DE19605386C1 - Hydrostatisches Koppelgetriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung richtet sich auf ein hydrostatisches Koppelgetriebe mit einer Hydro­ pumpe, einem Hydromotor und einem Planetengetriebesatz, wobei die Drucklei­ tung der Hydropumpe über den Hydromotor unter Ausbildung eines Kreislaufs zur Saugleitung der Hydropumpe zurückgeführt ist, und wobei ein Drehteil der Hydro­ pumpe, vorzugsweise das Gehäuse, drehfest mit dem Hohlrad des Planetenge­ triebesatzes gekoppelt ist, während das andere Drehteil mit dem Chassis oder der Abtriebswelle gekoppelt ist, und wobei ein Drehteil des Hydromotors, vorzugswei­ se der Läufer, mit der Antriebswelle gekoppelt ist.

Derartige hydraulisch-mechanische Koppelgetriebe lassen sich vorteilhaft bei Zugmaschinen, Sattelschleppern und/oder Traktoren einsetzen, um insbesondere ein Anfahren unter schwerster Belastung zu ermöglichen und sodann stufenlos die Übersetzung zu verändern, damit trotz einer Erhöhung der Drehzahl an der Abtriebswelle des Getriebes der Antriebsmotor immer in seinem optimalen Dreh­ zahlbereich betrieben werden kann, wo dessen Wirkungsgrad am höchsten ist und/oder die maximale Leistung abgegeben werden kann. Die Transformation der Nenndrehzahl des Antriebsmotors auf eine demgegenüber verringerte Drehzahl der Abtriebswelle bis hin zum Stillstand wird dabei überwiegend durch die Über­ setzungseigenschaften des Planetengetriebesatzes bewirkt, wobei das Hydraulik­ system durch Veränderung der Schräg- oder Taumelscheiben von Hydropumpe und/oder Hydromotor eine Variation des Drehzahlübersetzungsverhältnisses er­ laubt.

Ein gattungsgemäßes Getriebe ist bspw. in der deutschen Offenlegungsschrift 195 03 923 offenbart. Mit der dortigen Anordnung ist zwar eine stufenlose Dreh­ zahlverstellung an der Abtriebswelle von einer Maximaldrehzahl bis zum Stillstand oder gar darüber hinaus in Form einer Reversion möglich. Jedoch ist dieses vor­ bekannte Getriebe für den Einsatz bei Traktoren, wie sie in der Landwirtschaft eingesetzt werden, wenig geeignet. Denn dort wird nicht nur eine stufenlose Dreh­ zahlverstellung mindestens vom Stillstand bis zur maximalen Drehzahl gewünscht, sondern darüber hinaus auch ein hohes und schnell verfügbares Drehmoment bei hohen Steigungen, und zwar sowohl bei niedrigsten Fahrgeschwindigkeiten bis hin zum Stillstand einerseits wie auch bei hohen Fahrgeschwindigkeiten anderer­ seits. Diese für landwirtschaftliche Anwendungen ungünstigen Eigenschaften des vorbekannten Getriebes resultieren einerseits daraus, daß bei Stillstand der Ab­ triebswelle das Hohlrad des Planetengetriebes mitsamt aller daran befestigter Schwungmassen entgegengesetzt der Abtriebswellendrehrichtung bei Vorwärts­ fahrt rotiert, so daß bei einem plötzlichen Anfahren ein Großteil der Leistung des Antriebsmotors zur Reversion dieser Schwungmassen benötigt wird und die ab­ gebbare Leistung des Getriebes erheblich mindert, so daß die Anfahreigenschaf­ ten relativ schlecht sind. Andererseits ist das Getriebe des Hydromotors mit dem Getriebechassis verbunden, so daß dessen Schrägscheibe ständig und insbeson­ dere auch bei hoher Fahrgeschwindigkeit gegenüber den Axialkolben rotiert, so daß eine erhebliche Leistung des Antriebsmotors in nutzlose Reibungswärme umgewandelt wird.

