DE2149902C2 - Leistungsverzweigendes Getriebe - Google Patents

Leistungsverzweigendes Getriebe

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Description

Die Erfindung betrifft ein leistungsvcrzweigcndes Getriebe, bei dem die Eingangslcistung über einen ersten Getriebezweig konstanter Übersetzung und einen zweiten Getriebczweig mit stufenlos einstellbarer Übersetzung zu einem ausgangsscitigen dreigliedrigen Differentialsammelgetriebe geführt wird, wobei der erste Getriebezweig mit dem Umlaufräderträger des Differentialsammelgetriebes gekoppelt ist, und im Umlaufräderträger zwei Gruppen von Umlaufrädern vorgesehen sind, die mit den beiden anderen Gliedern des Differtntialsammelgetricbcs kämmen.
Ein Getriebe dieser Gattung ist aus der französischen Patentschrift 1 209 435 bekannt. Bei solchen bekannten Getrieben wird bei Dauerbetrieb, d. h. bei Übersetzung 1 : 1, ein Teil der Leistung über den stufenlos einstellbaren Leistungszweig und ein weiterer Teil der Leistung mit dem Getriebczweig konstanter Übersetzung übertragen. Bei solchen Getrieben ist der stufenlos einstellbare Leistungszweig, also bei Dauerbetrieb, immer noch belastet. Demgemäß muß in nachteiliger Weise dieser stufenlos einstellbare Getriebeteil entsprechend stark ausgebildet werden.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht somit darin, ein Getriebe der bekannten Galtung derart zu verbessern, daß bei einem günstigen Wirkungsgrad eine einfachere Konslruktion und ein leichterer und kleinerer konstruktive!· Gesanitaufbau möglich wird.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß jedes der Umlaufräder der beiden Guppcn eine hydrostatische Pumpe treibt, die hydrostatischen Pumpen der beiden Gruppen miteinander hydraulisch verbunden sind und zumindest die mit dem zweiten Getriebczweig gekoppelten Pumpen Zahnradpumpen sind.
Aus der österreichischen Patentschrift 140 107 ist es zwar bereits bekannt, hydrostatische Verdrängereinhcilen in umlaufenden Gehäusen vom Getriebe anzuordnen. Die hydraulische Verbindung erfolgt hier jedoch über einen Schiebezylinder, der eine Drosselung des umlaufenden Öls bewirkt. Die Menge des eintretenden Öls ist hierbei von dem hinter der Drossel herrschenden Druck abhängig, so daß eine exakte Einstellung der mit diesem Öl angetriebenen Ölpumpe nicht möglich ist.
Gemäß der Erfindung werden demgegenüber zumindest auf der Seite des Differentialgetriebes Zahnradpumpen verwendet. Bekanntlich wirkt nun eine Zahnradpumpe nicht als Hydromotor, so daß in vorteilhafter Weise eine Rückwirkung auf die hydrostatische Einheit von der weiteren hydrostatischen Pumpe ausgeschlossen ist. Durch diese Ausgestaltung wird in vorteilhafter Weise vermieden, daß beim Be-
trieb mil hohen Ausgangsdrehzahlen, d.h. in der Nähe einer Übersetzung I : I, der stufenlos einstellbare Getriebeteil in diesem Hereich dauernd unter huller Drehmomenthekistung umlaufen muß. Es ist somit möglich, diesen stufenlosen Getriebetcil wesentlich kleiner auszubilden als bei den bekannten Getrieben. Es ergibt sich eine Selbsthemmung, und auch die von der Antriebsseiie her angebotenen hohen Drehzahlen ermöglichen im Falle des Leerlaufs ein Festhalten der Antriebswelle mit Drehzahl Null.
Bei vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung sind pro Gruppe zwei hydrostatische Pumpen vorgesehen, wobei die jeweils hydraulisch miteinander gckoppcllen Pumpen in axialer Richtung nebeneinander angeordnet sind. Zweckmäßig ist es .hierbei crfindungsgcmäü, wenn alle Umlaufrädcr auf demselben Radius angeordnet sind. Eine günstige Vereinfachung de* ErfinduiH'sgegensiandes ir>t ferner gegeben, wenn ilie Pumpen direkt mit den Umlaufrädern gekoppelt Miid: andererseits kann man eifindungsgerrüß die l'mlaufräder über eine lose auf der Getricheeingangswellc gelagertes Zahnrad vom zweiten Getriebezweig antreiben. Von besonderem Vorteil ist es weiterhin, wenn alle hydrostatischen Pumpen als Zahnradpumpen ausgebildet sind. Alternativ kann man auch die mit der Ausgangswcllc gekoppelten Pumpen als Kolbenpumpen ausbilden.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind aus den Unteransprüchen ersichtlich. Die automatische lösbare Kupplung gestattet eine sehr genaue Einstellung des Übersetzungsverhältnisses zwischen Antriebswelle und Ncbemvclle, d.h. innerhalb des Vorgetriebes. Diese genaue Einstellung ist infolge des stul'cnlosen Vorgetriebes besonders wichtig.
