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WO2000071377A1 - Leistungsverzweigungsgetriebe - Google Patents

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Publication number
WO2000071377A1
WO2000071377A1 PCT/EP2000/004538 EP0004538W WO0071377A1 WO 2000071377 A1 WO2000071377 A1 WO 2000071377A1 EP 0004538 W EP0004538 W EP 0004538W WO 0071377 A1 WO0071377 A1 WO 0071377A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
clutches
level
power split
split transmission
transmission according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2000/004538
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Markus Liebherr
Josef HÄGLSPERGER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE19954894A external-priority patent/DE19954894A1/de
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CA002383121A priority Critical patent/CA2383121A1/en
Priority to EP00927222A priority patent/EP1180078A1/de
Publication of WO2000071377A1 publication Critical patent/WO2000071377A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H47/00—Combinations of mechanical gearing with fluid clutches or fluid gearing
    • F16H47/02—Combinations of mechanical gearing with fluid clutches or fluid gearing the fluid gearing being of the volumetric type
    • F16H47/04—Combinations of mechanical gearing with fluid clutches or fluid gearing the fluid gearing being of the volumetric type the mechanical gearing being of the type with members having orbital motion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K17/00—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles
    • B60K17/04—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location or kind of gearing
    • B60K17/10—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location or kind of gearing of fluid gearing
    • B60K17/105—Units comprising at least a part of the gearing and a torque-transmitting axle, e.g. transaxles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H37/00—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00
    • F16H37/02—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings
    • F16H37/06—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts
    • F16H37/08—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing
    • F16H37/0833—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts, i.e. with two or more internal power paths
    • F16H37/084—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts, i.e. with two or more internal power paths at least one power path being a continuously variable transmission, i.e. CVT
    • F16H2037/088—Power-split transmissions with summing differentials, with the input of the CVT connected or connectable to the input shaft
    • F16H2037/0886—Power-split transmissions with summing differentials, with the input of the CVT connected or connectable to the input shaft with switching means, e.g. to change ranges
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H47/00—Combinations of mechanical gearing with fluid clutches or fluid gearing
    • F16H47/02—Combinations of mechanical gearing with fluid clutches or fluid gearing the fluid gearing being of the volumetric type
    • F16H47/04—Combinations of mechanical gearing with fluid clutches or fluid gearing the fluid gearing being of the volumetric type the mechanical gearing being of the type with members having orbital motion
    • F16H2047/045—Combinations of mechanical gearing with fluid clutches or fluid gearing the fluid gearing being of the volumetric type the mechanical gearing being of the type with members having orbital motion the fluid gearing comprising a plurality of pumps or motors

Definitions

  • the invention relates to a power split transmission, in particular for tractors, wheel and chain driven work machines and commercial vehicles.
  • This includes vehicles and machines of all types, in particular wheeled vehicles and tracked vehicles of all types, self-propelled work machines and construction machinery as well as trucks, mobile cranes and the like.
  • the power split transmission has a mechanical branch (mechanical drive, mechanical branch transmission), a hydrostatic branch (hydrostatic drive, hydrostatic branch transmission) and one or more planetary gears.
  • the transmission input shaft of the power split transmission divides the power, for example the engine power of the tractor, the working machine, the other vehicle or the other machine, into a mechanical branch and into a hydrostatic branch.
  • the mechanical power share and the hydrostatic power component is then brought together again by the planetary gear and delivered.
  • a planetary gearbox another gearbox can be used, which makes it possible to combine the mechanical power share and the hydrostatic power share.
  • the mechanical branch preferably comprises several couplings. It is advantageous if multi-plate clutches are used.
  • the clutches or multi-plate clutches are preferably hydraulically lockable. They should preferably be opened with spring force.
  • Another advantageous development is characterized in that several or all shafts of the mechanical branch are each provided with two couplings. It is advantageous if the respective first clutches and the respective second clutches lie in one plane.
  • the mechanical branch comprises three shafts, preferably arranged in a triangle, which are each provided with two clutches, preferably multi-plate clutches, it is advantageous if three clutches lie in one plane.
  • the first three clutches are therefore in one plane and the three second clutches are also in one plane.
  • the arrangement in which the respective first and second clutches lie in one plane is also advantageous with more or less than three shafts.
  • the mechanical branch comprises three shafts, preferably arranged in a triangle, two shafts each having two clutches, preferably multi-plate clutches.
  • two clutches preferably multi-plate clutches.
  • the first two clutches are therefore in one plane and the two second clutches are also in one plane.
  • a clutch can preferably be switched in one plane.
  • the fact that one clutch is switched in one plane means that a large number of gear ratios can be realized in an advantageous manner.
  • a further advantageous development is characterized in that the translations of the mechanical part are designed such that with a maximum 40% hydraulic power share of a stage, the next higher stage begins with 100% mechanical power. As a result, the hydraulic power can be kept low and in good efficiency. In certain applications, it may be sufficient that at least one or more translations of the mechanical part are designed in the manner described.
