EP2240707A2

EP2240707A2 - Hydrostatisch leistungsverzweigtes getriebe

Info

Publication number: EP2240707A2
Application number: EP09708091A
Authority: EP
Inventors: Josef HÄGLSPERGER; Peter Dziuba; Markus Liebherr; Josef Bauer
Original assignee: Mali Holding AG
Current assignee: Mali Holding AG
Priority date: 2008-02-08
Filing date: 2009-01-21
Publication date: 2010-10-20
Also published as: US8915812B2; DE102008008236A1; JP5339306B2; US20120270690A1; WO2009097701A3; EA020999B1; AU2009212076A1; WO2009097701A2; BRPI0908821A2; CN101939568A; KR20110015508A; EA201070939A1; WO2009097701A4; JP2011514272A; MX2010008704A; CA2711967A1

Abstract

Ein hydrostatisch leistungsverzweigtes Getriebe (10), insbesondere für Land- und Baufahrzeuge, umfasst wenigstens zwei Hydrostaten (H2), welche hydraulisch untereinander in Verbindung stehen und als Pumpe bzw. als Motor arbeiten, wobei wenigstens einer der Hydrostaten (H2) mittels einer Steuerung (16, 20, 21; SK1,..,SK4) verstellt bzw. verschwenkt werden kann, mechanische Kopplungsmittel (K1, K2; Z1,..,Z12), welche die Hydrostaten (H1, H2) mit einer inneren Antriebswelle (W1) und einer inneren Abtriebswelle (WT) koppeln, ein einen Deckel (14) und ein Gehäuseunterteil (31) umfassendes Gehäuse (14, 31), wobei die Hydrostaten (H1, H2), die inneren Antriebs- und Abtriebswellen (W1, W7) und die mechanischen Kopplungsmittel (Z7, Z9) auf der Unterseite des Deckels (14) angeordnet und befestigt sind, und im Gehäuseunterteil eine von aussen zugängliche äussere Antriebswelle und Abtriebswelle gelagert sind, welche bei zusammengebautem Gehäuse mit der inneren Antriebswelle bzw. Abtriebswelle in Wirkverbindung stehen. Bei einem solchen Getriebe wird ein kompakter Aufbau bei leichter Zugänglichkeit und grosser Flexibilität bei der Anpassung an unterschiedliche Fahrzeuge dadurch erreicht, dass die Steuerung (16, 20, 21; SK1,..,SK4) zur Verstellung bzw. Verschwenkung des wenigstens einen Hydrostaten (H2) auf der Oberseite des Deckels (14) angeordnet ist und durch den Deckel (14) hindurch auf den wenigstens einen Hydrostaten (H2) einwirkt.

Description

BESCHREIBUNG

HYDROSTATISCH LEISTUNGSVERZWEIGTES GETRIEBE

TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Getriebetechnik. Sie betrifft ein (stufenloses) hydrostatisch leistungsverzweigtes Getriebe gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein solches Getriebe ist z.B. aus der DE-A1-26 33 718 bekannt.

STAND DER TECHNIK

Leistungsverzweigungsgetriebe, insbesondere für den Einsatz bei land- oder bauwirtschaftlich genutzten Fahrzeugen wie z.B. Traktoren, sind seit langem bekannt. Bei solchen Leistungsverzweigungsgetrieben wird die an einer Eingangswelle bzw. Antriebswelle anliegende, üblicherweise von einem Verbrennungsmotor abgegebene Leistung auf einen ersten mechanischen Leistungszweig mit fester Übersetzung und einen zweiten, in der Übersetzung stufenlos veränderbaren Leistungszweig aufgeteilt und anschliessend wieder zusammengeführt, um an einer Ausgangswelle bzw. Abtriebswelle zur Verfügung zu stehen. Der zweite Leistungszweig ist meistens als hydrostatischer Zweig ausgebildet, bei dem zwei hydrostatische Axialkolbenmaschinen (Hydrostaten) von Schrägachsen- oder Schrägscheibentyp, die hydraulisch miteinander verbunden sind, wahlweise als Pumpe oder Motor arbeiten. Die Übersetzung kann dabei durch die Veränderung des Schwenkwinkels des Zylinderblocks bzw. der Schrägscheibe verändert werden. Die Aufteilung der Leistung auf die beiden Leistungszweige und die Zusammenführung der verzweigten Leistungen erfolgt üblicherweise mittels eines Planetengetriebes. Leistungsverzweigungsgetriebe der beschriebenen Art sind in unterschiedlicher Ausgestaltung in der DE-A1-27 57 300, der DE-C2-29 04 572, der DE-A1-29 50 619, der DE-A1-37 07 382, der DE- A1-37 26 080, der DE-A1-39 12 369, der DE-A1-39 12 386, der DE-A1-43 43 401 , der DE-A1 -43 43 402, der EP-B1 -0 249 001 und der EP-A2-1 273 828 offenbart.

Um ein Leistungsverzweigungsgetriebe mit Erfolg in der Praxis einsetzen zu können, sollte es sich generell durch die folgenden Eigenschaften auszeichnen:

- Das Getriebe sollte einen hohen Wirkungsgrad über den ganzen Geschwindigkeitsbereich aufweisen. Dies sollte insbesondere bei den hohen Fahrgeschwindigkeiten, die im Strassenverkehr über einen längeren Zeitraum gefahren werden, der Fall sein.

- Das Getriebe sollte kompakt aufgebaut sein, um den Einbau in die unterschiedlichsten Fahrzeuge möglichst ohne konstruktive Einschränkungen zu ermöglichen.

- Das Getriebe sollte die Übertragung von hohen Leistungen ermöglichen.

- Das Getriebe sollte zur Begrenzung der Leistungsverluste und Erhöhung der Funktionssicherheit möglichst einfach aufgebaut sein.

- Das Getriebe sollte eine vollumfängliche elektronische Steuerung im Zusammenhang mit dem Motormanagement ermöglichen und auch bei

Ausfall bestimmter Steuerungselemente ausreichende Notfahrprogramme zur Verfügung stellen. In der eingangs genannten DE-A1-43 43 402 ist bereits ein als SHL-Getriebe (Stufen loses Hydrostatisches Leistungsverzweig ungsgetriebe) bezeichnetes Leistungsverzweigungsgetriebe beschrieben worden, das sich durch zwei hydraulisch gekoppelte gleichartige Hydrostaten in Schrägachsenbauweise auszeichnet, die über Kupplungspaare bzw. Wechselschaltelemente K1/K2 bzw. K3/K4 auf unterschiedliche Weise mit einem Planetendifferentialgetriebe koppelbar sind. Das bekannte SHL-Getriebe ist unter der Typbezeichnung SHL-Z bei Stadtbussen eingesetzt und getestet worden. Die beiden eingesetzten Hydrostaten haben einen Schwenkbereich von lediglich 0-25°. Für die Vorwärtsfahrt ergeben sich dabei 3 Fahrstufen bzw. Fahrbereiche: Im ersten Fahrbereich ist im Anfahrpunkt der hydrostatische Anteil der übertragenen Leistung 100% und geht dann linear mit der Geschwindigkeit gegen Null. Im zweiten Fahrbereich geht er von Null auf ein Maximum von etwa 27% und dann wieder zurück auf Null. Im dritten Fahrbereich geht er von Null auf einen Maximalwert von 13% bei der höchsten Vorwärtsgeschwindigkeit.

