DE60104873T2

DE60104873T2 - Trägeranordnung eines planetenträgers für ein hydromechanisches getriebe

Info

Publication number: DE60104873T2
Application number: DE60104873T
Authority: DE
Inventors: Alan Craig PUETZ; Rene Douglas JOHNSON; Ulrich Otten
Original assignee: Deere and Co
Current assignee: Deere and Co
Priority date: 2000-09-26
Filing date: 2001-09-12
Publication date: 2005-01-05
Anticipated expiration: 2021-09-13
Also published as: CA2344140A1; US6533694B1; AR042390A1; BR0114176A; EP1325251B1; CA2344140C; WO2002026516A3; DE60104873D1; AU1390402A; AU2002213904B2; BR0114176B1; WO2002026516A2; EP1325251A2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein hydromechanisches Getriebe, welches ein Getriebegehäuse und eine Hydrostateinheit aufweist, welche in dem Getriebegehäuse so montiert ist, dass sie sich relativ zum Getriebegehäuse bewegen kann. Das Getriebe enthält eine drehbar im Gehäuse montierte Welle und ein Planetenrädersystem, welches einen Planetenträger einschließt, der koaxial zur Getriebewelle ist. Die Hydrostateinheit enthält eine Durchgangswelle, die über eine keilverzahnte Verbindung mit der Getriebewelle gekoppelt ist. Ein Planetenringrad wird drehbar von der Durchgangswelle getragen und kämmt mit Planetenrädern des Planetensystems. Das Ringrad wird durch die Hydrostateinheit angetrieben.
Bei hydro-mechanischen Getrieben, die einen mechanischen Bereich und eine Hydrostateinheit aufweisen, ist es bekannt, die Hydrostateinheit mit einem Isolierbefestigungssystem innerhalb des Getriebegehäuses zu montieren. Das Isolierbefestigungssystem verwendet ein elastisches Teil, wie z. B. ein Gummiteil, um die Hydrostateinheit gegenüber dem Gehäuse zu isolieren. Dies reduziert die Übertragung von Lärm und Vibration von der Hydrostateinheit auf das Getriebegehäuse. Das elastische Teil erlaubt eine beschränkte Bewegung der Hydrostateinheit relativ zum Getriebegehäuse. Ein Beispiel solch einer Befestigung ist in dem U. S. Patent 5,345,839 gezeigt, wo Gummiteile 17b und 21a, Figuren 3 und 4, verwendet werden, um Lärm und Vibration von der Hydrostateinheit zu dämpfen. Mit der Verwendung einer elastischen Isolierbefestigung für die Hydrostateinheit ist es erforderlich, der Bewegung der Hydrostateinheit im mechanischen Bereich des Getriebes Rechnung zu tragen, um vorzeitigen Verschleiß der Zahnflanken zu vermeiden.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein hydromechanisches Getriebe zur Verfügung zu stellen, welches die vorgetragenen Probleme überwindet und die Bedürfnisse erfüllt. Insbesondere ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein hydro-mechanisches Getriebe zur Verfügung zu stellen, welches eine begrenzte Bewegung der Hydrostateinheit relativ zu dem mechanischen Bereich des Getriebes ermöglicht.
Diese und andere Ziele werden durch die vorliegende Erfindung entsprechend des Patentanspruchs 1 erreicht. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den abhängigen Patentansprüchen hervor.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung enthält das Getriebe freies Spiel in der keilverzahnten Verbindung sowie ein Kugellager, welches den Träger des Planetensystems auf der Getriebewelle trägt, um Bewegung der Hydrostateinheit relativ zum Getriebegehäuse und dem mechanischen Bereich zu ermöglichen.
Die vorliegende Erfindung überwindet die Probleme eines vorzeitigen Verschleißes der Zahnradflanken, indem es freies Spiel in der keilverzahnten Verbindung bereitstellt und den mechanischen Bereich des Getriebes mit einem Planetenträger ausstattet, der an Stelle von Kegelrollenlagern auf einem Kugellager montiert ist. Ein Kugellager ist üblicherweise mit einem internen Spiel hergestellt, um ein kleines Ausmaß an Fehlausrichtung zuzulassen. Das Kugellager erlaubt damit dem Träger eine begrenzte Bewegung quer zur Drehachse des Trägers. Um des Weiteren Verschleiß der Zahnflanken zu reduzieren, haben ein oder mehrere Zahnräder am Punkt relativer Bewegung eher ballige als gerade Zahnflanken, um eine einzige Kontaktlinie an der Zahnkante der miteinander kämmenden Zähne zu vermeiden.
Die Erfindung und weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Anordnungen der Erfindung werden nun beispielhaft und mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben und erläutert, in denen
1 eine längsverlaufende Querschnittsdarstellung des hydro-mechanischen Getriebes der vorliegenden Erfindung ist,
2 eine Draufsicht auf einen ballig ausgebildeten Zahnradzahn ist und
3 eine Draufsicht auf einen geraden Zahnradzahn ist.
