DE102013204746A1

DE102013204746A1 - Getriebevorrichtung mit sekundär gekoppelter Leistungsverzweigung

Info

Publication number: DE102013204746A1
Application number: DE201310204746
Authority: DE
Inventors: Jürgen Legner
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2013-03-19
Filing date: 2013-03-19
Publication date: 2014-09-25

Abstract

Es wird eine Getriebevorrichtung (1) mit sekundär gekoppelter Leistungsverzweigung beschrieben. Ein Teil eines anliegenden Drehmomentes ist in einem ersten Leistungszweig (3) wenigstens über eine Hydrostateinrichtung (4) und der andere Teil des Drehmomentes ist in einem zweiten Leistungszweig (5) über eine mechanische Einrichtung (6) zwischen einem Getriebeeingang (7) und einem Getriebeausgang (8) führbar. Die Hydrostateinrichtung (4) des ersten Leistungszweiges (3) umfasst wenigstens eine Pumpe (12) und wenigstens einen über einen hydraulischen Kreislauf damit wirkverbundenen Motor (13), die beide verstellbar sind. Die beiden Leistungszweige (3, 5) sind über ein Summierungsgetriebe (9) summierbar. Erfindungsgemäß ist das Summierungsgetriebe (9) als Planetengetriebeeinrichtung mit wenigstens drei Wellen (22, 23, 24) ausgebildet. Eine erste Welle (23) der Planetengetriebeeinrichtung (9) steht mit dem Getriebeeingang (7), eine zweite Welle (22) der Planetengetriebeeinrichtung (9) steht mit der Pumpe (12) und eine dritte Welle (24) der Planetengetriebeeinrichtung (9) steht mit dem Motor (13) und dem Getriebeausgang (8) in Wirkverbindung. Es ist nur ein Übersetzungsbereich vorgesehen, innerhalb dem eine Übersetzung über die Hydrostateinrichtung (4) stufenlos variierbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Getriebevorrichtung mit sekundär gekoppelter Leistungsverzweigung gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
Leistungsverzweigungsgetriebe sind üblicherweise mit einem hydrostatischen Zweig und einem mechanischen Zweig ausgebildet, welche über ein Summierungsgetriebe summiert werden. Derartige Leistungsverzweigungsgetriebe sind beispielsweise aus der DE 10 2007 047 194 A1 und der DE 10 2008 001 613 A1 bekannt, werden auch als CVT-Getriebeeinrichtungen (Continuously-Variable-Transmission) bezeichnet und stellen Getriebe mit zwei oder mehr Fahrbereichen dar, die unter anderem in Werkzeugmaschinen sowie in Fahrzeugen verwendet werden. Mit solchen Getrieben ausgebildete Fahrzeuge sind in Vorwärtsfahrtrichtung sowie in Rückwärtsfahrtrichtung betreibbar. Innerhalb der Fahrbereiche ist jeweils eine Übersetzung eines Leistungsverzweigungsgetriebes stufenlos einstellbar. Der hydrostatische Zweig weist hierfür meist eine erste Hydrostateinheit und eine zweite Hydrostateinheit auf, deren Hubvolumina verstellbar sind.
Nachteilhafterweise sind diese Leistungsverzweigungsgetriebe bzw. Getriebevorrichtungen mit sekundär gekoppelter Leistungsverzweigung sowohl durch hohe Herstellkosten als auch durch einen hohen Bauraumbedarf gekennzeichnet. Die Kombination dieser CVT-Getriebe in Fahrzeugantriebssträngen mit Antriebsmaschinen, deren Antriebsleistung gering ist, wird trotz der vielen Vorteile im Betrieb aus wirtschaftlicher Sicht nur bedingt favorisiert.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine bauraum- und kostengünstige Getriebevorrichtung mit sekundär gekoppelter Leistungsverzweigung zur Verfügung zu stellen, mittels welcher eine gewünschte Funktionalität insbesondere bei Fahrzeugantriebssträngen mit leistungsschwächeren Antriebsmaschinen zur Verfügung stellbar ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Getriebevorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung mit sekundär gekoppelter Leistungsverzweigung ist ein Teil eines anliegenden Drehmomentes in einem ersten Leistungszweig wenigstens über eine Hydrostateinrichtung und der andere Teil des Drehmomentes in einem zweiten Leistungszweig über eine mechanische Einrichtung zwischen einem Getriebeeingang und einem Getriebeausgang führbar. Die Hydrostateinrichtung des ersten Leistungszweiges umfasst wenigstens eine Pumpe und wenigstens einen über einen hydraulischen Kreislauf damit wirkverbundenen Motor, die beide verstellbar sind, wobei die beiden Leistungszweige über ein Summierungsgetriebe summierbar sind.
