DE2502309C2

DE2502309C2 - Leistungsverzweigende Getriebeanordnung

Info

Publication number: DE2502309C2
Application number: DE2502309A
Authority: DE
Inventors: Barry Lewis Jackson Mich. Frost
Original assignee: Clark Equipment Co
Current assignee: Doosan Bobcat North America Inc
Priority date: 1974-01-21
Filing date: 1975-01-21
Publication date: 1983-09-08
Also published as: FR2258572B1; SE406966B; CA1002785A; SE7500599L; GB1490411A; SU618062A3; BR7500296A; US3918325A; BE824387A; JPS5842388B2; JPS50102764A; AU7689274A; FR2258572A1; DE2502309A1; IT1028484B

Description

a) im Schaltbereich eine der hydraulischen Einheiten (34,38) als Pumpe und die andere -als Motor arbeiten und umgekehrt, wobei das Ende des Gangbereiches des ersten Planetengetriebes (42) den Anfang des Gangbereiches des zweiten Planetengetriebes (66) überlagert

b) das erste Zahnrad (24) über eine Kupplung (28) mit der Eingangswelle kuppelbar ist, wobei bei einer Abtriebsgeschwindigkeit=O der hydraulische Getriebezweig (33) dem ersten Planetengetriebe (42) ein Drehmoment zuführ:, und

c) die über den hydraulischen Getriebezweig (33) übertragbare maximale Leistung die Gleichung

HP= Eingangsleistung (1/4 x V4 x Bereich konstanter Gesamtausgangsleistung + 1 - 1) erfüllt.

2. Leistungsverzweigende Getriebeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Obersetzungsverhältnisse von Sonnenrad und den Hohlrädern vorzugsweise im Bereich von etwa 0,27 bis 0,60 liegen.

3. Leistungsverzweigenae Getriebeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Bereiche konstanter Ausgangsleistung zwischen etwa 2 :1 bis 40 :1 und darüber erstrecken.

4. Leistungsverzweigende Getriebeanordnung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß eine (34) der hydraulischen Einheiten (34 oder 38) einen veränderlichen Hub besitzt.

Die Erfindung bezieht sich auf fc«ie leistungsverzweigende Getriebeanordnung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Als Stand der Technik ist eine derartige leistungsverzweigende Getriebeanordnung bereits bekannt (US-PS Re 27 307). Dieses bekannte Getriebe ist so aufgebaut, daß zwei Planetengetriebe kombiniert mit einem hydraulischen Pumpe-Moior-Kreis verwendet werden, wobei gemäß dortiger Fig. 10 wahlweise betätigbare Kupplungs- und Bremsvorrichtungen verwendet werden zur Steuerung der Verbindung des abtreibenden Planetengetriebes. Die beiden hydraulischen Elemente des hydraulischen Getriebeabschnittes sind ständig treibend mit einem Teil der Antriebsanordnung bzw. einem Teil des abtreibenden Planetengetriebes verbunden. Diese bekannte Getriebekonstruktion ist so ausgebildet, daß in der ersten Arbeitsphase bzw. im ersten Drehzahlbereich die hydraulische Pumpe und der Motor als einfacher Kreis wirken, wobei der Motor die Abtriebsvorrichtung über das Untersetzungsverhältnis des abtreibenden Planetengetriebes antreibt. Im ersten Drehzahlbereich bzw. Langsamlauf arbeitet also das bekannte Getriebe nicht hydromechanisch, d. h. es weist keinen Zwei-Wege-Kraftverlauf auf, sondern nur einen einzigen hydraulischen bzw. hydrostatischen Übertragungsweg.

Zum Stand der Technik zählt weiterhin eine Getriebeanordnung, bei welcher lediglich ein Planetengetriebe Anwendung findet (US-PS 37 44 344).

