DE102016221872A1

DE102016221872A1 - Lastschaltbares Wendegetriebe mit einem hydrodynamischen und einem mechanischen Leistungspfad

Info

Publication number: DE102016221872A1
Application number: DE102016221872.7A
Authority: DE
Inventors: Norman Regenscheit
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2016-11-08
Filing date: 2016-11-08
Publication date: 2018-05-09

Abstract

Das lastschaltbare Wendegetriebe mit einem hydrodynamischen und einem mechanischen Leistungspfad weist eine Kupplung (7) für Vorwährtsfahrt im hydrodynamischen Leistungspfad, eine Kupplung (22) für Rückwärtsfahrt im hydrodynamischen Leistungspfad und eine Kupplung (9) für Vorwärtsfahrt im mechanischen Leistungspfad auf. Die Gangkupplungen (14, 15) sind nachgeschaltet angeordnet. Dadurch wird eine breite Spreizung im hydrodynamischen Leistungspfad ohne Umschalten auf den mechanischen Leistungspfad erreicht.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein lastschaltbares Wendegetriebe mit einem hydrodynamischen und einem mechanischen Leistungspfad nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
Gattungsgemäße lastschaltbare Wendegetriebe werden in vielen verschiedenen Fahrzeugen der Baumaschinenindustrie verwendet. Typische Anwendungsbeispiele sind der Einsatz in Gabelstaplern, Bagger und Radladern, Telehandlern und auch Kranfahrzeugen. Insbesondere wird ein derartiges Lastschaltgetriebe bei Baggerlader oder Telehandler eingesetzt. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das lastschaltbare Wendegetriebe einen hydrodynamischen und einen mechanischen Leistungspfad aufweist. Dadurch ist es möglich, eine bestimmte Anzahl von Gängen über den hydrodynamischen Drehmomentwandler anzutreiben, dem sogenannten hydrodynamischen Leistungspfad oder vom Antriebsmotor unter Umgehung des hydrodynamischen Drehmomentwandlers direkt die Gänge anzutreiben, dem sogenannten mechanischen Leistungspfad.
Die EP1329648B1 offenbart ein lastschaltbares Wendegetriebe mit einem hydrodynamischen und einem mechanischen Leistungspfad, bei welchem eine Kupplung auf der Eingangswelle angeordnet ist, wodurch das Getriebe kompakt aufgebaut sein kann, jedoch bei jedem Gangwechsel der Wechsel vom hydrodynamischen zum mechanischen Leistungspfad und umgekehrt erfolgt. Dies erfolgt deshalb, weil die Übersetzungen der Vorgelegeeinheiten K1, K2, K3 von der Vorgelegeeinheit K4 unterteilt wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein lastschaltbares Wendegetriebe mit einem hydrodynamischen und einem mechanischen Leistungspfad zu schaffen, bei welchem auf der Eingangswelle eine Kupplung angeordnet ist, um das Getriebe kompakt aufbauen zu können und das Fahrzeug mit dem Getriebe im Arbeitseinsatz möglichst ausschließlich mit dem hydrodynamischen Leistungszweig betreiben zu können.
Die Aufgabe wird mit einem auch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs aufweisenden gattungsgemäßen lastschaltbaren Wendegetriebe gelöst.
