DE2844116A1 - Hydromechanisches getriebe zur stufenlosen veraenderung des verhaeltnisses der drehgeschwindigkeiten einer eingangs- und einer ausgangswelle und zur umkehrung der drehrichtung der ausgangswelle - Google Patents

Description

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SOCIETE ANONYME DE VEHICULES INDUSTRIELS ET D'EQÜIPEMENTS MECANIQÜES (SAVIEM), 8 Quai Leon Blum, 92152 Suresnes, Frankreich LE MOTEUR MODERNE, 52 Rue de Silly, 92100 Boulogne- Billancourt/ Frankreich

Hydromechanisches Getriebe zur stufenlosen Veränderung des Verhältnisses der Drehgeschwindigkeiten einer Eingangs- und einer Ausgahgswelle und zur Umkehrung der Drehrichtung der Ausgangswelle

Die Erfindung betrifft ein hydromechanisches Getriebe zur stufenlosen Veränderung des Verhältnisses der Drehgeschwindigkeiten einer Eingangs- und einer Ausgangswelle und zur Umkehrung der Drehrichtung der Ausgangswelle. Das Getriebe kann gegebenenfalls durch eine zusätzliche Strömungskupplung vervollständigt werden, deren Wirksamkeit von den Arbeitszuständen der hydrostatischen Bestandteile des Getriebes abhängig ist. Derartige Getriebe, die ein gekuppeltes Ausgangssystem aufweisen, das aus einem mechanischen Getriebe und einem hydrostatischen Umformer besteht, der eine hydrovolumetrische Pumpe und einen hydrovolume trischen Empfänger enthält, haben schon eine verschiedenartige industrielle Anwendung gefunden, z.B. bei Werkzeugmaschinen, Förderzeugen, Baufahrzeugen usw.

Andererseits macht es die Richtungsänderung von Kettenfahrzeugen oder von Fahrzeugen, die keine lenkbaren Räder besitzen, notwendig, die Antriebswellen der Ketten oder der rechten und linken Räder mit verschiedener Geschwindigkeit in Drehung zu versetzen. Bei Kettenfahrzeugen ist

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schon eine Getriebeanordnung zur überlagerung der Geschwina keiten bekannt geworden, bei der jede Kette von einem Differential angetrieben wird, dessen eine Welle über das Geschwindigkeitswechselgetriebe des Fahrzeugs mit der Ausgangswelle des zum Antrieb dienenden Wärmemotors verbunden ist. Die andere Welle jedes dieser Differentiale ist mit einer Lenkungswelle verbunden, die ihrerseits mit der Welle des Wärmemotors über eine Richtungsverstelleinrichtung in Verbindung steht. Die Lenkungswelle wird nur in Drehung versetzt, wenn das Fahrzeug die Richtung ändert,, während sie in Ruhe bleibt, wenn das Fahrzeug geradeaus fährt. Die Ketten werden sodann lediglich über das Geschwindigkeitswechselgetriebe angetrieben.

Bei den meisten bekannten Lenkungsgetrieben für diese Kettenfahrzeuge besteht die Richtungsstellvorrichtung aus einer rein hydrostatischen Anordnung. Im Hinblick auf die Größe der Drehmomente, die auf diese Getriebe einwirken, wenn eine Schwenkung in einem schwierigen Gelände vollzogen wird, ergibt sich der Nachteil, daß die hydrostatischen Bauteile einen großen. Raum einnehmen und ein arhebliches Gewicht aufweisen. Außerdem bleibt der Wirkungsgrad einer derartigen hydrostatischen Anordnung verhältnismäßig klein im Vergleich zu demjenigen, den ein rein mechanisches Getriebe hätte.

Um die Vorteile der hydrostatischen Anordnung wahrzunehmen, die eine genaue Steuerung der Drehgeschwindigkeit der Lenkungswelle ermöglicht, und einen Teil der genannten Nachteile auszuschalten, ist auch schon vorgeschlagen worden, parallel zu dem hydrostatischen System, eine Strömungskupplung anzuordnen, die einen zusätzlichen hydrokinetischen Kraftweg darstellt.·und in der Lage ist, die Größe des in einem bestimmten Augenblick gelieferten Drehmoments in schwierigen Situationen zu erhöhen (DT-OS 1 480 725). Das Wirksamwerden dieser zusätzlichen Kupplung

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ist von dem Arbeitszustand des hydrostatischen Systems abhängig.

Bei einer Anordnung der vorgenannten Art hängt die Größe der normalerweise von dem hydrostatischen Umformer übertragenen Leistung im wesentlichen von den Bestandteilen ab, aus denen er zusammengesetzt ist. Demgemäß hängt insbesondere bei einem gegebenen Druck der hydraulischen Flüssigkeit in dem Umformer das Drehmoment der Ausgangswelle allein von dem Hubraum des hydraulischen Motors ab, der den Empfänger des hydrostatischen Umformers bildet. Jede Vergrößerung der erforderlichen Leistung macht infolgedessen die Betätigung der zusätzlichen Strömungskupplung erforderlich.

