DE102016200752A1

DE102016200752A1 - Stufenloses, hydrostatisch-mechanisches Leistungsverzweigungsgetriebe, Nutzfahrzeug mit einem solchen Leistungsverzweigungsgetriebe sowie Verfahren zum Betrieb eines derartigen Leistungsverzweigungsgetriebes

Info

Publication number: DE102016200752A1
Application number: DE102016200752.1A
Authority: DE
Inventors: Josef Häglsperger; Dieter Stöckl
Original assignee: AVL Commercial Driveline and Tractor Engineering GmbH
Current assignee: AVL Commercial Driveline and Tractor Engineering GmbH
Priority date: 2016-01-20
Filing date: 2016-01-20
Publication date: 2017-07-20

Abstract

Ein erfindungsgemäßes Nutzfahrzeug weist ein erfindungsgemäßes, stufenloses, hydrostatisch-mechanisches Leistungsverzweigungsgetriebe (100) auf, welches ein Planetengetriebe (130) zur Aufteilung einer mechanischen Eingangsleistung in einen ersten, mechanischen Leistungszweig und einen zweiten, hydrostatischen Leistungszweig sowie eine Summierungseinrichtung (140) aufweist. Der hydrostatische Leistungszweig weist einen ersten, als Pumpe betreibbaren Hydrostaten (H1) sowie einen zweiten (H2) und einen dritten (H3), mittels des ersten Hydrostaten (H1) antreibbaren Hydrostaten auf, die jeweils als Motor betreibbar sind und jeweils zur Abgabe einer Leistung an die Summierungseinrichtung (140) ausgebildet sind, wobei die vom dritten Hydrostaten (H3) abgegebene Leistung entweder entlang eines ersten Leistungspfades oder entlang eines zweiten Leistungspfades an die Summierungseinrichtung (140) übertragbar ist. Erfindungsgemäß werden die vom zweiten Hydrostaten (H2) und die vom dritten Hydrostaten (H3) an die Summierungseinrichtung (140) abgegebenen Leistungen erst auf der Summierungswelle (140) überlagert. Gemäß eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betrieb eines erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebes (100) wird beim Anfahren aus dem Stillstand die vom dritten Hydrostaten (H3) abgegebene Leistung in einer ersten Phase über den ersten Leistungspfad an die Summierungseinrichtung (140) übertragen.

Description

Die Erfindung betrifft ein stufenloses, hydrostatisch-mechanisches Leistungsverzweigungsgetriebe für ein Nutzfahrzeug, insbesondere für einen Traktor, Radlader, Telehandler, Forwarder, Skidder, Grader oder dergleichen.
Stufenlose, hydrostatisch-mechanische Leistungsverzweigungsgetriebe sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt, beispielsweise aus der DE 42 09 950 A1 , der DE 23 35 629 A1 , der DE 10 2004 021 071 A1 , der DE 10 2007 018 999 A1 oder der WO 2012/004173 A2 , wobei stufenlose Getriebe häufig auch als sogenannte CVT-Getriebe bezeichnet werden, wobei die Abkürzung CVT für Continuously Variable Transmission steht.
Aus der erstgenannten DE 42 09 950 A1 , welche auf Xaver Fendt & Co zurückgeht, ist beispielsweises ein stufenloses, hydrostatisch-mechanisches Leistungsverzweigungsgetriebe mit einem hydrostatischen Leistungszweig und einem mechanischen Leistungszweig bekannt, bei dem eine von einer Brennkraftmaschine abgegebene und auf eine Antriebswelle des Leistungsverzweigungsgetriebes aufgebrachte Antriebsleistung mittels eines Planentengetriebes mit einem Hohlrad, einer Sonne und einem Planetenradträger mit wenigstens einem Planetenrad in einen hydrostatischen Leistungsanteil und einen mechanischen Leistungsanteil aufgeteilt wird und anschließend mittels einer Summierungseinrichtung in Form einer Summierungswelle wieder zu einer Gesamt-Leistung überlagert bzw. aufsummiert wird.
Der hydrostatische Leistungsanteil wird dabei über den hydrostatischen Leistungszweig übertragen und der mechanische Leistungsanteil über den mechanischen Leistungszweig. Das heißt, das Planetengetriebe dient als Leistungsweiche und teilt die von einem Antriebsmotor auf die Antriebswelle aufgebrachte Leistung auf den hydrostatischen Leistungszweig und den mechanischen Leistungszweig auf, wobei der mechanische Leistungsanteil und der hydrostatische Leistungsanteil später mittels der Summierungseinrichtung wieder zu einer Gesamt-Leistung zusammengeführt werden.
Der hydrostatische Leistungszweig, der einen als Pumpe betreibbaren Hydrostaten umfasst, insbesondere eine durch Verschwenken stufenlos verstellbare Hydropumpe, sowie zwei als Motor betreibbare Hydrostaten, insbesondere zwei durch Verschwenken stufenlos verstellbare Hydromotoren, welche mit der Hydropumpe in hydraulischer Wirkverbindung stehen, bildet dabei ein hydrostatisches Getriebe, mit welchem sich eine stufenlose Übersetzung einstellen lässt.
Das stufenlose Einstellen der Übersetzung mittels des hydrostatischen Getriebes im hydrostatischen Leistungszweig erfolgt dabei durch stufenloses Verschwenken der Hydropumpe bzw. der Hydromotoren, wobei das Verschwenken jeweils eine Änderung des Förder- bzw. Schluckvolumens bewirkt, so dass jeweils ein anliegender Hydraulikmittelfluss stufenlos verändert wird.
Mit der vom Planetengetriebe in den hydrostatischen Leistungszweig abgeführten Leistung kann die Hydropumpe angetrieben werden, welche in Abhängigkeit von einem eingestellten Fördervolumen einen Hydraulikdruck erzeugt, mit welchem wiederum die beiden Hydromotoren angetrieben werden können. Je nach anstehendem Hydraulikdruck und jeweils eingestellten Schluckvolumina an den beiden Hydromotoren erzeugen die beiden Hydromotoren eine entsprechende, mechanische Abgabeleistung, welche als hydrostatischer Leistungsanteil an die Summierungseinrichtung übertragen werden kann, um mit dem mechanischen Leistungsanteil des mechanischen Leistungszweiges wieder zu einer Gesamt-Leistung überlagert zu werden.
Durch Wiederzusammenführen des Leistungsanteils des hydrostatischen Leistungszweiges mit dem Leistungsanteil des mechanischen Leistungszweig am Ende der beiden Leistungszweige lässt sich eine stufenlose Gesamtübersetzung einstellen.
Das heißt durch Überlagern bzw. Summieren des hydrostatischen Leistungsanteils mit dem mechanischen Leistungsanteil zu einer Gesamt-Leistung kann eine stufenlos einstellbare Übersetzung zwischen einer Eingangsdrehzahl und einer Ausgangsdrehzahl realisiert werden. Das Übersetzungsverhältnis des Leistungsverzweigungsgetriebes wird dabei über den hydrostatischen Leistungszweig eingestellt, in dem je nach gewünschter Übersetzung der über den mechanischen Leistungszweig übertragenen mechanischen Leistung eine entsprechende, über den hydrostatischen Leistungszweig übertragene und entsprechend übersetzte, hydrostatische Leistung überlagert wird.
Ein grundsätzlich nach dem vorbeschriebenen Prinzip ausgebildetes Leistungsverzweigungsgetriebe, je nach Zugkraftbedarf erhältlich mit einem oder mit zwei Hydromotoren, wird seit ca. 1996 unter der Bezeichnung „Fendt Vario-Getriebe“ insbesondere in Traktoren der Firma Fendt eingesetzt, wobei die über eine Verbrennungskraftmaschine angetriebene Antriebswelle dabei drehfest mit einen Planetenradträger des Planetengetriebes verbunden ist und diesen antreiben kann. Über den Planetenradträger, der wenigstens ein Planetenrad aufweist, können das Hohlrad sowie die Sonne des Planetengetriebes angetrieben werden, wobei über das Hohlrad der hydrostatische Leistungsanteil abgeführt werden kann und über die Sonne des Planetengetriebes der mechanische Leistungsanteil.
Aus der DE 10 2004 021 071 A1 ist ferner ein Leistungsverzweigungsgetriebe nach dem Prinzip eines vorbeschriebenen Leistungsverzweigungsgetriebes mit zwei Hydromotoren bekannt, bei dem wenigstens einer der beiden Hydromotoren über ein Drehzahlreduktionsgetriebe und eine Kupplung mit der Summierungseinrichtung gekoppelt werden kann, so dass das vom Hydromotor abgegebene Drehmoment bei geschlossener Kupplung mit einem Übersetzungsverhältnis >1 an die Summierungseinrichtung übertragen werden kann oder der Leistungsfluss vom Hydromotor zur Summierungseinrichtung durch Öffnen der Kupplung getrennt werden kann.
Aus der WO 2012/004173 A2 ist darüber hinaus bekannt, dass es zum Betrieb eines derartigen Leistungsverzweigungsgetriebes vorteilhaft ist, zur Verwirklichung eines stufenlosen Vorwärtsfahrbereiches, vor dem Anfahren zunächst das Fördervolumen der Hydropumpe auf null einzustellen und das Schluckvolumen der beiden Hydromotoren jeweils auf Maximum. Anschließend sollte in einer ersten Phase das Schluckvolumen der zwei Hydromotoren jeweils auf dem Maximum gehalten werden und das Fördervolumen der Hydropumpe in Vorwärtsfahrtrichtung vergrößert werden, bis es sein Maximum in Vorwärtsfahrtrichtung erreicht hat. In einer zweiten Phase sollte dann das Fördervolumen der Hydropumpe auf dem Maximum gehalten werden und das Schluckvolumen der beiden Hydromotoren jeweils vom Maximum bis auf null verringert werden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein alternatives, insbesondere ein verbessertes, stufenloses, hydrostatisch-mechanisches Leistungsverzweigungsgetriebe sowie ein Nutzfahrzeug mit einem verbesserten Leistungsverzweigungsgetriebe und ein Verfahren zum Betrieb eines erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebes bereitzustellen. Insbesondere ist eine Aufgabe, einen zumindest in einem Teilbetriebsbereich verbesserten Wirkungsgrad gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Leistungsverzweigungsgetrieben zu erreichen.
Diese Aufgabe wird mittels eines Leistungsverzweigungsgetriebes gemäß der Lehre des Anspruchs 1 gelöst sowie mittels eines Nutzfahrzeugs gemäß Anspruch 13 sowie durch ein Verfahren gemäß Anspruch 14. Bevorzugte Weiterbildungen des Leistungsverzweigungsgetriebes, des Nutzfahrzeugs und der Verfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Der Wortlaut der Ansprüche wird hiermit zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 ist ein stufenloses, hydrostatisch-mechanisches Leistungsverzweigungsgetriebe für ein Nutzfahrzeug, insbesondere für einen Traktor, Radlader, Telehandler, Forwarder, Skidder, Grader oder dergleichen.
Ein erfindungsgemäßes Leistungsverzweigungsgetriebe gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 weist eine mit einem Antriebsmotor koppelbare Antriebswelle, ein mit der Antriebswelle gekoppeltes Planetengetriebe sowie eine Summierungseinrichtung auf. Dabei ist das Planetengetriebe dazu ausgebildet, eine über die Antriebswelle aufgebrachte, mechanische Eingangsleistung in einen ersten Leistungszweig und einen zweiten Leistungszweig aufzuteilen, wobei der erste Leistungszweig ein mechanischer Leistungszweig ist und der zweite Leistungszweig ein hydrostatischer Leistungszweig. Die Summierungseinrichtung ist dazu ausgebildet, die Leistung des mechanischen Leistungszweigs und die Leistung des hydrostatischen Leistungszweigs wieder zu einer Gesamt-Leistung zu überlagern, wobei die Summierungseinrichtung eine Summierungswelle aufweist, auf welche die Leistung des hydrostatischen Leistungszweigs und die Leistung des mechanischen Leistungszweigs aufgebracht werden können. Dabei ist die Summierungswelle mit einer Abtriebswelle gekoppelt oder bildet die Abtriebswelle. Über die Abtriebswelle wird eine Ausgangsleistung abgeführt. Der hydrostatische Leistungszweig des Leistungsverzweigungsgetriebe weist ein hydrostatisches Getriebe auf mit einem, mit dem Planetengetriebe gekoppelten, als Pumpe betreibbaren und mittels der Antriebswelle antreibbaren ersten, verschwenkbaren Hydrostaten, sowie einem zweiten verschwenkbaren Hydrostaten und einem dritten verschwenkbaren Hydrostaten, wobei der zweite und der dritte Hydrostat jeweils als Motor betreibbar sind. Der zweite und der dritte Hydrostat sind dabei jeweils mit dem ersten Hydrostaten gekoppelt und jeweils mittels des ersten Hydrostaten antreibbar, wobei der zweite und der dritte Hydrostat jeweils zur Abgabe einer Leistung an die Summierungseinrichtung ausgebildet sind und jeweils mit der Summierungseinrichtung gekoppelt sind. Bei einem zur Summierungseinrichtung hergestellten Leistungsfluss kann die vom dritten Hydrostaten abgegebene Leistung jeweils entweder entlang eines ersten Leistungspfades oder entlang eines zweiten Leistungspfades an die Summierungseinrichtung übertragen werden.
Erfindungsgemäß ist das Leistungsverzweigungsgetriebe derart ausgebildet, dass die vom zweiten Hydrostaten an die Summierungseinrichtung abgegebene Leistung und die vom dritten Hydrostaten an die Summierungseinrichtung abgegebene Leistung ausschließlich auf der Summierungswelle überlagert werden. Das heißt, erfindungsgemäß werden die vom zweiten Hydrostaten und dritten Hydrostaten abgegebenen Leistungen stets auf der Summierungswelle zusammengeführt bzw. miteinander überlagert und nur dort.
Dadurch lässt sich eine besonders vorteilhafte, kompakte Anordnung eines stufenlosen, hydrostatisch-mechanischen Leistungsverzweigungsgetriebes realisieren, insbesondere eine besonders vorteilhafte, kompakte Anordnung eines Leistungsverzweigungsgetriebes, bei welchem die vom dritten Hydrostaten abgegebene Leistung wahlweise entlang eines ersten Leitungspfades oder entlang eines zweiten Leistungspfades an die Summierungseinrichtung übertragen werden kann.
Im Sinne der Erfindung wird unter einem stufenlosen Getriebe ein Getriebe verstanden, welches zumindest in einem bestimmten Bereich eine stufenlos einstellbare Übersetzung aufweist, das heißt, bei dem zumindest in einem bestimmten Bereich das Verhältnis der Drehzahlen der treibenden und der getriebenen Wellen, stufenlos geändert werden kann, beispielsweise in einem bestimmten Drehzahlbereich bzw. in einem Vorwärtsfahrbereich oder in einem Rückwärtsfahrbereich.
Im Sinne der Erfindung wird unter einem hydrostatischen Getriebe ein Getriebe verstanden, bei welchem unter Berücksichtigung auftretender Verluste, eine, insbesondere mechanische, Eingangsleistung auf eine Hydropumpe aufgebracht wird und von der Hydropumpe hydraulisch mittels einer Hydraulikflüssigkeit an wenigstens einen Hydromotor übertragen wird, wobei die Leistung vom Hydromotor wieder abgegeben wird, insbesondere als mechanische Leistung. Die Hydropumpe und die Hydromotoren können dabei entfernt voneinander angeordnet sein. Hydrostatische Getriebe sowie die einzelnen Komponenten sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt.
Hydrostatische Getriebe im Sinne der Erfindung ermöglichen eine stufenlose Einstellung der Übersetzung, das heißt eine stufenlose Drehzahl-Drehmomentenwandlung, wobei das Einstellen der stufenlosen Übersetzung insbesondere durch stufenloses Ändern des Hydraulikflusses zwischen der Hydropumpe und dem wenigstens einen Hydromotor erreicht wird, zum Beispiel durch eine stufenlose Fördervolumenänderung der Hydropumpe und/oder durch eine stufenlose Schluckvolumenänderung des Hydromotors.
