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Title:
HYDROSTATIC-MECHANICAL POWER DIVISION DRIVE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1994/015122
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a power division drive with mechanical and hydrostatic power division. Higher speeds, even in reverse, are increasingly being demanded in vehicles used for agricultural purposes. An initial operating range is provided by the summation of the hydrostatic and mechanical power in a sun-wheel (17) of a first planetary gear system (10) and a planet wheel bearing (19) of a second planetary gear system (11). A second operating range is obtained by the engagement of one clutch (33) and the subsequent disengagement of another clutch (29). The summated power then passes via the sun-wheel (17) of the first planetary gear system (10), via the clutch (33), a sun-wheel (42), planet gears (44, 49) and, with the brake (54) engaged, via the planet wheel bearing (51) to the drive output shaft (48).

Inventors:
ARAIN ABDUL (DE)
Application Number:
PCT/EP1993/003508
Publication Date:
July 07, 1994
Filing Date:
December 11, 1993
Export Citation:
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Assignee:
ZAHNRADFABRIK FRIEDRICHSHAFEN (DE)
ARAIN ABDUL (DE)
International Classes:
F16H47/04; (IPC1-7): F16H47/04
Domestic Patent References:
WO1989009899A11989-10-19
Foreign References:
DE4106746A11992-09-03
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Description:
Hydrostatisch-mechanisches Leistungsverzweigungsgetriebe

Die Erfindung betrifft ein Leistungsverzweigungsgetriebe mit einem mechanischen und hydrostatischen Leistungszweig. Der Antrieb beider Leistungszweige erfolgt über eine gemein¬ same Antriebswelle. In einem Koppelgetriebe erfolgt eine Leistungssummierung, wobei zwei Koppelwellen wechselweise über einen Planetenradsatz mit einer Ausgangswelle des Leistungsverzweigungsgetriebes koppelbar sind. Die erste Koppelwelle ist außerdem mit einem Planetenradträger und die zweite Koppelwelle ist mit einem Sonnenrad eines zweiten Koppelgetriebes verbunden. Das Hohlrad des zweiten Koppelge¬ triebes kann mit einer dritten Koppelwelle verbunden werden. Zwischen dem zweiten Koppelgetriebe und den Planetenradsätzen sind Kupplungen angeordnet- durch die die drei Koppelwellen mit dem Planetenradsatz wahlweise verbindbar sind. Der im Leistungsfluß nachgeschaltete Planetenradsatz ist zur Dreh¬ richtungsumkehr der Ausgangswelle vorgesehen. Hierzu ist dessen Planetenradträger ständig mit der Ausgangswelle ver¬ bunden und sein Hohlrad ist über eine Bremse mit einem Ge¬ häuse des Leistungsverzweigungsgetriebes verbindbar.

Aus der EP-C 0 408 616 ist ein Lastschaltgetriebe be¬ kanntgeworden, das die vorstehend wiedergegebenen Merkmale aufweist. Ein derartiges hydrostatisch-mechanisches Leistungs¬ verzweigungsgetriebe weist vier Fahrbereiche für Vorwärts¬ fahrt und zwei Fahrbereiche für Rückwärtsfahrt auf.

Bei landwirtschaftlich genutzten Fahrzeugen, wie bei¬ spielsweise Ackerschleppern, werden zunehmend höhere Ge¬ schwindigkeiten auch für den Rückwärtsf hrbereich verlangt. Bei der Anordnung nach dem Stand der Technik ist die erziel¬ bare Maximalgeschwindigkeit für die Rückwärtsfahrt nicht immer ausreichend.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Leistungsverzweigungsgetriebe der eingangs genannten Art so weiterzuentwickeln, daß höhere Rückwärtsfahrgeschwindig¬ keiten erzielbar sind.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Planeten des Planetenradsatzes zur Drehrichtungsumkehr mit den Planeten des (vorgeschalteten) Planetenradsatzes in ständigem Eingriff stehen, wobei die Planeten beider Planetenradsätze einen gemeinsamen Planeten¬ radträger aufweisen.

Ein Getriebe mit den vorstehend erläuterten Merkmalen erlaubt eine wesentlich größere Rückwärtsfahrgeschwindigkeit. Während diese bei einem Getriebe nach dem Stand der Technik bei Verwendung innerhalb eines landwirtschaftlich genutzten Ackerschleppers bei etwa 12 km/h liegt, läßt sich mit der erfindungsgemäßen Lösung eine maximale Rückwärtsfahrgeschwin- digkeit von etwa 21 km/h erreichen.

Die einzige Figur zeigt ein erfindungsgemäßes Leistungs¬ verzweigungsgetriebe für einen landwirtschaftlichen Schlepper.

