DE1124369B

DE1124369B - Hydrostatisch-mechanisches Getriebe, insbesondere fuer Fahrzeuge

Info

Publication number: DE1124369B
Application number: DEF29277A
Authority: DE
Inventors: Ludwig G Boehner; Alexander Balbaschewski
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1959-08-29
Filing date: 1959-08-29
Publication date: 1962-02-22
Also published as: CH395757A; GB924185A

Description

Hydrostatisch-mechanisches Getriebe, .insbesondere für Fahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf ein hydrostatischmechanisches Getriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, dessen hydrostatischer Getriebeteil aus einer regelbaren Ölpumpe und einem regelbaren Ölmotor besteht und dessen mechanischer Getriebeteil ein Umlaufrädergetriebe aufweist, wobei der Umlaufräderträger mit den Umlaufrädern durch den Antriebsmotor, die Ölpumpe durch das Sonnenrad und der Ölmotor durch das Ringrad treibbar ist.
Es sind bereits hydrostatisch-mechanische Getriebe dieser Art bekannt, bei denen durch ein oder mehrere Umlaufrädergetriebe eine Leistungsteilung erreicht wird. Bei den meisten dieser Getriebe befindet sich jedoch der hydrostatische Teil ständig oder wenigstens überwiegend in Betrieb, was sich sehr nachteilig auf den Wirkungsgrad des Getriebes auswirkt. Eine andere unerwünschte Eigenschaft ist die Regeneration hydraulischer Arbeit, z. B. dadurch, daß umgekehrt der Ölmotor Arbeit an die Ölpumpe abgibt. Dies führt zu Schwierigkeiten in der Beherrschung des Kraftflusses und der Regelung der Anlage.
Bei einem weiteren bekannten hydrostatischmechanischen Getriebe, bei dem durch ein oder mehrere Umlaufrädergetriebe eine Leistungsteilung erfolgt, kann die mit dem Sonnenrad des Umlaufrädergetriebes verbundene Pumpe abgebremst werden. Es wird damit erreicht, daß ein Antriebszweig abgeschaltet werden kann und die Leistung dann auf dem anderen Antriebszweig übertragen wird. Auch bei diesem bekannten Getriebe ist der Ölmotor nicht abkuppelbar, so daß dieser Arbeit an die Ölpumpe abgibt.
Ferner ist bereits Gegenstand eines älteren Patents ein hydrostatisch-mechanisches Getriebe, bei dem einer von zwei Ölmotoren an- und abkuppelbar mit der Abtriebswelle angeordnet ist. Die Ölpumpe ist bei dem bekannten Getriebe nicht ab- und festbremsbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hydrostatisch-mechanisches Getriebe zu schaffen, das die geschilderten Mängel vermeidet und bei dem dazu hydrostatische Leistungen nur bei gewissen Fahrzuständen, im wesentlichen für Beschleunigung und für Bergsteigen, übertragen werden. In allen anderen Fahrbereichen, insbesondere bei mehr oder weniger konstanter Geschwindigkeit in der Ebene, wird die Antriebsleistung rein mechanisch auf die Antriebsräder übertragen. Damit ergibt sich eine Verbesserung des durchschnittlichen Wirkungsgrades, bezogen auf die gesamte Fahrstrecke, da Beschleunigungen und Bergsteigen nur gelegentlich erforderlich sind.
Die Erfindung besteht bei einem hydrostatischmechanischen Getriebe der eingangs genannten Art darin, daß die Ölpumpe und das damit verbundene Sonnenrad in an sich bekannter Weise mittels einer schaltbaren Reibungsbremse ab- und festbremsbar ist und zwischen dem Ölmotor und der Abtriebswelle eine schaltbare Kupplung angeordnet ist. Dadurch wird beim Getriebe nach der Erfindung ein guter Wirkungsgrad im mechanischen Getriebeteil auch deshalb ermöglicht, weil der hydrostatische Getriebeteil festgebremst wird und mithin keine Leckölverluste mehr auftreten. Außerdem ist aber trotzdem die Mölichkeit vorhanden, eine hydraulische Sperrung durchzuführen.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die in dem hydrostatisch-mechanischen Getriebe befindliche Ölpumpe bei Maximalstellung des Kolbenhubes durch Beaufschlagen mit Drucköl aus einer vom hydrostatischen Getriebe unabhängigen Ölquelle, wie einer Hilfsölpumpe, abbremsbar und blockierbar ist.
