DE3903876C1 - Transmission with a continuously variable action, a starting clutch and gears for hydrostatic-mechanical operation or hydrostatic operation - Google Patents
Transmission with a continuously variable action, a starting clutch and gears for hydrostatic-mechanical operation or hydrostatic operationInfo
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Abstract
Description
Getriebe der im Oberbegriff der Patentansprüche angegebenen Art eignen sich vorteilhaft für Kraftfahrzeuge, da sie sich in einem weiten Bereich stufenlos verstellen lassen und außerdem gute Wirkungsgrade haben. Der relativ große Verstellbereich der Übersetzung erlaubt den Betrieb der Brennkraftmaschine auf Vorzugskennlinien, wie auf der Kurve für minimalen Kraftstoffverbrauch, auf einer Linie für gutes Beschleunigungsverhalten oder wie auf einer Linie konstanter Drehzahl.Gearbox specified in the preamble of the claims Art are advantageous for motor vehicles since they are can be continuously adjusted over a wide range and also have good efficiencies. The relatively large adjustment range the translation allows the operation of the internal combustion engine on preferred characteristic curves, such as on the curve for minimal fuel consumption, on a line for good acceleration behavior or as more constant on a line Rotational speed.
Die Patentschrift DE 31 47 447 C2 beschreibt ein Getriebe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Das Anfahren geschieht mit einer Reibungskupplung. Dadurch bauen die Verdrängermaschinen des hydrostatischen Getriebes verhältnismäßig klein. Diesem Vorteil steht der Nachteil gegenüber, daß im Stop-and- Go-Betrieb die Anfahrkupplung häufig betätigt werden muß, was ihren Verschleiß beschleunigt und den Fahrkomfort vermindert. Außerdem lassen sich Schleichgeschwindigkeiten beim Parken nur mit rutschender Anfahrkupplung verwirklichen. Ferner gibt es keine Möglichkeit des stufenlosen Reversierens.The patent DE 31 47 447 C2 describes a transmission according to the preamble of claim 1. The start-up happens with a friction clutch. This builds the displacement machines of the hydrostatic transmission is relatively small. This advantage is offset by the disadvantage that in the stop-and- Go operation the starting clutch must be operated frequently, which accelerates their wear and reduces driving comfort. You can also set crawl speeds when parking Realize only with a slipping clutch. Furthermore there there is no possibility of stepless reversing.
Die Getriebe nach den Patentschriften US 38 88 139, US 37 09 060 und der Offenlegungsschrift DE 38 15 780 A1 stellen Beispiele dar, bei denen das Anfahren rein hydrostatisch geschieht. Diese hydrostatisch-mechanischen Lastschaltgetriebe vermeiden die vorstehend genannten Nachteile. Dafür bauen sie aber im allgemeinen aufwendiger, insbesondere müssen ihre Verdrängermaschinen größer sein. The transmission according to the patents US 38 88 139, US 37 09 060 and the published patent application DE 38 15 780 A1 provide examples in which the start-up is purely hydrostatic. This hydrostatic-mechanical powershift transmission avoid the disadvantages mentioned above. They build for that but generally more expensive, especially their Displacement machines can be larger.
