DE102011118410A1

DE102011118410A1 - Hydromechanisches Getriebe mit einem Hydromotor und einem mechanischen Zweigang- oder Dreigang-Stufenschaltgetriebe

Info

Publication number: DE102011118410A1
Application number: DE201110118410
Authority: DE
Inventors: Bernward Welschof; Dipl.-Ing. Ulrich (FH) Schwarz
Original assignee: Linde Material Handling GmbH
Current assignee: Linde Hydraulics GmbH and Co KG
Priority date: 2011-11-12
Filing date: 2011-11-12
Publication date: 2013-05-16

Abstract

Die Erfindung betrifft ein hydromechanisches Getriebe mit einem durch eine Hydropumpe antreibbaren Hydromotor (1) eines hydrostatischen Stufenlosgetriebes und einem an eine Triebwelle (4) des Hydromotors (1) angeschlossenen mechanischen Stufenschaltgetriebe (11), das durch eine Getriebeschalteinrichtung (17) im Betrieb schaltbar ist. Um das hydromechanische Getriebe mit geringem Aufwand in Abhängigkeit vom Anwendungsfall in unterschiedlichen Ausführungen herstellen zu können, weist es einen zur wahlweisen Ausführung des Stufenschaltgetriebes (11) als Zweigang-Getriebe oder als Dreigang-Getriebe vorgesehenen Aufbau mit einem Antriebsmodul (A) auf, das den Hydromotor (1) und einen damit verbundenen, hydraulischen Schaltzylinder (20) der Getriebeschalteinrichtung (17) umfasst, und mit einem Getriebemodul (G), das eine zum Einbau in das Stufenschaltgetriebe (11) vorgesehene abtriebsseitige Baugruppe des Stufenschaltgetriebes (11) aufweist, wobei das Antriebsmodul (A) und das Getriebemodul (G) als Gleichteilemodule vorgesehen sind, die sowohl in der Ausführung des Stufenschaltgetriebes (11) als Zweigang-Getriebe als auch in der Ausführung des Stufenschaltgetriebes (11) als Dreigang-Getriebe verwendbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein hydromechanisches Getriebe mit einem durch eine Hydropumpe antreibbaren Hydromotor eines hydrostatischen Stufenlosgetriebes und einem an eine Triebwelle des Hydromotors angeschlossenen mechanischen Stufenschaltgetriebe, das durch eine Getriebeschalteinrichtung im Betrieb schaltbar ist.
Ein gattungsgemäßes hydromechanisches Getriebe ist in der EP 1 231 413 A2 beschrieben und kann in mobilen Arbeitsmaschinen, wie z. B. Telehandlern sowie Bau- und Erntemaschinen, zum Einsatz kommen. Dabei kann infolge der zweistufigen Ausführung des Stufenschaltgetriebes zwischen einem Arbeitsgang und einem Transportgang gewechselt und im Gegensatz zu sogenannten Stillstandsgetrieben im Betrieb, also bei fahrender Arbeitsmaschine, geschaltet werden. Durch den Transportgang sind Fahrgeschwindigkeiten von 40 km/h und mehr erzielbar, um einen Einsatzort der Arbeitsmaschine in möglichst kurzer Zeit zu erreichen. Im Arbeitsgang des Stufenschaltgetriebes, also bei niedrigen Fahrgeschwindigkeiten einer mit dem hydromechanischen Getriebe ausgerüsteten Arbeitsmaschine, reicht der stufenlos veränderbare Übersetzungsbereich des hydrostatischen Stufenlosgetriebes in der Regel aus und erfordert keine zusätzliche Spreizung.
Um bei einem hydromechanischen Getriebe mit einer Schaltverzahnung im Stufenschaltgetriebe im Betrieb, d. h. während der Fahrt, schalten zu können, ist eine elektrohydraulische Synchronisation vorgesehen. Hierbei erfolgt durch eine Veränderung des Übersetzungsverhältnisses im Stufenlosgetriebe eine zum Stufensprung im Stufenschaltgetriebe korrelierende Drehzahlanpassung. Die Zugkraft ist während des Schaltvorgangs im Stufenschaltgetriebe für kurze Zeit unterbrochen, was sich bei einer Transportfahrt jedoch nicht negativ auswirkt.
Ist das Stufenschaltgetriebe als Lastschaltgetriebe ausgeführt, dann sorgen Lamellenkupplungen ohne Unterbrechung der Zugkraft für das Umschalten zwischen dem Arbeitsgang und dem Transportgang. Der Schaltvorgang in einem derartigen Stufenschaltgetriebe kann zusätzlich dadurch unterstützt werden, dass die Übersetzung im Stufenlosgetriebe in Richtung einer Drehzahlsynchronisation verstellt wird.
Bei dem hydromechanischen Getriebe der EP 1 231 413 A2 , das als Stirnradgetriebe ausgeführt und mit Schaltverzahnungen versehen ist, kommt ein als Schrägachsenmotor ausgebildeter Hydromotor zum Einsatz, der in ein Getriebegehäuse des Stufenschaltgetriebes eingesteckt ist, wobei eine Eingangswelle des Stufenschaltgetriebes mit einer Verzahnung einer Triebwelle des Hydromotors in Eingriff kommt. Die Getriebeeingangswelle ist einerseits in einem Getriebegehäuse und andererseits auf der Triebwelle des Hydromotors abgestützt. Die Getriebeschalteinrichtung des Stufenschaltgetriebes ist dem Stufenschaltgetriebe zugeordnet. Hierbei bilden eine Schaltmuffe samt Betätigungshebel und ein hydraulischer Schaltzylinder samt elektromagnetisch betätigbaren Schaltventilen integrale Bestandteile des Stufenschaltgetriebes.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein hydromechanisches Getriebe der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, das mit geringem Aufwand in Abhängigkeit vom Anwendungsfall in unterschiedlichen Ausführungen herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen zur wahlweisen Ausführung des Stufenschaltgetriebes als Zweigang-Getriebe oder als Dreigang-Getriebe vorgesehenen Aufbau gelöst, mit einem Antriebsmodul, das den Hydromotor und einen damit verbundenen, hydraulischen Schaltzylinder der Getriebeschalteinrichtung umfasst, und mit einem Getriebemodul, das eine zum Einbau in das Stufenschaltgetriebe ausgebildete abtriebseitige Baugruppe des Stufenschaltgetriebe aufweist, wobei das Antriebsmodul und das Getriebemodul als Gleichteilemodule vorgesehen sind, die sowohl in der Ausführung des Stufenschaltgetriebes als Zweigang-Getriebe als auch in der Ausführung des Stufenschaltgetriebes als Dreigang-Getriebe verwendbar sind.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Der erfindungswesentliche Gedanke besteht im vorliegenden Fall demnach darin, durch die Verwendung von Gleichteilemodulen mit nur wenigen, zusätzlich erforderlichen Unterschiedsteilen ein gattungsgemäßes hydromechanisches Getriebe in einer Zweigang- oder einer Dreigang-Ausführung anbieten zu können. Durch diesen modularen Aufbau ist ein erweiterter Einsatzbereich des hydromechanischen Getriebes möglich und es kann z. B. eine höhere Endgeschwindigkeit eines mit dem Getriebe ausgestatteten Fahrzeugs erzielt werden. Wesentliche Baugruppen des hydromechanischen Getriebes, nämlich ein antriebsseitiges, den Hydromotor und einen hydraulischen Schaltzylinder der Schalteinrichtung umfassendes Antriebsmodul, und ein antriebsseitiges Getriebemodul innerhalb des Stufenschaltgetriebes bleiben dabei gleich, d. h. sie werden in beiden Ausführungen des hydromechanischen Getriebes verwendet. Dabei ergibt sich in der Zusammenwirkung mit bestimmten Zusatzbauteilen – je nach gewünschter Anwendung – die zugehörige Ausführung als Zweigang- oder Dreigang-Getriebe.