Das stufenlose Vorgetriebe kann ein Keilriemengetriebc, Reibringgetriebe oder ein Übertragungsmittel über Kegelräder oder Kegelscheibe!! aufweisen, «"ür das genannte Vorgetriebe können die bereits bekannten Getriebceinheiten verwendet werden, wobei die Verstellung über ebenfalls bekannte Maschinenelemente, z. B. Fliehkraftregler usw. erfolgt.
Der Weg der Kraftübertragung hei dem erfindungsgeniäßen Getriebe ist cinfLch. und die Verzweigung der Drehmomentübertragung ist auf engem Räume zuverlässig gewährleistet. Ein solches Gelnebe ist nahezu wartungsfrei und leicht zu reparieren. Es kann ohne Kupplung angefahren werden. Es weist einen einwandfreien Leerlauf auf und gestaltet eine Mitnahme der Abtriebswelle durui direkte Übertragung von der Antriebswelle her. Die oben beschriebene Leerlaufvcrbesserung durch die Kupplung an der Nebenwelle schallt ein exaktes Drehverhältnis innerhalb des Vorgetriebes, so daß die Differenz der auf die Antriebswelle übertragenen Drehmomente wirklich Null ist. Beim Anfahren, d. h. Erhöhen der Drehzahl der Antriebswelle, rastet die vorgenannte Kupplung aus und gibt die Keilscheibe wieder frei. Dann arbeitet das Vorgetriebe mit dem stufenlos einstellbaren Getriebezweig.
Ein Ausfiihrungsbeispicl ist aus den Figuren ersichtlich. Es zeigt
F i g. 1 den Schnitt durch ein erfindungsgeniäßes Getriebe mit axial nebeneinander angeordneten hydrostatischen Pumpen A, I) und
F i g. 2 eine andere Ausführungsforni der Erfindung mit auf einem Kreis um die Achse <1cs Zahnradgehäuses herum angeordneten Pumpen A und B.
Die Antriebswelle I und die Abtriebswelle 14 haben eine gemeinsame Achse. Um diese gemeinsame Achse werden die übrigen Elemente raumsparend hcrumgehaut. In das auf der Abtriebswelle 14 ncfc-
Migte Zahnrad 15 greifen die Umlaufräder 13, 13' ein. An diese sind die treibenden ersten Pumpenzahnräder 25, 25' in der ersten Pumpe A angekuppelt. Axial neben letzterer sind symmetrisch zur Antriebswelle die treibenden ersten Pumpenzahnräder
ίο 26 bzw. 26' der Pumpen B angeordnet, die mit den Umlaufrädern Il bzw. 11' gekuppelt sind. Diese Räder 11 und 1Γ und die Umlauf räder 13, 13' stellen gleichzeitig die Antriebswelle für die Pumpen B bzw. A dar. Die Pumpen und die Umlaufräder sind
drehbar im Zahnradgehäuse 24 angeordnet, das fest auf der Antriebswelle 1 sitzt und mit dieser dreht. Das Zahnradgehäuse weist an seinem Umfang ferner einen Füllring 35 zur Sammlung des im Getriebegehäuse 22 befindlichen Öls auf.
Die Umlaufrädcr 11, IJ' wuden über ein lose auf der Antriebswelle 1 angeordnetes Zahnrad 19 sowie über das Zahnrad 10"vom Zahnrad 9 angetrieben. Letzteres sitzt auf der Nebcnwelle 4, die in dem Getriebegehäuse 22 gelagert ist.
Die stufenlose Regelung erfolgt über das Keilriemengetriebe 23. das abtricbsscitig zwei Kcilscheiben7, 8 auf der Ncbenwellc4 und antriebsseitig zwei Keilscheiben 8 auf der Antriebswelle 1 aufweist. Durch Fliehkraftregler od. dgl. können die Keilscheiben verstellt werden.