Die DE-OS 23 40 514 beschreibt ein leistungsverzweigendes Verbundgetriebe, das alternativ sowohl rein hydrostatisch wirken kann. Es besteht aus einem dreiwelligen Planetengetriebe mit den Hauptgliedern Sonnenrad, Hohlrad und Planetenträger sowie einem hydrostatischen Stellgetriebe, das bei hydrostatisch-mechanischem Betrieb über Zahnräder die Hohlrad- und Sonnenradwelle koppelt und bei rein hydrostatischer Arbeitsweise mit Hilfe einer Schaltkupplung ein Hauptglied des Planetengetriebes gehäusefest setzt und auf diese Weise das Planetengetriebe als Übersetzungsgetriebe nutzt. Das Getriebe weist aber keine Anfahrkupplung und keine Nachschaltstufen auf. Die hydrostatischen Einheiten bauen daher relativ groß. Es stellen sich verhältnismäßig ungünstige Wirkungsgrade ein.DE-OS 23 40 514 describes a power split Composite gear, which is alternatively both purely hydrostatic can work. It consists of a three-shaft Planetary gear with the main links sun gear, ring gear and Planet carrier and a hydrostatic actuator, that in hydrostatic-mechanical operation via gears Ring gear and sun gear shaft couples and with purely hydrostatic Working with the help of a clutch a main link of the planetary gear fixed to the housing and on this Way uses the planetary gear as a transmission gear. However, the transmission has no starting clutch and no post-shift stages on. The hydrostatic units are therefore building relatively large. There are relatively unfavorable efficiencies a.
Auch die DE-PS 0 21 251 befaßt sich mit einem Getriebe, das aus einem dreiwelligen Planetengetriebe und einem parallel angeordneten hydrostatischen Stellgetriebe besteht und sowohl rein hydrostatisch als auch hydrostatisch-mechanisch betrieben werden kann. Dazu verbindet eine Doppelschaltzahnkupplung das über Zahnräder angeschlossene Hohlrad des Planetengetriebes entweder mit dem Gehäuse oder mit der Antriebswelle. Außerdem weist das Getriebe Nachschaltstufen auf. Die Schaltungen erfolgen aber mit Zugkraftunterbrechung. Dadurch verschlechtert sich das Beschleunigungsverhalten. Ferner fehlt eine Anfahrkupplung, wodurch relativ große Verdrängermaschinen notwendig werden und sich ungünstige Wirkungsgrade einstellen.DE-PS 0 21 251 also deals with a transmission, that of a three-shaft planetary gear and one there is a parallel hydrostatic actuator and both purely hydrostatic and hydrostatic-mechanical can be operated. For this purpose, a double shift clutch connects the ring gear connected via gears of the planetary gear either with the housing or with the drive shaft. In addition, the transmission has shift stages on. The circuits take place with traction interruption. This worsens the acceleration behavior. Furthermore, a starting clutch is missing, which makes it relative large displacement machines become necessary and unfavorable Set efficiencies.
Die Erfindung folgt nun aus der Aufgabenstellung, eine Anfahrkupplung vorzusehen und die installierten Gänge sowohl für hydrostatisch-mechanischen Betrieb gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aber auch rein hydrostatischen Betrieb zu nutzen. Die Lösung der Aufgabe soll die vorher beschriebenen Mängel vermeiden.The invention now follows from the task, a starting clutch to provide and the installed gears both for hydrostatic-mechanical operation according to the generic term of claim 1 but also purely hydrostatic operation to use. The solution to the problem is the one described above Avoid defects.
Der Anspruch 1 beschreibt die erfindungsgemäße Lösung. Er ermöglicht nach Öffnen der Anfahrkupplung das Ein- oder Ausschalten eines rein hydrostatischen Gangs. Dies kann auch während der Fahrt geschehen, wenn die Doppelschaltkupplung gemäß Anspruch 2 das notwendige Ansynchronisieren leerlaufender Getriebeteile durchführt.Claim 1 describes the solution according to the invention. It enables after opening the starting clutch, switching on or off a purely hydrostatic gear. This can also be the case happen while driving when the double clutch according to claim 2, the necessary synchronization of idling Carries out transmission parts.
Die Fig. 1, 2 und 3 erläutern die Erfindung an Hand eines Beispiels. Figs. 1, 2 and 3 illustrate the invention by way of example.
Bei dem Getriebe nach Fig. 1 besteht das vierwellige Planetengetriebe aus der Planetenstufe I mit dem Sonnenrad 1′, Hohlrad 2′ und Planetenradträger s′ mit den Planetenrädern p′ und der Planetenstufe II mit dem Sonnenrad 1′′, Hohlrad 2′′ und Planetenradträger s′′ mit den Planetenrädern p′′.In the transmission according to Fig. 1, the four-shaft planetary gear of the planetary stage I consists of the sun gear 1 ', the ring gear 2' and planet gear carrier s' p with the planetary gears' and the planetary stage II with the sun gear 1 '', ring gear 2 'and planet gear carrier s '' with the planet gears p '' .
