Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein stufenlos leistungsverzweigtes Getriebe für eine Arbeitsmaschine. Genauer gesagt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein stufenlos leistungsverzweigtes Getriebe mit einer Planetengetriebeanordnung, einem Schaltgetriebe und einem Variator.

Stand der Technik

Arbeitsmaschinen, wie beispielsweise Bau- oder Landmaschinen, werden zunehmend mit stufenlos leistungsverzweigten Getrieben ausgebildet. In der Landtechnik sind solche stufenlosen Getriebesysteme häufig hydrostatisch-leistungsverzweigt.

Die Leistungsverzweigung solcher Getriebesysteme prägt den Wirkungsgradverlauf heutiger stufenlos leistungsverzweigten Getriebe sogenannter continuously-variable- transmission entscheidend. In der Regel wird der beste Wirkungsgrad bei Getriebeübersetzungen dann erreicht, wenn die zu führende Leistung zu einem hohen Anteil über einen sogenannten mechanischen Leistungspfad erfolgt. Dieser mechanische Leistungspfad umfasst lediglich drehbare Wellen und Zahnradpaarungen. Im Unterschied dazu ist der Getriebewirkungsgrad meist geringer, wenn die zu führende Leistung zu einem höheren Anteil über einen Leistungspfad geführt wird, in dem die Gesamtgetriebeübersetzung stufenlos variierbar ist. Diese Tatsache übt einen direkten Einfluss auf den Systemwirkungsgradverlauf eines mit einem stufenlos leistungsverzweigten Getriebe ausgeführten Antriebsstrangs und damit auch auf ein verbrauchsoptimales Antriebsstrangmanagement des Getriebes aus. stufenlos leistungsverzweigte Getriebe liefern für den Anwender in Arbeitsmaschinen einen großen Mehrwert. Über das CVT-Getriebe sind in Kombination mit einer entsprechenden Fahrstrategie die Leistungsfähigkeit, der Komfort sowie der Kraftstoffverbrauch von Arbeitsmaschinen optimierbar. Das stufenlose automatische Verstellen der Getriebeübersetzung ermöglicht es dem Fahrer zusätzlich, sich vollständig auf den Arbeitsprozess zu konzentrieren. Effizienz, Produktivität und Prozessqualität der Arbeitsprozesse werden dadurch deutlich verbessert.

Systembedingt liefert das stufenlos hydrostatisch mechanisch leistungsverzweigte Getriebe bei Betrieb über den hydrostatischen Leistungspfad einen schlechteren Getriebewirkungsgrad als rein mechanische Getriebe. Untersuchungen haben jedoch gezeigt, dass durch stufenloses Variieren der Getriebeübersetzung und die Verwendung ausgefeilter Regelstrategien der Gesamtwirkungsgrad eines Antriebsstranges einer Arbeitsmaschine verbessert werden kann.

Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, stufenlos leistungsverzweigte Fahrantriebe eingangsgekoppelt, ausgangsgekoppelt oder in einer sogenannten Compound- Bauweise auszuführen. Jede dieser Bauweisen bietet individuelle Vor- und Nachteile. Getriebe, die Kombinationen aus den letztgenannten Bauweisen aufweisen, ermöglichen sehr große Getriebespreizungen bei gleichzeitig niedrigen Leistungen über den variablen Leistungspfad. Des Weiteren ermöglichen stufenlos leistungsverzweigte Getriebe eine Vielzahl verschiedener Fahrfunktionen. So ist es möglich, eine Arbeitsmaschine im sogenannten Powered-zero-Betriebszustand zu betreiben. Dabei kann eine Antriebsmaschine im Fahrzeugstillstand ohne zusätzliches Trennelement zwischen der Antriebsmaschine und einem Abtrieb der Arbeitsmaschine mit einer Drehzahl größer Null betrieben werden. Im Volllastbereich der Antriebsmaschine kann durch den Einsatz eines stufenlos leistungsverzweigten Getriebesdie maximale Motorleistung über einen breiten Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich zur Verfügung gestellt werden.

Darstellung der Erfindung

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes stufenlos leistungsverzweigtes Getriebe zu schaffen, in welchem eine Blindleistung reduziert oder gar vermieden wird.

Die Aufgabe wir mit einem stufenlos leistungsverzweigten Getriebe nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Offenbart ist ein stufenlos leistungsverzweigtes Getriebe mit einer Planetengetriebeanordnung. Die Planetengetriebeanordnung weist drei Planetenradsätze, eine Eingangswelle und drei Ausgangswellen auf. Das Getriebe weist ferner ein mit den Ausgangswellen verbundenes Schaltgetriebe, ein Wendegetriebe und einen Variator auf. Jedem der drei Planeten radsätze ist jeweils eine Ausgangswelle zugeordnet. Die Eingangswelle steht in jedem der drei Planetenradsätze über jeweils eine Zahnradpaarung mit je einer Ausgangswelle in Wirkverbindung. Das Getriebe ist unter Verwendung des Schaltgetriebes und des Wendegetriebes in wenigstens acht Fahrbereiche schaltbar ist. Das Getriebe kann in zehn Fahrbereiche schaltbar sein. Der Variator ist eingerichtet, eine Übersetzung des Getriebes innerhalb der Fahrbereiche jeweils stufenlos zu variieren. Der Variator steht kontinuierlich mit einem einzigen Planetenradsatz der drei Planetenradsätze in Wirkverbindung. Die Planetenradsätze können als einfache Minusplanetengetriebe ausgebildet sein. Für die Anwendung in einer Landmaschine ist es wesentlich, dass sowohl Fahrbereiche in einer ersten Fahrtrichtung und nahezu gleiche Fahrbereiche in der entgegengesetzten Fahrtrichtung möglich sind.

