DE10332216A1

DE10332216A1 - Hydrostatisch-mechanisches Leistungsverzweigungsgetriebe

Info

Publication number: DE10332216A1
Application number: DE2003132216
Authority: DE
Inventors: Jürgen Dipl.-Ing. Pohlenz; Walter Dipl.-Ing. Fischer; Hubert Lehle
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2003-07-16
Filing date: 2003-07-16
Publication date: 2005-02-03
Anticipated expiration: 2023-07-17
Also published as: DE10332216B4

Abstract

Ein hydrostatisch-mechanisches Leistungsverzweigungsgetriebe weist einem Koppelgetriebe (6) nachgeschaltete Planetenradsätze (43, 50) auf, dessen Hohlräder (45, 52) über Bremsen (47, 54) mit dem Getriebegehäuse verbindbar sind, wobei diese Bremsen (47, 54) in radialer Richtung übereinander angeordnet sind, um die Getriebelänge zu verkürzen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Leistungsverzweigungsgetriebe mit einem mechanischen und hydrostatischen Leistungszweig. Der Antrieb beider Leistungszweige erfolgt über eine gemeinsame Antriebswelle. In einem Koppelgetriebe erfolgt eine Leistungssummierung, wobei zwei Koppelwellen wechselweise über einen Planetenradsatz mit einer Ausgangswelle des Leistungsverzweigungsgetriebes koppelbar sind. Die erste Koppelwelle ist außerdem mit einem Planetenradträger und die zweite Koppelwelle ist mit einem Sonnenrad eines zweiten Koppelgetriebes verbunden. Das Hohlrad des zweiten Koppelgetriebes kann mit einer dritten Koppelwelle verbunden werden. Zwischen dem zweiten Koppelgetriebe und den Planetenradsätzen sind Kupplungen angeordnet, durch welche die drei Koppelwellen mit dem Planetenradsatz wahlweise verbindbar sind. Der im Leistungsfluß nachgeschaltete Planetenradsatz ist zur Drehrichtungsumkehr der Ausgangswelle vorgesehen. Hierzu ist dessen Planetenradträger ständig mit der Ausgangswelle verbunden und sein Hohlrad ist über eine Bremse mit einem Gehäuse des Leistungsverzweigungsgetriebes verbindbar.
Aus der WO 94/15122 ist ein Lastschaltgetriebe bekannt geworden, das die vorstehend wiedergegebenen Merkmale aufweist. Ein derartiges hydrostatisch-mechanisches Leistungsverzweigungsgetriebe weist vier Fahrbereiche für Vorwärtsfahrt und zwei Fahrbereiche für Rückwärtsfahrt auf.
Bei landwirtschaftlich genutzten Fahrzeugen, wie beispielsweise Ackerschleppern, ist es wesentlich eine defi nierte Länge des Leistungsverzweigungsgetriebes nicht zu überschreiten.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Leistungsverzweigungsgetriebe der eingangs genannten Art so weiterzuentwickeln, daß die Gesamtlänge des Getriebes minimiert wird.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß das Getriebe den Getriebeaufbau der WO 94/15122 aufweist, welche vollständig mitumfasst sein soll, jedoch die beiden Bremsen des nachgeschalteten Planetenradsatzes zur Drehrichtungsumkehr nicht nebeneinander sondern in radialer Richtung nahezu übereinander angeordnet sind. Es besteht auch die Möglichkeit die Schaltwalze auf der Antriebswelle wie in der EP 0 834 027 B1 anzuordnen. Es besteht die Möglichkeit die beiden übereinander angeordneten Bremsen entweder direkt über den Hohlrädern der nachgeschalteten Planetenstufe oder neben einem der Hohlräder der nachgeschalteten Planetenstufe anzuordnen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Sonnenrad der nachgeschalteten Planetenstufe mit dem Planetenrad in Wirkverbindung, welches dem Abtrieb benachbart angeordnet ist, und das Planetenrad, welches mit dem vom Sonnenrad angetriebenen Planetenrad in Wirkverbindung steht ist dem Abtrieb weiter entfernt angeordnet als das mit dem Sonnenrad in Wirkverbindung stehende Planetenrad. Vorzugsweise weist das Hohlrad des mit dem Sonnenrad in Wirkverbindung stehenden Planetenradsatzes der nachgeschalteten Planetenstufe einen geringeren Durchmesser auf, als das Hohlrad der Planetenstufe, bei welcher das Planetenrad mit dem mit dem Sonnenrad in Wirkverbindung stehenden Planetenrad in Wirkverbin dung steht. Somit ist es Möglich die Bremsen übereinander anzuordnen.
Ein Getriebe mit den vorstehend erläuterten Merkmalen erlaubt eine wesentliche Verkürzung der Getriebelänge. Während diese bei einem Getriebe nach dem Stand der Technik bei Verwendung von nebeneinander angeordneten Bremsen nicht möglich ist.
Die einzige Figur zeigt ein erfindungsgemäßes Leistungsverzweigungsgetriebe für einen landwirtschaftlichen Schlepper.
Eine Antriebswelle 1 treibt über ein Vorgelege 2 eine verstellbare Hydrostateinheit 3 und über ein Vorgelege 4 eine Eingangswelle 5 eines vierwelligen Koppelgetriebes 6 an. Die verstellbare Hydrostateinheit 3 wirkt mit einer Hydrokonstanteinheit 7 zusammen. Die Hydrokonstanteinheit 7 treibt über ein Vorgelege 8 eine zweite Eingangswelle 9 des Koppelgetriebes 6 an. Das Koppelgetriebe 6 enthält zwei dreiwellige Planetenradsätze 10 und 11. Die Eingangswelle 5 ist mit einem Planetenträger 12 des Planetenradsatzes 10 verbunden. Der Planetenradsatz 10 enthält Planeten 13. Die Eingangswelle 5 ist fest mit einem Hohlrad 14 des zweiten Planetenradsatzes 11 verbunden. Der Planetenradsatz 11 enthält Planeten 15. Die Eingangswelle 9 ist fest mit einem Sonnenrad 16 des zweiten Planetenradsatzes 11 verbunden. Eine Sonne 17 des ersten Planetenradsatzes 10 ist befestigt auf einer Koppelwelle 18. Ein Planetenradträger 19 des zweiten Planetenradsatzes 11 ist mit einem Hohlrad 20 des Planetenradsatzes 10 und einer Koppelwelle 21 verbunden. Die Koppelwellen 18 und 21 sind mit einem zweiten Koppelgetriebe 23 verbunden, das einen Planetenradsatz 23A auf weist. Eine Sonne 22 dieses Planetenradsatzes 23A ist mit der Sonne 17 des ersten Planetenradsatzes 10 und der Planetenradträger 19 des zweiten Planetenradsatzes 11 ist mit einem Planetenradträger 24 des Planetenradsatzes 23A über die Koppelwelle 21 verbunden.
An einem Hohlrad 25 des Planetenradsatzes 23A sind Außenlamellen 26 einer Kupplung 29 drehfest angebracht. Diese Außenlamellen 26 greifen zwischen Innenlamellen 27, die auf einer Welle 28 drehfest sind.
