, wobei das erste Planetenrad derart angeordnet ist, dass es mit dem ersten Sonnenrad (52) kämmt, das zweite Planetenrad derart angeordnet ist, dass es mit dem ersten Planetenrad kämmt, und wobei der erste Zahnradsatz (22) ein erstes Hohlrad (54) umfasst, das mit dem zweiten Planetenrad kämmt,
einen zweiten Zahnradsatz mit einem zweiten Träger (56), der an dem ersten Hohlrad (54) angebracht ist, einem zweiten Hohlrad (62), das an dem ersten Trägerkörper angebracht ist, und einem zweiten Sonnenrad (60),
einen dritten Zahnradsatz (26, 112) mit einem dritten Sonnenrad (64, 114), das an dem zweiten Sonnenrad (60) angebracht ist, einem dritten Träger (66, 116), der mit der Abtriebswelle (16) verbunden ist, und einem dritten Hohlrad (68, 118),
eine erste Kupplung (28), die bewegbar ist zwischen einer in Eingriff stehenden Stellung, um den zweiten Träger (56) und den dritten Träger (66, 116) in Antriebsverbindung zu bringen, und einer außer Eingriff stehenden Stellung, um den zweiten Träger (56) von dem dritten Träger (66, 116) zu trennen, wobei das von der Antriebswelle (12) zugeführte Drehmoment von dem ersten Hohlrad (54) zur Abtriebswelle (16) übertragen wird, wenn die erste Kupplung (28) sich in der in Eingriff stehenden Stellung befindet, und
eine zweite Kupplung (30), die bewegbar ist zwischen einer in Eingriff stehenden Stellung, um das dritte Hohlrad (68, 118) zu bremsen, und einer außer Eingriff stehenden Stellung, um das dritte Hohlrad (68, 118) freizugeben, wobei das von der Antriebswelle (12) zugeführte Drehmoment durch das dritte Sonnenrad (64, 114) und dann durch den dritten Träger (66, 116) zur Abtriebswelle (16) übertragen wird, wenn die zweite Kupplung (30) sich in der in Eingriff stehenden Stellung beindet und die erste Kupplung (28) sich in der außer Eingriff stehenden Stellung beindet,
wobei das Getriebe dazu dient, die Abtriebswelle (16) in jeder von zwei entgegengesetzten Richtungen zu drehen sowie die Abtriebswelle (16) in einer stationären Stellung zu halten, wenn die Antriebswelle (12) in der einen Richtung gedreht wird und die erste Kupplung (28) sich in der in Eingriff stehenden Stellung befindet.

10. Getriebe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite und die dritte Scheibe (34, 36) als ein einziges Element gebildet sind.