DE3912386A1 - Stufenlos hydrostatisch-mechanisches leistungsverzweigungsgetriebe - Google Patents
Stufenlos hydrostatisch-mechanisches leistungsverzweigungsgetriebeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein stufenloses hydrostatisch-mecha
nisches Leistungsverzweigungsgetriebe zwischen einer An
triebsquelle und einem Abtriebsstrang, insbesondere eines
Kraftfahrzeuges, mit gattungsgemäßen Merkmalen entsprechend
dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Die Erfindung geht aus von einem Stand der Technik gemäß der
DE-PS 29 04 572. Bei dem darin beschriebenen stufenlosen
hydrostatisch-mechanischen Leistungsverzweigungsgetriebe ist
in dessen Planetendifferential das kleine Sonnenrad räumlich
zwischen einem großen Sonnenrad und einem Antriebsmotor
angeordnet. Bedingt dadurch mußte die das kleine Sonnenrad
tragende, nichtantriebsseitige Welle als Hohlwelle ausge
bildet und koaxial zu der das große Sonnenrad tragenden an
triebsseitigen Welle, diese umgebend angeordnet sein.
Da bei solchen Planetendifferentialen für deren Größe grund
sätzlich das kleine Sonnenrad maßgebend ist, ergab sich
zwangsläufig aufgrund vorgenannter Ausgestaltung und Anord
nung der beiden Sonnenräder und deren Wellen die Gesamtgröße
des Leistungsverzweigungsgetriebes.
Die Erfindung stellt sich demgegenüber die Aufgabe, unter
Beibehaltung des Getriebe-Prinzipes das Leistungsverzwei
gungsgetriebe so auszugestalten, daß es bei gleicher Lei
stungsauslegung räumlich kleiner als bisher baut.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1
gekennzeichneten Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Einzelheiten dieser Lösung sind in den Unteran
sprüchen gekennzeichnet.
Bedingt durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Plane
tendifferentials ist es im Vergleich zur bisherigen Lösung
nun möglich, das an der nichtantriebsseitigen Welle sitzende
(kleine) Sonnenrad deshalb im Durchmesser kleiner auszubil
den, weil die nichtantriebsseitige Welle nicht mehr wie bis
her eine Hohlwelle sein muß, sondern als Vollwelle ausgebil
det ist und sich lediglich an deren Durchmesser die Größe
des (kleinen) Sonnenrades zu orientieren hat. Dadurch erge
ben sich auch für alle anderen kraftübertragenden Teile des
Planetendifferentials kleinere Durchmesser, mit dem Ergeb
nis, daß das Planetendifferential insgesamt räumlich kleiner
wird.
Ein solch kleiner bauendes Leistungsverzweigungsgetriebe
läßt sich am Ort seiner Benutzung, z.B. in einem Kraftfahr
zeug, einem Hebezeug wie Kran oder dergleichen, günstiger
unterbringen und schafft Raum für die bessere Unterbringung
anderer Aggregate.
Nachstehend ist die erfindungsgemäße Lösung beispielhaft an
hand der Zeichnung noch näher erläutert. In der Zeichnung
zeigen
Fig. 1 und 2 je ein Ausführungsbeispiel des erfin
dungsgemäßen stufenlosen hydrostatisch-mechanischen Leistungs
verzweigungsgetriebes, das nachfolgend SHL-Getriebe genannt
ist.
Das SHL-Getriebe 1 ist als Teil einer Antriebseinrichtung
zwischen einer Antriebsquelle 2 und einem Abtriebsstrang 3
angeordnet. Bei der Antriebsquelle 2 kann es sich um eine
Brennkraftmaschine, wie Dieselmotor, und/oder einen Elektro
motor handeln. Bei dem zugehörigen Abtriebsstrang 3 kann es
sich beispielsweise um den die Räder eines Kraftfahrzeuges
antreibenden Achsantriebsstrang, oder die Seilwinde eines
Kranes usw. handeln.
