WO2013064371A1 - Lastschaltgetriebe - Google Patents

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WO2013064371A1
WO2013064371A1 PCT/EP2012/070542 EP2012070542W WO2013064371A1 WO 2013064371 A1 WO2013064371 A1 WO 2013064371A1 EP 2012070542 W EP2012070542 W EP 2012070542W WO 2013064371 A1 WO2013064371 A1 WO 2013064371A1
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WO
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input
output
power shift
output shaft
transmission
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PCT/EP2012/070542
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English (en)
French (fr)
Inventor
Ulrich Otten
Martin Schaller
Original Assignee
Deere & Company
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Priority to US14/352,086 priority patent/US9017211B2/en
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    • F16H2200/2097—Transmissions using gears with orbital motion comprising an orbital gear set member permanently connected to the housing, e.g. a sun wheel permanently connected to the housing

Definitions

  • the invention relates to a power shift transmission having an input shaft, a coaxially arranged to the input shaft first output shaft, a planetary gear with a planetary gear connected to the input shaft planet carrier and at least one planetary set, the stepped planetary gear set on the input side and the output side, in each case a sun gear meshes, and at least two
  • Planetary gear in various operating modes, such as drive-through mode,
  • Reduction mode or reversing mode can be operated. So are used on tractors of agricultural machinery manufacturer John Deere power shift as
  • Gear pre-stage used which can be operated either in the operating modes through-drive mode or reversing mode or in the operating modes through-drive mode or reduction mode depending on the design of a stepped planetary set.
  • Said transmission is characterized in that in a first circuit connected to an input shaft coupling the input shaft with the
  • Output shaft connects, so that the transmission can be operated in fürtriebsmodus, the planetary gear running freely.
  • the clutch is released, so that the planet carrier is driven by the input shaft and the planetary gear set rotates about a first sun gear detected by a brake through which the output shaft extends.
  • the output is via a second connected to the output shaft sun gear, which of the Planet set is driven.
  • Powershift transmission can be operated in reduction mode or in reversing mode.
  • a two-stage powershift transmission is provided, which, however, is designed to be complex in terms of manufacturing technology and, on the other hand, does not permit a further operating mode, for example a crawl mode, in the abovementioned arrangement.
  • a power shift transmission of the type mentioned is designed such that with a first switching element, the first output shaft with the output side sun of the stepped planetary set is connectable and with a second switching element, the first output shaft is directly connected to the input shaft, wherein the input side sun gear of the stepped planetary set with a housing part of the power shift transmission is connected.
  • Sun gears and stepped planetary gear set are thus arranged so that at least four different operating modes are operable by forming three interchangeable gears of sun gears andinstitunplanetensatz, wherein each of a trained gear set two of the four operating modes are operable by switching the switching elements.
  • the output side here means that the sun gear is arranged on the output shaft side of the planetary gear set.
  • On the input side means that the sun gear is arranged on the input shaft side of the planetary gearset.
  • the compact arrangement in particular the execution of the output shaft and the associated structural elements of the power shift, also represents a structurally simple to manufacture form with low inertia, which in particular significantly reduces the switching times for a coupled to the powershift transmission synchromesh or the switching performance or the switching behavior can be improved. Overall, this leads over other known powershift transmissions to a significant
  • a direct connection of the output side sun gear or the input shaft (or the planet carrier, which may be directly connected to the input shaft) with the first output shaft takes place in each case by closing the corresponding switching element, wherein a switching element is closed for each operating mode of the power shift transmission.
  • switching elements is to be understood here and below, in particular in the patent claims, as representative of devices with which rotating transmission components can be brought together in a rotationally fixed connection and released again.
  • multi-plate clutches or jaw clutches or the like can be used.
  • the input-side sun gear is arranged coaxially with the input shaft, wherein the input shaft extends through the input-side sun gear.
  • the input side sun gear is rotatably connected to a housing part of
  • Power shift gearbox connected and, for example, on a coaxial with the input shaft mounted hollow shaft, which is fixedly connected to the housing part, rotatably mounted or even as a ring gear with external teeth with the
  • the first output shaft is formed as a hollow shaft through which extends a second output shaft connected to the input shaft.
  • Output shaft is connected via a rigid coupling or anti-twist with the
  • the second output shaft can for example serve as a drive for a power take-off or can itself as a PTO
  • the first and the second switching element are designed as a clutch, the clutches on the input side are rotatably connected to the output side sun gear or the planet carrier and the output side to the first output shaft.
  • the first output shaft is connected to the output side sun gear or the planetary carrier.
  • Other arrangements are conceivable here, as long as it is ensured that the output side sun gear or the planet carrier can be independently connected by switching elements directly or indirectly with the first output shaft rotatably connected and thus one connected to the first output shaft or one separated from the first output shaft Operating state can take.
  • the powershift transmission may be operated in at least four different modes of operation, the operable modes of operation including at least the following modes of operation: drive mode, speed reduction mode,
  • the drive-through mode is characterized by a gear ratio of 1, that is, input shaft and first
  • the reduction mode is characterized by a gear ratio which is slightly above 1, that is, input shaft and first output shaft rotate in the same direction, the first output shaft but at a lower speed.
  • the crawl mode is also a reduction mode, but with a clear gear ratio well above 1, for example in a range between 9 and 10. That is, input shaft and first output shaft rotate in the same direction, but the first output shaft with a speed that is around the 9 to 1 (Mache lower.)
  • a gear ratio which is slightly above 1
  • the crawl mode is also a reduction mode, but with a clear gear ratio well above 1, for example in a range between 9 and 10. That is, input shaft and first output shaft rotate in the same direction, but the first output shaft with a speed that is around the 9 to 1 (Mache lower.)