Hier kann auch der Aufsatz "Die Axialkolben-Mehrzellenmaschinen in der Hydro­ statik, Teil 2" von Hans Molly in der VDI-Zeitschrift Band 114, Jahrgang 1972, Nr. 5 - April, Seiten 330 ff., insbesondere Bild 16.2, keine Verbesserungen bieten. Denn dort ist der Planetenradträger mit der Abtriebswelle und das Hohlrad dreh­ mäßig mit der Antriebswelle gekoppelt, wobei die Drehzahl des Hohlrades gegen­ über der Antriebswelle durch ein Stirnzahnradgetriebe erheblich reduziert ist. Beim Stillstand der Abtriebswelle steht demnach der Planetenradträger ebenfalls still, das Hohlrad läuft langsam in der gewünschten Antriebsdrehrichtung um, und der mit dem Sonnenrad gekoppelte Teil der Hydropumpe rotiert in umgekehrter Rich­ tung. Somit rotiert ausschließlich das Hohlrad in der richtigen Drehrichtung für das Vorwärtsanfahren; beim Anfahren überträgt dieses seine Schwungenergie jedoch auf das Sonnenrad, um dieses aus der gegenläufigen Rotation abzubremsen. Da hierdurch ein Großteil der gespeicherten Rotationsenergie intern verbraucht wird, sind die Anfahreigenschaften dieses Getriebes nicht besonders gut. Außerdem ist hier das Gehäuse der Hydrompumpe an dem Chassis des Getriebes festgelegt, so daß die Schrägscheibe gerade bei der höchsten Drehzahl an der Abtriebswel­ le, wenn alle Teile des Planetengetriebes in synchronem Zustand rotieren, beson­ ders hohe Reibungsverluste hervorruft.

Aus den Nachteilen des vorbekannten Stands der Technik resultiert das die Erfin­ dung initiierende Problem, ein gattungsgemäße Getriebe derart weiterzubilden, daß es die bei Traktoren und landwirtschaftlichen Zugmaschinen gewünschten, günstigen Eigenschaften in den Grenzbereichen aufweist.

Insbesondere für den Einsatz in Traktoren sind einerseits günstige Langsam­ fahreigenschaften bis hin zum Stillstand besonders wichtig, denn bei manchen landwirtschaftlichen Maschinen, bspw. Sä- oder Drillmaschinen, sind keine großen Fahrgeschwindigkeiten möglich, und eine gleichförmige Bodenbearbeitung ist höchst wichtig, so daß auch bei niedrigsten Drehzahlen der Abtriebswelle eine konstante Fahrgeschwindigkeit selbst bei unebenem oder steilem Gelände si­ chergestellt sein muß. Hierbei kann es unter Umständen, bspw. beim Anfahren am Hang, notwendig sein, beim Lösen der Bremse dem Getriebe schlagartig die volle Leistung abzuverlangen, so daß eine gute Dynamik eines Getriebes gerade auch im Stillstand unerläßlich ist.

Andererseits ist es nach dem Anfahren oftmals wichtig, auf der Antriebsachse des Traktors auch bei normaler Fahrgeschwindigkeit eine maximale Leistung bereit­ zustellen, damit bspw. schwere Arbeitsmaschinen auch an Hang lagen bis zu ih­ rem Einsatzort hochgeschleppt werden können, oder zum Einfahren geernteter Kartoffeln über bergige Landstraßen, etc.

Für diese Betriebszustände ist es wichtig, daß die Antriebsleistung möglichst di­ rekt und unverzweigt vom Antriebsmotor auf die Antriebsachse eines Fahrzeugs übertragen wird, so daß dort jederzeit und auch kurzfristig abrufbar eine maximale Leistung zur Verfügung steht.

Eine erste erfindungsgemäße Maßnahme zur Verbesserung der Dynamik eines gattungsgemäßen Koppelgetriebes, dessen Hydromotor gehäuseseitig mit dem Chassis oder der Antriebswelle drehfest gekoppelt ist, besteht darin, den Plane­ tenradträger des Planetengetriebesatzes mit der Antriebswelle und das Sonnen­ rad mit der Abtriebswelle drehfest zu koppeln. Bei einer derartigen Anordnung, wie sie bspw. in Fig. 1 der Zeichnung wiedergegeben ist, bleibt im Stillstand des Fahrzeugs mit der Abtriebsachse des erfindungsgemäßen Getriebes auch das Sonnenrad des Planetengetriebesatzes stillgesetzt. Infolge der Drehung des Pla­ netenradträgers entsprechend der Drehzahl des Antriebsmotors wälzen sich die Planetenräder auf dem stillstehenden Sonnenrad ab und versetzen dabei das Hohlrad in eine verstärkte Drehbewegung, und zwar in derselben Drehrichtung wie die Antriebsachse des erfindungsgemäßen Getriebes. In dem Hohlrad, wel­ ches erfindungsgemäß mit einem Drehteil der Hydropumpe, vorzugsweise mit de­ ren Gehäuse verbunden ist, wird demnach ein großer Betrag an kinetischer Energie gespeichert, der bei Bedarf durch Abbremsen des Hohlrads mit der Hy­ dropumpe entnommen und über deren Läufer direkt auf die Abtriebswelle übertra­ gen werden kann. Dadurch steht bei Bedarf nicht nur die Antriebsleistung des Motors, sondern auch die Schwungenergie des Hohlrads und des damit gekoppel­ ten Drehteils der Hydropumpe zur Verfügung, so daß eine extrem hohe Impuls­ leistung abgegeben werden kann. Bei eingeschaltetem Getriebe und angewählter Drehzahl von null ist das Lösen der Bremse daher überhaupt nicht als Ruck spür­ bar, selbst wenn der Traktor gerade an einem stark geneigten Hang steht.