Das hydro-mechanische Getriebe, welches ein Planetenträgersystem gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist, ist in 1 gezeigt und allgemein mit 10 bezeichnet. Das Getriebe 10 enthält ein Getriebegehäuse 12 und eine Getriebewelle 14, welche durch eine Lagerbuchse 16 und ein Rollenlager 18 drehbar im Gehäuse 12 befestigt ist. Das Getriebe 10 enthält des Weiteren eine Hydrostateinheit 20 mit einer Durchgangswelle 22. Die Durchgangswelle 22 ist mit zwei Bereichen dargestellt, einem Eingangsbereich 24 und einem Ausgangsbereich 26, die durch eine Keilverzahnungsverbindung 28 miteinander verbunden sind. Die Hydrostateinheit 20 ist an dem Gehäuse 12 über eine elastische Isolierhalterung, wie sie in dem oben zitierten Patent gezeigt ist, befestigt. Die besondere Struktur der Isolierhalterung ist für die vorliegende Erfindung nicht relevant, außer, dass es ein nachgiebiges oder elastomerisches Material, welches eine begrenzte Bewegung der Hydrostateinheit 20 relativ zu dem Getriebegehäuse 12 ermöglicht, bereitstellt.
Die Hydrostateinheit 20 enthält eine Pumpe und einen Motor, welcher von einer Eingangswelle 30 der Hydrostateinheit angetrieben wird. Die Welle 30 wird durch ein Zahnrad 32 angetrieben, welches seinerseits durch das Zahnrad 34 angetrieben wird, welches integraler Bestandteil des Ausgangsbereichs 26 der Durchgangswelle 22 ist. Die Ausgangswelle 36 der Hydrostateinheit treibt ein Zahnrad 38 an, welches seinerseits ein Planetenringrad 40 antreibt. Das Ringrad 40 wird von dem Ausgangsbereich 26 der Durchgangswelle 22 durch Nadellager 42 und Rollenlager 44 drehbar getragen.
Das Getriebe enthält des Weiteren ein Planetenrädersystem 46, welches das zuvor erwähnte Ringrad 40 umfasst. Der Planetenrädersatz 46 enthält ein Sonnenrad 48, welches die Endbereiche der Durchgangswelle 22 der Hydrostateinheit sowie der Getriebewelle 14 umschließt und mit diesen keilverzahnt ist, wodurch die Durchgangswelle 22 mit der Getriebewelle 14 verbunden wird. Das Sonnenrad 48 kämmt mit Planetenrädern P1, welche einteilig mit Planetenrädern P2 ausgebildet sind. Die Planetenräder P1, P2 sind an einem Planetenträger 50 befestigt. Die Planetenräder P2 kämmen mit dem Ringrad 40 und einem zweiten Sonnenrad S2.
Der Träger 50 ist über eine Kupplung 52 für niedrige Drehzahlen mit einem Ausgangszahnrad 54 verbunden. Alternativ ist das Sonnenrad S2 über eine Kupplung für hohe Drehzahlen mit dem Ausgangszahnrad 54 verbunden. Das Ausgangszahnrad 54 treibt eine Ausgangswelle, nicht gezeigt, an. Die Getriebewelle 14 ist in bekannter Weise mit einem Zapfwellenantrieb verbunden.
Ein Reversierplanetenrädersatz 58 hat ein Ringrad 60, welches durch eine Reversierbremse 62 wahlweise gegenüber dem Gehäuse 12 blockiert werden kann. Der Rädersatz 58 hat einen Doppelplanetensatz mit Planetenrädern 64 und 66. Das Planetenrad 64 kämmt mit dem Ringrad 60, und das Planetenrad 66 kämmt mit einem dritten Sonnenrad S3. Die Planetenräder 64, 66 werden ebenfalls durch den Planetenträger 50 getragen. Das Sonnenrad S3 ist fest mit dem Ausgangszahnrad 54 verbunden. Mit eingerückter Reversierbremse, wodurch das Ringrad 60 stillgesetzt wird, und mit ausgerückten Kupplungen 52 und 56 dreht sich das Ausgangszahnrad 54 für die Rückwärtsfahrt in die umgekehrte Richtung.
Damit sich die Hydrostateinheit 20 relativ zu dem Getriebegehäuse 12 bewegen kann, ist der Planetenträger 50 in dem Getriebe auf einem Kugellager 68 befestigt. Das Kugellager 68 erlaubt es dem Träger 50, sich mit der Hydrostateinheit 20 durch Ausschwenken des Kugellagers zu bewegen. Die Keilverbindung der Durchgangswelle 22 der Hydrostateinheit 20 und der Getriebewelle 14 mittels des Sonnenrades 48 ist mit einem freien Spiel ausgestattet, um des Weiteren die Bewegung der Hydrostateinheit 20 zu erleichtern.
Um vorzeitigen Verschleiß der Zahnradflanken zu vermeiden, welcher durch diese Bewegung verursacht wird, hat das Planetenrad P2 ballig ausgebildete Zähne, wie in 2 gezeigt. Die Oberflächen 70 der Zahnradzähne sind gekrümmt. Des Gleichen sind auch die Zähne des Sonnenrades 48 und der Planetenräder P1 ballig ausgebildet. Die gekrümmten balligen Oberflächen 70 ermöglichen es, dass sich dann, wenn sich die Hydrostateinheit bewegt, die Kontaktlinie zwischen den kämmenden Zähnen entlang der Flanke der Zähne bewegt, anstatt eine einzige Kontaktlinie am Rand oder an den Ecken der Zähne zu bilden, wie es der Fall wäre, wenn die miteinander kämmenden Zahnflanken alle geradlinig wären. Ein gerader Zahn ist in 3 mit flachen Oberflächen 72 gezeigt. Mit diesen flachen Oberflächen würden die Ecken 74 der Zähne die einzige Kontaktlinie zwischen sich kämmenden Zähnen darstellen, wenn sich die Hydrostateinheit aus der Axialität des übrigen Teils des Getriebes bewegt.
Die Erfindung soll nicht durch die oben beschriebene Anordnung, sondern lediglich durch die Patentansprüche beschränkt sein.