  • the reversing mode is characterized by the fact that there is a negative ratio, that is, input shaft and first output shaft rotate in different directions. Usually it is
  • the stepped planetary gear set and the sun gears may be configured such that the power shift transmission is operable in the through-drive mode or in the reduction mode.
  • the meshing with the input-side sun gear planetary gear of the stepped planetary gear set is larger than the meshing with the output side sun gear of the planet
  • Step planetary gear set wherein by connecting the first output shaft to the planet carrier, or the input shaft (by closing the second and opening of the first switching element), the power shift transmission in the drive-through mode is operable.
  • Sun gear (by closing the first and opening the second switching element), the power shift transmission can be operated in the reduction mode.
  • the stepped planetary set and the sun gears may be configured such that the power shift transmission is operable in the through-drive mode or in the creeper mode.
  • the meshing with the input side sun gear of the stepped planetary set is smaller than the meshing with the output sun gear of the stepped planetary gear set, wherein by connecting the first output shaft to the planet carrier (by closing the second and opening the first switching element)
  • Power shift can be operated in fürtriebsmodus.
  • the powershift transmission can be operated in crawl mode.
  • the stepped planetary gearset and the sun gears may be configured such that the power shift transmission is operable in the drive-through mode or in the reversing mode.
  • the meshing with the input side sun gear of the stepped planetary set is smaller than the meshing with the output sun gear of the stepped planetary gear set, wherein by connecting the first output shaft to the planet carrier (by closing the second and opening the first switching element)
  • Power shift can be operated in fürtriebsmodus.
  • the power shift transmission can be operated in the reversing mode.
  • FIG. 1 shows a transmission diagram for a power shift transmission according to the invention in a first embodiment
  • Fig. 2 shows a transmission diagram for a power shift transmission according to the invention in a second embodiment
  • Fig. 3 shows a transmission diagram for a power shift transmission according to the invention in a third embodiment.
  • the power shift transmission 10 shown in Figure 1 is designed as a variable modular gearbox and includes a housing 12 which, for example, via a
  • Flanged connection 14 are flanged to a main gear housing 16 and with a Hauptgethebemodul (not shown) of an agricultural vehicle, such as a tractor or tractor can be combined.
  • the power transmission 10 includes an input shaft 18 and a first one
  • Output shaft 20 which can be brought into drive connection via a planetary gear 22, and via a first and a second switching element 24, 26.
  • the planetary gear 22 has a planet carrier 28 on which a two-stage planetary gear set 30 is rotatably mounted.
  • the two-stage planetary gearset 30 comprises an input-side planetary gear 32 and an output-side planetary gear 34.
  • the switching elements 24, 26 are each designed as multi-plate clutches and each have a rotatably mounted on the first output shaft 20
  • Clutch housing part 36 and 38 which is rotatably connected in each case via an engageable plate arrangement 40 and 42 with the first output shaft 20.
  • the switching elements 24, 26 are arranged coaxially with the first output shaft 20, wherein the coupling housing part 38 of the second switching element 26 is mounted in the coupling housing part 36 of the first switching element 24.
  • the coupling housing part 36 of the first switching element 24 is non-rotatably connected to an output side sun gear 44.
  • the coupling housing part 38 of the second switching element 26 is rotatably connected to the planet carrier 28.
  • the planet carrier 28, and the coupling housing part 38 of the first switching element 26 are rotatably connected via a rigid clutch assembly 45 to the input shaft 18, wherein the coupling housing part 38 is mounted on a first roller bearing 46 on the first output shaft 20.
  • the first output shaft 20 is mounted on the output side of the housing 12 via a second roller bearing 48.
  • a third roller bearing 50 is formed on the input side of the housing 12.
  • An input side sun gear 52 is rotatably mounted on the housing 12, wherein the input side sun gear 52 is formed as a toothed hollow shaft 54 through which the input shaft coaxially extending 18.
  • Hollow shaft 48 extends coaxially the input shaft 18, which over the
  • Clutch assembly 45 rotatably with the planetary carrier 28 and the
  • Clutch housing part 38 of the first switching element 26 is connected.
  • the first output shaft 20 is formed as a hollow shaft through which a second output shaft 56 extends, which rotationally fixed on the rigid
  • Coupling arrangement 45 is connected to the input shaft 18.
  • the power shift transmission 12 is designed as a variable transmission assembly and can be designed for different operating modes or adapted to different operating modes in which the gear pairings between input side
  • Sun gear 44 and output-side planetary gear 34 are changed or replaced.
  • the input-side planetary gear 32 of the planetary gear set 30 meshes with the input-side sun gear 52 in a teeth ratio of 50/33.
  • the output-side planet gear 34 of the first planetary gear set 30 meshes with the output side sun gear 44 in a number of teeth ratio of 16/67.
  • Switching element 24 ie by closing the clutch 26 and opening the clutch 24, a first operating mode can be produced, in which the input shaft 18 is connected via the second switching element 26 directly to the first output shaft 20, so that sense of rotation and speed of the input shaft 18 and the first output shaft 20 are equal.
  • the power shift transmission is then in the so-called
  • Switching element 26 thus by closing the clutch 24 and opening the clutch 26, a second operating mode can be produced, in which the first output shaft 20 is driven via the planetary gear set 30, wherein due to the blocking input side sun gear 52 of the planetary gear set 30 rotates about the sun gear 52 and the output via the gear pairing of the output-side planetary gear 34 and the output-side sun gear 44 in conjunction with the first
  • Switching element 24 (coupling 24) takes place, so that the sense of rotation of the input shaft 18 and the first output shaft 20 are equal and the speed is different.
