DE10128076A1

DE10128076A1 - Leistungsverzweigungsgetriebe

Info

Publication number: DE10128076A1
Application number: DE10128076A
Authority: DE
Inventors: Walter Fischer; Juergen Pohlenz
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2001-06-09
Filing date: 2001-06-09
Publication date: 2002-12-12

Abstract

Um ein Leistungsverzweigungsgetriebe mit einem hydrostatischen und einem mechanischen Leistungszweig zu schaffen, bei welchem die Differenzdrehzahl einer nachgeschalteten Kupplung für Vorwärtsfahrt (28) und einer nachgeschalteten Kupplung für Rückwärtsfahrt (29) nicht unzulässig hoch ausgeführt werden kann, und welches in seinen Abmessungen kompakt ausgeführt ist, wird ein Koppelgetriebe mit vier Planetenradsätzen (12, 15, 19, 23) verwendet, bei welchem der erste Planetenradsatz (12) eine Standübersetzung im Bereich von 3,0, der zweite Planetenradsatz (15) eine Standübersetzung im Bereich von 2,8, der dritte Planetenradsatz (19) eine Standübersetzung im Bereich von 3,8 und der vierte Planetenradsatz (23) eine Standübersetzung im Bereich von 3,8 aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Leistungsverzweigungsge triebe nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher defi nierten Art.

In der EP 0 834 027 B1 ist ein Leistungsverzweigungs getriebe offenbart, bei welchem ein hydrostatischer Leis tungszweig und ein mechanischer Leistungszweig von einer Antriebswelle angetrieben und in einem Koppelgetriebe auf summiert werden. Das Koppelgetriebe besteht aus vier Plane tenradsätzen mit Kupplungen und Schalteinrichtungen, welche so geschaltet werden können, daß mit dem Leistungsverzwei gungsgetriebe vier Fahrbereiche erreicht werden. Dem Kop pelgetriebe nachgeschaltet ist eine Kupplung für Vorwärts fahrt und eine Kupplung für Rückwärtsfahrt, wodurch nahezu gleiche Fahrgeschwindigkeiten in Vorwärtsfahrtrichtung und in Rückwärtsfahrtrichtung erreicht werden. Die Auslegung des Koppelgetriebes und des hydrostatischen Leistungszwei ges ist so, daß bei der Schaltung von einem Fahrbereich in den nächsten nahezu keine Differenzdrehzahlen an den Schaltelementen vorhanden sind. Vorzugsweise werden gat tungsgemäße Leistungsverzweigungsgetriebe in landwirt schaftlichen Fahrzeugen, wie z. B. Ackerschleppern, einge setzt. In diesen Fahrzeugen ist der Bauraum für das Leis tungsverzweigungsgetriebe sehr eingeschränkt, wodurch die Übersetzung des Leistungsverzweigungsgetriebes nicht belie big wählbar ist. Durch die Verwendung von einer nachge schalteten Kupplung für Vorwärtsfahrtrichtung und einer nachgeschalteten Kupplung für Rückwärtsfahrtrichtung wird immer eine Kupplung beim Betrieb des Fahrzeugs im offenen Zustand betrieben, d. h., zwischen diesen Lamellen ist eine Differenzdrehzahl vorhanden. Somit ist es auch nicht mög lich, die Auslegung des hydrostatischen Leistungszweigs und die Auslegung des mechanischen Leistungszweigs so zu wäh len, daß an den Kupplungen für Vorwärts- und Rückwärtsfahrt sehr hohe Drehzahlen eingehen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Leistungsverzweigungsgetriebe, insbesondere für land wirtschaftliche Fahrzeuge, zu schaffen, welches in seinen Außenabmessungen kompakt baut, um z. B. in einem Acker schlepper eingesetzt werden zu können, welches vier Fahrbe reiche in Vorwärtsfahrtrichtung und vier Fahrbereiche in Rückwärtsfahrtrichtung aufweist, und bei welchem die Kupp lung für Vorwärtsfahrt und die Kupplung für Rückwärtsfahrt im geöffneten Zustand keine unzulässig hohen Differenzdreh zahlen aufweisen.

Die Aufgabe wird mit einem, auch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs aufweisenden, gattungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebe gelöst.