Die erste Pumpe A saugt aus dem Füllring 35 Öl an und drückt dieses durch eine in Fig. 1 nicht dargestellte Bohrung in die Saugöffnung der Pumpe B. Je nach deren Drehgeschwindigkeit wird das öl von hier wieder in den Raum zwischen dem Zahnradgetriebe 24 und dem Getriebegehäuse 22 weitergefördert.
Zum einfacheren Verständnis der Erfindung sind in den Figuren die ersten und zweiten Pumpen A und B gleich groß gezeichnet. Wenn die zweite Pumpe B die gleiche Ölmengc fördern :,u!i wie die erste Pumpe/I. dann ist notwendig, daß beide Pumpen mit gleicher Drehzahl umlaufen. Wenn die Drehzahl der zweiten Pumpe// abnimmt, also weniger öl von ihr
weitergefördert wird als die erste Pumpe/( in die Säugöffnung der zweiten Pumpe hineindriickt, dann entsteht ein Stau, der zurückwirkt auf die erste Pumpe A und deren Drehzahl ebenfalls vermindert. Wenn die zweite Pumpe B schließlich zum Stillstand kommt, wird folglich die erste Pumpe A ebenfalls /.urn Stillstand gezwungen werden. Damit ist das Umlaulrad 13 bzw. 13' bezüglich seiner eigenen Drehachse blockier!. Es kanu sich nicht auf den, Zahnrad 15 auf der Abtricbswelle 14 abwälzen, so daß eine direkte Übertragung zwischen dem mit der Antriebswelle 1 umir jfendcn Zahnradgehäusc 24 und dem Zahnrad 15 auf der Abtriebswelle erfolgt.
Die vollständige Blockierung, die Verlangsamung der Drehzahl oder die Steigerung der Drehzahl der
ersten Pumpe A (und des Umlauftadcs 13» 13') worden also durch die oben beschriebene hydraulische Kraftiibertragungseinrichtung über die Drehzahl der /weiten Pumpe B und. damit deren Antriebszahnräder, d.h. Umlaufräder der 11. 1Γ geregelt. Deren Drehzahl hängt von der Drehzahl des Zahnrades 19 ab.
Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Zahnradgetriebes ist folgende:
1. Leerlauf
Hei Drehung der Antriebswelle I umlaufen die Umlaufrädcr 13, 13' das Zahnrad 15 der Abtricbswclle 14. Damit drehen auch die treibenden, ersten Pumpenzahnräder 25, 25' der ölpumpen A. Diese saugen öl über den Füllring 35 und drücken es in die Ansaugscitc der Ölpumpen Ii. Diese werden über das lose Zahnrad 19 von dem stufenlos einstellbaren Getriebe 23 über die Nebenwcllc4 von ilen Zahnrädern 9 und 10 angetrieben. Die Ölpumpen/I und Ii haben — wie oben erwähnt — in der dargestellten Ausführungsform gleiche Abmessungen. Sie können aber selbstverständlich auch anders bemessen sein, wobei dann verschiedene Drehzahlen notwendig werden, derart, daß die zweite Ölpumpe Ii das von der ersten Pumpe A geförderte C)I beispielsweise im Lccrlaiiffall vollständig abnehmen und wcitcrbcfördern muli.
Die Antricbskeilsehciben 8 stehen im Leerlauf zu den Kcilschcibcn 7 und 8 auf der Nebenwelle 4 im Übersetzungsverhältnis 2:1. Die Zahnräder1-) und 19 haben das Übersetzungsverhältnis 1:1. ebenso wie die Zahnräder 19 und 11. Damit drehen die treibenden ersten Pumpenzahnriider 2ft, 2ft' der ("»pumpen Ii bei einer Umdrehung der Antriebswelle 1 einmal um ihre eigene Achse. Die Übersetzung zwischen den Zahnrädern 13 und 15 ist 1:1. Damit drehen auch die treibenden ersten Pumpenzahnriider tier Ölpumpen/l einmal bei einer Umdrehung der Antriebswelle um die Achse der Welle 1.
Die Umlaufräder 13, 13' umlaufen das im Leerlauffall stillstehende Zahnrad 15 und setzen damit die Ölpumpen A in Bewegung. Da die Pumpen Λ und// in der hier gezeigten speziellen Ausfiihrungsform gleiche Abmessungen und Drehzahlen haben, wird die von den Pumpen/I geförderte Ölmenge von den Pumpen Il in gleicher Menge in den Kaum zwislIki) dem Zahnradgetriebe 24 und dem Getriebegehäuse 22 zurückgefordert. Dadurch entsteht in den Ölpumpen A kein Druck und die Umlaufräder 13, 13' drehen leicht und wälzen sich am Zahnrad 15 ab. ohne die Ablriebswellc 14 mitzunehmen. Der Leerlauf ist damit gewährleistet.
