DE2757300A1 - Stufenlos einstellbares hydrostatisch- mechanisches verbundgetriebe - Google Patents
Stufenlos einstellbares hydrostatisch- mechanisches verbundgetriebeInfo
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Description
l} ί rma
Zrihnradfabrik Friedrichahafen
Aktiengesel!schalt
799o Friedrichshafen
Stufenlos einstel lbares hydrostat isch-mechanischt-s
Verbundbetriebe
Die Erfindung bezieht sich auf ein stufenlos einstellbares hydrostatisch-mechanisches
Verbundgetriebe, bei dem der hydraulische und der mechanische Leistungszweig in einem als mehrwelliges
Umlauf-Rädergetriebe ausgebildeten Summierungsgetriebe zusammengefaßt
werden, dessen dem hydraulischen Leistungszweig zugeordnete Getriebeglieder über Kupplungen mit der zweiten Hydrostateinheit
mit vorzugsweise konstantem Volumen eines aus dieser und einer ersten stufenlos veränderbaren Hydrostäteinheit gebildeten
hydrostatischen Getriebe verbunden sind.
Ein derartiges Getriebe ist durch die I)T-PS 2 415 oo2 bekannt. Dem mechanischen Getriebezweig ist hierbei ein Wendegetriebe
vorgeschaltet, so daß bei Wendebetrieb alle mit der Einqrmgswelle
in Verbindung stehenden Teile des mechanischen Getriebettils, das nur eine Abtriebswelle aufweist, in ihrer Drehrichtung und den
Drehmassen umgekehrt werden müssen. Ferner ist gleichzeitig eine Anpassung des VerdrängungsVerhältnisses der beiden Hydrostataggregate
erforderlich; dies erfordert eine Hydrostatversteilung
über dem vollen negativen und positiven Verstellbereich. Des weiteren bedingt eine zuverlässige Umschaltung mit einer formschlüssigen
Kupplung, wie es diese bekannte Getriebeausführung aufweist, ein zusätzliches Öffnen beider Bereichskupplungen.
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Für Reservierfahrzeuge i:Jt demnach dieses Getriebe niclit verwendbar.
Des weiteren LriLt aus diesen Gründen auch ein hoher
Verschleiß auf.
Es ist demnach Aufgabe der Elf i nduiuj, ein sLufenlos einstellbares
hydrostatisch-mechanisches Verbundgetriebe der vorgenannten Art zu schaffen, das diese Nachteile nicht aufweist,
sondern das ein sofort wirksames verschleißfreies Umschalten
für den FahrtrichLungswechsel, z.B. von Vorwärts- auf Rückwärtsfahrt,
ermöglicht und darüber hinaus eine hohe Getriebe-Eckleistung zur Optimierung von Leistungsgewicht und -volumen bzw.
I.eistungsd: hte erbringt und das trotzdem mit minimaler h_, Jraulischer
Leistung arbeitet, so daß ein optimaler Wirkungsgrad und eine günstige Lebensdauer gewährleistet sind. Außerdem sollen
die inneren Anfahrwiderstände, die bei weiteren bekannten Getrieben
dieser Art, die unter stillstehendem H^ romotor anfahren, im Losbrechwiderstand
des Hydromotors liegen, beseitigt werden, und es sollen hohe Anfahr-Zugkräfte und somit eine Verbesserung der Anfahrqualität
erreicht weiden.
Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß das Summierungsgetriebe
als fünfwelliges Umlauf-Rädergetriebe mit zwei Abtriebsgliedern ausgebildet ist und daß diesem ein Getriebe
mit zwei Eingangswellen uachgeschaltet ist, die wechselweise
mit den Abtriebsgliedern des Summierungsgetriebes verbindbar sind.
Das Summierungsgetrieue ist zweckmäßigerweise als Planetengetriebe
mit drei ineinandergreifenden Planetenrädern oder mit
zwei ineinandergreifenden Planetenrädc ι jeweils in Einfachoder
Mehrfachanordnung auf einem Steg auszubilden, dessen Sonnenräder mit der zweiten Hydrostateinheit des hydrostatischen Getriebes
wechselweise verbindbar sind, dessen Hohlräder die mit dem nachgeschalteten Getriebe verbindbaren Abtriebsglieder bilden
und dessen Steg mit dem mechanischen Leistungszweig und der Abtriebswelle direkt oder über Zwischenglieder verbunden ist.
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Das Abtriebsglied der Planetengetriebeeinheit sollte hierbei durch dessen Steg gebildet werden, der mittels einer Kupplung
mit einem Abtriebsglied des Summierungsgetriebes verbindbar
ist und der bei abgebremstem HuIilrad über das zugeordnete
Sonnenrad mit dem anderen Abtriebsglied des Summierungsgetriebes in Triebverbindung stellt.
Vorteilhaft ist es ferner, sowohl aus Gründen des Wirkungsgrades als auch des Bauaufwandes, das nachgeschaltete Getraue als
vierwelliges Umlauf-Rädergetriebe, wobei zur Drehrichtungsumkehrung wahlweise zwei Getriebeglieder abbremsbar sein sollten,
oder als dreiwelliges Planetengetriebe, das zwei Eingangswellen, eine abbremsbare Welle und ein an die Abtriebswelle des Verbundgetriebes
angeschlossene Abtriebswelle aufweist, auszubilden.