Weiterhin ist eine leistungsverzweigendeGetriebean- 65 Ordnung bekannt, bei welcher wiederum lediglich eine Planetenanordnung eingesetzt wird, deren verschiedene Elemente mit zwei Hydraulikbauelementen verbunden sind (DE-AS 25 25 888). Auch die aus der DE-AS 19 52 966 und der DE-OS 22 57 261 bekannten Getriebeanordnungen betreffen Bauformen, bei weichen andere Planetengetriebe-Anordnungen Anwendung finden. Damit unterscheiden s>ch die- ί bekannten Bauformen bereits gattungsmäßig vom Gegenstand der Erfindung.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ausgehend von der eingangs genannten leistungsverzweigenden Getriebeanordnung, ein wirtschaftlich herstellbares, stufenlos regelbares Zweiwegegetriebe zu schaffen mit zwei stufenlos regelbaren Drehzahlbereichen und einem großen Bereich konstanter Gesamtausgangsleistung.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.

Gegenüber dem Stand der Technik, von dem die vorliegende Erfindung ausgeht und bei dem im I .angsamlaufbereich der Antrieb nur über die stufenlos verstellbare hydraulische Getriebeeinheit erfolgt, unterscheidet sich die erfindungsgemäße Konstruktion dadurch, daß eine echte Verzweigung sowohl über die hydraulische Einheit als auch über das Planetengetriebe 42 gegeben ist, wobei das Zahnrad 24 mit dem Hohlrad 52 des ersten Planetengetriebes 42 verbindbar ist.

Weiterhin ergibt sich der Vorteil, daß eine stufenlose Drehzahlregelung von Ausgangsleistung Null bis maximale Ausgangsleistung vorliegt, so daß insgesamt folgende Vorteile gegeben sind:

Das Getriebe arbeitet als Zweiwegesystem, sowohl im Schnellauf als auch im Langsamlauf.
Das Getriebe wirkt bei Leistungsabgabe gleich Null rückgewinnend, d. h. im Langsamlauf hat das

Getriebe ein Abtriebsvermögen Null bei gleichzeitiger Drehung von Antriebs- und Reaktionselement.

3. Die Drehzahlregelvorrichtung wird in beiden Gangbereichen zu ihrem konstruktionsmäßig maximalen Leistungsvermögen ausgenutzt Selbst bei Abtrieb gleich Null arbeitet die Drehzahlregelvorrichtung mit nahezu maximaler Geschwindigkeit

4. Das maximale Leistungsvermögen ist in jedem Gangbereicii im wesentlichen gleich.

5. Die beiden Gangbereiche sind vorteilhafterweise miteinander verbunden, wobei der Schnellauf eine Fortsetzung des Langsamlaufs ist

6. Die Geschwindigkeiten des Reaktionselementes erreichen sowohl am Umfang als auch am Ende jedes Gangbereiches den maximalen Wert

7. Die geometrischen Größen der Planetengetriebe lassen sich so wählen, daß die maximal auf das Reaktionselement wirkende Drehkraft bei niedrigster Drehzahl in beiden Gangbereichen die gleiche ist

8. Durch Erfüllung der Formel gemäß dem kennzeichnenden Merkmalsteil c) des Hauptanspruches wird eine in der Raumform gedrängte Drehzahlregelvorrichtung geschaffen, welche die innerhalb eines Zweigang-Zweiwege-Getriebes rückgewonnene maximale Leistung übertragen kann.

9. Das Getriebe gewährleistet den breitestmöglichen Bereich einer konstanten Gesamtausgangsleistung.

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Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben.

In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 einen teilweise schematischen Schnitt durch ein Zweiwegegetriebe mit weitem Regelbereich;

Fig.2 ein Kurvenbild zur Darstellung bestimmter Betriebseigenschaften des Getriebes nach F i g. 1;

F i g. 3 eine schematische Darstellung des Zusammenwirkens zwischen den beiden Planetengetriebe und der Drehzahlregelvorrichtung nach F i g. 1;

Fig.4 ein räumliches Kurvenbild zur Bestimmung einer ausgeglichenen Konstruktion für das Getriebe.