Während mit der soeben beschriebenen Konstruktion eine besonders hohe Im­ pulsleistung an der Abtriebswelle des erfindungsgemäßen Getriebes kurzzeitig zur Verfügung gestellt werden kann, so ist ein anderes Merkmal der Erfindung, wel­ ches sowohl kumulativ als auch alternativ zu der oben erläuterten Anordnung verwirklicht sein kann, verantwortlich für eine besonders hohe Dauerleistung an der Abtriebswelle des Getriebes. Dieses Erfindungsmerkmal besteht darin, bei einem eingangs umschriebenen Koppelgetriebe mit einem Planetengetriebesatz, dessen Sonnenrad mit der An- oder Abtriebswelle verbunden ist, während der Planetenradträger mit der jeweils anderen Anschlußwelle des Getriebes drehfest gekoppelt ist, ein Drehteil des Hydromotors, vorzugsweise das Gehäuse, mit der Abtriebswelle des Getriebes drehfest zu koppeln. Bei einer derartigen Konstrukti­ on ist kein einziges Drehteil der Hydropumpe oder des Hydromotors an dem Chassis oder Gehäuse des Getriebes festgelegt sondern sowohl die Zylinder­ trommeln wie auch die Taumelscheiben, Steuerkolben und Gehäuse sämtlicher hydraulischer Elemente sind entweder mit der An- oder der Abtriebswelle drehfest gekoppelt. Daher treten im synchronen Zustand des Getriebes, wo die Abtriebs­ welle mit exakt derselben Drehzahl umläuft wie die Antriebswelle, keinerlei Rela­ tivdrehzahlen innerhalb der hydraulischen Elemente auf, so daß nicht nur der Öl­ strom vollständig zum Erliegen kommt, sondern auch jegliche innere Reibung in­ nerhalb dieser Elemente vermieden wird. Da andererseits auch der Planetenge­ triebesatz in diesem Betriebszustand eine völlig starre Verbindung darstellt, fällt in diesem Betriebszustand allenfalls noch die Rollreibung in den Lagerungen für die An- und die Abtriebswelle als Getriebeverlust an, was jedoch völlig vernachlässigt werden kann. Der Wirkungsgrad des erfindungsgemäßen Getriebes kann dem­ nach im synchronen Betrieb näherungsweise mit 100% angesetzt werden.

Wie eingangs bereits ausgeführt, erfolgt die Verstellung des Drehzahlüberset­ zungsverhältnisses des erfindungsgemäßen Getriebes durch Einflußnahme auf die hydraulischen Elemente desselben. Zu diesem Zweck kann die Fördermenge der Hydropumpe verstellbar sein, und/oder das Schluckvolumen des Hydromotors ist regulierbar. Zwar genügt es theoretisch, wenn nur eines der beiden Hydraulik­ elemente variabel ist; im Hinblick auf die Realisierung einer Leerlauffunktion emp­ fiehlt es sich jedoch, beide Schräg- oder Taumelscheiben verstellbar auszuführen.

Für die Verstelleinrichtung der Hydropumpe und/oder des Hydromotors kommt eine Steuerhydraulik und/oder -pneumatik in Betracht. Im Hinblick auf eine mög­ lichst exakte Regelung des Getriebes, insbesondere beim Langsamfahren oder gar im Stillstand, ist jedoch eine Steuerhydraulik vorzuziehen. Hierbei kann der notwendige Hydraulikdruck einem Gasdruck- oder Federspeicher entnommen werden, der von der Hydropumpe gespeist wird, so daß neben einem Speicher sowie gegebenenfalls einem Vorratsbehälter kaum zusätzliche Elemente notwen­ dig sind.

