DE102005054720A1

DE102005054720A1 - Getriebebaueinheit, insbesondere Mehrbereichsgetriebe

Info

Publication number: DE102005054720A1
Application number: DE200510054720
Authority: DE
Inventors: Dieter Gloeckler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-11-17
Filing date: 2005-11-17
Publication date: 2007-05-24

Abstract

Die Erfindung betrifft Getriebebaueinheit, insbesondere Mehrbereichsgetriebe, DOLLAR A - mit einem Getriebeeingang und einem Getriebeausgang; DOLLAR A - mit einem als dreiwelliges Planetengetriebe ausgeführten Überlagerungsgetriebe, umfassend ein Sonnenrad, ein Hohlrad und einen Steg, wobei Sonnenrad und Hohlrad über jeweils ein Planetenradpaar miteinander gekoppelt sind und die einzelnen Wellen jeweils vom Sonnenrad, Hohlrad oder dem Steg oder den mit diesen drehfest verbundenen Elementen gebildet werden; DOLLAR A - eine erste Welle des ersten Planetenradgetriebes ist wenigstens mittelbar drehfest mit dem Getriebeeingang gekoppelt; DOLLAR A - die zweite und die dritte Welle sind wenigstens mittelbar mit einem Eingang oder Ausgang eines stufenlosen Getriebes in Form eines Zugmittelgetriebes verbunden; DOLLAR A - mit Mitteln zur Steuerung des Übersetzungsverhältnisses am Zugmittelgetriebe, DOLLAR A - mit einem zweiten Überlagerungsgetriebe, welches dem ersten Überlagerungsgetriebe in axialer Richtung nachgeordnet ist, umfassend eine erste Welle, eine zweite Welle und eine dritte Welle, wobei die einzelnen Wellen jeweils am Sonnenrad, Hohlrad und dem Steg oder den mit diesen drehfest verbundenen Elementen des als Planetenradgetriebe ausgeführten Überlagerungsgetriebes gebildet werden; DOLLAR A - die dritte Welle des zweiten Überlagerungsgetriebes ist drehfest mit dem Getriebeausgang verbunden; DOLLAR A - eine zweite Welle ist drehfest mit der dritten Welle des ersten Planetengetriebes verbindbar; ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Getriebebaueinheit, insbesondere ein Mehrbereichsgetriebe, im Einzelnen mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Getriebeanordnungen in Form von Leistungsverzweigungsgetrieben in Form von Überlagerungsgetrieben sind in einer Vielzahl von Ausführungen bekannt. Stellvertretend wird auf nachfolgende Druckschriften verwiesen:

Die Ausführung gemäß der Druckschrift DE 197 55 612 A1 umfasst eine Getriebeeingangswelle, ein mit der Getriebeeingangswelle und mit der Getriebeaungangswelle gekoppeltes stufenloses Übersetzungsgetriebe in Form eines Zugmittelgetriebes, welches einen Eingang und einen Ausgang aufweist, wobei der Eingang mit der Getriebeeingangswelle drehfest verbunden ist, eine feste Übersetzungsstufe sowie ein Überlagerungsgetriebe mit einer ersten Eingangsstufe, welche mit dem Ausgang des stufenlosen Übersetzungsgetriebes drehfest verbunden ist. Ferner ist eine zweite Eingangsstufe vorgesehen, welche wahlweise mittels einer ersten Kupplung über die feste Übersetzungsstufe mit der Getriebeeingangswelle verbindbar ist und eine Ausgangsstufe, welche drehfest mit der Getriebeausgangswelle gekoppelt ist. Hierbei ist die feste Übersetzungsstufe antriebsseitig drehfest mit der Getriebeeingangswelle gekoppelt und bezüglich der festen Übersetzungsstufe abtriebseitig die erste Kupplung derart angeordnet, dass diese wahlweise die zweite Eingangsstufe des Überlagerungsgetriebes abtriebseitig mit dem festen Übersetzungsgetriebe verbindet. Mit dieser Lösung ist es möglich, auf einfache Art und Weise ein betriebssicheres Mehrbereichsgetriebe zur Verfügung zu stellen. Diese Lösung bietet den Vorteil, dass bei einem durch Kombination eines stufenlosen Übersetzungsgetriebes mit einem Überlagerungsgetriebe geschaffenen Mehrbereichsgetriebe mit einem sogenannten Geared-Neutral Bereich hohe Eingriffsgeschwindigkeiten im Bereich der ersten Kupplung vermieden werden, da diese an einer Stelle nach einer entsprechenden Übersetzung der hohen Drehzahl der Antriebswelle auf die niedrige Drehzahl durch die feste Übersetzungsstufe angeordnet ist. Dies reduziert den Verschleiß und erhöht die Lebensdauer der ersten Kupplung. Ein wesentlicher Nachteil besteht jedoch in der direkten Kopplung zwischen stufenlosem Getriebe, auch CVT genannt, und Getriebeeingang und damit der Antriebswelle. Das stufenlose Getriebe ist somit immer an die Drehzahl der Antriebsmaschine gekoppelt. Eine Entlastung des Überlagerungsgetriebes in einem Bereich höherer Drehzahlen der Abtriebswelle bzw. niedrigerer Übersetzungsverhältnisse des stufenlosen Übersetzungsgetriebes wird dadurch erzielt, dass eine zweite Kupplung vorgesehen wird, welche wahlweise die erste Eingangsstufe mit der Ausgangsstufe des Überlagerungsgetriebes verbindet. Dadurch wird eine starre Verbindung zwischen Ausgangswelle des stufenlosen Übersetzungsgetriebes und der Abtriebswelle geschaffen, wodurch das Überlagerungsgetriebe im Drehmomentenfluss überbrückt ist. Ein weiteres wesentliches Problem der Leistungsübertragung über das stufenlose Übersetzungsgetriebe besteht darin, dass dieses aufgrund entsprechender Dimensionierung nur ein maximal zulässiges Moment übertragen kann, ansonsten sind bei sehr hohen Belastungen unzulässige Schlupfzustände zu beobachten, die zu einem erhöhten Verschleiß am Zugmittel führen. Aufgrund der direkten Kopplung des stufenlosen Getriebes an den Getriebeeingang ist dieser jedoch immer den an diesen vorgesehenen Verhältnissen ausgesetzt. D. h. der Eingang des CVT wird mit der Drehzahl am Getriebeeingang und damit der Antriebsmaschine beaufschlagt.