Claims

Ein hydro-mechanisches Getriebe mit einem Getriebegehäuse (12), einer Hydrostateinheit (20), die in dem Getriebegehäuse (12) montiert ist und relative Bewegungen zum Getriebegehäuse (12) ermöglicht, einer drehbar im Getriebegehäuse (12) montierten Getriebewelle (14) und einem Planetenrädersystem (46), welches einen Planetenträger (50) aufweist, der koaxial mit der Getriebewelle (14) ist, die Hydrostateinheit (20) enthält eine Durchgangswelle (22), die an die Getriebewelle (14) gekoppelt ist, die Durchgangswelle (22) beinhaltet eine verzahnte Verbindung (28) mit freiem Spiel, ein sich drehbar auf der Durchgangswelle (22) abstützendes Planetenringrad (40) kämmt mit Planetenrädern (P2) des Planetensystems (46), das Ringrad (40) wird durch die Hydrostateinheit (20) angetrieben, ein Kugellager (68) trägt den Planetenträger (50) auf der Getriebewelle (14), um die Bewegung der Hydrostateinheit (20) relativ zum Getriebegehäuse (12) zu ermöglichen.
Das Getriebe wie in Anspruch 1 definiert, wobei die mit dem Ringrad (40) kämmenden Zähne der Planetenräder (P2) ballig sind, um Verschleiß der Zähne zu verringern, der durch die Bewegung der Hydrostateinheit (20) relativ zu dem Getriebegehäuse (12) induziert wird.
Das Getriebe wie in Anspruch 1 oder 2 definiert, wobei die Durchgangswelle (22) der Hydrostateinheit (20) mit der Getriebewelle (14) durch ein Sonnenrad (48) des Planetensystems (46) gekoppelt ist, welches benachbarte Endbereiche (26) der Durchgangswelle (22) und der Getriebewelle (14) umschließt und sowohl mit der Durchgangswelle (22) als auch mit der Getriebewelle (14) verzahnt ist.
Das Getriebe wie in Anspruch 3 definiert, wobei das Sonnenrad (48) Zähne hat, die mit den Zähnen der Planetenräder (P1) kämmen, und die kämmenden Sonnen- und Planetenräder ballig sind, um Verschleiß der Zähne zu verringern, der durch die Bewegung der Hydrostateinheit (20) relativ zum Getriebegehäuse (12) induziert wird. 1