  • a motor (hydraulic motor), preferably an adjusting motor, is assigned to each planetary gear.
  • a planetary gear can be provided on each power-emitting side of the tracked vehicle or on each power-emitting wheel of the wheel-driven working machine for the purpose of combining power.
  • the sun gear of each planetary gear is driven separately by a motor or hydraulic motor or adjusting motor. In this way, the vehicle can be steered by the hydrostatic power share: GE wheel, which receives a larger hydrostatic power share, rotates faster, so that the vehicle makes a corresponding cornering.
  • a single pump which is preferably a variable displacement pump, supplies several or all of the motors.
  • the hydrostatic part preferably has a number of pumps, preferably a number of variable displacement pumps. It is advantageous if a pump is assigned to each motor and thus also to each planetary gear. In this case, each individual motor can be supplied with its own pump. This has the advantage that losses from pressure differences can be avoided.
  • a further advantageous development is characterized in that the direction of rotation of the sun gear of the planetary gear remains the same after the starting stage up to the highest gear, preferably up to the 6th gear.
  • the starting level can be 2nd gear, but also 3rd or 4th gear. This is particularly advantageous if the level change is or is automated.
  • the invention further relates to a tractor or a wheel-driven or chain-driven work machine or a commercial vehicle (a commercial vehicle), which is characterized by a power split transmission according to the invention.
  • Fig. 1 shows a power split transmission in a schematic view
  • the power split transmission shown in Fig. 1 consists of a mechanical branch 1, a hydrostatic branch 2 and a planetary gear 3 Input 4 of the power split transmission is connected via a universal joint 5 to the transmission input shaft 6, which divides the input power into a mechanical branch and a hydrostatic branch.
  • the mechanical power component and the hydrostatic power component are then combined again by the planetary gear 3 (a differential gear could also be used instead of the planetary gear).
  • the planetary gear 3 has a sun gear 7, a planet carrier 8 with planet gears and a ring gear 9.
  • the sum of the powers of the mechanical branch and the hydrostatic branch is delivered to the axle transfer case via the planetary web 8. This takes place via a gearwheel 11 which is connected to the planetary web 8 and which cooperates with a gearwheel 12 seated on the transmission output shaft 10.
  • the transmission output shaft 10 is connected to the axles via universal joints 13, 14, 15, 16.
  • the mechanical branch 1 or the mechanical drive consists of three shafts 17, 18 arranged in a triangle; 19, 20 and 21, 22 with two clutches 2, C; R, B and 1, A. There are three couplings on one level.
  • the three first clutches 2, R and 1, which are connected to the input shafts 17, 19 and 21, lie in one plane, namely in plane 1.
  • the three clutches C, B and A, which are connected to the output shafts 18, 20 and 22 are connected in one level, namely in level 2.
  • the input and output shafts of two clutches are aligned with one another, namely the input and output shafts 17 and 18 of clutches 2 and C, which Input and output shafts 19 and 20 of the clutches R and B and the input and output shafts 21 and 22 of the clutches 1 and A.
  • All clutches are multi-plate clutches. Furthermore, all clutches can be switched under load.
  • the transmission input shaft 6 is connected to gears 23, 24, 25.
  • the gear 23 cooperates with the gear 26, which is seated on the input shaft 21.
  • the gear 24 cooperates with the gear 27, which is on the input shaft 19 sits.
  • the gear 25 cooperates with the gear 28 which sits on the input shaft 17.
  • the gearwheel 29 is seated on the output shaft 18.
  • the gearwheels 30 and 31 and the ring gear 9 of the planetary gear are seated on the output shaft 20.
  • Gear 32 is seated on output shaft 22.
  • the clutches 2 and C include a clutch housing with a clutch gear 33.
  • the clutches R and B include a clutch housing with a clutch gear 34.
  • the clutches 1 and A include a clutch housing with a clutch gear 35.
  • the clutch gears 33, 34 and 35 engage into each other.
  • the three shafts 17, 18 and 19, 20 and 21, 22 are arranged in a triangle.
  • a clutch is always switched from each level in order to obtain a continuous flow of power up to the ring gear 9 of the planetary gear.
  • One of the clutches 2, R or 1 of level 1 is always switched and one of the clutches C, B or A of level 2.
  • the clutches designed as multi-plate clutches are hydraulically closed and opened with spring force.
  • the planetary gear is seated on the shaft with which a change in direction of rotation can be achieved at three speeds, namely on shaft 20.
  • the three speeds with the opposite direction of rotation can be used for reversing.
  • the hydrostatic branch 2 or the hydrostatic drive consists of a variable displacement pump 36, which can be driven by the transmission input shaft 6, and an adjusting motor (hydraulic motor) 37, which interact in a closed hydraulic circuit 38.
  • the shaft 39 of the sun gear 7 of the planetary gear can be driven by the adjusting motor.
