DE19527754A1 - Hydrostatisch-mechanisches Leistungsverzweigungsgetriebe - Google Patents
Hydrostatisch-mechanisches LeistungsverzweigungsgetriebeInfo
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Description
Die Erfindung handelt von einem hydrostatisch-mechanischen Lei
stungsverzweigungsgetriebe, bestehend aus einer verstellbaren
Hydrostateinheit einem mehrwelligen Summierungsplanetenge
triebe und einem nachgeschalteten Stufengetriebe zur Bildung
von mindestens "n" in Synchronpunkten aneinander anschließenden
und mittels Verstellung der Hydrostateinheit durchfahrenen,
durch Öffnen und Schließen von Kupplungen bestimmten Schaltbe
reichen, wodurch insgesamt stufenloser Fahrbetrieb von Still
stand bis Endgeschwindigkeit möglich ist.
Derartige Getriebe sind etwa aus der EP-B 386 214 bekannt. Der
Übergang von einem Schaltbereich in den darauffolgenden durch
Umstellen von Kupplungen in den jeweiligen Synchronpunkten er
fordert einen mehrfachen Eingriff der Steuerung, der eine ge
wisse Zeit braucht. Besonders dann, wenn noch besondere Maß
nahmen getroffen werden, um einen absolut ruckfreien Übergang
zu erzielen, siehe etwa EP-A 444 472. Das bedeutet, daß bei
starker Verzögerung des Fahrzeuges und bei hoher Beschleunigung
- die bei geringer Belastung möglich ist - die Bereichsschal
tungen ins Hintertreffen geraten bzw. daß auf diese Rücksicht
genommen werden muß.
Dieses Problem besteht unabhängig von der Art der verwendeten
Kupplungen und der Art des dem Summierungsplanetengetriebe
nachgeschalteten Stufengetriebes. Es besteht also auch bei ei
nem Getriebe gemäß der US-A 5,207,736. Zudem ist es auch aus
Verschleißgründen wünschenswert, die Anzahl der Bereichsschal
tungen auf das Nötige zu beschränken.
Es ist somit Ziel der vorliegenden Erfindung, ein starkes Be
schleunigen und Verzögern ohne unnötige Bereichsschaltungen und
mit einem Minimum an Zeitverlust zu ermöglichen.
Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß ein weiterer
Schaltbereich "V1*" vorgesehen ist, der vom Stillstand oder
sehr niederer Anfahrgeschwindigkeit bis zu dem Synchronpunkt am
Beginn des "n"-ten Bereiches reicht und wahlweise anstelle der
Bereiche "V1" bis "Vn-1" durchfahrbar ist.
Es handelt sich somit um einen weiteren Schaltbereich, der meh
rere der vorhandenen Bereiche überspannt. Ob er bei Stillstand
oder bei sehr niederer Anfahrgeschwindigkeit beginnt, hängt von
der Bauart des Getriebes ab. Letzteres ist der Fall, wenn die
Kraftübertragung beim Anfahren zuerst nur über den Hydrostaten
erfolgt. Auch in dem weiteren Bereich ist ein Steuereingriff in
den Hydrostaten nicht ausgeschlossen.
Die Erfindung ist auf Getriebe verschiedener Bereichsanzahl an
wendbar. So wäre etwa bei einem Getriebe mit vier Bereichen
n = 4, der weitere Bereich würde die Bereiche 1 bis 3 überspannen
und im Synchronpunkt an den vierten Bereich anschließen. Bei
einem Getriebe mit fünf Bereichen könnte je nach den Gegeben
heiten der weitere Bereich entweder wieder die ersten drei Be
reiche über spannen und von zwei vorhandenen Bereichen gefolgt
sein, oder etwa die ersten vier Bereiche überspannen und dann
in den fünften münden. Es ist auch an Getriebe mit drei Berei
chen zu denken, bei dem der weitere Bereich nur die zwei unter
sten Bereiche überbrückt.