Das SHL-Getriebe 1 umfaßt als Hauptbestandteile ein minde
stens vierwelliges Planetendifferential 4 und zwei Hydro
statmaschinen 5, 6, die jeweils in beiden Drehrichtungen als
Motor oder Pumpe betreibbar sind und über hydraulische
Druckleitungen 7, 8 unter Zwischenschaltung eines elektrohy
draulischen Steuerblockes 9 miteinander in Verbindung ste
hen.
Das SHL-Getriebe 1 hat innerhalb seines Gehäuses eine an der
Antriebsquelle 2 angeschlossene erste Hauptwelle 10, eine
nichtantriebsseitige Antriebswelle 11, eine Nebenwelle 12
und eine als ausgangsseitige Abtriebswelle fungierende zwei
te Hauptwelle 13.
Die antriebsseitige Hauptwelle 10 ist im Fall mit heckseiti
gem Getriebeausgang gemäß Fig. 1 als Hohlwelle ausgebildet,
umgibt die nichtantriebsseitige Antriebswelle 11 koaxial und
ist über ein Transfergetriebe, gebildet beispielsweise aus
Zahnrädern 14, 15 und Welle 16, und gegebenenfalls - wie
dargestellt - eine schaltbare Kupplung 17 mit der Welle 18
der Antriebsquelle 2 verbunden.
Im Fall mit seitlichem Getriebeausgang gemäß Fig. 2 dagegen
ist die eingangsseitige Hauptwelle 10 als Vollwelle ausge
bildet und entweder direkt, oder wie dargestellt, über die
Kupplung 17 mit der Welle 18 der Antriebsquelle 2 verbunden.
Der Abtriebsstrang 3 ist im Fall von Fig. 1 direkt an der
heckseitig aus dem Gehäuse des SHL-Getriebes 1 herausgeführ
ten ausgangsseitigen Hauptwelle 13 angeschlossen.
Im Fall von Fig. 2 dagegen ist der Abtriebsstrang 3 indi
rekt, nämlich über einen seitlich aus dem Gehäuse des
SHL-Getriebes 1 herausgeführten Getriebezug 19, 20, 21 mit An
schlußwelle 22, an der ausgangsseitigen Hauptwelle 13 des
SHL-Getriebes 1 angeschlossen.
An der Nebenwelle 12 ist generell entweder direkt oder, wie
dargestellt über ein beispielsweise aus Zahnrädern 23, 24
bestehendes Transfergetriebe, die Welle 25 der Hydrostatma
schine 6 angeschlossen.
Der durch das Planetendifferential 4 gebildete mechanische
Teil des SHL-Getriebes 1 umfaßt ein erstes (großes) Sonnen
rad 26, das fest mit der antriebsseitigen Hauptwelle 10
verbunden ist, ein fest an der nichtantriebsseitigen An
triebswelle 11 angeordnetes (kleines) Sonnenrad 27, zwei
axial beabstandet miteinander verbundene und jeweils mit ei
nem der Sonnenräder 26, 27 in Eingriff stehende Planetenrä
der 28, 29, einen über eine Welle 30 die beiden Planetenrä
der 28, 29 lagernden und selbst fest an der ausgangsseitigen
Hauptwelle 13 angeschlossenen Steg 31, an dem ein Zahnrad 32
fest angeschlossen ist, und ein Hohlrad 33. Letzteres hat
eine Innenverzahnung 34, mit dem das Planetenrad 29 kämmt,
und eine Außenverzahnung 35, mit der über einen Getriebe
zug 36, 37 die Welle 38 der Hydrostatmaschine 5 verbunden ist.
Im Planetendifferential 4 ist die Anordnung der kraftüber
tragenden Glieder generell so, daß die wirksame Kraftein
leitstelle der antriebsseitigen Hauptwelle 10 (Sonnenrad 26)
räumlich zwischen dem an der nichtantriebsseitigen Welle 11
angeordneten (kleinen) Sonnenrad 27 und dem (in der Zeich
nung links des SHL-Getriebes 1 angeordneten) Antriebsmotor 2
liegt. Bedingt dadurch, daß das (kleine) Sonnenrad 27 abge
stimmt auf den notwendigen Durchmesser der nichtantriebssei
tigen Welle 11 durchmessermäßig nur geringfügig größer als
letztere sein kann, können auch alle anderen Teile 26, 28,
29, 31, 33 des Planetendifferentials 4 durchmessermäßig ver
hältnismäßig klein ausgelegt werden, wodurch sich ein insge
samt sehr klein bauendes, äußerst kompaktes Planetendiffe
rential 4 ergibt.