Erfindungsgemäß soll auf der Eingangswelle eine Kupplung angeordnet sein, jedoch zumindest die Hälfte der verfügbaren Gänge im hydrodynamischen Leistungszweig fahrbar sein, ohne auf den mechanischen Leistungszweig wechseln zu müssen. Dadurch bleibt das Fahrverhalten des Fahrzeugs im Arbeitsbereich für den Fahrer vorhersehbar. Ein permanenter Wechsel zwischen hydrodynamischem Leistungszweig und mechanischem Leistungszweig im Arbeitseinsatz, beispielsweise bei einem Baggerlader zum Befüllen der Schaufel, würde zu unterschiedlichem Fahrverhalten in den verschiedenen Gängen führen. Erfindungsgemäß weist das lastschaltbare Wendegetriebe deshalb eine Eingangswelle auf, auf welcher die Kupplung für Vorwärtsfahrt angeordnet ist und es weist eine Vorgelegewelle auf, auf welcher die Kupplung zum Umschalten auf den mechanischen Leistungszweig angeordnet ist und die Gangkupplungen sind im Leistungspfad diesen beiden Kupplungen nachgeordnet angeordnet.
Das Wendegetriebe weist somit eine Antriebswelle auf, welche von einem Antriebsmotor antreibbar ist und welche mit einem Festrad verbunden ist. Als Festrad wird ein Zahnrad beschrieben, welches drehfest mit der Welle verbunden ist. Als Losrad wird ein Zahnrad beschrieben, welches drehbar auf einer Welle gelagert ist. Das Wendegetriebe weist eine Eingangswelle auf, auf welcher ein Losrad angeordnet ist, welches über eine Kupplung mit der Eingangswelle verbindbar ist. Dieses Losrad steht in kämmender Verbindung mit einem Festrad, welches mit einer Kupplung in Wirkverbindung steht, über welche ein Losrad mit diesem Festrad verbindbar ist. Dieses Losrad steht wiederum in kämmender Verbindung mit dem Festrad, welches mit der Antriebswelle verbunden ist. Somit kann durch Schalten der Kupplung auf der Eingangswelle der hydrodynamische Leistungspfad geschaltet werden und durch Schalten der Kupplung auf der Vorgelegewelle der mechanische Leistungspfad, somit der direkte Leistungspfad, vom Antriebsmotor ohne den hydrodynamischen Drehmomentwandler, geschaltet werden. Alle weiteren Gänge sind diesen beiden Kupplungen in der Fahrtrichtung vorwärts nachgeschaltet angeordnet. Um das Wendegetriebe in einer Rückwärtsfahrtrichtung zu betreiben, weist die Eingangswelle ein Festrad auf, welches mit einem Losrad in kämmender Verbindung steht und dieses Losrad über eine Rückwärtsfahrtkupplung mit einem Festrad verbindbar ist, welches wiederum mit dem Festrad des hydrodynamischen Leistungszweigs und dem mechanischen Leistungszweigs in kämmender Verbindung steht. Somit lassen sich die Gänge, welche über den hydrodynamischen Leistungszweig schaltbar sind, auch in Rückwärtsfahrtrichtung betreiben. Die Gänge, welche über den mechanischen Leistungszweig betreibbar sind, lassen sich nur in Vorwärtsfahrtrichtung betreiben. Da der mechanische Leistungspfad jedoch nur bei höheren Geschwindigkeiten in Vorwärtsfahrtrichtung verwendet wird, werden keine Rückwärtsgänge im mechanischen Leistungspfad benötigt.
Weitere Merkmale sind der Figurenbeschreibung zu entnehmen.
Es zeigen