Mit dem vorstehend beschriebenen Getriebe kann eine Blindleistung im System stets vermieden werden. Es lässt sich ein ausgangsgekoppelter Anfahrgang verwirklichen, bei dem ausschließlich über den Variator Leistung bereitgestellt und durch das Getriebe übertragen wird. Des Weiteren sind innerhalb der verschalteten Planetenradsätze keine Schaltelemente vorgesehen, wodurch die Komplexität der Planetengetriebeanordnung reduziert wird.

Der Variator kann zwei miteinander verbundene Energiewandler mit je einer Ausgangswelle aufweisen, die über eine oder mehrere Stirnradstufen kontinuierlich mit dem Planetenradsatz verbunden sind. Durch die untrennbare Ankopplung der Energiewandler an den Planeten radsatz wird eine einfache und zuverlässige Konfiguration erreicht. Zudem werden Verluste bei der Leistungsübertragung zwischen Variator und Planetenradsatz reduziert. Die Energiewandler können hydraulische oder elektrische Energiewandler sein. Beide Energiewandler bilden den Variator. Die Energiewandler können elektrische Maschinen mit jeweils einer Leistungselektronik sein. Auf diese Weise ist ein elektrisch stufenlos leistungsverzweigtes Getriebe geschaffen, welches einen erhöhten Getriebewirkungsgrad aufweist. Zudem lassen sich mit diesem Getriebe Zusatzfunktionalitäten wie elektrische Gänge und hybridisches Fahren verwirklichen. Beispielsweise kann ein Fahrbereich vorgesehen sein, bei dem die Leistung rein elektrisch übertragen wird. Ein solcher Fahrbereich eignet sich besonders als Anfahrbereich.

Die Energiewandler können über einen Zwischenkreis elektrische Leistung für einen Verbraucher zur Verfügung stellen. Optional kann eine Batterie zur Speicherung der elektrischen Leistung vorgesehen sein. Aus dem Getriebe ist demnach elektrische Leistung abführbar, die für Zusatzfunktionalitäten zur Verfügung steht.

Im ersten Planetenradsatz der drei Planetenradsätze kann die Eingangswelle mit einer ersten Planetenanordnung verbunden sein. Eine erste Ausgangswelle kann mit einem ersten Hohlrad verbunden sein. Eine Verbindungswelle kann mit einem ersten Sonnenrad verbunden sein. In einem zweiten Planetenradsatz der drei Planetenradsätze kann die Eingangswelle mit einem zweiten Hohlrad verbunden sein. Eine zweite Ausgangswelle kann mit einer zweiten Planetenanordnung verbunden sein und die Verbindungswelle kann mit einem zweiten Sonnenrad verbunden sein. In einem dritten Planetenradsatz der drei Planetenradsätze kann die Eingangswelle mit einer dritten Planetenanordnung verbunden sein. Die Verbindungswelle kann mit einem dritten Hohlrad verbunden sein und eine dritte Ausgangswelle kann mit einem dritten Sonnenrad verbunden sein.

Das dritte Hohlrad und die dritte Ausgangswelle können kontinuierlich mit dem Variator wirkverbunden sein. Der erste Planeten radsatz, der zweite Planetenradsatz und der dritte Planetenradsatz können in Eingangswellenrichtung in dieser Abfolge angeordnet sind.

Das dritte Hohlrad kann über eine an diesem vorgesehene Außenverzahnung mit einem Festrad an einer Ausgangswelle eines ersten Energiewandlers des Variators in Eingriff sein. Die dritte Ausgangswelle kann über zwei Stirnradgetriebestufen mit einer Ausgangswelle eines zweiten Energiewandlers des Variators in Wirkverbindung sein. Auf diese Weise sind die Energiewandler wirkungsgleich an den dritten Planetenradsatz angebunden. Eine zusätzliche Vorübersetzung kann vorgesehen werden, um eine Drehmomentbelastung der Energiewandler zu verringern, wodurch diese kleiner und kostengünstiger verwirklicht werden können.

Die drei Planeten radsätze können identische Übersetzungsverhältnisse aufweisen. Insbesondere können die Planeten radsätze der Planetengetriebeanordnung die gleiche Standübersetzung aufweisen.

Das Schaltgetriebe kann ein Stirnradgetriebe sein. Zur Erzeugung der Fahrbereiche können drei kontinuierlich mit den Ausgangswellen der Planetengetriebeanordnung wirkverbundene Zahnräder über zu- und abschaltbare Zahnradpaarungen wahlweise mit einer Ausgangswelle des Schaltgetriebes in Wirkverbindung gebracht werden. Durch die Ausgestaltung als Stirnradgetriebe wird die Komplexität des Getriebes weiter verringert.

Das Schaltgetriebe kann eine erste Eingangswelle mit einem Festrad und einem über ein Schaltelement drehfest mit der ersten Eingangswelle verbindbares Losrad aufweisen. Auch kann das Schaltgetriebe eine zu der ersten Eingangswelle koaxiale zweite Eingangswelle aufweisen. Die zweite Eingangswelle kann vier über Schaltelemente drehfest mit der zweiten Eingangswelle verbindbare Losräder aufweisen. Die Ausgangswelle kann drei Festräder aufweisen, von denen eines mit dem Losrad der ersten Eingangswelle und zwei mit Losrädern der zweiten Eingangswelle in Eingriff sein können. Die Eingangswellen und die Ausgangswelle können als Vollwellen ausgebildet sein. Auf diese Weise wird die Komplexität reduziert.

Ein weiteres Losrad der vier Losräder der zweiten Eingangswelle kann mit einem Festrad der dritten Ausgangswelle der Planetengetriebeanordnung in Eingriff sein.