Es bilden die Glieder s′′ und 2′ die Antriebswelle 1, die Glieder 1′ und 1′′ die Welle B für den Anschluß der volumenkonstanten Verdrängermaschine b, Glied s′ die langsamlaufende Koppelwelle E und Glied 2′′ die schnellaufende Koppelwelle A.It form the links s'' and 2' the drive shaft 1 , the links 1 ' and 1'' the shaft B for the connection of the constant volume displacement machine b , link s' the slow-running coupling shaft E and link 2'' the high-speed coupling shaft A.
Die volumenverstellbare Verdrängermaschine a steht über die Zahnräder 3; 4 mit der Abtriebswelle 9 der Anfahrkupplung K in Verbindung. Die Verdrängermaschinen a und b gehören zum hydrostatischen Getriebe.The volume-displacing machine a is above the gears 3; 4 with the output shaft 9 of the starting clutch K in connection. The displacement machines a and b belong to the hydrostatic transmission.
Wenn die Doppelschalt-Zahnkupplung Z 3 die Antriebswelle 1 mit der Abtriebswelle 9 der geschlossenen Anfahrkupplung K verbindet, verhalten sich die Koppelwellen so, daß sie bei einem Drehzahlverhältnis der Verdrängermaschinen n b/n a = -1 gleiche Drehzahlen aufweisen und daß sie beim Verstellen des hydrostatischen Getriebes in Richtung n b/n a = 1 ihre Drehzahlen so ändern, daß die Koppelwelle A stetig schneller und die Koppelwelle E stetig langsamer wird.If the double-shift toothed clutch Z 3 connects the drive shaft 1 with the output shaft 9 of the closed starting clutch K , the coupling shafts behave in such a way that they have the same speed at a speed ratio of the displacement machines n b / n a = -1 and that they change when the hydrostatic transmission in the direction n b / n a = 1 change their speeds so that the coupling shaft A steadily faster and the coupling shaft E steadily slower.
Die Doppelschalt-Zahnkupplung Z 1 kann den 1. Gang mit den Rädern 5; 6 oder den 3. Gang mit den Rädern 7; 8 und die Doppelschalt- Zahnkupplung Z 2 den 2. Gang mit den Rädern 5′; 6′ oder den 4. Gang mit den Rädern 7′; 8′ mit der Abtriebswelle 2 verbinden. Es gehören der 1. und 3. Gang zur Koppelwelle E und der 2. und 4. Gang zur Koppelwelle A.The double-shift tooth clutch Z 1 can 1st gear with the wheels 5; 6 or 3rd gear with the wheels 7; 8 and the double shift gear clutch Z 2 the 2nd gear with the wheels 5 '; 6 ' or 4th gear with the wheels 7'; 8 ' connect to the output shaft 2 . The 1st and 3rd gear belong to the coupling shaft E and the 2nd and 4th gear to the coupling shaft A.
