DE3532450A1 - Transmission arrangement - Google Patents

Transmission arrangement

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DE3532450A1
DE3532450A1 DE19853532450 DE3532450A DE3532450A1 DE 3532450 A1 DE3532450 A1 DE 3532450A1 DE 19853532450 DE19853532450 DE 19853532450 DE 3532450 A DE3532450 A DE 3532450A DE 3532450 A1 DE3532450 A1 DE 3532450A1
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INGELHEIM GRAF VON PETER
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    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/44—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
    • F16H3/62—Gearings having three or more central gears
    • F16H3/66—Gearings having three or more central gears composed of a number of gear trains without drive passing from one train to another
    • F16H3/666—Gearings having three or more central gears composed of a number of gear trains without drive passing from one train to another with compound planetary gear units, e.g. two intermeshing orbital gears
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16H47/08—Combinations of mechanical gearing with fluid clutches or fluid gearing the fluid gearing being of the hydrokinetic type the mechanical gearing being of the type with members having orbital motion
    • F16H47/085—Combinations of mechanical gearing with fluid clutches or fluid gearing the fluid gearing being of the hydrokinetic type the mechanical gearing being of the type with members having orbital motion with at least two mechanical connections between the hydraulic device and the mechanical transmissions

Abstract

The transmission arrangement described here comprises an infinitely variable hydrodynamic transmission (1) and a planetary coupler mechanism adjustable in steps and coupled to the output shaft (6) of the transmission and to the output shaft (2) of the engine. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Getriebeanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a gear arrangement according to the preamble of claim 1.

Stufenlos verstellbare Getriebe haben in der Regel den Nachteil, daß sie vor allem in den Extremverstellungen relativ schlechte Wirkungsgrade bieten, die meist deutlich unter den Wirkungsgraden eines mehrstufigen Zahnradgetriebes liegen.Infinitely variable gears usually have the disadvantage that they are especially in the extreme adjustments offer relatively poor efficiencies that are mostly clear under the efficiencies of a multi-stage gear transmission lie.

Daneben sind sie für hohe übertragbare Leistungen kaum geeignet.In addition, they are hardly for high transferable performance suitable.

Hydrodyanmsiche Getriebe haben nahe des Kupplungspunktes - vor allem als Trilok-Wandler - hohe Wirkungsgrade und sind auch für hohe Leistungsübertragungen gut geeignet.Hydrodyanic gears have close to the coupling point - especially as a Trilok converter - high efficiency and are also well suited for high power transmissions.

Ein grundsätzlicher Nachteil hydrodynamischer Getriebe liegt darin, daß sie bei kleinem Drehzahlverhältnis (Abtriebswelle/ Antriebswelle) nur niedrige Wirkungsgrade aufweisen.A fundamental disadvantage of hydrodynamic transmissions lies in the fact that at a low speed ratio (output shaft / Drive shaft) have only low efficiencies.

Angesichts des Standes der Technik liegt die Aufgabe der Erfindung darin, ein Getriebe anzugeben, das für hohe Leistungsübertragungen gut geeignet ist und mit dem in einem weiten Bereich die Kennlinie eines idealen stufenlosen Getriebes gut angenähert werden kann, d. h. daß auch bei kleinem Drehzahlverhältnis ein hoher Getriebewirkungsgrad möglich wird.The task lies in view of the state of the art the invention in specifying a transmission that for high Power transmission is well suited and with that in one wide range the characteristic of an ideal stepless Gear can be approximated well, d. H. that also at low speed ratio high gear efficiency becomes possible.

Dies wird durch die im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen erreicht.This is by the in the characterizing part of claim 1 specified measures achieved.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert, in derAn embodiment of the invention will now be described the drawing explained in more detail in the

Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch eine Getriebeanordnung und Fig. 1 shows a schematic section through a gear arrangement and

Fig. 2 ein Kennliniendiagramm der Anordnung nach Fig. 1 zeigt, wobei das Verhältnis der Drehzahl der Abtriebswelle zu der der Antriebswelle an der Abszisse und das Verhältnis des Abtriebsdrehmoments zum Antriebsdrehmoment und der Getriebe-Wirkungsgrad an der Ordinate aufgetragen sind. Fig. 2 shows a characteristic diagram of the arrangement according to Fig. 1, wherein the ratio of the speed of the output shaft to that of the drive shaft on the abscissa and the ratio of the output torque to the drive torque and the transmission efficiency are plotted on the ordinate.