Aus der Druckschrift EP 1333194 ist eine Getriebebaueinheit vorbekannt, welche hinsichtlich Ihres Aufbaus derart modifiziert wurde, dass die Belastung des Zugmittelgetriebes erheblich reduziert und damit die Übertragbarkeit hoher Leistungen, insbesondere höherer Leistungen als bei einer Ausführung gemäß DE 19755612 A1 über dieses gesichert werden konnte. Bei dieser Ausführung ist die Getriebebaueinheit ebenfalls als Überlagerungsgetriebeeinheit ausgeführt. Diese umfasst einen Getriebeeingang und einen Getriebeausgang, ferner zwei zwischen Getriebeeingang und Getriebeausgang angeordnete und miteinander gekoppelte Überlagerungsgetriebe. Jedes der beiden Überlagerungsgetriebe ist dabei als dreiwelliges Planetengetriebe ausgeführt. Beide sind miteinander zu einem vierwelligen Planetengetriebe gekoppelt. Zwischen dem ersten Überlagerungsgetriebe und dem zweiten Überlagerungsgetriebe ist ferner ein stufenloses Getriebe in Form eines Zugmittelgetriebes zwischengeschaltet. Jedes Planetengetriebe umfasst ein Sonnenrad, ein Hohlrad, Planetenräder und einen Steg. Die einzelnen Wellen werden dabei vom Sonnenrad, Hohlrad oder Steg des jeweiligen Überlagerungsgetriebes gebildet. Der Getriebeeingang ist dabei mit einer ersten Welle des ersten Überlagerungsgetriebes und einer ersten Welle des zweiten Überlagerungsgetriebes drehfest verbunden. Der Getriebeausgang ist mit einer zweiten Welle des ersten Überlagerungsgetriebes und einer zweiten Welle des zweiten Überlagerungsgetriebes drehfest verbunden. Die Kopplung der beiden dreiwelligen Planetengetriebe zu einem vierwelligen Planetengetriebe erfolgt dabei durch Kopplung der ersten und zweiten Wellen von ersten und zweiten Überlagerungsgetriebe. Die Anordnung des stufenlosen Getriebes in Form eines Zugmittelgetriebes erfolgt zwischen den dritten Wellen von erstem und zweitem Überlagerungsgetriebe. Der Begriff Welle ist dabei funktional zu verstehen, wobei unter diesem entweder die einzelnen Elemente der Planetengetriebe – Sonnenrad, Hohlrad oder Steg oder die mit diesen drehfest gekoppelten Elemente, beispielsweise in Form von Wellen oder Hohlwellen, zu verstehen sind. Die einzelnen Wellen übernehmen dabei je nach Betriebszustand die Funktion von Eingängen und Ausgängen. So umfasst das erste Überlagerungsgetriebe bei Leistungsübertragung von der Getriebeeingangswelle zur Getriebeausgangswelle über das stufenlose Getriebe einen Eingang und zwei Ausgänge. Der Eingang wird dabei von der ersten Welle gebildet, während der erste Ausgang der mit dem stufenlosen Getriebe wenigstens mittelbar verbunden ist, von der dritten Welle gebildet wird und der zweite, mit der Getriebeausgangswelle drehfest gekoppelte Ausgang von der zweiten Welle. Das zweite Überlagerungsgetriebe umfasst in diesem Betriebszustand einen Eingang und einen Ausgang, wobei der Eingang ebenfalls mit der Getriebeeingangswelle gekoppelt ist und von der ersten Welle des zweiten Überlagerungsgetriebes gebildet wird und der Ausgang von der zweiten Welle. Die dritte Welle ist mit dem stufenlosen Getriebe verbunden. Ferner sind Mittel zur Änderung des Übersetzungsverhältnisses am Getriebe vorgesehen. Dabei weist eines der beiden Überlagerungsgetriebe – erstes oder zweites Überlagerungsgetriebe – paarweise miteinander kämmende Planetenräder zwischen Sonnenrad und Hohlrad auf. Diese sind am Steg drehbar gelagert. Die paarweise miteinander kämmenden Planetenräder werden auch als doppelläufige Planetenräder bezeichnet. Aufgrund der Ausführung eines der als Planetengetriebe ausgebildeten zweiten Überlagerungsgetriebes mit paarweise miteinander kämmenden Planetenrädern, welche auch als doppelläufige Planetengetriebe bezeichnet werden, wird für den Teilbereich des Gesamtbetriebsbereiches garantiert, dass das CVT mit maximaler Umlaufgeschwindigkeit arbeitet, wobei auch ein Wechsel bezüglich des Übersetzungsverhältnisses an den einzelnen Scheiben bei maximaler Motordrehzahl stattfinden kann, d. h. ein über Null-Drehen möglich ist und somit mit dem erfindungsgemäßen Getriebe neben einem Geared-Neutral auch eine Drehrichtungsänderung zu realisieren ist. Die doppelläufige Ausführung bietet den Vorteil, dass bei einer durch diese bedingte Vergrößerung der Drehzahl am mit dem stufenlosen Getriebe gekoppelten Ausgang, insbesondere Hohlrad dieses Planetengetriebes eine entsprechend der Auslegung des anderen Planetengetriebes bedingte Verringerung am mit dem stufenlosen Getriebe gekopppelten Ausgang des jeweils anderen Planetengetriebes, insbesondere Hohlrad bewirkt. Nach dieser Ausführung ist es jedoch nicht möglich, das stufenlose Getriebe über den gesamten Betriebsbereich mehrere Male mit maximaler Umlaufgeschwindigkeit arbeiten zu lassen.

Ein Mehrbereichsgetriebe ist aus der Druckschrift EP 1 061 287 A2 vorbekannt. Dieses ist durch ein dreiwelliges Planetengetriebe charakterisiert, welches über ein stufenloses Getriebe mit dem Getriebeausgang verbindbar ist. Dreiwellige Planetengetriebe werden dabei immer parallel durchlaufen, wobei die Kopplung mit dem Getriebeausgang über unterschiedliche Übersetzungen erfolgt, die hier über Stirnradstufen realisiert werden, die über einzelne Kupplungseinrichtungen jeweils mit dem Getriebeausgang koppelbar sind. Dies bedeutet, dass dem stufenlosen Getriebe lediglich noch eine Übersetzungsstufe nachgeordnet wird, welche fest ist. Dies führt jedoch dazu, dass die stufenlose Übersetzung immer noch durch ein festes Übersetzungsverhältnis variiert wird. Dies führt je nach gewählter Ausgangsübersetzung zu einzelnen maximal zulässigen Übersetzungsbereichen. Dies gilt in Analogie auch für die in der Druckschrift DE 887 457 und DE 4308 761 beschriebene Ausführung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mehrbereichsgetriebe zu schaffen, welches neben den mit den bereits beschriebenen Getriebekonfigurationen erzielten Vorteilen eine verbesserte Getriebeanordnung zur Verfügung stellt, wobei insbesondere ein Betrieb über Null möglich ist. Ferner soll die Belastung des Zugmittelgetriebes während des Betriebes reduziert werden.

Die erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 charakterisiert. Vorteilhafte Ausführungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Gemäß der erfindungsgemäßen Ausführungsform ist die Getriebebaueinheit als Mehrbereichsgetriebe ausgeführt, wobei die einzelnen Betriebsbereiche durch die Möglichkeit der Anbindung unterschiedlicher Übersetzungsstufen realisiert wird und die Umschaltung zwischen zwei Bereichen jeweils durch die Betätigung entsprechender, diesen Bereichen zugeordneter Kupplungen charakterisiert ist. Die Getriebebaueinheit, insbesondere das Mehrbereichsgetriebe umfasst dazu einen Getriebeeingang und einen Getriebeausgang, zwischen denen ein stufenloses Getriebe und ein dreiwelliges Planetengetriebe angeordnet ist.

Stufenloses Getriebe und Planetengetriebe sind parallel angeordnet. Das dreiwellige Planetengetriebe ist als Überlagerungsgetriebe ausgeführt, umfassend ein Sonnenrad, ein Hohlrad, einen Steg und Planetenräder, wobei die einzelnen Wellen jeweils vom Sonnenrad, Hohlrad oder dem Steg oder den jeweils mit diesem drehfest verbundenen Elementen gebildet werden. Eine erste Welle ist dabei wenigstens mittelbar drehfest mit dem Getriebeeingang gekoppelt. Die zweite Welle und die dritte Welle sind wenigstens mittelbar drehfest mit einem Eingang oder Ausgang des stufenlosen Getriebes, welches in Form eines Zugmittelgetriebes vorliegt, verbunden. Es sind Mittel zur Steuerung des Übersetzungsverhältnisses am Zugmittelgetriebe vorgesehen. Erfindungsgemäß ist die zweite schaltbare Kupplung direkt zwischen der zweiten Welle der ersten Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtung und dem Getriebeausgang angeordnet. Die Verbindung zwischen der zweiten Welle der ersten Drehzahl-/Drehmomentwnaldungseinrichtung und dem stufenlosen Getriebe ist wahlweise mittels einer ersten schaltbaren Kupplung mit dem Getriebeausgang.