Erfindungsgemäß ist das Summierungsgetriebe als bauraum- und kostengünstige einfache Planetengetriebeeinrichtung mit drei Wellen ausgebildet, wobei eine erste Welle der Planetengetriebeeinrichtung mit dem Getriebeeingang, die zweite Welle der Planetengetriebeeinrichtung mit der Pumpe und eine dritte Welle der Planetengetriebeeinrichtung mit dem Motor und dem Getriebeausgang in Wirkverbindung steht. Zusätzlich umfasst die Getriebevorrichtung nur einen Übersetzungsbereich, innerhalb dem eine Übersetzung der Getriebevorrichtung über die Hydrostateinrichtung stufenlos variierbar ist, womit ein jeweils im Bereich eines Abtriebs eines Fahrzeuges zur Verfügung zu stellendes Zugkraftangebot mit geringem konstruktivem Aufwand bei gleichzeitig niedrigem Bauraumbedarf auf kostengünstige Art und Weise darstellbar ist.
Ist die Pumpe kleiner als der Motor dimensioniert, ist eine Spreizung der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung bzw. ein Zugkraft-Geschwindigkeits-Verhältnis größer als bei bekannten Getriebevorrichtungen, deren Hydrostateinrichtung mit gleich großen Hydrostateinheiten ausgebildet ist. Damit ist die Getriebevorrichtung nach der Erfindung im Vergleich zu an sich bekannten Getriebevorrichtungen mit sekundär gekoppelter Leistungsverzweigung bauraum- und kostengünstiger ausführbar, ohne ein im Bereich eines Getriebeausgangs zur Verfügung zu stellendes Drehmoment bzw. eine im Bereich eines Abtriebs eines mit der Getriebevorrichtung ausgeführten Fahrzeugantriebsstranges zur Verfügung zu stellende Zugkraft in unerwünschtem Umfang zu begrenzen und auf bauraum- und kostengünstige Art und Weise im angeforderten Umfang darstellen zu können. Die mit dem Motor zusammenwirkende Pumpe ist vergleichsweise kleiner auszuführbar, wenn im Bereich der Pumpe bei einer mit geringerer Leistungsfähigkeit ausgeführten Antriebsmaschine eines Fahrzeugantriebsstranges im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten Getriebevorrichtungen ein geringeres Drehmoment abzustützen ist.
Unterschiedlich groß dimensionierte Hydrostateinheiten der Hydrostateinrichtung bieten des Weiteren auf einfache Art und Weise die Möglichkeit, die erfindungsgemäße Getriebevorrichtung als konstruktiv einfaches und bauraumgünstiges Einbereichsgetriebe auszuführen, in dem eine Übersetzung durch entsprechende Verstellung der Pumpe und des Motors der Hydrostateinrichtung stufenlos variierbar ist, da über den gesamten Betriebsbereich eines mit der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung ausgeführten Fahrzeuges im Bereich eines Abtriebs jeweils ein Zugkraftangebot mit einer im Vergleich zum Motor kleiner dimensionierten und daher bauraum- und kostengünstigen Pumpe in gewünschtem Umfang zur Verfügung stellbar ist.
Ist ein mit der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung ausgeführter Fahrzeugantriebsstrang mit einer Antriebsmaschine, vorzugsweise einer Dieselbrennkraftmaschine, mit einer Leistung von etwa 100 kW ausgebildet, ist ein solches Fahrzeug mit einer Pumpe mit einem Fördervolumen von etwa 120 cm³/U und einem Motor mit einem Schluckvolumen von etwa 360 cm³/U anforderungsgemäß mit einem einzigen Übersetzungsbereich betreibbar.
Bei einer weiteren bauraum- und kostengünstigen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung sind zwischen einem Getriebeeingang und dem Summierungsgetriebe wenigstens zwei Fahrtrichtungsschaltelemente vorgesehen, mittels welchen zwischen einem Modus für Vorwärtsfahrt und einem Modus für Rückwärtsfahrt umschaltbar ist. Aufgrund der in Bezug auf das Summierungsgetriebe getriebeeingangsseitigen Anordnung der Fahrtrichtungsschaltelemente sind diese mit geringem Bauraumbedarf auf kostengünstige Art und Weise ausführbar, da in diesem Bereich des Leistungsflusses der Getriebevorrichtung geringere Drehmomente von den Fahrtrichtungsschaltelementen zu übertragen sind als bei einer in Bezug auf das Summierungsgetriebe getriebeausgangsseitigen Anordnung der Fahrtrichtungsschaltelemente. Darüber hinaus bietet die getriebeeingangsseitige Anordnung der Fahrtrichtungsschaltelemente die Möglichkeit, die Fahrtrichtungsschaltelemente oberhalb eines Füllstandes eines Getriebeölsumpfes der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung anzuordnen, womit durch Planschverluste und dergleichen verursachte Verlustleistungen im Bereich der Fahrtrichtungsschaltelemente auf einfache Art und Weise reduziert sind.