Erfindungsgemäß weist das Leistungsverzweigungsgetrie be einen mechanischen und einen hydrostatischen Leistungs zweig auf, welche in einem Koppelgetriebe summiert werden, welches aus vier Planetenradsätzen mit Kupplungen und Schaltelementen besteht, und bei welchem der Abtrieb des Koppelgetriebes mit einer Kupplung für Vorwärtsfahrt und einer Kupplung für Rückwärtsfahrt verbindbar ist, wobei der erste Planetenradsatz eine Standübersetzung im Bereich von 3,0, der zweite Planetensatz eine Standübersetzung im Be reich von 2,8, der dritte Planetensatz eine Standüberset zung im Bereich von 3,8 und der vierte Planetensatz eine Standübersetzung im Bereich von 3,8 hat. Der hydrostatische Leistungszweig besteht aus einer verstellbaren Pumpe, vor zugsweise einer Axialkolbenpumpe, mit einem Hubvolumen von nahezu 40 ccm/U und einem hydrostatischen Motor, vorzugs weise in Axialkolbenbauweise, mit einem Hubvolumen von na hezu 40 ccm/U. Vorzugsweise ist der hydrostatische Motor als Konstantmotor ausgebildet. Der Aufbau des Koppelgetrie bes kann der EP 0 843 027 B1 entnommen werden. Vorzugsweise ist das innere Zentralrad des ersten Planetenradsatzes des Koppelgetriebes, welches vom hydrostatischen Motor ange trieben wird, mit einer Zähnezahl von 36 Zähnen ausgebil det. Die Planeten, welche mit diesem inneren Zentralrad in Verbindung stehen, weisen vorzugsweise eine Zähnezahl von 35 Zähnen auf. Das äußere Zentralrad des ersten Planeten radsatzes weist eine Zähnezahl von 108 Zähnen auf. Das äu ßere Zentralrad des ersten Planetenradsatzes ist mit den Planeten des zweiten Planetenradsatzes verbunden, welche vorzugsweise eine Zähnezahl von 25 Zähnen aufweisen. Das innere Zentralrad des zweiten Planetenradsatzes, welches mit dem inneren Zentralrad des dritten Planetenradsatzes verbunden ist, weist eine Zähnezahl von 40 Zähnen auf. Das äußere Zentralrad des zweiten Planetenradsatzes weist eine Zähnezahl von 112 Zähnen auf. Der dritte Planetenradsatz besteht aus einem inneren Zentralrad mit 30 Zähnen, Plane tenräder mit einer Zähnezahl von 34 Zähnen und einem äuße ren Zentralrad mit einer Zähnezahl von 114 Zähnen. Der vierte Planetenradsatz besteht aus einem inneren Zentralrad mit einer Zähnezahl von 30 Zähnen, Planetenräder mit einer Zähnezahl von 34 Zähnen und einem äußeren Zentralrad mit einer Zähnezahl von 114 Zähnen. Der hydrostatische Motor ist über ein erstes Stirnrad mit 49 Zähnen, welches mit einem Stirnrad mit 79 Zähnen in Wirkverbindung steht, mit dem inneren Zentralrad des ersten Planetenradsatzes verbun den. Das Koppelgetriebe ist mit einer Kupplung für Vor wärtsfahrt und einer Kupplung für Rückwärtsfahrt verbunden. Die Kupplung für Vorwärtsfahrt und die Kupplung für Rück wärtsfahrt sind vorzugsweise als Doppelkupplung ausgebil det. Der Abtrieb der Kupplung für Vorwärtsfahrt steht mit einem Stirnradgetriebe, dessen erstes Stirnrad eine Zähne zahl von 59 Zähnen und dessen zweites Stirnrad eine Zähne zahl von 62 Zähnen aufweist, in Verbindung. Der Abtrieb der Kupplung für Rückwärtsfahrt steht mit einem Stirnradgetrie be mit einem ersten Stirnrad mit einer Zähnezahl von 23 Zähnen, einem Zwischenrad mit einer Zähnezahl von 29 Zähnen und einem Abtriebsrad mit einer Zähnezahl von 22 Zähnen in Verbindung. Der Abtrieb des Leistungsverzwei gungsgetriebes ist mit einer Achse verbunden, welche vor zugsweise eine Übersetzung von nahezu 26,5 aufweist. Bei Verwendung eines Standardreifens für Ackerschlepper mit einem Wirkradius von nahezu 0,85 m erreicht das Fahrzeug im ersten Fahrbereich eine Geschwindigkeit von 5 km/h, im zweiten Fahrbereich eine Geschwindigkeit von 12 km/h, im dritten Fahrbereich eine Geschwindigkeit von 24 km/h und im vierten Fahrbereich eine Geschwindigkeit von 58 km/h. Durch die Verwendung dieser Übersetzungen im Koppelgetriebe und die Verwendung der Hydrostaten mit diesem Hubvolumen wird ein kompaktes Leistungsverzweigungsgetriebe geschaffen, welches in landwirtschaftlichen Fahrzeugen eingesetzt wer den kann, bei welchem eine hohe Endgeschwindigkeit erreicht wird und bei welchem bei der Kupplung für Vorwärtsfahrt und der Kupplung für Rückwärtsfahrt keine unzulässig hohen Dif ferenzdrehzahlen auftreten.

