Stufenlos regelbares hydrostatisch-mechanisches Getriebe, insbesondere für Fahrzeuge Die Erfindung betrifft ein stufenlos regelbares hydrostatisch-mechanisches Getriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, dessen hydrostatischer Getriebe teil aus einer regelbaren Ölpumpe und einem regel baren öhnotor besteht und dessen mechanischer Teil ein Umlaufrädergetriebe aufweist, wobei der Umlaufradträger mit der Antriebswelle, die Ölpumpe mit dem Sonnenrad und der Ölmotor mit dem Ring rad in Antriebsverbindung steht.
Es sind bereits hydrostatisch-mechanische Ge triebe dieser Art bekannt, bei denen durch ein oder mehrere Umlaufrädergetriebe eine Leistungsteilung erreicht wird. Bei den meisten dieser Getriebe befin det sich jedoch der hydrostatische Teil ständig oder wenigstens überwiegend in Betrieb, was sich sehr nachteilig auf den Wirkungsgrad des Getriebes aus wirkt. Eine andere unerwünschte Eigenschaft ist die Regeneration hydraulischer Arbeit, z. B. dadurch, dass umgekehrt der Ölmotor Arbeit an die Ölpumpe abgibt. Dies führt zu Schwierigkeiten in der Beherr schung des Kraftflusses und der Regelung der An lage.
Bei einem weiteren bekannten hydrostatisch-me- chanischen Getriebe, bei dem durch ein oder meh rere Umlaufrädergetriebe eine Leistungsteilung er folgt, kann die mit dem Sonnenrad des Umlaufräder getriebes verbundene Pumpe abgebremst werden. Es wird damit erreicht, dass ein Antriebszweig abge schaltet wird und die Leistung dann auf dem anderen Antriebszweig übertragen wird. Auch bei diesem be kannten Getriebe ist der Ölmotor nicht abkuppelbar, so dass dieser Arbeit an die Ölpumpe abgibt.
Ferner ist bereits Gegenstand eines älteren Pa tentes ein hydrostatisch-mechanisches Getriebe, bei dem einer von zwei Ölmotoren an- und abkuppelbar mit der Abtriebswelle verbunden ist. Die Ölpumpe ist bei dem bekannten Getriebe nicht ab- und festbrems- bar.
Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Ölpumpe und das damit verbundene Sonnenrad mittels einer Reibungsbremse ab- und festbremsbar sind und zwischen dem Ölmotor und der Abtriebs welle eine schaltbare Kupplung angeordnet ist.
Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, ein hydrostatisch-mechanisches Getriebe zu schaffen, bei dem hydrostatische Leistungen nur bei gewissen Fahrzuständen, im wesentlichen für Beschleuni gung und für Bergsteigen übertragen werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen an hand der Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Getriebe ge- mäss der Erfindung, Fig. 2 und Fig. 3 zwei Getriebe mit verschiede nen Anordnungsmöglichkeiten der Einzelelemente, Fig. 4 und Fig. 5 zwei Getriebe für quer zur Fahrzeuglängsachse eingebaute Motoren.
In einem Gehäuse 35 sind eine Ölpumpe 24, ein Öhnotor 26 und ein Dreiwellenumlaufgetriebe 21 angeordnet. Der Planetenradträger 36 des Umlauf getriebes ist über eine Welle 20, mit einem nicht dar gestellten Antriebsmotor eines Kraftfahrzeuges ver bunden. Das Aussen- oder Ringrad 22 des Umlauf getriebes ist mit einer Hohlwelle 29, durch die die Antriebswelle 20 geführt ist, verbunden. Die Hohl welle 29 trägt an ihrem dem Aussenrad abgewandten Ende ein mit einem Tellerrad 31 eines Ausgleichs getriebes in Eingriff stehendes Ritzel 30. Das Son nenrad 23 des Umlaufgetriebes ist mit der Ölpumpe 24 gekuppelt.
Koaxial zur Hohlwelle 29 ist der Öl- motor 26 angeordnet und mit dieser gekuppelt. Schrägscheiben 27 bzw. 25 zur Regelung der Kol benhübe von Ölmotor 26 bzw. Ölpumpe 24 stehen mit ihren Anstellwinkel verändernden Servomitteln 38 bzw. 39 in Verbindung. An dem Gehäuse 35 ist eingangsseitig eine Hilfsölpurnpe 33, z. B. eine Zahn radpumpe, die von der Welle 20 angetrieben wird, angeflanscht. Eine Trennkupplung 37 ist hinter der Hilfsölpumpe in der Antriebswelle 20 vorgesehen, um den Kraftfluss zwischen Antriebsmotor und Ge triebe unterbrechen zu können.