Ein weiteres Losrad kann mit einem Festrad der zweiten Ausgangswelle der Planetengetriebeanordnung in Eingriff sein. Die erste Eingangswelle kann ein weiteres über ein Schaltelement drehfest mit der ersten Eingangswelle verbindbares Losrad aufweisen. Die Ausgangswelle kann ein weiteres Festrad aufweisen, welches mit dem Losrad in Eingriff ist.

Die Aktuierung der Schaltelemente kann hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch erfolgen. Die Schaltelemente können als Lastschaltelemente, wie Reibkupplungen, oder als formschlüssige Schaltelemente, wie Klauenkupplungen, ausgeführt sein.

Die Ausgangswelle des Schaltgetriebes kann eine Hohlwelle sein, die koaxial zu der Eingangswelle der Planetengetriebeanordnung angeordnet ist.

Das stufenlos leistungsverzweigte Getriebe kann ein Wendegetriebe aufweisen. Dieses kann so ausgestaltet sein, dass zur Darstellung verschiedener Drehrichtungen der Getriebeausgangswelle die Eingangswelle der Planetengetriebeanordnung über das Wendegetriebe mit der Getriebeeingangswelle in Wirkverbindung bringbar ist. Beispielsweise kann das Wendegetriebe zur Umkehrung der Drehrichtung ein Planetengetriebe aufweisen. Zur Darstellung verschiedener Drehrichtungen der Getriebeausgangswelle kann die Ausgangswelle des Schaltgetriebes über ein Wendegetriebe mit der Getriebeausgangswelle in Wirkverbindung bringbar sein.

Das stufenlos leistungsverzweigte Getriebe kann einen Nebenabtriebswelle aufweisen. Diese Nebenabtriebswelle kann mit der Getriebeeingangswelle drehfest verbundene sein. Die Getriebeeingangswelle kann koaxial zu der Nebenabtriebswelle angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Getriebeausgangswelle parallel versetzt zu der Getriebeeingangswelle und zu der Eingangswelle angeordnet sein.

Kurzbeschreibunq der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Planetengetriebeanordnung in Kombination mit einem Wendegetriebe und einem Variator zur Verwendung in einem stufenlos leistungsverzweigten Getriebe gemäß einer ersten und einer zweiten Ausführungsform. Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Schaltgetriebes zur Verwendung in einem stufenlos leistungsverzweigten Getriebe gemäß der ersten Ausführungsform.

Fig. 3 zeigt schematisch ein stufenlos leistungsverzweigtes Getriebe gemäß der ersten Ausführungsform.

Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Schaltgetriebes zur Verwendung in einem stufenlos leistungsverzweigtes Getriebe gemäß der zweiten Ausführungsform.

Fig. 5 zeigt schematisch ein stufenlos leistungsverzweigtes Getriebe gemäß der zweiten Ausführungsform.

Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Planetengetriebeanordnung in Kombination mit einem Wendegetriebe und einem Variator zur Verwendung in einem stufenlos leistungsverzweigten Getriebe gemäß einer dritten und einer vierten Ausführungsform.

Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung eines Schaltgetriebes zur Verwendung in einem stufenlos leistungsverzweigten Getriebe gemäß der dritten Ausführungsform.

Fig. 8 zeigt schematisch ein stufenlos leistungsverzweigtes Getriebe gemäß der dritten Ausführungsform.

Fig. 9 zeigt schematisch ein stufenlos leistungsverzweigtes Getriebe gemäß der vierten Ausführungsform.

Fig. 10 zeigt ein Schaltschema des in Fig. 3 gezeigten Getriebes.

Fig. 1 1 zeigt ein Schaltschema des in Fig. 5 gezeigten Getriebes.

Fig. 12 zeigt ein Schaltschema der in den Figuren 7 und 8 gezeigten Getriebe. Detaillierte Beschreibung von Ausführunqsformen

Im Folgenden werden Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. Gleiche oder ähnliche Elemente sind in den unterschiedlichen Figuren mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.

Fig. 1 zeigt einen Teil eines stufenlos leistungsverzweigten Getriebes. Genauer gesagt sind in Fig. 1 eine Planetengetriebeanordnung 100, ein Wendegetriebe 400 und ein Variator 300 gezeigt.

Eine Getriebeeingangswelle 5 ist mit einer Eingangswelle 406 des Wendegetriebes 400 verbunden. Das Wendegetriebe 400 verbindet die Eingangswelle 406 derart mit einer Eingangswelle 1 16 der Planetengetriebeanordnung 100, dass die Drehrichtung umgekehrt werden kann. Das Wendegetriebe 400 ist als Planetengetriebe ausgebildet, wobei ein Sonnenrad 401 drehfest mit der Eingangswelle 406 verbunden ist. Eine Planetenanordnung 402 ist einerseits mit dem Sonnenrad 401 in Eingriff und andererseits mit einem Hohlrad 403 in Eingriff. Das Hohlrad 403 ist mit der Eingangswelle 1 16 der Planetengetriebeanordnung 100 drehfest verbunden. Die Planetenanordnung 402 ist über einen Planetenträger mit einem Schaltelement S42 verbunden. Das Schaltelement S42 ist als Bremse ausgebildet und dient dazu, den Planetenträger wahlweise drehfest mit dem Gehäuse zu verbinden. Über ein weiteres Schaltelement S41 ist die Eingangswelle 406 wahlweise drehfest mit der Eingangswelle 1 16 verbindbaren. Das Schaltelement S41 ist als Kupplung, genauer gesagt als Lamellenkupplung, ausgebildet. Durch diese Anordnung ist es möglich, durch geeignete Schaltung der Schaltelemente S41 und S42 die Drehrichtung von der Eingangswelle 406 auf die Eingangswelle 1 16 umzukehren. Ist das Schaltelement S41 ausgerückt, also inaktiv, und das Schaltelement S42 eingerückt und damit eine Drehung des Planetenträgers unterbunden, dreht sich das Hohlrad 403 in entgegengesetzter Richtung zu der Drehrichtung der Eingangswelle 406. Umgekehrt sind der Drehsinn der Eingangswelle 406 und der Drehsinn der Eingangswelle 1 16 gleich, wenn das Schaltelement S41 eingerückt ist und das Schaltelement S42 ausgerückt ist. Die Eingangswelle 1 16, welche auch als Ausgangswelle des Wendegetriebes 400 bezeichnet werden kann, ist eine Hohlwelle. Die Eingangswelle 406 ist eine Vollwelle. Die Eingangswelle 406 und die Eingangswelle 1 16 sind koaxial angeordnet. Die Eingangswelle 406 erstreckt sich in axialer Richtung des Wendegetriebes 400 vollständig durch das Wendegetriebe 400 und auch durch die Planetengetriebeanordnung 100. Die Eingangswelle 406 stellt gleichzeitig eine sogenannte Nebenabtriebswelle 1 14 dar. Über die Nebenabtriebswelle 1 14 ist ein Drehmoment zur Verfügung stellbar, welches zum Antrieb von Arbeitsgeräten oder Anbauten genutzt werden kann.