Die Anfahrkupplung K befindet sich zwischen der Brennkraftmaschinenwelle 10 und der Welle 9. Bei geöffneter Kupplung K kann die Doppelschalt-Zahnkupplung Z 3, die Synchronisiereinrichtungen hat, die Antriebswelle 1 des Getriebes mit dem Getriebegehäuse O verbinden. Nach Schließen der Anfahrkupplung K fließt nun die gesamte Leistung über das hydrostatische Getriebe und anschließend bei eingeschaltetem 1. oder 3. Gang über die Planetenstufe I oder bei eingeschaltetem 2. oder 4. Gang über die Planetenstufe II zur Abtriebswelle 2. Die Doppelschalt- Zahnkupplungen Z 1 und Z 2 haben ebenfalls Synchronisiereinrichtungen. Dadurch kann man bei geöffneten Kupplungen K und Z 3 jeden gewünschten Gang auch während der Fahrt einlegen.The starting clutch K is located between the engine shaft 10 and the shaft 9 . When clutch K is open, double-shift tooth clutch Z 3 , which has synchronizing devices, can connect drive shaft 1 of the transmission to transmission housing O. After closing the starting clutch K , the entire power now flows via the hydrostatic transmission and then with the 1st or 3rd gear engaged via the planetary stage I or with the 2nd or 4th gear engaged via the planetary stage II to the output shaft 2 . The double shift tooth clutches Z 1 and Z 2 also have synchronizing devices. This allows you to engage any desired gear when the clutches K and Z 3 are open, even while driving.
Rein hydrostatische Gänge erlauben Vorwärts- und Rückwärtsfahrt. Das Getriebe nach Fig. 1 hat eine solche Auslegung, daß im 1. Gang bei rein hydrostatischem Betrieb die gleichen Zugkräfte an den Fahrzeugtreibrädern erreicht werden wie bei hydrostatisch-mechanischem Betrieb. Bei einer Stop-and-Go- Fahrweise werden aber maximale Zugkräfte im allgemeinen nicht benötigt, so daß man auch im 2. oder 3. Gang rein hydrostatisch fahren kann. Dies bedeutet höhere Fahrgeschwindigkeiten als im 1. Gang.Purely hydrostatic gears allow forwards and backwards driving. The transmission according to Fig. 1 has such a design that the same tensile forces are achieved at the vehicle drive wheels in 1st gear in purely hydrostatic operating as hydrostatic-mechanical operation. In a stop-and-go driving style, maximum tractive forces are generally not required, so that you can drive purely hydrostatically in 2nd or 3rd gear. This means higher driving speeds than in 1st gear.
Fig. 2 zeigt den auf die Antriebswelle bezogenen Verlauf der Drehzahl der Antriebswelle n₂/n₁ abhängig vom Drehzahlverhältnis n b/n a der Verdrängermaschinen a und b. Das Diagramm markiert die leistungsführenden Gänge und Koppelwellen bei hydrostatisch-mechanischem und bei rein hydrostatischem Betrieb. Im ersten Fall kann stets die volle Leistung der Brennkraftmaschine übertragen werden. Der zweite Fall erlaubt bei Teilleistung stufenloses Reversieren und Stop-and-Go-Betrieb bei geschlossener Anfahrkupplung. Auf Fahrerwunsch, z. B. bei einem kick down, wird von hydrostatischer auf hydrostatisch- mechanische Betriebsweise umgeschaltet. Fig. 2 shows the course of the speed of the drive shaft related to the drive shaft n ₂ / n ₁ depending on the speed ratio n b / n a of the displacement machines a and b . The diagram marks the high-performance gears and coupling shafts in hydrostatic-mechanical and in purely hydrostatic operation. In the first case, the full power of the internal combustion engine can always be transmitted. The second case allows stepless reversing and stop-and-go operation with the starting clutch closed for partial power. At the driver's request, e.g. B. in a kick down, is switched from hydrostatic to hydrostatic-mechanical operation.
Zur weiteren Erläuterung dienen die nachstehenden Auslegungsbeziehungen und die angenommenen Zahlenwerte. Bei hydrostatisch- mechanischem Betrieb bedeuten i 12 Δ die größte und i 12x die kleinste betragsmäßige Übersetzung als Drehzahlverhältnis von Antriebswelle 1 und Abtriebswelle 2.The following design relationships serve as further explanation and the assumed numerical values. With hydrostatic mean mechanical operationi 12th Δ the largest andi 12 x the smallest absolute ratio as speed ratio from drive shaft1 and output shaft2nd.
