DE2227718B2 - Stufenloses, leistungsverzeigendes hydrostatisch-mechanisches Getriebe - Google Patents

Description

13. Getriebe nach einem der vorhergehenden tende hydraulische Einheiter, aufweist, von denen, die Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das 30 eine mit der Eingangswelle v-bunden ist, mit einem dritte Zahnrad (26, 126) mit einer Verlängerung mechanischen Leistungszweig und einer zwei Plane-(27) ausgestattet ist, daß das zwei-.e Planetenge- tengetriebe umfassende Planetengetriebeanordnung, triebe eine Welle (151, 251) hat, auf der ein vier- die ein mit der Eingangswelle verbundenes Antriebstes und ein fünftes Zahnrad (163, 166) gelagert glied, zwei mittels je einer Schaltkupplung mit der und mit ihr fest verbunden sind, daß ein siebentes 25 Ausgangswelle kuppelbare Abtriebsgiieder und zwei Zahnrad (167) mit dem fünften Zahnrad (166) Reaktionsglieder aufweist, wobei die Zähnezahlen in im Eingriff steht, und daß eine Trennkupplung der Getriebeanordnung so aufeinander abgestimmt (25) die Verlängerung des dritten Zahnrades (26, sind, daß die Drehzahl der von der Ausgangswelle zu 126) mit dem siebenten Zahnrad (167) verbindet trennenden und mit der Ausgangswelle zu kuppeln- oder von ihm löst. 30 den Kupplungshälften beim Umschalten der Schalt-

14. Getriebe nach einem der vorhergehenden kupplungen einander gleich sind.

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zu- Bei Verwendung eines üblichen Drehmomentsätzliche Kupplung (175) zum unmittelbaren wandlers oder eines handbetätigten Getriebes müssen Kuppeln des Antriebsgliedes (30) mit der Reak- der Antriebsmaschine manche Kompromiß aufertionswelle (42) ausgebildet ist (F i g. 5). 35 legt werden, weil diese über einen weiten Bereich des

15. Getriebe nach einem der vorhergehenden Drehmoments und der Drehzahl eine ausreichende Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß minde- Leistung liefern soll. Die Praxis der meisten Herstelsten^c ein Abtriebsglied mit der Ausgangswelle ler von Fahrzeugen, für das Fahrzeug optimale Cber- (150) über ein Reduktionsplanetengetriebe mittels Setzungsverhältnisse auszuwählen, ist nur eine der einer der Schaltkupplungen (54) verbunden ist. 40 vielen Versuche, die gemacht wurden, um den Kom-

16. Getriebe nach Anspruch li\ dadurch ge- promiß für einen gegebener. Anwendungsfall zu verkennzeichnet, daß die Schaltkupplung (54j beide ringern.

Abtriebsglieder mit der Ausgangswelle (250) Mit einer stufenlos steuerbaren Getriebeanordnung durch getrennte Reduktionsplanetengetriebe ver- kann die Maschine dagegen immer in einem Drehbindet. 45 zahlbereich betrieben werden, in dem es möglich ist,

17. Getriebe nach Anspruch 9, dadurch ge- eine verlangte Leistung zu liefern. Daher kann in kennzeichnet, daß das Reduktionsplanetenge- einem gegebenen Anwendungsfall die Leistungsfätriebe einen dritten, mit der Ausgangswelle (150) higke-t des Fahrzeuges mit Hilfe einer kleineren Mafest verbundenen Planetenträger (160) für einen schine aufrechterhalten oder sogar verbessert werdritten Satz von Planetenrädern (162) ein drittes 50 den. Dabei sind jedoch rein hydrostatische, stufenlos inneres Zentralrad (163) mit einem mit dem er- steuerbare Getriebe auf Anwendungsfälle besten äußeren Zentralrad (34) kämmenden Hilfs- schränkt, in denen bedeutende Leistungsverluste im zahnrad (166) enthält und daß das dritte äußere. Hinblick auf die Vorteile einer verbesserten Steue-Zentralrad (164) durch eine Kupplung (168) mit rung des Übersetzungsverhältnisses zugelassen werdem ortsfesten Gehäuse (170) verbunden werden 55 den können.

kann. Hydrostatisch-mechanische Getriebe, im folgenden

18. Getriebe nach Anspruch 9, gekennzeichnet auch kurzgefaßt als »hydromechanisch!:« Getriebe durch einen vierten Satz von Planetenrädern bezeichnet, haben die Vorteile eines hydrostatischen (162), ein viertes inneres, mit dem zweiten Plane- Getriebes und da nur ein Anteil der Maschinenleitenträger (37) verbundenes, inneres Zentralrad 60 stang durch die hydraulische Einheit übertragen (163) und ein viertes äußeres Zentralrad (164) wird, beheben sie weitgehend den Nachteil übermä- und durch eine Kupplung (168) zum Verbinden ßigen Leistrjigsverlustes. Das Ausmaß, inwieweit des vierten äußeren Zentralrades (164) mit dem ein hydrornechanisches Getriebe dies verwirklichen ortsfesten Gehäuse (170) verbunden werden kann, ist abhängig von dem Anteil der Leistung, die kann. 65 hydraulisch übertragen werden muß.

19. Getriebe nach Anspruch 7, dadurch ge- Aus der USA.-Patentschrift 3 580107, insbesonkennzeichnet, daß auf der Verlängerung (27) des dere Fig. 14, ist eiii hydrostatisch-mechanisches Gedritten Zahnrades (26) ein Zahnrad (48) gelagert triebe mit hydraulischen Einheiten und einer Plane-

tengetriebeanordnung bekannt, bei dem die Getriebe- Antriebsgliedes, daß eine zusätzliche Kupplung eingangswelle mit einem einzigen Planetenträger fest, zwecks Reihenschaltung der Planetengetriebeanordd. h. ohne Trennkupplung, gekoppelt ist. Die in die- nung und des hydrostatischen Leishingszweiges und sem Planetenträger angeordneten Planetenräder daß getrennte Planetenträger mit voneinander gekämmen alle miteinander. Sie sind so angeordnet, 5 trennten Planetenradsätzen vorgesehen sind, daß die daß die halbe Anzahl derselben mit einem ersten Reaiktionsglieder beider Planetengetriebe auf einer Satz Zahnräder, und zwar einem inneren Zentralrad Reaiktionswelle miteinander und mit der anderen hy- und einem äußeren Zentralrad, kämmen, und daß die draulischen Einheit direkt verbunden sind, und daß restlichen Planetenräder mit einem zweiten Satz aus die Avisgangswelle und die Schaltkupplungen der innerem ynd äußerem Zentralrad kämmen. Diese io Abtriebsglieder koaxial zu diesen und zu den Planezwei miteinander zwangsweise über die gemeinsamen tengrtrieben sind.