Die Planetengetriebeanordnung 100 umfasst drei Planeten radsätze P1 , P2, P3.

Der erste Planetenradsatz P1 weist eine Planetenanordnung 104 auf. Ein Steg der Planetenanordnung 104 ist drehfest mit der Eingangswelle 1 16 verbunden. Der erste Planetenradsatz P1 weist ein Sonnenrad 103 auf, das mit einer Verbindungswelle 109 drehfest verbunden ist. Die Verbindungswelle 109 ist als Hohlwelle ausgebildet und koaxial zu der Eingangswelle 1 16 angeordnet. Der erste Planeten radsatz P1 weist ein Hohlrad 105 auf, das drehfest mit einer Ausgangswelle 102 verbunden ist. Die Ausgangswelle 102 weist ferner ein Festrad 101 auf, welches auch als Abtriebszahnrad bezeichnet werden kann. Das Festrad 101 ist im stufenlos leistungsverzweigten Getriebe Teil einer Zahnradpaarung 124, bei der das Festrad 101 in Eingriff mit einem Zahnrad eines später genauer beschriebenen Schaltgetriebes ist. Die Eingangswelle 1 16 ist somit im ersten Planetenradsatz P1 über eine Zahnradpaarung 1 18, in welcher die Planetenanordnung 104 in Eingriff mit dem Hohlrad 105 ist, direkt mit der Ausgangswelle 102 verbunden. Des Weiteren ist die Eingangswelle 116 im ersten Planetenradsatz P1 über eine Zahnradpaarung 1 17, in welcher die Planetenanordnung 104 in Eingriff mit dem Sonnenrad 103 ist, direkt mit der Verbindungswelle 109 verbunden.

Der zweite Planeten radsatz P2 weist eine Planetenanordnung 107 auf. Ein Steg der Planetenanordnung 107 ist drehfest mit einer Ausgangswelle 122 verbunden. Die Ausgangswelle 122 weist ein Festrad 131 auf, welches auch als Abtriebszahnrad bezeichnet werden kann. Das Festrad 131 ist im stufenlos leistungsverzweigten Ge- triebe Teil einer Zahnradpaarung 125, bei der das Festrad 131 in Eingriff mit einem Zahnrad des später genauer beschriebenen Schaltgetriebes ist. Der zweite Planetenradsatz P2 weist ein Sonnenrad 108 auf, das mit der Verbindungswelle 109 drehfest verbunden ist. Der zweite Planetenradsatz P2 weist ein Hohlrad 106 auf, das mit der Eingangswelle 1 16 drehfest verbunden ist. Bei der gezeigten Anordnung ist der Steg der Planetenanordnung 104 an der Verbindung zwischen dem Hohlrad 106 und der Eingangswelle 1 16 ausgebildet. Die Eingangswelle 1 16 ist somit im zweiten Planetenradsatz P2 über eine Zahnradpaarung 121 , in welcher die Planetenanordnung 107 in Eingriff mit dem Hohlrad 106 ist, direkt mit der Ausgangswelle 122 verbunden. Des Weiteren ist die Verbindungswelle 109 im zweiten Planetenradsatz P2 über eine Zahnradpaarung 120, in welcher die Planetenanordnung 107 in Eingriff mit dem Sonnenrad 108 ist, direkt mit der Ausgangswelle 122 verbunden.

Der dritte Planetenradsatz P3 weist ein Hohlrad 110 auf, das drehfest mit der Verbindungswelle 109 verbunden ist. Das Hohlrad 1 10 weist auf seiner Außenseite eine Außenverzahnung 132 auf, die zur Anbindung eines Variators 300 vorgesehen ist.

Die Anbindung des Variators 300 wird später genauer beschrieben.

