Die
Erfindung betrifft ein Leistungsverzweigungsgetriebe sowie ein Verfahren
zum Wechseln von Gangstufen, insbesondere eines Fahrantriebs.The
The invention relates to a power split transmission and a method
for changing gears, in particular a traction drive.
Leistungsverzweigungsgetriebe
sind in der Regel so aufgebaut, dass sie neben einem mechanischen
Leistungszweig, welcher mit einer festen Übersetzung arbeitet, einen
hydrostatischen Leistungszweig aufweisen. Dieser hydrostatische
Leistungszweig erlaubt es, das gesamte Übersetzungsverhältnis des
Leistungsverzweigungsgetriebes stufenlos zu variieren. Hierzu werden
die beiden Leistungszweige über
einen Summiergetriebeabschnitt in dem Leistungsverzweigungsgetriebe
zusammengeführt
und wirken so auf eine gemeinsame Abtriebswelle des Leistungsverzweigungsgetriebes.Power split transmission
are usually designed to be next to a mechanical one
Power branch, which works with a fixed translation, one
hydrostatic power branch. This hydrostatic
Power branch allows the entire ratio of the
Continuously variable power split transmission. To do this
the two power branches over
a summing gear section in the power split transmission
together
and thus act on a common output shaft of the power split transmission.
Bei
den bekannten Leistungsverzweigungsgetrieben ist es nachteilig,
dass der hydrostatische Leistungszweig und der mechanische Leistungszweig
in jedem Betriebszustand das Leistungsverzweigungsgetriebes zusammenwirken
müssen,
um ein Abtriebsmoment an der Abtriebswelle des Leistungsverzweigungsgetriebes
erzeugen zu können. Es
ist somit kein rein hydrostatischer Antrieb vorgesehen. Dementsprechend
muss zur Umkehr der Fahrtrichtung das Getriebe mechanisch auf Rückwärtsfahrt
umgeschaltet werden. Dies erfordert das Vorsehen einer Trennkupplung
und das Zuschalten eines Vorgeleges, um die Drehrichtung der Getriebeausgangswelle
umzukehren.at
the known power split transmissions it is disadvantageous
that the hydrostatic power branch and the mechanical power branch
cooperate in each operating state, the power split transmission
have to,
by an output torque on the output shaft of the power split transmission
to be able to produce. It
Thus, no purely hydrostatic drive is provided. Accordingly
To reverse the direction of travel, the gearbox must be mechanically reversed
be switched. This requires the provision of a disconnect clutch
and the connection of an intermediate gear to the direction of rotation of the transmission output shaft
reverse.
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein mechanisch einfaches Leistungsverzweigungsgetriebe
zu schaffen, bei dem ein rein hydrostatischer Fahrbereich möglich ist
und der eine Fahrtrichtungsumkehr ohne Betätigen einer mechanischen Kupplung
erlaubt. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum
Wechsel zwischen einem rein hydrostatischen Fahrbereich zumindest
und einem ersten leistungsverzweigten Fahrbereich eines Fahrzeugs zu
schaffen.Of the
Invention is based on the object, a mechanically simple power split transmission
to create, in which a purely hydrostatic driving range is possible
and reversing a direction without actuating a mechanical clutch
allowed. It is another object of the invention to provide a method for
Change between a purely hydrostatic driving range at least
and a first power-split driving range of a vehicle
create.
Die
Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 bezüglich des
Leistungsverzweigungsgetriebes und durch die Merkmale des Anspruchs
10 bezüglich
des Verfahrens gelöst.The
The object is achieved by the features of claim 1 with respect to
Power split transmission and by the features of the claim
10 regarding
solved the method.
Erfindungsgemäß weist
das Leistungsverzweigungsgetriebe einen ersten Leistungszweig und einen
zweiten Leistungszweig sowie einen Summiergetriebeabschnitt auf.
Der Ausgang des ersten Leistungszweigs ist mit einem ersten Eingang
des Summiergetriebeabschnitts verbunden. Zudem ist der Ausgang des
zweiten Leistungszweigs mit einem zweiten Eingang des Summiergetriebeabschnitts verbindbar.
Der Ausgang des ersten Leistungszweigs ist direkt mit einer Ausgangswelle
des Summiergetriebeabschnitts oder des Gesamtgetriebes verbindbar.According to the invention
the power split transmission a first power branch and a
second power branch and a summation gear section on.
The output of the first power branch is connected to a first input
the summation gear section connected. In addition, the output of the
second power branch with a second input of the summation gear section connectable.
The output of the first power branch is directly connected to an output shaft
connect the Summiergetriebeabschnitts or the overall transmission.
Das
erfindungsgemäße Leistungsverzweigungsgetriebe
hat den Vorteil, dass durch die direkte Verbindung zwischen dem
Ausgang des ersten Leistungszweigs gleichzeitig mit einem Eingang
sowie dem Ausgang des Summiergetriebeabschnitts ein direkter Antrieb
des Fahrzeugs durch den ersten Leistungszweig möglich ist. Es erfolgt in diesem
Fall keine Summierung der beiden Leistungszweige. Der zweite Leistungszweig
ist hierzu mit dem zweiten Eingang des Summiergetriebeabschnitts
verbindbar ausgeführt.The
Power split transmission according to the invention
has the advantage that by the direct connection between the
Output of the first power branch simultaneously with an input
as well as the output of the summation section a direct drive
of the vehicle by the first power branch is possible. It takes place in this
Case no summation of the two power branches. The second power branch
is this with the second input of the summing gear section
connectable executed.
Das
erfindungsgemäße Leistungsverzweigungsgetriebe
ermöglicht
es, einen Fahrbereich vorzusehen, in dem der Antrieb ausschließlich über den ersten
Leistungszweig erfolgt. Insbesondere im Zusammenwirken mit einem
hydrostatischen Leistungszweig hat dies den Vorteil, dass reversiert
werden kann, ohne dass eine Kupplung an der Eingangsseite des Leistungsverzweigungsgetriebes
betätigt
werden muss. Die Fahrtrichtungsumkehr erfolgt ausschließlich durch
Umkehr der Drehrichtung des Hydromotors des hydrostatischen Getriebes.
Somit ist der erste Fahrbereich als Langsamfahrbereich vorgesehen,
welcher für
beide Fahrtrichtungen genutzt werden kann.The
Power split transmission according to the invention
allows
it to provide a driving range in which the drive exclusively on the first
Power branch takes place. Especially in cooperation with a
hydrostatic power branch, this has the advantage that reversed
can be without a clutch on the input side of the power split transmission
actuated
must become. The direction of travel is reversed exclusively
Reversal of the direction of rotation of the hydraulic motor of the hydrostatic transmission.
Thus, the first driving range is provided as a low-speed range,
which for
Both directions can be used.
Das
erfindungsgemäße Verfahren
zum Umschalten zwischen dem rein hydrostatischen Fahrbereich und
zumindest einem ersten leistungsverzweigten Fahrbereich erfolgt
durch Trennen der direkten Antriebsverbindung zwischen dem Hydromotor
des hydrostatischen Leistungszweigs und gleichzeitig dem Verbinden
des Ausgangs des zweiten, mechanischen Leistungszweigs mit dem zweiten
Eingang des Summierungsgetriebeabschnitts. Dabei wird zunächst durch
den hydrostatischen Leistungszweig in dem ersten, hydrostatischen
Fahrbereich das Übersetzungsverhältnis so
lange erhöht,
bis eine Synchronisationsdrehzahl des anderen Eingangs des Summiergetriebeabschnitts
ist. Die Drehzahl des anderen Eingangs des Summiergetriebeabschnitts stellt
sich dabei zwangsweise ein, da der Hydromotor des hydrostatischen
Getriebes sowohl mit einem Eingang als auch mit dem Ausgang des
Summiergetriebeabschnitts verbunden ist. Wenn die Synchronisationsdrehzahl
des anderen Eingangs des Summiergetriebeabschnitts erreicht ist,
wird der hydrostatische Leistungszweig von dem Ausgang des Summiergetriebeabschnitts
getrennt und gleichzeitig der mechanische Leistungszweig mit dem
anderen Eingang des Summiergetriebeabschnitts verbunden. Dementsprechend
stellt sich nun die Drehzahl des Ausgangs des Summiergetriebeabschnitts
aufgrund der an den beiden Eingängen
des Summiergetriebeabschnitts anliegenden Drehzahlen ein. Der erste
leistungsverzweigte Fahrbereich entspricht somit dem normalen Betrieb
eines Leistungsverzweigungsgetriebes.The inventive method for switching between the purely hydrostatic driving range and at least a first power-split driving range is done by disconnecting the direct drive connection between the hydraulic motor of the hydrostatic power branch and simultaneously connecting the output of the second, mechanical power branch to the second input of the summation gear section. In this case, the transmission ratio is initially increased by the hydrostatic power branch in the first, hydrostatic drive range until a synchronization speed of the other input of the summation gear is. The rotational speed of the other input of the summation gear section adjusts itself forcibly because the hydraulic motor of the hydrostatic transmission is connected both to an input and to the output of the summation gear section. When the synchronization speed of the other input of the summing gear section is reached, the hydrostatic power branch is disconnected from the output of the summing gear section and at the same time the mechanical power branch is connected to the other input of the summing gear section. Accordingly, the rotational speed of the output of the summation gear section now adjusts due to the rotational speeds applied to the two inputs of the summation gear section. The first power-split driving range thus corresponds to the normal one Operation of a power split transmission.