Mit i 12 Δ = -3,4 und i 12x = -0,425 wird das Gesamtstellverhältnis der stufenlosen Übersetzung bei hydrostatisch-mechanischem Betrieb ϕ g = i 12 Δ/i 12x = 8. Mit 4 Gängen folgt für das Einzelstellverhältnis, d. h., das Verhältnis der maximalen zur minimalen Drehzahl einer KoppelwelleWithi 12th Δ = -3.4 andi 12 x = -0.425 becomes the total control ratio the stepless transmission with hydrostatic-mechanical businessϕ G =i 12th Δ/i 12 x = 8. With 4 gears follows for that Single position ratio, d. that is, the ratio of the maximum to minimum speed of a coupling shaft
Es gelten für das Zähnezahlverhältnis von Hohlrad und Sonnenrad bei der Planetenstufe I z 2′/z 1′ = -(ϕ + 1)/(ϕ - 1) = -3,94 und bei der Planetenstufe II z 2′′/z 1′′ = -(2/ϕ - 1) = -2,94. Ferner folgen die Zähnezahlverhältnisse für den 1. und 2. Gang z₆/z₅ = z 6′/z 7′ = i 12 Δ/ϕ = -2,02 und für den 3. und 4. Gang z 8′/z 7′ = i 12 Δ / ϕ ³ = 0,72. Somit werden bei rein hydrostatischem Betrieb die Übersetzungen zwischen der Welle B und der Abtriebswelle 2 im 1. Gang (1 - z 2′/z 1′) (z₆/z₅) = -9,98, im 2. Gang (z 2′′/z 1′′)(z 6′/z 5′) = 5,94, im 3. Gang (1 - z 2′/z 1′)(z₈/z₇) = -3,56 und im 4. Gang (z 2′′/z 1′′)(z 8′/z 7′) = 2,12. Der maximale Betrag der auf die Antriebsleistung des Getriebes bezogenen hydrostatischen Leistung wird |P h/P₁| max = (ϕ - 1)/2 = 0,34.It applies to the number of teeth ratio of ring gear and sun gear at planetary level Ie.g. 2 ′/e.g. 1' = -(ϕ + 1) /(ϕ - 1) = -3.94 and at planetary level IIe.g. 2 ′ ′/e.g. 1'' = - (2 /ϕ - 1) = -2.94. Furthermore, the number of teeth ratios for the 1st and 2nd geare.g.₆ /e.g.₅ =e.g. 6 ′/e.g. 7 ′ =i 12th Δ/ϕ = -2.02 and for the 3rd and 4th geare.g. 8th'/e.g. 7 ′ =i 12th Δ / ϕ ³ = 0.72. Thus at purely hydrostatic operation the translations between the waveB and the output shaft2nd in 1st gear (1 -e.g. 2 ′/e.g. 1') (e.g.₆ /e.g.₅) = -9.98, in 2nd gear(e.g. 2 ′ ′/e.g. 1'')(e.g. 6 ′/e.g. 5 ′) = 5.94, in 3rd gear (1 -e.g. 2 ′/e.g. 1')(e.g.₈ /e.g.₇) = -3.56 and in 4th gear (e.g. 2 ′ ′/e.g. 1'')(e.g. 8th'/e.g. 7 ′) = 2.12. The maximum amount on the Drive power of the transmission related hydrostatic power will |P H/P₁ | Max = (ϕ - 1) / 2 = 0.34.
Da der Betrag des maximalen hydrostatischen Leistungsflusses nur 34% der maximalen Brennkraftmaschinenleistung beträgt, muß eine Regelung für eine entsprechende Begrenzung der Drehmomente von der Brennkraftmaschine sorgen.Because the amount of maximum hydrostatic power flow is only 34% of the maximum engine power, must have a regulation for a corresponding limitation of the torques worry from the internal combustion engine.
