DE102008015276A1

DE102008015276A1 - Leistungsverzweigungsgetriebe

Info

Publication number: DE102008015276A1
Application number: DE200810015276
Authority: DE
Inventors: Bernward Dr. Welschof; H.-H. Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Harms; Konrad Steindorff
Original assignee: Linde Material Handling GmbH
Current assignee: Linde Hydraulics GmbH and Co KG
Priority date: 2008-03-20
Filing date: 2008-03-20
Publication date: 2009-09-24

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Leistungsverzweigungsgetriebe, umfassend eine Verzweigungssektion (K), einen mechanischen Getriebezweig (ZM) mit einem schaltbaren Stufengetriebe (GS), einen Variator-Getriebezweig (ZV) mit einem verstellbaren Stufenlosgetriebe (GV) und ein als Überlagerungsgetriebe ausgebildetes Summiergetriebe (S) mit zwei Antriebselementen (Hohlrad HR, Sonnenrad SR) und einem Abtriebselement (Planetenträger PT). Ein erstes Antriebselement (Hohlrad HR) ist durch das Stufengetriebe (GS) antreibbar und ein zweites Antriebselement (Sonnenrad SR) ist durch das Stufenlosgetriebe (GV) antreibbar. Um bei kompakter Bauweise einen weiter verbesserten Wirkungsgrad des Leistungsverzweigungsgetriebes zu ermöglichen, ist erfindungsgemäß dem Stufenlosgetriebe (GV) ein als Überlagerungsgetriebe ausgebildetes Zusatz-Summiergetriebe (SZ) vorgeschaltet, das ein mit einem Eingang des Stufenlosgetriebes (GV) verbundenes Abtriebselement (Sonnenrad SRZ) aufweist sowie ein erstes und ein zweites Antriebselement (Hohlrad HRZ, Planetenträger PTZ). Das erste Antriebselement (Hohlrad HRZ) steht mit einem dem Variator-Getriebezweig (ZV) zugeordneten Ausgang der Verzweigungssektion (K) in Wirkverbindung und das zweite Antriebselement (Planetenträger PTZ) ist durch das Stufengetriebe (GS) des mechanischen Getriebezweigs (ZM) antreibbar.

Description

Die Erfindung betrifft ein Leistungsverzweigungsgetriebe, umfassend eine Verzweigungssektion, einen mechanischen Getriebezweig mit einem schaltbaren Stufengetriebe, einen Variator-Getriebezweig mit einem verstellbaren Stufenlosgetriebe und ein als Überlagerungsgetriebe ausgebildetes Summiergetriebe mit zwei Antriebselementen und einem Abtriebselement, wobei ein erstes Antriebselement durch das Stufengetriebe und ein zweites Antriebselement durch das Stufenlosgetriebe antreibbar ist.
Ein gattungsgemäßes Leistungsverzweigungsgetriebe ist in der EP 1 626 206 A2 offenbart. Derartige Leistungsverzweigungsgetriebe (mit sogenannter „äußerer Leistungsverzweigung”) vereinen Vorteile von reinen Stufenlosgetrieben mit Vorteilen von reinen Stufengetrieben. So kann durch das Vorhandensein eines Variator-Getriebezweigs die Fahrgeschwindigkeit ohne Zugkraftunterbrechung verändert werden. Dabei ist es möglich, die Drehzahl des Antriebsmotors von der Fahrgeschwindigkeit zu entkoppeln, wodurch der Antriebsmotor ohne Einfluss durch die Fahrgeschwindigkeit zusätzliche Aggregate (z. B. eine Arbeitshydraulikpumpe) antreiben kann. Ferner lässt sich auf einfache Weise ein Kriechgang realisieren.
