CH703429A1 - Stepless hydrostatic-mechanical power-split transmission for wheeled loader utilized for e.g. earth movement works, has reversing gear units provided for changing between forward and reverse travel regions - Google Patents

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CH703429A1
CH703429A1 CH01119/10A CH11192010A CH703429A1 CH 703429 A1 CH703429 A1 CH 703429A1 CH 01119/10 A CH01119/10 A CH 01119/10A CH 11192010 A CH11192010 A CH 11192010A CH 703429 A1 CH703429 A1 CH 703429A1
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power split
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power
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Markus Liebherr
Josef Haeglsperger
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Abstract

The transmission has hydrostatic branches comprising a pivotable inclined axis-type hydrostatic unit (H1) adjustable in displacement and/or delivery volume and operating as a pump (P). Another pivotable inclined axis-type hydrostatic unit (H2) is adjustable in displacement and operates as a motor (M). The hydrostatic units are hydraulically connected to each other, and forward and reverse travel regions (V, R) are continuously passable by adjustment of displacement of both the hydrostatic units. Reversing gear units (32-34) are provided for changing between the travel regions. Independent claims are also included for the following: (1) a method for operating a power-split transmission (2) a wheel loader comprising a front axle.

Description

[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Fahrzeugantriebe. Sie betrifft ein stufenloses hydrostatisch-mechanisches Leistungsverzweigungsgetriebe gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1, welches vorzugsweise für den Einsatz bei Radladern vorgesehen ist. The present invention relates to the field of vehicle drives. It relates to a continuously variable hydrostatic-mechanical power split transmission according to the preamble of claim 1, which is preferably intended for use in wheel loaders.

[0002] Für Erdbewegungsarbeiten aber auch für die Aufnahme und den Transport von Gütern oder anderen Gegenständen werden in grossem Umfang und in den unterschiedlichsten Leistungsklassen Radlader eingesetzt, weil sie schnell und wendig sind und sich durch eine hohe Flexibilität auszeichnen. Ein beispielhafter Radlader einer höheren Leistungsklasse, wie er aus der US D540 352 bekannt ist, ist in Fig. 1in der Seitenansicht dargestellt. Der Radlader 10 der Fig. 1 umfasst einen Vorderteil 11 und ein Hinterteil 12, die zur Lenkung des Fahrzeugs gegeneinander um eine vertikale Schwenkachse verschwenkbar sind. Im Vorderteil 11 ist eine Vorderachse 13 mit entsprechenden Rädern angeordnet, im Hinterteil 12 eine Hinterachse 14. For earthmoving work but also for the absorption and transport of goods or other objects wheel loaders are used on a large scale and in different performance classes, because they are fast and agile and are characterized by a high degree of flexibility. An exemplary higher load class wheel loader, as known from US Pat. No. 5,535,352, is shown in side view in FIG. The wheel loader 10 of FIG. 1 comprises a front part 11 and a rear part 12, which are pivotable relative to each other about a vertical pivot axis for steering the vehicle. In the front part 11, a front axle 13 is arranged with corresponding wheels, in the rear part 12, a rear axle 14th

[0003] Am Vorderteil 11 ist ein hydraulisch bewegbarer Arm 18 angeordnet, an dessen vorderem Ende eine hydraulisch bewegbare Schaufel 16 befestigt ist. Ein Teil der Hydraulik ist zu sehen und mit dem Bezugszeichen 17 bezeichnet. Zwischen den beiden Achsen 13 und 14 ist eine Kabine 19 für den Fahrer vorgesehen. Angetrieben wird der Radlader 10 durch einen Verbrennungsmotor 20, der aus Gründen des Gewichtsausgleichs hinter der Hinterachse 14 angeordnet ist. Von der angetriebenen Hinterachse 14 läuft eine Kardanwelle 15 zur Vorderachse 13, die ebenfalls angetrieben ist. Zur Lenkung des Fahrzeugs wird das Vorderteil 11 gegenüber dem Hinterteil 12 hydraulisch verschwenkt. At the front part 11, a hydraulically movable arm 18 is arranged at the front end of a hydraulically movable blade 16 is attached. A part of the hydraulic system can be seen and designated by the reference numeral 17. Between the two axles 13 and 14, a cab 19 is provided for the driver. The wheel loader 10 is driven by an internal combustion engine 20, which is arranged behind the rear axle 14 for reasons of weight compensation. From the driven rear axle 14, a propeller shaft 15 runs to the front axle 13, which is also driven. To steer the vehicle, the front part 11 is hydraulically pivoted relative to the rear part 12.

[0004] Ein solcher Radlader 10 muss gerade bei Erdbewegungsarbeiten teilweise grössere Strecken sowohl in Vorwärtsfahrt als auch in Rückwärtsfahrt zurücklegen. Weiterhin wird, wenn beispielsweise die Schaufel 16 zur Aufnahme von Erdreich in den Boden geschoben wird, ein hohes Anfangsdrehmoment benötigt, um den Widerstand beim Einschieben der Schaufel 16 zu überwinden. Insgesamt besteht daher der Wunsch, am Anfang des Fahrbereichs ein hohes Drehmoment an den Rädern zur Verfügung zu haben und sowohl in Vorwärtsfahrt als auch in Rückwärtsfahrt einen grossen Geschwindigkeitsbereich möglichst ohne Zugkraftunterbrechung überstreichen zu können. Such a wheel loader 10 must travel straight in earthworks work in some cases greater distances in both forward drive and in reverse. Furthermore, if, for example, the soil scooping blade 16 is pushed into the ground, a high initial torque is needed to overcome the resistance of the blade 16 being pushed in. Overall, therefore, there is a desire to have at the beginning of the driving range, a high torque at the wheels available and to be able to cover a large speed range as possible without forward interruption in both forward drive and in reverse.

