DE102016209941A1

DE102016209941A1 - Power split transmission

Info

Publication number: DE102016209941A1
Application number: DE102016209941.8A
Authority: DE
Inventors: Stephan Schinacher; Udo Brehmer
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2016-06-07
Filing date: 2016-06-07
Publication date: 2017-12-07

Abstract

Ein kostengünstiges Leistungsverzweigungsgetriebe für kleine Arbeitsmaschinen weist einen hydrostatischen und einen mechanischen Leistungszweig auf, welche über ein einstufiges Planetengetriebe (14) summiert werden und das Leistungsverzweigungsgetriebe ein primär gekoppeltes Leistungsverzweigungsgetriebe ist.An inexpensive power split transmission for small work machines has a hydrostatic and a mechanical power branch, which are summed via a single stage planetary gear (14) and the power split transmission is a primary coupled power split transmission.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Leistungsverzweigungsgetriebe nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art. The invention relates to a power split transmission according to the closer defined in the preamble of claim 1.

Gattungsgemäße Leistungsverzweigungsgetriebe, auch primär gekoppelte Leistungsverzweigungsgetriebe genannt, werden häufig in Landmaschinen, wie beispielsweise Traktoren, eingesetzt. Ein hydrostatischer Leistungszweig und ein mechanischer Leistungszweig werden über ein Summierungsgetriebe summiert und anschließend über mehrere unterschiedlich schaltbare Getriebestufen mittels eines Schaltgetriebes zum Antrieb einer Fahrzeugachse angeordnet. Derartige Getriebe sind jedoch kostenintensiv, so dass diese in kompakten Arbeitsmaschinen, wie beispielsweise in Kompaktladern, Telehandlern, Staplern, Reachstacker, Fellerbuncher, Skidder, Forwarder und Baggerladern nicht verwendet werden. In diesen Fahrzeugen werden Getriebe mit einem hydrodynamischen Drehmomentwandler und nachgeschaltetem Schaltgetriebe verwendet, da diese Getriebe erheblich kostengünstiger herzustellen sind. Auch vollhydrostatische Antriebe, bestehend aus einer Fahrpumpe und einem Hydraulikmotor, werden in diesen Fahrzeugen verwendet, da auch diese Gattung von Getrieben kostengünstig ist. Sowohl das Getriebe mit hydrodynamischem Drehmomentwandler als auch das vollhydrostatische Getriebe weist jedoch einen schlechten Wirkungsgrad auf, zu welchem beim vollhydrostatischen Getriebe die hohe Geräuschemission dazukommt. Generic power split transmissions, also called primarily coupled power split transmissions, are often used in agricultural machinery, such as tractors. A hydrostatic power branch and a mechanical power branch are summed via a summation gear and then arranged via a plurality of different shiftable gear stages by means of a gearbox to drive a vehicle axle. However, such transmissions are costly, so these are not used in compact machines, such as in skid steers, telehandlers, stackers, reachstackers, Fellerbuncher, Skidder, forwarders and backhoe loaders. In these vehicles, transmissions are used with a hydrodynamic torque converter and downstream manual transmission, as these transmissions are considerably cheaper to manufacture. Even fully hydrostatic drives, consisting of a drive pump and a hydraulic motor, are used in these vehicles, as well as this type of gearboxes is inexpensive. However, both the transmission with hydrodynamic torque converter and the fully hydrostatic transmission has a poor efficiency, to which the high-noise transmission is added to the fully hydrostatic transmission.

Die DE 10 2010 029 866 A1 offenbart ein Leistungsverzweigungsgetriebe mit einem hydrostatischen Leistungszweig und einem mechanischen Leistungszweig, welches primär gekoppelt ausgeführt und ein nachgeschaltetes Schaltgetriebe aufweist, mittels welchem mehrere Übersetzungen schaltbar sind. Dieses Getriebe findet vorzugsweise bei einer Landmaschine Verwendung. The DE 10 2010 029 866 A1 discloses a power split transmission with a hydrostatic power branch and a mechanical power branch, which is designed primarily coupled and having a downstream transmission, by means of which several translations are switchable. This transmission is preferably used in an agricultural machine.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe für kompakte Arbeitsmaschinen, wie beispielsweise Baggerlader oder Telehandler, zu schaffen, welche sich dadurch auszeichnen, dass sie kostengünstig herzustellen sind. The present invention has for its object to provide a transmission for compact machines, such as backhoe loaders or telehandlers, which are characterized in that they are inexpensive to manufacture.

Die Aufgabe wird mit einem auch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs aufweisenden gattungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebe gelöst. The object is achieved with a characteristic features of the main claim having generic power split transmission.