Der dritte Planetenradsatz P3 weist eine Planetenanordnung 1 11 auf, deren Steg drehfest mit der Eingangswelle 1 16 verbunden ist. Der dritte Planetenradsatz P3 weist ein Sonnenrad 1 13 auf, das drehfest mit einer Ausgangswelle 1 12 verbunden ist. Ein Festrad 130 ist an der Ausgangswelle 1 12 vorgesehen. Dieses Festrad 130 kann auch als Abtriebszahnrad bezeichnet werden. Das Festrad 130 ist im stufenlos leistungsverzweigten Getriebe Teil einer Zahnradpaarung 128, bei der das Festrad 130 in Eingriff mit einem Zahnrad eines später näher bezeichneten Schaltgetriebes ist. Die Eingangswelle 1 16 ist somit im dritten Planetenradsatz P3 über eine Zahnradpaarung 1 15, in welcher die Planetenanordnung 11 1 in Eingriff mit dem Sonnenrad 113 ist, direkt mit der Ausgangswelle 1 12 verbunden. Des Weiteren ist die Eingangswelle 1 16 im dritten Planetenradsatz P3 über eine Zahnradpaarung 123, in welcher die Planetenanordnung 1 1 1 in Eingriff mit dem Hohlrad 1 10 ist, mit der Verbindungswelle 109 verbunden. Der erste Planetenradsatz P1 , der zweite Planetenradsatz P2 und der dritte Planetenradsatz P3 sind in dieser Abfolge in Längsrichtung der Planetengetriebeanordnung 100 angeordnet, genauer gesagt in Längsrichtung der Eingangswelle 1 16. Der erste Planetenradsatz P1 ist dabei auf der Seite des Wendegetriebes 400 angeordnet.

Der Variator 300 umfasst bei der gezeigten Ausführungsform einen Energiewandler 301 in Form einer ersten elektrischen Maschine mit einer ersten Leistungselektronik und einen zweiten Energiewandler 302 in Form einer zweiten elektrischen Maschine mit einer zweiten Leistungselektronik. Der Energiewandler 301 ist mit dem Energiewandler 302 elektrisch verbunden.

Die erste elektrische Maschine 301 weist eine Ausgangswelle 303 mit einem Festrad 305 auf. Das Festrad 305 steht über die Außenverzahnung 132 mit dem Hohlrad 1 10 in Eingriff. Anders gesagt steht die Ausgangswelle 303 mit der Verbindungswelle 109 über eine Zahnradpaarung 126 in Wirkverbindung, in welcher das Hohlrad 1 10 des dritten Planetenradsatzes P3 in Eingriff mit dem Festrad 305 ist.

Die zweite elektrische Maschine 302 weist eine Ausgangswelle 304 mit einem Festrad 306 auf. Das Festrad 306 ist mit einem Festrad 308 in Eingriff, welches mit einer Welle 309 drehfest verbunden ist. An der Welle 309 ist ferner ein Festrad 310 drehfest vorgesehen, welches mit dem Festrad 130 der Ausgangswelle 112 in Eingriff ist. Die zweite elektrische Maschine 302 ist somit über eine Zahnradpaarung 127 mit der Ausgangswelle 1 12 in Wirkverbindung, wobei die Zahnradpaarung 127 von dem Festrad 130 und dem Festrad 310 gebildet ist.

Fig. 2 zeigt einen weiteren Teil eines stufenlos leistungsverzweigten Getriebes. Genauer gesagt ist in Fig. 2 ein Schaltgetriebe 500 gezeigt.

Das Schaltgetriebe 500 weist eine Eingangswelle 517 und eine Eingangswelle 513 auf. Ein Festrad 514 ist mit der Eingangswelle 517 drehfest verbunden. Des Weiteren sind an der Eingangswelle 517 ein erstes Losrad 515 und ein zweites Losrad 516 angeordnet, die über ein Schaltelement S1 wahlweise drehfest mit der Eingangswel- le 517 verbindbar sind. Das Schaltelement S1 ist bei der gezeigten Ausführung als Doppelklauenkupplung ausgebildet, welche eine erste Kupplung S1 1 und eine zweite Kupplung S12 aufweist. Ist die erste Kupplung S1 1 eingerückt, ist das erste Losrad 515 mit der Eingangswelle 517 drehfest verbunden. Ist die zweite Kupplung S12 eingerückt, ist das zweite Losrad 516 mit der Eingangswelle 517 drehfest verbunden. Das Festrad 514 ist im stufenlos leistungsverzweigten Getriebe Teil der Zahnradpaarung 124. Die Losräder 515 und 516 können auch als Abtriebszahnräder der Eingangswelle bezeichnet werden.

An der Eingangswelle 513 sind vier Losräder 505, 506, 520, 521 vorgesehen, genauer gesagt ein erstes Losrad 505, ein zweites Losrad 506, ein drittes Losrad 520 und ein viertes Losrad 521 . Das erste Losrad 505 ist im stufenlos leistungsverzweigten Getriebe Teil der Zahnradpaarung 125. Das zweite Losrad 506 ist im stufenlos leistungsverzweigten Getriebe Teil der Zahnradpaarung 128. Das erste Losrad 505 und das zweite Losrad 506 sind über ein Schaltelement S2 wahlweise drehfest mit der Eingangswelle 517 verbindbar. Das Schaltelement S2 ist bei der gezeigten Ausführung als Doppelklauenkupplung ausgebildet, welche eine erste Kupplung S21 und eine zweite Kupplung S22 aufweist. Ist die erste Kupplung S21 eingerückt, ist das Losrad 505 drehfest mit der Eingangswelle 513 verbunden. Ist die zweite Kupplung S22 eingerückt, ist das Losrad 506 drehfest mit der Eingangswelle 513 verbunden. Das dritte Losrad 520 und das vierte Losrad 521 können auch als Abtriebszahnräder der Eingangswelle 513 bezeichnet werden. Das dritte Losrad 520 und das vierte Losrad 521 sind über ein Schaltelement S3 wahlweise drehfest mit der Eingangswelle 513 verbindbar. Das Schaltelement S3 ist bei der gezeigten Ausführung als Doppelklauenkupplung ausgebildet, welche eine erste Kupplung S31 und eine zweite Kupplung S32 aufweist. Ist die erste Kupplung S31 eingerückt, ist das dritte Losrad 520 drehfest mit der Eingangswelle 513 verbunden. Ist die zweite Kupplung S32 eingerückt, ist das vierte Losrad 521 drehfest mit der Eingangswelle 513 verbunden.