Beim Einsatz in einem Fahrzeug übernimmt das erfindungsgemäße Getriebe vor allem die näherungsweise Konstanthaltung des Antriebsdrehmoments vom Still­ stand bis zu einer unteren Grenzdrehzahl, bei der das Getriebe seine 1 : 1- Übersetzung erreicht. Oberhalb dieser Drehzahl wird eine weitere Beschleunigung des Fahrzeugs vor allem durch eine Erhöhung der Drehzahl des Antriebsmotors vorgenommen. In dem "Langsamfahrbereich" muß die Getriebeübersetzung dabei jeweils immer so nachgestellt werden, daß die Motordrehzahl nicht unter die Leerlaufdrehzahl absinkt, damit der Motor nicht abgewürgt wird. Diese Regelcha­ rakteristik kann bereits auf mechanischem Weg dadurch vorgegeben werden, daß die Verstelleinrichtungen für die hydraulischen Elemente des Getriebes an me­ chanische Elemente zur Erfassung der Drehzahl, insbesondere Fliehkraftregler, gekoppelt sind.

Da jedoch andererseits, insbesondere beim Einsatz in Kraftfahrzeugen, eine Rei­ he von Betriebszuständen unterschieden werden können, denen das erfindungs­ gemäße Getriebe durch eine adaptive Einstellung seiner Hydroelemente gerecht zu werden in der Lage ist, sieht die Erfindung weiterhin vor, daß die Verstellein­ richtungen der Hydropumpe und/oder des Hydromotors von einem Computer ge­ steuert werden. Hiermit können bspw. bestimmte Fahrcharakteristika, wie insbe­ sondere: Möglichst günstiger Wirkungsgrad; konstantes Drehmoment; konstante Geschwindigkeit; etc. angewählt werden, so daß dem Getriebe für jeden Anwen­ dungsfall optimale Eigenschaften verliehen werden. Um dabei jedoch den Be­ triebszustand des Antriebsmotors nicht unberücksichtigt zu lassen, empfiehlt es sich bei Verwendung eines Steuercomputers, diesen mit einem Sensor zur Erfas­ sung der Drehzahl des Antriebsmotors zu koppeln.

Schließlich entspricht es der Lehre der Erfindung, daß mehrere Hydropumpen und/oder Hydromotoren mechanisch und/oder hydraulisch parallel und/oder in Reihe geschalten sind. Indem eine größere Anzahl von Hydroelementen verwen­ det wird, läßt sich das erfindungsgemäße Getriebe nach dem Baukastenprinzip an Antriebsmotoren unterschiedlicher Leistung anpassen; außerdem hat die mecha­ nisch-axiale Reihenschaltung mehrerer Hydroelemente den Vorteil eines niedrige­ ren Trägheitsmoments im Verhältnis zu einem einzigen Hydroelement mit ent­ sprechend großem Durchmesser, so daß die Dynamik eines Getriebes verbessert werden kann.

Mit dem erfindungsgemäßen Getriebe ist es möglich, die Abtriebswelle übersyn­ chron gegenüber der Antriebswelle zu betreiben, was bei Fahrzeugen einem Spar- oder Economy-Gang entspricht, andererseits ist auch ein Brems- oder Schiebebetrieb möglich, da die an der Abtriebswelle anfallende Leistung über den Hydromotor auf die Antriebswelle übertragen wird, so daß dort die drehzahlstabi­ lisierende Wirkung der sog. Motorbremse ausgenutzt werden kann. Weiterhin ist nicht nur ein Abbremsen bis zur Drehzahl null möglich, sondern sogar die Erzeu­ gung eines aktiven Gegenmoments, das ein Rückwärtsfahren erlaubt. Insbeson­ dere bei Verwendung eines Steuercomputers, der gegebenenfalls zusätzlich auch auf die Motordrehzahl Einfluß nehmen kann, ist es daher möglich, für sämtliche Einsatzfälle, insbesondere im landwirtschaftlichen Bereich, optimale Fahreigen­ schaften zu erzeugen, und dies sowohl mit einer überragenden Dynamik wie auch bei einem bisher unerreichten Wirkungsgrad.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile auf der Basis der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigt:

Fig. 1 eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Getriebes mit hoher Dynamik, teilweise im Längsschnitt; sowie

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine weitere Getriebeausführungsform mit einem optimalen Gesamtwirkungsgrad.

