DE2227718A1

DE2227718A1 - Getriebeanordnung

Info

Publication number: DE2227718A1
Application number: DE19722227718
Authority: DE
Inventors: Elias Orshansky Jr
Original assignee: ORSHANSKY TRANSMISSION CORP
Current assignee: ORSHANSKY TRANSMISSION CORP
Priority date: 1971-06-21
Filing date: 1972-06-07
Publication date: 1972-12-28
Also published as: GB1364962A; IT958791B; FR2143154B1; CA985529A; DE2227718B2; FR2143154A1; DE2227718C3

Description

Dipl.-Ing. H. MITSCHERLICH 8 MÜNCHEN 22,

γν· ■ ι ir /MikicruLJ Λ kl k.1 Steinsdorfstraße 10

D.pl.-Ing. K. GÜNSCHMANN _Telefon! ,_296i

Dr. rer. nat. W. KÖRBER

Patentanwälte 7· Juni 1972

ORSHANSKY TRANSMISSION CORPORATION ■ 2227718

Hth Floor

522 Fifth Avenue

New York, NeYo 1oo36

Yo St.Ao

Patentanmeldung

Stufenlos steuerbare Getrlebeanordnung

Die Erfindung bezieht sich auf eine stufenlos steuerbare Getriebeanordnungο Sie führt dadurch zu einer verbesserten Ausnützung der Antriebsmaschine des Fahrzeugs, weil sie ermöglicht, daß die Antriebsmaschine innerhalb eines geringen Drehzahlbereichs arbeitet, in dem geringste Verluste, eine beste Ausnützung des Brennstoffes und eine maximale Arbeitsleistung, unabhängig von den Arbeitsbedingungen der Antriebsmaschine, vorherrscheno

Bei der Verwendung eines üblichen Drehmomentenwandlers oder eines handbetätigten Getriebes müssen der Maschine manche Kompromisse auferlegt werden, weil sie über einen weiten Bereich des Drehmoments und der Drehzahl eine ausreichende Leistung liefern soll· Die Praxis der meisten Hersteller von Fahrzeugen, für das Fahrzeug optimale Achsverhältnisse auszuwählen,

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ist nur einer der vielen Versuche, die gemacht wurden, um den Kompromiß für einen gegebenen Anwendungsfall zu verringernο

^Mit einer stufenlos steuerbaren Getriebeanordnung kann die Maschine immer in einem Drehzahlbereich betrieben werden, in dem es möglich ist, eine verlangte Leistung zu liefern. Daher kann in einem gegebenen Anwendungsfall die Leistung des Wagens mit Hilfe einer kleineren Maschine aufrechterhalten oder sogar verbessert werdeno Jedoch sind stufenlos steuerbare, rein hydro·- statische Getriebe auf Anwendungsfälle beschränkt, in denen bedeutende Leistungsverluste im Hinblick auf die Vorteile einer verbesserten Steuerung des Übersetzungsverhältnisses zugelas·- sen werden können₀

Hydromechanische Getriebe haben die Vorteile eines hydrostatischen Getriebes und, da nur ein Teil der Maschinenleistung durch die hydraulische Einheit übertragen wird, beseitigen sie das Hindernis übermäßiger Leistungsverluste_o Das Ausmaß, inwieweit ein hydromechanisches Getriebe dies verwirklichen kann, fet abhängig von dem Anteil der Leistung, die hydraulisch übertragen werden muß,»

Das Getriebe nach der Erfindung kann eine große Leistung über einen weiten Bereich der veränderlichen Abtriebsdrehzahl bei konstanter Antriebsdrehzahl und Antriebsleistung übertragen» Es handelt sich dabei um die Vereinigung eines Planetengetriebes mit einem hydromechanischen Getriebe, das sich von den bi.sh.eri—

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gen Getrieben durch" seine Fähigkeit unterscheidet, daß es imstande ist, eine leistung über einen weiten Drehzahlbereieh mit einem Minimum von hydraulisch übertragener leistung und einem Minimum von eingebauter hydraulischer Leistung zu übertragene Es gewährleistet über seinen gesamten Arbeitsbereich eine volle Bremsmöglichkeit der Maschinec

Die Erfindung verhindert die Gefahren einer übermäßigen Kompliziertheit und von zu großen Drehzahlen und Beanspruchungen der Zahnräder. Durch die Benützung von handelsüblichen hydraulischen Einheiten, die ausschließlich innerhalb ihrer eine lange lebensdauer verbürgenden Drehzahl- und Leistungsbereiche betrieben werden, wurden eine maximale Zuverlässigkeit und minimale Kosten erreicht. Außerdem können die Kupplungen mit den gleichen billigen Papierelementen ausgestattet werden, wie sie zur Zeit in den in großer Anzahl hergestellten Drehmomenten*· wandlern für Automobile verwendet werden_o Für eine vergleichbare Leistungsübertragung wird eine geringere Zahl von Elementen verwendet, als in einem schaltbaren Drehmomentenwandler/, weil in allen Schaltpunkten die Schallt elemente synchron umlaufen.» Die Zahl der Elemente ist daher keine Funktion ihrer Wärmekapazität, sondern von ihrer zuverlässigen Drehmomentkapazitätο

Zum Anwendungsbereich des Getriebes nach der Erfindung gehören Personenwagen und Rennwagen, Lastwagen, Autobusse, Landwirt— Schafts— und Arbeitswagen, militärische Fahrzeuge, industrielle Antriebe und Werkzeugmaschinen

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Die Erfindung ermöglicht die Konstruktion von Getrieben mit einem extrem weiten Bereich von Änderungen der Drehzahl und des Drehmomentes bei voller Leistungo Dies ist nötig, wenn z.Be Drehmomentübersetzungen von 18*1 und 24«1 gefordert werdene Der Antrieb von Werkzeugmaschinen kann einen noch weiteren Bereich fordern und auch dies ist ausführbar·

Die Verwendung dieses Getriebes in einem von einer Kolbenmaschine angetriebenen Fahrzeug ermöglicht die Verringerung der Auspuffverluste und die Herabsetzung des Brennstoffverbrauchs durch die Einstellung der Maschine so, daß sie ohne Rücksicht auf die Erfordernisse der Übertragung des Abtriebdrehmoments bei allen Wegverhältnissen innerhalb des optimalen Gebiets arbeitete Durch die günstigste Einstellung der Maschine für das Arbeiten in einem besond_eren engen Gebiet kann der Auspuff von NO und GH auf ein Minimum abgesenkt werden· Des weiteren kann für manchen Verwendungszweck eine kleinere Maschine verwendet werden, weil das Getriebe die Entwicklung der vollen Maschinen— leistung bei irgendeiner Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs zuläßt, ausgenommen die niederen Fahrgeschwindigkeiten, bei denen die Zugkraft des Fahrzeugs beschränkt ist. Es ist besonders wünschenswert,, daß mit Turbolader ausgestattete Dieselmaschinen innerhalb eines engen Drehzahlbereichs betrieben werden.

Die für Kolbenmaschinen angestellten Überlegungen gelten auch für Brennkraftmaschinen mit rotierender Brennkammer. Der Vorteil der Verringerung der HC Emission ist hier wegen des weiten Bereichs von Änderungen des Auspuffs in Abhängigkeit von der

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Maschinendrehzahl von wesentlich größerer Bedeutung.

Auch die Vorteile der Anwendung des Getriebes nach der Erfindung auf eine Gasturbine sind bedeutsam. Heutzutage sind bei der Herstellung von Gasturbinen die hohen Herstellungskosten ein bedeutender Nachteil« Dies ist in hohem Maß eine Folge der Kompliziertheit in der Konstruktion einer Gasturbine, die in einem Straßenfahrzeug bei verschiedenen Drehmomenten und Drehzahlen arbeiten solle Mit dem hydromechanischen Getriebe nach der Erfindung kann die Turbine so eingestellt werden, daß sie nur unter solchen Bedingungen arbeitet, bei denen sie am leistungsfähigsten ist. Sodann wird eine Einwellen—Turbine verwendbar, die wirtschaftlicher herstellbar ist als eine Zweiwellen-rTurbine, die üblicherweise für den Fahrzeugantrieb vorgeschlagen wurde. Da der Betrieb mit konstanter Turbinendrehzahl ermöglicht wird, entfallen die Probleme der Drosselrückwirkungszeit einer Turbine. Weil in dem Getriebe Drehzahl und Drehmoment stufenlos geändert werden und zu keiner Zeit der Energiefluß eine Unterbrechung erleidet, ist die Turbine niemals unbelastet·

Die Erfindung umfaßt eine Gruppe von Getrieben, die alle die gleiche Grundkonstruktion haben₀

Das Getriebe nach der Erfindung enthält eine Antriebswelle und eine Abtriebswelle, zwei Planetengetriebe, von denen jedes sein eigenes inneres Zentralrad, sein eigenes Tragglied, seine eigenen Planetenräder und sein eigenes äußeres Zentralrad hat₉ die

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ein Antriebsglied, ein Abtriebsglied und ein Reaktionsglied darstellen» Das Antriebsglied des einen Planetengetriebes steht mit der Antriebswelle in Verbindung und die Antriebsglieder beider Planetengetriebe sind miteinander verbunden, so daß beide von der Antriebswelle angetrieben werden. Die Reaktionsglieder der beiden Planetengetriebe sind miteinander verbunden und ihre Abtriebsglieder können getrennt mit der Abtriebswelle gekuppelt werden· Eine Vorrichtung zur Veränderung der Drehzahl bewirkt, daß die Drehzahl des einen Abtriebsgliedes erhöht und die des anderen Abtriebsgliedes innerhalb einer gegebenen Schaltstufe vermindert wird und umgekehrt, um den Betrieb der nächsten Stufe vorzubereiten!» Die Vorrichtung zur Veränderung der Drehzahl besteht vorzugsweise aus einem Paar hydraulischer Einheiten, die hydrostatisch so miteinander verbunden sind, daß die eine als Pumpe und die andere als Motor arbeitet und umgekehrt. Die eine Einheit wird von der Antriebswelle angetrieben, die andere steht mit den Reaktionsgliedern in Antriebsverbindung. Das Verhältnis der maximalen Drehzahl des einen Abtriebsgliedes zu seiner minimalen Drehzahl ist das gleiche wie für das andere Abtriebsglied und ist in jeder Stufe das gleiche₀ Auf diese Weise wird erreicht, daß jede Stufe, gleichgültig wie viele verwendet wer* den, die Abtriebswelle mit dem gleichen Verhältnis von Drehzahl und Drehmoment antreibt.

