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Die vorliegende Erfindung betrifft ein hydrostatisch-mechanisches Leistungsverzweigungsgetriebe mit einem Gehäuse, einer mit einem Antriebsmotor koppelbaren Eingangswelle, einem hydrostatischen Leistungszweig, der eingangsseitig mindestens eine Fahrpumpe umfasst, die durch eine Hydraulikleitung mit mindestens einem Hydraulikmotor verbunden ist, einem mechanischen Leistungszweig, dessen Eingang mit der Eingangswelle gekoppelt oder durch die Eingangswelle gebildet ist, und einem Summiergetriebe, welches dazu angepasst ist, ein am Ausgang des hydrostatischen Leistungszweigs bereitgestelltes Antriebsmoment und ein am Ausgang des mechanischen Leistungszweigs bereitgestelltes Antriebsmoment zu summieren, wobei der Ausgang des Summiergetriebes mit einer Ausgangswelle des Leistungsverzweigungsgetriebes antriebswirksam gekoppelt oder koppelbar ist.
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Ein hydrostatisch-mechanisches Leistungsverzweigungsgetriebe der eingangs genannten Art kommt beispielsweise in einer mobilen Arbeitsmaschine zum Einsatz und dient dazu, das Antriebs(dreh)moment und die Antriebsdrehzahl eines angeschlossenen Antriebsmotors (z.B. Dieselmotor) der mobilen Arbeitsmaschine verlustarm zu wandeln, um ein gewünschtes Drehmoment und eine gewünschte Drehzahl am Ausgang des Leistungsverzweigungsgetriebes bereitzustellen. Bekannte hydrostatisch-mechanische Leistungsverzweigungsgetriebe weisen hierfür einen hydrostatischen Leistungszweig und einen mechanischen Leistungszweig auf. Das Leistungsverzweigungsgetriebe wird in der Regel so gesteuert, dass bei einem Anfahren und bei niedrigen Geschwindigkeiten eine Antriebsleistung des Antriebsmotors über den hydrostatischen Leistungszweig auf den Ausgang übertragen wird. Bei hohen Geschwindigkeiten wird die Antriebsleistung dagegen über den mechanischen Leistungszweig auf den Ausgang übertragen. Bei mittleren Geschwindigkeiten wird die Antriebsleistung teilweise über den hydrostatischen Leistungszweig und teilweise über den mechanischen Leistungszweig übertragen und an einem Summiergetriebe wieder zusammengeführt.
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Die am Eingang des hydrostatischen Leistungszweigs vorgesehene Pumpe treibt den Hydraulikmotor hydrostatisch an und muss ihrerseits von dem Antriebsmotor der Arbeitsmaschine mechanisch angetrieben werden. Zur Abzweigung des hydrostatischen Leistungszweigs von dem mechanischen Leistungszweig ist in der Regel am Antriebsmotor ein Pumpenverteilergetriebe vorgesehen. Dieses Pumpenverteilergetriebe kann beispielsweise ein zentrales Zahnrad umfassen, in das je ein Zahnrad des mechanischen und des hydrostatischen Leistungszweigs eingreift. Das vom Antriebsmotor bereitgestellte Drehmoment kann dadurch auf den mechanischen und den hydrostatischen Leistungszweig aufgeteilt werden.
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Ein solches hydrostatisch-mechanisches Leistungsverzweigungsgetriebe mit einem Pumpenverteilergetriebe ist aus der Druckschrift
WO 2012/089192 A1 bekannt.
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Bekannte hydrostatisch-mechanische Leistungsverzweigungsgetriebe haben den Nachteil, dass sie relativ teuer sind. Darüber hinaus ist der Einbau von bekannten hydrostatisch-mechanischen Leistungsverzweigungsgetrieben in die zugeordnete Arbeitsmaschine kompliziert, weil der mechanische und der hydrostatische Leistungszweig einzeln an das Leistungsverzweigungsgetriebe angeschlossen werden müssen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen kostengünstigeren Aufbau für ein hydrostatisch-mechanisches Leistungsverzweigungsgetriebe bereitzustellen, das gleichzeitig leichter in die zugeordnete Arbeitsmaschine eingebaut werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch ein hydrostatisch-mechanisches Leistungsverzweigungsgetriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, und insbesondere dadurch, dass eine Abzweigungsstelle, an welcher der hydrostatische Leistungszweig von dem mechanischen Leistungszweig abzweigt, innerhalb des Gehäuses des Leistungsverzweigungsgetriebes vorgesehen ist, ohne dass ein separates Pumpenverteilergetriebe außerhalb des Gehäuses vorgesehen ist.
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Der Erfindung liegt der allgemeine Gedanke zugrunde, das Pumpenverteilergetriebe bzw. dessen Komponenten weitgehend einzusparen und stattdessen die Abzweigung des hydrostatischen Leistungszweigs vom mechanischen Leistungszweig innerhalb des Leistungsverzweigungsgetriebes vorzunehmen. Dies bedeutet, dass die Fahrpumpe des hydrostatischen Leistungszweigs unmittelbar in oder an dem Gehäuse des Leistungsverzweigungsgetriebes angeordnet ist und dort (vorzugsweise direkt, oder jedoch über eine zugeordnete Übersetzungsstufe) mit einer Komponente des mechanischen Leistungszweigs gekoppelt oder koppelbar ist. Zwar kann eine derartige Ausbildung des Leistungsverzweigungsgetriebes die Gestaltungsfreiheit für die Auslegung der Übersetzungsverhältnisse zum Antreiben der Fahrpumpe und gegebenenfalls weiterer Pumpen einschränken, beispielsweise im Vergleich zu der flexiblen Auslegung der Übersetzungsverhältnisse mit einem separaten Pumpenverteilergetriebe gemäß der bereits genannten Druckschrift
WO 2012/089192 A1 . Allerdings können durch den Wegfall des Pumpenverteilergetriebes oder Komponenten hiervon zum einen die Kosten für den Antriebsstrang gesenkt werden. Zum anderen wird der Einbau des Leistungsverzweigungsgetriebes vereinfacht, da nur noch ein einziges Eingangselement des Leistungsverzweigungsgetriebes (nämlich die genannte Eingangswelle) mit dem Antriebsmotor der Arbeitsmaschine gekoppelt werden muss, um das von dem Antriebsmotor bereitgestellte Antriebsmoment in das Gehäuse des Leistungsverzweigungsgetriebes einzuleiten.
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Günstige Übersetzungsverhältnisse bzw. Antriebsdrehzahlen für die Fahrpumpe (und gegebenenfalls weitere Pumpen) können gleichwohl vorgesehen werden, wenn die jeweilige Pumpe an einer geeigneten Welle bzw. Übersetzungsstufe in oder an dem Gehäuse des Leistungsverzweigungsgetriebes angeordnet wird, wie nachstehend noch für verschiedene Ausführungsformen erläutert wird.
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Im Zusammenhang mit der Erfindung sei noch angemerkt, dass eine "drehfeste" Verbindung eine drehstarre Verbindung bezeichnet. Eine "antriebswirksame" Verbindung bezeichnet eine Verbindung zwischen zwei drehbaren Elementen, die in einer festen Drehbeziehung zueinander stehen (d.h. in einem vorbestimmten Übersetzungsverhältnis zueinander, mit i = 1 oder i ≠ 1), einschließlich einer drehfesten Beziehung. Wenn ein Element mit einem anderen Element "koppelbar" ist, bezeichnet dies im Zusammenhang mit der Erfindung eine Verbindung, die (im Unterschied zu einer permanenten Kopplung) wahlweise hergestellt oder unterbrochen werden kann (beispielsweise über eine Kupplung).