F i g. 1 zeigt ein regelbares Zweiwege-Getriebe 10 mit zwei stufenlos regelbaren Drehzahlbereichen und einem weiten Bereich konstanter Gesamtausgangsleistung. Das Zweiwege-Getriebe 10 weist eine Eingangswelle 12 auf, welche von einem (nicht näher dargestellten) Kraftantrieb, z. B. einem Verbrennungsmotor oder einem Elektromotor, Kraft auf ein auf der Welle 12 sitzendes Zahnrad 14 überträgt. Die Welle 12 treibt auch eine oder mehrere bekannte Hilfspumpen 16 an. welche zur Druckflüssigketfsversorgung für die Betätigung der verschiedenen hydraulischen Kupplungen, Steuerungen und Schmierfunktionen des Getriebes 10 dienen. Das Zahnrad 14 kämmt mit einem auf einer Antriebswelle 20 befestigten Zahnrad 18. Nahe dem Rad 18 ist auf der Welle 20 drehbar ein weiteres Zahnrad 22 angeordnet; ίο im Abstand zu diesem ist ein Zahnrad 24 ebenfalls drehbar auf der Welle 20 vorgesehen. Das Rad 22 ist mittels einer ersten Kupplung 26, das Zahnrad 24 über eine zweite Kupplung 28 mit der Welle 20 jeweils zur gemeinsamen Drehung verbindbar. Die Kupplungen 26 und 28 sind in Tandemanordnung vorgesehen, wobei es sich um hydraulisch betätigte Mehrscheiben-Kupplungen, Zahnkupplungen oder Reibungskupplungen bekannter Bauart handeln kann. Das Zahnrad 1J5 kämmt mit einem Zahnrad 30, welches zur besseren Veranschaulichung aus seiner wahren Stellung versetzt dargestellt ist

Das Zahnrad 30 ist auf einer Lagerwelle 32 befestigt weiche treibend mit einer ersten versetzt aus seiner eigentlichen Lage dargestellten Einheit 34 eines hydraulischen Getriebezweiges 33 verbunden ist welcher über eine zweite Einheit 38 treibend mit einer Hauptwelle 40 gekuppelt ist Der Getriebezweig 33 teilt im wesentlichen eine der Geschwindigkeit des Kraftantriebes proportionale Geschwindigkeit der einen und eine regelbare Geschwindigkeit der jeweils anderen der beiden Wellen 32 und 40, je nach Erfordernis, mit um die nachstehend ausgeführte Arbeitsweise des Getriebes 10 zu ermöglichen.

Der erste Abschnitt 34 des Getriebezweigs 33 kann z. B. eine Motor-Pumpe-Konstruktion sein, vorzugsweise eine hydraulische Einheit mit veränderlichem Hub. Der zweite Abschnitt 38 des hydraulischen Getriebezweigs 33 kann eine Pumpe-Motor-K anstruktion sein, vorzugsweise eine hydraulische Einheit mit konstantem Hub. Sind die Abschnitte 34 und 38 als hydraulische Einheiten ausgebildet so sind diese hydraulisch über die Leitungen 35 und 37 eines Verteilersystems 36 miteinander verbunden. Anstelle einer hydraulischen Einrichtung kann der Getriebezweig 33 z. B. auch als eine durch Zugkraft betätigbare Regelvorrichtung ausgebildet sein.

Auf der Hauptwelle 40 ist an aeri dem zweiten Abschnitt 38 des Getriebezweigs 33 abgewandten Ende ein Sonnenrad 44 befestigt, welches auch einstückig mit der Welle ausgebildet sein kann. Dieses Sonnenrad 44. welches ein Bestandteil eines ersten bzw. Langsamlauf-Planetengetriebes 42 ist (zu dem ein Satz Planetenräder 46, ein Planetenradträger 50 und ein Hoinlrad 52 gehören), kämmt mit einem Satz erster Planetenräder 46 (wovon nur eines dargestellt ist), welche auf Bolzen 48 des Planetenradträgers 50 sitzen. D^:ese srsten Planetenräder 46 kämmen mit dem ersten Hohlrad 52. dessen Außenfläche mit einer Außen verzahnung 54 aus£ -bildet ist, die ständig mit dem auf der Welle 20 angeordneten Zahnrad 24 kämmt. Die Räder 46 des ersten Planetengetriebes kämmen außerdem mit einer Anzahl zweiter Planetenräder 56 (wovon i.ur eines dargestellt ist), welche drehbar auf den 3olzen 58 des Planetenradträgers 50 angeordnet sind.