Das nachgeschaltete Getriebe kann aber auch ein vorzugsweise
als Wendegetriebe ausgebildetes Vorgelegegetriebe sein, dessen beide Antriebsglieder über Schaltkupplungen wechselweise mit der
Abtriebswelle des Verbundgetriebes koppelbar sind.
Vorteilhaft ist es des weiteren, wenn das Verbundgetriebe im
1. Schaltbereich folgende Einstellung aufweist:
a) bei maximal negativer Endverstellung des Verbundgetriebes
bzw. bei maximal möglicher negativer Abtriebsdrehzahl für die Rückfahrgeschwindigkeit ist das Hydrostatgetriebe auf
maximale negative Ve!Stellgröße eingestellt.
b) Hei Stellung "Leerlauf ist das Hydrostatgetriebe auf eine
niedrigere zwischen der maximalen Verstellung und Nullstellung liegende negativen Verstellgröße eingestellt,
z.B. o.6 der maximalen negativen Hydrostat-Verstellgröße.
Ferner ist es angebracht, die beiden dom hydraulischen Leistungszweig zugeordneten Kupplungen derart auszubilden, daß diese
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gemeinsam schaltbar sind. Dadurch wird erreicht, daß der hydraulische
Leistungszweig ausgeschaltet ist, weil bei geschlossenen Kupplungen die Glieder die Sumniierungsgetriebes keine
Negativdrehzahlen aufweisen und dieses somit als Block umläuft.
Zur unmittelbaren Leistungsübertragung sollte des weiteren eines der Getriebeglieder des nachgeschalteten Getriebes mit
der Eingangswelle des Verbundgetriebes koppelbar sein.
Das gemäß der Erfindung ausgebildete stufenlos einstellbare hydrostatisch-mechanische
Verbundgetriebe ist nicht nur einfach in seinem konstruktiven Aufbau und damit wirtschaftlich zu fertigen,
sondern auch sehr vorteilhaft im Betriebsverhalten und in der Anwendung. Wird nämlich das Summierungsgetriebe als
fünfwelliges Umlauf-Rädergetriebe mit zwei Abtriebsgliedern ausgebildet,
dem ein mit dessen Abtriebsgliedern verbindbares, mit zwei Antriebsyliedern vetsehenes Getriebe nachgeschaltet ist, ergeben
sich des weiteren folgende Vorteile:
a) Es ist eine stufenlos* Geschwindigkeitsregelung über
mindestens vier Vorwäi Lsschaltbereiehe möglich;
b) ist das dem Summierungsgetriebe nachgeschaltete Getriebe
als vierwelliges Planetengetriebe ausgebildet oder als Vorgelegegetriebe, mit zwei Eingangswellen,
sind zusäi ■:'.lieh zwei Rückwärtsbereiche möglich;
c) es ist in jedem Betriebszustand hydraulisch-mechanische
Leistungsübertragung . geben - bei geringem hydraulischen Leistungsanteil (hydraulische Leistung im Durchschnitt
unter 15%) und damit; besonders guter Wirkungsgrad;
d) es ist eine hohe Getriebe-Eckleistung bzw. Leistungsausbeute des Hydrostatgetriebes erzielbar. Das bedeutet
geringes Leistungsgewicht und -volumen bzw. es sind kleine preisgünstige Hydrostateinhetten anwendbar;
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e) niedrige Beanspruchung des HydrosLagetriebes;
f) niedrige hydraulische Blindleistung;
g) hohe Schaltqualität, da ein kontinuierlicher Zugkraft- und Wirkungsgradverlauf beim Schaltwechsel gegeben ist;
h) die Antriebsleistung darf bis zu 1oo% größer sein als di<3
Hydrostat-Eckleistung;
i) der bekannte Nachteil des Losbreehmonientes des Hydromotors
entfällt, da beide Hydrostataggregate am Anfahrpunkt in Drehbewegung sind, was eine weitere Erhöhung der Anfahr-Zugkräfte
und außerdem besseres Anf rhrverhalten bringt;
k) es muß nur eine Hydrostatelnheit geregelt werden, nicht
beide;
1) es ist eine kompakte und fahrzeugfreundliche Bauform möglich.
hei dem gemäß der Erfindung ausgebildeten Getriebe wird in
jedem der vier Cchaltbereiche der Hydrostat einmal in seinem negativen und positiven Verstellbereich voll durchfahren und
in jedem Bereich wird die Leistung hydrostatisch-mechanisch, d.h. leistungsver^v/eigt, übertragen. Darin liegen insbesondere die
Vorteile gemäß c) bis k) begründet. Für die Rückwärtsfahrt kann je nach Fahr ou-jförderung wahlweise
- ein Wendegetriebe herkömmlicher Art für gleiche Hückfahr-
und Votwärtsfahrgeschwindigkeiten oder
- eine Wendeeinrichtung mit zwei Rückwärtsfahrbereichen durch eine vierwellige Ausbildung des dem Sununierungsgetriebe
nachgeschalteten Planetengetriebes oder einem entsprechenden Vorgelegetriebe oder
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- ein im ersten Fahrbereich mitenthaltener geringer Rückwärtsfahrbereir-h bei einfachem dem Summierungsgetriebe
nachgescK . Ltetem dreiwelligem Planetentrieb
oder einem entsprechenden Vorgelegegetri ebe mit jeweils zwei Kupplungen bzw. Bremsen
angewandt werden.