In
den Unteransprüchen
sind vorteilhafte Ausführungen
des erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebes
sowie des erfindungsgemäßen Verfahrens
zum Wechsel zwischen Fahrbereichen ausgeführt.In
the dependent claims
are advantageous embodiments
the power split transmission according to the invention
and the method according to the invention
executed to change between driving ranges.
Insbesondere
ist es vorteilhaft, den Summiergetriebeabschnitt als Planetengetriebe
auszuführen.
Dabei ist der erste Eingang des Summiergetriebeabschnitts vorzugsweise
ein Hohlrad des Planetengetriebes oder ein Sonnenrad des Planetengetriebes.
Entsprechend ist der zweite Eingang des Summiergetriebeabschnitts
das Sonnenrand des Planetengetriebes bzw. das Hohlrad des Planetengetriebes.Especially
it is advantageous to the summation gear section as a planetary gear
perform.
In this case, the first input of the summing gear section is preferred
a ring gear of the planetary gear or a sun gear of the planetary gear.
Accordingly, the second input of the summation gear section
the sun edge of the planetary gear or the ring gear of the planetary gear.
Die
Getriebeausgangswelle des Leistungsverzweigungsgetriebes ist vorzugsweise
mit dem Steg des Planetengetriebes verbunden. Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform
ist der erste Leistungszweig ein hydrostatisches Getriebe, welches
besonders bevorzugt eine verstellbare Hydropumpe und/oder einen
verstellbaren Hydromotor aufweist.The
Transmission output shaft of the power split transmission is preferably
connected to the web of the planetary gear. According to one
particularly preferred embodiment
the first power branch is a hydrostatic transmission which
particularly preferably an adjustable hydraulic pump and / or a
has adjustable hydraulic motor.
Insbesondere
wird bevorzugt, dass eine Getriebeausgangswelle des Leistungsverzweigungsgetriebes
vorgesehen ist, welche über
zumindest eine erste oder eine zweite Getriebestufe mit dem Summiergetriebeabschnitt
verbindbar ist. Damit lässt
sich am Ausgang des Summiergetriebeabschnitts das Gesamtübersetzungsverhältnis den
jeweiligen Fahrsituationen anpassen. Insbesondere kann eine Getriebestufe
vorgesehen werden, welche auf maximale Zugkraft ausgelegt ist. Die
andere Getriebestufe kann dagegen als Energiesparstufe vorgesehen
werden, welche beispielsweise bei Überführungsfahrten von Nutzfahrzeugen
eingelegt wird.Especially
It is preferred that a transmission output shaft of the power split transmission
is provided, which over
at least one first or a second gear stage with the summation gear section
is connectable. Leave it
at the output of the summation gear section, the overall gear ratio the
adapt to specific driving situations. In particular, a gear stage
be provided, which is designed for maximum traction. The
other gear stage, however, can be provided as energy saving stage
which, for example, during transfer trips of commercial vehicles
is inserted.
Erfindungsgemäß wird nach
dem Wechsel von dem hydrostatischen Fahrbereich in den ersten leistungsverzweigten
Fahrbereich das Übersetzungsverhältnis des
hydrostatischen Leistungszweigs wieder reduziert. Durch die Reduzierung
des Übersetzungsverhältnisses
des hydrostatischen Leistungszweigs erhöht sich die Drehzahl an dem Ausgang
des Summierungsgetriebes als resultierende Drehzahl aus den beiden
Drehzahlen der Eingänge
des Summiergetriebeabschnitts.According to the invention
the change from the hydrostatic driving range to the first power split
Driving range the gear ratio of
hydrostatic power branch again reduced. By the reduction
the translation ratio
of the hydrostatic power branch, the speed increases at the output
of the summation gear as the resulting speed of the two
Speeds of inputs
of the summing gear section.
Erfindungsgemäß wird beim
Wechsel zwischen einem ersten leistungsverzweigten Fahrbereich und
einem zweiten Leistungsverzweigten Fahrbereich das Leistungsverzweigungsgetriebe
in einen rein mechanischen Betriebspunkt gebracht. Der rein mechanische
Betriebspunkt wird durch Verstellen des Hydromotors auf ein maximales
Schluckvolumen und ein gleichzeitiges Verstellen des Fördervolumens
der Hydropumpe des hydrostatischen Leistungszweigs auf ein Nullfördervolumen
eingestellt. Insbesondere ist es vorteilhaft, beim Wechsel der dem
Summiergetriebeabschnitt nachgeordneten Gangstufen die Synchronisation
zu verbessern, indem der Hydromotor des hydrostatischen Leistungszweigs
zunächst
auf ein verschwindendes Schluckvolumen eingestellt wird.According to the invention
Change between a first power-split driving range and
a second power split driving range the power split transmission
brought into a purely mechanical operating point. The purely mechanical
Operating point is adjusted by adjusting the hydraulic motor to a maximum
Suction volume and a simultaneous adjustment of the delivery volume
the hydro pump of the hydrostatic power branch to a zero flow volume
set. In particular, it is advantageous when changing the
Summation gear section downstream gears the synchronization
to improve by the hydraulic motor of the hydrostatic power branch
first
is set to a vanishing displacement.
Das
erfindungsgemäße Leistungsverzweigungsgetriebe
sowie das erfindungsgemäße Verfahren
zum Wechsel der Fahrbereiche ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt
und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:The
Power split transmission according to the invention
as well as the method according to the invention
to change the driving ranges is shown in simplified form in the drawing
and will be explained in more detail in the following description. Show it:
1 ein
erstes Ausführungsbeispiel
für ein erfindungsgemäßes Leistungsverzweigungsgetriebes; 1 a first embodiment of an inventive power split transmission;
2 ein
zweites Ausführungsbeispiel
für ein
erfindungsgemäßes Leistungsverzweigungsgetriebe; 2 A second embodiment of an inventive power split transmission;
3 eine
erste schematische Darstellung zur Vorgehensweise beim Wechsel zwischen
den Fahrbereichen für
das Ausführungsbeispiel
nach 1; 3 a first schematic representation of the procedure when changing between the driving ranges for the embodiment according to 1 ;
4 eine
zweite schematische Darstellung zum Wechsel zwischen den Fahrbereichen
für ein Ausführungsbeispiel
gemäß 2;
und 4 a second schematic representation of the change between the driving ranges for an embodiment according to 2 ; and
5 eine
weitere Darstellung zur Erläuterung
des Wechsels zwischen den einzelnen Fahrbereichen. 5 a further illustration to explain the change between the individual driving ranges.
In
der 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines Fahrantriebs 1 eines
Nutzfahrzeugs dargestellt. Der Fahrantrieb 1 umfasst das
erfindungsgemäße Leistungsverzweigungsgetriebe 2.
Das Leistungsverzweigungsgetriebe 2 weist einen ersten Leistungszweig
und einen zweiten Leistungszweig auf. Der erste Leistungszweig ist
als hydrostatischer Leistungszweig 3 ausgeführt. Der
zweite Leistungszweig ist als mechanischer Leistungszweig 4 ausgeführt.In the 1 is a first embodiment of a traction drive 1 a commercial vehicle shown. The traction drive 1 includes the power split transmission according to the invention 2 , The power split transmission 2 has a first power branch and a second power branch. The first power branch is as a hydrostatic power branch 3 executed. The second power branch is as a mechanical power branch 4 executed.
Zum
Antrieb des Fahrzeugs ist eine Antriebsmaschine 5 vorgesehen.
In der Regel ist die Antriebsmaschine 5 als Dieselbrennkraftmaschine
ausgeführt.