Der hydrostatische Leistungsübertragungszweig eines solches Getriebes umfasst üblicherweise zwei hydrostatische Axialkolbenmaschinen, die hydraulisch miteinander in Verbindung stehen und von denen die eine jeweils als Pumpe und die andere als Motor arbeitet. Je nach Fahrstufe können die beiden Maschinen dabei ihre Rollen vertauschen.

Die hydrostatischen Axialkolbenmaschinen stellen einen wesentlichen Bestandteil des hydrostatischen Leistungsverzweigungsgetriebes dar und prägen massgeblich die Eigenschaften des Getriebes wie z.B. den Wirkungsgrad, die Baugrösse, die Komplexität, den überdeckten Geschwindigkeitsbereich, Art und Anzahl der Fahrstufen und dgl.. Beispiele für derartige hydrostatische Axialkolbenmaschinen sind in der DE-A1-198 33 711 oder der DE-A1-100 44 784 oder der US-A1- 2004/0173089 offenbart. Funktionsweise und Theorie von hydrostatischen Axialkolbenmaschinen sowie eines damit ausgerüsteten leistungsverzweigten Traktorgetriebes sind in einer Veröffentlichung der TU München aus dem Jahr 2000 von H. Bork et al., „Modellbildung, Simulation und Analyse eines stufenlosen leistungsverzweigten Traktorgetriebes", beschrieben.

Bei den bekannten hydrostatischen Getrieben sind die Teile des Getriebes (Hydrostaten, Kupplungen, Wellen, Planetentriebe, Zahnräder etc.) in ein speziell auf das Getriebe ausgerichtetes Gehäuse eingebaut, dass aus einer Vielzahl von Gehäusesegmenten besteht. Soll nun ein solches Getriebe in ein entsprechendes landwirtschaftliches oder Baufahrzeug eingebaut werden, muss entweder das Fahrzeug in seiner Konstruktion auf das bereits vorgefertigte Getriebe abgestimmt werden, oder das Getriebe muss auf die Gegebenheiten eines bereits vorhandenen Fahrzeugs abgestimmt und damit neu konstruiert werden. In beiden Fällen ergibt sich durch die spezielle Anpassung von Fahrzeug oder ganzem Getriebe ein erheblicher Mehraufwand.

In der eingangs genannten Druckschrift DE-A1-26 33 718 ist bereits vorgeschlagen worden, ein einfaches hydrostatisches Getriebe ohne Leistungsverzweigung so aufzubauen, dass es mit dem Deckel des Getriebegehäuses eine bauliche Einheit bildet. Im Getriebegehäuse selbst sind nur die von aussen zugänglichen Antriebs- und Abtriebswellen gelagert, die über innenliegende Zahnräder mit den entsprechenden Ein- und Ausgängen des Getriebes in Eingriff kommen, wenn der Deckel mit dem Getriebe auf das Getriebegehäuse gesetzt wird.

Auf diese Weise wird erreicht, dass das Gehäuse mit den An- und Abtriebswellen bereits frühzeitig in das Fahrzeug eingebaut werden kann, während erst später durch Aufsetzen eines Deckels mit einer entsprechenden Getriebeeinheit entschieden werden kann, ob ein mechanisches oder ein hydrostatisches Getriebe eingesetzt werden soll. Entsprechend können beim bereits fertigen Fahrzeug Getriebe auf einfache Weise ausgetauscht werden.

Das aus der DE-A1-26 33 718 bekannte Getriebekonzept (bauliche Einheit von Getriebe und Deckel) mag für den einfachen Fall eines Getriebes ohne Leistungsverzweigung - wo weder Kupplungen noch Summierglieder benötigt werden und nur einer der Hydrostaten verstellt wird - brauchbar sein. Hier reicht es aus, den Verstellmechanismus für den einen Hydrostaten innerhalb des Gehäuses direkt am Hydrostaten anzuordnen.

Für das wesentlich anspruchsvollere Konzept eines stufenlosen hydrostatischen Leistungsverzweigungsgetriebes müssen dagegen andere Wege gefunden werden, um nicht nur die deutlich aufwändigere Steuerung unterzubringen, sondern auch unter Montage- und Wartungsgesichtspunkten in geeigneter Weise zu platzieren.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein hydrostatisch leistungsverzweigtes Getriebe zu schaffen, dass sich unter Beibehaltung des flexiblen Konzepts der Trennung von Getriebe und Gehäuse durch eine verbesserte Anordnung der Komponenten auszeichnet, und sich insbesondere für die Realisierung eines komplexen stufenlosen hydrostatischen Leistungsverzweigungsgetriebes eignet. Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, ein Getriebekonzept anzugeben, welches sich dafür besonders eignet.

Die eine Aufgabe wird durch die Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Ein kennzeichnendes Merkmal des neuen Getriebes besteht darin, dass die Steuerung zur Verstellung bzw. Verschwenkung des wenigstens einen

Hydrostaten auf der Oberseite des Deckels angeordnet ist und durch den Deckel hindurch auf den wenigstens einen Hydrostaten einwirkt. Durch die Verlagerung der Steuerung auf die Oberseite des Deckels wird unter Beibehaltung einer grossen räumlichen Nähe zu den zu steuernden Komponenten des Getriebes auf der Unterseite des Deckels nicht nur Platz für die im Gehäuse angeordneten Komponenten des Getriebes, sondern auch der Zugang zu der Steuerung von aussen zu Montage- oder Wartungszwecken erheblich erleichtert. So können an dem Getriebe Prüf- und Einstellarbeiten vorgenommen werden, ohne dass das Getriebegehäuse geöffnet werden muss. Ausserdem können bei Bedarf elektrische und elektronische sowie hydraulische Steuerkomponenten (elektrisch betätigte Hydraulikventile, Mess- und Steuerelektronik etc.) auf der Oberseite des Deckels zu einer baulichen Einheit zusammengefasst werden, die das übrige Gehäuse keinen Einschränkungen unterwirft, nicht den rauen Umgebungsbedingungen innerhalb des Gehäuses ausgesetzt ist und sich gleichwohl nahe am Getriebe befindet.

Eine bevorzugte Ausgestaltung des Getriebes nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass beide Hydrostaten mittels der Steuerung durch den Deckel hindurch verstellt bzw. verschwenkt werden können, dass zur Steuerung der Leistungsverzeigung eine Mehrzahl von Kupplungen vorgesehen sind, und dass zur Summierung der verzweigten Leistungen ein Stufenplanetentrieb vorgesehen ist.

Eine andere Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass beide Hydrostaten zur Steuerung der hydraulischen Leistung jeweils um wenigstens etwa +/- 45° um eine Schwenkachse verschwenkbar sind, dass der Deckel im wesentlichen in einer Ebene liegt, dass die Schwenkachsen der Hydrostaten senkrecht zur Ebene des Deckels angeordnet sind, dass die Steuerung hydraulisch betätigte Hubkolben umfasst, welche über eine Hebelmechanik die Hydrostaten um ihre Schwenkachse verschwenken, und dass zum Steuern der Hubkolben innerhalb der Steuerung eine Steuerhydraulik vorgesehen ist, welche durch einen elektrischen Steuermotor gesteuert wird.