Eine bevorzugte Ausführungsform dieser grundsätzlichen Kombina» tion besteht aus einer Planetengetriebeanordnung mit zwei Traggliedern, zwei Sätzen von Planetenrädern, zwei inneren Zentralrädern und zwei äußeren Zahnrädern,. Die zwei inneren Zahnräder

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sind auf der gleichen Reaktionswelle befestigte Ein erstes Tragglied dient als Antrieb der Anordnung und das zweite Tragglied dient als eines der beiden Abtriebsglieder, das andere Abtriebs-r glied wird durch das äußere Zentralrad gebildet, das von den auf dem ersten Tragglied gelagerten Planetenrädern angetrieben wirdo Das zweite äußere Zentralrad dient als Antriebsglied für das zweite Planetengetriebe"und ist mit dem ersten Tragglied verkeilt. Die Abtriebswelle kann mittels einer von zwei Kupplungen entweder mit dem zweiten Tragglied oder mit dem ersten äußeren Zahnrad verkeilt werden und zwar an einer Überlappung, an der beide die gleiche Geschwindigkeit haben.

Die Antriebswelle kann mittels einer Reihe von Zahnrädern mit dem ersten Tragglied gekuppelt werden und sie treibt eine hydraulische Einheit mit veränderlichem Hub an, die ihrerseits hydraulisch eine zweite hydraulische Einheit mit unveränderlichem Hub antreibt, die mittels einer Reihe von Zahnrädern mit der Reaktionswelle verbunden istο

Diese Kombination führt zu einer zweistufigen, hydromechanischen Arbeitsweise, zusätzlich zu einem hydrostatischen Start und Rückwärtsgang. Eine dreistufige, hydromechanische Arbeitsweise wird erreicht durch die Hinzufügung eines Reduktions-Planeten— getriebes hinter der Hauptplanetengetriebeanordnung₀ Eine dritte Kupplung dient sodann zum Kuppeln eines der Zahnräder des Reduktions—Planetengetriebes an das ortsfeste Gehäuse_c Das Reacti ons—Planetengetriebe kann mit zwei Stufen und zwei Kupplungen

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ausgestattet sein und bildet dann ein vierstufiges hydromechanisches Getriebe, zusätzlich zu dem hydraulischen Start und Rückwärtsgang.

Die Gruppe von Getrieben nach der Erfindung verwendet eine hydromechanische Anordnung mit veränderlicher Übersetzung, die zwei, drei oder vier mal durch ihren Kreislauf von Änderungen der Drehzahl und des Drehmoments hindurchgeht, abhängig von dem erforderliehen Übersetzungsverhältnis des zu übertragenden Drehmoments und der zu übertragenden Leistung. Die Stufenfür den Start und den Rückwärtsgang arbeiten hydrostatisch.

Durch die Verwendung der gleichen veränderlichen Anordnung bei vielen verschiedenen Anwendungen können die Kosten wesentlich gesenkt werden. Z.B₀ haben die Getriebe für Lastwagen drei Stufen, wenn eine Gesamtübersetzung von angenähert 8*1 erforderlich istο Vier Stufen werden angewendet, wenn mit der gleichen veränderlichen Anordnung eine Gesamtübersetzung von 16*1 gewünscht wirdo In ähnlicher Weise wird ein die gleiche veränderliche Anordnung enthaltendes, zweistufiges Getriebe verwendet, wenn bei der Anwendung der Änderungsbereich der Drehzahl oder· die Antriebskraft nicht zu groß sindo Auf diese Weise ist es möglich, daß eine Anzahl von Anwendungen, von landwirtschaftlichen Zugmaschinen und konstruktiven Einrichtungen bis zu Pernlastwagen eine große Zahl gemeinsamer Einzelteile haben*

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Die Getriebe benützen die gleiche veränderliche Planetengetriebeanordnung und unterscheiden sich lediglich darin, ob hinter dem Abtriebsglied des veränderlichen Planetengetriebes Stufenumschalter vorgesehen sind und wenn, wie viele. Die Stufenumschaltung erfolgt bei synchronisieiten Drehzahlen ohne Unterbrechung des Leistungsstromes aufwärts oder abwärts* In den meisten Fällen arbeiten die Stufen für den Start und den Rück-· wärtsgangemit konstantem Drehmoment, eher als mit konstanter Leistung, weil das maximale Drehmoment durch den maximalen Druck oder Zug begrenzt wirdc Als Arbeitsstufen werden die be·-* trachtet, die mit voller und konstanter Leistung arbeiteno

Hydromechanische Getriebe haben Eigenschaften, die von denen der Zahnradgetriebe und Drehmomentwandler verschieden sindo Da hydromechanische Getriebe beim Leerlauf das ganze statische Drehmoment entwickeln, braucht die Maschine nur die für den Ausgleich der Triebwerksverluste erforderliche Leistung auf» zubringen. Diese Leistung ist wesentlich geringer, als die in einem Drehmomentenwandler für die Entwicklung des Leerlaufdrehmoment s erforderliche Leistungo

Da jedoch diese Leistung bei stillstehendem Fahrzeug einen toten Verlust darstellt, ist die entwickelte Wärmemenge größer als die durchschnittliche Wärmeabstrahlung bei voller Leistungo Daher muß zwecks Verhinderung eines unzulässigen Temperaturanstieges eines der drei nachfolgend beschriebenen Verfahren angewendet werden₀

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a) das Getriebe hat eine so große Übersetzung, daß in der Übertragungsvorrichtung für das Drehmoment die Zuggrenze überschritten wird;

b) durch eine vorgesehene Kontrollvorrichtung wird entweder das hydraulische System entlastet, wenn die Drehmoment-Kapazität des Getriebes überschritten worden ist, oder die Maschinenleistung begrenzt;

c) es wird ein ausreichend leistungsfähiger Wärmeaustauscher eingebaute

Alle beschriebenen Getriebe haben eine hydrostatische Startstufe zusätzlich zu den hydromechanischen Stufen, doh_o, das vierstufige Getriebe hat vier Stufen für die Leistung und eine hydraulische Startstufe_o Die Übersetzung von der höchsten zur niedersten Drehzahl einer Stufe und die Zahl der Stufen bestimmen die Leistungserfordernisse der hydraulischen Einheit und den maximalen hydraulischen Druck für eine gegebene Anord— nungo Für irgendeine Kombination des Zahnradgetriebes, des Gewichts und der Leistung eines Fahrzeugs gibt es eine optimale Ausbildung des Getriebes, die ein Gleiten der Antriebsräder ohne eine Drucküberbelastung der hydraulischen Einheiten zur läßt und die die Abgabe der vollen Maschinenleistung bei Drehzahlen ermöglicht, die über der Zuggrenze des Fahrzeuges lie·»· gen, ohne daß die Leistungsgrenze der hydraulischen Einheiten überschritten wirdo

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In manchen Anwendung sf all en kann es zweckmäßig sein, die Möglichkeit eines Rutschens der Bereifung bei ihrer maximalen Belastung nicht einzuschließen. In diesem Fall kann das vom Getriebe abgegebene, maximale Drehmoment durch den Einbau eines Entlastungsventils oder durch andere Kontrollvorrichtungen begrenzt werden«. Auch kann die Größe der hydraulischen Einheit ohne die gleichzeitige Verkleinerung der Leistungskapazität des Getriebes verringert werden₀

Die Leistungsfähigkeit der hydraulischen Einheit in der hydrostatischen Stufe hängt ab von der Fahrzeuggescliwindigkeit beim Beginn der ersten Stufee Wenn ZoBo das Getriebe nu£ 505ε der maximalen Maschinenleistung übertragen kann., braucht die Leistungsfähigkeit der hydraulischen Einheit in der- hydrostatic sehen Stufe nur 5056 der Maschinenleistung betragen·

In ähnlicher Weise kann die maximale Leistung, die von der hydrostatischen Stufe eines solchen Getriebes übertragen werden kann, gleich der vollen Maschinenleistung sein_o

Obwohl die hydraulische Leistungsfähigkeit in der hydrostatischen Stufe mit der abnehmenden Drehzahl beim Umschalten abnimmt, nimmt die Leistungsfähigkeit in den folgenden Stufen proportional zur Übersetzung je Stufe zu. Dies wird durch den Betrag der in den hydr©mechanisehen Stufen übertragenen hydrau*» lischen Leistung gezeigtο Daher werden die anfängliche Drehzahl im Umschaltpunkt und die Übersetzung je Stufe so gewählt, daß in der hydraulischen Stufe und in den folgenden Stufen optimale

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Verhältnisse für Leistung und Druck vorhanden sind.