  • the input-side planetary gear 32 of the planetary gear set 30 meshes with the input-side sun gear 52 in a teeth ratio of 22/61.
  • the output-side planet gear 34 of the first planetary gear set 30 meshes with the output side sun gear 44 in a teeth ratio of 35/48.
  • Switching element 26 thus by closing the clutch 24 and opening the clutch 26, a second operating mode can be produced, in which the first output shaft 20 is driven via the planetary gear set 30, wherein due to the blocking input side sun gear 52 of the planetary gear set 30 rotates about the sun gear 52 and the output via the gear pairing of the output-side planetary gear 34 and the output-side sun gear 44 in conjunction with the first
  • Switching element 24 (coupling 24) takes place, so that the sense of rotation of the input shaft 18 and the first output shaft 20 are different.
  • the powershift transmission may in turn be operated in a different pairing of the operating modes.
  • the following number of teeth ratios are then arranged:
  • the input-side planetary gear 32 of the planetary gear set 30 meshes with the input side sun gear 52 in a teeth ratio of 44/40.
  • the output-side planetary gear 34 of the first planetary gear set 30 meshes with the output side sun gear 44 in a teeth ratio of 46/38.
  • Switching element 26 thus by closing the clutch 24 and opening the clutch 26, a second operating mode can be produced, in which the first output shaft 20 is driven via the planetary gear set 30, wherein due to the blocking input side sun gear 52 of the planetary gear set 30 rotates about the sun gear 52 and the output via the gear pairing of the output-side planetary gear 34 and the output-side sun gear 44 in conjunction with the first
  • Switching element 24 (clutch 24) takes place, so that the sense of rotation of the input shaft 18 and the first output shaft 20 are equal and a relatively high reduction, ie a much lower speed for the first output shaft is achieved.

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Abstract

Es wird ein Lastschaltgetriebe (10) beschrieben. Das Lastschaltgetriebe umfasst eine Eingangswelle (18), eine koaxial zur Eingangswelle (18) angeordnete erste Ausgangswelle (20), ein Planetengetriebe (22) mit einem mit der Eingangswelle (18) in Verbindung stehenden Planetenträger (28) und wenigstens einen Stufenplanetensatz (30), wobei der Stufenplanetensatz (30) eingangsseitig und ausgangsseitig mit jeweils einem Sonnenrad (52, 44) kämmt, und wenigstens zwei Schaltelementen (24, 26). Um ein variables Lastschaltgetriebe für mehrere Paarungen von verschiedenen Betriebsmodi zu schaffen, wird vorgeschlagen, dass mit einem ersten Schaltelement (24) die erste Ausgangswelle (20) mit der ausgangsseitigen Sonne (44) des Stufenplanetensatzes (30) verbindbar ist und mit einem zweiten Schaltelement (26) die erste Ausgangswelle (20) direkt mit der Eingangswelle (18) verbindbar ist, wobei das eingangsseitige Sonnenrad (52) des Stufenplanetensatzes (30) drehfest mit einem Gehäuseteil (12) des Lastschaltgetriebes (10) verbunden ist.

Description

Lastschaltgetriebe
Die Erfindung betrifft ein Lastschaltgetriebe mit einer Eingangswelle, einer koaxial zur Eingangswelle angeordneten ersten Ausgangswelle, einem Planetengetriebe mit einem mit der Eingangswelle in Verbindung stehenden Planetenträger und wenigstens einem Stufen planetensatz, wobei der Stufenplanetensatz eingangsseitig und ausgangsseitig mit jeweils einem Sonnenrad kämmt, und wenigstens zwei
Schaltelementen.
Lastschaltgetriebe mit verschiedenen Übersetzungsstufen, bei welchen die
Umschaltung zwischen den verschiedenen Übersetzungsstufen in Abhängigkeit von der Belastung bzw. einer benötigten Fahrgeschwindigkeit erfolgt, sind bekannt und werden seit vielen Jahren insbesondere in der Automobilindustrie eingesetzt.
Es ist ferner bekannt, derartige Getriebe in Verbindung mit Planetengetrieben und Kupplungen in einem Baukastensystem auszubilden, so dass das Lastschaltgetriebe, durch entsprechende Ausbildung und Anordnung der Zahnradpaarungen des
Planetengetriebes, in verschiedenen Betriebsmodi, wie Durchtriebsmodus,
Untersetzungsmodus oder Reversiermodus betrieben werden kann. So werden an Traktoren des Landmaschinenherstellers John Deere Lastschaltgetriebe als
Getriebevorstufe eingesetzt, die je nach Ausbildung eines Stufenplanetensatzes entweder in den Betriebsmodi Durchtriebsmodus oder Reversiermodus oder in den Betriebsmodi Durchtriebsmodus oder Untersetzungsmodus betrieben werden kann. Das genannte Getriebe zeichnet sich dadurch aus, dass in einer ersten Schaltung eine mit einer Eingangswelle verbundene Kupplung die Eingangswelle mit der
Ausgangswelle verbindet, so dass das Getriebe im Durchtriebsmodus betrieben werden kann, wobei das Planetengetriebe frei läuft. In einer zweiten Schaltung wird die Kupplung gelöst, so dass der Planetenträger durch die Eingangswelle angetrieben wird und sich der Planetensatz um ein durch eine Bremse festgestelltes erstes Sonnenrad wälzt, durch welches sich die Abtriebswelle erstreckt. Der Abtrieb erfolgt über ein zweites mit der Abtriebswelle verbundenes Sonnenrad, welches von dem Planetensatz angetrieben wird. Je nach Anordnung des Planetensatzes bzw.