Vorzugsweise sind die Hydrostaten mit ihren Drehachsen parallel nebeneinander und zu der Ebene des Deckels angeordnet, und weisen die inneren Antriebs- und Abtriebswellen und die äusseren Antriebs- und Abtriebswellen eine gemeinsame Achse auf, welche parallel zu den Drehachsen der Hydrostaten orientiert und zwischen den Drehachsen der Hydrostaten angeordnet ist. Eine Weiterbildung ist dadurch gekennzeichnet, dass insgesamt zwei oder vier Kupplungen vorgesehen sind, die paarweise den Hydrostaten zugeordnet und in der Drehachse des zugeordneten Hydrostaten angeordnet sind, und dass der Stufenplanetentrieb in der gemeinsamen Achse der inneren und äusseren An- und Abtriebswellen angeordnet ist.

Eine andere Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass die Hydrostaten zwischen dem Deckel und einem zum Deckel parallelen Lagerboden schwenkbar gelagert sind, welcher Lagerboden über senkrecht auf dem Deckel stehende, seitliche Tragpfosten am Deckel befestigt ist, und dass zur Lagerung der Wellen des Getriebes auf der Unterseite des Deckels senkrecht stehende Lagerwände vorgesehen sind, welche mit dem Lagerboden verschraubt sind.

Gemäss einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist am Gehäuseunterteil eine tieferliegende Wanne ausgebildet, und ist auf der Unterseite des Deckels eine Hydraulikpumpe angeordnet und befestigt, welche im zusammengebauten Zustand des Getriebes mit einem Ansaugstutzen in die Wanne eintaucht.

Weiterhin ist es denkbar und vorteilhaft, dass für das Getriebe eine Steuerelektronik vorgesehen ist, und dass die Steuerelektronik auf der Oberseite des Deckels angeordnet ist.

Die andere Aufgabe wird durch die Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 13 gelöst. Wesentlich ist dabei, dass zum Erzielen eines weiten kontinuierlichen Verstellbereiches beide Hydrostaten zur Steuerung der hydraulischen Leistung jeweils wenigstens in einem Bereich zwischen -45° und +45° um eine Schwenkachse verschwenkbar sind.

Mit besonderem Vorteil kann dieses Getriebe für einen Hybridantrieb vorgesehen und mit einem Elektromotor gekoppelt sein. Gemäss einer Ausgestaltung ist dabei der Elektromotor über ein Getriebe mit der mit der inneren Antriebswelle gekoppelt.

Gemäss einer anderen Ausgestaltung ist der Elektromotor direkt auf der inneren Antriebswelle angeordnet. Hierfür eignet sich insbesondere eine an sich bekannte scheibenförmige Drehstrommaschine.

Vorzugsweise steht der Elektromotor über eine Steuerungselektronik mit einer Batterie in Verbindung, aus der er Energie bezieht oder in die er Energie einspeichern kann.

Zusätzlich kann der Elektromotor als Generator und/oder Anlasser und/oder Retarder einsetzbar sein.

Insbesondere bei landwirtschaftlich genutzten Fahrzeugen kann ein zweiter Elektromotor vorgesehen sein, der eine Zapfwelle antreibt, wobei der zweite Elektromotor über eine zweite Steuerungselektronik mit einer Batterie in Verbindung steht.

KURZE ERLÄUTERUNG DER FIGUREN

Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 in einer schematisierten Darstellung den prinzipiellen Aufbau eines stufenlosen hydraulischen Leistungsverzweigungsgetriebes mit insgesamt vier Kupplungen, das zur Verwirklichung der Erfindung besonders geeignet ist;

Fig. 1' in einer zu Fig. 1 vergleichbaren Darstellung ein vergleichbares stufenloses hydraulisches Leistungsverzeigungsgetriebe mit nur zwei Kupplungen, das zur Verwirklichung der Erfindung besonders geeignet ist;

Fig. 2 die verschiedenen Fahrstufen des Leistungsverzweigungsgetriebes nach Fig. 1 mit einer ersten

Vorwärtsfahrstufe (Fig. 2(a1) bis 2(a3)), einer zweiten Vorwärtsfahrstufe (Fig. 2(b1) bis 2(b3)) und einer Rückwärtsfahrstufe (Fig. 2(c1) bis 2(c3); entsprechende Fahrstufen mit denselben Schwenkbewegungen der Hydrostaten H1 und H2 und denselben Stellungen der Kupplungen K1 und K2 gelten auch für das Getriebe nach Fig. 1';

Fig. 3 die Schwenkwinkel SW1.2 der beiden Hydrostaten und der hydraulische Leistungsanteil HL über der Geschwindigkeit v in beiden Vorwärtsfahrstufen für das Getriebe gemäss Fig. 1 und 2;

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung (von schräg oben gesehen) eines

Getriebes nach dem in Fig. 1 dargestellten Prinzip gemäss einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei nur der Deckel mit dem darunter angeordneten Getriebe und der darüber angeordneten Steuerung gezeigt ist;

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung (von schräg unten gesehen) eines Getriebes nach Fig. 4;

Fig. 6 die Ansicht von unten des Getriebes aus Fig. 4;

Fig. 7 die Ansicht von hinten des Getriebes aus Fig. 4;

Fig. 8 die Ansicht von vorn des Getriebes aus Fig. 4; Fig. 9-11 zwei Seitenansichten eines zu dem Getriebe nach Fig. 4 passenden Gehäuseunterteils;

Fig. 12 die Sicht von oben in das Gehäuseunterteil nach Fig. 9-11 ;

Fig. 13 ein Getriebe gemäss Fig. 1 mit zusätzlichen Elektromotoren für einen Hybridantrieb bzw. eine elektrisch angetriebene Zapfwelle; und

Fig. 14 ein Getriebe gemäss Fig. 1 mit einem direkt auf der Antriebswelle sitzenden zusätzlichen Elektromotoren für einen Hybridantrieb.

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

In Fig. 1 ist in einer schematisierten Darstellung der prinzipielle Aufbau eines stufenlosen hydraulischen Leistungsverzweigungsgetriebes dargestellt, das zur Verwirklichung der Erfindung besonders geeignet ist. Das Getriebe 10 überträgt die Leistung eines Verbrennungsmotors 11 , der in Fig. 1 durch einen auf einer Kurbelwelle sitzenden Kolben symbolisiert ist. Das Getriebe 10 ist mit einer Eingangswelle (Antriebswelle) W1 mit dem Verbrennungsmotor 11 verbunden. Es gibt die übertragene Leistung über eine Ausgangswelle (Abtriebswelle) W7 ab. Durch das Getriebe 10 hindurch erstreckt sich bei Bedarf eine Zapfwelle W8, die eine direkte Fortsetzung der Eingangswelle W1 ist.

Den Kern des Getriebes 10 bilden ein Stufenplanetentrieb 12 mit einem grossen Sonnenrad Z1 und einem kleinen Sonnenrad Z1', den Doppelplanetenrädern Z2, Z2', dem Hohlrad Z3 und dem mit einem Zahnrad Z8 drehfest verbundenen Planetensteg 13, und zwei hydrostatische Axialkolbenmaschinen oder Hydrostaten H1 und H2, deren Abtriebswellen W6 bzw. W12 jeweils über ein Paar von Kupplungen K3, K4 bzw. K1 , K2 auf unterschiedliche Weise mit der Eingangswelle W1 , der Ausgangswelle W7 und dem Stufenplanetentrieb 12 gekoppelt werden können. Die Hydrostaten H1 und H2, die wahlweise als Pumpe und Motor arbeiten, sind hydraulisch über nicht dargestellte Hochdruckleitungen miteinander verbunden. Der erste Hydrostat H1 kann mit seiner Abtriebswelle W6 mittels der Kupplung K3 über ein Vorgelege aus dem Zahnrad Z5 und einem mit dem Hohlrad Z3 drehfest verbundenen Zahnrad Z4 mit dem Hohlrad Z3 gekoppelt werden. Er kann aber auch mittels der Kupplung K4 über das Zahnrad Z11 , das Zwischenrad Z12 und das auf der Eingangswelle W1 drehfest angeordnete Zahnrad Z10 mit der Eingangswelle W1 gekoppelt werden.