Eine an einen vorhandenen Bauraum in einem Fahrzeug angepasste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einem Getriebeausgang und dem Summierungsgetriebe wenigstens zwei Fahrtrichtungsschaltelemente vorgesehen sind, mittels welchen zwischen einem Modus für Vorwärtsfahrt und einem Modus für Rückwärtsfahrt umschaltbar ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung ist die erste Welle der Planetengetriebeeinrichtung ein Planetenträger, die zweite Welle der Planetengetriebeeinrichtung ein Sonnenrad und die dritte Welle der Planetengetriebeeinrichtung ein Hohlrad, die vorzugsweise als Plusplanetenradsatz ausgebildet ist.
In Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass die jeweils als Planetenträger, Sonnenrad oder Hohlrad ausgeführte Welle der Planetengetriebeeinrichtung mit dem Getriebeeingang, der Pumpe oder dem Motor und dem Getriebeausgang gekoppelt ist.
Um die Übersetzung der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung innerhalb eines möglichst großen Übersetzungsbereiches stufenlos verändern zu können, sind ein Schluckvolumen des Motors und ein Fördervolumen der Pumpe der Hydrostateinrichtung bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Getriebevorrichtung in einem Bereich von 0 % bis 100 % variierbar. Das anstehende Drehmoment ist bei maximalem Schluckvolumen des Motors und minimalem Fördervolumen der Pumpe vollständig über den die Hydrostateinrichtung aufweisenden ersten Leistungszweig und bei minimalem Schluckvolumen des Motors maximalem Fördervolumen der Pumpe vollständig über den die mechanische Einrichtung aufweisenden zweiten Leistungszweig führbar.
Bei einer in radialer Richtung einen geringen Bauraumbedarf aufweisenden Ausführungsform der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung sind der Getriebeeingang und die Hydrostateinrichtung auf derselben Seite des Summierungsgetriebes angeordnet.
Ist die Hydrostateinrichtung auf einer Seite des Summierungsgetriebes und der Getriebeeingang auf der anderen Seite des Summierungsgetriebes angeordnet, ist die erfindungsgemäße Getriebevorrichtung durch einen geringen axialen Bauraumbedarf gekennzeichnet, wenn beispielsweise auf der Seite der Hydrostateinrichtung in axialer Richtung auch eine Leistungsentnahme in Richtung eines Nebenabtriebs vorgesehen ist.
Bei einer konstruktiv einfachen und bauraumgünstigen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung ist der Getriebeausgang wenigstens im Bereich einer mit einer Ausgangswelle des Motors in Wirkverbindung bringbaren und/oder wirkverbundenen Welle vorgesehen, wobei die Positionierung des Getriebeausgangs im Bereich der Ausgangswelle des Motors selbst besonders bauraumgünstig ist, da dann keine mit Achsversatz zur Ausgangswelle des Motors vorgesehene weitere Getriebeausgangswelle erforderlich ist.
Ist der Getriebeausgang sowohl im Bereich einer mit der Ausgangswelle des Motors in Wirkverbindung bringbaren als auch im Bereich einer mit der Ausgangswelle wirkverbundenen Welle vorgesehen, steht auf einfache Art und Weise ein versetzter Abtrieb zur Verfügung, der beispielsweise bei Baggerladern bevorzugt ist. Dabei kann es vorgesehen sein, dass ein Abtrieb zu einer Vorderachse über eine optionale Vorderachskupplung bedarfsweise zuschaltbar ist und ein Abtrieb in Richtung einer Hinterachse über eine achsversetzt zur Ausgangswelle des Motors angeordnete weitere Abtriebswelle, die über eine Zahnradpaarung mit der Ausgangswelle des Motors in Wirkverbindung steht, vorgesehen ist.
Ist im Bereich des Getriebeeingangs zumindest ein Teil eines getriebeeingangsseitig anliegenden Drehmomentes in Richtung wenigstens einer mit einem Nebenabtrieb koppelbaren weiteren Welle abzweigbar, sind neben dem Fahrantrieb eines Fahrzeuges auch weitere Gerätschaften bedarfsweise mit Drehmoment versorgbar, wobei eine Anordnung der Hydrostateinrichtung und der mit dem Nebenabtrieb koppelbaren weiteren Welle auf derselben Seite des Summierungsgetriebes und eine gleichzeitige Anordnung des Getriebeeingangs auf der gegenüberliegenden Seite des Summierungsgetriebes eine in axialer Richtung bauraumgünstige Ausführungsform der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung darstellt.
Die Pumpe und der Motor sind in Einbaulage der Getriebevorrichtung in einem Fahrzeug bei weiteren vorteilhaften Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung jeweils an den vorhandenen Bauraum angepasst zueinander positioniert, um in einem Fahrzeug vorhandenen Bauraum zu nutzen, womit die erfindungsgemäße Getriebevorrichtung auf einfache Art und Weise in bestehende Fahrzeugkonzepte ohne aufwändige konstruktive Maßnahmen implementierbar ist.