Es zeigen

Fig. 1 ein Schema eines Leistungsverzweigungsge triebes und

Fig. 2 eine Tabelle mit den geschalteten Fahrberei chen.

Fig. 1:
Eine Antriebswelle 1 treibt einerseits über eine Stirnradstufe 2 mit einem Stirnrad 3 mit 44 Zähnen, einem Stirnrad 4 mit 41 Zähnen und einem Stirnrad 5 mit 23 Zähnen eine verstellbare hydrostatische Pumpe 6 mit einem Hubvolu men von 40 ccm/U an, welche einen hydrostatischen Motor 7 mit einem Hubvolumen von 40 ccm/U antreibt. Der hydrostati sche Motor 7 treibt über eine Stirnradstufe 8 mit einem ersten Stirnrad 9 mit einer Zähnezahl von 49 Zähnen und einem zweiten Stirnrad 10 mit einer Zähnezahl von 79 Zähnen ein inneres Zentralrad 11 mit einer Zähnezahl von 36 Zähnen eines ersten Planetenradsatzes 12 an, welches über Plane tenräder 13 mit einer Zähnezahl von 53 Zähnen ein äußeres Zentralrad 14 mit einer Zähnezahl von 108 Zähnen antreibt. Der zweite Planetenradsatz 15 besteht aus einem inneren Zentralrad 16 mit 40 Zähnen, Planetenräder 17 mit 25 Zähnen und einem äußeren Zentralrad 18 mit 112 Zähnen. Der dritte Planetenradsatz 19 besteht aus einem inneren Zentralrad 20 mit 30 Zähnen, Planetenräder 21 mit 34 Zähnen und einem äußeren Zentralrad 22 mit 114 Zähnen. Der vierte Planeten radsatz 23 besteht aus einem inneren Zentralrad 24 mit 30 Zähnen, Planetenräder 25 mit 34 Zähnen und einem äußeren Zentralrad 26 mit 114 Zähnen. Der Abtrieb 27 des Koppelge triebes steht mit einer Kupplung für Vorwärtsfahrt 28 und einer Kupplung für Rückwärtsfahrt 29 in Verbindung. Die Kupplung für Vorwärtsfahrt 28 steht mit einer Stirnradstufe mit einem ersten Stirnrad 30 mit 59 Zähnen und einem zwei ten Stirnrad 31 mit 62 Zähnen in Verbindung. Die Kupplung für Rückwärtsfahrt 29 steht mit einer Stirnradstufe mit einem ersten Stirnrad 32 mit 23 Zähnen und einem zweiten Stirnrad 33 mit 29 Zähnen und einem dritten Stirnrad 34 mit 22 Zähnen in Verbindung. Der Abtrieb 35 des Leistungsver zweigungsgetriebes steht mit einer Achse 36 mit einer Über setzung von 26,5 in Verbindung. Im Koppelgetriebe sind Schalteinrichtungen für eine erste Kupplung 37, eine zweite Kupplung 38, eine dritte Kupplung 39, eine vierte Kupp lung 40 und eine fünfte Kupplung 41 angeordnet.