Da der Schaltzylinder, der in Abhängigkeit von der Einstellung des hydrostatischen Stufenlosgetriebes betätigt werden muss, durch die Anordnung innerhalb des Antriebsmoduls dem Hydromotor nicht nur funktionell sondern auch räumlich zugeordnet ist, stellt der Schaltzylinder im Prinzip einen integralen Bestandteil des Hydromotors dar. Die Schaltkräfte und die Schaltwege in der Schalteinrichtung können daher unabhängig von der Ausführung des Stufenschaltgetriebes als Zweigang- oder Dreigang-Getriebe auf ein einheitliches Schaltkonzept hin ausgelegt werden, so dass der Aufbau des Stufenschaltgetriebes insgesamt einfacher wird. Es ist daher möglich, innerhalb des Stufengetriebes ein einheitliches Getriebemodul zu verwenden und mit nur wenigen Unterschiedsbauteilen das Stufenschaltgetriebe als Zweigang- oder als Dreigang-Getriebe auszuführen.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist das Getriebemodul ein Hohlrad eines Planetengetriebes und einen relativ zum Hohlrad drehbeweglich gelagerten Abtriebsrotor auf, der mit einem Planetenträger drehsynchron verbindbar ist. Das Hohlrad und der Abtriebsrotor stellen somit Gleichteile des Getriebemoduls dar, die in beiden Ausführungen des Stufenschaltgetriebes zum Einsatz kommen. In beiden Fällen kommt ein platzsparendes Planetengetriebe zum Einsatz, das abtriebsseitig über einen Planetenträger Leistung auf den Abtriebsrotor aufbringt.
Sofern das Getriebemodul Bestandteil eines einfachen Planetengetriebes ist und die Getriebeschalteinrichtung einen Schaltaktuator aufweist, der mit einem in dem Schaltzylinder des Antriebsmoduls angeordneten Schaltkolben gekoppelt ist, um das Stufenschaltgetriebe mittels Axialbewegungen des Schaltaktuators in eine Leerlaufstellung, eine einer Übersetzung zugeordnete erste Schaltstellung und eine einem Durchtrieb zugeordnete zweite Schaltstellung zu schalten, ergibt sich mit geringstmöglichem Aufwand ein Zweigang-Getriebe.
Mit dem Begriff „einfaches Planetengetriebe” ist im vorliegenden Fall ein übliches, gelegentlich auch als „einstufig” bezeichnetes Planetengetriebe mit Sonnenrad, Planetenrädern und einem Hohlrad gemeint, die sich in einer gemeinsamen Ebene befinden. Das Hohlrad ist erfindungsgemäß Bestandteil des in beiden Getriebeausführungen zum Einsatz kommenden Getriebemoduls, das auch den mit dem Planetenträger zu verbindenden Abtriebsrotor umfasst. Mit einem einfachen Planetengetriebe können zwei Übersetzungsstufen (zwei „Gänge”) erzielt werden, insbesondere eine Übersetzung ins Langsame und ein Durchtrieb (sogenannter „Blockzustand”), bei dem das Hohlrad relativ zum Planetenträger und zum Sonnenrad fixiert ist und zusammen mit diesen rotieren kann.
Es erweist sich als zweckmäßig, wenn in der ersten Schaltstellung eine Arretiereinrichtung mit dem Hohlrad in Eingriff steht und eine Koppeleinrichtung, die zur starren Verbindung des Planetenträgers mit einem von einer Triebwelle des Hydromotors antreibbaren Sonnenrad vorgesehen ist, sich in Öffnungsstellung befindet, dass in der zweiten Schaltstellung die Arretiereinrichtung gelöst und die Koppeleinrichtung geschlossen ist, und dass in der Leerlaufstellung die Arretiereinrichtung und die Koppeleinrichtung gelöst sind Demnach wird in der ersten Schaltstellung eine Übersetzung erzeugt, bei der sich ein Kraftfluss von dem mit der Triebwelle des Hydromotors drehsynchron verbundenen Sonnenrad des Planetengetriebes über Planetenräder, die mit dem Sonnenrad und einer Innenverzahnung des Hohlrads kämmen, und den Planetenträger zum Abtriebsrotor ergibt. Diese Schaltstellung ist zweckmäßigerweise einem Arbeitsgang (erster Fahrgang) des mit dem hydromechanischen Getriebe ausgerüsteten Fahrzeugs zugeordnet, wobei eine Übersetzung der Triebwellendrehzahl des Hydromotors ins Langsame erfolgt, also niedrige Fahrgeschwindigkeiten bei hoher Zugkraft erzielt werden können. In der zweiten Schaltstellung wird ein Durchtrieb vom Sonnenrad zum Abtriebsrotor erzeugt. Diese Schaltstellung (zweiter Fahrgang) wird als Transportgang des Fahrzeugs genutzt, da höhere Fahrgeschwindigkeiten erzielbar sind. Schließlich können in der Leerlaufstellung des Stufenschaltgetriebes das Hohlrad, der Planetenträger und die Planetenräder frei rotieren.
Hinsichtlich der Ausführung des modular aufgebauten hydromechanischen Getriebes mit Dreigang-Stufenschaltgetriebe erweist sich eine Konstruktion als günstig, gemäß der das Getriebemodul Bestandteil eines zusammengesetzten Planetengetriebes ist, welches in einer ersten Ebene ein von der Triebwelle des Hydromotors antreibbares erstes Sonnenrad, erste Planetenräder und ein Hohlrad aufweist und in einer zur ersten Ebene parallelen zweiten Ebene, die sich axial zwischen der ersten Ebene und dem Hydromotor befindet, ein zweites Sonnenrad und zweite Planetenräder aufweist, wobei die koaxial zueinander angeordneten und drehsynchron miteinander verbundenen ersten und zweiten Planetenräder gemeinsam auf dem Planetenträger gelagert sind, wobei die Getriebeschalteinrichtung einen ersten Schaltaktuator aufweist, der mit einem ersten, in dem Schaltzylinder des Antriebsmoduls angeordneten Schaltkolben gekoppelt ist, und einen zweiten Schaltaktuator aufweist, der mit einem zweiten Schaltkolben gekoppelt ist, und wobei das Stufenschaltgetriebe mittels Axialbewegungen des ersten und/oder des zweiten Schaltaktuators in eine Leerlaufstellung, eine einer Übersetzung zugeordnete erste Schaltstellung, eine einem Durchtrieb zugeordnete zweite Schaltstellung und eine einer weiteren Übersetzung zugeordnete dritte Schaltstellung schaltbar ist.
Der Begriff „zusammengesetztes Planetengetriebe” ist dabei so zu verstehen, dass zu der oben für das Zweigang-Getriebe bereits beschriebenen Anordnung eines Sonnenrades, mehrerer Planetenräder und eines Hohlrades in einer gemeinsamen Ebene, die zusammen ein einfaches Planetengetriebe bilden, in einer zweiten, parallel zur ersten Ebene angeordneten Ebene ebenfalls ein Zahnradsatz vorgesehen ist, der im vorliegenden Fall lediglich aus einem Sonnenrad und damit kämmenden Planetenrädern besteht. Ein zweites Hohlrad ist nicht erforderlich, denn die Planetenräder der zweiten Ebene des Planetengetriebes sind drehstarr mit den Planetenrädern der ersten Ebene verbunden und gemeinsam mit diesen auf dem Planetenträger gelagert, der mit dem Abtriebsrotor verbunden ist. Diese Bauweise ermöglicht gegenüber einem einfachen Planetengetriebe eine weitere Schaltmöglichkeit, bei der die Drehzahl der Triebwelle und somit die Drehzahl des davon drehsynchron angetriebenen ersten Sonnenrades ins Schnelle übersetzt werden kann.
