DE3817292A1 - Leistungsverzweigungsgetriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Leistungsverzweigungsgetriebe, ins­ besondere für Fahrzeuge, mit einem mechanischen und einem hy­ drostatischen Teil mit den Merkmalen des Oberbegriffs des An­ spruches 1.

Getriebe dieser Art sind z. B. aus DE-PS 29 04 572 oder DE-PS 36 24 989 bekannt geworden. Hiermit werden die gestellten Auf­ gaben in der Praxis gut gelöst. So sind die Hydrostateinheiten als separate Bauteile von außen her montierbar und zur Wartung zugänglich, wobei das Getriebegehäuse selbst im wesentlichen nur den mechanischen Getriebeteil aufzunehmen hat. Der Ab­ triebsflansch befindet sich zwischen den Hydrostateinheiten direkt am Getriebegehäuse. Die axiale Baulänge zwischen An- und Abtrieb ist somit geringer als die Gesamtlänge des Getriebes, was insbesondere bei Bussen mit Heckmotor vorteilhaft ist.

Durch die beschriebene Anordnung der Hydrostateinheiten auf Wellen, die radial neben dem Planetendifferentialgetriebe vor­ beigeführt sind, hat das Getriebe jedoch eine große Breite. Für den Einsatz in anderen Fahrzeugen, z.B. Pkw′s, bereitet diese Anordnung daher Einbauschwierigkeiten, da dort schmale und meist langgestreckte Getriebe notwendig sind. Auch für Busse mit quer im Heck angeordneter Antriebsanlage ist das bekannte Getriebe nicht geeignet, weil dabei in der Regel ein Winkelge­ triebe am Getriebegehäuse angeflanscht werden muß. Ferner stö­ ren die Hydrostateinheiten bei Schrägeinbau des Getriebes und bei großem Gelenkwellenbeugewinkel.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Getriebe gemäß dem Gattungsbegriff derart zu gestalten, daß der Bauraum kleiner wird und das Getriebe bessser an geänderte Einbaubedingungen, insbesondere schmale Einbauräume, anpaßbar und vielseitiger verwendbar ist.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des An­ spruches 1 gelöst, abweichend von dem Getriebe gemäß DE-PS 29 04 572. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, das vierwellige Pla­ netendifferentialgetriebe derart innerhalb des Getriebegehäuses anzuordnen, daß alle Wellen, also die zentrale Antriebswelle mit dem größeren Sonnenrad, die Hohlwelle mit dem kleineren Sonnenrad, die mit dem Planetenträger verbundene Welle sowie die mit dem Außenkranz verbundene Welle auf derselben Seite des Differentialgetriebe herausgeführt sind. Darüber hinaus befin­ den sich die Hydrostateinheiten und deren Antrieb auf derjeni­ gen Seite des Differentialgetriebes, auf der die vier Wellen herausgeführt sind.

Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß beide Hydro­ stateinheiten auf derjenigen Seite des Planetendifferential­ getriebes angeordnet und von dort aus angetrieben werden kön­ nen, auf welcher Bauteile geringer radialer Abmessungen liegen, also nur Wellen und Lager. Es ist dadurch möglich, die Achsen der Hydrostateinheiten nahe zusammenzurücken, so daß die ra­ diale Baugröße, insbesondere die Breite des Getriebes gering­ gehalten werden kann. Die Achsen der Hydrostateinheiten befinden sich durch die erfindungsgemäße Maßnahme innerhalb des Durchmessers des Planetendifferentialgetriebes. Darüber hinaus werden die Hydrostateinheiten ins Innere des Getriebegehäuses verlegt, so daß sie keine eigenen Gehäuse benötigen. Es können vereinfachte und leichtere Einbauaggregate verwendet werden, womit sich auch die Verlegung der Hochdruckhydraulikleitungen vereinfacht. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung der Hydrosta­ ten besteht darin, daß die großen Massen dieser Aggregate nicht auf der Rückseite des Getriebes einen schweren Überhang bilden, sondern näher am motorseitigen Getriebeflansch angeordnet sind. Dadurch ergibt sich nicht nur eine Entlastung für den Verbin­ dungsflansch, sondern auch ein günstigeres Schwingungsverhalten für die Aufhängung des Motor-Getriebeblockes, weil die Getrie­ bemassen näher am Verbindungsflansch konzentriert sind.