Die zweiten Planetenräder 56 kämmen mit einem zweiten Hohlrad 60. Das Sonnenrad 44, die Planetenräder 46 und 56, der Planetenradträger 50 und das Hohlrad 60 bilden gemeinsam ein zweites Planetengetriebe 66 für den oberen Drehzahl- bzw. Schnelligkeitsbereich. Mit dem zweiten Hohlrad 60 verbunden oder einstufig ausgebildet ist eine Außenverzahnung 62, welche ständig mit dem Zahnrad 22 auf der Welle 20 kämmt. Der Planetrnradträger 50 ist mit der Abtriebswelle 64 verbunden oder einstückig mit dieser ausgebildet, wobei die Abtriebswelle 64 zur Welle 40 koaxial angeordnet ist.

Fig.3 zeigt h. schematischer Darstellung das Zusammenwirken zwischen den beiden Planetengetrieben und dem hydraulischen Getriebezweig 33. Die kombinierten Planetengetriebe 42 und &6 biliden den einen und der Getriebezweig 33 den anderen der beiden Übertragungswege.

Wie ersichtlich, isi die Antriebswelle 12 mit dem ersten Abschnitt 34 des Getriebezweigs 33 mitiiels eines Vorgeleges 14,18 und 30 gekoppelt.

Der zweite Abschnitt 38 des Getriebezweigs 33, welcher treibend mit dem ersten Abschnitt 34 verbunden ist, ist wiederum mit dem Sonnenrad 44 auf der Welle 40 verbunden. Der Abschnitt 34 wirkt als Pumpe, während der Abschnitt 38 als Motor wirkt und umgekehrt. Die Abschnitte 34 und 38 regulieren das auf die Welle 40 von den Planetengetrieben 42 und 66 über das als Reaktionsgiied wirkende Sonnenrad 44 übertragene Drehmoment.

Das erste Hohlrad 52 wird von der Welle 12 (bei eingerückter Kupplung 28) getrieben. Das zweite Hohlrad 60 wird von der Welle 12 (bei eingerückter Kupplung 26) angetrieben.

Das Getriebe 10 arbeitet wie nachstehend beschrieben: Null-Leistung, d. h. Stillstand von Abtriebswelle 64 und Planetenradträger 50, wird erreicht, wenn die Kupplung 28 (Langsambereich) eingerückt wird, so daß das Zahnrad 14 das erste Hohlrad 52 mit vorbestimmter Drehzahl in Drehung versetzt, wobei die Drehzahl auf den Übersetzungsverhältnissen der beteiligten Räder beruht.

Gleichzeitig wird das Sonnenrad 44 (F i g. 2, Punkt A) in eine der Drehrichtung des ersten Hohlrades 52 entgegengesetzten Richtung gedreht, so daß die Geschwindigkeit am Teilkreis des Sonnenrades 44 im wesentlichen gleich der Geschwindigkeit im Teilkreis des ersten Hohlrades 52 ist, so daß der Planetenradträger 50 still steht. Dabei rotieren die ersten Planetenräder 46 auf den Planetenradbolzen 48 um ihren Mittelpunkt, und da sich der Planetenradträger 50 nicht bewegt, erfolgt kein Abtrieb.

Da gleichzeitig das Sonnenrad 44 in der zum Hohlrad 52 entgegengesetzten Richtung getrieben wird, wirkt der Abschnitt 38 als Pumpe, während der Abschnitt 34 als Motor wirkt, und es erfolgt eine Rückgewinnung. Mit »Rückgewinnung« ist gemeint, daß der Getriebezweig 33 dem Planetengetriebe 42 Kraft wieder zurückführt und die innerhalb des Planetengetriebes 42 erzeugte Leistung zu diesem Zeitpunkt der Leistung der Antriebsmaschine plus der von dem Getriebezweig 33 erzeugten Leistung entspricht.

