DE3885219T2 - Hydromechanisches Lenkgetriebe mit erweitertem Arbeitsbereich. - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf synchron schaltende hydromechanische Mehrgang-Lenktransmissionen für ketten-legende oder bremsgelenkte, mit Rädern versehene Fahrzeuge, die hydraulische Komponenten, um für kontinuierliche veränderbare hydrostatische Antriebsverhältnisse zu sorgen, und mechanische Komponenten aufweisen, deren Arbeitsvorgänge durch Kupplungen und Bremsen selektiv gesteuert werden, damit die Transmission in mehreren unterschiedlichen hydrostatischen und hydromechanischen Gängen arbeitet, und wobei die Lenkung bzw. Steuerung durch Verwendung von einer oder mehreren hydrostatischen Vorrichtungen herbeigeführt wird, um zwischen linken und rechten Transmissionsausgängen eine Geschwindigkeitsdifferenz herbeizuführen. Genauer gesagt, bezieht sich die vorliegende Erfindung auf solche Transmissionen, die eine interne, integrale Lenkung aufweisen, die aus der Verwendung der gleichen hydrostatischen Einheiten für sowohl den Antrieb als auch die Lenkung resultiert, anstatt aus der Verwendung von getrennten, dezidierten hydrostatischen Einheiten, um einen Geschwindigkeitsunterschied zwischen den linken und rechten Transmissionsausgängen hervorzurufen, um eine Lenkung herbeizuführen. Insbesondere bezieht sich diese Erfindung auf jene Klasse von Mehrgang- Lenkungstransmissionen, die auch ausdrücklich unterschiedliche Drehzahl- und Drehmomentverhältnisse in den verschiedenen Gängen hat und die Verwendung von Kupplungen in dem Lenkungspfad vermeidet.
• Die vorliegende Erfindung ist eine Verbesserung gegenüber der Lenkungstransmission, die in US-A-4 485 691 mit dem Titel "Simplified Hydromechanical Steering Transmission" beschrieben ist, die ihrerseits eine Verbesserung gegenüber der Lenkungstransmission ist, die in US-A-4 345 488 mit dem Titel "Hydromechanical Steering Transmission" beschrieben ist. US-A-4 485 691 beschreibt eine vereinfachte hydromechanische Lenkungstransmission, wie sie im Oberbegriff von Anspruch 1 der vorliegenden Anmeldung angegeben ist.
• Es ist eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte, eine einzige Hauptachse aufweisende hydromechanische Lenkungstransmission der in der US-A-4 485 691 beschriebenen Art zu schaffen, wobei der Gangschaltmechanismus in der Lage sein soll, wenigstens vier Geschwindigkeitsbereiche in Vorwärtsrichtung zu erzeugen, und eine vereinfachte und ökonomische Konstruktion hat und effizient und sicher im Betrieb ist.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine unbegrenzt veränderbare, synchron schaltende hydromechanische Mehrgang- Transmission mit geteiltem Ausgang geschaffen, die einen hydrostatischen ersten Gang mit voller Reversierungskonfiguration und zweite, dritte und vierte hydromechanische Gänge hat, die durch einen vereinfachten Gangschaltmechanismus herbeigeführt werden. Ein Unterschied in den rechten und linken Ausgangsgeschwindigkeiten, um eine interne Lenkung herbeizuführen, d. h. einen Lenkungsunterschied, ist in allen Gängen aus hydrostatischen Einheiten verfügbar, deren Ausgänge einen ersten Gang hydrostatisch antreiben und in Verbindung mit mechanischen Eingängen zweite, dritte und vierte Gänge hydromechanisch antreiben. Die Antriebsverhältnisse in den ersten, zweiten und dritten Gängen sind wechselseitig unabhängig, und als eine Folge dieser Unabhängigkeit kann jeder dieser ersten drei Gänge dazu gebracht werden, ein unabhängiges und bestimmtes Antriebsdrehmomentverhältnis zu haben, während das gleiche Lenkmomentverhältnis überall beibehalten wird. Als eine Konsequenz können die Übersetzungsverhältnisse in jedem der drei ersten Geschwindigkeitsbereiche individuell ausgelegt werden, um alle Erfordernisse bezüglich Drehmoment, Drehzahl, Fahrzeuggewicht usw. am besten zu erfüllen. Der vierte Geschwindigkeitsbereich ist gemäß der vorliegenden Erfindung dem Grunde nach eine Wiederholung des zweiten Geschwindigkeitsbereiches, aber bei einem höheren Übersetzungsverhältnis. Das Lenkmoment in dem vierten Gang ist trotzdem das gleiche wie in den anderen Gängen. Die hydromechanische lenkende Transmission gemäß der vorliegenden Erfindung erreicht somit das Endresultat mit einer eine einzige Hauptachse aufweisende Konfiguration mit einer verminderten Anzahl von Elementen in dem Gangschaltmechanismus im Vergleich zum Stand der Technik.
