DE3815780C2

DE3815780C2 -

Info

Publication number: DE3815780C2
Application number: DE19883815780
Authority: DE
Inventors: Friedrich Prof. Dr.-Ing. 4300 Essen De Jarchow; Peter Dr.-Ing. 7990 Friedrichshafen De Tenberge
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-05-12
Filing date: 1988-05-09
Publication date: 1990-04-19
Also published as: DE3815780A1

Description

Stufenlos wirkende hydrostatisch-mechanische Lastschaltgetriebe der im Oberbegriff des Patentanspruches angegebenen Art (US-PS 37 09 060) eignen sich vorteilhaft für Kraftfahrzeuge, da sie sich in weiten Bereichen stufenlos verstellen lassen und außerdem gute Wirkungsgrade haben. Der relativ große Stellbereich erlaubt den Betrieb der Brennkraftmaschine auf Vorzugskennlinien. Solche Kennlinien können z. B. die Kurve für minimalen Kraftstoffverbrauch, eine Linie für ein gutes Beschleunigungsverhalten oder die Linie einer konstanten Drehzahl sein.

Ein stufenloses Reversieren erhöht die Manöverierfähigkeit eines Fahrzeuges. Besonders wird diese Eigenschaft bei Traktoren, Baumaschinen und Gabelstaplern gefordert. Sie läßt sich durch rein hydrostatisches Anfahren erreichen. Die Getriebe nach den Patentschriften US 35 80 107, US 38 88 139 und US 37 09 060 sehen dies vor. Allerdings bauen diese Getriebe relativ aufwendig.

Aus den Fig. 1, 17, 18 und 20 der US-PS 35 80 107 geht hervor, daß der maximale hydrostatische Leistungsfluß bei halber maximaler Drehzahl der Verdrängermaschinen, bei halben maximalem Verdrängungsvolumen und bei 0,8fachem hydrostatischen Druck auftritt. Somit beträgt die aus diesen Werten sich ergebende hydrostatische Eckleistung das fünffache der wirksamen maximalen hydrostatischen Leistung, wodurch relativ groß bauende Verdrängermaschinen notwendig werden.

Das Getriebe nach der US-PS 38 88 139 realisiert vier Gänge mit zwei Planetenstufen als Nachschaltstufen. Beim Anfahren kreist im Getriebe eine Blindleistung, die sich auf 50% der durchgesetzten Leistung beläuft. Insgesamt erfordert das Konzept eine relativ hohe Anzahl von Rädern und Schaltkupplungen, was großen Aufwand bedeutet.

Bei dem Getriebe gemäß Fig. 1 der US-PS 37 09 060 bilden der Planetenradträger 20 die langsamlaufende Koppelwelle E und das Sonnenrad 28 die schnellaufende Koppelwelle A. Es gehören zur Koppelwelle E der 1. und zur Koppelwelle A der 2. Gang. Für das Anfahren steht die volumenkonstante Verdrängermaschine zusätzlich über ein schaltbares Vorgelege mit den Rädern 44; 45; 48 und 49 sowie der Schaltkupplung 46 mit der Abtriebswelle 30 in Verbindung, was relativ hohen Aufwand bedeutet.

Aus der DE-PS 35 12 523 C1 läßt sich entnehmen, daß man die Koppelwellen einseitig legt und für den 1. Gang mit der Koppelwelle E und für den 2. Gang mit der Koppelwelle A dieselbe Stirnradstufe verwendet.

Die Erfindung stellt sich nun die Aufgabe, ein stufenloses hydrostatisches Anfahren und Reversieren mit reduziertem Bauaufwand zu erreichen. Insbesondere sollen die Verdrängermaschinen relativ klein bauen, beim Anfahren keine Blindleistung auftreten und die Getriebewirkungsgrade möglichst hoch liegen.

Der kennzeichnende Teil des Anspruches 1 beinhaltet die erfindungsgemäße Lösung vorstehender Aufgabenstellung.

Die Fig. 1 und 2 dienen zur beispielhaften Erläuterung der Erfindung.

