DE1254478B

DE1254478B - Stufenlos einstellbares hydrostatisch-mechanisches Getriebe mit Leistungsverzweigungfuer Fahrzeuge

Info

Publication number: DE1254478B
Application number: DEJ29027A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Heinz Weiss
Original assignee: Internat Harvester Co M B
Current assignee: Internat Harvester Co M B
Priority date: 1965-09-21
Filing date: 1965-09-21
Publication date: 1967-11-16

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

B62d

B 60k
Deutsche Kl.: 63 c-34/01

Nummer: 1 254 478

Aktenzeichen: J 2902711/63 c

Anmeldetag: 21. September 1965

Auslegetag: 16. November 1967

Die Erfindung bezieht sich auf ein stufenlos einstellbares hydrostatisch-mechanisches Getriebe mit Leistungsverzweigung für Fahrzeuge, insbesondere für landwirtschaftliche Zugmaschinen. Das Getriebe besteht aus einer von einer Antriebsmaschine angetriebenen Hydropumpe, die Hydromotoren mit Druckmittel beaufschlagt, wobei die Hydropumpe und die Hydromotoren Umlaufgehäuse aufweisen, die gemeinsam antreibbar sind.

Die bekannten hydrostatisch-mechanischen Getriebe mit Leistungsverzweigung muß man in zwei Gruppen unterteilen, nämlich einmal in Getriebe mit hydraulischer Leistungsverzweigung und zum anderen in Getriebe mit mechanischer Leistungsverzweigung.

Bei den bekannten hydrostatisch-mechanischen Getrieben mit hydraulischer Leistungsverzweigung (ζ. B. deutsche Auslegeschrift 1085 389 oder Zeitschrift ATZ, Jahrgang 62, H. 9, vom September 1960, S. 227 bis 231) wird das Rückstellmoment der Hydropumpe als mechanischer Leistungsanteil unmittelbar auf die Abtriebswelle des Getriebes übertragen, so daß ein besonderes Summengetriebe zur Vereinigung des hydraulischen und mechanischen Leistungszweiges nicht erforderlich ist. Für die in Rede stehenden hydrostatisch-mechanischen Getriebe mit hydraulischer Leistungsverzweigung müssen jedoch zusätzlich noch unabhängige Ausgleichsgetriebe vorgesehen sein, um die für die Kurvenfahrten erforderliche Ausgleichswirkung erzielen zu können.

Die hydrostatisch-mechanischen Getriebe mit mechanischer Leistungsverzweigung weisen darüber hinaus zur Vereinigung der beiden Leistungszweige auch noch ein beispielsweise als Umlaufrädertrieb ausgebildetes Summengetriebe auf (ATZ, Jahrgang 1954, H. 2, vom Februar 1952, S. 44).

Ferner gehören zum Stand der Technik (z. B. deutsche Auslegeschrift 1 065 733, die deutsche Patentschrift 856 849) Fahrzeuggetriebe ohne mechanische Ausgleichgetriebe. Hierbei handelt es sich aber um reine hydrostatische Getriebe, bei denen die Ausgleichwirkung durch Parallelschaltung von Hydromotoren erreicht wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein stufenlos einstellbares hydrostatisch-mechanisches Getriebe mit Leistungsverzweigung der eingangs genannten Art zu schaffen, das den verhältnismäßig großen Konstruktionsaufwand bei den bekannten hydrostatisch-mechanischen Getrieben nicht mehr aufweist. Das wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Hydropumpe und die Hydromotoren je ein mit einer quer zur Längserstreckung des Fahr-

Stufenlos einstellbares
hydrostatisch-mechanisches Getriebe
mit Leistungsverzweigung für Fahrzeuge

Anmelder:

International Harvester Company m. b. H.,

Neuß/Rhein, Industriestr. 39

Als Erfinder benannt:
Dipl.-Ing. Heinz Weiß, Anrath (Nordrh.-Westf.)