Der Ölmotor 26 ist durch eine Kupplung 28 mit der Hohlwelle 29 gekuppelt. Zweckmässig ist diese Kupplung als eine mechanisch, hydraulisch, elektro magnetisch oder dergleichen schaltbare Reibungs kupplung ausgebildet. In ausgekuppeltem Zustand wirkt die Kupplung 28 als Freilauf.
Die Ölpumpe 24 wird von dem Sonnenrad 23 unmittelbar oder über ein als Vorgelege 41 oder Umlaufgetriebe ausgebildetes Untersetzungsgetriebe angetrieben. Die Ölpumpe 24 und damit das Sonnen rad 23 sind mittels einer mechanisch, hydraulisch oder elektrisch schaltbaren Bremse 34 abbremsbar und blockierbar.
Das Getriebe arbeitet in den einzelnen Fahrzeug zuständen wie folgt <I>1. Leerlauf</I> Welle 20 treibt den Planetenradträger 36 an. Da der Widerstand des Aussenrades 22 grösser ist als der des Sonnenrades 23, wird die Pumpe 24 ange trieben. Die Schrägscheibe 25 ist nicht angestellt, so mit findet keine Ölförderung statt, dabei wird vom Getriebe keine Kraft übertragen. <I>2. Anfahren und Beschleunigen</I> Durch Beschleunigen des Motors wird die Welle 20 auf höhere Drehzahl gebracht. Durch einen Reg ler wird die Schrägscheibe 25 angestellt, dabei findet sofort Ölförderung statt, der Ölmotor 26 setzt sich in Bewegung bei starker Anstellung der Schrägscheibe 27 (kleine Drehzahl, hohes Drehmoment).
Dabei wird die Freilaufkupplung 28 gesperrt und die Ab triebswelle 29 mitgenommen.
Durch die relative Verstellung der Schrägschei ben 25 und 27 zueinander mittels eines Reglers wird die Welle 29 auf eine Drehzahl kommen, bei wel cher das Aussenrad 22 schneller wird als der Plane tenradträger 36. Das Sonnenrad wird zunächst still stehen und dann versuchen, rückwärts zu laufen. Hierbei wird aber die Kupplung 34 die Pumpe fest hatten, also ist das Sonnenrad blockiert. Dies hat zur Folge, dass die Planetenräder 40 des vom Antriebs motor angetriebenen Planetenradträgers 36 sich auf dem Sonnenrad 33 abstützen und das Aussenrad 22 mit Schnellgangwirkung antreiben.
Dieser Vorgang ist stufenlos. Dazu kommt die Differentialwirkung des Umlaufgetriebes, welches be wirkt, dass mit abnehmender hydrostatischer Lei stung die mechanisch übertragene Leistung im glei chen Mass, d.h. progressiv und stufenlos, zunimmt, bis vollständiger mechanischer Kraftschluss erreicht ist. <I>3. Verzögerung</I> Durch Gaswegnehmen geht die Drehzahl des Motors zurück. Die Welle 29 bzw. das Aussenrad 22 laufen noch mit fast unveränderter Drehzahl ; das Sonnenrad 23 bleibt gesperrt. Dadurch wird der Planetenradträger 36 über die sich an dem Sonnen rad 23 abstützenden Planetenräder 40 vom Aussen rad 22 angetrieben.
Da der Planetenradträger über die Welle<B>20'</B> unmittelbar mit dem Antriebsmotor verbunden ist, wirkt dieser als Bremse.
Will man eine starke Bremswirkung durch den Motor erreichen, so wird die Freilaufkupplung 28 eingerückt ; damit wird der Ölmotor 26 durch ent sprechende Anstellung der Schrägscheiben 27 bzw. 25 zur Pumpe, und die Pumpe 24 wird zum Motor, und sie treibt über den Planetenradträger 36 den An triebsmotor mit erhöhter Drehzahl an und bewirkt damit eine grössere Bremswirkung. <I>4. Anschieben des Fahrzeuges</I> Die Freilaufkupplung 28 wird gesperrt.
Der Öl- motor 26 treibt die Ölpumpe an, die über _ das Son nenrad 23 und die sich an dem langsam umlaufenden Aussenrad 22 abstützenden Planetenräder 40 dem Planetenradträger 36 und den damit unmittelbar ver bundenen Antriebsmotor mit grösserer Drehzahl an treibt.