Das erfindungsgemäß ausgebildete Verbundgetriebe erlaubt ferner
ujne konzentrische Anordnung der in Planetentriebbauweise ausgebildeten
nachcjeschaltoten Getriebe; dies bringt den Vorteil einer sehr kompakten und fahrzeugfreundlichen Bauform, wie
Ui) te r 1) erwähnt.
Bei dem gemäß der Erfindung ausgebildeten Getriebe wird die eingeleitete
Leistung in einem hydraulischen und einem mechanischen Zweig über alle GeschwindigkeitsbereLche hinweg aufgeteilt, wobei
die hydraulische Leistung über das hydrostatische Getriebe und eine der Kupplungen je naclJqeschaltetem Fahrbereich in das Summierungsgetriebe
geleitet wird. Die mechanische Leistung dagegen fließt unmittelbar in das Suiiuiü erungsgetriebe ein. Durch die
damit möglich gewordene· Ausschöpfunq des vollen negativen und
positiven Drohzahlbereiches der zweiten Ilydrostateinheit innerhalb
eines jeden einzelnen Bereiches ist eine optimale Steigerung di>r Getriebe-Eckleiiitun>i - das ist das Produkt aus maximalem
Abtriebs-Drehmoment und maximaler Abtriebs-Drehzahl bzw. Produkt aus maximaler Anfahr-Zuqkiaft und maximaler Endgeschwindigkeit
dos Fahrzeugs - möglich. Des weiteren ist dadurch die Voraussetzung
gegeben, stoßfreie Schaltübergänge zu schaffen, indem die hydraulischen
BLindleistungsspltzen am jeweiligen Bereichsbeginn,
die vom Bereichs-Größenverhältnis abhängig sind, so bemessen
worden können, daß ein annähernd kontinuierlicher Wirkungsgradii'
rgang am Berei ch.swechsel gegeben ist.
An allen Schall punkten haben die zu schaltenden Kupplungsglieder
iJynchrondrehzah 1 . LU:i jedem Bereichswo.cnseL tritt ein Lastwechsel
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im Summierungsgetriebe ein, der dazu führt, daß die hydraulische
Leistung bei jeder Hochschaltung nach dem Schaltwechsel negativ wird und somit als Blindleistung umläuft.
Das bei hydrostatischen Getrieben bekannte ungünstige Anfahrverhalten
aufgrund des bestehenden Losbrechmomentes des Hydromotors ist bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Verbundgetriebe
dadurch beseitigt, daß der Hydrostat am Anfahrpunkt bereits in Drehbewegung ist. Das Eryebnis hieraus ist, daß der Nachteil des
aus dem Losbrechmoment resultierenden Zugkraftverlustes von ca. 15% entfällt. Vielmehr wird bei der vorgeschlagenen Getriebeausführung
der weitere Vorteil erzielt, daß die Anfahr-Zugkraft gegenüber der iia Eckleistungsfaktor (= Getriebe-Eckleistung durch
Hydrostat-Eckleistung) enthaltenen theoretischen Getriebe-Eckleistungs größer ist, weil die mechanischen Wirkungsgradverluste
des Hydromotors und des mechanischen Triebstranges des hydraulischen Leistungszweiges bis hin zum Summierungsgetriebe zukrafterhöhend
wirken, da im Anfahrbereich der Hydrostat keine Trieb-, sondern Abstützfunktion ausübt und somit die hydraulische übertragung
um die genannte mechanischen Wirkungsyradwerte begünstigt
wird.
Für eine Reihe von Anwondungsfällen in der Praxis ist es nicht
erforderlich, den vieiLen Fahrbereich auszunützen, da durch den
dritten Fahrbereich bereits eine Verdoppelung der Getriebe-Eckleistung gegenüber dem Zwei-Bereichs-Getriebe gegeben ist. Hierbei
besteht der Vorteil, daß am Ende des dritten Fahrbereichs Synchronlauf, d.h. Blocl·umlauf aller mechanischen Ubertragungsmomente,
gegeben ist und aus diesem Grund der Hydrostat außer Last gesetzt werden kann. Dies geschieht durch Kurzschließen der beiden
die hydraulische Leistung führenden Glieder des Summierungsgetriebes und gleichzeitiger Betätigung eines Kurzschlußventils
im Hydrostat-Getriebe. Diese Ausführung bietet sich an für Fahrzeuge, die überwiegend im höhei^n Geschwindigkeitsbereich arbeiten
und eine Getriebe-Eckleistung entsprechend drei
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Fahrberei chen ausreichend ist. Auch arn Ende di.;S ersten Fahrbereiches
ist diese direkte Leistungsübertragung schaltbar, was insbesondere für Λιbeitsmaschinen, die bevorzugt in diesem
Geschwindigkeitsboroieh arbeiten, von Vorteil ist.
