DE102011105868A1

DE102011105868A1 - Getriebe und Antrieb mit einem Getriebe

Info

Publication number: DE102011105868A1
Application number: DE201110105868
Authority: DE
Inventors: Steffen Mutschler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-06-28
Filing date: 2011-06-28
Publication date: 2013-01-03
Also published as: ITMI20121053A1

Abstract

Offenbart ist ein Getriebe mit einer hydraulisch-mechanischen Leistungsverzweigung. Das Getriebe hat hierbei ein Planetengetriebe mit zwei Sonnenrädern, die mit gemeinsamen Planetenrädern kämmen. Das erste Sonnenrad ist dabei mit dem hydraulischen Zweig und das zweite Sonnenrad mit dem mechanischen Zweig verbunden. Die Planetenräder kämmen wiederum in einem Hohlrad des Planetengetriebes. Das Hohlrad ist dabei drehbar und feststellbar gegenüber einem Gehäuse, und zusätzlich oder alternativ ist der hydraulische Zweig parallel zum Planetengetriebe mit der Ausgangswelle des Planetengetriebes und einer Welle eines Antriebsstrangs, insbesondere über eine Kupplung, verbindbar, wobei die Ausgangswelle über einen Steg mit den Planetenrädern verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebe mit einer hydraulisch-mechanischen Leistungsverzweigung und einen Antrieb mit einem derartigen Getriebe.
Die Druckschrift DE 10 2007 012 116 A1 zeigt einen Antrieb für ein Nutzfahrzeug mit einem eine hydraulisch-mechanische Leistungsverzweigung aufweisenden Getriebe. Hierbei ist ein Planetengetriebe zum Summieren eines hydraulischen und mechanischen Zweigs vorgesehen, das eine Planetengetriebestufe hat, die ein Sonnenrad, ein Hohlrad und Planeten aufweist. Das Sonnenrad ist dabei mit einer Abtriebswelle des mechanischen Zweigs verbunden, während die Planetenräder über ihren Steg mit einer Antriebswelle eines Antriebsstrangs des Nutzfahrzeugs in Wirkverbindung stehen. Das Hohlrad wiederum ist mit einer Abtriebswelle des hydraulischen Zweigs in Wirkverbindung. Eine weitere Planetengetriebestufe des Planetengetriebes hat ein Sonnenrad das ebenfalls mit der Abtriebswelle des mechanischen Zweigs verbunden ist, während der Steg mit einer Blockiervorrichtung verbunden ist. Die Planetengetriebestufen teilen sich dabei das mit der Abtriebswelle des hydraulischen Zweigs in Wirkverbindung stehende Hohlrad. Mit dem offenbarten Antrieb sind verschiedene Fahrbereiche realisierbar, wie beispielsweise ein Fahrbereich, bei dem ausschließlich der hydraulische Zweig eingesetzt ist oder ein Fahrbereich, bei dem sowohl der hydraulische als auch der mechanische Zweig eingesetzt sind. Eine Vorwärts- und Rückwärtsrichtung des Antriebs wird durch den über eine Kupplung gegenüber einem Gehäuse dreh- und feststellbaren Steg der weiteren bzw. zweiten Planetengetriebestufe ermöglicht.
In der Druckschrift DE 10 2009 031 382 A1 ist eine weitere Ausführungsform eines Antriebs mit einem Getriebe offenbart, das eine hydraulisch-mechanische Leistungsverzweigung aufweist. Der mechanische Zweig hat hierbei drei Getriebestufen, wobei eine Getriebestufe als Rückwärtsgang ausgebildet ist. Ein Planetengetriebe zum Summieren des hydraulischen und mechanischen Zweigs hat ein Hohlrad, das mit einer Abtriebswelle des mechanischen Zweigs verbunden ist. Ein Sonnenrad des Planetengetriebes ist mit dem hydraulischen Zweig verbunden, während der Steg mit einer Antriebswelle eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs in Verbindung steht. Die Abtriebswelle des hydraulischen Zweigs kann über eine weitere Getriebestufe durch eine Kupplung neben dem Sonnenrad zusätzlich die Antriebswelle des Antriebsstrangs des Fahrzeugs antreiben.