[0005] Aus der Druckschrift WO 2009/047 036 A1 ist ein Leistungsverzweigungsgetriebe mit einem hydrostatischen Leistungszweig und einem mechanischen Leistungszweig bekannt, welches für Radlader geeignet sein soll über eine erste Fahrbereichskupplung einen ersten Fahrbereich und über eine zweite Fahrbereichskupplung einen zweiten Fahrbereich und über eine Kupplung für Rückwärtsfahrt einen Rückwärtsfahrbereich zur Verfügung stellt. Der hydrostatische Leistungszweig wird durch zwei als Pumpe und Motor arbeitende Hydrostaten gebildet, die über ein gemeinsames Bauteil nur synchron miteinander verstellbar sind. Die Unterteilung des Vorwärtsfahrbereichs durch mechanische Getriebemittel in einem ersten und zweiten Fahrbereich ist mechanisch aufwändig. Die zwangsgekoppelte Verstellung der beiden Hydrostaten führt zu starken Einschränkungen des Arbeitsbereiches. Publication WO 2009/047 036 A1 discloses a power split transmission with a hydrostatic power branch and a mechanical power branch, which should be suitable for wheel loaders via a first drive range clutch, a first drive range and a second drive range clutch, a second drive range and a clutch for reverse drive provides a reverse range. The hydrostatic power branch is formed by two hydrostats operating as pump and motor, which are only synchronously adjustable with each other via a common component. The subdivision of the forward driving range by mechanical transmission means in a first and second driving range is mechanically complex. The positively coupled adjustment of the two hydrostats leads to severe limitations of the working area.

[0006] Dasselbe gilt auch für die Leistungsverzweigungsgetriebe aus der WO 2009/047 037A1, der WO 2009/047 038A1 und der WO 2009/047 042A1. The same also applies to the power split transmission from WO 2009/047 037A1, WO 2009/047 038A1 and WO 2009/047 042A1.

[0007] Aus der Druckschrift DE 2 335 629 ist eine Antriebsvorrichtung, insbesondere für land- und bauwirtschaftlich genutzte Fahrzeuge, bekannt, die mit einer hydrostatisch-mechanischen Leistungsverzweigung arbeitet und im hydrostatischen Leistungszweig eine hydrostatische Primärmaschine und zwei hydrostatische Sekundärmaschinen aufweist, die über eine gemeinsame Welle fest miteinander gekoppelt sind. Diese bekannte Antriebsvorrichtung verzichtet vollständig auf mechanische Umschaltmittel. Der Übergang zwischen Rückwärtsfahrt und Vorwärtsfahrt wird dabei durch Änderung der Drehrichtung der Sekundärmaschinen bewirkt. Nachteilig ist dabei, dass der Geschwindigkeitsbereich für Rückwärtsfahrt nur etwa halb so gross ist wie bei der Vorwärtsfahrt. From the document DE 2 335 629 a drive device, in particular for agricultural and construction industry used vehicles, known which works with a hydrostatic-mechanical power split and hydrostatic power branch has a hydrostatic primary machine and two hydrostatic secondary machines, via a common Wave are firmly coupled together. This known drive device completely dispenses with mechanical switching means. The transition between reverse and forward driving is effected by changing the direction of rotation of the secondary machinery. The disadvantage here is that the speed range for reversing only about half as large as in the forward drive.

[0008] Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Leistungsverzweigungsgetriebe, insbesondere für Radlader, zu schaffen, welches einfach und kompakt aufgebaut ist, ein hohes Anfangsdrehmoment zur Verfügung stellt und bei Vorwärtsfahrt und Rückwärtsfahrt einen weitgehend gleich grossen Geschwindigkeitsbereich überstreicht. Es ist weiterhin eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Leistungsverzweigungsgetriebes anzugeben, sowie einen Radlader mit einem solchen Getriebe. It is therefore an object of the present invention to provide a power split transmission, in particular for wheel loader, which is simple and compact, provides a high initial torque is available and covers a largely equal speed range when driving forward and reversing. It is a further object of the invention to provide a method for operating such a power split transmission, as well as a wheel loader with such a transmission.

[0009] Die Aufgaben werden gelöst durch die Merkmale der Ansprüche 1, 7 und 9. The objects are achieved by the features of claims 1, 7 and 9.

[0010] Bei dem erfindungsgemässen Leistungsverzweigungsgetriebe wird die von einem Verbrennungsmotor an eine Antriebswelle abgegebene Leistung über einen Planetentrieb auf einen mechanischen Zweig und einen hydrostatischen Zweig aufgeteilt und mit Hilfe von Summierungsmitteln ausgangsseitig aufsummiert, wobei der hydrostatische Zweig wenigstens einen ersten, als Pumpe arbeitenden, im Schluckvolumen verstellbaren Hydrostaten und wenigstens einen zweiten, als Motor arbeitenden, im Schluckvolumen verstellbaren Hydrostaten aufweist, die hydraulisch miteinander verbunden sind, wobei ein Vorwärtsfahrbereich und ein Rückwärtsfahrbereich vorgesehen sind. Es ist dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der Vorwärtsfahrbereich als auch der Rückwärtsfahrbereich ausschliesslich durch Verstellen der Schluckvolumina der Hydrostaten stufenlos durchfahrbar sind, dass zwei zweite Hydrostaten vorgesehen sind, die als Motoren arbeiten und dass zum Wechseln zwischen dem Vorwärtsfahrbereich und dem Rückwärtsfahrbereich ein Reversiergetriebe vorgesehen ist. In the power-split transmission according to the invention, the output from an internal combustion engine to a drive shaft power is divided by a planetary gear on a mechanical branch and a hydrostatic branch and summed on the output side by means of summing means, wherein the hydrostatic branch at least a first, working as a pump in the Suction volume adjustable hydrostatic and at least a second, working as a motor, adjustable in displacement hydrostat has, which are hydraulically connected to each other, wherein a forward drive range and a reverse range are provided. It is characterized in that both the forward drive range and the reverse drive range are steplessly passable exclusively by adjusting the displacement volumes of the hydrostatic drives, that two second hydrostatic drives are provided which operate as motors and that a reversing drive is provided for switching between the forward drive range and the reverse drive range.

