DE19625706A1 - Hydrostatisch-mechanisches Getriebe mit Leistungsverzweigung - Google Patents
Hydrostatisch-mechanisches Getriebe mit LeistungsverzweigungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein stufenloses Getriebe mit hydrostatischer
Leistungsverzweigung wie in den Oberbegriffen der Ansprüche beschrieben. Aufgabe der
Erfindung ist es, die Anzahl der Bauteile auf ein Mindestmaß zu senken, Bauraum und Kosten
zu verringern, Geräuschverhalten, Wirkungsgrad und Komfort zu verbessern sowie eine
Vereinfachung der Bauweise zu erzielen.
Die Aufgabe wird durch die in den Hauptansprüchen und weiteren Ansprüchen
aufgeführten Merkmale gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus den
Unteransprüchen und der Beschreibung hervor.
Die Erfindung wird an Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungen erläutert. Es
zeigen
Fig. 1 den Getriebeaufbau und die Anordnung der einzelnen Baukomponenten;
Fig. 1a bis 1d Getriebeschema für 2-Bereichsgetriebe,
Fig. 2 eine weitere Ausgestaltung der Erfindung;
Fig. 2a Getriebeschema für 1-Bereichsgetriebe,
Fig. 2b Getriebeschema für 2-Bereichsgetriebe,
Fig. 2c u. d Getriebeschema für 1-Bereichsgetriebe als weitere Ausführungsform,
Fig. 2e u. f Drehzahlplan,
Fig. 3 das Getriebe-Schema mit Einrichtung für Allrad-Antrieb;
Fig. 4 bis 4e, f, g Getriebe-Schematas für Ausführung in Längsbauweise und Frontantrieb.
Fig. 5 u. 5a Schaltplan und Steuerschema,
Fig. 6 Schaltkorrektur-Diagramm,
Fig. 7 Schaltventil mit Rücklaufsperre.
Die Getriebeausführung nach Fig. 1 zeigt ein hydrostatisch-mechanisches
Leistungsverzweigungsgetriebe, insbesondere für frontgetriebene Fahrzeuge in Querbauweise
mit einem integrierten Achs-Differential 15. Der Aufbau des Getriebes ist derart, daß auf der
Zentralwelle, die die Antriebswelle 16 bildet, das Hydrostatgetriebe 36, das insbesondere als
Kompaktgetriebe ausgebildet ist und eine Verstell-Einheit A und bevorzugt eine Konstant- oder
Verstelleinheit B besitzt. Dem Hydrostatgetriebe 36 ist ein Summierungsgetriebe 37 zu- bzw.
nachgeordnet, daß die hydraulische und die mechanische Leistung aufsummiert. Dem
Summierungsplanetengetriebe 37 sind wenigstens zwei Kupplungen K1 und K2 zugeordnet, die
abwechselnd die im Summierungs-Planetengetriebe 37 aufsummierte Leistung über ein
Abtriebsrad 10 einem weiteren Triebrad 11 und einer Zwischenwelle 12 zum Achs-
Differentialgetriebe 15 leiten. Das Hydrostatgetriebe 36, das Summierungsplanetengetriebe 37
sowie das Kupplungspaket 43 und das Abtriebsrad 10 sind in aufgezählter Reihenfolge
hintereinander angeordnet. Das Getriebe besitzt vorzugsweise zwei Schaltkupplungen K1 und
K2, die übereinander in kurzbauender Weise angeordnet sind, wobei die Kupplungen selbst
bevorzugt als formschlüssige Kupplungen schleppverlustfrei ausgebildet sind. Ein gemeinsames
mit der Abtriebswelle 10 in Triebverbindung stehendes Kupplungsglied 44 ist mit der
Abtriebswelle 10 in ständiger Triebverbindung. Im Hinblick auf eine kurze Bauweise ist die
frontseitige bzw. eingangsseitige Gehäuse-Öffnung 20 durch einen Frontdeckel 19 bzw. 38
abgeschlossen, der bevorzugt als Blechprägeteil ausgebildet ist und geräuschisolierende
Wirkung dadurch hat, daß die vom Hydrostatgetriebe 36 ausgehende Geräuschabstrahlung nach
außen, insbesondere zur Antriebsseite hin, abgeschirmt wird. Eine direkte Verbindung bzw.
Berührung des Frontdeckels 19 bzw. 38 mit dem Hydrostatgetriebe wird erfindungsgemäß
vermieden. Dieser Frontdeckel 19 bzw. 38 ist bevorzugt aus geräuschdämmendem Material bzw.
aus einem Anti-dröhn-Blech oder einem sogenannten Sandwich-Blech hergestellt. Die in den
Fig. 1 und 2 dargestellte Art des Frontdeckels 19 bzw. 38 beansprucht sehr geringen, sich
auf die Getriebelänge auswirkenden Bauraum. Der Wellen-Dichtring 40 ist vorteilhaft im
genannten Frontdeckel 19; 38 berührungsfrei mit dem Hydrostatgetriebe 36 eingesetzt. Gemäß
Ausführung Fig. 1 wird der beschriebene Frontdeckel 19 in einem zusätzlichen Gehäusedeckel
2 gehalten, der gleichzeitig als Lagerelement 51 für die Lagerung des Hydrostatgetriebes 36
gegenüber dem Hauptgehäuse 1 dient. Gemäß Ausführung Fig. 1 ist das Hydrostatgetriebe 36
an zwei Stellen, Lagerstelle 51 und Lagerstelle 42, gegenüber dem Gehäuse 1 gelagert, wobei
geräuschmindernde Elemente 50 und 41 zwischengelagert sind. Zur Aufnahme des
Reaktionsmomentes des Hydrostatgetriebes 36 dienen zwischen Mitnehmerflächen
zwischengelagerte, bevorzugt elastische bzw. geräuschmindernde Stützelemente 8 bzw. 9.
Gemäß Ausführung Fig. 2 ist das Hydrostatgetriebe 36 ebenfalls an zwei Stellen gelagert,
wobei eine Lagerstelle 42 gegenüber dem Gehäuse 1 dient und die zweite Lagerstelle ohne
direkter Lagerung am Gehäuse über die Antriebswelle bzw. Zentralwelle 16 erfolgt durch ein
eingangsseitiges Zentral-Lager, das bevorzugt als Wälzlager 39 direkt auf der Antriebswelle
sitzt. Der Frontdeckel 38, der als Abschlußdeckel und zur Geräuschisolierung bzw.
Geräuschdämmung der Getriebe-Innengeräusche dient, ist gemäß Fig. 2 direkt am
Getriebegehäuse 1 verbunden. Zur weiteren Schwingungs- und Geräuschminderung ist
vorgesehen, ein elastisches bzw. geräuschdämmendes Element 2 zwischen Gehäuse und dem
Frontdeckel 38 dazwischen zu setzen, das auch gleichzeitig als Abdichtung dienen kann. Zur
axialen Fixierung des Hydrostatgetriebes 36 kann eine eigene Einrichtung oder eines oder beide
der geräuschisolierenden Lagerelemente 50 bzw. 41 dienen. Bei Ausführung mit einfacher
Hydrostat-Lagerung kann gemäß Fig. 2 vorzugsweise eine Einrichtung zur Axial-Fixierung an
der Lagerstelle 42 vorgesehen werden. Auch ist es sinnvoll, das Hydrostatgetriebe 36 durch
eine Axial-Fixierung 51 gegenüber dem Frontdeckel 38 zu verwenden, wobei bevorzugt die
Radial-Ablagerung des Hydrostatgetriebes im Frontbereich gegenüber dem Gehäuse frei bleibt.
Sie wird hier bevorzugt über eine Lagerung 84 an der Abtriebs- bzw. Kurbelwelle 60 des
Antriebsmotors oder/und dem auf der Getriebeantriebswelle 16 sitzende frontseitige Zentral-
Lager 39 übernommen, das z. B. im Hydrostatgehäuse eingebaut ist. Die Axialfixierung erfolgt
vorzugsweise über einen, z. B. als Reibring 51 ausgebildeten Zwischenring, der besonders als
Reib-Dämpfelement wirksam ist und z. B. aus Schrägverzahnung resultierende Axialkräfte
aufnimmt.
Die Ölversorgung für das Hydrostatgetriebe oder/und die Steuer- und Regeleinrichtung
oder/und die Kupplungssteuerung und Schmierung erfolgt, bevorzugt bei extremen
Raumverhältnissen, aus der externen Zentral-Hydraulik des Fahrzeugs, wodurch die Baulänge
des Getriebes gemäß bestimmten Fahrzeugforderungen auf ein Mindestmaß gesenkt werden
kann. Für den Fall, daß keine externe Hydraulikversorgung möglich ist oder die Gesamt-
Baulänge des Getriebes es zuläßt, ist es möglich, die Speisepumpe 49 am Getriebe-Ende,
bevorzugt als außen anbaubare Pumpeneinheit, einzusetzen, die direkt oder indirekt über die
Antriebswelle 16 angetrieben werden kann. Im Hinblick auf kurze Bauweise ist das Abtriebsrad
10 durch ein Hauptlager 27 und ein zweites Lager 45 auf einem mit dem Gehäuse 1
verbundenen Lagerträger 46 gelagert. Das zweite Lager 45 ist bevorzugt ein Nadellager, das im
Bereich des Kupplungspaketes 43 nicht baulängenbestimmend angeordnet werden kann. Das
Hauptlager 27 ist bevorzugt unmittelbar im Innern des Zahnrades 10 angeordnet, so daß keine
Baulängen-Beeinflußung besteht. Dieses Hauptlager 27 ist vorzugsweise als Festlager
ausgebildet, das die, insbesondere aus der Schrägverzahnung resultierenden Axialkräfte,
aufnimmt. Es kann bevorzugt als Zylinder-Rollenlager derart gestaltet werden, daß im
Abtriebsrad 10 und im Lagerträger 46 die Rollenbahn eingebracht sind. Zur Aufnahme der
Axialkräfte kann aber auch ein spezielles, nicht dargestelltes Axiallager vorgesehen sein, so daß
das Hauptlager 27 auch als Loslager ausführbar ist. Als Hauptlager 27 kann auch ein, als
selbständiges, nicht dargestelltes Vierpunkt-Lager oder ähnliches dienen, wodurch das zweite
Lager 45 entfallen kann. Vorteilhaft hinsichtlich Kosten und Bauraum ist auch die Ausbildung
des Lagerträgers 46 als Ölführungs-Körper, der die Zuflußleitung für das Steuer-Öl der
Bereichskupplungen K1 und K2 beinhaltet. Die Ölleitungen sind bevorzugt hinsichtlich
Senkung der Kosten und weiteren Vorteilen in Form von eingegossenen Rohren 28 oder
entsprechend ausgebildeten Ölleitungen dargestellt. Der Lagerträger 46 wird über eine
Verschraubung 32, entweder von der Gehäuse-Innenseite her oder in nicht dargestellter Form
von der Gehäuse-Außenseite her mit dem Gehäuse 1 verbunden. Der Lagerträger 46 ist je nach
Getriebeausführung am Getriebeeingang gem. Fig. 1a; 2c; 2d am Gehäuse 1 oder am
Frontdeckel 19 befestigt oder am gegenüberliegenden Gehäuseende, wie in Fig. 1 dargestellt,
im Gehäuseinneren oder von außen her angebracht.
Die Triebverbindung vom Abtriebsrad 10 zum Differential 15 erfolgt über eine
Zwischenwelle 12, die über Zahnräder 11, 13 und 14 die Triebverbindung herstellen. Für die
Montage der Zwischenwelle 12 und dem mit dem Abtriebsrad 10 kämmenden Zahnrad 11 ist
eine Gehäuse-Öffnung 21 vorgesehen, die über den zweiten Gehäuse-Deckel 3, der vorzugsweise
das Lager 24 trägt, verschlossen. Die Lagereinstellung der Wälzlager bzw. Kegel-Rollenlager 24
und 25 der Zwischenwelle 12 erfolgt auf einfache und zeitsparende Weise über eine
Ausgleichsscheibe 26.
Die dargestellte Bauweise und Anordnung der einzelnen Getriebe-Komponenten erlaubt
es, das Gehäuse einteilig auszubilden, so daß kostenintensive Trennfugen entfallen können. Die
auf der Zentralachse bzw. Antriebswelle 16 angeordneten beschriebenen Getriebe-Komponenten
sind von der frontseitigen Gehäuse-Öffnung 20 einmontierbar. Die Zwischenwelle 12 sowie die
Lagerungen 24 und 25 mit dem dazugehörigen Zahnrad 11 können durch die Gehäuse-Öffnung
21 auf sehr einfache Weise einmontiert werden. Das Differential-Getriebe 15 ist durch eine
dritte Gehäuse-Öffnung 22 montierbar, die durch einen entsprechenden, bevorzugt als
Blechdeckel ausgebildeten Gehäuse-Deckel 23, verschließbar ist. Das Gehäuse selbst ist
formtechnisch einfach und kostengünstig herstellbar.
Das dargestellte System der hydrostatischen Leistungsverzweigung beruht darauf, daß,
wie bereits beschrieben, zwei Schaltbereiche schaltbar sind über Kupplung 1 und Kupplung 2,
wobei im ersten Schaltbereich auch der Rückwärtsbereich mitenthalten ist, wie aus
Drehzahlplan Fig. 2f ersichtlich. Beide Schaltbereiche arbeiten mit Leistungsverzweigung. Die
Antriebswelle 16 ist mit der ersten Hydrostateinheit A und einem Glied des
Summierungsplanetengetriebes (dem Hohlrad 29) verbunden. Die zweite Hydrostateinheit B
steht in Triebverbindung mit einem zweiten Hohlrad 30 des Summierungsplanetengetriebes.
Auf dem Steg 32 des Summierungsplanetengetriebes sind erste Planetenräder 33 und zweite
Planetenräder 34 gelagert, die gegenseitig in Zahneingriff stehen. Mit dem ersten Hohlrad 29
kämmen die ersten Planetenräder 33, mit dem zweiten Hohlrad 30 die zweiten Planetenräder
34. Ein Sonnenrad 31 steht in Zahneingriff mit den zweiten Planetenrädern 34. Im ersten
Schaltbereich ist der Steg 32 über eine Kupplung K1 mit der Abtriebswelle bzw. dem
Abtriebsrad 10 verbindbar. Das Sonnenrad 31 ist im zweiten Schaltbereich über die Kupplung
K2 mit der Abtriebswelle bzw. dem Abtriebsrad 10 kuppelbar.
Der Funktionsablauf stellt sich, wie in Drehzahlplan gem. Fig. 2f bzw. 2e aufgezeigt,
derart dar, daß im Anfahrzustand das Hydrostatgetriebe auf eine gewisse negative Drehzahl für
die zweite Hydrostateinheit B eingestellt ist, was einer gewissen Verstellgröße VN - Anfahr-
Stellgröße von z. B. 60% - entspricht. Beim Anfahren wird bei geschlossener Kupplung K1 die
im Summierungs-Planetengetriebe 37; 37′ aufsummierte Leistung über den Steg 32; 32′ auf
den Abtrieb übertragen, wobei durch Drehzahl-Rücknahme aus vorgenannter Hydrostat-
Einstellung VN entsprechend der Anfahr-Stellgröße eine Abtriebsdrehzahl der Stegwelle 32;
32′ aus Null erzeugt wird. Bei Durchregelung des Hydrostatgetriebes auf die
Gegendrehrichtung, bevorzugt bis Einstellung VV einer bestimmten Maximal-Verstellung wird
Synchronlauf bei den Kupplungsgliedern K2 bei gleichzeitigem Blockumlauf aller Glieder des
Summierungs-Planetengetriebes erzielt. Nach Schalten der zweiten Bereichskupplung K2 und
Öden der ersten Bereichskupplung K1 wird der Hydrostat in die Gegenrichtung verstellt,
wobei am Ende der Hydrostat-Verstellung in die genannte Gegenrichtung der Übersetzungs-
Endpunkt des Getriebes erreicht ist. Für den Rückwärtsbereich wird die Hydrostat-Verstellung
aus der vorgenannten Fahrzeug-Stillstands-Stellung VN - Anfahr-Stellgröße - weiter in die
negative Verstellrichtung ausgeregelt, wobei die maximale Rückfahr-Geschwindigkeit bzw. die
Übersetzungs-Endstellung des Rückwärtsbereiches am Ende der negativen
Hydrostatverstellung erreicht ist.
Bei dieser Getriebeausführung ist es möglich, insbesondere bei Anwendung von
Klauenkupplungen, mit oder ohne Abweisverzahnung, wie z. B. aus EP 0 276 255, EP 0 343 197,
DE 39 03 010, DE 41 04 167 u. a. bekannt, eine kurze Bauweise zu erzielen, wobei vorteilhaft die
beiden Kupplungen K1 und K2 übereinander angeordnet sind.
Gemäß der Erfindung ist, wie in Fig. 1d, 1c und 1b dargestellt, das
Summierungsplanetengetriebe 37′ als vierwelliges Planetengetriebe mit zwei Sonnenrädern
und einem Hohlrad gestaltet, wobei auf einer Stegwelle 32′ ineinandergreifende erste
Planetenräder 33′ und zweite Planetenräder 34′ angeordnet sind. Die erste Welle des
Summierungsplanetengetriebes 37′ bildet ein Sonnenrad 29′, welches mit der ersten
Hydrostateinheit A verbunden ist und mit den ersten Planetenrädern 33′ kämmt. Die zweite
Welle des Summierungsplanetengetriebes bildet ein Hohlrad 30, welches ebenfalls in erste
Planetenräder 33′ eingreift. Die dritte Welle 32′ stellt die Stegwelle dar, welche über eine
Kupplung K1 mit der Abtriebswelle bzw. dem Abtrieb 10 des Getriebes verbindbar ist. Die
vierte Welle, Sonnenrad 31, kämmt mit den zweiten Planetenrädern 34′, welche über eine
weitere Kupplung K2 mit der Abtriebswelle koppelbar ist. Dieses
Summierungsplanetengetriebe 37′ ist in der Funktion weitgehend mit dem
Summierungsplanetengetriebe 37, gem. Fig. 1 und 1a, identisch, das heißt, daß die
Drehzahlcharakteristik, wie in Fig. 2f dargestellt, realisierbar ist und außerdem die
Forderungen nach anderen Bereichsaufteilungen ermöglicht. Zum Beispiel kann der Bereich 2
kleiner, der Rückwärtsbereich R größer und die Gesamt-Konstruktion im Einzelfall technisch
und kostenmäßig günstiger ausgeführt werden. Je nach den Fahrzeugforderungen ist durch
Auswahlmöglichkeit zwischen den beiden Planetengetriebe-Ausführungen 37 und 37′ eine
weitgehende Anpassungsfähigkeit an verschiedene spezifische Forderungen gegeben. Durch die
Ausbildung der ersten Welle als Sonnenrad 29′ ist ein Kostenvorteil bei kleinerem Bauraum
gegeben.
In einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform sind die Schaltkupplungen K1
und K2 dem Summierungs-Planetengetriebe vorgeschaltet, wobei das Abtriebsrad 10 direkt mit
einem Glied des Summierungs-Planetengetriebes verbunden ist. Bei dieser Konfiguration wird
bevorzugt die zweite Hydrostateinheit B wechselweise mit einer von zwei Eingangswellen des
nicht dargestellten Summierungsplanetengetriebes verbunden.
In Fig. 2a ist ein hydrostatisch-mechanisches Leistungsverzweigungsgetriebe als
Einbereichsgetriebe dargestellt. Gemäß der Erfindung besitzt dieses Getriebe ein
Hydrostatgetriebe 36, das bevorzugt als Kompaktgetriebe ausgebildet ist und eine erste
Hydrostateinheit A verstellbaren Volumens und eine zweite Hydrostateinheit B konstanten oder
verstellbaren Volumens besitzt, dem ein dreiwelliges Summierungs-Planetengetriebe 37a
zugeordnet ist, dessen erste Welle 61 mit der Antriebswelle 16 und der ersten Hydrostateinheit
A und dessen zweite Welle 63 mit der zweiten Hydrostateinheit B verbunden ist und dessen
dritte Welle 62 über einen Triebstrang 10, 11, 12, 13, 14 mit der Abtriebswelle 64, 65 bzw. dem
Differential 15 in Triebverbindung steht, wobei das Summierungsplanetengetriebe 37a koaxial
zum Hydrostatgetriebe 36 angeordnet ist. Auch das Summierungs-Planetengetriebe 37a ist bei
dieser Getriebeausführung dem Hydrostatgetriebe 36 räumlich nachgeordnet und zwar in der
Reihenfolge: Antriebsmotor, Hydrostatgetriebe 36, Summierungs-Planetengetriebe 37a. Das
Differentialgetriebe 15 sowie eine zum Abtriebsstrang gehörende Zwischenwelle 12 sind parallel
versetzt zur Eingangswelle 16 und dem Hydrostatgetriebe 36 angeordnet.
In einer weiteren Ausführungsform gemäß Fig. 2c und 2d sieht die Erfindung vor, das
Summierungs-Planetengetriebe 37a; 37 zwischen Antriebsmotor und dem Hydrostatgetriebe 36
zu plazieren. Dies hat den Vorteil, daß die Zwischenwelle 12 entfallen kann und statt dessen ein
kostengünstigeres Zwischenrad 13a verwendet wird, das die Triebverbindung zwischen der
dritten Welle 62 des Summierungs-Planetengetriebes über weitere Zahnräder 10 und 14 mit
dem Differential herstellt. Bei dieser Ausführungsform gemäß Fig. 2c; 2d wird die
Antriebswelle 16 eingangsseitig durch das Abtriebsrad 10 bzw. das Abtriebsglied und die zweite
Hydrostateinheit B hindurchgeführt und mit der ersten Welle 61; 29 des Summierungs-
Planetengetriebes 37a; 37 und mit der der Hydrostateinheit B räumlich nachgeordneten
Hydrostateinheit A verbunden.
Ahnlich der Bauweise gem. Fig. 2c, 2d ist auch das Zweibereichs-Getriebe-System, wie
in Fig. 1a dargestellt, ausführbar. Hier wird die Antriebswelle 16 durch das Abtriebsglied bzw.
durch die Abtriebswelle 10, die Kupplung K2 und durch das Sonnenrad 31 geführt und mit der
ersten Welle 29 des Summierungs-Planetengetriebes 37 sowie der ersten Hydrostateinheit A, die
bei dieser Bauweise der zweiten Hydrostateinheit B räumlich nachgeordnet ist, verbunden.
Das dreiwellige Summierungs-Planetengetriebe 37a besitzt vorzugsweise ein Sonnenrad
61, ein Hohlrad 63 und eine Stegwelle 62, wobei das Sonnenrad 61 als erste Welle mit der
Antriebswelle 16 und der ersten Hydrostateinheit A, das Hohlrad 63 als zweite Welle mit der
zweiten Hydrostateinheit B und der Steg 62 als dritte Welle mit dem Abtriebsglied 10 verbunden
ist.
In einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform kann das dreiwellige
Summierungs-Planetengetriebe auch mit zwei Hohlrädern und einer Stegwelle, ähnlich dem
Summierungs-Planetengetriebe 37 gem. Fig. 2b ausgebildet werden. Hierbei ist das erste
Hohlrad 29 mit dem Antrieb 16 und der ersten Hydrostateinheit A, das zweite Hohlrad 30 mit
der zweiten Hydrostateinheit B und die Stegwelle 32 mit dem Abtriebsglied 10 verbunden, wobei
auf der Stegwelle 32 ineinandergreifende Planetenräder 33 und 34 angeordnet sind, die
ihrerseits mit den Hohlrädern 29 und 30 kämmen. Welche Ausführungsform zu bevorzugen ist,
entscheidet die jeweils erforderliche Standübersetzung des Planetengetriebes oder/und die
räumlichen und baulichen Verhältnisse. Beide Planetengetriebe-Ausführungen sind
funktionsgleich.
Der Funktionsablauf der Einbereichs-Getriebeausführung, gemäß Fig. 2a; 2c bzw. 2d, ist
gleich dem ersten Schaltbereich des Zweibereichs-Getriebes gemäß Fig. 1; 1a bzw. 2b, wie an
anderer Stelle und in den Patentansprüchen näher beschrieben und in den Drehzahlplänen Fig.
2e und 2f dargestellt. Bei dieser Ausführung ist die zweite Hydrostateinheit B vorteilhaft mit
Sekundärregelung ausgestattet, bevorzugt für einen Overdrive-Bereich.
Zur Wirkungsgradverbesserung sieht die Erfindung eine für alle Getriebeausführungen
bzw. bei allen Leistungs-Verzweigungsgetrieben anwendbare Einrichtung zur Überbrückung
bzw. Lastlossetzung des Hydrostatgetriebes 36 an einem oder mehreren Übersetzungspunkten
vor. Der jeweilige Übersetzungspunkt wird hier festgehalten so lange es die Betriebssituation
zuläßt. Dieser Zustand wird als "Festpunkt-Schaltung" bezeichnet und wird in der EP 0 599 263,
der DE 43 39 864 oder der DE 44 17 335 näher beschrieben. Bei Getriebeausführung nach dem
Einbereichssystem gemäß Fig. 2a; 2c; 2d wird bei Endübersetzung ein rein-mechanischer
Betrieb realisiert, dadurch, daß der Abtrieb 10 über eine Kupplung 67; 68 direkt mit dem
Antrieb bzw. der Antriebswelle 16 verbunden wird. Bei Schließen der betreffenden Kupplung 67;
68 wird eine Blockschaltung des Summierungs-Planetengetriebes 37a bewirkt, so daß die
Leistungsübertragung rein über die Antriebswelle 16 direkt oder indirekt auf den Abtrieb 10 bei
Blockumlauf des Summierungs-Planetengetriebes erfolgen kann. Das Hydrostatgetriebe wird in
diesem Schaltzustand drehmomentfrei bzw. differenzdruckfrei gesetzt, derart daß die
Hydrostatverstellung automatisch entsprechend eingeregelt wird oder daß ein Bypassventil
(nicht dargestellt) zwischen den beiden Arbeitsdruckleitungen bzw. dem Hydrostatkreislauf
geschaltet ist, das einen Kurzschluß zwischen den genannten Leitungen nach entsprechender
Ansteuerung herstellt. Bei hydrostatisch leistungslosen Betriebszuständen, das heißt bei
Verstellgröße "Null" bzw. Verdrängungsvolumen "Null" sieht die Erfindung desweiteren eine
Kupplung bzw. Bremse 69 vor, die die zweite Hydrostateinheit B mit dem Gehäuse verbindet, so
daß das Stützmoment am Gehäuse abgefangen und das Hydrostatgetriebe nicht mit unnötigem
Leistungsverlust belastet wird.
Um stoßfreie Schaltungen bei Hydrostat-Überbrückung zu erzielen, sieht die Erfindung
desweiteren vor, daß der Einschaltvorgang vorzugsweise immer im Synchronzustand der
betreffenden Kupplungsglieder erfolgt, wobei der Synchronzustand bzw. das Synchron- oder/und
Schaltsignal aus einem Drehzahlvergleich von wenigstens zwei Getriebegliedern auf bekannte
Art, z. B. über Drehzahlsensoren, erfolgt. Auch der Ausschaltvorgang ist so gestaltet, daß die
betreffende Kupplung 67; 68; 69 vor Einleitung des Öffnungssignals in drehmomentfreien
Zustand gesetzt wird. Dies erfolgt auf die Weise, daß das Hydrostatgetriebe automatisch
zunächst den lastlosen Zustand der Kupplung herstellt durch entsprechende lastabhängige
Korrektur der Hydrostat-Verstelleinrichtung auf ein entsprechend angepaßtes neues
Verdrängungsvolumen Vneu, das in Abhängigkeit zum Lastzustand eingeregelt wird. Die
lastabhängige Verstellkorrektur erfolgt insbesondere aus lastabhängigen Betriebswerten von
Motor oder/und Getriebe. Dazu können ein oder mehrere Betriebssignale bzw. Betriebsgrößen
wie Drosselklappenstellung, Gaspedal- Fahrpedalstellung, Fahrpedalveränderungs
geschwindigkeit, Motoransteuersignal in Verbindung mit der momentanen Motordrehzahl,
Bremssignal, äußere Betriebseinflüsse, Temperatur, Luftdruck u. a. sein, die zur Ermittlung
bzw. Berechnung des jeweiligen Lastzustandes oder Lastmomentes geeignet sind. Aus
vorgenannten Betriebsgrößen bzw. Betriebssignalen kann in der Regeleinrichtung bzw. in der
Elektronik das momentane Motordrehmoment bzw. der momentane Lastzustand ermittelt bzw.
errechnet werden, woraus die jeweils erforderliche Verstellkorrektur bzw. das jeweils
erforderliche neue Verdrängungsvolumen Vneu bestimmt wird, um automatisch das
Öffnungssignal für die betreffende Kupplung bzw. das Verlassen des hydrostatüberbrückenden
Schaltzustandes (Festpunkt-Schaltung) schaltstoßfrei zu aktivieren. Zur Ermittlung des
Drehmomentes bzw. des momentanen Lastzustandes und des neuen Verstell- bzw.
Verdrängungsvolumens Vneu sind in vielen Anwendungsfällen nur zwei Größen wie Gas
bzw. Fahrpedalstellung bzw. Drosselklappenstellung bzw. Motoransteuer-Signal und
Motordrehzahl nmot ausreichend für akzeptable Schaltqualität.
Der aufgezeigte Schaltablauf kann auch für die übliche Bereichsschaltung von einem in
den anderen Schaltbereich, z. B. von Bereich 1 in Bereich 2 oder umgekehrt mit gleicher Signal-
Verarbeitung in der Steuerung/Regelung angewandt werden. Bei Schubbetrieb erkennt das
System das Schubverhalten und das Schubmoment und -momentgröße aus der angehobenen
Motordrehzahl und gegebenenfalls Gaspedalstellung bzw. Drosselklappen-Stellung bzw.
Motoransteuergröße, wobei bei Schubbetrieb sinngemäß eine Umkehrung der Verstellkorrektur-
Richtung berücksichtigt wird.
In Verbindung mit dem beschriebenen, nicht dargestellten Bypassventil ist es gemäß der
Erfindung möglich, eine ständige Hydrostat-Verstellkorrektur in Abhängigkeit zum genannten
jeweiligen Betriebszustand innerhalb der geschalteten Hydrostat-Überbrückungsphase bei
lastlosem Hydrostat zu realisieren, so daß bei Verlassen dieses Zustandes spontan die richtige
Verstellgröße bzw. das richtige Verdrängungsvolumen Vneu bereitsteht, so daß ein spontaner
schaltstoßfreier Schaltablauf in den neuen stufenlosen Bereich sichergestellt ist. Bei dieser
Funktionsweise wird vor Verlassen dieser Schaltstellung zuerst das Bypassventil geschlossen
und in der Folge das Öffnungssignal für die alte Kupplung K1 bzw. K2 bzw. die
Überbrückungskupplung 67; 68; 69 aktiviert.
Die Erfindung sieht eine Schaltautomatik für die Festpunktschaltung 67; 68; 69 vor, die
wirkungsgrad-orientiert den nächstliegenden Übersetzungsfestpunkt ansteuert unter Abwägung
der jeweils günstigsten Verbrauchsverhältnisse unter Einbeziehung des jeweiligen Motor-
Wirkungsgrades und Getriebe-Wirkungsgrades. Zu diesem Zweck sind verbrauchs-orientierte
Werte des Antriebsmotors und Wirkungsgradwerte bzw. wirkungsgrad-bestimmende Daten des
Getriebes gespeichert, wobei in der Nähe eines Übersetzungs-Festpunktes unter Zuhilfenahme
vorgenannter Motor- und Getriebedaten der jeweils verbrauchsgünstigste Betriebszustand
ermittelt und gegebenenfalls automatisch durch entsprechende Anpassung der Motordrehzahl
und der Getriebe-Übersetzung der betreffende Übersetzungsfestpunkt durch Schließen einer der
Kupplungen 67; 68; 69; K1 und K2. Auch das Verlassen des Übersetzungsfestpunktes wird
durch einen mehr oder weniger genauen Rechenprozeß nach gleichen Kriterien in der
Regeleinrichtung ermittelt und aktiviert.
Die Hydrostat-Überbrückungseinrichtungen 67; 68; 69 können sehr kostengünstig als
formschlüssige Kupplungen mit spanlos herstellbaren Kupplungsverzahnungen, wie in der EP
0276 255 näher beschrieben,oder als Reibkupplungen, bevorzugt als Konuskupplung, wie in DE
41 26 650 beschrieben, ausgeführt werden.
Der Drehzahlplan gem. Fig. 2e stellt den Drehzahlverlauf der zweiten Hydrostat-Einheit
B und der zweiten Welle 63 des Summierungsplanetengetriebes 37a für das Einbereichs-
Getriebe nach Fig. 2a, 2c und 2d dar. Ist die zweite Hydrostat-Einheit B als Verstelleinheit
ausgebildet, ist es möglich, den Gesamt-Übersetzungsbereich sowohl für Vorwärts- als auch
Rückwärtsbetrieb zu vergrößern durch Verringerung dessen Verstell-Volumens, wobei der
Vorwärts-Fahrbereich die Größe BV′ und der Rückwärtsbereich die Größe BR′ erhält. Fig.
2f zeigt den Drehzahlverlauf der zweiten Hydrostateinheit B bzw. der zweiten Welle 30 des
Summierungs-Planetengetriebes 37 des an früherer Stelle beschriebenen Zweibereichs-Getriebes
gem. Fig. 1; 1a; 2b; 3.
Sehr vorteilhaft ist gemäß dieser Erfindung eine weitere, zusätzliche Einrichtung, bei
der das Hydrostatgetriebe 36 in Verbindung mit der beschriebenen Festpunkt-Schaltung bzw.
Hydrostat-Überbrückungseinrichtung als Brems-Retarder genutzt werden kann. In
vorgenannten Druckschriften EP 0 599 263 und DE 44 17 335 ist diese Einrichtung näher
beschrieben.
Auch die Möglichkeit einer Bremsenergie-Rückgewinnung oder/und Energie-
Speicherung ist vorgesehen und in vorgenannten, bekannten Druckschriften näher erläutert.
Zur Senkung der Geräuschemission ist das Hydrostatgetriebe 36 auch in der
Getriebeausführung gem. Fig. 2c und 2d gegenüber dem Gehäuse 1 elastisch bzw.
geräuschisolierend gelagert, wozu elastische Lagerelemente 50, 51 für die radiale Ablagerung
und für die Drehmoment-Mitnahme ein oder mehrere drehmoment-abstützende, geräusch- und
schwingungsisolierende Elemente oder Drehmoment-Stützkörper dienen. Für die radiale, axiale
und Drehmomentabstützung kann ein gemeinsamer Körper 41 dienen, der in entsprechende
Ausnehmungen 8 des Hydrostatgetriebes und des Gehäuses eingelagert ist, Verwendung finden.
Eine genaue radiale Fixierung des Hydrostatgetriebes ist gewährleistet, indem die
entsprechenden radialen Lagerflächen des Hydrostatgetriebes und des Gehäuses bearbeitet und
die Taschen bzw. Ausnehmungen 8 zwischen Gehäuse und Hydrostatgetriebe nicht bearbeitete,
gegebenenfalls eingegossene oder eingeprägte Ausnehmungen sein können.
Das Getriebe gem. Fig. 2a, 2b, 2c, 2d ist auch für Allradantrieb geeignet, wobei der
Einbau in Längsbauweise erfolgt und die eine Abtriebswelle 64 z. B. für den Frontantrieb und
die andere Abtriebswelle 65 beispielsweise für den Heckantrieb dient, wobei das Differential 15
als Längsdifferential, gegebenenfalls mit Differentialsperre 66 dienen kann.
Die gemäß der Erfindung aufgezeigten Getriebeausführungen zeichnen sich durch
folgende Vorteile aus: kurze Bauweise, kleiner Bauraum, geringe Anzahl an Bauteilen, guter
Getriebe-Wirkungsgrad, da überwiegender Betrieb - ca. 85% Betriebsanteil - mit Hydrostat-
Überbrückung, geringer Kraftstoffverbrauch, insbesondere durch Ausnutzbarkeit eines großen
Overdrive-Bereiches, Senkung der Geräuschemission durch spezielle Extra-Kapselung des im
Hauptgehäuse 1 gelagerten Hydrostatgetriebes 36 und Anwendung spezieller, vorgenannter
geräuschisolierender Zwischenelemente 50, 51, 41, 8 und 9.
Der gesamte Getriebe-Aufbau kann auch für ein Leistungs-verzweigungsgetriebe mit
mehr als zwei Schaltbereichen realisiert werden, wobei mehr als zwei Schaltkupplungen für
mehr als zwei Schaltbereiche schaltbar sind. Die jeweilige Begrenzung liegt im Bauraumangebot
bzw. ist abhängig von der zur Verfügung stehenden Einbaulänge für das Getriebe des jeweiligen
Fahrzeugs.
Für Allradantrieb ist das Getriebe sehr vorteilhaft mit einer Abtriebswelle 55
auszubilden, die die Triebverbindung zur Hinterachse herstellt. Zu diesem Zweck dient ein
Kegeltrieb 59, der in Triebverbindung mit einem Abtriebsglied 14 gebracht wird. Ein Kegelrad
53 ist vorteilhaft direkt mit dem Differential-Antriebsrad 14 verbunden, daß das abtreibende
Kegelrad 54 und die entsprechende Abtriebswelle 55 antreibt. Der Kegeltrieb 59 kann hier sehr
vorteilhaft in das Getriebegehäuse 1 eingesetzt werden.
Getriebe-Ausführung gemäß Fig. 4 sieht ein quer zur Antriebswelle liegendes Achs-
Differential 58 vor, das für ein frontgetriebenes Fahrzeug mit längseingebautem Motor geeignet
ist. Auch für diese Bauweise ist das Getriebe-Gehäuse 1 einteilig ausgebildet, wie bei
vorbeschriebenen Getriebe-Ausführungen zutreffend.
Die Erfindung sieht desweiteren eine, auch für andere Leistungsverzweigungsgetriebe
anwendbare Einrichtung zur Optimierung der Schaltqualität, insbesondere für die
Bereichsschaltungen vom einem in den anderen Schaltbereich vor. Wie in der bekannten
Druckschrift EP 0 599 263 A2 näher beschrieben und Mitbestandteil dieser Erfindung ist, wird
innerhalb der Schaltphase nach Schließen der neuen Kupplung und nach geschlossener alter
Kupplung eine Verstellkorrektur des Hydrostatgetriebes vorgenommen. Diese Schaltkorrektur-
Einrichtung ist für alle Leistungsverzweiungsgetriebe, insbesondere hydrostatisch-mechanische
Leistungsverzweigungsgetriebe mit zwei oder mehreren Schaltbereichen anwendbar.
Die Verstellkorrektur zur Schaltoptimierung wird bevorzugt über Betriebswerte des
Antriebsmotors M gesteuert/geregelt. Bestimmend für die Größe der Verstellkorrektur X; Y; Z
ist das jeweilige bzw. momentane Antriebs-Drehmoment Tan des Getriebes bzw. das
Motordrehmoment Tmot. Der Schließ-Vorgang der neuen Kupplung nach Ende des alten
Schaltbereiches erfolgt im Synchronzustand der Kupplungsglieder der neuen Kupplung in
bekannter Weise, wobei bevorzugt zwei oder mehrere Drehzahlsensoren durch Vergleich der
Drehzahlen von wenigstens zwei Getriebegliedern den Synchronzustand ermitteln und den
Schaltimpuls für die neue Kupplung auslösen. Das momentane Antriebsdrehmoment des
Getriebes bzw. Motordrehmoment Tan bestimmt die Belastungsgröße des Hydrostatgetriebes
und den entsprechenden Drehzahlschlupf von Hydromotor/-pumpe und somit auch die Größe
der jeweils erforderlichen Verstellkorrektur innerhalb beider geschlossener Kupplungen. Jedem
Antriebsdrehmoment ist somit auch eine bestimmte Verstellgröße bzw. Verdrängungsvolumen
Vneu bzw. Verstellkorrekturgröße Z; tk zugeordnet, die dem drehmomentfreien Zustand der
alten Kupplung entspricht, wonach das Öffnungssingal für diese Kupplung ausgelöst wird.
Drehmomentveränderungen innerhalb der Schaltphase, wobei beide Kupplungen geschlossen
sind, werden bei dieser Korrektur-Einrichtung automatisch berücksichtigt, da immer das
momentane Antriebsdrehmoment Tan bzw. Motordrehmoment Tmot das Öffnungssignal
der alten Kupplung bestimmt bzw. über entsprechende, daraus resultierende Signale zum
Öffnen der alten Kupplung auslöst. Unabhängig davon, ob es sich um eine Zughochschaltung,
Zugrückschaltung, Schubhochschaltung oder Schubrückschaltung handelt, erkennt das System
den jeweils günstigsten Öffnungspunkt bzw. das neue Verstellvolumen Vneu zum Auslösen
des Öffnungssignals der alten Kupplung. Die Erkennung in der Regeleinrichtung, ob Schub-
oder Zugbetrieb erfolgt durch Motorkenngrößen bzw. -belastungsgrößen/-signale, gegebenenfalls
auch äußere Einflußgrößen, wobei bei Zugbetrieb jedem Motordrehmoment Tmot und
Motordrehzahl nmot eine bestimmte Ansteuergröße wie Drosselklappenstellung; Fahr- bzw.
Gaspedalstellung, Fahrpedal-Änderungsgeschwindigkeit, Temperatur, gegebenenfalls auch
Luftdruck u. a. zugeordnet ist. Zum Beispiel kann bei plötzlichem Loslassen des
Gaspedals/Fahrpedals innerhalb der Schaltphase das sofortige Öffnungssignal bei Vth erteilt
werden, weil das Antriebsdrehmoment bzw. das Motordrehmoment sofort auf Null abfällt oder
gar negatives Drehmoment annimmt, trotzdem bei Schaltbeginn Valt und Korrekturgröße X
Maximalgröße hatten.
Bei Schubbetrieb erkennt das System ebenfalls den jeweiligen Betriebszustand dadurch,
daß bei Schubmoment der Motor entsprechend hochgetourt wird und je nach Drehzahlgröße
entsprechend Signal b ein entsprechendes Bremsmoment bzw. negatives Motordrehmoment
oder Schubmomentgröße erkannt wird und aus den entsprechenden Signalgrößen b, a bzw.
Bremssignal f Drehmomentgröße Tmot; Tan und Drehmomentrichtung ermittelt und daraus
die Schalt-Korrekturgröße und -Korrektur-Richtung und Vneu zum Öffnen der alten Kupplung
festlegt und signalisiert. Bei Schubbetrieb findet eine Umkehrung der Korrekturgrößen und
Korrekturrichtungen statt, wobei bei Hochschaltung das Verdrängungsvolumen bzw. die
Stellgröße Valt kleiner als Vneu und bei Rückschaltung Valt größer als Vneu ist. Dies
entspricht dem allgemeinen charakteristischen Schaltkorrekturverhalten bei hydrostatisch
mechanischen, aber auch rein-mechanischen Leistungsverzweigungs-getrieben.
Die Drehzahlschlupfgrößen des Hydrostatgetriebes können vor und nach der
Bereichsschaltung bei gleichem An- und Abtriebsdrehmoment an der Bereichsschaltstelle, je
nach Getriebeauslegung und Bereichsaufteilung, sehr unterschiedlich sein. Entsprechend
unterschiedlich sind die Korrekturgrößen-Verhältnisse X zu Y bzw. Z. Dementsprechend sind
im Steuer- und Regelungssystem die Korrekturgrößen bzw. Korrekturgrößenverhältnisse X zu Y
bzw. Z einprogrammiert, d. h. es ist jedem Antriebsdrehmoment für jede Bereichsschaltstelle
eine eigene Stellgröße bzw. Verdrängungsvolumengröße Vneu zugeordnet und
vorprogrammiert, die in Abhängigkeit sich innerhalb der Schaltphase verändernden
Lastverhältnisse und anderen Faktoren korrigierbar sind, so daß in allen Betriebszuständen
eine schaltstoßfreie Bereichsschaltung gewährleistet ist.
Je nach Art der Motorregelung, ob Leistungs- oder Drehzahlregelung, z. B. RQ, RQV
oder andere Regelungsart sind in der Steuer- und Regelungseinrichtung, die jeweils für die
Ermittlung des Motordrehmomentes geeigneten Signalgrößen in der Fahrregelung bzw. Steuer-
und Regeleinrichtung einprogrammiert. So ist z. B. bei einer RQ-Regelung jeder Drosselklappen-
bzw. Fahrpedalstellung und jeweils gegebener Motordrehzahl ein bestimmtes Motordrehmoment
zugeordnet, so daß Drosselklappen- bzw. Fahrpedal-Stellungssignal und Motordrehzahlsignal
eine Aussage für das jeweilige Motordrehmoment geben, wonach das neue
Verdrängungsvolumen bzw. die Verstellgröße Vneu ermittelt und daraus das Öffnungssignal
für die alte Kupplung eingeleitet werden kann. Bei RQV-Regelung entspricht jede Gaspedal
bzw. Fahrpedalstellung einer vorgegebenen Motordrehzahlgröße unabhängig vom
Motordrehmoment. Bei dieser oder ähnlicher Regelungsart ist es also erforderlich, zur
Ermittlung des Motordrehmomentes ein entsprechendes Signal, das dem Füllungsgrad der
Kraftstoff-Einspritzung oder einer ähnlichen Signalgröße, die für die Drehmomentermittlung
geeignet ist, zu verwenden.
Bei dieser Korrektur-Variante ist es gegenüber bekannten Einrichtungen zur
Schaltkorrektur nicht erforderlich, die Verstell-Korrekturgröße Z aus einem Hydrostat
drucksignal oder einer vor Schaltbeginn gegebenen Korrekturgröße X bzw. Valt zu ermitteln
bzw. zu errechnen, sondern das Öffnungssignal kann immer aus dem momentan wirksamen
Antriebsdrehmoment Tmot bzw. Tan ermittelt werden. Für eine genaue Realisierung und
Signalgebung der neuen Stellgröße bzw. Vneu sorgt in der Regel ein entsprechender
Verstellweggeber bzw. Sensor, der den Verstellwinkel oder Verstellweg des Hydrostatgetriebes
signalisiert.
Für die Verstellgrößen- bzw. Verdrängungsvolumenmessung kann alternativ auch die
bekannte Verstelldruck- oder elektrische Verstellstromgröße benutzt werden, sofern diese für die
Ermittlung des korrekten Öffnungssignals für die alte Kupplung geeignet sind.
Ein Drucksensor zur Erfassung des jeweiligen Hydrostatdruckes ist bei dieser
Korrektur-Variante nicht erforderlich.
Alle in dieser Patentanmeldung beschriebenen Schaltkorrektur-Einrichtungen sind
sowohl für hydrostatisch-mechanische als auch rein-mechanische Leistungs
verzweigungsgetriebe anwendbar. Bei einem mechanischen Leistungsverzweigungsgetriebe
gelten für die Korrekturverhältnisse X und Y die jeweiligen Drehmomentverhältnisse am
stufenlosen Wandler, wobei die Drehmomentverhältnisse gleich den Druckverhältnissen der
Arbeitsdrücke des Hydrostatgetriebes entsprechen.
Die Erfindung sieht desweiteren für die Bereichsschaltungen sowohl für Hoch- als auch
für Rückschaltung, Zug- oder Schubschaltung eine Schaltkorrektur-Einrichtung vor, wonach die
Schaltkorrektur-Größe Z über eine Verstellkorrektur-Zeit tk ermittelt wird, wobei bevorzugt
die Größe der erforderlichen Korrekturwerte X, Y bzw. Z bzw. tk aus oben genannten
jeweiligen Betriebswerten wie Motordrehmoment bzw. aus den Drehmoment bestimmenden
Betriebswerten ermittelt wird. Die Verstell-Korrekturzeit tk bestimmt im Schaltzeitpunkt
bzw. in der Schaltphase in Abhängigkeit zur Verstell-Geschwindigkeit die Größe des Korrektur-
Wertes bzw. -weges Z. Bestimmend dafür ist somit der Steuerstrom bzw. das Fördervolumen
Qk. Der effektive Steuerstrom Qk wird durch verschiedene im Schaltzeitpunkt wirksame
Größen wie Speisepumpen-Fördervolumen, Drehzahl, Steuerdruck (konstant oder variabel),
innere Drosseleffekte, Öltemperatur u. a. bestimmt bzw. mitbeeinflußt. Die Größe der
Verstellgeschwindigkeit bzw. des Verstellstroms Qk kann experimentell ermittelt werden in
weiterer Abhängigkeit zu den verschiedenen Betriebszuständen, - Motordrehzahl,
Motoransteuer-Signale wie Drosselklappenstellung, Gaspedalstellung, Öltemperatur u. a.. - Aus
diesen vorgenannten Werten erkennt die Regeleinrichtung bzw. die Elektronik welche
Verstellkorrektur-Zeit in welchem Betriebszustand für die Ermittlung der jeweiligen Korrektur-
Größe bzw. des neuen Verdrängungsvolumens Vneu erforderlich ist. Für eine genaue
Ermittlung der Korrekturzeit tk wird auch die Temperatur, insbesondere Öltemperatur, Öl-
Viskosität und gegebenenfalls weitere den Volumenstrom der Verstelleinrichtungen,
Leckölveränderungen und die Schaltzeit beeinflussende Faktoren mit berücksichtigt durch
entsprechende Signal-Verarbeitung in der Regeleinrichtung.
In der Steuer- und Regeleinrichtung bzw. Elektronik wird gemäß der Erfindung
desweiteren eine automatische Änderung und Anpassung vorgegebener Werte, die insbesondere
von Betriebsdauer oder/und Einsatzart abhängig sind, realisiert. Die genannte Anpassung kann
auf verschiedene Weise verwirklicht werden, z. B. derart, daß Fehlfunktionen oder
Störfunktionen in der Regeleinrichtung bzw. Elektronik erkannt werden, woraus z. B. ein
stoßerzeugendes Signal bzw. Störsignal bewirkt, daß eine Veränderung eines oder mehrerer
vorgegebener Größen oder Festwerte stattfindet, so daß trotz sich verändernder Betriebswerte,
z. B. die Leckölmenge, die Korrekturgrößen tk; Z derart angepaßt werden, daß gute
Schaltqualität erhalten bleibt oder diese verbessert wird. Auslösendes Signal für diese Korrektur
bzw. innere Korrektur von bevorzugt vorgegebenen oder vorherrschenden Größen kann eine,
insbesondere innerhalb der Schaltphase auftretende Drehmomentveränderung eines Motor-
oder Getriebegliedes oder ein drehmoment- oder drehzahlveränderndes Signal oder/und
Änderungsgeschwindigkeit oder/und Veränderung einer Massenkraft oder allgemein ein stoß-
bzw. ruckanzeigendes Signal sein. Als geeignete Signalgröße zur Veränderung innerer Vorgabe
oder Festwerte kann das Motordrehzahlsignal, insbesondere im Konstantfahrbereich, sein,
wobei bei einem Verzögerungsstoß eine Motordrehzahl-Anhebung ausgelöst wird, wodurch
automatisch eine entsprechend angepaßte Veränderung eines oder mehrerer der inneren
Vorgabewerte oder Festwerte oder/und Signalgröße bewirkt wird, so daß in diesem Fall z. B. eine
entsprechende Vergrößerung des Verstellkorrekturwertes tk bzw. Z erzielt wird. Bei einem
Beschleunigungsstoß wird eine umgekehrte Veränderung vorgenannter Festwerte bewirkt.
Anstelle der für die Veränderung innerer Festwerte benutzten Signale kann auch ein Signal
sein, das aus der Veränderung einer oben genannten Massenkraft resultiert, wobei
beispielsweise durch die Massenveränderung innerhalb des Schaltablaufes eine Entscheidung
zur Verkürzung oder Verlängerung der Schaltkorrekturzeit tk oder der Verstellkorrekturgröße
Z realisiert wird. Die Veränderungsgröße der inneren Festwerte hängt im wesentlichen von im
Laufe der Betriebszeit sich verändernden Werten ab, die z. B. in Abhängigkeit zum Verschleiß
einzelner Elemente oder/und in Abhängigkeit zu einer stark verändernden Betriebs-
Charakteristik eines Fahrzeuges stehen kann. Dies bedeutet, daß zur Optimierung oder
Aufrechterhaltung guter Schaltqualität die Elektronik bzw. Regeleinrichtung die Entscheidung
für eine Veränderung einer oder mehrerer innerer Festwerte bevorzugt aus der Information
mehrerer Schaltvorgänge trifft, um daraus den geeignetsten Änderungswert zu bestimmen.
Die Erfindung sieht desweiteren vor, daß im Hinblick auf die Schaltzeitverkürzung der
Synchrondrehzahlbereich, der das Maß der Synchronungenauigkeit umfaßt, in Abhängigkeit zu
einem oder mehreren Betriebsparametern unterschiedlich groß sein kann. Dies bedeutet, daß
das Signal zum Schließen der neuen Kupplung bei einer Bereichsschaltung bzw. der Kupplung
für Festpunktschaltung in mehr oder weniger großem Abstand tkS vom absoluten
Synchronpunkt ausgelöst werden kann. Die Elektronik berücksichtigt hierbei, z. B. bei einer
sehr schnellen Übersetzungsänderung die erforderliche Schließzeit vom Zeitpunkt der
Signalauslösung bis Beginn des aktiven Schließvorganges. Dementsprechend wird das
Kupplungs-Schließsignal entsprechend früh vor Erreichen des Synchronzustandes bzw. vor
Erreichen des zulässigen Synchronbereiches eingeleitet. Dies ist insbesondere von Bedeutung
bei hohen Beschleunigungsvorgängen, bei denen auch ein entsprechend hoher Kick-down-Effekt
wirksam ist oder auch bei Bremsvorgängen, die eine entsprechend hohe Übersetzungs-
Rückregelung des Getriebes erfordern. Der vorgenannte Synchronbereich kann in Abhängigkeit
zur Art der Kupplung - Reibkupplung, z. B. in Form einer Lamellen- oder Konuskupplung oder
formschlüssigen Kupplung mit oder ohne Abweisverzahnung - unterschiedlich groß sein. Die
genauen Werte sind vorzugsweise experimentell zu ermitteln. Die Information für den
geeignetsten Schaltzeitpunkt entnimmt die Elektronik z. B. aus der
Veränderungsgeschwindigkeit/-kraft der Übersetzung oder/und bzw. der Betätigungskraft/
geschwindigkeit von Fahrpedal oder/und Bremspedal oder anderen, dafür geeigneten
Betriebsparametern oder Einflußgrößen, die sich aus der experimentellen Ermittlung und
Erkenntnissen ergeben. Das Rückmeldesignal zur Anzeige der geschlossenen neuen Kupplung
ergibt den Impuls für die Einleitung der Korrekturverstellung Z bzw. tk.
Ebenso kann, wie oben näher erläutert, auch der Öffnungszeitpunkt für die alte
Kupplung unterschiedlich variiert werden bzw. um ein entsprechendes Maß tkv vorgezogen
werden.
Die Schaltkorrektureinrichtung mit zeitabhängiger Schaltkorrektur hat den Vorteil, daß
auf einen kostenaufwendigen Hydrostat-Drucksensor und in manchen Fällen auch auf einen
Hydrostat-Verstellweg-Sensor (Potentiometer; Weggeber) verzichtet werden kann. Dieses
Verfahren eignet sich sowohl für die Bereichsschaltungen als auch für die Festpunktschaltungen
KB; KH; KD bei Getrieben wie aus der DE 43 39 864 und EP 0 599 263 bekannt und auch für
Wende-Schaltungen, z. B. für den Reversierbetrieb einer Arbeitsmaschine - Radlader, Traktor-
Frontlader u. a. - Insbesondere bei Anwendung formschlüssiger Kupplungen mit bevorzugter
Ausbildung als Abweisverzahnung oder Reibkupplungen kann sehr schaltzeitverkürzend das
Öffnungssignal noch vor vollständiger Übergabe des Drehmomentes von der alten auf die neue
Kupplung, d. h. vor Ende der Verstellkorrektur Z bzw. Korrekturzeit tk eingeleitet werden, da
nach erfolgtem Öffnungssignal gegebenenfalls die betreffende bzw. alte Kupplung durch die
Abweisfunktion unterstützend aufgedrückt werden kann. Das Öffnungssignal wird somit um die
Zeit tkv vorgezogen, wobei tkv beeinflußbar ist durch ein oder mehrere oben genannter
Betriebssignale oder/und Änderungssignale. Der Verstellvorgang des Hydrostatgetriebes kann
somit weitgehend kontinuierlich auch während dem Öffnungsvorgang der vorgenannten
Kupplung fortgesetzt werden wodurch eine Funktionsüberschneidung des Öffnungssignals bzw.
des Öffnungsvorganges der genannten Kupplung und der Hydrostat-Verstellung wirksam ist,
wodurch eine Schaltzeit-Verkürzung und hohe Schaltqualität erzielt wird.
Das System erkennt Schub-, Zug- oder Hoch- Rückschaltung aus der jeweiligen
Motordrehzahl und der Drosselklappenstellung bzw. der Größe der Motoransteuerung, woraus
die Korrektur-Richtung der Hydrostat-Verstelleinrichtung bestimmt wird.
Unterstützend zur Schaltkorrektur-Einrichtung kann gemäß der Erfindung auch eine
zusätzliche Beeinflussung bzw. Absenkung des Motor-Drehmomentes innerhalb der Schaltphase
dienen durch automatische Gasrücknahme, z. B. bei Anwendung eines elektronischen Gaspedals,
um optimale Schaltqualität für die Bereichs-, Wende- und Festpunktschaltungen in allen
Betriebssituationen zu erzielen.
Beim Schließen einer neuen Kupplung wird zwangsläufig durch den Befüllungsvorgang
dieser Kupplung eine Druckabsenkung des Steuerdruckes für die geschlossenen Kupplungen
bewirkt, was zu einer Drehmomentabsenkung oder gar zum Öffnen der geschlossenen bzw. alten
Kupplung führen kann. Das gilt für alle hydraulisch betätigbaren Kupplungen oder
vergleichbare Einrichtungen oder Verbraucher. Um dies zu verhindern ist eine Einrichtung 64′
gem. Fig. 7 vorgesehen, die einen Ölrückfluß und somit einen Druckabbau des Steuerdruckes
für die alte bzw. die geschlossene Kupplung verhindert oder verringert. Weitere Vorteile dieser
Einrichtung 64′, die bevorzugt als Rückschlag-Ventil innerhalb des Schaltventils 64 oder als
separate Einrichtung ausgebildet ist, sind, daß die Speiseölmenge und somit die Speisepumpe
36 kleiner oder/und ein vorgesehener Hydrospeicher 36′ ebenfalls kleiner ausgeführt werden
oder auf diesen ganz verzichtet werden kann. Desweiteren kann bei Anwendung einer
formschlüssigen Kupplung, insbesondere bei einer Ausführung wie in der DE 41 26 650 A1, die
bevorzugt Mitbestandteil dieser Erfindung ist und darin in Fig. 3, 3a und 3e dargestellt, mit
einem niedrigeren Mitnehmerprofil ausgebildet werden, wodurch der Schaltweg und somit das
Druckölvolumen auf ein geringeres Maß abgesenkt werden kann. Bei vorgenannter Kupplung
mit formschlüssiger Kupplungsverzahnung handelt es sich um eine Kupplungseinrichtung, bei
der auf einen Kupplungsträger ein drehfester aber axial verschiebbarer Kupplungsring
angeordnet ist, der durch einen axialverschiebbaren hydraulisch betätigbaren Kolben
beaufschlagt wird, wobei beim Schließen der Kupplung der genannte Kupplungsring in das
entsprechende Gegenprofil der zweiten Kupplungshälfte eingreift. Das genannte
Kupplungsprofil kann in abweisender oder nichtabweisender Form ausgebildet sein.
Die vorgenannte Einrichtung 64′ ist bevorzugt als Rückschlagventil innerhalb eines
Schaltventils 64, gemäß Fig. 7d dargestellt, ausgeführt, z. B. derart, daß ein Steuerkolben 64a
ein verschiebbares Verschlußelement 64b besitzt, das über ein Federelement 64c nach
geschlossener Kupplung die Zuflußleitung 64e zur Kupplung verschließt. Nach geschlossener
Kupplung sind gleiche Druckverhältnisse in der Steuerleitung K und dem Steuerdruck P
gegeben, wodurch geringe Federkraft der Feder 64c ausreichend ist, um das Verschlußelement
bzw. den Kolbenring 64b in Verschlußstellung zu bringen. Das Schaltventil wird bevorzugt
über ein Magnetventil 64d angesteuert, das als Vorsteuerventil wirksam ist. Im geöffneten
Zustand wird das Schaltventil bei nichtangesteuertem Zustand des Magnetventils 64d gegen
die Kraft einer Feder 64c in Neutralstellung gehalten, wobei die Kupplungsleitung 64e mit
der Rücklaufleitung 64g drucklos verbunden ist. Hierbei wird der Verschlußkörper 64b durch
den Steuerdruck P gegen den Druck der Feder 64c in einer festen Position zum Schaltkolben
64a gehalten und zwar solange, bis nach einem erfolgten Schaltvorgang die Kupplung
geschlossen ist.
Die Öl-Rücklaufsperre in der Kupplungs-Druckleitung hat den weiteren Vorteil, daß
Veränderungen des Systemdruckes durch irgendwelche zuschaltbare Verbraucher oder andere
ein Kupplungsöffnen verhindern.
Das Getriebe sieht zur Verbesserung des Getriebewirkungsgrades ein Druckventil 65
(Fig. 5) vor, das eine von verschiedenen Betriebsparametern abhängige Druckmodulation des
Systemdruckes bzw. des Speisedruckes bewirkt. Das Druckventil 65′ ist auf einen
Mindestdruck eingestellt, der bei niedrigem Lastzustand oder/und bei niedriger Motordrehzahl
ausreicht zur Versorgung des Hydrostatgetriebes oder/und der Kupplungsansteuerung K1 bzw.
K2. Bei höherem Lastzustand wird durch ein lastabhängiges Signal, insbesondere
Hydrostatdrucksignal e oder/und bei höherer Motordrehzahl über ein Drehzahldrucksignal b
der Systemdruck entsprechend angehoben. Dies bedeutet, daß bei überwiegend Teillastbetrieb
geringer Leistungsverlust durch die Speisepumpe 81 gegeben ist.
Bei Ausführung des stufenlosen Leistungsverzweigungsgetriebes mit sekundär
geregeltem Hydrostatgetriebe 36 ist, wie in Fig. 5a dargestellt, die Verstellregelung
erfindungsgemäß so ausgebildet, daß nur ein Verstellzylinder 79 bzw. gemeinsames
Verstellorgang sowohl für die Primärregelung als auch für Sekundärregelung, d. h. für die
Regelung der Hydrostateinheit A und B, wirksam ist. Dies ist in nicht dargestellter Weise auch
bei Radialkolben-Hydrostaten anwendbar. Der Verstellzylinder 79 ist hierbei bevorzugt parallel
versetzt zur Triebachse einer oder beider der Hydrostateinheiten A und B angeordnet. Ein
Verstellkolben 80 steht in Wirkverbindung mit der Schwenkscheibe 75 der ersten
Verstelleinheit A. Über einen Kolbenweg SV wird der gesamte positive und negative
Verstellbereich der ersten Hydrostateinheit A durchfahren. Bei Schwenkscheiben-Stellung V0
ist das Fördervolumen der ersten Hydrostateinheit A auf Fördervolumen Null eingestellt, was
bei einem Leistungsverzweigungsgetriebe einer gewissen Vorwärts-Fahrgeschwindigkeit bei
hydraulischer Leistung Null entspricht wie in Fig. 2e und 2f dargestellt. Bei Schwenkscheiben-
Stellung VV ist die Hydrostateinheit A auf maximales Fördervolumen eingestellt, was sowohl
beim Zweibereichsgetriebe (gem. Fig. 1; 2b u. a.) als auch beim Einbereichsgetriebe (gem. Fig. 2c;
2d) Drehzahlgleichheit und Blockumlauf aller Glieder des Summierungsplanetengetriebes 37
und 37a entspricht. Beim Einbereichsgetriebe gem. Drehzahlplan Fig. 2e beginnt ab diesem
Punkt VV die Sekundärregelung, wobei bei Weiterverstellung des Verstellkolbens 80 eine
Rückstellung des Fördervolumens der Hydrostateinheit B folgt, indem die sekundäre
Verstellscheibe 76 von maximalem Verstellwinkel auf entsprechend kleinen Verstellwinkel
zurückgestellt wird über einen möglichen Sekundärverstellweg SS. Bei Stellung VS ist die
Endübersetzung des Getriebes gem. Ausführung Fig. 2a; 2c erreicht. Die Sekundärregelung
kann, wie in Fig. 5a dargestellt, über einen Verstellkolben 80, der bei Beginn der
Sekundärregelung auf ein entsprechendes Druckstück 82 drückt, realisiert werden. In einer
anderen nicht dargestellten Ausführung wird ein innenliegender getrennter Verstellkolben im
selben Verstellzylinder 79 auf die Schwenkscheibe 76 der zweiten Hydrostateinheit B
wirksam. In einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform kann die Sekundärregelung
bereits innerhalb des Primärregelbereiches erfolgen, wobei z. B. innerhalb des Verstellweges bzw.
Verstellwinkel αV die Sekundärverstellung erfolgt, wobei das Druckstück 82 entsprechend
länger ausgebildet werden muß. Hierbei könnte z. B. bei maximalem Verstellwinkel 20 beider
Hydrostateinheiten A und B nach einem Verstellweg αV 10° die Sekundärregelung beginnen,
wobei am Endpunkt der Übersetzung bei einem Verstellwinkel αV = 20° entsprechend der
Endstellung VV der Winkel αS der sekundären Schwenkscheibe 76 ca. 10° entsprechen
würde. Dies bedeutet, daß bei dieser Ausführung am Ende der Primärverstellung bei Stellung
VV der Endpunkt VS bei einem sekundären Verstellwinkel αS von etwa 10° erreicht ist.
Der Verstellkolben 80 ist bei dieser zuletzt beschriebenen Ausführungsform auch über
eine Gelenkstange formschlüssig mit der Schwenkscheibe 75 verbunden, wobei bevorzugt die
Kolbenstange 80′ als Hohlkörper ausgebildet ist und das Verbindungsstück zwischen Kolben
80 und Schwenkscheibe 75 eine innenliegende Zug- und Druckstange mit gelenkiger
Verbindung darstellt. Die Feder 77 kann hierbei entfallen.
Eine Druckfeder 83 dient zur Lagefixierung des Verstellkolbens 80. Weitere, nicht
dargestellte Federeinrichtungen, bevorzugt im Bereich des Verstellkolbens 79 mit doppelter
Funktion, wie z. B. aus üblichen Verstelleinrichtungen hydrostatischer Getriebe bekannt, kann
hier ebenfalls verwendet werden, z. B. zur Fixierung einer Neutrallage, die z. B. dem
Anfahrpunkt, d. h. Fahrgeschwindigkeit Null des Fahrzeugs entspricht. Auch eine Feder-
Arretierung bei V0 kann sinnvoll sein, insbesondere für widerstandsfreies Starten des Motors
bei Kaltzustand oder Winterbetrieb.
Insbesondere beim Einbereichsgetriebe gem. Fig. 2a; 2c; 2d, das keine
Bereichskupplungen enthält, besitzt das Getriebe ein Bypassventil 84 gem. Fig. 5, das zwischen
den beiden Arbeitsdruckleitungen der Hydrostateinheiten A; B geschaltet ist, welches
insbesondere bei Motorstarten, Abschleppbetrieb, Motor starten durch Anschieben oder auch zur
Optimierung einer beschriebenen Festpunktschaltung oder allgemein zur Herstellung eines
lastlosen Zustandes sinnvoll anwendbar ist. Die Betätigung des Bypassventils kann, je nach Art
der gestellten Forderungen, automatisch oder manuell erfolgen. Z.B. zur Vorbereitung nach
Wählhebel-Betätigung ist für den Anfahrvorgang bevorzugt eine automatische Betätigung des
Bypassventils vorteilhaft. Bei Fahrzeug-Stillstand, insbesondere bei Wählhebelstellung
"Neutral" oder/und "Park" ist zweckmäßigerweise immer die Bypassfunktion eingeschaltet. Bei
Vorwahl der Fahrtrichtung "Rückwärts" oder "Vorwärts" wird das Bypassventil 84 automatisch
nach einer vorgegebenen Charakteristik geschlossen. Der Schließvorgang ist bevorzugt derart
gestaltet, daß beim Einbereichsgetriebe, das keine Bereichskupplung bzw. keine abtriebsseitige
Trennkupplung besitzt, nach gestartetem Motor die Verstelleinrichtung des Hydrostatgetriebes
automatisch die Anfahrstellung einnimmt, was der Hydrostatstellgröße VN entspricht. Diese
Stellgröße kann, je nach Getriebeauslegung, etwa 60% des maximal negativen Verstellwinkels
entsprechen, wie z. B. in Drehzahlplan Fig. 2e dargestellt. Bevorzugt ist die Verstelleinrichtung
durch eine mechanische Einrichtung, insbesondere Federeinrichtung, bei Fahrzeugstillstand
immer an dieser Stelle arretiert, so daß keine oder nahezu keine Differenzölmengen zwischen
den Arbeitsdruckleitungen der beiden Hydrostateinheiten A; B über das Bypassventil 84
ausgeglichen werden müssen. In den meisten Anwendungsfällen kann daher das Bypassventil
84 bei Neutralstellung immer geschlossen bleiben, so daß eine Betätigung nur zum Starten des
Motors bei Winterbetrieb bzw. bei sehr kaltem Öl oder/und Starten des Motors durch Anschieben
erforderlich ist. Die Betätigung kann hierbei bevorzugt durch eine manuelle Betätigung oder
auch automatisch über die Steuer- und Regeleinrichtung bzw. Elektronik ausgelöst werden,
wobei bei elektronischer Ansteuerung der Schließvorgang des Bypassventils bevorzugt
elektronisch aktiviert wird. Dabei ist sichergestellt, daß bei Motorstillstand das Bypassventil 84
immer geöffnet ist. Das Bypassventil 84 ist verschiedenartig ausführbar. Je nach
Anwendungsfall und Forderungen ist ein spontaner oder allmählicher Druckaufbau bzw.
Schließvorgang vorgesehen. Für das Motor starten empfiehlt es sich, einen allmählichen
kontinuierlichen Druckaufbau bzw. kontinuierlichen Schließvorgang zu realisieren, der
bevorzugt druckabhängig funktioniert und vorteilhaft nach Vorwahl der Fahrtrichtung zur
Schwenkscheiben-Einstellung auf Anfahrstellung VN dienen kann, indem z. B. druckabhängig
der Verstellvorgang bis Erreichen des Einstellpunktes VN unterstü 27823 00070 552 001000280000000200012000285912771200040 0002019625706 00004 27704tzt werden kann.
Die Erfindung sieht desweiteren zur Verbesserung der Schaltqualität vor, daß insbesondere bei
Anwendung von formschlüssigen Bereichskupplungen die Schaltung vom alten in den neuen
Schaltbereich nicht bei absolutem Synchronzustand der zu schließenden neuen Kupplungsglieder
stattfindet, sondern daß innerhalb eines zulässigen Synchronbereiches der Schaltvorgang bereits
vor Erreichen des absoluten Synchronzustandes vollzogen wird. Diese Einrichtung ist
insbesondere für formschlüssige Kupplungen mit einer Kupplungsverzahnung vorgesehen. Das
Schalten bei absolutem Synchronzustand führt vereinzelt dazu, daß bei Aufeinandertreffen der
Zahnköpfe beider Kupplungshälften ein schnelles und sicheres Ineinandergreifen erschwert
wird. Um dies zu vermeiden, wird gemäß der Erfindung eine mehr oder weniger gezielte Relativ-
Drehzahl der beiden Kupplungshälften zueinander vorgegeben bzw. vorprogrammiert, wodurch
in jedem Schaltvorgang ein sicheres Ineinandergreifen der Kupplungsglieder gewährleistet ist.
Die Größe der Relativ-Drehzahl kann eine konstante Größe oder eine von einem oder mehreren
verschiedenen Betriebsparametern abhängige variable Größe sein. Die günstigste Relativ-
Drehzahl zur Erzielung optimaler Schaltvorgänge wird vorzugsweise experimentell ermittelt.
Einflußgrößen sind der leckölbedingte Drehzahlschlupf des Hydrostat-Getriebes, der seinerseits
von Öltemperatur, Drehzahlen und anderen Betriebsgrößen abhängig sein kann. Besonders
vorteilhaft ist diese Schalteinrichtung bei Anwendung formschlüssiger Schaltkupplungen mit
oder ohne Abweisverzahnung, bei denen ein auf einen Kupplungsträger drehfest und axial
verschiebbarer Kupplungsring und ein hydraulisch beaufschlagter Druckkolben angeordnet ist
wie in der DE 37 00 813 und EP 0 343 197 näher beschrieben. Um eine nahtlose
Bereichsschaltung zu erzielen, wird der Schaltvorgang entsprechend vor Erreichen des
Synchronzustandes vollzogen, wodurch nicht der volle Verstellweg des Hydrostatgetriebes
ausgenutzt werden muß. Dies hat den Vorteil, daß die beschriebene Hydrostat-Verstell-
Korrekturgröße Z, die innerhalb beider geschlossener Kupplungen aktiviert wird,
dementsprechend kleiner gehalten werden kann, wodurch zusätzliche Schaltzeit-Verkürzungen
erzielt werden. Da es sich bei der genannten Relativ-Drehzahl um geringe Größen mit geringem
Relativ-Drehmoment handelt, ist kein Schaltstoß spürbar und Verschleißerscheinungen
vernachlässigbar gering.
Die Erfindung beinhaltet desweiteren ein hydrostatisch-mechanisches Leistungsverzweigungs
getriebe 70a gemäß Fig. 4a mit zwei Vorwärtsfahrbereichen, wobei der erste Vorwärts-
Fahrbereich rein hydrostatisch und der zweite Vorwärts-Fahrbereich mit Leistungsverzweigung
arbeitet. Der Rückwärtsbereich ist identisch mit dem ersten Vorwärts-Fahrbereich und arbeitet
ebenfalls rein-hydrostatisch. Das Getriebe besteht aus einer ersten Hydrostateinheit A
verstellbaren Volumens und einer zweiten Hydrostateinheit B bevorzugt konstanten Volumens,
dem ein Summierungsplanetengetriebe 37b zum Aufsummieren der am Getriebe-Eingang
aufgeteilten hydraulischen und mechanischen Leistung innerhalb des zweiten Fahrbereiches.
Das Summierungsplanetengetriebe 37b; 37c ist dreiwellig, wobei die erste Welle Hohlrad 30′
bzw. 30′′ mit der zweiten Hydrostateinheit B in Triebverbindung steht. Die zweite Welle 32′
bzw. 32′′ des Summierungsplanetengetriebes ist über eine Kupplung K2′ mit der
Antriebswelle 16 und auch der ersten Hydrostateinheit A innerhalb des zweiten
Schaltbereiches verbindbar. Die dritte Welle 31′; 31′′ ist mit der Abtriebswelle 12′; 65′, 64′
verbunden. Über eine Kupplung K1′ ist innerhalb des ersten Schaltbereiches die zweite
Hydrostateinheit B mit der Abtriebswelle 12′; 64′, 65′ verbindbar. Das
Summierungsplanetengetriebe 37b besitzt ein Hohlrad 30′, welches die erste Welle, eine
Stegwelle 32′, welche die zweite Welle und ein Sonnenrad 31′, welches die dritte Welle des
Summierungsplanetengetriebes bildet. Das Getriebe 70a ist für die Anwendung, insbesondere
für frontgetriebene Fahrzeuge ausgelegt, wonach das Hydrostatgetriebe 36 mit den beiden
Hydrostateinheiten A und B koaxial zur Antriebswelle 16 und das
Summierungsplanetengetriebe 37b achsversetzt zur Antriebswelle angeordnet ist. Die
Kupplung K2′ zum Schalten des zweiten Schaltbereiches ist achsgleich zum Hydrostatgetriebe
und der Antriebswelle 16 plaziert. Die Kupplung K1′ zum Schalten des ersten Fahrbereiches
ist koaxial zum Summierungsplanetengetriebe angeordnet. Ein Achsdifferential-Getriebe 15
wird über eine Stirnradstufe 13, 14 mit der Abtriebswelle 12′ verbunden. Die Stirnradstufe
10′ und 11′ stellt innerhalb des ersten Schaltbereiches bei geschlossener Kupplung K1′ die
Triebverbindung zur Abtriebswelle und im zweiten Schaltbereich die Triebverbindung zur
ersten Welle - Hohlrad 30′; 30′′ - zum Summierungsplanetengetriebe 37b; 37c her. Über die
Stirnradstufe 10′ und 11′ wird bei geschlossener Kupplung K2′ eine Triebverbindung
zwischen Antriebswelle 16 und der zweiten Welle 32′; 32′′ des Summierungsplanetengetriebes
37b; 37c hergestellt. Durch die Art der Anordnung der einzelnen Getriebekomponenten, wie in
Fig. 4a dargestellt, - Hydrostatgetriebe 36 koaxial zur Antriebswelle 16, Summierungs
planetengetriebe 37b; 37c achsversetzt und das Achsdifferential-Getriebes 15 auf einer
weiteren Achse versetzt angeordnet - wird eine kompakte und kurze Bauweise des Getriebes
erzielt.
Im Anfahrzustand ist die erste Hydrostateinheit A auf Null-Förderung eingestellt. Nach
Vorwahl der Fahrtrichtung "Vorwärts" wird die Kupplung K1′ geschlossen, wodurch eine feste
Triebverbindung der zweiten Hydrostateinheit B mit der Abtriebswelle 12′ sowie den
Ausgangswellen 64, 65 des Differential-Getriebes 15 hergestellt ist. Nun wird die erste
Hydrostateinheit A verstellt bis zur Endstellung, wobei der erste Fahrbereich voll durchfahren
wird. Die Glieder der Kupplung K2′ haben in diesem Zustand Synchronlauf erreicht, wonach
das Schaltsignal zum Schließen dieser Kupplung erteilt wird. Nach Schließen der Kupplung K2′
wird die Kupplung K1′ unter Berücksichtigung einer beschriebenen Schalt-Korrektur geöffnet.
In diesem Zustand ist eine mechanische Triebverbindung zum Übertragen der mechanischen
Leistung über die Kupplung K2′ Stirnradstufe 10′ und 11′ sowie eine hydrostatische
Triebverbindung über die Stirnradstufe 10′′ und 11′′ gegeben. Über das Summierungs
planetengetriebe 37b; 37c werden nun die hydraulische und mechanische Leistung
aufsummiert, die gemeinsam über eine dritte Welle 31′; 31′′ zur Abtriebswelle 12′ geleitet
wird. Innerhalb des zweiten Schaltbereiches, der also mit Leistungsverzweigung arbeitet, wird
die Hydrostateinheit A von der vorgenannten Endstellung zurückgeregelt auf "Null" und
darüber hinaus bis zu seiner negativen Endstellung, bei der die Endübersetzung des Getriebe
erreicht ist. Der Rückwärtsbereich ist identisch mit dem ersten Vorwärts-Fahrbereich, wobei
nach Fahrtrichtungs-Vorwahl die erste Hydrostateinheit A in die Gegenrichtung bzw. negative
Verstellrichtung ausgeschwenkt wird.
Das Getriebe ist verschiedenartig ausführbar wie aus Fig. 4b, 4c und 4d ersichtlich. Bei
Ausführung gemäß Fig. 4b ist im Gegensatz zur Ausführung 70a der mechanische Getriebeteil
Kupplung 2′, Stirnräder 10′ und 10′′ zwischen Antriebsmotor und dem Hydrostatgetriebe 36
angeordnet. Bei Ausführungsform 70b kann ein Getriebe für verschiedene Anwendungen
gebildet werden, wobei der Antrieb beliebig über Antriebswelle 16 oder 16′ erfolgen kann und
der Abtrieb 64′ und 65′ achsversetzt erfolgt. Das Summierungsplanetengetriebe ist ebenfalls
verschiedenartig ausführbar. Das Summierungsplanetengetriebe 37c gemäß Fig. 4d ist derart
aufgebaut, daß die erste Welle ein Hohlrad 30′′, die zweite Welle die Stegwelle 32′′ bildet, auf
der ineinandergreifende Planetenräder 34′ und 33′ gelagert sind, wobei die ersten
Planetenräder 34′ mit einem Hohlrad 30′′, das die erste Welle bildet und die zweiten
Planetenräder 33′ mit einem zweiten Hohlrad 31′′, das die dritte Welle des
Summierungsplanetengetriebes bildet, eingreifen. Je nach den Bauraumforderungen kann das
Hydrostatgetriebe 36 als eine Baueinheit, wie in Fig. 4a in form pack-to-pack dargestellt oder
auf zwei Achsen übereinander, wie in Fig. 4c dargestellt, ausgeführt werden.
Zur Verbesserung des Schwingungs- und Geräuschverhaltens besitzt das Getriebe eine
Schwingungs-Dämmeinrichtung 42, gem. Fig. 2.1, die so ausgebildet ist, daß zwischen einem
äußeren, insbesondere als Blechprägeteil ausgebildeten Trägerglied 101 und einem inneren,
ebenfalls bevorzugt als Blechprägeteile ausgebildeten Trägerteil 104 ein elastisches, bevorzugt
aus Elastomer 102 bestehendes Dämmelement vorgesehen ist. Diese Dämmeinrichtung 42′ ist
zwischen dem Getriebegehäuse 1 und dem Hydrostatgetriebe 36 gelagert. Es ist so
ausgebildet, daß sowohl das Reaktions-Drehmoment am Hydrostatgetriebe 36 als auch axiale
Kräfte, welche z. B. aus einer Schrägverzahnung des Getriebes resultieren, geräusch- und
schwingungsisolierend abgefangen werden. Die Axialkräfte werden bei dieser Einrichtung durch
eine entgegengerichtete Lagereinrichtung 51; 8 abgefangen. Diese entgegengerichtete
Lagereinrichtung 51; 8 kann als Reibelement mit oder ohne elastischen Eigenschaften
ausgebildet sein, wobei zusätzlich eine Reibdämmung bewirkt wird. Auf sehr kostengünstige
Weise kann die Reib-Dämm-Einrichtung 51; 8 zwischen dem Hydrostatgetriebe 36 und einem,
bevorzugt als Blechelement ausgebildeten Getriebeglied oder Gehäusedeckel 38; 19 angeordnet
sein. Der als Blechprägeteil ausgebildete Gehäusedeckel 38; 19 kann zweckmäßigerweise aus
einem geräuschisolierenden Sandwich-Blech bestehen. Zur Erzielung hoher Geräuschminderung
bzw. der gewünschten Elastizität der Dämmeinrichtung 42′ kann der ringförmige Dämmkörper
102 mit angepaßten Ausnehmungen 103 mit oder ohne Axialkraft erzeugender Wirkung
versehen werden. Das äußere Trägerglied 101 ist mit Mitnehmern 107 ausgestattet, die in
entsprechende Ausnehmungen 105 des Gehäuses 1 eingreifen, um eine drehfeste Verbindung
zum Gehäuse herzustellen. Der am Hydrostatgehäuse 36 gelagerte Innenkörper 104 besitzt
Mitnehmer 108, die in entsprechende Ausnehmungen 109 des Hydrostatgehäuses 36
eingreifen, um eine drehfeste Verbindung zum Hydrostatgetriebe 36 herzustellen. Die
Mitnehmer 105 und 107 oder/und 108 und 109 sind mit geraden oder schrägen
Mitnehmerflächen ausgebildet, wobei bei schrägen Mitnehmerflächen eine aus dem
Reaktionsmoment des Hydrostatgetriebes 36 resultierende axiale Kraftkomponente entsteht.
Hierzu besitzen die Mitnehmer 105, 107 oder/und 108, 109 entsprechende Schrägflächen 110,
über welche die Umfangskraft übertragen wird, woraus die genannte Axialkraft erzeugt wird.
Die vom Reaktionsmoment bzw. Drehmoment des Hydrostatgetriebes 36 und dem
Schrägungswinkel der Schrägflächen 110 abhängige Axialkraft wird gegen die Reibelemente
51; 8 abgestützt, wobei ein entsprechendes Reibmoment erzeugt wird. Durch gezielte
Abstimmung der Elastizität und Formgebung der Dämmeinrichtung 42′ oder/und des
Schrägungswinkels der Schrägflächen 110 und der Reib-Dämm-Einrichtung 51; 8 ist eine,
insbesondere lastabhängige Optimierung der Geräusch- und Schwingungsreduzierung möglich.
Der als Blechprägeteil ausgebildete Gehäusedeckel 38; 19 besitzt eine gewisse Elastizität in
Axialrichtung, wodurch begrenzte Fertigungstoleranzen ausgeglichen werden können. Der
bevorzugt aus Elastomer ausgebildete Dämmkörper 102 besitzt Ausnehmungen 103, die im
Diagonal-Schnitt der Zeichnung gem. Fig. 2.2 entsprechen. Bei einer derartigen Ausführung
wird in Abhängigkeit zum Reaktionsmoment des Hydrostatgetriebes 36 eine Axialkraft erzeugt,
die zur genannten Reibdämpfung führt. Die Ausnehmungen 103 sind so gestaltet, daß z. B.
zwischen schräggestellte Zwischenstege 103′ entstehen. In Abhängigkeit zum genannten
Reaktionsmoment des Hydrostatgetriebes wird auf der einen Seite dem inneren Trägerteil 104
eine Umfangskraft in Richtung U1 und auf der Gegenseite dem äußeren Trägerglied 101 eine
Umfangskraft in Gegenrichtung U2 erzeugt, wobei durch die schräggestellten Zwischenstege
103′ eine automatische Axialkraft A1 erzeugt wird, welche an der gegengerichteten Lagerstelle
51; 8 und deren gegengerichteten Reibflächen an dem Reibelement 8′ abgestützt wird, woraus
die genannte Reibdämmung wirksam wird. Je nach Richtung des genannten
Reaktionsmomentes können die Zwischenstege 103′ in die eine oder in die andere
Schrägrichtung gestellt werden. Es ist auch möglich, Teilbereiche z. B. die eine Umfangshälfte
mit rechtsgegerichteten und die andere Umfangshälfte mit linksgerichteten Zwischenstegen
103′ auszubilden, so daß unabhängig von der Kraftrichtung bzw. Drehmomentrichtung eine
Axialkraft wirksam wird. Die Hydrostatlagerung 42′; 42′′; 7; 9 kann also verschiedenartig
ausgeführt sein, z. B. ist es auch möglich, in nichtdargestellter Weise zwischen den beiden
Trägergliedern 101 und 104 zwischengelagerte elastische oder nichtelastische Elemente lose so
einzulagern, daß bei Verdrehung sowohl in die eine als auch in die andere Richtung Axialkraft
ausgelöst wird. Hierzu können z. B. kegelförmige elastische oder nichtelastische Glieder
Verwendung finden. Eine weitere Ausführungsform der Hydrostatlagerung gem. Ausführung
Fig. 2.3 sieht vor, daß das Lagerelement 42′′ als Blechprägeteil ausgeführt ist, wobei zwischen
den beiden Trägergliedern 101′ und 104′ der übertragende Bereich 111 so ausgebildet ist, daß
eine federnde Wirkung in Axial- oder/und in Umfangsrichtung wirksam ist. Der Federbereich
111 kann hierbei ebenfalls schräggestellte Zwischenstege 111 beinhalten, wobei Teilbereiche
des bevorzugt als Blechprägeteil ausgebildeten Lagers 42′ mit entsprechenden Ausnehmungen
so versehen sind, daß die gewünschte Federkraft-Wirkung erzeugt wird. Um den gewünschten
optimalen Effekt zu erzielen, wird die optimale Formgebung bevorzugt experimentell ermittelt.
Die Trägerglieder 101′ und 104′ können einteilig oder mehrteilig ausgeführt sein. Bei
zweiteiliger Ausführung ist es möglich, schräggestellte, bevorzugt federnde Zwischenstege,
analog den Stegen 103′, so gegeneinander zu richten, daß bei Verdrehung durch das
Reaktionsmoment Axialkraftwirkung ausgelöst wird für die erwähnte Reibdämpfung. Das
äußere Trägerglied 101′ und das innere Trägerglied 104′ ist jeweils verdrehgesichert durch
entsprechende Mitnehmer 107′ und 108′, die in angepaßte Ausnehmungen 105 des Gehäuses
und 109 des Hydrostatgetriebes 36 eingreifen.
Um den Forderungen nach extrem kurzer Bauweise, insbesondere bei frontgetriebenen
Fahrzeugen, gerecht zu werden, sieht die Erfindung vor, die Hydrostateinheiten A und B
übereinander anzuordnen wie in Fig. 4f und 4g dargestellt. Die erste Hydrostateinheit A wird
hierbei über einen Triebstrang - Stirnradstufe 16b oder auch Kettenantrieb - angetrieben.
Beide Hydrostateinheiten A und B sind vorzugsweise auch als gemeinsame Baueinheit
ausgebildet, die gegenüber dem Getriebegehäuse 1 geräusch- und schwingungsdämmend,
vor allem elastisch, gelagert sind. Koaxial zur Antriebswelle 16 ist die zweite Hydrostateinheit
B und das Summierungsplanetengetriebe 37; 37′; 37a; 37b; 37c angeordnet, wobei, wie in Fig.
4f dargestellt, die Hydrostateinheit B zwischen dem Triebstrang 16b und dem abtriebsseitigen
Triebstrang 10 angeordnet ist. Gemäß Ausführung Fig. 4g ist das
Summierungsplanetengetriebe 37; 37′; 37a; 37b; 37c zwischen dem Triebstrang 16b und der
zweiten Hydrostateinheit B plaziert, wobei Summierungsplanetengetriebe und Hydrostat-
Einheit B ebenfalls koaxial zueinander gelagert sind. Die Antriebswelle 16a kann hierbei auch
alternativ koaxial zur ersten Hydrostateinheit A eintreiben. Das Differential-Getriebe 15 wird
gemäß Ausführung Fig. 4f über einen Triebstrang 10, 11, 12, 13, 14 ähnlich Ausführung Fig. 1
angetrieben. Bei Ausführung Fig. 4g erfolgt der Abtrieb zum Differential 15 über einen
Triebstrang 10, 13a, 14, der zwischen Summierungsplanetengetriebe und dem Triebstrang 16b
liegt.
Die Erfindung sieht, wie im Schaltplan Fig. 5 dargestellt, zur Stabilisierung der
Hydrostat-Aggregate A/B eine von einem oder mehreren Betriebsparametern abhängige
modulierbare Anpressung der Hydrostat-Elemente bzw. des Zylinderblockes an die
Steuerscheibe vor wie im Europäischen Patent 0 357 698 näher beschrieben. Hierbei wird ein
von der Antriebsdrehzahl oder/und dem Hydrostatdruck abhängiger Druck erzeugt, der die
betreffenden Hydrostat-Aggregate zur inneren Stabilisierung an ihre Steuerscheiben mit
entsprechend unterschiedlicher bzw. angepaßter Kraft, insbesondere als Zusatzkraft zu einer
Federkraft andrückt. Dieser genannte variable Druck e′ entspricht somit dem jeweiligen
Belastungszustand des Getriebes. Gemäß der Erfindung wird an dieser Druckleitung e′ die
Schmierölleitung 81′ angeschlossen, wobei der Schmierdruck oder die Schmierölmenge durch
ein Mengen- oder Drosselventil 82′ und den Druck e′ bestimmt wird. Die Schmierölmenge
wird hierdurch sinnvoll dem jeweiligen Belastungszustand angepaßt, wobei der Leistungsbedarf
für die Versorgungs- bzw. Speisepumpe 81 sich dem jeweiligen Lastzustand anpaßt und somit
bei überwiegendem Teillastbetrieb der Leistungsverlust aus der Speisepumpe minimiert wird.
Auf diese Weise wird eine sehr wirtschaftliche, verlustarme und dennoch kostengünstige
Druckölversorgung für das gesamte Getriebe erzielt, womit auch die Kupplungsdrücke für die
Bereichskupplungen K1, K2 dem Leistungszustand automatisch angepaßt werden.
Zur Sicherstellung einer guten Schmierölversorgung, insbesondere der Planetenräder bei
einem bevorzugt automatischen Kraftfahrzeuggetriebe sieht die Erfindung eine
Ölführungseinrichtung 115; 130; 131 gem. Fig. 2.5, 2.6, 2.7 vor. Diese Einrichtung ist so
gestaltet, daß in die zentrale Ölbohrung 126 des Lagerbolzens 126 für das Planetenrad 120
ein entsprechender Ölführungskörper 117; 133; 134 eingeführt wird, wobei die Halterung
dieses Ölführungskörpers bevorzugt in der zentralen Ölbohrung 126 oder/und der
querliegenden Ölbohrung 121 liegt. Der Ölführungskörper ist verschiedenartig ausführbar wie
in Fig. 2.5, 2.6, 2.7 dargestellt. Der Ölführungskörper 117 gem. Fig. 2.5 bildet ein Bauteil, das
für die Schmierung nur eines Planetenrades 120 bestimmt ist. Er besteht aus einem
rohrförmigen Körperteil 127 mit anschließender Ölfanghaube 116 ′ der vorzugsweise aus
Blech oder aus Rohr geprägt wird. Für eine sicheren Sitz sorgt eine eingeprägte Arretierklaue
123, die in die Querbohrung 121 eingreift und den Ölführungskörper 117 gegen Verdrehung
und Herauswandern sichert. Bei Herstellung als Blechprägeteil ist es zweckmäßig, die
Trennfuge, die sich bei Bildung des rohrförmigen Körperteils 127 ergibt, in dem unteren
Bereich, d. h. in dem Bereich der arretierten Klaue 123 zu legen. Um einen strammen festen
Sitz zu gewährleisten, kann der rohrförmige Bereich 127 in nichtmontiertem Zustand auf einen
größeren Durchmesser als die Schmierbohrung 126 ausgelegt sein, so daß im montierten
Zustand eine ständige Spannung und sicherer Sitz gewährleistet ist. Die oben genannte
Trennfuge kann relativ groß sein, da im Bereich 127 kein vollkommen geschlossenes Rohr
erforderlich ist. Die Bohrung 126 kann aufgrund vorgenannter Ausbildungsform auf große
Toleranz ausgelegt werden. Der Ölzufluß erfolgt sehr effektiv über den mit Pfeil dargelegten
Weg 127′, wobei zweckmäßigerweise in den Planetenträger 132 eine Ölrille 119
eingearbeitet ist, welche das zufließende Öl sammelt und über eine entsprechende Ausnehmung
118 in die Ölfanghaube 116 leitet. Der Ölführungskörper 117 ist einfach und kostengünstig
als Blechprägeteil herstellbar und montierbar; er kann auch als Kunststoffteil oder aus Rohr
gefertigt werden, wobei in zuletztgenanntem Fall die Ölfanghaube 116 aus einem
aufgeschlitzten Rohrteil, das entsprechend geprägt wird, geformt ist. Der Planetenradbolzen
124 für den Planetenträger 132 ist nach bekannter Weise verstemmt, indem der
Planetenbolzen-Durchmesser im Bereich der kegelförmigen Bohrungen 125 und 128 durch
entsprechendes Werkzeug gegen die Planetenträgerbohrung aufgeweitet wird oder/und in
Teilbereichen der genannten Kegelbohrung örtlich verformt wird.
Die Einrichtung 130 gem. Fig. 2.6 besitzt einen Ölführungskörper 133 mit
umlaufendem Ölführungskanal 136, der mehrere Planetenrädern 120 mit Schmieröl versorgt
und mehrere Ölfangtaschen 116′ miteinander verbindet und diesen Schmieröl zuleitet. Der
Ölführungskörper 133 wird ebenfalls über die zentralen Ölbohrungen 126 und der
querliegenden Schmierbohrung 121 befestigt. Eine angeprägte Nase 135, welche in die
Querbohrung 121 eingreift, dient zur Arretierung und Sicherung. Es handelt sich hierbei um
eine sehr einfache und ebenfalls als Blechprägeteil kostengünstig herstellbare Ausführung, die
einfach montierbar und auch demontierbar ist. Über den Ölführungskanal 136 wird das durch
die Fliehkraft nach außen geschleuderte Öl gesammelt und im Bereich der Planetenräder in die
Schmierbohrungen 126 und 121 geführt.
Ausführung 131 gem. Fig. 2.7 besitzt ähnlich der Ausführung 130 einen gemeinsamen
umlaufenden Ölkanal 137; 137′, der mehrere Planetenräder 120 gleichzeitig mit Schmieröl
versorgt. Der dem jeweiligen Planetenrad 120 zugeordnete Ölführungskörper 134 und der
ringförmige Ölführungskanal 137 bzw. 137′ bilden ein gemeinsames Bauteil, das bevorzugt ein
Blechprägeteil darstellt. Eine stabile und sichere Haltung bildet bei dieser Ausführung 131 der
rohrförmig gebildete Teil 141, welcher in die zentrale Schmierbohrung 126 des Lagerbolzens
124 eingepreßt wird. Wie bei Ausführung 115 beschrieben, ergibt sich auch hier eine mehr
oder weniger große Trennfuge 135, die zweckmäßigerweise im unteren Bohrungsbereich liegt.
Der zylindrische Teil 141 kann auch hier mit einem wesentlich größeren Durchmesser als die
Bohrung 126 ausgebildet sein, um im montierten Zustand eine ausreichende Vorspannung und
sicheren festen Sitz zu gewährleisten und Fertigungsungenauigkeiten der betreffenden Bauteile
auszugleichen. Diese Ausführung 131 ist ebenfalls einfach als Blechprägeteil oder als
Kunststoffteil ausführbar. Das Fangblech 138 kann beliebig ausgestellt werden und je nach den
baulichen Gegebenheiten eine weite Aufnahmeöffnung für den Ölzufluß 139 darstellen. Dies
kann auch bei Ausführung 130 in derselben Form ausgeführt werden, so daß eine eventuell
erforderliche Ölrille 119 und Ausnehmung 118 eingespart werden kann. Der innere
Durchgang 140, der bei einem Blech-Planetenträger 132 eine Schnittkante darstellt, kann
hierbei kostensparend unbearbeitet bleiben. Der ringförmige Ölkanal 137 kann beliebig
ausgeführt werden und je nach baulichen Verhältnissen und/oder unter Berücksichtigung
notwendiger Stabilität auf einen kleineren oder größeren Durchmesser 137 oder 137′
ausgeführt sein.
Der Ölführungskörper 115 kann ebenfalls wie die Ausführungen 130 und 131 über
einen gemeinsamen umlaufenden Ölkanal 136; 137; 137′ verbunden sein und für mehrere
Schmierstellen dienen. Ebenso kann Ausführung 131 als Einzelkörper für eine Schmierstelle,
wie Ausführung 115, ausgeführt sein.
Die aufgezeigten Ölführungseinrichtungen sind für alle Getriebe mit Planetengetrieben
vorteilhaft anwendbar, insbesondere bei Anwendung in Kraftfahrzeuggetrieben vor allem
automatischen Getrieben. Die Bauteile sind einfach und kostengünstig, bevorzugt als
Blechprägeteile oder Kunststoffteile ausführbar und erfordern keine zusätzlichen
Befestigungselemente. Sie sind einfach durch Einpressen, Einklipsen oder Einschlagen
montierbar.
Claims (40)
1. Hydrostatisch-mechanisches Getriebe mit Leistungsverzweigung bestehend aus einem
Hydrostatgetriebe mit einer ersten Hydrostateinheit (A) verstellbaren Volumens und einer
zweiten Hydrostateinheit (B) konstanten oder verstellbaren Volumens und einer
Leistungsverzweigungs-Einrichtung mit einem Summierungsplanetengetriebe (37; 37a), bei dem
die Antriebsleistung aufgeteilt wird in einen hydraulischen und einen mechanischen Zweig, die
vor dem Getriebeausgang wieder aufsummiert wird dadurch gekennzeichnet,
daß dem Leistungsverzweigungsgetriebe ein, insbesondere als Achsdifferential dienendes
Differentialgetriebe (15; 58) zugeordnet ist, insbesondere für den Antrieb eines frontgetriebenen
Fahrzeuges, welches achsversetzt zur Antriebswelle (16) angeordnet ist und über
Zwischenglieder (10, 11, 12, 13, 14 bzw. 10, 13a, 14) angetrieben wird, daß das Hydrostatgetriebe
(36) vorzugsweise eine gemeinsame Baueinheit für Hydrostateinheit (A und B) in form eines
Kompaktgetriebes bildet und die Baueinheiten Hydrostatgetriebe (36),
Summierungsplanetengetriebe (37; 37a) und gegebenenfalls Kupplungen (44) koaxial zueinander
angeordnet sind, daß das Getriebe als Einbereichsgetriebe ohne Bereichs-Schaltkupplungen oder
als Zweibereichsgetriebe mit vorzugsweise zwei Bereichs-Schaltkupplungen (K1; K2) ausgebildet
ist, und das Getriebe bei beiden Ausführungsformen über den gesamten Vorwärts- und
Rückwärts-Übersetzungsbereich mit Leistungsverzweigung arbeiten und wobei der
Rückwärtsbereich (BR bzw. BR′) im ersten Schaltbereich bzw. Verstellbereich des
Hydrostatgetriebes mitenthalten ist, derart daß im Anfahrzustand das Hydrostatgetriebe auf
eine gewisse bzw. definierte negative Verstellgröße (VN) eingestellt ist und daß das
Hydrostatgetriebe (36) vorzugsweise über geräuschisolierende bzw. geräuschdämmende
insbesondere elastische oder/und als Reibdämpfung wirkende Elemente (9; 50; 51; 8) gegenüber
dem Gehäuse (1) gelagert ist und die geräusch- und schwingungsisolierenden Elemente (9; 50;
51; 8) vorzugsweise gegen Radialkräfte, Axialkräfte und Umfangskräfte des Hydrostatgetriebes
gegenüber dem Gehäuse (1) wirksam sind.
2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Baueinheiten - Hydrostat-Getriebe (36), Summierungs-Planetengetriebe (37; 37a) und
gegebenenfalls Differential-Getriebe (15; 58) - in einem gemeinsamen Gehäuse (1) angeordnet
sind, wobei das Gehäuse (1) einteilig oder mehrteilig ausgebildet ist und bevorzugt eine zentrale
Gehäuse-Öffnung (20) vorgesehen ist, die als Montage-Öffnung für das Hydrostat-Getriebe (36),
das Summierungs-Planetengetriebe (37; 37a), gegebenenfalls die Kupplungen (K1, K2) und das
Abtriebsrad (10) dient und daß gegebenenfalls für die Montage einer zum Antriebsstrang
gehörenden Zwischenwelle (12) eine zweite, der zentralen Gehäuse-Öffnung (20)
gegenüberliegende, achsversetzt zur Zentralachse angeordnete Gehäuse-Öffnung (21) enthalten
ist, die mittels einem Gehäuse-Deckel (3), der vorzugsweise die Lagerung (24) für die
Zwischenwelle (12) enthält, verschließbar ist (Fig. 1; 2a; 2b) oder
daß die Baueinheiten - Hydrostat-Getriebe (36), Summierungs-Planetengetriebe (37; 37a) und
gegebenenfalls Differential-Getriebe (15; 58) - in einem gemeinsamen Gehäuse (1) angeordnet
sind, wobei das Gehäuse (1) einteilig oder mehrteilig ausgebildet ist und bevorzugt eine zentrale
Gehäuse-Öffnung (20) besitzt, die als Montage-Öffnung für das Hydrostat-Getriebe (36), das
Summierungs-Planetengetriebe (37; 37a), gegebenenfalls die Kupplungen (K1, K2) und das
Abtriebsrad (10) dient.
3. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Baueinheiten - Hydrostat-Getriebe (36), Summierungs-Planetengetriebe (37; 37a),
gegebenenfalls Kupplungspaket (43) und Abtriebsrad (10) (Fig. 1; 2a) oder - Abtriebsrad (10),
gegebenenfalls Kupplung (43), Summierungsplanetengetriebe (37; 37a) und Hydrostatgetriebe
(36) (Fig. 1a; 2c) - in jeweils aufgezählter Reihenfolge auf einer Achse hintereinander
angeordnet sind, wobei das Abtriebsrad (10) mit einem gemeinsamen Kupplungsglied (44) für
wenigstens zwei Kupplungen (K1, K2) oder mit einer Welle (62) des Summierungs-
Planetengetriebes (37a) verbunden ist, wobei das Abtriebsrad (10) durch ein Hauptlager (27′),
das als selbständiges Lager (z. B. Vierpunktlager, doppeltes Kegelrollenlager oder zweireihiges
Schrägkugellager) ausgebildet ist oder durch ein Hauptlager (27) und ein weiteres Lager (45) auf
einem mit dem Gehäuse (1) fest verbundenen Lagerträger (46) gelagert ist, wobei das
Hauptlager (27) bevorzugt als Festlager und das zweite Lager (45) vorzugsweise als Loslager
ausgebildet ist, daß der Lagerträger (46) vorzugsweise als Ölführungskörper ausgebildet ist und
zur Ölzufuhr und für die Schaltung der Kupplungen (K1, K2) oder/und für Schmieröl oder/und
als Steueröl-Leitung für die Hydrostat-Stabilisierung über eine entsprechende Ölleitung in der
Hydrostat-Triebwelle (48) für eine modulierbare Anpressung wenigstens eines der Hydrostat-
Aggregate (A; B) an ihre Steuerscheibe dient und/oder
daß in einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform die Baueinheiten - Hydrostatgetriebe (36), gegebenenfalls Kupplungspaket (43), Summierungs-Planetengetriebe - in aufgezählter Reihenfolge hintereinander angeordnet sind, wobei das Abtriebsrad (10) mit einem Glied des Summierungs-Planetengetriebes verbunden ist, wobei das Abtriebsrad (10) durch ein selbständiges Hauptlager (27,) oder ein Hauptlager (27) und weiteres Lager (45) auf einem mit dem Gehäuse (1) fest verbundenen Lagerträger (46) gelagert ist, und wobei das Hauptlager (27) vorzugsweise als Festlager und das zweite Lager (45) vorzugsweise als Loslager ausgebildet ist.
daß in einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform die Baueinheiten - Hydrostatgetriebe (36), gegebenenfalls Kupplungspaket (43), Summierungs-Planetengetriebe - in aufgezählter Reihenfolge hintereinander angeordnet sind, wobei das Abtriebsrad (10) mit einem Glied des Summierungs-Planetengetriebes verbunden ist, wobei das Abtriebsrad (10) durch ein selbständiges Hauptlager (27,) oder ein Hauptlager (27) und weiteres Lager (45) auf einem mit dem Gehäuse (1) fest verbundenen Lagerträger (46) gelagert ist, und wobei das Hauptlager (27) vorzugsweise als Festlager und das zweite Lager (45) vorzugsweise als Loslager ausgebildet ist.
4. Getriebe nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das
Getriebegehäuse (1) frontseitig durch einen Frontdeckel (19; 38) verschlossen ist, der als
Blechprägeteil, bevorzugt aus Antidröhn-Blech bzw. Sandwich-Blech bzw. aus
geräuschminderndem Werkstoff hergestellt ist.
5. Getriebe nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche dadurch
gekennzeichnet, daß das Getriebe nur zwei Kupplungen (K1) und (K2) besitzt, die
zum Schalten von zwei hydrostatisch-mechanischen Schaltbereichen dienen, wobei im ersten
Schaltbereich auch der Rückwärtsbereich mitenthalten ist,
oder daß das Getriebe wenigstens zwei Schaltkupplungen (K1) und (K2) besitzt, wobei der erste
Schaltbereich rein-hydrostatisch oder in Leistungs-Verzweigung arbeitet, oder daß das Getriebe
zwei und mehr Schaltbereiche mit mehreren Schaltkupplungen besitzt, wobei alle Bereiche in
Leistungsverzweigung arbeiten.
6. Getriebe nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche dadurch
gekennzeichnet, daß die Speiseöl-Versorgung aus der Zentral-Hydraulik des Gesamt-
Fahrzeuges erfolgt, oder daß die Speisepumpe in bekannter Weise im Hydrostatgetriebe (36)
untergebracht ist oder daß die Speisepumpe (49) als außen aufsetzbare Pumpeneinheit
anmontierbar und über die Zentralwelle (48) antreibbar ist.
7. Getriebe nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche dadurch
gekennzeichnet, daß das Hydrostatgetriebe (36) über eine Lagereinrichtung (42)
verfügt, wonach die Lagerkörper (9; 50) aus geräuschisolierendem bzw. geräuschdämmenden
Material, bevorzugt einem Elastomer, bestehen und daß eine Drehmoment-Mitnahme-
Einrichtung (9) vorgesehen ist, in der Form, daß die Umfangskräfte an geräuschdämmenden
Elementen abgestützt werden und daß das Hydrostatgetriebe (36) an zwei oder nur an einer
Lagerstelle (42) am Hauptgehäuse (1) radial gelagert ist und eine zweite Lagerstelle bzw. die
Gegenlagerung über ein auf der Antriebswelle bzw. Zentralwelle (16) sitzendes Zentrallager (39)
oder/und ein in der Antriebsmaschine (Kurbelwelle 60) sitzendes Lager (84) erfolgt.
8. Getriebe nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche dadurch
gekennzeichnet, daß die Hydrostateinheiten (A, B) als Axialkolben-Maschinen oder als
nicht dargestellte Radialkolben-Maschinen ausgebildet sind, wobei die erste Hydrostateinheit (A)
verstellbares Volumen und die zweite Hydrostateinheit (B) konstantes oder verstellbares
Volumen aufweist.
9. Getriebe nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche dadurch
gekennzeichnet, daß für Allrad-Antrieb ein Kegelradgetriebe (59) vorgesehen ist,
dessen Kegelrad (53) mit dem Differential-Antriebsrad (14) drehverbunden ist und daß mit der
Abtriebswelle (55) für den Hinterrad-Antrieb verbundene Kegelritzel (54) in das
Getriebegehäuse (1) mit der dazugehörigen Kegelritzel-Lagerung einsetzbar ist.
10. Hydrostatisch-mechanisches Getriebe mit Leistungsverzweigung bestehend aus
einem Hydrostatgetriebe mit einer ersten Hydrostat-Einheit (A) verstellbaren Volumens und
einer zweiten Hydrostat-Einheit (B), konstanten oder verstellbaren Volumens und einer
Leistungsverzweigungs-Einrichtung mit einem Summierungs-Planetengetriebe (37; 37a), bei
dem die Antriebsleistung aufgeteilt wird in einen hydraulischen und einen mechanischen Zweig,
die vor dem Getriebe-Ausgang wieder aufsummiert wird, wobei vorzugsweise dem
Leistungsverzweigungs-Getriebe ein, insbesondere als Achs-Differential dienendes
Differentialgetriebe (15; 58) zugeordnet ist, bevorzugt für den Antrieb eines frontgetriebenen
Fahrzeugs und wobei vorzugsweise das Differential-Getriebe (15; 58) achsversetzt zur
Antriebswelle (16) angeordnet ist, das über Zwischenglieder (10, 11, 12, 13, 14 bzw. 10, 13a, 14)
angetrieben wird
dadurch gekennzeichnet, daß das Summierungs-Planetengetriebe bevorzugt
dreiwellig ausgebildet ist und die Hydrostat-Einheiten (A und B) des Hydrostatgetriebes (36)
konzentrisch oder koaxial zueinander angeordnet sind, wobei die Antriebswelle (16) mit der
ersten Hydrostateinheit (A) und einer ersten Welle (61; 29), die zweite Hydrostateinheit (B) mit
der zweiten Welle (63; 30) des Summierungs-Planetengetriebes und die dritte Welle (62) über
einen Triebstrang (10, 11, 12, 13, 14 bzw. 10, 13a, 14) mit dem Differential (15) ständig in
Triebverbindung steht und wobei das Summierungs-Planetengetriebe (37a; 37) koaxial zum
Hydrostat-Getriebe (36) plaziert ist (Fig. 2a; 2c; 2d).
11. Getriebe nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche dadurch
gekennzeichnet, daß das Summierungs-Planetengetriebe (37a) dreiwellig mit einem
Sonnenrad (61) einer Stegwelle (62) und einem Hohlrad (63) ausgebildet ist, wobei das
Sonnenrad (61) mit der ersten Hydrostateinheit (A) und der Antriebswelle (16) das Hohlrad (63)
mit der zweiten Hydrostateinheit (B) und der Steg (62) mit dem Abtrieb (10) bzw. dem
Abtriebsstrang (10, 11, 12, 13, 14 bzw. 10, 13a, 14) und dem Differential (15) in ständiger
Triebverbindung steht oder
daß das Getriebe mit einem vierwelligen Summierungs-Planetengetriebe (37) ausgebildet
ist und zwei Hohlräder (29, 30) einen Steg (32) und ein Sonnenrad (31) besitzt, wobei ein erstes
Hohlrad (29) mit der ersten Hydrostateinheit (A) und der Antriebswelle (16), das zweite Hohlrad
(30) mit der zweiten Hydrostateinheit (B) ständig verbunden sind und der Steg (32) und das
Sonnenrad (31) über Kupplungen (K1 oder K2) mit dem Abtrieb (10 bis 15) über den
entsprechenden Triebstrang (10, 11, 12, 13, 14, 15 bzw. 10, 13a, 14, 15) verbindbar ist.
12. Getriebe nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche dadurch
gekennzeichnet, daß das Summierungs-Planetengetriebe dreiwellig ausgebildet ist und
ein erstes Hohlrad (29), ein zweites Hohlrad (30) und eine Stegwelle (32) besitzt, auf der
ineinandergreifende Planetenräder (33 und 34) angeordnet sind, wobei das erste Hohlrad (29)
mit der Antriebswelle und der ersten Hydrostateinheit (A), das zweite Hohlrad (30) mit der
zweiten Hydrostateinheit (B) und der Steg mit dem Triebstrang (10, 11, 12, 13, 14 bzw. 10, 13a,
14) und dem Differential (15) ständig verbunden ist (nicht dargestellt).
13. Getriebe nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche dadurch
gekennzeichnet, daß das Getriebe bei Ausführung (Fig. 2a) mit dreiwelligem
Planetengetriebe (37a) ein Einbereichs-Getriebe mit Leistungsverzweigung über den gesamten
Übersetzungsbereich vorwärts und rückwärts darstellt, wobei bei Fahrgeschwindigkeit "Null"
die Hydrostateinheit (A) auf ein bestimmtes negatives Verdrängungsvolumen zwischen der
maximalen negativen Verstellung und Verdrängungsvolumen "Null" eingestellt ist und die erste
Welle (61) und die zweite Welle (63) des Summierungs-Planetengetriebes (37a) gegensinnige
Drehrichtungen aufweisen und bei dieser Einstellung bei Vergrößerung des
Verdrängungsvolumens eine Rückfahrgeschwindigkeit bzw. negative Abtriebsdrehzahl und bei
Verkleinerung bis Verstellgröße "Null" und darüber hinaus bis zur maximalen negativen
Verstellung sich der Vorwärtsfahrbereich erstreckt und daß bei Ausführung (Fig. 2b) mit
vierwelligem Summierungs-Planetengetriebe (37) ein zweiter hydrostatisch-mechanischer
Schaltbereich mit Leistungsverzweigung angeschlossen ist, wobei im ersten Schaltbereich der
Rückwärtsbereich mitenthalten ist, der wirkungsgleich wie beim Einbereichs-Getriebe (gem.
Fig. 2a; 2c) durch eine negative Teilverstellung ab einem gewissen Stellpunkt des
Hydrostatgetriebes und der Vorwärtsbereich aus einem Teil des negativen und dem gesamten
positiven Verstellbereich des Hydrostatgetriebes erfolgt und wobei der zweite Schaltbereich mit
Leistungsverzweigung bei Synchronlauf der zu schaltenden Kupplungsglieder (K1, K2) erfolgt
und daß bevorzugt eine Schaltkorrektur-Einrichtung vorgesehen ist, die derart funktioniert, daß
die alte Kupplung erst nach einer bestimmten lastabhängigen Verstellkorrektur bei nahezu
drehmomentfreiem Zustand öffnet.
14. Getriebe nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 13 dadurch
gekennzeichnet, daß eine Hydrostat-Überbrückungs-Einrichtung vorgesehen ist,
wodurch durch Schließen einer oder mehrerer Kupplungen (67; 68; 69; K1 und K2) das
Hydrostatgetriebe (36) lastlos gesetzt werden kann, wobei bevorzugt die Hydrostat-
Überbrückungs-Einrichtung so ausgebildet ist, daß eine Kupplung (67; 68) oder mehrere
Kupplungen (K1, K2) Glieder (62, 63) des Summierungs-Planetengetriebes miteinander
verbindet oder in Blockumlauf oder in wälzleistungslosen Zustand bringen, so daß das
Hydrostatgetriebe (36) lastlos gesetzt werden kann oder/und daß eine Bremse oder eine
Kupplung (69) vorgesehen ist, die die zweite Hydrostateinheit (B) mit dem Gehäuse (1) im
hydrostatisch leistungslosen Zustand verbindet, so daß kein Drehmoment in diesem
Betriebszustand das Hydrostatgetriebe belastet und den Hydrostatkreislauf differenzdruckfrei
hält oder/und daß eine Bereichsblockschaltung vorgesehen ist, derart daß die Übersetzung an
den Bereichsgrenzen festgehalten wird durch Schließen zweier Bereichskupplungen (K1 und
K2), wobei gleichzeitig das Hydrostatgetriebe (36) in lastlosem Zustand versetzt wird, in der
Weise, daß ein Bypassventil zwischen den beiden Arbeitsdruckleitungen der beiden
Hydrostateinheiten (A, B) vorgesehen ist und innerhalb diesem Schaltzustand einen Kurzschluß
zwischen den beiden Arbeitsdruckleitungen herstellt, so daß zumindest annähernd
drehmomentfreier bzw. differenzdruckfreier Zustand des Hydrostatgetriebes gewährleistet ist
oder daß die Hydrostatverstellung so eingeregelt wird, daß kein Differenzdruck im Hydrostat-
Kreislauf auftritt.
15. Getriebe nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche dadurch
gekennzeichnet, daß die Hydrostat-Überbrückungskupplung (67; 68) oder/und die
Kupplung bzw. Bremse (69) bei Synchronlauf der zu schaltenden Kupplungsglieder eingerückt
bzw. geschlossen wird und daß das Öffnungssignal für diese vorgenannte Kupplung ebenfalls in
nahezu lastlosem Zustand erfolgt, in dem das Hydrostatgetriebe vor dem Öffnen der Kupplung
so eingeregelt wird, als es dem Lastzustand bei geöffnetem Zustand der entsprechenden
Kupplung entspricht, wobei die Volumenstrom-Einstellung bzw. die Hydrostat-
Verstelleinrichtung vorzugsweise durch lastabhängige Signale, insbesondere das
Motordrehmoment oder/und das Antriebs-Drehmoment der Antriebswelle (16) bestimmenden
Signale wie Drosselklappenstellung; Fahrpedalstellung, Fahrpedal-Verstellgeschwindigkeit,
Motordrehzahl, Motor-Ansteuersignal; Bremssignal realisiert wird.
16. Getriebe nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 15 dadurch
gekennzeichnet, daß für die Bereichsschaltung oder/und die Einrichtungen zur
Hydrostat-Überbrückung (Kupplung 68; 67; 69 bzw. K1, K2) die Hydrostat-Regeleinrichtung zur
Bestimmung des Verdrängungsvolumens so ausgelegt ist, daß innerhalb der vorgenannten
geschlossenen Kupplungen bzw. der damit verbundenen Betriebszustände die
Hydrostatverstellung einer ständigen lastabhängigen Vorgabe oder Anpassung in lastlosem oder
zumindest annähernd lastlosem Zustand des Hydrostatgetriebes folgt, so daß bei Aufhebung des
genannten hydrostatentlastenden Schalt- bzw. Betriebzustandes, das heißt bei Öffnen der
betreffenden Kupplung und gleichzeitig geschlossenem oder schließendem Bypassventil,
drehmomentfreier oder zumindest annähernd drehmomentfreier Zustand dieser Kupplung
gegeben ist, so daß kein Schaltstoß erfolgt.
17. Getriebe nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 16 dadurch
gekennzeichnet, daß das Hydrostatgetriebe (36) als Kompakt-Getriebe ausgebildet ist
und beide Hydrostat-Einheiten (A und B) beinhaltet und daß dieses Kompaktgetriebe einen
gemeinsamen Baustein für das Einbereichs-Getriebe (Gem. Fig. 1 und 2b) und für die Getriebe-
Ausführung mit zwei Schaltbereichen (gem. Fig. 1 u. 2b) darstellt, wobei Ausführung (Fig. 2a)
mit einem Schaltbereich für den niedrigen Leistungsbereich und Ausführung nach (Fig. 2b) mit
zwei Schaltbereichen für den mittleren und höheren Leistungsbereich vorgesehen ist.
18. Getriebe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17 dadurch
gekennzeichnet, daß das Summierungsplanetengetriebe dreiwellig ausgebildet ist,
wobei die erste Welle als Sonnenrad (61) oder als Hohlrad (29) ausführbar ist (nicht dargestellt).
19. Getriebe nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 18 dadurch
gekennzeichnet, daß das Hydrostatgetriebe in Form einer Axialkolben-Maschine
oder/und Radialkolbenmaschine ausgebildet ist, wobei beide Einheiten (A und B) parallel
nebeneinander oder radial übereinander in konzentrischer oder koaxialer Anordnung
realisierbar sind oder daß eine der beiden Einheiten (A, B) als Axialkolben- und die andere als
Radialkolben-Maschine ausführbar ist.
20. Getriebe nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 19 dadurch
gekennzeichnet, daß das Summierungsplanetengetriebe (37, 37a) räumlich dem
Hydrostatgetriebe (36) nachgeordnet ist (gem. Fig. 2a; 2b) oder räumlich auf der Eingangsseite
des Getriebes zwischen Antrieb bzw. Antriebsmotor und dem Hydrostatgetriebe (36)
dazwischengeschaltet ist (gem. Fig. 2c, 2d).
21. Stufenloses Getriebe, insbesondere mit hydrostatischer Leistungs-Verzweigung,
bevorzugt für Kraftfahrzeuge mit vorzugsweise mehreren Schaltbereichen oder/und mit einer
Einrichtung zur Hydrostat-Überbrückung in Form einer Festpunktschaltung (KH, KB, KD), mit
einer ersten Hydrostateinheit (A) verstellbaren Volumens und einer zweiten Hydrostateinheit
(B), vorzugsweise konstanten Volumens, mit einem Summierungs-Planetengetriebe zum
Aufsummieren der hydraulischen und mechanischen Leistung, bei dem das Schalten ohne
Lastunterbrechung oder/und ohne Schaltstoß der oben genannten Schaltbereiche bzw. der
Festpunktschaltungen erfolgt, wobei die Hydrostateinheiten (A) und (B) beim Bereichswechsel
ihre Funktion als Pumpe und Motor vertauschen und der Bereichswechsel bei Synchrondrehzahl
der zu schaltenden Kupplungsglieder der neuen Kupplung bzw. der Glieder für die
Festpunktschaltung erfolgt und die alte Kupplung bzw. Kupplung der Festpunktschaltung (KH;
KB; KD) erst nach erfolgter Verstellkorrektur (Z) bzw. einer Verstell-Korrekturzeit (tk) bei
einem neuen Verdrängungsvolumen (Vneu) öffnet,
dadurch gekennzeichnet, daß das Öffnungssignal für die alte Kupplung bei einem
Bereichswechsel oder Kupplung der Festpunktschaltung (KH; KB; KD) aus einem oder
mehreren drehmomentbestimmenden Betriebsgrößen des Antriebsmotors (M)
(Drosselklappenstellung bzw. Motoransteuer-Signal, Fahrpedalwegsignal (a) , Motor
ansteuersignal, Drehzahlsignal (b), Temperatursignal u. a.) gebildet wird oder daß das
Öffnungssignal direkt oder indirekt aus einem mit dem Antrieb des Getriebes oder/und des
Antriebsmotors (M) in Wirkverbindung stehenden Drehmomentsensor gebildet wird oder/und
daß die Schaltkorrektur-Größe (Z) über eine aus dem jeweiligen Lastzustand von Motor oder/und
Getriebe abhängigen Korrektur-Zeit (tk) bestimmt wird, wobei die Schaltkorrekturgröße (Z) über
eine Korrektur-Verstellzeit (tk) oder nach einem vorprogrammierten Zeitfaktor ermittelt wird,
derart daß die für die Schaltkorrektur (Z) erforderliche Korrekturzeit (tk) ermittelt wird aus
dem jeweiligen Lastzustand von Motor oder/und Getriebe, wobei bei einer Getriebeauslegung mit
mehreren unterschiedlichen Schaltbereichsgrößen für jede Bereichsschaltstelle (z. B. 1/2; 2/3; 3/4;
bzw. 4/3; 3/2; 2/1) und Drehmomentgröße (Tmot; Tan) eine entsprechend angepaßte eigene
Verstellkorrekturgröße oder Korrekturzeit (tk) oder entsprechend angepaßtes neues
Verdrängungsvolumen (Vneu) zugeordnet und vorprogrammiert ist zur Bestimmung des
Öffnungssignals der alten bzw. betreffenden Kupplung, so daß die dem jeweiligen Lastzustand
angepaßte Verstell-Korrekturgröße für schaltstoßfreien Betrieb wirksam wird.
22. Getriebe nach Anspruch 21 dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb
der Schaltphase (bei geschalteter alter und neuer Kupplung) auftretende Belastungs- bzw.
Drehmomentveränderungen derart berücksichtigt werden, daß das Öffnungssignal vom
momentan wirksamen Belastungszustand des Motors oder/und Getriebes bzw. des
Drehmomentes (Ta) bestimmt wird oder/und daß das jedem Belastungszustand und jeder
Schaltstelle (Bereichsschaltung; Festpunktschaltung) vorgegebene Öffnungssignal bzw.
vorgegebene neue Verdrängungsvolumen (Vneu) eine entsprechend angepaßte Korrektur
erfährt in Abhängigkeit zum momentanen Betriebszustand oder/und momentan wirksamen
Betriebswerten wie (Fahrpedaländerung, -änderungsgeschwindigkeit, Beschleunigungszustand,
Drosselklappenstellung, Temperatur u. a.) oder/und zur Art der Kupplungsausführung
(Kupplungsfaktor fk, Reibkupplung, formschlüssige Kupplung).
23. Getriebe nach einem der Ansprüche 21 und 22 dadurch gekenn
zeichnet, daß die Schaltkorrektur-Einrichtung eine Störfunktion oder/und Stoßsignal
erkennt und verarbeitet, derart daß ein oder mehrere Änderungssignale wirksam werden, die
eine oder mehrere der inneren Festwerte bzw. vorgegebenen Größen verändern, so daß eine
automatische gezielte Anpassung der Schaltkorrekturgrößen (Z; tk) erfolgt,wobei vorzugsweise
das Änderungssignal zur Änderung von Festwerten oder/und vorgegebener Größen bzw.
Grundgrößen ein Drehzahlsignal oder/und ein Geschwindigkeitsänderungssignal oder/und ein
Massenänderungs-Signal oder/und ein Signal, das die Änderung einer Kontinuität in irgendwie
gearteter Form sein kann und daß die Änderung innerer Festwerte, insbesondere aus einem
oder mehreren Störsignalen, die innerhalb einer oder mehrerer Schaltungen auftreten,
resultieren.
24. Getriebe nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche dadurch
gekennzeichnet, daß für die Bereichsschaltung oder Festpunktschaltungen das Signal
zum Schließen der neuen Kupplung bzw. der betreffenden Kupplung innerhalb eines definierten
Synchronbereiches ausgelöst wird, wobei der Synchronbereich bzw. Synchron-Fehlerbereich in
Abhängigkeit verschiedener Betriebsparameter automatisch änderbar ist, wodurch
unterschiedlich große Verhaltezeiten (tkS) für den Schalt-Signalbeginn vorprogrammiert bzw.
realisierbar sind.
25. Getriebe nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche dadurch
gekennzeichnet, daß für die Kupplungssteuerung eine Einrichtung (64′) vorgesehen
ist, die beim Schalten einer Kupplung oder eines anderen Verbrauchers einen Druckabfall
der/einer geschlossenen Kupplung verhindert oder verringert bevorzugt durch eine
Rücklaufsperrfunktion außerhalb oder innerhalb eines Kupplungsschaltventils.
26. Getriebe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 32 dadurch
gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) eine quer zu den Wellenachsen liegende
Gehäuse-Öffnung (22) für die Montage des Differential-Getriebes (15; 58) besitzt.
27. Getriebe nach einem der Oberbegriffe vorgenannter Ansprüche dadurch
gekennzeichnet, daß die Hydrostateinheiten (A und B) als Verstelleinheiten
ausgebildet sind, wobei die Verstellung beider Einheiten über einen gemeinsamen
Verstellzylinder bzw. Verstellservo- bzw. Verstellorgang erfolgt und bevorzugt beide Einheiten
(A und B) durch einen gemeinsamen Verstellkolben (80) angesteuert werden.
28. Getriebe nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche dadurch
gekennzeichnet, daß ein Bypassventil (84) vorgesehen ist, das zwischen die beiden
Arbeitsdruckleitungen der Hydrostateinheiten (A und B) geschaltet ist, welches insbesondere bei
Getriebeausführung ohne Bereichsschaltkupplungen Bypassfunktion herstellt, insbesondere bei
Fahrzeugstillstand oder/und bei Abschleppbetrieb oder/und zur Herstellung eines neutralen bzw.
lastlosen Betriebszustandes.
29. Getriebe nach einem der Oberbegriffe der Ansprüche dadurch gekenn
zeichnet, daß das Getriebe wenigstens zwei Schaltbereiche mit wenigstens zwei
Schaltkupplungen (K1; K2) besitzt, wobei am Ende eines Schaltbereiches (Bereich 1) bei
geschlossener Kupplung (K1) der Schaltvorgang für den nächsten Schaltbereich (Bereich 2)
innerhalb eines Synchronlaufbereiches der zu schließenden neuen Kupplung (K2) bei noch
geschlossener alter Kupplung (K1) stattfindet und wobei innerhalb der Schaltphase bei noch
geschlossener alter und der neuen Kupplung eine Schaltkorrektur-Verstellung des Hydrostat-
Getriebes eingeleitet wird und daß
- a) die Schaltkupplungen (K1; K2) als formschlüssige Schaltkupplung ausgebildet sind,
- b) das Schließen der neuen Kupplung (K2) nicht bei absolutem Synchronlauf sondern bei einer vorgegebenen geringfügigen Relativ-Drehzahl der zu schließenden Kupplungsglieder zueinander erfolgt.
30. Getriebe nach Anspruch 29 dadurch gekennzeichnet, daß der
Schließvorgang der neuen Kupplung (K2) vor Erreichen des Synchronlaufes der neuen
Kupplungsglieder eingeleitet wird, wobei eine begrenzte definierte Relativ-Drehzahl der zu
schließenden Kupplungsglieder vorgegeben ist.
31. Getriebe nach einem der Oberbegriffe der Ansprüche dadurch gekenn
zeichnet, daß das Getriebe (70a; 70b) zwei Vorwärtsfahrbereiche und einen
Rückwärtsfahrbereich besitzt, wobei der erste Vorwärtsfahrbereich rein-hydrostatisch und der
zweite Vorwärts-fahrbereich mit Leistungsverzweigung arbeitet und daß im ersten
Vorwärtsfahrbereich über eine Kupplung (K1′) eine Triebverbindung der zweiten
Hydrostateinheit (B) mit der Abtriebswelle (12′) und im zweiten Vorwärtsfahrbereich durch
Schließen einer Kupplung (K2′) eine mechanische Triebverbindung zwischen der Antriebswelle
(16) und einem Glied (32′) des Summierungsplanetengetriebe (37b; 37c) hergestellt wird,
daß das Hydrostatgetriebe (36) koaxial zur Antriebswelle (16) und das
Summierungsplanetengetriebe (37b; 37c) achsversetzt zur Antriebswelle angeordnet ist und die
Abtriebswelle (12′) über eine Stirnradstufe (13, 14) in Triebverbindung mit einem Differential-
Getriebe (15) steht.
32. Getriebe nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß das
Hydrostatgetriebe (36) eine gemeinsame Baueinheit bildet, die elastisch gegenüber dem
Getriebe-Gehäuse (1′) gelagert ist und eine Durchtriebswelle (16′′) beinhaltet, die nach der
zweiten Hydrostateinheit (B) über eine Kupplung (K2′) und eine Stirnradstufe (10′, 11′) die
mechanische Triebverbindung zum Summierungsplanetengetriebe (37b; 37c) herstellt.
33. Getriebe nach Anspruch 31 und 32, dadurch gekennzeichnet, daß die
Kupplung (K1′) für den ersten Schaltbereich achsversetzt und die Kupplung (K2′) für den
zweiten Schaltbereich koaxial zur Antriebswelle oder/und zum Hydrostatgetriebe (36)
angeordnet sind.
34. Getriebe nach einem der Oberbegriffe der Ansprüche 1 bis 33, dadurch
gekennzeichnet, daß das Summierungsplanetengetriebe vierwellig ist und zwei
Eingangswellen (29′ und 30) und zwei Ausgangswellen (32′ und 31) besitzt, wobei die erste Welle
des Summierungsplanetengetriebes mit der ersten Hydrostateinheit (A) verbunden und als
Sonnenrad ausgebildet ist, die zweite Welle als Hohlrad (30) dient, daß die dritte Welle eine
Stegwelle (32′) darstellt und über eine erste Kupplung (K1) mit der Abtriebswelle koppelbar ist
und die vierte Welle ein Sonnenrad (31) ist, das über eine Kupplung (K2) mit der Abtriebswelle
verbindbar ist, daß ineinandergreifende erste Planetenräder (33′) und zweite Planetenräder (34′)
auf der genannten Stegwelle (32′) angeordnet sind und die erste Welle (Sonnenrad 29′) und die
zweite Welle (Hohlrad 30) in erste Planetenräder (33′) eingreifen und das Sonnenrad (31) der
vierten Welle des Summierungsplanetengetriebes mit den zweiten Planetenrädern (34′) des
Summierungsplanetengetriebes kämmt.
35. Getriebe nach einem der Oberbegriffe der Ansprüche dadurch gekenn
zeichnet, daß eine Geräusch- und Schwingungs-Dämmeinrichtung (42; 42′, 42′′; 51; 8)
vorgesehen ist, welche eine vom Reaktions-Drehmoment des Hydrostatgetriebes (36) abhängige
Reibdämmung erzeugt, derart daß durch Abstützung der aus dem Reaktionsmoment
entstehenden Umfangskraft eine Axialkraft über ein elastisches Element (102; 111) auf ein
Reibelement (51/8) über einen begrenzten Umfangsweg wirksam wird, wobei die Geräusch- und
Schwingungsdämmeinrichtung (42; 42,; 42′′) auch als Radiallager für den stufenlosen Wandler
(36) dient, welche bevorzugt am Ausgang des Wandlers oder im Bereich der zweiten
Hydrostateinheit (B) angeordnet ist.
36. Getriebe nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche dadurch
gekennzeichnet, daß die Hydrostateinheiten (A und B) übereinander angeordnet sind
und bevorzugt in einem gemeinsamen Gehäuse (36′) untergebracht sind, wobei bevorzugt das
Hydrostat-Gehäuse (36′) gegenüber dem Getriebegehäuse (1) geräusch- und
schwingungsmindernd, vorzugsweise elastisch, gelagert ist (Fig. 4f, 4g).
37. Getriebe nach vorgenanntem Anspruch dadurch gekennzeichnet,
daß die zweite Hydrostateinheit (B) und das Summierungsplanetengetriebe (37; 37′; 37a; 37b;
37c) koaxial zueinander angeordnet sind.
38. Getriebe nach einem der Oberbegriffe der Ansprüche dadurch gekenn
zeichnet, daß eine hydraulische, vom jeweiligen Belastungszustand des Getriebes
abhängige Stabilisierungs-Einrichtung (83′) und variable Druckmodulation für die
Versorgungsdrücke vorgesehen ist, wobei die Schmierölmenge (81′) an der variablen
Druckversorgung angeschlossen ist und die Schmierölmenge durch ein entsprechendes Mengen-
Ventil oder Drossel-Ventil (82′) vom variablen Versorgungsdruck bestimmt wird.
39. Getriebe mit einem Planetengetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge mit einer
Einrichtung zur Schmierung der Planetenräder (120) dadurch gekennzeichnet,
daß eine Ölführungseinrichtung (115; 130; 131) für die Planetenradschmierung vorgesehen ist,
die derart ausgebildet ist, daß ein Ölführungskörper (117; 133; 134) das unter Fliehkraft-
Einwirkung nach außen geschleuderte Öl auffängt und über Bohrungen (126; 121) zur
Lagerstelle (Wälzlager 122) leitet, wobei der Ölführungskörper (117; 133; 134) in die
Zentralbohrung (126) des Planetenradbolzens (124) eingefügt wird, die vorzugsweise gleichzeitig
als Halterung für den Ölführungskörper dient (Fig. 2.5; 2.6; 2.7).
40. Planetengetriebe nach Anspruch 39 dadurch gekennzeichnet, daß
der Ölführungskörper (117; 133; 134) ein Blechprägeteil oder ein aus Kunststoff hergestelltes
Bauteil darstellt und als Halteeinrichtung ausschließlich für eine oder mehrere der
Schmierbohrungen (126, 121) dient.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1996
- 1996-06-27 DE DE19625706A patent/DE19625706A1/de not_active Ceased
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2013083766A1 (en) * | 2011-12-09 | 2013-06-13 | Spicer Off-Highway Belgium N.V. | Shifting procedure for powersplit systems |
US9248820B2 (en) | 2011-12-09 | 2016-02-02 | Dana Belgium N.V. | Shifting procedure for powersplit systems |
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CN110001390B (zh) * | 2019-04-24 | 2024-02-02 | 山东临工工程机械有限公司 | 一种传动***及控制方法 |
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