Des weiteren gehören zum mechanischen Teil des SHL-Getrie
bes 1 ein Zahnrad 39, das fest auf der nichtantriebsseiti
gen Antriebswelle 11 sitzt, und ein mit letzterem kämmendes,
drehbar, aber axial gesichert auf der Nebenwelle 12 gelager
tes Zahnrad 40. Auf der Nebenwelle 12 ist außerdem ein wei
teres Zahnrad 41 drehbar, aber axial gesichert gelagert, das
mit dem am Steg 31 angeordneten Zahnrad 32 in Eingriff steht.
Mit 42 ist ein drehfest, aber axial auf der Nebenwelle 12
verschiebbares Schaltorgan einer Wechselschaltkupplung be
zeichnet, mit dem nach Verschiebung aus neutraler O-Stellung
in der einen Schaltstellung a das Zahnrad 41, in der anderen
Schaltstellung c dagegen das Zahnrad 40 drehfest mit der Ne
benwelle 12 gekuppelt werden kann. In der zwischen beiden
Schaltstellungen a, c liegenden 0-Stellung ist keines der
beiden Zahnräder 40 bzw. 41 mit der Nebenwelle 12 verbunden.
Das Schaltorgan 42 der Wechselschaltkupplung erhält seine
Betätigungsimpulse von einer nicht dargestellten Steuerein
richtung.
Die Drehzahl der ausgangsseitigen Hauptwelle 13 des SHL-Ge
triebes 1 summiert sich aus den Drehzahlen des (großen) Son
nenrades 26 und des Hohlrades 33, welche die Umfangsge
schwindigkeit der Planetenräder 28, 29 bzw. des Steges 31
festlegen. Die Hydrostatmaschine 5 bewirkt durch ihre Dreh
zahl und Drehrichtung über den Getriebezug 35, 36, 37 die
Drehzahl und Drehrichtung des Hohlrades 33.
Aus besagtem Aufbau des SHL-Getriebes 1 ergibt sich mit die
sem während des Betriebes folgende Wirkung:
In dem Fall, wenn der Abtriebsstrang 3 aus dem Stillstand
oder langsamer Bewegung heraus beschleunigt werden soll, ar
beitet die Hydrostatmaschine 5 in einem ersten Arbeitsbe
reich des SHL-Getriebes 1 (gegeben durch n-Ausgang 13:
n-Eingang 10 kleiner bzw. gleich 50%) bei einer Drehrichtung des
Hohlrades 33 umgekehrt zur Drehrichtung des (großen) Sonnen
rades 26 als Pumpe und liefert die umgesetzte Leistung über
die Druckleitungen 7, 8 an die Hydrostatmaschine 6. Letztere
arbeitet in diesem Fall als Motor und treibt die Nebenwel
le 12 an, an der mittels des sich in Schaltstellung a be
findlichen Schaltorgans 42 der Wechselschaltkupplung das
Zahnrad 41 angekuppelt und damit Leistung über den Steg 31
und die ausgangsseitige Hauptwelle 13 auf den Abtriebsstrang 3
übertragbar ist.
