DE4243018A1 - Hydrostatic-mechanical power split transmission - Google Patents
Hydrostatic-mechanical power split transmissionInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Leistungsverzweigungsgetriebe mit einem mechanischen und hydrostatischen Leistungszweig. Der Antrieb beider Leistungszweige erfolgt über eine gemein same Antriebswelle. In einem Koppelgetriebe erfolgt eine Leistungssummierung, wobei zwei Koppelwellen wechselweise über einen Planetenradsatz mit einer Ausgangswelle des Leistungsverzweigungsgetriebes koppelbar sind. Die erste Koppelwelle ist außerdem mit einem Planetenradträger und die zweite Koppelwelle ist mit einem Sonnenrad eines zweiten Koppelgetriebes verbunden. Das Hohlrad des zweiten Koppelge triebes kann mit einer dritten Koppelwelle verbunden werden. Zwischen dem zweiten Koppelgetriebe und den Planetenradsätzen sind Kupplungen angeordnet, durch die die drei Koppelwellen mit dem Planetenradsatz wahlweise verbindbar sind. Der im Leistungsfluß nachgeschaltete Planetenradsatz ist zur Dreh richtungsumkehr der Ausgangswelle vorgesehen. Hierzu ist dessen Planetenradträger ständig mit der Ausgangswelle ver bunden und sein Hohlrad ist über eine Bremse mit einem Ge häuse des Leistungsverzweigungsgetriebes verbindbar.The invention relates to a power split transmission with a mechanical and hydrostatic power branch. Both power branches are driven by a common one same drive shaft. One takes place in a coupling gear Power summation, two coupling shafts alternately via a planetary gear set with an output shaft of the Power split transmission can be coupled. The first Coupling shaft is also with a planet carrier and the second coupling shaft is with a sun gear of a second Coupling gear connected. The ring gear of the second coupling ring drive can be connected to a third coupling shaft. Between the second coupling gear and the planetary gear sets couplings are arranged through which the three coupling shafts are optionally connectable to the planetary gear set. The one in Power flow downstream planetary gear set is to rotate Direction reversal of the output shaft is provided. This is whose planet carrier ver constantly with the output shaft tied and its ring gear is on a brake with a Ge housing of the power split transmission can be connected.
Aus der EP-C 0 408 616 ist ein Lastschaltgetriebe be kanntgeworden, das die vorstehend wiedergegebenen Merkmale aufweist. Ein derartiges hydrostatisch-mechanisches Leistungs verzweigungsgetriebe weist vier Fahrbereiche für Vorwärts fahrt und zwei Fahrbereiche für Rückwärtsfahrt auf.From EP-C 0 408 616 a powershift transmission is has become known, the features reproduced above having. Such hydrostatic-mechanical performance Branch transmission has four driving ranges for forward drives and two driving areas for reversing.
Bei landwirtschaftlich genutzten Fahrzeugen, wie bei spielsweise Ackerschleppern, werden zunehmend höhere Ge schwindigkeiten auch für den Rückwärtsfahrbereich verlangt. Bei der Anordnung nach dem Stand der Technik ist die erziel bare Maximalgeschwindigkeit für die Rückwärtsfahrt nicht immer ausreichend.For agricultural vehicles, such as for example, agricultural tractors, are increasingly higher Ge speeds also required for the reverse driving range. This is achieved with the arrangement according to the prior art maximum speed for reversing always sufficient.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Leistungsverzweigungsgetriebe der eingangs genannten Art so weiterzuentwickeln, daß höhere Rückwärtsfahrgeschwindig keiten erzielbar sind.The present invention is based on the object a power split transmission of the type mentioned to evolve so that higher reverse speed are achievable.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Planeten des Planetenradsatzes zur Drehrichtungsumkehr mit den Planeten des (vorgeschalteten) Planetenradsatzes in ständigem Eingriff stehen, wobei die Planeten beider Planetenradsätze einen gemeinsamen Planeten radträger aufweisen.To solve the problem, the invention proposed that the planets of the planetary gear set Reversal of direction of rotation with the planets of the (upstream) Planetary gear set in constant engagement, the Planets of both planetary gear sets form a common planet have wheel carriers.