Die Antriebsmaschine 5 treibt eine Getriebeeingangswelle 6 des
Leistungsverzweigungsgetriebes 2 an. Zum Antrieb des Fahrzeugs
ist eine Getriebeausgangswelle 7 des Leistungsverzweigungsgetriebes 2 mit
einer angetriebenen Fahrzeugachse 8 verbunden. Die angetriebenen
Fahrzeugachse 8 umfasst in der Regel ein Differenzialgetriebe 9,
welches über Halbwellen 10 angetriebene
Räder 11 antreibt.To drive the vehicle is a prime mover 5 intended. In general, the prime mover 5 designed as a diesel engine. The prime mover 5 drives a transmission input shaft 6 of the power split transmission 2 at. To drive the vehicle is a transmission output shaft 7 of the power split transmission 2 with a powered vehicle axle 8th connected. The powered vehicle axle 8th usually includes a differential gear 9 which over half waves 10 powered wheels 11 drives.
Der
hydrostatische Leistungszweig 3 weist eine Hydropumpe 12 und
einen Hydromotor 13 auf. Die Hydropumpe 12 ist
in ihrem Fördervolumen
einstellbar und zur Förderung
in zwei Richtungen ausgelegt. Zum Einstellen der Förderrichtung
sowie des Fördervolumens
der Hydropumpe 12 ist eine erste Verstellvorrichtung 14 vorgesehen,
die in nicht dargestellter Weise beispielsweise durch eine Fahrzeugelektronik
angesteuert wird. Eine zweite Verstellvorrichtung 15 wirkt
auf einen Verstellmechanismus des Hydromotors 13. Der Hydromotor 13 ist
ebenfalls für beide
Strömungsrichtungen
ausgelegt und in seinem Schluckvolumen durch die zweite Verstellvorrichtung 15 einstellbar.
Die Hydropumpe 12 und der Hydromotor 13 sind über eine
erste Arbeitsleitung 16 und eine zweite Arbeitsleitung 17 in
einem geschlossenen hydraulischen Kreislauf miteinander verbunden.The hydrostatic power branch 3 has a hydraulic pump 12 and a hydraulic motor 13 on. The hydraulic pump 12 is adjustable in its delivery volume and designed for delivery in two directions. For setting the conveying direction as well as the delivery volume of the hydraulic pump 12 is a first adjustment 14 provided, which is driven in a manner not shown, for example by a vehicle electronics. A second adjusting device 15 acts on an adjustment mechanism of the hydraulic motor 13 , The hydraulic motor 13 is also designed for both flow directions and in its displacement by the second adjustment 15 adjustable. The hydraulic pump 12 and the hydraulic motor 13 are about a first working line 16 and a second working line 17 connected together in a closed hydraulic circuit.
Zum
Antreiben der Hydropumpe 12 weist die Hydropumpe 12 eine
Pumpenantriebswelle 18 auf. Der hydrostatische Leistungszweig 3 wirkt über eine Motorabtriebswelle 19 auf
einen Summiergetriebeabschnitt 20. Die Motorabtriebswelle 19 bildet
dabei den Ausgang des hydrostatischen Leistungszweigs 3. Entsprechend
bildet die Pumpenantriebswelle 18 den Eingang des hydrostatischen
Leistungszweigs 3.To drive the hydraulic pump 12 indicates the hydraulic pump 12 a pump drive shaft 18 on. The hydrostatic power branch 3 acts via a motor output shaft 19 on a summation gear section 20 , The engine output shaft 19 forms the output of the hydrostatic power branch 3 , Accordingly, the pump drive shaft forms 18 the input of the hydrostatic power branch 3 ,
Der
Ausgang des hydrostatischen Leistungszweigs 3, also die
Motorabtriebswelle 19, ist mit einem ersten Eingang des
Summiergetriebes 20 verbunden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ist der Summiergetriebeabschnitt 20 als einstufiges Planetengetriebe
ausgeführt.
Das einstufige Planetengetriebe weist ein Hohlrad 21 auf,
welches einen ersten Eingang des Summiergetriebeabschnitts 20 bildet.
Ein zweiter Eingang des Summiergetriebeabschnitts 20 ist
durch ein Sonnenrad 23 realisiert, das drehfest mit einer
Sonnenradwelle 22 verbunden ist.The output of the hydrostatic power branch 3 So the engine output shaft 19 , is with a first input of the summation gear 20 connected. In the illustrated embodiment, the summation gear section 20 designed as a single-stage planetary gear. The single-stage planetary gear has a ring gear 21 on which a first input of the summation gear section 20 forms. A second input of the summing gear section 20 is through a sun wheel 23 realized, the rotation with a sun gear shaft 22 connected is.
Das
Hohlrad 21 weist eine Außenverzahnung 24 auf,
welche sich im permanenten Eingriff mit einem ersten Motorzahnrad 25 befindet.
Das erste Motorzahnrad 25 ist mit der Motorabtriebswelle 19 des
Hydromotors 13 fest verbunden. Dementsprechend wird das
Hohlrad 21 permanent mit der Drehzahl des Hydromotors 13 angetrieben.
In einem leistungsverzweigten Fahrbetrieb ist ferner die Sonnenradwelle 22 permanent
drehfest mit einem Ausgang des mechanischen Leistungszweigs 4 verbunden.The ring gear 21 has an external toothing 24 which is in permanent engagement with a first motor gear 25 located. The first engine gear 25 is with the engine output shaft 19 the hydraulic motor 13 firmly connected. Accordingly, the ring gear 21 permanently with the speed of the hydraulic motor 13 driven. In a power split drive is also the sun gear 22 permanently non-rotatable with an output of the mechanical power branch 4 connected.
Das
Hohlrad 21 weist zudem eine Innenverzahnung 26 auf.
Zwischen dem Sonnenrad 23 und dem Hohlrad 21 sind
mehrere Planetenräder 27 angeordnet,
welche drehbar auf einem Planetenträger, dem sogenannten Steg 28,
angeordnet sind. Infolge der Drehzahlen der beiden Eingänge des Summiergetriebeabschnitts 20,
also der Drehzahl des Hohlrads 21 und der Drehzahl des
Sonnenrads 23 stellt sich eine Ausgangsdrehzahl des Stegs 28 ein,
welcher mit der Stegwelle 29 verbunden ist.The ring gear 21 also has an internal toothing 26 on. Between the sun wheel 23 and the ring gear 21 are several planet gears 27 arranged, which rotatably on a planet carrier, the so-called bridge 28 , are arranged. Due to the speeds of the two inputs of the summation gear section 20 , So the speed of the ring gear 21 and the speed of the sun gear 23 is an output speed of the web 28 one, which with the bridge wave 29 connected is.
Die
Stegwelle 29 bildet in dem ersten Ausführungsbeispiel den Ausgang
des Summiergetriebeabschnitts 20, der mit einem Schaltgetriebeabschnitt 30 verbunden
ist. Über
den Schaltgetriebeabschnitt 30 ist die Stegwelle 29 entweder über eine erste
Getriebestufe 31 oder über
eine zweite Getriebestufe 32 mit der Getriebeausgangswelle 7 verbindbar.
Die erste Getriebestufe 31 umfasst ein mit der Stegwelle 29 verbindbares
erstes Zahnrad 34, ein zweites Zahnrad 35 sowie
ein drittes Zahnrad 36. Die zweite Getriebestufe 32 umfasst
ein mit der Stegwelle 29 verbindbares viertes Zahnrad 37,
ein fünftes Zahnrad 38 sowie
das dritte Zahnrad 36, welches fest mit der Getriebeausgangswelle 7 verbunden
ist.The bridge wave 29 forms the output of the summation gear section in the first embodiment 20 that with a manual transmission section 30 connected is. About the gearbox section 30 is the bridge wave 29 either via a first gear stage 31 or via a second gear stage 32 with the transmission output shaft 7 connectable. The first gear stage 31 includes one with the bridge shaft 29 connectable first gear 34 , a second gear 35 and a third gear 36 , The second gear stage 32 includes one with the bridge shaft 29 connectable fourth gear 37 , a fifth gear 38 as well as the third gear 36 , which firmly with the transmission output shaft 7 connected is.
Das
zweite Zahnrad 35 und das fünfte Zahnrad 38 sind
beide drehfest mit einer ersten Zwischenwelle 33 verbunden.
In Abhängigkeit
von der Schaltstellung des Schaltgetriebeabschnitts 30 wird über eine
Synchronisationseinrichtung 40 entweder das erste Zahnrad 34 oder
das vierte Zahnrad 37 drehfest mit der Stegwelle 29 verbunden.