  • the ring gear 9 of the planetary gear can be driven mechanically in six speeds in one direction of rotation and in three speeds in the other direction of rotation; the sun gear 7 of the planetary gear can be driven hydrostatically continuously in both directions of rotation.
  • a particular advantage of the power split transmission is that the power can be transmitted fully hydrostatically or fully mechanically or in a mixed manner.
  • the mechanical ratios in mechanical branch 1 are laid out in such a way that with a maximum 40% hydraulic power share of a stage, the next higher stage begins with 100% mechanical power. As a result, the hydraulic power can be kept low and in good efficiency.
  • FIG. 2 shows a modified embodiment of a power split transmission, in which those components which correspond to the embodiment according to FIG. 1 are provided with the same reference symbols, so that they do not have to be described again.
  • the power split transmission consists of a mechanical branch 1, a hydrostatic branch 2 and two planetary gears 41, 42, each of which is assigned an adjusting motor (hydraulic motor) 43 and 44.
  • the mechanical branch 1 consists of three shafts 17, 18 arranged in a triangle; 19, 29 and 21, 22, but two clutches 2, B and 1, A are provided only on the shafts 17, 18 and 21, 22.
  • clutches 2 and 1 which are connected to the input shafts 17 and 21 (level 1)
  • the clutches B and A which are connected to the output shafts 18 and 22 ( Level 2).
  • the input and output shafts of two clutches are aligned with one another, namely the input and output shafts 17 and 18 of clutches 2 and B and the input and output shafts 21 and 22 of clutches 1 and A.
  • the transmission input shaft 6 is connected to gears 23 and 25.
  • the gear 23 cooperates with the gear 26, which is seated on the input shaft 21.
  • the gear 25 cooperates with the gear 28 which sits on the input shaft 17.
  • the gearwheel 29 is seated on the output shaft 18.
  • the gearwheels 30 and 31 as well as the gearwheel (bevel gear) 45 of an axle transfer gear 46 are seated on the output shaft 20, which meshes with a further gearwheel (bevel gear) 47 of the axle transfer gearbox 46, which sits on a shaft 48 .
  • the axes of rotation of the gear wheels (bevel gears) 45 and 47 run at right angles to one another.
  • Gear 32 is seated on output shaft 22.
  • the clutches 2 and B include a clutch housing with a clutch gear 33.
  • the clutches 1 and A include a clutch housing with a clutch gear 35.
  • the clutch gear 33 engages with a gear 34 which in turn engages with the gear 35.
  • the shafts 17, 18 and 19, 20 and 21, 22 are arranged in a triangle.
  • a clutch is always switched on each level, i.e. one of the clutches 2 and 1 of level 1 and one of the clutches B and A of level 2.
  • the shaft 53 of the sun gear of the first planetary gear 41 can be driven by the first adjustment motor 43.
  • the shaft 54 of the sun gear of the second planetary gear 42 can be driven by the second adjustment motor 44.
  • gear wheels 55, 56 are provided, each of which engages in toothings which are provided on the ring gears of the planetary gears 41 and 42.
  • the power is combined at the output of the mechanical branch and in front of the axle transfer gear.
  • the embodiment shown in FIG. 2 is suitable, in which the mechanical branch is guided up to the wheels 58, 60 or chains and in which the power is combined at the end the drive train is made.
  • the sun wheel of each of these planetary gears is driven separately by a hydraulic motor 43, 44. This allows the vehicle to be steered by the hydrostatic power component.
  • a single pump can supply all hydraulic motors or, in order to avoid losses from pressure differences, every single individual motor 43, 44 are supplied with their own pump 49, 50, as shown in Figure 2.
  • the number of mechanical stages can be reduced and placed in the main working direction in order to obtain a high mechanical power share and a low hydrostatic power share. Reversing can be done fully hydrostatically by blocking the ring gear. You can also drive fully hydrostatically in both directions.
  • FIG. 1 is primarily suitable for tractors
  • FIG. 2 is primarily suitable for wheel and chain-driven machines.

Landscapes

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Ein Leistungsverzweigungsgetriebe dient insbesondere für Traktoren, rad- und kettengetriebene Arbeitsmaschinen und Nutzkraftwagen. Um ein vorteilhaftes Leistungsverzweigungsgetriebe zu schaffen, besitzt dieses einen mechanischen Zweig (1), einen hydrostatischen Zweig (2) und ein oder mehrere Planetengetriebe (3), durch das der mechanische Leistungsanteil und der hydrostatische Leistungsanteil wieder zusammengeführt werden.