[0011] Eine Ausgestaltung des Leistungsverzweigungsgetriebes nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Reversiergetriebe am Ausgang des Leistungsverzweigungsgetriebes angeordnet ist, und dass das Reversiergetriebe eine Reversierkupplung umfasst, mit welcher die aufsummierte Leistung wahlweise über eine erste Getriebeeinheit für die Vorwärtsfahrt oder über eine zweite Getriebeeinheit für die Rückwärtsfahrt auf eine Abtriebswelle gegeben werden kann. Hierdurch wird ein besonders kompakter Aufbau des Getriebes ermöglicht. An embodiment of the power split transmission according to the invention is characterized in that the reversing gear is arranged at the output of the power split transmission, and that the reversing comprises a reversing clutch, with which the summed power either via a first gear unit for forward drive or via a second gear unit for the reverse drive can be given to an output shaft. This allows a particularly compact construction of the transmission.

[0012] Eine andere Ausgestaltung des erfindungsgemässen Leistungsverzweigungsgetriebes zeichnet sich dadurch aus, dass die beiden zweiten Hydrostaten gleich ausgebildet sind, dass die beiden zweiten Hydrostaten jeweils ein maximales Schluckvolumen aufweisen, das dem maximalen Schluckvolumen des ersten Hydrostaten entspricht, und dass die beiden zweiten Hydrostaten synchron verstellbar sind. Hierdurch steht ein hohes Drehmoment am Anfang des Fahrbereichs zur Verfügung. Another embodiment of the inventive power split transmission is characterized in that the two second hydrostats are identical, that the two second Hydrostaten each have a maximum displacement, which corresponds to the maximum displacement of the first Hydrostaten, and that the two second hydrostats synchronously are adjustable. As a result, a high torque at the beginning of the driving range is available.

[0013] Eine andere Ausgestaltung des erfindungsgemässen Leistungsverzweigungsgetriebes ist dadurch gekennzeichnet, dass die beiden zweiten Hydrostaten über eine gemeinsame Welle miteinander drehfest verbunden sind, und dass die gemeinsame Welle als Summierungswelle für die auf Summierung der Leistungen der beiden Leistungszweige wirkt. Auch diese Massnahme verringerte Platzbedarf. Another embodiment of the power split transmission according to the invention is characterized in that the two second Hydrostaten are rotatably connected to each other via a common shaft, and that the common shaft acts as a summation wave for summing the power of the two power branches. This measure also reduced space requirements.

[0014] Eine andere Ausgestaltung des erfindungsgemässen Leistungsverzweigungsgetriebes ist dadurch gekennzeichnet, dass die Hydrostaten als verschwenkbare Schrägachsen-Hydrostaten ausgebildet sind und jeweils Schwenkbereiche aufweisen, die von 0° bis wenigstens 45° reichen. Auf diese Weise lässt sich über einen breiten Geschwindigkeitsbereich ein hoher Wirkungsgrad erzielen. Another embodiment of the inventive power split transmission is characterized in that the hydrostatic units are designed as pivotable oblique axis hydrostat and each have pivoting ranges ranging from 0 ° to at least 45 °. In this way, a high efficiency can be achieved over a wide speed range.

[0015] Eine andere Ausgestaltung des erfindungsgemässen Leistungsverzweigungsgetriebes ist dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle als Zentralwelle durch das Getriebe hindurch geführt ist und am Ausgang des Getriebes angeordnete Pumpeneinheiten antreibt. Another embodiment of the inventive power split transmission is characterized in that the drive shaft is guided as a central shaft through the transmission and drives at the output of the transmission arranged pump units.

[0016] Das erfindungsgemässe Verfahren zum Betrieb eines Leistungsverzweigungsgetriebes nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zur Verwirklichung eines stufenlosen Vorwärtsfahrbereichs vor dem Anfahren zunächst das Schluckvolumen des ersten Hydrostaten auf null und das Schluckvolumen der zweiten Hydrostaten auf Maximum gestellt wird, dass in einer ersten Phase das Schluckvolumen der zweiten Hydrostaten auf dem Maximum gehalten und das Schluckvolumen des ersten Hydrostaten in Vorwärtsfahrtrichtung vergrössert wird, bis es sein Maximum in Vorwärtsfahrtrichtung erreicht, und dass in einer zweiten Phase das Schluckvolumen des ersten Hydrostaten auf dem Maximum gehalten und das Schluckvolumen der zweiten Hydrostaten vom Maximum bis auf null verringert wird. The inventive method for operating a power split transmission according to the invention is characterized in that for the realization of a continuous forward range before starting first, the intake volume of the first hydrostatic power to zero and the displacement of the second hydrostatic power is set to maximum, that in a first phase the sip volume of the second hydrostats is kept at maximum and the sip volume of the first hydrostate in the forward direction is increased until it reaches its maximum in the forward direction, and in a second phase the sip volume of the first hydrostate is maintained at its maximum and the sump volume of the second hydrostats is maintained Maximum is reduced to zero.