Bei dem Getriebe gemäß DE-OS 36 24 989 sind die Hydrostatein­ heiten in axialer Richtung etwa im Bereich des Planetendif­ ferentialgetriebes angeordnet. Der Antrieb erfolgt über ela­ stische Kupplungen, weil die Hydrostateinheiten gemeinsam mit einem Steuerblock elastisch im Getriebegehäuse aufgehängt sind. Auch bei dieser Bauform hat das Getriebe eine große Breite, weil die Antriebswellen am Planetendifferential seitlich vor­ beigeführt sind. Ferner ist die Rückseite des Getriebes verbaut und eignet sich nicht zum Anbau weiterer Bauteile, z.B. eines Winkelgetriebes.

Getriebe, bei denen Hydrostateinheiten auf der der Getriebea­ ntriebsseite liegen, sind ferner aus der DE-PS 27 16 960 und DE-PS 27 58 659 bekannt. Beim Gegenstand beider Schriften han­ delt es sich um Getriebe mit einer dauernd mit der Eingangs­ welle verbundenen Verstellpumpe und einem Hydromotor konstanter Schluckmenge, wobei kein Wechsel der Kraftrichtung oder Funk­ tion eintritt. Bei beiden Getriebearten fehlt das für die Er­ findung gattungstypische Planetendifferentialgetriebe mit der Umschalteinrichtung. Beiden bekannten Getrieben ist jeweils eine mechanische mehrstufige Schalteinrichtung nachgeordnet.

Aus der DE-PS 36 05 203 ist eine weitere Getriebebauart be­ kannt, die ebenfalls, wie aus den Fig. 6 bis 9 zu erkennen ist, Hydrostateinheiten aufweist, die der Getriebeantriebsseite zugewandt sind. Es handelt sich dabei aber wiederum um eine Verstellpumpe, die dauernd mit der Getriebeantriebswelle ver­ bunden ist. Der auf eine konstante Schluckmenge eingestellte Hydromotor weist keine Umschalteinrichtung auf, die mit einem der Erfindung ähnlichen Planetendifferentialgetriebe mehrere Betriebsbereiche ermöglichen kann. Daher weist auch das Ge­ triebe gemäß der DE-PS 36 05 203 mehrere mechanische nachgeord­ nete Schaltstufen auf.

Gemäß Anspruch 2 ist vorgesehen, das Planetendifferentialge­ triebe so im Getriebegehäuse anzuordnen, daß die besagten Wel­ len und deren Anschlüsse zu den Hydrostateinheiten zur An­ triebsseite des Getriebes gerichtet sind und daß sich dort auch die Hydrostateinheiten befinden. Damit wird erreicht, daß die hydraulische Steuerung in einem gemeinsamen kompakten Block zusammengefaßt werden kann. Die notwendige Hilfspumpe, die im­ mer gemeinsam mit der Antriebswelle umläuft, befindet sich da­ durch vorteilhaft mit kurzen Leitungen in der Nähe der Hydro­ stateinheiten. Zweckmäßige konstruktive Ausgestaltungen sind in den Ansprüchen 3 bis 5 wiedergegeben. Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht gemäß Anspruch 6 darin, daß die parallelen Achsen der Hydrostateinheiten und die von der An- bzw. Abtriebswelle definierte Hauptachse des Getriebes nicht in einer Ebene liegen, also nicht exakt nebeneinander angeordnet sind. Vielmehr ist vorgesehen, die Achsen der Hydro­ stateinheiten so zu schwenken, daß - in Achsrichtung gesehen - die Verbindungslinien der Achsen der Hydrostateinheiten und der Getriebehauptachse ein Dreieck bilden. Der Vorteil dieser Maß­ nahme besteht darin, daß das Getriebe noch schmaler ausgeführt werden kann. Gemäß den Ansprüchen 6 und 7 ist vorgesehen, dem Planetendifferentialgetriebe, das mit Hydrostateinheiten und der Umschalteinrichtung schon mehrere Betriebsbereiche auf­ weist, noch weitere feste oder schaltbare Gangstufen nachzuord­ nen. Insbesondere läßt sich vorteilhaft ein Wendegetriebe zwi.­ schen die dem Getriebeabtrieb zugeordnete Planetenträgerwelle und der Abtriebswelle anordnen. Dadurch wird der mögliche Ein­ satzbereich des Getriebes erweitert.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel zeigt, näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen schematischen Getriebe-Längsschnitt, wobei alle Wellen in der Zeichenebene liegen.