Die zwischen dem Ölmotor und der Abtriebswelle angeordnete Kupplung kann beim Getriebe nach der Erfindung auch dann einschaltbar sein, wenn das Fahrzeug über das hydrostatische Getriebe verzögert oder angeschoben werden soll.
Vorteilhaft beim Getriebe nach der Erfindung ist weiterhin, daß für die Rückwärtsfahrt kein besonderer Getriebeteil notwendig ist, sondern diese ebenfalls mittels des hydrostatischen Getriebes erreicht wird, wobei die Ölpumpe wie bei Vorwärtsfahrt angetrieben wird, durch Richtungsänderung des Ölstroms (Hochdruck und Niederdruck) aber der Ölmotor entgegengesetzt in Umdrehung versetzt wird und die Antriebswelle in umgekehrter Richtung antreibt. Der Kraftschluß und die Drehung im umgekehrten Sinn werden in diesem Fall durch die schon genannte Kupplung erzielt, und es steht ebenfalls die volle stufenlos regelbare Übersetzung des Getriebes zur Verfügung. Die Ölpumpe kann beim Getriebe nach der Erfindung zunächst mit hoher Drehzahl angetrieben werden, wodurch dieser Bauteil klein gehalten werden kann. Mittels eines zusätzlichen übersetzungsgetriebes ins Langsame oder eines Vorgeleges zwischen dem Sonnenrad und der Ölpumpe kann die Antriebsdrehzahl nach Belieben ausgelegt werden.
Günstig wirkt sich beim Getriebe nach der Erfindung auch aus, daß bei blockiertem bzw. stillstehendem Sonnenrad die Abtriebswelle mit einer erwünschten Übersetzung ins Schnelle angetrieben wird; was einem Schnellgang gleichkommt und wesentlich zur Erhöhung des Gesamtwirkungsgrades beträgt. Dies ist gleichbedeutend mit Brennstoffersparnis, insbesondere bei Überlandfahrten, und macht damit die Konstruktion besonders vorteilhaft für schnell laufende Fahrzeuge bzw. Maschinen.
Beim Schieben durch das Fahrzeug (Bergabfahrt, Gaswegnehmen usw.) wird eine Bremswirkung dadurch erzielt, daß bei blockierter Ölpumpe das Fahrzeug den Antriebsmotor über das mechanische Umlaufrädergetriebe antreibt und so eine natürliche und sanfte Verzögerung hervorruft.
Ein Schutz der Erfindung wird für die Gesamtkombination der Merkmale des Anspruchs 1 und für den Anspruch 2 nur in Verbindung mit dem Hauptanspruch begehrt.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele des hydrostatisch mechanischen Getriebes nach der Erfindung dargestellt, die in der Beschreibung näher erläutert werden. Es zeigt Fig.1 einen Längsschnitt durch ein Getriebe gemäß der Erfindung, Fig.2 und 3 verschiedene Anordnungsmöglichkeiten der Einzelelemente des Getriebes, Fig.4 und 5 Anordnung des Getriebes bei quer zur Fahrzeuglängsachse eingebautem Motor.