Auf der Koppelwelle 18 ist ein Kupplungsträger 30 montiert, der über drehfete Außenlamellen 31 zwischen die auf der Welle 28 drehfest montierten Innenlamellen 27 einer Kupplung 33 eingreift.
An einer mit der Koppelwelle 21 fest verbundenen Zwischenwelle 34 sind Außenlamellen 35 einer Kupplung 38 drehfest montiert. Diese greifen zwischen Innenlamellen 36, die auf einer Welle 37 drehfest angebracht sind.
Die Welle 28 enthält drehfest Außenlamellen 39, die zwischen Innenlamellen 36 einer Kupplung 41 greifen.
Die Welle 28 ist fest mit einer Sonne 42 eines Planetenradsatzes 43 verbunden. Die Welle 37 trägt Planeten 44 des Planetenradsatzes 43. Ein Hohlrad 45 des Planetenradsatzes 43 ist über Lamellen 46 einer Bremse 47 mit einem Getriebegehäuse verbindbar.
Eine Welle 60 trägt Planeten 49 eines Planetenradsatzes 50.
Die Planeten 44 des Planetenradsatzes 43 stehen mit den Planeten 49 des Planetenradsatzes 50 im Eingriff. Die Wellen 37 und 60 dieser Planeten 44 und 49 haben den gemeinsamen Planetenradträger 51. Der Planetenradträger 51 ist fest mit einer Getriebeausgangswelle 48 verbunden.
Das Hohlrad 52 des Planetenradsatzes 50 kann über Lamellen 53 einer Bremse 54 mit dem Getriebegehäuse verbunden werden.
Die Getriebeausgangswelle 48 ist mit einem Ritzel 55 versehen, das z. B. ein Tellerrad 56 einer Hinterachse (nicht dargestellt) des Fahrzeugs antreiben kann. Über ein Vorgelege 57 und eine Trennkupplung 58 kann eine zu einer weiteren (nicht dargestellten) Achse führende Antriebswelle 59 angetrieben werden.
Die Antriebswelle 1 kann über eine Zapfenwellenkupplung 61 mit einer aus dem Getriebe herausgeführten Zapfwelle 62 verbunden werden, die ein Vorgelege 63 aufweist. Die Bremse 54 und die Bremse 47 sind übereinander angeordnet.
Die Bremse 54 ist radial außerhalb der Bremse 47 angeordnet. Das Hohlrad 52 ist radial außerhalb des Hohlrades 45 angeordnet. Das Hohlrad 52 weist einen größeren Durchmesser als das Hohlrad 45 auf. Der Planetenradsatz 43 ist benachbart zu Abtrieb, der sogenannten Getriebeausgangswelle 48 angeordnet, der Planetenradsatz 50 ist benachbart zum Planetenradsatz 43 und weiter entfernt zur Getriebeausgangswelle 48 und benachbart zur Kupplung 38 angeordnet.
Funktionsweise:
Über die Antriebswelle 1 werden die Hydrostateinheit 3 und die Eingangswelle 5 proportional zur Drehzahl einer Kraftmaschine angetrieben. Durch Verstellen des Fördervolumens der Hydrostateinheit 3 wird die Konstanteinheit 7 beschleunigt und das Hohlrad 25 des Planetenradsatzes 23A durch Summieren der Drehzahlen der Eingangswellen 5, 9 in den Koppelgetrieben 6 und 23 auf Drehzahl Null gebracht. Ist die Drehzahl Null des Hohlrads 25 erreicht, schließt die Kupplung 29. Die Summe der Leistungen aus dem hydrostatischen und dem mechanischen Zweig 9, 5 fließt über das Sonnenrad 17, den Planetenradträger 19, die Koppelwellen 18, 21 und das Hohlrad 25 des Planetenradsatzes 23A, die Kupplung 29 und die Sonne 42 in den vierten Planetenradsatz 43. Die Bremse 47 ist geschlossen und das Hohlrad 45 steht somit still. Die Leistung fließt über den Planetenradträger 51 in die Abtriebswelle 48.
Die weitere Wandlung des Übersetzungsverhältnisses des Leistungsverzweigungsgetriebes wird durch ein weiteres Verstellen der Hydrostateinheit 3 erreicht. Hat nach Durchlaufen des ersten Fahrbereichs das Hohlrad 25 Synchrondrehzahl mit der Drehzahl des Kupplungsträgers 30 erreicht, schließt die Kupplung 33 und die Kupplung 29 öffnet sich. Sodann fließt die summierte Leistung aus mechanischem und hydrostatischem Zweig 5, 9 über das Sonnenrad 17 des ersten Planetenradsatzes 10, die Koppelwelle 18 und die geschlossene Kupplung 33. Der weitere Leistungsfluss in diesem zweiten Fahrbereich erfolgt über die Sonne 42 und bei geschlossener Bremse 47 und somit feststehendem Hohlrad 45 über den Planetenradträger 51 zur Getriebeausgangswelle 48.
Um in den dritten Fahrbereich zu schalten, wird bei Synchrondrehzahl der Wellen 37 und 34 die Kupplung 38 ge schlossen und sodann unmittelbar die Kupplung 33 geöffnet. Die kombinierte Leistung aus mechanischem und hydrostatischem Leistungszweig 5, 9 fließt sodann über die Koppelwelle 21 und die Welle 34 über die Kupplung 38 in den Planetenradträger 51 und bei geöffneten Bremsen 47 in die Getriebeausgangswelle 48.
Der vierte Fahrbereich wird erreicht durch Schließen der Kupplungen 33 und 41 bei Synchrondrehzahl mit der Kupplung 38 und unmittelbar darauffolgendem Öffnen der Kupplung 38. Die summierte Leistung aus mechanischem und hydrostatischem Leistungszweig fließt sodann über die Sonne 17 des ersten Planetenradsatzes 10 über die Kupplung 33 und die Kupplung 41 und bei geöffneten Bremsen 47 über den Planetenradträger 51 in die Getriebeausgangswelle 48.
Eine Umkehrung der Drehrichtung der Getriebeausgangswelle 48 erfolgt durch Schließen der Bremse 54 und damit Festhalten des Hohlrades 52 des Planetenradsatzes 50.
Ein erster Fahrbereich in diese Gegendrehrichtung ergibt sich aus der Summierung der hydrostatischen und mechanischen Leistung 9, 5 in der Sonnenwelle 17 des ersten Planetenradsatzes 10 und des Planetenradträgers 19 des zweiten Planetenradsatzes 11. Die Leistung fließt sodann über das Hohlrad 25 des Planetenradsatzes 23A bei geschlossener Kupplung 29 über die Sonne 42 in den Planetenradsatz 43. Bei offener Bremse 47 fließt die Leistung über die Planeten 44, 49 der Planetenradsätze 43, 50 und über den Planetenradträger 51 in die Getriebeausgangswelle 48.
Ein zweiter Fahrbereich in dieser Gegendrehrichtung der Getriebeausgangswelle 48 wird erreicht durch Schließen der Kupplung 33 und unmittelbar anschließendes Öffnen der Kupplung 29. Die summierte Leistung aus mechanischem und hydrostatischem Leistungszweig fließt sodann über die Sonne 17 des ersten Planetenradsatzes 10, über die Kupplung 33, die Sonne 42, die Planeten 44, 49 und, bei geschlossener Bremse 54, über den Planetenradträger 51 zur Getriebeausgangswelle 48.

