DE102008021010B4 - Leistungsverzweigungsgetriebe - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Leistungsverzweigungsgetriebe für ein Kraftfahrzeug mit einem mechanischen und einem hydrostatischen Leistungszweig (3, 4), welche zueinander parallel angeordnet mit einer gemeinsamen Antriebswelle (1) in Kontakt stehen, wobei der hydrostatische Leistungszweig (4) aus einem mit einer Hydropumpe (5) gekoppelten Hydromotor (6) besteht und über eine Zahnradstufe (7) mit der Antriebswelle (1) verbunden ist, wobei die verzweigte Leistung aus dem mechanischen und hydrostatischen Leistungszweig (3, 4), in einem stirnseitig angeordneten Rädertrieb (13) zusammenführbar ist, welcher im Folgenden mit einer Abtriebswelle (2) verbunden ist, wobei ferner der mechanische Leistungszweig (3) aus zwei Planetenradgetrieben (8, 9) mit Sonnenrädern (10, 12), Planetenrädern (16, 17) und Hohlrädern (21, 22) besteht, wobei das Sonnenrad (10) des ersten Planetenradgetriebes (8) direkt auf der Antriebswelle (1) platziert ist, während das Sonnenrad (12) des zweiten Planetenradgetriebes (9) über eine Sonnenwelle (11) mit dem Rädertrieb (13) in Kontakt steht und wobei die Planetenräder (16, 17) beider Stufen (8, 9) koaxial angeordnet und auf einer gemeinsamen Planetenträgerwelle (18) gelagert sind.
Description
- Gebiet der Erfindung
- Die Erfindung betrifft ein Leistungsverzweigungsgetriebe für ein Kraftfahrzeug mit einem mechanischen und einem hydrostatischen Leistungszweig, welche zueinander parallel angeordnet mit einer gemeinsamen Antriebswelle in Kontakt stehen, wobei der hydrostatische Leistungszweig aus einem mit einer Hydropumpe gekoppelten Hydromotor besteht und über eine Zahnradstufe mit der Antriebswelle verbunden ist, wobei die verzweigte Leistung aus dem mechanischen und hydrostatischen Leistungszweig in einem stirnseitig angeordneten Rädertrieb zusammenführbar ist, welcher im Folgenden mit einer Abtriebswelle verbunden ist.
- Stand der Technik
- Aus der
DE 27 19 823 C2 ist ein leistungsverzweigendes Getriebe bekannt, bei welchem zwischen einer Antriebseinheit mit Antriebswelle und einer Abtriebswelle ein hydrostatisches Getriebe bestehend aus einer Hydropumpe und einem Hydromotor angeordnet ist. Des Weiteren ist über eine Stirnradstufe ein hydrodynamisches Getriebe parallel geschaltet, welches aus einem hydrodynamischen Wandler besteht. Auf der Abtriebsseite des hydrodynamischen Getriebes ist eine weitere Stirnradstufe zur Verbindung mit der Abtriebswelle vorgesehen, wobei das Stirnrad auf Seiten des hydrodynamischen Getriebes über eine Freilaufkupplung mit der Abtriebswelle des hydrodynamischen Wandlers verbunden ist. - Die
EP 0 375 798 A1 offenbart ein Leistungsverzweigungsgetriebe für ein Kraftfahrzeug mit einem mechanischen und einem hydrostatischen Leistungszweig. Hierbei setzt sich der hydrostatische Leistungszweig aus einer Hydropumpe und einem Hydromotor zusammen, während der mechanische Leistungszweig durch zwei Planetenradgetrieben mit Sonnenrädern, Planetenrädern und Hohlrädern gebildet ist, deren Planetenräder koaxial zueinander angeordnet und auf einer gemeinsamen Planetenträgerwelle gelagert sind. Zudem ist der hydrostatische Leistungszweig dem mechanischen Zweig untergeordnet, indem sowohl die Antriebswelle der Hydropumpe als auch die Abtriebswelle des Hydromotors mit jeweils einem der Hohlräder in Wirkverbindung stehen. Hierdurch erfolgt im Bereich des ersten Planetengetriebes eine Aufteilung der Leistung, die im Folgenden im Bereich des zweiten Planetengetriebes wieder zusammengeführt wird. - Aus der