1 ein lastschaltbares Wendegetriebe mit fünf Kupplungen und vier schaltbaren Gängen in einer Vorwärtsfahrtrichtung und zwei schaltbaren Gängen in einer Rückwärtsfahrtrichtung, wobei zwei schaltbare Gänge in der Vorwärtsfahrtrichtung über den hydrodynamischen Leistungspfad geschaltet werden und zwei schaltbare Gänge in Vorwärtsfahrt über den mechanischen Leistungspfad geschaltet werden.
2 ein lastschaltbares Wendegetriebe mit sechs schaltbaren Kupplungen und sechs schaltbaren Gängen in einer Vorwärtsfahrtrichtung und zwei schaltbaren Gängen in einer Rückwärtsfahrtrichtung, wobei vier schaltbare Gänge in einer Vorwärtsfahrtrichtung über den hydrodynamischen Leistungspfad geschaltet werden und zwei schaltbare Gänge in einer Vorwärtsfahrtrichtung über den mechanischen Leistungspfad geschaltet werden und zwei schaltbare Gänge in Rückwärtsfahrt über den hydrodynamischen Leistungspfad geschaltet werden.

Figur 1:
Ein nicht dargestellter Antriebsmotor, welcher als Verbrennungsmotor, elektrischer Motor oder hydrostatischer Motor ausgeführt sein kann, treibt die Antriebswelle 1 an. Die Antriebswelle 1 treibt ein Pumpenrad 2 eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers an und erstreckt sich durch die Eingangswelle 5, welche als Hohlwelle ausgebildet ist. Die Antriebswelle 1 ist drehfest mit dem Festrad 3 verbunden und das Turbinenrad 4 des hydrodynamischen Drehmomentwandlers treibt die Eingangswelle 5 an. Drehfest mit der Eingangswelle 5 ist das Festrad 20 verbunden und das Losrad 6 ist drehbar auf der Eingangswelle 5 gelagert. Über die Kupplung 7 ist das Losrad 6 mit der Eingangswelle 5 verbindbar. Das Festrad 3 steht in kämmender Verbindung mit dem Losrad 10, welches auf der Vorgelegewelle 8 drehbar gelagert ist. Das Festrad 11 ist drehfest mit der Vorgelegewelle 8 verbunden und über die Kupplung 9 lässt sich das Losrad 10 mit der Vorgelegewelle 8 und somit auch mit dem Festrad 11 verbinden. Das Losrad 6 steht in kämmender Verbindung mit dem Festrad 11 und das Festrad 24 steht in kämmender Verbindung mit dem Festrad 11. Über die Kupplung 22 lässt sich das Losrad 21, welches drehbar auf der Vorgelegewelle 23 angeordnet ist, mit dem Festrad 24 über die Vorgelegewelle 23 verbinden. Das Festrad 20, welches drehfest mit der Eingangswelle 5 verbunden ist, steht in kämmender Verbindung mit dem Losrad 21. Somit lässt sich über die Kupplung 7 das Getriebe in Vorwärtsfahrtrichtung im hydrodynamischen Leistungszweig schalten, über die Kupplung 22 lässt sich das Getriebe im Rückwärtsfahrbereich im hydrodynamischen Leistungszweig schalten und über die Kupplung 9 lässt sich das Getriebe im mechanischen Leistungszweig, d. h. im Direkttrieb vom Antriebsmotor schalten. Ist eine der Kupplungen 7, 22 oder 9 im Schließsinne betätigt, so sind die anderen Kupplungen im Öffnungssinne betätigt. Alle folgenden Gänge, welche im Leistungsfluss, dem Festrad 11, nachgeordnet angeordnet sind, erhöhen nur noch die Anzahl der Gänge. Ein Festrad 16 steht in kämmender Verbindung mit dem Festrad 11 und mit dem Losrad 18. Das Festrad 16 ist mit der Vorgelegewelle 13 verbunden, wobei das Losrad 17 über die Kupplung 14 mit dem Festrad 16 verbindbar ist. Das Losrad 18 ist drehbar auf der Abtriebswelle 12 gelagert und über die Kupplung 15 lässt sich das Losrad 18 mit dem Festrad 19, welches in kämmender Verbindung mit dem Losrad 17 steht, verbinden. Durch Schließen der Kupplung 14 kann somit ein erster Gang in einem hydrodynamischen Leistungszweig und durch Schließen der Kupplung 15 ein zweiter Gang in einem hydrodynamischen Leistungszweig geschaltet werden. Beim Umschalten auf den mechanischen Leistungszweig und Schließen der Kupplung 14, ist ein erster Gang im mechanischen Leistung und durch Schließen der Kupplung 15 und Öffnen der Kupplung 14 ein zweiter Gang im mechanischen Leistungszweig schaltbar. Somit ist mit dieser Getriebeanordnung ein erster und zweiter Gang im hydrodynamischen Leistungspfad sowohl in Vorwärtsfahrtrichtung als auch in Rückwärtsfahrtrichtung, somit im Arbeitsbereich des Fahrzeugs, schaltbar. Bei höheren Geschwindigkeiten sind ebenfalls zwei Gänge im mechanischen Leistungspfad schaltbar.