Erfindungsgemäß ist ferner ein weiteres zweites Überlagerungsgetriebe vorgesehen, welches dem ersten Überlagerungsgetriebe nachgeordnet ist und über Kupplungseinrichtungen mit diesem koppelbar ist. Das zweite Überlagerungsgetriebe ist ebenfalls als Dreiwellengetriebe ausgeführt, umfassend eine erste Welle, die drehfest mit der zweiten Welle des ersten Planetengetriebes drehfest verbunden ist, eine dritte Welle, die drehfest mit dem Getriebeausgang verbunden ist und die über eine erste schaltbare Kupplung mit der zweiten Welle des ersten Planetengetriebes drehfest verbindbar ist und eine zweite Welle, die über eine zweite schaltbare Kupplungseinrichtung drehfest mit der dritten Welle des ersten Planetengetriebes verbindbar ist. Die beiden schaltbaren Kupplungen sind wahlweise, d. h. für sich allein oder aber gemeinsam schaltbar. Die Schaltung kann ferner überschneidend erfolgen. Die einzelnen Wellen übernehmen dabei je nach Betriebsbereich von Ein- und Ausgängen.

Erfindungsgemäß wird die erste Welle des ersten Planetenradgetriebes vom Hohlrad, die zweite Welle vom Sonnenrad und die dritte Welle vom Steg gebildet.

Die erste Welle des zweiten Überlagerungsgetriebes wird vom Sonnenrad, die zweite Welle vom Steg und die dritte vom Hohlrad gebildet. Bei Aktivierung der zweiten schaltbaren Kupplung werden die beiden Planetengetriebe zu einem vierwelligen Planetengetriebe zusammengeschaltet, d. h. die am Ausgang des ersten Planetengetriebes vorliegende Übersetzung wird noch einmal übersetzt zum Getriebeausgang. Bei Betätigung der ersten schaltbaren Kupplung erfolgt ein Gleichlauf zwischen der ersten Welle und der dritten Welle des zweiten Überlagerungsgetriebes, wodurch eine Übersetzung von 1:1 erzielt wird.

Die Kopplung des ersten Planetenradgetriebes mit dem stufenlosen Getriebe erfolgt über Übersetzungsstufen.

Die einzelnen Übersetzungsstufen werden dabei im einfachsten Fall von Stirnradstufen gebildet, umfassend jeweils eine gerade Anzahl oder jeweils eine ungerade Anzahl von miteinander kämmenden Stirnrädern. Die Leistungsübertragung erfolgt dabei in der Regel zuerst durch Schalten der zweiten Kupplung (27) und bei Synchronität zwischen der zweiten und der dritten Welle durch das Schalten der ersten Kupplung (25) und das Lösen der zweiten (27). Der Kupplungseingriff kann dabei je nach Ausführung der Kupplungen auch überlagernd oder nacheinander erfolgen. Vorzugsweise wird dieser jedoch ohne Zugkraftunterbrechung vorgenommen und bei Synchronität zwischen zweiter und dritter Welle des Überlagerungsgetriebes geschaltet. Auch bei dieser Ausführung ist der Eingang des stufenlosen Getriebes in Form des Zugmittelgetriebes nicht an die Drehzahl der Antriebsmaschine gebunden, d. h. es besteht zwischen dem Eingang der Getriebebaueinheit und dem stufenlosen Getriebe keine drehfeste Verbindung. Diese wird lediglich über das Überlagerungsgetriebe realisiert. Da dieses zwangsläufig keine Festsetzung einer ihrer Wellen über den gesamten Betriebsbereich erfährt, ist durch diese kein festes Übersetzungsverhältnis vorgegeben. Das stufenlose Getriebe arbeitet dabei über den gesamten Betriebsbereich mit maximaler Umlaufgeschwindigkeit bei maximaler Motordrehzahl. Durch die beiden schaltbaren Kupplungen und deren wechselweise Betätigung, wechselt das stufenlose Getriebe über den gesamten Betriebsbereich betrachtet quasi zweimal hinsichtlich der Drehzahl, z. B. in einem Bereich von 2000 U/min bis 4800 U/min. Je nach Auslegung kann hierfür beispielsweise eine Spreizung bis zu einschließlich 2,6 vorgesehen werden. Entscheidend ist, dass der Kupplungswechsel ohne Zugkraftunterbrechung erfolgt. Dabei laufen die Getriebeeingangswelle und die zweite bzw. dritte Welle des Überlagerungsgetriebes synchron.

Zur Erhöhung der Getriebegesamtspreizung bei gleichbleibender Auslegung des Zugmittelgetriebes erfolgt die Kopplung mit dem Getriebeausgang dann erfindungsgemäß nicht direkt vom dreiwelligen Planetengetriebe ausgehend sondern über ein zweites Planetengetriebe (vierwelliges Planetengetriebe). Die Gesamtspreizung des Getriebes erhöht sich damit.

Die Auslegung des ersten Planetengetriebes erfolgt derart, dass zwischen Sonnenrad und Hohlrad Planetenradpaare vorgesehen sind, umfassend zwei miteinander in Eingriff stehende Planetenräder, wobei ein erstes Planetenrad mit dem Sonnenrad und ein zweites Planetenrad eines Planetenradpaares mit dem Hohlrad und dem ersten Planetenrad kämmt. Die Planetenräder weisen vorzugsweise eine Übersetzung von 1:1 auf. Andere Übersetzungen sind denkbar.

Die erfindungsgemäße Lösung ist dadurch charakterisiert, dass in allen Betriebsbereichen keine direkte drehfeste Kopplung zwischen der Getriebeeingangswelle und dem stufenlosen Getriebe, insbesondere der jeweils als Eingang des stufenlosen Getriebes fungierenden Scheibenanordnung existiert, sondern diese über ein Überlagerungsgetriebe realisiert wird. Damit wird zwar aufgrund der Kopplung zwischen Überlagerungsgetriebe und stufenlosem Getriebe über eine Stufe ein festes Übersetzungsverhältnis erzielt, allerdings sind die einzelnen Größen – Drehzahl und Moment – am Eingang des stufenlosen Getriebe immer abhängig von den Verhältnissen am Überlagerungsgetriebe, d. h. bei Leistungsübertragung über das Zugmittelgetriebe hat dessen Größe Einfluss auf die Drehzahl an der Getriebeausgangswelle, wobei diese wiederum in Rückwirkung Einfluss auf das Überlagerungsgetriebe ausübt und damit die Höhe der übertragbaren Leistung über das Überlagerungsgetriebe und die Drehzahl der dritten Welle des Überlagerungsgetriebes. Dadurch wird erreicht, dass unnötig hohe Belastungen des stufenlosen Getriebes bei höheren Drehzahlen vermieden werden. Der Eingang des stufenlosen Getriebes ist somit nicht mehr direkt an die Drehzahl am Getriebeeingang und damit der mit diesem gekoppelten der Antriebsmaschine gebunden. Die Drehzahl am Getriebeausgang der Getriebebaueinheit kann durch Steuerung des stufenlosen Getriebes verändert werden. Durch die vorgesehene Schaltbarkeit der Kupplungen wird ein Mehrbereichsgetriebe realisiert, das durch die Ausnutzung des Übersetzungsbereiches des stufenlosen Getriebes jeweils in den einzelnen Betriebsbereichen charakterisiert ist. D. h. das stufenlose Getriebe wird in jedem Betriebsbereich in beiden Richtungen durchlaufen. Die Gesamtspreizung des Getriebes erhöht sich dadurch bei gleich oder kleiner dimensioniertem Zugmittelgetriebe.

