DE10060186A1 - Getriebe mit variabler Übersetzung, das drei Planetenanordnungen, fünf Glieder, eine Pumpe mit variabler Drehzahl und einen Motor mit variabler Drehzahl verwendet, und assoziiertes Verfahren zur betriebsmäßigen Verbindung der damit assoziierten Komponenten - Google Patents
Getriebe mit variabler Übersetzung, das drei Planetenanordnungen, fünf Glieder, eine Pumpe mit variabler Drehzahl und einen Motor mit variabler Drehzahl verwendet, und assoziiertes Verfahren zur betriebsmäßigen Verbindung der damit assoziierten KomponentenInfo
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Abstract
Ein Getriebe und ein assoziiertes Verfahren zum betriebsmäßigen Verbinden von Komponenten, die damit assoziiert sind, weist ein hydrostatisches Getriebe auf, ein mechanisches Getriebe mit einem Planetengetriebemechanismus, wobei das mechanische Getriebe von einem Motor angetrieben wird, und wobei das hydrostatische Getriebe von dem mechanischen Getriebe angetrieben wird und damit in Gegenwirkung tritt, um einen stufenlos einstellbaren Leistungsfluß durch das Getriebe vorzusehen. Der Planetengetriebemechanismus weist vorzugsweise drei Planetensätze und fünf Glieder auf, um das Getriebe mit dem Ausgang zu verbinden. Ein elektrischer Generator und Elektromotor können anstelle der Hydraulikpumpe und des Hydraulikmotors verwendet werden.
Description
Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Getriebe
und insbesondere auf ein Getriebe, welches eine Getriebe
weise mit kontinuierlich variabler Übersetzung vorsieht,
und zwar unter Verwendung eines Planetengetriebemechanis
musses und auf ein assoziiertes Verfahren zur betriebsmä
ßigen Verbindung der damit assoziierten Komponenten.
Bei einer Maschine, wie beispielsweise einem Radlader
oder einem Raupentraktor liefert ein Motor Leistung zum
Antrieb der Maschine in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung
und zum Antrieb der Maschinenwerkzeuge. Ein Getriebe ist
mit dem Motor gekoppelt und überträgt Leistung vom Motor
zum Antriebsstrang, um die Maschine anzutreiben. Es ist
wünschenswert, ein kontinuierlich variables Getriebe zu
verwenden, und die Getriebeübersetzung zu managen bzw. zu
steuern, um Motorleistung für die Werkzeuge einzusparen,
und auch um einen kontinuierlich variablen Leistungsfluß
durch das Getriebe vorzusehen, um die Produktivität der
Maschine zu verbessern. Da Maschinen mit relativ niedri
gen Drehzahlen und in zylindrischen Arbeitsroutinen ar
beiten, besteht eine Notwendigkeit, die Drehzahl bzw. Ge
schwindigkeit präzise zu steuern, und dafür, daß die Ge
schwindigkeit stufenlos über den vollen Bereich des Be
triebes einstellbar ist. Eines der mit einer solchen An
ordnung assoziierten Probleme ist es, ein Getriebe vorzusehen,
welches mit hohen Wirkungsgraden in einer großen
Vielzahl von Betriebszuständen arbeitet. Ein weiteres mit
einer solchen Anordnung assoziiertes Problem ist es, eine
wünschenswerte Anzahl von Ausgangsbereichen vorzusehen,
ohne große Hydraulikkomponenten und große
Zahnradübersetzungen zu erfordern.
Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, eines
oder mehrere der oben dargelegten Probleme zu überwinden.
Gemäß eines Aspektes der vorliegenden Erfindung wird ein
Getriebe offenbart. Das Getriebe weist einen Eingang, ei
nen Ausgang, einen Motor, einen Generator oder eine Pum
pe, die antriebsmäßig mit dem Motor verbunden ist, und
einen Planetengetriebemechanismus auf. Der Planetenge
triebemechanismus weist einen ersten, einen zweiten und
einen dritten Planetengetriebesatz auf, wobei jeder der
ersten, zweiten und dritten Planetengetriebesätze ein
Sonnenrad, einen Träger mit Planetenrädern und ein Hohl
rad aufweist. Ein erstes Glied des Planetengetriebemecha
nismusses ist mit dem Motor verbunden und ist mit dem
Ausgang zu verbinden, ein zweites Glied des Planetenge
triebemechanismusses ist selektiv mit dem Ausgang zu ver
binden, ein drittes Glied des Planetengetriebemechanis
musses ist mit dem Eingang verbunden, ein viertes Glied
des Planetengetriebemechanismusses ist selektiv mit dem
Ausgang zu verbinden, und ein fünftes Glied des Planeten
getriebemechanismusses ist mit der Pumpe oder dem Genera
tor verbunden.