Der zweite Hydrostat H2 kann mit seiner Abtriebswelle W12 einerseits mittels der Kupplung K1 über die Hohlwelle W11 und das darauf drehfest angeordnete Zahnrad Z9, welches mit dem Zahnrad Z8 kämmt, mit dem Planetensteg 13 und damit mit der Ausgangswelle W7 gekoppelt werden. Er kann andererseits mittels der Kupplung K2 über das Zahnradpaar Z7, Z6 und die Hohlwelle W2 mit dem kleineren Sonnenrad ZV des Stufenplanetentriebs 12 gekoppelt werden.

Die an der Eingangswelle W1 anstehende Leistung wird im Getriebe 10 durch den Stufenplanetentrieb 12 auf zwei Leistungszweige, nämlich einen mechanischen Leistungszweig und einen hydraulischen Leistungszweig aufgeteilt und später an der Ausgangswelle W7 wieder zusammengeführt. Der mechanische

Leistungszweig läuft von der Eingangswelle W1 über das mit der Eingangswelle W1 drehfest verbundene grossere Sonnenrad Z1 , die Doppelplanetenräder Z2, den Planetensteg 13 und das Zahnrad Z8. Der hydraulische Leistungszweig läuft über die beiden hydraulisch verbundenen Hydrostaten H1 und H2 und ist je nach Schaltung der Kupplungen K1 ,..,K4 unterschiedlich ausgebildet. Wie in der Fig. 1 zeichnerisch angedeutet ist, können die beiden Hydrostaten H1 und H2 jeweils um +/- 45° geschwenkt werden.

Die Schaltung der Kupplungen K1 ,..,K4 und die Schwenkstellung der Hydrostaten H1 , H2 für die verschiedenen Betriebszustände des Getriebes 10 sind in Fig. 2 dargestellt, wobei die Fig. 2(a1) bis 2(a3) die erste Vorwärtsfahrstufe, die Fig. 2(b1) bis 2(b3) die zweite Vorwärtsfahrstufe, und Fig. 2(c1) bis 2(c3) die Rückwärtsfahrt zeigen. Beim Anfahren (Fig. 2(a1)) sind - wie in der gesamten ersten Vorwärtsfahrstufe - die Kupplungen K3 und K1 betätigt (in Fig. 2 markiert durch die kurzen Pfeile), so dass der erste Hydrostat H1 mit dem Hohlrad Z3 des Stufenplanetentriebs 12, und der zweite Hydrostat H2 mit dem Planetensteg 13 bzw. dem Zahnrad Z8 bzw. der Ausgangswelle W7 verkoppelt ist. Der erste

Hydrostat H1 , der in der ersten Vorwärtsfahrstufe als Pumpe arbeitet, ist zunächst unverschwenkt (Schwenkwinkel 0°), während der als Motor arbeitende zweite Hydrostat H2 voll ausgeschwenkt ist (max. Schwenkwinkel 45°). Aufgrund der Nullstellung des ersten Hydrostaten H1 wird kein Druckmedium zum zweiten Hydrostaten H2 gepumpt und damit auch keine Leistung hydraulisch übertragen. Der Anfahrvorgang wird dadurch eingeleitet, dass der erste Hydrostat H1 nach und nach verschwenkt wird, wobei zunehmend Volumen zum zweiten Hydrostaten H2 gepumpt wird und der zweite Hydrostat mit hohem Drehmoment und zunehmender Geschwindigkeit zu drehen beginnt. Ist der erste Hydrostat H1 voll ausgeschwenkt (Fig. 2(a2), ist die erste Phase der ersten Fahrstufe abgeschlossen. In der zweiten Phase wird bei voll ausgeschwenktem ersten Hydrostaten H1 der zweite Hydrostat H2 nach und nach vom maximalen Schwenkwinkel auf den Schwenkwinkel 0° zurückgefahren (Fig. 2(a3)), wobei die Drehzahl bei abnehmendem Drehmoment immer weiter erhöht wird. Am Ende der ersten Fahrstufe nimmt der zweite Hydrostat H2 kein Drehmoment mehr auf und die Drehzahl des ersten Hydrostaten H1 geht gegen Null. Die hydrostatisch übertragene Leistung geht gegen Null, die gesamte Leistung wird mechanisch übertragen (dies entspricht etwa 33% der maximalen Fahrgeschwindigkeit in Fig.

3).

Zum Übergang von der ersten Fahrstufe in die zweite Fahrstufe (Fig. 2(a3) -> Fig. 2(b1)) wird die Kupplung K1 geöffnet und die Kupplung K2 geschlossen. Da der zweite Hydrostat H2 beim Schwenkwinkel 0° kein Drehmoment aufnimmt, erfolgt die Umschaltung praktisch ohne Schaltmoment. Der zweite Hydrostat H2 ist nun mit dem kleineren Sonnenrad Z1' des Stufenplanetentriebs 12 verkoppelt. Es werden durch das Durchschwenken der Hydrostaten H1 , H2 die Strömungsrichtungen zwischen den Hydrostaten automatisch umgekehrt. In der zweiten Fahrstufe arbeitet der erste Hydrostat H1 als Motor und der zweite Hydrostat H2 als Pumpe. Wie in der ersten Fahrstufe wird der als Pumpe arbeitende Hydrostat (jetzt der zweite Hydrostat H2) in einer ersten Phase vom Schwenkwinkel 0° ausgehend nach und nach zur anderen Seite auf den maximalen Schwenkwinkel ausgeschwenkt (Fig. 2(b2)), während der als Motor arbeitende Hydrostat (jetzt der erste Hydrostat H1) zur gleichen Seite voll ausgeschwenkt bleibt. In einer anschliessenden zweiten Phase (Fig. 2(b2) -> Fig. 2(b3)) wird dann der erste Hydrostat H1 in die Nullstellung zurückgeschwenkt. Am Ende der zweiten Fahrstufe geht die hydraulisch übertragene Leistung wiederum gegen Null; die gesamte Leistung wird über den mechanischen Leistungszweig übertragen.

Das sich für ein Leistungsverzweigungsgetriebe gemäss Fig. 1-8 in einem Traktor ergebende Diagramm der Schwenkwinkel SW1,2 der beiden Hydrostaten und des prozentualen Anteils der hydrostatisch übertragenen Leistung HL in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit v ist in Fig. 3 wiedergegeben. Aufgrund der im Getriebe 10 eingesetzten 45°-Hydrostaten kann der gesamte, von 0 bis Endgeschwindigkeit reichende Fahrbereich in nur zwei Fahrstufen unterteilt werden, wobei die erste Fahrstufe von 0 bis etwa 33% und die zweite Fahrstufe von 33% bis zu 100% reicht. In der ersten Fahrstufe geht der Anteil der hydrostatisch übertragenen Leistung von anfänglichen 100% linear auf 0 herunter. In der zweiten Fahrstufe steigt der Anteil der hydrostatisch übertragenen Leistung von 0 auf ein Maximum von ca. 30% bei etwa 50% der max. Fahrgeschwindigkeit und sinkt dann wieder auf 0%. Dies hat zur Folge, dass der Wirkungsgrad zum Ende der zweiten Fahrstufe nicht wieder absinkt. Damit ergibt sich für hohe

Fahrgeschwindigkeiten, die beim Fahren über Land über einen längeren Zeitraum gehalten werden, ein besonders guter Wirkungsgrad des Getriebes, der zu deutlich abgesenkten Betriebskosten führt.