DE 20 2005 021 249 U1 ist des Weiteren ein Leistungsverzweigungsgetriebe für Kraftfahrzeuge bekannt, bei welchem eine mechanische und eine hydrostatische Leistungsverzweigung parallel angeordnet sind. Zwischen einer Antriebswelle und der mechanischen Leistungsverzweigung ist hierbei ein Doppelkupplungsgetriebe vorgesehen, über welches zwei Getriebewellen zuschaltbar sind. Auf diesen Getriebewellen sind jeweils Gleichlaufeinrichtungen vorgesehen, um auf den Getriebewellen angeordnete Losräder mit der jeweiligen Getriebewelle formschlüssig zu verbinden. Durch diese Schaltung der Losräder findet eine Übersetzung der Leistung der Antriebswelle auf eine parallel angeordnete Hohlwelle statt. Innerhalb dieser Hohlwelle ist zudem ein hydrostatischer Leistungszweig angeordnet, welcher über eine Stirnradstufe mit der Antriebswelle in Verbindung steht. Die Leistung aus dem mechanischen Zweig sowie dem hydrostatischen Zweig werden in einem Planetenradgetriebe zusammengefasst, wobei der hydrostatische Leistungszweig mit dem Sonnenrad in Verbindung steht, während die Hohlwelle des mechanischen Leistungszweiges mit dem Hohlrad gekoppelt ist. Die Planetenräder des Planetenradgetriebes sind mit einer Abtriebswelle zum Abführen der Ausgangsleistung des Leistungsverzweigungsgetriebes verbunden. - Nachteilhaft am bekannten Stand der Technik ist, dass bei der Verwendung eines hydrodynamischen Leistungszweigs aufgrund der Erwärmung des Öls Leistungsverluste hinzunehmen sind. Bei der Verwendung eines mechanischen Leistungszweiges mit Stirnradstufen ist ein entsprechender axialer Bauraum nötig, welcher bei manchen Fahrzeugen nicht zur Verfügung steht.
- Aufgabenstellung der Erfindung
- Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Leistungsverzweigungsgetriebe für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, welches einen kleinen Bauraum benötigt.
- Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die darauf folgenden abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
- Die Erfindung umfasst die technische Lehre, dass der mechanische Leitungszweig aus zwei Planetenradgetrieben besteht, wobei das Sonnenrad des ersten Planetenradgetriebes direkt auf der Antriebswelle platziert ist, während das Sonnenrad des zweiten Planetenradgetriebes über eine Sonnenwelle mittels eines Rädertriebes mit einer Abtriebswelle verbunden ist. Hierbei sind die Planetenräder beider Stufen koaxial angeordnet und auf einer gemeinsamen Planetenträgerwelle gelagert. Zudem ist die Planetenträgerwelle auf der Seite des ersten Planetenradgetriebes über einen Planetensteg in dem Hohlrad des ersten Planetenradgetriebes gelagert, während sie auf der Seite des zweiten Planetenradgetriebes über eine Kupplung direkt mit der Sonnenwelle verbindbar ist. Durch die Verwendung zweier Planetenradgetriebe ist ein kompakter Aufbau des mechanischen Leistungszweiges möglich und zugleich die über diesen Zweig geleitete Leistung entsprechend steuerbar. Ferner wird hierbei eine zuverlässige Lagerung der Planetenträgerwelle gewährleistet, wobei über die direkte Verbindung mit der Sonnenwelle des zweiten Planetenradgetriebes eine Wandlung der Leistung durch die zweite Planetenstufe überbrückt werden kann.
- In Weiterbildung der Erfindung ist die Kupplung durch einen Zylinder schaltbar, welcher in dem Hohlrad des zweiten Planetenradgetriebes angeordnet ist. Dadurch kann eine sehr kompakte Anordnung zum Schalten der Kupplung realisiert werden.
- Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist das Hohlrad des ersten Planetenradgetriebes eine Außenverzahnung auf, über welche es über ein Zahnrad direkt mit einer abtriebsseitigen Welle des hydrostatischen Leistungszweiges gekoppelt ist. Durch diese Maßnahme kann die über das erste Planetenradgetriebe fließende Leistung beeinflusst werden, da die Drehzahl des Hohlrades mit der Drehzahl der abtriebsseitigen Welle des hydrostatischen Zweiges über eine Zahnradstufe gekoppelt ist.
- In Weiterbildung der Erfindung verfügt auch das Hohlrad des zweiten Planetenradgetriebes über eine Außenverzahnung, über welche es mittels eines Zahnrades und einer Kupplung direkt mit der abtriebsseitigen Welle des hydrostatischen Leistungszweiges verbindbar ist. In Folge dessen kann auch die über das zweite Planetenradgetriebe geführte Leistung durch den hydrostatischen Leistungszweig beeinflusst werden, wobei hierbei eine gezielte Zuschaltung möglich ist.
- Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der hydrostatische Leistungszweig über eine Kupplung mittels des Rädertriebes mit der Abtriebswelle verbindbar. Durch diese Maßnahme kann eine gezielte Zuschaltung des hydrostatischen Zweiges bis zum Antrieb der Abtriebswelle getätigt werden oder auch ein Antrieb der Abtriebswelle rein über den hydrostatischen Zweig erfolgen.