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Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen.
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Bevorzugt ist zumindest die Fahrpumpe oder der Hydraulikmotor (oder beide) innerhalb des Gehäuses des Leistungsverzweigungsgetriebes angeordnet, insbesondere vollständig innerhalb des Gehäuses. Dadurch sind die Komponenten durch das Gehäuse des Leistungsverzweigungsgetriebes geschützt.
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Wenn der von dem mechanischen Leistungszweig abgezweigte hydrostatische Leistungszweig (Fahrpumpe, Hydraulikleitung, Hydraulikmotor) ausschließlich innerhalb des Getriebegehäuses angeordnet ist, können die Fahrpumpe und der Hydraulikmotor besonderes leicht in räumlicher Nähe zueinander angeordnet sein, wodurch sich ein verbesserter Wirkungsgrad ergibt. Ferner sind keine hydraulischen Anschlüsse an dem Gehäuse des Leistungsverzweigungsgetriebes für die Hydraulikleitung zwischen der Fahrpumpe und dem Hydraulikmotor erforderlich, da die Hydraulikleitung vollständig innerhalb des Gehäuses verlaufen kann.
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Vorteilhafterweise ist die Eingangswelle das einzige Eingangselement des Leistungsverzweigungsgetriebes, welches ein von dem Antriebsmotor bereitgestelltes Antriebsmoment in das Gehäuse des Leistungsverzweigungsgetriebes einleitet. Mit anderen Worten ist weder ein zweiter Leistungspfad vorgesehen, mittels dessen ein von dem Antriebsmotor bereitgestelltes Antriebsmoment dem Leistungsverzweigungsgetriebe zugeführt werden kann, noch ist vorgesehen, den Leistungspfad – insbesondere den hydrostatischen Leistungszweig – aus dem Gehäuse herauszuführen und wieder in das Gehäuse hineinzuführen.
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Alternativ kann bzw. können jedoch die Fahrpumpe und/oder der Hydraulikmotor außerhalb des Gehäuses des Leistungsverzweigungsgetriebes angeordnet sein. Dabei kann – je nachdem ob die Fahrpumpe, der Hydraulikmotor oder beide Komponenten außerhalb des Gehäuses angeordnet sind – die Antriebswelle der Fahrpumpe aus dem Gehäuse des Leistungsverzweigungsgetriebes herausgeführt sein und/oder eine Abtriebswelle des Hydraulikmotors in das Gehäuse des Leistungsverzweigungsgetriebes hineinragen. Diese Ausführungsform ist insbesondere dann sinnvoll, wenn die Fahrpumpe bzw. der Hydraulikmotor Standard-Komponenten (z.B. als Zukaufteile) sein sollen, die mit einem eigenen Gehäuse – also die Fahrpumpe mit einem Pumpengehäuse und der Hydraulikmotor mit einem Motorgehäuse – ausgestattet sind und auf einfache Weise von außen an dem Getriebegehäuse befestigt werden können. Alternativ ist es bei dieser Ausführungsform in vorteilhafter Weise möglich, einen jeweiligen Abschnitt des Gehäuses des Leistungsverzweigungsgetriebes als Gehäuseabschnitt der Fahrpumpe und/oder des Hydraulikmotors zu verwenden.
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Demzufolge ist es bei dieser Ausführungsform insbesondere vorteilhaft, wenn die Fahrpumpe ein an dem Getriebegehäuse befestigtes Pumpengehäuse aufweist und/oder der Hydraulikmotor ein an dem Getriebegehäuse befestigtes Motorgehäuse aufweist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist entlang eines Leistungspfads zwischen der Abzweigungsstelle des hydraulischen Leistungszweigs von dem mechanischen Leistungszweig einerseits und der Fahrpumpe andererseits zumindest ein Abschnitt einer Welle, d.h. eines rotierenden mechanischen Übertragungselements, angeordnet, der ausschließlich zur Übertragung von Antriebsmoment des hydraulischen Leistungszweigs zu der Fahrpumpe dient und innerhalb des Gehäuses angeordnet ist. In anderen Worten ist zumindest ein Teil einer Welle, die nur Antriebsleistung für die Fahrpumpe überträgt und nicht dem mechanischen Leistungszweig zuzuordnen ist, innerhalb des Getriebegehäuses angeordnet und nicht, wie aus der
WO 2012/089192 A1 bekannt, vollständig außerhalb des Getriebegehäuses angeordnet.
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Gemäß den im Folgenden beschriebenen Ausbildungen kann die Fahrpumpe mit unterschiedlichen Vorteilen an verschiedenen Wellen des Leistungsverzweigungsgetriebes angeordnet sein.
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Gemäß einer Ausführungsform kann der mechanische Leistungszweig des Leistungsverzweigungsgetriebes ein Übersetzungsgetriebe mit einer ersten Welle, einer zweiten Welle und einer zwischen der ersten Welle und der zweiten Welle wirksamen Übersetzungsstufe umfassen, wobei die erste Welle durch die Eingangswelle gebildet oder mit der Eingangswelle des Leistungsverzweigungsgetriebes antriebswirksam (insbesondere drehfest) gekoppelt ist, und wobei die Fahrpumpe an der zweiten Welle angeordnet ist. Eine solche Anordnung ist vorteilhaft, wenn auf einen mechanischen Rückwärtsgang verzichtet werden kann und die Fahrpumpe mit einer Drehzahl betrieben werden soll, die im Wesentlichen im Drehzahlbereich der zweiten Welle liegt. Insbesondere kann das Übersetzungsgetriebe für eine Übersetzung des Antriebsmoments bzw. der Drehzahl innerhalb des mechanischen Leistungszweigs erforderlich sein, so dass die zweite Welle des Übersetzungsgetriebes eine ohnehin vorgesehene Komponente des Leistungsverzweigungsgetriebes bildet, an der die Fahrpumpe, vorzugsweise innerhalb des Getriebegehäuses, angeordnet werden kann.
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Dabei kann die Übersetzungsstufe zwischen der ersten Welle und der zweiten Welle durch eine Stirnradstufe gebildet sein, d.h. an der ersten Welle ist ein erstes Zahnrad angeordnet und an der zweiten Welle ist ein zweites Zahnrad angeordnet, wobei das erste Zahnrad und das zweite Zahnrad miteinander kämmen. Die Stirnradstufe bietet hier den Vorteil, dass sie geringen Bauraum benötigt und nur geringe Reibungsverluste erzeugt. Alternativ wäre denkbar, die Übersetzungsstufe durch Kettenräder, die mit einer Kette verbunden sind, zu bilden. Als weitere Alternativen zur Bildung der Übersetzungsstufe ist ein Riemengetriebe, insbesondere ein Zahnriemengetriebe, oder jegliche Art von Zahnradpaaren denkbar.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann der mechanische Leistungszweig des Leistungsverzweigungsgetriebes ein Reversiergetriebe mit einer ersten Welle, einer zweiten Welle, einer dritten Welle, einer zwischen der ersten Welle und der zweiten Welle wirksamen ersten Übersetzungsstufe und einer zwischen der zweiten Welle und der dritten Welle wirksamen zweiten Übersetzungsstufe umfassen, wobei die erste Welle durch die Eingangswelle des Leistungsverzweigungsgetriebes gebildet ist oder die erste Welle mit der Eingangswelle antriebswirksam (insbesondere drehfest) gekoppelt ist, wobei die zweite Welle eine Zwischenwelle des Reversiergetriebes bildet, und wobei die Fahrpumpe an der zweiten Welle (d.h. an der Zwischenwelle) angeordnet ist. Eine solche Anordnung hat den Vorteil, dass ein Drehzahlbereich der Fahrpumpe durch eine Festlegung des Übersetzungsverhältnisses der ersten Übersetzungsstufe im Wesentlichen frei wählbar ist. Somit kann durch konstruktive Auslegung die Fahrpumpe bei optimierter Drehzahl betrieben werden. Ferner besteht auch bei dieser Ausführungsform der Vorteil, dass eine ohnehin vorgesehene Komponente des Leistungsverzweigungsgetriebes zum Antreiben der Fahrpumpe ausgenutzt werden kann.