Erfindungsgemäß weist das Leistungsverzweigungsgetriebe einen hydrostatischen Leistungszweig und einen mechanischen Leistungszweig auf, welche über ein Summierungsgetriebe aufsummiert werden, wobei das Getriebe als primär gekoppeltes System ausgeführt ist. Primär gekoppelt bedeutet hierbei, dass die erste hydrostatische Einheit mit der Eingangswelle wirkverbunden ist und die Eingangswelle mit dem Summierungsgetriebe wirkverbunden ist und die zweite hydrostatische Einheit ebenfalls mit dem Summierungsgetriebe wirkverbunden ist und eine Welle des Summierungsgetriebes den Abtrieb bildet. According to the invention, the power split transmission on a hydrostatic power branch and a mechanical power branch, which are summed over a summation gear, wherein the transmission is designed as a primary coupled system. Primarily coupled here means that the first hydrostatic unit is operatively connected to the input shaft and the input shaft is operatively connected to the summation and the second hydrostatic unit is also operatively connected to the summation and forms a shaft of the summation the output.

Das Summierungsgetriebe des Leistungsverzweigungsgetriebes ist als einstufiges Planetengetriebe ausgeführt, wodurch die Kosten gegenüber mehrstufigen Planetengetrieben reduziert werden können. Des Weiteren sind die hydrostatischen Einheiten als Standard-Axialkolbeneinheiten ausgeführt, wodurch die Kosten für diese Einheiten ebenfalls gering sind. Vorzugsweise ist das Volumen der ersten hydrostatischen Einheit, beispielsweise der Pumpe, zur zweiten hydrostatischen Einheit, beispielsweise dem Motor, im Bereich von 1,6 verwirklicht, so dass beispielsweise die erste hydrostatische Einheit ein Hubvolumen von 90 cm³ und die zweite hydrostatische Einheit ein Hubvolumen von 56 cm³ aufweist. Hydrostatische Einheiten mit 56 cm³ werden in großen Stückzahlen, beispielsweise bei Lenkpumpen oder Lüfterantrieben verwendet und hydrostatische Einheiten mit 90 cm³ werden in großen Stückzahlen für Fahrantriebe und für die Arbeitshydraulik von Arbeitsmaschinen verwendet, so dass diese hydraulischen Einheiten als kostengünstige Standardeinheiten vorhanden sind. Die erste hydrostatische Einheit und die zweite hydrostatische Einheit werden gemeinsam auf einer Grundplatte angeordnet, wodurch aufwändige und anfällige Verschlauchungen entfallen und zusätzlich die Betriebssicherheit erhöht wird. Die erste hydrostatische Einheit und die zweite hydrostatische Einheit werden vorzugsweise als Hochdruckeinheiten mit einem Differenzdruck bis zu 420 bar ausgeführt und im geschlossenen Kreis betrieben. The summation of the power split transmission is designed as a single-stage planetary gear, whereby the cost can be reduced compared to multi-stage planetary gearboxes. Furthermore, the hydrostatic units are designed as standard axial piston units, whereby the costs for these units are also low. Preferably, the volume of the first hydrostatic unit, for example the pump, to the second hydrostatic unit, such as the engine, in the range of 1.6 is realized, so that, for example, the first hydrostatic unit, a displacement of 90 cm ³ and the second hydrostatic unit, a stroke volume of 56 cm ³ . Hydrostatic units of 56 cm ³ are used in large numbers, for example in steering pumps or fan drives and hydrostatic units with 90 cm ³ are used in large numbers for travel drives and for the working hydraulics of work machines, so that these hydraulic units are available as low-cost standard units. The first hydrostatic unit and the second hydrostatic unit are arranged together on a base plate, which eliminates complex and vulnerable tubing and also increases the reliability. The first hydrostatic unit and the second hydrostatic unit are preferably designed as high-pressure units with a differential pressure up to 420 bar and operated in a closed circuit.

Vorzugsweise ist die zweite hydrostatische Einheit als Konstanteinheit ausgeführt, wobei diese zweite hydrostatische Einheit vorzugsweise als Schrägscheibeneinheit ausgeführt ist. Die erste hydrostatische Einheit ist vorzugsweise verstellbar ausgeführt und als Schrägscheibeneinheit ausgeführt. Es besteht auch die Möglichkeit die erste und die zweite hydrostatische Einheit als Schrägachseneinheit auszuführen, jedoch sind Schrägscheibeneinheiten kostengünstiger herzustellen und benötigen einen geringeren Bauraum. Preferably, the second hydrostatic unit is designed as a constant unit, wherein this second hydrostatic unit is preferably designed as a swash plate unit. The first hydrostatic unit is preferably made adjustable and designed as a swash plate unit. It is also possible to carry out the first and the second hydrostatic unit as a bent axis unit, but swash plate units are cheaper to produce and require less space.

Für die Verwendung des Leistungsverzweigungsgetriebes in kompakten Arbeitsmaschinen ist es notwendig, einen Achsabstand von der Eingangswelle zur Ausgangswelle des Getriebes auszubilden, wobei das Leistungsverzweigungsgetriebe diesen Achsabstand mittels Stirnräder verwirklicht. Durch die Verwendung eines einstufigen Planetengetriebes, hydrostatische Einheiten in Standardbauweise und der Entfall von unterschiedlichen schaltbaren Übersetzungen, kann ein kostengünstiges Leistungsverzweigungsgetriebe geschaffen werden, welches dadurch in kompakten Arbeitsmaschinen Anwendung findet. For the use of the power split transmission in compact work machines, it is necessary to form a center distance from the input shaft to the output shaft of the transmission, wherein the power split transmission realizes this center distance by means of spur gears. By using a single-stage planetary gear, hydrostatic units in Standard design and the elimination of different switchable translations, a low-cost power split transmission can be created, which is thereby used in compact machines application.