Mit anderen Worten, es wird eine hydromechanisch^ Stufe mit größerem Streubereich benützt, als das Drehmomenten—Verhältnis bei konstanter Leistung erfordert, um die Erfordernisse an hydraulischer Leistung und Druck in der hydraulischen Stufe zu verringern, und zwar auf Kosten eines größeren Anteils an hydraulisch in den hydromechanischen Stufen übertragener Leistung O

Ein hydromechanisches Getriebe ist abhängig von den hydraul!» sehen Komponenten für seine Drehmomentübersetzung und daher braucht die Maschine bei einem Anstieg des Drehmoments nicht mit verringerter Drehzahl zu laufen. Die Maschine kann vielmehr mit konstanter Drehzahl betrieben werden, was zu Ersparnissen durch die Vereinfachung der Brennstoffregelvorrichtung der Maschine führtο

Zusammenfassend ist zu sageni Gegenstand der Erfindung ist ein stufenlos regelbares Getriebe mit zwei Planeten—Zahnradgetrieben, von denen jedes sein eigenes Tragglied, seine eigenen Planetenräder, sein eigenes inneres Zentralrad und sein eigenes äußeres Zentralrad hat und von denen jedes ein Antriebsglied, ein Abtriebsglied und ein Reaktionsglied aufweist. Das Antriebs» glied des einen Planetengetriebes ist mit einer Antriebswelle und die Antriebsglieder der beiden Planetengetriebe sind miteinander verbunden, so daß beidevon der Antriebswelle angetrie» ben werden· Auch die Reaktionsglieder der beiden Planetengetriebe

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sind miteinander verbunden. Die Abtriebsglieder der; beiden Planetengetriebe sind einzeln mit der Abtriebswelle kuppelbar und eine Vorrichtung zur Drehzahländerung erhöht die Drehzahl des einen Abtriebsgliedes und verringert gleichzeitig die Drehzahl des anderen Abtriebsgliedeso Die Vorrichtung zur Drehzahländerung besteht aus zwei hydraulischen Einheiten, die hydrostatisch so miteinander verbunden sind, daß die eine als Pumpe und die andere als Motor arbeitet und umgekehrte Die eine hydraulische Einhei"! steht mit der Antriebswelle und die andere steht mit den Reaktionsgliedern in Antriebsverbindung·

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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung einiger bevorzugter Ausführungsformen des stufenlosen Getriebes hervor_o

In den Zeichnungen stellen dar:

Figo 1 zeigt den Schnitt durch ein zweistufiges Getriebe nach der Erfindung; die Vorrichtung ist teilweise auseinandergezogen dargestellt, so daß der Zahneingriff von zwei Zahnrädern nicht ersichtlich ist;

Figo 2 zeigt den Schnitt nach der Linie 2 ~ 2 in der Figo 1 (und auch in der Fig. 8) und zeigt, wie diese beiden Zahnräder tatsächlich ineinandergreifen;

Figo 3 zeigt ein Drehzahldiagramm, in dem die Ausgangs dreh·- zahlen in Abhängigkeit von den Drehzahlen der Elemente der Planetengetriebe eingezeichnet sind; die Kupplungen der Stufen sind angegeben;

Figo 4 zeigt ein Diagramm der Ausgangsdrehzahlen in Abhängigkeit vom Drehmoment;

Figo 5 zeigt einen Schnitt ähnlich dem der Figo 1, für ein dreistufiges Getriebe nach der Erfindung;

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Fig. 6 zeigt ein' Drehzahldiagramm ähnlich dem der Figo für das Getriefte nach, der Figo 5;

Fig. 7 zeigt ein Drenzahldiagramm, ähnlich dem der Fig. 4, für das Getriefte nach der Fig. 5;

Figo 8 zeigt einen Schnitt, ähnlich dem der Fig. 1 für ein vierstufiges Getriefte nach der Erfindung;

Fig·. 9 zeigt ein Drehzahldiagramm ähnlich dem''der Fig. 3 für das Getriefte nach der Fig. 8;

Fig.io zeigt ein Drenzahldiagramm ähnlich dem der Figo A₉ für das Getriefte nach der Fig. 8.

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Zweistufiges Getriebe (Pig. 1-4)

Eine Antriebswelle 2o trägt ein Antriebszahnrad 21, das mit einem auf einer Welle 23 sitzenden Zahnrad 22 im Eingriff steht« Die Welle 23 treibt eine mit veränderlichem Hub arbeitende hydraulische Einheit 24 an und ist mit dem einen Teil einer Kupplung 25 verbundene Der andere Teil der Kupplung besteht mit dem Zahnrad 26 und dessen Nabe 27 aus einem Stück. Das Zahnrad 26 treibt ein Zahnrad 28 an, das ein Teil eines ersten Plane* tengetriebetraggliedes 3o ist, das das Antriebsglied eines ersten Planetenradgetriebes ist.

Das Tragglied 3o trägt auf Zapfen 31 einen Satz von Planetenrädern 32, die mit einem ersten inneren Zentralrad 33 und einem ersten äußeren Zentralrad 34 in Eingriff stehen. Das Tragglied 3o trägt an seinem einen Ende keilförmige Zähne 35, die mit einem zweiten äußeren Zentralrad 36 in Eingriff stehen, das zusammen mit dem Tragglied 3o und dem Zahnrad 28 mit der gleichen Drehzahl rotiert. Dieses zweite äußere Zentralrad 36 treibt das zweite Planetenradgetriebe an·

Das zweite Planetengetriebe enthält ein zweites Tragglied 37, das die Zapfen 38 trägt, auf denen die Planetenräder 4o gelagert sind. Diese Planetenräder 4o stehen mit dem zweiten äußeren Zentralrad 36 und dem zweiten inneren Zentralrad 41 im Eingriffe Dieses besteht mit einer Welle 42 aus einem Stück, oder steht mit ihm in Antriebsverbindung, wie dies mit dem ersten inneren Zentralrad 33 der Fall ist, das mit den

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Planetenrädern 32 des ersten Planetengetriebes im Eingriff steht© Auf diese Weise rotieren die zwei inneren Zentralräder 33 und 41» die Reaktions Zahnräder sind, mit der gleichen Dreh« zahle Lediglich aus konstruktiven Gründen bestehen die beiden inneren Zentralräder nicht aus einem einzigen Stücke Die bei— den Antriebsglieder, nämlich das Tragglied 3o und das zweite äußere Zentralrad 36 rotieren mit der gleichen Drehzahl und bestehen gleichfalls lediglieh aus konstruktiven Gründen nicht aus einem einzigen Stücke

Diese ungewöhnliche Anordnung von zwei Planetengetrieben weist die folgenden Vorteile auf:

1) die Belastungen der Zahnräder sind sehr gering;

2) die Belastungen der Lager sind sehr gering;

3) die Planetenzahnräder 32 und 4-0 der beiden Planetengetriebe stehen nicht miteinander im Eingriff;

4) die Anordnung ist leichter zu konstruieren, als ein Verbundplanetenradgetrieb·;

5) die Anordnung läßt eine einfache Konstruktion der Reaktionsglieder 33 und 41 zu, da beide mit der gleichen Drehzahl umlaufen und mit einer gemeinsamen. Welle 42 verbunden sind;

6) die Drehzahlen der Planetenräder überschreiten keine zulässigen Grenzen und

7) zur Erhöhung der Leistung kann jedes Planetengetriebe mit mehr als drei Planetenrädern ausgestattet werden_o

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Auf der Reaktionswelle 42 ist ein Zahnrad 43 befestigt, das mit dem Zahnrad 44 der Welle 45 im Eingriff steht, die mit der hydraulischen Einheit 46 mit unveränderlichem Hub verbunden isto Auf der Welle 45 ist ferner ein Zahnrad 47 befestigt, das mit einem Zahnrad 48 im Eingriff steht, das mittels einer Kupplung 49 mit dem Antriebszahnrad 26 gekuppelt werden kann_o

Die hydraulische Einheit 24 hat einen veränderlichen Hub und läuft mit konstanter Drehzahl um. Sie wird ständig mittels der Zahnräder 21 und 22 und der Welle 23 durch die Antriebswelle 2o angetrieben. Der Hub der hydraulischen Einheit 24 ist ausgehend von Null nach jeder Richtung voll veränderlich, so daß sie auch in umgekehrter Strömungsrichtung zu arbeiten vermag« Die hydraulische Einheit 46 ist mit den Reaktionszahn— rädern 33 und 41 durch die Welle 42, die Zahnräder 43 und 44 und die Welle 45 verbunden. Sie hat einen unveränderlichen Hub und daher führt eine umgekehrte Schräglage der Taumelscheibe der hydraulischen Einheit 24 zu einem Wechsel der Dreh— richtung der hydraulischen Einheit 46.