Planetenräder in Verbund stehenden Sätze wirken Weitere Ausgestaltungen und Weiterbildungen

zusammen mit dem einen Planetenträger und seinen eines erfindungsgemäßen Getriebes sowie spezielle

miteinander kämmenden Planetenrädern wie ein ein- Vorteile gehen aus den nachfolgenden Teilen der Be-

ziges Umlaufräder- bzw. Planetengetriebe. Bei die- 15 Schreibungseinleitung und den zugehörigen Unteran-

sem Planetengetriebe wird die Arbeitsleistung wech- Sprüchen hervor. Zum Beispiel tritt bei einem erfin-

selweise über das eine oder das andere der äußeren dungsgemäßen Getriebe eine relativ geringe BeIa-

Zentralräder abgeführt. stung derjenigen Zahnräder und Lager auf, bei denen

Bei diesem bekannten Getriebe sind miteinander relativ großes Drehmoment auftritt, weil insbesonverbundene hydraulische Einheiten vorgesehen, von ao dere ein direkter Abtrieb aus der Planetengetriebeandenen eine mit steuerbarer Verdrängung arbeitet und Ordnung erreicht ist. In der Planetengetriebeanordvon der Antriebswelle direkt angetrieben wird, und nung wird eine vergleichsweise Verringerung der Beeine mit konstanter Verdrängung und damit verän- lastung der Zahnräder durch Erhöhung der jeweiliderlicher Umlaufgeschwindigkeit arbeitet. Diese hy- gen Anzahl der Planeteiiräder erreicht. Der Wegfall draulischen Einheiten dienen zum einen für den rein »5 des Ineinanderkämmens der Planetenräder läßt bei hydrostatischen Anfahrbereich. Im hydrostatisch-me- vergleichsweise gleicher Qualität des Getriebes günchanischen Fahrbereich wird die hydraulische Ein- stigere Fertigufcgstoleranzen zu. Die inneren Zentralheit mit veränderlicher Verdrängung unter Einkup- räder befinden sich in einfacher Konstruktion auf pein jeweils einer von zwei Kupplungen, die zwi- einer gemeinsamen Welle. Ein Rückwärtsgang wird sehen dem hydraulischen Zweig und dem Planeten- 30 durch bloßes Umschalten des hydrostatischen Teils getriebe angeordnet sind, entweder dem einen oder des Getriebes erreicht.

dem anderen Satz aus äußerem und innerem Zentral- Ein Getriebe nach der Erfindung kann eine große

rad zugeschaltet, wodurch eine hydrostatisch-rnecha- Leistung über einen weiten Bereich der veränderü-

nische Leistungsverzweigung erreicht wird. dien Abtriebsdrehzahl bei konstanter Antriebsdreh-

Die von den äußeren Zentralrädern jeweils abge- 35 zahl und Antriebsleistung übertragen. Es handelt sich führte Abtriebsleistung geht auf die dazu nicht ko- dabei um die Vereinigung einer Planetengetriebeanaxial angeordnete Abtriebswelle Jes Getriebes, und Ordnung, die aus zwei Planetengetrieben besteht, die zwar über jeweils eine von zwei einschaltbaren miteinander in wie angegebener Weise gekoppelt Kupplungen mit jeweils zugehörigem Zahnradsatz. sind, mit einem hydrostatischen Getriebe. Das erfin-Für zwei mechanische Schaltstufen sind zwei solche 40 dungsgemäße Getriebe eignet sich, eine Leistung zum Planetengetriebe zusätzliche und nicht koaxiale über einen weiten Drehzahlbereich mit einem Mini-Zahnradsätze auf der Abtriebsseite vorgesehen, mum an hydraulisch übertragener Leistung und da-

Für den Rückwärtsabtrieb ist wenigstens ein weite- mit einem Minimum an erforderlicher Leistungsfä-

rer Zahnradsatz mit weiterer Kupplung vorgesehen. higkeit der hydraulischen Einrichtungen zu übertra-

Aus der USA.-Patentschrift 3 396 607 ist ein wei- 45 gen. Auch gewährleistet es, über seinen gesamten Ar-

teres hydrostatisch-mechanisches Getriebe bekannt, beitsbereich die Bremswirkung der Maschine voll

das mit wie beschriebenen hydraulischen Einheiten auszunutzen.

ausgerüstet ist. Bei diesem Getriebe ist zwischen der Durch den Erfindungsgedanken ist erreicht wor-

Antriebswelle und dem einzigen vorhandenen Plane- den, daß das Getriebe nicht übermäßig kompliziert

tengetriebe eine Trennkupplung vorgesehen. Diese 50 ist und keine zu hohen Drehzahlen und keine zu

Trennkupplung wird dort abwechselnd mit einer wei- hohe Beanspruchung der Zahnräder auftritt,

teren Kupplung, die dieses Planetengetriebe über- Durch die Benutzung von handelsüblichen hydrau-

briickt, eingekuppelt. lischen Einheiten, die ausschließlich innerhalb ihrer,

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein für eine lange Lebensdauer verbürgenden Drehzahl- und einen weiten Drehzahlbereich verwendbares neue3 55 !.eisumgsbereiche betrieben werden, wird mit Hilfe hydrostatisch-mechanisches Getriebe anzugeben, das der Erfindung maximale Zuverlässigkeit und werden gegenüber dem Stand der Technik Vorteile aufweist, minimale Kosten erreicht. Außerdem können die wie z. B. einen konstruktiv relativ einfachen Aufbau Kupplungen mit den gleichen einfachen Papierelemit vergleichsweise geringerer Belastung der Verzah- menten aasgestattet werden, wie sie zur Zeit in den nung der Zahnräder und der Lager. Insbesondere 60 in großer Anzahl hergestellten Drehmomentenwand-50II dieses neue Getriebe eine konstruktiv einfache, lern für Automobile verwendet werden. Für eine verintegrierte Erweiterungsmöglichkeit für weitere nach- gleichbare Leistungsübertragung wird eine geringere geschaltete Untersetzungsstufen mit gleichfalls relativ Anzahl von Planeten verwendet als in einem schaltgeringer Belasamg von Lager und Verzahnung bieten. baren Drehmomentenwandler, weil in allen Schalt-

Diese Aufgabe wird durch ein wie eingangs umris- 65 punkten die Schaltelemente synchron umlaufen. Die

;enes Getriebe gelöst, das erfindungsgemäß dadurch Anzahl der erforderlichen Elemente ist daher keine

^kennzeichnet ist, daß eine Trennkupplung zum Funktion ihrer Wärmekapazität, sondern ihrer zuver-

Vuskuppeln des mit der Eingangswelle gekuppelten lässigen Drehmomentkapazität

39^5

7 8

Zum Anwendungsbereich eines Getriebes nach der F i g. 1 zeigt den Schnitt durch ein zweistufiges GeErfindung gehören Personenwagen und Rennwagen, triebe nach der Erfindung; die Vorrichtung ist teil-Lastwagen, Autobusse, Landwirtschafts- und Ar- weise auseinandergezogen dargestellt, so daß der beitswagen, militärische Fahrzeuge, industrielle An- Zahneingriff von zwei Zahnrädern nicht ersichtlich ist. triebe und Werkzeugmaschinen. 5 F i g. 2 zeigt den Schnitt nach der Linie 2-2 in der

Die Erfindung ermöglicht die Konstruktion von F i g. 1 (und auch in der F i g. 8) und zeigt, wie diese

