DE102017106907A1 - Leistungsverzweigter Antriebsstrang für eine mobile Arbeitsmaschine und Verfahren zum leistungsverzweigten Antrieb einer mobilen Arbeitsmaschine - Google Patents
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Abstract
Ein leistungsverzweigter Antriebsstrang für eine mobile Arbeitsmaschine mit einer Eingangswelle, mit einer der Eingangswelle folgenden Leistungsverzweigung in einen Variatorzweig und einen den Variatorzweig passierenden Nebenzweig, mit einer den Variatorzweig und den Nebenzweig wieder summierenden Leistungssummierung und mit einer Ausgangswelle, wobei in dem Variatorzweig ein Kegelreibringgetriebe vorgesehen ist und wobei die Leistungssummierung ein Summengetriebe und wenigstens eine die Leistungsanteile des Variatorzweigs und des Nebenzweigs verändernde, lösbare Kupplung umfasst, welcher Antriebsstrang sich dadurch auszeichnet, dass die wenigstens eine lösbare Kupplung eine kraftschlüssige Kupplung ist, ermöglicht eine Veränderung der Leistungsanteile in möglichst elastischer Weise sowie einen entsprechend elastischen Antriebsstrang. Auch ein Verfahren zum leistungsverzweigten Antrieb einer mobilen Arbeitsmaschinen, bei welchem die an einer Ausgangswelle mittels einer Leistungssummierung bereitgestellten Leistungsanteile aus einem Variatorzweig mit einem Kegelreibringgetriebe, welches einen Eingangskegel, einen Ausgangskegel und einen mit dem Eingangskegel und dem Ausgangskegel wechselwirkenden Reibring umfasst, und aus einem den Variatorzweig passierenden Nebenzweig mittels einer lösbaren Kupplung verändert werden, ermöglicht eine elastische Veränderung der Leistungsanteile und auch ein insgesamt elastischen Antriebsstrang, wenn die wenigstens eine lösbare Kupplung eine kraftschlüssige Kupplung ist.
Description
- Die Erfindung betrifft einen leistungsverzweigter Antriebsstrang für eine mobile Arbeitsmaschine mit einer Eingangswelle, mit einer der Eingangswelle folgenden Leistungsverzweigung in einen Variatorzweig und einen den Variatorzweig passierenden Nebenzweig, mit einer den Variatorzweig und den Nebenzweig wieder summierenden Leistungssummierung und mit einer Ausgangswelle, wobei in dem Variatorzweig ein Kegelreibringgetriebe, welches einen Eingangskegel, einen Ausgangskegel und einen mit dem Eingangskegel und dem Ausgangskegel wechselwirkenden Reibring umfasst, vorgesehen ist und wobei die Leistungssummierung ein Summengetriebe und wenigstens eine die Leistungsanteile des Variatorzweigs und des Nebenzweigs verändernde, lösbare Kupplung umfasst. Auch betrifft die Erfindung ein Verfahren zum leistungsverzweigten Antrieb einer mobile Arbeitsmaschine, bei welchem die an einer Ausgangwelle mittels einer Leistungssummierung bereitgestellten Leistungsanteile aus einem Variatorzweig mit einem Kegelreibringgetriebe, welches einen Eingangskegel, einen Ausgangskegel und einen mit dem Eingangskegel und dem Ausgangskegel wechselwirkenden Reibring umfasst, und aus einem den Variatorzweig passierenden Nebenzweig mittels einer lösbaren Kupplung verändert werden.
- Derartige Antriebsstränge oder Antriebsverfahren sind beispielsweise aus der
US 7,048,667 B2 bekannt. - Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung, einen leistungsverzweigten Antriebsstrang für eine mobile Arbeitsmaschine und ein Verfahren zum leistungsverzweigten Antrieb einer mobilen Arbeitsmaschine bereitzustellen, die eine Veränderung der Leistungsanteile und auch den gesamten Antriebsstrang möglichst elastisch ermöglicht.
- Die Aufgabe der Erfindung wird durch einen leistungsverzweigten Antriebsstrang für eine mobile Arbeitsmaschine und ein Verfahren zum leistungsverzweigten Antrieb einer mobilen Arbeitsmaschine mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere, ggf. auch unabhängig hiervon, vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung.