Somit sind im ersten Gang im hydrodynamischen Pfad in Vorwärtsfahrtrichtung die Kupplung 7 und die Kupplung 14 geschlossen, im zweiten Gang im hydrodynamischen Pfad in Vorwärtsfahrtrichtung die Kupplung 7 und die Kupplung 15 geschlossen, im ersten Gang im mechanischen Pfad in Vorwärtsfahrtrichtung, somit der dritte Gang in Vorwärtsfahrtrichtung, die Kupplung 9 und die Kupplung 14 geschlossen und im zweiten Gang im mechanischen Pfad, somit dem vierten Gang in Vorwärtsfahrtrichtung, die Kupplung 9 und die Kupplung 15 geschlossen und im ersten Gang im hydrodynamischen Pfad in Rückwärtsfahrtrichtung die Kupplung 22 und die Kupplung 14 geschlossen und im zweiten Gang im hydrodynamischen Pfad in Rückwärtsfahrtrichtung die Kupplung 22 und die Kupplung 15 geschlossen.
Figur 2:
Der nicht gezeigte Antriebsmotor treibt die Antriebswelle 1 und somit das Pumpenrad 2 und das Festrad 3 an. Das Pumpenrad 2 des hydrodynamischen Drehmomentwandlers treibt das Turbinenrad 4 an. Das Turbinenrad 4 treibt die Eingangswelle 5 und das Festrad 20 an. Über die Kupplung 7 ist das Losrad 6 mit der Eingangswelle 5 verbindbar. Die Eingangswelle 5 ist als Hohlwelle ausgebildet und die Antriebswelle 1 durchdringt die Eingangswelle 5. Das Losrad 6 kämmt mit dem Festrad 11 und das Festrad 3 kämmt mit dem Losrad 10. Über die Kupplung 22, die sogenannte Rückwärtsfahrtkupplung, ist die Vorgelegewelle 23 mit dem Losrad 21 verbindbar, wodurch das Losrad 21 mit dem Festrad 24 verbunden wird. Das Festrad 24 kämmt mit dem Festrad 11 und mit dem Festrad 28. Über die Kupplung 27 ist das Losrad 25 mit dem Festrad 28 auf der Vorgelegewelle 26 verbindbar. Das Losrad 25 kämmt mit dem Festrad 20 auf der Eingangswelle 5. Die Kupplung 7 ist die sogenannte Vorwärtsfahrtkupplung für den hydrodynamischen Leistungspfad und die Kupplung 9 ist die sogenannte Wandlerüberbrückungskupplung für den mechanischen Leistungspfad. Der hydrodynamische Leistungspfad lässt sich somit über die Kupplung 7 in Vorwärtsfahrtrichtung und die Kupplung 22 in Rückwärtsfahrtrichtung schalten. Der mechanische Leistungspfad lässt sich über die Kupplung 9 in Vorwärtsfahrtrichtung schalten. Die Kupplungen 14, 15 und 27 sind die Gangkupplungen, mittels welchen bis zu vier hydrodynamische Gänge in Vorwärtsfahrtrichtung, zwei hydrodynamische Gänge in Rückwärtsfahrtrichtung und zwei mechanische Gänge in Vorwärtsfahrtrichtung gestaltet werden können, wobei mechanischer Gang hierbei bedeutet, dass der Antriebsmotor ohne Drehmomentwandler direkt auf den Abtrieb 12 wirkt. Die Kupplung 14 mit der Kupplung 7 ist die Schaltung für den ersten Gang, die Kupplung 15 mit der Kupplung 7 ist die Schaltung für den zweiten Gang und die Kupplung 14 mit der Kupplung 27 ist die Schaltung für den dritten Gang. Die Kupplung 15 mit der Kupplung 27 ist die Schaltung für den vierten Gang. Das Festrad 11 kämmt mit dem Festrad 16 und dem Losrad 18. Die Kupplung 14 verbindet das Losrad 17 auf der Vorgelegewelle 13 mit dem Festrad 16 und die Kupplung 15 verbindet das Losrad 18 mit dem Festrad 19 auf der Abtriebswelle 12. Das Festrad 28 ist über das Festrad 24 mit dem Festrad 11 wirkverbunden. Ein erster Gang im hydrodynamischen Pfad in Vorwärtsfahrtrichtung lässt sich somit durch Schließen der Kupplungen 7 und 14 schalten. Der zweite Gang im hydrodynamischen Pfad in Vorwärtsfahrtrichtung lässt sich durch Schließen der Kupplungen 7 und 15 schalten. Der dritte Gang im hydrodynamischen Pfad in Vorwärtsfahrtrichtung lässt sich durch Schließen der Kupplungen 14 und 27 schalten. Der vierte Gang im hydrodynamischen Pfad in Vorwärtsfahrtrichtung lässt sich durch Schließen der Kupplungen 15 und 27 schalten. Ein erster Gang im mechanischen Leistungspfad lässt sich durch Schließen der Kupplungen 9 und 14 schalten. Ein zweiter Gang im mechanischen Leistungspfad lässt sich durch Schließen der Kupplungen 9 und 15 schalten. Ein erster Gang im hydrodynamischen Leistungspfad in Rückwärtsfahrtrichtung lässt sich durch Schließen der Kupplungen 22 und 14 schalten. Ein zweiter Gang in Rückwärtsfahrtrichtung im hydrodynamischen Leistungspfad lässt sich durch Schließen der Kupplungen 22 und 15 schalten.
Bezugszeichenliste