Durch Betätigen
einer entsprechenden, in der 1 nicht
dargestellten Schaltvorrichtung wird somit zwischen der ersten Getriebestufe 31 und
der zweiten Getriebestufe 32 umgeschaltet.The second gear 35 and the fifth gear 38 Both are non-rotatable with a first intermediate shaft 33 connected. Depending on the switching position of the gearbox section 30 is via a synchronization device 40 either the first gear 34 or the fourth gear 37 rotatably with the bridge shaft 29 connected. By pressing a corresponding, in the 1 not shown switching device is thus between the first gear stage 31 and the second gear stage 32 switched.
Das
von der Antriebsmaschine 5 über die Getriebeeingangswelle 6 in
das Leistungsverzweigungsgetriebe 2 eingespeiste Drehmoment
wird auf die beiden Leistungszweige 3 und 4 verteilt.
Hierzu ist die Pumpenantriebswelle 18 über ein erstes Stirnrad 41,
ein zweites Stirnrad 42 und ein drittes Stirnrad 43 mit
der Getriebeeingangswelle 6 gekoppelt.That of the prime mover 5 over the transmission input shaft 6 in the power split transmission 2 fed torque is applied to the two power branches 3 and 4 distributed. For this purpose, the pump drive shaft 18 via a first spur gear 41 , a second spur gear 42 and a third spur gear 43 with the transmission input shaft 6 coupled.
Der
mechanische Leistungszweig 4 umfasst eine Ausgangswelle 44 des
mechanischen Leistungszweigs 4, der mit der Getriebeeingangswelle 6 über einen
Zahnradsatz 49 verbunden ist, welcher in dem dargestellten
Ausführungsbeispiel
insgesamt vier Zahnräder
umfasst. Zwei der Zahnräder
des Zahnradsatzes 49 sind fest mit einer zweiten Zwischenwelle 50 verbunden.
Dadurch ist die Drehrichtung der Ausgangswelle 44 des mechanischen
Leistungszweigs 4 gleich der Drehrichtung der Getriebeeingangswelle 6.
Ebenso ist die Drehrichtung der Pumpenantriebswelle 18 gleich
der Drehrichtung der Getriebeeingangswelle 6.The mechanical power branch 4 includes an output shaft 44 of the mechanical power branch 4 that with the transmission input shaft 6 via a gear set 49 is connected, which comprises a total of four gears in the illustrated embodiment. Two of the gears of the gear set 49 are stuck with a second intermediate shaft 50 connected. As a result, the direction of rotation of the output shaft 44 of the mechanical power branch 4 equal to the direction of rotation of the transmission input shaft 6 , Likewise, the direction of rotation of the pump drive shaft 18 equal to the direction of rotation of the transmission input shaft 6 ,
Vorstehend
war der Betrieb in einem normalen leistungsverzweigten Fahrbereich
bereits beschrieben worden. Zum Antrieb des Sonnenrads 23 ist
die Sonnenradwelle 22 mit der Ausgangswelle 44 des
mechanischen Leistungszweigs 4 verbunden. Hierzu befindet
sich eine erste Kupplung 45 in ihrem eingekuppelten Zustand.Above, the operation in a normal power split driving range has already been described. To drive the sun gear 23 is the sun gear shaft 22 with the output shaft 44 of the mechanical power branch 4 connected. For this purpose there is a first clutch 45 in their engaged state.
Um
zwischen dem leistungsverzweigten Fahrbereich und einem rein hydrostatischen
Fahrbereich umschalten zu können,
ist zusätzlich
zu der ersten Kupplung 45 eine zweite Kupplung 48 vorgesehen.
Mittels der zweiten Kupplung 48 ist der Steg 28 drehfest
direkt mit der Motorabtriebswelle 19 des Hydromotors 13 des
hydrostatischen Leistungszweigs 3 koppelbar.In order to switch between the power-split driving range and a purely hydrostatic driving range, in addition to the ers th clutch 45 a second clutch 48 intended. By means of the second clutch 48 is the jetty 28 rotatably directly with the engine output shaft 19 the hydraulic motor 13 of the hydrostatic power branch 3 coupled.
In
einem rein hydrostatischen Fahrbereich wird die erste Kupplung 45 getrennt
und die zweite Kupplung 48 eingekuppelt. Durch Einkuppeln
der zweiten Kupplung 48 wird der Steg 28 über ein
zweites Motorzahnrad 46 und ein Stegantriebsrad 47 drehfest
und direkt mit der Motorabtriebswelle 19 verbunden. Das
zweite Motorzahnrad 46 ist permanent fest mit der Motorabtriebswelle 19 verbunden
und befindet sich im permanenten Eingriff mit dem Stegantriebsrad 47.
Durch die direkte Verbindung des Stegs 28 mit der Motorabtriebswelle 19 stellt
sich an der Stegwelle 29 eine Drehzahl ein, die gleich
der Drehzahl der Motorabtriebswelle 19 ist. An dem Sonnenrad 23 stellt
sich dagegen eine Drehzahl ein, die sich aus der Drehzahl des Hohlrads 21 und
des Stegs 28 als resultierende Drehzahl ergibt.In a purely hydrostatic driving range, the first clutch 45 separated and the second clutch 48 engaged. By engaging the second clutch 48 becomes the footbridge 28 via a second motor gear 46 and a bridge drive wheel 47 rotatably and directly with the engine output shaft 19 connected. The second motor gear 46 is permanently fixed to the engine output shaft 19 connected and is in permanent engagement with the bridge drive wheel 47 , Due to the direct connection of the bridge 28 with the engine output shaft 19 turns on the bridge shaft 29 a speed equal to the speed of the engine output shaft 19 is. At the sun wheel 23 On the other hand, a speed is set, which is the speed of the ring gear 21 and the jetty 28 as the resulting speed.
Die
Zahnradpaare bestehend aus dem ersten Motorzahnrad 25 und
der Außenverzahnung 24 des
Hohlrads 21 sowie dem zweiten Motorzahnrad 46 und
dem Stegantriebsrad 47 sind dabei so gewählt, dass
die Drehzahl des Hohlrads 21 größer als die Drehzahl des Stegs 28 ist.
Infolgedessen stellt sich an dem Sonnenrad 22 eine Drehrichtung
ein, die umgekehrt zu der Drehrichtung des Hohlrads 21 ist.The gear pairs consisting of the first motor gear 25 and the external teeth 24 of the ring gear 21 and the second motor gear 46 and the bridge drive wheel 47 are chosen so that the speed of the ring gear 21 greater than the speed of the web 28 is. As a result, turns on the sun gear 22 a direction of rotation, which is inversely to the direction of rotation of the ring gear 21 is.
In
diesem rein hydrostatischen Fahrbereich, in dem eine Verbindung
zwischen dem mechanischen Leistungszweig und dem zweiten Eingang
des Summiergetriebeabschnitts 20 unterbrochen ist, kann
folglich durch die Drehrichtung des Hydromotors 13 die
Fahrtrichtung des angetriebenen Fahrzeugs bestimmt werden. Durch Änderung
des Übersetzungsverhältnisses
und der Förderrichtung
des hydrostatischen Leistungszweigs 3 sind somit Fahrtrichtung
und Fahrgeschwindigkeit frei wählbar.
Die Änderung
der Fahrtrichtung erfolgt über
eine Vorgabe der Förderrichtung
der Hydropumpe 12. Die Einstellung der gewünschten
Fahrgeschwindigkeit erfolgt dagegen über eine Einstellung des Übersetzungsverhältnisses,
wozu die Fördermenge
der Hydropumpe 12 und das Schluckvolumen des Hydromotors 13 entsprechend
eingestellt werden.In this purely hydrostatic driving range, in which a connection between the mechanical power branch and the second input of the summation gear section 20 is interrupted, therefore, by the direction of rotation of the hydraulic motor 13 the direction of travel of the driven vehicle can be determined. By changing the transmission ratio and the conveying direction of the hydrostatic power branch 3 are therefore direction of travel and driving speed freely selectable. The change of the direction of travel takes place via a specification of the conveying direction of the hydraulic pump 12 , The setting of the desired driving speed, however, takes place via a setting of the transmission ratio, including the flow rate of the hydraulic pump 12 and the displacement of the hydraulic motor 13 be adjusted accordingly.
Wird
aus dem Stillstand heraus das Fahrzeug beschleunigt, so ist die
erste Kupplung 45 geöffnet
und die zweite Kupplung 48 geschlossen. In bereits beschriebener
Weise wird somit die Getriebeausgangswelle 7 allein durch
den hydrostatischen Leistungszweig 3 angetrieben. Infolge
der unterschiedlichen Übersetzungsverhältnisse
zwischen der Pumpenabtriebswelle 19 und dem Hohlrad 21,
also dem ersten Eingang des Summiergetriebeabschnitts 20 in
dem ersten Ausführungsbeispiel
sowie dem Steg 28, also dem Ausgang des Summiergetriebeabschnitts 20,
stellt sich an der Sonnenradwelle 22 zwangsweise eine Ausgangsdrehzahl
ein.If the vehicle accelerates from a standstill, then the first clutch is 45 opened and the second clutch 48 closed. In the manner already described thus becomes the transmission output shaft 7 solely by the hydrostatic power branch 3 driven. Due to the different gear ratios between the pump output shaft 19 and the ring gear 21 , ie the first input of the summing gear section 20 in the first embodiment and the bridge 28 , ie the output of the summing gear section 20 , turns on the sun gear shaft 22 forcibly an output speed.