- Ein leistungsverzweigter Antriebsstrang für eine mobile Arbeitsmaschine mit einer Eingangswelle, mit einer der Eingangswelle folgenden Leistungsverzweigung in einen Variatorzweig und einen den Variatorzweig passierenden Nebenzweig, mit einer den Variatorzweig und den Nebenzweig wieder summierenden Leistungssummierung und mit einer Ausgangswelle, wobei in dem Variatorzweig ein Kegelreibringgetriebe, welches einen Eingangskegel, einen Ausgangskegel und einen mit dem Eingangskegel und dem Ausgangskegel wechselwirkenden Reibring umfasst, vorgesehen ist und wobei die Leistungssummierung ein Summengetriebe und wenigstens eine die Leistungsanteile des Variatorzweigs und des Nebenzweigs verändernde, lösbare Kupplung umfasst, welcher Antriebsstrang sich dadurch auszeichnet, dass die wenigstens eine lösbare Kupplung eine kraftschlüssige Kupplung ist, ermöglicht eine Veränderung der Leistungsanteile in möglichst elastischer Weise sowie einen entsprechend elastischen Antriebsstrang.
- Auch ein Verfahren zum leistungsverzweigten Antrieb einer mobilen Arbeitsmaschine, bei welchem die an einer Ausgangswelle mittels einer Leistungssummierung bereitgestellten Leistungsanteile aus einem Variatorzweig mit einem Kegelreibringgetriebe, welches einen Eingangskegel, einen Ausgangskegel und einen mit dem Eingangskegel und dem Ausgangskegel wechselwirkenden Reibring umfasst, und aus einem den Variatorzweig passierenden Nebenzweig mittels einer lösbaren Kupplung verändert werden, ermöglicht eine elastische Veränderung der Leistungsanteile und auch ein insgesamt elastischen Antriebsstrang, wenn die wenigstens eine lösbare Kupplung eine kraftschlüssige Kupplung ist.
- Hierbei ermöglicht die kraftschlüssige Kupplung schon durch ihre ihr eigene Elastizität eine entsprechende Elastizität des gesamten Antriebsstranges und auch die Veränderung der Leistungsanteile. Gerade die in der
US 7,048,667 B2 offenbarten Klauenkupplung oder synchronisierte Schaltungen, die jeweils mithin formschlüssige Kupplungen als Kupplungen, mit denen die Leistungsanteile verändert werden, darstellen bedingten eine hohe Inelastizität, die einerseits in dem Schalt- bzw. Kupplungsvorgang und andererseits in der Struktur derartiger formschlüssiger Kupplungen zu finden sind. - Als kraftschlüssige Kupplungen kommen insbesondere Reibscheibenkupplungen oder Lamellenkupplungen in Frage. Auch sind insbesondere Doppelkupplungen entsprechend vorteilhaft, da diese am Markt als kraftschlüssige Kupplungen, insbesondere mit Reibscheiben bzw. -lamellen, zu finden sind und dementsprechende Elastizitäten bereitstellen.
- Wegen des Variatorzweigs erscheinen kraftschlüssige Kupplungen an sich nicht nötig, da bei der Kopplung der Variatorzweig naturgemäß hinsichtlich seiner Drehzahl synchronisiert werden kann, so dass an sich eine kraftschlüssige Kupplung als unnötiger Aufwand erscheint. Wegen der Elastizität der kraftschlüssigen Kupplung in sich und wegen der Elastizität der jeweiligen Kupplungsvorgänge erscheinen derartige kraftschlüssige Kupplungen jedoch unerwartet vorteilhaft zur Lösung der gestellten Aufgabe.
- Mittels der lösbaren Kupplung kann vorzugsweise ein erster Fahrbereich für langsame Vorwärtsfahrt und Rückwärtsfahrt und ein zweiter Fahrbereich für schnelle Vorwärtsfahrt gewählt werden. Insbesondere aus der
US 7,048,667 B2 ist ein Wechsel zwischen zwei Fahrbereichen, der mittels der lösbaren Kupplung wählbar sind, bereits bekannt, wobei auch bei der dort dargestellten Anordnung zwei Klauenkupplungen bzw. synchronisierte Schaltungen offenbart ist und der Wechsel zwischen dem ersten Fahrbereich und dem zweiten Fahrbereich jeweils durch Schließen der einen Kupplung und Öffnen der anderen Kupplung realisiert ist. Es versteht sich, dass auch bei vorliegender Lösung die Verwendung einer kraftschlüssigen Kupplung für die lösbare Kupplung nicht ausschließt, dass weitere Kupplungen für einen Wechsel zwischen den beiden Fahrbereichen zur Anwendung kommen. - Wie bereits vorstehend angedeutet, kann die lösbare Kupplung jeweils in einer Doppelkupplung realisiert sein.
- Hierbei kann der erste Fahrbereich unter Ausnutzung des Variatorzweigs und des Nebenzweigs bei einer mittleren Stellung des Reibringes des Kegelreibringgetriebes einen Stillstand der Ausgangswelle beinhalten. Dieses kann beispielsweise dadurch realisiert sein, dass bei der entsprechenden mittleren Stellung des Reibrings die Leistungsanteile, welche über den Variatorzweig einerseits und den Nebenzweig andererseits laufen, derart durch das Summengetriebe summiert werden, dass sie sich gegenseitig aufheben. Eine entsprechend angetriebene Arbeitsmaschine bleibt dann entsprechend still stehen.