Fig. 2:
Für einen ersten Fahrbereich, bei einem angenommenen Reifenradius von 0,85 m von 0 bis 5 km/h, ist eine erste Kupplung 37, eine fünfte Kupplung 41 und für Vorwärtsfahrt eine Kupplung für Vorwärtsfahrt 28 geschlossen. Für einen zweiten Fahrbereich mit einer Geschwindigkeit von 5 bis 12 km/h ist eine zweite Kupplung 38, eine fünfte Kupp lung 41 und für Vorwärtsfahrt eine Vorwärtsfahrtkupplung 28 geschlossen. Für einen dritten Fahrbereich von 12 bis 24 km/h ist eine zweite Kupplung 38, eine dritte Kupp lung 39 und bei Vorwärtsfahrt eine Vorwärtsfahrtkupplung 28 geschlossen. Für den vierten Fahrbereich von 24 bis 58 km/h ist eine zweite Kupplung 38, eine vierte Kupplung 40 und bei Vorwärtsfahrt eine Vorwärtsfahrtkupplung 28 geschlos sen. Die Fahrbereiche für Rückwärtsfahrt ergeben sich ana log, wobei hier die Kupplung für Vorwärtsfahrt 28 geöffnet und die Kupplung für Rückwärtsfahrt 29 geschlossen ist.

Bezugszeichen

1

Antriebswelle

2

Stirnradstufe

3

Stirnrad

4

Stirnrad

5

Stirnrad

6

Pumpe

7

Motor

8

Stirnradstufe

9

Stirnrad

10

Stirnrad

11

inneres Zentralrad

12

erster Planetenradsatz

13

Planetenrad

14

äußeres Zentralrad

15

Planetenradsatz

16

inneres Zentralrad

17

Planetenrad

18

äußeres Zentralrad

19

Planetenradsatz

20

inneres Zentralrad

21

Planetenräder

22

äußeres Zentralrad

23

Planetenradsatz

24

inneres Zentralrad

25

Planetenräder

26

Hohlrad

27

Abtrieb

28

Kupplung

29

Kupplung

30

Stirnrad

31

Stirnrad

32

Stirnrad

33

Stirnrad

34

Stirnrad

35

Abtrieb

36

Achse

37

erste Kupplung

38

zweite Kupplung

39

dritte Kupplung

40

vierte Kupplung

41

fünfte Kupplung

Claims

1. Leistungsverzweigungsgetriebe mit einem mechani schen und einem hydrostatischen Leistungszweig, welche in einem Koppelgetriebe summiert werden, und bei welchem das Koppelgetriebe aus vier Planetenradsätzen (12, 15, 19, 23) mit Kupplungen (37, 38, 39, 40, 41) und Schaltelementen besteht und der Abtrieb (27) des Koppelgetriebes mit einer Kupplung für Vorwärtsfahrt (28) und einer Kupplung für Rückwärtsfahrt (29) verbindbar ist und somit vier Fahrbe reiche in Vorwärtsfahrtrichtung und vier Fahrbereiche in Rückwärtsfahrtrichtung schaltbar sind, dadurch ge kennzeichnet, daß der erste Planetenrad satz (12) eine Standübersetzung im Bereich von 3,0, der zweite Planetenradsatz (15) eine Standübersetzung im Be reich von 2,8, der dritte Planetenradsatz (19) eine Stand übersetzung im Bereich von 3,8 und der vierte Planetenrad satz (23) eine Standübersetzung im Bereich von 3,8 auf weist.

2. Leistungsverzweigungsgetriebe nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß der erste Pla netenradsatz (12) aus einem inneren Zentralrad (11) mit 36 Zähnen, mehreren Planetenrädern (13) mit 35 Zähnen und einem äußeren Zentralrad (14) mit 108 Zähnen besteht.

3. Leistungsverzweigungsgetriebe nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß der zweite Pla netenradsatz (15) aus einem inneren Zentralrad (16) mit 40 Zähnen, mehreren Planetenrädern (17) mit 25 Zähnen und einem äußeren Zentralrad (18) mit 112 Zähnen besteht.

4. Leistungsverzweigungsgetriebe nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß der dritte Pla netenradsatz (19) aus einem inneren Zentralrad (20) mit 30 Zähnen, mehreren Planetenrädern (21) mit 34 Zähnen und einem äußeren Zentralrad (22) mit 114 Zähnen besteht.

5. Leistungsverzweigungsgetriebe nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß der vierte Pla netenradsatz (23) aus einem inneren Zentralrad (24) mit 30 Zähnen, mehreren Planetenrädern (25) mit 34 Zähnen und einem äußeren Zentralrad (26) mit 114 Zähnen besteht.

6. Leistungsverzweigungsgetriebe nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß der hydrostati sche Leistungszweig aus einer Pumpe (6) mit einem Hubvolu men von nahezu 40 ccm/U und einem Motor (7) mit nahezu 40 ccm/U besteht.