zeuges angeordneten Querwelle fest verbundenes Umlaufgehäuse aufweisen und in dem Umlaufgehäuse der Hydromotoren zwei zur Hydropumpe hydraulisch parallelgeschaltete Motoreinheiten vorgesehen sind, die mit den Treibrädern des Fahrzeuges in Verbindung stehen. Auf diese Weise übernehmen die Hydromotoren zusätzlich die Funktion der Leistungszusammenführung und des Ausgleichgetriebes. Daher sind für diese Aufgaben keine besonderen Einrichtungen, d. h. gesonderte Getriebeeinheiten erforderlich, so daß man ein sehr kompaktes und leicht zu erstellendes hydrostatisch-mechanisches Getriebe erhält, das darüber hinaus wegen seiner wenigen Einzelteile auch störunanfällig ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung besitzen die beiden Motoreinheiten — wie an sich bekannt— jeweils mehrere in dem Umlaufgehäuse ringförmig angeordnete, sich an ihren Außenseiten auf Taumelscheiben abstützende Axialkolben, deren Innenseiten über radiale Verbindungskanäle und die hohl ausgebildete, querverlaufende Querwelle mit der gleichfalls in an sich bekannter Weise als Axialkolbenpumpe ausgebildeten und durch eine Taumelscheibe in ihrer Fördermenge zu verstellenden Hydropumpe verbunden sind. Zweckmäßigerweise sitzen die beiden Taumelscheiben der Hydromotoren an auf der angetriebenen Querwelle gelagerten Zahnrädern, die über weitere, auf den Abtriebswellen des hydrostatisch-mechanischen Getriebes sitzende Zahnräder mit den Treibrädern des Fahrzeuges verbunden sind.

Auf einfache Weise läßt sich dadurch eine Ausgleichgetriebesperre erreichen, daß die beiden Abtriebswellen in an sich bekannter Weise durch Über-

709 688/235

schieben einer Muffe mechanisch kuppelbar sind. Dadurch werden beide Treibräder zum Gleichlauf gezwungen.

Schließlich ist es zweckmäßig, wenn die Hydropumpe, die Hydromotoren sowie die zu deren Verstellung und die zur Kraftübertragung dienenden Bauteile — wie an sich bekannt — im Achsgehäuse untergebracht sind. In diesem Fall können besondere Gehäuseteile zur Unterbringung der einzelnen Bauteile entfallen, wodurch sich eine weitere Vereinfachung des hydrostatisch-mechanischen Getriebes ergibt.

In der Zeichnung ist ein in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutertes Ausführungsbeispiel des hydrostatisch-mechanischen Getriebes nach der Erfindung schematisch dargestellt.

Ein Kegelritzel 1 wird von einer sich in Längsrichtung des nicht näher dargestellten Fahrzeuges erstreckenden Welle 1', die mit der Kurbelwelle der nicht dargestellten Antriebsmaschine verbunden ist, angetrieben, so daß das Kegelritzel 1 mit Antriebsmaschinendrehzahl umläuft. Zur Erweiterung des Einstellbereichs des hydrostatisch-mechanischen Getriebes ist es möglich, ein entsprechend ausgebildetes Gruppengetriebe zwischenzuschalten. Das Kegelritzel 1 kämmt mit einem Tellerrad 2, welches fest auf einer quer zur Längserstreckung des Fahrzeuges verlaufenden Querwelle 3 sitzt. Diese Querwelle 3 ist über Lager 4, 5 und 6 in Zwischenwänden 7, 8 und 9 eines den nicht dargestellten Treibrädern des Fahrzeuges zugeordneten Achsgehäuse 10 gelagert. Ferner sind mit der Querwelle 3 Umlaufgehäuse 11' und 12' einer Hydropumpe 11 und von Hydromotoren 12 fest verbunden, so daß beide Umlaufgehäuse mit der gleichen Geschwindigkeit umlaufen.

Die Hydropumpe 11 ist als Axialkolbenpumpe ausgebildet. Sie besitzt mehrere ringförmig im Umlaufgehäuse 11' angeordnete Axialkolben 13, die sich an ihren Außenseiten an einer Taumelscheibe 14 abstützen, die im Achsgehäuse 10 gelagert ist. Die Taumelscheibe 14 kann über einen Verstellhebel 15 je nach gewünschter Fördermenge der Hydropumpe

11 verstellt werden. Die Innenseiten der die Axialkolben 13 aufnehmenden Zylinder sind über radiale Verbindungsleitungen 16 mit der hohl ausgebildeten Querwelle 3 verbunden.