Da kompakte Arbeitsmaschinen insbesondere beim Reversieren ein spontanes Ansprechverhalten benötigen, ist das Leistungsverzweigungsgetriebe so ausgelegt, dass bei drehender Eingangswelle und stehender Ausgangswelle die verstellbare erste hydrostatische Einheit nicht auf Hubvolumen Null verstellt ist, sondern ein Hubvolumen größer Null aufweist und somit Druckmittel fördert, wodurch durch Verkleinern oder Vergrößern des Hubvolumens ein spontanes Ansprechverhalten in die eine oder andere Fahrtrichtung erfolgt. Since compact machines require a spontaneous response, especially when reversing, the power split transmission is designed so that when rotating input shaft and stationary output shaft, the adjustable first hydrostatic unit is not adjusted to zero displacement, but has a displacement greater than zero and thus promotes pressure medium, thereby reducing or increasing the stroke volume spontaneous response occurs in one or the other direction.

In einer weiteren Ausgestaltungsform der Erfindung ist zwischen der Ausgangswelle, welche mit der Fahrzeugachse verbindbar ist, und dem Summierungsgetriebe eine Kupplung angeordnet, mittels welcher der Antriebstrang unterbrochen werden kann. Zusätzlich kann auch mittels einer weiteren Kupplung ein mit der Eingangswelle koppelbarer Antriebsmotor von der Eingangswelle abgekoppelt werden, wobei jedoch die Pumpe, welche auch Speisepumpe genannt wird, und der Antrieb für den Nebenantrieb, somit mit der Eingangswelle verbunden sind, dass auch bei abgekoppeltem Getriebe diese vom Motor angetrieben werden. Dadurch besteht die Möglichkeit bei stehendem Fahrzeug die Durchtriebsverluste des Getriebes zu reduzieren, wenn nur der Nebenabtrieb benötigt wird. Vorzugsweise ist diese Kupplung zum Abschalten des Getriebes auf der Eingangswelle als negative Kupplung ausgeführt, welches bedeutet, dass die Kupplung im drucklosen Zustand im Schließsinne betätigt ist. In einer weiteren Ausgestaltungsform kann ein Nebenabtrieb auch mit der Antriebswelle der ersten hydrostatischen Einheit erfolgen, wodurch zusätzlich eine Welle für den Nebenabtrieb eingespart werden kann. Die Schaltelemente zum Ansteuern der Kupplungen können als Proportionalventile ausgeführt sein. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit kostengünstigere einfache Schaltventile zu verwenden und die Druckmodulation mittels einer Blende und Feder zu bewerkstelligen. Die Kupplung, welche die Ausgangswelle vom Summierungsgetriebe trennt, kann auch ohne Druckmodulation geschaltet werden, da die Zuschaltung auch synchron erfolgen kann. In a further embodiment of the invention is arranged between the output shaft, which is connectable to the vehicle axle, and the summation a clutch, by means of which the drive train can be interrupted. In addition, a coupling with the input shaft drive motor can be decoupled from the input shaft by means of another coupling, but the pump, which is also called feed pump, and the drive for the PTO, thus connected to the input shaft, that even with decoupled transmission this be driven by the engine. This makes it possible to reduce the drive losses of the transmission when the vehicle is stationary, if only the power take-off is needed. Preferably, this clutch is designed for switching off the transmission on the input shaft as a negative clutch, which means that the clutch is actuated in the unpressurized state in the closing direction. In a further embodiment, a power take-off can also be carried out with the drive shaft of the first hydrostatic unit, whereby in addition a shaft for the power take-off can be saved. The switching elements for driving the clutches can be designed as proportional valves. However, it is also possible to use cheaper simple switching valves and to accomplish the pressure modulation by means of a diaphragm and spring. The clutch, which separates the output shaft from the summation, can be switched without pressure modulation, since the connection can also be synchronous.

Das Getriebe kann als Direktanbau, Getrenntanbau, Langachsabstand oder Kurzachsabstand ausgeführt sein. The gearbox can be designed as direct attachment, separate attachment, long-axis distance or short-axis distance.

Weitere Merkmale sind der Figurenbeschreibung zu entnehmen. Further features can be found in the description of the figures.