Die Glieder des Planetengetriebes werden somit in einer Richtung angetrieben, die von der Richtung der Neigung der Taumelscheibe der hydraulischen Einheit 24 abhängt»

Die Planetengetriebeanordnung treibt eine Abtriebswelle 50 durch eines der zwei Abtriebsglieder entweder das äußere Zentralrad 34 oder das mit der Welle 51 verbundene Tragglied 37 an.

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Die Wellen 5o, 51» -42 und 2o verlaufen vorzugsweise koaxial. Die Welle 51 ist mit der Abtriebswelle 5o durch eine Kupplung 52 verbunden und das äußere Zentralrad 34 ist mit einem rohrförmigen Teil 53 der Abtriebswelle durch eine Kupplung 54 verbunden. Die Kupplungen 52 und 54 werden mit einer kleinen Überlappung gekuppelt, wenn ihre Drehzahlen gleich sind. Die Kupplung 52 treibt die Abtriebswelle in einer Geschwindigkeitsstufe und die Kupplung 54 treibt die Abtriebswelle in der anderen Geschwindigkeitsstufe an.

Die das Zahnrad 48 mit dem Antriebszahnrad 26 verbindende Kupplung 49 dient für das Anlassen und wird normalerweise nur ein<geschalteti wenn das Getriebe in Vorwärts- oder Rückwärtsrich— tung eingeschaltet wird. In diesem Zeitpunkt ist die Kupplung 25 gelöst und die Arbeitsweise ist eine rein hydrostatische. Auf diese Weise treibt die Antriebswelle 2o mit dem Zahnrad 21, dem Zahnrad 22 und der Welle 23 die hydraulische Binneit 24 mit veränderlichem Hub an.

Die hydraulische Einheit 24 fördert durch die Rohrleitungen und 56 Öl zu der hydraulischen Einheit 46 mit unveränderlichem Hub und diese treibt mittels der Zahnräder 47 und 48, die Kupplung 49 und das Antriebs.zahnrad 26 die Glieder des Planeten— radpetriebes an<> Zu dieser Zeit ist wegen des Lösens der Kupp« lung 25 das Zahnrad 26 von der Antriebswelle getrennte

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In dem Drehzahldiagramm der Figo 3 sind die verschiedenen Linien mit den Bezugszahlen der Zahnräder und Wellen des Getriebes nach der Figo 1 bezeichnet, deren Drehzahl sie wiedergeben· So läuft das Antriebswellenzahnrad 2.1 mit konstanter Drehzahl und die gestrichelte Linie am linken Ende der hydraulischen Vürwärtsstufe zeigt an, daß es zu dieser Zeit "mit dem Planetenradgetriebe nicht verbunden ist, weil die Kupplung 25 gelöst ist. Dafür sind die Kupplungen 49 und 52 eingeschaltet, welch letztere den Antrieb der Abtriebswelle 5o herbeiführt. Bei eingeschalteter Kupplung 49 arbeitet das Planetenradgetriebe in einfacher Weise als ein von der hydraulischen Einheit 46 angetriebenes Drehzahlreduktionsgetriebe· Dabei wird die hydraulische Einheit 46 von der Antriebswelle 2o mittels der Zahnräder 21 und 22 und der hydraulischen Einheit 24 angetrieben» Das Anfahren vom Hub Null der hydraulischen Einheit 24 bei der Drehzahl Null in der einen Richtung bewirkt, daß sich die Abtriebswelle 5o in der Vorwärtsrichtung dreht und erfolgt das Anfahren der hydraulischen Einheit in der anderen Richtung, wird die Abtriebswelle in der Rückwärtsrichtung gedrehte

Wenn die Abtriebswelle 5ο in der Vorwärtsrichtung gedreht werden soll, nimmt die Drehzahl des Traggliedes 37 zu, bis sie am Ende der hydrostatischen Vorwärtsstufe die höchste Drehzahl in dieser Stufe erreichte Gleichzeitig erreichen die inneren Zentralräder 33 und 41 und damit die Welle 42 und das Zahnrad 43 eine maximale negative Drehzahl. Die Übersetzungen zwischen den Zahnrädern 43, 44 und 47, 48 sind solche, daß es in diesem

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Zeitpunkt möglich wird, die Kupplung 25 synchron einzuschalten und unmittelbar hernach die Kupplung 49 zu lösen· Die Überset— zungen zwischen den Zahnrädern 26 und 28 und zwischen den Zahnrädern 21 und 22 sind solche, daß bei dieser Geschwindigkeit das Zahnrad 28 mit dem Antriebswellenzahnrad 21 verbunden werden kann. In diesem Fall ist das Übersetzungsverhältnis 2:1 ο Danach dient das Zahnrad 26 als Antrieb des Planetengetriebes und von diesem Zeitpunkt ab arbeitet das Getriebe in dem hydromechanischen Bereich, weil die Leistung von der Antriebswelle 2o mittels der Zahnräder 21 und 22, die Kupplung 25 und der Zahnräder 26 und 28 weitergeleitet und anschließend auf zwei Wegen, einem hydrostatischen und einem mechanischen zur Abtriebswelle 5o geleitet wird. Dies erfolgt so, daß die Leistung in eine mechanische und eine hydraulische Leistung aufgeteilt wird, wie dies die Fig. 4 erkennen läßto

Im Zeitpunkt des Schaltens von der hydrostatischen Stufe auf" die erste hydromechanische Stufe drehen sich alle Getriebeelemente 28, 33» 34 und 41 mit verschiedenen Drehzahlen und zwar laufen die Getriebeelemente 33 und 41 im umgekehrten Drehsinn wie das Getriebeelement 34 um. Daher muß zwischen einige dieser Getriebeelemente eine Leerlaufvorrichtung eingeschaltet werden, um deren Drehzahlen und Übersetzungen so einzustellen, daß eine Kupplung eingeschaltet werden kann. Diese Leerlaufvorrichtung wird durch die Zahnräder 47 und 48 gebildet, die den richtigen Drehsinn zwischen dem mit den Zahnrädern 41 und 33 fest verbundenen Zahnrad 43 und dem das Zahnrad 28 antreiv benden Zahnrad 26 herbeizuführen.

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Wird daher die Kupplung 25 in dem Zeitpunkt eingeschaltet, in dem die Wirksamkeit der hydrostatischen Stufe endet und die der hydromechanischen Stufe I beginnt, konvergieren von diesem Zeitpunkt ab die Drehzahlen der Getriebeglieder 34, 28, 33, 41 und 37 zum Punkt B hin_o

Wenn das Getriebe in der Stufe I des hydromechanischen Bereiohs arbeitet, in die es soeben eingetreten ist, konvergieren die Drehzahlen aller Elemente des Planetenradgetriebes, die beim Anfahren von einem gemeinsamen Punkt A ausgingen, erneut zu einem gemeinsamen Punkt B, in dem durch das Einschalten der Kupplung 54 und dem Lösen der Kupplung 52 der Übergang von der Stufe I in die Stufe II erfolgt. Beim Arbeiten in der Stufe I erhöht das Tragglied 37 seine Drehzahl, während das äußere Zentralrad 34 seine Drehzahl verringerte Dabei bleibt das Verhältnis zwischen den maximalen und minimalen Drehzahlen dieser Getriebeelemente 37 und 34 unveränderlich, z.B. 2:1. Die Punktion der Zunahme der Drehzahl eines Getriebeelements in einem gegebenen Verhältnis, während zur gleichen Zeit die Drehzahl eines anderen Getriebeelements in dem gleichen Verhältnis abnimmt, ohne daß es irgend etwas antreibt, bis es einen synchronen Punkt mit dem ersten Getrieber element erreicht und anschließend den Antrieb übernehmen kann_p diese Funktion und die Gleichheit der Stufen sind das wesentliche Merkmal dieses hydrostatischen Getriebes,, Diese Gleichheit der Stufen kann sich über mehr als zwei Stufen erstrecken, wie nachfolgend dargestellt wird, sie kann sich so^ar über eine beliebige Zahl von Stufen erstrecken,. Wenn die Gleichheit

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der Drehzahlen, am Ende der Stufe I erreicht ist, laufen die die Kupplungen 52 und 54 tragenden Elemente synchron und daher kann von der Kupplung 52 auf die Kupplung 54 mit einer wünschenswerten Überlappung umgeschaltet werden, um einen Verlust an übertragener Leistung zu vermeiden, aber ohne eine bedeutsame relative Drehzahl der &etriebeelemente< > Nach der Vornahme der Umschaltung- fährt die Kupplung 54 mit der Kraftübertragung von dem äußeren Zentralrad 34 zur Abtriebswelle 5o fort, die ihre maximale Drehzahl am Ende der Stufe II erreichte