- In Weiterbildung der Erfindung sind der Hydromotor und/oder die Hydropumpe regelbar. Dies hat den Vorteil, dass die über dem hydrostatischen Zweig geleitete Leistung gezielt steuerbar ist.
- Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Figur näher dargestellt.
- Beschreibung der Zeichnungen
- Die einzige Figur zeigt eine schematische Ansicht des erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebes, welches zwischen einer Antriebeswelle
1 und eine Abtriebswelle2 angeordnet ist. Hierbei verfügt das Leistungsverzeigungsgetriebe über einen mechanischen Leistungszweig3 sowie einen hydrostatischen Zweig4 . Der hydrostatische Zweig4 weist eine Hydropumpe5 auf, welche hydraulisch mit einem Hydromotor6 gekoppelt ist, und steht über eine Stirnradstufe7 mit der Antriebswelle1 in Verbindung. Der mechanische Zweig3 ist aus zwei Planetenradgetrieben8 und9 aufgebaut, wobei ein Sonnenrad10 des ersten Planetenradgetriebes8 direkt auf der Antriebswelle1 angeordnet ist. Abtriebsseitig ist eine Sonnenwelle11 , auf welcher das Sonnenrad12 des zweiten Planetenradgetriebes9 platziert ist, mittels eines Rädertriebes13 mit der Abtriebswelle2 gekoppelt. Auf Seiten des hydrostatischen Zweiges4 kann eine Verbindung zwischen der abtriebsseitigen Welle14 und der Abtriebswelle2 mittels einer schaltbaren Kupplung15 mit dem Rädertrieb13 hergestellt werden. Um die über den mechanischen Zweig3 geführte Leistung entsprechend zu wandeln, sind die Planetenräder16 und17 der beiden Planetenradgetriebe8 und9 koaxial gemeinsam auf einer Planetenträgerwelle18 angeordnet. Diese Planetenträgerwelle18 kann auf Seiten des zweiten Planetenradgetriebes9 mittels der Schaltkupplung19 direkt mit der Sonnenwelle11 verbunden werden, während sie auf Seiten des ersten Planetenradgetriebes8 über einen Planetensteg20 im Hohlrad21 gelagert ist. Zur Betätigung der Schaltkupplung ist im Hohlrad22 des zweiten Planetenradgetriebes9 ein Zylinder23 angeordnet. Die Hohlräder21 und22 weisen zudem ihrem Außenumfang jeweils eine Verzahnung auf. Über diese Verzahnung steht Hohlrad21 über ein Zahnrad24 permanent mit der abtriebsseitigen Welle14 des hydrostatischen Zweiges4 in Verbindung. Über eine weitere Kupplung25 kann zudem eine Koppelung zwischen der abtriebsseitigen Welle14 und dem Hohlrad22 des zweiten Planetenradgetriebes9 mittels des Zahnrads26 hergestellt werden. - Mittels der geschilderten Anordnung lässt sich eine Leistungssummierung über drei Wege gestalten:
Zur Gestaltung eines ersten Übersetzungsverhältnisses ist die Kupplung15 geschlossen, während die beiden Kupplungen19 und25 geöffnet sind. In diesem Fall erfolgt der Kraftfluss über den hydrostatischen Zweig4 , da im Bereich des mechanischen Zweiges3 aufgrund des frei rotierenden Hohlrades22 keine Leistungsübertragung erfolgt. - Zur Gestaltung eines zweiten Übersetzungsverhältnisses ist die Schaltkupplung
19 geschlossen, während die beiden anderen Kupplungen15 und25 geöffnet sind. Im ersten Planetenradgetriebe8 erfolgt eine Bündelung des Kraftflusses, welcher sich zum Einen aus dem über das Sonnenrad10 eingebrachten Teil und zum Anderen aus einem Antrieb des Hohlrades21 durch den hydrostatischen Zweig4 über das Zahnrad24 zusammensetzt. Diese aufsummierte Leistung wird aufgrund der geschlossenen Kupplung19 mittels der Planetenträgerwelle18 direkt auf die Sonnenwelle11 und durch den Rädertrieb13 zur Abtriebswelle2 übertragen. - Ein weiteres Übersetzungsverhältnis ist darstellbar, indem die Kupplung
25 geschlossen wird, während die Kupplungen15 und19 geöffnet bleiben. In diesem Fall werden die Hohlräder21 und22 jeweils über den hydrostatischen Zweig4 betrieben, so dass im ersten Planetenradgetriebe8 eine Summierung der Leistung aus Sonnenrad10 und Hohlrad21 erfolgt, was über die Planetenträgerwelle18 zum zweiten Planetenradgetriebe9 übertragen wird. Im zweiten Planetenradgetriebe9 wird diese Leistung gemeinsam mit dem Kraftfluss über Hohlrad22 gebündelt und schließlich auf die Sonnenwelle11 übertragen. Ausgehend von der Sonnenwelle11 wird letztendlich die Leistung über den Rädertrieb13 an die Abtriebswelle2 abgegeben. -