Getrieben mit einem extrem weiten Bereich von An- beiden Zahnräder tatsächlich ineinandergreifen;

derunger, der Drehzahl und des Drehmomentes bei F i g. 3 zeigt ein Drehzahldiagramm, in dem die

voller Leittung. Dies ist nötig, wenn z. B. Drehmo- Ausgangsdrehzahlen in Abhängigkeit von den Drehmentübersetzungen von 18:1 und 24 :1 gefordert io zahlen der Elemente der Planetengetriebe eingezeich-

werden. Der Antrieb von Werkzeugmaschinen kann net sind; die Kupplungen der Stufen sind angegeben;

einen noch weiteren Bereich fordern und auch dies F i g. 4 zeigt ein Diagramm der Ausgangsdrehzah-

ist ausführbar. len in Abhängigkeit vom Drehmoment;

Die Verwendung eines erfindungsgemäßen Getrie- F i g. 5 zeigt einen Schnitt ähnlich dem der F i g. 1, bes in einem von einer Kolbenmaschine angetriebe- 15 für ein dreistufiges Getriebe nach der Erfindung; nen Fahrzeug ermöglicht die Verringerung der Aus- F i g. 6 zeigt ein Drehzahldiagramm ähnlich dem puffverluste und die Herabsetzung des Brennstoff- der Fig. 3 für das Getriebe nach der Fig. 5; Verbrauchs durch die Einstellung der Maschine so, Fig.7 zeigt ein Drehzahldiagramm, ähnlich dem daß sie ohne Rücksicht auf die Erfordernisse der der Fig. 4, für das Getriebe nach der F ig. 5; Übertragung des Abtriebdrehmoments bei allen 20 F i g. 8 zeigt einen Schnitt, ähnlich dem der F i g. 1 Wegverhälinissen innerhalb des optimalen Gebiets für ein vierstufiges Getriebe nach der Erfindung; arbeitet. Durch die günstigste Einstellung der Ma- F i g. 9 zeigt ein Drehzahldiagramm ähnlich dem schine für das Arbeiten in einem besonderen engen der F i g. 3 für das Getriebe nach der F i g. 8; Gebiet kann der Auspuff von NO und CH auf ein Fig. 10 zeigt ein Drehzahldiagramm ähnlich dem Minimum abgesenkt werden. Des weiteren kann für as der F i g. 4, für das Getriebe nach der F i g. 8. manchen Verwendungszweck eine kleinere Maschine verwendet werden, weil das Getriebe die Entwicklung der vollen Maschinenleistung bei irgendei- Zweistufiges Getriebe (Fig. 1 bis 4) ner Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs zuläßt, aus-

genomr,;n die niederen Fahrgeschwindigkeiten, bei 30 Eine Antriebswelle 20 trägt ein Antriebszahnrad

denen die Zugkraft des Fahrzeugs beschränkt ist. Es 21, das mit einem auf einer Welle 23 sitzenden

ist besonders wünschenswert, daß mit Turbolader Zahnrad im Eingriff steht. Die Welle 23 treibt eine

ausgestattete Dieselmaschinen innerhalb eines engen mit veränderlichem Hub arbeitende hydraulische

Drehzahlbereichs betrieben werden. Einheit 24 η π und ist mit dem einen Teil einer Kupp-

Die für Kolbenmaschinen angestellten Überlcgun- as lung 25 verbunden. Der andere Teil der Kupplung

gen gelten auch für Brennkraftmaschinen mit rotie- besteht mit dem Zahnrad 26 und dessen Nabe 27 aus

render Brennkammer. Der Vorteil der Verringerung einem Stück. Das Zahnrad 26 treibt ein Zahnrad 28

der CH-Emission ist hier wegen des weiten Bereichs an, das ein Teil eines ersten Planetengetriebetragglie-

von Änderungen des Auspuffs in Abhängigkeit von des 30, nämlich dessen Antriebsglied ist

der Maschinendrehzahl von wesentlich größerer Be- *o Das Tragglied 30 trägt auf Zapfen 31 einen Satz

^deu _A ^tun£· . _, _w .. , . . . _n . . ^von Planetenrädern 32, die mit einem ersten inneren

Auch die Vorteile der Anwendung des Getriebes Zentralrad 33 und einem ersten äußeren ZentralraH

nach der Erfindung auf eine Gasturbine sind bedeut- 34 im Eingriff stehen. Das Tragglied 30 träet an -Ji

sam. Heutzutage sind bei der Herstellung von Gas- nem einen Ende keilförmige Zähne 35 die mit einem

turbinen die hohen Herstellungskosten ein bedeuten- 45 zweiten äußeren Zentralrad 36 im Eingriff stehe

der Nachteil. Dies ist in hohem Maß eine Folge der das zusammen mit dem Tragglied 30 und dem Tahn

Kompliziertheit in der Konstruktion einer Gastur- rad 28 mit der gleichen Drehzahl rotiert Dieses

bine, die in einem Straßenfahrzeug bei verschiedenen zweite äußere Zentralrad 36 treibt das zweite Plane

Drehmomenten und Drehzahlen arbeiten soli. Mit tenradgetriebe an. riane-

dem hydromechanischen Getriebe nach der Erfin- 50 Das zweite Planetengetriebe enthalt ein

dung kann die Turbine so eingestellt werden, daß sie Tragglied 37, das die Zapfen 38 trägt, auf denTn dfe

nur unter solchen Bedingungen arbeitet, bei denen Planetenräder 40 gelagert sind Diese PWt«, ·νι

sie am leistungsfähigsten ist. Sodann wird eine Ein- 40 stehen mit dem zweiten äußeren Ze-"'' '"'

wellen-Turbine verwendbar, die wirtschaftlicher her- und dem zweiten inneren Zentralrad 41

stellbar ist als eine Zweiwellen-Turbine, die üblicher- 55 Dieses besteht mit einer Welle 42 am ewJf"

nrolco fii<- Λοη TTahrronoanfriph vnrapjirhlaopn νοητήρ nilar- «-tol·.* „:. :i · . ... . einem

weise für den Fahrzeugantrieb vorgeschlagen wurde. oder steht mit ihm in AntriebsverbindnnT ™" λ· '

Da der Betrieb mit konstanter Turbinendrehzahl er- mit dem ersten inneren Zentralrad 3^ rf ν τι ·

möglicht wird, entfallen die Probleme der Drossel- das mit den Planetenrädern 32 des ernten Pi ^1St>

rückwirkungszeit einer Turbine. Weil in dem Ge- getriebes im Eingriff steht Auf diese w . ^en"

triebe Drehzahl und Drehmoment stufenlos geändert 60 die zwei inneren Zentralräder 33 und 41 % ^T0^^eKn

werden und zu keiner Zeit der Energiefluß eine Un- tionszahnräder sind, mit der gleichen TV 1,1.1^"

terbrechung erleidet, ist die Turbine niemals unbela- diglich aus konstruktiven Gründen fawt I,V?

stet. den inneren Zentralräder nicht aus ein™ · ·

Die Erfindung umfaßt eine Gruppe von Getrieben, Stück. Die beiden AntriebseBeder - 1· ^gen

die alle die gleiche Grundkonstruktion haben. 6₅ Tragglied 30 und das zweite äußere -ftf^{1 das}

Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Ge- rotieren mit der gleichen Drehzahl α?^{rad 36}

triebes sind in der nachfolgenden Beschreibung nä- gleichfalls lediglich aus konstnitt^T J?- ^bestenen

her erläutert. aus einem einzigen Stück. ^^ΚΠνεη Qnmden nicht

409515/272

(O

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 40 der beiden Planetengetriebe stehen nicht miteinander im Eingriff;

4. die Anordrutig ist leichter zu konstruieren, als ein Verbundplanetenradgetriebe;

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.