In diesem Zusammenhang ist es zweckmäßig, wenn in der ersten Schaltstellung eine Arretiereinrichtung mit dem Hohlrad in Eingriff steht, eine Koppeleinrichtung, die zur indirekten starren Verbindung des Planetenträgers mit dem ersten Sonnenrad vorgesehen ist, und eine weitere Arretiereinrichtung, die zum Festlegen des zweiten Sonnenrades vorgesehen ist, sich jeweils in Öffnungsstellung befinden, dass in der zweiten Schaltstellung die Arretiereinrichtung und die zweite Arretiereinrichtung geöffnet sind und die Koppeleinrichtung geschlossen ist, dass in der dritten Schaltstellung die Arretiereinrichtung geöffnet, die zweite Arretiereinrichtung geschlossen und die Koppeleinrichtung geöffnet ist und dass in der Leerlaufstellung beide Arretiereinrichtungen und die Koppeleinrichtung geöffnet sind.
Somit ergibt sich in der ersten Schaltstellung ein Kraftfluss vom ersten Sonnenrad über den ersten Satz Planetenräder und den Planetenträger zum Abtriebsrotor, also eine Übersetzung der Drehzahl des ersten Sonnenrades bzw. der damit drehsynchron rotierenden Triebwelle des Hydromotors ins Langsame. In der zweiten Schaltstellung, in der das Hohlrad und das zweite Sonnenrad freigegeben sind (geöffnete Arretiereinrichtungen) und sich das Planetengetriebe bei geschlossener Koppeleinrichtung im Blockzustand befindet, wird ein Durchtrieb erzeugt, bei dem das erste Sonnenrad (bzw. die Triebwelle) und der Abtriebsrotor mit derselben Drehzahl rotieren. In der dritten Schaltstellung, in der das zweite Sonnenrad festgelegt ist (erste Arretiereinrichtung geöffnet, zweite Arretiereinrichtung geschlossen) und sich der Planetenträger bei geöffneter Koppeleinrichtung frei drehen kann, ergibt sich ein Kraftfluss vom ersten Sonnenrad über die ersten Planetenräder, die damit drehsynchron verbundenen zweiten Planetenräder, die auf dem zweiten, nunmehr festgelegten Sonnenrad abwälzen, und den Planetenträger zum Abtriebsrotor, wodurch eine Übersetzung ins Schnelle erzielbar ist, d. h. der Abtriebsrotor dreht sich schneller als die Triebwelle des Hydromotors. In der Leerlaufstellung ist der Kraftfluss zwischen der Triebwelle des Hydromotors und dem Abtriebsrotor unterbrochen.
Im Hinblick auf eine kompakte Bauweise ist es von Vorteil, wenn der zweite Schaltkolben radial innerhalb des ersten Schaltkolbens und koaxial zu diesem angeordnet ist.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung sind zur Drehmomentübertragung im Stufenschaltgetriebe Schaltverzahnungen vorgesehen. Mittels Schaltverzahnungen wird ein formschlüssiger Kraftfluss im Stufenschaltgetriebe erzielt. Die Arretiereinrichtung(en) und die Koppeleinrichtung können somit nur bei Drehzahlgleichheit bzw. im Stillstand geschlossen und geöffnet werden.
Alternativ zu einer Ausführung des Stufenschaltgetriebes mit drehmomentübertragenden Schaltverzahnungen ist es aber auch möglich, zur Drehmomentübertragung im Stufengeschaltgetriebe hydraulisch beaufschlagbare Lamellenkupplungen bzw. -bremsen vorzusehen, mit denen ein kraft- bzw. reibschlüssiger Kraftfluss in der/den Arretiereinrichtung(en) und der Koppeleinrichtung erzielt wird. Die Verwendung von Lamellenkupplungen bzw. -bremsen ermöglicht es, das Stufenschaltgetriebe als Lastschaltgetriebe auszuführen, bei dem keine Drehzahlsynchronisation vor dem Schalten erfolgen muss. Gleichwohl ist auch ein Einsatz in einem als Synchronschaltgetriebe ausgeführten Stufenschaltgetriebe möglich, bei dem vor dem Gangwechsel die Drehzahlen synchronisiert werden und die Lamellenkupplungen bzw. -bremsen ausschließlich der reibschlüssigen Drehmomentübertragung dienen, also nicht der Drehzahlanpassung. Denkbar ist auch ein gemischter Einsatz von Schaltverzahnungen und Lamellenkupplungen bzw. -bremsen.
In günstiger Weiterbildung der Erfindung ist eine Schaltverzahnung an einer axial beweglichen, direkt oder indirekt drehsynchron mit dem Sonnenrad gekoppelten Schaltmuffe gebildet, die durch den Schaltaktuator des einfachen Planetengetriebes axial verschiebbar und mit einer Schaltverzahnung des Planetenträgers in Eingriff bringbar ist.
Die beiden Schaltverzahnungen bilden die im Zusammenhang mit der Ausführung des Stufenschaltgetriebes als Zweigang-Getriebe beschriebene Koppeleinrichtung, mit der es möglich ist, den Planetenträger relativ zum Sonnenrad festzulegen und somit bei gelöster Arretierung des Hohlrads einen Durchtrieb zu erzielen (Blockzustand), also eine drehsynchrone Verbindung zwischen der Triebwelle des Hydromotors und dem Abtriebsrotor des Stufenschaltgetriebes (zweite Schaltstellung des als Zweigang-Getriebe ausgeführten Stufenschaltgetriebes).
Sofern der Schaltaktuator drehfest gehaltert und mit einer Schaltverzahnung versehen ist, die mit einer Schaltverzahnung des Hohlrads in Eingriff bringbar ist, kann auf einfache Weise durch Verschieben des Schaltaktuators das Hohlrad arretiert werden, wodurch bei gelöster Koppeleinrichtung eine Übersetzung zwischen der Drehzahl des Sonnenrades und der Drehzahl des Abtriebsrotors erzielbar ist (erste Schaltstellung des als Zweigang-Getriebe ausgeführten Stufenschaltgetriebes). Die Schaltverzahnungen des Hohlrads und des Schaltaktuators dienen demnach als Arretiereinrichtung. Somit können durch axiales Verschieben des Schaltaktuators und damit der Schaltmuffe eine Leerlaufstellung und zwei Schaltstellungen erzielt werden, wobei der Leerlaufstellung weder die Schaltverzahnung der Schaltmuffe noch die Schaltverzahnung des Schaltaktuators mit einer Gegenverzahnung in Eingriff stehen.
In der ersten Schaltstellung, die dem ersten Fahrgang des Stufenschaltgetriebes, also dem Arbeitsgang entspricht, sind durch hydraulische Druckbeaufschlagung des mit dem Schaltaktuator gekoppelten und im Schaltzylinder angeordneten Schaltkolbens der Schaltaktuator und die damit gekoppelte Schaltmuffe axial in eine Position verschoben, in der die Schaltverzahnung des drehfesten Schaltaktuators mit der Schaltverzahnung des Hohlrades in Eingriff steht, während die Schaltverzahnungen der Schaltmuffe und des Planetenträgers frei sind. Somit ist im Planetengetriebe die Untersetzungsstufe wirksam.