Auf der gegenüberliegenden Seite des Tellerrades 2 sind ebenfalls in Axialbauart ausgebildete Hydromotoren 12 angeordnet, in deren Umlaufgehäuse 12' zwei gegenüberliegende Motoreinheiten

12 a und 12 & vorgesehen sind. Die Motoreinheit 12 a besitzt mehrere ringförmig im Umlauf gehäuse 12' angeordnete Axialkolben 17, die sich an ihrer Außenseite auf einer Taumelscheibe 18 abstützen. Die andere Motoreinheit 126 besitzt entsprechend angeordnete Axialkolben 19, die an ihrer Außenseite auf einer weiteren Taumelscheibe 20 anliegen. An ihren Innenseiten stehen die Axialkolben beider Motoreinheiten über, mittlere radiale Verbindungskanäle 21 mit der hohlen Welle 3 in Verbindung, so daß beide Motoreinheiten 12 a bzw. 12 & in bezug auf die Hydropumpe 11 hydraulisch parallelgeschaltet sind.

Die beiden Taumelscheiben 18 und 20 sind mit je einem drehbar auf der Querwelle 3 sitzenden Zahnrad 22 und 23 verbunden, die ihrerseits mit auf den Abtriebswellen 24 α und 24 b des hydrostatischmechanischen Getriebes sitzenden Zahnrädern 25 und 26 im Eingriff stehen. Die Abtriebswellen 24 a und 246 sind koaxial zueinander und zwischen den beiden Zahnrädern 25 und 26 geteilt. Die beiden inneren Enden der Abtriebswellen 24 a und 246 können durch eine verschiebbare Kupplungsmuffe 27 antriebsmäßig voneinander getrennt oder miteinander gekuppelt werden.

Während des Antriebes geht der Leistungsfluß vom Tellerrad 2 einmal über die Querwelle 3 zu dem Umlaufgehäuse 12' der Hydromotoren 12, so daß das Umlaufgehäuse mit einer bestimmten Drehzahl umläuft. Der zweite Leistungsast geht über die Querwelle 3 zu dem Umlaufgehäuse 11' der Hydropumpe 11. In letzterer wird dieser Leistungsanteil in Druckenergie umgeformt, wobei Druckflüssigkeit über die radialen Verbindungsleitungen 16 im Umlaufgehäuse 11', die hohl ausgebildete Querwelle 3 und die radialen Verbindungskanäle 21 im Umlaufgehäuse 12' den beiden Motoreinheiten 12 a und 126 zugeführt wird. Die Beaufschlagung der Axialkolben 17 und 18 innerhalb des umlaufenden Umlaufgehäuses 12' mit Drucköl bewirkt an den beiden Taumelscheiben 18 und 20 eine Überlagerung der Drehzahlen aus dem mechanischen und dem hydraulischen Leistungsast. Wird die Hydropumpe 11 in den Motorbereich gesteuert, so fließt ein Teil der Leistung von den Hydromotoren 12, die jetzt zu Pumpen werden, hydraulisch zur Hydropumpe 11, die jetzt zum Hydromotor wird, zurück. Auf diese Weise lassen sich im Abtrieb die Drehzahl »Null« und sogar negative Drehzahlen erreichen, da sich die Drehzahlen aus dem mechanischen und hydrostatischen Leistungsast subtrahieren.

Wird z. B. bei Kurvenfahrt das linke Treibrad des Fahrzeuges stärker belastet als das rechte Treibrad, so wirkt sich dieses in einer Drucksteigerung in den Kolbenzylindern der Motoreinheit 12 α aus. Da das Drucköl den Weg des geringsten Widerstandes zu gehen versucht, werden die Axialkolben 18 der Motoreinheit 12 6 stärker beaufschlagt und daher schneller angetrieben. Auf diese Weise wird die gewünschte Ausgleichwirkung erzielt. Dieser Effekt wird auch bei »Null-Förderung« der Hydropumpe erreicht, da die Motoreinheit des stärker abgebremsten Triebrades in bezug auf die Motoreinheit des weniger stark abgebremsten Triebrades zur Hydropumpe wird.

Da die hydrostatischen Motoren gleichzeitig die Funktion des Ausgleichgetriebes übernehmen, kann die auf der Abtriebswelle 24 6 sitzende Schiebemuffe 27 als einfache Ausgleichgetriebesperre benutzt werden.