Es ist auch möglich, den Antriebsmotor allein über das Umlaufgetriebe durch Anschieben des Fahrzeugs anzuwerfen. In diesem Fall ist das Son nenrad 23 gesperrt. Die Kupplung 28 ist gelöst. Das Aussenrad 22 läuft um und treibt über die sich am Sonnenrad 23 abstützenden Planetenräder 40 den Planetenradträger 36 an und damit den Antriebs motor. <I>5. Rückwärtsfahren</I> Die Welle 20 treibt die Pumpe 24 an, die Schrägscheibe 25 wird umgekehrt angestellt, der Ölstrom fliesst in entgegengesetzter Richtung, was zur Folge hat, dass der Motor 26 auch eine umge kehrte Drehrichtung erhält. Die Freilaufkupplung 28 wird gesperrt, die Welle 29 wird in entgegengesetzter Richtung angetrieben.
Bei dem beschriebenen Getriebe wird, wie schon erwähnt, hydrostatische Leistung nur bei gewissen Fahrzuständen, im wesentlichen für Beschleunigung und für Bergsteigen, übertragen. In allen anderen Fahrbereichen, insbesondere bei mehr oder weniger konstanter Geschwindigkeit in der Ebene wird die Antriebsleistung rein mechanisch auf die Antriebs räder übertragen. Damit ergibt sich eine Verbesse rung des durchschnittlichen Wirkungsgrades, bezo gen auf die gesamte Fahrstrecke, da erfahrungs- gemäss Beschleunigungen und Bergsteigen nur gele gentlich erforderlich sind.
Die Erfindung lässt verschiedene Anordnungen der Hauptteile des Getriebes zu, ohne an der Wir kungsweise etwas zu ändern. So kann das Umlauf getriebe 21, statt zwischen Ölpumpe 24 und Ölmotor 26 angeordnet zu sein, auch vor oder hinter diesen beiden Elementen oder neben diesen liegen, insbe sondere dann, wenn diese beiden eine besonders kompakte Einheit bilden sollen (Fig. 2). Antrieb und Abtrieb können entweder auf einer Seite angeordnet sein (Fig. 1 und 2), wie es für bestimmte Blockbau weisen (z. B. Vorderradantrieb bzw. Heckmotor) not wendig ist, oder es kann ein durchgehender An- und Abtrieb gewählt werden (Fig. 3), wie es für Fahr zeuge konventioneller Bauart üblich ist.
Das Getriebe ist auch für Kraftfahrzeuge ge eignet, bei denen der Antriebsmotor quer zur Fahrt richtung eingebaut ist (Fig. 4 und 5). In diesem Falle ist das Umlaufgetriebe 21 zweckmässigerweise zwischen Antriebsmotor und hydrostatischem Teil mit deren Achsen fluchtend parallel zu der Antriebs achse des Kraftfahrzeuges angeordnet. Der Abtrieb von dem Aussenrad des Umlaufgetriebes auf das Ausgleichsgetriebe der Antriebsachse erfolgt ent weder über stirnverzahnte Räder oder andere form schlüssige Kraftübertragungselemente. Das Umlauf getriebe kann auch bei dieser Bauweise zwischen Öl- pumpe und Ölmotor angeordnet sein.
Bei der vorgeschlagenen Konstruktion sind ko axiale Kolbenpumpen bzw. Motoren bekannter Bau art vorgesehen, deren Hubvolumen mittels verstell barer Schrägscheiben von Null bis zu einem Maxi mum veränderlich ist. Es können aber auch andere Bauarten Verwendung finden, sofern sie eine stu fenlose Regelung des Förder- bzw. Schluckstromes zulassen.
Im Prinzip wird die wechselseitige Volumenrege lung der hydrostatischen Pumpe bzw. des Motors nach bekannten Gesetzen erfolgen, im wesentlichen aber so, dass eine Anpassung der Drehzahl der An triebsmaschine an den jeweiligen Leistungsbedarf zur Erzielung grösster Wirtschaftlichkeit erfolgt. Denn im Gegensatz zu den hydrodynamischen Getrieben, de ren hydraulischer Teil ein festes Übersetzungsver hältnis aufweist, kann beim hydrostatischen Ge triebe dieses Verhältnis manuell oder automatisch (mit Hilfe von Reglern etc.) je nach den Erforder nissen des augenblicklichen Drehzahl- oder Lei stungsbedarfes ausgewählt werden.