Gemäß eines weiteren Aspektes dieser Erfindung wird ein
Verfahren offenbart, um betriebsmäßig Komponenten eines
Getriebes zu verbinden, welches einen Eingang, einen Ausgang,
einen Motor, eine Pumpe oder einen Generator und
einen Planetengetriebemechanismus aufweist, der einen er
sten, einen zweiten und einen dritten Planetengetriebe
satz aufweist, wobei die ersten, zweiten und dritten Pla
netengetriebesätze jeweils ein Sonnenrad, einen Träger
mit Planetenrädern und ein Hohlrad besitzen. Das Verfah
ren weist die Schritte auf, strömungsmittelmäßig die Pum
pe mit dem Motor zu verbinden, ein erstes Glied des Pla
netengetriebemechanismusses mit dem Motor und mit dem
Ausgang zu verbinden, ein zweites Glied des Planetenge
triebemechanismusses mit dem Ausgang zu verbinden, ein
drittes Glied des Planetengetriebemechanismusses mit dem
Eingang zu verbinden, ein viertes Glied des Planetenge
triebemechanismusses mit dem Ausgang zu verbinden und ein
fünftes Glied des Planetengetriebemechanismusses mit der
Pumpe oder mit dem Generator zu verbinden.
Fig. 1 ist eine schematische Ansicht eines hydromecha
nischen Getriebes, die die vorliegende Erfin
dung von fünf Gliedern eines Planetengetriebe
mechanismusses und andere Aspekte der Erfindung
zeigt;
Fig. 1A ist eine schematische Ansicht eines elektrome
chanischen Getriebes, ähnlich der Fig. 1, wo
bei ein Generator und ein Elektromotor anstelle
einer Pumpe und eines Hydraulikmotors verwendet
werden;
Fig. 2 ist eine schematische Ansicht einer Getriebean
ordnung, die die fünf Glieder und andere Aspek
te des Getriebemechanismusses zeigt;
Fig. 3 ist eine schematische Ansicht eines alternati
ven Getriebes gemäß der Erfindung; und
Fig. 4 ist eine schematische Darstellung einer Kurvendarstellung,
die Veränderungen der fünf Glieder
mit Bezug auf die Maschinengeschwindigkeit
zeigt.
Mit Bezug auf Fig. 1 weist ein Getriebe 10, vorzugsweise
hydromechanisch, ein hydrostatisches Getriebe 12 und ein
mechanisches Getriebe 14 auf. Das Getriebe 10 wird ver
wendet, um eine nicht gezeigte Maschine anzutreiben. Das
hydrostatische Getriebe 12 weist eine Pumpe 16 mit varia
bler Verdrängung auf, die strömungsmittelmäßig mit einem
Motor 18 durch Leitungen 20, 22 verbunden ist. Das hydro
statische Getriebe 12 kann einen Motor mit variabler Ver
drängung oder einen Motor mit fester Verdrängung aufwei
sen, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Der Motor
18 weist eine Ausgangswelle 24 auf, die ein Zahnrad 26
aufweist, welches mit einem Zahnrad 28 auf einem ersten
Glied 30 eines Planetengetriebemechanismusses 32 des me
chanischen Getriebes 14 kämmt bzw. in Eingriff steht. Das
Zahnrad 28 kämmt genauso mit einem Zahnrad 34, welches
selektiv mit einer Zwischenausgangswelle 36 durch eine
erste Kupplung 38 zu verbinden ist. Der Planetengetriebe
mechanismus 32 weist ein zweites Glied 40 auf, welches
ein Zahnrad 44 aufweist, das mit einem Zahnrad 46 kämmt,
das selektiv mit der Zwischenausgangswelle 36 durch eine
dritte Kupplung 48 zu verbinden ist.
Ein Motor 50 hat eine Ausgangswelle 52, die ein Zahnrad
54 aufweist, das mit einem Eingangszahnrad 56 kämmt, das
mit einem dritten Glied 58 des Planetengetriebemechanis
musses 32 verbunden ist. Der Planetengetriebemechanismus
32 weist ein viertes Glied 60 auf, welches selektiv mit
einer Zwischenausgangswelle 36 durch eine zweite Kupplung
62 zu verbinden ist, und zwar verbunden mit einem Zahnrad
64, das mit einem Zahnrad 66 auf der Zwischenausgangswel
le 36 kämmt, und weiter durch eine vierte Kupplung 68,
die mit einem Zahnrad 70 verbunden ist, das mit einem
Zahnrad 72 auf der Zwischenausgangswelle 36 kämmt. Der
Planetengetriebemechanismus 32 weist weiter ein fünftes
Glied 74 auf, das ein Zahnrad 76 aufweist, das mit einem
Zahnrad 78 auf einer Eingangswelle 80 der Pumpe 16 kämmt.