Für Fahrzeuge, die alle vier Geschwind i (jkeitsbereiche ausnützen
und dessen bevorzugter Betriebsbereich bei Endübersetzung des
Getriebes liegt, ist in einer weiteren Ausfülirungsform ein
'χ ι i ebstrang mit einer eigenen Schaltkupplung vorgesehen, der
eine Verbindung der Abtriebswelle mit der Antriebswelle ermöglicht,
wodurch ein Direktbetrieb unter Ausschaltung aller übrigen Getriebeelemente bei gutem Wirkungsgrad gegeben ist,
Dieser Betriebszustand ist vorzugsweise automatisch schaltbar.
Für Fahrzeuge mit geringer Rückfahrgeschwindigkeit kann das
Veibundgetriebe ohne eigene Wendegetriebeinrichtung als selbst.ändiges
Fahrgetriebe vorwendet werden. Dabei ist die Rückf
ahrgeschwi i,j igke i t im ersten Fahrbereich mit beinhaltet und
wahlweise bis zu gewissen Grenzen den Fahrzeugforderungen aiipaßbcir.
Der Betriebspunkt "Leerlauf" wird hierbei innerhalb des negativen Drehzahlbereiches der zweiten hydrostatischen
Konstanteinheit bzw. dos negativen Verstel1bereiches festgelegt.
Beispielsweise ka.,i der Leerlaufpunkt bei -o,6 der
maxima.» en Negati vdrehzah L der Konstanteinhei t zwei liegen; dies entspricht einem Verdrängungsverhältnis von -o,G zwischen
der Verstelleinheit und der Konstanteinheit. Die Übersetzungen
i rn Sumniierungsgetriebe nrnvie dessen Aufbau sind hierbei derart
zu wählen, daß die Abtriebswell e des Verbundgetriebes in diesem Betriebszustand stillsteht. Die hydrostatische Konstanteinheit
hat dabei eine iKjjtive Drehzahlgröße, die bei weiterer
Erhöhung eine Negativdrehzahl an der Abtriebswelle für rückfahren u) 1 bei üit-hzahl rücknahme eine Positivdrehzahl der Abtriebswelle
für vorwärts fahren ergibt. Die maximale Uückfahrgeschwindi
gke i t i:;t bei. negativer Endverstellung (-1) der
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Verstelleinheit e reicht. Es stehen also für die Rückfahrgeschwindigkeiten
in diesem Beispiel die Negativdrehzahl in Große von o,4 der maximalen Drehzahl zur Verfügung, was einer
Riickfahrgeschwindigkei t von O.25 der maximalen Vorwärtsfahrgeschwindigkeit
des ersten Schaltbereiches entspricht. Für Vorwärtsfahren kann demnach eine Drehzahlgröße von 0,6 +1 der
maximalen Drehzahl der Konstanteinheit im ersten Bereich ausgenutzt werden. Das Regelorgan - das Hydrostatgetriebe - wird
dabei in seinem Verdrängungsvolumenverhältnis von -0,6 bis +1
stufenlos durchfahren.
Weitere Einzelheiten des gemäß der Erfindung ausgebildeten
stufenlos einstellbaren hydrostatisch-mechanischen Verbundgetriebes
sind den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen, die nachfolgend im einzelnen erläutert sind, zu
entnehmen. Hierbu l zeigen jeweils in schernatischer Darstellung:
Fig. 1 ein aus einem Hydrostatgetriebe und einem
Summierungsgetriebe mit iic^ugeschal teter
dreiwelliyer Planetengetriebeeinheit gebildetes
Verbundgoiriebe,
Fig. 2 das V rbundgetriebe nach Fig. 1 mit einem nachgescj.
1 toten vierwelligen Planetonradgetriebe tür zwei Rückwärtsfahrbereiche,
Fig. 3 die Ausgestaltung des bei dein Verbundgetriebe
nach den Fig. 1 und 2 verwendbaren Suininieruagsgetriebe
als fünfwelliges Planetengetriebe,
Fig. rj das dem Suinmiorunfsgetriebe nach den Fig. 1, 2 und
nachschaltbare Getriebe als Vorgelegegetriebe und
Fig. 6 eine weitete Ausführungsform des hydrostatischmechanischen Verbundgetriebes nach Fig. 1 mit
einem dem Suinmierungstriebe nachgeschalteten Getriebe
in Vorgelege-Bauweise und einer Einrichtung für Direktbetrieb.
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11 -
Das in Fig. 1 daryeste]1Le und mit 1 bezeichnete Verbundgetriebe,
dessen Einyangwolle 6 über eine Kupplung 4 mit der Ab-Lriebswelle 3 einer Antriebsmaschine 2 verbunden ist, besteht
aus einem in einem Gehäuse 5 angeordneten hydrostatischen Ge-Lriebe 11, einem als fünfwelliges Umlauf-Rädergetriebe ausgebildeten
Sumroierungsgetriebes 21 sowie einer diesem nachgeschalteten
Hdiietenget riebeeinheit 31. Die über die Welle 6
eingeleitete Leistung teilt sich hierbei in einen hydraulischen und einen mechanischen Leistungszwoig auf.