Durch das gezeigte Getriebe ist sowohl eine Vorwärts- als auch eine Rückwärtsfahrt des damit angetriebenen Fahrzeugs möglich. Die Vorwärtsfahrt kann durch drei Fahrbereiche erfolgen. In einem ersten Fahrbereich wird die Antriebswelle des Antriebsstrangs des Fahrzeugs nur über den hydraulischen Zweig angetrieben. Die Kupplung zwischen der Abtriebswelle des hydraulischen Zweigs und der Antriebswelle ist dabei geschlossen, womit die Abtriebswelle das Sonnenrad und die Antriebswelle antreibt. Über die Antriebswelle wird der Steg des Planetengetriebes angetrieben, womit sich zusammen mit dem angetriebenen Sonnenrad eine am Hohlrad resultierende Drehzahl einstellt, wobei das Hohlrad wiederum die Abtriebswelle des mechanischen Zweigs antreibt. Bei einer bestimmten Drehzahl der Abtriebswelle des mechanischen Zweigs wird dieser mit seiner Antriebswelle über seine erste Getriebestufe durch eine Kupplung unter Synchronbedingungen verbunden, während gleichzeitig die Verbindung der Abtriebswelle des hydraulischen Zweigs und der Antriebswelle des Antriebsstrangs durch die Kupplung getrennt wird. Hierdurch erfolgt ein Wechsel in den zweiten Fahrbereich, in dem sowohl der hydraulische als auch der mechanische Zweig die Antriebswelle des Fahrzeugstrangs über das Planetengetriebe antreiben. Bei diesem Fahrbereichswechsel handelt es sich um einen synchronen Schaltpunkt. Zur Beschleunigung der Antriebswelle des Antriebsstrangs wird bei konstanter Drehzahl der Abtriebswelle des mechanischen Zweigs die Drehzahl der Abtriebswelle des hydraulischen Zweigs reduziert, womit sich auch die Drehzahl des durch diesen angetriebenen Sonnenrads verringert, wodurch sich wiederum die Drehzahl des Stegs, der die Antriebswelle des Antriebsstrangs antreibt, erhöht. Um die Drehzahl des Stegs weiter zu erhöhen, kann die Drehrichtung des Sonnenrads durch den hydraulischen Zweig umgekehrt werden. Bei Erreichen einer maximalen Drehzahl der Abtriebswelle des hydraulischen Zweigs erfolgt der Wechsel in den dritten Fahrbereich. Hierbei wird die erste Getriebestufe des mechanischen Zweigs ausgekuppelt und die zweite Getriebestufe eingekuppelt. Hierbei handelt es sich um einen asynchronen Schaltpunkt. Um die Drehzahlunterschiede beim Ein- und Auskuppeln der Getriebestufen des mechanischen Zweigs zu minimieren, wird die Drehrichtung des Sonnenrads bei dem Fahrbereichswechsel durch den hydraulischen Zweig wieder umgekehrt, wodurch bei diesem asynchronen Schaltpunkt vom zweiten in den dritten Fahrbereich Schlupf an den Kupplungen des mechanischen Zweigs minimiert wird.
Nachteilig bei dieser Lösung sind der Bauraumbedarf und der komplexe Aufbau des leistungsverzweigten Getriebes.
Die Druckschrift EP 2 258 966 A1 zeigt ebenfalls ein Getriebe mit einer hydraulisch-mechanischen Leistungsverzweigung. Hierbei ist ein Planetengetriebe mit zwei Planetengetriebestufen vorgesehen, wobei die erste Stufe als Minusgetriebe und die zweite Stufe als Plusgetriebe ausgeführt ist. Die Sonnenräder der Planetengetriebestufen sind hierbei auf einer Abtriebswelle des hydraulischen Zweigs angeordnet. Ein Hohlrad der ersten Getriebestufe ist mit einer Abtriebswelle des mechanischen Zweigs verbunden. Ein Hohlrad der zweiten Getriebestufe ist drehbar und feststellbar gegenüber einem Gehäuse. Beide Getriebestufen verfügen über einen gemeinsamen Steg. Dieser ist mit der Antriebswelle eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs verbunden.
Diese Lösung hat den Nachteil, dass das Getriebe eine Vielzahl von Bauteilen aufweist und somit vorrichtungstechnisch aufwendig und kostenintensiv ausgestaltet ist.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe mit einer hydraulisch-mechanischen Leistungsverzweigung und einen Antrieb mit einem derartigen Getriebe zu schaffen, die kompakt und vorrichtungstechnisch einfach aufgebaut sind.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Getriebes gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und 3 und hinsichtlich des Antriebs gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 12 gelöst.
Erfindungsgemäß hat ein Getriebe mit einer hydraulisch-mechanischen Leistungsverzweigung ein Planetengetriebe. Ein erstes Sonnenrad des Planetengetriebes ist hierbei auf einer Abtriebswelle eines hydraulischen Zweigs und ein zweites Sonnenrad auf einer Abtriebswelle eines mechanischen Zweigs angeordnet. Die beiden Sonnenräder kämmen mit einem oder mehreren gemeinsamen Planetenrädern des Planetengetriebes. Des Weiteren ist ein Hohlrad vorgesehen, mit dem das zumindest eine Planetenrad kämmt. Das Hohlrad ist hierbei vorteilhafterweise drehbar und feststellbar gegenüber einem Gehäuse.
Diese Lösung hat den Vorteil, dass mit einem derartigen Getriebe, insbesondere beim Einsatz in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs, mehrere Fahrbereiche ermöglicht sind und das Getriebe dennoch äußerst kompakt und einfach mit geringer Bauteilanzahl aufgebaut ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Steg mit einer Ausgangswelle des Planetengetriebes verbunden, wobei die Ausgangswelle beispielsweise mit einer Kardanwelle des Antriebsstrangs des Fahrzeugs in Verbindung stehen kann.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform der Erfindung hat das Getriebe mit der hydraulisch-mechanischen Leistungsverzweigung ein Planetengetriebe. Hierbei sind zwei Sonnenräder vorgesehen, wobei ein Sonnenrad auf einer Abtriebswelle eines hydraulischen Zweigs und ein Sonnenrad auf einer Abtriebswelle eines mechanischen Zweigs angeordnet sind. Beide Sonnenräder kämmen hierbei mit zumindest einem Planetenrad des Planetengetriebes. Mit Vorteil ist hierbei die Abtriebswelle des hydraulischen Zweigs über eine Kupplung mit einer Ausgangswelle des Planetengetriebes verbindbar, wobei die Ausgangswelle mit einem Steg verbunden ist, der die mit den Sonnenrädern kämmenden Planetenräder trägt.
Diese Lösung hat zum einen die gleichen Vorteile wie die vorstehende erste Ausführungsform und zum anderen wird in einem ersten Fahrbereich, bei dem die Ausgangswelle nur über den hydraulischen Zweig angetrieben ist, diese nicht über das Planetengetriebe angetrieben. Dies führt dazu, dass in dem ersten Fahrbereich das Planetengetriebe wesentlich geringer belastet wird.