2. Die direkte Übertragung
Bei der direkten Übertragung stehen die Keilscheibe η des stufenlos einstellbaren Getriebes 23 so, daß das Übersetzungsverhältnis der Antriebswelle 1 zu der Ncbenwelle 1 : 1 ist. Damit steht das auf der Antricswclle 1 lose angebrachte Antriebszahnrad 19 auf der Antriebswelle 1 still, läuft also mit dieser um. Auch die Umlaufrädcr 11, II', d.h. die Antriebszahnräder für die Ölpumpen B, stehen bezüglich der Antriebswelle 1 still. Die Ölpumpen B fördern nun das von den Pumpen A zugepumpte Öl nicht weiter und die Pumpen A und damit auch die Umlaufräder 13, 13' sind blockiert. Diese blockieren somit das Zahnrad 15 auf der Abtricbswelle 14 und stellen die direkte Übertragung her.
3. Anfahren
Hat die Antriebswelle 1 die Anfahrdrehzahl erreicht, dann werden die Keilschciben 8 des stufenlos einstellbaren Getriebes 23 durch einen Regler in Übersetzungsverhältnis zueinander dahingehend vcr stellt, daß die Nebenwelle 4 im Verhältnis zur An tricbswelle 1 langsamer wird und über die Zahnrä dcr9, 10, 19 und 11. W auch die ölpumpen Ii. Wire die Drehung der Pumpen Ii im Verhältnis zur An triebswelle I langsamer, fördern diese die von der Ölpumpen A zugepumpte Ölmenge nicht voll weiter die Ölpumpen A müssen ihre Drehzahl verringern
ίο und die Unilaufriider 13. 13' umlaufen das Zahnrat 15 nicht mehr voll. Die Abtriebswelle 14 wirtl im diese Differenz mitgenommen. Bei /unchmcndci Drehzahl der Antriebswelle 1 und weiterer Verslel lung der Keilscheibenpaare des stufenlos cinslellbareu Getriebes 23 durch die nicht dargestellte Regel einrichtung \erlangsamcn die Zahnräder 11, W immer mehr. Die ölmenge, die die Ölpumpen Ii weiterhefördcm. wird immer geringer. Da die Ölpumpen /I aber nur soviel Öl fördern können, wie die Ölpum·
pen Ii weiterbeförtlern. wird auch ihre Drehung immer langsamer, bis nach Stillstand der Ölpumpen Ii auch die Ölpumpen A stillstehen müssen. Damit ist die direkte Übertragung hergestellt, weil die Umlaufräder 13, 13' sich nicht mehr an dem Zahnrad 15 der Antriebswelle 14 abwälzen können.
Um einen einwandfreien Leerlauf herbeizuführen, ist im lalle eines sluferiloscn Getriebes eine sehr genaue Linsiellun;: der Keilschciben zueinander nötig. Um hier Unsicherheilen und mögliche Fehler aiiszuschallen, ist auf tier Antriebswelle 1 und der Neben- \vclle4 ein zusätzlicher Rädersatz 2. 3, 5 angeordnet. Das Zahnrad 2 silzl lest auf der Antriebswelle 1 und treibt über tlas Zwisclienzahnrad 3 das Zahnrad 5 auf der Nebenwelle 4 an. Das Zahnrad 5 ist auf tier Nebenwelle 4 lose angeordnet und mit der Keilscheibe 7 durch eine Kupplung 6 verbunden. Diese ist dann geschlossen, d.h. this Zahnrad 5 ist dann mit der Keilscheibe 7 fest verbunden, wenn die KcilschcibenpaareS in Stelling Leerlauf stehen. Beim Anfahren wird die Kupplung 6 durch das Abrücken der Keilscheibe 7 automatisch gelöst.
Man wird vorzugsweise die Anordnung des Radsatzes 2.3.5 und des Getriebes 23 zwecks besserer Zugitngigkeit vertauschen.