Außerdem erfordert das Richtungsgetriebe gemäß der vorgenannten bekannten Anordnung die Verwendung von zwei Strömungskupplungen, wobei jeweils eine Kupplung betätigt wird, um eine Schwenkung in einer Richtung zu vollziehen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein hydromechanisches Getriebe der eingangs genannten Art derart zu gestalten, daß die Vorteile der Flexibilität des hydrostatischen Systems erhalten bleiben, während der Wirkungsgrad des Getriebes verbessert wird und zu dem gewünschten Zeitpunkt ein zusätzliches Drehmoment zur Verfügung steht.

Zur Lösung der vorgenannten Aufgabe enthält ein hydromechanisches Getriebe der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung in Kombination ein aus einem mechanischen Getriebe und aus einem hydrostatischen Umformer bestehendes gekuppeltes Ausgangssystem und in das mechanische Getriebe eingebaute Mittel zur Umkehr der Drehrichtung.

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Das erfindungsaemäße Getriebe arbeitet mit einem größeren Wirkungsgrad als ein rein hydrostatisches Getriebe, bei dem die gesamte Leistung hydraulisch übertragen wird. Mit dem Getriebe gemäß der Erfindung wird ein bedeutender Teil der Leistung unmittelbar auf mechanischem Wege übertragen, während bei der maximalen Ausgangsgeschwindigkeit sogar die Gesamtheit der Leistung auf mechanischem Wege übertragen wird.

Der hydrostatische Umformer, der zweckmäßig aus einer hydrovolumetrischen Pumpe und einem hydrovolumetrischen Empfänger mit veränderlichen Hubräumen besteht, hat einerseits die Funktion, einen Teil der Leistung zu übertragen, und andererseits die Aufgabe, die Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle zu steuern. Das Drehmoment wird in Überlagerung durch den hydrostatischen Umformer und durch das mechanische Getriebe übertragen.

Die Ausgangsgeschwindigkeit hängt wesentlich von der Größe des Hubraums der Pumpe des hydrostatischen Umformers ab, so daß ihre genaue Regelung möglich ist. Eine heftige Erhöhung des Hubraums der Pumpe erzeugt im Hinblick auf die bestehende Trägheit einen überdruck in dem hydraulischen Stromkreis des Umformers und eine Drosselung, die eine Herabsetzung der auf dem hydrostatischen Wege übertragenen Leistung mit sich bringt. Infolgedessen vergrößert sich das unmittelbar auf dem mechanischen Wege übertragene Drehmoment, und der Ausgangswelle wird ein zusätzliches Drehmoment zugeführt.

Zweckmäßig enthält das hydromechanische Getriebe außerdem eine zusätzliche Strömungskupplung. Damit es bei der Steuerung der Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle durch das hydrostatische System bleibt, ist das größte Drehmoment, das von der Strömungskupplung über-

tragen wird, vorzugsweise kleiner als das Drehmoment, das von dem hydromechanischen System am gekuppelten Ausgang übertragen wird. Die Strömungskupplung kann beispielsweise mit Hilfe einer Reibungskupplung gesteuert werden, wobei die Strömungskupplung eine solche mit konstanter Füllung ist. Es ist auch möglich, eine Strömungskupplung mit veränderlicher Füllung vorzusehen·,, die sodann durch die Füllung gesteuert wird.

Um die Umkehrung der Drehrichtung der Ausgangswelle zu ermöglichen, weist das erfindungsgemäße Getriebe zweckmäßig Drehrxchtungsumkehrmittel auf, die in dem mechanischen Getriebe zwischen der Pumpe und dem Empfänger des hydrostatischen Umformers angeordnet sind.

Wegen der besonderen Anordnung der Drehrichtungsumkehrmittel wirken diese nur auf mechanischem Wege, während die Umkehrung der Drehrichtung des hydrostatischen Zweiges durch Umkehrung des hydraulischen Ausstosses infolge der Veränderung des Hubraums der Pumpe erzeugt wird. Wegen dieser Umstände und wegen der Anordnung am gekuppelten Ausgang ist die Funktion der Drehrichtungsumkehrmittel erheblich erleichtert, angesichts dessen, daß in der Nachbarschaft der Geschwindigkeit Null der Ausgangswelle der größte Teil der Leistung von dem hydrostatischen Umformer übertragen wird. Die Betätigung der Drehrichtungsumkehrmittel kann sich demgemäß bei einem kleinen Drehmoment und kleiner Geschwindigkeit vollziehen.

In dem Fall, in dem das erfindungsgemäße hydromechanische Getriebe eine zusätzliche Strömungskupplung aufweist, sind die Drehrichtungsumkehrmittel zweckmäßig in dem mechanischen Getriebe der zusätzlichen Strömungskupplung nachgeschaltet. Diese Anordnung ermöglicht es, dieselbe Strömungskupplung für die beiden Drehrichtungen der Ausgangswelle zu verwenden.

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Die Steuerung des erfindungsgemäßen Getriebes vollzieht sich durch Einwirkung auf die Hubräume der Pumpe und des Motors des hydrostatischen Umformers. Diese Steuerung wird derart durchgeführt, daß es möglich ist, verschieden große Drehmomente der Ausgangswelle in Abhängigkeit von ihrer Drehgeschwindigkeit zu erzeugen.

Zweckmäßig weist das erfindungsgemäße Getriebe Steuermittel für die Hubräume der Pumpe und des Empfängers des hydrostatischen Umformers auf, die den Hubraum des Empfängers verkleinern, ohne die Drehrichtung des Empfänger zu ändern, wenn der Hubraum der Pumpe von einer Drehgeschwindigkeit Null der Ausgangswelle bis zu dem größten Wert vergrößert wird.