[0017] Eine Ausgestaltung des Verfahrens nach der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass zur Verwirklichung eines stufenlosen Rückwärtsfahrbereichs der Drehsinn am Ausgang des Leistungsverzweigungsgetriebes durch ein Reversiergetriebe umgekehrt wird, und dass bei umgekehrtem Drehsinn der stufenlose Vorwärtsfahrbereich durchfahren wird. An embodiment of the method according to the invention is characterized in that to achieve a continuous reverse range of rotation at the output of the power split transmission is reversed by a reversing gear, and that is reversed in the direction of rotation of the stepless forward range.

[0018] Der erfindungsgemässe Radlader ist mit einer Vorderachse und einer Hinterachse ausgestattet, sowie einer zwischen beiden Achsen angeordneten Kabine und einem hinter der Hinterachse angeordneten Verbrennungsmotor. Er zeichnet sich dadurch aus, dass vor dem Verbrennungsmotor im Bereich der Hinterachse ein mit dem Verbrennungsmotor verbundenes Leistungsverzweigungsgetriebe nach der Erfindung vorgesehen ist. The inventive wheel loader is equipped with a front axle and a rear axle, as well as arranged between two axles cabin and an arranged behind the rear axle of the internal combustion engine. It is characterized in that in front of the internal combustion engine in the region of the rear axle, a power split transmission connected to the internal combustion engine is provided according to the invention.

[0019] Eine Ausgestaltung des erfindungsgemässen Radladers ist dadurch gekennzeichnet, dass über das Leistungsverzweigungsgetriebe die Hinterachse des Radladers angetrieben ist An embodiment of the inventive wheel loader is characterized in that the rear axle of the wheel loader is driven via the power split transmission

[0020] Eine Ausgestaltung des erfindungsgemässen Radladers ist dadurch gekennzeichnet, dass über eine Kardanwelle auch die Vorderachse des Radladers angetrieben ist. An embodiment of the inventive wheel loader is characterized in that via a cardan shaft and the front axle of the wheel loader is driven.

[0021] Die Erfindung soll nachfolgend im Zusammenhang mit der Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigen <tb>Fig. 1<sep>in der Seitenansicht einen beispielhaften Radlader, wie aus dem Stand der Technik bekannt und für den Einbau des Leistungsverzweigungsgetriebes nach der Erfindung geeignet ist; <tb>Fig. 2<sep>den Getriebeplan eines Leistungsverzweigungsgetriebes gemäss einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; <tb>Fig. 3<sep>anhand von drei Teilfiguren 3a), 3b) und 3c) die Verstellung der Hydrostaten des Leistungsverzweigungsgetriebes nach Fig. 2 zur Überstreichung des Vorwärtsfahrbereichs, wobei der Einfachheit halber nur einer der beiden zweiten Hydrostaten gezeigt ist; und <tb>Fig. 4<sep>in einer zu Fig. 3 vergleichbaren Darstellung die Verstellung der Hydrostaten bei Rückwärtsfahrt ohne Einsatz des Reversiergetriebes.The invention will be explained in more detail below in connection with the drawing with reference to embodiments. Show it <Tb> FIG. 1 <sep> in side view of an exemplary wheel loader, as known from the prior art and suitable for the installation of the power split transmission according to the invention; <Tb> FIG. 2 <sep> the transmission diagram of a power split transmission according to an embodiment of the present invention; <Tb> FIG. 3 with reference to three subfigures 3a), 3b) and 3c) the adjustment of the hydrostatic units of the power split transmission according to FIG. 2 for sweeping the forward drive range, with only one of the two second hydrostats shown for the sake of simplicity; and <Tb> FIG. 4 in a representation comparable to FIG. 3, the adjustment of the hydrostats when reversing without the use of the reversing gear.

[0022] In Fig. 2 ist der Getriebeplan eines Leistungsverzweigungsgetriebes gemäss einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wiedergegeben. Das Leistungsverzweigungsgetriebe 40 ist über eine Antriebswelle 21 mit einem Verbrennungsmotor 20 verbunden, der durch eine angedeutete Kurbelwelle symbolisiert wird. Die Antriebswelle 21 ist drehfest mit dem Planetenträger 23 eines Planetentriebs 22 verbunden, der zwei Sonnenräder 25, 26, ein Planetenrad 24 und ein Hohlrad 27 umfasst. Über das Hohlrad 24 und ein Zahnrad 28 steht ein erster Hydrostat H1, der als Pumpe P arbeitet, mit dem Planetentrieb 22 in Wirkverbindung. In Fig. 2, the transmission diagram of a power split transmission according to an embodiment of the present invention is shown. The power split transmission 40 is connected via a drive shaft 21 with an internal combustion engine 20, which is symbolized by an indicated crankshaft. The drive shaft 21 is rotatably connected to the planet carrier 23 of a planetary drive 22, which includes two sun gears 25, 26, a planetary gear 24 and a ring gear 27. About the ring gear 24 and a gear 28 is a first hydrostatic H1, which operates as a pump P, with the planetary gear 22 in operative connection.