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 ist. 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.

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 20 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 Reaktionszahnrädern 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 Drehrichtung 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 nämlich entweder durch das äußere Zentralrad 34 oder durch das mit der Welle 51 verbundene Tragglied 37 an.

Die Wellen 50, 51, 42 und 20 verlaufen vorzugsweise koaxial. Die We'fle 51 ist mit der Abtriebswelle 50 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 eingeschaltet, wenn das Getriebe in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung Hngesjehaltet wird. In diesem Zeitpunkt ist die Kupplung 25 gelöst und die Arbeitsweise ist eine rein hydrostatische. Auf diese Weise treibt die Antriebswelle 2 mit dem Zahnrad 21, dem Zahnrad 22 und der Well 23 die hydraulische Einheit 24 mit veränderlicher Hub an.

Die hydraulische Einheit 24 fördert durch di Rohrleitungen 55 und 56 öl zu der hydraulische: Einheit 46 mit unveränderlichem Hub und dies treibt mittels der Zahnräder 47 und 48, die Kupp lung 49 und das Antriebszahnrad 26 die Glieder de

ίο Planetenradgetriebes an. Zu dieser Zeit ist wegen de: Lösens der Kupplung 25 das Zahnrad 26 von dei Antriebswelle getrennt.

In dem Drehzahldiagramm der F i g. 3 sind dit verschiedenen Linien mit den Bezugszahlen dei

'5 Zahnräder und Wellen des Getriebes nach der F i g. 1 bezeichnet, deren Drehzahl sie wiedergeben. So läuft das Antriebswellenzahnrad 21 mit konstanter Drehzahl und die gestrichelte Linie am linken Ende der hydraulischen Vorwärtsstufe zeigt an, daß es zu die-

ao ser 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 50 herbeiführt. Bei eingeschalteter Kupplung 49 arbeitet das Planeten radgetriebe in einfacher Weise als ein von der hydraulischen Einheit 46 angetriebenes Drehzahlreduktionsgetriebe. Dabei wird die hydraulische Einheit 46 von der Antriebswelle 20 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 50 in der Vorwärtsrichtung dreht und erfolgt das Anfahren der hydraulischen Einheit in der anderen Richtung, wird die Abtriebswelle in der Rückwärtsrichtung gedreht. Wenn die Abtriebswelle 50 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 erreicht. Gleichzeitig erreichen die inneren Zentralräder 33 und 41 und damit die W.lle 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 Zeitpunkt

möglich wird, die Kupplung 25 synchron einzuschalten und unmittelbar hernach die Kupplung 49 zu lösen. Die Übersetzungen 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. Danach dient das Zahnrad 26 als Antrieb des Planetengetriebes und von diesem Zeitpunkt ab arbeitet das Getriebe in dem hydromecha-

nischen Bereich, weil die Leistung von der Antriebswelle 20 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 50 geleitet wird. Dies erfolgt so, daß die Leistung in eine mechanische und eine hydraulische Leistung aufgeteilt wird, wie dies die Fig.4 erkennen läßt.

Tm Zeitpunkt des Schaltens von der hydrostati-

sehen 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 Dreh-

11 12

sinn wie das Getriebeelement 34 um. Daher muß nimmt. Dies ist notwendig dafür, daß über einer

zwischen einige dieser Getriebeelemente eine Leer- Drehzahlbereich hinweg eine gleichbleibende Lei-

laufvorrichtung eingeschaltet werden, um deren stung übertragen wird, daß also das Produkt aus

Drehzahlen und Übersetzungen so einzustellen, daß Drehmoment und Drehzahl konstant ist. Die in dei

eine Kupplung eingeschaltet werden kann. Diese S F i g. 4 schraffierten Flächen stellen die hydraulische

Leerlaufvorrichtung wird durch die Zahnräder 47 Leistung dar, wobei in der Fläche C der hydiostati-

und 48 gfbüdet, die den richtigen Drehsinn zwischen sehen Stufe die gesamte Leistung hydrostatisch über-

dem mit den Zahnrädern 41 und 33 fest verbünde- tragen wird.