• Die Erfindung schafft die Konstruktionsmerkmale, Kombination von Elementen und Anordnung von Teilen, wie sie in Anspruch 1 angegeben sind.
• Für ein vollständigeres Verständnis der Natur und Aufgaben der Erfindung wird auf die folgende detaillierte Beschreibung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung Bezug genommen, in der die einzige Figur eine schematische Darstellung von einer eine einzige Hauptachse aufweisenden hydromechanischen Lenktransmission ist, die gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist.
• Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, enthält die verlagerte, hydromechanische Mehrgang-Lenktransmission gemäß der vorliegenden Erfindung einen Eingangsantrieb oder eine Zahnradverbindung, die allgemein bei 10 angegeben ist, einen Mechanismus für den ersten Gang und die Lenkung, der allgemein bei 12 angegeben ist, einen Gangschaltmechanismus, der allgemein bei 14 angegeben ist, und linke und rechte Ausgangskombinierungs-Planetenzahnradsätze, die allgemein bei 16 beziehungsweise 18 angegeben ist. Es wird deutlich, daß der Mechanismus 12 für den ersten Gang und die Lenkung, der Gangschaltmechanismus 14, der Planetenzahnradsatz 16 für den linken Ausgang und der Planetenzahnradsatz 18 für den rechten Ausgang symmetrisch um eine einzige Hauptachse angeordnet sind, die durch eine Reihe axial ausgerichteter Wellen gebildet ist, nämlich eine linke Ausgangswelle 20, eine Welle 22, eine Welle 24 und eine rechte Ausgangswelle 26. Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, enthält die Eingangszahnradverbindung 10 ein Eingangsstirnrad 28, das eine Trommelwelle 30 antreibt, die Übertragungszahnräder 32 und 34 trägt. Das Eingangszahnrad 28 wird typisch mit einer konstanten Drehzahl angetrieben durch eine geeignete Antriebsmaschine, wie beispielsweise ein Diesel- oder Gasturbinentriebwerk. Das Übertragungszahnrad 32 ist mit einem Zahnrad 36 in Eingriff, um dem Mechanismus 12 für den ersten Gang und die Lenkung Eingangsleistung zuzuführen, während das Übertragungszahnrad 34 mit einem Zahnrad 38 in Eingriff ist, um dem Gangschaltmechanismus 14 Eingangsleistung zuzuführen.
• Der Mechanismus 12 für den ersten Gang und die Lenkung enthält ein kompatibles Paar von hydrostatischen Einheiten, die allgemein bei 40 und 42 angegeben sind und die jeweils eine hydrostatische Pumpe und einen hydrostatischen Motor aufweisen, die betriebsmäßig in einer kompatiblen Paarrelation gekoppelt sind. Somit enthält die hydrostatische Einheit 40 eine Pumpe P1 und einen Motor M1, während die hydrostatische Einheit 42 eine Pumpe P2 und einen Motor M2 aufweist. Diese hydrostatischen Einheiten können von dem Kugelkolbentyp sein, wie es in den Fig. 2 und 3 der US- A-3 815 698 offenbart und dargestellt ist. Zwar können sowohl die hydrostatische Pumpe als auch der Motor von jeder Einheit so gestaltet sein, daß sie für unbegrenzt veränderbare Leistungsvermögen sorgen, aber vorzugsweise ist jede Pumpe als eine Verdränger-Kugelkolbenpumpe mit variabler Kapazität aufgebaut, die Eingangsleistung über die Übertragungszahnräder 32, 36 empfängt, und jeder Motor M1, M2 ist als ein Verdränger-Kugelkolbenmotor mit fester Kapazität aufgebaut, die jeweils mit ihrer entsprechenden Pumpe in einem geschlossenen hydraulischen Kreislauf angeordnet sind. Die Motoren M1, M2 können somit dazu gebracht werden, bei unendlich variablen Drehzahlen in jeder Richtung entsprechend den Leistungseinstellungen der variablen Pumpen P1, P2 umzulaufen und dadurch für die hydrostatischen Ausgangsleistungen über einem Bereich von Ausgangsdrehzahlen von voll vorwärts bis voll rückwärts zu sorgen. Die Ausgangsgröße des hydraulischen Motors M2 wird über eine Verbindung 22a an eine Antriebswelle 22 angelegt, die ihrerseits das Sonnenrad 16s des Planetenradsatzes 16 am linken Ausgang und das Sonnenrad 44 von einem Planetenzahnradsatz antreibt, der mit 44 bezeichnet ist. Der hydraulische Motor M1 der hydrostatischen Einheit 40 ist so verbunden, daß er den Träger 44c des Planetenzahnradsatzes 44 antreibt; dieser Träger ist seinerseits mit der Antriebswelle 24 und dem Sonnenrad 18s des Planetenzahnradsatzes 18 am rechten Ausgang verbunden. Der linke Transmissionsausgang auf der Welle 20 wird von einem Träger 16c erhalten, der die Antriebsritzel 16p des linken Planetenzahnradsatzes 16 trägt, während der rechte Transmissionsausgang auf der Welle 26 von dem Träger 18c erhalten wird, der die Antriebsritzel 18p des rechten Planetenzahnradsatzes 18 trägt. Somit ist ersichtlich, daß-durch Verändern der Förderleistungen der Pumpen P1, P2 die Wellen 22 und 24 hydrostatisch bei unbegrenzt veränderlichen Drehzahlen angetrieben werden können von einer maximalen Drehzahl in der einen Richtung zu einer maximalen Drehzahl in der anderen Richtung, entweder unabhängig voneinander oder gemeinsam.
• Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, enthält der Gangschaltmechanismus 14 einen Verbund-Planetenzahnradsatz, der zwei Planetengetriebe aufweist, die allgemein bei 46 und 48 angegeben sind. Das Ringzahnrad 44r des Planetengetriebesatzes 44 ist so verbunden, daß es das Sonnenrad 48s des Planetengetriebesatzes 48 über eine Trommelwelle 52 antreibt. Die mechanische Eingangsgröße der Zahnradverbindung 10 wird auf das Sonnenrad 46s des Planetengetriebesatzes 46 über Übertragungszahnräder 34, 38 und eine Trommelwelle 54 ausgeübt. Diese mechanische Eingangsgröße wird auch selektiv durch eine Verbindung 50 mit dem ersten Ringzahnrad 48r1 des Planetengetriebesatzes 48 über eine Kupplung C3 ausgeübt. Gemäß einem Merkmal der vorliegenden Erfindung ist der Planetengetriebesatz 48 mit einem Satz von Duplexantriebsritzeln 48p ausgerüstet, die jeweils integral mit ersten und zweiten axial getrennten Zahnradabschnitten 48p1 und 48p2 versehen sind. Diese Antriebsritzel 48p und Antriebsritzel 46p des Planetenzahnradsatzes 46 sind auf einem einzelnen Träger 56 angebracht, auf den die mechanische Eingangsgröße auf der Trommelwelle 54 durch eine Kupplung C4 ebenfalls selektiv ausgeübt wird. Das Ringzahnrad 46r des Planetenzahnradsatzes 46 wird selektiv durch eine Bremse B2 festgelegt, während das Ringzahnrad 48r2 des Planetenzahnradsatzes 48 selektiv durch eine Bremse B1 (R) festgelegt wird. Dieses letztgenannte Ringzahnrad 48r2 ist auch mechanisch mit dem Ringzahnrad 18r des rechten Ausganges des Planetenzahnradsatzes 18 durch eine Verbindung 58 verbunden. Die Bewegung des Ringzahnrades 18r ist über Übertragungszahnräder 60, eine Querwelle 62 und Übertragungszahnräder 64 mit dem Ringzahnrad 16r des rechten Ausganges des Planetengetriebesatzes 16 verbunden. Schließlich wird deutlich, daß der Planetenzahnradsatz 44 ein Doppelritzel-Planetensatz ist, weil er mit doppelten Ritzeln 44p ausgerüstet ist, deren Träger 44c mit der Welle 24 verbunden ist.
• Es wird nun die Arbeitsweise der hydromechanischen lenkenden Transmission betrachtet, die in der Zeichnung dargestellt ist; wenn all die verschiedenen Bremsen und Kupplungen gelöst sind, gibt es keine Reaktionen auf die verschiedenen Planetenzahnräder bei den zugeführten mechanischen und hydrostatischen Eingangsgrößen, und die Transmission ist neutral. Wenn jedoch die Bremse B1 (R) greift, wird das Ringzahnrad 48r2 des Planetenzahnradsatzes 48 festgelegt, was auch für das Ringzahnrad 48r des rechten Ausganges des Planetengetriebesatzes 18 über die Verbindung 58 und das Ringzahnrad 48r des linken Ausganges des Planetenzahnradsatzes 16 über die Übertragungszahnräder 60, 64 und ihre verbindende Querwelle 62 gilt. Infolgedessen ist der Gangschaltmechanismus, im Effekt, verriegelt, und nur die hydrostatischen Ausgangsgrößen der Einheiten 40 und 42 sind wirksam zum Antrieb der rechten und linken Transmissionsausgangswellen 26 und 20. Genauer gesagt, die hydrostatische Ausgangsgröße des Motors M1 treibt das Sonnenrad 18s des rechten Planetenzahnradsatzes 18 über den Träger 44c des Planetenzahnradsatzes 44 und die Welle 24 an. Aufgrund der Wirkung, die durch das gebremste Ringzahnrad 18r hervorgerufen wird, bewirkt die Drehung des Sonnenrades 18s, daß die Ritzelzahnräder 18p umlaufen, und ihr Träger 18c treibt die rechte Ausgangswelle 26 der Transmission an. In ähnlicher Weise treibt die hydrostatische Ausgangsgröße des Motors M2 in der hydrostatischen Einheit 42 die Welle 22 und das Sonnenrad 16s des Planetenzahnradsatzes 16 am linken Ausgang an. Da dessen Ringzahnrad 16r ebenfalls durch die Bremse B1 (R) festgelegt ist, wird eine Reaktion auf den Planetenzahnradsatz 16 des linken Ausganges ausgeübt, und dessen Ritzel 16p laufen um, um die linke Ausgangswelle 20 über ihren Träger 16c anzutreiben.