Wenn alle diese Drehzahlverhältnisse vorhanden sind, treten bemerkenswerte Beziehungen zwischen der hydrostatisch und der mechanisch übertragenen Leistung auf, die in der Fig.4 dargestellt sind. Es sind dort die von dem Getriebe abgegebenen Werte des Drehmoments und der Leistung erkennbar. Eine Linie HP zeigt die zugeführte Leistung und die Linie TQ zeigt das abge«* gebene DreMoment. Von der Drehzahl Null ausgehend nimmt die zugeführte Leistung HP bis zu einem Maximum am Ende der hydrostatischen Stufe ZUo Dann behält die zugeführte Leistung einen konstanten Wert, während das Drehmoment zuerst über die hydrostatische Stufe hinweg konstant ist und dann mit zunehmender Drehzahl abnimmt_o Dies ist notwendig dafür, daß über einen Dreh— zahlbereich hinweg eine gleichbleibende Leistung übertragen wird, daß also das Produkt aus Drehmoment und Drehzahl konstant ist. Die in der Fig. 4 schraffierten Flächen stellen die hydrau— lische Leistung dar, wobei in der Fläche G der hydrostatischen Stufe die gesamte Leistung hydrostatisch übertragen wirdo

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Bei Full beginnend, nimmt der Betrag der hydraulisch über-r tragenen Leistung mit der Zunahme der Drehzahl zu und die schraffierte Fläche zeigt, daß während dieser Periode die gesamte Leistung hydrostatisch übertragen wird. Aber beim Umschalten vom hydrostatischen auf den hydromechanischen Betrieb am Anfang der Stufe I wird sogleich ein Teil der Leistung mechanisch und der andere hydrostatisch übertragen. Aber an diesem Schaltpunkt muß das hydraulische System an das Planetenradgetriebe Drehmoment abgeben, weil das Übersetzungsverhältnis des Planetengetriebes ein solches .ist, daß es allein das gewünschte maximale Drehmoment nicht abgeben kann. Daher wirkt die hydraulische Einheit 46 als Pumpe und speist die hydraulische Einheit 24, die ihr Drehmoment an das Zahnrad überträgt, zusätzlich zu dem durch die Antriebswelle 2o, das Zahnrad 21 und das Zahnrad 22 übertragenen Drehmoment. Das Zahnrad 26 überträgt das ihm zusätzlich zugeführte Drehmoment auf das Zahnrad 28. Die Summe aus der gesamten, zusätzlich zugeführten hydraulischen Leistung und der gesamten von der Maschine an die Antriebswelle 2o abgegebenen Leistung ist größer als 1oo$ der Leistung.

Dies ist zurückzuführen auf die zusätzliche Zufügung von hydraulischer Leistung und dieser Teil des Arbeitsvorganges heißt regenerativ und wird durch die Fläche D dargestellte Daß die hydraulische Leistung unterhalb der Fullinie gezeichnet ist, soll darstellen, daß sie regenerativ ist«. Dies heißt, daß die durch die schraffierte Fläche D dargestellte hydraulische Leistung zur mechanischen Antriebsleistung zusätzlich hinzugefügt

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wird und daß die gesamte, auf das Planetenradgetriebe übertragene Leistung größer als die Antriebsleistung ist. Jedoch wirkt ein Teil dieser Leistung auf das Reaktionszahnrad 43 zurück und wird durch, das hydraulische System 46 und 42 zurückgeführt, so daß die regenerative Leistung zwischen den hydraulischen Einheiten 46 und 24, dem Zahnrad 26 für den Antrieb des Planetengetriebes und dem Reaktionszahnrad 43 des Planetengetriebes umläuft. Dieser kontinuierliche Kreislauf wird die regenerative Leistung genannte

Wenn somit das Getriebe in die hinter der hydraulischen Stux'e gelegene Stufe I geschaltet wird, wird die hydraulische Leistung durch die schraffierte Fläche D dargestellt und die übertragene mechanische Leistung liegt über der Fullinie und unter der Linie TQ₀ Dabei wird die hydraulische Leistung zur mechanischen Leistung zugefügt, so daß die gesamte durch das Planetengetriebe übertragene Leistung größer als die Antriebsleistung ist und dieser Teil der Stufe regenerativ genannt wird. Da die hydraulisch übertragene Leistung bis auf Full abnimmt, was in Punkt E der Fall ist, wird dort die gesamte Leistung mechanisch übertragen und selbstverständlich fällt das durch die Linie TQ dargestellte Drehmoment ab« Mit anderen Worten, im Punkt E reicht das Übersetzungsverhältnis des Planetenradgetriebes aus, um das ganze erforderliche Drehmoment zu entwickeln und hinter diesem Punkt würde das Plane— tenradgetriebe ein größeres Drehmoment liefern, als im Hinblick auf das Leistungsgleichgewicht möglich ist. Daher geht

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ein Teil der Leistung unmittelbar von der Antriebswelle 2o und dem Zahnrad 21 über die Welle 23 zur hydraulischen Einheit 24 und wird der hydraulischen Einheit 46 zugeführt, die nun als Motor arbeitet, während sie vorher als Pumpe arbeitete. Dadurch wird die Drehzahl des Planetenradgetriebes angehoben«. Vom Punkt E ab liegt die hydraulische Leistung über der Nulllinie, wie dies die schraffierte Fläche F zeigt, weil sie nunmehr, zugefügt wird, so daß die gesamte übertragene Leistung aus der Summe der schraffierten Fläche F und der darüber gelegenen, mechanisch übertragenen Leistung besteht» Diese Veränderung in der Leistung wird vervollständigt durch die Hubverstellung der hydraulischen Einheit 24 mit veränderlichem Hub, von einer Seite, -durch BTuIl im Punkt E, auf die entgegengesetzte Seite. Die Fläche F wird die Zusatzleistung genannt, weil das Planetenradgetriebe in diesem Punkt weniger als die volle Leistung überträgt, wobei die Differenz hydraulisch zugefügt wird, wie die Fläche F zeigt. Dies ist ein sehr bevorzugter Punkt der Wirkungsweise_o Der Bestpunkt ist natürlich der Punkt E, dem keine hydraulische Leistung zugefügt wird, während dort, wo die Fläche D vorhanden ist, die Wirkungsweise weniger gut istο Aus diesem Grunde liegt der Bestpunkt vorzugsweise in der höchsten Drehzahl, wie aus diesen Kurven entnommen werden kann.

Im Punkt G ist die Grenze der Stufe I erreicht und we_t'?;en des Umschaltens des Abtriebes vom Tragglied 37 auf das äußere Zentralrad 34 wiederholen sich die Funktionen der mechanischen

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und hydraulischen leistung innerhalb der Stufe, nämlich rege« nerative Leistung wird übertragen, wie dies die Fläche H darstellt und die hydraulische Einheit mit veränderlichem Hub wird wiederum, ausgehend von Punkt I verstellt, so daß sie in umgekehrter Richtung umläuft und wie dies mit der schraffierten Fläche K dargestellt ist, zusätzlich Leistung überträgt. Die Figo 4 zeigt die Veränderungen bei der Leistungsübertragung und die Anteile der hydraulisch und mechanisch über das ganze Drehzahlgebiet übertragenen Leistung. Dieses Gebiet zerfällt in eine Fläche konstanten Drehmoments und ansteigender Leistung, die hydraulische Stufe, und in zwei Stufen mit konstanter Leistung und abnehmendem, hydromechanischem Drehmomente Dieses Getriebe kann beispielsweise eine Übersetzung vier zu eins zwischen der niedersten Drehzahl der Stufe I und der höchsten Drehzahl der Stufe II haben und jede der Stufen kann einen Schaltbereich von zwei zu eins haben«. Aus diesem Grunde ist das Getriebe ZoB· für einen Personenkraftwagen geeignet.

Zur Erfindung gehört auch die Ausbildung dieser verstellbaren Planetengetriebeanordnung als Getriebe mit einer Mehrzahl von Stufen«. Diese Anordnung ist soeben als zweistufiges Getriebe beschrieben worden. Wie im folgenden dargestellt werden wird, kann die Anordnung auch als ein dreistufiges Getriebe (Fig«. 5-7) oder als ein vierstufiges Getriebe (Fig*8-1o) ausgebildet werden« Jedes dieser Getriebe hat bestimmte Anwendungsgebiete· Z.B. kann ein dreistufiges Getriebe nach der Erfindung für Autobahn-Lastkraftwagen benützt werden, wenn es z.B. eine

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Übersetzung 8:1 des Drehmoments ermöglicht und ein vierstufiges Getriebe nach der Erfindung mit einer Übersetzung 16x1 kann für andere Lastwagen verwendet werden.

Dreistufiges Getriebe (Figo 5-7)

Die Planetengetriebeanordnung, die hydraulischen Einheiten und andere Teile sind die gleichen, wie bei dem zweistufigen Getriebe und für diese Teile werden die gleichen Bezugszeichen verwendet, während die abweichend gestalteten Teile Bezugs— zahlen zwischen 1oo und 2oo erhalten»

So sind die Antriebswelle 2o, die Zahnrader 21 und 22, die Welle 23, die hydraulische Einheit mit veränderlichem Hub 24 und die Kupplung 25 die gleichen· Die Kupplung 25 dient.zum Verbinden oder Trennen der Welle 23 mit einem Zahnrad 126, das mit dem Antriebszahnrad 28 im Eingriff steht, das mit dem ersten Tragglied 3o der Planetengetriebeanordnung umläuft» Es gibt keine Zahnräder 47 und 48 und keine Kupplung 49, aber das mit der Reaktionswelle 42 verbundene Zahnrad 43 steht mit dem auf der Welle 45 der hydraulischen Einheit 46 mit unveränderlichem Hub angeordneten Zahnrad 44 im Eingriff.