Die hydraulische Leistung wird über das hydrostatische Getriebe
11, das aus einer ersto-i Hydrostateinhei t 12 mit stufenlos veränderbaren
Volumen und einer zweiten Hydrostateinheit 13 mit
konstantem Volumen gebildet ist, dem Summierungsgetriebe 21
zugeleitet. Über Zahnräder 14 und 15 stellt dazu die Verstelleinheit
12, die mit der Konstanteinheit 13 einen geschlossenen
Kreislauf 16 bildet, mit der Welle 6 ständig in Triebverbindung.
Pie Leistung der Hydrostateinheiten 12 und 13 wird hierbei über
wahLweise zu schaltenden Kupplungen 19 und 2o, die über Zahnräder
17 und 18 mit diesen verbunden sind, den Sonnenrädern 22 und 2 3 des Summierungsgetriebes 21 zugeführt.
Die median ι sehe Leistung fLießt dagegen direkt oder über nicht
gezeigte Ubersetzungsstufen in das SununLerungsgetriebe 21 ein,
und zwar über den mit der Welle 6 fest verbundenen Steg 26, auf
d^m Planetenräder 27, 2-i und 29 angeordnet sind, die mit dem
Sonnenrad 22 und dem Sonnenrad 2 3 in Eingriff sind. Von den Ilohlrädern 24 oder 2 5 des Summierungsgetriebes 21 kann die
zusammengefaßte Leistung abgenommen werden.
Dcjzu ist das Sonnen'"id 32 der Planeter.radei nliei t 31 mit dem
Mühlrad 24 über eü. Kingangswelle 38 fest verbunden und dessen
VA'CiJ 34, der an die Getriebe-Ausgangswelle 7 angeschlossen ist,
kann mittels einer Kupplung 36 und über eine weitere Eingangswoile
39 mit dom Hol.lrai 25 in Triebverbindung gebracht werden.
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Dazu ist mittels einer Bremse 37 das Hohl rad 33, in das
Planetenräder 35 eingreifen, stillzusetzen.
Planetenräder 35 eingreifen, stillzusetzen.
Der Abtrieb erfolgt bei dem Verbundgetriebe 1 in dem ersten
und zweiten Fahrbereich über die Planetenradeinheit 31, und
zwar bei geschlossener Bremse 37, wobei über das Sonnenrad 32 und den Steg 34 abgetrieben wird. Die Kupplung 36 bleibt dabei geöffnet. Das Hohlrad 25 dreht in unbelastetem Zustand. Am
Ende des zweiten Fahrbereiches hat das Hohlrad 25 und somit
die Kupplung 36 Synchronlauf mit dem Steg 34 dor Planetenradeinheit 31 erreicht.
und zweiten Fahrbereich über die Planetenradeinheit 31, und
zwar bei geschlossener Bremse 37, wobei über das Sonnenrad 32 und den Steg 34 abgetrieben wird. Die Kupplung 36 bleibt dabei geöffnet. Das Hohlrad 25 dreht in unbelastetem Zustand. Am
Ende des zweiten Fahrbereiches hat das Hohlrad 25 und somit
die Kupplung 36 Synchronlauf mit dem Steg 34 dor Planetenradeinheit 31 erreicht.
Der Schaltablauf in den dritten Fahrbereich erfolgt nun durch Schließen der Kupplung 36 und Öffnen der Bremse 37. Dabei erfolgt
eine Lastübernahme von dem Hohlrad 24 auf das Hohlrad 25, das nun direkt mit der Abtriebswell 7 verbunden ist. Die weitere
Geschwindigkei t; -rhöhung erfolgt nun durch Rückstellung der Hydrostatverstellung
bis ο und darüber hinaus bis zu seiner vollen positiven Endverstellunq. .n dieser Stellung haben alle Glieder
des Summierungsgetriebus 21, der Kupplungen 19 und 2o sowie der l'lanetengetriebeinliei t ''1 Synchronlauf erreicht.
Zur Umschaltung in den vierten Bereich erfolgt nun ein Schaltwechsel
von der Kupplung 2o zu Kupplung 19; die Bremse 37 bleibt dabei geschlossen. Bis zum Erreichen der Endverstellung des Verbundgetriebes
wird der Hydrostat von seiner positiven Endverstellung bis zu seiner negativen Endverstellung wiederum voll
durchfahren.