- Eine Verlagerung des Reibrings entlang der Mantelfläche der Kegel bedingt dann eine Variation des Übersetzungsverhältnisses des Kegelreibringgetriebes und mithin eine Variation des Übersetzungsverhältnisses in dem Variatorzweig, sodass die Arbeitsmaschine in eine Richtung angetrieben wird. Wird der Reibring hingegen auf die andere Seite in Bezug auf die vorstehend erläuterte mittlere Stellung verlagert, so findet eine Drehrichtungsumkehr in der Ausgangswelle und mithin auch der Arbeitsmaschine statt. Durch diese Ausgestaltung kann ein Anfahren sowie ein Richtungswechsel der Antriebsmaschine stufenlos realisiert werden.
- Darüber hinaus ermöglicht die kraftschlüssige Kupplung insbesondere bei Startvorgängen weiche Kupplungsvorgänge beim Anfahren bzw. beim Starten der Arbeitsmaschine, auch wenn von der vorstehenden Anordnung des Reibrings in einer mittleren Stellung bzw. von einer entsprechend abgestimmten Ausgestaltung des Nebenzweigs, des Variatorzweigs und des Summengetriebes nicht Gebrauch gemacht wird.
- Wie bereits vorstehend erläutert, kann die lösbare Kupplung in einer Doppelkupplung realisiert sein, zumal entsprechende Doppelkupplungen bereits am Markt erhältlich und hinreichend bekannt sind. Bekannte Doppelkupplungen finden hierbei im Bereich der Kraftfahrzeuge bzw. Arbeitsmaschinen insbesondere in Doppelkupplungsgetrieben Anwendung, bei welchem eine Antriebsleistung wahlweise auf verschiedene Teilwellen eines Doppelkupplungsgetriebe gelegt werden können, sodass die Anwendung einer Doppelkupplung im vorliegenden Fall vorzugsweise in umgekehrte Richtung erfolgt, da vorzugsweise der Abtrieb des Variatorzweigs und des Nebenzweigs in unterschiedlichen Ausgestaltungen auf die Ausgangswelle, also auf lediglich eine Welle, gebracht werden soll.
- Da in der Regel Doppelkupplungen als kraftschlüssigen Kupplungen ausgestaltet sind und insbesondere in der Regel Reibscheiben bzw. Reiblamellen umfassen, kann auf diese Weise baulich einfach eine Umsetzung von zwei kraftschlüssigen Kupplungen, welche zur Wahl zwischen dem ersten Fahrbereich und dem zweiten Fahrbereich genutzt werden sollen, bereitgestellt werden.
- Vorzugsweise umfasst die Leistungssummierung ein Summengetriebe mit zwei Eingängen und einem Ausgang, was baulich einfach eine Möglichkeit der Kombination der Leistungsanteile aus dem Variatorzweig und dem Nebenzweig ermöglicht. Hierbei ist dementsprechend vorzugsweise einer der beiden Eingänge mit dem Nebenzweig, der andere der beiden Eingänge mit dem Ausgangskegel oder dem Ausgang des Variatorzweigs und der Ausgang mit der Ausgangswelle wirkverbunden. Hierbei versteht es sich, dass diese Wirkverbindung nicht unmittelbar vorliegen muss, sondern dass hier noch weitere Getriebestufen und insbesondere Kupplungen je nach Erfordernissen vorgesehen sein können. Andererseits versteht es sich, dass die Wirkverbindung nicht rückwärtsgerichtet derart indirekt vorgesehen sein soll, dass jeweils weitere Baugruppen aus der Gruppe aus Variatorzweig, Nebenzweig und Antriebswelle hieran beteiligt wären; insofern soll die Wirkrichtung in Richtung des Antriebsstranges von dessen Eingangswelle zu dessen Ausgangswelle gerichtet sein. Ebenso versteht es sich, dass ggf. noch ergänzende Zweige, wie beispielsweise eine Wirkverbindung zwischen dem Variatorzweig und der Abtriebswelle oder auch zwischen dem Nebenzweig und der Abtriebswelle je nach konkreter Auslegung des Antriebsstrangs bzw. des Antriebsverfahren vorgesehen sein können. Auch versteht es sich, dass je nach konkreter Auslegung des Antriebsstrangs bzw. des Antriebsverfahren Kupplungen vor oder hinter dem Summengetriebe angeordnet sein können.