Es zeigen: Show it:

1 ein Getriebeschema des erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebe; 1 a transmission diagram of the power split transmission according to the invention;

2 das Getriebeschema nach 1 in Vorwärtsfahrt; 2 the transmission scheme after 1 in forward drive;

3 das Getriebeschema nach 1 in Rückwärtsfahrt; 3 the transmission scheme after 1 in reverse;

4 das Getriebeschema nach 1 im Stillstand; und 4 the transmission scheme after 1 at standstill; and

5 ein Hydraulikschema zum Ansteuern des Getriebes nach 1. 5 a hydraulic scheme for driving the transmission after 1 ,

Fig. 1: Fig. 1:

Ein Antriebsmotor 1, welcher beispielsweise als Verbrennungsmotor ausgeführt sein kann, treibt eine Eingangswelle 2 an, welche über eine Kupplung 4 mit dem Stirnrad 3 drehfest verbunden ist. Über die Kupplung 4 kann der Antriebsmotor 1 mit dem Stirnrad 3 drehfest verbunden werden oder von diesem getrennt werden. Auch bei im Öffnungssinne betätigter Kupplung 4 ist die Speisepumpe 5 und das Stirnrad 6, das Stirnrad 7 und das Stirnrad 8 drehfest mit der Eingangswelle 2, welche permanent mit dem Antriebsmotor 1 verbunden ist, verbunden. Das Stirnrad 7 und 8 kämmt mit dem Stirnrad 6 und das Stirnrad 6 ist drehfest mit der Eingangswelle 2 verbunden, wodurch das Stirnrad 7 und das Stirnrad 8 jeweils einen Nebenabtrieb antreiben können. Die Eingangswelle 2 ist drehfest über die Kupplung 4 mit dem Stirnrad 9 verbunden, welches mit dem Stirnrad 10 kämmt und das Stirnrad 10 die erste hydrostatische Einheit 11 antreibt. Zusätzlich treibt die Eingangswelle 2 über das Stirnrad 3, welche mit dem Stirnrad 12 kämmt, das Sonnenrad 13 des Planetengetriebes 14 an. Das Planetengetriebe 14, auch Summierungsgetriebe genannt, weist einen Planetenträger 15 und Planeten 16 auf, wobei der Planetenträger 15 über das Stirnrad 17 und das Stirnrad 18 mit der zweiten hydrostatische Einheit 19 wirkverbunden ist. Das Hohlrad 20 ist über die Kupplung 21 mit dem Stirnrad 22 verbunden, wobei das Stirnrad 20 mit dem Stirnrad 23 kämmt und das Stirnrad 23 den Abtrieb des Leistungsverzweigungsgetriebes bildet und mit einer Fahrzeugachse verbindbar ist. Die erste hydrostatische Einheit 11 ist mit der zweiten hydrostatischen Einheit 19 hydraulisch verbunden und wirkt in einem geschlossenen Hydraulikkreis zusammen. Die Drücke im geschlossenen Hydraulikkreis werden über die Hochdrucksensoren 24 und 25 sensiert und an eine elektronische Steuereinheit übermittelt. Die Drehzahlen der Stirnräder 12, 17 und 23 werden mittels der Sensoren 26, 27 und 28 erfasst und an eine elektronische Steuereinheit weitergeleitet. Die Kupplung 21 kann über ein einfaches Schaltventil angesteuert werden, da diese Kupplung im Synchronpunkt, d. h. das Hohlrad 20 und das Stirnrad 22 weisen die gleiche Drehzahl auf, schaltbar ist. Die Kupplung 4 kann über ein einfaches Schaltventil mit einer Druckmodulation mittels Blende und Feder angesteuert werden und kann im Öffnungssinne betätigt sein, wenn sich das Fahrzeug im Stillstand befindet und Leistung über die Nebenabtriebe, somit das Stirnrad 7 oder das Stirnrad 8 abverlangt werden, um den Gesamtwirkungsgrad zu verbessert. A drive motor 1 , which may be embodied for example as an internal combustion engine, drives an input shaft 2 which, via a clutch 4 with the spur gear 3 rotatably connected. About the clutch 4 can the drive motor 1 with the spur gear 3 be connected rotatably or separated from it. Also in the opening direction actuated clutch 4 is the feed pump 5 and the spur gear 6 , the spur gear 7 and the spur gear 8th rotatably with the input shaft 2 , which permanently with the drive motor 1 connected, connected. The spur gear 7 and 8th meshes with the spur gear 6 and the spur gear 6 is non-rotatable with the input shaft 2 connected, causing the spur gear 7 and the spur gear 8th each can drive a power take-off. The input shaft 2 is non-rotatable via the clutch 4 with the spur gear 9 connected, which with the spur gear 10 combs and the spur gear 10 the first hydrostatic unit 11 drives. In addition, drives the input shaft 2 over the spur gear 3 , which with the spur gear 12 combs, the sun gear 13 of the planetary gear 14 at. The planetary gear 14 , also called summation gear, has a planet carrier 15 and planets 16 on, with the planet carrier 15 over the spur gear 17 and the spur gear 18 with the second hydrostatic unit 19 is actively connected. The ring gear 20 is about the clutch 21 with the spur gear 22 connected, with the spur gear 20 with the spur gear 23 combs and the spur gear 23 forms the output of the power split transmission and can be connected to a vehicle axle. The first hydrostatic unit 11 is with the second hydrostatic unit 19 hydraulically connected and cooperates in a closed hydraulic circuit. The pressures in the closed hydraulic circuit are controlled by the high pressure sensors 24 and 25 sensed and transmitted to an electronic control unit. The speeds of the spur gears 12 . 17 and 23 be using the sensors 26 . 27 and 28 recorded and forwarded to an electronic control unit. The coupling 21 can be controlled via a simple switching valve, as this coupling in the synchronization point, ie the ring gear 20 and the spur gear 22 show the same Speed up, switchable. The coupling 4 can be controlled via a simple switching valve with a pressure modulation by aperture and spring and can be operated in the opening sense, when the vehicle is at a standstill and power on the PTO, thus the spur gear 7 or the spur gear 8th be demanded to improve the overall efficiency.