Unter einer Hydropumpe im Sinne der Erfindung wird dabei ein als Pumpe betreibbarer Hydrostat verstanden und unter einem Hydromotor ein als Motor betreibbarer Hydrostat, wobei unter einem Hydrostaten eine hydraulische Maschine verstanden wird. Die Hydropumpe ist dabei, unter Berücksichtigung auftretender Verluste, dazu ausgebildet, eine mechanische Eingangsleistung in eine hydraulische Ausgangsleistung zu wandeln, insbesondere in eine hydraulische Leistung in Form von Druck und Volumenstrom, und dabei insbesondere einen kontinuierlichen Volumenstrom zu erzeugen. Ein Hydromotor ist entsprechend dazu ausgebildet unter Berücksichtigung auftretender Verluste, eine hydraulische Eingangsleistung, insbesondere eine hydraulische Leistung in Form von Druck und Volumenstrom, in eine mechanische Ausgangsleistung zu wandeln.
Unter dem Fördervolumen im Sinne der Erfindung wird dabei die Menge an Hydraulikflüssigkeit verstanden, welche eine Hydropumpe pro Umdrehung fördert. Unter dem Schluckvolumen wird dabei die Menge an Hydraulikflüssigkeit verstanden, welche ein Hydromotor pro Umdrehung verbraucht. Bei verstellbaren Hydropumpen ist das Fördervolumen dabei innerhalb gewisser Grenzen variabel, wobei das Fördervolumen dabei in der Regel unter anderem proportional zur Drehzahl ist, mit welcher die Hydropumpe angetrieben wird. Die von einem Hydromotor abgegebene Leistung ist bei konstantem Druck in der Regel unter anderem proportional zum Schluckvolumen.
Im Sinne der Erfindung wird unter einem mechanischen Getriebe ein Getriebe verstanden, mit welchem mithilfe mechanischer Komponenten eine Übersetzung aufgebracht werden kann. Beispiele für ein mechanisches Getriebe sind Stirnradgetriebe, Kegelradgetriebe oder Planetenradgetriebe.
Unter einem hydrostatisch-mechanischen Getriebe im Sinne der Erfindung wird entsprechend ein Getriebe verstanden, das wenigstens aus einem hydrostatischen Getriebe und einem mechanischen Getriebe zusammengesetzt ist, das heißt ein Getriebe, das ein hydrostatisches Getriebe sowie ein mechanisches Getriebe aufweist.
Im Sinne der Erfindung wird unter einem Leistungsverzweigungsgetriebe ein Getriebe verstanden, welches dazu ausgebildet ist, eine aufgebrachte Leistung auf mehrere Leistungszweige aufzuteilen, wobei in der Regel die aufgeteilte Leistung mittels einer sogenannten Summierungseinrichtung wieder zu einer Gesamt-Leistung überlagert werden kann.
Im Sinne der Erfindung wird unter einem Nutzfahrzeug ein Kraftfahrzeug verstanden, dass nach seiner Bauart und Einrichtung zum Transport von Personen und/oder Gütern bestimmt ist und/oder zum Ziehen von Anhängern oder ein Arbeitsfahrzeug ist, wie beispielsweise ein Radlader, Traktor oder dergleichen.
Im Sinne der Erfindung ist ein Traktor eine Zugmaschine, die in der Landwirtschaft zum Zug, aber auch zum Antrieb landwirtschaftlicher Maschinen benutzt wird.
Im Sinne der Erfindung wird unter einem Radlader eine Baumaschine zum Laden und Transportieren von Gütern, insbesondere über kurze Strecken, verstanden.
Im Sinne der Erfindung wird unter einem Telehandler ein Teleskop-Lader verstanden, welcher häufig auch als Teleskoparmstapler bezeichnet wird, und bei dem es sich um eine fahrbare Baumaschine handelt, die als Ausrüstungsträger konzipiert ist, das heißt mit verschiedenen Ausrüstungsteilen bestückt, unterschiedliche Aufgaben erledigen kann.
Im Sinne der Erfindung wird unter einem Forwarder ein Arbeitsfahrzeug für die Holzernte verstanden, das geerntetes Holz aus dem Wald an die für LKW befahrbaren Waldwege vorliefert. Forwarder werden häufig auch als Rückezug oder Tragrückeschlepper bezeichnet und sind zum Transport von Abschnitten entwickelt worden, das heißt von Holz, das in definierten Längen geerntet worden ist.
Im Sinne der Erfindung wird unter einem Skidder eine Arbeitsmaschine, insbesondere ein Arbeitsfahrzeug verstanden, welches dazu vorgesehen ist, gefällte Bäume aus dem Wald an einen mit LKW befahrbaren Weg zu ziehen und dort abzulegen.
Im Sinne der Erfindung wird unter einem Grader eine Baumaschine zum Herstellen von großen, ebenen Flächen verstanden, wobei ein Grader häufig auch als Planierer, Erdhobel oder Straßenhobel bezeichnet wird.
Im Sinne der Erfindung wird unter einem Antriebsmotor ein Motor verstanden, der dazu ausgebildet ist, eine Antriebswelle anzutreiben, wobei der Antriebsmotor beispielsweise ein Verbrennungsmotor oder ein Elektromotor oder dergleichen sein kann.
Im Sinne der Erfindung wird unter der Antriebswelle eine Welle verstanden, über welche eine vom Antriebsmotor aufgebrachte Leistung an das Leistungsverzweigungsgetriebe übertragen werden kann, wobei die Antriebswelle dabei in der Regel eine Eingangswelle des Leistungsverzweigungsgetriebes bildet.
Im Sinne der Erfindung wird unter einem Planetengetriebe ein als Umlaufrädergetriebe ausgebildetes Zahnradgetriebe verstanden, bei dem eine Eingangswelle und eine Ausgangswelle vorzugsweise zueinander fluchten. Ein Planetengetriebe im Sinne der Erfindung weist dabei wenigstens ein Hohlrad sowie eine Sonne und einen Planetenradträger mit wenigstens einem daran angebundenen Planetenrad auf, wobei sich das Planetenrad um die Sonne bewegen kann und sich mit dem Hohlrad und der Sonne im Eingriff befindet.
Im Sinne der Erfindung wird unter einem mechanischen Leistungszweig der Leistungszweig verstanden, welcher die durch das Planetengetriebe aufgeteilte mechanische Leistung überträgt. Entsprechend wird unter dem hydrostatischen Leistungszweig der Leistungszweig verstanden, in welchem die aufgeteilte Leistung hydrostatisch übertragen wird.
Im Sinne der Erfindung wird unter einer Summierungseinrichtung eine Einrichtung verstanden, welche dazu ausgebildet ist, die Leistungen der einzelnen Leistungszweige wieder zu einer Gesamt-Leistung zu überlagern, insbesondere aufzusummieren. Im speziellen Fall ist die Summierungseinrichtung dementsprechend dazu ausgebildet, die Leistung des mechanischen Leistungszweigs und die Leistung des hydrostatischen Leistungszweigs wieder zu einer Gesamt-Leistung zu überlagern, wobei unter einer Gesamt-Leistung insbesondere die Summe aus der mechanischen Leistung und der hydrostatischen Leistung verstanden wird.
Vorzugsweise ist der Planetenradträger des Planetengetriebes, welches zur Leistungsverzweigung vorgesehen ist, mit der Antriebswelle gekoppelt, insbesondere drehfest mit der Antriebswelle verbunden, so dass der Planetenradträger über die Antriebswelle angetrieben werden kann.
Bevorzugt ist das Hohlrad dabei mit dem als Pumpe betreibbaren, ersten Hydrostaten gekoppelt, insbesondere über eine zusätzliche Zahnradstufe, besonders bevorzugt über eine Stirnradstufe, wobei über das Hohlrad der hydrostatische Leistungsanteil abgeführt werden kann, mit welchem die Hydropumpe angetrieben werden kann.
Die Sonne des Planetengetriebes ist zur Leistungsverzweigung vorzugsweise mit der Summierungseinrichtung gekoppelt, insbesondere mit der Summierungswelle, so dass über die Sonne der mechanische Leistungsanteil abgeführt werden kann und auf die Summierungswelle übertragen werden kann. Bevorzugt ist die Sonne dabei über eine Zahnradstufe mit der Summierungseinrichtung gekoppelt, insbesondere über eine Stirnradstufe.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebes ist das Leistungsverzweigungsgetriebe derart ausgebildet, dass die an die Summierungseinrichtung übertragene Leistung des mechanischen Leistungszweigs, die vom zweiten Hydrostaten an die Summierungseinrichtung abgegebene Leistung und die vom dritten Hydrostaten an die Summierungseinrichtung abgegebene Leistung einstufig zu einer Gesamt-Leistung überlagert werden können, vorzugsweise mittels der Summierungswelle, insbesondere ausschließlich mit der Summierungswelle. Das heißt mit anderen Worten, die einzelnen Leistungsanteile, insbesondere die an die Summierungseinrichtung übertragene Leistung des mechanischen Leistungszweig und die beiden mittels des zweiten Hydrostaten und des dritten Hydrostaten erzeugten Leistungsanteile des hydrostatischen Leistungszweigs können in einer Stufe bzw. in einem Schritt alle gleichzeitig überlagert werden, vorzugsweise auf der Summierungswelle, insbesondere ausschließlich bzw. stets auf der Summierungswelle.
In einigen Fällen kann es hingegen vorteilhaft sein, wenn ein erfindungsgemäßes Leistungsverzweigungsgetriebe in einer alternativen Ausgestaltung derart ausgebildet ist, dass die einzelnen Leistungsanteile, insbesondere die an die Summierungseinrichtung übertragene Leistung des mechanischen Leistungszweigs, die vom zweiten Hydrostaten an die Summierungseinrichtung abgegebene Leistung und die vom dritten Hydrostaten an die Summierungseinrichtung abgegebene Leistung mehrstufig, vorzugsweise zweistufig, zu einer Gesamt-Leistung überlagert werden können. Vorzugsweise können dabei in einer ersten Stufe die Leistung des mechanischen Leistungszweiges und die von einem der beiden als Motor betreibbaren Hydrostaten abgegebene Leistung mittels der Summierungseinrichtung zu einer Zwischen-Leistung überlagert werden und in einer zweiten Stufe diese Zwischen-Leistung und die vom anderen der beiden als Motor betreibbaren Hydrostaten abgegebene Leistung zu einer Gesamt-Leistung überlagert werden, wobei die Zwischen-Leistung und die vom anderen der beiden als Motor betreibbaren Hydrostaten abgegebene Leistung vorzugsweise mittels der Summierungswelle, insbesondere ausschließlich mit der Summierungswelle zur Gesamt-Leistung überlagert werden können.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebes, kann die vom dritten Hydrostaten abgegebene Leistung entlang des ersten Leistungspfades ohne Übersetzung oder mit einer ersten Übersetzung über wenigstens ein erstes Übersetzungsgetriebe an die Summierungseinrichtung übertragen werden. Das heißt mit anderen Worten, dass im ersten Leistungspfad zwischen dem dritten Hydrostaten und der Summierungseinrichtung kein Übersetzungsgetriebe, ein erstes Übersetzungsgetriebe mit einer Übersetzung von 1 oder wenigstens ein Übersetzungsgetriebe mit einer von 1 verschiedenen Übersetzung angeordnet sein kann. Als besonders vorteilhaft hat sich dabei ein erstes Übersetzungsgetriebe erwiesen, welches eine von 1 verschiedene Übersetzung aufweist, insbesondere ein drehzahlreduzierend und damit drehmomenterhöhend wirkendes Übersetzungsgetriebe.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebes, kann die vom dritten Hydrostaten abgegebene Leistung entlang des zweiten Leistungspfades ohne Übersetzung oder mit einer ersten Übersetzung über wenigstens ein zweites Übersetzungsgetriebe an die Summierungseinrichtung übertragen werden. Das heißt mit anderen Worten, dass im zweiten Leistungspfad zwischen dem dritten Hydrostaten und der Summierungseinrichtung ebenfalls kein Übersetzungsgetriebe, ein erstes Übersetzungsgetriebe mit einer Übersetzung von 1 oder wenigstens ein Übersetzungsgetriebe mit einer von 1 verschiedenen Übersetzung angeordnet sein kann.
Dann können auch mit einem dritten Hydrostaten mit einer geringeren Leistung, insbesondere mit einem geringeren Drehmoment als bei aus dem Stand der Technik bekannten, vergleichbaren Leistungsverzweigungsgetrieben, im unteren Geschwindigkeitsbereich hohe Zugkräfte übertragen werden. Das heißt, mit einem erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebe mit einem drehmomenterhöhenden Übersetzungsgetriebe ist es ohne nennenswerte Einbußen in Bezug auf die Zugkraft im unteren Geschwindigkeitsbereich möglich, den dritten Hydrostat kleiner zu dimensionieren, das heißt auf eine geringere Nenngröße auszulegen, als bei vergleichbaren, aus dem Stand der Technik bekannten Leistungsverzweigungsgetrieben, da das geringere Drehmoment durch das Übersetzungsgetriebe kompensiert werden kann.
Ein im Verhältnis zu den sich ergebenden Möglichkeiten besonders einfach aufgebautes und damit äußerst vorteilhaftes Leistungsverzweigungsgetriebe ergibt sich mit einem, im ersten Leistungspfad angeordneten ersten Übersetzungsgetriebe mit einer drehmomenterhöhend wirkenden Übersetzung und mit einem zweiten Leistungspfad ohne Übersetzung.
Mit einem derartigen, erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebe ist es insbesondere möglich, die vom dritten Hydrostaten abgegebene Leistung je nach Bedarf, beispielsweise in einem unteren Geschwindigkeitsbereich, über den ersten Leistungspfad über das erste Übersetzungsgetriebe an die Summierungseinrichtung zu übertragen oder, beispielsweise in einem hohen Geschwindigkeitsbereich, über den zweiten Leistungspfad ohne Übersetzung.
Durch die wahlweise Übertragung der vom dritten Hydrostaten abgegebenen Leistung über den ersten Leistungspfad über das Übersetzungsgetriebe oder über den zweiten Leistungspfad ohne Übersetzung kann, wie bei aus dem Stand der Technik bekannten Leistungsverzweigungsgetrieben, auch im hohen Geschwindigkeitsbereich die vom dritten Hydrostaten abgegebene Leistung ohne Übersetzung an die Summierungseinrichtung übertragen werden, wodurch volumetrische und mechanische Verluste des Leistungsverzweigungsgetriebes so gut wie möglich reduziert werden können und somit ein besserer Gesamtwirkungsgrad des Leistungsverzweigungsgetriebes erreicht werden kann.
Zur Umschaltung zwischen dem ersten Leistungspfad und dem zweiten Leistungspfad vom dritten Hydrostaten zur Summierungseinrichtung und/oder gegebenenfalls vom zweiten Hydrostaten zur Summierungseinrichtung ist vorzugsweise wenigstens eine Kupplung vorgesehen, insbesondere zwei Kupplungen, wobei die Kupplungen quasi eine Art Weiche bilden und bevorzugt wenigstens eine Kupplung als Lamellenkupplung ausgebildet ist, so dass je nachdem, wie die Kupplungen geöffnet oder geschlossen sind, die vom dritten Hydrostaten abgegebene Leistung über den ersten Leistungspfad an die Summierungseinrichtung übertragen wird oder über den zweiten Leistungspfad. Die Kupplungen können dabei separat ausgebildet sein. Es kann aber selbstverständlich auch möglich sein, dass ein oder mehrere Kupplungen in eines oder mehrere der Übersetzungsgetriebe integriert sind.