Ausbildung der Zahnradsätze von Planetensatz und Sonnenrädern kann das
Lastschaltgetriebe im Untersetzungsmodus oder im Reversiermodus betrieben werden.
Somit wird ein zweistufiges Lastschaltgetriebe bereitgestellt, welches jedoch zum einen fertigungstechnisch aufwändig ausgebildet ist und zum anderen einen weiteren Betriebsmodus, beispielsweise einen Kriechgangmodus, in der genannten Anordnung nicht zulässt.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird darin gesehen, ein
Lastschaltgetriebe der eingangs genannten Art anzugeben, durch welches die vorgenannten Probleme überwunden werden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Lehre des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Erfindungsgemäß wird ein Lastschaltgetriebe der eingangs genannten Art derart ausgebildet, dass mit einem ersten Schaltelement die erste Ausgangswelle mit der ausgangsseitigen Sonne des Stufenplanetensatzes verbindbar ist und mit einem zweiten Schaltelement die erste Ausgangswelle direkt mit der Eingangswelle verbindbar ist, wobei das eingangsseitige Sonnenrad des Stufenplanetensatzes drehfest mit einem Gehäuseteil des Lastschaltgetriebes verbunden ist. Sonnenräder und Stufenplanetensatz sind damit derart angeordnet, dass durch Ausbildung von drei austauschbaren Zahnrädersätzen von Sonnenrädern und Stufenplanetensatz wenigstens vier verschiedene Betriebsmodi betreibbar sind, wobei bei jeweils einem ausgebildeten Zahnrädersatz zwei der vier Betriebsmodi durch Schalten der Schaltelemente betreibbar sind. Ferner wird eine extrem kompakte Anordnung geschaffen, die zudem konstruktiv einfach zu fertigen ist, da unter anderem auch auf ein Hohlrad im Planetengetriebe gänzlich verzichtet werden kann, so dass der Aufwand von Fertigungsmaßnahmen minimiert wird. Ausgangsseitig bedeutet hier, dass das Sonnenrad auf der Ausgangswellenseite des Planetensatzes angeordnet ist. Eingangsseitig bedeutet hingegen, dass das Sonnenrad auf der Eingangswellenseite des Planetensatzes angeordnet ist. Die kompakte Anordnung, insbesondere die Ausführung der Ausgangswelle und der damit verbundenen Konstruktionselemente des Lastschaltgetriebes, stellt ferner eine konstruktiv einfach zu fertigende Form mit geringen Massenträgheiten dar, wodurch insbesondere auch die Schaltzeiten für ein an das Lastschaltgetriebe koppelbares Synchrongetriebe deutlich reduziert bzw. die Schaltperformance bzw. das Schaltverhalten verbessert werden. Insgesamt führt dies gegenüber anderen bekannten Lastschaltgetrieben zu einer deutlichen
Wirkunsgradsteigerung.
Eine direkte Verbindung des ausgangsseitigen Sonnenrads oder der Eingangswelle (bzw. des Planetenträgers, der mit der Eingangswelle direkt verbunden sein kann) mit der ersten Ausgangswelle erfolgt jeweils durch Schließen des entsprechenden Schaltelements, wobei für jeden Betriebsmodus des Lastschaltgetriebes jeweils ein Schaltelement geschlossen ist. Der Begriff Schaltelemente ist hier und im Folgenden, insbesondere in den Patentansprüchen, stellvertretend für Einrichtungen zu verstehen, mit denen drehende Getriebekomponenten miteinander in drehfeste Verbindung gebracht und wieder gelöst werden können. Diesbezüglich können beispielsweise Lamellenkupplungen oder Klauenkupplungen oder dergleichen eingesetzt werden.
Das eingangsseitige Sonnenrad ist koaxial zur Eingangswelle angeordnet, wobei sich die Eingangswelle durch das eingangsseitige Sonnenrad erstreckt. Das eingangsseitige Sonnenrad ist drehfest mit einem Gehäuseteil des
Lastschaltgetriebes verbunden und kann beispielsweise auf einer koaxial zur Eingangswelle gelagerten Hohlwelle, die mit dem Gehäuseteil fest verbunden ist, drehfest gelagert sein oder selbst als Hohlrad mit Außenverzahnung mit dem
Gehäuseteil fest verbunden werden. Auch andere Anordnungen sind hier denkbar, solange gewährleistet ist, dass das eingangsseitige Sonnenrad drehfest am
Gehäuseteil befestigt ist. Die erste Ausgangswelle ist als Hohlwelle ausgebildet, durch welche sich eine mit der Eingangswelle verbundene zweite Ausgangswelle erstreckt. Die zweite
Ausgangswelle ist über eine starre Kupplung oder Verdrehsicherung mit der
Eingangswelle verbunden. Die zweite Ausgangswelle kann beispielsweise als Antrieb für ein Zapfwellengetriebe dienen oder kann selbst als Zapfwelle
ausgebildet sein.