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Dabei sind vorteilhafterweise die erste Übersetzungsstufe und/oder die zweite Übersetzungsstufe durch eine jeweilige Stirnradstufe gebildet. Alternativ können die Übersetzungsstufen durch Räder gebildet werden, die mit einer Kette oder einem Riemen, insbesondere einem Zahnriemen, verbunden sind. Darüber hinaus sind jegliche Arten von Zahnrädern zur Bildung mindestens einer der Übersetzungsstufen denkbar.
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Gemäß einer weiteren alternativen Ausführungsform kann der mechanische Leistungszweig des Leistungsverzweigungsgetriebes ein Reversiergetriebe mit einer ersten Welle, einer zweiten Welle, einer dritten Welle, einer zwischen der ersten Welle und der zweiten Welle wirksamen ersten Übersetzungsstufe und einer zwischen der zweiten Welle und der dritten Welle wirksamen zweiten Übersetzungsstufe umfassen, wobei die erste Welle durch die Eingangswelle des Leistungsverzweigungsgetriebes gebildet ist oder die erste Welle mit der Eingangswelle antriebswirksam (insbesondere drehfest) gekoppelt ist, wobei die zweite Welle eine Zwischenwelle des Reversiergetriebes bildet, und wobei die Fahrpumpe an der dritten Welle (d.h. am Ausgang des Reversiergetriebes) angeordnet ist. Eine solche Anordnung ist vorteilhaft, wenn die Fahrpumpe im Drehzahlbereich der dritten Welle betrieben werden soll, wobei auch bei dieser Ausführungsform der Vorteil besteht, dass eine ohnehin vorgesehene Komponente des Leistungsverzweigungsgetriebes zum Antreiben der Fahrpumpe ausgenutzt werden kann.
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Auch bei dieser Ausführungsform können die erste Übersetzungsstufe und/oder die zweite Übersetzungsstufe durch eine jeweilige Stirnradstufe gebildet sein. Bereits genannte andere Möglichkeiten zur Realisierung von Übersetzungsstufen sind ebenfalls möglich.
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Alternativ kann die Fahrpumpe mit der Eingangswelle des Leistungsverzweigungsgetriebes drehfest gekoppelt oder koppelbar sein, insbesondere wenn für das Leistungsverzweigungsgetriebe eine relativ hohe Eingangsdrehzahl vorgesehen ist, oder falls dies beispielsweise aufgrund der Bauraumverteilung vorteilhaft ist.
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Das Leistungsverzweigungsgetriebe kann auch sowohl das vorstehend genannte Übersetzungsgetriebe als auch das genannte Reversiergetriebe umfassen. Dies hat den Vorteil, dass mit dem Fahrzeug mechanisch vorwärts und rückwärts gefahren werden kann. Mindestens eine Fahrpumpe kann dabei an einer Welle des Übersetzungsgetriebes und/oder an einer Welle des Reversiergetriebes angeordnet sein.
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Zusätzlich gibt es bei den vorgenannten Ausführungsformen mehrere Möglichkeiten, auch noch eine optionale Nebenfunktionspumpe in oder an dem Leistungsverzweigungsgetriebe anzuordnen, ohne dass für die Nebenfunktionspumpe ein zusätzliches Pumpenverteilergetriebe außerhalb des Gehäuses des Leistungsverzweigungsgetriebes erforderlich ist. Dabei kann jede Anordnungsmöglichkeit der Fahrpumpe und jede Anordnungsmöglichkeit der Nebenfunktionspumpe beliebig kombiniert werden. Hierdurch ergibt sich im Vergleich zu einer Anordnung der Nebenfunktionspumpe außerhalb des Leistungsverzweigungsgetriebes ein noch einfacherer Aufbau, da die in dem Leistungsverzweigungsgetriebe vorgesehenen Getriebekomponenten auch noch dazu genutzt werden können, einen geeigneten Teil des vorhandenen Antriebsmoments auf die Nebenfunktionspumpe zu übertragen und die Nebenfunktionspumpe hierdurch mit einer geeigneten Drehzahl anzutreiben.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Leistungsverzweigungsgetriebe mindestens eine solche Nebenfunktionspumpe. Die Nebenfunktionspumpe kann mehrere Pumpen vom gleichen oder unterschiedlichen Typ umfassen, deren Anordnungsmöglichkeiten ebenfalls beliebig kombiniert werden können.
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Bevorzugt ist die Nebenfunktionspumpe innerhalb des Gehäuses des Leistungsverzweigungsgetriebes angeordnet. Dadurch ist die Nebenfunktionspumpe durch das Gehäuse geschützt. Alternativ hierzu kann die Nebenfunktionspumpe allerdings auch außerhalb des Gehäuses des Leistungsverzweigungsgetriebes angeordnet sein (beispielsweise an einer Außenseite des Getriebegehäuses befestigt), wobei eine Antriebswelle aus dem Getriebegehäuse heraus geführt ist, um die Nebenfunktionspumpe anzutreiben.
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Die Nebenfunktionspumpe kann eine Arbeitspumpe umfassen, welche eine hydrostatische Nebenantriebseinrichtung, beispielsweise zum Bewegen einer Baggerschaufel oder eines Baggerauslegers, speist.
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Dabei kann die Arbeitspumpe mit der Eingangswelle des Leistungsverzweigungsgetriebes gekoppelt sein, insbesondere drehfest oder über wenigstens eine Übersetzungsstufe.
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Der mechanische Leistungszweig des Leistungsverzweigungsgetriebes kann ein Reversiergetriebe (insbesondere das bereits im Zusammenhang mit der Fahrpumpe genannte Reversiergetriebe) mit einer ersten Welle, einer zweiten Welle, einer dritten Welle, einer zwischen der ersten Welle und der zweiten Welle wirksamen ersten Übersetzungsstufe und einer zwischen der zweiten Welle und der dritten Welle wirksamen zweiten Übersetzungsstufe umfassen, wobei die erste Welle durch die Eingangswelle des Leistungsverzweigungsgetriebes gebildet ist oder die erste Welle mit der Eingangswelle antriebswirksam (insbesondere drehfest) gekoppelt ist, wobei die zweite Welle eine Zwischenwelle des Reversiergetriebes bildet, und wobei die Arbeitspumpe an der zweiten Welle (d.h. an der Zwischenwelle) angeordnet ist. Das Anordnen der Arbeitspumpe an der zweiten Welle hat den Vorteil, dass auf einfache Weise das Übersetzungsverhältnis zwischen der ersten Welle und der zweiten Welle so eingestellt werden kann, dass der Drehzahlbereich der zweiten Welle bestmöglich auf den Drehzahlbereich der Arbeitspumpe abgestimmt ist.