nen Zahnrad 43 und dem das Zahnrad 28 antreiben- Bei Null beginnend, nimmt der Betrag der hydrauden Zahnrad 26 herbeiführen. io lisch übertragenen Leistung mit der Zunahme dei Wird daher die Kupplung 25 in dem Zeitpunkt Drehzahl zu und die schraffierte Fläche zeigt, daß eingeschaltet, in dem die Wirksamkeit der hydrostati- während dieser Periode die gesamte Leistung hydrosehen Stufe endet und die der hydromechanischen statisch übertragen wird. Aber beim Umschalten vom Stufe I beginnt, konvergieren von diesem Zeitpunkt hydrostatischen auf den hydromechanischen Betrieb ab die Drehzahlen der Getriebeglieder 34, 28, 33, 41 15 am Anfang der Stufe I wird sogleich ein Teil der Lei- und 37 zum Punkt B hin. stung mechanisch und der andere hydrostatisch überWenn das Getriebe in der Stufe I des hydromecha- tragen. Aber an diesem Schaltpunkt muß das hydraunischen Bereichs arbeitet, in die es soeben eingetre- lische System an das Planetenradgetriebe Drehmoten ist, konvergieren die Drehzahlen aller Elemente ment abgeben, weil das Übersetzungsverhältnis de; des Planetenradgetriebes, die beim Anfahren vor· ao Planetengetriebes ein solches ist, daß es allein das geeinem gemeinsamen Punkt A ausgingen, erneut zu wünschte maximale Drehmoment nicht abgeber einem gemeinsamen Punktß, in dem durch das Ein- kann. Daher wirkt die hydraulische Einheit 46 ah schalten der Kupplung 54 und dem Lösen der Kupp- Pumpe und speist die hydraulische Einheit 24, die ihi lung 52 der Übergang von der Stufe I in die Stufe II Drehmoment an das Zahnrad 26 überträgt, zusätzerfolgt. Beim Arbeiten in der Stufe I erhöht das »ä lieh zu dem durch die Antriebswelle 20, das Zahnrad Tragglied 37 seine Drehzahl, während das äußere 21 und das Zahnrad 22 übertragenen Drehmoment Zentralrad 34 seine Drehzahl verringert. Dabei bleibt Das Zahnrad 26 überträgt das ihm zusätzlich zugedas Verhältnis zwischen dem maximalen und mini- führte Drehmoment auf das Zahnrad 28. Die Summe malen Drehzahlen dieser Getriebeelemente 37 und aus der gesamten, zusätzlich zugeführten hydrauli-34 unveränderlich, z.B. 2:1. Die Funktion der Zu- 30 sehen Leistung und der gesamten von der Maschine nähme der Drehzahl eines Getriebeelements in einem an die Antriebswelle 20 abgegebenen Leistung isi gegebenen Verhältnis, während zur gleichen Zeit die größer als 100° 0 der Leistung.
Drehzahl eines anderen Getriebeelements in dem Dies ist zurückzuführen auf die zusätzliche Zufü gleichen Verhältnis abnimmt, ohne daß es irgend et- gung von hydraulischer Leistung, und dieser Teil de< was antreibt, bis es einen synchronen Punkt mit dem 35 Arbeitsvorganges heißt regenerativ und wird durch ersten Getriebeelement erreicht und anschließend die Fläche D dargestellt. Daß die hydraulische Leiden Antrieb übernehmen kann, diese Funktion und stung unterhalb der Nullinie gezeichnet ist, soll dardie Gleichheit der Stufen sind das wesentliche Merk- stellen, daß sie regenerativ ist. Dies heißt, daß die mal dieses hydromechanischen Getriebes. Diese durch die schraffierte Fläche D dargestellte hydrauli-Gleichheit der Stufen kann sich über mehr als zwei 40 sehe Leistung zur mechanischen Antriebsleistung zuStufen erstrecken, wie nachfolgend dargestellt wird, sätzlich hinzugefügt wird und daß die gesamte, aul sie kann sich sogar über eine beliebige Zahl von Stu- das Pianetenradgetriebe übertragene Leistung größei fen erstrecken. Wenn die Gleichheit der Drehzahlen als die Antriebsleistung ist. Jedoch w<rkt ein Teil dieam Ende der Stufe I erreicht ist, laufen die die Kupp- ser Leistung auf das Reaktionszahnrad 43 zurück lungen 52 und 54 tragenden Elemente synchron und 45 und wird durch das hydraulische System 46 und IA daher kann von der Kupplung 52 auf die Kupplung zurückgeführt, so daß die regenerative Leistung zwi 54 mit einer wünschenswerten Überlappung umge- sehen den hydraulischen Einheiten 46 und 24. derr schaltet werden, um einen Verlust an übertragener Zahnrad 26 für den Antrieb des Planetengf. iebe; Leistung zu vermeiden, aber ohne eine bedeutsame und dem Reaktionszahnrad 43 des Planetengetriebe! relative Drehzahl der Getriebeelemente. Nach der 5° umläuft. Dieser kontinuierliche Kreislauf wird die re Vornahme der Umschaltung fährt die Kupplung 54 generative Leistung genannt,
mit der Kraftübertragung von dem äußeren Zentral- Wenn somit das Getriebe in die hinter der hydrau rad 34 zur Abtriebswelle 50 fort, die ihre maximale tischen Stufe gelegene Stufe I geschaltet wird, wire Drehzahl am Ende der Stufe II erreicht. die hydraulische Leistung durch die schraffierte Flä Wenn alle diese Drehzahlverhältnisse vorhanden 55 cheZ> dargestellt, und die übertragene mechanisch« sind, treten bemerkenswerte Beziehungen zwischen Leistung liegt über der Nullinie und unter der Lini( der hydrostatisch und der mechanisch übertragenen TQ. Dabei wird die hydraulische Leistung zur me Leistung auf, die in der Fig.4 dargestellt sind. Es chanischen Leistung zugefügt, so daß die gesamt« sind dort die von dem Getriebe abgegebenen Werte durch das Planetengetriebe übertragene Leistunj des Drehmoments und der Leistung erkennbar. Eine 60 größer als die Antriebsleistung ist und dieser Teil dei Linie HP zeigt die zugeführte Leistung und die Linie Stufe regenerativ genannt wird. Da die hydrauliscl TQ zeigt das abgegebene Drehmoment. Von der übertragene Leistung bis auf Null abnimmt, was π Drehzahl Null ausgehend nimmt die zugeführte Lei- Punkt E der Fall ist, wird dort die gesamte Leistunj stung HP bis zu einem Maximum am Ende der hy- mechanisch übertragen, und selbstverständlich fäll drostatischen Stufe zu. Dann behält die zugeführte 65 das durch die Linie TQ dargestellte Drehmoment ab Leistung einen konstanten Wert, während das Dreh- Mit anderen Worten, im Punkt E reicht das Überset moment zuerst über die hydrostatische Stufe hinweg zungsverhältnis des Planetenradgetriebes aus, um da ί konstant ist und dann mit zunehmender Drehzahl ab- ganze erforderliche Drehmoment zu entwickeln, mn

13 14

hinter diesem Punkt würde das Planetenradgetriebe triebe nach der Erfindung mit einer Übersetzung

ein größeres Drehmoment liefern, als im Hinblick 16 ; 1 kann für andere Lastwagen verwendet werden,

auf das Leistungsgleichgewicht möglich ist. Daher _, . .. „ . . , _/r ■ _c ,,,·„ ₇s

geht ein Teil der Leistung unmittelbar von der An- Dreistufiges Getriebe (F. g. 3 bis 7)
triebswelle 20 und dem Zahnrad 21 über die Welle 5 Die Planetengetriebeanordnung, die hydraulischen

23 zur hydraulischen Einheit 24 und wird der hy- Einheiten und andere Teile sind die gleichen, wie bei

draulischen Einheit 46 zugeführt, die nun als Motor dem zweistufigen Getriebe, und für diese Teile wer-

arbeitet, während sie vorher als Pumpe arbeitete. Da- den die gleichen Bezugszeichen verwendet, während

durch wird die Drehzahl des Planetenradgetriebes die abweichend gestalteten Teile Bezugszahlen zwiangehoben. Vom Punkt E ab liegt die hydraulische io sehen 100 und 200 erhalten.

Leistung über der Nullinie, wie dies die schraffierte So sind die Antriebswelle 20, die Zahnräder 21

Fläche F zeigt, weil sie nunmehr zugefügt wird, so und 22, die Welle 23, die hydraulische Einheit mit

daß die gesamte übertragene Leistung aus der veränderlichem Hub 24 und die Kupplung 25 die

Summe der schraffierten Fläche F und der darüber gleichen. Die Kupplung 25 dient zum Verbinden

gelegenen, mechanisch übertragenen Leistung be- 15 oder Trennen der Welle 23 mit einem Zahnrad 126,

steht. Diese Veränderung in der Leistung wird ver- das mit dem Antriebszahnrad 28 im Eingriff steht,

vollständigt durch die Hubverstellung der hydrauli- das mit dem ersten Tragglied 30 der Planetengetrie-

schen Einheit 24 mit veränderlichem Hub, von einer beanordnung umläuft. Es gibt keine Zahnräder 47

Seite, durch Null im Punkt E, auf die entgegenge- und 48 und keine Kupplung 49, aber das mit der

setzte Seite. Die Fläche F wird die Zusatzleistung ge- 20 Reaktionswelle 42 verbundene Zahnrad 43 steht mit

nannt, weil das Planetenradgetriebe in diesem Punkt dem auf der Welle 45 der hydraulischen Einheit 46

weniger als die volle Leistung überträgt, wobei die mit unveränderlichem Hub angeordneten Zahnrad