Beim
Stillstand des Fahrzeugs steht zunächst die Hydropumpe 12 auf
einem Nullfördervolumen.
Gleichzeitig ist der Hydromotor 13 auf sein maximales Schluckvolumen
ausgeschwenkt, um ein möglichst
hohes Anfahrtdrehmoment zur Verfügung zu
haben. Wird das Fahrzeug aus dem Stillstand beschleunigt, so wird
zunehmend die Hydropumpe 12 in Richtung ihres maximalen
Fördervolumens
in Vorwärtsrichtung
verschwenkt. Ist das maximale Fördervolumen
der Hydropumpe 12 erreicht, so wird im Anschluss das Schluckvolumen
des Hydromotors 13 reduziert, wodurch die Drehzahl der
Motorabtriebswelle 19 erhöht wird. Aufgrund des festen Übersetzungsverhältnisses
zwischen der Motorabtriebswelle 19 und der Getriebeausgangswelle 7 wird
das Fahrzeug dabei beschleunigt. Gleichzeitig wird durch die größer werdende
Drehzahldifferenz zwischen dem Steg 28 und dem Hohlrad 21 das
Sonnenrad 22 in entgegengesetzter Richtung beschleunigt.
Diese Beschleunigung erfolgt soweit, bis ein Schaltkriterium erreicht
ist. Das Schaltkriterium ist im einfachsten Fall durch die maximal
erreichbare Geschwindigkeit in dem rein hydrostatischen Fahrbereich
gegeben. In diesem Betriebspunkt erreicht die Sonnenradwelle 22 eine
Synchronisationsdrehzahl, welche durch den Zahnradsatz 49 und
die Drehzahl der Antriebsmaschine 5 festgelegt ist. Bei
Erreichen der Synchronisationsdrehzahl durch die Sonnenradwelle 22 dreht die
Sonnenradwelle 22 mit derselben Drehzahl wie die Ausgangswelle 44 des
mechanischen Leistungszweigs 4.At standstill of the vehicle is first the hydraulic pump 12 on a zero delivery volume. At the same time is the hydraulic motor 13 swung to its maximum displacement to have the highest possible starting torque available. If the vehicle is accelerated from standstill, so is increasingly the hydraulic pump 12 pivoted in the direction of its maximum delivery volume in the forward direction. Is the maximum delivery volume of the hydraulic pump 12 reached, then the sip volume of the hydraulic motor 13 reduces, reducing the speed of the engine output shaft 19 is increased. Due to the fixed transmission ratio between the engine output shaft 19 and the transmission output shaft 7 the vehicle is accelerated. At the same time is due to the increasing speed difference between the web 28 and the ring gear 21 the sun wheel 22 Accelerated in the opposite direction. This acceleration takes place until a switching criterion is reached. The switching criterion is given in the simplest case by the maximum achievable speed in the purely hydrostatic driving range. At this operating point reaches the sun gear shaft 22 a synchronization speed, which by the gear set 49 and the speed of the prime mover 5 is fixed. Upon reaching the synchronization speed by the sun gear 22 turns the sun gear shaft 22 at the same speed as the output shaft 44 of the mechanical power branch 4 ,
Zum
Wechsel aus dem rein hydrostatischen Fahrbereich in einen ersten
leistungsverzweigten Fahrbereich wird nun die erste Kupplung 45 geschlossen
und die zweite Kupplung 48 geöffnet. Das öffnen und Schließen der
beiden Kupplungen 45, 48 kann gleichzeitig oder
geringfügig
zeitversetzt zueinander erfolgen. Um Schaltrucke zu vermeiden, ist
es dabei insbesondere vorteilhaft, die zweite Kupplung 48 zu öffnen, kurz
bevor die erste Kupplung 45 geschlossen wird. Eventuelle
Drehzahlunterschiede, die sich durch eine nicht perfekte Abstimmung
ergeben, können
so durch den freilaufenden Steg 28 ausgeglichen werden.
Ein besonders schaltruckfreier Wechsel ergibt sich, wenn das Öffnen der
zweiten Kupplung 48 durch Reduzieren einer Schließkraft bei gleichzeitigem
Schließen
der ersten Kupplung 45 durch Erhöhen der Schließkraft erfolgt.
Das Reduzieren und das Erhöhen
der Anpresskräfte
der jeweiligen Kupplung 45, 48 erfolgt entlang
einer Rampe in einem identischen Zeitfenster.To change from the purely hydrostatic driving range in a first power-split driving range is now the first clutch 45 closed and the second clutch 48 open. The opening and closing of the two clutches 45 . 48 can be done simultaneously or slightly later than one another. In order to avoid shift shocks, it is particularly advantageous, the second clutch 48 to open just before the first clutch 45 is closed. Any speed differences that result from a non-perfect tuning, so can through the free-running bridge 28 be compensated. A particularly sound shock-free change results when the opening of the second clutch 48 by reducing a closing force while simultaneously closing the first clutch 45 by increasing the closing force. Reducing and increasing the contact pressure of the respective clutch 45 . 48 takes place along a ramp in an identical time window.
Sobald
die erste Kupplung 45 geschlossen ist, stellt sich die
Drehzahl des Stegs 48 und somit der Stegwelle 29 zwingend
aufgrund der Drehzahl des Hohlrads 21 sowie der Drehzahl
der Sonnenradwelle 22 ein. Für die nachfolgenden Ausführungen sei
angenommen, dass im Schaltpunkt, also bei Synchronisationsdrehzahl
der Sonnenradwelle 22, das maximale Fördervolumen der Hydropumpe 12 und das
minimale Schluckvolumen des Hydromotors 13 eingestellt
sei.Once the first clutch 45 is closed, the speed of the bridge is 48 and thus the ridge wave 29 mandatory due to the speed of the ring gear 21 and the speed of the sun gear shaft 22 one. For the following explanations it is assumed that in the switching point, ie at synchronization speed of the sun gear 22 , the maximum displacement of the hydraulic pump 12 and the minimum displacement of the hydraulic motor 13 is set.
Das
Hohlrad 21 und die Sonnenradwelle 22 und somit
das Sonnenrad 22 rotieren in entgegengesetzer Richtung.
Um eine Beschleunigung der Stegwelle 29 zu erreichen, wird
nun wiederum das Übersetzungsverhältnis im
hydrostatischen Leistungszweig 3 angepasst. Hierzu wird
zunächst
der Hydromotor 13 in Richtung größeren Schluckvolumens verstellt.
Durch die Verstellung des Hydromotors 13 in Richtung größeren Schluckvolumens
wird die Drehzahl des Hohlrads 21 reduziert. Zur weiteren
Reduzierung der Drehzahl des Hohlrads 21, was zu einer Erhöhung der
Drehzahl der Stegwelle 29 führt, wird bei Erreichen des
maximalen Schluckvolumens des Hydromotors 13 das Fördervolumen
der Hydropumpe 12 in Richtung Nullfördervolumen verstellt. Die Verstellung
erfolgt solange, bis durch die Hydropumpe 12 kein Druckmittel
in dem hydraulischen Kreis gefördert
wird. Infolgedessen steht das Hohlrad 21 in diesem Betriebspunkt
still, so dass ein rein mechanischer Betriebspunkt erreicht ist,
da Leistung ausschließlich über den
mechanischen Leistungszweig übertragen
wird.The ring gear 21 and the sun gear shaft 22 and thus the sun wheel 22 rotate in the opposite direction. To an acceleration of the bridge shaft 29 to achieve, in turn, the transmission ratio in the hydrostatic power branch 3 customized. For this purpose, first the hydraulic motor 13 adjusted in the direction of larger absorption volume. By adjusting the hydraulic motor 13 in the direction of larger displacement, the speed of the ring gear 21 reduced. To further reduce the speed of the ring gear 21 , resulting in an increase in the speed of the ridge shaft 29 leads, when the maximum displacement of the hydraulic motor is reached 13 the delivery volume of the hydraulic pump 12 adjusted in the direction of zero delivery volume. The adjustment takes place until through the hydraulic pump 12 no pressure medium is conveyed in the hydraulic circuit. As a result, stands the ring gear 21 at this operating point, so that a purely mechanical operating point is reached, since power is transmitted exclusively via the mechanical power branch.