Gemäß Fig. 1 ist ein Verstellwandler 1 als Nebengetriebe vorgesehen. An der Abtriebswelle 2 der Kraftmaschine sind die Pumpe 3 des Verstellwandlers und das Sonnenrad S 1 fest. An einer Nebenwelle 6 sind die Turbine 5 und ebenso die Sonnenräder S 2 und S 3 drehfest angebracht. Der Verstellwandler ist mit verstellbaren Leitschaufeln 9 drosselbar.Referring to FIG. 1, a displacement transducers 1 is provided as a sub-transmission. On the output shaft 2 of the engine, the pump 3 of the variable converter and the sun gear S 1 are fixed. The turbine 5 and also the sun gears S 2 and S 3 are non-rotatably mounted on a secondary shaft 6 . The variable converter can be throttled with adjustable guide vanes 9 .

An der Abtriebswelle 11 des Getriebes zur Arbeitsmaschine ist das Hohlrad H 1 angebracht. Mit dem Planetenträger P 1 bilden Sonnrad S 1 und Hohlrad H 1 den ersten Planetensatz. In diesem Beispiel sind alle Planetensätze Plusgetriebe. Es wären aber auch erfindungsgemäße Getriebe mit Minusgetrieben denkbar.The ring gear H 1 is attached to the output shaft 11 of the transmission to the driven machine. With planet carrier P 1 , sun gear S 1 and ring gear H 1 form the first planetary gear set. In this example, all planetary gear sets are plus gears. However, transmissions according to the invention with minus transmissions would also be conceivable.

Das Hohlrad H 2 des zweiten Planetensatzes ist mit dem Planetenträger P 1 des ersten Planetensatzes drehstarr verbunden.The ring gear H 2 of the second planetary gear set is non-rotatably connected to the planet carrier P 1 of the first planetary gear set.

Hohlrad H 2, Sonnenrad S 2 und Planetenträger P 2 bilden den zweiten Planetensatz.Ring gear H 2 , sun gear S 2 and planet carrier P 2 form the second planetary gear set.

Hohlrad H 3, Sonnenrad S 3 und Planetenträger P 3 bilden den dritten Planetensatz.Ring gear H 3 , sun gear S 3 and planet carrier P 3 form the third planetary gear set.

Der Planetenträger P 2 ist mit dem Hohlrad H 3 drehstarr verbunden. Jeder der Planetenträger P 1, P 2, P 3 kann mit den Brensen B 1, B 2 und B 3 am Gehäuse 21 festgebremst werden.The planet carrier P 2 is rigidly connected to the ring gear H 3 . Each of the planet carriers P 1 , P 2 , P 3 can be braked to the housing 21 with the brakes B 1 , B 2 and B 3 .

Planetenträger P 1 und P 2 können über eine Kupplung 22 kraftschlüssig verbunden werden.Planet carriers P 1 and P 2 can be non-positively connected via a coupling 22 .

Die Funktionsweise des Getriebes läßt sich so erläutern:The operation of the gearbox can be explained as follows:

Es drehe die Antriebswelle 2 mit der konstanten Drehzahl n1 und dem konstanten Drehmoment M 1. Die Übersetzung der Planetensätze sei i = 1, 2, 3.
Bremst man den Planetenträger P 1 am Gehäuse fest, wirkt an den Sonnenrädern S 2 und S 3 kein Bremsmoment. Das gesamte Wellendrehmoment M 1 liegt am Sonnenrad S 1 an. Daher hat man eine konventionelle Getriebestufe mit M H1 = i 1 M 1 und n H1 = n 1/i 1.Turn the drive shaft 2 with the constant speed n 1 and the constant torque M 1 . The translation of the planetary sets is i = 1, 2, 3.
If the planet carrier P 1 is braked firmly on the housing, there is no braking torque on the sun gears S 2 and S 3 . The entire shaft torque M 1 is applied to the sun gear S 1 . Therefore, you have a conventional gear stage with M H 1 = i 1 M 1 and n H 1 = n 1 / i 1 .