Bei einer anderen Ausführungsform ermöglichen es diese Steuermittel für die Pumpe und den Empfänger, den Hubraum des Empfängers von einer Drehgeschwindigkeit Null der Ausgangswelle bis zu einer etwa mittleren Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle konstant auf ihrer maximalen Größe zu halten, während der Hubraum des Empfängers hiernach verkleinert wird, bis die Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle ihre maximale Größe erreicht. Die Steuermittel ermöglichen es gleichzeitig, von einer Drehgeschwindigkeit Null der Ausgangswelle an bis zu der vorgenannten etwa mittleren Drehgeschwindigkeit, den Hubraum der Pumpe bis zu seinem maximalen Wert zu vergrößern und sodann den Hubraum der Pumpe auf seinem maximalen Wert konstant zu halten, bis zur maximalen Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle. Bei dieser Art der Steuerung werden im Bereich der mittleren Drehgeschwindigkeiten der Ausgangswelle sehr große Drehmomente erhalten, was sich für gewisse Anwendungsfälle als äußerst interessant erweisen kann.

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Wenn das hydromechanische Getriebe gemäß der Anmeldung zur Lenkung von Kettenfahrzeugen oder von Fahrzeugen mit nicht verschwenkbaren Rädern verwendet wird, treibt der Wärmemotor des Fahrzeugs die Ketten oder die Räder unter Vermittlung eines Geschwindigkeitswechselgetriebes und von Differentialen an. Gemäß weiterer Erfindung sind die Planetenräder dieser Differentiale sodann mit der Motorwelle über ein hydromechanisches Getriebe gemäß der Erfindung verbunden, dessen Ausgangswelle die Lenkungswelle darstellt.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 ein hydromechanisches Getriebe gemäß der Erfindung, das zur Lenkung eines Kettenfahrzeuges dient mit seinen wesentlichen Bestandteilen in schematischer Darstellung,

Fig. 2 das Getriebe gemäß Fig. 1 in genauerer schematischer Darstellung der wesentlichen Einzelteile und ihrer Anordnung,

Fig. 3 eine grafische Darstellung der Änderung des Ausgangsdrehmoments des Getriebes in Abhängigkeit von der Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle bei einer ersten Art der Steuerung und

Fig. 4 eine entsprechende grafische Darstellung der gleichen Größen bei einer anderen Art der Steuerung, die es ermöglicht, sehr große Drehmomente im Bereich der mittleren Drehgeschwindigkeiten zu erhalten.

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In Fig. 1 ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels dargestellt, das die Steuerung eines Kettenfahrzeugs betrifft. Die Ketten 1 und 2 werden von Rädern 3 und 4 mitgenommen, die über Differentiale 5 und 6 mit der Ausgangswelle 7 eines Geschwindigkeitsübersetzungsgetriebes S verbunden sind, das mit der Motorwelle 9 eines Wärmemotors 10 in Verbindung steht.

Die anderen Wellen 11 und 12 der Differentiale 5 und 6 sind von einer Lenkungswelle 13 angetrieben, die mit der Motorwelle 9 über eine Richtungsstellvorrichtung 14 in Verbindung steht, die ein hydromechanisches Getriebe enthält. Wenn das Fahrzeug sich geradeaus bewegt, dreht sich die Lenkungswelle 13 nicht, und die Kraft wird auf die Ketten 1 und 2 ausschließlich über das Übersetzungsgetriebe 8 übertragen. Wenn eine Schwenkung bewirkt werden soll, wird die Lenkungswelle 13 in dem einen oder dem anderen Sinne angetrieben, je nach der Richtung der Schwenkung, derart, daß mit Hilfe der Differentiale 5 und 6 die Drehbewegung auf die Antriebsräder 3 und 4 der Ketten 1 und 2 übertragen wird, wobei eine der Ketten gegenüber der anderen beschleunigt wird, wodurch die Änderung der Fahrtrichtung des Fahrzeugs zustandekommt.

Die Stellvorrichtung 14, die das Richtungsgetriebe darstellt, enthält mehrere Wege für die übertragung der Kraft von der Motorwelle 9 auf die Lenkungswelle 13: Einen hydrostatischen Weg 15, einen mechanischen Weg 16 und einen zusätzlichen hydrokinetischen Weg 17.

Das Getriebe gemäß der Erfindung enthält ein gekuppeltes Ausgangssystem, das aus einem mechanischen Getriebe und einem hydrostatischen Umformer 15 besteht, der eine hydrovolumetrische Pumpe 18 mit veränderlichem Hubraum enthält, die über einen hydraulischen Stromkreis 19 mit

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einem Empfänger verbunden ist, der durch einen hydrovolumetrischen Motor 20 dargestellt wird, der ebenfalls einen veränderlichen Hubraum aufweist.