- Vorzugsweise ist die wenigstens eine lösbare Kupplung zwischen dem Ausgang des Summengetriebes und der Ausgangswelle angeordnet. Hierdurch kann auf baulich einfache Weise sichergestellt sein, dass die Leistung über die Kupplung auf die Ausgangswelle gebracht wird, sodass die Vorteile der Elastizität, wie sie eingangs erläutert wurden, auch in möglichst großem Maße ausgenutzt werden können. Dieses gilt insbesondere dann, wenn bei der Verwendung zweier lösbarer Kupplungen beide lösbare Kupplungen derart angeordnet sind, dass in den jeweiligen Fahrbereichen, in denen diese Kupplungen geschlossen sind, sämtliche Leistungsanteile, die auf die Ausgangswelle gebracht werden, auch über diese Kupplungen laufen. Letzteres ist bei der Anordnung nach der
US 7, 048,667 nicht der Fall, da im Falle einer verzweigten Leistung keine Kupplung zwischen dem dort zur Anwendung kommenden Kegelreibringgetriebe und der Ausgangswelle zu finden ist. - Dementsprechend ist es von Vorteil, wenn zwischen dem Ausgangskegel und der Ausgangswelle die wenigstens eine lösbare Kupplung bzw. wenigstens eine lösbare Kupplung, angeordnet ist.
- Wie bereits vorstehend angedeutet, ist es von Vorteil, wenn die Leistungssummierung zwei die Leistungsanteile des Variatorzweigs und des Nebenzweigs verändernde, lösbare Kupplungen umfasst. Durch zwei die Leistungsanteile des Variatorzweigs und des Nebenzweigs verändernde Kupplungen können zwei Fahrbereiche auf baulich einfacher Weise präzise zu und abgeschaltet werden.
- Vorzugsweise sind beide dieser lösbaren Kupplungen kraftschlüssige Kupplungen, was dementsprechend hinsichtlich der Elastizität insgesamt von Vorteil ist. Auch lässt sich der Einsatz zweier kraftschlüssiger Kupplungen durch eine Doppelkupplung baulich einfach realisieren, wie bereits vorstehend dargelegt.
- Eine Ausgestaltung des Nebenzweigs als starrer Zweig ist in der Regel ausreichend, um die Leistungsverzweigung und deren Vorteile nutzen zu können, wobei die Ausgestaltung eines starrer Zweig in der Regel durch sehr wenige Getriebeglieder realisiert werden kann, was dementsprechend kostengünstig und auch energiesparend sein kann.
- In dem Nebenzweig kann eine Stirnradstufe vorgesehen sein, welche ansich entsprechend eine Drehrichtungsumkehr bewirkt, was im Zusammenspiel mit einem Kegelreibringgetriebe im Variatorzweig entsprechend vorteilhaft, da dann die Drehrichtungen passen. Darüber hinaus ermöglicht eine Stirnradstufe eine höhere Flexibilität bei der Auswahl der Übersetzungsverhältnisse unter gegebenen räumlichen Bedingungen, da hier das Stirnrad einen geometrischen Ausgleich schaffen kann, obgleich unterschiedliche Durchmesser der mit dem Stirnrad in Eingriff stehenden Getriebeglieder zu Übersetzungszwecken vorgesehen sein können. Kumulativ bzw. alternativ hierzu kann zwischen dem Ausgang des Summengetriebes und der Ausgangswelle eine Stirnradstufe vorgesehen sein, welche dementsprechend eine Drehrichtungsumkehr bedingen bzw. eine größere Anpassungsmöglichkeit hinsichtlich der Übersetzungsverhältnisse zwischen dem Ausgang des Summengetriebes und der Ausgangswelle ermöglichen kann. In diesem Zusammenhang sei betont, dass ergänzend zu mit der Stirnradstufe gegebene Wälzkörpern auch weitere Getriebeglieder, wie weitere Zahnräder oder Kupplungen oder ähnliches, in den entsprechenden Getriebezweigen vorgesehen seien können.
- Es versteht sich, dass die Merkmale der vorstehend bzw. in den Ansprüchen beschriebenen Lösungen gegebenenfalls auch kombiniert werden können, um die Vorteile entsprechend kumuliert umsetzen zu können.
- Weitere Vorteile, Ziele und Eigenschaften vorliegender Erfindung werden anhand nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen erläutert, die insbesondere auch in anliegender Zeichnung dargestellt sind. In der Zeichnung zeigt die einzige:
- Figur einen leistungsverzweigten Antriebsstrang in schematischer Darstellung.