Durch das Vorhandensein des mechanischen Getriebezweigs wird ein Teil der in das Leistungsverzweigungsgetriebe eingespeisten Leistung nicht mit dem mäßigen Wirkungsgrad des Stufenlosgetriebes im Variator-Getriebezweig konfrontiert, sondern unterliegt nur den relativ geringen Verlusten im Stufengetriebe, das einen besseren Wirkungsgrad hat. Vorteilhaft ist ferner das relativ geringe Gewicht von Stufengetrieben.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Leistungsverzweigungsgetriebe der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, das bei kompakter Bauweise einen weiter verbesserten Wirkungsgrad ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass dem Stufenlosgetriebe ein als Überlagerungsgetriebe ausgebildetes Zusatz-Summiergetriebe vorgeschaltet ist, das ein mit einem Eingang des Stufenlosgetriebes verbundenes Abtriebselement aufweist sowie ein erstes und ein zweites Antriebselement, wobei das erste Antriebselement mit einem dem Variator-Getriebezweig zugeordneten Ausgang der Verzweigungssektion in Wirkverbindung steht und das zweite Antriebselement durch das Stufengetriebe des mechanischen Getriebezweigs antreibbar ist.
Der erfindungswesentliche Gedanke besteht demnach darin, die Eingangsdrehzahl des Stufenlosgetriebes abhängig von der jeweils erzielten Ausgangsdrehzahl des Stufengetriebes zu verändern, nämlich zu verringern. Dadurch ist es möglich, die drehzahlabhängigen Verluste im Stufenlosgetriebe durch das Hochschalten im Stufengetriebe, also das Schalten in Richtung einer höheren Fahrgeschwindigkeit, zu verringern.
Darüber hinaus kann insbesondere bei hoher Fahrgeschwindigkeit – je nach Auslegung der Übersetzungsverhältnisse – ein Betriebszustand erzielt werden, in dem keine oder nahezu keine Leistung über das Stufenlosgetriebe des Variator-Getriebezweigs übertragen wird, weil die im Zusatz-Summiergetriebe stattfindende Überlagerung der Drehzahl der Verzweigungssektion am Ausgang des Variator-Getriebezweigs mit der Ausgangsdrehzahl des Stufengetriebes zu einer resultierenden Eingangsdrehzahl des Stufenlosgetriebes von Null oder nahezu Null führt. Infolgedessen ist in diesem Betriebszustand der Wirkungsgrad drastisch verbessert, denn mangels Antrieb des Stufenlosgetriebes entstehen darin auch keine Verluste.
Das erfindungsgemäße Leistungsverzweigungsgetriebe stellt somit im Prinzip einen teilstufenlosen Antrieb dar, nämlich einen Antrieb, in dem nur in einem Teilbereich der Fahrgeschwindigkeit die Übersetzung stufenlos geändert werden kann.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Zusatz-Summiergetriebe als Planetengetriebe ausgebildet, das mit einem durch die Verzweigungssektion antreibbaren Hohlrad, einem durch das Stufengetriebe antreibbaren Planetenträger und einem als Sonnenrad ausgebildeten Abtriebselement versehen ist.
Bei konstanter Drehzahl eines Antriebsmotors (in der Regel ein Verbrennungsmotor) des erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebes ergibt sich eine bestimmte, konstante Ausgangsdrehzahl (identisch mit der Drehzahl des Antriebsmotors oder dazu proportional) am Ausgang der Verzweigungssektion, der dem Variator-Getriebezweig zugeordnet ist, und damit eine bestimmte, konstante Hohlraddrehzahl des als Planetengetriebe ausgebildeten Zusatz-Summiergetriebes. Je nachdem, welche Übersetzungsstufe im Stufengetriebe geschaltet ist, wird der Planetenträger des Planetengetriebes mit einer davon abhängigen Drehzahl angetrieben. Infolgedessen ergibt sich als Resultat der überlagerten Drehzahlen des Hohlrads und des Planetenträgers eine Drehzahl des Sonnenrades, die von der im Stufengetriebe aktivierten Schaltstufe abhängt. Aus diesem Grund wird das Stufenlosgetriebe, dessen Eingang mit dem Sonnenrad des Zusatz-Summiergetriebes verbunden ist, bei gleichbleibender Hohlrad-Drehzahl mit einer von der Übersetzung im Stufengetriebe abhängigen Drehzahl angetrieben.