Das Schaltgetriebe 500 weist ferner eine Ausgangswelle 510 auf. Ein erstes Festrad 502, ein zweites Festrad 503, ein drittes Festrad 507 und ein viertes Festrad 508 sind drehfest mit der Ausgangswelle 510 verbunden. Das erste Festrad 502 ist mit dem ersten Losrad 515 in Eingriff und bildet mit diesem eine Zahnradpaarung 501. Das zweite Festrad 503 ist mit dem zweiten Losrad 516 in Eingriff und bildet mit diesem eine Zahnradpaarung 504. Das dritte Festrad 507 ist mit dem dritten Losrad 520 in Eingriff und bildet mit diesem eine Zahnradpaarung 509. Das vierte Festrad 508 ist mit dem vierten Losrad 521 in Eingriff und bildet mit diesem eine Zahnradpaarung 512.

Die Ausgangswelle 510 stellt gleichzeitig eine Getriebeausgangswelle 6 dar, an der zur weiteren Leistungsübertragung ein Abtriebszahnrad 61 vorgesehen ist. Mit diesem Abtriebszahnrad 61 kann beispielsweise ein Tellerrad einer Hinterachse einer Landmaschine beispielsweise eines Traktors verbunden sein.

Eine Kombination des in Fig. 2 gezeigten Schaltgetriebes 500 mit der in Fig. 1 beschriebenen Anordnung bildet ein stufenlos leistungsverzweigtes Getriebe 1 gemäß einer ersten Ausführungsform und ist in Fig. 3 gezeigt. Das Festrad 101 der Planetengetriebeanordnung 100 ist mit dem Festrad 514 in Eingriff und bildet mit diesem die Zahnradpaarung 124. Das Festrad 131 der Planetengetriebeanordnung 100 ist mit dem ersten Losrad 505 in Eingriff und bildet mit diesem die Zahnradpaarung 125. Das Festrad 130 ist mit dem zweiten Losrad 506 in Eingriff und bildet mit diesem die Zahnradpaarung 128.

Eine Abwandlung des in Fig. 2 gezeigten Schaltgetriebes 500 ist in Fig. 4 gezeigt. Das in Fig. 4 gezeigte Schaltgetriebe 600 unterscheidet sich von dem Schaltgetriebe 500 dadurch, dass die Zahnradpaarung 501 nicht vorhanden ist. Anders gesagt weist das Schaltgetriebe 600 nur ein einziges Losrad 516 auf, und nicht das erste Losrad 515 und das erste Festrad 502 der in Fig. 2 gezeigten Anordnung. Dementsprechend ist das erste Schaltelement S1 nur noch mit einer einfachen Klauenkupplung S12 ausgebildet, die das Losrad 516 mit der Eingangswelle 517 drehfest verbinden kann. Die sonstigen Elemente des Schaltgetriebes 600 entsprechen denjenigen des in Fig. 2 gezeigten Schaltgetriebes 500.

Eine Kombination des in Fig. 4 gezeigten Schaltgetriebes 600 mit der in Fig. 1 beschriebenen Anordnung bildet ein stufenlos leistungsverzweigtes Getriebe 2 gemäß einer zweiten Ausführungsform und ist in Fig. 5 gezeigt. Das Festrad 101 der Plane- tengetriebeanordnung 100 ist mit dem Festrad 514 in Eingriff und bildet mit diesem die Zahnradpaarung 124. Das Festrad 131 der Planetengetriebeanordnung 100 ist mit dem ersten Losrad 505 in Eingriff und bildet mit diesem die Zahnradpaarung 125. Das Festrad 130 ist mit dem zweiten Losrad 506 in Eingriff und bildet mit diesem die Zahnradpaarung 128.

Eine Abwandlung der in Fig. 1 gezeigten Anordnung ist in Fig. 6 gezeigt. Die Planetengetriebeanordnung 800 unterscheidet sich von der in Fig. 1 gezeigten Planetengetriebeanordnung 100 dadurch, dass die Eingangswelle 816 als Vollwelle ausgebildet ist. Zudem ist eingangsseitig kein Wendegetriebe vorgesehen, sondern die Getriebeeingangswelle an die Eingangswelle 816 gekoppelt. Die Eingangswelle 816 stellt gleichzeitig eine Nebenabtriebswelle 814 dar. Über die Nebenabtriebswelle 814 ist ein Drehmoment zur Verfügung stellbar, welches zum Antrieb von Arbeitsgeräten oder Anbauten genutzt werden kann. Die übrigen Bestandteile der Planetengetriebeanordnung 800 sind identisch zu denjenigen der vorstehend beschriebenen Planetengetriebeanordnung 100. Der Variator 300 ist in der unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschriebenen Art und Weise mit der Planetengetriebeanordnung 800 gekoppelt. Die elektrischen Maschinen 301 und 302 sind gemäß der Abwandlung zusätzlich über einen Zwischenkreis 31 1 miteinander verbunden. Über den Zwischenkreis 31 1 wird elektrische Leistung für Verbraucher zur Verfügung gestellt. Der Zwischenkreis 31 1 weist eine mit der ersten elektrischen Maschine 301 verbundene Leitung 314 und eine mit der zweiten elektrischen Maschine 302 verbundene Leitung 315 auf. In jeder Leitung 314, 315 ist ein Wechselrichter 313, 312 vorgesehen. Die beiden Leitungen 314 und 315 sind mit einer Leitung 316 verbunden, an welcher die elektrische Leistung für einen Verbraucher abgreifbar ist.