Das erste und das zweite Schaltelement sind als Kupplung ausgebildet, wobei die Kupplungen eingangsseitig mit dem ausgangsseitigen Sonnenrad oder dem Planetenträger und ausgangsseitig mit der ersten Ausgangswelle drehfest verbunden sind. Durch Verbinden beider Kupplungsteile einer der beiden Kupplungen, dass heißt durch Schließen einer der beiden Kupplungen, wird somit die erste Ausgangswelle mit dem ausgangsseitigen Sonnenrad oder dem Planetenträger verbunden. Auch andere Anordnungen sind hier denkbar, solange gewährleistet ist, dass das ausgangsseitige Sonnenrad oder der Planetenträger unabhängig voneinander durch Schaltelemente direkt oder indirekt mit der ersten Ausgangswelle drehfest in Verbindung gebracht werden können und somit einen mit der ersten Ausgangswelle verbundenen oder einen von der ersten Ausgangswelle getrennten Betriebszustand einnehmen können.
Das Lastschaltgetriebe kann wenigstens in vier verschiedenen Betriebsmodi betrieben werden, wobei die betreibbaren Betriebsmodi wenigstens die folgenden Betriebsmodi umfassen: Durchtriebsmodus, Untersetzungsmodus,
Kriechgangmodus und Reversiermodus. Der Durchtriebsmodus kennzeichnet sich durch ein Übersetzungsverhältnis von 1 , das heißt, Eingangswelle und erste
Ausgangswelle drehen in gleiche Richtung und mit der gleichen Drehzahl. Der Untersetzungsmodus kennzeichnet sich durch ein Übersetzungsverhältnis, welches gering oberhalb von 1 liegt, das heißt, Eingangswelle und erste Ausgangswelle drehen in gleiche Richtung, die erste Ausgangswelle jedoch mit einer geringeren Drehzahl. Der Kriechgangmodus ist auch ein Untersetzungsmodus, jedoch mit deutlichem Übersetzungsverhältnis, welches deutlich oberhalb von 1 liegt, beispielsweise in einem Bereich zwischen 9 und 10. Das heißt, Eingangswelle und erste Ausgangswelle drehen in gleiche Richtung, die erste Ausgangswelle jedoch mit einer Drehzahl die um das 9- bis 1 (Mache geringer ist. Hier sind selbstverständlich auch andere Bereiche oberhalb oder unterhalb von dem
Genannten möglich. Der Reversiermodus kennzeichnet sich dadurch, dass ein negatives Übersetzungverhältnis vorliegt, das heißt, Eingangswelle und erste Ausgangswelle drehen in verschiedene Richtung. Üblicherweise liegt der
Reversiermodus bei landwirtschaftlichen Maschinen im Bereich um n=-1 .
Der Stufenplanetensatz und die Sonnenräder können derart ausgebildet sein, dass das Lastschaltgetriebe im Durchtriebsmodus oder im Untersetzungsmodus betreibbar ist. In dieser Ausbildung ist das mit dem eingangsseitigen Sonnenrad kämmende Planetenrad des Stufenplanetensatzes größer ausgebildet als das mit dem ausgangsseitigen Sonnenrad kämmende Planetenrad des
Stufenplanetensatzes, wobei durch Verbinden der ersten Ausgangswelle mit dem Planetenträger, bzw. der Eingangswelle (durch Schließen des zweiten und Öffnen des ersten Schaltelements) das Lastschaltgetriebe im Durchtriebsmodus betreibbar ist. Durch Verbinden der ersten Ausgangswelle mit dem ausgangsseitigen
Sonnenrad (durch Schließen des ersten und Öffnen des zweiten Schaltelements) kann das Lastschaltgetriebe im Untersetzungsmodus betrieben werden.
Der Stufenplanetensatz und die Sonnenräder können derart ausgebildet sein, dass das Lastschaltgetriebe im Durchtriebsmodus oder im Kriechgangmodus betreibbar ist. In dieser Ausbildung ist das mit dem eingangsseitigen Sonnenrad kämmende Planetenrad des Stufenplanetensatzes kleiner ausgebildet als das mit dem ausgangsseitigen Sonnenrad kämmende Planetenrad des Stufenplanetensatzes, wobei durch Verbinden der ersten Ausgangswelle mit dem Planetenträger (durch Schließen des zweiten und Öffnen des ersten Schaltelements) das
Lastschaltgetriebe im Durchtriebsmodus betrieben werden kann. Durch Verbinden der ersten Ausgangswelle mit dem ausgangsseitigen Sonnenrad (durch Schließen des ersten und Öffnen des zweiten Schaltelements) kann das Lastschaltgetriebe im Kriechgangmodus betrieben werden. Der Stufenplanetensatz und die Sonnenräder können derart ausgebildet sein, dass das Lastschaltgetriebe im Durchtriebsmodus oder im Reversiermodus betreibbar ist. In dieser Ausbildung ist das mit dem eingangsseitigen Sonnenrad kämmende Planetenrad des Stufenplanetensatzes kleiner ausgebildet als das mit dem ausgangsseitigen Sonnenrad kämmende Planetenrad des Stufenplanetensatzes, wobei durch Verbinden der ersten Ausgangswelle mit dem Planetenträger (durch Schließen des zweiten und Öffnen des ersten Schaltelements) das
Lastschaltgetriebe im Durchtriebsmodus betrieben werden kann. Durch Verbinden der ersten Ausgangswelle mit dem ausgangsseitigen Sonnenrad (durch Schließen des ersten und Öffnen des zweiten Schaltelements) kann das Lastschaltgetriebe im Reversiermodus betrieben werden.
Anhand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, werden nachfolgend die Erfindung sowie weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung näher beschrieben und erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 ein Getriebeschema für ein erfindungsgemäßes Lastschaltgetriebe in einer ersten Ausführungsform,
Fig. 2 ein Getriebeschema für ein erfindungsgemäßes Lastschaltgetriebe in einer zweiten Ausführungsform und
Fig. 3 ein Getriebeschema für ein erfindungsgemäßes Lastschaltgetriebe in einer dritten Ausführungsform.