Sofern der Planetenträger des Zusatz-Summiergetriebes durch ein Stirnradgetriebe antreibbar ist, das mit einem Ausgangselement des Stufengetriebes und/oder dem ersten Antriebselement des Summiergetriebes in Antriebsverbindung steht, lässt sich nicht nur mit geringem Aufwand die oben erläuterte, von der Übersetzung im Stufengetriebe abhängige Wirkverbindung zwischen dem Stufengetriebe und dem Zusatz-Summiergetriebe herstellen, sondern es kann bei entsprechender Auslegung des Stirnradgetriebes die in das Zusatz-Summiergetriebe einzuspeisende Ausgangsdrehzahl des Stufengetriebes herab- oder heraufgesetzt werden.
Hinsichtlich eines funktionssicheren und kompakten Aufbaus des erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebes ist es günstig, wenn die Verzweigungssektion ein Stirnradgetriebe aufweist und der dem Variator-Getriebezweig zugeordnete Ausgang als Stirnrad ausgebildet ist, das eine Außen- und eine Innenverzahnung aufweist und als Hohlrad des Zusatz-Summiergetriebes wirksam ist.
Im Hinblick auf einen größtmöglichen Einsatzbereich des erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebes ist es günstig, wenn das Stufenlosgetriebe reversierbar ist.
Zweckmäßigerweise ist das Stufenlosgetriebe als hydrostatisches Getriebe ausgebildet, Gleichwohl soll damit nicht ausgeschlossen werden, dass auch andere Variator-Typen in dem erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebe zum Einsatz kom men können, insbesondere ein elektrischer Variator. Auch mechanische Variatoren, z. B. Toroid-, Kegel- oder Umschlingungsgetriebe sind verwendbar.
Eine besonders kompakte Bauweise ergibt sich, wenn das hydrostatische Getriebe aus Schrägscheiben-Axialkolbenmaschinen gebildet ist und diese in back-to-back-Bauweise angeordnet sind.
In Weiterbildung der Erfindung ist das ausgangsseitige Summiergetriebe als Planetengetriebe ausgebildet, das ein durch das Stufenlosgetriebe antreibbares Sonnenrad, ein durch das Stufengetriebe antreibbares Hohlrad und ein als Planetenträger ausgebildetes Abtriebselement aufweist, wobei das Stufengetriebe eine Neutralstellung und/oder eine Kupplungseinrichtung aufweist und wobei das Hohlrad arretierbar ist. Dadurch ist ein Betriebszustand möglich, bei dem ausschließlich der Variator-Getriebezweig wirksam ist, während der mechanische Getriebezweig durch die geöffnete Kupplung und/oder die Neutralstellung nicht mehr angetrieben wird und das Hohlrad des Summiergetriebes stillgesetzt ist.
Durch eine Ausgestaltung der Erfindung, gemäß der das Abtriebselement des Summiergetriebes mit einem Eingang eines schaltbaren Stufengetriebes verbunden ist, lässt sich der Fahrgeschwindigkeitsbereich unterteilen in einen Langsamfahrbereich und einen Schnellbereich, wobei jeweils alle Übersetzungsstufen im Stufengetriebe schaltbar sind. Dabei sind dann zwei Übersetzungsstufen ohne Leistungsfluss über das Stufenlosgetriebe vorhanden. Es ist jedoch auch möglich, dieses Stufengetriebe lediglich im Sinne eines „Overdrive” zu nutzen, indem im Langsamfahrbereich nach Durchlaufen aller Schaltstufen das Stufengetriebe in den Schnellfahrbereich geschaltet wird und man somit eine zusätzliche mechanische Übersetzungsstufe erhält, in der keine Leistung über das Stufenlosgetriebe fließt.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt
1 einen Prinzipaufbau eines Leistungsverzweigungsgetriebes,
2 ein erfindungsgemäßes Leistungsverzweigungsgetriebe,
3 ein Drehzahl-Fahrgeschwindigkeitsdiagramm und
4 eine Variante des Leistungsverzweigungsgetriebes gemäß 2.