Das Getriebe 10 weist eine Ausgangswelle 82 auf, die se
lektiv mit der Zwischenausgangswelle 36 durch einen Rich
tungsmechanismus 84 zu verbinden ist. Der Richtungsmecha
nismus 84 weist eine Vorwärtsgetriebeanordnung 86 und ei
ne Rückwärtsgetriebeanordnung 88 auf, wobei jede der Ge
triebeanordnungen 86, 88 zwei wählbare Getriebeüberset
zungen aufweist, um die Ausgangswelle 82 mit der Zwi
schenausgangswelle 36 zu verbinden. Die Vorwärtsgetriebe
anordnung 86 weist ein Zahnrad 90 auf, welches auf der
Zwischenausgangswelle 36 montiert ist und selektiv mit
der Ausgangswelle 82 durch eine erste Vorwärtsausgangs
kupplung 92 zu verbinden ist, und ein Zahnrad 94, welches
mit einem Zahnrad 96 auf der Ausgangswelle 82 kämmt. Das
Zahnrad 90 kämmt auch mit einem Zahnrad 98 der Rückwärts
getriebeanordnung 88, das selektiv mit der Ausgangswelle
82 durch eine erste Rückwärtsausgangskupplung 100 zu ver
binden ist, die mit einem Zahnrad 102 verbunden ist, das
mit dem Zahnrad 96 kämmt. Die Vorwärtsgetriebeanordnung
86 weist eine Transferwelle 104 auf, die mit der Zwi
schenausgangswelle 36 verbunden ist und selektiv mit der
Ausgangswelle 82 durch eine zweite Vorwärtsausgangskupp
lung 106 zu verbinden ist, und ein Zahnrad 108, das mit
einem Zahnrad 110 auf der Ausgangswelle 82 kämmt. In ähn
licher Weise weist die Rückwärtsgetriebeanordnung 88 eine
Welle 112 auf, die mit der Zwischenausgangswelle 36 durch
Zahnräder 90 und 98 verbunden ist, wobei die Welle 112
selektiv mit der Ausgangswelle 82 durch eine zweite Rückwärtsausgangskupplung
114 zu verbinden ist, die mit einem
Zahnrad 116 verbunden ist, das mit dem Zahnrad 110 kämmt.
Eine erste Vorwärtsausgangskupplung 92 ist einzurücken,
um die Zwischenausgangswelle 36 mit der Ausgangswelle 82
zu verbinden, um eine Drehung der Ausgangswelle 82 in
Vorwärtsrichtung mit einer ersten Übersetzung zur Drehung
der Zwischenausgangswelle 36 zu gestatten. In ähnlicher
Weise ist die zweite Vorwärtsausgangskupplung 106 einzu
rücken bzw. in Eingriff zu bringen, um eine Drehung der
Ausgangswelle 82 in Vorwärtsrichtung mit einer zweiten
Übersetzung mit Bezug auf die Drehung der Zwischenaus
gangswelle 36 zu gestatten. Die erste Rückwärtsausgangs
kupplung 100 ist einzurücken, um eine Drehung der Aus
gangswelle 82 in umgekehrter Richtung mit einer ersten
Übersetzung zur Drehung der Zwischenausgangswelle 36 zu
gestatten, und die zweite Rückwärtsausgangskupplung 114
ist einzurücken, um die Drehung der Ausgangswelle 82 in
Rückwärtsrichtung mit einer zweiten Übersetzung mit Bezug
auf die Zwischenausgangswelle 86 zu gestatten. Die Glie
der 30, 40, 58, 60 und 74 können jeweils eines oder meh
rere Elemente des Planetengetriebemechanismusses 32 auf
weisen, und irgendwelche assoziierten Zahnräder, die mit
einander verbunden sind, um als ein Glied zu wirken.
Die Bezugszeichen der zuvor beschriebenen Komponenten
werden in den folgenden Zeichnungsfiguren wiederholt.
Mit Bezug auf Fig. 1A könnte das Getriebe 10 auch ein
elektromechanisches Getriebe sein. Ein elektrischer Gene
rator 216 und ein Elektromotor 218 könnten anstelle der
Pumpe 16 mit variabler Verdrängung und anstelle des Mo
tors 18 verwendet werden, ohne vom Umfang der Erfindung
abzuweichen.