Ein Schaltgetriebe 700, welches mit der in Fig. 6 gezeigten Planetengetriebeanordnung 800 verwendbar ist, ist in Fig. 7 gezeigt. Das Schaltgetriebe 700 unterscheidet sich von dem in Fig. 4 gezeigten Schaltgetriebe 600 dadurch, dass die Kupplungen S12, S21 , S22, S31 , S32 als einzelne Lastschaltelemente ausgeführt sind. Die Kupplungen S12, S21 , S22, S31 , S32 sind dabei als Lamellenkupplungen ausgeführt. Des Weiteren bildet die Ausgangswelle 510 nicht die Getriebeausgangswelle sondern eine Eingangswelle eines Wendegetriebes 1000. Das Wendegetriebe 1000 weist ein erstes Losrad 1001 und ein zweites Losrad 1002 auf. Das erste Losrad 1001 ist über ein Schaltelement S51 in Form einer Kupplung drehfest mit der Ausgangswelle 510 verbindbar und das zweite Losrad 1002 ist über ein Schaltelement S52 in Form einer Kupplung drehfest mit der Ausgangswelle 510 verbindbar. Das erste Losrad 1001 ist über ein Zahnrad 1003 mit einem ersten Festrad 1004 einer Getriebeausgangswelle 1006 in Wirkverbindung. Das zweite Losrad 1002 ist mit einem zweiten Festrad 1005 an der Getriebeausgangswelle 1006 in Eingriff. Ein Abtriebszahnrad 1007 ist drehfest mit der Getriebeausgangswelle 1006 verbunden.

Eine Kombination des in Fig. 7 gezeigten Schaltgetriebes 700 und des Wendegetriebes 1000 mit der in Fig. 6 beschriebenen Anordnung bildet ein stufenlos leistungsverzweigtes Getriebe 3 gemäß einer dritten Ausführungsform und ist in Fig. 8 gezeigt. Das Festrad 101 der Planetengetriebeanordnung 800 ist mit dem Festrad 514 in Eingriff und bildet mit diesem die Zahnradpaarung 124. Das Festrad 131 der Planetengetriebeanordnung 800 ist mit dem ersten Losrad 505 in Eingriff und bildet mit diesem die Zahnradpaarung 125. Das Festrad 130 ist mit dem zweiten Losrad 506 in Eingriff und bildet mit diesem die Zahnradpaarung 128.

Fig. 9 zeigt ein stufenlos leistungsverzweigtes Getriebe 4 gemäß einer vierten Ausführungsform. Das Getriebe 4 gemäß der vierten Ausführungsform unterscheidet sich dadurch vom Getriebe 3 gemäß der dritten Ausführungsform, dass das Schaltgetriebe verschachtelt ausgeführt ist, um Bauraum einzusparen. Eine Ausgangswelle 902, die in ihrer Funktion der Ausgangswelle 510 entspricht, ist gemäß der vierten Ausführungsform als Hohlwelle ausgeführt. Die Ausgangswelle 902 ist koaxial zu der Nebenabtriebswelle 814 ausgeführt. Die Nebenabtriebswelle 814 erstreckt sich in Längsrichtung durch die Ausgangswelle 902 und das Wendegetriebe 1000. Um diese Anordnung zu ermöglichen, ist gemäß der vierten Ausführungsform die zweite Eingangswelle 901 , welche in ihrer Funktion der Eingangswelle 513 entspricht, als Hohlwelle ausgebildet. Die Eingangswelle 517 und die Eingangswelle 901 sind koaxial angeordnet, wobei sich die Eingangswelle 517 durch die Eingangswelle 901 hin- durch erstreckt. Das Festrad 514 und das Losrad 516 sind in Längsrichtung des Schaltgetriebes 900 auf unterschiedlichen Seiten der Eingangswelle 901 angeordnet.

Sämtliche Zahnräder der Planetengetriebeanordnungen, der Wendegetriebe, der Schaltgetriebes, sowie die Zahnräder zur Leistungsübertragung von den elektrischen Maschinen 301 , 302 zum dritten Planetenradsatz P3 sind als Stirnräder ausgebildet. Durch die vorstehend beschriebenen Konfigurationen der Planetengetriebeanordnungen, der Wendegetriebe, der Schaltgetriebe und der Variatoren sind jeweils einzelne Module eines Antriebsstrangs geschaffen, die in geeigneter Weise verbunden werden können.

In den stufenlos leistungsverzweigten Getrieben sind durch Zu- und Abschalten verschiedener mechanischer Leistungspfade bzw. Zahnradstufen mehrere Fahrbereiche einstellbar. Innerhalb dieser Fahrbereiche ist die Übersetzung des Getriebes durch ein Betätigen der elektrischen Maschinen 301 , 302 stufenlos veränderbar.