Vorzugsweise kann die vom zweiten Hydrostaten abgegebene Leistung ohne eine Übersetzung, das heißt mit einem Übersetzungsverhältnis von 1:1, zur Summierungseinrichtung übertragen werden. Selbstverständlich ist es auch denkbar, die vom zweiten Hydrostaten abgegebene Leistung ebenfalls über wenigstens ein Übersetzungsgetriebe an die Summierungseinrichtung zu übertragen oder auch wie beim dritten Hydrostaten eine entsprechende Weiche vorzusehen, über welche die vom zweiten Hydrostaten abgegebene Leistung ebenfalls wahlweise bei einem zur Summierungseinrichtung hergestellten Leistungsfluss über einen ersten Leistungspfad mit oder ohne Übersetzung oder über einen zweiten Leistungspfad mit oder ohne Übersetzung an die Summierungsrichtung übertragen werden kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebes weist das erste Übersetzungsgetriebe und/oder das zweite Übersetzungsgetriebe vorzugsweise wenigstens eine Planetenstufe und/oder wenigstens eine Zahnradstufe auf, insbesondere eine Stirnradstufe, wobei unter einer Planetenstufe im Sinne der Erfindung ein Planetengetriebe mit wenigstens einer als Planetengetriebe ausgebildeten Getriebestufe verstanden wird.
Bevorzugt weist das erste Übersetzungsgetriebe eine Planetenstufe auf, insbesondere eine drehmomenterhöhend wirkende Planetenstufe und/oder ist als Planetenstufe ausgebildet.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebes kann der zweite Hydrostat über eine erste Kupplung, vorzugsweise über eine Lamellenkupplung, mit der Summierungseinrichtung gekoppelt werden, wobei mittels der ersten Kupplung ein Leistungsfluss vom zweiten Hydrostaten zur Summierungseinrichtung hergestellt oder getrennt werden kann. Dabei kann die vom zweiten Hydrostaten abgegebene Leistung bevorzugt bei geschlossener erster Kupplung an die Summierungseinrichtung übertragen werden, während vorzugsweise bei geöffneter erster Kupplung der Leistungsfluss getrennt ist und keine Übertragung der vom zweiten Hydrostaten abgegebenen Leistung an die Summierungseinrichtung erfolgt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebes kann der dritte Hydrostat sowohl über eine zweite Kupplung als auch über eine dritte Kupplung mit der Summierungseinrichtung gekoppelt werden. Dabei ist vorzugsweise mittels der dritten Kupplung ein Leistungsfluss entlang des ersten Leistungspfades vom dritten Hydrostaten zur Summierungseinrichtung herstellbar oder trennbar und mittels der zweiten Kupplung kann ein Leistungsfluss entlang des zweiten Leistungspfades vom dritten Hydrostaten zur Summierungseinrichtung hergestellt oder getrennt werden, wobei insbesondere die vom dritten Hydrostaten abgegebene Leistung entlang des ersten Leistungspfades an die Summierungseinrichtung übertragen wird, wenn die zweite Kupplung geöffnet ist und die dritte Kupplung geschlossen ist, und entlang des zweiten Leistungspfades, wenn die zweite Kupplung geschlossen ist und die dritte Kupplung geöffnet ist.
Besonders bevorzugt kann dabei, insbesondere zum Schalten bzw. wenigstens für einen Zeitraum eines Schaltvorgangs, der Leistungsfluss vom dritten Hydrostaten zur Summierungseinrichtung getrennt werden, indem die zweite Kupplung und die dritte Kupplung gleichzeitig geöffnet werden können. Das heißt, durch gleichzeitiges Öffnen der zweiten und der dritten Kupplung kann vorzugsweise der Leistungsfluss vom dritten Hydrostaten zur Summierungseinrichtung getrennt bzw. unterbrochen werden und durch Schließen der zweiten oder der dritten Kupplung kann bevorzugt wahlweise die vom dritten Hydrostaten abgegebene Leistung über den ersten Leistungspfad oder über den zweiten Leistungspfad an die Summierungseinrichtung abgegeben werden.
Bei einem vorbeschriebenen, besonders vorteilhaft ausgestalteten erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebe mit einem im ersten Leistungspfad angeordneten, ersten Übersetzungsgetriebe mit einer drehmomenterhöhend wirkenden Übersetzung und mit einem zweiten Leistungspfad ohne Übersetzung wird vorzugsweise die vom dritten Hydrostaten abgegebene Leistung über den zweiten Leistungspfad ohne Übersetzung an die Summierungseinrichtung übertragen, wenn die zweite Kupplung geschlossen ist und die dritte Kupplung geöffnet ist. Hingegen wird die vom dritten Hydrostaten abgegebene Leistung bevorzugt über den ersten Leistungspfad mit dem Übersetzungsgetriebe übertragen, wenn die zweite Kupplung geöffnet ist und die dritte Kupplung geschlossen ist. Dazu kann der dritte Hydrostat bevorzugt über die zweite Kupplung mit der Summierungseinrichtung drehfest gekoppelt werden und ist mittels der dritten Kupplung über das erste Übersetzungsgetriebe bevorzugt mit der Summierungseinrichtung drehverbindbar, jeweils insbesondere mit der Summierungswelle. Das heißt, bevorzugt kann der dritte Hydrostat zum einen über die zweite Kupplung drehfest mit der Summierungseinrichtung gekoppelt werden, so dass eine vom dritten Hydrostaten abgegebene Leistung an die Summierungseinrichtung übertragen werden kann, und zum anderen kann der dritte Hydrostat bevorzugt über die dritte Kupplung mit der Summierungseinrichtung derart drehverbunden werden, dass eine vom dritten Hydrostaten abgegebene Leistung über das erste Übersetzungsgetriebe an die Summierungseinrichtung übertragen werden kann.
Ist das erste Übersetzungsgetriebe als Planetenstufe ausgebildet ist, kann besonders bevorzugt die vom dritten Hydrostaten erzeugte mechanische Leistung über den Planetenradträger der Planetenstufe zur Summierungseinrichtung übertragen werden, wobei der dritte Hydrostat bevorzugt drehfest mit der Sonne der Planetenstufe verbunden ist und durch Schließen der zweiten Kupplung drehfest mit dem Planetenradträger verbunden werden kann und vorzugsweise durch Schließen der dritten Kupplung das Hohlrad der Planetenstufe und damit des ersten Übersetzungsgetriebes blockiert werden kann.
Dadurch wird bei geöffneter zweiter Kupplung und geschlossener dritter Kupplung das Hohlrad des Übersetzungsgetriebes blockiert und die vom dritten Hydrostaten abgegebene mechanische Leistung kann über den ersten Leistungspfad über das erste Übersetzungsgetriebe an die Summierungseinrichtung übertragen werden, und zwar von der drehfest mit dem dritten Hydrostaten verbundenen Sonne über die Planetenräder auf den Planetenradträger und von diesem weiter zur Summierungseinrichtung mit einem ersten Übersetzungsverhältnis gemäß der Ausgestaltung des Planetengetriebes mit der Übersetzung der Planetenstufe von der Sonne zum Planetenträger.
Bei geschlossener zweiter Kupplung und geöffneter dritter Kupplung hingegen kann die vom dritten Hydrostaten erzeugte Leistung über den zweiten Leistungspfad ohne Übersetzung direkt auf den Planetenradträger und von dort weiter zur Summierungseinrichtung übertragen werden. Sind die zweite Kupplung und die dritte Kupplung gleichzeitig geöffnet, ist der Leistungsfluss vom dritten Hydrostaten zur Summierungseinrichtung bevorzugt getrennt bzw. unterbrochen.
In einer alternativen, aber ebenfalls in einigen Anwendungsfällen vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebes mit einem als Zahnradstufe bzw. mit wenigstens einer Zahnradstufe ausgebildeten Übersetzungsgetriebe, insbesondere mit einem als Zahnradstufe ausgebildeten ersten Übersetzungsgetriebe, weist das Übersetzungsgetriebe zwei Zahnradstufen auf, insbesondere zwei Stirnradstufen. Das Leistungsverzweigungsgetriebe ist dabei bevorzugt derart ausgebildet, dass die dritte Kupplung zwischen der ersten Zahnradstufe und der zweiten Zahnradstufe angeordnet ist, so dass die beiden Zahnradstufen des Übersetzungsgetriebes vorzugsweise mittels der dritten Kupplung drehfest miteinander koppelbar sind bzw. der Leistungsfluss zwischen der ersten Zahnradstufe und der zweiten Zahnradstufe getrennt werden kann. Der dritte Hydrostat ist dabei vorzugsweise ohne eine Übersetzung mittels der zweiten Kupplung mit der Summierungseinrichtung drehverbindbar, das heißt, insbesondere ohne eine zwischengeschaltete Zahnradstufe, so dass bei geschlossener zweiter Kupplung und gleichzeitig geöffneter dritter Kupplung vorzugsweise eine vom dritten Hydrostaten abgegebene Leistung über den zweiten Leistungspfad ohne Übersetzung an die Summierungseinrichtung abgegeben werden kann und bei geöffneter zweiter Kupplung und geschlossener dritter Kupplung eine vom dritten Hydrostaten abgegebene Leistung über den ersten Leistungspfad mit Übersetzung zunächst über die erste Zahnradstufe und weiter über die zweite Zahnradstufe mit einer Übersetzung gemäß der Übersetzung der beiden Zahnradstufen an die Summierungseinrichtung übertragen wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebes weisen der zweite und der dritte Hydrostat jeweils unterschiedliche Nenngrößen und insbesondere auch unterschiedliche Nennleistungen auf. Dabei wird unter dem Begriff Nenngröße das Fördervolumen bei Pumpen und das Schluckvolumen bei Motoren in cm³/Umdrehung Nenngröße verstanden. Die Nennleistung liegt bei Hydrostaten vorzugsweise zwischen 55% und 65% der maximalen Leistung, d.h. Eckleistung. Besonders bevorzugt weist dabei der dritte Hydrostat eine kleinere Nenngröße auf als der zweite Hydrostat, wobei insbesondere der Hydromotor, dessen Leistung wahlweise über einen ersten Leistungspfad oder über einen zweiten Leistungspfad an die Summierungseinrichtung abgegeben werden kann, die kleinere Nenngröße aufweist, das heißt bevorzugt kleiner dimensioniert ist.
Sind beide als Motor betreibbaren Hydrostaten wahlweise sowohl über einen ersten Leistungspfad mit oder ohne Übersetzung oder über einen zweiten Leistungspfad mit oder ohne Übersetzung mit der Summierungseinrichtung koppelbar, weist vorzugsweise der Hydrostat die kleinere Nenngröße auf, der über ein Übersetzungsgetriebe mit einem größeren Übersetzungsverhältnis mit der Summierungseinrichtung gekoppelt ist, das heißt mit einem stärker drehzahlreduzierend bzw. stärker drehmomenterhöhend wirkenden Übersetzungsgetriebe.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebes sind der zweite und der dritte Hydrostat koaxial zueinander angeordnet, das heißt ihre Rotationsachsen sind vorzugsweise fluchtend angeordnet. Besonders bevorzugt sind der zweite und der dritte Hydrostat dabei jeweils auch koaxial zur Summierungswelle der Summierungseinrichtung angeordnet. Das heißt mit anderen Worten, dass in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung die Rotationsachsen vom zweiten und dritten Hydrostaten nicht nur fluchtend zueinander angeordnet sind, sondern auch fluchtend zur Rotationsachse der Summierungswelle.
In einer alternativen, aber ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebes sind die Rotationsachsen des zweiten und des dritten Hydrostaten parallel zueinander angeordnet und nicht koaxial, das heißt nicht fluchtend zueinander. Bevorzugt verlaufen die Rotationsachsen des zweiten und des dritten Hydrostaten dabei jedoch parallel zur Rotationsachse der Summierungswelle. Zur Übertragung der von den jeweils als Motor betreibbaren Hydrostaten abgegebenen Leistung an die Summierungseinrichtung, insbesondere zur Übertragung der Leistung auf die Summierungswelle, ist in diesem Fall vorzugsweise wenigstens eine Zahnradstufe vorgesehen, insbesondere eine Stirnradstufe welche mit der Summierungswelle gekoppelt ist. In diesem Fall bildet die Summierungswelle besonders bevorzugt die Abtriebswelle des Leistungsverzweigungsgetriebes. Dies kann in einigen Einbausituationen aus Bauraumgründen vorteilhaft sein.
Die Zahnradstufe kann dabei ein Übersetzungsverhältnis von 1:1 aufweisen oder aber auch ein anderes Übersetzungsverhältnis, je nach Anwendungsfall. Das heißt, wenn die Rotationsachse wenigstens eines der beiden als Motor betreibbaren Hydrostaten nicht koaxial zur Rotationsachse der Summierungswelle verläuft, dass die vom entsprechenden Hydrostaten abgegebene Leistung bevorzugt über wenigstens eine Zahnradstufe an die Summierungswelle übertragen wird. Je nach Anwendungsfall kann es dabei vorteilhaft sein eine Zahnradstufe mit einem Übersetzungsverhältnis abweichend von 1:1 vorzusehen. Selbstverständlich können auch die von beiden Hydrostaten abgegebenen Leistungen jeweils über wenigstens eine Zahnradstufe an die Summierungswelle übertragen werden.
Bei einem erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebe können selbstverständlich auch die Rotationsachsen des zweiten Hydrostaten und des dritten Hydrostaten koaxial zueinander angeordnet sein, aber parallel zur Summierungswelle.
Der erste, als Hydropumpe betreibbarer Hydrostat ist vorzugsweise als Schrägscheiben-Verstellpumpe ausgebildet, er kann aber auch als Schrägachsen-Einheit ausgebildet sein.
Wenigstens einer der als Motor betreibbaren Hydrostaten, das heißt wenigstens der zweite und/oder der dritte Hydrostat, ist als Schrägachsen-Verstellmotor ausgebildet, vorzugsweise als Weitwinkel-Einheit mit einem Schwenkbereich mindestens 45 Grad, insbesondere in beiden Richtungen.
Das Verstellen der Hydrostaten kann dabei jeweils auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen, beispielsweise elektro-hydraulisch, elektrisch, mechanisch oder dergleichen. Die Überwachung der Verstellpositionen kann dabei ebenfalls jeweils auf die nach dem Stand der Technik üblichen und bekannte Art und Weise elektronisch, mechanisch-hydraulisch oder dergleichen erfolgen.
Ist der als Hydropumpe betreibbare, erste Hydrostat derart ausgebildet, dass er aus einer Geradstellung in zwei Richtungen verschwenkbar ist, das heißt in eine Schwenkrichtung mit einem ersten, vorzugsweise positiven Schwenkbereich und in eine zweite, entgegengesetzte Schwenkrichtung mit einem zweiten, insbesondere negativen Schwenkbereich, ist mit einem erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebe das Rückwärtsfahren ohne das Vorhandensein eines zusätzlichen Reversiergetriebes möglich. Dazu muss lediglich die Hydropumpe in die andere Schwenkrichtung verschwenkt werden, da sich dadurch die Drehrichtung der mit der Hydropumpe gekoppelten Hydromotoren umkehrt, so dass diese ihre Leistung mit anderem Drehsinn an die Summierungseinrichtung abgeben.
Um jedoch einen nahezu uneingeschränkten Rückwärtsfahrbetrieb zu ermöglichen, insbesondere einen Rückwärtsfahrbetrieb mit nahezu gleicher Leistung wie im Vorwärtsfahrbetrieb, was durch eine bloße Drehrichtungsumkehr, wie vorbeschrieben, durch ein Verschwenken des ersten Hydrostaten in die andere Schwenkrichtung nicht zu erreichen ist, weist ein erfindungsgemäßes Leistungsverzweigungsgetriebe in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ein Reversiergetriebe auf, mit welchem zwischen einem Vorwärtsfahrbetrieb und einem Rückwärtsfahrbetrieb mechanisch umgeschaltet werden kann. Vorzugsweise ist das Reversiergetriebe dabei im mechanischen Leistungszweig zwischen dem Planetengetriebe und der Summierungswelle angeordnet.