Mit Bezug auf Fig. 2 weist der Planetengetriebemechanis
mus 32 des Getriebes 10 einen ersten Planetengetriebesatz
118 auf, einen zweiten Planetengetriebesatz 120 und einen
dritten Planetengetriebesatz 122. Jeder Planetengetriebe
satz 118, 120 und 122 weist Elemente auf, wie beispiels
weise ein Sonnenrad, einen Träger mit Planetenrädern und
ein Hohlrad. Der erste Planetengetriebesatz 118 weist ein
Sonnenrad 124 auf, welches mit einer Vielzahl von Plane
tenrädern 126 kämmt, die zur Drehung auf einem Träger 128
montiert sind, und ein Hohlrad 130, welches mit Planeten
rädern 126 kämmt. Das erste Glied 30 weist ein Hohlrad
130 auf und ist mit dem Motor 18 durch Zahnräder 26 und
28 verbunden und kann selektiv mit der Zwischenausgangs
welle 36 durch Eingriff der ersten Kupplung 38 verbunden
werden. Der zweite Planetengetriebesatz 120 weist ein
Sonnenrad 132 auf, das mit einer Vielzahl von Planetenrä
dern 134 kämmt, die zur Drehung auf einem Träger 136 mon
tiert sind, und ein Hohlrad 138, welches mit den Plane
tenrädern 134 kämmt. Das zweite Glied 40 weist die Plane
tenräder 126 des ersten Planetengetriebesatzes 118 auf,
den Träger 128 und das Hohlrad 138 des zweiten Planeten
getriebesatzes 120 und ist durch die kämmenden bzw. in
Eingriff stehenden Zahnrädern 44 und 46 mit der dritten
Kupplung 48 verbunden, die selektiv einzurücken ist, um
das zweite Glied 40 mit der Zwischenausgangswelle 36 zu
verbinden. Der dritte Planetengetriebesatz 122 weist ein
Sonnenrad 140 auf, welches mit einer Vielzahl von Plane
tenrädern 142 kämmt, die wiederum mit einem Hohlrad 144
kämmen. Das dritte Glied 58 weist das Hohlrad 144 auf,
welches mit dem Motor 50 durch die kämmenden bzw. ein
greifenden Zahnräder 54 und 56 verbunden ist. Die Plane
tenräder 142 sind zur Drehung auf einem Träger 146 mon
tiert, und das vierte Glied 60 weist die Planetenräder
134 und 142 und die Träger 136 und 146 auf. Das vierte
Glied 60 kann selektiv mit der Zwischenausgangswelle 36
verbunden werden, und zwar durch Einrücken der zweiten
Kupplung 62 oder der vierten Kupplung 68, die die Zahnrä
der 64 und 70 aufweisen, die jeweils mit den Zahnrädern
66 und 72 auf der Zwischenausgangswelle 36 in Eingriff
stehen bzw. kämmen. Das fünfte Glied 74 weist die Sonnen
räder 124, 132 und 140 auf und ist mit der Pumpe 16 des
hydrostatischen Getriebes 12 durch Zahnräder 76 und 78
verbunden.
Das Getriebe 10 ist, wenn der Richtungsmechanismus 84
verwendet wird, betreibbar, um die Ausgangswelle 82 stu
fenlos variabel durch sechs Vorwärts- und sechs Rück
wärtsübersetzungsbereiche anzutreiben.
Mit Bezug auf Fig. 3 ist das Getriebe 10 gezeigt, wie es
die gleichen Verbindungen aufweist, wie in Fig. 2 ge
zeigt. Jedoch ist ein alternativer Richtungsmechanismus
148 gezeigt, der zwischen der Zwischenausgangswelle 36
und der Ausgangswelle 82 angeordnet ist. Der Richtungsme
chanismus 148 weist einen Eingangsplanetengetriebesatz
150 und einen Ausgangsplanetengetriebesatz 152 auf, wobei
die Getriebesätze 150, 152 jeweils Sonnenräder 154 bzw.