Bei der Rückwärtsfahrt (Fig. 2(c1) bis 2(c3)) wird - ausgehend von der Situation aus Fig. 2(a1) - von der Kupplung K3 auf die Kupplung K4 umgeschaltet (bei der ohne die Kupplungen K3 und K4 arbeitenden Konfiguration der Fig. 1' wird auf ein leistungsverzweigtes Rückwärtsfahren umgeschaltet). Der als Pumpe arbeitende erste Hydrostat H1 wird nun direkt von der Eingangswelle W1 angetrieben und von 0° ausgehend nach und nach zur anderen Seite ausgeschwenkt. Der voll ausgeschwenkte zweite Hydrostat H2 wird zurückgeschwenkt (Fig. 2(c3)) und nimmt somit weiter Drehzahl auf.

Bei der in Fig. 1' dargestellten Konfiguration des Getriebes fehlen die Kupplungen K3 und K4 und die zugehörigen Wellen W3, W5 und Zahnräder Z10, Z11 und Z12. Die Fahrstufen dieses mit nur zwei Kupplungen K1 und K2 arbeitenden Getriebes 10' haben dieselbe Einteilung wie in Fig. 2 gezeigt. Die Hydrostaten H1 und H2 durchlaufen dieselben Schwenkbewegung und die Kupplungen K1 und K2 werden in derselben Weise zwischen den Fahrstufen umgeschaltet.

Bei einem Getriebe der in Fig. 1 oder 1' dargestellten Art wird nach der Erfindung nun der Einbau in ein aus einem Deckel und einem Gehäuseunterteil bestehendes Gehäuse so vorgenommen, dass das eigentliche Getriebe mit den Hydrostaten, den Wellen, den Kupplungen, den Zahnrädern und dem Stufenplanetentrieb auf der Unterseite des Deckels angeordnet wird und mit dem Deckel eine bauliche Einheit bildet, während die elektrische, elektronische, mechanische und hydraulische Steuerung auf der Oberseite des Deckels angeordnet ist und ebenfalls mit dem Deckel eine bauliche Einheit bildet. Hierdurch ergibt sich eine kompakte Form des Getriebes, eine hohe Flexibilität bei der Anpassung des Gehäuseunterteils an das jeweilige Fahrzeug, und eine ausgezeichnete Zugänglichkeit zur Steuerung mit ihren verschiedenen Komponenten.

Ein nach dem Getriebeschema aus Fig. 1 realisiertes

Leistungsverzweigungsgetriebe gemäss einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Fig. 4 bis 8 aus verschiedenen Blickwinkeln gesehen wiedergegeben, wobei nur der Deckel mit dem darunter angeordneten Getriebe und der darüber angeordneten Steuerung gezeigt ist. Das dazugehörige

Gehäuseunterteil kann je nach Anforderung unterschiedlich konfiguriert werden. Ein (nicht einschränkendes) Beispiel für ein solches Gehäuseunterteil ist in Fig. 9 bis 12 aus verschiedenen Blickwinkeln gesehen dargestellt.

Das Getriebe 10 der Fig. 4 bis 8 umfasst als tragendes Teil einen im Wesentlichen rechteckigen Deckel 14, der von einem in einer Ebene liegenden, mit Bohrungen für die Verschraubung mit dem Gehäuseunterteil 31 aus Fig. 9 bis 12 versehenen, umlaufenden Flansch 15 berandet ist. Auf der Unterseite des Deckels 14 sind im eigentlichen Getriebekern 17 in drei zueinander parallelen, ein gleichschenkliges Dreieck bildenden Achsen die in Fig. 1 schematisch dargestellten Getriebekomponenten (Hydrostaten, Kupplungen, Zahnräder und Wellen) angeordnet und gelagert. In der einen Achse befindet sich der erste Hydrostat H1 mit den Wellen W3, W5 und W6, den Zahnrädern Z5 und Z11 , sowie den Kupplungen K3 und K4. In der zweiten Achse befindet sich der zweite Hydrostat H2 mit den Wellen W9, W11 und W12, den Zahnrädern Z7 und Z9, sowie den Kupplungen K1 und K2. Die dritte, mittlere Achse umfasst W2, W7 und W10, den Stufenplanetentrieb 12, und die Zahnräder Z4, Z6, Z8 und Z10.

Für die Lagerung und Halterung des Getriebekerns 17 auf der Unterseite des Deckels 14 sind als wesentliche Komponenten ein parallel zum Deckel 14 orientierter Lagerboden 27, zwei senkrecht vom Deckel 14 nach unten abgehenden, seitliche Tragpfosten 26, 26', und zwei ebenfalls senkrecht vom Deckel 14 nach unten abgehenden, Lagerwände 28, 28'. Der Lagerboden 27 begrenzt den Getriebekern 17 auf der Unterseite. Er ist mit den Tragpfosten 26, 26' und den Lagerwänden 28, 28' verschraubt. Im Lagerboden 27 sind die unteren Schwenklager 24, 25 für die jeweils um eine vertikale Achse schwenkbaren

Gehäuse der Hydrostaten H1 und H2 angeordnet. Die oberen Schwenklager sind nicht sichtbar im Deckel 14 selbst untergebracht. Die zueinander parallelen, senkrecht zu den drei Achsen des Getriebekerns 17 stehenden Lagerwände 28, 28' dienen der Lagerung der zu den Achsen gehörenden Wellen.

Insbesondere sind in der vorderen Lagerwand 28 die von den Kupplungen K1/K2 und K3/K4 kommenden Wellen W9 und W3 gelagert. Die zugehörigen Lager sind jeweils als bauliche Einheit mit einer Steuerhydraulik 29 bzw. 30 ausgeführt, die mit der Steuerung auf der Oberseite des Deckels in Verbindung steht und über axiale Bohrungen im inneren der Wellen W3 und W9 die Kupplungen K1 ,..,K4 betätigt. Der für die Steuerhydraulik benötigte Öldruck wird von einer Hydraulikpumpe 22 erzeugt, die Öl über einen nach unten gerichteten

Ansaugstutzen 23 aus dem in einer Wanne 32 des Gehäuseunterteils 31 (Fig. 9- 11) sich bildenden Ölsumpf ansaugt und über in der Lagerwand 28 integrierte Kanäle zur Steuerung weiterleitet.

Aus der vorderen Lagerwand 28 ragt in der dritten, mittleren Achse die mit einer Kerbverzahnung versehene Eingangswelle bzw. innere Antriebswelle W1 heraus, über welche die Leistung vom Motor mittels einer im Gehäuseunterteil 31 gelagerten äusseren Antriebswelle (40 in Fig. 12) in das Getriebe eingekoppelt wird (Fig. 5, 8). Durch die hintere Lagerwand 28' hindurch ist die ebenfalls mit einer Kerbverzahnung versehene innere Abtriebswelle W7 zugänglich, über welche die Leistung vom Getriebe mittels einer im Gehäuseunterteil 31 gelagerten äusseren Abtriebswelle (39 in Fig. 12) nach aussen abgegeben werden kann. Beide äusseren Wellen 39, 40 sind koaxial zur dritten, mittleren Achse des Getriebekerns 17. Sie sind jeweils mit einer ausserhalb des Gehäuseunterteils 31 befindlichen Kupplung 34 bzw. 35 verbunden, über die das Getriebe 10 in den Antriebsstrang des zugehörigen Fahrzeugs eingebaut werden kann.