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Hauptgetriebekompo­ nenten in Achsrichtung gesehen.

Die Fig. 1 zeigt schematisch ein Getriebe, bei dem in einem gemeinsamen Gehäuse 1 ein vierwelliges Planetendifferentialge­ triebe 2, zwei Hydrostateinheiten 3 und 4, ein gemeinsamer Steuerblock 5 sowie ein nachgeordnetes mechanisches Getriebe 6 untergebracht sind. Der Antrieb erfolgt über eine elastische Kupplung 7 auf eine Antriebswelle 8. Diese mündet in ein erstes größeres Sonnenrad 9. Ein zweites kleineres Sonnenrad 10 befin­ det sich direkt neben dem größeren Sonnenrad 9 auf der dem An­ trieb zugewandten Seite. Beide Sonnenräder stehen, wie beim bekannten Getriebe, mit aus zwei ungleich großen Rädern beste­ henden Doppelplaneten 11/11 a in Verbindung, die ihrerseits auf einem Planetenträger 12 gelagert sind. der Planetenträger ist zur Abtriebsseite hin mit einer Zwischenwelle 13 verbunden. Mit dem größeren der beiden Planetenräder 11 ist ein Außenkranz 14 des Planetendifferentialgetriebes 2 in Eingriff. Die vier Wel­ len des Planetendifferentialgetriebes 2 sind die Antriebswelle 8, eine mit dem kleineren Sonnenrad 10 verbundene erste Hohl­ welle 15, eine mit dem Planetenträger 12 verbundene zweite Hohlwelle 16 und eine mit dem Außenkranz 14 verbundene dritte Hohlwelle 17. Alle vier Wellen 8, 15, 16, 17 sind in der be­ schriebenen Reihenfolge ineinander gesteckt angeordnet und in­ nerhalb des Getriebes zur Seite des Getriebeantriebes hin herausgeführt. Dabei bildet die zweite Hohlwelle 16 mit der Zwischenwelle 13 eine Funktionseinheit, da beide Wellen mit dem Planetenträger 12 verbunden sind.

Die Hydrostateinheiten 3, 4 befinden sich auf der dem Getriebe­ antrieb zugewandten Seite des Planetendifferentialgetriebes 2 und sind mit ihrer Stirnseite in direktem Kontakt mit dem Steuerblock 5, der an der vorderen Getriebestirnseite angeord­ net ist und in dem alle hydraulischen Organe und Steuerfunktio­ nen vereinigt sind. Der Antrieb der ersten Hydrostateinheit 3 erfolgt über en Stirnradpaar 18, 19 von der dritten Hohlwelle 17 aus auf eine Antriebswelle 20. Die zweite Hydrostateinheit 4 mit Antriebswelle 21 wird über ein Vorgelegewelle 22 angetrie­ ben, die der Deutlichkeit halber zwischen der Hydrostateinheit 4 und der ersten Hohlwelle 15 in der Zeichenebene dargestellt ist. Die Vorgelegewelle umfaßt eine Umschalteinrichtung 23, z.B. über Klauen und Schiebemuffe, mittels der die zweite Hydrostateinheit 4 wie bekannt mit zwei unterschiedlichen Kraftwegen gekoppelt werden kann. Dazu ist ein Zahnradpaar 24, 25 zwischen der zweiten Hohlwelle 16 bzw. ein Zahnradpaar 26, 27 zwischen der ersten Hohlwelle 15 und jeweils der Vorgelege­ welle 22 vorgesehen. Ein weiteres Zahnradpaar 28, 29 verbindet die Vorgelegewelle 22 mit der Antriebswelle 21 der zweiten Hydrostateinheit 4.