1: Antriebswelle
2: Pumpenrad
3: Festrad
4: Turbinenrad
5: Eingangswelle
6: Losrad
7: Kupplung
8: Vorgelegewelle
9: Kupplung
10: Losrad
11: Festrad
12: Antriebswelle
13: Vorgelegewelle
14: Kupplung
15: Kupplung
16: Festrad
17: Losrad
18: Losrad
19: Festrad
20: Festrad
21: Losrad
22: Kupplung
23: Vorgelegewelle
24: Festrad
25: Losrad
26: Vorgelegewelle
27: Kupplung
28: Festrad

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1329648 B1 [0003]

Claims

Lastschaltbares Wendegetriebe mit einem hydrodynamischen und einem mechanischen Leistungspfad, mit einer von einem Antriebsmotor antreibbaren Antriebswelle (1), welche einerseits ein Pumpenrad (2) eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers und andererseits ein zu dieser Antriebswelle (1) koaxial angeordnetes erstes Festrad (3) antreibt und ein Turbinenrad (4) des hydrodynamischen Drehmomentwandlers eine koaxial zur Antriebswelle (1) angeordnete Eingangswelle (5) antreibt, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Losrad (6) auf der Eingangswelle (5) gelagert ist und über eine erste Kupplung (7) mit der Eingangswelle (5) verbindbar ist und auf einer ersten Vorgelegewelle (8) eine zweite Kupplung (9) angeordnet ist, mittels welcher ein zweites Losrad (10) mit der ersten Vorgelegewelle (8) verbindbar ist und auf der ersten Vorgelegewelle (8) ein zweites Festrad (11) angeordnet ist, wobei das zweite Festrad (11) mit dem ersten Losrad (6) und das zweite Losrad (10) mit dem ersten Festrad (3) in kämmender Wirkverbindung steht und im Leistungsfluss zwischen dem zweiten Festrad (11) und einer Abtriebswelle (12) mindestens eine weitere Vorgelegewelle (13) und Kupplungen (14, 15) für schaltbare Gänge angeordnet sind.
Lastschaltbares Wendegetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Festrad (11) mit einem dritten Festrad (16) in kämmender Wirkverbindung steht und das dritte Festrad (16) mit einer zweiten Vorgelegewelle (13) verbunden ist und auf der zweiten Vorgelegewelle (13) eine dritte Kupplung (14) angeordnet ist, mittels welcher ein drittes Losrad (17) mit der zweiten Vorgelegewelle (13) verbindbar ist.
Lastschaltbares Wendegetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Festrad (16) mit einem vierten Losrad (18) in kämmender Wirkverbindung steht und das vierte Losrad (18) mittels einer vierten Kupplung (15) mit der Abtriebswelle (12) verbindbar ist.
Lastschaltbares Wendegetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein viertes Festrad (19) mit der Abtriebswelle (12) verbunden ist.
Lastschaltbares Wendegetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein fünftes Festrad (20) mit der Eingangswelle (5) verbunden ist und mit einem fünften Losrad (21) in kämmender Wirkverbindung steht.
Lastschaltbares Wendegetriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das fünfte Losrad (21) mittels einer fünften Kupplung (22) mit einer dritten Vorgelegewelle (23) verbindbar ist, auf welcher ein sechstes Festrad (24) angeordnet ist, welches mit dem zweiten Festrad (11) in kämmender Verbindung steht.
Lastschaltbares Wendegetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein sechstes Losrad (25) auf einer vierten Vorgelegewelle (26) angeordnet ist und mit dem fünften Festrad (20) in kämmender Wirkverbindung steht und mittels einer sechsten Kupplung (27) mit der vierten Vorgelegewelle (26) verbindbar ist.
Lastschaltbares Wendegetriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein siebtes Festrad (28) mit der vierten Vorgelegewelle (26) verbunden ist und mit dem sechsten Festrad (24) in kämmender Verbindung steht.
Lastschaltbares Wendegetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangswelle (5) als Hohlwelle ausgebildet ist und die Antriebswelle (1) innerhalb der Eingangswelle (5) angeordnet ist.