156 aufweisen, die mit der Zwischenausgangswelle 36 ver
bunden sind. Der Eingangsplanetengetriebesatz 150 weist
eine Vielzahl von Planetenrädern 158 auf, die mit dem
Sonnenrad 154 in Eingriff stehen und zur Drehung auf ei
nem Träger 160 montiert sind, der mit einer geerdeten
bzw. festgelegten Kupplung 162 zur Verzögerung oder zur
Verhinderung der Drehung davon in Eingriff zu bringen
ist. Der Eingangsplanetengetriebesatz 150 weist zusätz
lich ein Hohlrad 164 auf, welches mit den Planetenrädern
158 kämmt. Der Ausgangsplanetengetriebesatz 152 weist ei
ne Vielzahl von Planetenrädern 166 auf, die mit dem Son
nenrad 156 in Eingriff sind und zur Drehung auf einem
Träger 168 montiert sind, der mit dem Hohlrad 164 des
Eingangsplanetengetriebesatzes 150 verbunden ist. Der
Ausgangsplanetengetriebesatz 152 weist ein Hohlrad 170
auf, welches mit den Planetenrädern 166 kämmt und ist von
einer geerdeten bzw. festgelegten Kupplung 172 in Ein
griff zu bringen, um die Drehung davon zu verzögern oder
zu verhindern. Der Träger 168 ist mit der Ausgangswelle
82 verbunden und ist selektiv mit dem Hohlrad 170 durch
eine Kupplung 174 in Eingriff zu bringen.
Der Richtungsmechanismus 148 ist betreibbar, um die Aus
gangswelle 82 in Vorwärtsrichtung zu drehen, wenn die
festgelegte Kupplung 162 ausgerückt ist, und in umgekehr
ter Richtung durch Einrücken der festgelegten Kupplung
162, um eine Drehung des Trägers 160 zu verhindern, so
daß eine Drehung der Sonnenräder 154 und 156 durch die
Zwischenausgangswelle 36 die Planetenräder 158 drehen
wird, um das Hohlrad 164, den Träger 168 und die Aus
gangswelle 82 zu drehen. Der Ausgangsplanetengetriebesatz
152 ist betreibbar, um die Ausgangswelle 82 innerhalb ei
nes ersten Übersetzungsbereiches relativ zur Zwischenaus
gangswelle 36 zu drehen, und zwar durch Einrücken der
festgelegten Kupplung 172, um zu gestatten, daß das sich
drehende Sonnenrad 156 die Planeten 166, den Träger 168
und die Ausgangswelle 82 dreht. Zur Drehung der Ausgangs
welle 82 mit einer anderen Übersetzung relativ zur Dre
hung der Zwischenausgangswelle 36 wird die Kupplung 174
eingerückt, um das Hohlrad 170 und den Träger 168 zu ver
binden, so daß sie als eine Einheit mit der Ausgangswelle
82 durch das Sonnenrad 156 gedreht werden.
Das Getriebe 10 ist wenn der Richtungsmechanismus 148
verwendet wird, betreibbar, um die Ausgangswelle 82 stu
fenlos variabel durch sechs Vorwärts- und vier Rückwärts
übersetzungsbereiche oder alternativ durch fünf Vorwärts-
und drei Rückwärtsübersetzungsbereiche anzutreiben.
Mit Bezug auf Fig. 4 offenbart eine Kurvendarstellung
176 die Veränderungen der Drehzahlen bzw. Geschwindigkei
ten der Glieder 30, 40, 58, 60 und 74 und der assoziier
ten Komponenten des Getriebes 10, wenn die Maschinendreh
zahl von einem Stop ansteigt, bis die maximale Drehzahl
sowohl im Vorwärts- als auch in Rückwärtsrichtung er
reicht ist. Die Kurvendarstellung 176 zeigt die Drehzahl
veränderungen der verschiedenen Glieder mit einem Bei
spiel einer allgemeinen Verbindung, wie in Fig. 1 ge
zeigt. Die Linie 178 stellt die Maschinendrehzahl von
Null dar. Die Linie 180 stellt die Drehzahl des ersten
Gliedes 30 dar, die Linie 182 stellt die Drehzahl des
zweiten Gliedes 40 dar, die Linie 184 stellt die Drehzahl
des dritten Gliedes 58 dar, die Linie 186 stellt die
Drehzahl des vierten Gliedes 60 dar und die Linie 188
stellt die Drehzahl des fünften Gliedes 74 dar. Am Ober
teil der Kurvendarstellung 176 stellt die Linie 190 das
Ausrücken der ersten Kupplung 38 und das Einrücken der
zweiten Kupplung 62 dar, wobei die Kupplung 92 des Rich
tungsmechanismusses 84 zur Bewegung in der Vorwärtsrich
tung eingerückt ist. Die Linie 192 stellt das Ausrücken
der zweiten Kupplung 62 und das Einrücken der dritten
Kupplung 48 dar, wobei die Kupplung 92 des Richtungsme
chanismusses 84 eingerückt ist. Die Linie 194 stellt das
Ausrücken der dritten Kupplung 48 und das Einrücken der
vierten Kupplung 68 dar, wobei die Kupplung 92 des Rich
tungsmechanismusses 84 eingerückt ist. Die Linie 196
stellt das Ausrücken der vierten Kupplung 68 und das Ein
rücken der dritten Kupplung 48 dar, und das Ausrücken der
Kupplung 92 des Richtungsmechanismusses 84 und das Ein
rücken der Kupplung 106. Die Linie 198 stellt das Ausrüc
ken der dritten Kupplung 48 und das Einrücken der vierten
Kupplung 68 dar, wobei die Kupplung 106 des Richtungsme
chanismusses 84 eingerückt ist.