• Es ist somit ersichtlich, daß die Ausgangswellen 20 und 26 der Transmission durch die Hydraulikmotoren über die rechten und linken Ausgangsplanetenzahnradsätze 18 und 16 der Transmission mit einer Sonnen-zu-Träger-Untersetzung angetrieben werden, so daß die Ausgangsdrehzahl von jeder dieser Transmissions-Ausgangswellen in dem ersten Gang eine direkte Relation zu der Geschwindigkeit der entsprechenden hydrostatischen Eingangsgrößen hat. Somit kann das Fahrzeug in einem hydrostatischen Bereich von Null bis zur Höchstgeschwindigkeit im ersten Gang angetrieben werden, und zwar vorwärts oder rückwärts gemäß der Drehrichtung und der Änderung der Förderleistung der hydraulischen Pumpen P1, P2, um einen kombinierten ersten Vorwärts- und Rückwärts-Geschwindigkeitsbereich festzulegen. Steuerungsmanöver werden in der Weise ausgeführt, wie es in den eingangs genannten US-Patentschriften der Anmelderin beschrieben ist, indem relative Unterschiede in den Leistungseinstellungen der hydraulischen Pumpen P1, P2 ausgebildet werden, mit dem Resultat, daß die hydraulischen Motoren M1, M2 proportional bei Drehzahlen laufen, die voneinander ausreichend unterschiedlich sind, um Ausgangsdrehzahlunterschiede zwischen den Ausgangswellen 20 und 26 der Transmission zu erzeugen, und das Fahrzeug führt ein Lenkmanöver aus. Die Lenkung in dieser Weise ist unendlich variabel zwischen keiner Lenkung und voller Schwenklenkung, wobei die Pumpen P1, P2, in entgegengesetzten Richtungen betrieben würden, damit von den hydrostatischen Motoren M1, M2 der eine vorwärts und der andere rückwärts läuft.
• Es wird deutlich, daß die zweiten, dritten und vierten Geschwindigkeitsbereiche durch den Gangschaltmechanismus ausgebildet werden, der, wie vorstehend beschrieben wurde, einen Verbund-Planetenzahnradsatz mit zwei Sätzen von Ritzelzahnrädern 46p und 48p aufweist, die auf einem einzigen Träger 56 angebracht sind. Diese Antriebsritzel kämmen mit zwei Sonnenrädern 46s und 48s und mit drei Ringzahnrädern 48r, 48r1 und 48r2, um für die gewünschten Ausgangsfunktionen in den höheren Gängen zu sorgen. Die zweiten, dritten und vierten Geschwindigkeitsbereiche sind hydromechanisch in Anbetracht der Tatsache, daß sowohl mechanische als auch hydrostatische Eingangsgrößen in den Mechanismus 14 verwendet werden. Wie in den eingangs genannten US-Patenten der Anmelderin ausgeführt ist, ist eine primäre Charakteristik von Transmissionen dieser Klasse die Tatsache, daß die hydrostatischen Beiträge zu den hydromechanischen Gängen, obwohl sie von den gleichen hydrostatischen Einheiten abgeleitet werden, d. h. den Einheiten 40 und 42, die für den Geschwindigkeitsunterschied an den rechten und linken Transmissionsausgängen zur Lenkung sorgen, nicht durch die bestimmten Lenkdrehmomente und Drehzahlen begrenzt sind, die durch diese hydrostatischen Einheiten entwickelt werden. Dies wird durch die Verwendung des Planetenzahnradsatzes 44 als eine die Drehzahl mittelnde Vorrichtung erreicht, um einen Mittelwert der Ausgangsdrehzahlen der Motoren M1 und M2 (M Mittel) zur Verwendung als eine hydrostatische Eingangsgröße in den Gangschaltmechanismus 14 zu entwickeln. Wie bereits beschrieben wurde, treibt der hydrostatische Motor M2 seine Ausgangswelle 22 direkt an, wogegen der hydrostatische Motor M1 die hydrostatische Ausgangswelle 24 über den Träger 44c des Planetenzahnradsatzes 44 antreibt. Da der Motor M1 den Träger 44c antreibt und der Motor M2 das Sonnenrad 44s antreibt, wenn der Planetenzahnradsatz 44 als ein 50/50 Satz ausgebildet ist, wird der Mittelwert der Drehzahlen der Motoren M1 und M2 auf dem Ringzahnrad 44r erzeugt. Für eine weitere Beschreibung eines derartigen die Drehzahl mittelnden Doppelritzel-Planetenzahnradsatzes wird auf die US-A-3 815 698 verwiesen. Somit werden zwar die getrennten und gelegentlich unterschiedlichen Ausgangsdrehzahlen der Motoren M1 und M2 auf die Sonnenräder 18s und 16s der Planetenzahnradsätze 18 und 16 am rechten und linken Transmissionsausgang ausgeübt, aber der Mittelwert der Ausgangsdrehzahlen der Motoren M1 und M2 wird auf dem Ringzahnrad 44r entwickelt, um eine hydrostatische Eingangsgröße zu liefern, die das Sonnenrad 48s über die Trommelwelle 52 antreibt, die sich nicht ändert aufgrund der