Auf der Oberseite des Deckels 14 ist die zum Betrieb des Getriebekerns 17 notwendige Getriebesteuerung so untergebracht, dass der von der Getriebesteuerung 16 veranlasste Eingriff in das Getriebe direkt durch den Deckel 14 hindurch erfolgt: Eine Art des Eingriffs ist die Steuerung der Hydrostaten H1 und H2, die einerseits ein Verschwenken der Schwenkgehäuse um max. +/-45° erfordert und andererseits die hydraulische Verbindung zwischen den beiden Hydrostaten beeinflusst. Dafür ist auf der Deckeloberseite direkt oberhalb der beiden Hydrostaten H1 , H2 eine Steuerhydraulik 20 in Form von Steuerblöcken vorgesehen. Jedem der beiden Hydrostaten H1 , H2 sind zwei gegenüberliegende, hydraulisch betätigte Hubkolben SK1 , SK2 bzw. SK3, SK4 zugeordnet, die über einen im Steuerblock 20 befindlichen Hebelmechanismus den zugehörigen Hydrostaten H2 bzw. H1 verschwenken. Die hydraulische Steuerung der Hubkolben SK1 ,..,SK4 und der hydraulischen Verbindung zwischen den Hydrostaten H1 , H2 wird durch einen drehbaren Steuerkolben im Steuerblock 20 gesteuert, der von einem elektrischen Steuermotor 21 angetrieben wird. Durch die direkte Verbindung zwischen dem Steuerblock 20 und den darunterliegenden Hydrostaten H1 , H2 wird ein ausserordentlich kompakter Aufbau erreicht, der eine leichte Zugänglichkeit zu den einzelnen Komponenten der Steuerung von oben ermöglicht und gleichzeitig am Gehäuseunterteil 31 eine hohe Anpassungsfähigkeit an die Fahrzeugumgebung zulässt.

Kompakter Aufbau, gute Zugänglichkeit und kurze Wege ergeben sich auch durch die Anordnung der Steuerelektronik 18 in einem Kasten direkt auf dem Deckel 14. Die Steuerelektronik 18 wertet physikalische Messgrössen aus dem Getriebe sowie Befehle von der Motorsteuerung und den Bedienelementen des Fahrzeugs aus und gibt Steuerbefehle an den Steuermotor 21 und an um die Steuerelektronik 18 herum auf dem Deckel 14 angeordnete Hydraulikventile ab, mit deren Hilfe die Kupplungen K1 ,..,K4 betätigt werden. In der Steuerelektronik 18 sind dazu die notwendigen Mikroprozessoren und Leistungsausgänge untergebracht. Ebenfalls auf dem Deckel 14 befindet sich eine verschliessbare Einfüllöffnung 19 für das Öl, welches im Getriebe für die hydraulischen Aufgaben benötigt wird.

Der in den Fig. 4 bis 8 dargestellte kompakte Getriebeblock aus Deckel 14, Getriebekern 17 (unterhalb des Deckels) und Getriebesteuerung 16 (oberhalb des Deckels) enthält alles, was für die Funktion des hydrostatischen

Leistungsverzweigungsgetriebes notwendig ist. Entsprechend hat das Gehäuseunterteil 31 , wie es in den Fig. 9 bis 12 wiedergegeben ist, nur die Funktionen, den Getriebekern 17 zu schützen, das Öl für das Getriebe zu halten, und die Leistung in das Getriebe ein- und aus dem Getriebe wieder herauszukoppeln. Die Ein- und Auskopplung kann dabei - wie im Beispiel der Fig. 9 bis 12 gezeigt - durch einfache koaxiale Wellen 39, 40 geschehen, die im Gehäuseunterteil 31 drehbar gelagert sind. Es können aber auch Umlenk- und/oder Umsetzungsgetriebe vorgesehen werden, die Lage und Orientierung der Achsen ändern. Auf diese Weise kann mit demselben Getriebeblock eine Vielzahl von Antriebslösungen in unterschiedlichen Fahrzeugen dadurch realisiert werden, dass lediglich das Gehäuseunterteil 31 an das Fahrzeug angepasst wird.

Zur öldichten Verbindung mit dem Deckel 14 ist am Gehäuseunterteil 31 ein entsprechender Flansch 36 ausgebildet. Die Wellen 39 und 40 sind in den Stirnwänden des Gehäuseunterteils 31 mittels entsprechender Lager 37, 38 drehbar gelagert. Im Boden des Gehäuseunterteils 31 ist eine sich in Längsrichtung erstreckende, vertiefte Wanne 32 ausgebildet, in der sich ein Sumpf des Hydrauliköls sammeln und von der Hydraulikpumpe 22 am Getriebekern 17 angesaugt werden kann. In den Seitenwänden des Gehäuseunterteils 31 können mittels Deckeln verschliessbare Zugangsöffnungen 33 angeordnet sein, durch die man bei geschlossenem Getriebe Zugang zum Inneren haben kann.

Das Getriebe nach der Erfindung zeichnet sich insgesamt durch folgende Eigenschaften und Vorteile aus:

Der Stufenplanetentrieb wirkt als Leistungsverzweigungs- und Summierungsgetriebe und wird als optimale Lösung für den Basisaufbau verwendet.

Der hydrostatische Leistungsbereich wird mit der Grosswinkeltechnik +/- 45° mit grossen Vorteilen im Hinblick auf Wirkungsgrad und Spreizung in diesem Getriebe realisiert.

Nimmt man also den mech. Basisaufbau und kombiniert diesen mit der Grosswinkeltechnik, ergänzt ihn bei Bedarf mit Achsversatz, Zapfwelle und

Allradantrieb, so erhält man ein optimales Getriebekonzept, das allen Fahrzeuganforderungen gerecht werden kann und sowohl die achsversetzte - wie auch eine Inline-Variante ermöglicht. Das Getriebe ist nach einem Baukastenprinzip aufgebaut. - Es ist hydrostatisch leistungsverzweigt.

- Es hat einen Stufenplanetentrieb mit Verzweigung und Summierung.

- Es gibt 2 Fahrbereiche vorwärts ohne Zugkraftunterbrechung. - Es werden 2 Grosswinkel-Hydrostaten mit +/- 45° Schwenkwinkel eingesetzt.

- Die Kraftübertragung ist stufenlos im gesamten Betriebsbereich.

- Das Getriebe hat einen hohen Gesamtwirkungsgrad ohne Einbrüche. - Nur beim Anfahren ist die volle Hydrostatleistung erforderlich.

Es ist immer die volle Zugkraft beim Anfahren verfügbar.

Es ist keine Fahrkupplung erforderlich, die Funktion ist vorhanden.

- Es sind Geschwindigkeiten grösser 65 km/h möglich.

Es sind niedrigere Geschwindigkeiten mit reduzierter Motordrehzahl möglich.

Die Ausgangsdrehzahl ist zwischen 0 bis 3000 U/min stufenlos ohne Zugkraftunterbrechung regelbar

- Die Drehmomentspreizung von Eingang zu Ausgang beträgt etwa 7,8.

- Es sind verschiedene Fahrstrategien möglich. - Die Steuerung erfolgt über eine Stelleinheit.

Die Elektronik hat einen modularen Aufbau.