Mit zunehmender Drehzahl der ausgangsseitigen Hauptwelle 13
ergibt sich im SHL-Getriebe 1 ein Betriebspunkt, bei dem die
Hydrostatmaschine 5 zumindest annähernd stillsteht und die
in das SHL-Getriebe 1 von der Antriebsquelle 2 eingespeiste
Antriebsleistung praktisch rein mechanisch vom Planetendif
ferential 4 übertragen wird. In dieser Situation er
folgt, sofern der Abtriebsstrang 3 weiter beschleunigt wer
den soll, der Übergang in einen zweiten Arbeitsbereich des
SHL-Getriebes 1 (gegeben durch n-Ausgang 13: n-Eingang 10 grö
ßer bzw. gleich 50%) durch Umschaltung des Schaltorganes 42
der Wechselschaltkupplung in Schaltposition c, worauf die
Hydrostatmaschine 6 über die Nebenwelle 12, das daran ange
kuppelte Zahnrad 40 und das mit diesem kämmende Zahnrad 39
mit der zweiten Antriebswelle 11 antriebsmäßig verbunden
ist. Die Hydrostatmaschine 5 arbeitet in diesem zweiten Ar
beitsbereich des SHL-Getriebes 1 bei gleicher Drehrichtung
des Hohlrades 33 und des (großen) Sonnenrades 26 wie vorher,
nun als Motor, der seine Antriebsleistung von der jetzt als
Pumpe arbeitenden Hydrostatmaschine 6 über die Druckleitun
gen 7, 8 zugeführt bekommt. Die Hydrostatmaschine 6 erhält
demnach ihre Antriebsleistung in diesem Fall von der ein
gangsseitigen Hauptwelle 10 her über das (große) Sonnenrad 26,
die Planetenräder 28, 29, das (kleine) Sonnenrad 27 mit An
triebswelle 11, den an der Nebenwelle 12 angeschlossenen
Getriebezug 39, 40 und den Getriebezug 23, 24 zugeführt.
Bei einer Drehzahlreduzierung am Abtriebsstrang 3 laufen die
vorbeschriebenen Vorgänge in umgekehrter Reihenfolge ab.
Claims (3)
1. Stufenloses hydrostatisch-mechanisches Leistungsverzwei
gungsgetriebe (1) zwischen einer Antriebsquelle (2) und
einem Abtriebsstrang (3), mit einem mindestens vierwelli
gen Planetendifferential (4) mit zwei Sonnenrädern (26, 27),
wenigstens zwei mit je einem der letzteren kämmenden Pla
netenrädern (28, 29), einem letztere lagernden Steg (31)
und einem Hohlrad (33), ferner mit zwei den Eingang bzw.
Ausgang bildenden und jeweils an verschiedenen Wellen
des Planetendifferentials (4) angeschlossenen Hauptwel
len (10, 13), und mit mindestens zwei Hydrostatmaschi
nen (5, 6), die jeweils in mindestens einem Arbeitsbe
reich des Leistungsverzweigungsgetriebes (1) an einer
eigenen Welle des Planetendifferentials (4) angeschlossen
sind und wechselweise als Pumpe oder Motor arbeiten, wo
bei mindestens eine (6) der Hydrostatmaschinen (5, 6) bei
zumindest annähernd stillstehender anderer Hydrostatma
schine beim Übergang vom einen in den anderen Arbeitsbe
reich durch Betätigung einer schaltbaren Kupplung (42)
von der ausgangsseitigen Hauptwelle (13) zum nichtan
triebsseitigen Sonnenrad (27) umschaltbar ist und im Zug
betrieb von Motor- auf Pumpenfunktion wechselt, dadurch
gekennzeichnet, daß im Planetendifferential (4) die an
triebsmäßig wirksame Krafteinleitstelle (26) der an
triebsseitigen Hauptwelle (10) räumlich zwischen dem an
einer nichtantriebsseitigen Welle (11) angeordneten Son
nenrad (27) und der dem Getriebe (1) vorgeordneten An
triebsquelle (2) liegt.
2. Leistungsverzweigungsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das an der nichtantriebsseitigen Wel
le (11) angeordnete Sonnenrad (27) als kleines Sonnenrad
im Planetendifferential (4) gegeben ist und einen kleine
ren Durchmesser hat als das große Sonnenrad (26), das
die im Planetendifferential (4) wirksame Krafteinleit
stelle der antriebsseitigen Hauptwelle 10 bildet und fest
an dieser angeordnet ist.
3. Leistungsverzweigungsgetriebe nach einem der vorhergehen
den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß - bedingt durch
die Möglichkeit, das an der nichtantriebsseitigen Welle (11)
sitzende Sonnenrad (27) durchmessermäßig so klein wie
möglich auszubilden - die Planetenräder (28, 29) auf einer
im Steg (31) drehbar gelagerten Welle (30) drehfest anzu
ordnen sind.
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