Lenkung beziehungsweise Steuerung. Dies trifft zu, wenn, zur Herbeiführung einer Lenkung, die Ausgangsdrehzahl des einen Motors um exakt den gleichen Betrag vergrößert wird, um den die Ausgangsdrehzahl des anderen Motors verkleinert wird. Der Mittelwert der Ausgangsdrehzahlen der zwei Motoren ist somit unverändert, wodurch ermöglicht wird, daß der Mittelwerk M der hydrostatischen Ausgangsgröße, die auf dem Ringzahnrad 44r entwickelt wird, als eine "die Steuerung aufhebende" Eingangsgröße in das Planetenrad 48 dient. Das Ergebnis ist, daß die Drehzahl der miteinander verbundenen Ringzahnräder 18r und 16r sich während eines Lenkmanövers nicht verändert, und somit ist die Drehzahldifferenz, die auf den Ausgangswellen 20 und 26 erzeugt wird, immer in direkter Beziehung zu den Drehzahlen der Motoren M1, M2 und proportional zu der Motordrehzahldifferenz.
• Um den Gangschaltmechanismus 14 in einen zweiten Geschwindigkeitsbereich zu verschieben, wird die Bremse B1 (R) gelöst und die Bremse B2 wird angezogen, um das Ringzahnrad 46r des Planetenzahnradsatzes 46 festzulegen. Im gebremsten Zustand liefert das Ringzahnrad 46r eine Reaktion auf die mechanische Eingangsgröße in das Sonnenrad 46s und die mittlere hydrostatische Eingangsgröße der Motoren M1, M2, die auf dem Ringzahnrad 44r entwickelt und dem Sonnenrad 46s zugeführt wird. Diese mechanischen und hydrostatischen Eingangsgrößen, vermindert durch Sonnen-zu-Träger-Untersetzungen, erzeugen eine resultierende Drehzahlfunktion auf den einheitlichen Träger 56, die auf das Ringzahnrad 48r und von dort auf das Ringzahnrad 18r übertragen wird. Diese hydromechanische Ausgangsdrehzahlkomponente des zweiten Bereiches, die auf das Ringzahnrad 18r wirkt, und die hydrostatische Ausgangsdrehzahlkomponente des Motors M1, die auf das Sonnenrad 18s wirkt, werden durch den Planetenzahnradsatz 18 kombiniert, um eine Endausgangsgröße des zweiten Bereiches auf dem Träger 18c zu erzeugen, die ersichtlich eine Funktion der mechanischen Eingangsdrehzahl und des Drehmomentes, der mittleren Drehzahl der Motoren M1 und M2, der Drehzahl des Motors M1 und der Verhältnisse der Planetenzahnradsätze 46, 48 und 18 ist. Die Verhältnisse dieser Planetenzahnradsätze können deshalb berechnet werden, um für die gewünschte Drehmoment- und Drehzahl-Charakteristik in dem zweiten Gang zu sorgen.
• Die gleiche hydromechanische Ausgangsgröße, die auf das Ringzahnrad 18r ausgeübt wird, wird auch auf das Ringzahnrad 16r des linken Ausgangs-Planetenzahnradsatzes 16 durch die Querwelle 62 und die Übertragungszahnräder 60 und 64 ausgeübt. Diese hydromechanische Ausgangsgröße des zweiten Ganges auf dem Ringzahnrad 16r wird mit der hydrostatischen Ausgangsgröße des Motors M2 kombiniert, die auf das Sonnenrad 16s ausgeübt wird, um eine Endausgangsgröße auf der linken Transmissionsausgangswelle 20 zu erzeugen, die sich von derjenigen, die auf der rechten Transmissionsausgangswelle 26 erzeugt wird, nur durch die Drehzahlunterschiede unterscheiden würde, die durch unterschiedliche Hübe der Pumpen P1 und P2 ausgeübt würden, um Lenkmanöver herbeizuführen. Es wird somit deutlich, daß die Betriebsgeschwindigkeit in dem zweiten Gang unbegrenzt variabel ist über dem zweiten Gang, indem einfach die Förderleistungen der Pumpen P1 und P2 synchron gleichförmig verändert werden.
• Um von dem zweiten Drehzahlbereich in den dritten Drehzahlbereich umzuschalten, wird die Bremse B2 gelöst und die Kupplung C3 in Eingriff gebracht. Dadurch wird die mechanische Eingangsgröße von der Zahnradverbindung 10 auf das Ringzahnrad 48r1 des Planetenzahnradsatzes 48 ausgeübt. Eine Reaktion auf diese mechanische Eingangsgröße wird durch die hydrostatische "Mittel M"-Eingangsgröße auf das Sonnenrad 48s geliefert, und somit wird eine resultierende hydromechanische Ausgangsgröße auf dem einheitlichen Planetenträger 46 erzeugt und auf die Ringzahnräder 48r2, 18r und 16r übertragen. Somit ist ersichtlich, daß die Eingangskomponenten des dritten Ganges die mechanische Eingangsgröße auf dem Ringzahnrad 48r1, die hydrostatische Eingangsgröße des Mittelwertes M auf dem Sonnenrad 48s und die hydrostatischen Eingänge der Motoren M1 und M2 auf den Sonnenrädern 18s beziehungsweise 16s enthalten. Es sei bemerkt, daß, da es keine Reaktion auf die mechanische Eingangsgröße auf dem Sonnenrad 46s gibt, der Planetenzahnradsatz 46 einfach mit läuft und keine Drehzahl- und Drehmomentkomponenten auf den dritten Geschwindigkeitsbereich beiträgt. Wie in dem zweiten Drehzahlbereich ist der dritte Drehzahlbereich unbegrenzt variabel, und jede Differenz in den Ausgangsgrößen der Motoren M1 und M2 hat ein Lenkmanöver in dem dritten Gang zur Folge.