In Fig. 1 ist ein Antrieb für ein Fahrzeug schematisch wiedergegeben, der nach dem erfindungsgemäßen Prinzip arbeitet und daher eine verbesserte Dynamik aufweist. Die Abtriebswelle eines Verbrennungsmotors 1 ist mit der Antriebswelle 2 eines erfindungsgemäßen Getriebes 3 gekoppelt, dessen Abtriebswelle 4 über ein zwischengeschaltetes Differential mit den nicht wiedergegebenen Antriebsrä­ dern eines Fahrzeugs verbunden ist.

Die Antriebswelle 2 wie auch die Abtriebswelle 4 sind von gegenüberliegenden Seiten miteinander fluchtend in das Getriebe 3 hinein und dort bis zu einem Pla­ netengetriebesatz 5 geführt. Im Gegensatz zu herkömmlichen Anordnungen ist nun die Antriebswelle 2 mit dem Träger 6 für die Planetenräder 7 verbunden, wäh­ rend die Abtriebswelle 4 an dem Sonnenrad 8 unverdrehbar festgelegt ist. Ein drittes Drehelement des Planetengetriebes 5 bildet das Hohlrad 9, dessen Dreh­ zahl bei vorgegebener Drehzahl des Motors 1 die Drehzahl der Abtriebswelle 4 und damit die Geschwindigkeit des Fahrzeugs bestimmt.

Um die Relativdrehzahl zwischen Hohlrad 9 und Abtriebswelle 4 steuern zu kön­ nen, ist auf der Abtriebsseite 4 des Planetengetriebesatzes 5 eine Hydropumpe 10 angeordnet, deren Gehäuse mit dem Hohlrad 9 fluchtet und mit demselben einstückig ausgebildet ist. Die Hydropumpe 10 ist als Axialkolbenpumpe ausge­ führt, deren Schrägscheibe 11 auf der Abtriebswelle 4 um eine zu dieser recht­ winkelig auskragenden Achse 12 verdrehbar, ansonsten jedoch unverrückbar festgelegt ist. Zur Veränderung des Neigungswinkels der Schrägscheibe 11 ge­ genüber der Abtriebswelle 4 dienen achsparallel zur Abtriebswelle 4 angeordnete Steuerzylinder, deren Halterung an der Abtriebswelle 4 festgeschweißt ist.

Solange das Hohlrad 9 und damit das Gehäuse der Hydropumpe 10 mit einer an­ deren Geschwindigkeit umläuft als die Abtriebswelle 4 und die von den Steuerzy­ lindern 13 schräggestellte Scheibe 11, werden die Pumpenkolben 14, deren Trommel am Pumpengehäuse unverrückbar festgelegt ist, von der Schrägscheibe 11 periodisch aus ihrem Zylinder herausgezogen und anschließend wieder hin­ eingedrückt. Über in der Figur nicht wiedergegebene Steuerschlitze, welche mit der Geschwindigkeit der Taumelscheibe 11 rotieren, wird die bei Herausziehen der Kolben aus deren Zylinder angesaugte Flüssigkeit der Druckleitung 15 entnom­ men, während die beim Einschieben der Kolben 14 komprimierte Hydraulikflüssig­ keit vermittels eines anderen Steuerschlitzes der Druckleitung 16 zugewiesen wird.

Zwischen die freien Enden der Hydraulikleitungen 15, 16 ist ein Hydromotor 17 unter Ausbildung eines geschlossenen Ölkreislaufs 15, 10, 16, 17 eingeschalten. Dieser gehorcht demselben Konstruktionsprinzip wie die Hydropumpe 10, wobei jedoch die Wirkungsweise umgekehrt ist, so daß im normalen Betriebszustand die hydraulisch zugeführte Leistung an der Antriebswelle 2 mechanisch abgegeben wird. Dies wird dadurch bewirkt, daß vermittels des Hydraulikstroms 15, 16 in ei­ ner gehäusefesten Zylindertrommel des Hydromotors 17 angeordnete Axialkolben 19 periodisch auf eine Schrägscheibe 18 einwirken, welche mit der Antriebswelle 2 drehfest gekoppelt ist, so daß die axiale Bewegung der Arbeitskolben 19 in eine Rotationsbewegung der Antriebswelle 2 umgesetzt wird.

Dabei wird die an der Abtriebsseite 4 des Getriebes 3 überschüssige Energie von der Hydropumpe 10 abgegriffen und vermittels des Hydromotors 17 an der Ein­ gangswelle 2 des Getriebes 3 zugeführt. Einerseits geht dadurch keinerlei Energie verloren, andererseits kann bei einem Durchziehen der Abtriebswelle 4 die brem­ sende Wirkung des Verbrennungsmotors 1 ausgenutzt werden, so daß keine In­ stabilität des Getriebes zu befürchten ist.