- Selbst bei einer Störung der Elektrik oder Elektronik ist weiteres Arbeiten oder Notfahren möglich.

Es versteht sich von selbst, dass die gemäss Fig. 1 und/oder Fig. 1' aufgebauten Getriebe 10 bzw. 10' nicht nur im Rahmen des vorliegenden kompakten Deckel/Gehäusekonzeptes, sondern auch in einem anderen Zusammenhang bzw. mit einer anderen Gehäusekonfiguration mit Vorteil einsetzbar sind.

Insbesondere die stufenlose Regelung der Ausgangsdrehzahl ohne

Schaltvorgänge und ohne Zugkraftunterbrechung, wie sie beim Getriebekonzept der Fig. 1 gegeben ist, macht dieses Konzept - unabhängig von der konkreten Ausgestaltung und Einbaukonfiguration des Getriebes - besonders geeignet für Hybridantriebe im Bereich der Busse sowie der landwirtschaftlichen und Bau- Fahrzeuge, bei denen wahlweise der Antrieb über einen Verbrennungsmotor und/oder einen Elektromotor erfolgt und bei einer Nutzbremsung über den als Generator wirkenden Elektromotor kinetische Energie zurückgewonnen und in der Batterie gespeichert werden kann. Es ist zwar aus dem Stand der Technik bereits bekannt (DE-A1-38 42 632), hydrostatisch-mechanische

Leistungsverzweigungsgetriebe in einem Hybridantrieb vorzusehen, jedoch ergibt sich bei dieser bekannten Lösung durch den Einsatz eines Schwungrades und einer Wechselschaltkupplung mit neutraler Schaltstellung eine hochkomplizierte und aufwändige Steuerung und Regelung.

Wird dagegen ein Hybridantrieb mit einem stufenlosen hydrostatischen Leistungsverzweigungsgetriebe gemäss Fig. 1 verwirklicht, kann die Steuerung des elektrischen Antriebsteiles aufgrund der gleichmässigen Arbeitsweise des Getriebes erheblich vereinfacht werden. Ein erstes Ausführungsbeispiel eines solchen Hybridantriebes ist in Fig. 13 im stark vereinfachten Schema wiedergegeben: Ein als Fahrmotor wirkender erster Elektromotor E1 ist über ein Zahnrad Z13 mit dem Zahnrad Z11 und damit mit der Eingaswelle W1 fest gekoppelt. Der erste Elektromotor E1 wird über eine erste Steuerungselektronik 41 aus einer geeigneten Batterie 42 mit der notwendigen elektrischen Energie versorgt. Die erste Steuerungselektronik 41 arbeitet mit der (in Fig. 13 nicht dargestellten) Motor- und Getriebesteuerung zusammen. Der erste Elektromotor E1 kann dabei in bestimmten Fällen das Fahrzeug alleine antreiben (z.B. einen Bus im Stadtverkehr). Er kann aber auch den Verbrennungsmotor 11 unterstützen. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn der erste Elektromotor E1 als elektrodynamischer Retarder eingesetzt wird, oder wenn der Elektromotor E1 , insbesondere im Rahmen einer Nutzbremsung, als Generator arbeitet und Energie zurück in die Batterie 42 einspeichert (siehe die Doppelpfeile zwischen der ersten Steuerungselektronik 41 und dem ersten Elektromotor E1 sowie der Batterie 42). Durch eine entsprechende Steuerung des Getriebes 10 kann dabei der Elektromotor/Generator E1 immer im optimalen Bereich betrieben werden. Als Batterie 42 kommt vorzugsweise eine Lithium-Ionen-Batterie zum Einsatz, die ein hohes Speichervermögen mit einer grossen Leistungsfähigkeit kombiniert.

Mit dem Hybridantrieb durch die Batterie 42 und den ersten Elektromotor E1 ergibt sich die Möglichkeit, eine Zapfwelle W8 gemäss Fig. 13 durch einen zweiten Elektromotor E2 unabhängig von den sonstigen Betriebsbedingungen des Fahrzeugäntriebs anzutreiben und zu steuern. Hierfür ist eine zweite Steuerungselektronik 43 zwischen der Batterie 42 und dem zweiten Elektromotor E2 vorgesehen. Die zweite Steuerungselektronik 43 kann weitgehend unabhängig von der Motor- und Getriebesteuerung arbeiten, muss aber zumindest auf die momentane Belastung und den Ladezustand der Batterie 42 Rücksicht nehmen.

Bei der Einkopplung des ersten Elektromotors E1 über ein Zahnradgetriebe Z11 , Z12, Z13 auf die Eingangswelle W1 kann die Art des Elektromotors E1 weitgehend frei gewählt werden, weil der Elektromotor E1 beispielsweise seitlich am Getriebe angeordnet werden kann, wo die Baulänge nur eine untergeordnete Rolle spielt.

Es ist aber auch denkbar, gemäss dem in Fig. 14 gezeigten Ausführungsbeispiel den Rotor eines Elektromotors E3 direkt auf der Eingangswelle W1 drehfest anzuordnen. Hierfür besonders geeignet ist aus Platzgründen eine sogenannte scheibenförmige Drehstrommaschine, wie sie beispielsweise in der Druckschrift DE-A1-10 2006 019 837 beschrieben ist. Diese kann neben der Funktion als Antriebsmotor zugleich die Funktionen von Anlasser und Lichtmaschine sowie eines Retarders übernehmen und platzsparend direkt an das Getriebe angeflanscht werden. Durch das stufenlose leistungsverzweigte Getriebe ergibt sich gegenüber dem ohnehin energiesparenden normalen Hybridantrieb eine erhebliche zusätzliche Energieeinsparung. Bei der Verwendung einer scheibenförmigen Drehstrommaschine als Elektromotor/Generator wird mit grossem Vorteil ein besonders kompakter und effizienter Antriebsstrang verwirklicht.

BEZUGSZEICHENLISTE

10,10' Getriebe (stufenlos, hydrostatisch, leistungsverzweigt)

11 Verbrennungsmotor 12 Stufenplanetentrieb

13 Steg (Stufenplanetentrieb)

14 Deckel

15 Flansch (Deckel)

16 Getriebesteuerung

17 Getriebekern

18 Steuerelektronik

19 Einfüllöffnung

20 Steuerhydraulik

21 Steuermotor

22 Hydraulikpumpe

23 Ansaugstutzen

24,25 Schwenklager

26,26' Trag pf osten

27 Lagerboden

28,28' Lagerwand

29,30 Steuerhydraulik (Kupplungen)

31 Gehäuseunterteil

32 Wanne

33 Zugangsöffnung

34,35 Kupplung

36 Flansch (Gehäuseunterteil)

37,38 Lager

39 Abtriebswelle (aussen)

40 Antriebswelle (aussen)

41 ,43 Steuerungselektronik

42 Batterie (z.B. Lithium-Ionen)

E1 ,E2,E3 Elektromotor

HL hydrostatischer Leistungsanteil (in %)

H1.H2 Hydrostaten

K1 ,..,K4 Kupplung

SK1 ,..,SK4 Hubkolben SW Schwenkwinkel (in %)

V Geschwindigkeit

W1 , ..,W12 Welle

Z1,. „Z13 Zahnrad

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Hydrostatisch leistungsverzweigtes Getriebe (10, 10'), insbesondere für Land- und Baufahrzeuge, umfassend