Auf der Antriebswelle 8 befindet sich eine Zahnradstufe 30, 31 zum Antrieb einer Hilfspumpe 32, die dauernd mit der Antriebs­ welle 8 umläuft und wie bekannt die Versorgung mit Druck- und Schmiermittel übernimmt. Mit 33 sind die Verstellzylinder für die Hydrostateinheiten 3, 4 bezeichnet. Die Funktion der Hydro­ stateinheiten 3, 4 sowie der Umschalteinrichtung 23 und des Steuerblockes entspricht derjenigen des eingangs zitierten gattungsbildenden Getriebes.

Wesentlich bei der erfindungsgemäßen Getriebeanordnung ist, daß die Hydrostateinheiten 3, 4 in voller Länge zwischen dem Plane­ tendifferentialgetriebe 2 und dem Steuerblock 5 angeordnet sind. Sie können dabei radial sehr nahe an die durch die An­ triebswelle 8 gekennzeichnete Hauptachse des Getriebes herange­ rückt werden, also an die Stelle, wo nur Bauteile geringer ra­ dialer Abmessungen vorhanden sind (Hohlwelle 15). Dadurch ist es möglich, die Breite gegenüber dem bekannten Getriebe deut­ lich zu reduzieren. Dazu sind gemäß der Erfindung alle An­ triebswellen des Planetendifferentialgetriebes zur selben Seite hin herangeführt ohne seitliche Umgehung des Planetendifferen­ tialgetriebes. Der radiale Abstand zwischen der Hauptachse des Getriebes und der Längsachse der Hydrostateinheiten kann somit kleiner sein als der äußere Radius R des Planetendifferential­ getriebes.

Dargestellt ist ferner ein als Wendegetriebe ausgebildetes Nachschaltgetriebe 6. Es umfaßt ein Planetengetriebe, bestehend aus Sonnenrad 35, Planetenrad 36, Planetenträger 37 und Außen­ kranz 38. Der Außenkranz 38 ist mit der Getriebeabtriebswelle 39 verbunden, das Sonnenrad 35 mit der schon beschriebenen Zwi­ schenwelle 13. Der Planetenträger 37 und der Außenkranz 38 sind über eine axial verschiebbare Muffe 40 verbindbar. In einer ersten Stellung dieser Schiebemuffe 40 läuft das Planetenge­ triebe als Block um, so daß das Sonnenrad 35 und die Abtriebs­ welle 39 dieselbe Drehrichtung aufweisen. Wird die Schiebemuffe 40 in eine zweite Stellung gebracht, kommt sie mit einem festen Klauenring 41 am Getriebegehäuse in Eingriff, so daß der Plane­ tenträger 37 festgehalten ist. Dadurch tritt für die Abtriebs­ welle 39 eine Drehrichtungsumkehr ein. Mit 42 ist die Betäti­ gungseinrichtung für die Schiebemuffe 40 bezeichnet.

Die Fig. 2 zeigt schematisch eine Stirnansicht auf die Kompo­ nenten des Getriebes nach Fig. 1. Die Hydrostateinheiten 3, 4 sind von der Horizontalen nach oben geschwenkt, so daß deren Längsachsen mit der Getriebelängsachse ein Dreieck bilden. Auch durch diese Maßnahme kann das Getriebe schmaler gebaut werden. Die Vorgelegewelle 22 ist vertikal oberhalb der Getriebean­ triebswelle 8 bzw. der Hauptachse angeordnet, unterhalb davon befindet sich die Hilfspumpe 32. Dargestellt sind ferner die zum Antrieb der Hydrostateinheiten 3, 4 erforderlichen Zahnrad­ paar 18, 19, 24, 25, 26, 27, 28, 29 sowie die Außenkontur des Planetendifferentialgetriebes mit Radius R.

In Abwandlung der beschriebenen Ausführungsform des Getriebes können die Hydrostateinheiten 3, 4 auch vertikal, also oberhalb bzw. unterhalb der Getriebe-Hauptachse angeordnet sein. Dement­ sprechend wären dann die Vorgelegewelle 22 und die Hilfspumpe 32 seitlich angeordnet. Mit dieser Maßnahme läßt sich je nach Bedarf eine weitere Anpassung der Getriebegehäuse-Kontur an die Einbausituation erreichen.