Description

Leistungsverzweigungsgetriebe
Die Erfindung betrifft ein Leistungsverzweigungsgetriebe, insbesondere für Traktoren, rad- und kettengetriebene Arbeitsmaschinen und Nutzkraftwagen. Hierzu gehören Fahrzeuge und Maschinen aller Art, insbesondere Radfahrzeuge und Kettenfahrzeuge aller Art, selbstfahrende Arbeitsmaschinen und Baumaschinen sowie Lkw, Mobilkräne und ähnliches.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein vorteilhaftes Leistungsverzweigungsgetriebe zu schaffen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Das Leistungsverzweigungsgetriebe besitzt einen mechanischen Zweig (mechanischen Antrieb, mechanisches Zweiggetriebe), einen hydrostatischen Zweig (hydrostatischen Antrieb, hydrostatisches Zweiggetriebe) und ein oder mehrere Planetengetriebe. Die Getriebeeingangswelle des Leistungsverzweigungsgetriebes teilt die Leistung, beispielsweise die Motorleistung des Traktors, der Arbeitsmaschine, des sonstigen Fahrzeugs oder der sonstigen Maschine, in einen mechanischen Zweig und in einen hydrostatischen Zweig. Der mechanische Leistungsanteil und der hydrostatische Leistungsanteil werden dann durch das Planetengetriebe wieder zusammengeführt und abgegeben. Anstelle eines Planetengetriebes kann auch ein anderes Getriebe verwendet werden, das es ermöglicht, den mechanischen Leistungsanteil und den hydrostatischen Leistungsanteil zusammenzuführen.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Der mechanische Zweig umfaßt vorzugsweise mehrere Kupplungen. Vorteilhaft ist es, wenn Lamellenkupplungen verwendet werden. Die Kupplungen bzw. Lamellenkupplungen sind vorzugsweise hydraulisch schließbar. Sie sind vorzugsweise mit Federkraft zu öffnen.
Vorzugsweise umfaßt der mechanische Zweig mehrere Wellen. Vorteilhaft ist es, wenn der mechanische Zweig drei Wellen umfaßt, die vorzugsweise im Dreieck angeordnet sind.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung ist dadurch gekennzeichnet, daß mehrere oder alle Wellen des mechanischen Zweigs mit je zwei Kupplungen versehen sind. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die jeweiligen ersten Kupplungen und die jeweiligen zweiten Kupplungen in jeweils einer Ebene liegen.
Wenn der mechanische Zweig drei vorzugsweise im Dreieck angeordnete Wellen umfaßt, die mit je zwei Kupplungen, vorzugsweise Lamellenkupplungen, versehen sind, ist es vorteilhaft, wenn je drei Kupplungen in einer Ebene liegen. Die drei ersten Kupplungen liegen also in einer Ebene, und die drei zweiten Kupplungen liegen ebenfalls in einer Ebene. Die Anordnung, bei der die jeweiligen ersten und zweiten Kupplungen in jeweils einer Ebene liegen, ist allerdings auch bei mehr oder weniger als drei Wellen vorteilhaft.
Nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung umfaßt der mechanische Zweig drei vorzugsweise im Dreieck angeordnete Wellen, wobei zwei Wellen mit je zwei Kupplungen, vorzugsweise Lamellenkupplungen, versehen sind. Hierbei ist es vor- teilhaft, wenn je zwei Kupplungen in einer Ebene liegen. Die zwei ersten Kupplungen liegen also in einer Ebene, und die zwei zweiten Kupplungen liegen ebenfalls in einer Ebene.
Vorzugsweise ist jeweils eine Kupplung in einer Ebene schaltbar. Dadurch, daß jeweils eine Kupplung in einer Ebene geschaltet wird, kann auf vorteilhafte Weise eine Vielzahl von Übersetzungen realisiert werden.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Übersetzungen des mechanischen Teils derart ausgelegt sind, daß bei maximal 40 % hydraulischem Leistungsanteil einer Stufe die nächsthöhere Stufe mit 100 % mechanischer Leistung beginnt. Dadurch kann die hydraulische Leistung niedrig und in gutem Wirkungsgrad gehalten werden. In bestimmten Anwendungsfällen kann es ausreichend sein, daß zumindest eine oder mehrere Übersetzungen des mechanischen Teils in der beschriebenen Weise ausgelegt sind.
Der hydrostatische Teil weist vorzugsweise eine Pumpe und einen Motor (Hydromotor) auf. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um eine Verstellpumpe und/oder um einen Versteilmotor. Pumpe und Motor sind im geschlossenen Hydraulikkreis angeordnet.
Nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung sind mehrere Planetengetriebe vorgesehen. Jedem Planetengetriebe ist dabei ein Motor (Hydromotor), vorzugsweise ein Versteilmotor, zugeordnet. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das Leistungsverzweigungsgetriebe zum Antrieb einer radgetriebenen oder kettengetriebenen Arbeitsmaschine dient. In diesem Fall kann an jeder kraftabgebenden Seite des Kettenfahrzeugs oder an jedem kraftabgebenden Rad der radgetriebenen Arbeitsmaschine ein Planetengetriebe zur Leistungszusammenführung vorgesehen sein. Das Sonnenrad jedes Planetengetriebes wird in diesem Fall separat von einem Motor bzw. Hydromotor bzw. Versteilmotor angetrieben. Auf diese Weise kann das Fahrzeug durch den hydrostatischen Leistungsanteil gelenkt werden: Dasjeni- ge Rad, das einen größeren hydrostatischen Leistungsanteil erhält, dreht sich schneller, so daß das Fahrzeug eine entsprechende Kurvenfahrt durchführt.