In weiterer Ausgestaltung der Ausführungsformen sind die Sonnenräder unterschiedlich groß, und das zumindest eine Planetenrad hat zwei unterschiedlich große Stufen zum Kämmen mit den unterschiedlich großen Sonnenrädern. Dies führt vorteilhafterweise dazu, dass die mit den Sonnenrädern verbundenen Wellen unterschiedliche Drehzahlen aufweisen.
Mit Vorteil ist das erste mit der Abtriebswelle des hydraulischen Zweigs verbundene Sonnenrad kleiner als das zweite.
Bevorzugterweise ist die Abtriebswelle des mechanischen Zweigs ein Ausgang einer Kupplung. Damit kann in einem ersten Fahrbereich die Antriebswelle vom mechanischen Zweig ausgekuppelt sein, wodurch der Antrieb der Ausgangswelle des Planetengetriebes nur über den hydraulischen Zweig erfolgt. In einem anderen Fahrbereich bei eingekuppelter Abtriebswelle des mechanischen Zweigs ist ein Antrieb über den mechanischen oder über beide Zweige möglich.
Mit Vorteil ist die Abtriebswelle des mechanischen Zweigs als Hohlwelle ausgebildet, durch die dann die Abtriebswelle des hydraulischen Zweigs etwa koaxial äußerst kompakt hindurchgeführt ist.
Alternativ kann auch die Ausgangswelle des Planetengetriebes als Hohlwelle ausgebildet sein, wobei die Abtriebswelle des mechanischen Zweigs durch diese hindurchgeführt ist.
Um weitere Fahrbereiche des Getriebes zu ermöglichen, ist die Abtriebswelle des mechanischen Zweigs über zumindest zwei Getriebestufen mit einem Antrieb, bei dem es sich beispielsweise um einen Antriebsmotor handelt, verbindbar. Die Verbindung einer jeden Getriebestufe erfolgt dabei über eine Kupplung.
Erfindungsgemäß hat ein Antrieb für ein Fahrzeug ein erfindungsgemäßes Getriebe.
Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.
Die Erfindung wird nun anhand mehrerer schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen
1 in einer schematischen Darstellung einen Antrieb mit einem Getriebe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
2 einen Ausschnitt des Antriebs aus 1;
3 in einer schematischen Darstellung den Antrieb mit dem Getriebe gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
4 in einer schematischen Darstellung den Antrieb mit dem Getriebe gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel; und
5 in einer schematischen Darstellung den Antrieb mit dem Getriebe gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel.
1 zeigt in einer Prinzipdarstellung einen Antrieb 1 mit einem Getriebe 2 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Das Getriebe 2 hat eine hydraulisch-mechanische Leistungsverzweigung, mit der eine Kardanwelle 4 eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs antreibbar ist. Das Getriebe 2 hat eine von einem Antrieb 6 angetriebene Eingangswelle 8 und eine über eine Getriebestufe 10 mit der Kardanwelle 4 verbundene Ausgangswelle 12. Bei dem Antrieb 6 handelt es sich beispielsweise um einen Verbrennungsmotor, der vereinfacht mit einem Kolben und einer mit der Eingangswelle 8 verbundenen Kurbelwelle dargestellt ist.
Ein hydraulischer Zweig 14 hat eine verschwenkbare Hydropumpe 16 und einen verschwenkbaren für zwei Förderrichtungen ausgelegten Hydromotor 18. Die Hydropumpe 16 wird über eine Pumpenwelle 20 von der Eingangswelle 8 des Getriebes 2 über eine Getriebestufe 22 angetrieben. Die Getriebestufe 22 wird durch ein Stirnrad-Außenradpaar mit einem mit der Pumpenwelle 20 verbundenen Stirnrad 24 und einem mit der Eingangswelle 8 verbundenen Stirnrad 26 gebildet. in der 1 ist der Antrieb 6 links von der Getriebestufe 22 und die Hydropumpe 16 rechts davon angeordnet. Die Hydropumpe 16 ist über zwei Druckleitungen 28, 30 mit dem Hydromotor 18 hydraulisch verbunden.
Mit dem Hydromotor 18 ist eine Abtriebswelle 32 antreibbar, auf der drehfest ein erstes Sonnenrad 34 eines Planetengetriebes 36 angeordnet ist. Dieses hat ein weiteres zweites Sonnenrad 38, das drehfest mit einer Abtriebswelle 40 eines mechanischen Zweigs 42 verbunden ist. Das zweite Sonnenrad 38 hat einen gegenüber dem dem hydraulischen Zweig 14 zugeordneten Sonnenrad 34 größeren Durchmesser. Die Sonnenräder 34 und 38 kämmen dabei mit mehreren gemeinsamen Planetenrädern 44. Diese sind als Stufenplaneten ausgebildet mit einer ersten Stufe 46 und einer zweiten Stufe 48, die eine Außenverzahnung mit unterschiedlichem Durchmesser aufweisen. Die in der 1 linke Stufe 46 mit dem kleineren Durchmesser kämmt dabei mit dem großen Sonnenrad 38 und die einen großen Durchmesser aufweisende rechte Stufe 48 mit dem kleinen Sonnenrad 34. Die Planetenräder 44 wiederum kämmen mit einer Innenverzahnung eines Hohlrads 50 des Planetengetriebes 36. Dieses ist über eine Kupplung 52 drehbar und feststellbar gegenüber einem Gehäuse 54. Die Planetenräder 44 sind auf dem Steg 56 drehbar gelagert, wobei der Steg 56 mit der Ausgangswelle 12 des Getriebes 2 fest verbunden ist. Die Ausgangswelle 12 ist dabei als Hohlwelle ausgebildet, durch die Abtriebswelle 40 des mechanischen Zweigs 42 hindurchgeführt ist. Die Getriebestufe 10 zwischen der Ausgangswelle 12 und der Kardanwelle 4 ist als Stirnrad-Außenradpaar ausgebildet, wobei an der Ausgangswelle 12 ein erstes Stirnrad 58 fest angeordnet ist, das mit einem an der Kardanwelle 4 fest angeordneten Stirnrad 60 kämmt.