Differenz hydraulisch zugefügt wird, wie die Ma- 44 im Eingriff.

ehe F zeigt. Dies ist ein sehr bevorzugter Punkt der Das zweite Tragglied 37 der Planetengetriebean-

Wirkungsweise. Der Bestpunkt ist natürlich der 25 Ordnung ist auf einer Welle 151 gelagert, die mit der

Punkt E, dem keine hydraulische Leistung zugefügt Abtriebswelle 150, die hierzu in ein rohrförmiges

wird, während dort, wo die Fläche D vorhanden ist, Teil 153 ausläuft, durch eine Kupplung 152 verbun-

die Wirkungsweise weniger gut ist. Aus diesem den werden kann Dies ist der Verlauf der einen

Grunde liegt der Bestpunkt vorzugsweise in der Drehzahlstufe.

höchsten Drehzahl, wie aus diesen Kurven entnom- 30 Das erste äußere Zentralrad 34 ist durch die

men werden kann. Kupplung 54 mit dem Tragglied 160 eines dritten

Im Punkt G ist die Grenze der Stufe I erreicht, und Planetengetriebes verbunden, das Zapfen 161 für

wegen des Umschaltens des Abtriebes vom Tragglied einen dritten Satz von Planetenrädern 162 aufweist,

37 auf das äußere Zentralrad 34 wiederholen sich die die mit einem dritten inneren Zentralrad 163 und

Funktionen der mechanischen und hydraulischen 35 einem dritten äußeren Zentralrad 164 im Eingriff

Leistung innerhalb der Stufe, nämlich regenerative stehen; das dritte innere Zentralrad 163 hat einen

Leistung wird übertragen, wie dies die Fläche H dar- rohrförmigen Schaft 165, der mit einer Verzahnung

stellt, und die hydraulische Einheit mit veränderli- 166 ausgestattet ist, die mit einem Zahnrad 167 in

chem Hub wird wiederum, ausgehend vom Punkt I, Eingriff steht, das auf der Innenseite des ersten äuße-

verstellt, so daß sie in umgekehrter Richtung umläuft 40 ren Zentralrades 34 angeordnet ist. Das dritte äußere

und wie dies mit der schraffierten Fläche K darge- Zentralrad 164 kann durch eine Kupplung 168 mit

stellt ist, zusätzlich Leistung überträgt. Die F i g. 4 dem ortsfesten Gehäuse 170 verbunden werden. Das

zeigt die Veränderungen bei der Leistungsübertra- Tragglied 160 besteht mit dem rohrförmigen Teil

gung und die Anteile der hydraulisch und mecha- 153 der Abtriebswelle 150 aus einem Stück oder ist

nisch über das ganze Drehzahlgebiet übertragenen 45 mit ihm fest verbunden.

Leistung. Dieses Gebiet zerfällt in eine Fläche kon- Dieses dreistufige Getriebe enthält zusätzlich zu stantci Drehmoments und ansteigender Leistung, die den beiden direkten Kupplungen der Abtriebswelle hydraulische Stufe, und in zwei Stufen mit konstanter 150 ein Reduktionsplanetengetriebe. Wie später erLeistung und abnehmendem, hydromechanischem sichtlich sein wird, enthält das vierstufige Getriebe Drehmoment. Dieses Getriebe kann beispielsweise 50 nach den Fig. 8 bis 10 zusätzlich zu den beiden dieine Übersetzung vier zu eins zwischen der nieder- rekten Kupplungen der Abtriebswelle zwei Reduksten Drehzahl der Stufe I und der höchsten Drehzahl tionsplanetengetriebe. Dagegen hat das zweistufige der Stufe II haben, und jede der Stufen kann einen Getriebe nach den F i g. 1 bis 4 kein solches Reduk-Schaltbereich von zwei zu eins haben. Aus diesem tionsplanetengetriebe, sondern nur die beiden direk-Grunde ist das Getriebe z.B. für einen Personen- 55 ten Kupplungen der Abtriebswelle 50. Da alle diese kraftwagen geeignet. drei Getriebe die gleiche verstellbare, Planetenge-

Die Anordnung dieser verstellbaren Planetenge- triebe und hydraulische Einheiten enthaltende Antriebeanordnung als Getriebe mit einer Mehrzahl von Ordnung aufweisen, kann die Erfindung zu einer Stufen ist soeben als zweistufiges Getriebe beschrie- Reihe von Getrieben mit zwei, drei, vier oder noch ben worden. Wie im folgenden dargestellt werden 60 mehr Stufen führen, abhängig von der gesamten Änwird, kann die Anordnung auch als ein dreistufiges dcrung des erforderlichen Drehmoments und der geGetriebe (F i g. 5 bis 7) oder als ein vierstufiges Ge- samten zu übertragenden Leistung,
triebe (Fig. 8 bis 10) ausgebildet werden. Jedes die- Die Drehzahllinien nach der Fig.6 für den dreiser Getriebe hat bestimmte Anwendungsgebiete. stufigen Betrieb sind mit Bezugszahlen für die Zahn-Zum Beispiel kann ein dreistufiges Getriebe nach der 63 räder und andere Teile, wie Tragglieder, denen diese Erfindung für Autobahn-Lastkraftwagen benützt Difehzahlen zukommen, versehen. Das von der Mawerden, wenn es z. B. eine Übersetzung 8:1 des schine angetriebene Antriebswellenzahnrad 21 läuft Drehmoments ermöglicht, und ein vierstufiges Ge- mit 2500 Umdrehungen um. Es treibt das Zahnrad

22 an, das ständig über die Weile 23 mit der hydraulischen Einheit 24 mit veränderlichem Hub verbunden ist.

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 Abtriebswelle 150. Das Tragglied 37 stellt das zweite in der Stufe II arbeitende Abtriebsglied dar. Beim Start bis zu einer Drehzahl von 313 Umdrehungen in der Minute wird zuerst, d.h. in der ersten Stufe, der Antrieb durch das äußere Zentralrad 34 und das Reduktions-Planetengetriebe, das aus den Planetenrädern 162, dem inneren Zentral rad 163 und dem äußeren Zentral rad 164 besteht, zur Abtriebswelle 150 übertragen, was in dem Drehzahldiagramm durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist. Damit das Reduktions-Planetengetriebe den Antrieb überträgt, wird die Kupplung 168 mit dem Gehäuse 170 verbunden. Dies wirkt auf das Zahnrad 34 wie eine Bremse und bewirkt, daß die Abtriebswelle durch das innere Zentralrad 163 mit einer Reduktion von 4: 1 angetrieben wird. Dies ist die Arbeitsweise der Stufe I.