Eine Antriebswelle 1 treibt über ein Vorgelege 2 eine verstellbare Hydrostateinheit 3 und über ein Vorgelege 4 eine Eingangswelle 5 eines vierwelligen Koppelgetriebes 6 an. Die verstellbare Hydrostateinheit 3 wirkt mit einer Hydrokonstanteinheit 7 zusammen. Die Hydrokonstanteinheit 7 treibt über ein Vorgelege 8 eine zweite Eingangswelle 9 des Koppelgetriebes 6 an. Das Koppelgetriebe 6 enthält zwei dreiwellige Planetenradsätze 10 und 11. Die Eingangswelle 5 ist mit einem Planetenträger 12 des Planetenradsatzes 10 verbunden. Der Planetenradsatz 10 enthält Planeten 13. Die Eingangswelle 5 ist fest mit einem Hohlrad 14 des zweiten Planetenradsatzes 11 verbunden. Der Planetenradsatz 11 ent-

hält Planeten 15. Die Eingangswelle 9 ist fest mit einem Sonnenrad 16 des zweiten Planetenradsatzes 11 verbunden. Eine Sonne 17 des ersten Planetenradsatzes 10 ist befestigt auf einer Koppelwelle 18. Ein Planetenradträger 19 des zweiten Planetenradsatzes 11 ist mit einem Hohlrad 20 des Planetenradsatzes 10 und einer Koppelwelle 21 verbunden. Die Koppelwellen 18 und 21 sind mit einem zweiten Koppelge¬ triebe 23 verbunden, das einen Planetenradsatz 23A aufweist. Eine Sonne 22 dieses Planetenradsatzes 23A ist mit der Sonne 17 des ersten Planetenradsatzes 10 und der Planetenrad¬ träger 19 des zweiten Planetenradsatzes 11 ist mit einem Planetenradträger 24 des Planetenradsatzes 23A über die Koppelwelle 21 verbunden.

An einem Hohlrad 25 des Planetenradsatzes 23A sind Außenlamellen 26 einer Kupplung 29 drehfest angebracht. Diese Außenlamellen 26 greifen zwischen Innenlamellen 27, die auf einer Welle 28 drehfest sind.

Auf der Koppelwelle 18 ist ein Kupplungsträger 30 mon¬ tiert, der über drehfete Außenlamellen 31 zwischen die auf der Welle 28 drehfest montierten Innenlamellen 27 einer Kupp¬ lung 33 eingreift.

An einer mit der Koppelwelle 21 fest verbundenen Zwischenwelle 34 sind Außenlamellen 35 einer Kupplung 38 drehfest montiert. Diese greifen zwischen Innenlamellen 36, die auf einer Welle 37 drehfest angebracht sind.

Die Welle 28 enthält drehfest Außenlamellen 39, die zwischen Innenlamellen 36 einer Kupplung 41 greifen.

Die Welle 28 ist fest mit einer Sonne 42 eines Plane¬ tenradsatzes 43 verbunden. Die Welle 37 trägt Planeten 44 des Planetenradsatzes 43. Ein Hohlrad 45 des Planetenrad¬ satzes 43 ist über Lamellen 46 einer Bremse 47 mit einem Getriebegehäuse verbindbar.

Eine Welle 60 trägt Planeten 49 eines Planetenrad¬ satzes 50.

Die Planeten 44 des Planetenradsatzes 43 stehen mit den Planeten 49 des Planetenradsatzes 50 im Eingriff. Die Wellen 37 und 60 dieser Planeten 44 und 49 haben den gemein¬ samen Planetenradträger 51. Der Planetenradträger 51 ist fest mit einer Getriebeausgangswelle 48 verbunden.

Das Hohlrad 52 des Planetenradsatzes 50 kann über Lamel¬ len 53 einer Bremse 54 mit dem Getriebegehäuse verbunden werden.

Die Getriebeausgangswelle 48 ist mit einem Ritzel 55 versehen, das z. B. ein Tellerrad 56 einer Hinterachse (nicht dargestellt) des Fahrzeugs antreiben kann. Über ein Vorge¬ lege 57 und eine Trennkupplung 58 kann eine zu einer weite¬ ren (nicht dargestellten) Achse führende Antriebswelle 59 an¬ getrieben werden.

Die Antriebswelle 1 kann über eine Zapfenwellenkupp¬ lung 61 mit einer aus dem Getriebe herausgeführten Zapf¬ welle 62 verbunden werden, die ein Vorgelege 63 aufweist.