Die Abtriebswelle 40 des mechanischen Zweigs 42 ist ausgangsseitig von einer Kupplung 62 angeordnet. Mit dieser ist ein Stirnrad 64 mit der Abtriebswelle 40 einkuppelbar bzw. verbindbar. Dieses Stirnrad 64 kämmt wiederum mit dem Stirnrad 26 der Eingangswelle 8 des Antriebs 6 und bildet mit diesem eine Getriebestufe 66. Die Abtriebswelle 40 ist somit durch die Kupplung 62 von der Eingangswelle 8 an- und abkuppelbar.
Im Folgenden wird die Funktionsweise des Antriebs 1 mit dem Getriebe 2 erläutert. In einem ersten Fahrbereich erfolgt der Antrieb der Kardanwelle bzw. der Ausgangswelle 12 des Getriebes 2 über den hydraulischen Zweig 14. Somit ist die Kupplung 62 des mechanischen Zweigs 42 geöffnet und die Kupplung 52 geschlossen, womit das Hohlrad 50 am Gehäuse 54 festgestellt ist. Die Hydropumpe 16 bildet zusammen mit dem Hydromotor 18 sowie den Druckleitungen 28, 30 einen geschlossenen hydraulischen Kreislauf. Durch den Antrieb 6 wird die Eingangswelle 8 und mit dieser über die Getriebestufe 22 die Pumpenwelle 20 der Hydropumpe 16 angetrieben. Die Hydropumpe 16 wiederum treibt in Abhängigkeit von ihrem eingestellten Fördervolumen bzw. von dem eingestellten Schluckvolumen des Hydromotors 18 die Abtriebswelle 32 an. Zum Beschleunigen wird die Drehzahl der Abtriebswelle 32 somit durch Verschwenken der Hydropumpe 16 und/oder des Hydromotors 18 im ersten Fahrbereich kontinuierlich gesteigert. Die Abtriebswelle 32 des Hydromotors 18 treibt über das daran angeordnete Sonnenrad 34 die Planetenräder 44 an, die wiederum über ihren Steg 56 die Ausgangswelle 12 antreiben und das Sonnenrad der Abtriebswelle 40 des mechanischen Zweigs 42.
Ein Wechsel vom ersten in den zweiten Fahrbereich erfolgt unter Synchronbedingungen. Dabei wird die Abtriebswelle 40 des mechanischen Zweigs über die Kupplung 62 mit dem Stirnrad 64 dann verbunden, wenn die Abtriebswelle 40 und das Stirnrad 64 eine im Wesentlichen gleiche Drehzahl aufweisen. Beim Schließen der Kupplung 62 wird etwa gleichzeitig die Kupplung 52 zwischen dem Hohlrad 50 und dem Gehäuse 54 geöffnet. Durch Reduktion des Fördervolumens der Hydropumpe 16 in dem zweiten Fahrbereich wird die Drehzahl der Abtriebswelle 32 des Hydromotors 18 und damit die Drehzahl des Sonnenrads 34 verringert. Hierdurch kommt es zu einer Beschleunigung des Stegs 56, über den die Ausgangswelle 20 angetrieben ist. Die Drehzahl der Abtriebswelle 40 des mechanischen Zweigs 42 ist hierbei im Wesentlichen konstant. Die Hydropumpe 16 kann über ihre Nulllage verschwenkt werden, wodurch die Drehrichtung des Hydromotors 18 und damit die Abtriebswelle 32 mit dem Sonnenrad 34 umgekehrt werden kann. Die Drehzahl der Ausgangswelle 12 wird durch Umkehr der Drehrichtung der Abtriebswelle 32 weiter erhöht. Die Beschleunigung der Ausgangswelle 12 kann dabei bis zur maximalen Fördermenge der Hydropumpe 16 und zum minimalen Schluckvolumen des Hydromotors 18 erfolgen.
2 stellt in einer Prinzipdarstellung einen Ausschnitt des Getriebes 2 aus der 1 zur Verdeutlichung der hydraulisch-mechanischen Leistungsverzweigung dar. Eine Antriebsleistung, die durch einen Pfeil 68 gekennzeichnet ist, kann auf dem mechanischen Zweig 42 und dem hydraulischen Zweig 14 verzweigt werden. Eine Abtriebsleistung, die durch einen Pfeil 70 gekennzeichnet ist, ist von der Ausgangswelle 12 des Getriebes 2 abgreifbar.