Das Übersetzungsverhältnis des Getriebes 3 wird durch Veränderung des Nei­ gungswinkels der Schrägscheiben 11, 18 vorgegeben. Je nach dem eingestellten Verhältnis von Fördermenge der Hydropumpe 10 zu Schluckvolumen des Hydro­ motors 17 ergibt sich ein bestimmtes Drehzahlverhältnis von Hydropumpe 10 zu Hydromotor 17, welches zusammen mit dem Übersetzungsverhältnis des Plane­ tengetriebes 5 das Gesamtübersetzungsverhältnis des Getriebes 3 bestimmt.

Für die vorteilhafte Wirkung des erfindungsgemäßen Getriebes sind zwei Be­ triebszustände charakteristisch:

Bei der synchronen Drehzahl rotieren Antriebswelle 2 und Abtriebswelle 4 mit der­ selben Winkelgeschwindigkeit, so daß Sonnenrad 8 und Planetenradträger 6 ebenfalls synchron umlaufen. Aus diesem Grund können sich die Planetenräder 7 nicht um ihre Achsen 20 drehen, und das Hohlrad 9 läuft ebenfalls mit derselben Geschwindigkeit um. Daher stellt sich zwischen Zylindertrommel 21 und Schräg­ scheibe 11 der Hydropumpe 10 keine Relativdrehzahl ein, so daß kein Hydrauliköl gefördert werden kann. Dies hat zur Folge, daß der Ölstrom innerhalb des Hy­ draulikkreislaufs 15, 10, 16, 17 zum Erliegen kommt, und demzufolge nur äußerst geringe Verluste innerhalb des Getriebes 3 auftreten.

Andererseits muß beim Anfahren in der üblichen Fahrtrichtung die Abtriebswelle 4 ebenfalls in derselben Drehrichtung beschleunigt werden wie die Antriebswelle 2, und zwar bis zu dem oben beschriebenen Fall der synchronen Drehzahl. Hierbei kommt ein zweiter Vorzug des erfindungsgemäßen Getriebes 3 zum Tragen, nämlich die hohe Dynamik aufgrund der Tatsache, daß infolge der getriebemäßi­ gen Verkopplung von Sonnenrad 8 und Planetenradträger 6 das Hohlrad 9 und die Zylindertrommel 21 der Hydropumpe 10 im Stillstand des Fahrzeugs bereits in der richtigen Drehrichtung umlaufen, und zwar sogar mit einer Winkelgeschwin­ digkeit, welche größer ist als die synchrone Drehzahl des Getriebes 3. Der Schwung der trägen Massen 9, 21 kann daher zum Beschleunigen der Abtriebs­ welle 4 verwendet werden, indem durch Abbremsen des Hohlrades 9 vermittels der Hydropumpe 10 dessen Schwungenergie direkt auf die Schrägscheibe 11 und damit auf die Abtriebswelle 4 übertragen wird. Dies hat den besonderen Vorteil, daß beim Anfahren in Vorwärts-Fahrtrichtung zusätzliche, in den Schwungmassen 9, 21 gespeicherte Rotationsenergien freigesetzt und auf direktem Weg auf die Abtriebswelle 4 eingespeist werden, so daß während der Beschleunigungsphase der Abtriebswelle 4 sogar eine größere Leistung zur Verfügung steht als der Ver­ brennungsmotor 1 überhaupt erzeugen kann. Der Wirkungsgrad des Getriebes 3 ist daher während der Beschleunigungsphase sogar größer als 100%.

Obzwar die in Fig. 1 wiedergegebene Getriebeform demzufolge bereits nahezu ideale Eigenschaften aufweist, so ist - bedingt durch die gehäuseseitige Kopplung des Hydromotors 17 - zwar eine geringe, aber nicht vollständig verschwindende Reibung im Synchronbetrieb festzustellen, welche daraus herrührt, daß die lot­ recht zur Antriebswelle 2 eingestellte Schrägscheibe 18 gegenüber den stillste­ henden Axialkolben 19 mit der Drehzahl des Verbrennungsmotors umläuft. Auch diese relativ geringe Restreibung läßt sich jedoch mit der Ausführungsform gemäß Fig. 2 vermeiden.

Das dort dargestellte Getriebe 30 ist von einem etwa zylindrischen Gehäuse 31 umschlossen, das an einer Stirnseite 32 von der Antriebswelle 33 und an der ge­ genüberliegenden Stirnseite 34 von der mit der Antriebswelle 33 fluchtenden Ab­ triebswelle 35 durchsetzt ist. Im Durchtrittspunkt der Anschlußwellen 33, 35 durch das Getriebegehäuse 31 sind jeweils zwei axial gegeneinander versetzte Kugella­ ger 36, 37 zur Abstützung der betreffenden Welle 33, 35 angeordnet. Infolge die­ ser Doppel-Lagerungen 36, 37 bedürfen die in das Getriebegehäuse 31 hineinge­ führten Wellenstummel 33, 35 keiner weiteren Lagerung und sind sogar ihrerseits in der Lage, ein weiteres Drehteil in Form eines Innengehäuses 38 mit stirnseiti­ gen Kugellagern 39 abzustützen. Dieses Innengehäuse 38 trägt eine Innenver­ zahnung 40, welche das Hohlrad eines Planetengetriebesatzes 41 darstellt, des­ sen Sonnenrad 42 an der Abtriebswelle 35 unverrückbar festgelegt bspw. axial angeschraubt 43 ist, während die Planetenräder 44 an einem Planetenradträger 45 drehbar gelagert sind, der an der Antriebswelle 33 unverrückbar festgelegt bspw. festgeschweißt 46, ist. Der Anschluß des Planetengetriebes 41 entspricht daher prinzipiell der Ausführungsform gemäß Fig. 1.

Wie dort, so ist auch in der Fig. 2 das mit dem Hohlrad 40 einstückig ausgebildete Innengehäuse 38 mit der Zylindertrommel 47 einer Hydropumpe 48 integral aus­ gebildet, deren Schrägscheibe 49 auf der Abtriebswelle 35 um eine zu dieser lot­ rechten Achse neigbar, ansonsten jedoch unverrückbar und insbesondere ver­ drehfest angeordnet ist. Die Neigung der Schrägscheibe 49 wird durch Steuerkol­ ben 50 eingestellt, welche über interne Hydraulikleitungen 51, 52 mit je einem Element 53, 54 zum Anschluß von externen Hydraulik-Steuerleitungen verbunden sind.

In ähnlicher Form ist auf der Antriebswelle 33 eine Schrägscheibe 55 angeordnet, welche um eine radiale Achse neigbar, ansonsten jedoch unverrückbar und ins­ besondere auch unverdrehbar festgelegt ist. Der Neigungswinkel der Schräg­ scheibe 55 kann über Steuerzylinder 56 eingestellt werden, deren hydraulische Anschlußleitungen 57, 58 zu je einem Anschlußelement 59, 60 des Getriebege­ häuses 31 herausgeführt sind, wo eine Verbindung mit einer externen Steuerhy­ draulik vorgenommen werden kann. Die Schrägscheibe 55 ist Bestandteil eines Hydromotors 61, dessen Arbeitszylinder 62 in einer Zylindertrommel 63 aufge­ nommen sind, welche mit der Abtriebswelle 35 drehfest verbunden oder einstüc­ kig ausgebildet ist.

Wie in Fig. 1, so sind auch bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 die Hydraulik­ elemente, nämlich die Hydropumpe 48 und der Hydromotor 61, über einen Öl­ kreislauf miteinander verbunden. Zu diesem Zweck sind die Hydraulikanschlüsse 64 der Arbeitszylinder 65 der Hydropumpe 48 zu einer Stirnseite der Zylinder­ trommel 47 geführt, und in ähnlicher Form sind die Hydraulikanschlüsse 66 der Arbeitszylinder 62 des Hydromotors 61 zu einer innenliegenden Begrenzungsflä­ che der Zylindertrommel 63 des Hydromotors 61 herausgeführt. Im Bereich der Mündungen der Hydraulik-Anschlußleitungen 64, 66 befindet sich jeweils ein als Steuerscheibe ausgebildeter Teil der Abtriebswelle 35 einerseits sowie der An­ triebswelle 33 andererseits. Diese Steuerscheiben enthalten je zwei etwa halb­ kreisförmige Steuerschlitze 67, 68, von denen jeweils zwei Schlitze 67, 68 durch eine Hydraulikleitung 69, 70 miteinander verbunden sind. Diese Hydraulikleitun­ gen 69, 70 entsprechen den Hydraulikleitungen 15,16 gemäß Fig. 1.

Die Funktion des Getriebes gemäß Fig. 2 entspricht weitgehend dem nach Fig. 1, wobei jedoch die Zylindertrommel 63 des Hydromotors 61 nicht mit dem Getriebe­ gehäuse 31, sondern mit der Abtriebswelle 35 verbunden ist. Dies hat den erheb­ lichen Vorteil, daß in dem synchronen Zustand des Getriebes 30, bei welchem die Abtriebswelle 35 dieselbe Drehzahl aufweist wie die Antriebswelle 33, innerhalb des Gehäuses 31 alle Teile des Planetengetriebes 41, der Hydropumpe 48 und des Hydromotors 61 mit derselben Drehzahl umlaufen. Daher treten neben der Reibung in den Kugellagern 36, 37 keinerlei Verluste innerhalb des Getriebes 30 auf und dessen Wirkungsgrad ist nahezu optimal.

Claims (10)

1. Hydrostatisches Koppelgetriebe (3) mit einer Hydropumpe (10), einem Hydromotor (17) und einem Planetengetriebesatz (5), wobei die Druckleitung (16) der Hydropumpe (10) über den Hydromotor (17) unter Ausbildung eines Kreislaufs zur Saugleitung (15) der Hydropumpe (10) zurückgeführt ist, und wobei ein Drehteil der Hydropumpe (10), vorzugsweise das Gehäuse (21), drehfest mit dem Hohlrad (9) des Planetengetriebesatzes (5) gekoppelt ist, während ein Drehteil des Hy­ dromotors (17), vorzugsweise der Läufer (18), drehfest mit der Antriebswelle (2) gekoppelt ist, und wobei die jeweils anderen Drehteile (11; 19) der beiden Hydroelemente (10; 17) jeweils entweder mit dem Getriebechassis (3) oder mit der Abtriebswelle (4) drehfest gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Planetenradträger (6) des Planetengetriebesatzes (5) mit der Antriebswelle (2) und das Sonnenrad (8) mit der Abtriebswelle (4) drehfest gekoppelt ist.

2. Hydrostatisches Koppelgetriebe (30) mit einer Hydropumpe (48), einem Hydromotor (61) und einem Planetengetriebesatz (41), wobei die Druckleitung (69) der Hydropumpe (48) über den Hydromotor (61) unter Ausbildung eines Kreislaufs zur Saugleitung (70) der Hydropumpe (48) zurückgeführt ist, und wobei entweder das Sonnenrad oder der Planetenradträger (45) des Planetengetriebesatzes (41) mit der Antriebswelle (33) und das jeweils andere Drehteil (42) des Planetengetriebesatzes (41) mit der Abtriebswelle (35) drehfest ge­ koppelt ist, während das Hohlrad (40) mit einem Drehteil der Hydropumpe (48), vorzugsweise dem Gehäuse (38), drehfest gekoppelt ist, deren anderes Drehteil (49) drehfest mit dem Chassis oder der Abtriebswelle (35) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Drehteil des Hydromotors (61), vorzugsweise der Läufer (55), mit der Antriebswelle (33), und das andere Drehteil (63) mit der Abtriebswelle (35) drehfest gekoppelt ist.

3. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördermenge der Hydropumpe (10; 48) verstellbar ist.

4. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schluckvolumen des Hydromotors (17; 61) verstellbar ist.

5. Getriebe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstelleinrichtung (11, 18; 49, 55) der Hydropumpe (10; 48) und/oder des Hydromotors (17; 61) hydraulisch und/oder pneumatisch betätigt (13; 50, 56) ist.

6. Getriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulikdruck zur Betätigung der Verstelleinrichtung(en) einem Gasdruck- oder Federspeicher entnommen wird, der von der Hydropumpe (10; 48) gespeist wird.

7. Getriebe nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstelleinrichtungen (11, 18; 49, 55) der Hydropumpe (10; 48) und/oder des Hydromotors (17; 61) bzw. deren Betätigungselemente (13; 50, 56) an mechanische Elemente zur Erfassung der Drehzahl, insbesondere Fliehkraftregler, gekoppelt sind.

8. Getriebe nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstelleinrichtungen (11, 18; 49, 55) der Hydropumpe (10; 48) und/oder des Hydromotors (17; 61) bzw. deren Betätigungselemente (13; 50, 56) an einen Steuercomputer gekoppelt sind.

9. Getriebe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuercomputer mit einem Sensor zur Erfassung der Drehzahl des Antriebsmotors (1) gekoppelt ist.

10. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Hydropumpen (10; 48) und/oder Hydromotoren (17; 61) mechanisch und/oder hydraulisch parallel und/oder in Reihe geschalten sind.