- Der in der Figur dargestellte Antriebsstrang
10 umfasst eine Eingangswelle20 mit einer Leistungsverzweigung30 in einen Variatorzweig40 und einen Nebenzweig50 , und eine Leistungssummierung30 , in welcher der Variatorzweig40 und der Nebenzweig50 über eine Doppelkupplung69 auf eine Ausgangswelle70 wahlweise aktiv geschaltet werden können. - Die bei diesem Ausführungsbeispiel zur Anwendung kommende Doppelkupplung
69 umfasst jeweils zwei kraftschlüssige Kupplungen, welche mit Reiblamellen in an sich bekannter Weise öffnen und schließen können. Dementsprechend handelt es sich um jeweils kraftschlüssige Kupplungen, wobei es sich versteht, dass in abweichenden Ausführungsformen auch getrennte Kupplungen, von denen wenigstens eine kraftschlüssig, vorzugsweise beide, kraftschlüssig ausgebildet sein können, vorgesehen sein können. - Der Antriebsstrang dient dazu, Antriebsräder
12 einer mobilen Arbeitsmaschine anzutreiben, welche auf einer Antriebsachse16 sitzen, welche ihrerseits in an sich bekannter Weise durch ein Differenzialgetriebe14 geteilt ist. Es versteht sich, dass in abweichenden Ausführungsformen auch andere Antriebsachsenkonstruktionen zur Anwendung kommen können. Dieses betrifft, je nach Anwendungsfall, ggf. sogar starre Antriebsachsen oder jeweilige Einzelachsen, die dann entsprechend mit der Ausgangswelle70 des Antriebsstrangs10 drehantriebsverbunden sind. - Der Antriebsstrang
10 seinerseits wird mittels einer Antriebswelle18 angetrieben, welche beispielsweise die Abtriebswelle eines herkömmlichen Motors darstellen oder mit dieser drehantriebsverbunden sein kann. - Auf dieser Antriebswelle
18 sitzt ein Antriebsritzel24 , welches mit einem Stirnradantrieb22 kämmt, der seinerseits drehfest mit der Eingangswelle20 verbunden ist. - Der Variatorzweig
40 umfasst an sich ein bekanntes Kegelreibringgetriebe41 , welches einen Eingangskegel42 und einen Ausgangskegel43 umfasst, die auf parallelen Wellen, einer Kegeleingangswelle46 und einer Kegelabtriebswelle47 , mit gleichem Kegelwinkel um einen Spalt45 voneinander beabstandet angeordnet sind. Einer der beiden Kegel42 ,43 , bei vorliegendem Ausführungsbeispiel der Eingangskegel42 , wobei in abweichenden Ausführungsformen hier ohne weiteres auch der Ausgangskegel43 vorgesehen sein kann, wird von einem Reibring44 umgeben, der mithin durch den Spalt45 umläuft. Es versteht sich, dass in abweichenden Ausführungsformen auch andere Anordnungen der Kegel zueinander und in Bezug auf den Reibring vorgesehen sein können. - Durch die Stellung des Reibrings
44 in axialer Position bzgl. der Kegelwellen46 ,47 bzw. des Spalts 45kann in sich bekannter Weise das Übersetzungsverhältnis zwischen den beiden Kegeln42 ,43 variiert werden, sodass in dem Variatorzweig40 über die Stellung des Reibrings44 ein variierendes Übersetzungsverhältnis bereitgestellt ist. - Die Leistungsverzweigung
30 ist bei diesem Ausführungsbeispiel durch einen Antrieb32 des Nebenzweigs50 realisiert, welcher auf der Eingangswelle20 sitzt, die ihrerseits einstückig mit der Kegeleingangswelle46 bzw. dem Eingangskegel42 ausgebildet ist. Es versteht sich, dass in abweichenden Ausführungsformen die Leistungsverzweigung auch auf andere Weise realisiert sein kann. Beispielsweise kann diese über den Stirnradantrieb22 oder auch über das Antriebsritzel24 erfolgen, wenn dieses sachgerecht erscheint. Ebenso ist es denkbar, dass der Variatorzweig40 über ein Zahnrad von einer Welle, welche unmittelbar in dem Nebenzweig50 mündet abgezweigt wird. - Die Leistungssummierung
60 umfasst ein Summengetriebe61 mit einem Eingang49 , welcher starr mit der Kegelabtriebswelle47 verbunden ist, und einen Eingang59 , welcher mit einer Stirnradstufe57 des Nebenzweigs50 kämmt. - Die Stirnradstufe
57 des Nebenzweigs50 ihrerseits kämmt mit dem Antrieb32 des Nebenzweigs50 und ermöglicht einerseits eine Drehrichtungsumkehr zu dem Eingang59 des Summengetriebes61 und andererseits eine hohe Variabilität in Bezug auf die Auslegung des Übersetzungsverhältnisses zwischen dem Nebenzweig und dem Eingang59 des Summengetriebes61 . - Bei vorliegendem Ausführungsbeispiel ist das Summengetriebe