[0023] Das zweite Sonnenrad 26 kämmt mit einem Zahnrad 29, das drehfest auf einer Summierungswelle 41 sitzt. Die Summierungswelle 41 ist gleichzeitig die gemeinsame Verbindungswelle zweier zweiter Hydrostaten H2, die als Motoren M arbeiten und von dem ersten Hydrostaten H1 über nicht gezeigte Leitungen mit hydraulischer Druckflüssigkeit versorgt werden. Auf der Summierungswelle 41 ist weiterhin ein zweites Zahnrad 31 drehfest angeordnet, welches mit einem Zahnrad 30 kämmt, das über eine Hohlwelle mit einer Reversierkupplung 32 verbunden ist. Die ersten und zweiten Hydrostaten H1, H2 sind vorzugsweise vom Schrägachsentyp und können so ausgeführt werden, wie dies in der Druckschrift WO 2006/042 434A1 beschrieben und gezeigt ist. The second sun gear 26 meshes with a gear 29 which is non-rotatably mounted on a summation shaft 41. The summation shaft 41 is at the same time the common connecting shaft of two second hydrostatic units H2, which operate as motors M and are supplied by the first hydrostatic unit H1 via lines, not shown, with hydraulic pressure fluid. On the summation shaft 41, a second gear 31 is further arranged rotatably, which meshes with a gear 30 which is connected via a hollow shaft with a reversing coupling 32. The first and second hydrostatic units H1, H2 are preferably of the oblique axis type and can be configured as described and shown in document WO 2006/042 434A1.

[0024] Die Reversierkupplung 32 schaltet die von der Summierung Welle 41 abgenommene Leistung wahlweise über eine erste Getriebeeinheit 33 oder eine zweite Getriebeeinheit 34 auf eine Kardanwelle 35, welche die mit einem Kegelradgetriebe 36 versehene Hinterachse HA mit der Vorderachse VA verbindet. Die erste Getriebeeinheit 33 ist für die Vorwärtsfahrt V ausgelegt, die zweite Getriebeeinheit 34 durch Umkehrung der Drehrichtung für die Rückwärtsfahrt R. Das Leistungsverzweigungsgetriebe 40 ist vorzugsweise unmittelbaren Bereich der Hinterachse HA angeordnet und kann mit dem Kegelradgetriebe 36 zu einer baulichen Einheit zusammengefasst werden. The Reversierkupplung 32 switches the power taken from the summation wave 41 either via a first gear unit 33 or a second gear unit 34 to a propeller shaft 35, which connects the provided with a bevel gear 36 rear axle HA with the front axle VA. The first gear unit 33 is designed for the forward travel V, the second gear unit 34 by reversing the direction of rotation for the reverse R. The power split transmission 40 is preferably arranged immediate area of the rear axle HA and can be combined with the bevel gear 36 to a structural unit.

[0025] Die beiden Sonnenräder 25 und 26 des Planetentriebs 22 sind über eine Hohlachse verbunden. Durch diese Hohlachse hindurch, sowie durch die andere Hohlachse, welche das Zahnrad 30 mit der Reversierkupplung 32 verbindet, verläuft in Verlängerung der Antriebswelle 21 eine Zentralwelle 37 durch das Getriebe hindurch und treibt zwei Pumpeneinheiten 38 und 39 an, welche die Hydraulik des Radladers mit hydraulischer Druckflüssigkeit versorgen. The two sun gears 25 and 26 of the planetary drive 22 are connected via a hollow axle. Through this hollow axle, as well as through the other hollow shaft which connects the gear 30 with the reversing coupling 32 extends in extension of the drive shaft 21, a central shaft 37 through the transmission and drives two pump units 38 and 39, which the hydraulics of the wheel loader with hydraulic Supply pressure fluid.

[0026] Mit dem Leistungsverzweigungsgetriebe 40 der Fig. 2 lassen sich ein stufenloser Vorwärtsfahrbereich und ein stufenloser Rückwärtsfahrbereich verwirklichen. Die zugehörigen Verstellungen der Hydrostaten H1 und H2 sind in Fig. 3(Vorwärtsfahrbereich) wiedergegeben. Der Einfachheit halber ist dabei nur einer der beiden zweiten Hydrostaten H2 gezeigt und das Reversiergetriebe ist ganz weggelassen. Der Vorwärtsfahrbereich beginnt mit dem in Fig. 3a) gezeigten Stillstand, in welchem der erste Hydrostat H1 unverschwenkt ist und damit ein verschwindendes Schluckvolumen aufweist, während der zweite Hydrostat H2 voll (um etwa 45°) verschwenkt ist und das maximal Schluckvolumen hat. Zum Anfahren wird der erste Hydrostat zu der für die Vorwärtsbewegung zuständige obere Seite ausgeschwenkt, wodurch das Fahrzeug Fahrt aufnimmt. Die maximale Auslenkung der zweiten Hydrostaten H2 sorgt dabei für ein hohes Drehmoment (hohe Zugkraft) bei geringer Drehgeschwindigkeit Ist der erste Hydrostat H1 voll ausgelenkt (Fig. 3b), wird er dort gehalten und die zweiten Hydrostaten H2 nach innen auf die Nullstellung (verschwindendes Schluckvolumen) zurückgeschwenkt (Fig. 3c). Das sich verkleinernde Schluckvolumen in den zweiten Hydrostaten H2 sorgt für immer höhere Drehgeschwindigkeit bei kleiner werdendem Drehmoment. With the power split transmission 40 of FIG. 2, a continuous forward range and a continuously variable reverse range can be realized. The associated adjustments of the hydrostats H1 and H2 are shown in Fig. 3 (forward range). For the sake of simplicity, only one of the two second hydrostats H2 is shown and the reversing gearbox is completely omitted. The forward driving range begins with the standstill shown in FIG. 3a), in which the first hydrostat H1 is not pivoted and thus has a vanishing displacement, while the second hydrostat H2 is fully swiveled (by about 45 °) and has the maximum displacement. For starting, the first hydrostat is swung out to the responsible for the forward movement upper side, whereby the vehicle is picking up speed. The maximum deflection of the second hydrostatic units H2 ensures a high torque (high tensile force) at low rotational speed. If the first hydrostat H1 is fully deflected (FIG. 3b), it is held there and the second hydrostatic units H2 are held inwards to the zero position (vanishing displacement) ) (Fig. 3c). The decreasing absorption volume in the second hydrostat H2 ensures ever higher rotational speed with decreasing torque.