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Alternativ hierzu kann der mechanische Leistungszweig des Leistungsverzweigungsgetriebes ein Reversiergetriebe (insbesondere das bereits im Zusammenhang mit der Fahrpumpe genannte Reversiergetriebe) mit einer ersten Welle, einer zweiten Welle, einer dritten Welle, einer zwischen der ersten Welle und der zweiten Welle wirksamen ersten Übersetzungsstufe und einer zwischen der zweiten Welle und der dritten Welle wirksamen zweiten Übersetzungsstufe umfassen, wobei die erste Welle durch die Eingangswelle des Leistungsverzweigungsgetriebes gebildet ist oder die erste Welle mit der Eingangswelle antriebswirksam (insbesondere drehfest) gekoppelt ist, wobei die zweite Welle eine Zwischenwelle des Reversiergetriebes bildet, und wobei die Arbeitspumpe an der dritten Welle (d.h. am Ausgang des Reversiergetriebes) angeordnet ist.
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Vorteilhafterweise kann die Arbeitspumpe gemeinsam mit der Fahrpumpe eine Tandempumpe bilden. Der Begriff Tandempumpe ist dabei so zu verstehen, dass die Arbeitspumpe und die Fahrpumpe von einer gemeinsamen Welle angetrieben werden.
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Dabei können ein Rotor der Fahrpumpe und ein Rotor der Arbeitspumpe drehfest miteinander gekoppelt sein.
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Die Nebenfunktionspumpe kann alternativ oder zusätzlich zur Arbeitspumpe eine Schmierpumpe umfassen, welche wenigstens eine Komponente des Leistungsverzweigungsgetriebes mit Schmiermittel versorgt. Durch die von der Schmierpumpe erzeugte Schmierung kann die Lebensdauer und Zuverlässigkeit des Leistungsverzweigungsgetriebes verbessert werden. Hierbei ist es von Vorteil, wenn die Schmierpumpe ebenfalls in dem Gehäuse des Leistungsverzweigungsgetriebes angeordnet ist, ohne dass für die Schmierpumpe außerhalb des Leistungsverzweigungsgetriebes ein zusätzliches Pumpenverteilergetriebe erforderlich ist.
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Die Schmierpumpe kann mit der Eingangswelle des Leistungsverzweigungsgetriebes gekoppelt sein, insbesondere drehfest oder über wenigstens eine Übersetzungsstufe.
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Der mechanische Leistungszweig des Leistungsverzweigungsgetriebes kann ein Reversiergetriebe (insbesondere das bereits im Zusammenhang mit der Fahrpumpe und/oder der Arbeitspumpe genannte Reversiergetriebe) mit einer ersten Welle, einer zweiten Welle, einer dritten Welle, einer zwischen der ersten Welle und der zweiten Welle wirksamen ersten Übersetzungsstufe und einer zwischen der zweiten Welle und der dritten Welle wirksamen zweiten Übersetzungsstufe umfassen, wobei die erste Welle durch die Eingangswelle des Leistungsverzweigungsgetriebes gebildet ist oder die erste Welle mit der Eingangswelle antriebswirksam (insbesondere drehfest) gekoppelt ist, wobei die zweite Welle eine Zwischenwelle des Reversiergetriebes bildet, und wobei die Schmierpumpe an der zweiten Welle (d.h. an der Zwischenwelle) angeordnet ist. Die Anordnung der Schmierpumpe an der zweiten Welle des Reversiergetriebes hat den Vorteil, dass der Drehzahlbereich der zweiten Welle gut an die von der Schmierpumpe benötigte Drehzahl angepasst werden kann.
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Alternativ hierzu kann der mechanische Leistungszweig des Leistungsverzweigungsgetriebes ein Reversiergetriebe (insbesondere das bereits im Zusammenhang mit der Fahrpumpe und/oder der Arbeitspumpe genannte Reversiergetriebe) mit einer ersten Welle, einer zweiten Welle, einer dritten Welle, einer zwischen der ersten Welle und der zweiten Welle wirksamen ersten Übersetzungsstufe und einer zwischen der zweiten Welle und der dritten Welle wirksamen zweiten Übersetzungsstufe umfassen, wobei die erste Welle durch die Eingangswelle des Leistungsverzweigungsgetriebes gebildet ist oder die erste Welle mit der Eingangswelle antriebswirksam (insbesondere drehfest) gekoppelt ist, wobei die zweite Welle eine Zwischenwelle des Reversiergetriebes bildet, und wobei die Arbeitspumpe an der dritten Welle (d.h. am Ausgang des Reversiergetriebes) angeordnet ist.
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Vorteilhafterweise bildet die Schmierpumpe gemeinsam mit der Fahrpumpe und/oder gemeinsam mit der Arbeitspumpe eine Tandempumpe.
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Nachfolgend werden verschiedene Möglichkeiten bezüglich des Getriebeaufbaus genannt.
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Über die mehreren Kupplungen und/oder Bremsen des Leistungsverzweigungsgetriebes kann wahlweise (zumindest) eine rein hydrostatische, eine rein mechanische, oder eine hydrostatisch-mechanisch leistungsverzweigte Betriebsart eingestellt werden. Hierdurch kann angepasst an die am Ausgang des Leistungsverzweigungsgetriebes benötigte Drehzahl und das benötigte Drehmoment eine verlustoptimierte Betriebsart bereitgestellt werden.
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Das Summiergetriebe des Leistungsverzweigungsgetriebes kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ein Planetenradgetriebe aufweisen, welches zumindest ein Sonnenrad, ein Hohlrad, einen Planetenträger und mehrere an dem Planetenträger drehbar gelagerte, mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad kämmende Planetenräder umfasst. Dies hat den Vorteil, dass ein Summieren, d.h. ein Zusammenführen, des hydrostatischen Leistungszweigs und des mechanischen Leistungszweigs auf engem Bauraum möglich ist. Grundsätzlich kann jedoch auch ein Summiergetriebe mit einem anderen Aufbau zum Einsatz gelangen, beispielsweise mit einem ersten Sonnenrad, einem zweiten Sonnenrad und zwei an einem gemeinsamen Planetenträger drehbar gelagerten Sätzen von Planetenrädern, die miteinander sowie mit dem ersten Sonnenrad bzw. dem zweiten Sonnenrad kämmen.
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Das Sonnenrad der bevorzugten Ausführungsform kann den ersten Eingang, das Hohlrad den zweiten Eingang und der Planetenträger den Ausgang des Summiergetriebes bilden. Der mechanische Leistungszweig kann dabei eine Zentralwelle aufweisen, die mit dem Sonnenrad drehfest gekoppelt ist, wobei die Eingangswelle direkt oder über wenigstens eine Übersetzungsstufe mit der Zentralwelle antriebswirksam gekoppelt oder koppelbar ist. Der hydrostatische Leistungszweig kann eine von dem Hydraulikmotor angetriebene Seitenwelle aufweisen, die direkt oder über eine jeweilige Übersetzungsstufe wahlweise mit der Zentralwelle und/oder mit dem Hohlrad antriebswirksam koppelbar ist.