Die Linien 200, 202, 204, 206 und 208 stellen das Ausrüc
ken der ersten Kupplung 38 und das Einrücken der zweiten
Kupplung 62 dar, weiter das Ausrücken der zweiten Kupp
lung 62 und das Einrücken der dritten Kupplung 48 und das
Ausrücken der dritten Kupplung 48 und das Einrücken der
vierten Kupplung 68, wobei jeweils immer die Kupplung 100
des Richtungsmechanismusses 84 eingerückt ist, um die
Ausgangswelle 82 in umgekehrter Richtung zu drehen. Die
Linie 206 stellt eine Verschiebungs- bzw. Schaltungsver
änderung dar, wobei die vierte Kupplung 68 ausgerückt ist
und wobei die dritte Kupplung 48 eingerückt ist, wobei
die Kupplung 114 des Richtungsmechanismusses 84 einge
rückt ist, um die Ausgangswelle 82 in umgekehrter Rich
tung zu drehen. Die Linie 208 stellt den Schaltungswech
sel bzw. die Schaltungsveränderung dar, wenn die dritte
Kupplung 48 ausgerückt ist und die vierte Kupplung 68
eingerückt ist, wobei die Kupplung 114 des Richtungsme
chanismusses 84 eingerückt ist, um die Ausgangswelle 82
in umgekehrter Richtung zu drehen.
Im Gebrauch des Getriebes 10 der vorliegenden Erfindung
wirken das hydrostatische Getriebe 12 und das mechanische
Getriebe 14 zusammen, um eine kontinuierlich variable und
wirkungsvolle Ausgangsgröße zu liefern, die ermöglicht,
daß der Motor 50 bei seinem besten Wirkungsgrad arbeitet.
Zusätzlich sieht das Getriebe 10 sechs Vorwärts- und
sechs Rückwärtsgeschwindigkeitsbereiche vor, ohne große
Hydraulikkomponenten zu fordern und ohne große Überset
zungsdifferenzen zwischen dem Planetengetriebemechanismus
und dem Ausgang des Getriebes einzuleiten.
Mit Bezug auf die Fig. 1, 2 und 4 ist im Betrieb des
Getriebes 10 der vorliegenden Erfindung die Maschinenge
schwindigkeit bzw. -drehzahl 0, wenn der Motor 50 auf ei
ner vorbestimmten Drehzahl arbeitet und die Kupplungen
38, 62, 48 und 68 ausgerückt sind. Wenn der Bediener aus
wählt, die Maschine vorwärts zu bewegen, beispielsweise
von 0 bis ungefähr 1-2 Meilen pro Stunde wird die erste
Kupplung 38 und die erste Vorwärtsausgangskupplung 92 des
Richtungsmechanismusses 84 eingerückt, um eine erste Ge
triebeübersetzung zu erreichen. Wenn eine höhere Vor
wärtsgeschwindigkeit erwünscht ist, wird die Kupplung 38
ausgerückt und die zweite Kupplung 62 wird eingerückt, um
eine zweite Übersetzung zu erreichen, die eine maximale
Maschinengeschwindigkeit von ungefähr 3 Meilen pro Stunde
gestattet. Wenn eine höhere vorwärts gerichtete Maschi
nengeschwindigkeit erwünscht ist, wird die zweite Kupp
lung 62 ausgerückt und die dritte Kupplung 48 wird einge
rückt. Wenn eine noch größere vorwärts gerichtete Maschi
nengeschwindigkeit erwünscht ist, wird die dritte Kupp
lung 48 ausgerückt, und die vierte Kupplung 68 wird ein
gerückt, um zu gestatten, daß eine maximale Vorwärtsma
schinengeschwindigkeit von mehr als 6 Meilen pro Stunde
erreicht wird. Wenn eine größere vorwärts gerichtete Ma
schinengeschwindigkeit erwünscht ist, beispielsweise zum
Fahren auf der Straße, kann die vierte Kupplung 68 ausge
rückt werden, die erste Vorwärtsausgangskupplung des
Richtungsmechanismusses 84 kann ausgerückt werden, und
die dritte Kupplung 48 und die zweite Vorwärtsausgangs
kupplung 106 des Richtungsmechanismusses 84 wird einge
rückt. Für eine noch größere vorwärts gerichtete Maschi
nengeschwindigkeit kann die dritte Kupplung 48 ausgerückt
werden und die vierte Kupplung 68 eingerückt werden, um
das Erreichen einer vorwärts gerichteten Schienenge
schwindigkeit von fast 21 Meilen pro Stunde zu erreichen.