Zur
weiteren Beschleunigung wird die Hydropumpe 12 in entgegengesetzter
Förderrichtung
in Richtung zunehmenden Fördervolumens
ausgeschwenkt. Damit dreht nun das Hohlrad 21 gleichsinnig
zu der Sonnenradwelle 22 und eine Erhöhung der Drehzahl des Hohlrads 21 führt zu einer
weiteren Erhöhung
der Drehzahl der Stegwelle 29. Die weitere Beschleunigung
wird solange fortgesetzt, bis die Hydropumpe 12 auf ihr
maximales Fördervolumen
in negativer Richtung ausgeschwenkt ist. Als negative Richtung wird
diejenige Förderrichtung
bezeichnet, die zur Rückwärtsfahrt
im rein hydrostatischen Fahrbereich erforderlich ist.For further acceleration, the hydraulic pump 12 swung in the opposite direction in the direction of increasing delivery volume. This now turns the ring gear 21 in the same direction as the sun gear shaft 22 and an increase in the speed of the ring gear 21 leads to a further increase in the speed of the web shaft 29 , The further acceleration is continued until the hydraulic pump 12 is pivoted to its maximum displacement in the negative direction. As a negative direction that conveying direction is referred to, which is required for reversing in purely hydrostatic driving range.
Ist
die Stegwelle 29 unmittelbar mit der Getriebeausgangswelle 7 verbunden
bzw. geht die Stegwelle 29 unmittelbar in die Getriebeausgangswelle 7 über, so
wird durch den zuvor beschriebenen Zustand die Endgeschwindigkeit
des Fahrzeugs erreicht.Is the bridge shaft 29 directly with the transmission output shaft 7 connected or goes the web shaft 29 directly into the transmission output shaft 7 over, the final speed of the vehicle is achieved by the state described above.
In
dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist
jedoch die Stegwelle 29 mit einem Schaltgetriebeabschnitt 30 gekoppelt,
so dass ein zweiter leistungsverzweigter Fahrbereich vorgesehen
ist. Der erste leistungsverzweigte Fahrbereich wird in dem dargestellten
Ausführungsbeispiel
durch die zweite Getriebestufe 32 eingestellt. Dieser erste
leistungsverzweigte Fahrbereich ist auf maximale Zugkraft hin optimiert.
Zusätzlich
ist jedoch ein zweiter leistungsverzweigter Fahrbereich vorgesehen,
in den durch Wechsel von der zweiten Getriebestufe 32 auf
die erste Getriebestufe 31 übergegangen wird. Dieser zweite
leistungsverzweigte Fahrbereich ist auf ökonomische Transportfahrt bei
höherer
Fahrgeschwindigkeit ausgelegt. Zum Wechsel zwischen den beiden leistungsverzweigten
Fahrbereichen wird die Synchronisationseinrichtung 40 betätigt, wodurch entweder
das erste Zahnrad 34 in dem zweiten Leistungsverzweigten
Fahrbereich oder aber das vierte Zahnrad 37 in dem ersten
leistungsverzweigten Fahrbereich drehfest mit der Stegwelle 29 verbunden wird.
Der genaue Ablauf beim Übergang
zwischen dem ersten leistungsverzweigten Fahrbereich und dem zweiten
leistungsverzweigten Fahrbereich wird nachfolgend unter Bezugnahme
auf 5 noch ausführlich
erläutert.In the described embodiment, however, the web shaft 29 with a gearbox section 30 coupled, so that a second power-split driving range is provided. The first power-split driving range is in the illustrated embodiment by the second gear stage 32 set. This first power-split driving range is optimized for maximum traction. In addition, however, a second power-split driving range is provided in the by changing from the second gear stage 32 to the first gear stage 31 is passed. This second power-split driving range is designed for economical transport travel at higher driving speeds. To change between the two power-split driving ranges is the synchronization device 40 operated, whereby either the first gear 34 in the second power split driving range or the fourth gear 37 in the first power-split driving range rotatably with the web shaft 29 is connected. The exact procedure at the transition between the first power-split driving range and the second power-split driving range will be described below with reference to 5 explained in detail.
In
der 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Leistungsverzweigungsgetriebe 2' dargestellt.
Um unnötige
Wiederholungen zu vermeiden, sind gleiche oder sich entsprechende
Element entweder mit denselben Bezugszeichen oder mit entsprechenden,
gestrichenen Bezugszeichen versehen.In the 2 is a second embodiment of an inventive power split transmission 2 ' shown. To avoid unnecessary repetition, identical or corresponding elements are provided with the same reference numerals or with corresponding, primed reference numerals.
Im
Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel der 1 dient
nunmehr als erster Eingang des Summiergetriebeabschnitts nicht mehr
das Hohlrad 21, sondern das Sonnenrad 23 des Summiergetriebeabschnitts 20.
Die Sonnenradwelle 22 ist hierzu über ein Zwischenrad 52 und
ein Sonnenantriebsrad 56 mit dem ersten Motorzahnrad 25 direkt
verbunden. Somit dreht die Sonnenradwelle 22 und das Sonnenrad 23 permanent
mit der Drehzahl der Motorabtriebswelle 19. Dementsprechend
bildet den zweiten Eingang des Summiergetriebeabschnitts 20 das
Hohlrad 21, welches mit einer Hohlradwelle 51, verbunden
ist. Die Hohlradwelle 51 ist mit der Getriebeeingangswelle 6 über den
mechanischen Leistungszweig 4 verbindbar, wozu zwischen
der Ausgangswelle 44' und
der Hohlradwelle 51 die erste Kupplung 45 angeordnet
ist. Der mechanische Leistungszweig 4 wird durch eine einzelne Übersetzungsstufe
realisiert, welche ein einzelnes Zahnrad sowie das erste Stirnrad 41 umfasst,
welches fest mit der Getriebeeingangswelle 6 verbunden
ist. Anstelle einer zweistufigen Anpassung der Drehzahl der Pumpenantriebswelle 18 an
die Drehzahl der Antriebsmaschine 4 ist in dem zweiten
Ausführungsbeispiel
lediglich eine einstufige Ausführung
des Antriebs für
die Pumpenantriebswelle 8 vorgesehen. Diese umfasst neben
dem ersten Stirnrad 41 das zweite Stirnrad 42'.In contrast to the embodiment of 1 Now serves as the first input of the summing gear no longer the ring gear 21 but the sun wheel 23 of the summing gear section 20 , The sun gear shaft 22 is this about a Zwischenrad 52 and a sun gear 56 with the first motor gear 25 directly connected. Thus, the sun gear shaft rotates 22 and the sun wheel 23 permanently at the speed of the engine output shaft 19 , Accordingly, the second input of the summing gear section forms 20 the ring gear 21 , which with a Hohlradwelle 51 , connected is. The ring gear shaft 51 is with the transmission input shaft 6 over the mechanical power branch 4 connectable, for which between the output shaft 44 ' and the ring gear shaft 51 the first clutch 45 is arranged. The mechanical power branch 4 is realized by a single translation stage, which is a single gear and the first spur gear 41 includes, which fixed to the transmission input shaft 6 connected is. Instead of a two-stage adjustment of the speed of the pump drive shaft 18 to the speed of the prime mover 4 is in the second embodiment, only a single-stage version of the drive for the pump drive shaft 8th intended. This includes next to the first spur gear 41 the second spur gear 42 ' ,
Für den rein
hydrostatischen Fahrbereich wird die erste Kupplung 45 geöffnet. Infolgedessen kann
sich die Hohlradwelle 51 unabhängig von der Ausgangswelle 44' des mechanischen
Leistungszweigs 4 drehen. Die Drehzahl des Hohlrads 21 und der
Hohlradwelle 51 stellt sich somit infolge der sich aufgrund
der Übersetzungsverhältnisse
ergebenden Drehzahldifferenz zwischen dem Sonnenrad 23 und dem
Steg 28 ein. Der Steg 28 ist in dem rein hydrostatischen
Fahrbereich, wie es schon im Hinblick auf das erste Ausführungsbeispiel
erläutert
wurde, über die
Kupplung 48' ebenfalls
mit der Abtriebswelle 19 des Hydromotors 13 verbunden.
Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel ist die zweite
Kupplung 48' in
dem zweiten Ausführungsbeispiel
auf der Motorabtriebswelle 19 angeordnet, so dass eine drehfeste
Verbindung des zweiten Motorzahnrads 46 über die
Kupplung 48' mit
der Motorabtriebswelle 19 herstellbar ist. Das zweite Motorzahnrad 46 befindet sich
dagegen in permanentem Eingriff mit dem Stegantriebsrad 47.