Ein Getriebe mit den vorstehend erläuterten Merkmalen erlaubt eine wesentlich größere Rückwärtsfahrgeschwindigkeit. Während diese bei einem Getriebe nach dem Stand der Technik bei Verwendung innerhalb eines landwirtschaftlich genutzten Ackerschleppers bei etwa 12 km/h liegt, läßt sich mit der erfindungsgemäßen Lösung eine maximale Rückwärtsfahrgeschwin digkeit von etwa 21 km/h erreichen.A transmission with the features explained above allows a much higher reverse speed. While this in a transmission according to the prior art when used within an agricultural area Ackerschleppers is at about 12 km / h, can be with the solution according to the invention a maximum reverse speed speed of around 21 km / h.
Die einzige Figur zeigt ein erfindungsgemäßes Leistungs verzweigungsgetriebe für einen landwirtschaftlichen Schlepper.The only figure shows a performance according to the invention branching gear for an agricultural tractor.
Eine Antriebswelle 1 treibt über ein Vorgelege 2 eine verstellbare Hydrostateinheit 3 und über ein Vorgelege 4 eine Eingangswelle 5 eines vierwelligen Koppelgetriebes 6 an. Die verstellbare Hydrostateinheit 3 wirkt mit einer Hydrokonstanteinheit 7 zusammen. Die Hydrokonstanteinheit 7 treibt über ein Vorgelege 8 eine zweite Eingangswelle 9 des Koppelgetriebes 6 an. Das Koppelgetriebe 6 enthält zwei dreiwellige Planetenradsätze 10 und 11. Die Eingangswelle 5 ist mit einem Planetenträger 12 des Planetenradsatzes 10 verbunden. Der Planetenradsatz 10 enthält Planeten 13. Die Eingangswelle 5 ist fest mit einem Hohlrad 14 des zweiten Planetenradsatzes 11 verbunden. Der Planetenradsatz 11 ent hält Planeten 15. Die Eingangswelle 9 ist fest mit einem Sonnenrad 16 des zweiten Planetenradsatzes 11 verbunden. Eine Sonne 17 des ersten Planetenradsatzes 10 ist befestigt auf einer Koppelwelle 18. Ein Planetenradträger 19 des zweiten Planetenradsatzes 11 ist mit einem Hohlrad 20 des Planetenradsatzes 10 und einer Koppelwelle 21 verbunden. Die Koppelwellen 18 und 21 sind mit einem zweiten Koppelge triebe 23 verbunden, das einen Planetenradsatz 23A aufweist. Eine Sonne 22 dieses Planetenradsatzes 23A ist mit der Sonne 17 des ersten Planetenradsatzes 10 und der Planetenrad träger 19 des zweiten Planetenradsatzes 11 ist mit einem Planetenradträger 24 des Planetenradsatzes 23A über die Koppelwelle 21 verbunden.A drive shaft 1 drives an adjustable hydrostatic unit 3 via a countershaft 2 and an input shaft 5 of a four-shaft coupling gear 6 via a countershaft 4 . The adjustable hydrostatic unit 3 interacts with a hydrostatic unit 7 . The hydraulic constant unit 7 drives a second input shaft 9 of the coupling gear 6 via a countershaft 8 . The coupling gear 6 contains two three-shaft planetary gear sets 10 and 11 . The input shaft 5 is connected to a planet carrier 12 of the planetary gear set 10 . The planetary gear set 10 contains planets 13 . The input shaft 5 is fixedly connected to a ring gear 14 of the second planetary gear set 11 . The planetary gear set 11 contains planet 15 . The input shaft 9 is fixedly connected to a sun gear 16 of the second planetary gear set 11 . A sun 17 of the first planetary gear set 10 is fastened on a coupling shaft 18 . A planet gear carrier 19 of the second planetary gear set 11 is connected to a ring gear 20 of the planetary gear set 10 and a coupling shaft 21 . The coupling shafts 18 and 21 are connected to a second Koppelge gear 23 , which has a planetary gear set 23 A. A sun 22 of this planetary gear set 23 A is connected to the sun 17 of the first planetary gear set 10 and the planet gear carrier 19 of the second planetary gear set 11 is connected to a planet gear carrier 24 of the planetary gear set 23 A via the coupling shaft 21 .