Im Sinne der Erfindung wird dabei unter einem Reversiergetriebe ein Getriebe verstanden, welches die Umschaltung zwischen einem Vorwärtsfahrbetrieb und einem Rückwärtsfahrbetrieb mechanisch ermöglicht.
Ein derartiges Leistungsverzweigungsgetriebe ist insbesondere vorteilhaft für ein Nutzfahrzeug, bei dem die Rückwärtsfahrleistung etwa wie die Vorwärtsfahrleistung ausgebildet sein sollte, das heißt insbesondere für Radlader, Traktoren oder Telehandler.
Ein erfindungsgemäßes Nutzfahrzeug, insbesondere ein Traktor, Radlader, Telehandler, Forwarder, Skidder, Grader oder dergleichen ist dadurch gekennzeichnet, dass es ein erfindungsgemäßes stufenloses, hydrostatisch-mechanisches Leistungsverzweigungsgetriebe aufweist.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb eines erfindungsgemäßen stufenlosen, hydrostatisch-mechanischen Leistungsverzweigungsgetriebes, bei dem eine vom dritten Hydrostaten abgegebene Leistung bei einem zur Summierungseinrichtung hergestellten Leistungsfluss entweder über einen ersten Leistungspfad oder über einen zweiten Leistungspfad an die Summierungseinrichtung übertragen werden kann, wird erfindungsgemäß zum Anfahren aus dem Stillstand und anschließendem Beschleunigen bis auf eine maximale Abtriebsdrehzahl in einer ersten Phase in einem ersten Drehzahlbereich bis zum Erreichen einer zweiten Abtriebsdrehzahl die vom dritten Hydrostaten abgegebene Leistung über den ersten Leistungspfad an die Summierungseinrichtung übertragen. Dabei ist vorzugsweise die zweite Kupplung geöffnet und die dritte Kupplung geschlossen.
Ist im ersten Leistungspfad des Leistungsverzweigungsgetriebes dabei ein erstes Übersetzungsgetriebe angeordnet, insbesondere ein drehmomenterhöhendes erstes Übersetzungsgetriebe, kann auch mit einem kompakt ausgebildeten dritten Hydrostaten, insbesondere auch mit einem dritten Hydrostaten, der eine kleinere Nenngröße als der zweite Hydrostat aufweist und der insgesamt eine kleinere Nenngröße aufweist als die aus dem Stand der Technik bekannten Leistungsverzweigungsgetriebe mit zwei leistungsfähigen Hydrostatmotoren, ein entsprechendes Leistungsverzweigungsgetriebe ohne nennenswerte Zugkrafteinschränkungen im unteren Drehzahlbereich betrieben werden. Insbesondere kann weiterhin eine hohe Zugkraft im unteren Geschwindigkeitsbereich realisiert werden.
Im Sinne der Erfindung wird dabei unter dem Begriff Stillstand ein Zustand verstanden, in welchem das Fahrzeug steht. Dabei ist zwischen einem aktiven Stillstand und einem passiven Stillstand zu unterscheiden, wobei im aktiven Stillstand das Fahrzeug aktiv über die Getriebesteuerung, ohne eine Betätigung einer Bremseinrichtung, wie beispielsweise einer Feststellbremse oder einer Betriebsbremse, im Stillstand gehalten wird. Der Kraftfluss von der Antriebswelle zur Abtriebswelle ist dabei nicht unterbrochen. Es kann auch ein Drehmoment an der Abtriebswelle anliegen, z.B. ein Abstützmoment, wenn sich das Fahrzeug am Hang befindet.
Im passiven Stillstand wird das Fahrzeug mittels wenigstens einer Bremseinrichtung, beispielsweise mittels der Feststellbremse und/oder der Betriebsbremse, im Stillstand gehalten. Die Antriebswelle kann sich weiterhin drehen, muss sich aber selbstverständlich nicht drehen. Der Kraftfluss von der Antriebswelle zur Abtriebswelle kann dabei unterbrochen sein, muss aber nicht unterbrochen sein.
Im Sinne der Erfindung wird unter der Abtriebsdrehzahl dabei die Drehzahl verstanden, mit welcher sich die Abtriebswelle dreht. Im Sinne der Erfindung wird als maximale Abtriebsdrehzahl die Drehzahl der Abtriebswelle bezeichnet, welche maximal erreichbar ist in einer Drehrichtung bzw. einer Fahrtrichtung, beispielsweise im Vorwärtsfahrbetrieb und/oder im Rückwärtsfahrbetrieb.
Zum Einstellen eines aktiven Stillstands gibt es vorzugsweise zwei Möglichkeiten: Bei der ersten Möglichkeit befinden sich der zweite Hydrostat und der dritte Hydrostat, die jeweils als Motor betreibbar sind, vorzugweise jeweils in ihrer Stillstandsposition und sind bevorzugt jeweils vollständig verschwenkt, so dass sich am zweiten Hydrostaten und am dritten Hydrostaten bevorzugt jeweils ein Schluckvolumen von etwa 100% einstellt, wobei jeweils der Leistungsfluss vom zweiten Hydrostaten und vom dritten Hydrostaten zur Summierungseinrichtung hergestellt ist, das heißt vorhandene Kupplungen sind entsprechend geschlossen bzw. geöffnet.
Bei der vorbeschriebenen, besonders bevorzugten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebes mit einer ersten Kupplung zwischen dem zweiten Hydrostaten und der Summierungseinrichtung und einer zweiten Kupplung und einer dritten Kupplung zwischen dem dritten Hydrostaten und der Summierungseinrichtung sind vorzugsweise die erste Kupplung und die dritte Kupplung entsprechend geschlossen und die zweite Kupplung ist geöffnet.
Der erste, als Pumpe betreibbare Hydrostat befindet sich bei der ersten Möglichkeit zum Einstellen eines aktiven Stillstands dabei bevorzugt ebenfalls in seiner Stillstandsposition, wobei diese im aktiven Stillstand eine Geradstellung ist, wenn kein Stützmoment an der Abtriebswelle anliegt, das Fahrzeug also in der Ebene steht. Steht das Fahrzeug jedoch bergab oder bergauf geneigt an einer Hangneigung, ist der erste Hydrostat leicht in die eine oder andere Richtung ausgeschwenkt, je nach Wirkrichtung des durch die Hangneigung erzeugten Stützmomentes, denn das Stützmoment erzeugt einen Hydraulikdruck und dieser wiederum eine Leckage im Hydrostatkreis. Durch das Ausschwenken des ersten, als Pumpe betreibbaren Hydrostaten können die Leckageverluste ergänzt werden und ein Wegrollen des Fahrzeugs kann verhindert werden. Der zum Einstellen des aktiven Stillstands erforderliche Schwenkwinkel des ersten Hydrostaten kann dabei vorzugsweise in Abhängigkeit der erfassten Fahrzeuggeschwindigkeit bzw. in Abhängigkeit von wenigstens einer Raddrehzahl sowie einer zugehörigen Raddrehrichtung ermittelt werden.
Bei der zweiten Möglichkeit zum Einstellen eines aktiven Stillstands wird das Leistungsverzweigungsgetriebe derart mechanisch blockiert, dass ein Wegrollen des Fahrzeugs verhindert wird. Bei der vorbeschriebenen, besonders bevorzugten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebes mit einer zweiten Kupplung und einer dritten Kupplung zwischen dem dritten Hydrostaten und der Summierungseinrichtung werden zum Blockieren des Leitungsverzweigungsgetriebes bevorzugt die zweite Kupplung und die dritte Kupplung gleichzeitig geschlossen und bleiben geschlossen.
Im Sinne der Erfindung wird unter der Geradstellung dabei eine Verschwenkposition eines Hydrostaten bezeichnet, in welcher der Verschwenkwinkel in etwa 0 Grad beträgt, das heißt, in welcher Position der Hydrostat nicht verschwenkt ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird in der ersten Phase zum Anfahren aus dem Stillstand, wobei sich im Stillstand der erste Hydrostat und der zweite Hydrostat und der dritte Hydrostat jeweils in einer Stillstandsposition befinden, vorzugsweise in einem ersten Schritt, insbesondere bis zum Erreichen einer ersten Abtriebsdrehzahl innerhalb des ersten Drehzahlbereichs, der erste Hydrostat aus seiner Stillstandsposition zunehmend in Richtung eines maximalen Schwenkwinkels verschwenkt, für Vorwärtsfahrt vorzugsweise in eine erste Schwenkrichtung, für Rückwärtsfahrt vorzugsweise in eine zweite, entgegengesetzte Schwenkrichtung. Anschließend wird bevorzugt, insbesondere nach Erreichen der ersten Abtriebsdrehzahl, in einem oder mehreren weiteren Schritten, der erste Hydrostat in Richtung seines maximalen Schwenkwinkels weiter verschwenkt und der dritte Hydrostat wird bevorzugt aus seiner Stillstandsposition in Richtung einer Geradstellung verschwenkt, vorzugsweise bis zum Erreichen der zweiten Abtriebsdrehzahl.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird in der ersten Phase zum Anfahren aus dem Stillstand in Vorwärtsfahrtrichtung der erste Hydrostat, vorzugsweise im ersten Schritt, aus seiner Stillstandsposition in die erste Schwenkrichtung verschwenkt, vorzugsweise bis zu einem Schwenkwinkel, bei dem sich ein Fördervolumen von etwa 60–70% einstellt, insbesondere bis zu einem Schwenkwinkel, bei dem sich ein Fördervolumen von etwa 65% einstellt. Anschließend wird bei Vorwärtsfahrt in einem oder mehreren weiteren Schritten, insbesondere nach Erreichen der ersten Abtriebsdrehzahl, der erste Hydrostat vorzugsweise bis zu seinem maximalen Schwenkwinkel weiter verschwenkt und der dritte Hydrostat wird aus seiner Stillstandsposition vorzugsweise bis in die Geradstellung verschwenkt, so dass sich am ersten Hydrostaten bevorzugt ein Fördervolumen von 100% einstellt und am dritten Hydrostaten bevorzugt ein Schluckvolumen von etwa 0%. Der zweite Hydrostat befindet sich vorzugsweise weiterhin in seiner Stillstandsposition.
In einer alternativen, aber ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird hingegen in der ersten Phase zum Anfahren aus dem Stillstand in Rückwärtsfahrtrichtung der erste Hydrostat, vorzugsweise im ersten Schritt, aus seiner Stillstandsposition in die zweite Schwenkrichtung verschwenkt, vorzugsweise bis zu einem Schwenkwinkel, bei dem sich ein Fördervolumen von etwa 50% einstellt. Anschließend werden bei Rückwärtsfahrt in einem oder mehreren weiteren Schritten vorzugsweise der zweite Hydrostat und der dritte Hydrostat jeweils aus ihrer Stillstandsposition in Richtung der Geradstellung verschwenkt, insbesondere bis sich am zweiten Hydrostaten und am dritten Hydrostaten jeweils ein Schluckvolumen von etwa 50% einstellt.
Selbstverständlich kann es in einigen Fällen für eine optimale Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens und/oder die für einen optimalen Betrieb eines erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebes erforderlich sein, die einzelnen Hydrostaten um andere Schwenkwinkel als die genannten Schwenkwinkel zu verschwenken. Die genannten Schwenkwinkel haben sich jedoch als vorteilhaft herausgestellt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird in einer zweiten, sich vorzugsweise an die erste Phase anschließenden Phase, in einem zweiten Drehzahlbereich bis zum Erreichen einer dritten Abtriebsdrehzahl, die vom dritten Hydrostaten abgegebene Leistung über den zweiten Leistungspfad an die Summierungseinrichtung übertragen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird in der zweiten Phase, vorzugsweise in einem ersten Schritt, der Leistungsfluss entlang des ersten Leistungspfades vom dritten Hydrostaten zur Summierungseinrichtung getrennt und bleibt getrennt und der Leistungsfluss entlang des zweiten Leistungspfades vom dritten Hydrostaten zur Summierungseinrichtung wird hergestellt und bleibt hergestellt. Bevorzugt wird dazu die zweite Kupplung geschlossen und die dritte Kupplung geöffnet.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird in der zweiten Phase, vorzugsweise in einem zweiten Schritt, der zweite Hydrostat in Richtung einer Geradstellung verschwenkt, wobei vorzugsweise der zweite Hydrostat bis in die Geradstellung verschwenkt wird, so dass sich am zweiten Hydrostaten ein Schluckvolumen von etwa 0% einstellt, und vorzugsweise wird gleichzeitig der dritte Hydrostat aus der Geradstellung heraus verschwenkt, vorzugsweise bis zu seinem maximalen Schwenkwinkel, so dass sich ein Schluckvolumen von etwa 100% am dritten Hydrostaten einstellt, insbesondere jeweils bei Erreichen der dritten Abtriebsdrehzahl.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird in einer dritten, sich vorzugsweise an die zweite Phase anschließenden Phase, in einem dritten Drehzahlbereich bis zum Erreichen einer maximalen Abtriebsdrehzahl, vorzugsweise in einem ersten Schritt, der Leistungsfluss zwischen dem zweiten Hydrostaten und der Summierungseinrichtung getrennt und bleibt getrennt, wobei vorzugsweise der Leistungsfluss entlang des zweiten Leistungspfades vom dritten Hydrostaten zu Summierungseinrichtung hergestellt bleibt. Zur Trennung des Leistungsflusses zwischen dem zweiten Hydrostaten und der Summierungseinrichtung wird bevorzugt die erste Kupplung geöffnet und bleibt geöffnet. Dadurch kann der Wirkungsgrad des Leistungsverzweigungsgetriebes verbessert werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird in der dritten Phase, vorzugsweise in einem zweiten Schritt, der dritte Hydrostat in Richtung der Geradstellung verschwenkt, vorzugsweise bis in die Geradstellung, so dass sich am dritten Hydrostaten ein Schluckvolumen von etwa 0% einstellt, insbesondere bei Erreichen der maximalen Abtriebsdrehzahl.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird bevorzugt in einer weiteren und sich insbesondere an die dritte Phase anschließenden Phase nach dem Erreichen der maximalen Abtriebsdrehzahl und vorzugsweise während des Betriebs des Leistungsverzweigungsgetriebes mit maximaler Abtriebsdrehzahl der Leistungsfluss zwischen der Summierungseinrichtung und jeweils dem zweiten Hydrostaten und dem dritten Hydrostaten getrennt und bleibt getrennt. Das heißt, dass nach Erreichen der maximalen Abtriebsdrehzahl, insbesondere wenn das Leistungsverzweigungsgetriebe länger mit maximaler Abtriebsdrehzahl betrieben werden soll, vorzugsweise nach Erreichen bzw. bei Erreichen der maximalen Abtriebsdrehzahl auch der Leistungsfluss zwischen dem dritten Hydrostaten und der Summierungseinrichtung getrennt wird und getrennt bleibt. Dadurch kann der Wirkungsgrad des Leistungsverzweigungsgetriebes noch weiter verbessert werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, insbesondere zum Betrieb eines erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebes mit einem Reversiergetriebe, wird vor dem Anfahren aus dem Stillstand zunächst mittels des Reversiergetriebes die gewünschte Fahrtrichtung, vorwärts oder rückwärts, eingestellt und anschließend zum Anfahren aus dem aktiven Stillstand der erste Hydrostat verschwenkt, wobei der erste Hydrostat dabei zum Anfahren in Vorwärtsfahrtrichtung in die erste Schwenkrichtung verschwenkt wird und zum Anfahren in Rückwärtsfahrtrichtung in die zweite Schwenkrichtung, vorzugsweise jeweils bis zu einem Schwenkwinkel, bei dem sich ein Fördervolumen von etwa 100% einstellt. Anschließend bzw. während des Verschwenkens des ersten Hydrostaten wird vorzugsweise gemäß der Schritte des vorbeschriebenen, erfindungsgemäßen Verfahrens für Vorwärtsfahrt beschleunigt. Das heißt mit anderen Worten, dass bevorzugt zum Anfahren aus dem Stillstand bei einem erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebe mit Reversiergetriebe vor dem eigentlichen Anfahren zunächst mittels des Reversiergetriebes die gewünschte Fahrtrichtung eingestellt wird und anschließend wie beim Anfahren aus dem Stillstand in Vorwärtsfahrtrichtung der erste Hydrostat entsprechend in die zugehörige Schwenkrichtung verschwenkt wird: zum Anfahren in Vorwärtsfahrtrichtung in die erste Schwenkrichtung und zum Anfahren in Rückwärtsfahrtrichtung in die zweite Schwenkrichtung. Dadurch kann ein nahezu uneingeschränkter Rückwärtsfahrbetrieb ermöglicht werden.