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Über die mehreren Kupplungen und/oder Bremsen des Leistungsverzweigungsgetriebes kann die hydrostatisch-mechanisch leistungsverzweigte Betriebsart vorzugsweise eingestellt werden, indem die genannte Zentralwelle mit der Eingangswelle antriebswirksam gekoppelt und von der Seitenwelle entkoppelt wird, die Seitenwelle mit dem Hohlrad antriebswirksam gekoppelt wird und das Hohlrad für eine Rotation freigegeben wird. Mit anderen Worten kann der durch den Planetenträger gebildete Ausgang des Summiergetriebes zum einen über das dem mechanischen Leistungszweig zugeordnete Sonnenrad angetrieben werden und gleichzeitig zum anderen über das dem hydrostatischen Leistungszweig zugeordnete Hohlrad angetrieben werden.
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Alternativ kann der mechanische Leistungszweig jedoch auch dem Hohlrad und der hydrostatische Leistungszweig dem Sonnenrad zugeordnet sein. Darüber hinaus ist es möglich, den Ausgang des Summiergetriebes dem Sonnenrad oder dem Hohlrad zuzuordnen. Entsprechend würde dann der mechanische und der hydrostatische Leistungszweig dem Planetenträger und dem Hohlrad bzw. dem Sonnenrad zugeordnet werden.
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Ferner ist vorteilhaft, wenn über die mehreren Kupplungen und/oder Bremsen des Leistungsverzweigungsgetriebes eine rein hydrostatische Betriebsart dadurch einstellbar ist, dass die genannte Zentralwelle von der Eingangswelle entkoppelt wird, die Seitenwelle mit der Zentralwelle antriebswirksam gekoppelt und von dem Hohlrad entkoppelt wird, und das Hohlrad gehäusefest gehalten wird. Diese rein hydrostatische Betriebsart eignet sich in besonderem Maße dafür, bei niedriger Geschwindigkeit und hohem geforderten Drehmoment die Antriebsleistung des Antriebsmotors verlustarm am Ausgang des Leistungsverzweigungsgetriebes bereitzustellen.
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Über die mehreren Kupplungen und/oder Bremsen des Leistungsverzweigungsgetriebes ist vorteilhafterweise eine rein mechanische Betriebsart dadurch einstellbar, dass die Zentralwelle mit der Eingangswelle und der Seitenwelle antriebswirksam gekoppelt, die Seitenwelle auch mit dem Hohlrad antriebswirksam gekoppelt wird und das Hohlrad für eine Rotation freigegeben wird. Diese rein mechanische Betriebsart, bei der sich Sonnenrad und Hohlrad im Wesentlichen mit der gleichen Drehzahl drehen, erzeugt nur geringe Reibungsverluste im Planetenradgetriebe und ist deshalb für hohe Drehzahlen besonders geeignet. Für eine solche Betriebsart kann insbesondere auch ein "Verblocken" des Summiergetriebes vorgesehen sein, also eine unmittelbare drehfeste Kopplung des Sonnenrads mit dem Hohlrad.
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Um Schleppverluste zu vermeiden, kann bei der rein mechanischen Betriebsart der Hydraulikmotor von der Seitenwelle entkoppelt werden, wobei hierfür eine zusätzliche Trennkupplung erforderlich ist. Zur zusätzlichen Vermeidung von Schleppverlusten kann auch die Fahrpumpe abgekoppelt werden.
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Für höhere Leistungsbereiche ist vorteilhaft, wenn der hydrostatische Leistungszweig zwei Hydraulikmotoren umfasst, die koaxial angeordnet sind und deren Rotoren drehfest miteinander verbunden oder in sonstiger Weise antriebswirksam miteinander gekoppelt oder koppelbar sind. Zwei kleinere Hydraulikmotoren können flexibler betrieben und angeordnet werden als ein entsprechender großer Hydraulikmotor. Die Rotoren der beiden Hydraulikmotoren können, anstatt drehfest oder in sonstiger Weise antriebswirksam miteinander gekoppelt zu sein, auch einzeln ohne Kopplung zueinander mit der anzutreibenden Welle gekoppelt sein.
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Um die Torsionsbelastung auf die Welle zu minimieren, können die zwei Hydraulikmotoren jeweils in entgegengesetzten Endbereichen der anzutreibenden Welle angeordnet sein.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand rein beispielhafter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen können dabei beliebig miteinander kombiniert werden. Es zeigen:
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1 eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen hydrostatisch-mechanischen Leistungsverzweigungsgetriebes in einer ersten Ausführungsform;
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2 eine Prinzipskizze eines hydrostatisch-mechanischen Leistungsverzweigungsgetriebes in einer Ausführungsform mit einer Nebenfunktionspumpe;
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3 eine Prinzipskizze eines hydrostatisch-mechanischen Leistungsverzweigungsgetriebes in einer Ausführungsform ohne Reversiergetriebe mit zwei Hydraulikmotoren;
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4 eine Prinzipskizze eines hydrostatisch-mechanischen Leistungsverzweigungsgetriebes in einer Ausführungsform mit zwei Nebenfunktionspumpen;
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5 eine Prinzipskizze eines hydrostatisch-mechanischen Leistungsverzweigungsgetriebes in einer Ausführungsform mit zwei Nebenfunktionspumpen und zwei Hydraulikmotoren; und
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6 eine Prinzipskizze eines hydrostatisch-mechanischen Leistungsverzweigungsgetriebes mit einer Fahrpumpe und einem Hydraulikmotor, die jeweils außerhalb des Getriebegehäuses angeordnet sind.
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Die Figuren zeigen mehrere beispielhafte Ausführungsformen eines hydrostatisch-mechanischen Leistungsverzweigungsgetriebes 10, das eingangsseitig mit einem Antriebsmotor 12 gekoppelt ist und ausgangsseitig mit einer nicht gezeigten Antriebsachse einer mobilen Arbeitsmaschine (d.h. eines Fahrzeugs) gekoppelt werden kann. Ein solches hydrostatisch-mechanisches Leistungsverzweigungsgetriebe 10 wird verwendet, um ein von dem Antriebsmotor 12 bereitgestelltes Drehmoment und eine von dem Antriebsmotor 12 bereitgestellte Drehzahl verlustarm zu wandeln und an einer Ausgangswelle 14 des Leistungsverzweigungsgetriebes 10 ein gewünschtes Drehmoment und eine gewünschte Drehzahl bereitzustellen.
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1 zeigt den Antriebsmotor 12, der über eine Kardanwelle 74 mit einer Eingangswelle 16 des Leistungsverzweigungsgetriebes 10 gekoppelt ist, wodurch ein Versatz zwischen einer Motorwelle 18 und der Eingangswelle 16 ausgeglichen werden kann. Das Leistungsverzweigungsgetriebe 10 umfasst ein Gehäuse 22, wobei sich das eine Ende der Eingangswelle 16 außerhalb des Gehäuses 22 und das andere Ende der Eingangswelle 16 innerhalb des Gehäuses 22 befindet. Wie aus 1 ersichtlich ist, bildet die Eingangswelle 16 das einzige Eingangselement des Leistungsverzweigungsgetriebes 10, um ein von dem Antriebsmotor 12 bereitgestelltes Antriebsmoment in das Leistungsverzweigungsgetriebe 10 und insbesondere in einen Innenraum des Gehäuse 22 einzuleiten. Die Eingangswelle 16 bildet bei der in 1 gezeigten Ausführungsform eine erste Welle 20 des Leistungsverzweigungsgetriebes 10. Die erste Welle 20 ist über ein Reversiergetriebe 24 und über ein Übersetzungsgetriebe 26 mit einer Zentralwelle 30, die in 1 gleichzeitig eine zweite Welle 28 des Übersetzungsgetriebes 26 darstellt, antriebswirksam gekoppelt.