Bei Weiterdrehung des ersten Hohlrades 52 bei eingerückter Langsamlauf-Kupplung 28 und damit allmählicher Abnahme der Geschwindigkeit am Teilkreis des Sonnenrades 44 wirkt dieses als Reaktionsglied, und der Planetenradträger 50 beginnt zu drehen, wobei seine Geschwindigkeit mii der Abnahme der Drehgeschwindigkeit des Sonnenrades 44 zunimmt. Sobald das Sonnenrad 44 zum Stillstand kommt (F i g. 2, Punkt B), wirkt es nur mehr als reines Reaktionsglied, und da sich zu diesem Zeitpunkt die Hubwirkung des Abschnittes 34 auf nahezu Null verringert hat und die rückgewonnene Leistung nicht mehr gegeben ist, arbeitet das Getriebe 10 als normales mechanisches System.

Sobald das Sonnenrad 44 (über Abschnitte 34 und 38) in derselben Richtung wie das erste Hohlrad 52 getrieben wird, nimmt die Geschwindigkeit des Planetenträgers 50 und der Abtriebswelle 64 entsprechend der wachsenden Drehzahl des Sonnenrades 44 zu. Die maximale Abtriebsgeschwindigkeit bei Betrieb im Langsamlauf wird erreicht, sobald das Sonnenrad 44 sich mit maximaler oder fast maximaler Geschwindigkeit in derselben Richtung dreht wie das Hohlrad 52 (F i g. 2, Punkt CX wobei das Hohlrad 52, das Sonnenrad 44 und der Planetenradträger 50 alle in gemeinsamer Drehrichtung rotieren. Zu diesem Zeitpunkt arbeitet das Getriebe 10 als Verzweigungsgetriebe, d. h. die übertra

gene Leistung wird zwischen dem mechanischen System und dem regelbaren System, d. h. dem Planelengetriebe 42 und dem Getriebezweig 33, verzweigt, wobei der Abschnitt 34 als Pumpe und der Abschnitt 38 als Motor wirkt.

Da, wie ersichtlich, bei Betrieb die ersten Ritzel bzw. Planetenräder 46 mit den zweiten Ritzeln bzw. Planetenrädern 56 kämmen, dreht das zweite Hohlrad 60 frei und versetzt auch die Räder 62 und 22 in Drehung. Bei Höchstgeschwindigkeit im Langsamlauf rotieren die Kupplung 28 (Langsamlauf) und die Trommel der Kupplung 26 (Schnellauf) mit derselben Geschwindigkeit wie das Rad 22. Daher läßt sich die Schnellauf-Kupplung 26 einrücken, um das Rad 22 zur gemeinsamen Drehung mit der Antriebswelle 20 zu verbinden.

Nach erfolgtem Einrücken der Schnellaufkupplung 26 wird die Langsam-Kupplung 28 ausgerückt, und die Welle 12 treibt nun das Planetengetriebe 66. Im Schnellaufbetrieb ist die Abtriebsgeschwindigkeit am geringsten, wenn sich das Sonnenrad 44 mit Höchstgeschwindigkeit (Punkt C in F i g. 2) in derselben Richtung wie das zweite Hohlrad 60 dreht. Dabei nimmt das Getriebe 10 wieder seine Wirkungsweise als Rückgewinnungssystem auf, wobei das Sonnenrad 44 wieder Kraft auf die Antriebswelle 20 über die Abschnitte 38 und 34 zurücküberträgt, wobei crsterer als Pumpe und letzterer als Motor wirkt.

Die Drehgeschwindigkeit der Abtriebswelle 64 läßt sich fortschreitend erhöhen durch fortschreitende Herabsetzung der Geschwindigkeit des Sonnenrades 44 bis zum Stillstand (Fig.2. Punkt D). Sobald das Sonnenrad 44 stillsteht, wirkt es wieder als reines Reaktionsglied, da sich die Hubwirkung des Abschnittes 34 bis nahe Null verringert und das Getriebe 10 wieder als rein mechanisches System arbeitet.