Dabei kann es vorgesehen sein, dass die Pumpe und der Motor in Einbaulage der Getriebevorrichtung in einem Fahrzeug bauraumgünstig in Fahrzeughochrichtung übereinander oder in Fahrzeuglängs- oder Fahrzeugquerrichtung im Wesentlichen nebeneinander angeordnet sind.
Sind die Pumpe und der Motor über ein Doppeljoch gemeinsam verschwenkbar ausgebildet, ist die erfindungsgemäße Getriebevorrichtung mit geringem Steuer- und Regelaufwand betreibbar.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die Fahrtrichtungsschaltelemente als reibschlüssige Lastschaltelemente ausgebildet, um einen Fahrtrichtungswechsel im Wesentlichen zugkraftunterbrechungsfrei darstellen zu können und um auch sogenannte Reversiervorgänge in gewünschtem Umfang umsetzen zu können.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen und den unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispielen.
Es zeigt:
1 ein Getriebeschema einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung mit sekundär gekoppelter Leistungsverzweigung;
2 eine 1 entsprechende Darstellung einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung;
3 eine 1 entsprechende Darstellung einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung; und
4 eine 1 entsprechende Darstellung einer vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung.
In 1 ist ein Räderschema einer Getriebevorrichtung 1 mit sekundär gekoppelter Leistungsverzweigung dargestellt. Ein Teil eines von einer vorliegend als Brennkraftmaschine, vorzugsweise als Dieselbrennkraftmaschine, ausgeführten Antriebsmaschine 2 anliegenden Drehmomentes ist in einem ersten Leistungszweig 3 über eine Hydrostateinrichtung 4 und der andere Teil des Drehmomentes in einem zweiten Leistungszweig 5 über eine mechanische Einrichtung 6 zwischen einem Getriebeeingang bzw. einer Getriebeeingangswelle 7 und einem Getriebeausgang bzw. einer Getriebeausgangswelle 8 führbar. Die beiden Leistungszweige 3 und 5 stehen über ein als Planetengetriebeeinrichtung ausgeführtes Summierungsgetriebe in Wirkverbindung.
Zwischen einer Ausgangswelle 10 der Antriebsmaschine 2 und der Getriebeeingangswelle 7 ist ein sogenannter Schwingungsdämpfer 11 angeordnet, mittels welchem Drehungleichförmigkeiten im Bereich der Antriebsmaschine 2 gedämpft und nur zu einem geringen Anteil in die Getriebevorrichtung 1 und in den restlichen Teil des Antriebsstranges eines Fahrzeuges bzw. eines Baufahrzeuges eingeleitet werden.
Die Getriebevorrichtung 1 ist mit einem Fahrbereich für Vorwärts- und Rückwärtsfahrt ausgeführt, welche über Fahrtrichtungsschaltelemente KR und KV zu- oder abschaltbar sind. Die Hydrostateinrichtung 4 des ersten Leistungszweiges 3 umfasst eine Pumpe 12 und einen über einen in der Zeichnung nicht näher dargestellten hydraulischen Kreislauf damit wirkverbundenen Motor 13, die über ein gemeinsames Joch 14 verstellt werden und als Schrägachseneinheiten ausgeführt sind.
In Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass die Pumpe und der Motor unabhängig voneinander einstellbar sind und eine andere ebenfalls geeignete Bauform aufweisen.
Zusätzlich ist die Getriebevorrichtung 1 als Vorgelegegetriebe mit mehreren in radialer Richtung zueinander beabstandeten Vorgelegewellen 15 bis 17 ausgebildet, womit die Getriebevorrichtung 1 in axialer Richtung einen geringen Bauraumbedarf und in radialer Richtung bzw. in Fahrzeughochrichtung einen hohen Bauraumbedarf aufweist, wobei dieser zur Überbrückung eines Achsabstandes zwischen der Ausgangswelle 10 der Antriebsmaschine 2 bzw. der Getriebeeingangswelle 7 und von Antriebsachsen eines beispielsweise als Stapler, Radlader oder dergleichen ausgeführten Fahrzeuges überbrückbar ist.
Zwischen dem Getriebeeingang 7 und der Planetengetriebeeinrichtung 9 sind die beiden als reibschlüssige Lastschaltelemente ausgebildeten Fahrtrichtungsschaltelemente KV und KR vorgesehen, mittels welchen zwischen einem Modus für Vorwärtsfahrt und einem Modus für Rückwärtsfahrt umgeschaltet werden kann. Auf der dem Fahrtrichtungsschaltelement KR für Rückwärtsfahrt zugeordneten Vorgelegewelle 15 ist eine Getriebepumpe 18 angeordnet, die wie die Vorgelegewelle 15 von der Getriebeeingangswelle 7 über eine Zahnradpaarung 19 antreibbar ist.