Das Leistungsverzweigungsgetriebe weist eingangsseitig eine mit einem Antriebsmotor D, beispielsweise einem Dieselmotor verbundene Antriebswelle AN auf, durch die Leistung in das Leistungsverzweigungsgetriebe eingespeist wird. Ausgangsseitig ist zur Leistungsabgabe eine Abtriebswelle AB vorgesehen, die z. B. mit einer in den Figuren nicht dargestellten Antriebsachse verbunden sein kann. Das Leistungsverzweigungsgetriebe verfügt über eine Verzweigungssektion K, die in 1 durch einen Knotenpunkt symbolisiert ist. Dort findet eine Leistungsverzweigung in einen mechanischen Getriebezweig ZM und ein dazu parallelen Variator-Getriebezweig ZV statt. Die beiden Ausgänge der Getriebezweige ZM, ZV werden in einem Summiergetriebe S zusammengeführt, das als Überlagerungsgetriebe, insbesondere Planetengetriebe P ausgebildet ist und somit ein sogenanntes Dreiwellengetriebe darstellt.
Im mechanischen Getriebezweig ZM findet sich ein schaltbares Stufengetriebe GS, während im Variator-Getriebezweig ZV ein verstellbares Stufenlosgetriebe GV angeordnet ist. Letzteres ist bevorzugt als reversierbares hydrostatisches Getriebe ausgebildet, das aus zwei Schrägscheiben-Axialkolbenmaschinen AM1, AM2 besteht, die in back-to-back-Bauweise angeordnet sind. Hierbei ist zumindest eine der Schrägscheiben-Axialkolbenmaschinen AM1, AM2 volumenverstellbar, vorzugsweise die als Pumpe vorgesehene Schrägscheiben-Axialkolbenmaschine AM1 und ggf. zusätzlich auch die als Motor vorgesehene Schrägscheiben-Axialkolbenmaschine AM2.
Bei dem in 2 dargestellten, erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebe sind Komponenten, die bereits in 1 dargestellt sind, mit denselben Bezugszeichen versehen.
Das Stufengetriebe GS im mechanischen Getriebezweig ZM ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Lastschaltgetriebe ausgebildet und verfügt über vier schaltbare Übersetzungsstufen 1G („erster Gang”), 2G („zweiter Gang”), 3G („dritter Gang”) und 4G („vierter Gang”) mit jeweils zwei Zahnrädern. Ferner ist eine Kupplungseinrichtung C vorgesehen, die – wie dargestellt – als Lamellen-Doppelkupplung ausgebildet sein kann. Die abtriebsseitigen Zahnräder der Zahnradpaare sind an einer hohlen Getriebe welle W befestigt, die den Ausgang des Stufengetriebes GS bildet. Je nachdem, welche Übersetzungsstufe 1G, 2G, 3G oder 4G geschaltet ist, rotiert die Getriebewelle W mit unterschiedlicher Geschwindigkeit.
Eine ausgangsseitige Variatorwelle V des Stufenlosgetriebes GV ist zentrisch durch die hohle Getriebewelle W des Stufengetriebes GS hindurchgeführt. Die Getriebewelle W und die dazu koaxiale Variatorwelle V münden im Summiergetriebe S, wobei die Getriebewelle W mit einem als Hohlrad HR ausgebildeten ersten Antriebselement des als Planetengetriebe ausgeführten Summiergetriebes S verbunden ist und die Variatorwelle V mit einem als Sonnenrad SR ausgebildeten zweiten Antriebselement des Summiergetriebes S. Ein als Planetenträger PT ausgebildetes Abtriebselement des Summiergetriebes S ist mit der Abtriebswelle AB verbunden. Der Planetenträger PT ist mittels einer Lamellenkupplung L arretierbar.
