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.Infinitely variable hydrostatic-mechanical powershift transmission of the type specified in the preamble of the patent claim (US Pat. No. 37 09 060) are advantageous for motor vehicles because they are in wide areas continuously adjustable and also have good efficiencies. The relatively large adjustment range allows the operation of the internal combustion engine on preferred characteristics. Such characteristics can e.g. B. the curve for minimum Fuel consumption, a line for good acceleration behavior or the line of a constant speed.

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.Stepless reversing increases maneuverability of a vehicle. This characteristic is particularly important for tractors, Construction machinery and forklifts required. She leaves reach themselves by a purely hydrostatic approach. The gears according to the patents US 35 80 107, US 38 88 139 and US 37 09 060 provide this. However, build these gears relatively complex.

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.From Figs. 1, 17, 18 and 20 of US-PS 35 80 107 shows that the maximum hydrostatic power flow occurs at half the maximum speed of the displacement machines, at half maximum displacement volume and 0,8fachem hydrostatic pressure. The hydrostatic corner power resulting from these values is therefore five times the effective maximum hydrostatic power, which necessitates relatively large displacement machines.

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.The transmission according to US-PS 38 88 139 realizes four gears with two planetary stages as secondary stages. When starting Circles a reactive power in the transmission, which is 50% of the enforced performance amounts. Overall, the concept requires a relatively high number of wheels and clutches, which means a lot of effort.

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.In the transmission according to FIG. 1 of US Pat. No. 37 09 060, the planet gear carrier 20 forms the slow-running coupling shaft E and the sun gear 28 forms the high-speed coupling shaft A. It belongs to the coupling shaft E of the 1st and to the coupling shaft A of the 2nd gear. For the start-up, the volume-constant displacement machine is also available via a switchable reduction gear with the wheels 44; 45; 48 and 49 and the clutch 46 with the output shaft 30 in connection, which means relatively high effort.

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.From DE-PS 35 12 523 C1 it can be seen that the coupling shafts are placed on one side and the same spur gear stage is used for the 1st gear with the coupling shaft E and for the 2nd gear with the coupling shaft A.

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.The invention now has the task of a stepless hydrostatic starting and reversing with reduced construction costs to reach. In particular, the displacement machines build relatively small, no reactive power when starting occur and the gear efficiency as high as possible lie.

Der kennzeichnende Teil des Anspruches 1 beinhaltet die erfindungsgemäße Lösung vorstehender Aufgabenstellung.The characterizing part of claim 1 includes the invention Solution of the above task.

Die Fig. 1 und 2 dienen zur beispielhaften Erläuterung der Erfindung. Figs. 1 and 2 serve to exemplify the invention.

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.In Fig. 1 there is the four-shaft planetary gear from stage I with the sun gear 1 ' , ring gear 2' and web s' with the planet gears p ' and from stage II with the sun gear 1'' , ring gear 2'' and web s'' With the planet gears p'' . It form the planet carrier s' and s'' the drive shaft 1 , the sun gear 1'' the shaft B for the connection of the displacement machine b , the ring gear 2' the slow-running coupling shaft E and the sun gear 1 ' with the ring gear 2'' the high-speed Coupling shaft A. The gears 3, 4 are used for connecting the adjustable displacement machine a to the drive shaft 1 . Coupling shaft A includes 1st gear and 3rd gear and coupling shaft E 2nd and 4th gear. The gears 5, 6 are provided for the 0th and 1st gears , the gears 7, 8 for the 2nd and 3rd gears and finally the gears 12, 13 for the 4th gear. The Z 1 shift tooth clutch is available for the 0th gear, the Z 2 double shift tooth clutch for the 1st and 3rd gear and the Z 3 double shift tooth clutch for the 2nd and 4th gear. The gear-tooth clutch Z 4 has synchronization elements and is switched preparatively to avoid excessive idle gear speeds of gear 5 .

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.A corresponding comparison with Fig. 1 of US-PS 37 09 060 demonstrates the reduction in construction costs according to the invention. The reduction gear for connecting the constant volume unit to the output shaft can be saved.

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. Fig. 2 shows for the transmission of Fig. 1 with an interpretation according to Table 1 curves of speeds n . The diagram shows the output speed related to the drive speed n ₂ / n ₁ depending on the speed ratio of the displacement machine n _b / n _a and marks the high-performance gears and coupling shafts.

Tafel 1 erläutert den Ablauf der Schaltungen, d. h. die Schaltlogik und enthält Angaben zur Auslegung.Table 1 explains the flow of the circuits, i. H. the Switching logic and contains information on the design.

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.Indices that correspond to the numbers or letters for the individual transmission elements or the numbers for the gears are used to identify the ratio i , the number of teeth z , the torques T and the powers P.

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 GesamtstellverhältnisThe largest absolute ratio i ₁₂ _Δ and the smallest i _{12 *} at the limits of the total adjustment range in hydrostatic-mechanical operation, that is, without the approach range, form the overall control ratio

Mit der Anzahl der Gänge q folgt für das EinzelstellverhältnisWith the number of gears q follows for the individual control ratio

Für den Betrag des auf die Antriebsleistung P₁ bezogenen maximalen hydrostatischen Leistungsflusses gilt die BeziehungThe relationship applies to the amount of the maximum hydrostatic power flow related to the drive power P 1

In Tafel 1 bedeutenIn Table 1 mean

0. Anfahrgang vorwärts oder rückwärts
1 Doppelkupplung links geschaltet
r Doppelkupplung rechts geschaltet
× eingelegter Gang
vorbereitend auszulegender Gang
○ vorbereitend einzulegender Gang 0. Starting gear forward or backward
1 double clutch switched on the left
r Double clutch switched on the right
× engaged gear
preparatory gear to be interpreted
○ Preparatory gear to be engaged

Tafel 1 Plate 1

Auslegungsbeziehungen, Daten und Schaltlogik für das Getriebe nach Fig. 1 Design relationships, data and shift logic for the transmission according to 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.Hydrostatic-mechanical power shift transmission, consisting of a four-shaft planetary gear transmission, a continuously adjustable hydrostatic transmission with a volume-adjustable displacement machine a and a volume-constant displacement machine b as well as gear shift stages and clutches,
wherein in the planetary gear a shaft forms the drive shaft 1, to which the displacement machine A is connected, a second shaft is the shaft B with which the displacement machine B is in communication and act two waves as coupling shafts A and E, which then behave in such a way that they have the same speeds in an extreme position of the hydrostatic transmission and that when the hydrostatic transmission is shifted to the other extreme position they change their speeds so that the coupling shaft A is steadily faster and the coupling shaft E is steadily slower,
a gear change is associated with a change of the coupling shafts,
the start-up is purely hydrostatic
and finally all shift stages are switched at synchronous speeds, load-free and without interruption of tractive power, characterized in that the same shift stage is used for purely hydrostatic starting and for hydrostatic-mechanical operation in 1st gear.