Es ist möglich, daß eine einzelne Pumpe, bei der es sich vorzugsweise um eine Verstellpumpe handelt, mehrere oder alle Motoren versorgt. Vorzugsweise weist der hydrostatische Teil allerdings mehrere Pumpen, vorzugsweise mehrere Verstellpumpen auf. Vorteilhaft ist es, wenn jedem Motor und damit auch jedem Planetengetriebe eine Pumpe zugeordnet ist. In diesem Fall kann jeder einzelne Motor mit einer eigenen Pumpe versorgt werden. Die bringt den Vorteil mit sich, daß Verluste aus Druckdifferenzen vermieden werden können.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Drehsinn des Sonnenrades des Planetengetriebes nach der Anfahrstufe bis zum höchsten Gang, vorzugsweise bis zum 6. Gang, gleichbleibt. Die Anfahrstufe kann der 2. Gang sein, aber auch der 3. oder 4. Gang. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der Stufenwechsel automatisiert wird bzw. ist.
Die Erfindung betrifft ferner einen Traktor oder eine radgetriebene oder kettengetriebene Arbeitsmaschine oder einen Nutzkraftwagen (ein Nutzfahrzeug), die durch ein erfindungsgemäßes Leistungsverzweigungsgetriebe gekennzeichnet ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der beigefügten Zeichnung im einzelnen erläutert. In der Zeichnung zeigt die
Fig. 1 ein Leistungsverzweigungsgetriebe in einer schematischen Ansicht und
Fig. 2 eine abgewandelte Ausführungsform des Leistungsverzwei- gungsgetriebes.
Das in Fig. 1 gezeigte Leistungsverzweigungsgetriebe besteht aus einem mechanischen Zweig 1 , einem hydrostatischen Zweig 2 und einem Planetengetriebe 3. Der Eingang 4 des Leistungsverzweigungsgetriebes ist über ein Kardangelenk 5 mit der Getriebeeingangswelle 6 verbunden, die die Eingangsleistung in einen mechanischen Zweig und in einen hydrostatischen Zweig teilt. Der mechanische Leistungsanteil und der hydrostatische Leistungsanteil werden dann durch das Planetengetriebe 3 (anstelle des Planetengetriebes könnte auch ein Differentialgetriebe verwendet werden) wieder zusammengeführt. Das Planetengetriebe 3 weist ein Sonnenrad 7, einen Planetensteg 8 mit Planetenrädern und ein Hohlrad 9 auf. Über den Planetensteg 8 wird die Summe der Leistungen des mechanischen Zweigs und des hydrostatischen Zweigs an das Achsverteilergetriebe abgegeben. Dies erfolgt über ein mit dem Planetensteg 8 verbundenes Zahnrad 11 , das mit einem auf der Getriebeausgangswelle 10 sitzenden Zahnrad 12 zusammenwirkt. Die Getriebeausgangswelle 10 ist über Kardangelenke 13, 14, 15, 16 mit den Achsen verbunden.
Der mechanische Zweig 1 bzw. der mechanische Antrieb besteht aus drei im Dreieck angeordneten Wellen 17, 18; 19, 20 und 21 , 22 mit je zwei Kupplungen 2, C; R, B und 1 , A. Es liegen jeweils drei Kupplungen in einer Ebene. Die drei ersten Kupplungen 2, R und 1 , die mit den Eingangswellen 17, 19 und 21 verbunden sind, liegen in einer Ebene, nämlich in der Ebene 1. Ebenso liegen die drei Kupplungen C, B und A, die mit den Ausgangswellen 18, 20 und 22 verbunden sind, in einer Ebene, nämlich in der Ebene 2. Wie aus der Zeichnungsfigur ersichtlich, fluchten die Eingangs- und Ausgangswellen von je zwei Kupplungen miteinander, nämlich die Eingangs- und Ausgangswellen 17 und 18 der Kupplungen 2 und C, die Eingangs- und Ausgangswellen 19 und 20 der Kupplungen R und B und die Eingangsund Ausgangswellen 21 und 22 der Kupplungen 1 und A.
Sämtliche Kupplungen sind Lamellenkupplungen. Ferner sind sämtliche Kupplungen unter Last schaltbar.
Die Getriebeeingangswelle 6 ist mit Zahnrädern 23, 24, 25 verbunden. Das Zahnrad 23 wirkt mit dem Zahnrad 26 zusammen, das auf der Eingangswelle 21 sitzt. Das Zahnrad 24 wirkt mit dem Zahnrad 27 zusammen, das auf der Eingangswelle 19 sitzt. Das Zahnrad 25 wirkt mit dem Zahnrad 28 zusammen, das auf der Eingangswelle 17 sitzt.