Das hydrostatische Getriebe 11 wird somit in seinem vollen negativen
und positiven Verstellbereich viermal durchfahren, und zwar durch folgende Schaltabi .'iufc:
1. Bereich über Kupplung 19 um] Bremse 37
2. Bereich über Kupplung 2o und Bremse 37
3. Bereich über Kupplung 2o und Kupplung 36
4. Bereich über Kupplung 19 und Kupplung 36.
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Hei der Ausgestal tuny na^h Fi g. 2 let J13 dein Summierunysgetriebe
1 nachgeschaltote Getriebe 131 als vierwelliges Planetengetriebe
ausgebildet, das neben vier Vorwärtsschaitbereichen
zwei Rückwärtsschal thereiehe ermöglicht. Um die Rückwärtsfahrbereiche
zu bewerksteJ1 igen, greift hierbei in das mit dem Hohlrad
2 4 über eine Eingangswelle 138 verbundene Sonnenrad 14 1 und
dem Planetenrad 147 ein weiteres Planetenrad 146 ein, durch das die Drehricht j der Al-t.riebswelle 7 umgekehrt wird und das mit
einem Hohlrad 143 sowie dem ersten Planetenrad 147 kämmt.
Bei abgebremstem Hohl rad 143 durch Betätigen einer Bremse 149
erfolgt tür die Rück 1"ahryeschwindigkei t der Leistungsfluß über
das Sonnenrad 14 1, das Planetenrad 147, das weitere Planetenrad 146 auf den Steg 144, 1 ! ^ des Getriebes 131 und somit auf die
AbtriebswelIe 7. Mittels einer Bremse 148 wird das Hohlrad 142
sti 'LgeseL^t; innerhalb der ersten beiden Vorwärtsfahrbereiche
wird dabei die Leistung von dem Sonnenrad 14 1 über das Planetenrai
147 auf den Steg 111 und die Abtriebswelle 7 geführt, wobei
(I1. zweite Planetenrad 1-16 und das Hohl rad 143 in lastlosem Zustand
sind.
Über den Steg 141J als weiLere Ei ngangswel Ie und eine diesem zugeordnete
geschlossene Kupplung 136 ist im dritten und vierten Fahrbereich die AbtritbswelIe 7 direkt mit dem Hohlrad 25 des
Summierunysgetriebes 21 verbunden. Alle übrigen Glieder des
Planetengetriebes IiI sind dabei lastlos.
Dis Getriebe nach Fig. 2 bildet somit eine FahrgetriebeeinheiL
nut vier Vorwärts- und zwei Rückwärtsgängen, die durch die erweiterte
Planetengetriebeeinheit 1Jl erreicht werden. Die Rückfahrgeschwindigkeit
kann hierbei beliebig groß gewählt werden durch Übersetzungsanpassung in der Planetengetriebeeinheit 131,
Ist für Rückfahrgeschwindigkeit eine geringere Aufahr-Zugkraft
·/■
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zulässig, so kann der Rückfahrbereich entsprechend diesem
Verhältnis vergrößert werden durch eine entsprechende Abstimmung der Übersetzung innerhalb des Hohlrades 143 und des Sonnenrades
14 1. Die Anfahr-Zugkraft im Rückwärtsbereich verändert sich umgekehrt
um das Verhältnis der Bereichsgrößen. Danach ist es möglich, eine fahrzeuggerechte Anpassung unter Berücksichtigung
der geforderten Zugkraft und Geschwindigkeitsverhältniüse vorwärts
und rückwärts optimal zu treffen.
ULe Arbeitsfunktion entspricht der Getriebeausführung nach
Fig. 1, wobei für die ersten und zweiten Vorwärtsbereiche der Abtrieb bei geschlos^. ,iur Bremse 148 und die Rückfahrgeschwindigkeit
für die beiden Rückwärtsbereiche bei geschlossener Bremse 140 erfolgt. Bei Rückwärtsfahrbetrieb wird die Leistung also über
das zusätzliche Planetenzwischenrad 146 übertragen, das die Umkehrung der Abtriebsdrehrichtung bewirkt.
Im Rückwärt-sfahrbereich wird der Hydrostat 11 innerhalb beider
Schaltbereiche zweimal in seinem negativen und positiven Verstellbereich
voll durchfahren, wie bei don beiden ersten Vorwärtsbcreichen.
Dabei sind folgende Scha I tabläufi: gegeben:
Λ7 rwärts: Bereich 1 über Kupplung 1·) und Bremse 148
Bereich 2 über Kupplung 2o und Bremse 148
Bereich 3 über Kupplung 2o und Kupplung 136
bi..i.eich 4 über Kupplung 19 und Kupplung 136
Rückwärts: Bereich 1 über Kupplung 19 und Bremse 119
Bereich 2 über Kupplung 2o und bremse 149.
Die Planetengetriebeeinheit 31 bzw. 131 wird zweckmäßigerweise als separate Baueinheit mit den Kupplungen 36 und 37 bzw. 136,
148 und 149 mit eigenem Gehäuse 5' un 1 51' ausgebildet, um den
unterschiedlichen Fahrzeugforderung, η auf einfache Art gerecht
zu werden.
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Das in den Fig. 3 und 4 dargestellte Sammierungsgetriebe 121 jst als fünfwelliges Planetengetriebe, jedoch nur mit zwei
ineinandergreifenden Planetenrädern 127 und 128 ausgebildet.
Die Funktion dieses Gummierungsgetriebes ist mit der Ausf ührungsform
des Getriebes 2I nach Fig. 1 identisch. Der Unterschied liegt jedoch darin, daß das nut dem ersten Planetenrad 127 kämmende
zweite Planetonrad 128 sowohl in das Sonnenrad 2 3 als auch in das abtreibende Hohl rad 25 direkt eingreift.