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Das Übersetzungsgetriebe 26 umfasst ein erstes Zahnrad 32, das auf der ersten Welle 20 drehbar gelagert ist und über eine Kupplung K4 mit der ersten Welle 20 drehfest koppelbar ist. Das Übersetzungsgetriebe 26 umfasst ferner ein zweites Zahnrad 34, das auf der zweiten Welle 28 drehfest angeordnet ist und mit dem ersten Zahnrad 32 kämmend in Eingriff steht, um eine Übersetzungsstufe zu bilden.
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Das Reversiergetriebe 24 umfasst ein erstes Zahnrad 36, das auf der ersten Welle 20 drehfest angeordnet ist, ein zweites Zahnrad 38, das auf einer zweiten Welle 40 des Reversiergetriebes 24 (d.h. auf einer Zwischenwelle) drehfest angeordnet ist, und ein drittes Zahnrad 42, das auf einer dritten Welle 44 des Reversiergetriebes 24 drehfest angeordnet ist. Die Zahnräder 36 und 38 greifen ineinander und bilden dabei eine erste Übersetzungsstufe des Reversiergetriebes 24. Die Zahnräder 38 und 42 greifen ebenfalls ineinander und bilden eine zweite Übersetzungsstufe des Reversiergetriebes 24. Die dritte Welle 44 ist als Hohlwelle ausgebildet und koaxial zu der zweiten Welle 28 des Übersetzungsgetriebes 26 ausgerichtet. Die dritte Welle 44 des Reversiergetriebes 24 ist ferner über eine Kupplung K5 mit der zweiten Welle 28 des Übersetzungsgetriebes 26 drehfest koppelbar.
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An der dritten Welle 44 des Reversiergetriebes 24 ist innerhalb des Gehäuses 22 eine Fahrpumpe 46 angeordnet, die über eine Hydraulikleitung 47 mit einem Hydraulikmotor 48 verbunden ist. Die Fahrpumpe 46, die Hydraulikleitung 47 und der Hydraulikmotor 48 sind Komponenten eines Hydrostaten, über den innerhalb eines hydrostatischen Leistungszweigs eine empfangene mechanische Antriebsleistung mittels hydraulischen Drucks übertragen wird.
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Der Hydraulikmotor 48 ist ebenfalls innerhalb des Gehäuses 22 an einer Seitenwelle 50 angeordnet, auf der ein erstes Zahnrad 52 und ein zweites Zahnrad 54 jeweils derart drehbar gelagert sind, dass sie mittels einer jeweiligen Kupplung K2 bzw. K1 drehfest mit der Seitenwelle 50 koppelbar sind. Das erste Zahnrad 52 der Seitenwelle 50 steht mit dem zweiten Zahnrad 34 des Übersetzungsgetriebes 26 kämmend in Eingriff. Das zweite Zahnrad 54 der Seitenwelle 50 steht mit einer Stirnverzahnung eines Hohlrads 56 eines Summiergetriebes 58 kämmend in Eingriff, welches als Planetenradgetriebe ausgeführt ist. Das Hohlrad 56 kann durch eine Bremse K3 gebremst werden. Neben dem Hohlrad 56 umfasst das Summiergetriebe 58 ferner ein Sonnenrad 60, welches mit der zweiten Welle 28 des Übersetzungsgetriebes 26 drehfest verbunden ist, welche somit eine Zentralwelle 30 des Leistungsverzweigungsgetriebes 10 bildet. Zwischen dem Hohlrad 56 und dem Sonnenrad 60 sind mehrere an einem Planetenträger 62 drehbar gelagerte Planetenräder 64 angeordnet. Der Planetenträger 62, der den Ausgang des Summiergetriebes 58 darstellt, ist über ein Zahnradpaar 66, 68 mit der Ausgangswelle 14 drehwirksam gekoppelt.
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Das in 1 gezeigte hydrostatisch-mechanische Leistungsverzweigungsgetriebe 10 umfasst somit einen mechanischen Leistungszweig (Eingangswelle 16, Reversiergetriebe 24, Übersetzungsgetriebe 26, Zentralwelle 30) und den genannten hydrostatischen Leistungszweig (Fahrpumpe 46, Hydraulikleitung, Hydraulikmotor 48, Seitenwelle 50, ggf. Zentralwelle 30), die jeweils mit einem Eingang des Summiergetriebes 58 (Hohlrad 56 und/oder Sonnenrad 60) koppelbar sind.
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Ein besonderer Vorteil des in 1 gezeigten hydrostatisch-mechanischen Leistungsverzweigungsgetriebes 10 besteht darin, dass die Fahrpumpe 46 des hydrostatischen Leistungszweigs innerhalb des Gehäuses 22 an einer dort ohnehin vorhandenen Getriebekomponente angeordnet ist, nämlich hier an der dritten Welle 44 des Reversiergetriebes 24 mit dem dritten Zahnrad 42. Das dritte Zahnrad 42 des Reversiergetriebes 24 ist, wie erläutert, mit der Eingangswelle 16 permanent antriebswirksam verbunden und erhält daher einen Teil oder das gesamte vom Antriebsmotor 12 bereitgestellte Antriebsmoment über die Eingangswelle 16 (gemäß dem durch das Reversiergetriebe 24 festgelegten Übersetzungsverhältnis). Somit sind für den mechanischen Antrieb der Fahrpumpe 46 kein eigenes Pumpenverteilergetriebe (insbesondere kein außerhalb des Gehäuses 22 angeordnetes separates Pumpenverteilergetriebe) und auch kein zusätzlicher Eingang des Leistungsverzweigungsgetriebes 10 erforderlich. Stattdessen ist eine Abzweigungsstelle 70, an welcher der hydrostatische Leistungszweig von dem mechanischen Leistungszweig abzweigt, innerhalb des Leistungsverzweigungsgetriebes 10 vorgesehen, nämlich hier an dem Reversiergetriebe 24.
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Im Folgenden werden die Betriebsarten "rein hydrostatisch", "rein mechanisch" und "hydrostatisch-mechanisch" der in
1 gezeigten Ausführungsform des hydrostatisch-mechanischen Leistungsverzweigungsgetriebes
10 beschrieben. Die verschiedenen Betriebsarten werden im Wesentlichen durch das Öffnen bzw. Schließen der Kupplungen bzw. Bremse K1 bis K5 eingestellt. Die folgende Tabelle gibt Aufschluss darüber, wie die Kupplungen bzw. Bremse bei der jeweiligen Betriebsart eingestellt sind. "O" bedeutet hierbei offen und "G" geschlossen.