Das stufenlose Getriebe kann vielgestaltig ausgeführt sein, vorzugsweise ist dieses als kraftschlüssiges Zugmittelgetriebe ausgeführt. Dieses umfasst zwei Scheibenanordnungen, eine erste Scheibenanordnung und eine zweite Scheibenanordnung, wobei die einzelnen Scheiben, vorzugsweise wenigstens eine zur Änderung des Übersetzungsverhältnisses relativ gegeneinander verschiebbar sind. Als Zugmittel finden Riemen, Ketten und Schubgliederbänder Verwendung.

Die Mittel zur Steuerung des Übersetzungsverhältnisses umfassen bei Ausgestaltung des Zugmittelgetriebes mit zwei Scheibenanordnungen, wobei der Abstand der Scheiben einer Scheibenanordnung durch die Anpresskraft der Scheiben einer Scheibenanordnung variierbar ist und diese Größe als direkte Steuergröße oder eine diese wenigstens mittelbar charakterisierende Größe verwendet wird, entsprechende Stelleinrichtungen zur Beaufschlagung der einzelnen Scheiben bzw. zu deren Verschiebung. Diese können beispielsweise elektro-hydraulisch betrieben werden. Dabei kann entweder nur einer Scheibenanordnung eine entsprechende Stelleinrichtung zur aktiven Änderung des Laufradius für das Zugmittel zugeordnet werden, wobei der anderen Scheibenanordnung beispielsweise vorgespannte Federeinrichtungen zugeordnet sind, die entsprechend der Änderung des Abstandes der einzelnen Scheiben und damit des Laufradius an der mittels der Stelleinrichtung aktiv ansteuerbaren Scheibenanordnung eine automatische Anpassung der Anpresskraft und damit der Einstellung des Laufradius ermöglichen. Eine andere Möglichkeit besteht in der Ansteuerung beider Scheibenanordnungen. Bezüglich der konkreten Ausführung bestehen eine Mehrzahl von bereits aus dem Stand der Technik bekannten Möglichkeiten, auf welche daher nicht näher eingegangen werden soll.

Die Auslegung der vorgesehenen Übersetzungsstufen zwischen jeweils zweiter und dritter Welle und dem Überlagerungsgetriebe und dem stufenlosen Getriebe (CVT) erfolgt entsprechend der maximal zulässigen Drehzahl am CVT. Die Auslegung des ersten Planetenradsatzes (Wellen laufen beim Kupplungswechsel synchron). Dabei werden Übersetzungen zwischen dem Hohlrad und dem Sonnenrad von 1:2,5 bis 1:3,5, vorzugsweise 1:3 gewählt.

Für die erfindungsgemäße Lösung wird zusätzlich eine Steuerung vorgesehen, welche das Übersetzungsverhältnis am Zugmittelgetriebe verändert, insbesondere durch Änderung des Abstandes der Scheiben einer Scheibenanordnung zueinander. Diese erfolgt beispielsweise in Abhängigkeit von der Motordrehzahl, der gewünschten Drehzahl an der Getriebeausgangswelle der Gaspedalstellung sowie weiterer Einflussgrößen. Bezüglich der Steuerung bestehen eine Vielzahl von Möglichkeiten, wobei auf herkömmliche zurückgegriffen werden kann.

Zur Drehrichtungsumkehr kann zusätzlich ein Umkehrgetriebe oder eine entsprechende Anordnung vorgesehen werden, die eine Umkehr der Drehrichtung der Getriebeeingangswelle ermöglicht.

Der erfindungsgemäßen Getriebebaueinheit wird ferner eine Anfahreinheit, wie bereits beschrieben, beispielsweise in Form eines hydrodynamischen Wandlers, einer hydrodynamischen Kupplung oder einer mechanischen Kupplung, beispielsweise in Form einer nasslaufenden Lamellenkupplung zugeordnet, um nicht bereits im Anfahrzustand die volle Last auf das stufenlose Getriebe zu übertragen.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterentwicklung kann sich ergebender Schlupf am stufenlosen Getriebe bei hohen Leistungen durch Mittel zur Angleichung der Umlaufgeschwindigkeit am Zugmittel an die Drehzahl der Antriebswelle verhindert werden. Somit kann noch einmal eine Steigerung der Höhe der übertragbaren Leistung erfolgen.

Die Mittel zur Angleichung der Umlaufgeschwindigkeit des Zugmittels an die Drehzahl des Getriebeeingangs, d.h. zur schlupffreien Kopplung des Zugmittels an die Drehzahl des Getriebeeingangs, umfassen ein, wenigstens mittelbar mit dem Getriebeeingang gekoppeltes und mit dem Zugmittel kraftschlüssig in Wirkverbindung stehendes Übertragungsglied. Das Zugmittel ist am Außenumfang umlaufend mit einer Profilierung versehen die mit einer dazu komplementär ausgeführten Profilierung am Außenumfang des Übertragungsgliedes in Eingriff steht. Eine andere Möglichkeit besteht darin, das Zugmittel als Kette oder aber als Verbund mit einem Riemen und einer Kette auszuführen, wobei dann das Übertragungsglied als Kettenrad ausgebildet ist, d. h., dass die Ausführung fortlaufend durch unveränderte Positionierung des Übertragungsgliedes gegenüber dem Zugmittel erfolgt. Anpassungen des Zugmittels bei Laufradienänderungen bei Verstellung der Scheiben des stufenlosen Getriebes und synchrone Angleichung der Umlaufgeschwindigkeit des Zugmittels an die Drehzahl des Getriebeeinganges werden gemäß einem ersten Lösungsansatz über eine Spannvorrichtung, insbesondere Spannrolle ausgeglichen. Die Spannrolle ist dabei verschwenkbar gegenüber dem Zugmittel und ortsfest gelagert. Das Übertragungsglied ist dabei wenigstens mittelbar mit dem Getriebeeingang gekoppelt. Dies bedeutet, dass das Übertragungsglied entweder drehfest mit dem Getriebeeingang oder aber über weitere Übertragungselemente mit diesem gekoppelt ist. Zur Gewährleistung einer Rotation des Übertragungsgliedes mit gleichem Drehsinn wie die Laufrichtung des Zugmittels ist dieses entweder direkt drehfest mit der Antriebswelle bzw. dem Getriebeeingang gekoppelt oder über weitere Übertragungselemente beispielsweise Stirnradsatz, wobei die Anzahl der miteinander kämmenden Übertragungselemente dann ungerade ist. Die Übertragungselemente kann man auch verschwenkbar gegenüber dem Zugmittel anordnen. Die dienen dann gleichzeitig als Spannelement zur Angleichung der Umlaufgeschwindigkeit an die Drehzahl am Getriebeeingang.

Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:
1 verdeutlicht eine erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Mehrbereichsgetriebes.
Die 1 verdeutlicht in schematisch vereinfachter Darstellung den Grundaufbau einer erfindungsgemäß gestalteten Getriebebaueinheit 1 in Form einer Überlagerungsgetriebeeinheit, insbesondere eines Mehrbereichsgetriebes 2, mittels welchem auch ein Fahren über null möglich ist. Diese umfasst einen Getriebeeingang E und einen Ausgang A. Der Getriebeeingang E ist wenigstens mittelbar mit einer Antriebsmaschine verbunden, während der Getriebeausgang beim Einsatz in Fahrzeugen wenigstens mittelbar mit den anzutreibenden Rädern des Fahrzeuges koppelbar ist. Die Leistungsübertragung zwischen dem Getriebeeingang E und dem Getriebeausgang A erfolgt in den einzelnen Betriebsbereichen jeweils unter Ausnutzung zweier Leistungszweige, einem ersten Leistungszweig 3 und einem zweiten Leistungszweig 4. Die Getriebebaueinheit 1 umfasst dazu ferner ein stufenloses Getriebe 5 in Form eines Zugmittelgetriebes 6. Dieses umfasst jeweils einen Eingang 7 und einen Ausgang 8, wobei der Begriff Eingang und Ausgang funktional zu verstehen ist und frei von einer direkten Kopplung mit dem Getriebeeingang E und damit der Kopplung mit der Antriebsmaschine ist. Zwischen dem Getriebeeingang E und dem stufenlosen Getriebe 5 ist damit über dem gesamten Betriebsbereich kein festes Übersetzungsverhältnis vorgesehen. Der Ausgang 8 des stufenlosen Getriebes ist ebenfalls frei von einer direkten Kopplung mit dem Getriebeausgang A. Zu diesem Zweck ist zwischen dem Getriebeeingang E und dem Getriebeausgang A ein Überlagerungsgetriebe 9 vorgesehen. Dieses ist als dreiwelliges Planetengetriebe 10 ausgeführt. Das dreiwellige Planetengetriebe umfasst eine erste Welle 11, eine zweite Welle 12 und eine dritte Welle 13. Die erste Welle 11 ist wenigstens mittelbar mit dem Eingang E der Getriebebaueinheit drehfest verbunden bzw. wird von dieser gebildet. Die zweite und die dritte Welle 12, 13 sind wenigstens mittelbar mit dem Eingang 7 und dem Ausgang 8 des Zugmittelgetriebes 6 verbunden. Die zweite Welle 12 ist dabei mit einer je nach Leistungsübertragungsrichtung als Eingang 7 oder Ausgang 8' fungierenden ersten Scheibenanordnung 14 des Zugmittelgetriebes 6 verbunden, während die dritte Welle 13 mit einer als Ausgang 8 oder Eingang 7' – je nach funktionaler Zuordnung – fungierenden zweiten Scheibenanordnung 15 des Zugmittelgetriebes 6 verbunden ist. Die Funktion der einzelnen Scheibenanordnungen 14,15 bzw. die Richtung der Leistungsübertragung über das Zugmittelgetriebe 6 ist veränderbar. Daher wird der Eingang in einem ersten Betriebszustand mit 7 an der ersten Scheibenanordnung 14 und der Ausgang mit 8 an der zweiten Scheibenanordnung 15 bezeichnet, während bei Wechsel der Leistungsübertragungsrichtung der Eingang an der zweiten Scheibenanordnung 15 mit 7' und der Ausgang an der ersten Scheibenanordnung 14 mit 8' gekennzeichnet ist. Die erste Welle 11 des dreiwelligen Planetengetriebes 10 wird dabei vom Hohlrad 19 gebildet, die zweite Welle 12 vom Sonnenrad 18 und die dritte Welle 13 vom Steg 17. Im dargestellten Fall erfolgt die Anordnung zwischen dem Getriebeeingang E und dem Ausgang A insbesondere zwischen dem Getriebeeingang E und dem Hohlrad 19 koaxial. Der Steg 17 ist dabei mit der zweiten Scheibenanordnung 15 über eine Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtung 45, die vorzugsweise in Form eines einfachen Stirnradsatzes 46 ausgeführt ist, gekoppelt. Der Stirnradsatz 46 umfasst ein erstes Stirnrad 47 und ein zweites Stirnrad 48, wobei das erste Stirnrad 47 drehfest mit dem Steg 17 des dreiwelligen Planetenradsatzes 10 gekoppelt ist. Das zweite Stirnrad 48 ist drehfest mit der zweiten Scheibenanordnung 15 des Zugmittelgetriebes 6 verbunden. Eine weitere Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtung 49 in Form eines Stirnradsatzes 50 dient der Kopplung zwischen der zweiten Welle 12 in Form des Sonnenrades 18 des Planetenradgetriebes 10 mit der ersten Scheibenanordnung 14. Auch diese umfasst im einfachsten Fall zwei Stirnräder, ein erstes Stirnrad 51 und ein zweites Stirnrad 52, wobei das erste Stirnrad 51 drehfest mit der zweiten Welle 12 in Form des Sonnenrades 18 des Planetengetriebes 10 verbunden ist und mit dem Stirnrad 52, welches drehfest mit der ersten Scheibenanordnung 14 verbunden ist, kämmt. Die Ausführung der beiden Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtungen 45 und 49 in Form von Stirnradsätzen 46 und 50 in der beschriebenen Form stellt eine mögliche Ausführung dar. Andere sind ebenfalls denkbar. Diese Ausführung ist jedoch durch die geringste Anzahl an Bauteilen charakterisiert. Die beiden Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtungen 45 und 49 bilden dabei jeweils eine Übersetzungsstufe vom Planetengetriebe 10 zu den einzelnen Scheibenanordnungen 14 bzw. 15 des Zugmittelgetriebes 6. Die beiden von den beiden Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtungen 45, 49 gebildeten Übersetzungsstufen sind mit 28 und 30 bezeichnet und weisen eine feste Übersetzung auf. Beiden gemeinsam ist die gleiche Anzahl, d.h. je nach Auswahl entweder einer geraden Anzahl von miteinander in Eingriff stehenden Stirnrädern oder aber eine ungerade Anzahl. Es ist somit über diese entweder die gleiche Drehrichtung oder eine Drehrichtungsumkehr gegenüber den mit diesen gekoppelten Wellen des Planetengetriebes 10 erzielbar. Das Überlagerungsgetriebe 9 sowie die mit diesem gekoppelten Eingänge der Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtungen 45, 49 sind koaxial zueinander angeordnet. Die konstruktive Umsetzung erfolgt über Durchführungen und Hohlwellen.
Das Planetengetriebe 10 ist derart aufgebaut, dass dieses jeweils paarweise miteinander kämmende Planetenräder 53 und 54 zwischen dem Sonnenrad 18 und dem Hohlrad 19 umfasst, wobei jeweils ein Planetenrad 53₁ und 54₁ miteinander kämmen und ein Planetenradpaar 55₁ bilden. Je nach gewählter Anzahl n der Planetenradpaare sind diese mit 55_n bezeichnet. Dabei kämmt das erste Planetenrad, beispielhaft 53₁ mit dem Planetenrad 54₁ des Planetenradpaares 55₁ und mit dem Sonnenrad 18, während das zweite Planetenrad 54₁ des Planetenradpaares 55₁ mit dem ersten Planetenrad 53₁ und dem Hohlrad 19 kämmt. Diese paarweise miteinander kämmenden Planetenräder 53_n und 54_n unter Bildung der Planetenradpaare 54_n mit n > 1 wird vorzugsweise identisch ausgelegt, d.h. ein Planetenradpaar 55_n weist vorzugsweise eine Übersetzung von 1:1 auf. Andere Übersetzungen sind ebenfalls denkbar, beispielsweise von 1:0,8 bis 1:1,2. Die Auslegung der vorgesehenen Übersetzungsstufen in Form der Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtungen 45 und 49 zwischen dem Planetengetriebe 10 und dem stufenlosen Getriebe 5 erfolgt entsprechend der maximal zulässigen Drehzahl am CVT. Dabei werden Übersetzungen zwischen dem Hohlrad 19 und dem Sonnenrad 18 von 1:2,5 bis 1:3,5, vorzugsweise 1:3, gewählt.
Die dritte Welle 13 in Form des Steges 17 ist ferner auch mit dem Getriebeausgang A wenigstens mittelbar drehfest verbindbar. Über den Steg ist damit bei Leistungsübertragung über das Zugmittelgetriebe 6 vom Getriebeeingang E über das Planetengetriebe 10, die Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtung 49 auf das Zugmittelgetriebe 6 an der ersten Scheibenanordnung 14 zur Scheibenanordnung 15 eine Kopplung mit dem Getriebeausgang A über die Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtung 45 gegeben. Bei Leistungsübertragung über das Zugmittelgetriebe 6 in Richtung von der Scheibenanordnung 15 zur ersten Scheibenanordnung 14 erfolgt dabei entweder eine Kopplung mit dem Getriebeausgang A über das Planetengetriebe 10, insbesondere vom Sonnenrad 18 auf den Steg 17 bzw. durch eine direkte Kopplung bei Drehzahlgleichheit direkt über das Stirnrad 51 der Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtung 49 wenigstens mittelbar zum Ausgang A. Dazu ist eine weitere zweite Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtung 56 in Form eines Überlagerungsgetriebes 57, welches als Planetenradgetriebe 58 ausgeführt ist, angeordnet. Das Planetenradgetriebe 58 ist dabei ebenfalls als dreiwelliges Planetenradgetriebe ausgeführt, umfassend eine erste Welle 59, eine zweite Welle 60 und eine dritte Welle 61. Diese sind erfindungsgemäß über schaltbare Kupplungen 25 und 27 wenigstens mittelbar mit dem ersten Überlagerungsgetriebe 9 in Form des Planetenradgetriebes 10 unter Bildung eines vierwelligen Planetenradgetriebes 65 verbindbar. Die erste Welle 59 wird vom Sonnenrad 62, die zweite vom Steg 63 und die dritte Welle 61 vom Hohlrad 64 gebildet.
Die dritte Welle 61 ist dabei mit dem Ausgang A drehfest verbunden. Die zweite Welle 60 ist mit dem ersten Planetengetriebe 10 über eine weitere Kupplungseinrichtung 27 verbindbar. Die dritte Welle 61 ist über die Kupplung 25 mit der ersten Welle 59 des Planetengetriebes 58 und damit dem ersten Planetengetriebe 10, insbesondere dem Sonnenrad 18 drehfest verbindbar. Dazu ist vorgesehen, dass zwischen dem Stirnrad 51, d.h. der zweiten Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtung 49 und dem Getriebeausgang A, eine schaltbare Kupplung 25 angeordnet wird, d.h. zwischen der zweiten Welle 12 des ersten Planetenradgetriebes 10 und dem Getriebeausgang A. Die schaltbare Kupplung 25 ist dabei zwischen der zweiten Welle 12 des ersten Planetenradgetriebes 10 und einer dritten Welle 61, welche in Form eines Hohlrades 64 des Planetenradgetriebes 58 ausgeführt ist, vorgesehen. Diese schaltbare Kupplung 25 ermöglicht aufgrund der Kopplung der zweiten Welle 12 des ersten Planetengetriebes 10 mit der ersten Welle 59 in Form des Sonnenrades 62 des Planetenradgetriebes 58 eine starre Kopplung zwischen dem Sonnenrad 62 und dem Hohlrad 64 des Planetenradgetriebes 58, d.h. zwischen der ersten und der dritten Welle 59 mit 61 und damit der Anbindung der zweiten Welle 12 des ersten Planetenradgetriebes 10 an den mit dem Getriebeausgang A drehfest gekoppelten Hohlrad 64 als dritte Welle 61 des Planetenradgetriebes 58. In diesem Fall erfolgt der Abtrieb somit quasi direkt von der zweiten Welle 12 auf den Getriebeausgang A ohne weitere Übersetzung. Ferner ist zwischen der Verbindung von dritter Welle 13 des ersten Planetenradgetriebes und der zweiten Welle 60 in Form des Steges 63 eine weitere Kupplungseinrichtung in Form einer schaltbaren Kupplung 27 vorgesehen, diese dient der Ankopplung des Planetenradgetriebes 58 an den ersten Planetenradsatz 10, wobei in diesem Fall aus den beiden dreiwelligen Planetenradgetrieben 58 bei geschalteter Kupplung 27 ein vierwelliges Planetenradgetriebe 65 gebildet wird bzw. die beiden Planetenradgetriebe 58 und 10 als vierwelliges Planetenradgetriebe 65 fungieren.