Auf der Ausgangswelle 18 sitzt das Zahnrad 29. Auf der Ausgangswelle 20 sitzen die Zahnräder 30 und 31 sowie das Hohlrad 9 des Planetengetriebes. Auf der Ausgangswelle 22 sitzt das Zahnrad 32.
Zu den Kupplungen 2 und C gehört ein Kupplungsgehäuse mit einem Kupplungszahnrad 33. Zu den Kupplungen R und B gehört ein Kupplungsgehäuse mit einem Kupplungszahnrad 34. Zu den Kupplungen 1 und A gehört ein Kupplungsgehäuse mit einem Kupplungszahnrad 35. Die Kupplungszahnräder 33, 34 und 35 greifen ineinander.
Die drei Wellen 17, 18 und 19, 20 und 21 , 22 sind im Dreieck angeordnet. Im Betrieb wird immer eine Kupplung von jeder Ebene geschaltet, um einen durchgehenden Kraftfluß bis zum Hohlrad 9 des Planetengetriebes zu erhalten. Es wird also immer eine der Kupplungen 2, R oder 1 der Ebene 1 geschaltet sowie eine der Kupplungen C, B oder A der Ebene 2. Die als Lamellenkupplungen ausgebildeten Kupplungen werden dabei hydraulisch geschlossen und mit Federkraft geöffnet.
Wie aus der Zeichnungsfigur ersichtlich sitzt das Planetengetriebe auf derjenigen Welle, mit der eine Drehrichtungsänderung mit drei Drehzahlen erreichbar ist, nämlich auf der Welle 20. Die drei Drehzahlen mit umgekehrtem Drehsinn können zum Rückwärtsfahren verwendet werden.
Der hydrostatische Zweig 2 bzw. der hydrostatische Antrieb besteht aus einer Verstellpumpe 36, die durch die Getriebeeingangswelle 6 antreibbar ist, und einem Versteilmotor (Hydromotor) 37, die in einem geschlossenen Hydraulikkreis 38 zusammenwirken. Die Welle 39 des Sonnenrades 7 des Planetengetriebes ist durch den Versteilmotor antreibbar. Durch das Leistungsverzweigungsgetriebe kann das Hohlrad 9 des Planetengetriebes mechanisch in sechs Drehzahlen in einer Drehrichtung und in drei Drehzahlen in der anderen Drehrichtung angetrieben werden; das Sonnenrad 7 des Planetengetriebes kann hydrostatisch stufenlos in beide Drehrichtungen angetrieben werden. Ein besonderer Vorteile des Leistungsverzweigungsgetriebes liegt darin, daß die Leistung voll hydrostatisch oder voll mechanisch oder gemischt übertragen werden kann.
Wird voll hydrostatisch gefahren, wird das Hohlrad 9 des Planetengetriebes durch Schließen von zwei, eventuell drei Kupplungen in der Ebene 2 blockiert. Die Leistung wird dann nur über den hydraulischen Zweig 2 und das Sonnenrad 7 übertragen.
Wird das Sonnenrad 7 des Planetengetriebes hydraulisch blockiert, erhält man ein 6/3-stufiges Lastschaltgetriebe.
Die mechanischen Übersetzungen im mechanischen Zweig 1 sind so gelegt, daß bei maximal 40 % hydraulischem Leistungsanteil einer Stufe die nächsthöhere Stufe mit 100 % mechanischer Leistung beginnt. Dadurch kann die hydraulische Leistung niedrig und in gutem Wirkungsgrad gehalten werden.
Nach der Anfahrstufe bis zum 6. Gang bleibt der Drehsinn des Sonnenrades 7 des Planetengetriebes gleich, was von Vorteil ist, wenn der Stufenwechsel automatisiert wird bzw. ist.
In der Figur 2 ist eine abgewandelte Ausführungsform eines Leistungsverzweigungsgetriebes gezeigt, bei der diejenigen Bauteile, die mit der Ausführungsform nach Figur 1 übereinstimmen, mit denselben Bezugszeichen versehen sind, so daß sie nicht erneut beschrieben werden müssen. Bei dieser Ausführungsform besteht das Leistungsverzweigungsgetriebe aus einem mechanischen Zweig 1 , einem hydrostatischen Zweig 2 und zwei Planetengetrieben 41 , 42, denen jeweils ein Ver- stellmotor (Hydromotor) 43 und 44 zugeordnet ist. Der mechanische Zweig 1 be- steht aus drei im Dreieck angeordneten Wellen 17, 18; 19, 29 und 21 , 22, wobei allerdings nur auf den Wellen 17, 18 und 21 , 22 je zwei Kupplungen 2, B und 1 , A vorgesehen sind. Es liegen jeweils zwei Kupplungen in einer Ebene, und zwar zum einen die Kupplungen 2 und 1 , die mit den Eingangswellen 17 und 21 verbunden sind (Ebene 1 ), und die Kupplungen B und A, die mit den Ausgangswellen 18 und 22 verbunden sind (Ebene 2). Wie in der Ausführungsform gemäß Figur 1 fluchten die Eingangs- und Ausgangswellen von je zwei Kupplungen miteinander, nämlich die Eingangs- und Ausgangswellen 17 und 18 der Kupplungen 2 und B und die Eingangs- und Ausgangswellen 21 und 22 der Kupplungen 1 und A.