[0027] Bei der normalen Rückwärtsfahrt wird derselbe Verstellzyklus gemäss Fig. 3 durchlaufen, mit dem Unterschied, dass das Reversiergetriebe 32, 33, 34 auf Rückwärtsfahrt umgeschaltet wird (die Reversierkupplung 32 stellt eine Verbindung mit der für die Rückwärtsfahrt R zuständige Getriebeeinheit 34 her). Auf diese Weise steht der gesamte Geschwindigkeitsbereich der Vorwärtsfahrt auch für die Rückwärtsfahrt zur Verfügung. 3, with the difference that the reversing gear 32, 33, 34 is switched to reverse (the reversing 32 makes a connection with the responsible for the reverse drive R gear unit 34 ago) , In this way, the entire speed range of the forward drive is also available for the reverse drive.

[0028] Es ist aber auch denkbar, ohne Betätigen der Reversierkupplung 32 eine eingeschränkte Rückwärtsfahrt dadurch zu bewirken, das ein Verstellzyklus gemäss Fig. 4durchlaufen wird. Bei der Rückwärtsfahrt gemäss Fig. 4 wird von derselben Stillstandkonfiguration (Fig. 4a) ausgegangen wie bei der Vorwärtsfahrt (Fig. 3a). Der erste Hydrostat H1 wird zum Anfahren jedoch in die entgegengesetzte Richtung verschwenkt, bis er seine maximale Auslenkung erreicht hat (Fig. 4b). Die voll ausgelenkten zweiten Hydrostaten H2 werden dann in die Nullstellung zurückgeschwenkt (Fig. 4c). Hierdurch ergibt sich eine Umkehr der Drehrichtung der zweiten Hydrostaten H2, die den Einsatz des Reversiergetriebes überflüssig macht. However, it is also conceivable to effect a limited reversing without actuation of the reversing clutch 32 by an adjustment cycle according to FIG. 4. In the reverse drive according to FIG. 4, the same standstill configuration (FIG. 4a) is assumed as in the forward drive (FIG. 3a). However, the first hydrostat H1 is pivoted in the opposite direction until it reaches its maximum deflection (FIG. 4b). The fully deflected second hydrostatic units H2 are then pivoted back into the zero position (FIG. 4c). This results in a reversal of the direction of rotation of the second hydrostat H2, which makes the use of the reversing gear superfluous.

[0029] Mit einem Leistungsverzweigungsgetriebe 40 der beschriebenen Art kann beispielsweise eine Leistung von 90 kW übertragen werden. Der Radlader 10 erreicht eine Geschwindigkeit von 50 km/h bei einer Drehzahl des Verbrennungsmotors 20 von 2200 U/min. Der pumpende erste Hydrostat H1 hat dabei beispielsweise ein maximales Schluckvolumen von 160 cm3, die als Motoren arbeitenden Hydrostaten H2 haben jeweils ein maximales Schluckvolumen von ebenfalls etwa 160 cm3. Selbstverständlich können, wenn die Hydrostaten entsprechend (z.B. mit mehreren 100 cm<3> Schluckvolumen) ausgelegt sind, auch deutlich höhere Leistungen übertragen werden. Es ist daher durchaus denkbar, dass ein derartiges Getriebe auch bei Schiffsantrieben oder Gleisfahrzeugen eingesetzt wird. With a power split transmission 40 of the type described, for example, a power of 90 kW can be transmitted. The wheel loader 10 reaches a speed of 50 km / h at a speed of the engine 20 of 2200 U / min. For example, the pumping first hydrostat H1 has a maximum displacement of 160 cm3, while the hydrostatic units H2 operating as motors each have a maximum displacement of about 160 cm3. Of course, if the hydrostats are designed accordingly (e.g., with several 100 cm <3> displacement), significantly higher powers can also be transmitted. It is therefore quite conceivable that such a transmission is also used in ship propulsion or track vehicles.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

[0030] <tb>10<sep>Radlader <tb>11<sep>Vorderteil <tb>12<sep>Hinterteil <tb>13<sep>Vorderachse <tb>14<sep>Hinterachse <tb>15<sep>Kardanwelle <tb>16<sep>Schaufel <tb>17<sep>Hydraulik <tb>18<sep>Arm <tb>19<sep>Kabine <tb>20<sep>Verbrennungsmotor <tb>21<sep>Antriebswelle <tb>22<sep>Planetentrieb <tb>23<sep>Planetenträger <tb>24<sep>Planetenrad <tb>25,26<sep>Sonnenrad <tb>27<sep>Hohlrad <tb>28-31<sep>Zahnrad <tb>32<sep>Reversierkupplung <tb>33,34<sep>Getriebeeinheit <tb>35<sep>Kardanwelle <tb>36<sep>Kegelradgetriebe <tb>37<sep>Zentralwelle <tb>38,39<sep>Pumpeneinheit <tb>40<sep>Leistungsverzweigungsgetriebe (stufenlos, hydrostatisch-mechanisch) <tb>41<sep>Summierungswelle <tb>H1, H2<sep>Hydrostat (z.B. Schrägachsentyp) <tb>HA<sep>Hinterachse <tb>M<sep>Motor <tb>P<sep>Pumpe <tb>R<sep>Rückwärtsfahrt <tb>VA<sep>Vorderachse <tb>V<sep>Vorwärtsfahrt[0030] <Tb> 10 <sep> Wheel loaders <Tb> 11 <sep> front <Tb> 12 <sep> buttock <Tb> 13 <sep> Front <Tb> 14 <sep> Rear axle <Tb> 15 <sep> propshaft <Tb> 16 <sep> shovel <Tb> 17 <sep> Hydraulics <Tb> 18 <sep> Arm <Tb> 19 <sep> Cabin <Tb> 20 <sep> engine <Tb> 21 <sep> Drive Shaft <Tb> 22 <sep> Planetary engine <Tb> 23 <sep> planet carrier <Tb> 24 <sep> planet <Tb> 25.26 <sep> sun <Tb> 27 <sep> gear <Tb> 28-31 <sep> Gear <Tb> 32 <sep> reverse coupling <Tb> 33.34 <sep> gear unit <Tb> 35 <sep> propshaft <Tb> 36 <sep> Bevel <Tb> 37 <sep> central shaft <Tb> 38.39 <sep> pump unit <tb> 40 <sep> Power split transmission (stepless, hydrostatic-mechanical) <Tb> 41 <sep> Collecting shaft <tb> H1, H2 <sep> Hydrostat (e.g., sloped type) <Tb> HA <sep> Rear axle <Tb> M <sep> Engine <Tb> P <sep> pump <Tb> R <sep> reversing <Tb> VA <sep> Front <Tb> V <sep> forward travel

Claims (11)