| Betriebsart | K1 | K2 | K3 | K4 | K5 |
| Hydrostatisch | O | G | G | O | O |
| Mechanisch | G | G | O | G | O |
| Hydrostatisch-mechanisch | G | O | O | G | O |
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In einer Betriebsart, in dem das Fahrzeug mit niedriger Geschwindigkeit fährt aber ein hohes Drehmoment notwendig ist, beispielsweise beim Anfahren, wird die gesamte Antriebsleistung des Antriebsmotors 12 über den hydrostatischen Leistungszweig übertragen. Das bedeutet, dass die Antriebsleistung des Antriebsmotors 12 über die Eingangswelle 16 auf die erste Welle 20 und weiter über die Zahnräder 36, 38 und 42 auf die dritte Welle 44 des Reversiergetriebes 24 übertragen wird und somit die Fahrpumpe 46 angetrieben wird. Über die Hydraulikleitung 47 wird ferner der Hydraulikmotor 48 angetrieben. Dieser überträgt die Antriebsleistung auf die Seitenwelle 50, die über die geschlossene Kupplung K2 die Antriebsleistung auf das Zahnrad 52 überträgt. Von dem Zahnrad 52 wird die Antriebsleistung auf das Zahnrad 34 übertragen, und somit werden die Zentralwelle 30 und das Sonnenrad 60 angetrieben. Hierbei ist zu beachten, dass die Kupplungen K4 und K5 geöffnet sind und folglich keine Antriebsleistung über das Reversiergetriebe 24 oder das Übersetzungsgetriebe 26 rein mechanisch auf die Zentralwelle 30 übertragen wird. Die Kupplung K1 ist geöffnet, sodass keine Antriebsleistung von der Seitenwelle 50 auf das Hohlrad 56 übertragen wird. Das Hohlrad 56 wird von der Bremse K3 gehalten. Die Antriebsleistung wird von dem Sonnenrad 60 über die Planetenräder 64 auf den Planetenträger 62 übertragen (Übersetzung ins Langsame) und weiter über das Zahnradpaar 66 und 68 auf die Ausgangswelle 14 geleitet.
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Ferner kann mit der in 1 gezeigten Ausführungsform eine mechanische Betriebsart zum Vorwärtsfahren eingestellt werden. In diesem Fall wird ein Teil der Antriebsleistung über die Eingangswelle 16, die erste Welle 20, die Kupplung K4, die Zahnräder 32 und 34 und die zweite Welle 28 des Übersetzungsgetriebes 26 auf die Zentralwelle 30 und somit auf das Sonnenrad 60 übertragen. Zum anderen wird ein Teil der Antriebsleistung über die Eingangswelle 16, die erste Welle 20, die Kupplung K4, die Zahnräder 32 und 34 des Übersetzungsgetriebes 26, das Zahnrad 52, die Kupplung K2, die Seitenwelle 50, die Kupplung K1 und das Zahnrad 54 auf das Hohlrad 56 übertragen. Das Sonnenrad 60 und das Hohlrad 56 drehen sich bei vorteilhafter Auslegung der Übersetzungsstufen im Wesentlichen mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit und treiben den Planetenträger 62 über die Planetenräder 64 an. Die Planetenräder 64 rotieren im Wesentlichen nicht um ihre Achse, sodass kein Wirkungsgradverlust durch Reibung zwischen den Planetenrädern 64 und dem Sonnenrad 60 bzw. dem Hohlrad 56 entsteht.
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Zum Rückwärtsfahren kann, falls wie in den 1, 2, 4 und 5 ein Reversiergetriebe 24 vorhanden ist, dieses verwendet werden, um die Richtung des Antriebsdrehmoments umzukehren. Insbesondere wird bei der Ausführungsform gemäß 1 beim Rückwärtsfahren die Antriebsleistung in dem mechanischen Leistungszweig über das Reversiergetriebe 24 anstelle des Übersetzungsgetriebes 26 geführt. Falls kein Reversiergetriebe vorhanden ist (3), kann die Richtung des Antriebsdrehmoments des Hydraulikmotors 48 geändert werden, um rückwärtszufahren.
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Neben der Einstellung einer rein mechanischen und einer rein hydrostatischen Betriebsart sind die in den 1 bis 5 gezeigten Getriebe 10 dazu ausgebildet, in einer hydrostatisch-mechanisch leistungsverzweigten Betriebsart betrieben zu werden. Hierzu wird über den mechanischen Leistungszweig das Sonnenrad 60 und über den hydrostatischen Leistungszweig das Hohlrad 56 angetrieben. Dabei wird die hydrostatisch-mechanisch leistungsverzweigte Betriebsart in der in 1 gezeigten Ausführungsform wie folgt eingestellt: Zum einen wird ein Teil des Antriebsmoments über die Eingangswelle 16, die erste Welle 20, das Reversiergetriebe 24, die Fahrpumpe 46, den Hydraulikmotor 48, die Seitenwelle 50 und das Zahnrad 54 auf das Hohlrad 56 übertragen. Zum anderen wird ein Teil des Antriebsmoments über die Eingangswelle 16, die erste Welle 20 und das Übersetzungsgetriebe 26 auf die Zwischenwelle 30 und das Sonnenrad 60 übertragen. Das Antriebsmoment, das am Hohlrad 56 bereitgestellt ist, und das Antriebsmoment, das am Sonnenrad 60 bereitgestellt ist, werden durch das Summiergetriebe 58 summiert und über den Planetenträger 62 und die Zahnräder 66 und 68 auf die Ausgangswelle 14 übertragen. Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform befindet sich die Abzweigungsstelle 70, an welcher der hydrostatische Leistungszweig vom mechanischen Leistungszweig abzweigt, an dem Reversiergetriebe 24, genauer gesagt an der Verbindungsstelle zwischen dem ersten Zahnrad 36 und der ersten Welle 20 (falls die Kupplung K5 geöffnet ist) bzw. an der dritten Welle 44 (falls in einem Rückwärtsfahrbetrieb bei geschlossener Kupplung K5 das gesamte Reversiergetriebe 24 einen Teil des mechanischen Leistungszweigs bildet).
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Zu der Ausführungsform gemäß 1 ist noch anzumerken, dass auch weitere Betriebsarten möglich sind, insbesondere eine Betriebsart "rein mechanisch mit Untersetzung" (K1, K2 und K5 offen; K3 und K4 geschlossen, beispielsweise nach dem hydrostatischen Anfahren) und die Betriebsarten "rein mechanisch rückwärts", "hydrostatisch-mechanisch rückwärts" und "rein mechanisch rückwärts mit Untersetzung" (K4 offen; K5 geschlossen).
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In den 2 bis 5 sind mehrere beispielhafte Abwandlungen eines hydrostatisch-mechanischen Leistungsverzweigungsgetriebes 10 aus 1 gezeigt. Dabei sind gleiche oder ähnliche Merkmale mit gleichen Bezugszeichen versehen. Nachfolgend werden im Wesentlichen die Unterschiede zu der Ausführungsform gemäß 1 erläutert.
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2 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Fahrpumpe 46 an der zweiten Welle 40 (d.h. an der Zwischenwelle) des Reversiergetriebes 24 angeordnet ist, d.h. die Abzweigungsstelle 70, an welcher der hydrostatische Leistungszweig vom mechanischen Leistungszweig abzweigt, ist an der zweiten Welle 40 bzw. an dem zweiten Zahnrad 38 des Reversiergetriebes 24 vorgesehen. Ferner ist eine als Arbeitspumpe 72 ausgeführte Nebenfunktionspumpe mit einstellbarer Kapazität an der ersten Welle 20 angeordnet. Die zur Einstellung der verschiedenen Betriebsarten notwendigen Kupplungsstellungen entsprechen denen der Ausführungsform aus 1. Die Anordnung der Fahrpumpe 46 an der zweiten Welle 40 hat den Vorteil, dass der Drehzahlbereich der Fahrpumpe 46 durch eine entsprechende Festlegung des Übersetzungsverhältnisses der ersten Übersetzungsstufe des Reversiergetriebes 24 im Wesentlichen frei wählbar ist. Bezüglich der Arbeitspumpe 72 besteht der Vorteil, dass auch für diese Pumpe keine zusätzlichen Getriebekomponenten innerhalb oder außerhalb des Gehäuses 22 erforderlich sind.