An einem Hohlrad 25 des Planetenradsatzes 23A sind Außenlamellen 26 einer Kupplung 29 drehfest angebracht. Diese Außenlamellen 26 greifen zwischen Innenlamellen 27, die auf einer Welle 28 drehfest sind.On a ring gear 25 of the planetary gear set 23 A, outer plates 26 of a clutch 29 are attached in a rotationally fixed manner. These outer plates 26 engage between inner plates 27 , which are non-rotatable on a shaft 28 .
Auf der Koppelwelle 18 ist ein Kupplungsträger 30 mon tiert, der über drehfeste Außenlamellen 31 zwischen die auf der Welle 28 drehfest montierten Innenlamellen 27 einer Kupp lung 33 eingreift.On the coupling shaft 18, a clutch carrier 30 is advantage mon, the over-rotatable outer discs 31 on the shaft 28 rotatably mounted between the inner plate 27 of a Kupp lung engages 33rd
An einer mit der Koppelwelle 21 fest verbundenen Zwischenwelle 34 sind Außenlamellen 35 einer Kupplung 38 drehfest montiert. Diese greifen zwischen Innenlamellen 36, die auf einer Welle 37 drehfest angebracht sind.Outer plates 35 of a clutch 38 are mounted in a rotationally fixed manner on an intermediate shaft 34 which is fixedly connected to the coupling shaft 21 . These engage between inner plates 36 , which are mounted on a shaft 37 in a rotationally fixed manner.
Die Welle 28 enthält drehfest Außenlamellen 39, die zwischen Innenlamellen 36 einer Kupplung 41 greifen. The shaft 28 contains non-rotatable outer plates 39 which engage between inner plates 36 of a clutch 41 .
Die Welle 28 ist fest mit einer Sonne 42 eines Plane tenradsatzes 43 verbunden. Die Welle 37 trägt Planeten 44 des Planetenradsatzes 43. Ein Hohlrad 45 des Planetenrad satzes 43 ist über Lamellen 46 einer Bremse 47 mit einem Getriebegehäuse verbindbar.The shaft 28 is fixedly connected to a sun 42 of a tarpaulin set 43 . The shaft 37 carries the planet 44 of the planetary gear set 43 . A ring gear 45 of the planetary gear set 43 can be connected to a gear housing via disks 46 of a brake 47 .
Eine Welle 60 trägt Planeten 49 eines Planetenrad satzes 50.A shaft 60 carries planet 49 of a planetary gear set 50 .
Die Planeten 44 des Planetenradsatzes 43 stehen mit den Planeten 49 des Planetenradsatzes 50 im Eingriff. Die Wellen 37 und 60 dieser Planeten 44 und 49 haben den gemein samen Planetenradträger 51. Der Planetenradträger 51 ist fest mit einer Getriebeausgangswelle 48 verbunden.The planets 44 of the planetary gear set 43 are in engagement with the planets 49 of the planetary gear set 50 . The waves 37 and 60 of these planets 44 and 49 have the common planet carrier 51st The planet gear carrier 51 is fixedly connected to a transmission output shaft 48 .
Das Hohlrad 52 des Planetenradsatzes 50 kann über Lamel len 53 einer Bremse 54 mit dem Getriebegehäuse verbunden werden.The ring gear 52 of the planetary gear set 50 can be connected to the gear housing via plates 53 of a brake 54 .