Das zweite Tragglied 37 der Planetengetriebeanordnung ist auf einer Welle 151 gelagert, die mit der Abtriebswelle 15o, die hierzu in ein rohrförmiges Teil 153 ausläuft, durch eine Kupplung 152 verbunden werden kann. Dies ist der Verlauf der einen Drehzahlstufe.

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Das erste äußere Zentralrad 34 ist durch die Kupplung 54 mit dem Tragglied 16o eines dritten Planetengetriebes verbunden, das Zapfen 161 für einen dritten Satz von Planetenrädern 162 aufweist, die mit einem dritten inneren. Zentralrad 163 und einem dritten äußeren Zentralrad 164 im Eingriff stehen; das dritte innere Zentralrad 163 hat einen rohrförmigen Schaft 165, der mit einer Verzahnung 166 ausgestattet ist, die mit einem. Zahnrad 167 in Eingriff steht, das auf der Innenseite des ersten äußeren Zentralrades 34 angeordnet istο Das dritte äußere Zentralrad 164 kann durch eine Kupplung 168 mit dem ortsfesten Gehäuse 17o verbunden werden_e Das Tragglied 16o besteht mit dem rohrförmigen Teil 153 der Abtriebswelle 15o aus einem Stück oder ist mit ihm fest verbundene

Dieses dreistufige Getriebe enthält zusätzlich zu den beiden direkten Kupplungen der Abtriebswelle 15o ein Reduktions— planetengetriebeο Wie später ersichtlich sein wird, enthält das vierstufige Getriebe nach den Fig. 8 - 1o zusätzlich zu den beiden direkten Kupplungen der Abtriebswelle zwei Reduktionsplanetengetriebeo Dagegen hat das zweistufige Getriebe nach den Fig. 1-4 kein solches Reduktionsplanetengetriebe, sondern nur die beiden direkten Kupplungen der Abtriebswelle 5o. Da alle diese drei Getriebe die gleiche verstellbare, Planetengetriebe und hydraulische Einheiten enthaltende Anordnung aufweisen, kann die Erfindung zu einer Reihe von Getrieben mit zwei, drei, vier oder noch mehr Stufen führen, abhängig von der gesamten Änderung des erforderlichen

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Drehmoments und der gesamten zu übertragenden Leistungo

Die Drehzahllinien nach der Fig. 6 für den dreistufigen Betrieb sind mit Bezugszahlen für die Zahnräder und andere Teile, wie Tragglieder, denen diese Drehzahlen zukommen, versehen. Das von der Maschine angetriebene Antriebswellen— zahnrad 21 läuft mit 25oo Umdrehungen um. Es treibt das Zahnrad -22 an, das ständig über die Welle 23 mit der hydraulischen Einheit 24 mit veränderlichem Hub verbunden istο

Das äußere Zentralrad 34 kann als das erste Abtriebsglied der verstellbaren Planetengetriebeanordnung betrachtet werden und es dient in den Stufen I und III zum Antrieb der Abtriebs— welle 15oo Das Tragglied 37 stellt das zweite in der Stufe II arbeitende Abtriebsglied darο Beim Start bis zu einer Drehzahl von 313 Umdrehungen in der Minute wird zuerst, do ho in der ersten Stufe, der Antrieb durch das äußere Zentralrad 34 und das Reduktions-Planetengetriebe, das aus den Planetenrädern 162, dem inneren Zentralrad 163 und dem äußeren Zentralrad 164 besteht, zur Abtriebswelle 15o übertragen, was in dem Drehzahldiagranim durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist ο Damit das Reduktions Planetengetriebe den Antrieb überträgt, wird die Kupplung 168 mit dem Gehäuse I70 verbunden» Dies wirkt auf das Zahnrad 34 wie eine Bremse und bewirkt, daß die Abtriebswelle durch das innere Zentralrad 163 mit einer Reduktion von 4s1 angetrieben wirdo Dies ist die Arbeitsweise der Stufe Io

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Wenn die Drehzahlen der Abtriebswelle 15o und des äußeren Zentralrades 34 zunehmen, bis die Drehzahl der Abtriebswelle auf 625 Umdrehungen in der Minute angestiegen ist, erreicht das zweite Abtriebsglied der verstellbaren Planetengetriebeanordnung, nämlich das Tragglied 37» dessen Drehzahl abgenommen hatte, eine Drehzahl, die der in strichpunktierten Linien eingezeichneten Drehzahl der Abtriebswelle gleich isto Dies ist der Fall bei 625 Umdrehungen in der Minuteο In diesem Zeitpunkt wird die Kupplung 152 eingeschaltet, die das Tragglied 37 und seine Welle 151 unmittelbar mit der Abtriebswelle 15o verbindet. Unmittelbar hernach wird die Kupplung 168 gelöst. Uun beginnt die Stufe lic Die Drehzahl des Trag— gliedes 37 nimmt zu und wie immer werden Zunahme und Abnahme der Drehzahl durch geeignete Hublängen der hydraulischen Einheit 24 mit veränderlichem Hub gesteuert. Dadurch wird die hydraulische Einheit 46 mit unveränderlichem Hub in der einen oder anderen Richtung zum Rotieren gebracht, wodurch die Reaktionsglieder 33 und 41 beschleunigt oder verzögert oder bei unveränderter Drehzahl gehalten werden.

Wenn die Drehzahl des Traggliedes 37 zunimmt, nimmt die Drehzahl des ersten Abtriebgliedes, des äußeren Zentralrades 34, ohne daß es belastet ist, ab und im Punkt B bei einer Drehzahl von 125o Umdrehungen in der Minute sind die Drehzahlen aller Planetengetriebeteile gleich. Im Punkt B wird die Kupplung 54 eingeschaltet, um den Antrieb unmittelbar von dem äußeren Zentralrad 34 auf die Abtriebswelle 15o zu übertragen.

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Die Kupplung 152 wird anschließend geöffnet. Nunmehr treibt das äußere Zentralrad 34 die Abtriebswelle bis zu einer Drehzahl von 25oo Umdrehungen in der Minute, was der Antriebsdrehzahl entspricht, an.

Wie bei der früheren Ausführungsform ist die Startstufe rein hydraulisch . Durch Schließen der Kupplung 175 wird das Tragglied 3o unmittelbar mit der Reaktionswelle 42 verbundene Die Kupplung 175 bleibt eingerückt bis der Punkt für 313 Umdrehungen in der Minute erreicht worden ist, in dem alle Glieder der Planetengetriebeanordnung mit der gleichen Drehzahl umlaufen und daher keine gegenseitige Relativbewegung haben. Sobald einmal zwei Planetenglieder miteinander verbunden sind, läuft die Planetengetriebeanordnung wie ein einheitliches Stahlstück um„ Sie kann dann ein von der hydraulischen Einheit 46 mit unveränderlichem Hub mittels der Zahnräder 44 und 43 angetriebenes Antriebsteil darstellen» Zur gleichen Zeit ist es nötig, die Kupplung 25 auszurücken, so daß die Antriebsleistung von der Antriebswelle 2o über die Zahnräder 21 und 22 zu der hydraulischen Einheit 24 mit veränderlichem Hub geleitet wird, die die. Leistung hydraulisch auf die hydraulische Einheit mit unveränderlichem Hub überträgt. Durch Verringerung des Hubes der veränderlichen hydraulischen Einheit kann die Drehzahl Null erreicht werden« Durch Umsteuerung und Antrieb der unveränderlichen hydraulischen Einheit 46 wird der Rückwärtsgang ermöglicht.

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Die Art, wie das dreistufige Getriebe von der hydrostatischen Stufe auf die erste Stufe umgeschaltet wird, unterscheidet sich von der Art der Umschaltung eines zweistufigen Getriebes, während in dieser Hinsicht das zweistufige und das vierstufige Getriebe gleich sindo Allgemein werden Getriebe nach der 'Erfindung mit einer ungeraden Stufenzahl wie ein dreistufiges Getriebe und Getriebe mit einer geraden Stufenzahl, wie dies die Pig. 3 zeigt, umgeschaltete

Abweichend von dem Getriebe nach der Fig. 1 haben bei dem Getriebe nach Pig. 5 im Zeitpunkt der Umschaltung zwischen der hydrostatischen Stufe und der hydromechanischen Stufe die Glieder 28, 34 und 37 die gleiche Drehzahl. Als Polge davon ist keine Leerlaufvorrichtung erforderlich und alles was nötig ist, ist die Zusammenkupplung von zwei der Glieder 28, 34 oder 37· Sodann verhält sich die Planetengetriebeanordnung wie ein kontinuierliches oder einziges Stahlstück und alle Glieder laufen zusammen um_o Dieses Kuppeln erfolgt durch die Kupplung 175, die die Glieder 28 und 43 miteinander verbindet„

Es ist noch darauf hinzuweisen, daß in der Stufe I die Kupplung 168 eingerückt ist und daß diese Kupplung auch in der Anfahr- oder hydrostatischen Stufe und in der Rückwärtsstufe eingerückt ist. Wenn eine höhere luckwärt slauf drehzahl ge** braucht wird, wobei lediglich, ein geringes Drehmoment zur Verfügung steht, so ist auch das möglich. Bei manchen Anwendungen kann eine hohe Rückwärtsdrehzahl erforderlich sein,