Fig. 2: Fig. 2:

Ist die erste hydrostatische Einheit 11 mit einem Hubvolumen größer Null, beispielsweise 11,2 Grad ausgeschwenkt und die Eingangswelle 2 wird von dem Antriebsmotor 1 angetrieben, so wird das Stirnrad 23 in Vorwärtsfahrtrichtung angetrieben. Wird das Hubvolumen der ersten hydrostatische Einheit 11 nun bis zum Hubvolumen Null verringert, so wird das Stirnrad 23 in Vorwärtsfahrtrichtung beschleunigt, d. h. die Drehzahl des Stirnrads 23 wird erhöht. Wird das Hubvolumen der ersten hydrostatische Einheit 11 nun in die Gegenrichtung vergrößert, so wird das Stirnrad 23 in Vorwärtsfahrtrichtung weiter beschleunigt, wodurch sich die Drehzahl des Stirnrad 23 weiter erhöht. Is the first hydrostatic unit 11 with a stroke volume greater than zero, for example, 11.2 degrees swung and the input shaft 2 is from the drive motor 1 driven, so will the spur gear 23 driven in the forward direction. Will the displacement of the first hydrostatic unit 11 now reduced to zero displacement, so does the spur gear 23 accelerated in the forward direction, ie the speed of the spur gear 23 will be raised. Will the displacement of the first hydrostatic unit 11 now enlarged in the opposite direction, so does the spur gear 23 in the forward direction further accelerated, causing the speed of the spur gear 23 further increased.

Fig. 3: 3:

Ist das Getriebe so ausgelegt, dass bei einem Hubvolumen größer Null bei 11,2 Grad der ersten hydrostatischen Einheit 11 das Stirnrad 23 still steht, wenn der Antriebsmotor 1 die Eingangswelle 2 antreibt, und das Hubvolumen der ersten hydrostatischen Einheit 11 wird nun weiter vergrößert, so wird das Stirnrad 23 in Rückwärtsfahrtrichtung beschleunigt, wodurch sich die Drehzahl des Stirnrad 23 in Rückwärtsfahrtrichtung erhöht. If the transmission is designed so that at a stroke volume greater than zero at 11.2 degrees of the first hydrostatic unit 11 the spur gear 23 stands still when the drive motor 1 the input shaft 2 drives, and the stroke volume of the first hydrostatic unit 11 is now further increased, so is the spur gear 23 accelerated in the reverse direction, causing the speed of the spur gear 23 increased in the reverse direction.

Fig. 4: 4:

Befindet sich das Hubvolumen der ersten hydrostatische Einheit 11 größer Null, beispielsweise bei 11,2 Grad, und der Antriebsmotor 1 treibt die Eingangswelle 2 an, so steht das Stirnrad 23 bei entsprechender Auslegung der Übersetzungen still. Wird nun das Hubvolumen der ersten hydrostatische Einheit 11 verkleinert, so dreht das Stirnrad 23 in Vorwärtsfahrtrichtung, wird das Hubvolumen der ersten hydrostatischen Einheit 11 vergrößert, so dreht das Stirnrad 23 in Rückwärtsfahrtrichtung. Is the displacement of the first hydrostatic unit 11 greater than zero, for example at 11.2 degrees, and the drive motor 1 drives the input shaft 2 on, so stands the spur gear 23 with appropriate interpretation of the translations still. Will now be the displacement of the first hydrostatic unit 11 reduced, so turns the spur gear 23 in the forward direction, the stroke volume of the first hydrostatic unit 11 enlarged, so turns the spur gear 23 in reverse direction.

Fig. 5: Fig. 5:

Die Speisepumpe 5 saugt aus dem Ölreservoir das Druckmittel an und leitet es an den Druckfilter 33. Der Druckfilter 33 sollte als Feinfilter ausgeführt sein. Über das Systemdruckventil 35 wird ein Druck, beispielsweise von 20 bar bereitgestellt. Überschüssiges Druckmittel gelangt vom Systemdruckventil 35 direkt zum Kühler 42 und von dort in die Schmierung. Der vom Systemdruckventil 35 bereitgestellte Druck versorgt die Schaltventile 36 und 37 und das Proportionalventil 39 zur Ansteuerung der Kupplungen 4 und 21 der 1 und der Schwenkscheibe der ersten hydrostatischen Einheit 11 bzw. des Verstellzylinders 29. Die Schaltelemente 36 und 37 sind als einfache sogenannte Schwarz-Weiß-Ventile mit jeweils vor- und nachgeschalteter Blende ausgeführt. Diese dienen zum einen zur Volumenstrombegrenzung und zum anderen zur Druckmodulation während des Zuschaltens der Kupplungen 4 und 21 der 1. Ebenso ist dem Proportionalmagnetventil 39 eine Blende zur Mengenbegrenzung nachgeschaltet. Diese ist für die Mengenbegrenzung und zur Dämpfung des Verstellsystems erforderlich. Zur Umschaltung der Schwenkeinrichtung der ersten hydrostatischen Einheit 11 wird ein 4/3-Wegeventil verwendet, welches in der unbetätigten Stellung den Druck aus den beiden Stellkammern ablässt. Um die Verstellgeschwindigkeit zu begrenzen und die Verstellung zu dämpfen, ist die Leitung zum Druckmittelreservoir dieses Ventils mit einer Blende versehen. In der linken Schaltstellung ist das Ventil auf der positiven Schwenkrichtung geschaltet und in der rechten auf der negativen Schwenkrichtung. Die erste hydrostatische Einheit 11 und die zweite hydrostatische Einheit 19 sind im sogenannten geschlossenen Kreis miteinander verbunden. Das über das Systemdruckventil 35 bereitgestellte Druckmittel versorgt den geschlossenen Kreis über die Einspeisventile, die in die Hochdruckbegrenzungsventile 30 und 31 integriert sind. Die Hochdruckbegrenzungsventile 30 und 31 schützen die erste hydrostatische Einheit 11 und die zweite hydrostatische Einheit 19 vor unzulässig hohem Druck und führen aus dem geschlossenen Kreis entnommenes Druckmittel wieder zu. Die erste hydrostatische Einheit 11 besteht beispielsweise aus einer 90 cm³-Verstellpumpe in Schrägscheibenbauweise und die zweite hydrostatische Einheit 19 besteht beispielsweise aus einem 56 cm³-Konstantmotor in Schrägscheibenbauweise. Die erste hydrostatische Einheit 11 kann nicht verdrillt ausgeführt werden. Die erste hydrostatische Einheit 11 ist rein positionsgeregelt. Entsprechend verfügt die Anordnung über eine Rückmeldung des Schwenkwinkels auf das Positionsregelventil, welches als Proportionalmagnetventil 39 ausgeführt ist. Die Zugkraftregelung erfolgt anhand der eingestellten Übersetzung und der gemessenen Hochdrücke mittels der in 1 dargestellten Hochdrucksensoren 24 und 25. Über das Proportionaldruckventil 39, das Umschaltventil 38 und den Verstellzylinder 29 wird der Schwenkwinkel der ersten hydrostatische Einheit 11 fahrsituationsabhängig eingestellt. Eine konventionelle Druckabschneidung zur Begrenzung des Hochdruckes ist nicht möglich. Damit der hydrostatische Kreis nicht überhitzt, wird über das Ausspeiseventil 40 eine begrenzte Menge Öl aus dem Niederdruckkreis entnommen. Der Niederdruck darf jedoch einen zuvor definierten Wert, beispielsweise kleiner 10 bar nicht unterschreiten. Aus diesem Grund ist in dem Ausspeiseventil 40 ein Druckhalteventil integriert. Da das aus dem geschlossenen Kreis entnommene Öl das heißeste Öl ist, wird dieses direkt zum Kühler 42 geführt. Um einen Rückfluss vom Kühler zu verhindern, ist die zum Kühler führende Leitung mit einem Sicherheitsventil versehen. Dieses gewährleistet einerseits eine gleichbleibende Ausspeisung und verhindert aber auch dass im Falle eines zu hohen Differenzdruckes am Kühler 42 Öl zur ersten und zweiten hydrostatischen Einheit 11 und 19 zurückfließen kann. Um nach dem Start des Antriebsmotors 1 anfahren zu können, wird die in 1 dargestellte Kupplung 4 geschlossen und die erste hydrostatische Einheit 11 auf das Hubvolumen geschwenkt, bei welchem sich die Ausgangswelle des Getriebes nicht dreht, beispielsweise wird die erste hydrostatische Einheit 11 auf 11,2 Grad geschwenkt. Hierzu ist es erforderlich, dass das Umschaltventil 38 aus der Mittelstellung gebracht wird und der Strom am Proportionalmagnetventil 39 entsprechend angehoben und geregelt wird. Ist die Drehzahl auf der Primärseite des Hohlrades Null, welches bedeutet, dass im Stillstand die Getriebeübersetzung unendlich ist, so wird die in 1 dargestellte Kupplung 21 geschlossen. Um rückwärts zu fahren wird der Strom am Proportionalmagnetventil 39 erhöht, so dass die Schwenkscheibe wieder ausschwenkt. Soll vorwärts gefahren werden, so muss am Proportionalmagnetventil 39 der Strom reduziert werden. Ab einem Schwenkwinkel von Null Grad muss das Umschaltventil 38 in die korrespondierende Position gebracht werden und der Strom am Proportionalmagnetventil 39 wieder erhöht werden. Die in 1 dargestellte Kupplung 4 wird lediglich zur Reduzierung der Verluste in Neutral benötigt und hat ansonsten keine Funktion. Somit ist es möglich bei Getriebevarianten, bei welchen es nicht auf die beste Wirkungsgradauslegung ankommt, die Kupplung 4 entfallen zu lassen. Eine Trennung des Antriebsstrangs ist weiterhin über die in 1 dargestellte Kupplung 21 möglich. Entfällt die Kupplung 4 kann auch das entsprechende Ventil entfallen. The feed pump 5 sucks the pressure medium from the oil reservoir and directs it to the pressure filter 33 , The pressure filter 33 should be designed as a fine filter. About the system pressure valve 35 a pressure of, for example, 20 bar is provided. Excess pressure medium flows from the system pressure valve 35 directly to the radiator 42 and from there into the lubrication. The from the system pressure valve 35 provided pressure supplies the switching valves 36 and 37 and the proportional valve 39 for controlling the couplings 4 and 21 of the 1 and the swash plate of the first hydrostatic unit 11 or the adjusting cylinder 29 , The switching elements 36 and 37 