Beide schaltbare Kupplungen 25 und 27 sind wahlweise betätigbar. Dabei dient die schaltbare Kupplung 25 der Kopplung zwischen dem Getriebeausgang A und der zweiten Welle 12 des ersten Planetengetriebes 10 und die zweite Kupplung 27 der drehfesten Verbindung der dritten Welle 13 in Form des Steges 17 über das Planetengetriebe 58 mit dem Getriebeausgang A. Die Schaltbarkeit erfolgt dabei wahlweise je nach Bedarf. Bei Synchronität zwischen den einzelnen Elementen des Planetengetriebes sind vorzugsweise beide überschneidend betätigt, so dass zweite und dritte Welle 12 und 13 synchron laufen. Bei den schaltbaren Kupplungen kann es sich um Reibkupplungen handeln. Vorzugsweise finden jedoch synchron schaltbare Kupplungen Verwendung.
Das stufenlose Getriebe 5 ist, wie bereits ausgeführt, als Zugmittelgetriebe ausgebildet, umfassend zwei Scheibenanordnungen, eine erste Scheibenanordnung 14 und eine zweite Scheibenanordnung 15, welche über ein Zugmittel 16 miteinander in kraftübertragender Weise gekoppelt sind. Je nach Leistungsübertragungsrichtung fungieren die erste und die zweite Scheibenanordnung 14, 15 als Eingang 7 bzw. bei Zuordnung der Funktion des Einganges zur dritten Welle 13 als Ausgang 8. Im letztgenannten Fall bildet dann die jeweils andere Scheibenanordnung, hier die Scheibenanordnung 15, den Eingang 7'. In einem ersten Betriebsbereich wird dabei die Kupplung 27 geschlossen. In diesem Fall besteht eine Verbindung zwischen dem Getriebeeingang E, der ersten Welle 11 in Form des Hohlrades 19 des Planetengetriebes 10. Der Leistungsfluss wird dabei über die erste Welle 11 des Planetengetriebes 10 auf die zweite Welle 12 in Form des Sonnenrades 18 übertragen. Über die Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtung 49 bzw. die über diese gebildete Übersetzungsstufe 30 wird die Scheibenanordnung 14 angetrieben und über das Zugmittel 16 die Scheibenanordnung 15. Durch Rückwirkung über die Übersetzungsstufe 28, welche von der Drehzahl- /Drehmomentwandlungseinrichtung 45 gebildet wird bzw. deren Ausgang in Form des drehfesten mit dem Steg 17 des Planetengetriebes 10 verbundenen Stirnrades 47 ergibt sich an diesem, welches ebenfalls über die Kupplung 27 mit dem Getriebeausgang A über das Planetengetriebe 58 gekoppelt ist, und die Übersetzung im Planetengetriebe 58 die Drehzahl am Ausgang A. Diese kann entsprechend der Verstellung an den einzelnen Scheibenanordnungen 14 und 15 variiert werden. Der Eingang des stufenlosen Getriebes 5 ist somit nicht mehr direkt an die Drehzahl der Antriebsmaschine, d.h. die Drehzahl am Getriebeeingang E gekoppelt. Die Drehzahl am Getriebeausgang kann durch Steuerung des stufenlosen Getriebes 5 sowie über das Planetendifferential 58 verändert werden. Die Leistungsübertragungsrichtung wechselt dann beim Kupplungswechsel von 14 nach 15 bzw. zu 15 nach 14. (7 nach 8 bzw. 8 nach 7)
Bei Synchronität zwischen Hohlrad 64 und dem Sonnenrad 62 und damit der mit diesen verbundenen Wellen 61 und 59 wird die Kupplung 27 deaktiviert und die Kupplung 25 aktiviert. Auch in dieser Stellung kann der gesamte Betriebsbereich des CVTs zweimal durchlaufen werden, d.h. je nach Stellung der Scheiben der Scheibenanordnungen 14 und 15 zueinander und Leistungsübertragungsrichtung von 14 nach 15 oder 15 nach 14.
Die Kopplung zwischen den einzelnen Scheibenanordnungen 14 und 15 des stufenlosen Getriebes 5 mit dem Überlagerungsgetriebe 9 in Form des Planetengetriebes 10 erfolgt, wie bereits ausgeführt, über das Verbindungsgetriebe in Form von Übersetzungsstufen 28, 30, die von Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtungen 45, 49 gebildet werden. Die Mittel zur Steuerung der Übersetzungsverhältnisse an den Scheibenanordnungen 14, 15 umfassen bei Ausgestaltung als kraftschlüssiges Zugmittelgetriebe 6 Mittel zur Verstellbarkeit der beiden Scheibenanordnungen 14 und 15, wobei der Abstand der Scheiben einer Scheibenanordnung durch die Antriebskraft an den Scheiben variierbar ist und diese Größe als direkte Steuergröße oder eine diese wenigstens mittelbar charakterisierende Größe verwendet wird sowie eine entsprechende Stelleinrichtung zur Variation der Antriebskraft, d.h. Stelleinrichtungen zur Beaufschlagung der einzelnen Scheiben bzw. zu deren Verschiebung. Diese können beispielsweise elektrohydraulisch oder anderweitig betrieben werden. Dabei kann entweder nur einer Scheibenanordnung 14, 15 eine entsprechende Stelleinrichtung zugeordnet werden oder aber vorzugsweise beiden. Bei der erstgenannten Möglichkeit sind entsprechende Mittel zur automatischen Einstellung bzw. Anpassung vorgesehen. Eine andere Möglichkeit besteht in der Ansteuerung beider Scheibenanordnungen 14, 15. Bezüglich der konkreten Ausführung selbst bestehen dabei eine Mehrzahl von bereits aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannten Möglichkeiten, auf welche hier im einzelnen nicht noch einmal eingegangen werden soll. Dies gilt ferner für die Verfahren zur Ansteuerung selbst und die Festlegung der Steuer-/Regel- und/oder Führungsgrößen für den Betrieb des Zugmittelgetriebes 6 sowie die Einbindung dessen in bestehende Betriebskonzepte. Auch bezüglich der Ausführung des stufenlosen Getriebes 5 sind selbst viele Möglichkeiten denkbar. Die Kopplung der beiden Scheibenanordnungen 14 und 15 und die Kraftübertragung erfolgt dabei jeweils über Zugmittel 16, beispielsweise in Form von Riemen, Ketten oder eines Schubgliederbandes, wobei in diesen Fällen die Ausgestaltung der Scheiben hinsichtlich der kraft- und formschlüssigen Kraftübertragung entsprechend anzupassen sind und die Scheibenanordnungen quasi die Funktion von Mitnahmeelementen übernehmen.
Wie bereits ausgeführt, erfolgt entsprechend einer ersten Ausführung bei Schließen der Kupplung 27 die Leistungsübertragung vom Getriebeeingang E auf das Planetengetriebe 10, die Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtung 45 auf das Zugmittelgetriebe 6 und über die Rückwirkung, dessen auf den Planetenradsatz über die Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtung 49 wiederum auf den Steg 17 und entsprechend der Schaltung der Kupplungen 25 bzw. 27 über das Planetengetriebe 58 zum Getriebeausgang A. Bei Verstellung der Scheibenanordnung dahingehend, dass eine Änderung der Leistungsübertragungsrichtung von der zweiten zur ersten Scheibenanordnung zur Leistungsübertragung von der ersten zur zweiten Scheibenanordnung erfolgt, erfolgt die Leistungsübertragung dann quasi vom Getriebeeingang E, den Steg 17 auf das Sonnenrad 18, über die erste Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtung 49 auf die Scheibenanordnung 14, von dieser über das Zugmittel 6 auf die Scheibenanordnung 15 und dann rückwirkend auf den Steg 17 und entsprechend der Schaltung der Kupplungen 25 bzw. 27 über das Planetengetriebe 58 zum Getriebeausgang A. Der gesamte Betriebsbereich des stufenlosen Getriebes wird somit quasi zwei Mal, d.h. jeweils in unterschiedliche Richtungen, durchlaufen. Dabei werden je nach geschalteter Kupplung 27 oder 25 jeweils in den einzelnen Betriebsbereichen, die durch die Schaltung dieser Kupplung charakterisiert sind, die Leistungsübertragung im Zugmittelgetriebe in beiden Richtungen durchlaufen, wobei ein Betrieb über Null möglich ist.
Die Auslegung der Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtungen 45, 49 erfolgt dabei beispielsweise wie folgt: (45) 1:1-0,5:1; 49 (1:2-1:1
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung sind Mittel zur Angleichung der Umlaufgeschwindigkeit des Zugmittels an die Drehzahl des Getriebeeingangs, d.h. zur schlupffreien Kopplung des Zugmittels an die Drehzahl des Getriebeeinganges vorgesehen. Diese umfassen ein, wenigstens mittelbar mit dem Getriebeeingang E gekoppeltes und mit dem Zugmittel 6 kraftschlüssig in Wirkverbindung stehendes Übertragungsglied 21. Das Zugmittel 6 ist dabei am Außenumfang 22 mit einer Profilierung 23 versehen, die mit einer dazu komplementär ausgeführten Profilierung am Außenumfang des Übertragungsgliedes 2 in Eingriff steht. Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass Zugmittel 6 als Kette oder aber als Verbund mit einem Riemen und einer Kette auszuführen, wobei dann das Übertragungsglied als Kettenrad ausgebildet ist, d.h. dass die Ausführung fortlaufend durch unveränderte Positionierung des Übertragungsgliedes gegenüber dem Zugmittel erfolgt. Anpassungen des Zugmittels bei Laufradänderungen bei Verstellung der Scheiben des stufenlosen Getriebes und synchrone Angleichung der Umlaufgeschwindigkeit des Zugmittels an die Drehzahl des Getriebeeinganges werden gemäß einem ersten Lösungsansatz über eine Spannvorrichtung, insbesondere Spannrolle, ausgeglichen. Diese kann verschwenkbar gegenüber dem Zugmittel ortsfest gelagert sein. Das Übertragungsglied ist dabei wenigstens mittelbar mit dem Getriebeeingang gekoppelt. Das bedeutet, dass das Übertragungsglied entweder drehfest mit dem Getriebeeingang E oder aber über weitere Übertragungselemente mit diesem verbunden ist. Zur Gewährleistung einer Rotation des Übertragungsgliedes mit gleichem Drehsinn wie die Laufrichtung des Zugmittels ist dieses entweder direkt drehfest mit der Antriebswelle bzw. dem Getriebeeingang gekoppelt oder über weitere Übertragungselemente, beispielsweise ein Stirnradsatz, wobei die Anzahl miteinander kämmenden Übertragungselemente dann ungerade ist.