Das dem gem. Fit). 1 ausgebildeten Summierungsg.'triebe nachgeschaltete
Getriebe 21! nach Fig. 5 ist in Vorgelegebauart aufgebaut
und erfüll L d ί<_· g Leichen Funktionen wie das vierwellige
Planetengetriebe nach Fig. 2. Im ersten und zweiten Fahrbereich wird die Leistung über das Abt.riebsglied 24 des Summierungsgetriebes
21 bzw. 121 auf die erste Eingangswelle 241 des Getriebes 231 übertragen und gelangt über die Zahnräder 257 und
259 bei geschlossener Kupplung 248 auf die Abtriebswelle 2o7.
Über die mit der Abtr icbswel Ie 2o7 verbundene Wellt- 2o8 und die
Zahnräder 253 und 254 wird die zweite Eingangswelle 245 verzögert zu ersten Lingangswelle 241 des nachgeschalteten
Getriebes 23I proportional hochgetourt, bis das mit der zweiten
Welle 245 verbundene Kupplungsglied 2So Synchronlauf mit dem
Höh Irad 25 dt_s Summierungsgett iebes 21 erreicht hat. Bei Schliessen
der Kupplung 236 und Öffnen der Kupplung 2-18 erfolgt nun eine Lastübernähme von Hohlrad 24 auf Hohl rad 25 des Summierungsgetriebes
21. Die Leistung wird nun über die Kupplung 236, die
Stirnradstufe ?54 und 25J auf die Abtriebswel1e 2o7 direkt übert
ragen.
Jn diesem Ausführungsbeispiel sind neben den vier Vorwärtsgeschwindigkeitsbereichen
auch zwei Kückwäitsbereiche möglich, und
zwar dadurch, daß auf der ersten Eing"ngcweJIe 241 ein weiteres
Zahnrad 24 2 angeordnet .ist, das über ein Zwischenrad 24 3 mit
einem Zahnrad 244 kämmt, das mit ei*,er Schaltkupplung 249 verbunden
ist. Bei einer Leistungsübertragung über das erste Hohlrad
24 des SummierungiKjetriebes kann innerhalb von zwei
909826/0210
Schaltbereichen bei gesc. .ossener Kupplung 24 9 eine Verbindung
mit der Abtriebswelle 2o7 hergestellt und somit eine negative
Abtriebsdrehzahl für Rückwärtsfahren erzeugt werden.
In einer weiteren Ausführungsform nach Fig. 6 ist das nachgeschaltete
Getriebe 331 ebenfalls als Vorgelegegetriebe ausgebildet, wobei die Kupplungen 348, 336 zur Verbindung des ersten
und des zweiten Abtriebsglieds des Summierungsgetriebet» 121 sowie
die Kupplung 349 für den Rückwärtsfahrbereich zusammengefaßt
sind.
Innerhalb des ersten und zweiten Fahrbereichs wird die Leistung
von dem abtreibenden Hohl rad 24 des Summierungsgotriebes 121
auf die Welle 341 als erste Eingangswelle und die Zahnräder 357 und 359 bei geschlosnener Kupplung 348 auf die Abtriebswelle 3o7 übertragen. Jn den beiden Rückwärts f ah rbereichen v/i rd
die Leistung von dem Hohlrad 24 auf die Welle 34 1, die Stirnradstufe
355, 358, 356 über· die geschlossene Kupplung 349 auf die Abtriebswelle 3o7 übertragen. Am Ende des zweiten Fahrbereiches
hat die mit dem Hohlrad 25 des Summierungsgetrtebes über die Stirn
räder 354 und 353 verbundene Welle 3o8 Synchronlauf mit der Abtriehswelle
3c7 erreicht, wobei nach Schließen der Kupplung 336 und offnen der Kupplung 34 8 eine Lastübernahme vom Hohl rad 2 4
auf das Hohlrad 25 des Sumiiuerungsgetriebes 121 erfolgt. Dabei wird die Leistung über die Stirnradstufe 354, 353, die Welle 3o8
über die Kupplung 336 cuif die Abtriebswelle 3o7 übertragen.
_io Getriebeaus Führung besitzt als weiteres eine zusätzliche
Einrichtung für eine direkte Leistungsübertragung, indem bei
Endverstellung, d.h. am Ende des vierten Fahrbereiches, durch eine Verbindung der Welle 3o8 über Zahnräder einer Zahnradstufe
351 und 352 sowie eine Kupplung 35o eine direkte Verbindung der Eingangswelle 6 mit der AbtriebswelIe 3o7 herzustellen
ist.
909826/0210
Die Schaltabläufe der Ausführungen nach rig. 5 und 6 sind
identisch mit der Ausführung nach Fig. 2, wobei die Kupplungen 236, 248 und 2 4'J der Aus tführungsform nach Fig. 5 sowie
die Kupplungen 336, 348 und 349 der Ausführung nach Fig. in der Reihenfolge mit den Kupplungen 136, 148 und 149 der Ausführung
nach Fig. 2 entsprechen.