In den Zeichnungen sind die gleichen Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen. In einem Gehäuse 35 sind eine Ölpumpe 24, ein Ölmotor 26 und ein Umlaufrädergetriebe 21 angeordnet. Ein Umlaufräderträger 36 mit Umlaufrädern 40 des Umlaufrädergetriebes ist über eine Antriebswelle 20 mit einem nicht dargestellten Antriebsmotor eines Kraftfahrzeugs verbunden. Ein Ringrad 22 des Umlaufrädergetriebes ist mit einer Abtriebswelle 29 verbunden. Die Abtriebswelle 29 trägt an ihrem dem Ringrad abgewandten Ende ein mit einem Tellerrad 31 eines Ausgleichgetriebes im Eingriff stehendes Ritzel 30. Ein Sonnenrad 23 des Umlaufrädergetriebes ist mit der Ölpumpe 24 gekuppelt. Koaxial zur Abtriebswelle 29 ist der Ölmotor 26 angeordnet und mit dieser kuppelbar. Taumelscheiben 27 bzw. 25 zum Regeln der Kolbenhübe von Ölmotor 26 bzw. Ölpumpe 24 sind mit ihren Anstellwinkel verändernden Servomitteln 38 bzw. 39 verbunden.
An dem Gehäuse 35 ist eingangsseitig eine Hilfsölpumpe 33, z: B. eine Zahnradpumpe, die von der Antriebswelle 20 angetrieben wird, angeflanscht. Eine Trennkupplung 37 ist hinter der Hilfsölpumpe in der Antriebswelle 20 vorgesehen, um den Kraftfluß zwischen dem Antriebsmotor und dem hydraulischmechanischen Getriebe unterbrechen zu können.
Der Ölmotor 26 ist durch eine Kupplung 28 mit der Abtriebswelle 29 kuppelbar. Zweckmäßig ist diese Kupplung als eine mechanisch, hydraulisch, elektromagnetisch od. dgl. schaltbare Reibungskupplung ausgebildet. In ausgekuppeltem Zustand wirkt die Kupplung 28 als Freilauf.
Die Ölpumpe 24 kann unmittelbar von dem Sonnenrad 23 oder über ein als Vorgelege 41 oder Umiaufrädergetriebe ausgebildetes übersetzungsgetriebe ins Langsame angetrieben werden. Die Ölpumpe 24 und damit das Sonnenrad 23 sind mit einer mechanisch, hydraulisch oder elektrisch schaltbaren Reibungsbremse 34 ab- und festbremsbar: Das Getriebe arbeitet in den einzelnen Fahrzuständen wie folgt: 1. Phase: Leerlauf Die Antriebswelle 20 treibt das Umlaufrädergetriebe 21 an. Da der Widerstand des Ringrades 22 größer ist als der des Sonnenrades 23, wird die Ölpumpe 24 angetrieben. Die Taumelscheibe 25 ist nicht angestellt, somit findet keine ölförderung statt, dabei wird vom Getriebe keine Kraft übertragen. 2. Phase: Anfahren und Beschleunigen Durch Beschleunigen des Antriebsmotors wird die Antriebswelle 20 auf höhere Drehzahl gebracht. Durch einen Regler wird die Taumelscheibe 25 angestellt, so daß sofort Ölförderung stattfindet und dadurch der COlmotor 26 in Umdrehung versetzt wird (bei starker Anstellung der Taumelscheibe 27 kleine Drehzahl, hohes Drehmoment). Dabei ist die Kupplung 28 eingerückt, wodurch die Abtriebswelle 29 mitgenommen wird.
Durch die relative Verstellung der Taumelscheiben 25 und 27 zueinander mittels eines Reglers wird die Abtriebswelle 29 auf eine Drehzahl kommen, bei der das Ringrad 22 schneller als der Umlaufräderträger umläuft. Das Sonnenrad 23 wird zunächst stillstehen und dann versuchen, rückwärts zu laufen. Hierbei wird aber die Reibungsbremse 34 die Pumpe festhalten, so daß das Sonnenrad blockiert wird. Dies hat zur Folge, daß die Umlaufräder 40 des vom Antriebsmotor angetriebenen Umlaufräderträgers 36 sich auf dem Sonnenrad 23 abstützen und das Ringrad 22 mit einer Übersetzung ins Schnelle antreiben.
Dieser Vorgang ist stufenlos regelbar. Dazu kommt die leistungsteilende Wirkung des Umlaufrädergetriebes, das bewirkt, daß mit abnehmender hydrostatischer Leistung die mechanisch übertragene Leistung im gleichen Maß, d. h. progressiv und stufenlos, zunimmt, bis vollständiger mechanischer Kraftschluß erreicht ist.