An den Enden der Querwelle 3 können im vorliegenden Ausführungsbeispiel vorteilhaft eine den Hydraulikkreislauf aufrechthaltende Füllpumpe 28 angeschlossen werden, die die Leckverluste ausgleicht und den hydraulischen Kreislauf mit hinreichend gekühlter Druckflüssigkeit versorgt. Darüber hinaus können leicht weitere Pumpen angetrieben werden. Weiterhin ist es möglich, auf der dem Kegelritzel 1 gegenüberliegenden Seite des Tellearrades 2 ein damit zusammenwirkendes Kegelritzel 29 vorzusehen, über das ein Nebenantrieb, z. B. die Zapfwelle einer landwirtschaftlichen Zugmaschine, angetrieben werden kann.

Das dargestellte Ausführungsbeispiel läßt im Rahmen der Patentansprüche mannigfache Abänderungen zu. So können selbstverständlich an Stelle von hydro-

statischen Axialkolbeneinheiten auch splche anderen Bauarten gesetzt werden. Ebenso kann die Kraftübertragung auch auf andere als die gezeigte Weise erfolgen.

Claims

Patentansprüche:

1. Stufenlos einstellbares hydrostatisch-mechanisches Getriebe mit Leistungsverzweigung für Fahrzeuge, insbesondere für landwirtschaftliche Zugmaschinen, bestehend aus einer von einer Antriebsmaschine angetriebenen Hydropumpe, die Hydromotoren mit Druckmittel beaufschlagt, wobei die Hydropumpe und die Hydromotoren Umlaufgehäuse aufweisen, die gemeinsam antreibbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydropumpe (11) und die Hydromotoren (12) je ein mit einer quer zur Längserstreckung des Fahrzeugs angeordneten Querwelle (3) fest verbundenes Umlaufgehäuse (H' und 12') aufweisen und in dem Umlaufgehäuse (12') der Hydromotoren zwei zur Hydropumpe (11) hydraulisch parallelgeschaltete Motoreinheiten (12 a undl2fe) vorgesehen sind, die mit den Treibrädern des Fahrzeuges in Verbindung stehen.

2. Hydrostatisch-mechanisches Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Motoreinheiten (12 a und 12 b), wie an sich bekannt, jeweils mehrere in dem Umlaufgehäuse (12') ringförmig angeordnete, sich an ihren Außenseiten auf Taumelscheiben (18 und 20) abstützende Axialkolben (17 und 19) aufweisen, deren Innenseiten über radiale Verbindungskanäle (21) und die hohl ausgebildete, querverlaufende Querwelle (3) mit der gleichfalls in an sich bekannter Weise als Axialkolbenpumpe ausgebildeten und durch eine Taumelscheibe (14) in ihrer Fördermenge zu verstellenden Hydropumpe (11) verbunden sind.

3. Hydrostatisch-mechanisches Getriebe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Taumelscheiben (18 und 20) der Hydromotoren (12) an auf der angetriebenen Querwelle (3) gelagerten Zahnrädern (22, 23) sitzen, die über weitere, auf den Abtriebswellen (24 α und 24 b) des hydrostatisch-mechanischen Getriebes sitzende Zahnräder (25 und 26) mit den Treibrädern des Fahrzeugs verbunden sind.

4. Hydrostatisch-mechanisches Getriebe nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Abtriebswellen (24 a und 2Ab) in an sich bekannter Weise durch Überschieben einer Muffe (27) mechanisch kuppelbar sind.

5. Hydrostatisch-mechanisches Getriebe nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydropumpe (11), die Hydromotoren (12) sowie die zu deren Verstellung und die zur Kraftübertragung dienenden Bauteile, wie für sich bekannt, im Achsgehäuse (10) untergebracht sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 856 849, 818 141;

deutsche Auslegeschriften Nr. 1085 389,
065 733;

französische Patentschrift Nr. 1133 019;

britische Patentschrift Nr. 729153;

ATZ, Automobiltechnische Zeitschrift, Jg. 62
vom September 1960, H. 9, S. 227 bis 231; Jg. 54 vom Februar 1952, H. 2, S. 44.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

709 688/235 11.67

> Bundesdiucketei Berlin