In ähnlicher Weise können die Maschinengeschwindigkeiten
in Rückwärtsrichtung ebenfalls durch die Anwendung der
Kupplungen 38, 62, 48 und 68 in Verbindung mit der Anwen
dung der Kupplungen 100 und 114 des Richtungsmechanis
musses 84 erreicht werden.
Aus der vorangegangenen Beschreibung sollte klar werden,
daß das erste Glied 30 mit dem Ausgang in dem ersten Ge
schwindigkeitsbereich verbunden ist. Das zweite Glied 40
ist mit dem Ausgang im dritten bzw. vierten Geschwindig
keitsbericht verbunden. Das dritte Glied 58 ist mit dem
Motor 50 in allen Geschwindigkeitsbereichen verbunden.
Das vierte Glied 60 ist mit dem Ausgang in dem zweiten,
vierten und sechsten Geschwindigkeitsbereichen verbunden.
Das fünfte Glied 74 ist mit der Hydraulikpumpe in allen
Geschwindigkeitsbereichen Verbunden.
In Hinblick auf das Vorangegangene ist leicht offensicht
lich, daß das Getriebe der vorliegenden Erfindung fünf
Glieder und drei Planetengetriebesätze hat, die ein kon
tinuierlich variables Getriebe vorsehen werden. Ein be
trächtlicher Vorteil der Erfindung ist, daß sie dem hy
dromechanischem Getriebe 10 die Fähigkeit gestattet, meh
rere Ausgänge bzw. Ausgangsgrößen und Reduktionen zu ver
wenden und auszuwählen, die gestatten, daß das Getriebe
10 einen breiteren Geschwindigkeitsbereich abdeckt, und
zwar ohne Komponenten mit starker variabler Geschwindig
keit bzw. Drehzahl. Das Getriebe 10 arbeitet genauso wie
ein Hoch/Tief- bzw. Schnell/Langsam-Vorschaltgetriebe am
Ausgang eines typischen mechanischen Getriebes, jedoch
ist ein einzigartiger Aspekt die Auswahl von Übersetzun
gen, die gestatten, daß die Schaltung von tief auf hoch
bzw. von schnell auf langsam geschieht, so daß die Motor
drehzahl sich nicht ändern muß, und daß die einzige Träg
heits- bzw. Drehmassenveränderung im System wegen der
Zwischenausgangswelle 36 und den Komponenten vorkommt,
die durch Zahnräder angeschlossen sind, um sich mit der
Zwischenausgangswelle 36 zu drehen. Die nicht synchrone
Schaltung würde idealer Weise phasengesteuert sein, um
die kleinere Trägheits- bzw. Drehmassenveränderung gegen
den Eingang zu synchronisieren und dann synchron den Aus
gang in Eingriff zu bringen bzw. einzurücken, was ein
Springen bzw. einen Stoßeingriff der Maschine verhindert.
Alle anderen Schaltungen bleiben vollständig synchron.
Das Konzept läßt sich gleichfalls darauf anwenden, daß
man ein Getriebe mit drei Geschwindigkeitsbereichen zu
einem Getriebe mit fünf Geschwindigkeitsbereichen macht,
genauso wie darauf, daß man das Getriebe mit vier Ge
schwindigkeitsbereichen zu einem Getriebe mit sechs Ge
schwindigkeitsbereichen macht, wie zuvor oben beschrie
ben. Beispielsweise kann ein Getriebe mit drei Geschwin
digkeitsbereichen bzw. Gängen auf ein Getriebe mit fünf
Geschwindigkeitsbereichen bzw. Gängen ausgedehnt werden.
Andere Aspekte, Ziele und Vorteile dieser Erfindung kön
nen aus einem Studium der Zeichnungen, der Offenbarung
und der beigefügten Ansprüche erhalten werden.