Das in Figur 1 dargestellte Lastschaltgetriebe 10 ist als variables Baukastengetriebe ausgebildet und umfasst ein Gehäuse 12, welches beispielsweise über eine
Flanschverbindung 14 an ein Hauptgetriebegehäuse 16 angeflanscht werden und mit einem Hauptgethebemodul (nicht gezeigt) eines landwirtschaftlichen Fahrzeugs, beispielsweise eines Traktors bzw. Schleppers, kombiniert werden kann.
Das Lastschaltgetriebe 10 umfasst eine Eingangswelle 18 und eine erste
Ausgangswelle 20, die über ein Planetengetriebe 22, sowie über ein erstes und ein zweites Schaltelement 24, 26 in Antriebsverbindung gebracht werden kann.
Das Planetengetriebe 22 weist einen Planententräger 28 auf, auf dem ein zweistufiger Planetensatz 30 drehbar gelagert ist. Der zweistufige Planetensatz 30 umfasst ein eingangsseitiges Planetenrad 32 sowie ein ausgangsseitiges Planetenrad 34.
Die Schaltelemente 24, 26 sind jeweils als Lamellenkupplungen ausgebildet und weisen jeweils einen drehbar auf der ersten Ausgangswelle 20 gelagerten
Kupplungsgehäuseteil 36 bzw. 38 auf, der jeweils über eine in Eingriff bringbare Lamellenanordnung 40 bzw. 42 mit der ersten Ausgangswelle 20 drehfest verbindbar ist. Die Schaltelemente 24, 26 sind dabei koaxial zur ersten Ausgangswelle 20 angeordnet, wobei der Kupplungsgehäuseteil 38 des zweiten Schaltelements 26 in dem Kupplungsgehäuseteil 36 des ersten Schaltelements 24 gelagert ist.
Der Kupplungsgehäuseteil 36 des ersten Schaltelements 24 ist drehfest mit einem ausgangsseitigen Sonnenrad 44 verbunden. Der Kupplungsgehäuseteil 38 des zweiten Schaltelements 26 ist drehfest mit dem Planetenträger 28 verbunden. Durch Schließen der Lamellenanordnung 40 bzw. 42 wird das ausgangsseitige Sonnenrad 44 bzw. der Planetenträger 28 wahlweise drehfest mit der ersten Ausgangswelle 20 verbunden.
Der Planetenträger 28, sowie der Kupplungsgehäuseteil 38 des ersten Schaltelements 26 sind über eine starre Kupplungsanordnung 45 drehfest mit der Eingangswelle 18 verbunden, wobei der Kupplungsgehäuseteil 38 über ein erstes Wälzlager 46 auf der ersten Ausgangswelle 20 gelagert ist. Die erste Ausgangswelle 20 ist über ein zweites Wälzlager 48 ausgangsseitig am Gehäuse 12 gelagert. Ein drittes Wälzlager 50 ist eingangsseitig am Gehäuse 12 ausgebildet. Ein eingangsseitiges Sonnenrad 52 ist drehfest am Gehäuse 12 angeordnet, wobei das eingangsseitige Sonnenrad 52 als verzahnte Hohlwelle 54 ausgebildet ist, durch welche sich die Eingangswelle koaxial 18 erstreckt. Durch die eingangsseitige
Hohlwelle 48 erstreckt sich koaxial die Eingangswelle 18, welche über die
Kupplungsanordnung 45 drehfest mit dem Planententräger 28 und dem
Kupplungsgehäuseteil 38 des ersten Schaltelements 26 verbunden ist.
Die erste Ausgangswelle 20 ist als Hohlwelle ausgebildet, durch welche sich eine zweite Ausgangswelle 56 erstreckt, welche drehfest über die starre
Kupplungsanordnung 45 mit der Eingangswelle 18 verbunden ist.
Das Lastschaltgetriebe 12 ist als variabler Getriebebaukasten ausgebildet und kann für verschiedene Betriebsmodi ausgebildet bzw. auf verschiedene Betriebsmodi angepasst werden, in dem die Zahnradpaarungen zwischen eingangsseitigem
Sonnenrad 52 und eingangsseitigem Planetenrad 32 bzw. ausgangsseitigem
Sonnenrad 44 und ausgangsseitigem Planetenrad 34 verändert bzw. ausgetauscht werden.
Ausgehend von der Eingangsseite des Lastschaltgetriebes sind in einem ersten Ausführungsbeispiel Zahnradpaarungen mit folgenden Zähnezahlverhältnissen angeordnet:
- Das eingangsseitige Planetenrad 32 des Planetensatzes 30 kämmt mit dem eingangsseitigen Sonnenrad 52 in einem Zähnezahlverhältnis von 50/33.
- Das ausgangsseitige Planetenrad 34 des ersten Planetensatzes 30 kämmt mit dem ausgangsseitigen Sonnenrad 44 in einem Zähnezahlverhältnis von 16/67.
Durch Schalten (öffnen oder schließen) der Schaltelemente 24
und 26 (Kupplung 24, Kupplung 26) können nun folgende zwei
Betriebsmodi für das Lastschaltgetriebe 10 erzielt werden. Durch Schließen des zweiten Schaltelements 26, sowie Öffnen des ersten
Schaltelements 24, also durch Schließen der Kupplung 26 und Öffnen der Kupplung 24, ist ein erster Betriebsmodus herstellbar, in dem die Eingangswelle 18 über das zweite Schaltelement 26 direkt mit der ersten Ausgangswelle 20 verbunden ist, so dass Drehsinn und Drehzahl der Eingangswelle 18 und der ersten Ausgangswelle 20 gleich sind. Das Lastschaltgetriebe wird dann in dem sogenannten
Durchtriebsmodus mit einem Übersetzungsverhältnis von i=1 und einem sich ergebenden Wirkungsgrad von 0,988 betrieben, was gegenüber gattungsgleichen herkömmlichen Lastschaltgetrieben eine deutliche Optimierung darstellt.