Die Getriebeausgangswelle 48 ist mit einem Ritzel 55 versehen, das z. B. ein Tellerrad 56 einer Hinterachse (nicht dargestellt) des Fahrzeugs antreiben kann. Über ein Vorge lege 57 und eine Trennkupplung 58 kann eine zu einer weite ren (nicht dargestellten) Achse führende Antriebswelle 59 an getrieben werden.The transmission output shaft 48 is provided with a pinion 55 which, for. B. can drive a ring gear 56 of a rear axle (not shown) of the vehicle. Via a pre-lay 57 and a separating clutch 58 , a drive shaft 59 leading to a further axis (not shown) can be driven.
Die Antriebswelle 1 kann über eine Zapfenwellenkupp lung 61 mit einer aus dem Getriebe herausgeführten Zapf welle 62 verbunden werden, die ein Vorgelege 63 aufweist.The drive shaft 1 can be connected via a PTO shaft coupling 61 to a PTO shaft 62 which is led out of the transmission and has a countershaft 63 .
Über die Antriebswelle 1 werden die Hydrostateinheit 3 und die Eingangswelle 5 proportional zur Drehzahl einer Kraft maschine angetrieben. Durch Verstellen des Fördervolumens der Hydrostateinheit 3 wird die Konstanteinheit 7 beschleunigt und das Hohlrad 25 des Planetenradsatzes 23A durch Summieren der Drehzahlen der Eingangswellen 5, 9 in den Koppelgetrie ben 6 und 23 auf Drehzahl Null gebracht. Ist die Drehzahl Null des Hohlrads 25 erreicht, schließt die Kupplung 29. Die Summe der Leistungen aus dem hydrostatischen und dem mechani schen Zweig 9, 5 fließt über das Sonnenrad 17, den Planeten radträger 19, die Koppelwellen 18, 21 und das Hohlrad 25 des Planetenradsatzes 23A, die Kupplung 29 und die Sonne 42 in den vierten Planetenradsatz 43. Die Bremse 47 ist geschlossen und das Hohlrad 45 steht somit still. Die Leistung fließt über den Planetenradträger 51 in die Abtriebswelle 48.About the drive shaft 1 , the hydrostatic unit 3 and the input shaft 5 are driven in proportion to the speed of an engine. By adjusting the delivery volume of the hydrostatic unit 3 , the constant unit 7 is accelerated and the ring gear 25 of the planetary gear set 23 A by summing the speeds of the input shafts 5 , 9 in the coupling gear 6 and 23 brought to zero speed. If the rotational speed of the ring gear 25 is zero, the clutch 29 closes. The sum of the powers from the hydrostatic and mechanical branches 9 , 5 flows via the sun gear 17 , the planet gear carrier 19 , the coupling shafts 18 , 21 and the ring gear 25 of the planetary gear set 23 A, the clutch 29 and the sun 42 in the fourth Planetary gear set 43 . The brake 47 is closed and the ring gear 45 is therefore stationary. The power flows into the output shaft 48 via the planet gear carrier 51 .