3. Phase: Verzögerung Durch Gaswegnehmen geht die Drehzahl des Antriebsmotors zurück. Die Abtriebswelle 29 bzw. das Ringrad 22 laufen noch mit fast unveränderter Drehzahl; das Sonnenrad 23 bleibt festgebremst. Dadurch wird der Umlaufräderträger 36 über die sich an dem Sonnenrad 23 abstützenden Umlaufräder 40 vom Ringrad 22 her angetrieben. Da der Umlaufräderträger über die Antriebswelle 20 unmittelbar mit dem Antriebsmotor verbunden ist, wirkt dieser als Bremse.
Will man eine starke Bremswirkung durch den Antriebsmotor erreichen, so wird die Kupplung 28 eingerückt. Damit wird der Öhnotor 26 durch entsprechende Anstellung der Taumelscheiben 27 bzw: 25 zur Ölpumpe und die Ölpumpe 24 zum Ölmotor und treibt über das Umlaufrädergetriebe 21 den Antriebsmotor mit erhöhter Drehzahl an und bewirkt damit eine größere Bremswirkung.
4. Phase: Anschieben des Fahrzeuges Die Kupplung 28 wird eingerückt. Der Ölmotor 26 treibt die Ölpumpe 24 an, die über das Sonnenrad 23 und die sich an dem langsam umlaufenden Ringrad 22 abstützenden Umlaufräderträger 36 und den damit unmittelbar verbundenen Antriebsmotor mit größerer Drehzahl antreibt.
Es ist auch möglich, den Antriebsmotor allein über das Umlaufrädergetriebe durch Anschieben des Fahrzeugs anzuwerfen. In diesem Fall ist das Sonnenrad 23 festgebremst. Die Kupplung 28 ist gelöst. Das Ringrad 22 läuft um und treibt über die sich am Sonnenrad 23 abstützenden Umlaufräder 40 den Umlaufräderträger 36 und damit den Antriebsmotor.
5. Phase: Rückwärtsfahren Die Antriebswelle 20 treibt die Ölpumpe 24 an, die Taumelscheibe 25 wird umgekehrt angestellt, der Ölstrom fließt in entgegengesetzter Richtung, was zur Folge hat, daß der Ölmotor 26 auch eine umgekehrte Drehrichtung erhält. Die Kupplung 28 wird eingerückt und die Abtriebswelle 29 in entgegengesetzter Drehrichtung angetrieben.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Hydrostatisch-mechanisches Getriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, dessen hydrostatischer Getriebeteil aus einer regelbaren Ölpumpe und einem regelbaren Ölmotor besteht und dessen mechanischer Getriebeteil einUmlaufrädergetriebe aufweist, - wobei der Umlaufräderträger mit den Umlaufrädern durch den Antriebsmotor, die Ölpumpe durch das Sonnenrad und der Ölmotor durch das Ringrad antreibbar ist, dadurch gekenn- zeichnet, daß die Ölpumpe (24) und das damit verbundene Sonnenrad (23) in an sich bekannter Weise mittels einer schaltbaren Reibungsbremse (34) ab- und festbremsbar ist und zwischen dem Ölmotor (26) und der Abtriebswelle (29) eine schaltbare Kupplung (28) angeordnet ist.
2. Hydrostatisch-mechanisches Getriebe nach Anspruch 1 mit einer vom hydrostatischen Getriebe unabhängigen Ölquelle, dadurch gekennzeichnet, daß die Ölpumpe (24) bei Maximalstellung des Kolbenhubes durch Beaufschlagen mit Drucköl aus der unabhängigen Ölquelle, wie einer Hilfsölpumpe (33), abbremsbar und blockierbar ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 820 695, 423629; österreichische Patentschrift Nr. 194 722; französische Patentschrift Nr. 1145 010; britische Patentschrift Nr. 804 657; USA: Patentschriften Nr. 2 599 814, 2 296 929. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 1065 734.