Claims (11)
1. Getriebe, das folgendes aufweist:
einen Eingang;
einen Ausgang;
einen Motor;
einen Energiewandler, der mit dem Motor verbunden ist;
einen Planetengetriebemechanismus, der einen ersten, einen zweiten und einen dritten Planetengetriebesatz aufweist, wobei die ersten, zweiten und dritten Pla netengetriebesätze jeweils ein Sonnenrad, einen Trä ger mit Planetenrädern und ein Hohlrad besitzen;
wobei ein erstes Glied des Planetengetriebemechanis musses mit dem Motor verbunden ist und mit dem Aus gang zu verbinden ist;
wobei ein zweites Glied des Planetengetriebemecha nismusses mit dem Ausgang zu verbinden ist;
wobei ein drittes Glied des Planetengetriebemecha nismusses mit dem Eingang verbunden ist;
wobei ein viertes Glied des Planetengetriebemecha nismusses mit dem Ausgang zu verbinden ist; und
wobei ein fünftes Glied des Planetengetriebemecha nismusses mit dem Energiewandler verbunden ist.
einen Eingang;
einen Ausgang;
einen Motor;
einen Energiewandler, der mit dem Motor verbunden ist;
einen Planetengetriebemechanismus, der einen ersten, einen zweiten und einen dritten Planetengetriebesatz aufweist, wobei die ersten, zweiten und dritten Pla netengetriebesätze jeweils ein Sonnenrad, einen Trä ger mit Planetenrädern und ein Hohlrad besitzen;
wobei ein erstes Glied des Planetengetriebemechanis musses mit dem Motor verbunden ist und mit dem Aus gang zu verbinden ist;
wobei ein zweites Glied des Planetengetriebemecha nismusses mit dem Ausgang zu verbinden ist;
wobei ein drittes Glied des Planetengetriebemecha nismusses mit dem Eingang verbunden ist;
wobei ein viertes Glied des Planetengetriebemecha nismusses mit dem Ausgang zu verbinden ist; und
wobei ein fünftes Glied des Planetengetriebemecha nismusses mit dem Energiewandler verbunden ist.
2. Getriebe nach Anspruch 1, wobei der Ausgang einen
Richtungsmechanismus mit mindestens zwei Be
triebsübersetzungen aufweist.
3. Getriebe nach Anspruch 1, wobei der Eingang mit ei
nem Motor verbunden ist.
4. Getriebe nach Anspruch 1, wobei das erste Glied das
Hohlrad des ersten Planetengetriebesatzes aufweist,
wobei das zweite Glied die Planetenräder und den Träger des ersten Planetengetriebesatzes und das Hohlrad des zweiten Planetengetriebesatzes aufweist,
wobei das dritte Glied das Hohlrad des dritten Pla netengetriebesatzes aufweist, wobei das vierte Glied die Planetenräder der zweiten und dritten Planeten getriebesätze aufweist, und wobei das fünfte Glied die Sonnenräder der Planetengetriebesätze aufweist.
wobei das zweite Glied die Planetenräder und den Träger des ersten Planetengetriebesatzes und das Hohlrad des zweiten Planetengetriebesatzes aufweist,
wobei das dritte Glied das Hohlrad des dritten Pla netengetriebesatzes aufweist, wobei das vierte Glied die Planetenräder der zweiten und dritten Planeten getriebesätze aufweist, und wobei das fünfte Glied die Sonnenräder der Planetengetriebesätze aufweist.
5. Getriebe nach Anspruch 1, welches weiter eine Kupp
lung aufweist, um das erste Glied mit dem Ausgang zu
verbinden.
6. Getriebe nach Anspruch 1, welches weiter eine Kupp
lung aufweist, um das vierte Glied mit dem Ausgang
zu verbinden.
7. Getriebe nach Anspruch 1, welches weiter eine Kupp
lung aufweist, um das zweite Glied mit dem Ausgang
zu verbinden.
8. Getriebe nach Anspruch 6, welches weiter eine andere
Kupplung aufweist, um das vierte Glied mit dem Aus
gang zu verbinden.
9. Getriebe nach Anspruch 1, wobei der Ausgang eine
Zwischenausgangswelle, eine Ausgangswelle und einen
Richtungsmechanismus aufweist, der dazwischen ange
ordnet ist, um selektiv die Zwischenausgangswelle
mit der Ausgangswelle zu verbinden, um die Ausgangs
welle in einer Vorwärtsrichtung bzw. in einer entge
gengesetzten Rückwärtsrichtung zu drehen.
10. Getriebe nach Anspruch 9, wobei der Richtungsmecha
nismus zumindest zwei auswählbare Getriebeanordnungen
ausweist, um die Ausgangswelle relativ zur Zwi
schenausgangswelle mit unterschiedlichen Verhältnis
sen zueinander zu drehen.
11. Getriebe nach Anspruch 1, wobei der Energiewandler
entweder ein Generator oder eine Pumpe ist.
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