Fig. 3 zeigt das Kennfeld der Brennkraftmaschine. Das Diagramm stellt das Drehmoment T abhängig von der Drehzahl n dar, enthält die Vollastlinie V, Linien konstanter Leistung P, Kurven konstanten Drosselklappenwinkels α, eine Fahrwiderstandslinie W für stationäres Fahren in der Ebene bei eingelegtem 3. Gang und rein hydrostatischer Betriebsweise sowie eine Grenzlinie G für das Drehmoment der Brennkraftmaschine. An dieser anschraffierten Grenzlinie herrscht der maximal zulässige Betrag des hydrostatischen Differenzdrucks |Δ p| max . Die Grenzlinie G beschreibt auch den Verlauf des Verdrängungsvolumenverhältnisses |V a/V amax|. Dieser Wert verändert sich von Null auf Eins mit dem Drosselklappenwinkel von 0° auf 15°. Bei 15° Drosselklappenwinkel hat die Verdrängermaschine a den maximalen Betrag ihres Volumens erhalten. Fig. 3 shows the map of the internal combustion engine. The diagram shows the torque T as a function of the speed n , contains the full load line V , lines of constant power P , curves of constant throttle angle α , a driving resistance line W for stationary driving in the plane with 3rd gear engaged and purely hydrostatic operating mode and a limit line G. for the torque of the internal combustion engine. The maximum permissible amount of the hydrostatic differential pressure prevails at this hatched boundary line Δ p | max . The boundary line G also describes the course of the displacement volume ratio | V a / V amax |. This value changes from zero to one with the throttle valve angle from 0 ° to 15 °. With a throttle valve angle of 15 °, the displacement machine a has received the maximum amount of its volume.
Bei Erreichen der Grenzkurve G spricht das Überdruckventil an. Dadurch erhöht sich die Drehzahldifferenz zwischen den Verdrängermaschinen. Diese Vergrößerung kann als Regelsignal für eine Rücknahme des Gaspedals dienen. Die Regelung erfordert also ein elektronisches Gaspedal.When the limit curve G is reached, the pressure relief valve responds. This increases the speed difference between the displacement machines. This enlargement can serve as a control signal for a withdrawal of the gas pedal. The regulation therefore requires an electronic accelerator pedal.
Claims (2)
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Doppelschaltkupplung die Antriebswelle (1) des Getriebes entweder an die Abtriebswelle (9) der Anfahrkupplung (K) oder an das Getriebegehäuse (O) anschließen kann und daß die volumenverstellbare Verdrängermaschine (a) des hydrostatischen Getriebes mit der Abtriebswelle (9) der Anfahrkupplung (K) in Verbindung steht.1.Gearbox, in particular for motor vehicles, consisting of a starting clutch, a four-shaft planetary gear train, a continuously adjustable hydrostatic transmission arranged parallel thereto and further gearwheels, shift clutches realizing multiple gears, in each of which the hydrostatic transmission continuously adjusts the ratio of the entire transmission, whereby in hydrostatic-mechanical operation the gear change takes place at synchronous speeds, load-free and without interruption of tractive power
characterized by
that a double clutch can connect the drive shaft ( 1 ) of the gearbox either to the output shaft ( 9 ) of the starting clutch (K) or to the gearbox (O) and that the volume-adjustable displacement machine (a) of the hydrostatic transmission with the output shaft ( 9 ) of the starting clutch (K) communicates.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Doppelschaltkupplung als Zahnkupplung ausgebildet ist und Synchronisiereinrichtungen aufweist.2. Transmission according to claim 1
characterized,
that the double clutch is designed as a toothed clutch and has synchronizing devices.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE19893903876 DE3903876C1 (en) | 1989-02-10 | 1989-02-10 | Transmission with a continuously variable action, a starting clutch and gears for hydrostatic-mechanical operation or hydrostatic operation |
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| DE19893903876 DE3903876C1 (en) | 1989-02-10 | 1989-02-10 | Transmission with a continuously variable action, a starting clutch and gears for hydrostatic-mechanical operation or hydrostatic operation |
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| DE (1) | DE3903876C1 (en) |
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