Die Verzweigungssektion K weist ein Stirnradgetriebe mit einem von der Antriebswelle AN angetrieben ersten Stirnrad K1 und einem damit kämmenden zweiten Stirnrad K2 auf. Das zweite Stirnrad K2 bildet den Ausgang der Verzweigungssektion K, der dem Variator-Getriebezweig ZV zugeordnet ist.
Das zweite Stirnrad K2 verfügt zusätzlich zu einer Außenverzahnung, die der Antriebsverbindung mit dem ersten Zahnrad K1 dient, über eine Innenverzahnung und bildet daher ein Hohlrad HRZ eines Planetengetriebes, das als Zusatz-Summiergetriebe SZ ein Überlagerungsgetriebe darstellt, welches dem Stufenlosgetriebe GV vorgeschaltet ist. Das Zusatz-Summiergetriebe SZ befindet sich somit im Variator-Getriebezweig ZV zwischen dem zum Variator-Getriebezweig ZV gehörenden Ausgang der Verzweigungssektion K und dem Eingang des Stufenlosgetriebe GV.
Dabei bildet das Hohlrad HRZ des Zusatz-Summiergetriebes SZ ein erstes Antriebselement, das durch die Verzweigungssektion K angetrieben wird. Ein zweites Antriebselement wird durch einen Planetenträger PTZ des Zusatz-Summiergetriebes SZ gebildet, der auf noch zu beschreibende Weise mit dem Ausgang des Stufengetriebes GS in Wirkverbindung steht. Das Zusatz-Summiergetriebe SZ weist ferner ein Sonnenrad SRZ auf, das als Abtriebselement dient und mit dem Eingang des Stufenlosgetriebes GV verbunden ist.
Der Planetenträger PTZ des Zusatz-Summiergetriebes SZ ist durch ein Stirnradgetriebe E antreibbar, das aus zwei Stirnräder E1, E2 besteht. Hierbei ist das Stirnrad E2 mit dem Planetenträger PTZ verbunden und steht in Verzahnungseingriff mit einem Stirnrad E1, das in Antriebsverbindung mit der Getriebewelle W des Stufengetriebes steht. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel geschieht dies durch eine Zwischenwelle T, die von einem Zahnrad E3 angetrieben wird, das mit dem abtriebsseitigen Zahnrad der Übersetzungsstufe 4G in Verzahnungseingriff steht.
Selbstverständlich ist es auch möglich, den Planetenträger PTZ auf andere geeignete Weise mit dem Ausgang des Stufengetriebes GS bzw. dem davon angetriebenen ersten Antriebselement des Summiergetriebes S, also dem Hohlrad HR zu koppeln. Wesentlich ist nur, dass diese Wirkverbindung dafür sorgt, dass die Drehzahl des Planetenträgers PTZ von der im Stufengetriebe GS gewählten Übersetzungsstufe 1G, 2G, 3G oder 4G abhängt.
Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebes sei nachfolgend erläutert:
Der Antriebsmotor D versetzt die Antriebswelle AN in Drehung und damit das Zahnrad K1 der Verzweigungssektion K und eine mit der Antriebswelle AN verbundene Baugruppe der Kupplungseinrichtung C. Bei aktivierter Übersetzungsstufe 1G – wobei der dieser Übersetzungsstufe zugeordnete Teil der Kupplungseinrichtung C geschlossen ist – wird die Getriebewelle W mit einer bestimmten Drehzahl angetrieben.
Das Zahnrad K1 der Verzweigungssektion K treibt das Zahnrad K2 und damit zugleich das Hohlrad HRZ des Zusatz-Summiergetriebes SZ an. Über das von der Getriebewelle W indirekt angetriebene Zahnrad E3, die Verbindungswelle T und das Stirnradgetriebe E wird auch der Planetenträger PTZ des Zusatz-Summiergetriebes SZ angetrieben. Aus der Überlagerung der Drehzahlen des Hohlrades HRZ und des Planetenträgers PTZ resultiert eine bestimmte Drehzahl des Sonnenrades SRZ und damit eine bestimmte Eingangsdrehzahl des Stufenlosgetriebes GV. Je nach Übersetzungseinstellung im Stufenlosgetriebe GV ergibt sich an dessen Ausgang eine zugehörige Drehzahl der Variatorwelle V.