Bremst man den zweiten Planetenträger P 2 am Gehäuse fest und löst den Planetenträger P 1, dann wirkt am Hohlrad H 2 ein Bremsmoment, welchem mit einem Drehmoment am Sonnenrad S 2 entgegengewirkt werden muß.If you brake the second planet carrier P 2 firmly on the housing and release the planet carrier P 1 , then a braking torque acts on the ring gear H 2 , which must be counteracted with a torque on the sun gear S 2 .

Daher spaltet sich das Wellendrehmoment M 1 der Antriebswelle 2 auf das Sonnenrad S 1 und auf die Pumpe auf.Therefore, the shaft torque M 1 of the drive shaft 2 splits onto the sun gear S 1 and onto the pump.

Wie in der Literatur (vgl. Müller, H. W.: "Umlaufgetriebe" in Dubbel, Taschenbuch für den Maschinenbau; 14. Auflage, Springer Berlin 1981) gezeigt wird, stehen die Drehmomente an den Sonnenrädern unabhängig von den Drehzahlen in einem festen Verhältnis zueinander. Wenn man nun den Verstellwandler abdrosselt, sinkt das Pumpendrehmoment und damit das Stützmoment am Hohlrad H 1. Damit sinkt die Drehzahl des Hohlrades H 1 und läuft bei völligem Abdrosseln des Wandlers sogar entgegengesetzt der Antriebswelle.As is shown in the literature (cf. Müller, HW: "epicyclic gear" in Dubbel, paperback for mechanical engineering; 14th edition, Springer Berlin 1981), the torques on the sun gears are in a fixed relationship to one another regardless of the speeds. If you now throttle the variable converter, the pump torque and thus the support torque at the ring gear H 1 decrease. This reduces the speed of the ring gear H 1 and even runs against the drive shaft when the converter is completely throttled.

Mit sinkender Drehzahl von H 1 sinkt auch die Drehzahl von S 2. Damit ändern sich Drehzahlverhältnis und Momentverhältnis im Verstellwandler 1. Es läßt sich zeigen, daß sich über eine derartige Verstellung des Verstellwandlers das Drehmoment an der Abtriebswelle 11 anheben läßt. Analoges gilt für das Festbremsen von P 3 und das Kuppeln von P 1 mit P 2.As the speed of H 1 decreases, the speed of S 2 also decreases. This changes the speed ratio and torque ratio in the variable converter 1 . It can be shown that the torque on the output shaft 11 can be raised via such an adjustment of the variable converter. The same applies to the braking of P 3 and the coupling of P 1 to P 2 .

Fig. 2 zeigt das Zugkraftdiagramm eines solchen Getriebes für gegebene Antriebsdrehzahl n 1 und gegebenes Antriebsdrehmoment M 1 an der Welle 2. Dabei ist unterstellt, daß der verwendete Wandler ein verstellbarer Trilok-Wandler entsprechend der europäischen Patentanmeldung 8 51 02 654.2 ist und die Radienverhältnisse von Hohlrad zu Sonnenrad der verschiedenen Planetensätze i 1 = 6, i 2 = 5 und i 3 = 2,5 sind. Fig. 2 shows the traction diagram of such a transmission for a given input speed n 1 and given driving torque M 1 on the shaft 2. It is assumed that the converter used is an adjustable Trilok converter in accordance with European patent application 8 51 02 654.2 and the radius ratios of the ring gear to the sun gear of the various planetary gears i 1 = 6, i 2 = 5 and i 3 = 2.5.