In 3 ist in einer Prinzipdarstellung ein Getriebe 2 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel dargestellt. im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel aus den 1 und 2 ist der Hydromotor 18 auf der gleichen Seite des Planetengetriebes 36 wie der mechanische Zweig 42 angeordnet. In 2 dagegen ist das Planetengetriebe 36 zwischen dem mechanischen Zweig 42 und dem Hydromotor 18 angeordnet. Um den Hydromotor 18 in der 3 links anzuordnen, ist die Abtriebswelle 72 des mechanischen Zweigs 42 als Hohlwelle ausgebildet, durch die die Abtriebswelle 74 des Hydromotors 18 etwa koaxial hindurchgeführt ist. Das erste Sonnenrad 34 ist somit auf dem in der 3 rechten Endabschnitt der Abtriebswelle 74 fixiert und das zweite Sonnenrad 38 auf dem in der 3 rechten Abschnitt der Abtriebswelle 72. Ein Steg 76 ist gegenüberliegend des Hydromotors 18 aus dem Planetengetriebe 36 herausgeführt und mit einer Ausgangswelle verbunden, die durch einen Pfeil 78 gekennzeichnet ist.
Neben dem Sonnenrad 38 ist auf der Abtriebswelle 72 an dem in der 3 linken Endabschnitt ein Stirnrad 80 fixiert. Um die Abtriebswelle 72 an den Antrieb 6 aus 1 an- bzw. abzukuppeln, ist ein Stirnrad 82 über eine Kupplung 84 an der Eingangswelle 8 angeordnet. Die Stirnräder 80, 82 bilden eine Stirnradstufe. Das Stirnrad 82 ist durch die Kupplung drehbar und feststellbar gegenüber der Eingangswelle 8. Auf der Eingangswelle 8 ist ein weiteres nicht dargestelltes Stirnrad fest angeordnet, das mit dem Stirnrad 24 der Pumpenwelle 20 aus 1 zusammenwirkt. Über die Kupplung 84 ist somit der mechanische Zweig 42 an den Antrieb 6 an- und abkuppelbar.
Die Fahrbereiche des Getriebes 2 des zweiten Ausführungsbeispiels aus 3 entsprechen denen des ersten Ausführungsbeispiels, mit dem Unterschied, dass anstelle der Kupplung 62 aus 1 die Kupplung 84 in der 3 betätigt wird.
4 zeigt in einer Prinzipdarstellung den Antrieb 1 mit dem Getriebe 2 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zu den beiden ersten Ausführungsbeispielen aus den 1 bis 3 weist der mechanische Zweig 42 zwei weitere Getriebestufen 86 und 88 auf. Diese sind dabei zwischen der bisherigen Getriebestufe 66 und dem Planetengetriebe 36 angeordnet. Bei der Getriebestufe 88, die zwischen der Getriebestufe 86 und dem Planetengetriebe 36 angeordnet ist, handelt es sich um eine Getriebestufe für eine umgekehrte Drehrichtung der Kardanwelle 4, beispielsweise bei einer Rückwärtsfahrt des den Antriebs 1 aufweisenden Fahrzeugs. Die zusätzlichen Getriebestufen 86 und 88 sind jeweils über eine Kupplung 90 bzw. 92 gegenüber der Eingangswelle 8 des Antriebs 6 dreh- und feststellbar. Die Kupplung 90 der Getriebestufe 86 ist dabei zwischen einem Stirnrad 94 und der Abtriebswelle 40 des mechanischen Zweigs 42 angeordnet, womit das Stirnrad 94 an die Abtriebswelle 40 an- und abkuppelbar ist. Das Stirnrad 94 der Getriebestufe 86 kämmt mit einem größeren und fest mit der Eingangswelle 8 verbundenen Stirnrad 96, wobei die Stirnräder 94 und 96 dann eine Stirnradstufe bilden. Das Stirnrad 96 hat dabei einen größeren Durchmesser als das ebenfalls mit der Eingangswelle 8 fest verbundene Stirnrad 26 der ursprünglichen Getriebestufe 66.
Die Getriebestufe 88 hat im Gegensatz zu den Getriebestufen 66 und 86 drei Stirnräder 98, 100 und 102. Das Stirnrad 98 ist dabei fest mit der Abtriebswelle 40 des mechanischen Zweigs 42 verbunden und hat einen kleineren Durchmesser als die Stirnräder 94 und 64 der Getriebestufen 86 bzw. 66. Das Stirnrad 102 ist über die Kupplung 92 dreh- und feststellbar gegenüber der Eingangswelle 8 und kämmt mit dem Stirnrad 100, welches wiederum mit dem Stirnrad 98 der Abtriebswelle 40 kämmt. Das Stirnrad 100 ist somit zwischen den Stirnrädern 98 und 102 angeordnet, was dazu führt, dass bei dem Einsatz der Getriebestufe 88 die Abtriebswelle 40 des mechanischen Zweigs 42 und die Eingangswelle 8 eine gleiche Drehrichtung aufweisen.