Diese und weitere Merkmale und Vorteile gehen aus der Beschreibung und auch aus den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausgestaltung der Erfindung verwirklicht sein können und eine vorteilhafte sowie für sich genommen eine schutzfähige Ausführung darstellen können, für die ebenfalls Schutz beansprucht wird. Im Folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele weiter erläutert, wobei die Erfindung dazu in den beigefügten Zeichnungen schematisch dargestellt ist. Dabei zeigen
1a ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebes in schematischer Darstellung im Zustand eines aktiven Stillstands in der Ebene,
1b das erfindungsgemäße Leistungsverzweigungsgetriebe aus 1a in einer ersten Phase während eines ersten Schrittes beim Anfahren aus dem Stillstand in der Ebene bis zum Erreichen einer ersten Abtriebsdrehzahl,
1c das erfindungsgemäße Leistungsverzweigungsgetriebe aus den 1a und 1b während eines zweiten Schrittes in der ersten Phase bis zum Erreichen einer zweiten Abtriebsdrehzahl und damit dem Ende der ersten Phase,
2a das Leistungsverzweigungsgetriebe aus den vorbeschriebenen Figuren am Ende eines ersten Schrittes einer zweiten Phase,
2b das Leistungsverzweigungsgetriebe aus den vorbeschriebenen Figuren während eines zweiten Schrittes in der zweiten Phase, insbesondere bis zum Erreichen einer dritten Abtriebsdrehzahl
3a das Leistungsverzweigungsgetriebe aus den vorbeschriebenen Figuren am Ende eines ersten Schrittes einer dritten Phase,
3b das Leistungsverzweigungsgetriebe aus den vorbeschriebenen Figuren während eines zweiten Schrittes in der dritten Phase,
3c das Leistungsverzweigungsgetriebe aus den vorbeschriebenen Figuren am Ende des zweiten Schrittes in der dritten Phase, insbesondere nach Erreichen einer vierten Abtriebsdrehzahl
4 ein Diagramm zur Visualisierung der auftretenden, einzelnen Schwenkwinkelverläufe der drei Hydrostaten sowie der Schaltzustände der einzelnen Kupplungen über der Abtriebsdrehzahl beim Anfahren aus dem Stillstand bis zum Erreichen einer maximalen Abtriebsdrehzahl mit einem erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebes gemäß eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
5a das erfindungsgemäße Leistungsverzweigungsgetriebe aus den vorbeschriebenen Figuren im Zustand eines aktiven Stillstands in der Ebene wie in 1, jedoch vor dem Anfahren in Rückwärtsfahrtrichtung,
5b das erfindungsgemäße Leistungsverzweigungsgetriebe aus den vorbeschriebenen Figuren während eines ersten Schrittes in einer ersten Phase beim Anfahren aus dem aktiven Stillstand in der Ebene in Rückwärtsfahrtrichtung bis zum Erreichen einer ersten Abtriebsdrehzahl,
5c das Leistungsverzweigungsgetriebe aus 5b während eines zweiten Schrittes in der ersten Phase im Rückwärtsfahrbetrieb bis zum Erreichen einer zweiten Abtriebsdrehzahl,
6 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebes mit einem Reversiergetriebe im mechanischen Leistungszweig während eines ersten Schrittes in einer ersten Phase zum Anfahren aus dem aktiven Stillstand in der Ebene in Vorwärtsfahrtrichtung,
7 das erfindungsgemäße Leistungsverzweigungsgetriebe aus 6 im aktiven Stillstand in der Ebene nach dem Umschalten auf Rückwärtsfahrbetrieb,
8 das Leistungsverzweigungsgetriebe aus den 6 und 7 während eines ersten Schrittes in einer ersten Phase zum Anfahren aus dem aktiven Stillstand in der Ebene in Rückwärtsfahrtrichtung,
9 ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebes,
10 ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebes,
11 ein fünftes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebes,
12 ein sechstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebes,
13 ein siebtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebes und
14 ein achtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebes.
1a zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebes 100 für einen Radlader in schematischer Darstellung. Das Leistungsverzweigungsgetriebe 100 weist eine mit einem Antriebsmotor 120 verbindbare Antriebswelle 110 auf, über welche eine mechanische Eingangsleistung dem Leistungsverzweigungsgetriebe 100 zugeführt werden kann. Um die Übertragung von Stößen, Schwingungen oder dergleichen vom Antriebsmotor 120 zur Antriebswelle auf die Antriebswelle 110 zu reduzieren, ist bei diesem Ausführungsbeispiel ein hier nicht dargestellter Dämpfer vorgesehen. Der Antriebsmotor 120 ist wie in diesem Fall vorteilhaft ein Verbrennungsmotor, kann aber selbstverständlich auch ein Elektromotor oder ein anderer Antriebsmotor sein.
Zur Verzweigung der Leistung weist das Leistungsverzweigungsgetriebe 100 ein Planetengetriebe 130 auf, wobei das Planetengetriebe 130 einen Planetenradträger 131, an welchem mindestens drei, in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnete Planetenräder 132 befestigt sind, eine Sonne 134 sowie ein Hohlrad 133 auf. Mit Hilfe des Planetengetriebes 130 kann die über die Antriebswelle 110 aufgebrachte mechanische Leistung in einen ersten mechanischen Leistungszweig und einen zweiten hydrostatischen Leistungszweig aufgeteilt werden.
Dazu wird der mechanische Leistungsanteil, das heißt die über den mechanischen Leistungszweig geführte Leistung, von der Antriebswelle 110 über den mit der Antriebswelle 110 drehfest verbundenen Planetenradträger 131, über die Planetenräder 132 auf die Sonne 134 und von dort weiter, in diesem Fall zusätzlich noch über eine Stirnradstufe mit den Stirnrädern Z3 und Z4, an die Welle 140 abgeführt.
Der hydrostatische Leistungsanteil wird über den Planetenradträger 131 und die am Planetenradträger 131 befestigten Planetenräder 132 auf das Hohlrad 133 des Planetengetriebes 130 übertragen und von dort, bei diesem Ausführungsbeispiel zusätzlich noch über eine Stirnradstufe mit den Stirnrädern Z1 und Z2, zu einem ersten, als Pumpe betreibbaren Hydrostaten H1, das heißt zu einer Hydropumpe H1, abgeführt.
Der erste, als Pumpe betreibbare Hydrostat H1 steht mit einem zweiten Hydrostaten H2 sowie einen dritten Hydrostaten H3 in hydraulischer Wirkverbindung und ist zum Antrieb der beiden Hydrostaten H2 und H3 vorgesehen, wobei der zweite und der dritte Hydrostat H2 bzw. H3 jeweils als Motor betreibbar sind.
Die von der Antriebswelle 110 in den hydrostatischen Leistungszweig abgeführte, mechanische Leistung dient dabei dazu, die Hydropumpe H1 anzutreiben, welche die mechanische Leistung in eine hydraulische Leistung umwandelt, mit welcher wiederum die beiden Hydromotoren H2 und H3 angetrieben werden können. Dabei sind die beiden Hydromotoren H2 und H3 jeweils wiederum dazu ausgebildet, die hydraulische Leistung in eine mechanische Leistung umzuwandeln und dementsprechend jeweils eine mechanische Leistung abzugeben. Die von dem zweiten Hydrostaten H2 und dem dritten Hydrostaten H3 abgegebene Leistung wird dabei ebenfalls, wie der mechanische Leistungsanteil, der über den mechanischen Leistungszweig geführt worden ist, auf die Welle 140 übertragen, mittels welcher die einzelnen Leistungsanteile wieder zu einer Gesamt-Leistung überlagert werden können.
Das heißt die Welle 140 dient dazu, den Leistungsanteil des ersten, mechanischen Leistungszweiges, also den mechanischen Leistungsanteil, und den Leistungsanteil des zweiten, hydrostatischen Leistungszweiges, also den hydrostatischen Leistungsanteil, wieder aufzusummieren bzw. zu einer Gesamt-Leistung zu überlagern. Daher wird die Welle 140 im Folgenden auch als Summierungswelle 140 bezeichnet.
Bei einem erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebe werden die vom zweiten Hydrostaten abgegebene Leistung und die vom dritten Hydrostaten abgegebene Leistung jeweils ausschließlich auf der Summierungswelle 140 überlagert, das heißt die vom zweiten Hydrostaten abgegebene Leistung und die vom dritten Hydrostaten abgegebene Leistung werden bei einem erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebe stets und nur auf der Summierungswelle 140 zusammengeführt.
Bei diesem erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebe 100 werden jedoch nicht nur die beiden, vom zweiten Hydrostaten H2 und vom dritten Hydrostaten H3 erzeugten Leistungsanteile auf der Summierungswelle 140 überlagert, sondern insbesondere sämtliche Leistungsanteile, das heißt der mechanische Leistungsanteil ebenfalls. Damit werden alle Leistungsanteile in einer einzigen Stufe, das heißt ein einem einzigen Schritt, wieder zu einer Gesamt-Leistung überlagert bzw. zusammengeführt, und nicht beispielsweise bereits zwei der Leistungsanteile zuvor zu einer Zwischen-Leistung und die Summierungswelle 140 bildet somit eine Summierungseinrichtung 140.
Neben der Summierungswelle 140 ist bei diesem Ausführungsbeispiel noch eine weitere Welle 150 vorgesehen, welche eine Abtriebswelle 150 bildet und auf welche die Gesamt-Leistung von der Summierungswelle 140 mittels einer Zahnradstufe, gebildet durch die Stirnräder Z4 und Z5, übertragen wird. Über die Abtriebswelle 150 kann dann eine Ausgangsleistung des Leistungsverzweigungsgetriebes 100 abgeführt werden.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der zweite Hydrostat H2 mittels einer ersten Kupplung K1 in Form einer Lamellenkupplung mit der Summierungswelle 140 drehfest verbindbar, wobei der zweite Hydrostat H2 mit der Summierungswelle 140 drehfest verbunden ist und der Leistungsfluss vom zweiten Hydrostaten H2 zur Summierungswelle 140 hergestellt ist, wenn die erste Kupplung K1 geschlossen ist. Ist die erste Kupplung K1 hingegen geöffnet, ist der Leistungsfluss vom zweiten Hydrostaten H2 zur Summierungswelle 140 getrennt und es wird keine vom zweiten Hydrostaten H2 abgegebene Leistung an die Summierungswelle 140 übertragen.
Der dritte Hydrostat H3 ist bei diesem Ausführungsbeispiel über eine ebenfalls als Lamellenkupplung ausgebildete, zweite Kupplung K2 mit der Summierungseinrichtung 140 drehfest verbindbar und über ein erstes Übersetzungsgetriebe 160 und eine auch als Lamellenkupplung ausgebildete dritte Kupplung K3 drehverbindbar, so dass wahlweise die vom dritten Hydrostaten H3 abgegebene Leistung über einen ersten Leistungspfad über das erste Übersetzungsgetriebe 160 mit einer ersten Übersetzung oder über einen zweiten Leistungspfad ohne Übersetzung an die Summierungseinrichtung 140 abgegeben werden kann, wobei das erste Übersetzungsgetriebe 160 bei diesem Ausführungsbeispiel als drehzahlreduzierend wirkendes Übersetzungsgetriebe 160 ausgebildet ist und die erste Übersetzung somit drehmomenterhöhend wirkt.
Das erste Übersetzungsgetriebe 160 ist in diesem Fall als Planetengetriebe 160 mit einer Planentenstufe ausgebildet und weist entsprechend einen Planetenradträger 161 mit daran angeordneten Planetenrädern 162 sowie eine Sonne 164 und ein Hohlrad 163 auf. Die Sonne 164 des ersten Übersetzungsgetriebes ist dabei über eine hier nicht näher bezeichnete Welle drehfest mit dem dritten Hydrostaten H3 verbunden, während der Planetenradträger 161 drehfest mit der Summierungswelle 140 verbunden ist. Über die dritte Kupplung K3 kann das Hohlrad 163 des ersten Übersetzungsgetriebes 160 blockiert werden.
Ist die zweite Kupplung K2 geöffnet und die dritte Kupplung K3 geschlossen, wird die vom dritten Hydrostaten H3 abgegebene Leistung über den ersten Leistungspfad über das erste Übersetzungsgetriebe 160 an die Summierungswelle 140 übertragen, und zwar über die Sonne 164 auf die Planentenräder 162, welche sich an dem aufgrund der geschlossenen Kupplung K3 blockierten Hohlrad 163 abstützen, so dass die Leistung nicht auf das Hohlrad 163 sondern auf den Planetenradträger 161 übertragen wird und von dort weiter auf die Summierungswelle 140.
Durch Schließen der zweiten Kupplung K2 und Öffnen der dritten Kupplung K3 wird die vom dritten Hydrostaten H3 abgegebene mechanische Leistung entlang des zweiten Leistungspfades, in diesem Fall ohne eine Übersetzung, auf die Summierungswelle 140 übertragen, und zwar unmittelbar über den Planetenradträger 161, der mit der Summierungswelle 140 drehfest verbunden ist und sich gemeinsam mit der Sonne 164 mitdreht.
Selbstverständlich kann der Leistungsfluss zwischen dem dritten Hydrostaten H3 zur Summierungswelle 140 auch getrennt werden, beispielsweise für einen lastfreien Schaltvorgang. Dazu müssen sowohl die zweite Kupplung K2 als auch die dritte Kupplung K3 geöffnet werden.
Die drei Hydrostaten H1, H2, H3 sind dabei jeweils als stufenlos verstellbare Hydrostaten ausgebildet, wobei es sich jeweils um durch Verschwenken verstellbare Hydrostaten H1, H2 und H3 handelt. Der erste Hydrostat H1 ist in diesem Fall als Schrägscheiben-Verstellpumpe ausgebildet mit einem Schwenkbereich von etwa 18 Grad in jede Richtung, Der zweite Hydrostat H2 und der dritte Hydrostat H3 sind jeweils als Schrägachsen-Verstellmotor ausgebildet und weisen einen Schwenkbereich von 32 Grad in nur eine Richtung auf. Selbstverständlich können der zweite Hydrostat H2 und der dritte Hydrostat H3 ebenfalls in zwei Richtungen verschwenkbar sein. Dies bringt jedoch keinen nennenswerten Vorteil. In einigen Fällen kann es allerdings vorteilhaft sein, einen oder beide der als Motor betreibbaren Hydrostaten H2 und H3 jeweils als Weitwinkel-Schrägachsen-Verstellmotoren auszubilden, das heißt mit einem Schwenkbereich von mindestens 45 Grad in wenigstens eine Richtung, insbesondere mit einem Schwenkbereich von etwa 50 Grad in wenigstens eine erste Schwenkrichtung.