In einer zweiten Schaltstellung, die dem zweiten Fahrgang, also dem Transportgang entspricht, sind durch hydraulische Druckbeaufschlagung des Schaltaktuators dieser und die damit gekoppelte Schaltmuffe axial in eine Position verschoben, in der die Schaltverzahnung der Schaltmuffe mit der Schaltverzahnung des Planetenträgers in Eingriff steht, während die Schaltverzahnungen des Schaltaktuators und des Hohlrades frei sind. Somit ist das Planetengetriebe auf Durchtrieb geschaltet.
Im Zusammenhang mit der Ausführung des Stufenschaltgetriebes als Dreigang-Getriebe ist es gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung günstig, wenn eine Schaltverzahnung an einer axial beweglichen, drehsynchron mit dem zweiten Sonnenrad gekoppelten Schaltmuffe gebildet ist, die durch den ersten Schaltaktuator des zusammengesetzten Planetengetriebes axial verschiebbar und mit einer Schaltverzahnung des Planetenträgers in Eingriff bringbar ist. Der Planetenträger lässt sich somit relativ zum ersten und zum zweiten Sonnenrad blockieren, wodurch die Planetenräder an einer Rotation um ihre Achse gehindert werden und ein Durchtrieb (Blockzustand) von der Triebwelle zum Abtriebsrotor erzielt werden kann, entsprechend der zweiten Schaltstellung im Stufenschaltgetriebe.
Analog zur Ausführung des Stufenschaltgetriebes als Zweigang-Getriebe ist auch bei der Ausführung als Dreigang-Getriebe eine Ausgestaltung vorteilhaft, gemäß der der erste Schaltaktuator drehfest gehaltert und mit einer Schaltverzahnung versehen ist, die mit einer Schaltverzahnung des Hohlrads in Eingriff bringbar ist. Beide Schaltverzahnungen sind damit Bestandteil einer Arretiereinrichtung, mit der das Hohlrad gehäusefest fixiert werden kann, um die erste Schaltstellung (Übersetzung ins Langsame) im Stufenschaltgetriebe zu erzielen.
In der Leerlaufstellung ist der Kraftfluss zwischen der Triebwelle des Hydromotors und dem Abtriebsrotor unterbrochen.
Um die dritte Schaltstellung (Übersetzung ins Schnelle) zu erzielen, bei der nicht nur das Hohlrad sondern auch das zweite Sonnenrad gehäusefest fixiert ist, wird vorgeschlagen, dass eine zweite Schaltverzahnung an der Schaltmuffe gebildet ist, die mit einer Schaltverzahnung des drehfest gehalterten zweiten Schaltaktuators in Eingriff bring bar ist.
Sofern die Getriebewelle des Stufenschaltgetriebes mit einem eingangsseitigen Zahnrad einer nachgeschalteten Stirnradstufe eines Verteilergetriebes verbunden ist, kann das erfindungsgemäße hydromechanische Getriebe beispielsweise als Einbausatz in einem Achsverteilergetriebe Verwendung finden, bei dem es in den Kraftfluss zwischen zwei Antriebsachsen geschaltet ist, um ein Allradfahrzeug anzutreiben.
Mit dem erfindungsgemäßen hydromechanischen Getriebe lässt sich ein Getriebe-Baukasten zusammenstellen, mit dem je nach Anwendungsfall mit geringem Aufwand verschiedene Übersetzungsmöglichkeiten im Stufenschaltgetriebe darstellbar sind.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt
1, einen Längsschnitt durch ein hydromechanisches Getriebe gemäß der Erfindung mit Ausführung des Stufenschaltgetriebes als Zweigang-Getriebe,
2, einen Längsschnitt durch ein hydromechanisches Getriebe gemäß der Erfindung mit Ausführung des Stufenschaltgetriebes als Dreigang-Getriebe,
3, einen Längsschnitt durch eine Variante des in 1 dargestellten hydromechanischen Getriebes,
4, einen Längsschnitt durch eine Variante des in 2 dargestellten hydromechanischen Getriebes,
5, eine Darstellung des modularen Aufbaus des hydromechanischen Getriebes und
6, einen Längsschnitt durch eine Variante des Abtriebs des hydromechanischen Getriebes.
Das erfindungsgemäße hydromechanische Getriebe weist einen Hydromotor 1 auf, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Axialkolbenmotor in Schrägscheibenbauweise ausgeführt und mit einer nicht dargestellten Hydropumpe hydraulisch verbunden ist. Der Hydromotor 1 ist somit Teil eines hydrostatischen Stufenlosgetriebes.
Der Hydromotor 1 verfügt über ein topfförmiges Motorgehäuse 2, das durch einen als Steuerbodenaufnahme ausgebildeten Motordeckel 3 verschlossen ist. Eine Triebwelle 4 des Hydromotors 1 ist in zwei voneinander axial beabstandeten Triebwellenlagern 5, 6 – im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Kegelrollenlager ausgebildeten Wälzlagern – im Motorgehäuse 2 und im Motordeckel 3 gelagert. Ein mit Zylinderbohrungen 7a versehener Zylinderblock 7 ist drehsynchron, jedoch längsbeweglich mit der Triebwelle 4 gekoppelt. In den Zylinderbohrungen 7a sind mit Druckmittel beaufschlagbare Arbeitskolben 8 längsbeweglich, die über Gleitschuhe 8a auf einer im vorliegenden Ausführungsbeispiel verstellbaren, wiegenförmigen Schrägscheibe 9 abgestützt sind. Der Zylinderblock 7 liegt an einem scheibenförmigen Steuerboden 10 an, der an der Steuerbodenaufnahme, also am Motordeckel 3 gehaltert ist.
Ein zum Antrieb durch den Hydromotor 1 vorgesehenes Stufenschaltgetriebe 11, das gemäß 1 als Zweigang-Getriebe ausgeführt ist, weist ein topfförmiges Getriebegehäuse 12 auf, das mit dem Motorgehäuse 2 verschraubt ist. In dem Getriebegehäuse 12 ist ein als Welle ausgebildeter Abtriebsrotor 13 gelagert, der mit einem mehrteiligen Planetenträger 14 eines innerhalb des Getriebegehäuses 12 angeordneten, einfachen Planetengetriebes verbunden ist. Auf dem Planetenträger 14 sind Planetenräder 14a drehbar gelagert, die mit einem Hohlrad 15 des Planetengetriebes in Eingriff stehen. Die Planetenräder 14a stehen ferner mit einem Sonnenrad 16 in Eingriff, das an einer Sonnenradwelle 16a angeformt ist, die drehsynchron mit der Triebwelle 4 des Hydromotors 1 verbunden ist. Das Sonnenrad 16 ist somit mittels einer den Axialkräften entsprechenden Mitnahme-Schrägverzahnung auf der Triebwelle 4 abgestützt und vom Sonnenrad 16 ausgehende axiale Kräfte (die z. B. aus einer Schrägverzahnung resultieren) werden von den Triebwellenlagern 5, 6 aufgenommen.
Um bei einem einfachen Planetengetriebe mit angetriebenem Sonnenrad 16 zwei Übersetzungsverhältnisse zu erzielen, nämlich einerseits eine Übersetzung bei feststehendem Hohlrad 15 und Abtrieb über den Planetenträger 14 (d. h. eine Übersetzung ins Langsame) und andererseits einen Durchtrieb bei frei drehbarem Hohlrad 15 und relativ zum Sonnenrad 16 blockierten Planetenträger 14, ist unmittelbar benachbart zum Hydromotor 1 eine Getriebeschalteinrichtung 17 vorgesehen.