Im Summiergetriebe S wird bei geöffneter Lamellenkupplung L die Drehzahl der Getriebewelle W und damit des Hohlrades HR mit der Drehzahl der Variatorwelle V und damit des Sonnenrades SR überlagert. Daraus resultiert eine bestimmte Abtriebsdrehzahl des Planetenträgers PT und damit der Abtriebswelle AB des Leistungsverzweigungsgetriebes. Diese Abtriebsdrehzahl kann durch Steuerung der Wandlung im Stufenlosgetriebe GV zugkraftunterbrechungsfrei und stufenlos verändert werden. Bei aktivierter Übersetzungsstufe 2G weist die Getriebewelle W eine höhere Drehzahl auf als bei aktivierter Übersetzungsstufe 1G, wodurch bei unveränderter Drehzahl des Hohlrades HRZ im Zusatz-Summiergetriebe SZ auch die Drehzahl des Planetenträgers PTZ erhöht ist. Somit ist die aus der Überlagerung dieser Drehzahlen resultierende Drehzahl des Sonnenrades des Zusatz-Summiergetriebes SZ verringert und folglich auch die Eingangsdrehzahl des Stufenlosgetriebes GV. Dadurch sind drehzahlabhängigen Verluste im Stufenlosgetriebe GV (insbesondere Planschverluste der Schrägscheiben Axialkolbenmaschine AM1) herabgesetzt. Der im Stufenlosgetriebe GV zur Verfügung stehende Übersetzungsbereich ist jedoch kleiner als bei aktivierter Übersetzungsstufe 1G.
Der für die Übersetzungsstufe 2G geschilderte Zusammenhang gilt sinngemäß auch bei aktivierter Übersetzungsstufe 3G, wobei hier die Verluste noch weiter herabgesetzt sind und der Wandlungsbereich (Übersetzungsbereich) des Stufenlosgetriebes GV nochmals kleiner ist.
Bei aktivierter Übersetzungsstufe 4G ergibt sich bei entsprechender konstruktiver Auslegung der im Kraftfluss angeordneten Übersetzungen für das Sonnenrad SRZ des Zusatz-Summiergetriebes SZ eine Drehzahl von Null oder nahezu Null. Damit ist in diesem Betriebszustand das Stufenlosgetriebe GV des Variator-Getriebezweigs ZV nicht mehr oder kaum noch an der Leistungsübertragung beteiligt und die Verluste im Leistungsverzweigungsgetriebe sind im Wesentlichen auf mechanische Verluste beschränkt, die außerhalb des Stufenlosgetriebes GV auftreten.
Der Zusammenhang zwischen der Drehzahl des Antriebsmotors D, der gewählten Übersetzungsstufe 1G, 2G, 3G oder 4G im Stufengetriebe GS des Leistungsverzweigungsgetriebes und der erzielbaren Fahrgeschwindigkeit v ist aus dem Schaubild gemäß 3 ersichtlich. Hierbei ist auf der Abszisse die Drehzahl n_D des Antriebsmotors D in Umdrehungen pro Minute aufgetragen und auf der Ordinate die Fahr geschwindigkeit v in Kilometern pro Stunde beginnend mit minus 5, was der Rückwärtsfahrt mit geringer Geschwindigkeit entspricht.
Aus dem Schaubild ergibt sich, dass in der Übersetzungsstufe 1G durch die Reversierbarkeit des Stufenlosgetriebes GV rückwärts gefahren werden kann. Es bedarf daher keines gesonderten, für Rückwärtsfahrt vorgesehenen Verzahnungsstufe im Stufengetriebe GS.