1. Stufenloses hydrostatisch-mechanisches Leistungsverzweigungsgetriebe (40) für ein Nutzfahrzeug, insbesondere einen Radlader (10), bei welchem Leistungsverzweigungsgetriebe (40) die von einem Verbrennungsmotor (20) an eine Antriebswelle (21) abgegebene Leistung über einen Planetentrieb (22) auf einen mechanischen Zweig (26, 29) und einen hydrostatischen Zweig (H1, H2) aufgeteilt und mit Hilfe von Summierungsmitteln (41) ausgangsseitig aufsummiert wird, wobei der hydrostatische Zweig (H1, H2) wenigstens einen ersten, als Pumpe (P) arbeitenden, im Schluckvolumen verstellbaren Hydrostaten (H1) und wenigstens einen zweiten, als Motor (M) arbeitenden, im Schluckvolumen verstellbaren Hydrostaten (H2) aufweist, die hydraulisch miteinander verbunden sind, wobei ein Vorwärtsfahrbereich (V) und ein Rückwärtsfahrbereich (R) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der Vorwärtsfahrbereich (V) als auch der Rückwärtsfahrbereich (R) ausschliesslich durch Verstellen der Schluckvolumina der Hydrostaten (H1, H2) stufenlos durchfahrbar sind, dass zwei zweite Hydrostaten (H2) vorgesehen sind, die als Motoren (M) arbeiten, und dass zum Wechseln zwischen dem Vorwärtsfahrbereich (V) und dem Rückwärtsfahrbereich (R) ein Reversiergetriebe (32, 33, 34) vorgesehen ist.1. Stepless hydrostatic-mechanical power split transmission (40) for a commercial vehicle, in particular a wheel loader (10), wherein power split transmission (40) from an internal combustion engine (20) to a drive shaft (21) output power via a planetary gear (22) on a mechanical branch (26, 29) and a hydrostatic branch (H1, H2) divided and summed with the aid of summation means (41) on the output side, wherein the hydrostatic branch (H1, H2) at least a first, as a pump (P) working, in Displacement volume adjustable hydrostats (H1) and at least one second, as a motor (M) working, in the displacement volume adjustable hydrostat (H2), which are hydraulically connected to each other, wherein a forward driving range (V) and a reverse range (R) are provided, characterized in that both the forward driving range (V) and the reverse driving range (R) are controlled exclusively by adjusting the throttle Lumina of the hydrostatic (H1, H2) are steplessly durchfahrbar that two second hydrostatic units (H2) are provided, which operate as motors (M), and that for switching between the forward drive range (V) and the reverse range (R), a reversing gear (32 , 33, 34) is provided. 2. Leistungsverzweigungsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Reversiergetriebe (32, 33, 34) am Ausgang des Leistungsverzweigungsgetriebes (40) angeordnet ist, und dass das Reversiergetriebe eine Reversierkupplung (32) umfasst mit welcher die aufsummierte Leistung wahlweise über eine erste Getriebeeinheit (33) für die Vorwärtsfahrt (V) oder über eine zweite Getriebeeinheit (34) für die Rückwärtsfahrt (R) auf eine Abtriebswelle (35) gegeben werden kann.2. power split transmission according to claim 1, characterized in that the reversing gear (32, 33, 34) at the output of the power split transmission (40) is arranged, and that the reversing gear comprises a reversing clutch (32) with which the accumulated power optionally via a first gear unit (33) for the forward drive (V) or via a second gear unit (34) for the reverse drive (R) on an output shaft (35) can be given. 3. Leistungsverzweigungsgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden zweiten Hydrostaten (H2) gleich ausgebildet sind, dass die beiden zweiten Hydrostaten (H2) jeweils ein maximales Schluckvolumen aufweisen, dass dem maximalen Schluckvolumen des ersten Hydrostaten (H1) entspricht, und dass die beiden zweiten Hydrostaten (H2) synchron verstellbar sind.3. power split transmission according to claim 1 or 2, characterized in that the two second hydrostatic units (H2) are identical, that the two second hydrostatic units (H2) each have a maximum displacement that corresponds to the maximum displacement of the first hydrostatic (H1), and that the two second hydrostats (H2) are synchronously adjustable. 4. Leistungsverzweigungsgetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden zweiten Hydrostaten (H2) über eine gemeinsame Welle miteinander drehfest verbunden sind, und dass die gemeinsame Welle als Summierungswelle (41) für die Aufsummierung der Leistungen der beiden Leistungszweige wirkt.4. power split transmission according to claim 3, characterized in that the two second hydrostat (H2) via a common shaft are rotatably connected to each other, and that the common shaft acts as a summation (41) for the summation of the power of the two power branches. 5. Leistungsverzweigungsgetriebe nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydrostaten (H1, H2) als verschwenkbare Schrägachsen-Hydrostaten ausgebildet sind und jeweils Schwenkbereiche aufweisen, die von 0° bis wenigstens 45° reichen.5. power split transmission according to one of claims 1-4, characterized in that the hydrostatic units (H1, H2) are designed as swiveling bent-axis hydrostat and each having pivoting ranges ranging from 0 ° to at least 45 °. 6. Leistungsverzweigungsgetriebe nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (21) als Zentralwelle (37) durch das Getriebe hindurch geführt ist und am Ausgang des Getriebes angeordnete Pumpeneinheiten (38, 39) antreibt.6. power split transmission according to one of claims 1-5, characterized in that the drive shaft (21) as a central shaft (37) is guided through the transmission and arranged at the output of the transmission pump units (38, 39) drives. 7. Verfahren zum Betrieb eines Leistungsverzweigungsgetriebes nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verwirklichung eines stufenlosen Vorwärtsfahrbereichs vor dem Anfahren zunächst das Schluckvolumen des ersten Hydrostaten (H1) auf null und das Schluckvolumen der zweiten Hydrostaten (H2) auf Maximum gestellt wird, dass in einer ersten Phase das Schluckvolumen der zweiten Hydrostaten (H2) auf dem Maximum gehalten und das Schluckvolumen des ersten Hydrostaten (H1) in Vorwärtsfahrtrichtung vergrössert wird, bis es sein Maximum in Vorwärtsfahrtrichtung erreicht, und dass in einer zweiten Phase das Schluckvolumen des ersten Hydrostaten (H1) auf dem Maximum gehalten und das Schluckvolumen der zweiten Hydrostaten (H2) vom Maximum bis auf null verringert wird.7. A method for operating a power split transmission according to any one of claims 1-6, characterized in that to achieve a continuous forward range before starting initially the displacement of the first Hydrostaten (H1) to zero and the displacement of the second Hydrostaten (H2) set to maximum is that in a first phase, the displacement of the second Hydrostaten (H2) held at the maximum and the displacement of the first Hydrostaten (H1) is increased in the forward direction until it reaches its maximum in the forward direction, and that in a second phase, the absorption volume of The first hydrostatic rate (H1) is kept at maximum and the second hydrostatic rate (H2) is reduced from maximum to zero. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verwirklichung eines stufenlosen Rückwärtsfahrbereichs der Drehsinn am Ausgang des Leistungsverzweigungsgetriebes durch das Reversiergetriebe (32, 33, 34) umgekehrt wird, und dass bei umgekehrtem Drehsinn der stufenlose Vorwärtsfahrbereich durchfahren wird.8. The method according to claim 7, characterized in that for the realization of a continuous reverse range of rotation at the output of the power split transmission by the reversing gear (32, 33, 34) is reversed, and that is reversed in the direction of rotation of the stepless forward drive range. 9. Radlader (10) mit einer Vorderachse (13) und einer Hinterachse (14), einer zwischen beiden Achsen angeordneten Kabine (19) und einem hinter der Hinterachse (14) angeordneten Verbrennungsmotor, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Verbrennungsmotor (20) im Bereich der Hinterachse (14) ein mit dem Verbrennungsmotor (20) verbundenes Leistungsverzweigungsgetriebe (40) nach einem der Ansprüche 1-6 vorgesehen ist.9. wheel loader (10) having a front axle (13) and a rear axle (14) arranged between two axles cabin (19) and behind the rear axle (14) arranged internal combustion engine, characterized in that in front of the internal combustion engine (20) Area of the rear axle (14) with the internal combustion engine (20) connected to power split transmission (40) is provided according to one of claims 1-6. 10. Radlader nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass über das Leistungsverzweigungsgetriebe (40) die Hinterachse (14) des Radladers (10) angetrieben ist.10. Wheel loader according to claim 9, characterized in that via the power split transmission (40), the rear axle (14) of the wheel loader (10) is driven. 11. Radlader nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass über eine Kardanwelle (35) auch die Vorderachse (13) des Radladers (10) angetrieben ist.11. Wheel loader according to claim 10, characterized in that via a cardan shaft (35) and the front axle (13) of the wheel loader (10) is driven.
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