Der erste und zweite Fahrbereich des Antriebs 1 aus 4 entspricht dabei im Wesentlichen dem ersten und zweiten Fahrbereich des Antriebs 1 aus 1, wobei im ersten Fahrbereich zusätzlich die Kupplungen 90 und 92 der Getriebestufen 86 bzw. 88 geöffnet sind, damit nur der hydraulische Zweig 14 die Kardanwelle 4 antreibt. Im zweiten Fahrbereich wird dann gemäß der Ausführungsform aus 1 die Kupplung 62 der Getriebestufe 66 geschlossen und gleichzeitig die Kupplung 52 des Planetengetriebes 36 geöffnet. Wie bereits im Ausführungsbeispiel der 1 beschrieben, wird zur Beschleunigung der Ausgangswelle 12 des Getriebes 2 im zweiten Fahrbereich das Fördervolumen des Druckmittels der Hydropumpe 16 verringert, indem diese in Richtung ihrer Nulllage verschwenkt wird, und nach einem Durchschwenken durch die Nulllage wird das Fördervolumen wieder erhöht. Somit verringert sich erst die Drehzahl des Hydromotors 18 in einer Drehrichtung bis zur Nulllage der Hydropumpe 16 und steigt nach dem Durchschwenken der Hydropumpe in entgegengesetzter Drehrichtung entsprechend dem Fördervolumen der Hydropumpe 16 an. Ab einer bestimmten Drehzahl der Abtriebswelle 32 des Hydromotors 18 erfolgt der Wechsel von dem zweiten Fahrbereich in einen dritten Fahrbereich, in dem anstelle der Kupplung 62 der Getriebestufe 66 die Kupplung 90 der Getriebestufe 86 geschlossen ist. Beim Wechsel vom zweiten in den dritten Fahrbereich wird gleichzeitig die Kupplung 62 geöffnet und die Kupplung 90 geschlossen. Hierbei handelt es sich um einen asynchronen Schaltpunkt, da das Stirnrad 94 der Getriebestufe 86 eine andere Drehzahl als die Abtriebswelle 40 aufweist. Um diese Drehzahlunterschiede zu minimieren, wird die Drehzahl der Abtriebswelle 40 beim Umschalten der Kupplungen 62 und 90 angepasst, indem die Hydropumpe 16 wieder durchgeschwenkt wird, wodurch die Abtriebswelle 32 des Hydromotors 18 wieder ihre Drehrichtung verändert. Beim Wechsel vom zweiten in den dritten Fahrbereich tritt bei den Kupplungen 62 und 90 der Getriebestufen 66 bzw. 86 während des Schaltvorgangs Schlupf auf. Die Beschleunigung der Ausgangswelle 12 im dritten Fahrbereich erfolgt dann wieder durch Verringerung der Drehzahl der Abtriebswelle 32 des Hydromotors 18 und anschließende Umkehr der Drehrichtung.
Zum Wechseln der Fahrbereiche in entgegengesetzter Richtung wird der in der 4 beschriebene Ablauf in einer umgekehrten Reihenfolge durchgeführt.
Für die Rückwärtsfahrt des Antriebs 1 wird die Kardanwelle 4 über die Ausgangswelle 12 des Getriebes 2 in einem ersten Fahrbereich ebenfalls über den hydraulischen Zweig 14 in umgekehrter Drehrichtung angetrieben. Hierzu sind die Kupplungen 62, 90 und 92 der Getriebestufen 66, 86 bzw. 88 geöffnet und die Kupplung 52 des Planetengetriebes 36 geschlossen. Der Wechsel vom ersten in einen zweiten Fahrbereich erfolgt dabei durch einen im Wesentlichen synchronen Schaltpunkt. Zum Wechseln der Fahrbereiche wird ab einer bestimmten Drehzahl der Abtriebswelle 40 des mechanischen Zweigs 42 die Kupplung 92 der Getriebestufe 88 geschlossen und gleichzeitig die Kupplung 52 des Planetengetriebes 36 geöffnet. Durch Schließen der Kupplung 92 wird das Stirnrad 102 auf der Eingangswelle 8 festgestellt, womit die Eingangswelle 8 mit der Abtriebswelle 40 über die kämmenden Stirnräder 102, 100 und 98 der Getriebestufe 88 in Wirkverbindung sind. Zum Beschleunigen der Ausgangswelle 12 wird wie bei Beschleunigung im zweiten Fahrbereich der Vorwärtsfahrt, wie vorstehend erläutert, die Drehzahl der Abtriebswelle 32 des Hydromotors 18 reduziert und dann in einer umgekehrten Drehrichtung wieder erhöht.
In der 5 ist in einer Prinzipdarstellung ein Antrieb 1 mit einem Getriebe 2 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel dargestellt.
Im Unterschied zu den vorhergehenden Ausführungsbeispielen der 1 bis 4 verfügt das Planetengetriebe 106 nicht über ein Hohlrad. Stattdessen ist die Abtriebswelle 32 des Hydromotors 18 zusätzlich parallel zum Planetengetriebe 106 mit der vom Getriebe 2 anzutreibenden Kardanwelle 4 und der Ausgangswelle 12 des Planetengetriebes 106 über eine Kupplung 108 verbindbar. Hierzu ist auf der Abtriebswelle 32 zwischen dem Sonnenrad 34 und dem Hydromotor 18 ein Stirnrad 110 fest angeordnet, das mit einem weiteren Stirnrad 112 kämmt und mit diesem eine Getriebestufe 114 bildet. Das Stirnrad 112, das einen größeren Durchmesser als das Stirnrad 110 aufweist, ist über die Kupplung 108 gegenüber einer Zwischenwelle 116 dreh- und feststellbar. Die Zwischenwelle 116 ist parallel zum Planetengetriebe 106 angeordnet und ist fest mit einem weiteren Stirnrad 118 verbunden, das zwischen dem Stirnrad 58 der Ausgangswelle 12 des Planetengetriebes 106 und dem Stirnrad 60 der Kardanwelle 4 kämmt und einen kleineren Durchmesser als das Stirnrad 112 aufweist.
Mit dem Antrieb 1 aus 5 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel sind die gleichen Fahrbereiche wie in dem dritten Ausführungsbeispiel aus 4 ermöglicht, allerdings ist auf der Abtriebswelle 40 des mechanischen Zweigs 42 im Gegensatz zum dritten Ausführungsbeispiel aus 4 neben dem Sonnenrad 38 nur ein weiteres Stirnrad 120 angeordnet.