In jeder der alternativ aktivierten Übersetzungsstufen 1G, 2G und 3G kann durch vollständiges Durchlaufen des Wandlungsbereichs des Stufenlosgetriebes GV bei jeweils gleichbleibender Drehzahl n_D des Antriebsmotors D die Fahrgeschwindigkeit in einer bestimmten Bandbreite verändert werden, wobei diese Bandbreite von der Übersetzungsstufe 1G zur Übersetzungsstufe 2G abnimmt und zur Übersetzungsstufe 3G nochmals kleiner wird.
Die innerhalb jeder Bandbreite mit „X” bezeichnete Linie stellt jeweils den Betriebszustand dar, in dem das reversierbare Stufenlosgetriebe GV den Nulldurchgang hat. Bei einem hydrostatischen Getriebe mit beidseitig ausschwenkbarer Schrägscheiben-Axialkolbenpumpe entspricht dies Nullhub (es wird trotz Antrieb kein Öl zum Schrägscheiben-Axialkolbenmotor gefördert). In diesem Betriebszustand ergibt sich die Fahrgeschwindigkeit v allein aus der jeweils aktivierten Übersetzungsstufe 1G, 2G oder 3G im Stufengetriebe GS. Die Linie X entspricht somit der Übersetzungsgeraden der jeweils im Stufengetriebe GS aktivierten Übersetzungsstufe.
Bei aktivierter Übersetzungsstufe 4G, in der das Stufenlosgetriebe GV – wie oben erläutert – durch die Wirkung des Zusatz-Summiergetriebes SZ nicht mehr angetrieben wird, ergibt sich eine Übersetzungsgerade, die mit der Linie X zusammenfällt.
Zum Anfahren sind zwei Varianten möglich: Beim ausschließlich hydrostatischen Anfahren ist die Kupplungseinrichtung C vollständig geöffnet und die Lamellenkupplung L geschlossen. Dadurch ist nur der Variator-Getriebezweig ZV wirksam und durch Ausschwenken der Verstellpumpe des Stufenlosgetriebes kann angefahren werden.
In einer zweiten Variante sind beide Zweige des Leistungsverzweigungsgetriebes beteiligt. Hierbei ist bei geöffneter Lamellenkupplung L und (teil-)geschlossener Kupplungseinrichtung C die erste Übersetzungsstufe 1G im Stufengetriebe GS aktiviert und die als Pumpe dienende Schrägscheiben-Axialkolbenmaschine AM1 im Stufenlosgetriebe GV ist soweit reversiert, dass sich bei der Überlagerung der Drehzahl des Hohlrades HR des Summiergetriebes S mit der Drehzahl des Sonnenrades SR ein Stillstand des Planetenträgers PT und damit der Abtriebswelle AB ergibt. Dieser Betriebszustand, der als „Geared Neutral” bezeichnet wird, entspricht im Schaubild gemäß 3 der gestrichelten Horizontallinie, also der Fahrgeschwindigkeit Null. Durch langsames Rückschwenken der Schrägscheiben-Axialkolbenmaschine AM1 in Richtung zur Neutrallage (Linie X) wird angefahren.