Über den Schwenkwinkel sowie die aktuelle Drehzahl der als Hydromotoren betreibbaren Hydrostaten H2 und H3, das heißt durch Verschwenken des zweiten Hydrostaten H2 und des dritten Hydrostaten H3, sowie Ändern der an diesen beiden Hydrostaten H2 und H3 anliegenden Drehzahl kann jeweils das Schluckvolumen des zweiten und des dritten Hydrostaten H2 bzw. H3 eingestellt werden, und somit, wieviel mechanische Leistung aus dem hydrostatischen Leistungszweig auf die Summierungswelle 140 übertragen werden soll. Dabei wird bei einem Verschwenken von 100%, das heißt bei einem maximalen Schwenkwinkel und einem Schluckvolumen von 100%, jeweils die für die anliegende Drehzahl, maximale mechanische Leistung von den Hydromotoren H2 und H3 abgegeben, wobei die abgegebene mechanische Leistung dabei umgekehrt proportional zur Abtriebsdrehzahl ist. Das heißt, je schneller die Summierungswelle 140 oder die Abtriebswelle 150 drehen, desto geringer ist die vom zweiten Hydrostaten H2 und vom dritten Hydrostaten H3 abgegebene mechanische Leistung.
Durch das Verschwenken des ersten, als Pumpe betreibbaren Hydrostaten H1 kann das Fördervolumen des Hydrostaten H1 verstellt werden und somit die von der Hydropumpe H1 abgegebene und zum Antrieb der beiden als Motor betreibbaren Hydrostaten H2 und H3 genutzte, hydraulische Leistung. Zum anderen entsteht durch Verschwenken des ersten Hydrostaten H1 ein als Stützmoment wirkendes Moment am Hohlrad 133 des Planetengetriebes 130, welches bewirkt, dass sich die Planetenräder 132, welche über den Planetenradträger 131 drehfest mit der Antriebswelle 110 verbundenen sind, am Hohlrad 133 abstützen, wodurch der Anteil der über die Sonne 134 in den mechanischen Leistungszweig abgeführten mechanischen Leistung zunimmt. Steht das Hohlrad 133, ist der hydrostatische Leistungsanteil Null, das heißt, die von der Antriebswelle 110 übertragene Leistung wird vollständig über den mechanischen Leistungszweig abgeführt.
Das heißt mit anderen Worten, durch Verschwenken des ersten, als Pumpe betreibbaren Hydrostaten H1 kann zum einen die Aufteilung der mechanischen Eingangsleistung in den ersten mechanischen Leistungszweig und den zweiten hydrostatischen Leistungszweig eingestellt werden. Zum anderen kann mittels des ersten Hydrostaten H1 die dem zweiten Hydrostaten H2 und dem dritten Hydrostaten H3 zugeführte hydraulische Leistung eingestellt werden. Und mittels des zweiten und des dritten, jeweils als Motor betreibbaren Hydrostaten H2 und H3 kann die aus dem hydrostatischen Leistungszweig abgegebene, mechanische Leistung eingestellt werden.
Somit bilden der erste, als Pumpe betreibbare Hydrostat H1 sowie der zweite und der dritte, jeweils als Motor betreibbare Hydrostat H2 und H3 ein stufenloses, hydrostatisches Getriebe, mit welchem eine mechanische, in den hydrostatischen Leistungszweig geleitete Leistung, insbesondere definiert durch Drehzahl und Drehmoment, über die Hydrostaten H1, H2, H3 stufenlos auf eine gewünschte Leistung, welche den abgegebenen hydrostatischen Leistungsanteil darstellt, ebenfalls definiert durch Drehzahl und Drehmoment, übersetzt werden kann. Mittels des hydrostatischen Leistungszweigs kann somit eine stufenlose Übersetzung des hydrostatischen Leistungsanteils realisiert werden. Da jedem Übersetzungsverhältnis von Eingangs- und Ausgangsdrehzahl immer ein bestimmter hydrostatischer Leistungsanteil zugeordnet ist, kann durch stufenloses Variieren bzw. stufenloses Verstellen des hydrostatischen Leistungsanteils das Übersetzungsverhältnis von Eingangs- zu Ausgangsdrehzahl stufenlos verändert werden. Dabei nimmt mit abnehmendem hydrostatischem Leistungsanteil das Übersetzungsverhältnis von Eingangs- zu Ausgangsdrehzahl ab und die Fahrzeuggeschwindigkeit zu.
Dadurch, dass bei einem erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebe 100 die vom dritten Hydrostaten H3 abgegebene mechanische Leistung, wie vorstehend ausführlich erläutert, erfindungsgemäß bei zur Summierungswelle 140 hergestelltem Leistungsfluss entweder über den ersten Leistungspfad über das erste Übersetzungsgetriebe 160 an die Summierungswelle 140 übertragen werden kann oder aber über den zweiten Leistungspfad ohne Übersetzung, kann ein besonders guter Wirkungsgrad des Leistungsverzweigungsgetriebes 100 erreicht werden.
Ist das erste Übersetzungsgetriebe 160 dabei wie bei diesem Ausführungsbeispiel drehzahlreduzierend und damit als drehmomenterhöhend wirkendes Übersetzungsgetriebe 160 ausgebildet, ist es nämlich möglich, insbesondere ohne nennenswerte Zugkraftverluste im unteren Geschwindigkeitsbereich, den dritten Hydrostaten H3 kleiner zu dimensionieren als den zweiten Hydrostaten H2, wodurch ein verbesserter Gesamtwirkungsgrad des Leistungsverzweigungsgetriebes 100 erreicht werden kann. Denn ein geringeres Drehmoment des dritten Hydrostaten H3 im unteren Geschwindigkeitsbereich kann durch das erste Übersetzungsgetriebe 160 ausgeglichen werden. Dazu muss die vom dritten Hydrostaten H3 abgegebene Leistung im unteren Geschwindigkeitsbereich lediglich über den ersten Leistungspfad über das erste Übersetzungsgetriebe 160 an die Summierungseinrichtung 140 übertragen werden.
Dementsprechend ist bei dem erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebe 100 die Nenngröße des dritten Hydrostaten H3 kleiner als die Nenngröße des zweiten Hydrostaten H2, was symbolisch durch die unterschiedliche Größe des zweiten und des dritten Hydrostaten H2 bzw. H3 dargestellt ist.
Das volle Potential eines erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebes 100 wird dabei ausgeschöpft, wenn das erfindungsgemäße Leistungsverzweigungsgetriebe 100 gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben wird, welches im Folgenden anhand der 1a bis 5c näher erläutert wird. Dazu ist in den einzelnen 1a bis 5c bis auf 4 jeweils das erfindungsgemäße Leistungsverzweigungsgetriebe 100 aus 1a in verschiedenen Betriebszuständen dargestellt ist. 4 zeigt zum besseren Verständnis des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Diagramm zur Visualisierung der beim Anfahren aus dem Stillstand und beim anschließenden Beschleunigen bis zum Erreichen einer maximalen Abtriebsdrehzahl in Vorwärtsfahrtrichtung beim Betrieb des erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebes 100 gemäß eines erfindungsgemäßen Verfahrens auftretenden, einzelnen Schwenkwinkelverläufe der drei Hydrostaten H1, H2 und H3 sowie der Schaltzustände der einzelnen Kupplungen K1, K2 und K3 über der Abtriebsdrehzahl, wobei der Zustand „1“ eine geschlossene Kupplung symbolisiert und der Zustand „0“ eine geöffnete Kupplung.
1a zeigt das erfindungsgemäße Leistungsverzweigungsgetriebe 100 in einem ersten Betriebszustand und zwar in einem aktiven Stillstand, wobei in diesem Fall das Fahrzeug aktiv über die Getriebesteuerung, ohne eine Betätigung einer Bremseinrichtung, wie beispielsweise einer Feststellbremse oder einer Betriebsbremse, aktiv im Stillstand gehalten wird. Der Kraftfluss von der Antriebswelle 110 zur Abtriebswelle 150 ist dabei nicht unterbrochen, das heißt, der Leistungsfluss vom zweiten Hydrostaten H2 und vom dritten Hydrostaten H3 zur Summierungseinrichtung 140 ist jeweils hergestellt. Entsprechend sind die erste Kupplung K1 und eine der beiden zweiten und dritten Kupplungen K2 bzw. K3 geschlossen und die andere geöffnet. In diesem Fall ist die dritte Kupplung K3 geschlossen und die zweite Kupplung K2 geöffnet.
Der erste, als Pumpe betreibbare Hydrostat H1 befindet sich dabei in seiner Stillstandsposition, wobei diese in diesem Fall eine vollständige Geradstellung ist, da das Fahrzeug in der Ebene steht und infolgedessen kein Stützmoment an der Abtriebswelle 150 anliegt, so dass der erste Hydrostat H1 nicht leicht ausgeschwenkt sein muss, um Leckageverluste auszugleichen. Der zweite Hydrostat H2 und der dritte Hydrostat H3 befinden sich ebenfalls in ihrer Stillstandsposition, wobei diese in ihrer Stillstandsposition vollständig verschwenkt sind, so dass sich am zweiten Hydrostaten H2 und am dritten Hydrostaten H3 jeweils ein Schluckvolumen von etwa 100% einstellt.
In diesem Zustand wird die über die Antriebswelle 110 aufgebrachte mechanische Eingangsleistung über den Planetenträger 131 und die Planetenräder 132 auf das Hohlrad 133 des Planetengetriebes 130 übertragen und von dort weiter über die Stirnräder Z1 und Z2 auf die Hydropumpe H1. Bei einem Schwenkwinkel der Hydropumpe H1 von 0% wie in 1a dargestellt, wird jedoch keine hydraulische Leistung an die beiden Hydromotoren H2 und H3 abgegeben, so dass diese, auch wenn sie voll verschwenkt sind und somit auf 100% Schluckvolumen eingestellt sind, keine mechanische Leistung auf die Summierungswelle 140 aus dem hydrostatischen Leistungszweig übertragen. Vielmehr wird über die Stirnräder Z4 und Z3 bei geschlossener erster Kupplung K1 und geschlossener zweiter und/oder dritter Kupplung K2 bzw. K3 ein Stützmoment auf die Sonne 134 aufgebracht. Da ferner vom ersten Hydrostaten H1 kein Stützmoment am Hohlrad 133 erzeugt wird, an welchem sich die Planetenräder 132 des drehfest mit der Antriebswelle 110 verbundenen Planetenradträgers 131 abstützen könnten, wird folglich auch keinerlei Leistung über den mechanischen Leistungszweig auf die Summierungswelle 140 übertragen. Somit steht im Ergebnis das Fahrzeug still.
Zum Anfahren aus diesem Zustand gemäß eines erfindungsgemäßen Verfahrens bleiben erfindungsgemäß in einer ersten Phase P1 (vgl. 4) in einem ersten Drehzahlbereich bis zum Erreichen einer ersten Abtriebsdrehzahl n1 die die erste Kupplung K1 und die dritte Kupplung K3 geschlossen und die zweite Kupplung K2 bleibt geöffnet, damit erfindungsgemäß die vom dritten Hydrostaten H3 abgegebene Leistung über den ersten Leistungspfad über das erste Übersetzungsgetriebe 160 an die Summierungseinrichtung 140 übertragen werden kann.
In einem ersten Schritt P1-1 in dieser ersten Phase P1 wird zum Anfahren aus dem Stillstand in Vorwärtsfahrtrichtung der erste Hydrostat H1 aus seiner Geradstellung zunehmend in eine erste, der Vorwärtsfahrtrichtung zugeordnete Schwenkrichtung verschwenkt bis zu einem Schwenkwinkel, bei dem sich ein Fördervolumen von etwa 60–70% einstellt, insbesondere von 65%, siehe 1b und 4. Anschließend wird, vorzugsweise in einem zweiten Schritt P1-2 in der ersten Phase P1 der erste Hydrostat H1 weiter in Richtung seines maximalen Schwenkwinkels verschwenkt, insbesondere bis zu seinem Schwenkwinkel von 18 Grad, so dass sich am ersten Hydrostaten H1 ein Fördervolumen von etwa 100% einstellt, insbesondere beim Erreichen einer zweiten Abtriebsdrehzahl n2, siehe 1c und 4. Gleichzeitig wird der dritte Hydrostat H3 in Richtung einer Geradstellung verschwenkt, vorzugsweise bis in die Geradstellung, so dass sich ein Schluckvolumen von 0% am dritten Hydrostaten H3 einstellt. Der zweite Hydrostat H2 befindet sich weiterhin in seiner Schwenkposition von 100%.
Anschließend wird in einer zweiten Phase P2 in einem ersten Schritt P2-1 (vgl. 4) die Kupplung K2 geschlossen und die Kupplung K3 geöffnet, so dass eine vom dritten Hydrostaten H3 abgegebene mechanische Leistung über den zweiten Leistungspfad, in diesem Fall ohne Übersetzung, an die Summierungswelle 140 übertragen wird.
Ist dies erreicht, wird in einem nächsten Schritt P2-2 in der zweiten Phase P2 zum einen der dritte Hydrostat H3 wieder aus der Geradstellung heraus verschwenkt, und zwar bis zu seinem maximalen Schwenkwinkel von 32 Grad, so dass sich wieder ein Schluckvolumen von etwa 100% einstellt, siehe 2b und 4. Zum anderen wird der zweite Hydrostat H2 aus seiner Stillstandsposition in Richtung einer Geradstellung verschwenkt, insbesondere bis in die Geradstellung, so dass sich am zweiten Hydrostaten H2 ein Schluckvolumen von 0% einstellt, insbesondere bei Erreichen einer dritten Abtriebsdrehzahl n3.
Nun kann in einer dritten Phase P3 in einem ersten Schritt P3-1 durch Öffnen der Kupplung K1 der Leistungsfluss zwischen dem zweiten Hydrostaten H2 und der Summierungswelle 140 unterbrochen werden, wodurch sich der Wirkungsgrad des Leistungsverzweigungsgetriebes 100 steigern lässt, siehe 3a und 4.
Ist der zweite Hydromotor H2 abgekoppelt, wird anschließend in einem zweiten Schritt P3-2 in der dritten Phase P3 der dritte Hydrostat H3 wieder in Richtung der Geradstellung verschwenkt, vorzugsweise bis in die Geradstellung, während der erste Hydrostat H1 immer noch voll ausgeschwenkt ist, so dass ein Fördervolumen von etwa 100% am ersten Hydrostaten eingestellt bleibt, siehe 3b. Bei Erreichen der maximalen Abtriebsdrehzahl nmax hat der dritte Hydrostat H3 bevorzugt die Geradstellung erreicht, so dass sich ein Schluckvolumen von 0% am dritten Hydrostaten H3 einstellt, siehe 3c und 4. Die Kupplung K2 ist währenddessen weiterhin geschlossen, so dass weiterhin eine vom dritten Hydrostaten H3 abgegebene, mechanische Leistung über den zweiten Leistungspfad ohne Übersetzung an die Summierungswelle 140 übertragen wird, s. 3a bis 3c und 4.
Um den Wirkungsgrad des Leistungsverzweigungsgetriebes 100 noch weiter zu erhöhen, insbesondere wenn über das Leistungsverzweigungsgetriebe 100 über längere Zeit mit der maximalen Abtriebsdrehzahl nmax betrieben werden soll, wird bevorzugt in einer weiteren, sich insbesondere an die dritte Phase P3 anschließende Phase, auch der Leistungsfluss vom dritten Hydrostaten H3 zur Summierungswelle 140 durch Öffnen der Kupplung K2 unterbrochen. Das heißt, der dritte Hydrostat H3 wird in diesem Fall vorzugsweise durch Öffnen der Kupplung K2 von der Summierungswelle 140 abgekoppelt.
Das zuvor beschriebene erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb eines erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebes 100 wurde dabei anhand eines Vorwärtsfahrbetriebes beschrieben, wobei dazu der erste Hydrostat H1 in eine erste, dem Vorwärtsfahrbetrieb zugeordnete Schwenkrichtung aus der Geradstellung heraus verschwenkt worden ist, insbesondere in Richtung eines positiven Schwenkwinkels.