Die Getriebeschalteinrichtung 17 verfügt über einen drehfesten, jedoch axial beweglichen Schaltaktuator 18, der mit einem Schaltkolben 19 verbunden ist, welcher in einem am Motorgehäuse 2 des Hydromotors 1 angeformten hydraulischen Schaltzylinder 20 axial beweglich ist. Die Axialbewegungen des Schaltkolbens 19 werden auf den Schaltaktuator 18 übertragen, der eine axial bewegliche, drehstarr mit der Triebwelle 4 (über den Sonnenradträger 16a) gekoppelte Schaltmuffe 21 betätigt. An der Schaltmuffe 21 ist eine Schaltverzahnung 21a angeformt, die in Eingriff mit einer am Planetenträger 14 angeformten Schaltverzahnung 14b bringbar ist. Die Schaltverzahnungen 21a und 14b bilden eine Koppeleinrichtung K, die im geschlossenen Zustand den Planetenträger 14 mit dem Sonnenrad 16 bzw. die Sonnenradwelle 16a mit der Triebwelle 4 starr verbindet.
Am Schaltaktuator 18 sind Schaltverzahnungen 18a angeformt, die mit Schaltverzahnungen 15a des Hohlrads 15 in Eingriff bringbar sind. Dadurch kann das Hohlrad 15 gegenüber dem Motorgehäuse 2 des Hydromotors 1 festgelegt, also arretiert werden. Die Schaltverzahnungen 18a und 15a bilden somit eine Arretiereinrichtung A, die im geschlossenen Zustand das Hohlrad 15 gehäusefest fixiert, d. h. stillsetzt.
Der Schaltaktuator 18 ist abhängig von der Druckbeaufschlagung in zwei Steuerdruckräumen 22, 23 des Schaltzylinders 20 axial bewegbar, wobei die Axialbewegung unmittelbar auf die Schaltmuffe 21 übertragen wird. Zu diesem Zweck ist am Außenumfang der Schaltmuffe 21 eine Ringnut 21b eingearbeitet, in die ein Radialabschnitt des Schaltaktuators 18 radial eintaucht. Als Zentrierung des Schaltaktuators 18 ist auf einem zur Triebwelle 4 konzentrischen Teilkreis in die getriebenahe Stirnseite des Motorgehäuses 2 des Hydromotors 1 mindestens ein Auflagerbolzen 2a eingebracht, auf dem der Schaltaktuator 18 axial verschoben werden kann.
Der Schaltkolben 19 ist mit einem mittig angeordneten Kolbenabschnitt 19b versehen, demgegenüber die Kolbenstange des Schaltkolbens beiderseits des Kolbenabschnitts im Durchmesser verringert ist. Gegen beide Stirnseiten des Kolbenabschnitts 19b sind im Durchmesser abgestufte, axial bewegliche Anschlagbuchsen 81, 82 anstellbar, die in einer beiderseits des Kolbenabschnitts 19b des Schaltkolbens 19 abgestuften Zylinderbohrung 20a des Schaltzylinders 20 angeordnet sind und mittels elektrohydraulischer Schaltventile V1, V2, die den Öldruck in den zwei Steuerdruckräumen 22, 23 steuern, zusammen mit dem Schaltkolben 19 hydraulisch beaufschlagt werden können. Mit Hilfe der Anschlagbuchsen B1, B2 soll ein direktes, d. h. unverzögertes Durchschalten des Schaltkolbens 19 und damit des Schaltaktuators 18 in die verschiedenen Schaltstellungen und zurück verhindert werden. Vielmehr wird stets zuerst für kurze Zeit die dem Leerlauf entsprechende Mittelstellung des Schaltkolbens 19 angefahren, um vor dem Einrücken des jeweils folgenden Ganges eine Synchronisationsdrehzahl durch entsprechende Beeinflussung des hydrostatischen Stufenlosgetriebes einstellen zu können.
Abhängig von dem durch elektrohydraulische Schaltventile V1, V2 bestimmten Öldruck in den Steuerdruckräumen 22 und 23 können durch dementsprechendes axiales Verschieben des Schaltkolbens 19 und damit des Schaltaktuators 18 eine Leerlaufstellung und zwei Schaltstellungen erzielt werden: Hierbei steht in der Leerlaufstellung, die in der Figur dargestellt ist, weder die Schaltverzahnung 21a der Schaltmuffe 21 noch die Schaltverzahnung 18a des Schaltaktuators 18 mit einer Gegenverzahnung in Eingriff.
In einer ersten Schaltstellung sind der Schaltkolben 19 und die damit über den Schaltaktuator 18 gekoppelte Schaltmuffe 21 in eine Position axial verschoben (nach in der Figur rechts), in der die Schaltverzahnung 18a des drehfesten Schaltaktuators 18 mit der Schaltverzahnung 15a des Hohlrades 15 in Eingriff steht, während die Schaltverzahnung 21a der Schaltmuffe 21 und die Schaltverzahnung 14b des Planetenträgers 14 außer Eingriff sind. Im Planetengetriebe ist in dieser Schaltstellung die Untersetzungsstufe (Übersetzung ins Langsame) wirksam, denn das Hohlrad 15 ist relativ zum Motorgehäuse 2 festgelegt.
In einer zweiten Schaltstellung sind der Schaltaktuator 18 und die damit gekoppelte Schaltmuffe 21 in eine Position axial verschoben (nach in der Figur links), in der die Schaltverzahnung 21a der Schaltmuffe 21 mit der Schaltverzahnung 14b des Planetenträgers 14 in Eingriff steht, während die Schaltverzahnungen 18a, 15a des Schaltaktuators 18 bzw. des Hohlrades 15 frei sind. Somit ist das Planetengetriebe in dieser Schaltstellung auf Durchtrieb geschaltet.
Im Folgenden sei kurz die Funktionsweise der mit dem Schaltkolben 19 zusammenwirkenden Anschlagbuchsen B1, B2 beim Umschalten in die verschiedenen Schaltstellungen erläutert:
Befindet sich der Schaltkolben 19 beispielsweise in einer Einstellung ganz links (entsprechend dem Transportgang im Stufenschaltgetriebe 11, bei dem sich auch die Schaltmuffe 21 und der Schaltaktuator 18 ganz links befinden und daher die Schaltverzahnungen 21a und 14b im Eingriff miteinander stehen, während die Schaltverzahnungen 18a und 15a frei sind), dann werden bei Druckbeaufschlagung des Steuerdruckraums 22 die Anschlagbuchse B1 und der Schaltkolben 19 nach rechts bewegt. Die Axialbewegung der Anschlagbuchse B1 wird an der zugeordneten Stufe der Zylinderbohrung 20a beendet.
Um eine Bewegung des Schaltkolbens 19 über die dem Leerlauf im Stufenschaltgetriebe 11 entsprechende Mittelstellung zunächst hinaus zu verhindern, die durch den an der Ringfläche zwischen dem Kolbenabschnitt 19b und der Kolbenstange wirkenden Öldruck bewirkt würde, ist zugleich mit dem ersten Steuerdruckraum 22 (oder unmittelbar danach) auch der zweite Steuerdruckraum 23 mit Öldruck beaufschlagt worden, so dass sich die Anschlagbuchse B2 in einer Position befindet, in der sie für den Kolbenabschnitt 19b als Axialanschlag wirkt und den Schaltkolben 19 stoppt. Das Stufenschaltgetriebe 11 befindet sich somit im Leerlauf und es kann im hydrostatischen Stufenlosgetriebe durch Übersetzungsänderung eine Synchronisationsdrehzahl eingestellt werden.
