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Die Erfindung betrifft ein Getriebe mit einer inneren Leistungsverzweigung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Die Druckschrift
DE 222 301 B offenbart ein derartiges Getriebe mit einer inneren Leistungsverzweigung. Dieses hat zwei koaxial zueinander angeordnete Axial kolbeneinheiten in Schrägscheibenausführung. Diese sind in einem gemeinsamen drehbaren Gehäuse angeordnet. Hydraulisch sind die Axialkolbeneinheiten über einen Steuerspiegel, an dem sich eine jeweilige Zylindertrommel der Einheiten auf gegenüberliegenden Steuerflächen gleitend abstützen, verbunden. Die Zylindertrommel der ersten Axialkolbeneinheit ist dabei fest mit einer Eingangswelle des Getriebes verbunden, während deren Schrägscheibe im drehbaren Gehäuse gelagert ist. Der Steuerspiegel ist fest mit dem Gehäuse und mit einer sich koaxial zur Eingangswelle erstreckenden Ausgangswelle des Getriebes fest verbunden.
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In der Druckschrift
DE 66 08 970 U ist eine weitere Ausführungsform eines Getriebes mit innerer Leistungsverzweigung offenbart. Das Getriebe hat hierbei eine erste Hydroeinheit, die als Axialkolbeneinheit in Schrägscheibenausführung ausgebildet ist und eine zweite Hydroeinheit. Eine Zylindertrommel der ersten Hydroeinheit ist mit einer Eingangswelle des Getriebes verbunden. Die Gehäuse der Hydroeinheiten und der Steuerspiegel der ersten Hydroeinheit stehen fest. Eine Schrägscheibe der ersten Hydroeinheit ist auf einer gemeinsamen Triebwelle der Hydroeinheiten gelagert. Die zweite Hydroeinheit ist hydraulisch über den Steuerspiegel mit der ersten Hydroeinheit verbunden. Eine Ausgangswelle des Getriebes wird über eine Getriebestufe von der gemeinsamen Triebwelle der Hydromaschinen angetrieben.
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Weitere Getriebe mit einer inneren Leistungsverzweigung sind in den Dokumenten
DE 20 00 797 A und
DE 19 45 440 B offenbart. Diese Getriebe weisen dabei jeweils zwei Hydroeinheiten auf, die als Axialkolbeneinheiten in Schrägscheibenausführung ausgebildet sind. Die Hydroeinheiten sind dabei ebenfalls koaxial zueinander angeordnet.
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Die Druckschrift
DE 2 141 282 A offenbart ein Getriebe mit innerer Leistungsverzweigung, das zwei Hydroeinheiten aufweist, die als Radialkolbeneinheiten ausgebildet und koaxial zueinander angeordnet sind.
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Nachteilig bei diesen Getrieben mit Axialkolbeneinheiten in Schrägscheibenausführung ist, dass diese in ihrer Leistung beschränkt sind. Für hohe Drehmomente benötigen die Hydroeinheiten große Hubvolumen. Eine Erhöhung der Hubvolumen führt allerdings zu einer Verringerung einer zulässigen Drehzahl.
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Des Weiteren ist nachteilig, dass durch die koaxiale Anordnung und direkte mechanische Verbindung der Hydroeinheiten diese konstruktiv aufeinander abgestimmt werden müssen und vorrichtungstechnisch aufwändig miteinander verbunden werden.
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Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein einfach aufgebautes Getriebe mit innerer Leistungsverzweigung zu schaffen, das für hohe Drehmomente und hohe Drehzahlen einsetzbar ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Getriebe gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
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Erfindungsgemäß hat ein Getriebe mit einer inneren Leistungsverzweigung einen mechanischen und einen hydraulischen Zweig. Eine erste Hydroeinheit des Getriebes ist hierbei als Differentialgetriebe ausgebildet. Zur Leistungsverzweigung wirkt diese mechanisch und hydraulisch mit einer zweiten Hydroeinheit zusammen. Vorteilhafterweise sind die Hydroeinheiten voneinander getrennt. Mechanisch sind sie lediglich über eine Getriebestufe miteinander verbunden. Die Getriebestufe ist hierbei eine vorrichtungstechnisch äußerst einfach aufgebaute Schnittstelle zur Übertragung von mechanischer Energie. Eine aufwändige Anpassung beispielsweise einer gemeinsamen Triebwelle der Hydroeinheiten, wie im Stand der Technik, ist nicht notwendig. Somit können die Hydroeinheiten völlig unabhängig voneinander konstruktiv ausgestaltet werden. Des Weiteren ist eine flexible räumliche Anordnung der Hydroeinheiten ermöglicht. Durch die Getriebestufe können die Hydroeinheiten auch mit unterschiedlichen Drehzahlen eingesetzt werden, wodurch beispielsweise die erste Hydroeinheit ein sehr großes Hubvolumen und eine geringe Drehzahl und die zweite Hydroeinheit dagegen eine große Drehzahl aufweisen kann.