Gemäß eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betrieb eines vorbeschriebenen erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebes 100 wird zum Anfahren in Rückwärtsfahrtrichtung aus dem Stillstand, insbesondere aus dem in 5a gezeigten aktiven Stillstand, der erste Hydrostat H1 aus der Geradstellung heraus hingegen in eine zweite, der ersten entgegengesetzte und dem Rückwärtsfahrbetrieb zugeordnete Schwenkrichtung verschwenkt, s. 5b, insbesondere in Richtung eines negativen Schwenkwinkels. Die vom dritten Hydrostaten H3 abgegebene Leistung wird dabei erfindungsgemäß, wie im Vorwärtsfahrbetrieb, zunächst über den ersten Leistungspfad über das erste Übersetzungsgetriebe 160 an die Summierungseinrichtung 140 übertragen.
Während des Beschleunigens wird der erste Hydrostat H1 im Rückwärtsfahrbetrieb jedoch nicht bis zu einem Schwenkwinkel von 60–70%, insbesondere von 65% verschwenkt, sondern in etwa nur soweit, dass sich an der Hydropumpe H1 ein Fördervolumen von etwa 50% einstellt, siehe 5b.
Ist dies erreicht, können der zweite Hydrostat H2 und der dritte Hydrostat H3 jeweils in Richtung der Geradstellung verschwenkt werden, s. 5c, wobei bei Rückwärtsfahrt der zweite Hydrostat H2 und der dritte Hydrostat H3 jeweils ebenfalls etwa nur soweit verschwenkt werden, dass sich jeweils ein Schluckvolumen von 50% einstellt.
Da sich durch das Verschwenken des ersten Hydrostaten H1 bzw. der Hydropumpe H1 in die andere Schwenkrichtung die Sonne 134 des Planetengetriebes 130 in die andere Richtung dreht, wird ein Blindleistungsanteil erzeugt, welcher linear mit zunehmender Rückwärtsfahrgeschwindigkeit ansteigt, so dass mit einem erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebe 100 in dieser Ausgestaltung nur ein eingeschränkter Rückwärtsfahrbetrieb möglich ist, da der Wirkungsgrad nur etwa 70% und die Zugkraft nur in etwa 85% gegenüber der Vorwärtsfahrtrichtung betragen und die Rückwärtsfahrgeschwindigkeit nur etwa 50% der maximalen Vorwärtsfahrgeschwindigkeit.
Wird jedoch in ein erfindungsgemäßes vorbeschriebenes Leistungsverzweigungsgetriebe 100 ein Reversiergetriebe 270 integriert, wie bei dem in den 6, 7 und 8 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebes 200, kann auch mit einem erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebe im Rückwärtsfahrbetrieb nahezu die gleiche Leistungsabgabe erreicht werden wie im Vorwärtsfahrbetrieb.
6 zeigt dabei das zweite Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebes 200 mit einem Reversiergetriebe 270 im mechanischen Leistungszweig in einer ersten Phase P1 eines erfindungsgemäßen Verfahrens im Vorwärtsfahrbetrieb, während in 7 das erfindungsgemäße Leistungsverzweigungsgetriebe 200 aus 6 im aktiven Stillstand nach dem Umschalten auf Rückwärtsfahrbetrieb dargestellt ist und in 8 das Leistungsverzweigungsgetriebe 200 aus den 6 und 7 in einer ersten Phase zum Anfahren aus dem aktiven Stillstand in Rückwärtsfahrtrichtung. Die Rückwärtsfahrstufe des Reversiergetriebes ist dabei mit „R“ bezeichnet, die Vorwärtsfahrtstufe mit „F“.
In 6 ist dabei mit fett hervorgehobenen Linien der Leistungsfluss im Vorwärtsfahrbetrieb dargestellt, während in 7 und 8 der Leistungsfluss im Rückwärtsfahrbetrieb fett hervorgehoben ist, wobei 7 das erfindungsgemäße Leistungsverzweigungsgetriebe 200 im Zeitpunkt der Umschaltung zwischen Vorwärts- und Rückwärtsfahrt mit bereits eingelegter Rückwärtsgangfahrtrichtung zeigt und 8 das Leistungsverzweigungsgetriebe 200 im Rückwärtsfahrbetrieb nach dem Anfahren aus dem aktiven Stillstand, in welchem der erste Hydrostat H1 in Rückwärtsfahrtrichtung aus der Geradstellung heraus in die zweite Schwenkrichtung verschwenkt ist.
Durch Öffnen bzw. Schließen der Kupplungen K_RF kann die Fahrtrichtung umgekehrt werden und wahlweise Vorwärtsfahrbetrieb oder Rückwärtsfahrbetrieb eingestellt werden, wobei die Übertragung des mechanischen Leistungsanteils bei Vorwärtsfahrt über die Zahnradstufen Z3 und Z4 auf die Summierungseinrichtung 140 und über das Stirnrad Z5 auf die Abtriebswelle 150 erfolgt und im Rückwärtsfahrbetrieb über das Stirnrad Z7, das Zwischenrad 280 und das Stirnrad Z8 auf die Summierungswelle 140 und über das Stirnrad Z4 und das Stirnrad Z5 auf die Abtriebswelle 150.
Nach der Umschaltung von Vorwärtsfahrt auf Rückwärtsfahrt mittels des Reversiergetriebes 270 durch Öffnen bzw. Schließen der Kupplungen K_RF kann das Leistungsverzweigungsgetriebe 200, wie vorhergehend im Zusammenhang mit der Vorwärtsfahrt anhand der 1a bis 4 beschrieben, gemäß eines erfindungsgemäßen Verfahrens betrieben werden, wobei der erste Hydrostat H1 jedoch aus seiner Geradstellung heraus jeweils in die zweite Schwenkrichtung verschwenkt wird, in diesem Fall vorzugsweise bis zu seinem maximalen Schwenkwinkel von –18 Grad bzw. –100%, siehe 8.
Ist das Reversiergetriebe 270, wie bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel im mechanischen Leistungszweig zwischen dem Planetengetriebe 130 und der Summierungseinrichtung 140 angeordnet, kann durch das Reversiergetriebe 270 der mechanische Leistungsanteil, das heißt die Leistung des mechanischen Leistungszweiges, umgekehrt werden. Dadurch kann ein Drehmoment erzeugt werden, dass sich zum Drehmoment der von den Hydromotoren H2 und H3 abgegebenen Leistung an der Summierungswelle 140 addiert und nicht subtrahiert, wie bei dem vorbeschriebenen Leistungsverzweigungsgetriebe 100 ohne Reversiergetriebe, bei dem bei Rückwärtsfahrt eine Blindleistung im hydrostatischen Leistungszweig erzeugt wird.
Ein weiterer Vorteil der Anordnung des Reversiergetriebes im mechanischen Leistungszweig ist, dass das mechanische Lastmoment an der Sonne 134 des Planetengetriebes 130 im Umschaltpunkt zwischen Vorwärtsfahrtrichtung und Rückwärtsfahrtrichtung während eines aktiven Stillstands Null ist, da die Hydropumpe H1, das heißt der erste Hydrostat H1, sich im Umschaltpunkt in der gestreckten Lage in Geradstellung befindet und dadurch kein Stützmoment auf das Hohlrad 133 erzeugt, so dass keine mechanische Leistung über die Sonne 134 in den mechanischen Leistungszweig abgeführt wird.
Ein weiterer Vorteil ist, dass alternativ zu Lamellenkupplungen die Umschaltung auch mit einfachen Schaltelementen wie Klauen- oder Synchronschaltelementen ausgeführt werden kann. Durch die Anordnung des Reversiergetriebes 270 im mechanischen Leistungszweig beträgt das maximal zu übertragende Drehmoment am Reversiergetriebe 270, insbesondere an der Vorwärts- bzw. Rückwärtskupplung, nur einen Bruchteil, in etwa nur 10%, einer sonst üblichen, in einem Gesamt-Leistungszweig nachgeschalteten Reversierkupplung.
Da mit einem erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebe 200 mit einem Reversiergetriebe 270 im mechanischen Leistungszweig keine Blindleistung erzeugt wird, ist es nicht erforderlich, um eine akzeptable Rückwärtsfahrleistung zu erreichen, die Hydropumpe H1, das heißt den ersten Hydrostaten H1, größer zu dimensionieren. Vielmehr kann mit einem derartigen, erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebe 200 nahezu die gleiche Rückwärtsfahrleistung erreicht werden, wie im Vorwärtsfahrbetrieb.
9 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebes 300, wobei bei diesem Ausführungsbeispiel entgegen den vorherigen, beschriebenen Ausführungsbeispielen eines erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebes 100 bzw. 200 der zweite Hydrostat H2 sowie der dritte Hydrostat H3 nicht koaxial zueinander angeordnet sind. Vielmehr verlaufen die Rotationsachsen der Hydromotoren H2 und H3 parallel zueinander und auch parallel zur Abtriebswelle 350, wobei die Abtriebswelle 350 bei diesem Ausführungsbeispiel gleichzeitig die Summierungswelle 350 bildet.
Die vom zweiten Hydrostaten H2 abgegebene mechanische Leistung wird dabei über eine zusätzliche Zahnradstufe, in diesem Fall gebildet durch die Stirnräder Z6 und Z5, auf die Abtriebswelle 350 übertragen, während die vom dritten Hydrostaten H3 abgegebene Leistung über eine nicht näher bezeichnete Welle und die Zahnradstufe mit den Stirnrädern Z4 und Z5 auf die Summierungs- bzw. Abtriebswelle 350 übertragen wird.
10 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebes 400, wobei bei diesem Ausführungsbeispiel der zweite Hydrostat H2 im Unterschied zu den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen 100 und 200 nicht mithilfe einer Kupplung K1 von der Summierungswelle 140 getrennt werden kann. Das heißt, bei diesem Ausführungsbeispiel kann der Leistungsfluss vom zweiten Hydrostaten H2 zur Summierungswelle 140 bzw. zur Abtriebswelle 150 im Unterschied zu den vorbeschriebenen Leistungsverzweigungsgetrieben 100, 200 und 300 nicht unterbrochen werden.
11 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebes 500, wobei dieses Ausführungsbeispiel im Wesentlichen dem in 11 gezeigten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebes 400 entspricht, jedoch zusätzlich ein Reversiergetriebe 270 aufweist, wie das anhand der 7 bis 9 beschriebene Leistungsverzweigungsgetriebe 200, wobei das in 12 gezeigte Leistungsverzweigungsgetriebe 500 keine Kupplung K1 aufweist, mit welcher der Leistungsfluss vom zweiten Hydrostaten H2 zur Summierungswelle 140 unterbrochen werden kann.
12 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebes 600, wobei bei diesem Ausführungsbeispiel das Übersetzungsgetriebe 660 kein Planetengetriebe ist, wie bei den vorherigen Ausführungsbeispielen, sondern durch eine Stirnradstufe 660 gebildet wird. Der dritte Hydrostat H3 ist somit nicht über ein Planetengetriebe 160 als erstes Übersetzungsgetriebe 160 mit der Summierungswelle 140 koppelbar, sondern erfindungsgemäß über eine Stirnradstufe 660 als erstes Übersetzungsgetriebe, wobei auch hier mittels der Kupplungen K2 und K3 schaltbar ist, ob die vom dritten Hydrostaten H3 abgegebene mechanische Leistung entlang eines ersten Leistungspfades mit einer ersten Übersetzung über das erste Übersetzungsgetriebe 660 an die Summierungseinrichtung 140 mit der Summierungswelle 140 abgegeben werden soll oder über einen zweiten Leistungspfad ohne Übersetzung.
Dabei wird auch bei diesem Ausführungsbeispiel 600 die Leistung vom dritten Hydrostaten H3 über den ersten Leistungspfad über das Übersetzungsgetriebe 660 auf die Summierungswelle 140 übertragen, wenn die Kupplung K3 geschlossen ist und die Kupplung K2 geöffnet ist, und ohne Übersetzung über den zweiten Leistungspfad, wenn die Kupplung K2 geschlossen ist und die Kupplung K3 geöffnet ist.
13 zeigt ein siebtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebes 700, wobei dieses Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebes 700 im Wesentlichen dem in 13 gezeigten Ausführungsbeispiel 600 entspricht, der zweite Hydrostat H2 ist jedoch nicht über eine Kupplung K1 mit der Summierungswelle 140 gekoppelt, das heißt der Leistungsfluss des zweiten Hydrostaten H2 ist nicht von der Summierungseinrichtung 140 trennbar, sondern stets hergestellt.
14 zeigt ein achtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebes 800, wobei dieses Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebes ähnlich den in den 6 bis 8 und 11 gezeigten Ausführungsbeispielen aufgebaut ist, sich jedoch darin von diesen unterscheidet, dass die vom zweiten Hydrostaten H2 und die vom dritten Hydrostaten H3 jeweils abgegebene Leistung stets mit einer Übersetzung an die Summierungswelle 850, welche auch die Abtriebswelle 850 bildet, übertragen wird. Dabei werden erfindungsgemäß die vom zweiten Hydrostaten H2 und die vom dritten Hydrostaten H3 abgegebenen Leistungen ausschließlich auf der Summierungswelle 850 zusammengeführt, wobei der mechanische Leistungsanteil ebenfalls erst auf der Summierungswelle 850 mit den Leistungsanteilen aus dem hydrostatischen Leistungszweig überlagert wird.
Die vom zweiten Hydrostaten H2 abgegebene Leistung, dessen Rotationsachse ferner abweichend von den vorherigen Ausführungsbeispielen parallel zur Summierungswelle 850 aber koaxial zur Rotationsachse des dritten Hydrostaten H3 angeordnet ist, wird dabei bei geschlossener Kupplung K1 über eine Zahnradstufe mit den Zahnrädern Z6 und Z5 an die Summierungswelle 850 übertragen.
Die vom dritten Hydrostaten H3 abgegebene Leistung kann erfindungsgemäß wahlweise über einen ersten Leistungspfad oder über einen zweiten Leistungspfad übertragen werden, wobei in diesem Fall die Leistung jeweils mit einer Übersetzung über ein Übersetzungsgetriebe 160 bzw. 860 an die Summierungswelle 850 übertragen werden kann.
Dieses Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebes 800 hat den Vorteil, dass die Anordnung der beiden Hydrostatmotoren H2 und H3 freier gewählt werden kann und zudem die Hydrostatdrehzahlen besser an die Hydrostatgrößen angepasst werden können.