Funktionsweise:

Über die Antriebswelle 1 werden die Hydrostateinheit 3 und die Eingangswelle 5 proportional zur Drehzahl einer Kraft¬ maschine angetrieben. Durch Verstellen des Fördervolumens der Hydrostateinheit 3 wird die Konstanteinheit 7 beschleunigt

und das Hohlrad 25 des Planetenradsatzes 23A durch Summieren der Drehzahlen der Eingangswellen 5, 9 in den Koppelgetrie¬ ben 6 und 23 auf Drehzahl Null gebracht. Ist die Drehzahl Null des Hohlrads 25 erreicht, schließt die Kupplung 29. Die Summe der Leistungen aus dem hydrostatischen und dem mechani¬ schen Zweig 9, 5 fließt über das Sonnenrad 17, den Planeten¬ radträger 19, die Koppelwellen 18, 21 und das Hohlrad 25 des Planetenradsatzes 23A, die Kupplung 29 und die Sonne 42 in den vierten Planetenradsatz 43. Die Bremse 47 ist geschlossen und das Hohlrad 45 steht somit still. Die Leistung fließt über den Planetenradträger 51 in die Abtriebswelle 48.

Die weitere Wandlung des Übersetzungsverhältnisses des Leistungsverzweigungsgetriebes wird durch ein weiteres Ver¬ stellen der Hydrostateinheit 3 erreicht. Hat nach Durch¬ laufen des ersten Fahrbereichs das Hohlrad 25 Synchrondreh¬ zahl mit der Drehzahl des Kupplungsträgers 30 erreicht, schließt die Kupplung 33 und die Kupplung 29 öffnet sich. Sodann fleißt die summierte Leistung aus mechanischem und hydrostatischem Zweig 5, 9 über das Sonnenrad 17 des ersten Planetenradsatzes 10, die Koppelwelle 18 und die geschlossene Kupplung 33. Der weitere Leistungsfluß in diesem zweiten Fahrbereich erfolgt über die Sonne 42 und bei geschlossener Bremse 47 und somit feststehendem Hohlrad 45 über den Plane¬ tenradträger 51 zur Getriebeausgangswelle 48.

Um in den dritten Fahrbereich zu schalten, wird bei S nchrondrehzahl der Wellen 37 und 34 die Kupplung 38 ge¬ schlossen und sodann unmittelbar die Kupplung 33 geöffnet. Die kombinierte Leistung aus mechanischem und hydrostatischem Leistungszweig 5, 9 fließt sodann über die Koppelwelle 21 und die Welle 34 über die Kupplung 38 in den Planetenradträger 51 und bei geöffneten Bremsen 47 in die Getriebeausgangswelle 48.

Der vierte Fahrbereich wird erreicht durch Schließen der Kupplungen 33 und 41 bei Synchrondrehzahl mit der Kupplung 38 und unmittelbar darauffolgendem Öffnen der Kupplung 38. Die summierte Leistung aus mechanischem und hydrostatischem Leistungszweig fließt sodann über die Sonne 17 des ersten Planetenradsatzes 10 über die Kupplung 33 und die Kupplung 41 und bei geöffneten Bremsen 47 über den Planetenradträger 51 in die Getriebeausgangswelle 48.

Eine Umkehrung der Drehrichtung der Getriebeausgangs¬ welle 48 erfolgt durch Schließen der Bremse 54 und damit Festhalten des Hohlrades 52 des Planetenradsatzes 50.

Ein erster Fahrbereich in diese Gegendrehrichtung er¬ gibt sich aus der Summierung der hydrostatischen und mecha¬ nischen Leistung 9, 5 in der Sonnenwelle 17 des ersten Plane¬ tenradsatzes 10 und des Planetenradträgers 19 des zweiten Planetenradsatzes 11. Die Leistung fließt sodann über das Hohlrad 25 des Planetenradsatzes 23A bei geschlossener Kupp¬ lung 29 über die Sonne 42 in den Planetenradsatz 43. Bei offener Bremse 47 fließt die Leistung über die Planeten 44, 49 der PlanetenradsÄtze 43, 50 und über den Planetenrad¬ träger 51 in die Getriebeausgangswelle 48.

Ein zweiter Fahrbereich in dieser Gegendrehrichtung der Getriebeausgangswelle 48 wird erreicht durch Schließen der Kupplung 33 und unmittelbar anschließendes Öffnen der Kupp¬ lung 29. Die summierte Leistung aus mechanischem und hydro¬ statischem Leistungszweig fließt sodann über die Sonne 17 des ersten Planetenradsatzes 10, über die Kupplung 33, die Sonne 42, die Planeten 44, 49 und, bei geschlossener Bremse 54, über den Planetenradträger 51 zur Getriebeaus¬ gangswelle 48.

Bezugszeichen