Die weitere Wandlung des Übersetzungsverhältnisses des Leistungsverzweigungsgetriebes wird durch ein weiteres Ver stellen der Hydrostateinheit 3 erreicht. Hat nach Durch laufen des ersten Fahrbereichs das Hohlrad 25 Synchrondreh zahl mit der Drehzahl des Kupplungsträgers 30 erreicht, schließt die Kupplung 33 und die Kupplung 29 öffnet sich. Sodann fließt die summierte Leistung aus mechanischem und hydrostatischem Zweig 5, 9 über das Sonnenrad 17 des ersten Planetenradsatzes 10, die Koppelwelle 18 und die geschlossene Kupplung 33. Der weitere Leistungsfluß in diesem zweiten Fahrbereich erfolgt über die Sonne 42 und bei geschlossener Bremse 47 und somit feststehendem Hohlrad 45 über den Plane tenradträger 51 zur Getriebeausgangswelle 48.The further conversion of the transmission ratio of the power split transmission is achieved by a further adjustment of the hydrostatic unit 3 . After running through the first driving range, the ring gear 25 reaches synchronous speed with the speed of the clutch carrier 30 , the clutch 33 closes and the clutch 29 opens. Then the total power flows from the mechanical and hydrostatic branch 5 , 9 via the sun gear 17 of the first planetary gear set 10 , the coupling shaft 18 and the closed clutch 33 . The further power flow in this second driving range takes place via the sun 42 and with the brake 47 closed and thus fixed ring gear 45 via the tarpaulin tarpaulin 51 to the transmission output shaft 48th
Um in den dritten Fahrbereich zu schalten, wird bei Synchrondrehzahl der Wellen 37 und 34 die Kupplung 38 ge schlossen und sodann unmittelbar die Kupplung 33 geöffnet. Die kombinierte Leistung aus mechanischem und hydrostatischem Leistungszweig 5, 9 fließt sodann über die Koppelwelle 21 und die Welle 34 über die Kupplung 38 in den Planetenradträger 51 und bei geöffneten Bremsen 47 in die Getriebeausgangswelle 48. In order to switch to the third driving range, the clutch 38 is closed at synchronous speed of the shafts 37 and 34 and then the clutch 33 is opened immediately. The combined power from the mechanical and hydrostatic power branch 5 , 9 then flows via the coupling shaft 21 and the shaft 34 via the clutch 38 into the planet gear carrier 51 and with the brakes 47 open into the transmission output shaft 48 .
Der vierte Fahrbereich wird erreicht durch Schließen der Kupplungen 33 und 41 bei Synchrondrehzahl mit der Kupplung 38 und unmittelbar darauffolgendem Öffnen der Kupplung 38. Die summierte Leistung aus mechanischem und hydrostatischem Leistungszweig fließt sodann über die Sonne 17 des ersten Planetenradsatzes 10 über die Kupplung 33 und die Kupplung 41 und bei geöffneten Bremsen 47 über den Planetenradträger 51 in die Getriebeausgangswelle 48.The fourth driving range is achieved by closing the clutches 33 and 41 at synchronous speed with the clutch 38 and immediately opening the clutch 38 . The total power from the mechanical and hydrostatic power branch then flows via the sun 17 of the first planetary gear set 10 via the clutch 33 and the clutch 41 and, when the brakes 47 are released, via the planet gear carrier 51 into the transmission output shaft 48 .
Eine Umkehrung der Drehrichtung der Getriebeausgangs welle 48 erfolgt durch Schließen der Bremse 54 und damit Festhalten des Hohlrades 52 des Planetenradsatzes 50.The direction of rotation of the transmission output shaft 48 is reversed by closing the brake 54 and thus holding on the ring gear 52 of the planetary gear set 50 .
Ein erster Fahrbereich in diese Gegendrehrichtung er gibt sich aus der Summierung der hydrostatischen und mecha nischen Leistung 9, 5 in der Sonnenwelle 17 des ersten Plane tenradsatzes 10 und des Planetenradträgers 19 des zweiten Planetenradsatzes 11. Die Leistung fließt sodann über das Hohlrad 25 des Planetenradsatzes 23A bei geschlossener Kupp lung 29 über die Sonne 42 in den Planetenradsatz 43. Bei offener Bremse 47 fließt die Leistung über die Planeten 44, 49 der Planetenradsätze 43, 50 und über den Planetenrad träger 51 in die Getriebeausgangswelle 48.A first driving range in this direction of rotation is given by the summation of the hydrostatic and mechanical power 9 , 5 in the sun shaft 17 of the first plane tenradsatzes 10 and the planet carrier 19 of the second planetary gear set 11th The power then flows through the ring gear 25 of the planetary gear set 23 A with the clutch 29 closed via the sun 42 in the planetary gear set 43 . When the brake 47 is open, the power flows via the planet 44 , 49 of the planetary gear sets 43 , 50 and via the planet gear carrier 51 into the transmission output shaft 48 .
Ein zweiter Fahrbereich in dieser Gegendrehrichtung der Getriebeausgangswelle 48 wird erreicht durch Schließen der Kupplung 33 und unmittelbar anschließendes Öffnen der Kupp lung 29. Die summierte Leistung aus mechanischem und hydro statischem Leistungszweig fließt sodann über die Sonne 17 des ersten Planetenradsatzes 10, über die Kupplung 33, die Sonne 42, die Planeten 44, 49 und, bei geschlossener Bremse 54, über den Planetenradträger 51 zur Getriebeaus gangswelle 48.A second driving range in this direction of rotation of the transmission output shaft 48 is achieved by closing the clutch 33 and immediately opening the clutch development 29th The total power from the mechanical and hydrostatic power branch then flows via the sun 17 of the first planetary gear set 10 , via the clutch 33 , the sun 42 , the planets 44 , 49 and, when the brake 54 is closed, via the planet gear carrier 51 to the transmission output shaft 48 .
BezugszeichenReference numerals
1 Antriebswelle
2 Vorgelege
3 verstellbare Hydrostateinheit
4 Vorgelege
5 Eingangswelle
6 erstes Koppelgetriebe
7 Hydrokonstanteinheit
8 Vorgelege
9 Eingangswelle
10 Planetenradsatz
11 Planetenradsatz
12 Planetenradträger
13 Planeten
14 Hohlrad
15 Planeten
16 Sonne
17 Sonne
18 Koppelwelle
19 Planetenradträger
20 Hohlrad
21 Koppelwelle
22 Sonne
23 zweites Koppelgetriebe
23A Planetenradsatz
24 Planetenradträger
25 Hohlrad
26 Außenlamellen
27 Innenlamellen
28 Welle
29 Kupplung
30 Kupplungsträger
31 Außenlamellen
32 Innenlamellen
33 Kupplung
34 Zwischenwelle
35 Außenlamellen
36 Innenlamellen
37 Welle
38 Kupplung
39 Außenlamellen
40 Innenlamellen
41 Kupplung
42 Sonne
43 Planetenradsatz
44 Planeten
45 Hohlrad
46 Lamellen
47 Bremse
48 Getriebeausgangswelle
49 Planeten
50 Planetenradsatz
51 Planetenradträger
52 Hohlrad
53 Lamellen
54 Bremse
55 Ritzel
56 Tellerrad
57 Vorgelege
58 Kupplung
59 Antriebswelle
60 Welle
61 Kupplung
62 Zapfwelle
63 Vorgelege 1 drive shaft
2 gears
3 adjustable hydrostatic unit
4 gears
5 input shaft
6 first coupling gear
7 hydro constant unit
8 gears
9 input shaft
10 planetary gear set
11 planetary gear set
12 planet carriers
13 planets
14 ring gear
15 planets
16 sun
17 sun
18 coupling shaft
19 planet carrier
20 ring gear
21 coupling shaft
22 sun
23 second coupling gear
23 A planetary gear set
24 planet carriers
25 ring gear
26 outer slats
27 inner slats
28 wave
29 clutch
30 clutch carriers
31 outer slats
32 inner slats
33 clutch
34 intermediate shaft
35 outer slats
36 inner slats
37 wave
38 clutch
39 outer slats
40 inner slats
41 clutch
42 sun
43 planetary gear set
44 planets
45 ring gear
46 slats
47 brake
48 transmission output shaft
49 planets
50 planetary gear set
51 planet carrier
52 ring gear
53 slats
54 brake
55 sprockets
56 ring gear
57 reduction gear
58 clutch
59 drive shaft
60 wave
61 clutch
62 PTO
63 reduction gear
Claims (1)
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