1: Getriebebaueinheit
2: Mehrbereichsgetriebe
3: erster Leistungszweig
4: zweiter Leistungszweig
5: stufenloses Getriebe
6: Zugmittelgetriebe
7: Eingang
8: Ausgang
9: Überlagerungsgetriebe
10: dreiwelliges Planetengetriebe
11: erste Welle
12: zweite Welle
13: dritte Welle
14: erste Scheibenanordnung
15: zweite Scheibenanordnung
16: Zugmittel
17: Steg
18: Sonnenrad
19: Hohlrad
20: Verbindung
21: Übertragungsglied
22: Außenumfang
23: Profilierung
25: schaltbare Kupplung
27: Kupplung
28: Übersetzungsstufe
30: Übersetzungsstufe
34: Mittel zur Steuerung des Übersetzungsverhältnisses an der Scheibenanordnung
44: Profilierung
45: Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtung
46: Stirnradsatz
47: Stirnrad
48: Stirnrad
49: Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtung
50: Stirnradsatz
51: Stirnrad
52: Stirnrad
53_n: Planetenrad
54_n: Planetenrad
55_n: Planetenradpaar
56: Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtung
57: Überlagerungsgetriebe
58: Planetenradgetriebe
59: erste Welle
60: zweite Welle
61: dritte Welle
62: Sonnenrad
63: Steg
64: Hohlrad
65: vierwelliges Planetenradgetriebe