Daraufhin erzeugt der fortschreitend erhöhte Antrieb des Sonnenrades 44 in einer zur Drehung des zweiten Hohlrades 60 entgegengesetzten Richtung eine fortschreitend anwachsende Abtriebsgeschwindigkeit der Abtriebswelle 64, wobei die höchste Abtriebsgeschwindigkeit erreicht wird, sobald das Sonnenrad 44 mit Höchstgeschwindigkeit (Punkt E in F i g. 2) entgegengesetzt zur Drehungsrichtung des zweiten Hohlrades 60 dreht. Da das Sonnenrad 44 in entgegengesetzter Richtung zum Hohlrad 60 getrieben wird, wirkt der Abschnitt 34 als Pumpe und der Abschnitt 38 als Motor, wobei das Getriebe 10 wieder als Verzweigungs-Getriebe wirkt.

Die geometrischen Abmessungen aller Planetengetriebeteile (d. h. des Sonnenrades 44, der Planete: ."ader 46 und 56, des Planetenradträgers 50 und der Hohlräder 52 und 60) sind sehr wichtig, da sie das maximale Drehmoment bestimmen, welches innerhalb des Getriebezweiges 33 rückgewonnen werden kann. Außerdem muß die Größe aller Planetengetriebeorgane optimal aufeinander abgestimmt sein, so daß für den gewünschten Bereich konstanter Gesamtausgangsleistung die Höhe des in jedem der zwei Drehzahlbereiche (Langsamlauf, Schnellauf) erzeugten maximalen Drehmoments im wesentlichen gleich ist Punkte F und G in F i g. 2 zeigen, daß das Getriebe sowohl bezüglich der auf den Getriebezweig 33 wirkenden Last als auch des Drehmoments ausgeglichen ist Die Punkte A, C und E in F i g. 2 zeigen, daß die Höchstgeschwindigkeiten des Getriebezweiges 33 in beiden Getriebegängen identisch sind.
Das Getriebe 10 erfüllt die Formel (I), wobei die

Verwendung dieser Formel die Lösung für den Spitzenwert des kleinsten, innerhalb des Getriebes rückgewinnbaren Leistungsbereiches angibt, welcher wiederum dem der maximalen Leistung entspricht, die der Getriebezweig übertragen können muß. Die Formel (I) gibt die Lösung für die kleinstmögliche Leistung der

a) Antriebsleistung;

b) Bereich der konstanten Gesamtausgangsleistung.

Drehzahlregelvorrichtung in einem regelbaren Zweiweg-Getriebe mit zwei stufenlos regelbaren Geschwindigkeitsbereichen und einem weiten Bereich konstanter Gesamtausgangsleistung (d. h. hydromechanisches Zweigang-Getriebe), wenn folgende Werte bekannt sind:

Max. HP₁S₁, -- HP_f: x [1/4 (/(4 x Mcx. HP_ni1R +I)-I)] wobei

HPysp = Leistung des steuerbaren Getriebezweiges

HP_t = Eingangsleistung

HPnvR ⁼ Bereich konstanter Gesamtausgangsleistung

Zu betonen ist, daß die Formel (I) sowohl die Größe des Kraftantriebes als auch des Getriebezweiges auf den maximalen Bereich konstanter Gesamtausgangsleistung bezieht, der mit jeglichem Zweigang-Zweiwege-Getriebe erhältlich ist, solange beide Drehzahlbereiche rückgewinnend arbeiten.

Wird z. B. der Wert von HPe mit 100 gewählt und werden die Bereiche von HPtcor jeweils mit 2:1.6:1, 12:1, 20 : 1 und 42 : 1 angegeben, dann ergeben sich jeweils Max. WVso-Werte von 50; 100; 150; 200 und 300.

Be-rrenzt wird der Bereich der konstanten Gesamtausgangsleistung im Langsamlauf durch das maximale Drehmoment oder den maximalen Druck, dem der Getriebezweig 33 standhalten kann, im Schnellauf hingegen durch die maximale Drehzahlleistung, mit der der Getriebezweig getrieben werden kann. Um den gewünschten maximalen Bereich konstanter Gesamtausgangsteistung erhalten zu können, muß man die maximale Drehkraft, die die Getriebeelemente an einem Ende des Drehzahlbereiches übertragen können, und die maximale Drehzahl, die die Getriebeelemente am anderen Ende des Drehzahlbereiches erreichen können, ausnutzen. An der Übergangsstelle zwischen den zwei Drehzahlbereichen erhöht sich idealerweise der Druck des hydraulischen Getriebezweigs bis zu seiner obersten Grenze.