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Vorteilhafterweise sind die Triebwellen der Hydroeinheiten zueinander versetzt und/oder angestellt, womit die Hydroeinheiten dann beispielsweise im Parallelabstand äußerst kompakt zueinander anordbar sind.
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Die zweite Hydroeinheit kann als Axialkolbeneinheit in Schrägachsenbauweise ausgeführt sein. Diese weist einen höheren Wirkungsgrad als die üblichen eingangs im Stand der Technik erläuterten Axialkolbeneinheiten in Schrägscheibenbauweise auf.
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Bei der ersten Hydroeinheit handelt es sich beispielsweise kostengünstig um eine übliche Axialkolbeneinheit in Schrägscheibenausführung, wobei dann die Schrägscheibe in dem drehbaren Gehäuse gelagert ist.
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Zum stufenlosen Einstellen der Eingangs- und Ausgangsdrehzahl des Getriebes ist ein Verdrängervolumen der ersten und/oder der zweiten Hydromaschine verstellbar.
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Die Ausgangswelle des Getriebes wird vorzugsweise über die Getriebestufe und/oder über eine Abtriebswelle der Hydroeinheiten angetrieben.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat das Getriebe eine Eingangswelle und eine Ausgangswelle. Eine Verdrängereinheit der ersten Hydroeinheit ist dabei Von der Eingangswelle antreibbar, um mechanische in hydraulische Energie umzuwandeln. Des Weiteren hat die erste Hydroeinheit ein drehbares Gehäuse. Die beiden Hydroeinheiten sind hydraulisch miteinander verbunden, wobei insbesondere die erste Hydroeinheit die zweite Hydroeinheit antreiben kann, wobei hierdurch der hydraulische Zweig gebildet ist. Zur Übertragung von mechanischer Energie steht eine Abtriebswelle der zweiten Hydroeinheit mit dem drehbaren Gehäuse der ersten Hydroeinheit in Verbindung, während das drehbare Gehäuse wiederum mit der Verdrängereinheit der ersten Hydroeinheit in Wirkverbindung steht, wodurch der mechanische Zweig gebildet ist.
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Bevorzugterweise ist die Getriebestufe zwischen dem drehbaren Gehäuse der ersten Hydroeinheit und der Abtriebswelle der zweiten Hydroeinheit angeordnet.
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Zur mechanischen Verbindung des Gehäuses mit der Verdrängereinheit der ersten Hydromaschine ist die Schrägscheibe bevorzugterweise im Gehäuse gelagert.