61 durch ein Planetengetriebe62 dargestellt, wobei in abweichenden Ausführungsformen hier sicherlich auch andere bekannte Arten an Summengetrieben vorteilhaft zur Anwendung kommen können. - Das Planetengetriebe
62 umfasst ein Sonnenrad63 , Planetenräder64 , welche auf einem Planetenträger65 angeordnet sind und mit dem Planetenträger65 um das Sonnenrad63 umlaufen können, sowie ein Hohlrad66 , welches mit den Planeten64 an deren Außenseite kämmt. - Bei vorliegendem Ausführungsbeispiel stellt das Hohlrad
66 den Eingang59 des Summengetriebes61 dar, während der Eingang49 des Summengetriebes61 durch das Sonnenrad63 dargestellt ist, dessen Sonnenradwelle68 bei vorliegendem Ausführungsbeispiel einstückig mit der Kegeleingangswelle46 ausgebildet ist, wobei hier durchaus auch eine Mehrstückigkeit vorgesehen sein kann, was beispielsweise zu Montagezwecken sinnvoll sein könnte; letztlich kommt es hier lediglich auf eine drehfeste Verbindung an. - Der Planetenträger
65 seinerseits stellt den Ausgang79 des Summengetriebes dar, und ist mit einem Abtriebsritzel78 aus dem Summengetriebe61 drehfest verbunden. - Es versteht sich, dass in einer abweichenden Ausgestaltung die aktiven Getriebeglieder des Planetengetriebe
62 auch in anderen Funktionalität als die Eingänge49 ,59 , des Summengetriebes61 bzw. als Ausgang79 des Summengetriebes61 genutzt werden können. Hierbei ist jeweils den Drehrichtungen und den Übersetzungsverhältnissen, die konkret zur Anwendung kommen sollen, Rechnung zu tragen. - Die Doppelkupplung
69 weist zwei Kupplungen auf, die jeweils als kraftschlüssige Kupplungen ausgebildet sind, wie vorstehend bereits erläutert, wobei eine erste dieser Kupplungen in der Lage ist, eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Ausgangswelle70 und einem Eingang85 der Doppelkupplung69 zu schaffen, welcher seinerseits über eine Stirnradstufe67 mit dem Abtriebsritzel78 aus dem Summengetriebe61 kämmt bzw. mit dem Ausgang79 des Summengetriebes61 verbunden ist. Durch diese erste Kupplung der Doppelkupplung69 ann der erste Fahrbereich des Antriebsstrangs10 ausgewählt werden, in dem diese geschlossen wird. - Die zweite Kupplung der Doppelkupplung
69 ist in der Lage, einen Eingang84 der Doppelkupplung69 kraftschlüssig mit der Ausgangswelle70 zu kuppeln, welcher seinerseits mit einem Abtrieb48 des Variatorzweigs40 kämmt, der starr auf der Kegelabtriebswelle47 des Ausgangskegels43 bzw. auf der Sonnenradwelle68 angeordnet ist. Durch diese zweite Kupplung der Doppelkupplung69 lässt sich der zweite Fahrbereich entsprechend einkuppeln. - Die Stirnradstufe
67 ermöglicht einerseits eine Drehrichtungsumkehr, sodass in dem ersten Fahrbereich eine gewünschte Drehrichtung an der Doppelkupplung69 gewährleistet werden kann, auch wenn dieses möglicherweise bei geeigneter Ausgestaltung des ersten Fahrbereichs nicht zwingend notwendig ist. Andererseits gestattet die Stirnradstufe67 eine höhere Variabilität hinsichtlich der Übersetzungsverhältnisse in dem Getriebezweig zwischen dem Summengetriebe61 und dem Doppelkupplungsgetriebe69 . Auch die räumliche Anordnung der Getriebeglieder zueinander ist auf Grund der Stirnradstufe67 an konkrete Erfordernisse leichter anpassbar. - Durch die starre Ausgestaltung des Getriebezweigs von dem Ausgangskegel
43 zu dem Eingang84 der Doppelkupplung69 bestimmt das Kegelreibringgetriebe41 das Übersetzungsverhältnis des Antriebsstrang10 in der zweiten Fahrstufe unmittelbar, sodass die Übersetzungsverhältnisse derart gewählt sind, dass in dem zweiten Fahrbereich eine schnelle Vorwärtsfahrt der mobilen Arbeitsmaschine mit der gewünschten Spreizung realisiert ist. Bei vorliegendem Ausführungsbeispiel wird mithin das Fahrverhalten im zweiten Fahrbereich unmittelbar durch den Variatorzweig40 bestimmt. - Ist hingegen die erste Kupplung geschlossen, so wird die Leistung von dem Summengetriebe
61 auf die Ausgangswelle70 übertragen. - Hierbei sind die Übersetzungsverhältnisse des Nebenzweigs