Die Übersetzung der Zahnradpaarung 19, die aus einem ersten drehfest mit der Getriebeeingangswelle 7 verbundenen und als Stirnrad ausgeführten Zahnrad 20 und einem zweiten Zahnrad 21 gebildet ist, ist dabei derart, dass die Drehzahl der Getriebeeingangswelle 7 in Richtung der Vorgelegewelle 15 ins Schnelle übersetzt wird. Dadurch läuft die Getriebepumpe 18 vorliegend mit etwa 20 % höherer Drehzahl als die Antriebsmaschine 2 und ist bei dieser Ausgestaltung der Getriebevorrichtung 1 im Vergleich zu einer direkt auf der Getriebeeingangswelle 7 angeordneten Getriebepumpe kleiner dimensionierbar.
Neben der Getriebepumpe 18 ist im Bereich der Vorgelegewelle 15 eine weitere Leistungsentnahme möglich, die für die Betätigung der Arbeitsausrüstung eines vorzugsweise als Baggerlader oder dergleichen ausgeführten Baufahrzeuges oder eines Staplers vorgesehen ist. Dabei werden in einem offenen hydraulischen Kreislauf angeordnete hydraulische Zylinder, mittels welchen beispielsweise eine Ladeschaufel, eine Hubeinrichtung eines Staplers oder dergleichen betätigbar ist, über die Vorgelegewelle und eine darüber antreibbare weitere Pumpeneinrichtung mit entsprechendem Arbeitsdruck versorgt. Der Nebenabtrieb ist bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel im Bereich der Vorgelegewelle 15 auf der der Antriebsmaschine 2 abgewandten Seite der Getriebevorrichtung 1 an die Getriebevorrichtung 1 koppelbar, über den bedarfsweise auch beliebige andere Verbraucher mit Drehmoment beaufschlagbar sind.
Über die Getriebepumpe 18 ist neben dem die Pumpe 12 und den Motor 13 der Hydrostateinrichtung 4 miteinander verbindenden hydraulischen Kreislauf, der als geschlossener Kreislauf ausgebildet ist, auch ein Schmier- und Kühlkreislauf mit Hydraulikfluid beaufschlagbar. Zusätzlich sind auch die Fahrtrichtungsschaltelemente KR und KV über die Getriebepumpe 18 mit hydraulischem Arbeitsdruck beaufschlagbar und von einem im Wesentlichen geöffneten Betriebszustand in einen im Wesentlichen vollständig geschlossenen Betriebszustand überführbar.
Die als einfacher Planetenradsatz ausgebildete Planetengetriebeeinrichtung umfasst drei Wellen 22 bis 24, wobei eine erste Welle 22 als Sonnenrad, eine zweite Welle 23 als Planetenträger und eine dritte Welle 24 als Hohlrad ausgeführt ist. Die Getriebeeingangswelle 7 ist über die Fahrtrichtungsschaltelemente KR und KV mit dem Planetenträger 23 der Planetengetriebeeinrichtung 9 in Wirkverbindung bringbar, während die Pumpe 12 der Hydrostateinrichtung 4 mit dem Sonnenrad 22 der Planetengetriebeeinrichtung 9 verbunden ist. Drehbar auf dem Planetenträger 23 gelagerte Planetenräder 25 kämmen sowohl mit dem Sonnenrad 22 als auch mit dem Hohlrad 24, womit ein von der Getriebeeingangswelle 7 über das Fahrtrichtungsschaltelement KV oder KR in Richtung des Planetenträgers 23 geführtes Drehmoment über das Sonnenrad 22 in Richtung der Pumpe 12 und über die Planetenräder 25 und das Hohlrad 24 über eine weitere Zahnradpaarung 26 in Richtung der weiteren Vorgelegewelle 16 führbar ist.
Steht der Motor 13 still und dreht die Pumpe 12 mit maximaler Drehzahl, ist das Schluckvolumen des Motors 13 maximal, während das Fördervolumen der Pumpe 12 gleich null ist. Die Antriebsleistung der Antriebsmaschine 2 wird dann vollständig hydrostatisch über die Getriebevorrichtung 1 übertragen, wobei dies einer ersten Grenze des einen Fahrbereiches der Getriebevorrichtung 1 entspricht. Die zweite Grenze des Fahrbereiches der Getriebevorrichtung 1 liegt dann vor, wenn die Pumpe 12 stillsteht und die Drehzahl des Motors 13 maximal ist, wobei das Schluckvolumen des Motors 13 dann gleich null ist und das Fördervolumen der Pumpe 12 seinen maximalen Wert aufweist. In diesem Betriebszustand der Hydrostateinrichtung 4 wird die Antriebsleistung der Antriebsmaschine 2 über die Getriebevorrichtung 1 vollständig mechanisch zwischen der Getriebeeingangswelle 7 und der Getriebeausgangswelle 8 übertragen.
In Abhängigkeit eines eingestellten Schluckvolumens des Motors 13 und des ebenfalls einstellbaren Fördervolumens der Pumpe 12 ist wenigstens ein Teil des von der Antriebsmaschine 2 anliegenden Drehmomentes über das Hohlrad 24 der Planetengetriebeeinrichtung 9 über den die mechanische Einrichtung 6 aufweisenden zweiten Leistungszweig 5 und der andere Teil über den ersten Leistungszweig 4 in Richtung des Getriebeausgangs 8 weiterleitbar.
Die zweite Vorgelegewelle 16 stellt vorliegend die Motorausgangswelle des Motors 13 dar, die neben einem Zahnrad 27 der zweiten Zahnradpaarung 26 ein weiteres Festrad 28 umfasst, das wiederum mit einem weiteren Festrad 29 der Getriebeausgangswelle 8 kämmt. Zusätzlich kämmt das Zahnrad 20, das als Festrad drehfest mit der Getriebeeingangswelle 7 verbunden ist, mit einem Festrad 29A der dritten Vorgelegewelle 17, in deren Bereich wiederum eine Leistungsabnahme in Richtung eines weiteren Nebenabtriebes möglich ist, um weitere Gerätschaften eines vorzugsweise als Gabelstapler, als Baufahrzeug oder dergleichen ausgeführten Fahrzeuges antreiben zu können.
Der mit dem Hohlrad 24 wirkverbundene Motor 13 ist vorliegend größer ausgeführt als die mit dem Sonnenrad 22 gekoppelte Pumpe 12, wobei der Motor 13 ein Schluckvolumen von ca. 360 cm³/U und die Pumpe 12 beispielsweise ein Fördervolumen von 120 cm³/U aufweist, wenn eine maximale Leistung der Antriebsmaschine 2 etwa 100 kW beträgt. Durch die unterschiedlich große Auslegung des Motors 13 und der Pumpe 12 ist die Spreizung bzw. ein Zugkraft-Geschwindigkeits-Verhältnis im Vergleich zu gleich groß ausgeführten Hydroeinheiten einer Hydrostateinrichtung größer. Im Bereich der Pumpe 12 ist aufgrund der vergleichsweise geringen maximalen Leistung der Antriebsmaschine 2 nur ein geringes Drehmoment abzustützen, weshalb die Pumpe 12 mit geringer Leistungsfähigkeit ausführbar ist. Um jedoch die Zugkraft im Bereich der Getriebeausgangswelle 8 möglichst groß darstellen zu können, wird vorliegend ein entsprechend großvolumiger Hydromotor verwendet.
Die unterschiedliche Auslegung des Motors 13 und der Pumpe 12 ist einfach realisierbar, wenn die Getriebevorrichtung 1 wie dargestellt nur einen Übersetzungsbereich aufweist und die Pumpe 12 und der Motor 13 nur in zwei sogenannten Quadranten betrieben werden. Im Unterschied hierzu werden Hydrostateinheiten von stufenlos leistungsverzweigten Getrieben aufgrund der wechselnden Funktionsweise mit mehreren Übersetzungsbereichen in vier Quadranten betrieben, weshalb diese zwingend gleich groß auszuführen sind.
Wird die Getriebevorrichtung 1 gemäß 1 beispielsweise in einem Gabelstapler verwendet, der nur eine angetriebene Fahrzeugachse aufweist, ist die Getriebeausgangswelle 8 der Getriebevorrichtung 1 gemäß 1 nicht erforderlich und der Abtrieb kann auf bauraumgünstige Art und Weise im Bereich der zweiten Vorgelegewelle 16 mit der Getriebevorrichtung 1 verbunden werden.
2 zeigt eine 1 entsprechende Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Getriebevorrichtung 1, die sich nur in Teilbereichen von dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß 1 unterscheidet. Aus diesem Grund wird zugunsten der Übersichtlichkeit in der nachfolgenden Beschreibung lediglich auf die Unterschiede zwischen den beiden Ausführungsbeispielen eingegangen und bezüglich der weiteren Funktionsweise der Getriebevorrichtung 1 gemäß 2 auf die vorstehende Beschreibung zu 1 verwiesen.
Bei der zweiten Ausführungsform der Getriebevorrichtung 1 gemäß 2 ist die Hydrostateinheit 4 auf der einen Seite der Planetengetriebeeinrichtung 9 vorgesehen, während die Getriebeeingangswelle 7 auf der hierzu gegenüberliegenden Seite der Planetengetriebeeinrichtung 9 verläuft. Das bedeutet, dass die Hydrostateinrichtung 4 und die Drehmomententnahme in Richtung eines Nebenabtriebes im Bereich der ersten Vorgelegewelle 15 auf der gleichen Seite der Planetengetriebeeinrichtung 9 und gegenüberliegend zur Getriebeeingangswelle 7 vorgesehen sind, womit die Getriebevorrichtung 1 gemäß 2 durch einen in axialer Richtung geringen Bauraumbedarf gekennzeichnet ist.
Des Weiteren ist die Getriebevorrichtung 1 gemäß 2 mit einem in radialer Richtung versetzten Abtrieb ausgeführt, da ein Teil des Getriebeausgangsmomentes über die achsversetzt zur Vorgelegewelle 16 vorgesehene Getriebeausgangswelle 8 und ein weiterer Teil über eine koaxial zur Vorgelegewelle 16 bzw. der Ausgangswelle des Motors 13 angeordnete weitere Getriebeausgangswelle 30 aus der Getriebevorrichtung 1 führbar ist. Die weitere Getriebeausgangswelle 30 ist vorliegend über ein als reibschlüssige Kupplung ausgeführtes Schaltelement 31 mit der zweiten Vorgelegewelle 16 in Wirkverbindung bringbar, womit der auf die weitere Getriebeausgangswelle 30 führbare Teil des Getriebeausgangsmomentes der Getriebevorrichtung 1 zusätzlich in Abhängigkeit der Übertragungsfähigkeit des Schaltelementes 31 variierbar ist.
Dabei besteht beispielsweise die Möglichkeit, dass über die Getriebeausgangswelle 8 Drehmoment in Richtung einer Fahrzeughinterachse eines Baggerladers geführt wird, während über die zuschaltbare weitere Getriebeausgangswelle 30 eine Fahrzeugvorderachse eines Baggerladers mit Antriebsmoment versorgbar ist.
3 zeigt ein Räderschema einer dritten Ausführungsform der Getriebevorrichtung 1, die im Wesentlichen der zweiten Ausführungsform der Getriebevorrichtung 1 gemäß 2 entspricht. Die Getriebevorrichtung 1 gemäß 3 ist ohne das Schaltelement 31 und die weitere Getriebeausgangswelle 30 der Getriebevorrichtung 1 gemäß 2 ausgeführt. Die Getriebevorrichtung 1 gemäß 3 ist nur im Bereich der Getriebeausgangswelle 8 auf der der Antriebsmaschine 2 abgewandten Seite der Getriebevorrichtung 1 mit dem Abtrieb koppelbar, wie es bei herkömmlichen Staplerantrieben bevorzugt ist.
Bei dem in 4 dargestellten vierten Ausführungsbeispiel der Getriebevorrichtung 1 ist die Hydrostateinrichtung 4 wie bei der zweiten und dritten Ausführungsform der Getriebevorrichtung 1 gemäß 2 und 3 auf der einen Seite der Planetengetriebeeinrichtung 9 angeordnet, während die Getriebeeingangswelle 7 auf der anderen Seite der Planetengetriebeeinrichtung 9 in Richtung der Antriebsmaschine 2 verlaufend angeordnet ist. Im Bereich des Getriebeausgangs bzw. der Getriebeausgangswelle 8 entspricht die Getriebevorrichtung 1 gemäß 4 im Wesentlichen der ersten Ausführung der Getriebevorrichtung 1 gemäß 1.
Bei allen in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen der Getriebevorrichtung 1 besteht die Möglichkeit, die Hydrostateinrichtung 4 in Einbaulage der Getriebevorrichtung 1 vertikal, d. h. in Fahrzeughochrichtung gesehen übereinander, oder horizontal, das bedeutet in Fahrzeugquer- oder Fahrzeuglängsrichtung gesehen nebeneinander, anzuordnen, wobei die Pumpe 12 bei vertikaler Anordnung über dem Motor 13 zu positionieren ist. Besonders bei einer Anordnung der Hydrostateinrichtung 4 gemäß 2 bis 4 ist ein Direktanbau der Antriebsmaschine 2 und der Getriebevorrichtung 1 möglich.