In der Regel wird in dem weiteren Bereich das übertragbare Mo
ment kleiner und/oder die Momentenverteilung zwischen hydrosta
tischem und mechanischem Zweig anders sein. Das aber ist weder
beim Anfahren mit geringer Last noch beim Bremsen (wo ja die
Wirkung der mechanischen Bremsen hinzukommt) ein Nachteil,
zumal der weitere Bereich ja nur durchfahren wird. In jedem
Fall wird damit das eingangs definierte Ziel erreicht und noch
ein Gewinn an Fahrkomfort verbucht.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Summierungspla
netengetriebe fünfwellig, wobei zwei Eingangswellen vorhanden
sind und zwei der drei Ausgangswellen über Kupplungen mit dem
nachgeschalteten Stufengetriebe verbindbar sind, das ein Plane
tengetriebe ist. Bei diesem sind im weiteren Schaltbereich
"V1*" die zweite Ausgangswelle und im daran anschließenden "n"
ten Bereich die dritte Ausgangswelle des Summierungsplanetenge
triebes mit einer Ausgangswelle gekuppelt (Anspruch 2).
In dieser Anordnung beginnt der weitere Bereich jedenfalls im
Stillstand und es müssen zur Gewinnung des weiteren Bereiches
am Getriebe selbst überhaupt keine Änderungen vorgenommen wer
den. Es genügt, eine andere Kombination der bereits vorhandenen
Kupplungen zu schließen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist das nachgeschaltete
Stufengetriebe ein zweistufiges Planetengetriebe (Anspruch 3).
Dadurch kann die Erfindung auch bei Rückwärtsfahrt genutzt wer
den.
Das Schalten des weiteren Bereiches kann von Hand erfolgen. Im
Rahmen der Erfindung kann aber vorteilhafterweise eine Vorwahl
einrichtung vorgesehen sein. Die Steuereinheit bringt bei vor
gewähltem Bereich "V1*" die Kupplungen erst dann in die diesem
zugeordneten Stellungen, wenn entweder bei abnehmender Drehzahl
der Abtriebswelle der Synchronpunkt am Beginn des Bereiches
"Vn" erreicht wird, oder wenn aus dem Stillstand angefahren
wird (Anspruch 4).
In weiterer Verfeinerung der Erfindung kann vorgesehen sein,
daß der Bereich "V1*" selbsttätig vorgewählt wird, wenn bei Be
trieb im Bereich "Vn" die Verzögerung der Abtriebswelle über
einem vorgegebenen Wert liegt (Anspruch 5); oder daß der Be
reich "V1*" selbsttätig vorgewählt wird, wenn beim Anfahren aus
dem Stand das übertragene Drehmoment unter einem vorbestimmten
Wert liegt und daß diese Vorwahl bei Abstellen des Motors zu
rückgesetzt wird (Anspruch 6). Dabei ist das übertragene Dreh
moment besonders einfach aus dem Druck im Hydrostaten zu ermit
teln (Anspruch 7).
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Abbildungen be
schrieben und erläutert. Es stellen dar:
Fig. 1 Getriebeschema in einer vorteilhaften Ausführungsform,
Fig. 2 Kupplungsschaltschema zum Getriebe der Fig. 1,
Fig. 3 Drehzahlplan zum Getriebe der Fig. 1 in den normalen
Bereichen,
Fig. 4 Drehzahlplan zum Getriebe der Fig. 1 im weiteren
Bereich.
In Fig. 1 ist der Motor 1, etwa eine Verbrennungskraftmaschine,
nur angedeutet. Er treibt ohne der zwischen liegenden Kupplung
eine Getriebeeingangswelle 2. Diese treibt einerseits über eine
erste Zahnradtransmission 3 eine steuerbare Hydrostateinheit 4,
deren Ausgang über eine zweite Zahnradtransmission 5 eine erste
Eingangswelle 6 antreibt. Andererseits treibt die Getriebeein
gangswelle 2 über eine dritte Zahnradtransmission 7 eine zweite
Eingangswelle 8. Die Hydrostateinheit 4 besteht aus zwei hydro
statischen Maschinen A, B, wovon immer eine als Motor und eine
als Pumpe arbeitet. Die Maschine A ist stufenlos in beiden
Drehrichtungen steuerbar.