Claims

Getriebebaueinheit (1), insbesondere Mehrbereichsgetriebe (2) 1.1 mit einem Getriebeeingang (E) und einem Getriebeausgang (A); 1.2 mit einem als dreiwelliges Planetengetriebe (10) ausgeführten Überlagerungsgetriebe (9), umfassend ein Sonnenrad (18), ein Hohlrad (19) und einen Steg (20), wobei Sonnenrad (18) und Hohlrad (19) über jeweils ein Planetenradpaar (55.1-55.n) miteinander gekoppelt sind und die einzelnen Wellen (11, 12, 13) jeweils vom Sonnenrad (18), Hohlrad (19) oder dem Steg (17) oder den mit diesen drehfest verbundenen Elementen gebildet werden; 1.3 eine erste Welle (11) des ersten Planetenradgetriebes (10) ist wenigstens mittelbar drehfest mit dem Getriebeeingang (E) gekoppelt; 1.4 die zweite (12) und die dritte Welle (13) sind wenigstens mittelbar mit einem Eingang (E) oder Ausgang (A) eines stufenlosen Getriebes in Form eines Zugmittelgetriebes (6) verbunden; 1.5 mit Mitteln (34) zur Steuerung des Übersetzungsverhältnisses am Zugmittelgetriebe (6); 1.6 mit einem zweiten Überlagerungsgetriebe (57), welches dem ersten Überlagerungsgetriebe (9) in axialer Richtung nachgeordnet ist, umfassend eine erste Welle (59), eine zweite Welle (60) und eine dritte Welle (61), wobei die einzelnen Wellen (59, 60, 61) jeweils vom Sonnenrad (62), Hohlrad (64) und dem Steg (63) oder den mit diesen drehfest verbundenen Elementen des als Planetenradgetriebe (58) ausgeführten Überlagerungsgetriebes (57) gebildet werden; 1.7 die dritte Welle (61) des zweiten Überlagerungsgetriebes (57) ist drehfest mit dem Getriebeausgang (A) verbunden; 1.8 eine zweite Welle (60) ist drehfest mit der dritten Welle (13) des ersten Planetengetriebes (10) verbindbar; 1.9 die erste Welle (59) des zweiten Überlagerungsgetriebes (57) ist drehfest mit der zweiten Welle (12) des ersten Überlagerungsgetriebes (9) verbunden; 1.10 mit einer ersten schaltbaren Kupplung (25) zwischen der zweiten Welle (12) des ersten Planetenradgetriebes und der dritten Welle (61) des zweiten Überlagerungsgetriebes (57) und einer zweiten schaltbaren Kupplung (27) zwischen der dritten Welle (13) des ersten Planetenradgetriebes (10) und der zweiten Welle (60) des zweiten Überlagerungsgetriebes (57).
Getriebebaueinheit (1, 2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Welle (11) des ersten Planetenradgetriebes (10) vom Hohlrad (19), die zweite Welle (12) vom Sonnenrad (18) und die dritte Welle (13) vom Steg (17) des ersten Planetengetriebes (10) gebildet wird.
Getriebebaueinheit (1, 2) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Welle (59) des zweiten Überlagerungsgetriebes (57) vom Sonnenrad (62), die zweite Welle (60) vom Steg (63) und die dritte Welle (61) vom Hohlrad (64) gebildet wird.
Getriebebaueinheit (1, 2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die schaltbaren Kupplungen als synchronschaltbare Kupplungen ausgeführt sind.
Getriebebaueinheit (1, 2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die schaltbaren Kupplungen als Reibkupplungen ausgeführt sind.
Getriebebaueinheit (1, 2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen den einzelnen Wellen (11, 12, 13) des Planetengetriebes (10) und dem stufenlosen Getriebe (5) über Übersetzungsstufen (28, 30) erfolgt.
Getriebebaueinheit (1, 2) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Übersetzungsstufen (28, 30) von Stirnradstufen (46, 50) gebildet werden, umfassend eine gerade Anzahl oder eine ungerade Anzahl von miteinander kämmenden Stirnrädern.
Getriebebaueinheit (1, 2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur schlupffreien Kopplung des Zugmittels (16) an die Drehzahl des Getriebeeingangs (E) vorgesehen sind.
Getriebebaueinheit (1, 2) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur schlupffreien Kopplung des Zugmittels (16) an die Drehzahl des Getriebeeingangs (E) ein, wenigstens mittelbar mit dem Getriebeeingang (E) gekoppeltes und mit dem Zugmittel (16) kraftschlüssig in Wirkverbindung bringbares Übertragungsglied (21) umfassen.
Getriebebaueinheit (1, 2) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugmittel (16) am Außenumfang (22) umlaufend eine Profilierung (23) aufweist, die mit einer dazu komplementär ausgeführten Profilierung (44) am Außenumfang des Übertragungsgliedes (21) in Eingriff bringbar ist.
Getriebebaueinheit (1, 2) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungsglied (21) koaxial zu und drehfest mit der Getriebeeingangswelle (E) oder parallel zu dieser angeordnet ist und dem Zugmittel (16) zur Aufrechterhaltung der Spannung eine verschieb- oder verschwenkbar gelagerte Spannvorrichtung zugeordnet ist.
Getriebebaueinheit (1, 2) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (34) zur Steuerung des Übersetzungsverhältnisses am Zugmittelgetriebe (6) Stellglieder zum Verstellen der Abstände der einzelnen Scheibenanordnungen (14, 15) umfassen.