Ist die Synchronisationsdrehzahl eingestellt, dann wird der Öldruck im Steuerdruckraum 23 abgesenkt oder weggenommen und der Schaltkolben 19 unter der Wirkung des nach wie vor im Steuerdruckraum 22 anstehenden Öldrucks weiter nach in der Figur rechts und damit aus der Leerlaufstellung heraus in eine Schaltstellung bewegt, die dem Arbeitsgang entspricht und in der die Schaltverzahnung 15a des Hohlrades 15 mit der Schaltverzahnung 18a des Schaltaktuators 18 in Eingriff kommt.
Die Ölversorgung der beiden Steuerdruckräume 22, 23 gestaltet sich relativ einfach, denn die erforderlichen Versorgungsanschlüsse der Steuerdruckräume 22, 23 befinden sich unmittelbar am Hydromotor 1. Damit die jeweils eingelegte Schaltstellung bei Wegfall des hydraulischen Öldruckes in den Steuerdruckräumen 22, 23 fixiert bleibt, kann der Schaltkolben 19 mit Ringnuten 19a versehen sein, die zum Eingriff mit einer federbelasteten Arretierkugel (nicht dargestellt) ausgebildet sind.
Bei dem in 2 dargestellten hydromechanischen Getriebe ist das Stufenschaltgetriebe 11 als Dreigang-Getriebe ausgeführt. Hierbei ist ein zusammengesetztes Planetengetriebe vorgesehen, das zusätzlich zu dem bereits in der 1 vorhandenen Satz von auf dem Planetenträger 14 gelagerten Planetenrädern 14a, die mit einem von der Triebwelle 4 antreibbaren Sonnenrad 16 in Eingriff stehen und mit der Innenverzahnung des Hohlrads 15 kämmen, einen zweiten Satz von Planetenrädern 14c aufweist, die zu dem ersten Satz von Planetenrädern 14a axial fluchten und damit drehsynchron verbunden sind. Auch die zweiten Planetenräder 14c, die mit einem auf der Sonnenradwelle 16a frei drehbaren, an einer Sonnenradhülse 24a angeformten zweiten Sonnenrad 24 in Eingriff stehen und axial zwischen dem Hydromotor 1 und einer Ebene E1 angeordnet sind, in der sich das erste Sonnenrad 16, die ersten Planetenräder 14a und das Hohlrad 15 des Planetengetriebes befinden, sind somit auf dem Planetenträger 14 gelagert und zusammen mit dem zweiten Sonnenrad 24 in einer Ebene E2 angeordnet, die zur Ebene E1 parallel ist.
Um die durch das Vorhandensein eines zusammengesetzten Planetengetriebes zusätzliche Schaltmöglichkeit zu nutzen, weist die Getriebeschalteinrichtung 17 einen ersten Schaltaktuator 18 auf, der im Prinzip dem aus 1 bekannten Schaltaktuator entspricht, und darüber hinaus einen zweiten Schaltaktuator 25. Der mit dem ersten Schaltaktuator 18 verbundene Schaltkolben 19 ist als Hohlkolben ausgebildet, in dem ein zweiter Schaltkolben 26 axial beweglich geführt ist. Der zweite Schaltkolben 26, der durch ein zusätzliches elektrohydraulisches Schaltventil V3 angesteuert wird, ist mit dem zweiten Schaltaktuator 25 verbunden, um diesen zu betätigen.
Das Stufenschaltgetriebe 11 kann mittels Axialbewegungen des ersten und/oder des zweiten Schaltaktuators 18 bzw. 25 in eine Leerlaufstellung, eine einer Übersetzung zugeordnete erste Schaltstellung, eine einem Durchtrieb zugeordnete zweite Schaltstellung oder eine einer weiteren Übersetzung zugeordnete dritte Schaltstellung geschaltet werden.
Am ersten Schaltaktuator 18 sind – analog zur Ausführung – gemäß 1 – Schaltverzahnungen 18a angeformt, die mit Schaltverzahnungen 15a des Hohlrads 15 in Eingriff bringbar sind. Dadurch kann das Hohlrad 15 gehäusefest fixiert, also arretiert werden. Die Schaltverzahnungen 18a und 15a bilden somit wie in der Ausführungsform gemäß 1 die Arretiereinrichtung A.
Axialbewegungen des ersten Schaltkolbens 19 und damit des ersten Schaltaktuators 18 werden auf eine axial bewegliche, drehstarr mit dem zweiten Sonnenrad 24 (über die Sonnenradhülse 24a) gekoppelte Schaltmuffe 27 übertragen. An der Schaltmuffe 27 ist eine Schaltverzahnung 27a angeformt, die in Eingriff mit einer am Planetenträger 14 angeformten Schaltverzahnung 14b bringbar ist. Die beiden Schaltverzahnungen 27a und 14b bilden – analog zum Ausführungsbeispiel gemäß 1 – eine Koppeleinrichtung K. Eine zweite, an der Schaltmuffe 27 angeformte Schaltverzahnung 27b ist mit einer Schaltverzahnung 25a des zweiten Schaltaktuators 25 in Eingriff bringbar. Da der zweite Schaltaktuator 25 drehfest im seinerseits drehfesten ersten Schaltaktuator 18 geführt ist, bilden die beiden Schaltverzahnungen 27b und 25a eine zusätzliche (zweite) Arretiereinrichtung A2.
Der erste Schaltkolben 19 (und der damit verbundene erste Schaltaktuator 18) weist drei mögliche Positionen auf: Eine Mittelposition, eine aus der Mittelposition nach rechts verschobenen Position und eine aus der Mittelposition nach links verschobene Position. Der zweite Schaltkolben 26 (und der damit verbundene zweite Schaltaktuator 25) weist relativ zum ersten Schaltkolben 18 zwei Positionen auf, nämlich eine Position, in der die Schaltverzahnungen 27b und 25a außer Eingriff sind, mithin die zweite Arretiereinrichtung A2 geöffnet ist, und eine Position, in der die Schaltverzahnungen 27b und 25a miteinander in Eingriff stehen, die zweite Arretiereinrichtung A2 also geschlossen ist.
In der Darstellung gemäß 2, in der sich der erste Schaltkolben 19 und der erste Schaltaktuator 18 in Mittelposition befinden und der zweite Schaltkolben 26 in einer der geöffneten Arretiereinrichtung A2 zugeordneten Position, befindet sich das Stufenschaltgetriebe in der Leerlaufstellung, in der keine Schaltverzahnung mit einer Gegenverzahnung in Eingriff steht. Anders ausgedrückt, die beiden Arretiereinrichtungen A und A2 sowie die Koppeleinrichtung K sind geöffnet.
In der ersten Schaltstellung befinden sich der erste Schaltkolben 19 und der darin angeordnete zweite Schaltkolben 26, der seine Relativposition zum ersten Schaltkolben 18 zunächst beibehält, in der nach rechts verschobenen Position, in der die Schaltverzahnung 18a des ersten Schaltaktuators 18 in die Schaltverzahnung 15a des Hohlrads 15 eingreift. Somit ist die hohlradseitige Arretiereinrichtung A geschlossen. Die Koppeleinrichtung K, die zur starren Verbindung des Planetenträgers 15 mit dem ersten Sonnenrad 16 vorgesehen ist, und die zweite Arretiereinrichtung A2, die zum Festlegen des zweiten Sonnenrades 24 vorgesehen ist, befinden sich jeweils in Öffnungsstellung. In dieser ersten Schaltstellung wird ein mit dem hydromechanischen Getriebe ausgestattetes Fahrzeug im Arbeitsgang (erster Fahrgang) betrieben, in dem die Drehzahl der Triebwelle 4 des Hydromotors 1 in eine langsamere Drehzahl des Abtriebsrotors 13 übersetzt wird.