Claims (9)

1. Hydrostatisch-mechanisches Leistungsverzweigungsgetriebe, insbesondere für Fahrzeuge, mit mindestens zwei über Schaltkupplungen bei Synchronlauf schaltbaren Betriebsbe­ reichen, mit den folgenden Merkmalen:

• a) ein erster mechanischer Teil umfaßt ein vierwelliges Planetendifferentialgetriebe, das aus zwei Sonnenrädern unterschiedlichen Durchmessers, einem Planetenträger mit Doppelplaneten und einem Außenkranz besteht, wobei die Getriebeantriebswelle mit dem größeren Sonnenrad und die Getriebeabtriebswelle mit dem Planetenträger verbunden ist;
• b) ein zweiter hydrostatischer Teil umfaßt zwei energe­ tisch miteinander gekoppelte, in beiden Drehrichtungen als Pumpe und Motor betreibbare verstellbare Hydrostat­ einheiten, die mit dem mechanischen Teil gekoppelt sind;
• c) die eine Hydrostateinheit steht dauernd mit dem Außen­ kranz des Planetendifferentialgetriebes in Verbindung, während die andere Hydrostateinheit mittels einer Um­ schalteinrichtung in einer ersten Schaltstellung mit der Getriebeabtriebswelle und in einer zweiten Schalt­ stellung mit dem kleineren der beiden Sonnenräder des Planetendifferentialgetriebes verbindbar ist;

gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Merkmale:

• d) alle Wellenanschlüsse (8, 15, 16, 17) des Planeten­ differentialgetriebes (2), die zum Anschluß an die bei­ den Hydrostateinheiten (3, 4) dienen, befinden sich auf ein und derselben Seite des Planetendifferentialgetrie­ bes (2);
• e) die Hydrostateinheiten (3, 4) befinden sich auf dersel­ ben Seite des Planetendifferentialgetriebes (2) wie die genannten Wellenanschlüsse (8, 15, 16, 17).

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Wellenanschlüsse (8, 15, 16, 17) sowie die Hydrostat­ einheiten (3, 4) auf der dem Getriebeantrieb zugewandten Seite des Planetendifferentialgetriebes (2) befinden.

3. Getriebe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vier Wellen (8, 15, 16, 17) des Planetendifferentialge­ triebes (2) koaxial zueinander wie folgt angeordnet sind: Die mit dem größeren Sonnenrad (9) verbundene Getriebean­ triebswelle (8) ist als Vollwelle ausgebildet und von einer mit dem kleineren Sonnenrad (10) verbundenen ersten Hohl­ welle (15) umschlossen, wobei diese ihrerseits von einer mit dem Planetenträger (12) verbundenen zweiten Hohlwelle (16) sowie einer mit dem Außenkranz (14) verbundenen drit­ ten Hohlwelle (17) umgeben ist.

4. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sich die Umschalteinrichtung (23) auf einer zur Getriebeantriebswelle (8) parallelen Vorgelegewelle (22) befindet, die, im Kraftfluß, zwischen der Welle (21) der anderen Hydrostateinheit (4) und der mit dem kleineren Sonnenrad (10) verbundenen ersten Hohlwelle (15) bzw. der mit dem Planetenträger (12) verbundenen zweiten Hohlwelle (16) angeordnet ist.

5. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Hydrostateinheiten (3, 4) als Bausatz- Aggregate ohne eigenes Gehäuse ausgebildet sind.

6. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die zur Getriebeeingangswelle (8) parallelen Wellen (20, 21) der Hydrostateinheiten (3, 4) um die Haupt­ achse des Getriebes so geschwenkt sind, daß die drei Ach­ sen, in Getriebelängsrichtung gesehen, ein Dreieck bilden.

7. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß dem Planetendifferentialgetriebe (2) ein me­ chanisches Getriebe (6) nachgeordnet ist.

8. Getriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem Planetendifferentialgetriebe (2) ein umschaltbares Wendege­ triebe (6) nachgeordnet ist.