Die beiden Eingangswellen 6, 8 sind Teil eines Summierungsplane
tengetriebes 10, von dem aus über Kupplungen K1, K2 ein Stufen
getriebe 11 angetrieben wird, welches hier aus einer ersten
Planetengetriebestufe 12 mit einer Kupplung KR (genauer: einer
Bremse) und einer zweiten Planetengetriebestufe 13 mit einer
Kupplung (genauer: einer Bremse) KV besteht. Über Kupplungen
K3, K4 wird eine Abtriebswelle 14 geschaltet, die beispielsweise
dem Antrieb eines Fahrzeuges dient.
Das Summierungsplanetengetriebe 10 enthält eine erste Sonne 20,
ein erstes Hohlrad 21 und abgestufte Planeten 22, die den er
sten Planetensatz bilden. Der zweite Planetensatz besteht aus
einer zweiten Sonne 23, einem Hohlrad 24 und den abgestuften
Planeten 22, die beiden Sätzen gemeinsam sind. Die Planeten 22
sind auf einem Planetenträger gelagert, dessen Welle 25 die er
ste Ausgangswelle des Summierungsplanetengetriebes 10 dar
stellt. Das zweite Hohlrad 24 wirkt über eine Hohlradwelle 26
auf die Kupplung K1 und stellt die zweite Ausgangswelle dar.
Die zweite Sonne 23 wirkt über eine Sonnenwelle 27 auf die
Kupplung K2 und stellt die dritte Ausgangswelle des Summie
rungsplanetengetriebes 10 dar.
Die erste Stufe 12 des Stufengetriebes 11 besteht aus einem er
sten Sonnenrad 31, ersten Planetenrädern 32, einem ersten Pla
netenträger 33 und einem ersten Ringrad 34. Die Sonnenradwelle
wird wahlweise von einer der beiden Kupplungen K1, K2 ange
trieben, der erste Planetenträger 33 ist mittels der Kupplung
KR am stationären Gehäuse festbremsbar. Das erste Ringrad 34
ist mit einem zweiten Planetenträger 35 der zweiten Planetenge
triebestufe 13 drehfest verbunden. Dessen Planetenräder 36 käm
men innen mit einem zweiten Sonnenrad 37, das mit der Sonnen
radwelle 30 drehfest verbunden ist und außen mit einem zweiten
Ringrad 38, welches über die Kupplung KV am Gehäuse festbrems
bar ist. Die Abtriebswelle 14 ist mit dem zweiten Planetenträ
ger 35 drehfest verbunden und über die Kupplungen K3, K4 entwe
der mit der Planetenträgerwelle 25 oder mit der Sonnenradwelle
30 drehfest verbindbar.
Weiters ist ein Steuergerät 40 angedeutet. Dieses erhält über
Signalleitungen 41 gemessene Betriebs- und Fahrparameter sowie
von einem Fahrpedal 42 eine Last- bzw. Geschwindigkeitsvorgabe.
Aus diesen Signalen bildet das Steuergerät 40 Steuersignale für
den Hydrostaten 4, die diesem über die Steuerleitung 43 über
mittelt werden und Steuersignale 44 für die Kupplungen K1, K2,
K3, K4, KR, KV. Schließlich ist noch ein Vorwählschalter 45 vor
gesehen, den der Fahrer betätigt, um die andere Schaltstrategie
über den weiteren Bereich zu wählen.
Fig. 2 zeigt tabellarisch, welche Kupplungen in den einzelnen
Fahrbereichen geschlossen sind, wobei der geschlossene Zustand
durch ein X in der jeweiligen Zeile und Spalte angedeutet ist.
In dem als Beispiel gewählten Getriebe sind zwei Rückwärtsbe
reiche R1, R2 und vier Vorwärtsbereiche V1, V2, V3 und V4 vorgese
hen. Die ersten sechs Zeilen entsprechen den normalen Berei
chen, in der siebenten Zeile ist der Bereich V1* der weitere
Bereich, der die Bereiche V1, V2 und V3 überbrückt. In der letz
ten Zeile erscheint der daran anschließende normale Bereich V4.
