DE2757300A1

DE2757300A1 - Stufenlos einstellbares hydrostatisch- mechanisches verbundgetriebe

Info

Publication number: DE2757300A1
Application number: DE19772757300
Authority: DE
Inventors: Friedrich Ehrlinger; Michael Meyerle; Anton Ott
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1977-12-22
Filing date: 1977-12-22
Publication date: 1979-06-28
Also published as: DE2757300C2; IT1109337B; GB2013798B; FR2412761B1; FR2412761A1; IT7852390A0; GB2013798A; US4286477A

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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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.

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.

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

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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.

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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

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Claims

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) jeweils

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in 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.

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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.

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9. 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-s

15. Dezember 19V

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