Die Verzweigung der Kraft geschieht mit Hilfe eines Epi-r zykloidalgetriebes 21, das dessen eine Welle mit der Motorwelle 9 verbunden ist, während die beiden anderen Wellen die Eingangswelle 22 der Pumpe 18 mit veränderlichem Hubraum bzw. das mechanische Getriebe 16 an-, treiben. Die Ausgangswelle 23 des hydrovolumetrischen Motors 20 treibt ebenfalls die Lenkungswelle 13 an. Die fortdauernde Geschwindigkeitsveränderung der Lenkungswelle 13 kommt durch die Steuerung der Hubräume der Pumpe 18 und des Motors 20 des hydrostatischen Umformers zustande. Die Umkehrung der Bewegungsrichtung macht es notwendig, einen Umschalter 24 vorzusehen, der in dem mechanischen Getriebe 16 parallel zu dem hydrostatischen Umformer 15 angeordnet ist. Die Umkehr der Drehrichtung der Ausgangswelle 2 3 des hydrostatischen Motors 20 kommt durch Umsteuerung des hydraulischen Durchsatzes infolge einer Veränderung des Hubraums der Pumpe 18 zustande. Der Umschalter 24 kommt daher nur auf dem mechanischen Weg zur Wirkung wegen seiner Anordnung oberhalb des Angriffspunktes der Ausgangswelle 23 des Motors 20 an der Lenkungswelle 13.

Begreiflicherweise wäre es möglich gewesen, den Umschalter oberhalb oder unterhalb der Gesamtheit des gekuppelten Ausgangssystems anzuordnen. Jedoch ist offensichtlich, daß die in der Zeichnung dargestellte und oben beschriebene Anordnung vorzuziehen ist, weil sie die Funktion des Umschalters erleichtert. Tatsächlich wird bei seiner Anordnung in dem gekuppelten Ausgangssystem angesichts der fehlenden Drehgeschwindigkeit der Welle 13 gleichsam die Gesamtheit der Kraft auf dem hydrostatischen Wege 15 übertragen, so daß die Beanspruchung und die Drehge-

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schwindigkeit des mechanischen Weges 16 sehr gering sind \ind die Betätigung des Umschalters sich mit geringem Drehmoment und geringer Geschwindigkeit vollzieht.

Der hydrokinetische Weg 17 enthält eine zusätzliche Strömungskupplung 25, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel von einer ein- und ausschaltbaren Reibungskupplung 26 gesteuert wird, wobei die Gesamtheit des hydrokinetischen Weges 17 parallel zu dem mechanischen Weg 16 angeordnet ist und insbesondere parallel zu dem Epizykloidalgetriebe 21 zur Verzweigung der Kraft. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Strömungskupplung 25 eine konstante Füllung auf, was zu ihrer Steuerung die Verwendung einer Reibungskupplung 26 notwendig macht. Wohlgemerkt wäre es möglich, diese Einrichtungen durch eine Strömungskupplung mit variabler Füllung zu ersetzen, die sodann mittels der Füllung gesteuert werden würde.

Wenn die Strömungskupplung 25 betätigt wird, d.h. im vorliegenden Fall, wenn die Reibungskupplung 26 eingerückt wird, wird ein zusätzliches Drehmoment auf die Lenkungswelle 13 übertragen, wobei die Steuerung der Geschwindigkeiten jedoch immer auf dem hydrostatischen Wege 15 und über den Hubraum der Pumpe 18 erfolgt.

In Fig. 2 sind insbesondere die verschiedenen Hauptelemente der ein hydromechanisches Getriebe darstellenden Richtungsstellvorrichtung 14 dargestellt, die in ihrer Gesamtheit in Fig. 1 gezeigt ist. In der Fig. 2 findet sich wiederum die Eingangs- oder Motorwelle 9 und die Ausgangs- oder Lenkungswelle 13, deren zugehöriges Getriebe gemäß der Erfindung es ermöglicht, kontinuierlich die Drehgeschwindigkeit und außerdem die Drehrichtung zu verändern. Die identischen Teile tragen dieselben

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Bezugs zeichen wie in Fig. 1.

Die Eingangswelle 9 treibt die Pumpe 2 7 der Strömungskupplung 25 an wie auch den Satellitenradträger 28 eines epizykloidalen Übersetzungsgetriebes, dessen Planetenrad 29 fest angeordnet ist und dessen äußerer Zahnkranz 30 auch dem Epizykloidalgetriebe 21 zugeordnet ist, das zur Verzweigung der Kraft dient und in Fig. 1 ebenfalls dargestellt ist. Der Satellitenradträger 31 des Epi zykloidal.ge triebes 21 ist mit der Eingangswelle des Umschalters 24 verbunden. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht der Umschalter 24 aus einem Differential mit konischen Zahnrädern, von denen das eine der Planetenräder 33 fest auf der Eingangswelle 32 sitzt, während das andere Planetenrad 34 mit der Ausgangswelle 13 verbunden ist. Die Achsen der beiden Satellitenräder 35 sind in dem äußeren Kranz 36 gelagert, der mit Hilfe einer Mehrscheibenreibungskupplung stillgesetzt werden kann, die am Getriebegehäuse befestigt ist. Der äußere Kranz 36 ist im übrigen mit einem zweiten Mehrscheiben-Reibungsgetriebe 38 formschlüssig verbunden,dessen geführter Teil 39 unmittelbar mit der Ausgangswelle 13 in Verbindung steht.