Es ist zu erkennen, daß die Umschaltung auch hier durch das
Öffnen der Kupplung K1 und das Schließen der Kupplung K2 er
folgt.
Nun wird anhand des Geschwindigkeitsplanes der Fig. 3 unter Be
zugnahme auf die Fig. 1 und 2 der normale Ablauf der Be
reichsschaltungen beschrieben. Auf der Abszisse ist die Ge
schwindigkeit des Fahrzeuges aufgetragen, auf der Ordinate die
Drehzahlen, am rechten Bildrand. Auf der der Geschwindigkeit 0
entsprechenden Abszisse sind die Regelstellungen des Hydrosta
ten 4 aufgetragen, die hier weniger interessieren. Am horizon
talen oberen Bildrand sind die Bereiche entsprechend der Fig. 2
und durch eine vertikale Linie die Bereichsgrenzen eingetragen.
Im ersten Fahrbereich V1 sind die Kupplungen K1 und KV gesch
lossen. Der Antrieb erfolgt über die Hohlradwelle 26 und die
zweite Planetengetriebestufe 13. In diesem Bereich wird der Hy
drostat 4 und damit auch die Drehzahl der ersten Eingangswelle
6 von -1 bis +1 durchfahren. Dabei wird die Sonnenradwelle 30
von der Geschwindigkeit 0 im Anfangspunkt 50 bis zum ersten
Synchronpunkt 51, mit dem der zweite Bereich V2 beginnt, hoch
gefahren. In diesem Punkt sind die Drehzahlen von Hohlradwelle
26 und Sonnenwelle 27 gleich, die Kupplung K2 wird geschlossen
und die Kupplung K1 geöffnet. Der Hydrostat 4 und mit ihm die
erste Eingangswelle 6 durchlaufen nun ihren Drehzahlbereich im
umgekehrten Sinn von +1 bis -1. In diesem Punkt 52 wird die
Kupplung K3 geschlossen und die Kupplung KV geöffnet. Es wird
der dritte Bereich V3 durchfahren, bis der zweite Synchronpunkt
53, erreicht ist. Da in diesem die Planetenträgerwelle 25 und
die Sonnenradwelle 30 gleich schnell drehen, können die Kupp
lungen umgeschaltet werden. Soweit der Verlauf bei den normalen
Bereichsschaltungen.
Fig. 4 zeigt nun in einem analogen Schaubild die Vorgänge bei
der Bereichsschaltung, wenn erfindungsgemäß ein die Bereiche
V1, V2 und V3 überbrückender Bereich V1* vorgewählt ist. Der
weitere Bereich 1 reicht hier wieder von der Geschwindigkeit 0
(Punkt 50) bis zum Synchronpunkt 53, mit dem der vierte Bereich
V4 beginnt. In beiden Punkten (je nachdem, ob bei Beschleuni
gung oder Verzögerung) wird bei entsprechender Vorwahl die
Kupplungskombination für den Bereich V1* gemäß Fig. 2 geschal
tet, nämlich die Kupplungen K1 und K4 geschlossen. Dadurch
treibt die Hohlradswelle 26 die Sonnenradwelle 30 (die entspre
chenden Linien sind daher deckungsgleich) und die Abtriebswelle
14. Es ist zu erkennen, daß der Hydrostat und damit die erste
Eingangswelle 6 nur einmal durch den Bereich von -1 bis +1 hin
durch geregelt wird. Im Synchronpunkt 53 wird die Kupplung K2
geschlossen und die Kupplung K3 geöffnet, die Kupplung K4
bleibt geschlossen.
Es verdient besondere Beachtung, daß der erfindungsgemäße wei
tere Bereich hier ohne irgendwelche baulichen Veränderungen ge
schaffen wird, da er sich ja nur durch eine andere Schaltkom
bination der bereits vorhandenen Kupplungen von den üblichen
Bereichen unterscheidet.