In Fig. 1 besteht das vierwellige Planetengetriebe aus der Stufe I mit dem Sonnenrad 1′, Hohlrad 2′ und Steg s′ mit den Planetenrädern p′ sowie aus der Stufe II mit dem Sonnenrad 1′′, Hohlrad 2′′ und Steg s′′ mit den Planetenrädern p′′. Es bilden die Planetenradträger s′ und s′′ die Antriebswelle 1, das Sonnenrad 1′′ die Welle B für den Anschluß der Verdrängermaschine b, das Hohlrad 2′ die langsamlaufende Koppelwelle E sowie das Sonnenrad 1′ mit dem Hohlrad 2′′ die schnellaufende Koppelwelle A. Die Zahnräder 3, 4 dienen für den Anschluß der verstellbaren Verdrängermaschine a an die Antriebswelle 1. Zur Koppelwelle A gehören der 1. Gang und der 3. Gang und zur Koppelwelle E der 2. und 4. Gang. Für den 0. und 1. Gang sind die Zahnräder 5, 6 für den 2. und 3. Gang die Zahnräder 7, 8 und schließlich für den 4. Gang die Zahnräder 12, 13 vorgesehen. Es stehen für den 0. Gang die Schalt-Zahnkupplung Z 1, für den 1. und 3. Gang die Doppelschalt-Zahnkupplung Z 2 und für den 2. und 4. Gang die Doppelschalt-Zahnkupplung Z 3 zur Verfügung. Die Schalt-Zahnkupplung Z 4 hat Synchronisierungselemente und wird zur Vermeidung zu hoher Losraddrehzahlen von Rad 5 vorbereitend geschaltet.

Ein entsprechender Vergleich mit Fig. 1 der US-PS 37 09 060 demonstriert die erfindungsgemäße Verringerung des Bauaufwandes. Es lassen sich das Vorgelege für den Anschluß der volumenkonstanten Einheit an die Abtriebswelle einsparen.

Fig. 2 stellt für das Getriebe nach Fig. 1 mit einer Auslegung nach Tafel 1 Verläufe von Drehzahlen n dar. Das Diagramm zeigt die auf die Antriebsdrehzahl bezogen Abtriebsdrehzahl n₂/n₁ abhängig vom Drehzahlverhältnis der Verdrängermaschinen n _b/n _a und markiert die jeweils leistungsführenden Gänge und Koppelwellen.

Tafel 1 erläutert den Ablauf der Schaltungen, d. h. die Schaltlogik und enthält Angaben zur Auslegung.

Zur Kennzeichnung der Übersetzung i, Zähnezahlen z, Drehmomente T und Leistungen P dienen Indizes, die den Ziffern bzw. Buchstaben für die einzelnen Getriebeglieder oder aber den Ziffern für die Gänge entsprechen.

Die größte betragsmäßige Übersetzung i₁₂_Δ und die kleinste i _12* an den Grenzen des Gesamtstellbereichs bei hydrostatisch-mechanischem Betrieb, also ohne den Anfahrbereich, bilden das Gesamtstellverhältnis

Mit der Anzahl der Gänge q folgt für das Einzelstellverhältnis

Für den Betrag des auf die Antriebsleistung P₁ bezogenen maximalen hydrostatischen Leistungsflusses gilt die Beziehung

In Tafel 1 bedeuten

0. Anfahrgang vorwärts oder rückwärts
1 Doppelkupplung links geschaltet
r Doppelkupplung rechts geschaltet
× eingelegter Gang
vorbereitend auszulegender Gang
○ vorbereitend einzulegender Gang

Tafel 1

Auslegungsbeziehungen, Daten und Schaltlogik für das Getriebe nach Fig. 1

Claims

Hydrostatisch-mechanisches Lastschaltgetriebe, bestehend aus einem vierwelligen Zahnräder-Planetengetriebe, einem stufenlos einstellbaren hydrostatischen Getriebe mit einer volumenverstellbaren Verdrängermaschine a und einer volumenkonstanten Verdrängermaschine b sowie Zahnräder-Nachschaltstufen und Schaltkupplungen,
wobei bei dem Planetengetriebe eine Welle die Antriebswelle 1 bildet, an die die Verdrängermaschine a angeschlossen ist, eine zweite Welle die Welle B darstellt, mit der die Verdrängermaschine b in Verbindung steht, und zwei weitere Wellen als Koppelwellen A und E fungieren, die sich so verhalten, daß sie in einer Extremstellung des hydrostatischen Getriebes gleiche Drehzahlen aufweisen und daß sie beim Verstellen des hydrostatischen Getriebes in die andere Extremlage ihre Drehzahlen so ändern, daß die Koppelwelle A stetig schneller und die Koppelwelle E stetig langsamer wird,
wobei ein Gangwechsel mit einem Wechsel der Koppelwellen verbunden ist,
wobei das Anfahren rein hydrostatisch erfolgt
und wobei schließlich alle Nachschaltstufen bei synchronen Drehzahlen, lastfrei und ohne Zugkraftunterbrechung geschaltet werden, dadurch gekennzeichnet, daß für das rein hydrostatische Anfahren und für den hydrostatisch-mechanischen Betrieb im 1. Gang dieselbe Nachschaltstufe benutzt wird.