are designed as simple so-called black and white valves, each with upstream and downstream aperture. These serve on the one hand for volume flow limitation and on the other hand for pressure modulation during the connection of the couplings 4 and 21 of the 1 , Likewise, the proportional solenoid valve 39 an aperture for quantity limitation downstream. This is required for limiting the quantity and for damping the adjustment system. For switching the pivoting device of the first hydrostatic unit 11 a 4/3-way valve is used, which releases the pressure from the two actuating chambers in the unactuated position. In order to limit the adjustment speed and to dampen the adjustment, the line to the pressure medium reservoir of this valve is provided with a diaphragm. In the left switching position, the valve is switched to the positive pivoting direction and in the right to the negative pivoting direction. The first hydrostatic unit 11 and the second hydrostatic unit 19 are connected with each other in the so-called closed circle. That via the system pressure valve 35 supplied pressure fluid supplies the closed circuit via the feed valves, which in the high pressure relief valves 30 and 31 are integrated. The high pressure relief valves 30 and 31 protect the first hydrostatic unit 11 and the second hydrostatic unit 19 against impermissibly high pressure and lead back from the closed circuit pressure fluid. The first hydrostatic unit 11 consists for example of a 90 cm ³ -Verstellpumpe in swash plate design and the second hydrostatic unit 19 For example, it consists of a 56 cm ³ constant-speed swash plate design. The first hydrostatic unit 11 can not be twisted. The first hydrostatic unit 11 is purely position-controlled. Accordingly, the arrangement has a feedback of the swivel angle to the position control valve, which as a proportional solenoid valve 39 is executed. The draft control is based on the set ratio and the measured high pressures using the in 1 illustrated high pressure sensors 24 and 25 , Via the proportional pressure valve 39 , the change-over valve 38 and the adjusting cylinder 29 becomes the swing angle of the first hydrostatic unit 11 set depending on the driving situation. A conventional pressure cut to limit the high pressure is not possible. So that the hydrostatic circuit does not overheat, is via the exit valve 40 taken a limited amount of oil from the low pressure circuit. However, the low pressure must not fall below a previously defined value, for example less than 10 bar. For this reason is in the exit valve 40 integrated a pressure relief valve. Since the oil extracted from the closed circuit is the hottest oil, it becomes a cooler directly 42 guided. To prevent backflow from the radiator, the line leading to the radiator is provided with a safety valve. This ensures on the one hand a constant outfeed and also prevents that in case of too high a differential pressure on the radiator 42 Oil to the first and second hydrostatic unit 11 and 19 can flow back. To after the start of the drive motor 1 to be able to approach, the in 1 illustrated coupling 4 closed and the first hydrostatic unit 11 pivoted to the stroke volume at which the output shaft of the transmission does not rotate, for example, the first hydrostatic unit 11 pivoted to 11.2 degrees. For this it is necessary that the switching valve 38 is brought from the center position and the current at the proportional solenoid valve 39 is raised and regulated accordingly. If the speed on the primary side of the ring gear is zero, which means that the gear ratio is infinite at standstill, then the in 1 illustrated coupling 21 closed. To reverse, the current at the proportional solenoid valve 39 increased so that the swivel plate swings out again. If you want to drive forwards, then you must use the proportional solenoid valve 39 the electricity will be reduced. From a swivel angle of zero degrees, the changeover valve 38 be brought into the corresponding position and the current at the proportional solenoid valve 39 be increased again. In the 1 illustrated coupling 4 is only needed to reduce losses in neutral and has no other function. Thus, it is possible in transmission variants, in which it does not depend on the best efficiency design, the clutch 4 to be dropped. A separation of the drive train is still on the in 1 illustrated coupling 21 possible. Does not the clutch 4 can also be omitted the corresponding valve.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Antriebsmotor drive motor
22: Eingangswelle input shaft
33: Stirnrad spur gear
44: Kupplung clutch
55: Speisepumpe feed pump
66: Stirnrad spur gear
77: Stirnrad spur gear
88th: Stirnrad spur gear
99: Stirnrad spur gear
1010: Stirnrad spur gear
1111: erste hydrostatische Einheit first hydrostatic unit
1212: Stirnrad spur gear
1313: Sonnenrad sun
1414: Planetengetriebe planetary gear
1515: Planetenträger planet carrier
1616: Planet planet
1717: Stirnrad spur gear
1818: Stirnrad spur gear
1919: zweite hydrostatische Einheit second hydrostatic unit
2020: Hohlrad ring gear
2121: Kupplung clutch
2222: Stirnrad spur gear
2323: Stirnrad spur gear
2424: Sensor sensor
2525: Sensor sensor
2626: Sensor sensor
2727: Sensor sensor
2828: Sensor sensor
2929: Stellzylinder actuating cylinder
3030: Hochdruckbegrenzungsventil High-pressure relief valve
3131: Hochdruckbegrenzungsventil High-pressure relief valve
3232: Ausspeiseventil purge valves
3333: Druckfilter pressure filters
3434: Filterbypass filter bypass
3535: Systemdruckregelventil System pressure control valve
3636: einfaches elektrisch betätigtes Druckventil simple electrically operated pressure valve
3737: einfaches elektrisch betätigtes Druckventil simple electrically operated pressure valve
3838: dreistufiges Umschaltventil three-stage diverter valve
3939: Proportionaldruckregler Proportional pressure regulator
4040: Ausspeisesicherheitsventil Ausspeisesicherheitsventil
4141: Rückschlagventil check valve
4242: Kühler mit Bypass Radiator with bypass
4343: Kühlersicherheitsventil Cool safety valve