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ζ.Bo, wenn der Traktor eines Lastwagens rund um den Hof zurückgeschoben werden muß_o In diesem Pail werden die Kupplungen 152 oder 54 oder beide eingerückt und die Kupplung 168 im Punkt der Drehzahl Null oder an irgend einer anderen gewünschten Stelle in der Niedrigdrehzahl-Reduktionsstufe ausgerückt« Dann treibt das Reduktionsplanetengetriebe das Fahrzeug rückwärts, ohne Zuhilfenahme der letzten Reduktionsverzahnung. Dies ist eine sehr nützliche Eigenschaft des Getriebes, denn das Rückwärtsfahren erfordert manchmal ein extrem hohes Drehmoment, ZoB« wenn ein Fahrzeug über eine Erhöhung hinweg rückwärts fahren sollo In den meisten Fällen dient das Rückwärtsfahren nur dem Manövrieren und erfordert daher kein sehr hohes Drehmomente

Die Fig. 7 entspricht der Fig. 4 und wird durch die Beschreibung der Fig. 4 klar_o

Vierstufiges Getriebe (Figo 8 - 1o)

Der grundsätzliche Unterschied zwischen dem vierstufigen Getriebe und dem dreistufigen Getriebe nach den Figo 4—7 ist der Einbau eines zweiten Reduktions-Planetengetriebes. Daa Tragglied 16o ist durch ein Tragglied 26o ersetzt, das mit dem Rohrstück 153 aus einem Stück besteht oder mit ihm verbunden isto Das Rohrstück weist Zapfen 261 auf, die nicht nur die Planetenräder 162, sondern noch einen zweiten, separaten Satz von Planetenrädern 262 tragen» Wie vorher stehen die Planetenräder 162 mit dem inneren Zentraltad 163 und dem äußeren Zentralrad 164 im Eingriff, während dagegen die Planeten—

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räder 262 mit einem inneren Zentralrad 263 und einem äußeren Zentralrad 264 im Eingriff stehen«, Eine Kupplung 265 verbindet das äußere Zentralrad 264 mit dem oder trennt es von dem ortsfesten Gehäuse 17o auf einen kleineren Radius, als dies die Kupplung 168 tutο Die Welle 151 ist durch eine längere Welle 251 ersetzt, die die gleiche Funktion hat und das innere Zentralrad 263 ist mit -der Welle 251 verbundene

Das vierstufige Getriebe unterscheidet sich also von dem dreitr stufigen Getriebe nach der Fig. 5 und gleicht dem zweistufigen Getriebe nach Figo 1 darin, daß es die Zahnräder 47 und 48 und die Kupplung 49 anstelle der Kupplung 175 aufweist© Das Umschalten von der hydrostatischen Stufe in die erste hydromechanisch« Stufe erfolgt wie bei dem Getriebe nach der Figo 1c

In dem vierstufigen Getriebe nach der Fig. 8 wird die Stufe I nach dem Einrücken der Kupplung 175 von dem Tragglied 37» der Welle 251 und dem inneren Zentralrad 263 unter Drehzahlherab« setzung durch die Planetenräder 262 und das äußere Zentralrad 264 angetrieben© Die Stufe II wird nach dem Einrücken der Kupplung 168 von dem äußeren Zentralrad 34 durch das innere Zentralrad 163 angetriebene Die Stufe III wird nach dem Ein-· rücken der Kupplung 152 unmittelbar von dem Tragglied 37 und seiner Welle 251 angetrieben* Die Stufe IV wird nach dem Einrücken der Kupplung 54 von dem äußeren Zentralring 34 ange— ■ trieben. Hiernach ist die niederste Drehzahl für die Stufe I

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unterhalb der das Getriebe nur durch die hydrostatische Stufe betrieben werden kann, nicht die Drehzahl von 313 Umdrehungen in der Minute wie nach der Fig. 5» sondern die Hälfte davon, nämlich 156 Umdrehungen in der Minute, wie dies die Drehzahl— linien der Figo 9 zeigen©

Um das Getriebe nach der Fig· 8 in die hydrostatische Stufe zu schalten, ist es nur notwendig, die Planetengetriebeanordnung zu versperren, was in verschiedener Weise erfolgen kann, da bei einer Drehzahl von 156 Umdrehungen in der Minute alle Glieder der Anordnung mit der gleichen Drehzahl umlaufen» Es ist aber hier darauf hinzuweisen, daß zwar das Antriebsglied der Planetengetriebeanordnung, nämlich das Tragglied 3o mit der gleichen Drehzahl umläuft wie die Sonnenrädeir 33 und 41, aber in der umgekehrten Richtung» Durch den Einbau eines Leerlaufzahnrades 48, das mit dem Zahnrad 47 auf der Welle 45 der hydraulischen Einheit mit unveränderlichem Hub im Eingriff steht, wird deren Drehzahlunterschied zum Wert Null konvergieren. Die Kupplung 49 dient um dies zu vollenden und in diesem Zeitpunkt wird die Kupplung 25 ausgerückt, so daß der Antrieb ein rein hydrostatischer ist.

Ebenso wie bei dem dreistufigen Getriebe wird der hydrostatische Betrieb durch das Einrücken der Kupplung 265 mittels der End-Reduktionszahnräder 264» 262 und 263 eingeschaltet, wenn ein Rückwärtsgang mit niederer Drehzahl gewünscht wird oder durch das Einrücken der Kupplung 152 oder der Kupplung 54 oder beider,

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wenn ein Rückwärtsgang mit einer hohen Drehzahl gewünscht wird.

Me Figuren 9 und 1o entsprechen den Figo 3 und 4, so daß ihre zusätzliche Beschreibung nicht notwendig istc.

Die Fachleute, für die diese Erfindung bestimmt ist, können manche Änderungen in der Konstruktion, in der Ausführung und in der Anwendung der Erfindung auffinden, ohne daß sie die Idee und den Umfang der Erfindung verlassene Die zeichnerische Darstellung und die Beschreibung sind rein beispielshaft und sollen in keiner Weise eine Begrenzung bewirken.

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Claims

Ansprüche

Γ 1 )j Stufenlos steuerbare Getriebeanordnung mit Leistungsverzweigung über ein Planetengetriebe in einem mechanischen und einem hydrostatischen Zweig, der zwei abwechselnd als Pumpe und Motor arbeitende hydraulische Einheiten aufweist, gekennzeichnet durch den einen gemeinsamen Antrieb, zwei koaxiale Abtriebsglieder und ein gemeinsames Reaktionsglied aufweisenden Zusammenbau mehrerer Planetengetriebe und durch eine Vorrichtung zur Drehzahländerung, die die Drehzahl des einen Abtriebsgliedes erhöht und gleichzeitig die Drehzahl

verringert
des anderen Abtriebsgliedes/und umgekehrt*

2) G-etriebeanordnung nach Anspruch 1₉ dadurch gekennzeichnet^ daß zwei Planetengetriebe vorgesehen sind und daß das An— triebsglied (28) des ersten Planetengetriebes mit der Antriebswelle (2o) in Verbindung steht, daß die Antriebsglieder (3o, 36) der beiden Planetengetriebe miteinander verbunden sind, so daß beide von der Antriebswelle (2o) angetrieben werden, daß ferner die Reaktionsglieder (33, 41)der beiden Planetengetriebe miteinander verbunden sind und daß die beiden koaxialen Abtriebsglieder (34, 37) einzeln mit der Abtriebswelle (5o) kuppelbar sindo

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3) Getriebeanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der beiden Planetengetriebe sein eigenes Tragglied (3o, 37) für die Planetenräder, seine eigenen Planetenräder (32, 4o), sein eigenes inneres Zentralrad (33, 41) und sein eigenes äußeres Zentralrad (34, 36) aufweist, die das Antriebs— glied (3o, 36), Abtriebsglied (34, 37) und Reaktionsglied (33, 41) bilden und daß das das Antriebsglied des ersten Planetengetriebes bildende Tragglied (3o) mit dem das Antriebs— glied des zweiten Planetengetriebes bildenden äußeren Zentral— rad (36) durch eine Zahnradkupplung verbunden istο

4) Getriebeanordnung nach den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß beide Planetengetriebe mit der Abtriebs— welle (5o) ausgerichtet sind und daß die die Reaktionsglieder der beiden Planetengetriebe bildenden inneren Zentralräder (33» 41) auf einer gemeinsamen Reaktionswelle (42) befestigt sindo

5) Getriebeanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die eine hydraulische Einheit (24) in Antriebsverbindung mit der Antriebswelle (2o) und die andere hydraulische Einheit (46) in Antriebsverbindung mit den.Reak tionsgliedern (33, 41) der beiden Planetengetriebe stehto

; —4O—

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6) Gretriebeanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste hydraulische Einheit (24) beiderseits einer Mittellage einen veränderlichen Hub hat und mit konstanter Drehzahl umläuft, während die zweite hydraulische Einheit (46) einen unveränderlichen Hub hat und in beiden Richtungen mit veränderlicher Geschwindigkeit umläuftο

7) Gretriebeanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche gekennzeichnet durch eine Kupplung (25) zum Verbinden und Trennen von Antriebswelle (2o) und Antriebsglied (3o) des ersten Planetengetriebesο

8) Gretriebeanordnung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß mit dem gezahnten Antriebsglied (3o) des ersten Planetenge— triebes ständig ein Zahnrad (26, 126) in Eingriff steht, das durch die genanntes Kupplung (25) mit der Antriebswelle (2o) verbunden bzw₀ von ihr gelöst werden kann·

9) Gretriebeanordnung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine zusätzliche Kupplung (49) zur Herstellung einer Verbindung zwischen dem genannten Zahnrad (26) und den Reaktionsgliederno

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« 41 -

1o) Getriebeanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichv net, daß das genannte Zahnrad (26) mit den Reaktionsgliedern in Verbindung steht, wenn die zusätzliche Kupplung (49) ein Leerlaufzahnräderpaar (47, 48) mit dem Zahnrad (26) kuppelt«.