In der zweiten Schaltstellung sind der erste Schaltkolben 19 und der darin angeordnete zweite Schaltkolben 26, dessen Relativposition zum ersten Schaltkolben 18 unverändert bleibt – ausgehend von der Ausgangsstellung in 1 – nach links verschoben. Dabei ist das Hohlrad 15 freigegeben, die Arretiereinrichtung A also offen. Die Schaltverzahnung 14b des Planetenträgers 14 ist mit der Schaltverzahnung 27a der Schaltmuffe 27 in Eingriff und die Koppeleinrichtung K demnach geschlossen, wodurch der Planetenträger 14 starr mit dem zweiten Sonnenrad 24 und – über die drehstarre Verbindung der beiden Satze von Planetenrädern 14a, 14c – starr mit dem ersten Sonnenrad 16 verbunden ist. Die zweite Schaltstellung entspricht deshalb einem Durchtriebszustand, in dem die Drehzahl der Triebwelle 4 des Hydromotors 1 unverändert – also ohne Herab- oder Heraufsetzung – auf den Abtriebsrotor 13 des Stufenschaltgetriebes 11 übertragen wird. Diese Schaltstellung (zweiter Fahrgang) wird bevorzugt als Transportgang genutzt.
In der dritten Schaltstellung befindet sich der erste Schaltkolben 19 wieder in der Mittelposition. Die Arretiereinrichtung A ist also geöffnet. Der zweite Schaltkolben 26 befindet sich einer relativ zum ersten Schaltkolben 19 nach links verschobenen Position, in der die Schaltverzahnung 25a des zweiten Schaltaktuators 25 mit der zweiten Schaltverzahnung 27b der Schaltmuffe 27 in Eingriff ist. Demnach ist die zweite Arretiereinrichtung A2 geschlossen. Hingegen ist die Koppeleinrichtung K geöffnet, d. h., der Planetenträger 14 kann sich, angetrieben vom ersten Sonnenrad 16 und den Planetenrädern 14a, 14c, die sich am arretierten zweiten Sonnenrad 24 abstützen, drehen und den Abtriebsrotor 13 mit gegenüber der Durchtriebsdrehzahl erhöhter Drehzahl antreiben. Diese Schaltstellung (dritter Fahrgang) kann als Schnellgang oder Spargang/Overdrive verwendet werden.
Sowohl in der Ausführung des Stufenschaltgetriebes 11 als Zweigang-Getriebe ( 1) als auch in der Ausführung als Dreigang-Getriebe (2) ist mit der Triebwelle 4 ein Drehsignalgeber 28 verbunden, dessen Signale von einem Drehzahlsensor 29 erfasst werden. Ein weiterer Drehzahlsensor 30 befindet sich im Bereich des Abtriebsrotors 13 und wirkt mit einem Drehsignalgeber 31 zusammen, der zusammen mit dem Abtriebsrotor 13 rotiert. Auf der Basis der von den Drehzahlsensoren 29 und 30 erfassten Werte für die Eingangs- und Ausgangsdrehzahl des hydromechanischen Getriebes erfolgt vor dem Umschalten im Stufenschaltgetriebe 11 durch Übersetzungsanpassung im hydrostatischen Stufenlosgetriebe jeweils eine Drehzahlanpassung.
In den 3 und 4 ist jeweils eine Ausführungsvariante des hydromechanischen Getriebes gezeigt, bei der der Abtriebsrotor 13 des Stufenschaltgetriebes 11 mit einem z. B. angeformten Zahnrad 13a verbunden ist, das den Eingang einer Stirnradstufe eines nachgeschalteten Verteilergetriebes 32 bildet, welches mit dem Stufenschaltgetriebe 11 zu einer Baueinheit verbunden ist und zwei Abtriebsflansche 33, 34 aufweist. Das hydromechanische Getriebe kann daher in Form eines Einbausatzes als Achsverteilergetriebe verwendet werden, bei dem es in den Kraftfluss zwischen zwei Antriebsachsen einer allradgetriebenen Arbeitsmaschine geschaltet ist.
In 5 sind die beiden Gleichteilemodule des modular aufgebauten hydromechanischen Getriebes dargestellt. Der Hydromotor 1 bildet zusammen mit dem angeformten hydraulischen Schaltzylinder 20 ein Antriebsmodul A. Ein zum Einbau in das Stufenschaltgetriebe 11 vorgesehenes Getriebemodul G umfasst an wesentlichen Elementen das Hohlrad 15 des Planetengetriebes, zwei Wälzlager 35, 36 und den Abtriebsrotor 13, der gemäß dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel als Welle mit einem Wellenstummel (mit Keil- oder Kerbverzahnungsprofil als Drehmomentabgriff ausgebildet ist. Auch der Drehzahlsensor 30 und der Drehsignalgeber 31 sowie ein Wellendichtring 37 können – wie dargestellt – Bestandteil des Getriebemoduls G sein. Darüber hinaus können als Gleichteile eine Mutter M, ein Entlüftungsventil 39, ein Teilelement 40 des mehrteiligen Planetenträgers 14 und Nadellager 41 der Planetenräder 14a, 14c vorgesehen sein.
Je nachdem, ob das an den Hydromotor 1 anschließenden Stufenschaltgetriebe 11 als Zweigang-Getriebe oder als Dreigang-Getriebe ausgeführt werden soll, werden die beiden Gleichteilemodule mit bestimmten Unterschiedsbauteilen verbunden.
So wird bei der Ausführung mit Zweigang-Getriebe lediglich ein einzelner Schaltkolben 19 in den Schaltzylinder 20 des Antriebsmoduls A eingesetzt (siehe 1), der durch die beiden vorhandenen elektrohydraulischen Schaltventile V1, V2 ansteuerbar ist. Das Getriebemodul G wirkt mit Komponenten eines einfachen Planetengetriebes zusammen, das durch einen entsprechend angepassten, mit dem Schaltkolben 19 durch die Mutter M verbundenen Schaltaktuator 18 schaltbar ist.
Bei der Ausführung mit Dreigang-Getriebe kommen zwei ineinander geschachtelte Schaltkolben 19, 26) im Schaltzylinder 20 des Antriebsmoduls A zum Einsatz und es ist ein zusätzliches elektrohydraulisches Schaltventil V3 vorgesehen (siehe 2). Die beiden Schaltventile V1, V2 steuern den Schaltkolben 19 und das Schaltventil V3 steuert den Innerhalb des Schaltkolbens 19 angeordneten Schaltkolben 26. Das Getriebemodul G wirkt mit Komponenten eines zusammengesetzten Planetengetriebes zusammen, das über eine Schalteinrichtung mit zwei, jeweils an einen der Schaltkolben 19, 26 gekoppelten Schaltaktuatoren 18, 25 verfügt, um die verschiedenen Schaltstellungen einnehmen zu können.