Selbstverständlich ist eine Vielzahl an Abwandlungen, insbesondere konstruktiver Art, möglich, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 4209950 A1 [0002, 0003]
DE 2335629 A1 [0002]
DE 102004021071 A1 [0002, 0011]
DE 102007018999 A1 [0002]
WO 2012/004173 A2 [0002, 0012]

Claims

Stufenloses, hydrostatisch-mechanisches Leistungsverzweigungsgetriebe (100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800) für ein Nutzfahrzeug, insbesondere für einen Traktor, Radlader, Telehandler, Forwarder, Skidder, Grader oder dergleichen, mit – einer mit einem Antriebsmotor koppelbaren Antriebswelle (110), – einem mit der Antriebswelle (110) gekoppelten Planetengetriebe (130), welches dazu ausgebildet ist, eine über die Antriebswelle (110) aufgebrachte, mechanische Eingangsleistung in einen ersten Leistungszweig und einen zweiten Leistungszweig aufzuteilen, wobei der erste Leistungszweig ein mechanischer Leistungszweig ist und der zweite Leistungszweig ein hydrostatischer Leistungszweig, und – einer Summierungseinrichtung (140, 340, 850), wobei die Summierungseinrichtung (140, 340, 850) dazu ausgebildet ist, die Leistung des mechanischen Leistungszweigs und die Leistung des hydrostatischen Leistungszweigs wieder zu einer Gesamt-Leistung zu überlagern, wobei die Summierungseinrichtung (140, 340, 850) eine Summierungswelle (140, 350) aufweist, auf welche die Leistung des hydrostatischen Leistungszweigs und die Leistung des mechanischen Leistungszweigs aufbringbar sind, – wobei die Summierungswelle (140, 350, 850) mit einer Abtriebswelle (150, 650) gekoppelt ist oder die Abtriebswelle (350, 850) bildet, – wobei der hydrostatische Leistungszweig ein hydrostatisches Getriebe aufweist mit einem, mit dem Planetengetriebe (130) gekoppelten, als Pumpe betreibbaren und mittels der Antriebswelle (110) antreibbaren ersten, verschwenkbaren Hydrostaten (H1), sowie einem zweiten verschwenkbaren Hydrostaten (H2) und einem dritten verschwenkbaren Hydrostaten (H3), die jeweils als Motor betreibbar sind, wobei der zweite Hydrostat (H2) und der dritte Hydrostat (H3) jeweils mit dem ersten Hydrostaten (H1) gekoppelt sind und jeweils mittels des ersten Hydrostaten (H1) antreibbar sind, wobei der zweite Hydrostat (H2) und der dritte Hydrostat (H3) jeweils zur Abgabe einer Leistung an die Summierungseinrichtung (140, 340, 850) ausgebildet sind und jeweils mit der Summierungseinrichtung (140, 340, 850) gekoppelt sind, – und wobei bei einem zur Summierungseinrichtung (140, 340, 850) hergestellten Leistungsfluss die vom dritten Hydrostaten (H3) abgegebene Leistung entweder entlang eines ersten Leistungspfades oder entlang eines zweiten Leistungspfades an die Summierungseinrichtung (140, 340, 850) übertragbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Leistungsverzweigungsgetriebe (100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800) derart ausgebildet ist, dass die vom zweiten Hydrostaten (H2) an die Summierungseinrichtung (140, 340, 850) abgegebene Leistung und die vom dritten Hydrostaten (H3) an die Summierungseinrichtung (140, 340, 850) abgegebene Leistung ausschließlich auf der Summierungswelle (140, 350, 850) überlagert werden.
Leistungsverzweigungsgetriebe (100, 200, 400, 500, 600, 700, 800) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Leistungsverzweigungsgetriebe (100, 200, 400, 500, 600, 700, 800) derart ausgebildet ist, dass die an die Summierungseinrichtung (140, 850) übertragene Leistung des mechanischen Leistungszweigs, die vom zweiten Hydrostaten (H2) an die Summierungseinrichtung (140, 850) abgegebene Leistung und die vom dritten Hydrostaten (H3) an die Summierungseinrichtung (140, 850) abgegebene Leistung einstufig zu einer Gesamt-Leistung überlagerbar sind, vorzugsweise mittels der Summierungswelle (140, 850).
Leistungsverzweigungsgetriebe (300) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Leistungsverzweigungsgetriebe (300) derart ausgebildet ist, dass die an die Summierungseinrichtung (340) übertragene Leistung des mechanischen Leistungszweigs, die vom zweiten Hydrostaten (H2) an die Summierungseinrichtung (340) abgegebene Leistung und die vom dritten Hydrostaten (H3) an die Summierungseinrichtung (340) abgegebene Leistung mehrstufig zu einer Gesamt-Leistung überlagerbar sind, wobei vorzugsweise in einer ersten Stufe die Leistung des mechanischen Leistungszweiges und die von einem der beiden als Motor betreibbaren Hydrostaten (H2, H3) abgegebene Leistung mittels der Summierungseinrichtung (340) zu einer Zwischen-Leistung überlagerbar sind und in einer zweiten Stufe diese Zwischen-Leistung und die vom anderen der beiden als Motor betreibbaren Hydrostaten (H2, H3) abgegebene Leistung zu einer Gesamt-Leistung überlagerbar sind, vorzugsweise mittels der Summierungswelle (350).
Leistungsverzweigungsgetriebe (100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vom dritten Hydrostaten (H3) abgegebene Leistung entlang des ersten Leistungspfades ohne Übersetzung oder mit einer ersten Übersetzung über wenigstens ein erstes Übersetzungsgetriebe (160, 660) an die Summierungseinrichtung (140, 340, 850) übertragbar ist.
Leistungsverzweigungsgetriebe (100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vom dritten Hydrostaten (H3) abgegebene Leistung entlang des zweiten Leistungspfades ohne eine Übersetzung oder mit einer zweiten Übersetzung über wenigstens ein zweites Übersetzungsgetriebe (860) an die Summierungseinrichtung (850) übertragbar ist.
Leistungsverzweigungsgetriebe (100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800) gemäß Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Übersetzungsgetriebe (160, 660) und/oder das zweite Übersetzungsgetriebe (860) wenigstens eine Planetenstufe (160) und/oder wenigstens eine Zahnradstufe (660, 860), insbesondere eine Stirnradstufe (660, 860), aufweist.
Leistungsverzweigungsgetriebe (100, 200, 300, 600, 800) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Hydrostat (H2) über eine erste Kupplung (K1) mit der Summierungseinrichtung (140, 340, 850) koppelbar ist und mittels der ersten Kupplung (K1) ein Leistungsfluss vom zweiten Hydrostaten (H2) zur Summierungseinrichtung (140, 340, 850) herstellbar oder trennbar ist, wobei bei geschlossener erster Kupplung (K1) die vom zweiten Hydrostaten (H2) abgegebene Leistung an die Summierungseinrichtung (140, 340, 850) übertragen wird.
Leistungsverzweigungsgetriebe (100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Hydrostat (H3) sowohl über eine zweite Kupplung (K2) als auch über eine dritte Kupplung (K3) mit der Summierungseinrichtung (140, 340, 850) koppelbar ist, wobei mittels der dritten Kupplung (K3) ein Leistungsfluss entlang des ersten Leistungspfades vom dritten Hydrostaten (H3) zur Summierungseinrichtung (140, 340, 850) herstellbar oder trennbar ist und mittels der zweiten Kupplung (K2) ein Leistungsfluss entlang des zweiten Leistungspfades vom dritten Hydrostaten (H3) zur Summierungseinrichtung (140, 340, 850) herstellbar oder trennbar ist, wobei die vom dritten Hydrostaten (H3) abgegebene Leistung entlang des ersten Leistungspfades an die Summierungseinrichtung (140, 340, 850) übertragen wird, wenn die zweite Kupplung (K2) geöffnet ist und die dritte Kupplung (K3) geschlossen ist, und entlang des zweiten Leistungspfades, wenn die zweite Kupplung (K2) geschlossen ist und die dritte Kupplung (K3) geöffnet ist.
Leistungsverzweigungsgetriebe (100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Hydrostat (H2) und der dritte Hydrostat (H3) unterschiedliche Nenngrößen aufweisen, wobei vorzugsweise der dritte Hydrostat (H3) eine geringere Nenngröße aufweist als der zweite Hydrostat (H2).
Leistungsverzweigungsgetriebe (100, 200, 400, 500, 600, 700) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Hydrostat (H2) und der dritte Hydrostat (H3) koaxial zueinander angeordnet sind, insbesondere außerdem koaxial zur Summierungswelle (140).
Leistungsverzweigungsgetriebe (300) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Hydrostat (H2) und der dritte Hydrostat (H3) derart im Leistungsverzweigungsgetriebe (300) angeordnet sind, dass ihre Rotationsachsen zu einander parallel verlaufen, vorzugsweise jeweils parallel zur Summierungswelle (350).
Leistungsverzweigungsgetriebe (200, 500, 800) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leistungsverzweigungsgetriebe (200, 500, 800) ein Reversiergetriebe (270) aufweist, wobei das Reversiergetriebe (270) vorzugsweise im mechanischen Leistungszweig zwischen dem Planetengetriebe (130) und der Summierungswelle (140, 850) angeordnet ist.
Nutzfahrzeug, insbesondere Traktor, Radlader, Telehandler, Forwarder, Skidder, Grader oder dergleichen, mit einem stufenlosen, hydrostatisch-mechanischen Leistungsverzweigungsgetriebe (100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800), dadurch gekennzeichnet, dass das Leistungsverzweigungsgetriebe (100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 ausgebildet ist.
Verfahren zum Betrieb eines stufenlosen, hydrostatisch-mechanischen Leistungsverzweigungsgetriebes (100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800), bei dem eine vom dritten Hydrostaten (H3) abgegebene Leistung bei einem zur Summierungseinrichtung (140, 340, 850) hergestellten Leistungsfluss entweder über einen ersten Leistungspfad oder über einen zweiten Leistungspfad an die Summierungseinrichtung (140, 340, 850) übertragbar ist, insbesondere zum Betrieb eines Leistungsverzweigungsgetriebes (100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800), das gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zum Anfahren aus dem Stillstand und anschließendem Beschleunigen bis auf eine maximale Abtriebsdrehzahl (nmax) in einer ersten Phase (P1) in einem ersten Drehzahlbereich bis zum Erreichen einer zweiten Abtriebsdrehzahl (n2) die vom dritten Hydrostaten (H3) abgegebene Leistung über den ersten Leistungspfad an die Summierungseinrichtung (140, 340, 850) übertragen wird.
Verfahren gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass zum Anfahren aus dem Stillstand in der ersten Phase (P1), wobei sich im Stillstand der erste Hydrostat (H1) und der zweite Hydrostat (H2) und der dritte Hydrostat (H3) jeweils in einer Stillstandsposition befinden, vorzugsweise in einem ersten Schritt (P1-1), insbesondere bis zum Erreichen einer ersten Abtriebsdrehzahl (n1) innerhalb des ersten Drehzahlbereichs, der erste Hydrostat (H1) aus seiner Stillstandsposition zunehmend in Richtung eines maximalen Schwenkwinkels verschwenkt wird und anschließend, insbesondere nach Erreichen der ersten Abtriebsdrehzahl (n1), in einem oder mehreren weiteren Schritten (P1-2) der erste Hydrostat (H1) in Richtung seines maximalen Schwenkwinkels weiter verschwenkt wird und der dritte Hydrostat (H3) aus seiner Stillstandsposition in Richtung einer Geradstellung verschwenkt wird, vorzugsweise bis zum Erreichen der zweiten Abtriebsdrehzahl (n2).
Verfahren gemäß Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Phase (P1) zum Anfahren aus dem Stillstand in Vorwärtsfahrtrichtung der erste Hydrostat (H1), vorzugsweise im ersten Schritt (P1-1), aus seiner Stillstandsposition in eine erste Schwenkrichtung verschwenkt wird, vorzugsweise bis zu einem Schwenkwinkel, bei dem sich ein Fördervolumen von etwa 65% einstellt und anschließend bei Vorwärtsfahrt in einem oder mehreren weiteren Schritten (P1-2), insbesondere nach Erreichen der ersten Abtriebsdrehzahl (n1), der erste Hydrostat (H1) vorzugsweise bis zu seinem maximalen Schwenkwinkel weiter verschwenkt wird und der dritte Hydrostat (H3) aus seiner Stillstandsposition vorzugsweise bis in die Geradstellung verschwenkt wird, so dass sich am ersten Hydrostaten (H1) vorzugsweise ein Fördervolumen von 100% einstellt und am dritten Hydrostaten (H3) vorzugsweise ein Schluckvolumen von etwa 0% einstellt.
Verfahren gemäß Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Phase zum Anfahren aus dem Stillstand in Rückwärtsfahrtrichtung der erste Hydrostat (H1), vorzugsweise im ersten Schritt, aus seiner Stillstandsposition in eine zweite Schwenkrichtung verschwenkt wird, vorzugsweise bis zu einem Schwenkwinkel, bei dem sich ein Fördervolumen von etwa 50% einstellt, und anschließend bei Rückwärtsfahrt in einem oder mehreren weiteren Schritten vorzugsweise der zweite Hydrostat (H2) und der dritte Hydrostat (H3) jeweils aus ihrer Stillstandsposition in Richtung der Geradstellung verschwenkt werden, insbesondere bis sich am zweiten Hydrostaten (H2) und am dritten Hydrostaten (H3) jeweils ein Schluckvolumen von etwa 50% einstellt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass in einer zweiten, sich vorzugsweise an die erste Phase (P1) anschließenden Phase (P2), in einem zweiten Drehzahlbereich bis zum Erreichen einer dritten Abtriebsdrehzahl (n3), die vom dritten Hydrostaten (H3) abgegebene Leistung über den zweiten Leistungspfad an die Summierungseinrichtung (140, 340, 850) übertragen wird.
Verfahren gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Phase (P2), vorzugsweise in einem ersten Schritt (P2-1), der Leistungsfluss entlang des ersten Leistungspfades vom dritten Hydrostaten (H3) zur Summierungseinrichtung (140, 340, 850) getrennt wird und getrennt bleibt und der Leistungsfluss entlang des zweiten Leistungspfades vom dritten Hydrostaten (H3) zur Summierungseinrichtung (140, 340, 850) hergestellt wird und hergestellt bleibt.
Verfahren gemäß Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Phase (P2), vorzugsweise in einem zweiten Schritt (P2-2), der zweite Hydrostat (H2) in Richtung einer Geradstellung verschwenkt wird, wobei vorzugsweise der zweite Hydrostat (H2) bis in die Geradstellung verschwenkt wird, so dass sich am zweiten Hydrostaten (H2) ein Schluckvolumen von etwa 0% einstellt, und wobei vorzugsweise der dritte Hydrostat (H3) aus der Geradstellung heraus verschwenkt wird, vorzugsweise bis zu seinem maximalen Schwenkwinkel, so dass sich ein Schluckvolumen von etwa 100% am dritten Hydrostaten (H3) einstellt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass in einer dritten, sich vorzugsweise an die zweite Phase (P2) anschließenden Phase (P3), in einem dritten Drehzahlbereich bis zum Erreichen einer maximalen Abtriebsdrehzahl (nmax), vorzugsweise in einem ersten Schritt (P3-1), der Leistungsfluss zwischen dem zweiten Hydrostaten (H2) und der Summierungseinrichtung (140, 340, 850) getrennt wird und getrennt bleibt, wobei vorzugsweise der Leistungsfluss entlang des zweiten Leistungspfades vom dritten Hydrostaten (H3) zu Summierungseinrichtung (140, 340, 850) hergestellt bleibt.
Verfahren gemäß Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass in der dritten Phase (P3), vorzugsweise in einem zweiten Schritt (P3-2), der dritte Hydrostat (H3) in Richtung der Geradstellung verschwenkt wird, vorzugsweise bis in die Geradstellung, so dass sich am dritten Hydrostaten (H3) ein Schluckvolumen von etwa 0% einstellt, insbesondere bei Erreichen der maximalen Abtriebsdrehzahl (nmax).
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 14 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass in einer weiteren, sich insbesondere an die dritte Phase anschließenden Phase, nach dem Erreichen der maximalen Abtriebsdrehzahl (nmax) und vorzugsweise während des Betriebs des Leistungsverzweigungsgetriebes (100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800) mit maximaler Abtriebsdrehzahl (nmax) der Leistungsfluss zwischen der Summierungseinrichtung (140, 340, 850) und jeweils dem zweiten Hydrostaten (H2) und dem dritten Hydrostaten (H3) getrennt wird und getrennt bleibt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 14 bis 16 und/oder 18 bis 23, zum Betrieb eines Leistungsverzweigungsgetriebes (200, 500, 800) gemäß Anspruch 12 mit einem Reversiergetriebe (270), dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Anfahren aus dem Stillstand mittels des Reversiergetriebes (270) die gewünschte Fahrtrichtung, vorwärts oder rückwärts, eingestellt wird und anschließend zum Anfahren aus dem aktiven Stillstand der erste Hydrostat (H1) verschwenkt wird, wobei der erste Hydrostat (H1) dabei zum Anfahren in Vorwärtsfahrtrichtung in die erste Schwenkrichtung verschwenkt wird und zum Anfahren in Rückwärtsfahrtrichtung in die zweite Schwenkrichtung, vorzugsweise jeweils bis zu einem Schwenkwinkel, bei dem sich ein Fördervolumen von etwa 100% einstellt.