1: Antriebswelle
2: Vorgelege
3: verstellbare
: Hydrostateinheit
4: Vorgelege
5: Eingangswelle
6: erstes Koppelgetriebe
7: Hydrokonstanteinheit
8: Vorgelege
9: Eingangswelle
10: Planetenradsatz
11: Planetenradsatz
12: Planetenradträger
13: Planeten
14: Hohlrad
15: Planeten
16: Sonne
17: Sonne
18: Koppelwelle
19: Planetenradträger
20: Hohlrad
21: Koppelwelle
22: Sonne
23: zweites Koppelgetriebe
23A: Planetenradsatz
24: Planetenradträger
25: Hohlrad
26: Außenlamellen
27: Innenlamellen
28: Welle
29: Kupplung
30: Kupplungsträger
31: Außenlamellen
32: Innenlamellen
33: Kupplung
34: Zwischenwelle
35: Außenlamellen
35: Innenlamellen
37: Welle
38: Kupplung
39: Außenlamellen
40: Innenlamellen
41: Kupplung
42: Sonne
43: Planetenradsatz
44: Planeten
45: Hohlrad
46: Lamellen
47: Bremse
48: Getriebeausgangs
: welle
49: Planeten
50: Planetenradsatz
51: Planetenradträger
52: Hohlrad
53: Lamellen
54: Bremse
55: Ritzel
56: Tellerrad
57: Vorgelege
58: Kupplung
59: Antriebswelle
60: Welle
61: Kupplung
62: Zapfwelle
63: Vorgelege