Die Fahrbereiche und Leistungspfade des stufenlos leistungsverzweigten Getriebes 1 gemäß der ersten Ausführungsform ergeben sich aus Fig. 10. Das Getriebe 1 gemäß der ersten Ausführungsform weist zehn Fahrbereiche auf. Im ersten Fahrbereich FB1 sind die Kupplungen S41 , S22 und S32 eingerückt und sind die Bremse S42 und die Kupplungen S21 , S12, S31 und S1 1 ausgerückt. Im zweiten Fahrbereich FB2 sind die Kupplungen S41 , S21 und S32 eingerückt und sind die Bremse S42 und die Kupplungen S22, S12, S31 und S1 1 ausgerückt. Im dritten Fahrbereiche FB3 sind die Kupplungen S41 , S21 und S12 eingerückt und sind die Bremse S42 und die Kupplungen S22, S32, S31 und S1 1 ausgerückt. Im vierten Fahrbereich FB4 sind die Kupplungen S41 , S21 und S31 eingerückt und sind die Bremse S42 und die Kupplungen S22, S32, S12 und S1 1 ausgerückt. Im fünften Fahrbereich FB5 sind die Kupplungen S41 , S21 und S1 1 eingerückt und sind die Bremse S42 und die Kupplungen S22, S32, S12 und S31 ausgerückt. Im sechsten Fahrbereiche FB6 sind die Bremse S42 und die Kupplungen S22 und S32 eingerückt und sind die Kupplungen S41 , S21 , S12, S31 und S1 1 ausgerückt. Im siebten Fahrbereiche FB7 sind die Bremse S42 und die Kupplungen S21 und S32 eingerückt und sind die Kupplungen S41 , S22, S12, S31 und S1 1 ausgerückt. Im achten Fahrbereich FB8 sind die Bremse S42 und die Kupplungen S21 und S12 eingerückt und sind die Kupplungen S41 , S22, S32, S31 und S1 1 ausgerückt. Im neunten Fahrbereiche FB9 sind die Bremse S42 und die Kupplungen S21 und S31 eingerückt und sind die Kupplungen S41 , S22, S32, S12 und S1 1 ausgerückt. Im zehnten Fahrbereiche FB10 sind die Bremse S42 und die Kupplungen S21 und S1 1 eingerückt und sind die Kupplungen S41 , S22, S32, S12 und S31 ausgerückt.

Die Fahrbereiche und Leistungspfade des stufenlos leistungsverzweigten Getriebes

2 gemäß der zweiten Ausführungsform ergeben sich aus Fig. 1 1 . Das Getriebe 2 weist acht Fahrbereiche FB1 bis FB8 auf. Die Fahrbereiche entsprechen den Fahrbereichen des Getriebes 1 gemäß der ersten Ausführungsform mit dem Unterschied, dass eine Betätigung von Kupplung S1 1 entfällt. Damit entfallen die Fahrbereiche FB5 und FB10 in Fig. 10. Die übrigen Schaltungen der Kupplungen und der Bremse sind identisch und bilden die Fahrbereiche FB1 bis FB8. Diese entsprechen in Fig. 10 den Fahrbereichen FB1 bis FB4 und FB6 bis FB9 ohne Betätigung der Kupplung S1 1 .

Die Fahrbereiche und Leistungspfade des stufenlos leistungsverzweigten Getriebes

3 gemäß der dritten Ausführungsform und des stufenlos leistungsverzweigten Getriebes 4 gemäß der vierten Ausführungsform ergeben sich aus Fig. 12. Die Getriebe 3 und 4 weisen acht Fahrbereiche FB1 bis FB8 auf. Die Schaltungen der Kupplungen S22, S21 , S32, S12 und S31 entsprechen denjenigen der Fahrbereiche FB1 bis FB8 in Fig. 1 1 . Die Kupplungen S41 und S42 in Fig. 1 1 wurden durch die Kupplungen S51 bzw. S52 ersetzt und werden entsprechend den Kupplungen S41 und S42 geschaltet.

Bezuqszeichen Getriebe

Getriebe

Getriebe

Getriebe

Getriebeeingangswelle

Getriebeausgangswelle

Abtriebszahnrad

Planetengetriebeanordnung

Festrad

Ausgangswelle

Sonnenrad

Planetenanordnung

Hohlrad

Hohlrad

Planetenanordnung

Sonnenrad

Verbindungswelle

Hohlrad

Planetenanordnung

Ausgangswelle

Sonnenrad

Nebenabtriebswelle

Zahnradpaarung

Eingangswelle/Hohlwelle

Zahnradpaarung

Zahnradpaarung

Zahnradpaarung

Zahnradpaarung

Ausgangswelle

Zahnradpaarung

Zahnradpaarung Zahnradpaarung

Zahnradpaarung

Zahnradpaarung

Zahnradpaarung

Festrad

Festrad

Außenverzahnung

Planetengetriebeanordnung

Variator

Energiewandler/elektrische Maschine

Energiewandler/elektrische Maschine

Ausgangswelle

Ausgangswelle

Festrad

Festrad

Festrad

Welle

Festrad

Zwischenkreis

Wechselrichter

Wechselrichter

Leitung

Wendegetriebe

Sonnenrad

Planetenanordnung

Hohlrad

Eingangswelle

Schaltgetriebe

Zahnradpaarung

Festrad

Festrad

Zahnradpaarung

Losrad 06 Losrad

07 Festrad

08 Festrad

09 Zahnradpaarung

10 Ausgangswelle

12 Zahnradpaarung

13 Eingangswelle

14 Festrad

15 Losrad

16 Losrad

17 Eingangswelle

20 Losrad

21 Losrad

22 Losrad

00 Schaltgetriebe

00 Schaltgetriebe

00 Planetengetriebeanordnung 14 Nebenabtriebswelle 16 Eingangswelle

900 Schaltgetriebe

901 Eingangswelle

902 Ausgangswelle

1000 Wendegetriebe

1001 Losrad

1002 Losrad

1003 Zahnrad

1004 Festrad

1005 Festrad

1006 Getriebeausgangswelle

1007 Abtriebszahnrad

FB1 ...10 Fahrbereich

P1 Planetenradsatz

P2 Planetenradsatz P3 Planetenradsatz

51 Schaltelement

511 Kupplung

512 Kupplung

52 Schaltelement

521 Kupplung

522 Kupplung

53 Schaltelement

531 Kupplung

532 Kupplung

541 Schaltelement/Kupplung

542 Schaltelement/Bremse

551 Schaltelement/Kupplung

552 Schaltelement/Kupplung