Das Stirnrad 120 der Abtriebswelle 40 bildet mit einem an der Eingangswelle 8 über eine Kupplung 122 dreh- und feststellbaren Stirnrad 124 und einem zwischen den Stirnrädern 120 und 124 angeordneten Stirnrad 126 eine Getriebestufe 128 für den zweiten Fahrbereich aus, wobei das Stirnrad 124 das kleinste und das Stirnrad 126 das größte ist.
Das zwischen den Stirnrädern 124 und 128 angeordnete mittlere Stirnrad 126 ist fest mit einer Zwischenwelle 130 verbunden, an der über eine Kupplung 132 ein weiteres Stirnrad 134 dreh- und feststellbar ist, wobei dieses wiederum mit einem fest mit der Eingangswelle 8 verbundenen größeren Stirnrad 136 kämmt. Das Stirnrad 134 bildet somit zusammen mit dem Stirnrad 136, dem mittleren Stirnrad 126 und dem mit der Abtriebswelle 40 verbundenen Stirnrad 120 eine weitere Getriebestufe 138 für den dritten Fahrbereich.
Das in der 5 rechts vom Stirnrad 124 auf der Eingangswelle 8 angeordnete Stirnrad 136 kämmt dabei ebenfalls mit dem Stirnrad 24 der Pumpenwelle 20, was durch eine gestrichelte Linie in der 5 dargestellt ist, und bildet damit die Getriebestufe 22.
Zur Rückwärtsfahrt des Antriebs 1 ist eine weitere Getriebestufe 140 vorgesehen. Hierzu ist parallel zur Eingangswelle 8 eine Rückfahrwelle 142 mit einem ersten, in der 5 linken Stirnrad 144 und einem rechten Stirnrad 146 angeordnet. Das linke Stirnrad 144 ist dabei fest mit der Welle 142 verbunden, während das rechte Stirnrad 146 über eine Kupplung 148 dreh- und feststellbar gegenüber der Welle 142 ist. Das einen größeren Durchmesser aufweisende rechte Stirnrad 146 kämmt dabei mit dem auf der Eingangswelle 8 angeordneten Stirnrad 136, während das linke Stirnrad 144 der Getriebestufe 140 mit dem Stirnrad 126 der Zwischenwelle 130 kämmt, was durch eine gestrichelte Linie in der 5 dargestellt ist.
Im ersten Fahrbereich erfolgt der Antrieb der Kardanwelle 4 entsprechend den vorhergehenden Ausführungsbeispielen über den hydraulischen Zweig 14. Die Kupplungen 122, 132, 148 des mechanischen Zweigs 42 sind hierbei geöffnet, während die Kupplung 108 zwischen der Abtriebswelle 32 des Hydromotors 18 und der Zwischenwelle 116 geschlossen ist. Im ersten Fahrbereich treibt somit die Eingangswelle 8 die Pumpenwelle 20 der Hydropumpe 16 über die Stirnräder 136 und 24 an. Über die Abtriebswelle 32 des Hydromotors 18 wird dann die Zwischenwelle 116 angetrieben, die wiederum über das Stirnrad 118 zum einen die Kardanwelle 4 und zum anderen die Ausgangswelle 12 des Planetengetriebes 106 antreibt. Das Sonnenrad 38 wird über das Planetengetriebe 106 mit einer resultierenden Drehzahl aus dem Sonnenrad 34 und dem Steg beziehungsweise Ausgangswelle 12 angetrieben.
Vergleichbar den vorherigen Lösungen wird zum Wechseln vom ersten in den zweiten Fahrbereich bei einem synchronen Schaltpunkt die auf der Eingangswelle 8 angeordnete Kupplung 122 geschlossen und gleichzeitig die Kupplung 108 zwischen dem Hydromotor 18 und der Zwischenwelle 116 geöffnet. im zweiten Fahrbereich wird zur Beschleunigung der Ausgangswelle 12 des Planetengetriebes 106 und somit zur Beschleunigung der Kardanwelle 4 entsprechend den vorhergehenden Ausführungsbeispielen aus den 1 bis 4 die Drehzahl der Abtriebswelle 32 reduziert und nach einer Änderung der Drehrichtung wieder erhöht.
Zum Schalten vom zweiten in den dritten Fahrbereich wird die im zweiten Fahrbereich geschlossene Kupplung 122 wieder geöffnet und gleichzeitig die Kupplung 132 der Getriebestufe 138 geschlossen. Hierbei handelt es sich um einen asynchronen Schaltpunkt. Um die zu kompensierenden Drehzahlunterschiede an den Kupplungen 122 und 132 beim Wechsel zu minimieren, wird die Hydropumpe 16 beim Umschalten der Kupplungen durchgeschwenkt, um die Drehrichtung der vom Hydromotor 18 angetriebenen Abtriebswelle 32 umzukehren. Im dritten Fahrbereich wird die Abtriebswelle 40 dann von der Eingangswelle 8 über die Stirnräder 136, 134, 126 und 120 der Getriebestufe 138 angetrieben. Zum Beschleunigen der Ausgangswelle 12 des Getriebes 2 wird die Drehzahl der Abtriebswelle 32 des Hydromotors 18 wieder verringert, anschließend die Drehrichtung umgekehrt und danach die Drehzahl wieder erhöht.
Für die Rückwärtsfahrt sind entsprechend dem dritten Ausführungsbeispiel aus 4 bei dem Antrieb 1 aus 5 ebenfalls zwei Fahrbereiche vorgesehen.