F i g. 2 zeigt eine andere Ausführungsform des erfindungsgemiilicn Getriebes, wobei gleiche Teile mit gleichen Bezugszahlen beschrieben sind: die Ölpumpen A und Ii sind hier nicht wie im Ausführungsbcispiel der Fig. 1 axial nebeneinander sondern auf einem Kreis um die Achse der Antriebswelle 1 herum angeordnet. Auch hier sind die Pumpen A und B hintereinandergeschallel, wobei der Fluß des Öls je nach Konstruktion durch Bohrungen oder Ausnehmungen im Gehäuse oder durch Rohrleitungen, im dargeslellten Falle folgendermaßen geführt ist: Das Öl tritt in das Saugrohr 27 der Pumpe A ein, verläßt diese durch die Ölaustrittsöffnung 30, durchläuft das Verbindungsiohr 28 zwischen den Pumpen A undß, tritt bei der Saugöffnung 32 in die Pumpe B ein und tritt aus der Ölausirittsöffnung 31 wieder in den Raum zwischen dem Zahnradgetriebe 24 und Getriebegehäuse 22 ein. In der Darstellung der F i g. 2 sind ferner die getriebenen zweiten Pumpenzahnräder 33 und 34 der Pumpen A bzw. B gezeigt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:
1. Leistungsverzweigendes Getriebe, bei dem die Eingangsleistung über einen ersten Getriebezweig konstanter Übersetzung und einen zweiten Getriebezweig mit stufenlos einstellbarer Übersetzung zu einem ausgangsscitigen dreigliedrigen Differentialsammelgetriebe geführt wird, wobei der erste Getriebezweig mit dem Umlaufrüderträger des Differentialsammelgetriebes gekoppelt ist, und im Umlaufräderträger zwei Gruppen von Umlaufrädern vorgesehen sind, die mit den beiden anderen Gliedern des Differentialsammelgetriebes kämmen, dadurch gckcnnzeichnet, daß jedes der Umlaufräder (11, II'; 13, 13') der beiden Gruppen eine hydrostatische Pumpe (A;B) treibt, die hydrostatischen Pumpen der heiden Gruppen miteinander hydraulisch verbunden sind jiid zumindest die mit dem zweiten Getriebezweig (7 bis 10 und 19) gekoppelten Pumpen (B) Zahnradpumpen sind.
2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß pro Gruppe zwei hydrostatische Pumpen (A bzw. B) vorgesehen sind, wobei die jeweils hydraulisch miteinander gekoppelten Pumpen (A, B) in axialer Richtung nebeneinander angeordnet sind (Fig. 1}.
3. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch eekenn-/eichnet. daß alle Urnlaufräder (11, H'; Ϊ3, 13') auf demselben Radius angeordnet sind.
4. Getriebe nach Anspruc1· 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß dir Pumpen (A, B) direkt mit den Umlaufrädcrn (Π, Γ» ; 13, 13') gekoppelt sind.
5. Getriebe nach Anspruch I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlaufräder (11. W) über ein lose auf der Getriebceingangswelle (1) gelagertes Zahnrad (19) vom zweiten Getriebezweig (7 bis 10, 19) getrieben sind.
6. Getriebe nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß alle hydrostatischen Pumpen (A, B) als Zahnradpumpen ausgebildet sind.
7. Getriebe nach Anspruch I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Ausgangswellc (14) gekoppelten Pumpen (A) als Kolbenpumpen ausgebildet sind.
8. Getriebe nach Anspruch I bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Nebenwelle (4) an der Antriebsseile des zweiten Getriebezweiges (7 bis 10, 19) über einen zusätzlichen Zahnrädersatz (2, 3, S) mittels einer automatisch lösbaren Kupplung (6) kraftschlüssig mit der Eingangswcllc (1) verbunden ist.
9. Getriebe nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das im zweiten Gelriebezweig angeordnete stufenlos einstellbare Getriebe (23) ein Keilriemengetriebe, Rcibringgctriebe, ein Kegel enthaltendes Übertragungsmittel oder Übertragungsmittel auf elektronischer Basis aufweist.
K). Gctriehe nach den Ansprüchen I bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Leerlauf das Getriebe (23) ein Übersetzungsverhältnis von 2:1, ein auf der Ncbenwelle (4) angeordnetes Zahnrad (19) zum lose auf der Eingangswelle (1) gelagertes Zahnrad (19) sowie das Zahnrad (19) zum Umlaufrad (11) und das Umlaufrad (13) zu dem getriebeausgangsseitig angeordneten Zahnrad (15) ein Übersetzungsverhältnis von 1 : I hat.
Il Getriebe nach den .Ansprüchen! bis K), dadurch gekennzeichnet, daß bei direkter Übertragung das Getriebe (23), das auf der Nebenwelle (4) angeordnete Zahnrad (9) zu dem lose auf der Eingangswelle (1) gelagerten Zahnrad (19) sowie dieses Zahnrad (19) zum Umlaufrad (II) und das Umlaufrad (13) zum ausgangsseitigen Zahnrad (15) ein Übersetzungsverhältnis von I : I aufweisen.
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