• Um schließlich von dem dritten Drehzahlbereich in den vierten Drehzahlbereich zu schalten, wird die Kupplung 03 ausgerückt und die Kupplung C4 eingerückt. Dies übt die mechanische Eingangsgröße der Antriebskette 10, die auf der Trommelwelle 54 direkt, d. h. ohne Untersetzung, erscheint, auf den einheitlichen Planetenträger 56 aus für eine Reaktion mit der hydrostatischen Eingangsgröße des Mittelwerts M, die auf das Sonnenrad 48s des Planetenzahnradsatzes 48 ausgeübt wird. Die resultierende hydromechanische Ausgangsgröße, die an dem Ringzahnrad 48r2 erscheint, wird an das Ringzahnrad 18r des rechten Ausgangs-Planetenzahnradsatzes 18 und an das Ringzahnrad 16r des linken Ausgangs-Planetenzahnradsatzes 16 geliefert, wo sie mit den hydrostatischen Eingangsgrößen der Motoren M1 und M2 kombiniert wird, die separat auf die Sonnenräder 18s beziehungsweise 16s ausgeübt werden. Somit sind die Drehzahl- und Drehmomentkomponenten, die zu dem Betrieb der Transmission in ihrem vierten Gang beitragen, die mechanische Eingangsgröße zu dem einheitlichen Planetenträger 13, die mittleren hydrostatischen Eingangsgrößen der Motoren M1 und M2, die auf das Sonnenrad 48s ausgeübt werden, und die entsprechenden hydrostatischen Eingangsgrößen der Motoren M1 und M2. Es wird deutlich, daß der vierte Gang im Grunde eine Wiederholung des zweiten Ganges ist, außer daß im letztgenannten Fall die Drehzahl des Trägers 56 eine Funktion der Sonnen-Träger-Untersetzung des Planetenrades 46 der mechanischen Eingangsdrehzahl auf der Trommelwelle 54 ist, wogegen in dem erstgenannten Fall die Trägerdrehzahl gleich der mechanischen Eingangsgröße auf diese Trommelwelle ist. Es sei darauf hingewiesen, daß der Planetenzahnradsatz 46 zu den Drehzahl- und Drehmomentkomponenten zu dem Transmissionsbetrieb im vierten Gang nichts beiträgt, da seine Zahnradritzel 46 einfach umlaufen ohne Rotation als Antwort auf die mechanischen Eingangsgrößen auf das Sonnenrad 46s und den einheitlichen Träger 56 und da keine Reaktion auf diese Bewegung vorhanden ist, die durch das Ringzahnrad 46r erteilt wird.
• Mit der richtigen Wahl der Übersetzungsverhältnisse in den Planetenzahnradsätzen 46 und 48 können die zweiten, dritten und vierten Gänge so ausgelegt werden, daß sie die erforderlichen Drehmoment- und Antriebsverhältnisse für einen Betrieb in diesen höheren Drehzahlbereichen erzeugen. Da die hydrostatischen Eingangsunterschiede für die Lenkung direkt auf die Sonnenräder der Ausgangs-Planetengetriebe 16 und 18 und somit nicht über den Gangschaltmechanismus 14 ausgeübt werden, ist das Lenkmoment in allen Gängen das gleiche.
• Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß die vorliegende Erfindung eine vier Gänge aufweisende hydromechanische Transmission schafft, die einen in signifikanter Weise vereinfachten Gangschaltmechanismus verwendet. Im Vergleich zu der Transmission, die in der US-A-4 485 691 beschrieben ist, wo der entsprechende Gangschaltmechanismus zwei Ringzahnräder, drei Sätze von Planetenritzelgetrieben, drei Sonnenräder und einen Planetenträger erfordert, benötigt der hier beschriebene Gangschaltmechanismus 14 drei Ringzahnräder, nur zwei Sätze von Planetenritzelgetrieben, nur zwei Sonnenräder und einen Planetenträger. Trotzdem sorgt der Gangschaltmechanismus 14 für einen zusätzlichen, vierten Gang, wogegen der bekannte Mechanismus nur drei Gänge liefert. Da die mechanische Eingangsgröße des dritten Ganges auf ein Ringzahnrad ausgeübt wird, d. h. das Ringzahnrad 48r1, anstatt auf ein Sonnenrad, wie es in der US- A-4 485 691 der Fall ist, können die Breiten dieses Ringzahnrades und seines damit in Eingriff stehenden Ritzelzahnradabschnittes 48p1 verkleinert werden, um Gewicht zu sparen und den Wirkungsgrad des dritten Ganges zu verbessern. Weiterhin wird durch Ausbildung der Ritzelzahnräder 48p in Duplexkonfiguration und durch Senkung der Anzahl von Ritzelzahnradsätzen von drei auf zwei der Ritzelzahnrad- Schmierkreis vereinfacht.