Wenn die Drehzahlen der Abtriebswelle 150 und Jes äußeren Zentralrades 34 zunehmen, bis die Drehzahl der Abtnebswelle auf 625 Umdrehungen in der Minute angestiegen ist, erreicht das zweite Abiriebsglied der verstellbaren Planetengetriebeanordnung, nämlich das Tragglied 37, dessen Drehzahl abgenommen hatte, eine Drehzahl, die der in strichpunktierten Linien eingezeichneten Drehzahl der Abinebswelle gleich ist. Dies ist der Fall bei 625 Umdrehungen in der Minute. In diesem Zeitpunkt wird die Kupplung 152 eingeschaltet, die das Tragglied 37 und seine Welle 151 unmittelbar mit der Abtriebswelle 150 verbindet. Unmittelbar hernach wird die Kupplung 168 gelöst. Nun beginnt die Stufe II. Die Drehzahl des Traggliedes 37 nimmt zu, und wie immer werden Zunahme und Abnahme der Drehzahl durch geeignete Hublängen der hydraulischen Einheit 24 mit ve ünderlichem 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 1250 Umdrehungen in der Minute sind die Drehzahlen aller Planetengetriebeteile gleich. Im Punkt ß wir die Kupplung 54 eingeschaltet, um den Antrieb unmittelbar von dem äußeren Zentralrad 34 auf die Abtriebswelle 150 zu übertragen. Die Kupplung 152 wird anschließend geöffnet. Nunmehr treibt das äußere Zentralrad 34 die Abtriebswelle bis zu einer Drehzahl von 2500 Umdrehungen in der Minute, was der Antriebsdrehzahl entspricht, an.

Wie bei der früheren Ausfuhrungsform ist die Startstufe rein hydraulisch. Durch Schließen der Kupplung 175 wird das Tragglied 30 unmittelbar mit der Reaktionswelle 42 verbunden. 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, lauft 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 20 über die Zahnräder 21 und 22 zu der hydraulischen Einheit 24 mit veranderh-

ir, ehern Hub geleitet wird, die die Leistung hydraulisch auf die hydraulische Einheit mit unveränderlichem Hub überträgt. Durch Verringerung des Hubes der veränderlichen hydraulischen Einheit 24 kann die Drehzahl Null erreicht werden. Durch Umsteuerung

und Antrieb der unveränderlichen hydraulischen Einheit 46 wird der Rückwärtsgang ermöglicht.

Die Art, wie das dreistufige Getrieb von der hydrostatischen Stufe auf die erste Stufe umgeschaltet wird, unterscheidet sich von der Art der Umschal-

tung eines zweistufigen Getriebes, während in dieser Hinsicht das zweistufige und das vierstufige Getriebe gleich sind. Allgemein werden Getriebe nach der Erfindung mit einer ungeraden Stufenzahl wie ein dreistufiges Getriebe und Getriebe mit einer geraden Stu-

fenzahl, wie dies die F i g. 3 zeigt, umgeschaltet.

Abweichend von dem Getriebe nach der F i g. 1 haben bei dem Getriebe nach Fig.5 im Zeitpunkt der Umschaltung zwischen der hydrostatischen Stufe und der hydromechanischen Stufe die Glieder 28, 34

und 37 die gleiche Drehzahl. Als Folge 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. Dieses Kuppeln erfolgt du b 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 Rückwärtslaufdrehzahl gebraucht wird, wobei lediglich ein geringes Drehmoment zur Verfü-

gung steht, so ist auch das möglich. Bei manchen Anwendungen kann eine hohe Rückwärtsdrehzahl erforderlich sein, z. B. wenn der Traktor eines Lastwagens rund um den Hof zurückgeschoben werden muß. In diesem Fall werden die Kupplungen 152 oder 54 oder beide eingerückt und die Kupplung 168 im Punkt der Drehzahl Null oder an irgendeiner 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, z. B. wenn ein Fahrzeug über eine Erhöhung hinweg rückwärts fahren soll. In den meisten Fällen dient das Rückwärtsfahren nur dem Manövrieren und erfordert daher kein sehr hohes Drehmoment.

Die F i g. 7 entspricht der F i g. 4 und wird durch die Beschreibung der F i g. 4 klar.

Vierstufiges Getriebe (F i g. 8 bis 10)

Der grundsätzliche Unterschied zwischen dem vierstufigen Getriebe und dem dreistufigen Getriebe

nach den Fig,4 bis7 ist der Einbau eines zweiten Reduktions-Planetengetriebes. Das Tragglied 160 ist durch ein Tragglied 260 ersetzt, das mit den) Rohrstück 153 aus einem Stück besteht oder mit ihm verbunden ist. 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 Zentralrad 163 und dem äußeren Zentralrad 164 im Eingriff, während dagegen die Planetenräder 262 mit einem inneren Zentralrad 263 und einem äußeren Zentralrad 264 im Eingriff stehen. Eine Kupplung 265 verbindet das äußere Zentralrad 264 mit de-i oder trennt es von dem ortsfesten Gehäuse 170 auf einen kleineren Radius, als dies die Kupplung 168 tut. 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 verbunden.

Das vierstufige Getriebe unterscheidet sich also von dem dreistufigen Getriebe nach der F i g. 5 und gleichi dem zweistufigen Getriebe nach F i g. 1 darin, daß es die Zahnräder 47 und 48 und die Kupplung 49 an Stelle der Kupplung 175 aufweist. Das Umschalten von der hydrostatischen Stufe in die erste hydromechanische Stufe erfolgt wie bei dem Getriebe nach der Fig. 1.

In dem vierstufigen Getriebe nach der F i g. 8 wird die Stufe I nach dem Einrücken der Kupplung 175 von dem Tragglied 37, der Welle 251 und dem inneren Zentralrau 263 unter Drehzahlherabsetzung durch die Planetenräder 262 und das äußere Zcntralrad 264 angetrieben. Die Stufe II - ird nach dem Einrücken der Kupplung 168 vcn dem äußeren Zentralrad 34 durch das innere Zentralraa 163 angetrieben. Die Stufe III wird nach dem Einrücken 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 angetrieben. Hiernach ist die niederste Drehzahl für die Stufe I unterhalb der das Getriebe nur durch die hydrostatische Stufe betrieben werden kann, nicht die' Drehzahl von 313 Umdrehungen in der Minute wie nach F i g. 5, sondern die Hälfte davon, nämlich 156 Umdrehungen in der Minute, wie dies die Drehzahllinien der F i g. 9 zeigen.

Um das Getriebe nach der F i g. S 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 ^war das Antriebsglied der Planetengetriebeanordnung, nämlich das Tragglied 30 mit der gleichen Drehzahl umläuft wie die Sonnenräder 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, wenn ein Rückwärtsgang mit einer hohen Drehzahl gewünscht wird.

