DE10060186A1

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

Info

Publication number: DE10060186A1
Application number: DE10060186A
Authority: DE
Inventors: Kent A Casey; Eric D Stemler
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1999-12-16
Filing date: 2000-12-04
Publication date: 2001-07-12
Anticipated expiration: 2020-12-05
Also published as: US6203463B1; JP2001200900A; DE10060186B4

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

Technisches Gebiet

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.

Technischer Hintergrund

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.

Offenbarung der Erfindung

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.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

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.

Bester Weg zur Ausführung der Erfindung

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.

Industrielle Anwendbarkeit

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

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.

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.

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.