Claims

Leistungsverzweigungsgetriebe mit einem mechanischen und hydrostatischen Leistungszweig, der über eine gemeinsame Antriebswelle (1) angetrieben und in einem Koppelgetriebe (6) summiert wird, wobei zwei Koppelwellen (18, 21) dieses Koppelgetriebes (6) wechselweise über einen Planetenradsatz (43, 50) mit einer Ausgangswelle (48) des Leistungsverzweigungsgetriebes koppelbar sind, wobei die erste Koppelwelle (21) außerdem mit einem Planetenradträger (24) und die zweite Koppelwelle (18) mit einem Sonnenrad (22) eines zweiten Koppelgetriebes (23) verbunden sind, dessen Hohlrad (25) mit einer dritten Koppelwelle (28) verbindbar ist, wobei zwischen dem zweiten Koppelgetriebe (23) und den Planetenradsätzen (43, 50) Kupplungen (29, 33, 38, 41) angeordnet sind, durch welche die Koppelwellen (28, 18, 21) mit dem Planetenradsatz (43) wahlweise verbindbar sind, dessen Hohlrad (45) über eine Bremse (47) mit einem Gehäuse verbindbar ist, und daß der Planetenradsatz (50) zur Drehrichtungsumkehr der Ausgangswelle (48) vorgesehen ist und dessen Planetenradträger (51) ständig mit der Ausgangswelle (58) verbunden ist und dessen Hohlrad (52) über eine Bremse (54) mit einem Gehäuse verbindbar ist, wobei die Planeten (49) des Planetenradsatzes (50) mit den Planeten (44) des Planetenradsatzes (43) in ständigem Eingriff stehen und den Planetenradträger (51) als gemeinsamen Planetenradträger haben, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsen (47, 54) der Planetenradsätze (43, 50) übereinander angeordnet sind.
Leistungsverzweigungsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsen (47, 54) axial im Bereich der Planetenradsätze (43, 50) angeordnet sind.
Leistungsverzweigungsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hohlrad (52) des Planetenradsatzes (50) welcher zur Drehrichtungsumkehr dient im Durchmesser größer ist als ein Hohlrad (45) des anderen Planetenradsatzes (43).