Die waagrechten gestrichelten Linien stellen die Kennlinien der einzelnen Getriebestufen bei ungedrosseltem Wandler dar (Betrieb als reines Schaltgetriebe mit entsprechend hohem Getriebewirkungsgrad). Die durchgezogenen Linien sind die in den einzelnen Getriebestufen durch Wandlerverstellung erreichbaren Kennlinien. Die punktierte Linie zeigt die Momentenlinie eines idealen stufenlosen Getriebes, die strichpunktierten Linien zeigen die Wirkungsgradkurven für die durch Wandlerverstellung erreichbaren (durchgezogenen) Kennlinien.The horizontal dashed lines represent the characteristic curves of the individual gear stages with an unthrottled converter (operation as a purely manual transmission with high gear efficiency). The solid lines are those in the individual gear stages through converter adjustment  achievable characteristic curves. The dotted line shows the torque line of an ideal continuously variable transmission, the dash-dotted lines show the efficiency curves for the (solid) characteristic curves that can be achieved by adjusting the converter.

Wie man sieht, kann für Beschleunigungen die Ideallinie gut angenähert werden.As you can see, the ideal line for accelerations to be well approximated.

Claims (4)

1. Getriebeanordnung mit einem an die Abtriebswelle (2) einer Kraftmaschine ankoppelbaren, stufenlos verstellbaren hydrodynamischen Getriebe (1) und einem mit dessen Abtriebswelle (6) gekoppelten, mechanischen Getriebe, dadurch gekennzeichnet, daß das mechanische Getriebe ein stufenweise einstellbares Übersetzungsverhältnis hat.1. Gearbox arrangement with a steplessly adjustable hydrodynamic transmission ( 1 ) which can be coupled to the output shaft ( 2 ) of an engine and a mechanical transmission coupled to the output shaft ( 6 ) thereof, characterized in that the mechanical transmission has a stepwise adjustable transmission ratio. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mechanische Getriebe ein Planetenkoppelgetriebe mit u Planetensätzen ist, bei dem eine Welle (12) eines ersten Planetensatzes drehfest mit der Abtriebswelle (11) des Planetenkoppelgetriebes verbunden ist, bei dem in jedem Planetensatz eine Welle (4, 7, 8) direkt oder indirekt über das hydrodynamische Getriebe (1) von der Kraftmaschine angetrieben ist und eine dritte Welle (13, 15) von n-1 Planetensätzen drehfest mit der Abtriebswelle (14, 16) eines anderen Planetensatzes verbunden ist, und bei dem die dritte Welle (13, 15, 17) mindestens eines Planetensatzes am Gehäuse festbremsbar oder mit der dritten Welle (13, 15, 17) eines anderen Planetensatzes über eine lösbare Kupplung kraftschlüssig verbindbar ist.2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the mechanical transmission is a planetary coupling gear with u planetary gears, in which a shaft ( 12 ) of a first planetary gear set is rotatably connected to the output shaft ( 11 ) of the planetary coupling gearbox, in which in each planetary gear set a shaft ( 4, 7, 8 ) is driven directly or indirectly via the hydrodynamic transmission ( 1 ) by the engine and a third shaft ( 13, 15 ) of n -1 planetary gears is rotatably connected to the output shaft ( 14, 16 ) of another planetary gear set , and in which the third shaft ( 13, 15, 17 ) of at least one planetary gear set can be braked to the housing or can be non-positively connected to the third shaft ( 13, 15, 17 ) of another planetary gear set via a releasable clutch. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Welle (4) eines Planetensatzes drehfest mit der Abtriebswelle (2) der Kraftmaschine verbunden ist und jeweils eine Welle (7, 8) der anderen Planeten sätze von der Abtriebswelle (6) des hydrodynamischen Getriebes (1) angetrieben ist.3. Arrangement according to claim 2, characterized in that a shaft ( 4 ) of a planetary gear set is rotatably connected to the output shaft ( 2 ) of the engine and each shaft ( 7, 8 ) of the other planetary gear sets by the output shaft ( 6 ) of the hydrodynamic Gear ( 1 ) is driven. 4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das hydrodynamische Getriebe (1) ein verstellbarer Trilok-Wandler ist.4. Arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the hydrodynamic transmission ( 1 ) is an adjustable Trilok converter.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5279527A (en) * 1992-04-17 1994-01-18 Crockett Samuel J Shiftless, continuously-aligning transmission
FR2702814A1 (en) * 1993-03-10 1994-09-23 Jong Oh Ra Variable-speed automatic transmission

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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