Der Wechsel zwischen den einzelnen Fahrbereichen sowie der Betrieb
im rein hydrostatischen Fahrbereich entspricht im Wesentlichen der Vorgehensweise
bei dem in der 1 dargestellten Ausführungsbeispiel.For the purely hydrostatic driving range becomes the first clutch 45 open. As a result, the ring gear can 51 independent of the output shaft 44 ' of mechanical performance branch 4 rotate. The speed of the ring gear 21 and the ring gear shaft 51 thus arises as a result of the resulting due to the gear ratios speed difference between the sun 23 and the jetty 28 one. The jetty 28 is in the purely hydrostatic driving range, as already explained with regard to the first embodiment, via the clutch 48 ' also with the output shaft 19 the hydraulic motor 13 connected. In contrast to the first embodiment, the second clutch 48 ' in the second embodiment on the engine output shaft 19 arranged so that a rotationally fixed connection of the second motor gear 46 over the clutch 48 ' with the engine output shaft 19 can be produced. The second motor gear 46 on the other hand is in permanent engagement with the bridge drive wheel 47 , The change between the individual driving ranges as well as the operation in the purely hydrostatic driving range essentially corresponds to the procedure in the 1 illustrated embodiment.
Bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel der 2 befindet
sich der Steg 28 über
dem Stegantriebsrad 47 im Eingriff mit einem Stegabtriebsrad 53.
Das Stegabtriebsrad 53 ist fest mit einer Summiergetriebeausgangswelle 54 verbunden,
die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel
den Ausgang des Summiergetriebeabschnitts 20' bildet. Die Ausgangswelle 54 des
Summiergetriebeabschnitts 20' ist über eine
weitere Getriebestufe 55 mit der Getriebeausgangswelle 7 verbunden.
Durch die einzelne Getriebestufe 55 wird eine Vereinfachung
gegenüber dem
ersten Ausführungsbeispiel
erreicht, indem auf den Schaltgetriebeabschnitt 30 verzichtet
wird. Infolgedessen ist existiert bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
der 1 eine besonders einfache Bauweise, welche neben dem
rein hydrostatischen Fahrbereich lediglich einen leistungsverzweigten Fahrbereich
ermöglicht.In the illustrated embodiment of the 2 is the footbridge 28 above the bridge drive wheel 47 in engagement with a Stegabtriebsrad 53 , The bridge driven wheel 53 is fixed to a summing gear output shaft 54 connected in the illustrated embodiment, the output of the summation gear section 20 ' forms. The output shaft 54 of the summing gear section 20 ' is about another gear stage 55 with the transmission output shaft 7 connected. Through the single gear stage 55 a simplification compared to the first embodiment is achieved by acting on the gearbox section 30 is waived. As a result, exists in the illustrated embodiment of the 1 a particularly simple design, which only allows a power-split driving range in addition to the purely hydrostatic driving range.
Wie
es in dem Ausführungsbeispiel
der 2 dargestellt ist, kann die Getriebeausgangswelle 7 auch
ohne Vorsehen eines nachgeordneten Schaltgetriebeabschnitts 30 in
dem Leistungsverzweigungsgetriebe 2 direkt mit einem Fahrantrieb
eines angetriebenen Fahrzeugs zusammenwirken. Eine solche direkte
Verbindung ist auch bei dem in der 1 gezeigten
Ausführungsbeispiel
möglich.As it is in the embodiment of 2 is shown, the transmission output shaft 7 even without providing a downstream shift transmission section 30 in the power split transmission 2 interact directly with a drive of a driven vehicle. Such a direct connection is also in the case of 1 shown embodiment possible.
Das
Ausführungsbeispiel
der 2 hat den Vorteil, dass die Anordnung des Summiergetriebeabschnitts
im Vergleich zu der Anordnung der 1 kompakter
ausgeführt
werden kann.The embodiment of 2 has the advantage that the arrangement of the summation gear section compared to the arrangement of 1 can be made more compact.
Die 3 zeigt
die Verhältnisse
der Drehzahlen des Sonnenrads 23 und des Hohlrads 21 zum einen
im Zeitpunkt der Synchronisation und des sich daraus ergebenden
Wechsels der Fahrbereiche zwischen dem rein hydrostatischen Fahrbereich
und dem ersten leistungsverzweigten Fahrbereich. Wie es in der oberen
Hälfte
der schematischen Darstellung der 3 erkennbar
ist, drehen sich das Sonnenrad 23 sowie das Hohlrad 21 mit
den Drehzahlen "Sonnenrad" und "Hohlrad" gegenläufig zueinander. Infolgedessen
stellt sich eine Synchronisationsdrehzahl ein, die bei einer Synchronisationsfahrgeschwindigkeit
Vsynchron des Fahrzeugs erreicht wird. In
diesem Zustand werden die beiden Kupplungen 45 und 48 betätigt. Nachfolgend
wird ausgehend von dem eingestellten Übersetzungsverhältnis des
hydrostatischen Leistungszweigs 3 beim Wechsel der Fahrbereiche
das Übersetzungsverhältnis geändert und
die Drehrichtung des Ausgangs des hydrostatischen Leistungszweigs 3 durch
Durchschwenken der Hydropumpe 12 umgekehrt, wodurch sich
auch die Drehrichtung des Hohlrads 21, wie in dem unteren Teil
des Diagramms dargestellt, umkehrt. Als Folge daraus stellt sich
die maximale Fahrgeschwindigkeit zu vmax ein.The 3 shows the ratios of the speeds of the sun gear 23 and the ring gear 21 on the one hand at the time of synchronization and the resulting change of the driving ranges between the purely hydrostatic driving range and the first power-split driving range. As it is in the upper half of the schematic representation of 3 is recognizable, turn the sun gear 23 and the ring gear 21 with the speeds "sun gear" and "ring gear" in opposite directions. As a result, a synchronization speed that is achieved at a synchronization vehicle speed V synchronous to the vehicle is established. In this state, the two clutches 45 and 48 actuated. The following is based on the set transmission ratio of the hydrostatic power branch 3 When changing the driving ranges, the transmission ratio changed and the direction of rotation of the output of the hydrostatic power branch 3 by swinging through the hydraulic pump 12 vice versa, which also causes the direction of rotation of the ring gear 21 , as shown in the lower part of the diagram, reverses. As a result, the maximum driving speed adjusts to v max .
In
der 4 ist eine entsprechende Veranschaulichung des
Wechsels von dem hydrostatischen Fahrbereich in den ersten leistungsverzweigten
Fahrbereich für
ein Leistungsverzweigungsgetriebe 2' gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel dargestellt.
Aus der maximalen Drehzahl des Sonnenrads nSonnenrad sowie
der resultierenden Drehzahl des Hohlrads nHohlrad ergibt
sich die Geschwindigkeit vsynchron des Fahrzeugs
bei Erreichen der Synchronisationsdrehzahl des Hohlrads. Die weitere
Beschleunigung erfolgt bei konstanter Drehzahl der Antriebsmaschine 5 mit
konstanter Drehzahl des Hohlrads durch Ändern des Übersetzungsverhältnisses,
bis die Drehzahl des Sonnenrads betragsmäßig gleich groß ist, wie
vor dem Wechsel der Fahrbereiche, jedoch mit geänderter Rotationsrichtung des
Sonnenrads. Infolgedessen stellt sich eine maximale Fahrgeschwindigkeit
des Fahrzeugs Vmax ein.In the 4 FIG. 4 is a corresponding illustration of the changeover from the hydrostatic drive range to the first power split range for a power split transmission. FIG 2 ' illustrated according to the second embodiment. From the maximum speed of the sun gear n sun gear and the resulting speed of the ring gear n ring gear results in the speed v synchronous to the vehicle upon reaching the synchronization speed of the ring gear . The further acceleration takes place at constant speed of the prime mover 5 at constant speed of the ring gear by changing the gear ratio, until the speed of the sun gear is equal in magnitude, as before the change of driving ranges, but with a changed rotational direction of the sun gear. As a result, sets a maximum vehicle speed V max .
Die
Vorgehensweise beim Wechsel zwischen den einzelnen Fahrbereichen
ist noch einmal schematisch in der 5 dargestellt.