Soll das modular aufgebaute hydromechanische Getriebe in einem Fahrzeug mit Allradantrieb eingesetzt werden, dann kann – entsprechend der Darstellung gemäß 6 – das Getriebemodul G zusätzlich ein nachgeschaltetes Verteilergetriebe 32 umfassen. Hierbei ist an dem Abtriebsrotor 13 anstelle eines Wellenstummels ein Zahnrad 13 angeformt, das mit einem abtriebsseitigen Zahnrad 38 des Verteilergetriebes 32 kämmt, um zwei Abtriebsflansche 33, 34 anzutreiben, an die jeweils eine Gelenkwelle anschließbar ist, die zu einer von zwei Antriebsachsen führt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1231413 A2 [0002, 0005]

Claims

Hydromechanisches Getriebe mit einem durch eine Hydropumpe antreibbaren Hydromotor eines hydrostatischen Stufenlosgetriebes und einem an eine Triebwelle des Hydromotors angeschlossenen mechanischen Stufenschaltgetriebe, das durch eine Getriebeschalteinrichtung im Betrieb schaltbar ist, gekennzeichnet durch einen zur wahlweisen Ausführung des Stufenschaltgetriebes (11) als Zweigang-Getriebe oder als Dreigang-Getriebe vorgesehenen Aufbau mit einem Antriebsmodul (A), das den Hydromotor (4) und einen damit verbundenen, hydraulischen Schaltzylinder (20) der Getriebeschalteinrichtung (17) umfasst, und mit einem Getriebemodul (G), das eine zum Einbau in das Stufenschaltgetriebe (11) vorgesehene abtriebsseitige Baugruppe des Stufenschaltgetriebes (11) aufweist, wobei das Antriebsmodul (A) und das Getriebemodul (G) als Gleichteilemodule vorgesehen sind, die sowohl in der Ausführung des Stufenschaltgetriebes (11) als Zweigang-Getriebe als auch in der Ausführung des Stufenschaltgetriebes (11) als Dreigang-Getriebe verwendbar sind.
Hydromechanisches Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebemodul (G) ein Hohlrad (15) eines Planetengetriebes und einen relativ zum Hohlrad (15) drehbeweglich gelagerten Abtriebsrotor (13) aufweist, der mit einem Planetenträger (16) drehsynchron verbindbar ist.
Hydromechanisches Getriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebemodul (G) Bestandteil eines einfachen Planetengetriebes ist und die Getriebeschalteinrichtung (17) einen Schaltaktuator (18) aufweist, der mit einem in dem Schaltzylinder (20) des Antriebsmoduls angeordneten Schaltkolben (19) gekoppelt ist, um das Stufenschaltgetriebe (11) mittels Axialbewegungen des Schaltaktuators (18) in eine Leerlaufstellung, eine einer Übersetzung zugeordnete erste Schaltstellung und eine einem Durchtrieb zugeordnete zweite Schaltstellung zu schalten.
Hydromechanisches Getriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Schaltstellung eine Arretiereinrichtung (A) mit dem Hohlrad (15) in Eingriff steht und eine Koppeleinrichtung (K), die zur starren Verbindung des Planetenträgers (14) mit einem von einer Triebwelle (4) des Hydromotors (1) antreibbaren Sonnenrad (16) vorgesehen ist, sich in Öffnungsstellung befindet, dass in der zweiten Schaltstellung die Arretiereinrichtung (A) gelöst und die Koppeleinrichtung (K) geschlossen ist, und dass in der Leerlaufstellung die Arretiereinrichtung (A) und die Koppeleinrichtung (K) gelöst sind.
Hydromechanisches Getriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebemodul (8) Bestandteil eines zusammengesetzten Planetengetriebes ist, welches in einer ersten Ebene (E1) ein von der Triebwelle (4) des Hydromotors (1) antreibbares erstes Sonnenrad (16), erste Planetenräder (14a) und ein Hohlrad (15) aufweist und in einer zur ersten Ebene (E1) parallelen zweiten Ebene (E2), die sich axial zwischen der ersten Ebene (E1) und dem Hydromotor (1) befindet, ein zweites Sonnenrad (24) und zweite Planetenräder (14c) aufweist, wobei die koaxial zueinander angeordneten und drehsynchron miteinander verbundenen ersten und zweiten Planetenräder (14a, 14c) gemeinsam auf dem Planetenträger (14) gelagert sind, wobei die Getriebeschalteinrichtung (17) einen ersten Schaltaktuator (18) aufweist, der mit einem ersten, in dem Schaltzylinder (20) des Antriebsmoduls (A) angeordneten Schaltkolben (19) gekoppelt ist, und einen zweiten Schaltaktuator (25) aufweist, der mit einem zweiten Schaltkolben (26) gekoppelt ist, und wobei das Stufenschaltgetriebe (11) mittels Axialbewegungen des ersten und/oder des zweiten Schaltaktuators (18 bzw. 25) in eine Leerlaufstellung, eine einer Übersetzung zugeordnete erste Schaltstellung, eine einem Durchtrieb zugeordnete zweite Schaltstellung und eine einer weiteren Übersetzung zugeordnete dritte Schaltstellung schaltbar ist.
Hydromechanisches Getriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Schaltstellung eine Arretiereinrichtung (A) mit dem Hohlrad (15) in Eingriff steht, eine Koppeleinrichtung (K), die zur indirekten starren Verbindung des Planetenträgers (14) mit dem ersten Sonnenrad (16) vorgesehen ist, und eine weitere Arretiereinrichtung (A2), die zum Festlegen des zweiten Sonnenrades (24) vorgesehen ist, sich jeweils in Öffnungsstellung befinden, dass in der zweiten Schaltstellung die Arretiereinrichtung (A) und die zweite Arretiereinrichtung (A2) geöffnet sind und die Koppeleinrichtung (K) geschlossen ist, dass in der dritten Schaltstellung die Arretiereinrichtung (A) geöffnet, die zweite Arretiereinrichtung (A2) geschlossen und die Koppeleinrichtung (K) geöffnet ist und dass in der Leerlaufstellung beide Arretiereinrichtungen (A, A2) und die Koppeleinrichtung (K) geöffnet sind.
Hydromechanisches Getriebe nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Schaltkolben (26) radial innerhalb des ersten Schaltkolbens (19) und koaxial zu diesem angeordnet ist.
Hydromechanisches Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Drehmomentübertragung im Stufenschaltgetriebe Schaltverzahnungen vorgesehen sind.
Hydromechanisches Getriebe nach den Ansprüchen 4 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schaltverzahnung (21a) an einer axial beweglichen, drehsynchron mit der Triebwelle (4) des Hydromotors (1) gekoppelten Schaltmuffe (21) gebildet ist, die durch den Schaltaktuator (18) des einfachen Planetengetriebes axial verschiebbar und mit einer Schaltverzahnung (14b) des Planetenträgers (14) in Eingriff bringbar ist.
Hydromechanisches Getriebe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltaktuator (18) drehfest gehaltert und mit einer Schaltverzahnung (18a) versehen ist, die mit einer Schaltverzahnung (15a) des Hohlrads (15) in Eingriff bringbar ist.
Hydromechanisches Getriebe nach den Ansprüchen 6 und 8 oder den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schaltverzahnung (27a) an einer axial beweglichen, drehsynchron mit dem zweiten Sonnenrad (24) gekoppelten Schaltmuffe (27) gebildet ist, die durch den ersten Schaltaktuator (18) des zusammengesetzten Planetengetriebes axial verschiebbar und mit einer Schaltverzahnung (14b) des Planetenträgers (14) in Eingriff bringbar ist.
Hydromechanisches Getriebe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schaltaktuator (18) drehfest gehaltert und mit einer Schaltverzahnung (18a) versehen ist, die mit einer Schaltverzahnung (15a) des Hohlrads (15) in Eingriff bringbar ist.
Hydromechanisches Getriebe nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Schaltverzahnung (27b) an der Schaltmuffe (27) gebildet ist, die mit einer Schaltverzahnung (25a) des drehfest gehalterten zweiten Schaltaktuators (25) in Eingriff bringbar ist.
Hydromechanisches Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Abtriebsrotor (13) des Stufenschaltgetriebes (11) mit einem eingangsseitigen Zahnrad (13a) einer nachgeschalteten Stirnradstufe eines Verteilergetriebes (32) verbunden ist.
Getriebe-Baukasten mit einem hydromechanischen Getriebe nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 14.