Im ersten Fahrbereich in Rückwärtsrichtung sind die Kupplungen 122, 132 und 148 des mechanischen Zweigs geöffnet, während die Kupplung 108 geschlossen ist. Im Unterschied zum ersten Fahrbereich in Vorwärtsrichtung, siehe oben, wird die Abtriebswelle 32 des Hydromotors 18 in entgegensetzter Drehrichtung angetrieben.
Zum Wechseln vom ersten in den zweiten Fahrbereich wird bei einem synchronen Schaltpunkt die Kupplung 148 der Getriebestufe 140 geschlossen und gleichzeitig die Kupplung 108 der Getriebestufe 114 geöffnet. Hierdurch erfolgt dann der Antrieb der Abtriebswelle 40 durch die Eingangswelle 8 über die Stirnräder 136, 146, 144, 126 und 120. Zur Beschleunigung der Ausgangswelle 12 wird wieder die Drehzahl der Abtriebswelle 32 des Hydromotors 18 reduziert, anschließend die Drehrichtung umgekehrt und danach die Drehzahl wieder erhöht.
Offenbart ist ein Getriebe mit einer hydraulisch-mechanischen Leistungsverzweigung. Das Getriebe hat hierbei ein Planetengetriebe mit zwei Sonnenrädern, die mit Planetenrädern kämmen. Das erste Sonnenrad ist dabei mit dem hydraulischen Zweig und das zweite Sonnenrad mit dem mechanischen Zweig verbunden. In einer Ausführung kämmen die Planetenräder mit einem Hohlrad, das drehbar und feststellbar gegenüber einem Gehäuse ist. Zusätzlich oder alternativ ist der hydraulische Zweig parallel zum Planetengetriebe mit der Ausgangswelle des Planetengetriebes und einer Welle eines Antriebsstrangs, insbesondere über eine Kupplung, verbindbar, wobei die Ausgangswelle mit einem Steg verbunden ist, der die mit den Sonnenrädern kämmenden Planetenräder trägt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007012116 A1 [0002]
DE 102009031382 A1 [0003]
EP 2258966 A1 [0006]

Claims

Getriebe mit einer hydraulisch-mechanischen Leistungsverzweigung, wobei das Getriebe (2) ein Planetengetriebe (36) hat, und wobei ein erstes Sonnenrad (34) des Planetengetriebes (36) auf einer Abtriebswelle (32) eines hydraulischen Zweigs (14) und ein zweites Sonnenrad (38) auf einer Abtriebswelle (40) eines mechanischen Zweigs (42) angeordnet sind, wobei beide Sonnenräder (34, 38) mit zumindest einem auf einem Steg (56, 76) gelagerten Planetenrad (44) des Planetengetriebes (36) kämmen, wobei das zumindest eine Planetenrad (44) wiederum mit einem Hohlrad (50) kämmt und das Hohlrad (50) drehbar und feststellbar gegenüber einem Gehäuse (54) ist.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei der Steg (56, 76) mit einer Ausgangswelle (60, 78) des Planetengetriebes (36) verbunden ist.
Getriebe mit einer hydraulisch-mechanischen Leistungsverzweigung, wobei das Getriebe (2) ein Planetengetriebe (106) hat, wobei ein erstes Sonnenrad (34) des Planetengetriebes (106) auf einer Abtriebswelle (32) eines hydraulischen Zweigs (14) und ein zweites Sonnenrad (38) auf einer Abtriebswelle (40) eines mechanischen Zweigs (42) angeordnet sind, und wobei beide Sonnenräder (34, 38) mit zumindest einem Planetenrad (44) des Planetengetriebes (106) kämmen, wobei die Abtriebswelle (32) des hydraulischen Zweigs (14) mit einer Ausgangswelle (12) des Planetengetriebes (106) verbindbar ist und die Ausgangswelle (12) mit einem Steg verbunden ist, der die mit den Sonnenrädern kämmenden Planetenrädern (44) trägt.
Getriebe nach Anspruch 3, wobei die Abtriebswelle (32) des hydraulischen Zweigs (14) über eine Kupplung (108) mit der Ausgangswelle (12) des Planetengetriebes (106) verbindbar ist.
Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sonnenräder (34, 38) unterschiedlich groß sind und das zumindest eine Planetenrad (44) zwei unterschiedlich große Stufen (46, 48) zum Kämmen mit den unterschiedlich großen Sonnenrädern (34, 38) aufweist.
Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste mit der Abtriebswelle (32) des hydraulischen Zweigs (14) verbundene Sonnenrad (34) kleiner als das zweite Sonnenrad (38) ist.
Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abtriebswelle (40) des mechanischen Zweigs (42) ein Ausgang einer Kupplung (62, 84, 90, 92, 122, 132, 148) ist.
Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abtriebswelle (72) des mechanischen Zweigs (42) eine Hohlwelle (72) ist, durch die die Abtriebswelle (74) des hydraulischen Zweigs (14) hindurchgeführt ist.
Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ausgangswelle (12) des Planetengetriebes (36, 106) eine Hohlwelle ist, durch die die Abtriebswelle (40) des mechanischen Zweigs (42) hindurchgeführt ist.
Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abtriebswelle (40) des mechanischen Zweigs (42) über eine Mehrzahl von Getriebestufen (66, 86, 88; 128, 138, 140) mit einem Antrieb (6), insbesondere einem Antriebsmotor, verbindbar ist, wobei jede Getriebestufe eine Kupplung (62, 90, 92; 122, 132, 148) aufweist.
Getriebe nach Anspruch 10, wobei eine Getriebestufe (88; 140) ein Rückwärtsgang ist.
Antrieb für ein Fahrzeug mit einem Getriebe (2) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.