Die Darstellung bezieht sich auf ein Leistungsverzweigungsgetriebe 2, 2', mit einem
rein hydrostatischen Fahrbereich I, sowie einem ersten und einem
zweiten leistungsverzweigten Fahrbereich II und III. Die gestrichelte
Linie 60 gibt das eingestellte Fördervolumen bzw. den eingestellten
Schwenkwinkel αP der Hydropumpe 12 vor. Die durchgezogenen
Linie 61 zeigt dagegen den Verlauf des Schluckvolumens
bzw. des Schwenkwinkels αM des Hydromotors 13 in Abhängigkeit
von der Fahrgeschwindigkeit. Bei einer Beschleunigung des Fahrzeugs
aus dem Stillstand wird zunächst
das Fördervolumen
der Hydropumpe sukzessive bis zu einem Maximalwert αmax,P erhöht. Um eine
weitere Beschleunigung in einem rein hydrostatischen Fahrbereich
I zu erhalten, wird bei Erreichen des maximalen Schwenkwinkels αmax,P der
Hydropumpe 12 anschließend
das Schluckvolumen des Hydromotors 13 durch Reduzieren
seines Schwenkwinkels αM reduziert. Bei einem minimalen Schluckvolumen
des Hydromotors αmin,M wird die Synchronisationsgeschwindigkeit Vsynchron bzw. die Synchronisationsdrehzahl erreicht.
Durch Betätigen
der beiden Kupplungen 45 und 48 bzw. 45 und 48' wird zwischen
dem rein hydrostatischen Fahrbereich I und dem ersten leistungsverzweigten
Fahrbereich II umgeschaltet.The procedure for changing between the individual driving ranges is again schematic in the 5 shown. The illustration relates to a power split transmission 2 . 2 ' , with a purely hydrostatic driving range I, as well as a first and a second power-split driving range II and III. The dashed line 60 gives the set delivery volume or the set tilt angle α P of the hydraulic pump 12 in front. The solid line 61 on the other hand shows the course of the intake volume or the swivel angle α M of the hydraulic motor 13 depending on the driving speed. When the vehicle accelerates from standstill, first the delivery volume of the hydraulic pump is successively increased up to a maximum value α max, P. In order to obtain a further acceleration in a purely hydrostatic driving range I, upon reaching the maximum pivoting angle α max, P of the hydraulic pump 12 then the displacement of the hydraulic motor 13 reduced by reducing its pivot angle α M. With a minimum displacement of the hydraulic motor α min, M , the synchronization speed V is achieved synchronously or the synchronization speed. By actuating the two clutches 45 and 48 respectively. 45 and 48 ' is switched between the purely hydrostatic driving range I and the first power-split driving range II.
Eine
weitere Beschleunigung in dem ersten leistungsverzweigten Fahrbereich
II erfolgt durch anschließende
Erhöhung
des Schluckvolumens des Hydromotors 13, wodurch die Abtriebsdrehzahl
des Hydromotors 13 reduziert wird. Erreicht der Hydromotor 13 sein
maximales Schluckvolumen bei seinem maximalen Schwenkwinkel am,
so wird anschließend
das Fördervolumen
der Hydropumpe 12 in Richtung 0 bis zum Erreichen
eines Nullfördervolumens
verstellt. In diesem Zustand, bei dem die Hydropumpe 12 auf
ein Nullfördervolumen
eingestellt ist, wird ein erster mechanischer Betriebspunkt P1 des
Leistungsverzweigungsgetriebes 2, 2' erreicht. Zur weiteren Beschleunigung
wird die Hydropumpe 12 aus ihrer Neutrallage heraus in
entgegengesetzter Richtung in Richtung größer werdenden Schwenkwinkels
ausgelenkt bis zum Erreichen ihres maximal einstellbaren negativen
Schwenkwinkels –αmax,P. Sowie
die Hydropumpe 12 in entgegengesetzter Richtung auf ihr
maximales Fördervolumen
(–αmax,P )
eingestellt ist, wird anschließend
wieder das Schluckvolumen des Hydromotors 13 reduziert
bis auf einen minimalen Wert αmin,M. Zu diesem Zeitpunkt ist die maximal
erreichbare Geschwindigkeit in dem ersten leistungsverzweigten Fahrbereichs
II erreicht.Further acceleration in the first power-split driving range II takes place by subsequent increase in the absorption volume of the hydraulic motor 13 , whereby the output speed of the hydraulic motor 13 is reduced. Reached the hydraulic motor 13 its maximum displacement at its maximum swing angle on, then the delivery volume of the hydraulic pump 12 in the direction 0 adjusted until reaching a zero delivery volume. In this state, in which the hydraulic pump 12 is set to a zero delivery volume, becomes a first mechanical operating point P1 of the power split transmission 2 . 2 ' reached. For further acceleration, the hydraulic pump 12 deflected out of its neutral position in the opposite direction in the direction of increasing pivoting angle until reaching its maximum adjustable negative swivel angle -α max, P. As well as the hydraulic pump 12 is set in the opposite direction to its maximum delivery volume (-α max, P ), then again the sip volume of the hydraulic motor 13 reduced to a minimum value α min, M. At this time, the maximum achievable speed is reached in the first power-split driving range II.
Zum
weiteren Beschleunigen bzw. zum Einstellen eines Energiesparmodus
wird in diesem Punkt in einen zweiten leistungsverzweigten Fahrbereich
III gewechselt. Hierzu wird zunächst
der Hydromotor 13 auf ein verschwindendes" Schluckvolumen eingestellt,
wobei als "verschwindendes
Schluckvolumen" auch
ein von 0 verschiedenes Schluckvolumen einstellbar sein kann, wodurch
gerade die Schleppverluste des Hydromotors 13 kompensiert
werden.To further accelerate or to set a power saving mode is changed at this point in a second power-split driving range III. For this purpose, first the hydraulic motor 13 set to a vanishing "swallowing volume, wherein as a" vanishing swallowing volume "and a non-zero displacement can be adjustable, which just causes the drag losses of the hydraulic motor 13 be compensated.
Damit
wird die Motorabtriebswelle 19 drehmomentenfrei und ein
Wechsel zwischen den Getriebestufen 31, 32 in
dem Schaltgetriebeabschnitt 30 kann durchgeführt werden.
Nach dem Wechsel zwischen den Getriebestufen 31, 32 wird
der hydrostatische Leistungszweig 3 abgeschaltet, indem
die Hydropumpe 12 auf 0 Fördervolumen eingestellt wird und
gleichzeitig der Hydromotor 13 auf sein maximales Schluckvolumen αmax,M eingestellt
wird. Der erste Eingang des Summiergetriebeabschnitts 20, 20' ist somit hydraulisch
blockiert und das Leistungsverzweigungsgetriebe 2, 2' überträgt ausschließlich über den
mechanischen Leistungszweig 4 Antriebsleistung. Dieser
Betriebspunkt ist in der 5 mit P2 gekennzeichnet. In
den rein mechanischen Betriebspunkten P1, P2 kann eine Einstellung
der Fahrgeschwindigkeit auch durch Einstellen eines Betriebspunktes
der Brennkraftmaschine erfolgen. Eine weitere Beschleunigung des
Fahrzeugs ist möglich,
indem ausgehend von dem Punkt P2 die Hydropumpe 12 zunächst wieder
in Richtung ihres maximalen, negativen Fördervolumens verstellt wird.
Ist bei der Hydropumpe 12 das maximale negative Fördervolumen erreicht,
so wird im Anschluss daran erneut zur Erhöhung der Fahrgeschwindigkeit
das Schluckvolumen des Hydromotors 13 in Richtung seines
minimalen Schluckvolumens verstellt.This turns the engine output shaft 19 torque-free and a change between the gear stages 31 . 32 in the gearbox section 30 can be done. After the change between the gear stages 31 . 32 becomes the hydrostatic power branch 3 shut off by the hydraulic pump 12 is set to 0 flow and at the same time the hydraulic motor 13 is set to its maximum absorption volume α max, M. The first input of the summing gear section 20 . 20 ' is thus hydraulically blocked and the power split transmission 2 . 2 ' transmits exclusively via the mechanical power branch 4 Driving power. This operating point is in the 5 marked with P2. In the purely mechanical operating points P1, P2, the driving speed can also be adjusted by setting an operating point of the internal combustion engine. Further acceleration of the vehicle is possible by starting from the point P2, the hydraulic pump 12 initially adjusted again in the direction of its maximum, negative delivery volume. Is with the hydraulic pump 12 the maximum negative delivery volume is reached, then, in turn, to increase the driving speed, the displacement of the hydraulic motor 13 adjusted in the direction of its minimum absorption volume.
Die
Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere
ist es möglich,
einzelne Aspekte der beiden Ausführungsbeispiele
in beliebiger Weise miteinander zu kombinieren.The
Invention is not limited to the illustrated embodiments. Especially
Is it possible,
individual aspects of the two embodiments
in any way to combine with each other.