Durch Schließen des ersten Schaltelements 24 sowie Öffnen des zweiten
Schaltelements 26, also durch Schließen der Kupplung 24 und Öffnen der Kupplung 26, ist ein zweiter Betriebsmodus herstellbar, in welchem die erste Ausgangswelle 20 über den Planetensatz 30 angetrieben wird, wobei aufgrund des blockierenden eingangsseitigen Sonnenrads 52 der Planetensatz 30 um das Sonnenrad 52 wälzt und der Abtrieb über die Zahnradpaarung des ausgangsseitigen Planetenrads 34 und des ausgangsseitigen Sonnenrads 44 in Verbindung mit dem ersten
Schaltelement 24 (Kupplung 24) erfolgt, so dass Drehsinn der Eingangswelle 18 und der ersten Ausgangswelle 20 gleich und die Drehzahl verschieden sind. Das Lastschaltgetriebe wird dann in dem sogenannten Untersetzungsmodus mit einem Übersetzungsverhältnis von i=1 ,19 und einem sich ergebenden Wirkungsgrad von 0,992 betrieben, was ebenfalls gegenüber gattungsgleichen herkömmlichen
Lastschaltgetrieben eine deutliche Optimierung darstellt.
In einem anderen Ausführungsbeispiel, wie in Figur 2 dargestellt ist, kann das
Lastschaltgetriebe in einer anderen Paarung der Bertriebsmodi betrieben werden. Es werden dann folgende Zähnezahlverhältnisse angeordnet:
- Das eingangsseitige Planetenrad 32 des Planetensatzes 30 kämmt mit dem eingangsseitigen Sonnenrad 52 in einem Zähnezahlverhältnis von 22/61 .
- Das ausgangsseitige Planetenrad 34 des ersten Planetensatzes 30 kämmt mit dem ausgangsseitigen Sonnenrad 44 in einem Zähnezahlverhältnis von 35/48. Durch Schalten (öffnen oder schließen) der Schaltelemente 24 und 26 (Kupplung 24, Kupplung 26) können nun folgende zwei Bet ebsmodi für das Lastschaltgetriebe 10 erzielt werden.
Durch Schließen des zweiten Schaltelements 26, sowie Öffnen des ersten
Schaltelements 24, also durch Schließen der Kupplung 26 und Öffnen der Kupplung 24, ist ein erster Betriebsmodus herstellbar, in dem die Eingangswelle 18 über das zweite Schaltelement 26 direkt mit der ersten Ausgangswelle 20 verbunden ist, so dass Drehsinn und Drehzahl der Eingangswelle 18 und der ersten Ausgangswelle 20 gleich sind. Das Lastschaltgetriebe wird dann auch im Durchtriebsmodus mit einem Übersetzungsverhältnis von i=1 und einem sich ergebenden Wirkungsgrad von 0,988 betrieben.
Durch Schließen des ersten Schaltelements 24 sowie Öffnen des zweiten
Schaltelements 26, also durch Schließen der Kupplung 24 und Öffnen der Kupplung 26, ist ein zweiter Betriebsmodus herstellbar, in welchem die erste Ausgangswelle 20 über den Planetensatz 30 angetrieben wird, wobei aufgrund des blockierenden eingangsseitigen Sonnenrads 52 der Planetensatz 30 um das Sonnenrad 52 wälzt und der Abtrieb über die Zahnradpaarung des ausgangsseitigen Planetenrads 34 und des ausgangsseitigen Sonnenrads 44 in Verbindung mit dem ersten
Schaltelement 24 (Kupplung 24) erfolgt, so dass Drehsinn der Eingangswelle 18 und der ersten Ausgangswelle 20 verschieden sind. Das Lastschaltgetriebe wird dann in dem sogenannten Reversiermodus mit einem Übersetzungsverhältnis von i=-0,98 und einem sich ergebenden Wirkungsgrad von 0,918 betrieben.
In einem weiteren anderen Ausführungsbeispiel, wie in Figur 3 dargestellt ist, kann das Lastschaltgetriebe wiederum in einer anderen Paarung der Bertriebsmodi betrieben werden. Es werden dann folgende Zähnezahlverhältnisse angeordnet:
- Das eingangsseitige Planetenrad 32 des Planetensatzes 30 kämmt mit dem eingangsseitigen Sonnenrad 52 in einem Zähnezahlverhältnis von 44/40. - Das ausgangsseitige Planetenrad 34 des ersten Planetensatzes 30 kämmt mit dem ausgangsseitigen Sonnenrad 44 in einem Zähnezahlverhältnis von 46/38.
Durch Schalten (öffnen oder schließen) der Schaltelemente 24 und 26 (Kupplung 24, Kupplung 26) können nun folgende zwei Betriebsmodi für das Lastschaltgetriebe 10 erzielt werden.