Das Planetenrad 40 des Epizykloidalgetriebes 21 ist über Zahnräder 41, 42 und 43 mit der Antriebswelle 44, der Drehplatte 45 der hydrovolumetrischen Pumpe 18 mit veränderlichem Hubraum verbunden. Die Pumpe 18 besteht aus einer hydrostatischen Vorrichtung mit axialen Kolben 46, die in einem Zylinderblock verschiebbar sind, der um eine Achse verdrehbar ist, die mit Bezug auf die Hauptachse 44, welche die Drehplatte 45 trägt, geneigt ist. Die Neigung des Zylinderblocks, durch die der Hubraum der Pumpe 18 verändert wird, wird von dem Hebel 4 eingestellt, der von der Stange 48 bewegt wird. Der hydrovolumetrische Motor 20 mit veränderlichem Hubraum

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besteht in gleicher Weise wie die Pumpe 18 aus einer hydrostatischen Vorrichtung mit axialen Kolben, deren Zylinderblock durch Betätigung des Druckhebels 49 mehr oder weniger geneigt werden kann. Die Pumpe 18 ist mit dem Motor 20 durch hydraulische Leitungen 50 verbunden, durch welche die hydraulische Flüssigkeit von der Pumpe zu dem Motor und umgekehrt gefördert wird. Die Ausgangswelle 51 des Motors 20 ist über Zahnräder 52, 53 und 54 mit der Ausgangswelle 13 und außerdem mit dem Ausgang des Umschalters 24 verbunden.

Die Turbine 56 der hydraulischen Kupplung 25 ist mit der Mehrscheiben-Reibungsschaltkupplung 57 verbunden, deren geführter Teil 58 unmittelbar mit der .Eingangswelle 32 des Umschalters 24 verbunden ist. Wenn die Schaltkupplung 57 eingerückt ist, treibt die Turbine 56 der Kupplung 25 unmittelbar die Welle 32 an und bewirkt auf diese Weise die unmittelbare Hinzugabe eines zusätzlichen Drehmoments.

Die Schaltkupplungen 38 und 37, die den Umschalter 24 steuern, werden hydraulisch über Leitungen 59 und 60 durch Elektroventile 61 und 62 mit drei Wegen und zwei Stellungen eingerückt, die von dem hydraulischen Generator 6 3 mit unter Druck stehender hydraulischer Flüssigkeit versorgt werden. Die Steuerschaltkupplung 57 der hydraulischen Kupplung 25 wird über die Leitung 64 durch das Elektroventil 65 mit drei Wegen und zwei Stellungen hydraulisch gesteuert und ebenfalls von dem Generator 63 mit unter Druck stehender hydraulischer Flüssigkeit versorgt.

Die Leitungen 50 des hydraulischen Stromkreises, welche die Pumpe 18 und den Motor 20 verbinden, enden in gleicher Weise mit zwei sich nicht zurückstellenden Klappen 65 an Druckschaltern 66 und 67, welche die Rolle von.Druckfühlern spielen, die in der Lage sind, den Druck der

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hydraulischen Flüssigkeit in dem hydrostatischen Umformer abzuführen. Der Druckschalter 66 fühlt den kleinsten Druck und der Druckschalter 67 den größten Druck in dem hydraulischen Stromkreis ab. Die Druckschalter 66 und 67 liefern ein Ausgangssignal, wenn diese Drucke vorbestimmte Größen über- bzw. unterschreiten.

Die Veränderung der Hubräume der Pumpe 18 und des Motors 20, welche die Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle bestimmt, kann auf verschiedene Weise bewerkstelligt werden.

In Fig. 2 ist beispielsweise eine mögliche Art der vorgenannten Steuerung dargestellt. Hierbei geht die Steuerung der Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle 13 mit Hilfe eines Steuerhebels 68 vor sich, der um eine Achse 69 verschwenkbar ist und einer Doppelwippe 70 eine Schwenkbewegung in dem einen oder anderen Sinne des Doppelpfeils 71 auferlegen kann. Die Wippe 70 trägt eine Schwenkachse für die Stange 48, die andererseits an dem Steuerhebel für den Hubraum der Pumpe 18 gelenkig befestigt ist. Wenn der Wippe 70 eine derartige Schwenkbewegung mitgeteilt wird, drückt sie auf einen Stößel 72, der sich mit Bezug auf feste Führungen verschiebt und eine Verschwenkung des Hebels 49 im Sinne des Pfeiles 74 hervorruft, wodurch der' Hubraum des Motors 20 verringert wird, ohne dessen Drehrichtung umzukehren. Wohlgemerkt besteht wegen der Anordnung der Doppelwippe 70 diese Wirkung auf den Stößel 72, die eine Verkleinerung des Hubraums des Motors 20 zur Folge hat, für die beiden Schwenkrichtungen der Wippe 70 und des Hebels 68, sei es, daß hierdurch eine Vergrößerung, oder sei es, daß hierdurch eine Verkleinerung des Hubraums der Pumpe 18 hervorgerufen wird.

Die schwenkbare Wippe 70 trägt außerden an ihrem Umfang einen Anschlag 75, der wechselweise mit den elektrischen Kontakten 76 oder 77 in Berührung treten kann und hierbei

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ein Signal in die Zentrale 78 schickt, um über die Elektroventile 61 und 62 das Einrücken der Kupplungen 37 oder 38 zu bewirken. Zu diesem Zweck sind die Kontakte 76 und 77 mit der Zentrale 78 durch elektrische Leitungen 79 und 80 verbunden, während die Elektroventile 61 und 62 mit der Zentrale 78 durch elektrische Leitungen 81 und 82 in Verbindung stehen.

Der elektrische Kontakt 83 kann der Zentrale 78 über die elektrische Leitung 84 ein Signal zusenden, wenn er durch das Ende des Hebels 49 betätigt wird, der den Hubraum des Motors 20 beeinflußt. Dieses Signal übt durch Vermittlung der Zentrale 78 eine Wirkung auf das Elektroventil 65 auf, das mit der Zentrale über die Leitung 85 in Verbindung steht, was das Einrücken der Kupplung 57 und das Wirksamwerden der hydraulischen Kupplung 25 mit konstanter Füllung zur Folge hat.

Die Fig. 3 und 4 stellen verschiedene Möglichkeiten der Steuerung des Getriebes gemäß der Erfindung dar, und zwar in Abhängigkeit von der Veränderung der Hubräume der Pumpe des hydrostatischen Umformers.

Zunächst wird diese Wirkungsweise beschrieben, ohne die Wirkung der zusätzlichen hydraulischen Kupplung 25 zu berücksichtigen. In einer ersten Situation, die einer langsamen Aktion entspricht, bewirkt man eine allmähliche Vergrößerung des Hubraums der Pumpe 18 des hydrostatischen Umformers. Die Vergrößerung des Hübräumes der Pumpe in

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Abhängigkeit von der Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle ist in Fig. 3 mit 86 bezeichnet und mit einer gestrichelten Linie dargestellt. Die Drehrichtung der Ausgangswelle ist durch die Stellung der Pumpe mit veränderlicher Leistung festgelegt, wie auch durch die Steuerung der Schaltkupplungen des Umschalters 24. Für eine Geschwindigkeit Null kann der Umschalter 24, der eventuell gebremst werden kann, das Bremsen der Ausgangswelle 13 sicherstellen.

Der Hubraum des hydraulischen Motors 20, der mit der Ausgangswelle 13 verbunden ist, wird gleichzeitig derart beeinflußt, daß er sich fortschreitend in dem Maße verändert, wie sich die Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle vergrößert, Diese Veränderung ist in Fig. 3 durch eine strichpunktierte Linie 87 dargestellt.

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Im Hinblick auf das theoretische Gesetz der Gleichheit der Leistungen der hydrostatischen Pumpe und des hydrostatischen Motors ist das Drehmoment C über den gesamten Geschwindigkeit.sbereich konstant, wie dies durch die Gerade 88 in Fig. 3 dargestellt ist.

Sobald eine Geschwindigkeitszunahme eintritt, wird das Drehmoment vollständig von dem hydrostatischen Motor 20 übertragen. In dem Maße, in dem die Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle 13 zunimmt, vermindert sich das von dem hydrostatischen Motor 20 übertragene Drehmoment, während der Anteil des unter Vermittlung des Umschalters 24 auf mechanischem Wege übertragenen Drehmoments zunimmt. Die übertragene Kraft vergrößert sich proportional zu der Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle, wobei der. Anteil der auf hydrostatischem Wege übertragenen Kraft immer kleiner wird. Bei der größten Geschwindigkeit V der Ausgangswelle wira die Gesamtheit des Drehmomentes C und der Kraft auf dem mechanischen Wege und über den Umschalter 24 übertragen. Die übertragene Kraft hat ebenfalls die maximale Größe.

In einer zweiten Situation bei einer Wirkungsweise, die einer schnellen Aktion entspricht, wird der Hubraum der Pumpe 18 schlagartig vergrößert. Im Hinblick auf das Trägheitsvermögen in dem hydrostatischen Umformer tritt in dessen hydraulischem Stromkreis ein überdruck und eine Drosselung der hydraulischen Flüssigkeit ein, was ein Abfallen der Leistung zur Folge hat. Infolgedessen wird über das Epizykloidalgetriebe 21 das unmittelbar auf mechanischem Wege übertragene Drehmoment vergrößert und es ergibt sich ein zusätzliches Drehmoment in der Ausgangs-

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welle 13. Dieses zusätzliche Drehmoment hat seinen größten Wert bei der Geschwindigkeit Null der Ausgangswelle 13 und kann die gleiche Größe annehmen wie das nominelle Drehmoment C. Die Kurve der Änderung des Ausgangsdrehmoments in Abhängigkeit von der Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle bei dieser Wirkungsweise ist durch die Linie 89 der Fig. 3 dargestellt, wobei man sieht, daß das Drehmoment sich von der Größe 2C bei der Geschwindigkeit Null bis zu der Größe C bei der größten Geschwindigkeit verändert.

Wenn es für die Funktion des Fahrzeugs oder der sonstigen Einrichtung, die das Getriebe enthält, notwendig ist, daß die Ausgangswelle ein Drehmoment aufweist, das größer ist als das Drehmoment, das durch die oben beschriebene Steuerung zustandekommt, wird parallel zu dem mechanischen Getriebe eine zusätzliche hydraulische Kupplung 25 benutzt. Das auf diesem hydrokinematischen Wege übertragene Drehmoment ist C1, das vorzugsweise kleiner ist als das Drehmoment C, das auf dem hyaromechanischen Wege übertragen wird, um die Steuerung der Geschwindigkeit dem hydrostatischen Umformer vorzubehalten. Die Kupplung 25 wird vorzugsweise wahlweise in Tätigkeit gesetzt, wenn die Ausgangsgeschwindigkeit eine ausreichende Größe wie V1 erreicht, um einen annehmbaren Schlupf zu erlangen. Wenn die Wirkungsumstände, die z.B. durch den Druck in dem hydraulischen Stromkreis des hydrostatischen Umformers dargestellt werden, der durch die Druckschalter 66 und 67 abgefühlt wird, dieser begrenzten Geschwindigkeit V1 entsprechen, wird die zusätzliche Kupplung 25 mittels der Schaltkupplung 57 wirksam gemacht. Das zustandekommende Drehmoment ist in Fig. 3 durch die'Linie 90 dargestellt, die zunächst aus einem Teil der Linie 89 besteht, die sodann um die .Größe C1 entsprechend den größeren Dreh- ^v momenten nach oben verschoben wird.

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In Fig. 4 sind verschiedene Möglichkeiten für die Beeinflussung der Hubräume der Pumpe und des Motors des hydrostatischen Umformers dargestellt/ die es erlauben, größere Werte des Ausgangsdrehmoments bei mittleren Geschwindigkeiten Vm zu erlangen.

In dem vorstehenden Fall wird der Hubraum der Pumpe zunächst vergrößert, bis die Drehgeschwindigkeit die mittlere Größe Vm erreicht hat. Der Hubraum der Pumpe wird sodann auf seinem größten konstanten Wert gehalten. Die Veränderung des Hubraums der Pumpe 18 ist in Fig. 4 durch die Linie 91 gestrichelt dargestellt. Die Veränderung des Hubraums des Motors 20 geht derart vor sich, daß er von der Geschwindigkeit Null bis zu der mittleren Geschwindigkeit Vm der Ausgangswelle auf seinem größten Wert gehalten wird und sodann, bis die größte Geschwindigkeit erreicht ist, vermindert wird, wie dies strichpunktiert durch die Linie 92 in Fig. 4 dargestellt ist. Das erzeugte Drehmoment, das gleich dem nominellen Drehmoment C für die Geschwindigkeit Null ist, wächst bis zur doppelten Größe 2C bei der mittleren Geschwindigkeit Vm, um sodann bei der größten Geschwindigkeit bis zu der nominellen Größe abzunehmen, wie das durch die Kurve 93 in Fig. 4 dargestellt ist.

Die vorstehende Kurve, die ein Verhalten bei einer langsamen oder stufenlosen Einwirkung auf den Hubraum der Pumpe darstellt, kann durch die Kurve 94 ersetzt werden, die es erlaubt, das Ausgangsdrehmoment von der Geschwindigkeit Null bis zu der Geschwindigkeit Vm auf der doppelten Größe des nominellen Wertes zu halten, indem die Einwirkung auf den Hubraum der Pumpe schlagartig geschieht, indem in dem hydraulischen Stromkreis des hydrostatischen Umformers eine Drosselwirkung erzeugt wird und, wie oben beschrieben, ein zusätzliches Drehmoment zustandekommt.

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Es Ist gleichfalls möglich, die" zusätzliche hydrokinetische Kupplung 25 dieses Mal von den niedrigen Drehgeschwindigkeiten der Ausgangswelle an zu verwenden, derart, daß die Kurve 95 zustandekommt, bei der das Drehmoment von der Geschwindigkeit Null bis zu der mittleren Geschwindigkeit Vm einen konstanten Wert 2C + C1 beibehält, um sodann bis zu dem Wert C + Cl bei der größten Geschwindigkeit abzunehmen.

Das hydromechanische Getriebe gemäß der Erfindung bietet zahlreiche Vorteile gegenüber einem rein hydrostatischen Getriebe, durch welches die gesamte Energie hydraulisch übertragen wird. Bei dem hydromechanischen Getriebe gemäß der Erfindung ist der Wirkungsgrad tatsächlich größer, da ein bedeutender Teil der Energie unmittelbar auf dem mechanischen Wege übertragen wird, wobei die Energie bei maximaler Geschwindigkeit vollständig von dem mechanischen System übertragen wird. In dem hydromechanischen Getriebe gemäß der Erfindung können die notwendigen hydrostatischen Bauteile unterdimensioniert sein im Vergleich zu denjenigen, die in einem rein hydrostatischen Getriebe notwendig wären.

Außerdem bringt die Hinzufügung eines zusätzlichen hydrokinetischen Weges eine Vergrößerung der Anwendungsmöglichkeiten des Getriebes mit sich, die nur durch die Notwendigkeit beschränkt sind, die Kontrolle der Ausgangsgeschwindigkeit durch das hydrostatische System zu erhalten. Die verschiedenen Betätigungsarten des hydrostatischen Umformers ermöglichen es, die Leistung des Getriebes im Vergleich zu einem rein hydrostatischen Getriebe bedeutend zu vergrößern.

Schließlich ist es möglich, eine zusätzliche Energie und ein zusätzliches Drehmoment durch Drosselung in dem hydraulischen Stromkreis des hydrostatischen Umformers

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ZU erzeugen, indem der Hubraum der Pumpe des Umformers in geeigneter Weise verändert wird.

Wie zu erkennen war, bringt es die besondere Anordnung des Umschalters des Getriebes gemäß der Erfindung mit sich, daß dieses bei der Geschwindigkeit Null wirksam werden kann und unter einem sehr kleinen Drehmoment bei seiner normalen hydromechanischen Funktion und bei dem halben Ausgangsdrehmoment wegen der Drosselung in dem hydraulischen Stromkreis des hydrostatischen Umformers, wobei das auf mechanischem Wege übertragene Drehmoment sehr groß ist.

Das Getriebe gemäß der Erfindung ist in allen Fällen verwendbar, in denen eine Veränderung des Verhältnisses der Drehgeschwindigkeiten einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle zwischen gleichen oder ungleichen Größen notwendig ist, wobei eine Umkehrung der Drehrichtung bei der Funktion eingeschlossen ist. Ein derartiges Getriebe ist besonders geeignet, um die Lenkung von Kettenfahrzeugen zu bewirken.

Claims (14)

1. 7300 Esslingen (Neckar), Webergasse 3. Postfach 348

   Telefon 9. Oktober 1978 Stuttgart (0711) 356539

   PA I naen Telex 07 256610 smru

   Telegramme Patentschutz Esslingenneckar

   Patentansprüche

   / 1 ΛHydromechanisches Getriebe zur stufenlosen Veränderung des Verhältnisses der Drehgeschwindigkeiten einer Eingangs- und einer Ausgangswelle und zur Umkehrung der Drehrichtung der Ausgangswelle, dadurch gekennzeichnet, daß es in Kombination ein aus einem mechanischen Getriebe (16) und aus einem hydrostatischen Umformer (15) bestehendes gekuppeltes .Ausgangssystem und in das mechanische Getriebe (16) eingebaute Mittel zur Umkehr der Drehrichtung enthält.
2. 2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der hydrostatische Umformer (15) eine hydrovolumetrische Pumpe (18) mit veränderlichem Hubraum und einen hydrovolumetrischen Motor mit veränderlichem Hubraum enthält.
3. 3. Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es außerdem eine zusätzliche Strömungskupplung (25) enthält, die parallel zu dem mechanischen Getriebe (16) angeordnet ist und Betätigungsglieder (66, 67) aufweist, deren Wirksamkeit von dem Arbeitszustand des hydrostatischen Umformers (15) abhängt.
4. 4. Getriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es Druckfühler (66, 67) aufweist, die den Druck der hydraulischen Flüssigkeit in dem hydrostatischen

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   Umformer (15) abfühlen und das Wirksamwerden der zusätzlichen hydraulischen Kupplung (25) veranlassen, sobald der vorgenannte Druck einer vorbestimmten Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle (13) entspricht.
5. 5. Getriebe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das größte von der zusätzlichen Strömungskupplung (25) übertragene Drehmoment kleiner ist als das nominelle von dem hydrostatischen Umformer (15) übertragene Drehmoment.
6. 6. Getriebe nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungskupplung (25) eine solche mit konstanter Füllung ist und zu ihrer Betätigung eine Reibungskupplung (26) dient.
7. 7. Getriebe nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungskupplung (25) eine solche mit veränderlicher Füllung ist.
8. 8. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehrichtungsumkehrmittel (24) in dem mechanischen Getriebe (16) zwischen der Pumpe (18) und dem Empfänger (20) des hydrostatischen Umformers (15) angeordnet sind.
9. 9. Getriebe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,

   daß die Drehrichtungsumkehrmittel (24) in dem mechanischen Getriebe (16) der zusätzlichen Strömungskupplung (25) nachgeschaltet sind.
10. 10. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es ein die Verzweigung der Energie ermöglichendes Epizykloidalgetriebe (21) ent-

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    hält, dessen Planetenrad (40) die Pumpe (18) des hydrostatischen Umformers (15) antreibt.
11. 11. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehrichtungsumkehrmittel (24) ein Differentialgetriebe mit Kegelräderpaaren (33, 34, 35) und zwei wechselweise zu betätigende Reibungskupplungen (37, 38) enthalten.
12. 12. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es Mittel zur Veränderung der Hubräume der Pumpe (18) und das Empfängers (20) des hydrostatischen Umformers (15) enthält, die den Hubraum des Empfängers (20) verkleinern, ohne die Drehrichtung des Empfängers (20) zu ändern, wenn der Hubraum der Pumpe (18) von einer Drehgeschwindigkeit Null der Ausgangswelle (13) bis zu dem größten Wert vergrößert wird.
13. 13. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß es Mittel zur Veränderung der Hubräume der Pumpe (18) und des Empfängers (20) des hydrostatischen Umformers (15) enthält, die den Hubraum des Empfängers (20) bis zu einer etwa mittleren Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle (13) auf seinem größten Wert halten, um sodann den Hubraum bis zum Erreichen der größten Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle zu verkleinern, wobei die Mittel gleichfalls den Hubraum der Pumpe (18) von der Drehgeschwindigkeit Null an bis zur mittleren Geschwindigkeit der Ausgangswelle (13) bis zu seinem Maximalwert vergrößern können, um sodann den Hubraum der Pumpe konstant zu halten.

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14. 14. Getriebe zur Lenkung eines Kettenfahrzeuges oder eines Fahrzeugs mit nicht verschwenkbaren Rädern, dessen Wärmemotor die Ketten oder die Räder mit Hilfe eines Geschwindigkeitswechselgetriebes und von Differentialgetrieben antreibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Planetenräder der Differentialgetriebe mit der Motorwelle (9) mittels eines hydromechanischen Getriebes (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche verbunden sind, dessen Ausgangswelle (13) die Lenkungswelle darstellt.