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102010029866 A1 [0003]

Claims

Power split transmission having a hydrostatic power branch with a first hydrostatic unit ( 11 ) and a second hydrostatic unit ( 19 ) and a mechanical power branch and a summation gear ( 14 ), the summation gear ( 14 ) as a single-stage planetary gear with a sun gear ( 13 ), a planet carrier ( 15 ) and an input shaft ( 2 ), which with a drive motor ( 1 ) is connectable and an output shaft which is directly or indirectly connectable to a vehicle axle, characterized in that a first spur gear ( 3 ) with a second spur gear ( 12 ) is in intermeshing connection and the first spur gear ( 3 ) rotatably with the input shaft ( 2 ) and the second spur gear ( 12 ) rotatably with the sun gear ( 13 ) and a third spur gear ( 9 ) with a fourth spur gear ( 10 ) is in intermeshing connection and the third spur gear ( 9 ) rotatably with the input shaft ( 2 ) and the fourth spur gear ( 10 ) rotatably with a hydrostatic unit ( 11 ) and a fifth spur gear ( 18 ) with a sixth spur gear ( 17 ) is in intermeshing connection and the fifth spur gear ( 18 ) rotatably with the second hydrostatic unit ( 19 ) is connected to the sixth spur gear ( 17 ) rotatably with the planet carrier ( 15 ) and a seventh spur gear ( 22 ) with an eighth spur gear ( 23 ) is in intermeshing connection and the seventh spur gear ( 22 ) rotatably with the ring gear ( 20 ) and the eighth spur gear ( 23 ) is rotatably connected to the output shaft.

Power split transmission according to claim 1, characterized in that the first hydrostatic unit ( 11 ) is adjustable in its stroke volume and the second hydrostatic unit ( 19 ) has a constant non-adjustable displacement.

Power split transmission according to claim 1, characterized in that between the end of the input shaft ( 2 ), which the drive motor ( 1 ) and the first spur gear ( 3 ) a coupling ( 4 ) is arranged.

Power split transmission according to claim 1, characterized in that between the ring gear ( 20 ) and the seventh spur gear ( 22 ) a coupling ( 21 ) is arranged.

Power split transmission according to claim 1, characterized in that the input shaft ( 2 ) with a ninth spur gear ( 6 ) connected to at least one spur gear ( 7 . 8th ) is in operative connection, which forms a drive for a power take-off.

Power split transmission according to claim 1, characterized in that a hydraulic pump ( 5 ) with the input shaft ( 2 ) is in operative connection, wherein the hydraulic pump ( 5 ) Pressure medium for compensating the leakage of the hydrostatic power branch and pressure medium for switching clutches ( 4 . 21 ) promotes.

Power split transmission according to claim 1, characterized in that the ratio of the maximum displacement of the first hydrostatic unit ( 11 ) to the second hydrostatic unit ( 19 ) between 1.4 and 1.8 preferably 1.6 and the state ratio of the planetary gear ( 14 ) between 5 and 6.5 is preferably 5.7.

Power split transmission according to claim 2, characterized in that the hydrostatic power branch, the mechanical power branch and the summation gear ( 14 ) are designed so that when rotating the input shaft ( 2 ) and stationary output shaft, the first hydrostatic unit ( 11 ) to a stroke volume greater than zero, preferably one third of the total possible stroke volume of the first hydrostatic unit ( 11 ) is set.

Power split transmission according to claim 1, characterized in that the shaft for driving the first hydrostatic unit ( 11 ) simultaneously forms a drive for a power take-off.

Power split transmission according to claim 3, characterized in that the clutch ( 21 ) is controlled by means of a proportional valve or by means of a switching valve with a diaphragm.

Power split transmission according to claim 4, characterized in that the clutch ( 4 ) is controlled by means of a proportional valve or by means of a switching valve with a diaphragm.