Claims (14)

1. Synchron schaltende hydromechanische Mehrgang-Transmission mit geteiltem Ausgang, die eine mechanische Eingangsantriebskette (10), einen hydrostatischen Mechanismus (12) für den ersten Gang und zur Lenkung, der durch die Eingangsantriebskette angetrieben ist, und einen Satz von Verbindungszahnrädern aufweist zum Erzeugen eines Transmissionsausganges, wobei der Satz von Verbindungszahnrädern einen ersten Ausgangs-Planetenzahnradsatz (16), der mit dem hydrostatischen Mechanismus (12) für den ersten Gang und die Lenkung verbunden ist, um so hydrostatisch angetrieben zu werden für einen Betrieb der Transmission in einem ersten Gang, und einen zweiten Ausgangs-Planetenzahnradsatz (18) und einen Gangschaltmechanismus (14) aufweist, der in Kombination enthält:

A. einen Verbund-Planetenzahnradsatz enthaltend:

1) einen Planetenträger (56),

2) einen ersten Planetenzahnradsatz (46) enthaltend:

a) einen ersten Antriebsritzelsatz (46p), der auf dem Planetenträger angebracht ist,

b) ein erstes Sonnenrad (46s), das mit dem ersten Antriebsritzelsatz (46p) in Eingriff steht, und

c) ein erstes Ringzahnrad (46r), das mit dem ersten Antriebsritzelsatz in Eingriff ist,

3) einen zweiten Planetenzahnradsatz (48) enthaltend:

a) einen zweiten Antriebsritzelsatz mit mehreren Duplexantriebsritzeln (48p), die jeweils gemeinsame erste und zweite antriebsmäßig miteinander verbundene Zahnradabschnitte (48p1, 48p2) aufweisen, wobei der zweite Antriebsritzelsatz auf dem Planetenträger (56) angebracht ist,

b) ein weiteres Zahnrad (48r1), das mit dem ersten Zahnradabschnitt (48p1) des Duplexantriebsritzels in Eingriff steht, wobei das weitere Zahnrad (48r1) antriebsmäßig mit der mechanischen Eingangsantriebskette (10) verbindbar ist,

c) ein zweites Ringzahnrad (48r2), das mit den zweiten Zahnradabschnitten (48p2) der Duplexantriebsritzel in Eingriff steht, und

d) ein zweites Sonnenrad (48s), das mit einem der ersten und zweiten Zahnradabschnitte der Duplexantriebsritzel in Eingriff steht;

B. eine Verbindung (58), die antriebsmäßig den Verbund-Planetenzahnradsatz mit dem zweiten Ausgangs-Planetenzahnradsatz (18) des Verbindungszahnradsatzes verbindet;

C. ein Zahnrad (38), das antriebsmäßig die Eingangsantriebskette (10) mit dem Verbund-Planetenzahnradsatz verbindet;

D. einen Planetenzahnradsatz (44), der den hydrostatischen Mechanismus (12) für den ersten Gang und die Lenkung antriebsmäßig mit dem Verbund-Planetenzahnradsatz verbindet; und

E. eine Einrichtung (B1 (R), B2, C3, C4) zum selektiven Aktivieren und Inaktivieren von Antriebsritzeln, Ringzahnrädern und Sonnenzahnrädern des Verbund- Planetenzahnradsatz derart, daß bei der Zufuhr der mechanischen und hydrostatischen Eingangsgrößen zu dem Verbund-Planetenzahnradsatz von der mechanischen Eingangsantriebskette bzw. dem hydrostatischen Mechanismus (12) für den ersten Gang und die Lenkung der erste Ausgangs-Planetenzahnradsatz (16) des Verbindungszahnradsatzes hydrostatisch angetrieben wird und der zweite Ausgangs-Planetenzahnradsatz (18) des Verbindungszahnradsatzes hydromechanisch angetrieben wird in einer Weise, daß die Transmission in wenigstens zweiten und dritten höheren Gängen zusätzlich zu dem ersten Gang betätigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Zahnrad (48r1) ein drittes Ringzahnrad ist und der Träger (56) ebenfalls antriebsmäßig mit der mechanischen Eingangsantriebskette (10) verbindbar ist und somit einen vierten, höheren Arbeitsgang bildet.

2. Transmission nach Anspruch 1, wobei die Einrichtung zum selektiven Aktivieren und Inaktivieren von Zahnrädern mehrere Bremsen (B1 (R), B2) und Kupplungen (C3, C4) aufweist, wodurch die Transmission in den zweiten, dritten und vierten Gängen zusätzlich zu dem ersten Gang betätigt wird.

3. Transmission nach Anspruch 1, wobei die Verbindung (58) antriebsmäßig das zweite Ringzahnrad (48r2) mit dem zweiten Ausgangs-Planetenzahnradsatz (18) des Verbindungszahnradsatzes verbindet und die Einrichtung zum selektiven Aktivieren und Inaktivieren von Zahnrädern eine erste Bremse (B1(R)) aufweist, die das zweite Ringzahnrad (48r2) selektiv inaktiviert, um den Gangschaltmechanismus (14) zu blockieren, wobei die Transmission in dem ersten Gang betrieben wird durch die hydrostatische Eingangsgröße, die dem ersten Ausgangs-Planetenzahnradsatz (16) des Verbindungszahnradsatzes durch den hydrostatischen Mechanismus (12) für den ersten Gang und die Lenkung zugeführt wird.