In 4 ist eine Variante des erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebes dargestellt, bei der dem Summiergetriebe S ein Stufengetriebe R nachgeschaltet ist, das auch als „Bereichs-Baugruppe” bezeichnet werden kann und im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus zwei wechselweise schaltbaren Stirnradstufen R1, R2 besteht. Mit Hilfe des Stufengetriebes R lassen sich zwei Fahrbereiche wählen (Langsamfahrbereich, Schnellfahrbereich), in denen jeweils alle Übersetzungsstufen 1G, 2G, 3G, 4G schaltbar sind. Das Stufengetriebe R kann jedoch auch lediglich dazu genutzt werden, um zusätzlich zur Übersetzungsstufe 4G im Anschluss eine Übersetzungsstufe 5G zu aktivieren („Overdrive-Funktion”), wobei in diesem Betriebszustand das Stufenlosgetriebe GV – wie im Betriebszustand mit aktivierter Übersetzungsstufe 4G – ebenfalls nicht angetrieben wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- EP 1626206 A2 [0002]

Claims

Leistungsverzweigungsgetriebe, umfassend eine Verzweigungssektion (K), einen mechanischen Getriebezweig (ZM) mit einem schaltbaren Stufengetriebe (GS), einen Variator-Getriebezweig (ZV) mit einem verstellbaren Stufenlosgetriebe (GV) und ein als Überlagerungsgetriebe ausgebildetes Summiergetriebe (S) mit zwei Antriebselementen (Hohlrad HR, Sonnenrad SR) und einem Abtriebselement (Planetenträger PT), wobei ein erstes Antriebselement (Hohlrad HR) durch das Stufengetriebe (GS) und ein zweites Antriebselement (Sonnenrad SR) durch das Stufenlosgetriebe (GV) antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass dem Stufenlosgetriebe (GV) ein als Überlagerungsgetriebe ausgebildetes Zusatz-Summiergetriebe (SZ) vorgeschaltet ist, das ein mit einem Eingang des Stufenlosgetriebes (GV) verbundenes Abtriebselement (Sonnenrad SRZ) aufweist sowie ein erstes und ein zweites Antriebselement (Hohlrad HRZ, Planetenträger PTZ), wobei das erste Antriebselement (Hohlrad HRZ) mit einem dem Variator-Getriebezweig (ZV) zugeordneten Ausgang der Verzweigungssektion (K) in Wirkverbindung steht und das zweite Antriebselement (Planetenträger PTZ) durch das Stufengetriebe (GS) des mechanischen Getriebezweigs (ZM) antreibbar ist.
Leistungsverzweigungsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zusatz-Summiergetriebe (SZ) als Planetengetriebe ausgebildet ist, das mit einem durch die Verzweigungssektion (K) antreibbaren Hohlrad (HRZ), einem durch das Stufengetriebe (GS) antreibbaren Planetenträger (PTZ) und einem als Sonnenrad (SRZ) ausgebildeten Abtriebselement versehen ist.
Leistungsverzweigungsgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenträger (PTZ) des Zusatz-Summiergetriebes (SZ) durch ein Stirnradgetriebe antreibbar ist, das mit einem Ausgangselement (Getriebewelle W) des Stufengetriebes (GS) und/oder dem ersten Antriebselement (Hohlrad HR) des Summiergetriebes (S) in Antriebsverbindung steht.
Leistungsverzweigungsgetriebe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzweigungssektion (K) ein Stirnradgetriebe aufweist und der dem Variator-Getriebezweig (ZV) zugeordnete Ausgang als Stirnrad (K2) ausgebildet ist, das eine Außen- und eine Innenverzahnung aufweist und als Hohlrad (HRZ) des Zusatz-Summiergetriebes (SZ) wirksam ist.
Leistungsverzweigungsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Stufenlosgetriebe (GV) reversierbar ist.
Leistungsverzweigungsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Stufenlosgetriebe (GV) als hydrostatisches Getriebe ausgebildet ist.
Leistungsverzweigungsgetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das hydrostatische Getriebe aus Schrägscheiben-Axialkolbenmaschinen (AM1, AM2) gebildet ist.
Leistungsverzweigungsgetriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrägscheiben-Axialkolbenmaschinen (AM1, AM2) in back-to-back-Bauweise angeordnet sind.
Leistungsverzweigungsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das ausgangsseitige Summiergetriebe (S) als Planetengetriebe ausgebildet ist, das ein durch das Stufenlosgetriebe (GV) antreibbares Sonnenrad (SR), ein durch das Stufengetriebe (GS) antreibbares Hohlrad (HR) und ein als Planetenträger (PT) ausgebildetes Abtriebselement aufweist, wobei das Stufengetriebe (GS) eine Neutralstellung und/oder eine Kupplungseinrichtung (C) aufweist und wobei das Hohlrad (HR) arretierbar ist.
Leistungsverzweigungsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebselement (Planetenträger PT) des Summiergetriebes (S) mit einem Eingang eines schaltbaren Stufengetriebes (R) verbunden ist.