- 1
- Antriebswelle
- 2
- Abtriebswelle
- 3
- mechanischer Leistungszweig
- 4
- hydrostatischer Leistungszweig
- 5
- Hydropumpe
- 6
- Hydromotor
- 7
- Stirnradstufe
- 8
- erstes Planetenradgetriebe
- 9
- zweites Planetenradgetriebe
- 10
- Sonnenrad
- 11
- Sonnenwelle
- 12
- Sonnenrad
- 13
- Rädertrieb
- 14
- abtriebsseitige Welle
- 15
- Kupplung
- 16
- Planetenrad
- 17
- Planetenrad
- 18
- Planetenträgerwelle
- 19
- Schaltkupplung
- 20
- Planetensteg
- 21
- Hohlrad
- 22
- Hohlrad
- 23
- Zylinder
- 24
- Zahnrad
- 25
- Kupplung
- 26
- Zahnrad
Claims (7)
- Leistungsverzweigungsgetriebe für ein Kraftfahrzeug mit einem mechanischen und einem hydrostatischen Leistungszweig (
3 ,4 ), welche zueinander parallel angeordnet mit einer gemeinsamen Antriebswelle (1 ) in Kontakt stehen, wobei der hydrostatische Leistungszweig (4 ) aus einem mit einer Hydropumpe (5 ) gekoppelten Hydromotor (6 ) besteht und über eine Zahnradstufe (7 ) mit der Antriebswelle (1 ) verbunden ist, wobei die verzweigte Leistung aus dem mechanischen und hydrostatischen Leistungszweig (3 ,4 ) in einem stirnseitig angeordneten Rädertrieb (13 ) zusammenführbar ist, welcher im folgenden mit einer Abtriebswelle (2 ) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der mechanische Leistungszweig (3 ) aus zwei Planetenradgetrieben (8 ,9 ) mit Sonnenrädern (10 ,12 ), Planetenrädern (16 ,17 ) und Hohlrädern (21 ,22 ) besteht, wobei das Sonnenrad (10 ) des ersten Planetenradgetriebes (8 ) direkt auf der Antriebswelle (1 ) platziert ist, während das Sonnenrad (12 ) des zweiten Planetenradgetriebes (9 ) über eine Sonnenwelle (11 ) mit dem Rädertrieb (13 ) in Kontakt steht, und wobei die Planetenräder (16 ,17 ) beider Stufen (8 ,9 ) koaxial angeordnet und auf einer gemeinsamen Planetenträgerwelle (18 ) gelagert sind, wobei die Planetenträgerwelle (18 ) auf der Seite des ersten Planetenradgetriebes (8 ) über einen Planetensteg (20 ) in dem Hohlrad (21 ) des ersten Planetenradgetriebes (8 ) gelagert ist, während sie auf der Seite des zweiten Planetenradgetriebes (9 ) über eine Kupplung (19 ) direkt mit der Sonnenwelle (11 ) verbindbar ist. - Leistungsverzweigungsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (
19 ) durch einen Zylinder (23 ) schaltbar ist, welcher in dem Hohlrad (22 ) des zweiten Planetenradgetriebes (9 ) angeordnet ist. - Leistungsverzeigungsgetriebe nach einem der Ansprüche 1–2, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (
21 ) des ersten Planetenradgetriebes (8 ) eine Außenverzahnung aufweist, über welche es über ein Zahnrad (24 ) direkt mit einer abtriebsseitigen Welle (14 ) des hydrostatischen Leistungszweiges (4 ) gekoppelt ist. - Leistungsverzweigungsgetriebe nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass auch das Hohlrad (
22 ) des zweiten Planetenradgetriebes (9 ) über eine Außenverzahnung verfügt, über welche es mittels eines Zahnrads (26 ) und einer Kupplung (25 ) direkt mit der abtriebsseitigen Welle (14 ) des hydrostatischen Leistungszweiges (4 ) verbindbar ist. - Leistungsverzweigungsgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der hydrostatische Leistungszweig (
4 ) über eine Kupplung (15 ) mittels des Rädertriebes (13 ) mit der Abtriebswelle (2 ) verbindbar ist. - Leistungsverzweigungsgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydromotor (
6 ) und/oder die Hydropumpe (5 ) regelbar sind. - Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, umfassend ein Leistungsverzweigungsgetriebe nach einem der Ansprüche 1–6.
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