Durch Schließen des zweiten Schaltelements 26, sowie Öffnen des ersten
Schaltelements 24, also durch Schließen der Kupplung 26 und Öffnen der Kupplung 24, ist ein erster Betriebsmodus herstellbar, in dem die Eingangswelle 18 über das zweite Schaltelement 26 direkt mit der ersten Ausgangswelle 20 verbunden ist, so dass Drehsinn und Drehzahl der Eingangswelle 18 und der ersten Ausgangswelle 20 gleich sind. Das Lastschaltgetriebe wird dann auch im Durchtriebsmodus mit einem Übersetzungsverhältnis von i=1 und einem sich ergebenden Wirkungsgrad von 0,989 betrieben.
Durch Schließen des ersten Schaltelements 24 sowie Öffnen des zweiten
Schaltelements 26, also durch Schließen der Kupplung 24 und Öffnen der Kupplung 26, ist ein zweiter Betriebsmodus herstellbar, in welchem die erste Ausgangswelle 20 über den Planetensatz 30 angetrieben wird, wobei aufgrund des blockierenden eingangsseitigen Sonnenrads 52 der Planetensatz 30 um das Sonnenrad 52 wälzt und der Abtrieb über die Zahnradpaarung des ausgangsseitigen Planetenrads 34 und des ausgangsseitigen Sonnenrads 44 in Verbindung mit dem ersten
Schaltelement 24 (Kupplung 24) erfolgt, so dass Drehsinn der Eingangswelle 18 und der ersten Ausgangswelle 20 gleich sind und eine relativ hohe Untersetzung, also eine sehr viel geringere Drehzahl für die erste Ausgangswelle erzielt wird. Das Lastschaltgetriebe wird dann in dem sogenannten Kriechgangmodus mit einem Übersetzungsverhältnis von i=9,84 und einem sich ergebenden Wirkungsgrad von 0,727 betrieben.
Somit werden drei verschiedene Paarungen von Betriebsmodi ermöglicht, wobei in jedem Betriebsmodus jeweils eines der Schaltelemente 24, 26 geschlossen ist. Auch wenn die Erfindung lediglich anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben wurde, erschließen sich für den Fachmann im Lichte der vorstehenden Beschreibung sowie der Zeichnung viele verschiedenartige Alternativen, Modifikationen und Varianten, die unter die vorliegende Erfindung fallen.

Claims

Patentansprüche
Lastschaltgetriebe (10) mit einer Eingangswelle (18), einer koaxial zur
Eingangswelle (18) angeordneten ersten Ausgangswelle (20), einem
Planetengetriebe (22) mit einem mit der Eingangswelle (18) in Verbindung stehenden Planetenträger (28) und wenigstens einem Stufenplanetensatz (30), wobei der Stufenplanetensatz (30) eingangsseitig und ausgangsseitig mit jeweils einem Sonnenrad (52, 44) kämmt, und wenigstens zwei
Schaltelementen (24, 26), dadurch gekennzeichnet, dass mit einem ersten Schaltelement (24) die erste Ausgangswelle (20) mit der ausgangsseitigen Sonne (44) des Stufenplanetensatzes (30) verbindbar ist und mit einem zweiten Schaltelement (26) die erste Ausgangswelle (20) direkt mit der
Eingangswelle (18) verbindbar ist, wobei das eingangsseitige Sonnenrad (52) des Stufenplanetensatzes (30) drehfest mit einem Gehäuseteil (12) des
Lastschaltgetriebes (10) verbunden ist.
Lastschaltgetriebe (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine direkte Verbindung des ausgangsseitigen Sonnenrads (44) oder der
Eingangswelle (18) mit der ersten Ausgangswelle (20), jeweils durch
Schließen des entsprechenden Schaltelements (24, 26) herstellbar ist und für einen jeden Betriebsmodus des Lastschaltgetriebes (10) jeweils ein
Schaltelement (24, 26) geschlossen ist.
Lastschaltgetriebe (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das eingangsseitige Sonnenrad (52) koaxial zur Eingangswelle (18) angeordnet ist und sich die Eingangswelle (18) durch das eingangsseitige Sonnenrad (52) erstreckt.
Lastschaltgetriebe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Ausgangswelle (20) als Hohlwelle ausgebildet ist, durch welche sich eine mit der Eingangswelle (18) verbundene zweite Ausgangswelle (56) erstreckt.
5. Lastschaltgetriebe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Schaltelement (24, 26) als Kupplung ausgebildet ist, wobei die Kupplungen eingangsseitig mit dem ausgangsseitigen Sonnenrad (44) oder dem Planetenträger (28) und ausgangsseitig mit der ersten Ausgangswelle (20) drehfest verbunden sind.
6. Lastschaltgetriebe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, dass das Lastschaltgetriebe (10) in wenigstens vier Betriebsmodi betreibbar ist, wobei die betreibbaren Betriebsmodi wenigstens die folgenden Betriebsmodi umfassen:
Durchtriebsmodus
Untersetzungsmodus
Kriechgangmodus
Reversiermodus
7. Lastschaltgetriebe (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Stufenplanetensatz (30) und die Sonnenräder (52, 44) derart ausgebildet sind, dass das Lastschaltgetriebe (10) im Durchtriebsmodus oder im
Untersetzungsmodus betreibbar ist.
8. Lastschaltgetriebe (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Stufenplanetensatz (30) und die Sonnenräder (52, 44) derart ausgebildet sind, dass das Lastschaltgetriebe (10) im Durchtriebsmodus oder im
Kriechgangmodus betreibbar ist.
9. Lastschaltgetriebe (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Stufenplanetensatz (30) und die Sonnenräder (52, 44) derart ausgebildet sind, dass das Lastschaltgetriebe (10) im Durchtriebsmodus oder im
Reversiermodus betreibbar ist.
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