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Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Die Figuren zeigen:
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1 und 2 in einer vereinfachten schematischen Darstellung das erfindungsgemäße Getriebe gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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1 stellt in einer vereinfachten Prinzipdarstellung ein erfindungsgemäßes Getriebe 1 mit einer inneren Leistungsverzweigung dar. Dieses hat eine Eingangswelle 2 und eine Ausgangswelle 4, wobei letztere durch einen Pfeil in der 1 gekennzeichnet ist. Die innere Leistungsverzweigung erfolgt über eine erste und zweite Hydroeinheit 6 und 8 des Getriebes 1. Bei der ersten Hydroeinheit 6 handelt es sich um eine Axialkolbeneinheit in Schrägscheibenausführung, die in 2 näher erläutert ist. Die Eingangswelle 2 des Getriebes 1 ist mit einer Verdrängereinheit 10 der zweiten Hydroeinheit 6 fest verbunden. Ein Gehäuse 12 der Hydroeinheit 6 ist drehbar und mit einer Abtriebswelle 14 fest verbunden. Die Abtriebswelle 14 ist über eine Getriebestufe 16 mit einer Abtriebswelle 18 der zweiten Hydroeinheit 8 mechanisch in Wirkverbindung. Die Abtriebswelle 18 ist dabei mit der Ausgangswelle 4 des Getriebes 1 verbunden. Die Getriebestufe 16 hat ein erstes großes, mit der Abtriebswelle 14 der Hydroeinheit 6 verbundenes Zahnrad 20 und ein zweites kleineres, mit der Abtriebswelle 18 der zweiten Hydroeinheit 8 verbundenes Zahnrad 22, die miteinander kämmen. Die Verdrängereinheit 10 der ersten Hydroeinheit 6 ist über eine erste und zweite hydraulische Leitung 24 und 26 mit der zweiten Hydroeinheit 8 hydraulisch verbunden. Bei den Leitungen 24, 26 handelt es sich beispielsweise um Schläuche, Rohre oder Kanäle. Die Verdrängereinheit 10 steht dabei mit dem Gehäuse 12 der Hydroeinheit 6 derart in Wirkverbindung, dass eine mechanische Energie zwischen diesen Elementen übertragbar ist.
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Die Hydroeinheiten 6, 8 können jeweils sowohl als Hydropumpe als auch als Hydromotor in zwei Drehrichtungen eingesetzt werden.
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2 stellt das Getriebe 1 aus 1 in einer weiteren stark vereinfachten schematischen Darstellung dar. Die als Axialkolbeneinheit in Schrägscheibenbauweise ausgeführte erste Hydroeinheit 6 ist in der 2 oben dargestellt, während die zweite Hydroeinheit 8 unten stehend abgebildet ist.
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Ein Aufbau der als Axialkolbeneinheit ausgebildeten ersten Hydroeinheit 6 ist hinlänglich aus dem Stand der Technik bekannt, weswegen im Folgenden nur das für die Erfindung Wesentliche erläutert wird. Für genauere Informationen wird beispielsweise auf den eingangs genannten Stand der Technik verwiesen. Die Verdrängereinheit 10 hat eine Zylindertrommel 28, die fest mit der Eingangswelle 2 verbunden ist. Die Zylindertrommel 28 weist mehrere Zylinder 30 auf, in denen Kolben 32 verschiebbar geführt sind. Die Zylindertrommel 28 stützt sich gleitend an einem mit dem Gehäuse 12 fest verbundenen Steuerspiegel 34 ab. Die Kolben 32 wiederum stützen sich an einer verstellbaren Schrägscheibe 36 ab, die in einer senkrecht zur Längsachse der Eingangswelle 2 angeordneten Schwenkachse schwenkbar in dem Gehäuse 12 gelagert ist.
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Das Gehäuse 12 ist mit dem Zahnrad 20 verbunden. Es ist auch denkbar, dass das Gehäuse 12 anstelle der Verbindung mit dem Zahnrad 20 eine Außenverzahnung aufweist. Die zweite Hydroeinheit 8 ist hydraulisch mit der ersten Hydroeinheit 6 verbunden, indem diese beispielsweise über nicht dargestellte Mittel an den Steuerspiegel 34 angeschlossen ist. Die Hydroeinheiten 6 und 8 sind im Gegensatz zum eingangs erläuterten Stand der Technik im Parallelabstand zueinander angeordnet. Als Schnittstelle für einen mechanischen Zweig der Hydromaschinen 6 und 8 ist die Getriebestufe 16 vorgesehen. Die Hydroeinheiten 6 und 8 können somit völlig unabhängig voneinander ausgestaltet sein. Bei der Hydroeinheit 8 handelt es sich vorzugsweise um eine Axialkolbeneinheit in Schrägachsenbauart, die einen höheren Wirkungsgrad als entsprechende Hydroeinheiten in Schrägscheibenbauart aufweist. Des Weiteren ist ein Schwenkwinkel derartiger Hydroeinheiten größer als ein Schwenkwinkel einer Schrägscheibe einer Axialkolbeneinheit in Schrägscheibenbauart. Derartige Axialkolbeneinheiten in Schrägachsenbauart sind hinlänglich aus dem Stand der Technik bekannt, weswegen der Einfachheit halber für weitergehende Informationen auf den Stand der Technik verwiesen wird.