Der Bereich konstanter Gesamtausgangsleistung (HPtcor) des Zweigang-Zweiweggetriebes läßt sich unter Verwendung der Formel (II) errechnen, wenn die Werte Wfund HPvsd bekannt sind:

HP,

TCOR

αϊ)

Wählt man z. B. den Wert von HP_E mit 100 und die HPvsd-Werte jeweils mit 50,100,150,200 und 300, dann ergeben sich HProojf-Bereiche von jeweils 2:1, 6:1, 12:1,20:1 und 42:1.

Um ein funktionsfähiges System entwickeln und erproben zu können, muß die nachstehende Liste bekannter und/oder abgeleiteter Werte und Faktoren für die verschiedenen Obersetzungsverhältnisse zwischen Sonnenrad und Hohlrad berücksichtigt werden:

1) das dem Getriebe zugeführte Eingangs-Drehmoment,

2) das maximale Drehzahlvermögen der Drehzahlregelvorrichtung.

3) die geometrischen Abmessungen der Übersetzungsverhältnisse von Sonnen- und Hohlrad in den einzelnen zu errechnenden Planetengetrieben,

2i 4) die Tatsache, daß ein synchroner Übergang zwischen den beiden Gängen des Getriebes gegeben sein muß,

5) die niedrigste Abtriebsgeschwindigkeit des Getriebes muß Null sein,

i» 6) die maximale Drehzahl im Langsamlauf (berechnet),

7) die maximale Drehzahl im Schnellgang (berechnet),

8) das maximale Abtriebsdrehmoment im Schnellgang (berechnet),

i~> 9) das maximale Abtriebsdrehmoment im Langsamgang (berechnet) mit demselben auf den steuerbaren Getriebezweig wirkenden Drehmoment (wie im Schneiigang),
10) die gesamte Spanne zwischen minimalem und

■*o maximalem Gesamtabtriebsdrehmoment und die

entsprechende Leistungsspanne (HPtcor im Schnellgang und im Langsamgang) (berechnet).

Sobald der unter Punkt 10 angegebene Wert bestimmt ist, läßt sich ein räumliches Kurvenbild, wie in Fig.4 dargestellt, entwickeln unter Verwendung der einzelnen Übersetzungsverhältnisse des Sonnen- und Hohlrades zur graphischen Darstellung der geometrischen Größen der jeweiligen Planeten- oder Differentialgetriebe, die der jeweiligen Gesamtleistungshöhe genügen können.

Γ" i g. 4 zeigt die Beziehung der folgenden vier Faktoren:

Linie L:

Größenverhältnis von Sonnen- und Hohlrad — Langsamlauf —,
Linie P:

Größenverhältnis von Sonnen- und Hohlrad — Schnellauf —,
Linie M:

Bereich konstanter Gesamtausgangsleistung (HPtcor),
Fläche K:

Die speziell gekrümmte Fläche K zeigt, wo die maximalen Druckkräfte des hydraulischen Getriebezweiges sowohl im Langsamlaufbereich als auch im Schnellaufbereich für die einzelnen Verhältnisse

von Sonnen- und Hohlrad gleich sind (die Fläche K wird begrenzt von der Linie L, M, Λ/und O).

Für jedes Verhältnis von Sonnen- und Hohlrad im Langsamlaufbercich und im Schnellaufbereich gibt es einen Wert für di~ Spanne zwischen minimalem und maximalem Gesamtabtriebs-Drehmoment (HPtcor)

Trägt man ein«. Reihe dieser errechneten Werte und Punkte wie in F ι g. 4 auf, so ergibt sich die gekrümmte Fläche K. Insbesondere ergibt sich die Fläche K aus der Abwicklung einer Reihe gekrümmter Linien, wie z. B. O, wobei sich jede Linie wiederum zuerst durch Errechnung und Auftragen einer Reihe von den einzelnen Spannen zwischen minimalem und maximalem Gesamtabtriebsdrehmoment im Langsamlaufbereich und im Schnellaufbereich für jedes einzelne Verhältnis von Sonnen- und Hohlrad entsprechenden Werten ergibt. Eine Anzahl dieser so abgewickelten Linien ergibt die

Tm beachten ist. daß Fig.4 bzw. insbesondere die spezielle Gestalt und Krümmung der Fläche K in F i g. 4 nur der in den Fig. t — 3 dargestellten Planetengetriebeanordnung eigen ist, d. h. einer kombinierten Planetengetriebeanordnung, wobei ein einfaches Planetengetriebe und ein doppeltes Planetengetriebe ein Sonnenrad gemeinsam haben.