50 und des Variatorzweigs40 unter Berücksichtigung der Drehrichtungsumkehr auf Grund der Stirnradstufe57 derart aufeinander abgestimmt, dass die Ausgangswelle70 bei einer mittleren Stellung des Reibringes44 stillsteht. Bei vorliegendem Ausführungsbeispiel ist dieses die in der Figur dargestellte Stellung, wobei es sich versteht, dass je nach konkreter Auslegung des Antriebsstrang10 diese mittlere Stellung auch an anderer Stelle liegen kann, wobei dann die Übersetzungsverhältnisse in der Leistungssummierung60 , dem Variatorzweig40 und dem Nebenzweig50 entsprechend etwas abweichend gewählt werden sollten. - Wandert nunmehr der Reibring
44 aus seiner mittleren Stellung entlang des Spalts45 , so beginnt die Ausgangswelle70 eine Rotation, wobei die Drehrichtung dieser Rotation davon abhängt, in welche Richtung der Reibring44 von der mittleren Stellung aus bewegt wird. Auf diese Weise können stufenlose Übergänge zwischen Rückwärtsfahrt, Vorwärtsfahrt und Stillstand realisiert werden. - Die Übersetzungsverhältnisse sind insgesamt hierbei derart gewählt, dass in dem ersten Fahrbereich lediglich eine langsame Fahrt, also eine langsame Vorwärtsfahrt und eine langsame Rückwärtsfahrt, möglich ist.
- Die Doppelkupplung
69 ermöglicht ebenfalls in jeder Hinsicht ein sehr elastisches Ein- und Auskuppeln sowie entsprechend elastische Übergänge zwischen den beiden Fahrbereichen. Auf Grund der Eigenelastizität der Doppelkupplung69 selbst bei geschlossenen Kupplungen ist auch der Antriebsstrang10 insgesamt entsprechend elastisch. - An dem Eingang
84 der Doppelkupplung69 kann in einer optionalen Ausführungsvariante ein E-Motor/Generator 80 über ein Antriebsritzel82 drehfest angesetzt sein, der beispielsweise als Hybridantrieb genutzt werden kann. Ebenso ist es denkbar, den E-Motor-Generator 80 lediglich als Generator zu nutzen bzw. auszugestalten, um hier elektrische Energie für andere Zwecke der mobilen Arbeitsmaschine bereitzustellen. - Es versteht sich, dass je nach konkreter Ausgestaltung der Arbeitsmaschine auch an anderer Stelle des Antriebsstrangs
10 noch Abgriffe von Leistung für irgendwelche Aggregate der mobilen Arbeitsmaschine vorgesehen sein können. - Bezugszeichenliste
-
- 10
- Antriebstrang
- 12
- Antriebsrad
- 14
- Differentialgetriebe
- 16
- Antriebsachse
- 18
- Antriebswelle
- 20
- Eingangswelle
- 22
- Stirnradantrieb
- 24
- Antriebsritzel
- 30
- Leistungsverzweigung
- 32
- Antrieb des Nebenzweigs 50
- 40
- Variatorzweig
- 41
- Kegelreibringgetriebe
- 42
- Eingangskegel
- 43
- Ausgangskegel
- 44
- Reibring
- 45
- Spalt
- 46
- Kegeleingangswelle
- 47
- Kegelabtriebswelle
- 48
- Abtrieb des Variatorzweigs 40
- 49
- Eingang des Summengetriebes 61
- 50
- Nebenzweig
- 57
- Stirnradstufe
- 59
- Eingang des Summengetriebes 61
- 60
- Leistungssummierung
- 61
- Summengetriebe
- 62
- Planetengetriebe
- 63
- Sonnenrad
- 64
- Planetenrad
- 65
- Planetenträger
- 66
- Hohlrad
- 67
- Stirnradstufe
- 68
- Sonnenradwelle
- 69
- Doppelkupplung
- 70
- Ausgangswelle
- 78
- Abtriebsritzel aus Summengetriebe
61 - 79
- Ausgang des Summengetriebes 61
- 80
- optionaler E-Motor/Generator
- 82
- Antriebsritzel des optionalen E-Motors 80
- 84
- Eingang der Doppelkupplung
69 - 85
- Eingang der Doppelkupplung 69
- 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
-
- US 7048667 B2 [0002, 0007, 0010]
- US 7048667 [0018]
Claims (12)
- Leistungsverzweigter Antriebsstrang (10) für eine mobile Arbeitsmaschine mit einer Eingangswelle (20), mit einer der Eingangswelle (20) folgenden Leistungsverzweigung (30) in einen Variatorzweig (40) und einen den Variatorzweig (40) passierenden Nebenzweig (50), mit einer den Variatorzweig (40) und den Nebenzweig (50) wieder summierenden Leistungssummierung (60) und mit einer Ausgangswelle (70), wobei in dem Variatorzweig (40) ein Kegelreibringgetriebe (41), welches einen Eingangskegel (42), einen Ausgangskegel (43) und einen mit dem Eingangskegel (42) und dem Ausgangskegel (43) wechselwirkenden Reibring (44) umfasst, vorgesehen ist und wobei die Leistungssummierung (60) ein Summengetriebe (61) und wenigstens eine die Leistungsanteile des Variatorzweigs (40) und des Nebenzweigs (50) verändernde, lösbare Kupplung umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine lösbare Kupplung eine kraftschlüssige Kupplung ist.