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3 zeigt eine Ausführungsform ohne Reversiergetriebe
24. Ein weiteres Merkmal dieser Ausführungsform ist, dass die Fahrpumpe
46 über eine Kupplung K5 mit der ersten Welle
20 gekoppelt und über nicht gezeigte Hydraulikleitungen mit zwei Hydraulikmotoren
48 verbunden ist. Die zwei Hydraulikmotoren
48 sind jeweils in einem Endbereich der Seitenwelle
50 angeordnet. Bei dieser Ausführungsform kann in der Betriebsart "rein mechanisch" die Fahrpumpe
46 mittels der Kupplung K5 wahlweise von dem mechanischen Leistungszweig entkoppelt werden. Dementsprechend ändert sich der Zustand der Kupplung K5 für die jeweiligen Betriebsarten im Vergleich zu der Ausführungsform der
1. Daher sind die Zustände der Kupplungen K1 bis K5 für die Ausführungsform der
3 wie folgt:
| Betriebsart | K1 | K2 | K3 | K4 | K5 |
| Hydrostatisch | O | G | G | O | G |
| Mechanisch | G | G | O | G | O |
| Hydrostatisch-mechanisch | G | O | O | G | G |
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Die Abzweigungsstelle 70 des hydrostatischen Leistungszweigs vom mechanischen Leistungszweig befindet sich bei der in 3 gezeigten Ausführungsform an der ersten Welle 20.
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Alternativ zu der Ausführungsform gemäß 3 könnte die Fahrpumpe 46 jedoch auch mit der ersten Welle 20 drehfest gekoppelt sein, d.h. die Kupplung K5 könnte auch entfallen.
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Gemäß einer weiteren Alternative zu der Ausführungsform gemäß 3 (nicht dargestellt) kann die Fahrpumpe 46 auch an der zweiten Welle 28 des Übersetzungsgetriebes 26 angeordnet sein (mit zwischengeschalteter Kupplung K5 oder in drehfester Verbindung ohne Kupplung K5).
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4 zeigt eine weitere Ausführungsform mit Reversiergetriebe 24, die zusätzlich zu der als Arbeitspumpe 72 ausgebildeten Nebenfunktionspumpe noch eine als Schmierpumpe 76 ausgebildete Nebenfunktionspumpe aufweist. Die Arbeitspumpe 72 und die Fahrpumpe 46 sind als Tandempumpe ausgebildet und an der dritten Welle 44 des Reversiergetriebes 24 angeordnet. Die Abzweigungsstelle 70 (Abzweigung des hydrostatischen Leistungszweigs vom mechanischen Leistungszweig) befindet sich hier, wie auch bei 1, an dem Reversiergetriebe 24 (bei geöffneter Kupplung K5 insbesondere an dem ersten Zahnrad 36 der ersten Welle 20). Die Einstellung der Kupplungen für die verschiedenen Betriebsarten entspricht ebenfalls der des Ausführungsbeispiels von 1.
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5 zeigt einen ähnlichen Aufbau wie 4, jedoch sind hier die Arbeitspumpe 72 und die Schmierpumpe 76 als Tandempumpe an der zweiten Welle 40 des Reversiergetriebes 24 angeordnet. Ferner sind zwei Hydraulikmotoren 48 an der Seitenwelle 50 vorgesehen, die koaxial zueinander in einem Endbereich der Seitenwelle 50 angeordnet sind.
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6 zeigt im Wesentlichen den gleichen Aufbau wie 1. Im Unterschied zu 1 sind bei der in 6 gezeigten Ausführungsform die Fahrpumpe 46 und der Hydraulikmotor 48 außerhalb des Getriebegehäuses 22 angeordnet. Die Fahrpumpe 46 ist mit ihrem Pumpengehäuse 78 an dem Gehäuse 22 angeflanscht. Gleichartig ist der Hydraulikmotor 48 mit seinem Motorgehäuse 80 an dem Gehäuse 22 angeflanscht. Eine Antriebswelle 82 der Fahrpumpe 46, die in 6 der dritten Welle 44 entspricht, ist aus dem Gehäuse 22 herausgeführt und zum Antreiben der Fahrpumpe 46 mit dieser gekoppelt. Die Abtriebswelle 84 des Hydraulikmotors 48, die der Seitenwelle 50 entspricht, ragt aus dem Motorgehäuse 80 in das Gehäuse 22 des Leistungsverzweigungsgetriebes 10 hinein. Eine solche Anordnung, bei der die Fahrpumpe 46 oder der Hydraulikmotor 48 außen an dem Gehäuse 22 befestigt ist, eignet sich beispielsweise dann besonders gut, wenn die Fahrpumpe 46 oder der Hydraulikmotor 48 Standard-Komponenten bzw. Zukaufteile sind.
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Die in den Figuren gezeigten Ausführungsformen sind lediglich Beispiele für die Anordnung der einzelnen Komponenten, wie z.B. Pumpen, Wellen und Kupplungen. Darüber hinaus sind zahlreiche weitere Anordnungen der Komponenten denkbar.
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Bezugszeichenliste
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- K1
- Kupplung 1
- K2
- Kupplung 2
- K3
- Kupplung 3
- K4
- Kupplung 4
- K5
- Kupplung 5
- 10
- Leistungsverzweigungsgetriebe
- 12
- Antriebsmotor
- 14
- Ausgangswelle
- 16
- Eingangswelle
- 18
- Motorwelle
- 20
- erste Welle
- 22
- Gehäuse
- 24
- Reversiergetriebe
- 26
- Übersetzungsgetriebe
- 28
- zweite Welle (Übersetzungsgetriebe)
- 30
- Zentralwelle
- 32
- erstes Zahnrad (Übersetzungsgetriebe)
- 34
- zweites Zahnrad (Übersetzungsgetriebe)
- 36
- erstes Zahnrad (Reversiergetriebe)
- 38
- zweites Zahnrad (Reversiergetriebe)
- 40
- zweite Welle (Reversiergetriebe)
- 42
- drittes Zahnrad (Reversiergetriebe)
- 44
- dritte Welle (Reversiergetriebe)
- 46
- Fahrpumpe
- 47
- Hydraulikleitung
- 48
- Hydraulikmotor
- 50
- Seitenwelle
- 52
- erstes Zahnrad (Seitenwelle)
- 54
- zweites Zahnrad (Seitenwelle)
- 56
- Hohlrad
- 58
- Summiergetriebe
- 60
- Sonnenrad
- 62
- Planetenträger
- 64
- Planetenräder
- 66
- erstes Zahnrad (Ausgang)
- 68
- zweites Zahnrad (Ausgang)
- 70
- Abzweigungsstelle
- 72
- Arbeitspumpe
- 74
- Kardanwelle
- 76
- Schmierpumpe
- 78
- Pumpengehäuse
- 80
- Motorgehäuse
- 82
- Antriebswelle
- 84
- Abtriebswelle
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2012/089192 A1 [0004, 0008, 0017]