A 9 .S 1'.V e-s
16. Dezember 1 r/7 7
909826/0210
Claims (1)
- M. Stufenlos einstellbares hydrostatiscli-mechanisches Verbundgetriebe, bei dem der hydraulische und der mechanische Leistungszweig in einem als mehrwelliges Umlauf-Rädergetriebe ausgebildeten Sumniierungsge triebe zusammengefaßt werden, dessen dem hydraulischen Leistungszweig zugeordnete Getriebeglieder über Kupplungen mit der zweiten Hydrostateinheit mit vorzugsweise konstantem Volumen eines aus dieser und einer ersten stufenlos veränderbaren Ilydrostateinheit gebildeten hydrostatischen Getriebe verbunden sind,dadurch gekennzeichnet ,daß das Summierungsgetriebe (21; 121) als lünfwelliges Umlauf-Rädergetriebe mit zwei Abtriebsgliedern (24,25) ausgebildet ist und laß diesem ein Getriebe (31; 131; 2 31;331) mit zwei Eingangszeilen (38,39; 138,145;241,2o8;341,3o8)
nachgeschalt3t ist, die wechselweise mit den Abtriebsgliedern (24,25) des Sumniierungsgetr iebes (21; 121) verbindbar sind.2. Verbundget.riebe nach Anspruch 1,dadurch ge kennzeichne t,daß das Summierungsgetriebe (21; 121) al.s Planetengetriebe mit drei ineinanderg . fenden Planetenrädern (27;28;2(J) oder mit zwei ineinandergreifenden Planetenrädern (127; 128) jeweils909826/0210in Einfach- oder Mehrtachanordnung auf einem Stey ausgebildet ist, dessen Sonnenräder (22,23 bzw. 122,123) mit der zweiten Hydrostateinheit (13) des hydrostatischen Getriebes (11) wechselweise verbindbar sind, dessen Hohlräder (24,25) die mit dem nachgeschalteten Getriebe (31; 131; 231; 331) verb ιndbaren Abtriebsglieder bilden und dessen Steg (26) mit dem mechanischen Leistungszweig und der Antriebwelle direkt oder über Zwischenglieder verbunden ist.3. Verbundgetriebe na>l, Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,daß das Abtriebsglied (34; 14 4) dor I'lanetengetriebeeinheit (31; 131) durch dessen Steg gebildet ist, der mittels einer Kupplung (36; 136) mit einem Abtriebsglied (25) des Summierungsgetriebes (21; 121) verbindbar ist und der bei abgebremstem liohlrad (33; 142) üuur das zugeordnete Sonnenrad (32; 14 1) mit dem anderen Abtriebsglied (24) des Suiiunierungsgetriebes (21; 121) in Triebverbindung stellt.4. Verbundgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bi 3, dadurch gekennzeichnet,daß das nachgeschalteLe Getriebe als vierwelliges Umlauf-Rädergetriebe (131) ausgebildet ist und daß zur Drehrichtungsumkehrung wahlweise zwei Getriebeglieder (Hohlräder 42 oder 43) abbremsbar sind.5. Verbundgeti. iebe nach einem dej. Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,daß das dem Summierungsgetriebe (21;121) nachgeschaltete Getriebe als dreiwelliges Planetengetriebe (31) ausgebildet ist, das zwei Eingangswellen (38;39), eine abbremsbare Welle (Hohlrad 33) und ein an die Abtriebswelle(l)des Verbundgetriebes (1) angeschlossene Aw- r iebswel Le (Steg 34) aufweist.909826/0210 ./.6. Verbundgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,daß das nachgeschaltete Getriebe (231;331) ein vorzugsweise als Wendegetriebe ausgebildetes Vorgelegegetriebe ist, dessen beide Antriebsglieder (241 und 2o8; 341 und 3o8) über Schaltkupplungen (236,248,249;348,336,349) wechselweise mit der Abtriebswelle (2o7;3o7) des Verbundgetriebes (1) koppelbar sind.7. Verbundgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch folgende Einstellung im 1. Schaltbereich:a) bei maximal negativer Endverstellung des Verbundgetriebes (1) bzw. bei maximal möglicher negativer Abtriebsdrehzahl für die Rückfahrgeschwindigkeit ist das Hydrostatgetriebe (11) auf maximal negative Verstellgröße eingestellt;b) bei Stellung "Leerlauf" ist das Hydrostatgetriebe (11) auf eine niedrigere zwischen der maximalen Verstellung und Nullstellung liegende negativen Verstellgröße eingestellt, z.B. o,6 der maximalen negativen Hydrostat-Verstellgröße.8. Verbundgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,daß die beiden dem hydraulischen Leistungszweig zugeordneten Kupplungen (19,2o) gemeinsam schaltbar sind.909826/02109. Vßrbundgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,daß zur unmittelbaren Leistungsübertragung eines der Getiiebeglieder (336) des nachgeschalteten Getriebes (331) mit der Eingangswelle (6) des Verbundgetriebes (1) koppelbar ist.A 9 327 3-s15. Dezember 19V909826/0210
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