- Verfahren zum leistungsverzweigten Antrieb einer mobilen Arbeitsmaschine, bei welchem die an einer Ausgangwelle (70) mittels einer Leistungssummierung (60) bereitgestellten Leistungsanteile aus einem Variatorzweig (40) mit einem Kegelreibringgetriebe (41), welches einen Eingangskegel (42), einen Ausgangskegel (43) und einen mit dem Eingangskegel (42) und dem Ausgangskegel (43) wechselwirkenden Reibring (44) umfasst, und aus einem den Variatorzweig (40) passierenden Nebenzweig (50) mittels einer lösbaren Kupplung verändert werden, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine lösbare Kupplung eine kraftschlüssige Kupplung ist.
- Antriebsverfahren nach
Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, dass mittels der lösbaren Kupplung ein erster Fahrbereich für langsame Vorwärtsfahrt und Rückwärtsfahrt und ein zweiter Fahrbereich für schnelle Vorwärtsfahrt gewählt werden kann. - Antriebsverfahren nach
Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, dass der erste Fahrbereich unter Ausnutzung des Variatorzweig (40) und des Nebenzweigs (50) bei einer mittleren Stellung des Reibringes (44) des Kegelreibringgetriebes (41) einen Stillstand der Ausgangswelle (70) beinhaltet. - Antriebsstrang (10) nach
Anspruch 1 oder Antriebsverfahren nach einem derAnsprüche 2 bis4 , dadurch gekennzeichnet, dass die lösbare Kupplung in einer Doppelkupplung (69) realisiert ist. - Antriebsstrang (10) nach
Anspruch 1 oder5 oder Antriebsverfahren nach einem derAnsprüche 2 bis5 , dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungssummierung ein Summengetriebe (61) mit zwei Eingängen (49, 59) und einem Ausgang (79) umfasst, wobei einer der beiden Eingänge (59) mit dem Nebenzweig (50), der andere der beiden Eingänge (49) mit dem Ausgangskegel (43) und der Ausgang (79) mit der Ausgangswelle (70) wirkverbunden ist. - Antriebsstrang (10) oder Antriebsverfahren nach
Anspruch 6 , dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Ausgang (79) des Summengetriebes (61) und der Ausgangswelle (70) die wenigstens eine lösbare Kupplung angeordnet ist. - Antriebsstrang (10) nach einem der
Ansprüche 1 und5 bis7 oder Antriebsverfahren nach einem derAnsprüche 2 bis7 , dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Ausgangskegel (43) und der Ausgangswelle (70) die wenigstens eine lösbare Kupplung angeordnet ist. - Antriebsstrang (10) nach einem der
Ansprüche 1 und5 bis8 oder Antriebsverfahren nach einem derAnsprüche 2 bis8 , dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungssummierung (60) zwei die Leistungsanteile des Variatorzweigs (40) und des Nebenzweigs (50) verändernde, lösbare Kupplungen umfasst, welche vorzugsweise beide kraftschlüssige Kupplungen sind. - Antriebsstrang (10) oder Antriebsverfahren nach
Anspruch 9 , dadurch gekennzeichnet, dass beide lösbare Kupplungen in einer Doppelkupplung (69) realisiert sind. - Antriebsstrang (10) nach einem der
Ansprüche 1 und5 bis10 oder Antriebsverfahren nach einem derAnsprüche 2 bis10 , dadurch gekennzeichnet, dass der Nebenzweig (50) ein starrer Zweig ist. - Antriebsstrang (10) nach einem der
Ansprüche 1 und5 bis11 oder Antriebsverfahren nach einem derAnsprüche 2 bis11 , dadurch gekennzeichnet, dass in dem Nebenzweig (50) und/oder zwischen dem Ausgang des Summengetriebes (61) und der Ausgangswelle (70) eine Stirnradstufe (57, 67) vorgesehen ist.
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