Die Getriebeeingangswelle 6 ist mit Zahnrädern 23 und 25 verbunden. Das Zahnrad 23 wirkt mit dem Zahnrad 26 zusammen, das auf der Eingangswelle 21 sitzt. Das Zahnrad 25 wirkt mit dem Zahnrad 28 zusammen, das auf der Eingangswelle 17 sitzt. Auf der Ausgangswelle 18 sitzt das Zahnrad 29. Auf der Ausgangswelle 20 sitzen die Zahnräder 30 und 31 sowie das Zahnrad (Kegelrad) 45 eines Achsverteilergetriebes 46, das in ein weiteres Zahnrad (Kegelrad) 47 des Achsverteilergetriebes 46 eingreift, welches auf einer Welle 48 sitzt. Die Drehachsen der Zahnräder (Kegelräder) 45 und 47 verlaufen im rechten Winkel zueinander.
Auf der Ausgangswelle 22 sitzt das Zahnrad 32.
Zu den Kupplungen 2 und B gehört ein Kupplungsgehäuse mit einem Kupplungszahnrad 33. Zu den Kupplungen 1 und A gehört ein Kupplungsgehäuse mit einem Kupplungszahnrad 35. Das Kupplungszahnrad 33 greift in ein Zahnrad 34, das seinerseits in das Zahnrad 35 eingreift.
Die Wellen 17, 18 und 19, 20 und 21 , 22 sind im Dreieck angeordnet. Im Betrieb wird immer eine Kupplung in jeder Ebene geschaltet, also eine der Kupplungen 2 und 1 der Ebene 1 und eine der Kupplungen B und A der Ebene 2.
Der hydrostatische Zweig 2 besteht aus zwei Verstelipumpen 49, 50, die durch die Getriebeeingangswelle 6 antreibbar sind, und den beiden Versteilmotoren (Hydro- motoren) 43 und 44, wobei die erste Verstellpumpe 49 mit dem ersten Verstellmo- tor 43 in einem geschlossenen Hydraulikkreis 51 zusammenwirkt und wobei die zweite Verstellpumpe 50 mit dem 2. Versteilmotor 44 in einem zweiten geschlossenen Hydraulikkreis 52 zusammenwirkt.
Die Welle 53 des Sonnenrades des ersten Planetengetriebes 41 ist durch den ersten Verstellmotor 43 antreibbar. Die Welle 54 des Sonnenrades des zweiten Planetengetriebes 42 ist durch den zweiten Verstellmotor 44 antreibbar.
An den Enden der Welle 48 sind Zahnräder 55, 56 vorgesehen, die jeweils in Verzahnungen eingreifen, die an den Hohlrädern der Planetengetriebe 41 und 42 vorgesehen sind.
Der Planetensteg 57 des ersten Planetengetriebes 41 ist mit einem ersten Rad 58 einer radgetriebenen Arbeitsmaschine verbunden. Der Planetensteg 59 des zweiten Planetengetriebes 42 ist mit einem zweiten Rad 60 der radgetriebenen Arbeitsmaschine verbunden. Durch eine unterschiedliche Einstellung der Verstellmo- toren 43 und 44 kann die radgetriebene Arbeitsmaschine gelenkt werden.
Bei der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform wird die Leistungszusammenführung am Ausgang des mechanischen Zweiges und vor dem Achsverteilergetriebe vorgenommen. Für Fahrzeuge oder Arbeitsmaschinen mit einzeln angetriebenen Rädern bzw. für Kettenfahrzeuge mit einzeln angetriebenen Seiten bietet sich hingegen die in Figur 2 gezeigte Ausführungsform an, bei der der mechanische Zweig bis zu den Rädern 58, 60 oder Ketten geführt wird und bei der die Leistungszusammenführung am Ende des Antriebsstranges vorgenommen wird. Wie aus Figur 2 ersichtlich befindet sich an jeder kraftabgebenden Seite des Kettenfahrzeuges oder jedem kraftabgebenden Rad ein Planetengetriebe 41 , 42 zur Leistungszusammenführung. Das Sonnen rad jedes dieser Planetengetriebe wird separat von einem Hydromotor 43, 44 angetrieben. Dadurch kann durch den hydrostatischen Leistungsanteil das Fahrzeug gelenkt werden. Es kann dabei eine einzelne Pumpe alle Hydromotoren versorgen oder aber, um Verluste aus Druckdifferenzen zu vermeiden, jeder ein- zelne Motor 43, 44 mit einer eigenen Pumpe 49, 50 versorgt werden, wie in Figur 2 dargestellt.
Für spezielle Anwendungen, wenn z. B. der Hauptteil der Arbeit in einer Fahrtrichtung verrichtet wird, kann die Anzahl der mechanischen Stufen reduziert und in die Hauptarbeitsrichtung gelegt werden, um einen hohen mechanischen Leistungsanteil und einen niedrigen hydrostatischen Leistungsanteil zu erhalten. Das Rückwärtsfahren kann voll hydrostatisch durch Blockieren des Hohlrades erfolgen. Dabei kann auch voll hydrostatisch in beiden Fahrtrichtungen gefahren werden.
Die in Figur 1 gezeigte Ausführungsform eignet sich überwiegend für Traktoren, die Ausführungsform nach Figur 2 eignet sich überwiegend für rad- und kettengetriebene Arbeitsmaschinen.

Claims

Patentansprüche
1. Leistungsverzweigungsgetriebe, insbesondere für Traktoren, rad- und kettengetriebene Arbeitsmaschinen und Nutzkraftwagen, mit
einem mechanischen Zweig (1),
einem hydrostatischen Zweig (2)
und einem oder mehreren Planetengetrieben (3; 41 , 42).
2. Leistungsverzweigungsgetriebe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der mechanische Zweig (1 ) mehrere Kupplungen (2, C; R, B; 1 , A bzw. 2, B; 1 , A), vorzugsweise Lamellenkupplungen umfaßt.
3. Leistungsverzweigungsgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mechanische Zweig (1 ) mehrere Wellen (17, 18; 19, 20; 21 , 22) umfaßt, vorzugsweise drei Wellen, die vorzugsweise im Dreieck angeordnet sind.
4. Leistungsverzweigungsgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere oder alle Wellen (17, 18; 19, 20; 21 , 22) des mechanischen Zweigs (1 ) mit je zwei Kupplungen (2, C; R, B; 1 , A bzw. 2, B; 1 , A) versehen sind.
5. Leistungsverzweigungsgetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweiligen ersten Kupplungen (2, R, 1 ; 2, 1 ) und die jeweiligen zweiten Kupplungen (C, B, A; B, A) in jeweils einer Ebene (Ebene 1 , Ebene 2) liegen.
6. Leistungsverzweigungsgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der mechanische Zweig (1 ) drei vorzugsweise im Dreieck angeordnete Wellen (17, 18; 19, 20; 21 , 22) umfaßt, die mit je zwei Kupplungen (2, C; R, B; 1 , A), vorzugsweise Lamellenkupplungen, versehen sind, wobei vorzugsweise je drei Kupplungen (2, R, 1 ; C, B, A) in einer Ebene (Ebene 1 ; Ebene 2) liegen.
7. Leistungsverzweigungsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der mechanische Zweig (1) drei vorzugsweise im Dreieck angeordente Wellen (17, 18; 19, 20; 21 , 22) umfaßt, wobei zwei Wellen (17,18; 21 , 22) mit je zwei Kupplungen (2, B; 1 , A), vorzugsweise Lamellenkupplungen, versehen sind, wobei vorzugsweise je zwei Kupplungen (2, 1 ; B, A) in einer Ebene (Ebene 1 ; Ebene 2) liegen.
8. Leistungsverzweigungsgetriebe nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine Kupplung (2, R, 1 ; C, B, A bzw. 2, 1 ; B, A) in einer Ebene (Ebene 1 ; Ebene 2) schaltbar ist.
. Leistungsverzweigungsgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Übersetzungen des mechanischen Teils (1) derart ausgelegt sind, daß bei maximal 40 % hydraulischem Leistungsanteil einer Stufe die nächsthöhere Stufe mit 100 % mechanischer Leistung beginnt.
10. Leistungsverzweigungsgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der hydrostatische Teil (2) eine oder mehrere Pumpen (36; 49, 50), vorzugsweise Verstellpumpen, und einen oder mehrere Motoren (37; 43, 44), vorzugsweise VerStellmotoren, aufweist.
11. Leistungsverzweigungsgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Planetengetriebe (41 , 42) vorgesehen sind.
12. Leistungsverzweigungsgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der hydrostatische Teil (2) mehrere Pumpen (49, 50), vorzugsweise Verstellpumpen, aufweist.
13. Leistungsverzweigungsgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehsinn des Sonnenrades (7) des Planetengetriebes (3) nach der Anfahrstufe bis zum höchsten Gang, vorzugsweise bis zum 6. Gang, gleich bleibt.
14. Traktor oder radgetriebene oder kettengetriebene Arbeitsmaschine oder Nutzfahrzeug, gekennzeichnet durch ein Leistungsverzweigungsgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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