11) Getriebeanordnung nach Anspruch 1o, dadurch gekennzeichnet, daß die LeerlaufZahnräder (47, 48) von der zweiten hydraulischen Einheit (46) mit unveränderlichem Hub angetrieben werden.

12) Getriebeanordnung nach den Ansprüchen 9 - 11, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Kupplung (49) eine Verbindung des Antriebsgliedes (3o) des ersten Planetengetrie— bes mit einer die beiden Reaktionsglieder (33, 41) tragenden Welle (42) herstellt.

13) Getriebeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der beiden Abtriebsglieder (34,37) der Planetengetriebe mit der Abtriebswelle (15o, 25o) über ein Reduktionsplanetengetriebe kuppelbar ist«

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14) Getriebeanordnung nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß beide Abtriebsglieder (34, 37) der Planetengetriebe mit der Abtriebswelle (15ο, 25o) über ein separates Reduktionsplanetengetriebe kuppelbar sindo

15) Gretriebeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,. daß beide Abtriebsglieder (34» 37) der Planetengetriebe unmittelbar mit der Abtriebswelle (5o) kuppelbar sind.

16) Gretriebeanordnung nach den Ansprüchen 13 — 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtriebsglied des ersten Planetengetriebes sein äußeres Zentralrad (34) istο

17) Gretriebeanordnung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch ein ortsfestes Gehäuse (17o), durch eine Antriebsverbindung (167), die das äußere Zentralrad (34) des ersten Planetengetriebes mit dem inneren Zentralrad (163) des Reduktionsplanetengetriebes verbindet, durch eine erste Kupplung (54), die das äußere Zentralrad (34) des ersten Planetengetriebes mit dem Tragglied (16o) des Reiuktionsplanetengetriebes verbindet und durch eine zweite Kupplung (168) die das äußere Zentralrad (34) des ersten Planetengetriebes mit dem ortsfesten Grehäuse (17o) verbindet₀

«43-

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7777718

18) Getriebeanordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtriebsglied des zweiten Planetengetriebes sein Tragglied (37) ist, das mit einer Welle (51, 151, 251) aus einem Stück besteht, die mit der Reaktionswelle (42) ausgerichtet ist c

19) Getriebeanordnung nach Anspruch 14» gekennzeichnet durch ein zweites Reduktionsplanetengetriebe, das mit dem ersten Reduktionsplanetengetriebe ein gemeinsames Tragglied (26o) hat und dessen inneres Zentralrad (263) auf der Verlängerungs*- welle (251) des Traggliedes (26o) des zweiten Planetöngetriebes gelagert ist und mit diesem in Antriebsverbindung steht und das Planetenräder (262) und ein äußeres Zentralrad (264) aufweist und ferner gekennzeichnet durch eine dritte Kupplung (152) zum Kuppeln der Verlängerungswelle (251) mit der Antriebswelle (25o) und eine vierte Kupplung (265) zum Kuppeln des äußeren Zentralrades (264) des zweiten Reduktionsplanetengetriebes mit dem ortsfesten Gehäuse (I7o)_o

2o) Getriebeanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche gekennzeichnet durch eine Antriebswelle (2o) mit einem ersten Zahnrad (21), das mit dem Zahnrad (22) einer Hilfswelle (23) im Eingriff steht, die die erstgenannte, hydraulische Einheit (24) antreibt, ferner gekennzeichnet durch ein drittes, drehbar auf der Hilfswelle (23) gelagertes Zahnrad (26, 126), das mit

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dem gezahnten Antriebsglied (3o) des ersten Planetengetriebes im Eingriff steht und eine Kupplung (25) zum Verbinden und Trennen des dritt genannt en Zahnrades (26, 126) mit der Hilfs*- welle (23)ο

21) Getriebeanordnung nach Anspruch 2o, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Zahnrad (26, 126) mit einer Verlängerung (27) ausgestattet ist, daß das zweite Planetengetriebe eine Welle (151, 251) hat, auf der ein viertes und ein fünftes Zahnrad (163» 166) gelagert und mit ihr fest verbunden sind, daß ein siebentes Zahnrad (167) mit dem fünften Zahnrad (166) im Eingriff steht und daß eine Kupplung (25) die Verlängerung des dritten Zahnrades (26, 126) mit dem siebenten Zahnrad (167) verbindet oder von ihm lösto

22) GretriebeanOrdnung nach Anspruch 2o, gekennzeichnet durch eine zusätzliche Kupplung (175) zum unmittelbaren Kuppeln des /Lntriebsgliedes (3o) des Planetengetriebes mit der Reaktions— welle (4-2) ο

23) Getriebeanordnung nach Anspruch 2o, gekennzeichnet durch eine Kupplung (168) zum Verbinden mindestens eines Abtriebglie-e· des mit der Abtriebswelle (I5o) durch ein Reduktionsplaneten— getriebe.)

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~ 45 —

24) Gr-etrie bean Ordnung nach. Anspruch 23» dadurch gekennzeich»- net, daß die Kupplung beide Abtriebsglieder mit der Abtriebswelle (25o) durch getrennte Reduktionsplanetengetriebe verbindet·

25) G-etriebeanordnung nach den Ansprüchen 1—4, dadurch
gekennzeichnet, daß das erste innere Zentralrad (33) als
Reaktionsglied, das erste äußere Zentralrad (34) als erstes
Abtriebsglied, das erste Tragglied (3o) für einen ersten Satz von Planetenrädern (32) als Antriebsglied dienen, welche Pia— netenräder (32). mit dem ersten inneren und dem ersten äußeren Zentralrad (33, 34) im Eingriff stehen, daß das zweite innere Zentralrad (41) als Reaktionsglied, das zweite äußere Zentralrad (36) als Antriebsglied und das zweite Tragglied (37) für einen zweiten Satz von Planetenrädern (4o) als zweites Abtriebsglied dienen, welche Planetenräder (4o) mit dem zweiten inneren und dem zweiten äußeren Zentralrad (41, 36) im Eingriff stehen, ferner dadurch, daß die beiden inneren Zentralräder (33, 41) mit einer gemeinsamen Reaktionswelle (42) verbunden sind und daß die Antriebswelle (2o) mit dem ersten
Tragglied (3o) durch Zahnräder (21, 22, 26) und eine Kupplung (25) verbunden sind, ferner dadurch, daß durch zwei synchron laufende Kupplungen (53, 54) während einer ersten hydromechanischen Greschwindigkeitsstufe das zweite Tragglied (37) und
während einer zweiten hydromechanischen Schaltstufe das erete äußere Zentralrad (34) Dd-1 der Abtriebswelle (5o) mit

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Überlappung im Umschaltpunkt zwischen der ersten und zweiten Geschwindigkeitsstufe verbunden werden und schließlich dadurch, daß die Welle (45) der hydraulischen Einheit mit unveränderlichem Hub durch Zahnräder (44» 43) mit der Reaktionswelle (42) verbunden isto

26) ' Getriebeanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Reduirtionsplanetengetriebe ein drittes, mit "der Abtriebswelle (15o) fest verbundenes Tragglied (16o) für einen dritten Satz von Planetenrädern (162) ein drittes inneres Zentralrad (163) mit einem mit dem ersten äußeren Zentralrad (34) kämmenden Hilfszahnrad (166) enthält und daß das dritte äußere Zentralrad (164) durch eine Kupplung (168) mit dem ortsfesten Gehäuse (17ο) verbunden werden kann.

27) Getriebeanordnung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch einen vierten Satz von Planetenrädern (162), ein viertes inne« res, mit dem zweiten Tragglied (37) verbundenes, inneres Zentralrad (163) und ein viertes äußeres Zentralrad (164) und durch eine Kupplung (168) zum Verbinden des vierten äußeren Zentralrades (164) mit dem ortsfesten Gehäuse (17o) verbunden werden kann.

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28) Getriebeanordnung nach Anspruch 2o, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Verlängerung (27) des dritten Zahnrades (26) ein Leerlaufzahnrad (48) gelagert ist, das durch eine Kupplung (49) mit der genannten Verlängerung verbunden werden kann.

29) Getriebeanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Planetengetriebeanordnung, der Reaktionswelle (42), der Antriebswelle (2o) und der Abtriebswelle (5o, 15o, 25o) in einer Geraden liegeno

3o) Getriebeanordnung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß das einzige Antriebsglied (3o) und die beiden Abtriebsglieder (34, 37) mit der Reaktionswelle (42) koaxial liegen·

Der Patentanwalt*

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