4. Transmission nach Anspruch 3, wobei die mechanische Eingangsgröße dem ersten Sonnenrad (46s) zugeführt wird und die Einrichtung zum selektiven Aktivieren und Inaktivieren von Zahnrädern ferner eine zweite Bremse (B2) aufweist zum selektiven Inaktivieren des ersten Ringzahnrades (46r), wodurch die Transmission in dem zweiten Gang betrieben wird.

5. Transmission nach Anspruch 4, wobei die Einrichtung zum selektiven Aktivieren und Inaktivieren von Zahnrädern ferner eine erste Kupplung (C3) zum selektiven Aktivieren des dritten Ringzahnrades (48r1) durch Ankuppeln der mechanischen Eingangsgröße aufweist, wodurch die Transmission in dem dritten Gang betrieben wird.

6. Transmission nach Anspruch 5, wobei die Einrichtung zum selektiven Aktivieren und Inaktivieren von Zahnrädern ferner eine zweite Kupplung (C4) aufweist zum selektiven Aktivieren des Planetenträgers (56) durch Ankuppeln der mechanischen Eingangsgröße, wodurch die Transmission in dem vierten Gang betrieben wird.

7. Transmission nach Anspruch 6, wobei die hydrostatische Eingangsgröße dem Verbund-Planetenzahnradsatz dem zweiten Sonnenrad (48s) zugeführt ist.

8. Transmission nach Anspruch 7, wobei das zweite Sonnenrad (48s) mit den zweiten Zahnradabschnitten (48p2) der Duplexantriebsritzel in Eingriff steht.

9. Transmission nach Anspruch 1, wobei der hydrostatische Mechanismus (12) für den ersten Gang und die Lenkung erste und zweite unendlich variable hydrostatische Eingangsgrößen und eine dritte hydrostatische Eingangsgröße erzeugt, die gleich dem Mittelwert der ersten und zweiten hydrostatischen Eingangsgrößen ist, wobei die ersten und zweiten Ausgangs-Planetenzahnradsätze (16, 18) des Verbindungszahnradsatzes jeweils erste (16s, 18s), zweite (16r, 18r) und dritte (16p, 18p) Zahnräder aufweisen, wobei die ersten Zahnräder (16s, 18s) der ersten und zweiten Ausgangs-Planetenzahnradsätze (16, 18) verbunden sind, um auf entsprechende Weise die ersten und zweiten hydrostatischen Eingangsgrößen zu empfangen, die zweiten Zahnräder (16r, 18r) der ersten und zweiten Ausgangs-Planetenzahnradsätze (16, 18) antriebsmäßig durch Übertragungszahnräder (60, 64) miteinander verbunden sind und die dritten Zahnräder (16p, 18p) der ersten und zweiten Ausgangs-Planetenzahnradsätze (16, 18) entsprechende rechte und linke Transmissionsausgänge bilden, und wobei die dritte hydrostatische Eingangsgröße verbunden ist, um das zweite Sonnenrad (48s) des Verbund-Planetenzahnradsatzes anzutreiben.

10. Transmission nach Anspruch 9, wobei die Verbindung (58) antriebsmäßig das zweite Ringzahnrad (48r2) mit dem zweiten Zahnrad (18r) von einem der ersten und zweiten Ausgangs- Planetenzahnradsätze (16, 18) verbindet und die Einrichtung zum selektiven Aktivieren und Inaktivieren von Zahnrädern eine erste Bremse (B1(R)) aufweist, die das zweite Ringzahnrad (48r2) selektiv inaktiviert, um den Gangwechselmechanismus (14) zu blockieren, wodurch die Transmission in dem ersten Gang durch die ersten und zweiten hydrostatischen Eingangsgrößen betätigt wird, die mit den ersten Zahnrädern (16s, 18s) der ersten und zweiten Ausgangs-Planetenzahnradsätze (16, 18) verbunden sind.

11. Transmission nach Anspruch 10, wobei die mechanische Eingangsgröße dem ersten Sonnenrad (46s) zugeführt ist und die Einrichtung zum selektiven Aktivieren und Inaktivieren von Zahnrädern ferner eine zweite Bremse (B2) aufweist zum selektiven Inaktivieren des ersten Ringzahnrades (48r), wodurch die Transmission in dem zweiten Gang betrieben wird.

12. Transmission nach Anspruch 11, wobei die Einrichtung zum selektiven Aktivieren und Inaktivieren von Zahnrädern ferner eine erste Kupplung (C3) aufweist zum selektiven Aktivieren des dritten Ringzahnrades (48r1) durch Zuführen der mechanischen Eingangsgröße, wodurch die Transmission in dem dritten Gang betrieben wird.

13. Transmission nach Anspruch 12, wobei die Einrichtung zum selektiven Aktivieren und Inaktivieren ferner eine zweite Kupplung (C4) aufweist zum selektiven Aktivieren des Planetenträgers (56) durch Zuführen der mechanischen Eingangsgröße, wodurch die Transmission in dem vierten Gang betätigt wird.

14. Transmission nach Anspruch 13, wobei das zweite Sonnenrad (48s) mit den zweiten Zahnradabschnitten (48p2) der Duplexantriebsritzel in Eingriff steht.