- wenigstens zwei Hydrostaten (H 1 , H2), welche hydraulisch untereinander in Verbindung stehen und als Pumpe bzw. als Motor arbeiten, wobei wenigstens einer der Hydrostaten (H1 , H2) mittels einer Steuerung (16, 20, 21 ; SK1 ,..,SK4) verstellt bzw. verschwenkt werden kann, - mechanische Kopplungsmittel (12, K1 ,..,K4; Z1 ,..,Z12), welche die

Hydrostaten (H1 , H2) mit einer inneren Antriebswelle (W1) und einer inneren Abtriebswelle (W7) koppeln,

- ein einen Deckel (14) und ein Gehäuseunterteil (31) umfassendes Gehäuse (14, 31), wobei - die Hydrostaten (H1 , H2), die inneren Antriebs- und Abtriebswellen (W1 ,

W7) und die mechanischen Kopplungsmittel (12, K1 ,..,K4; Z1 ,..,Z12) auf der Unterseite des Deckels (14) angeordnet und befestigt sind, und

- im Gehäuseunterteil (31) eine von aussen zugängliche äussere Antriebswelle (40) und Abtriebswelle (39) gelagert sind, welche bei zusammengebautem Gehäuse (14, 31) mit der inneren Antriebswelle (W1) bzw. Abtriebswelle (W7) in Wirkverbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, dass

- die Steuerung (16, 20, 21 ; SK1 ,..,SK4) zur Verstellung bzw. Verschwenkung des wenigstens einen Hydrostaten (H1 , H2) auf der Oberseite des Deckels (14) angeordnet ist und durch den Deckel (14) hindurch auf den wenigstens einen Hydrostaten (H1 , H2) einwirkt.

2. Hydrostatisches Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beide Hydrostaten (H1 , H2) mittels der Steuerung (16, 20, 21 ; SK1 ,..,SK4) durch den Deckel (14) hindurch verstellt bzw. verschwenkt werden können.

3. Hydrostatisches Getriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Steuerung der Leistungsverzeigung eine Mehrzahl von Kupplungen (K1....K4) vorgesehen sind, und dass zur Summierung der verzweigten Leistungen ein Stufenplanetentrieb (12) vorgesehen ist.

4. Hydrostatisches Getriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass beide Hydrostaten (HI ₁ H2) zur Steuerung der hydraulischen Leistung jeweils wenigstens in einem Bereich zwischen -45° und +45° um eine Schwenkachse verschwenkbar sind, dass der Deckel (14) im wesentlichen in einer Ebene liegt, und dass die Schwenkachsen der Hydrostaten (H 1 , H2) senkrecht zur Ebene des Deckels (14) angeordnet sind.

5. Hydrostatisches Getriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (16) hydraulisch betätigte Hubkolben (SK1,..,SK4) umfasst, welche über eine Hebelmechanik die Hydrostaten (H1 , H2) um ihre Schwenkachse verschwenken.

6. Hydrostatisches Getriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zum Steuern der Hubkolben (SK1 ,..,SK4) innerhalb der Steuerung (16) eine Steuerhydraulik (20) vorgesehen ist, welche durch einen elektrischen Steuermotor (21) gesteuert wird.

7. Hydrostatisches Getriebe nach einem der Ansprüche 4 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydrostaten (H1 , H2) mit ihren Drehachsen parallel nebeneinander und zu der Ebene des Deckels (14) angeordnet sind, dass die inneren Antriebs- und Abtriebswellen (W1 , W7) und die äusseren Antriebs- und Abtriebswellen (39, 40) eine gemeinsame Achse aufweisen, welche parallel zu den Drehachsen der Hydrostaten (H1 , H2) orientiert und zwischen den Drehachsen der Hydrostaten (H1 , H2) angeordnet ist.

8. Hydrostatisches Getriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass insgesamt zwei oder vier Kupplungen (K1 ,..,K4) vorgesehen sind, die paarweise den Hydrostaten (H 1 , H2) zugeordnet und in der Drehachse des zugeordneten Hydrostaten angeordnet sind, und dass der Stufenplanetentrieb (12) in der gemeinsamen Achse der inneren und äusseren An- und Abtriebswellen (W1 , W7; 39, 40) angeordnet ist.

9. Hydrostatisches Getriebe nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydrostaten (H1 , H2) zwischen dem Deckel (14) und einem zum Deckel (14) parallelen Lagerboden (27) schwenkbar gelagert sind, welcher Lagerboden (27) über senkrecht auf dem Deckel (14) stehende, seitliche Tragpfosten (26) am Deckel (14) befestigt ist.

10. Hydrostatisches Getriebe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Lagerung der Wellen (W1 ,..,W12) des Getriebes (10) auf der Unterseite des Deckels (14) senkrecht stehende Lagerwände (28, 28') vorgesehen sind, welche mit dem Lagerboden (27) verschraubt sind.

11. Hydrostatisches Getriebe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass am Gehäuseunterteil (31) eine tieferliegende Wanne (32) ausgebildet ist, und dass auf der Unterseite des Deckels (14) eine Hydraulikpumpe (22) angeordnet und befestigt ist, welche im zusammengebauten Zustand des Getriebes (10) mit einem Ansaugstutzen (23) in die Wanne (32) eintaucht.

12. Hydrostatisches Getriebe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass für das Getriebe (10) eine Steuerelektronik (18) vorgesehen ist, und dass die Steuerelektronik (18) auf der Oberseite des Deckels (14) angeordnet ist.

13. Hydrostatisch leistungsverzweigtes Getriebe (10, 10'), insbesondere für Land- und Baufahrzeuge, umfassend

- wenigstens zwei Hydrostaten (H1 , H2), welche hydraulisch untereinander in Verbindung stehen und wahlweise als Pumpe oder Motor arbeiten und mittels einer Steuerung (16, 20, 21; SK1 ,..,SK4) verstellt bzw. verschwenkt werden können, - mechanische Kopplungsmittel (12, K1 ,..,K4; Z1 ,..,Z12), welche die Hydrostaten (H1 , H2) mit einer inneren Antriebswelle (W1) und einer inneren Abtriebswelle (W7) koppeln,

- wobei zur Steuerung der Leistungsverzeigung eine Mehrzahl von Kupplungen (K1 ,..,K4) vorgesehen sind, und zur Summierung der verzweigten Leistungen ein Stufenplanetentrieb (12) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass

- beide Hydrostaten (H 1 , H2) zur Steuerung der hydraulischen Leistung jeweils wenigstens in einem Bereich zwischen -45° und +45° um eine Schwenkachse verschwenkbar sind.

14. Hydrostatisches Getriebe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (10, 10') für einen Hybridantrieb vorgesehen ist und mit einem Elektromotor (E1 , E3) gekoppelt ist.

15. Hydrostatisches Getriebe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (E1) über ein Getriebe (Z11 , Z12, Z13) mit der mit der inneren Antriebswelle (W1) gekoppelt ist.

16. Hydrostatisches Getriebe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (E3) direkt auf der inneren Antriebswelle (W1) angeordnet ist.

17. Hydrostatisches Getriebe nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (E1 , E3) über eine Steuerungselektronik (41) mit einer Batterie (42) in Verbindung steht.

18. Hydrostatisches Getriebe nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (E1 , E3) zusätzlich als Generator und/oder Anlasser und/oder Retarder einsetzbar ist.

19. Hydrostatisches Getriebe nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Elektromotor (E2) vorgesehen ist, der eine Zapfwelle (W8) antreibt.

20. Hydrostatisches Getriebe nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Elektromotor (E2) über eine zweite Steuerungselektronik (43) mit einer Batterie (42) in Verbindung steht.