Bezugszeichenliste

1: Getriebevorrichtung
2: Antriebsmaschine
3: erster Leistungszweig
4: Hydrostateinrichtung
5: zweiter Leistungszweig
6: mechanische Einrichtung
7: Getriebeeingangswelle, Getriebeeingang
8: Getriebeausgangswelle, Getriebeausgang
9: Summierungsgetriebe, Planetengetriebeeinrichtung
10: Ausgangswelle der Antriebseinrichtung
11: Schwingungsdämpfer
12: Pumpe
13: Motor
14: Joch
15 bis 17: Vorgelegewelle
18: Getriebepumpe
19: Zahnradpaarung
20: Zahnrad
21: Zahnrad
22: Sonnenrad
23: Planetenträger
24: Hohlrad
25: Planetenrad
26: Zahnradpaarung
27: Zahnrad
28: Festrad
29: Festrad
29A: Festrad
30: weitere Getriebeausgangswelle
31: Schaltelement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007047194 A1 [0002]
DE 102008001613 A1 [0002]

Claims

Getriebevorrichtung (1) mit sekundär gekoppelter Leistungsverzeigung, wobei ein Teil eines anliegenden Drehmomentes in einem ersten Leistungszweig (3) wenigstens über eine Hydrostateinrichtung (4) und der andere Teil des Drehmomentes in einem zweiten Leistungszweig (5) über eine mechanische Einrichtung (6) zwischen einem Getriebeeingang (7) und einem Getriebeausgang (8) führbar ist, wobei die Hydrostateinrichtung (4) des ersten Leistungszweiges (3) wenigstens eine Pumpe (12) und wenigstens einen über einen hydraulischen Kreislauf damit wirkverbundenen Motor (13) umfasst, die beide verstellbar sind, und wobei die beiden Leistungszweige (3, 5) über ein Summierungsgetriebe (9) summierbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Summierungsgetriebe (9) als Planetengetriebeeinrichtung mit drei Wellen (22, 23, 24) ausgebildet ist, wobei eine erste Welle (23) der Planetengetriebeeinrichtung (9) mit dem Getriebeeingang (7), eine zweite Welle (22) der Planetengetriebeeinrichtung (9) mit der Pumpe (12) und eine dritte Welle (24) der Planetengetriebeeinrichtung (9) mit dem Motor (13) und dem Getriebeausgang (8) in Wirkverbindung steht, wobei nur ein Übersetzungsbereich vorgesehen ist, innerhalb dem eine Übersetzung über die Hydrostateinrichtung (4) stufenlos variierbar ist.
Getriebevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (12) kleiner als der Motor (13) dimensioniert ist
Getriebevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Getriebeeingang (7) und der Planetengetriebeeinrichtung (9) wenigstens zwei Fahrtrichtungsschaltelemente (KR, KV) vorgesehen sind, mittels welchen zwischen einem Modus für Vorwärtsfahrt und einem Modus für Rückwärtsfahrt umschaltbar ist.
Getriebevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einem Getriebeausgang und der Planetengetriebeeinrichtung wenigstens zwei Fahrtrichtungsschaltelemente vorgesehen sind, mittels welchen zwischen einem Modus für Vorwärtsfahrt und einem Modus für Rückwärtsfahrt umschaltbar ist.
Getriebevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Welle (23) der Planetengetriebeeinrichtung (9) ein Planetenträger, die zweite Welle (22) der Planetengetriebeeinrichtung (9) ein Sonnenrad und die dritte Welle (24) der Planetengetriebeeinrichtung (9) ein Hohlrad ist.
Getriebevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schluckvolumen des Motors (13) und ein Fördervolumen der Pumpe (12) in einem Bereich von 0 % bis 100 % variierbar sind, wobei das anstehende Drehmoment bei maximalem Schluckvolumen des Motors (13) und minimalem Fördervolumen der Pumpe (12) vollständig über den die Hydrostateinrichtung (4) aufweisenden ersten Leistungszweig (3) und bei minimalem Schluckvolumen des Motors (13) und maximalem Fördervolumen der Pumpe (12) vollständig über den die mechanische Einrichtung (6) aufweisenden zweiten Leistungszweig (5) geführt wird.
Getriebevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydrostateinrichtung (4) und der Getriebeeingang (7) auf derselben Seite der Planetengetriebeeinrichtung (9) angeordnet sind.
Getriebevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydrostateinrichtung (4) auf einer Seite der Planetengetriebeeinrichtung (9) und der Getriebeeingang (7) auf der anderen Seite der Planetengetriebeeinrichtung (9) angeordnet ist.
Getriebevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Getriebeausgang (8) wenigstens im Bereich einer mit einer Ausgangswelle (16) des Motors (13) in Wirkverbindung bringbaren und/oder wirkverbundenen Welle (30) vorgesehen ist.
Getriebevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Getriebeeingangs (7) zumindest ein Teil eines getriebeeingangsseitig anliegenden Drehmomentes in Richtung wenigstens einer mit einem Nebenabtrieb koppelbaren weiteren Welle (15, 17) abzweigbar ist.
Getriebevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (12) und der Motor (13) in Einbaulage der Getriebevorrichtung (1) in einem Fahrzeug an den vorhandenen Bauraum angepasst zueinander positioniert sind.
Getriebevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (12) und der Motor (13) in Einbaulage der Getriebevorrichtung (1) in einem Fahrzeug in Fahrzeughochrichtung übereinander oder in Fahrzeuglängs- oder Fahrzeugquerrichtung im Wesentlichen nebeneinander angeordnet sind.
Getriebevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (12) und der Motor (13) über ein Joch (14) gemeinsam verschwenkbar ausgebildet sind.
Getriebevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrtrichtungsschaltelemente (KV, KR) als reibschlüssige Lastschaltelemente ausgebildet sind.