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Im Folgenden wird die Funktionsweise des Getriebes 1 anhand der 1 und 2 erläutert. Die Funktionsweise des Getriebes 1 erfolgt auf übliche Weise, weswegen im Folgenden nur das für die Erfindung Wesentliche dargestellt wird und für weitere Informationen auch hier beispielsweise auf den eingangs erläuterten Stand der Technik verwiesen wird.
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Die Eingangswelle 2 wird mit einer Drehzahl n1 angetrieben. Ist die Schrägscheibe 36 senkrecht zur Eingangswelle 2 angeordnet, können die Kolben 32 kein Drehmoment auf die Schrägscheibe 36 ausüben, weswegen das Gehäuse 12 nicht gedreht wird. Da die Kolben 32 in der erwähnten Stellung der Schrägscheibe 36 keinen Hub ausführen, erfolgt auch kein Antrieb der mit der Verdrängereinheit 10 verbundenen Hydroeinheit 8. Eine Drehzahl n2 der Ausgangswelle 4 ist damit Null.
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Wird die Schrägscheibe 36 der Hydroeinheit 6 nun zur Eingangswelle 2 angestellt, während ein Schwenkwinkel der zweiten Hydroeinheit 8 Null ist, dann können die Kolben 32 bei einer Drehung der Zylindertrommel 28 nicht in die Zylinder 30 eintauchen. Über die Zylindertrommel 28 und die Kolben 32 wird in diesem Zustand die Schrägscheibe 36 zusammen mit dem Gehäuse 12 in eine Drehung versetzt. Die Drehzahl n1 der Eingangswelle 2 entspricht dann der Drehzahl des Gehäuses 12. Das Gehäuse 12 wiederum treibt dann über die Getriebestufe 16 die Ausgangswelle 4 an, wobei deren Drehzahl n2 abhängig vom Übersetzungsverhältnis der Getriebestufe 16 ist.
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Wird nun neben der schräg angestellten Schrägscheibe 36 der ersten Hydroeinheit 6 auch der Schwenkwinkel der Hydroeinheit 8 vergrößert, dann wird die Hydroeinheit 8 über die Verdrängereinheit 10 der Hydroeinheit 6 hydraulisch angetrieben. Hierbei sinkt die Drehzahl des Gehäuses 12. Durch Änderungen der Neigung der Schrägscheibe 36 der Hydroeinheit 6 oder des Schwenkwinkels der Hydroeinheit 8 kann somit die Drehzahl des Gehäuses 12 eingestellt werden.
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Durch die Trennung der Hydroeinheiten 6 und 8 kann die Hydroeinheit 8 mit einer höheren Drehzahl als die Hydroeinheit 6 betrieben werden. Die Hydroeinheit 6 kann dann ein großes Hubvolumen mit geringer Drehzahl aufweisen.
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Ein derartiges Getriebe 1 kann beispielsweise in mobilen Arbeitsmaschinen eingesetzt werden.
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Offenbart ist ein Getriebe mit einer inneren Leistungsverzweigung, die einen mechanischen und einen hydraulischen Zweig hat. Hierbei sind zwei Hydroeinheiten vorgesehen. Eine erste Hydroeinheit ist als Differentialgetriebe ausgebildet, die über einen mechanischen und einen hydraulischen Zweig mit der zweiten Hydroeinheit verbunden ist. Die Hydroeinheiten sind dabei voneinander getrennt und stehen mechanisch über eine Getriebestufe in Verbindung.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Getriebe
- 2
- Eingangswelle
- 4
- Ausgangswelle
- 6
- Hydroeinheit
- 8
- Hydroeinheit
- 10
- Verdrängereinheit
- 12
- Gehäuse
- 14
- Abtriebswelle
- 16
- Getriebestufe
- 18
- Abtriebswelle
- 20
- Zahnrad
- 22
- Zahnrad
- 24
- Leitung
- 26
- Leitung
- 28
- Zylindertrommel
- 30
- Zylinder
- 32
- Kolben
- 34
- Steuerspiegel
- 36
- Schrägscheibe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 222301 B [0002]
- DE 6608970 U [0003]
- DE 2000797 A [0004]
- DE 1945440 B [0004]
- DE 2141282 A [0005]