Die Fläche K enthält zwar alle unendlichen Punkte, von denen aus ein (sowohl im Schnellauf- als auch im Langsamlaufbereich) ausgeglichenes System wählbar ist; da aber die Übersetzungsverhältnisse zwischen Sonnen- und Hohlrad von unterhalb 0,27 und oberhalb 0,60 Sonnen-, Hohl- und Planetenräder erfordern, die

jeweils geometrisch gesehen im Randbereich liegen könnten (d. h. zu k^:uin sein könnten), um das gewünschte Drehmoment wirksam übertragen zu können, kann ein bevorzugter, von diesen Werten begrenzter Flächenbereich bestimmt werden.

In F i g. 4 stellt die Fläche Q(begrenzt von den Linien R. S, T. U und einem Teil von N) als Ausschnitt der Fläche K einen solchen bevorzugten oder optimal abgestimmten Flächenbereich für eine zulässige Durchführung dar und enthält alle unendlichen Punkte, von denen ein ausgeglichenes System optimal im Einklang mit den vorher errechneten Kriterien gewählt werden kann.

Eine Analyse von Fig.4 zeigt, daß die Getriebeanordnung in der Lage ist, innerhalb der bevorzugten Fläche Q Bereiche konstanter Gesamtausgangsleistung von ca. 2 : I bis 40 : I und darüber zu bewältigen.

Wird z. B. eine ausgeglichene Konstruktion mit einem Bereich konstanter Gesamtausganssleistung (HPtcor) von 10:1 gewünscht, so lassen sich die Übersetzungsverhältnisse von Sonnen- und Hohlrad sowohl im Schnellauf als auch im Langsamlauf aus Fig.4 entnehmen durch Projizierung jeden beliebigen Punktes der Linie X- Y. welcher innerhalb des Flächenbereichs Q der /YPrroR-10-Linie liegt, auf die Fläche, die von den den Übersetzungsverhältnissen von Sonnen- und Hohlrad im Schnellauf (Linie P) und im Langsamlauf (Linie L) entsprechenden Linien begrenzt wird. Projiziert man z. B. den Punkt X auf die Ebene LP, so ergeben sich Größenverhältnisse von Sonnen- zum Hohlrad von 0,27 für den Langsamlauf und ca. 0,35 für den Schnellauf.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Leistungsverzweigende Getriebeanordnung mit einer Antriebswelle (20), einem ersten Planetengetriebe (42) für Langsamlauf, einem zweiten Planetengetriebe (66) für Schnellauf, einer mit einem gemeinsamen Planetenträger (50) verbundenen Abtriebswelle (64), wobei der Träger einen ersten (46) und einen zweiten Satz Planetenräder (56), die miteinander kämmen, und auf der Antriebswelle (20) ein erstes schaltbares (24) und ein zweites mit ihr kuppelbares (22) Zahnrad lagern, wobei das erste Zahnrad (24) mit einer Außenverzahnung (54) des ersten Hohlrades (52) und das zweite Zahnrad (22) mit einer Außenverzahnung (62) des zweiten Hohlrades (60) kämmen, sowie mit einem stufenlos steuerbaren hydraulischen Getriebezweig (33) mit zwei als Pumpe und Motor arbeitenden und untereinander verbundenen hydraulischen Einheiten (34, 38), dessen erste Einheit (34) mit der Antriebswelle (20) und dessen zweite Einheit (38) mit einem Sonnenrad (44) verbunden ist, welches mit dem ersten Satz Planetenräder (46) kämmt, dadurch gekennzeichnet, daß