Die F i g. 9 und 10 entsprechen den F i g. 3 und 4, so daß ihre zusätzliche Beschreibung nicht notwendig ist.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Stufen loses, leistungsverzweigendes hydrostatisch-mechanisches Getriebe mit einem hydrostatischen Leistungszweig, der zwei abwechselnd als Pumpe und als Motor arbeitende hydraulische Einheiten aufweist, von denen die eine mit der Eingangswelle verbunden ist, mit einem mechani- u» sehen Leistungszweig und einer zwei Planetengetriebe umfassenden Planetengetriebeanordnung, die ein mit der Eingangswelle verbundenes Antriebsglied, zwei mittels je einer Schaltkupplung mit der Ausgangswelle kuppelbare Abtriebsglieder und zwei Reaktionsglieder aufweist, wobei die Zähnezahlen in der Getriebeanordnung so aufeinander abgestimmt sind, daß die Drehzahlen der von der Ausgangswelle zu trennenden und mit der Ausgangswelle zu kuppelnden Kupplungshälften beim Ungehalten der Schaltkupplungen einander gleich sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Trennkupplung (25) zum Auskuppeln des mit der Eingangswelle (20) gekuppelten Antriebsgliedes (30), daß eine zusatzliehe Kupplung (49) zwecks Reihenschaltung der Planetengetriebeanordnung und djs hydrostatischen Leistungszweiges (24, 46) und daß getrennte Planetenträger (30, 37) mit voneinander getrennten Planetenradsätzen (32, 40) vorgesehen sind, daß die Rraktionsglieder (33, 41) beider Planetengetriebe auf einer Reaktionswelle (42) miteinander und mit der anderen hydraulischen Einheit (46) direkt verbunden sind und daß die Ausgangswelle (50) und die Scha.'tkupplungen (52, 54) der Abtriebsglieder (34, 37) koaxial zu diesen und zu den Planetengetrieben sind.

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsglied aus einem ersten und einem zweiten Antriebsteil (30, 36) besteht, wobei das erste Antriebsteil (30) der Planetenträger des einen Planetengetriebes und das zweite Antriebsteil (36) das äußere Zentralrad des anderen Planetengetriebes ist, und daß das eine Abtriebsglied das äußere Zentralrad (34) des einen Planetengetriebes und daß das andere Abtriebsglied der Planetenträger (37) des anderen Planetengetriebes ist.

3. Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Antriebszahnrad (26, 126) im Eingriff mit dem Antriebsglied (30) der Planetengetriebe-Anordnung steht, wobei das Antriebszahnrad über die Trennkupplung (25) mit der Eingangswelle (20) kuppelbar ist.

4. Getriebe nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Kupplung (49) eine Verbindung des Antriebsgliedes (30) des ersten Planetengetriebes mit der die Reaktionsglieder (33, 41) tragenden Welle (42) herstellt.

5. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebszahnrad (26) mit den Reaktionsgliedern (33, 41) in Verbindung steht, wenn die zusätzliche Kupplung (49) eingekuppelt ist.

6. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Zwischenzahnrad (43) vorgesehen ist, durch das das Antriebszahnrad (26) die zusätzliche Kupplung (49) und die zweite hydraulische Einheit (46) miteinander verbunden werden,

7. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch ein mit der Eingangswelle (20) verbundenes erstes Zahnrad (21), das mit einem Zahnrad (22) einer Hilfswelle (23) im Eingriff steht, die die mit der Eingangswelle verbundene hydraulische Einheit (24) antreibt, durch ein drittes, drehbar auf der Hilfswelle (23) gelagertes Zahnrad ('Antriebszahnrad 26, 126) das mit dem Antriebsglied (30) des ersten Planeteugetriebes im Eingriff steht, wobei die Trennkupplung (25) zum Verbinden und Trennen des dritten Zahnrades (26, 126) mit der Hilfswelle (23) dient.

8. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Reaktionsglied ein inneres Zentralrad (33) ist, dart das erste Abtriebsglied ein erstes äußeres Zentralrad (34) ist, daß das erste Antriebsteil ein Planetenträger (30) für einen ersten Satz von Planetenrädern (32) ist, die mit dem ersten inneren und dem ersten äußeren Zentralrad (33, 34) im Eingriff stehen, daß das zweite Reaktionsglied ein inneres Zentralrad (41) ist, daß das zweite Antriebsglied ein äußeres Zentralrad (36) ist, daß das zweite Abtriebsglied ein Planetenträger (37) für einen zweiten Satz von Planetenrädern (40) ist, die mit dem zweiten inneren und dem zweiten äußeren Zentralrad (41, 36; im Eingriff stehen, daß die beiden inneren Zentralräder (33, 41) mit der Reaktionswelle (42) verbunden sind, daß die Eingangswelle (20) mit dem ersten Planetenträger (30) durch Zahnräder (21, 22, 26) und die Trennkupplung (25) verbunden sind, daß durch die Schaltkupplungen (53, 54) während einer ersten hydromechanischen Gangstufe der zweite Planetenträger (37) und während einer zweiten hydromechanischen Gangstufe das erste äußere Zentralrad (34) mit der Ausgangswelle (50) mit positiver Schaltüberdeckung im Synchronpunkt (B) zwischen der ersten und zweiten Gangstufe verbunden werden und die nicht verstellbare hydraulische Einheit (46) durch Zahnräder (44, 43) und eine Welle (45) mit der Reaktionswelle (42) verbunden ist.

9. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der beiden Abtriebsglieder (34, 37) der Planetengetriebe mit der Ausgangswelle (150, 250) über ein Reduktionsplanetengetriebe kuppelbar ist.

10. Getriebe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindung (167) vorgesehen ist, die das äußere Zentralrad (34) des ersten Planetengetriebes mit dem inneren Zentralrad (163) des Reduktionsplanetengetriebes verbindet, daß die erste Schaltkupplung (54) das äußere Zentralrad (34) des ersten Planetengetriebes mit dem Tragglied (160) des Reduktionsplanetengetriebes verbindet, und daß die zweite Schaltkupplung (168) das äußere Zentralrad (34) des ersten Planciengetriebes mit einem ortsfesten Gehäuse (170) verbindet.

11. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtriebsglied des zweiten Planetengetnebes sein Planetenträger (37) ist, der in einer zur Reak-

tionswelle koaxialen Welle (51, 151, 251) aus- ist, das durch die zusätzliche Kupplung (49) mit

läuft. der Verlängerung verbunden werden kann.

12. Getriebe nach einem der vorhergehenden 20, Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein zweites Re- Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die duktionsplanetengetnebe das mit dem ersten Re- 5 Achsen der Planetengetriebe-Anordnung, der duktionsplanetengetriebe einen gemeinsamen Reaktionswelle (42), der Eingangswelle (20) und Planetenträger (260) hat und dessen inneres Zen- der Ausgangswelle (50, 150, 250) koaxial verlautralrad (263) auf der Verlängerungswelle (251) fen.

des Pliinetenträgers (260) des zweiten Planeten- 21. Getriebe nach Anspruch 20, dadurch ge-

getriebes gelagert ist, mit diesem in Antriebsver- io kennzeichnet, daß das erste Antriebsteil (30) und

bindung steht, das Planetenräder (262) und ein die beiden Abtriebsglieder (34, >7) mit der Reak-

äußeres Zentralrad (264) aufweist, durch eine tionswelle (42) koaxial liegen.

dritte Schaltkupplung (152) zum Kuppeln der

Verlängerungswelie (251) mit der Ausgangswelle

(250) und durch eine vierte Schaltkupplung (265) 15 Die Erfindung bezieht sich auf ein stufenloses, lei-

zum Kuppeln des äußeren Zentralrades (264) des stungsverzweigendes hydrostatisch-mechanisches Ge-

zweiten Reduktionsplanetengetriebes mit dem triebe mit einem hydrostatischen Leistungszweig, der

ortsfesten Gehäuse (170). zwei abwechselnd als Pumpe ui.d als Motor arbei-