Claims (7)
1. Hydrostatisch-mechanisches Leistungsverzweigungsgetriebe,
bestehend aus einer verstellbaren Hydrostateinheit (4), einem
mehrwelligen Summierungsplanetengetriebe (10) und einem nachge
schalteten Stufengetriebe (11) zur Bildung von mindestens "n"
in Synchronpunkten aneinander anschließenden und mittels Ver
stellung der Hydrostateinheit (4) durchfahrenen, durch Öffnen
und Schließen von Kupplungen bestimmten Schaltbereichen (V1,
V2, . . ., Vn) wodurch insgesamt stufenloser Fahrbetrieb von Still
stand bis Endgeschwindigkeit möglich ist, dadurch gekennzeich
net, daß ein weiterer Schaltbereich (V1*) vorgesehen ist, der
von Stillstand oder sehr niederer Anfahrgeschwindigkeit bis zu
dem Synchronpunkt (53) am Beginn des n-ten Bereiches (Vn)
reicht und wahlweise anstelle der Bereiche (V1) bis (Vn-1)
durchfahrbar ist.
2. Hydrostatisch-mechanisches Leistungsverzweigungsgetriebe
nach Anspruch 1, dessen Summierungsplanetengetriebe (10) fünf
wellig ist, wobei zwei Eingangswellen (6, 8) vorhanden sind und
zwei (26, 27) der drei Ausgangswellen (25, 26, 27) über Kupplungen
(K1, K2) mit dem nachgeschalteten Stufengetriebe (11) verbindbar
sind, das ein Planetengetriebe ist, dadurch gekennzeichnet, daß
im weiteren Schaltbereich (1*) die zweite Ausgangswelle (26)
und im daran anschließenden "n"-ten Bereich (Vn) die dritte
Ausgangswelle (27) des Summierungsplanetengetriebes (10) mit
einer Ausgangswelle (14) gekuppelt sind.
3. Hydrostatisch-mechanisches Leistungsverzweigungsgetriebe
nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das nachgeschalte
te Stufengetriebe (11) ein zweistufiges (11, 12) Planetenge
triebe ist.
4. Hydrostatisch-mechanisches Leistungsverzweigungsgetriebe
nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einer Steuereinheit (40),
dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorwahleinrichtung (45) vorge
sehen ist, und daß die Steuereinheit (40) bei vorgewähltem wei
teren Bereich (V1*) die Kupplungen erst dann in die diesem Be
reich zugeordneten Stellungen bringt, wenn entweder bei abneh
mender Drehzahl der Abtriebswelle (14) der Synchronpunkt (53)
am Beginn des Bereiches Vn erreicht wird, oder wenn aus dem
Stillstand (50) angefahren wird.
5. Hydrostatisch-mechanisches Leistungsverzweigungsgetriebe
nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Be
reich (V1*) selbsttätig vorgewählt wird, wenn bei Betrieb im
Bereich (Vn) die Verzögerung der Abtriebswelle (14) über einem
vorgegebenen Wert liegt.
6. Hydrostatisch-mechanisches Leistungsverzweigungsgetriebe
nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Be
reich (V1*) selbsttätig vorgewählt wird, wenn beim Anfahren aus
dem Stand das übertragene Drehmoment unter einem vorbestimmten
Wert liegt und daß diese Vorwahl bei Abstellen des Motors zu
rückgesetzt wird.
7. Hydrostatisch-mechanisches Leistungsverzweigungsgetriebe
nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das übertragene
Drehmoment aus dem Druck im Hydrostaten (4) ermittelt wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19527754A DE19527754A1 (de) | 1994-08-30 | 1995-07-28 | Hydrostatisch-mechanisches Leistungsverzweigungsgetriebe |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19527754A DE19527754A1 (de) | 1994-08-30 | 1995-07-28 | Hydrostatisch-mechanisches Leistungsverzweigungsgetriebe |
Publications (1)
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DE19527754A1 true DE19527754A1 (de) | 1996-03-07 |
Family
ID=6527038
Family Applications (1)
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DE19527754A Withdrawn DE19527754A1 (de) | 1994-08-30 | 1995-07-28 | Hydrostatisch-mechanisches Leistungsverzweigungsgetriebe |
Country Status (2)
Country | Link |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: ZF FRIEDRICHSHAFEN AG, 88046 FRIEDRICHSHAFEN, DE |
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |