DE4311083C1

DE4311083C1 - Antriebseinrichtung eines Fahrzeuges

Info

Publication number: DE4311083C1
Application number: DE19934311083
Authority: DE
Inventors: Faust Dipl Ing Hagin; Hans Dipl Ing Drewitz
Original assignee: MAN Nutzfahrzeuge AG
Current assignee: MAN Truck and Bus SE
Priority date: 1993-04-03
Filing date: 1993-04-03
Publication date: 1994-07-14
Anticipated expiration: 2013-04-04

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung eines Fahrzeuges mit Merkmalen entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Erfindung geht aus von der aus der DE 29 04 019 A1 bekannten Antriebsein richtung. Diese besteht aus drei Hauptkomponenten, nämlich einem Antriebsmo tor, einem speziellen Lastschaltgetriebe und einem dazwischen gegebenen spe ziellen hydrostatisch-mechanischen Vorschaltgetriebe. Das Charakteristische des Lastschaltgetriebes besteht darin, daß dieses abweichend von herkömmlichen Schaltgetrieben nicht nur über eine Ausgangswelle und eine Nebenwelle, son dern eine Ausgangswelle und zwei Nebenwellen mit vorzugsweise identischer Zahnrad- sowie Schalt- und Synchronisierungsmittel-Bestückung aufweist. Die sem solcherart gestalteten Lastschaltgetriebe ist ein äußerst aufwendiges Vor schaltgetriebe vorgelagert. Dabei ist jede der beiden Nebenwellen des Lastschalt getriebes mit einem dreiwelligen Planetendifferential verbunden, dessen Steg bzw. Hohlrad Leistung von einer mit der Motorwelle verbundenen Zentralwelle übertragen bekommt. Das Sonnenrad jedes der beiden Planetendifferentiale steht wiederum über eine Zahnradtransmission mit Kupplung mit der Welle einer als Motor bzw. Pumpe betreibbaren Hydrostatmaschine in Verbindung. Beide Hy drostatmaschinen sind über hydraulische Leitungen miteinander verbunden. Au ßerdem ist die Welle jeder der beiden Hydrostatmaschinen über einen weiteren Zahnradgetriebezug mit schaltbarer Kupplung mit der Zentralwelle und damit mit der Motorwelle verbunden bzw. verbindbar. Zudem sind die Planetendiffe rentiale unterschiedlich aufgebaut.

Mit dieser bekannten Antriebseinrichtung läßt sich zwar gegenüber einer solchen mit herkömmlichem Lastschaltgetriebe eine höhere Antriebsqualität mit feinfüh liger Abstufung der Ausgangsdrehzahlen und -momente erzielen, jedoch ist hier für auch wegen der Vielzahl zu schaltender Kupplungen und sonstiger zu steu ernder Organe hinsichtlich der notwendigen Regel- und Steuereinrichtung ein unvertretbar hoher Aufwand erforderlich. Außerdem steht auch der Aufwand an mechanischen Getriebegliedern innerhalb des hydrostatisch-mechanischen Vor schaltgetriebes sowohl was den Platzbedarf als auch die Kosten anbelangt in kei nem vertretbaren Verhältnis zum erzielbaren Nutzen.

Eine getriebetechnisch ähnlich aufwendige Antriebseinrichtung ist aus der DE 39 25 732 C1 bekannt. Das dort vorgesehene Lastschaltgetriebe weicht vom gattungsgemäßen schon insofern ab, als dessen beide Nebenwellen keine identi sche Bestückung mit Zahnrädern unterschiedlichen Durchmessers für die einzel nen Vorwärtsgänge. Auch die Anbindung der beiden Hydrostatmaschinen über den mechanischen Teil des Vorschaltgetriebes zum Lastschaltgetriebe ist anders als beim gattungsgemäßen Getriebe, praktisch parallel zum Lastschaltgetriebe, und bewirkt damit ebenfalls eine sehr voluminöse Gesamt-Getriebeanordnung.

Da aber insbesondere bei Serienfahrzeugen, wie Lastkraftwagen oder Omnibus sen, die Herstellungskosten der Antriebsanlage einen wesentlichen Faktor bedeu ten, stellt sich aus Sicht der bekannten Lösung der Erfindung die Aufgabe, eine Antriebseinrichtung zu schaffen, die - basierend auf dem bekannten Prinzip des dreiwelligen Lastschaltgetriebes - mit einem wesentlich einfacheren und billige ren hydrostatisch-mechanischen Vorschaltgetriebe auskommt und demzufolge auch eine einfachere Regelung erfordert.

Diese Aufgabe ist bei einer Antriebseinrichtung der gattungsgemäßen Art erfin dungsgemäß entsprechend dem Kennzeichen des Anspruchs 1 durch eine speziel le Ausgestaltung und Anbindung des Vorschaltgetriebes an Antriebsmotor und Lastschaltgetriebe gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Lösung sind in den Unteransprüchen ge kennzeichnet.

Ersichtlicherweise kommt die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung ohne Ein buße an Regelungsqualität und betrieblichem Nutzen mit einem vergleichsweise einfach aufgebauten hydrostatisch-mechanischen Vorschaltgetriebe aus. Es ist im mechanischen Teil desselben nur ein einziges dreiwelliges Planetendifferential notwendig, dessen Wellen über einfache Getriebezüge mit der mit der Motor welle verbundenen Zentralwelle bzw. der ersten Hydrostatmaschine bzw. den beiden Nebenwellen des Lastschaltgetriebes verbunden sind. Im Vergleich zum Vorschaltgetriebe der DE 29 04 019 A1 kommt dies etwa einer Halbierung der im dortigen Vorschaltgetriebe notwendigen Getrieberäder/Wellen gleich, verbun den mit einer nennenswerten Reduzierung der notwendigen Kupplungen. Aber auch funktionsmäßig ergeben sich erhebliche Unterschiede. So läßt sich mit der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung ein Fahrbetrieb mit rein mechanischer Kraftübertragung und Gangschaltung über die erste Nebenwelle des Lastschalt getriebes, aber auch eine stufenlose hydrostatisch-mechanische Kraftübertra gung über die zweite Nebenwelle des Lastschaltgetriebes in Verbindung mit ei ner entsprechenden Verstellung der verstellbaren Hydrostatmaschine realisieren. Außerdem dient die zweite Nebenwelle im Lastschaltgetriebe in Verbindung mit einer entsprechenden Verstellung der verstellbaren Hydrostatmaschine zur Last- Drehzahlsynchronisierung der Wellen und darauf sitzender Zahnräder für Gang schaltungen. Nähere Einzelheiten hierzu und weitere Vorteile der erfindungsge mäßen Lösung, insbesondere deren Funktion betreffend, ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungs beispiels.

Die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung eignet sich besonders für schwere Kraftfahrzeuge wie Nutzfahrzeuge (Lastkraftwagen, Omnibusse), ist aber auch in Personenkraftwagen einsetzbar.

Die Antriebseinrichtung umfaßt drei Hauptkomponenten, nämlich einen An triebsmotor 1, ein automatisiert schaltbares Lastschaltgetriebe 2 und dazwischen ein hydrostatisch-mechanisches Vorschaltgetriebe 3.

Das Lastschaltgetriebe 2 weist in seinem Gehäuse 4 eine zentrale Ausgangswel le 5, an der außerhalb endseitig ein Achsantriebsstrang 6 angeschlossen ist, sowie eine erste Nebenwelle 7 und eine zweite Nebenwelle 8, jeweils parallel zur Aus gangswelle 5 angeordnet, auf. Dabei dient die erste Nebenwelle 7 grundsätzlich zur Übertragung der eingeleiteten Kraft auf die Ausgangswelle 5 im rein mecha nischen Fahr- und Gangschaltbetrieb, während die zweite Nebenwelle 8 sowohl zur Drehzahlsynchronisierung für die Gangschaltvorgänge als auch zur stufenlo sen Kraftübertragung im hydrostatisch-mechanischen Fahrbetrieb dient.

Das in der Zeichnung beispielhaft dargestellte Lastschaltgetriebe 2 ist für vier me chanische Vorwärtsgänge und einen mechanischen Rückwärtsgang ausgebildet. Hierzu sind auf der Ausgangswelle 5 fest verbunden mit dieser die Zahnräder 9, 10, 11, 12 unterschiedlichen Durchmessers für die einzelnen Vorwärtsgänge (9 = erster Vorwärtsgang, 10 = zweiter Vorwärtsgang, 11 = dritter Vorwärtsgang, 12 = vierter Vorwärtsgang) gegeben. Außerdem ist auf der Ausgangswelle 5 fest verbunden mit dieser der eine Teil einer Schaltkupplung S5 gegeben, deren ande rer Teil mit einer Hohlwelle über diese mit einem Zahnrad 13 für die Rückwärtsgang-Übersetzung verbunden ist. Durch Schließen der bei Vorwärts fahrt offenen Schaltkupplung S5 ist das ansonsten frei gegenüber der Ausgangs welle 5 drehbare Zahnrad 13 für den Rückwärtsgang mit letzterer kuppelbar.

Jede der beiden Nebenwellen 7, 8 weist eine vorzugsweise identische Bestückung drehbar auf ihr gelagerter Zahnräder unterschiedlichen Durchmessers 14, 15, 16, 17 (auf 7) bzw. 14′, 15′, 16′, 17′ (auf 8) auf, die zur Bildung der jeweiligen Gang übersetzung mit dem zugehörigen Zahnrad 9, 10, 11, 12 auf der Ausgangswelle 5 kämmen (14, 14′ mit 9; 15, 15′ mit 10; 16, 16′ mit 11; 17, 17′ mit 12). Zwischen den Zahnrädern 14 und 17, 15 und 16, 14′ und 17′, 15′ und 16′ sind jeweils die Organe einer Synchronschaltkupplung S1, S2, S3, S4 auf der jeweiligen Nebenwelle 7 bzw. 8 gegeben, welche Synchronschaltkupplungen für die Schaltung/Syn chronisation der jeweiligen Getriebestufe durch nicht dargestellte Organe, zum Beispiel pneumatisch oder hydraulisch entsprechend betätigbar sind und dabei jeweils eine feste Kupplungsverbindung des betreffenden Zahnrades mit der zu gehörigen Nebenwelle herstellen. Ferner ist auf jeder der beiden Nebenwellen 7, 8 ein identisches Zahnrad 18 bzw. 18′ fest angeordnet, das jeweils über ein iden tisches Zwischenrad 19 bzw. 19′ getrieblich mit dem Zahnrad 13 für Rückwärts gang verbunden ist.

Das mit seinem Gehäuse 20 zwischen jenes (4) des Lastschaltgetriebes 2 und dem Antriebsmotor 1 eingebaute Vorschaltgetriebe 3 weist eine Zentralwelle 21 auf, die eingangs koaxial an der Kurbelwelle 22 des Antriebsmotors 1 angeschlossen ist, durch das Vorschaltgetriebe 3 hindurchgeführt bis in das Lastschaltgetriebe 2 hineinverlängert ist und dort endseitig das eine Ende der koaxial hierzu in Ver längerung gegebenen Ausgangswelle 5 des Lastschaltgetriebes 2 lagert.

Darüber hinaus weist das Vorschaltgetriebe 3 ein einziges dreiwelliges Planeten differential 23 und zwei Hydrostatmaschinen H1, H2 auf. Die Anschlüsse beider Hydrostatmaschinen H1, H2 sind über hydraulische Druckleitungen 24, 25 mitein ander verbunden, die gegebenenfalls durch Schaltventile SV1, SV2 (herkömmli che Cartridge-Ventile) für bestimmte, weiter hinten noch näher erläuterte Zwecke absperrbar, normalerweise aber offen sind. Beide Hydrostatmaschinen H1, H2 sind wechselweise als Motor oder Pumpe betreibbar. Dabei ist die Hydro statmaschine H1 nicht verstellbar, die Hydrostatmaschine H2 dagegen von Minus maximum über Null gehend nach Plusmaximum und zurück verstellbar; sie kann durch einen Schrägscheiben- oder Schrägachsen-Hydrostat realisiert sein.

Die erste Welle des Planetendifferentials 23 ist durch eine koaxial auf der Zentral welle 21 gelagerte Hohlwelle 26 und ein fest hierauf sitzendes Sonnenrad 27 ge bildet. Diese erste Welle 26, 27 ist über einen eine bestimmte Übersetzung defi nierenden Getriebezug, der im dargestellten Fall aus zwei miteinander kämmen den Stirnrädern 28, 29 besteht, mit der Welle 30 der Hydrostatmaschine H1 ver bunden. Dabei hat das an der Hohlwelle 26 befestigte Zahnrad 28 einen ver gleichsweise großen Durchmesser, während das mit der Welle 30 der Hydrostat maschine H1 verbundene Zahnrad 29 einen vergleichsweise kleinen Durchmesser hat.

Die zweite Welle des Planetendifferentials 23 ist durch dessen Hohlrad 31 gebil det, das fest mit der Zentralwelle 21 verbunden ist.

Die dritte Welle des Planetendifferentials 23 ist durch eine koaxial auf der Zen tralwelle 21 gelagerte Hohlwelle 39 mit dem hieran befestigten Steg 32 gebildet, wobei am Steg 32 wenigstens ein Planetenrad 33 gelagert ist, das mit den Ver zahnungen des Sonnenrades 27 und Hohlrades 31 kämmt.

Die Zentralwelle 21 ist außerdem über einen eine bestimmte Übersetzung defi nierenden Getriebezug, der im dargestellten Beispiel durch zwei miteinander kämmende Zahnräder 34, 35 gebildet ist, mit der Welle 36 der zweiten Hydrostat maschine H2 verbunden. Dabei hat das auf der Zentralwelle 21 befestigte Zahn rad 34 einen vergleichsweise kleinen Durchmesser, während das andere (35) ei nen vergleichsweise großen Durchmesser hat. Ferner trägt die Zentralwelle 21 an ihrem in das Lastschaltgetriebe 2 hinein verlängerten Abschnitt ein Zahnrad 37, das mit wenigstens einem weiteren Zahnrad 38 eine bestimmte Übersetzung de finiert und einen Getriebezug zur Herstellung der Antriebsverbindung zwischen Zentralwelle 21 und erster Nebenwelle 7 des Lastschaltgetriebes 2 bildet. Dabei ist das an der Zentralwelle 21 befestigte Zahnrad 37 im Durchmesser kleiner als das auf der ersten Nebenwelle 7 befestigte Zahnrad 38.

Die dritte Welle des Planetendifferentials 23 (Steg 32) ist mit der Hohlwelle 39 ebenfalls in das Lastschaltgetriebe 2 hineinverlängert und trägt dort endseitig fest ein Zahnrad 40, das ebenfalls mit wenigstens einem weiteren Zahnrad 41 ei ne bestimmte Übersetzung definiert und einen Getriebezug zur Herstellung der Antriebsverbindung zwischen Steg 32 und zweiter Nebenwelle 8 des Lastschalt getriebes 2 bildet. Dabei ist das auf der Hohlwelle 39 sitzende Zahnrad 40 erheb lich, z. B. um Faktor 2, kleiner als das an der Nebenwelle 8 befestigte Zahnrad 41.

In einer bestimmten Ausbaustufe, die eine höhere Regelungstiefe und jeweils zwei weitere mechanische Gänge zwischen jeweils zwei mechanisch auf den Ne benwellen 7, 8 schaltbaren Gängen ermöglicht, können zusätzlich jene in der Zeichnung gestrichelt eingetragenen Mittel vorgesehen sein. Es handelt sich da bei a) um eine Bremseinrichtung 42, mit deren Bremsorganen 43, 44 die erste Welle (Sonnenrad 27 an Hohlwelle 26) des Planetendifferentials 23 und damit einhergehend auch die erste Hydrostatmaschine H1 zur Darstellung des ersten zusätzlichen mechanischen Ganges festsetzbar ist, und b) eine Kupplung 45, über deren Organe 46, 47, 48 das Planetendifferential 23 mit der Zentralwelle 21 zur Bildung eines direkten, zweiten zusätzlichen mechanischen Ganges verblockbar ist. Anstelle der Bremseinrichtung 42 gemäß a) können die beiden Schaltventile SV1, SV2 vorgesehen sein, durch deren Betätigung nach einer Null-Einstellung der Hydrostatmaschine H2 die beiden Druckleitungen 24, 25 absperrbar sind, wo durch die Hydrostatmaschine H1 hydrostatisch festgehalten, damit auch die erste Welle 26, 27 des Planetendifferentials 23 festgehalten und hierdurch der erste zu sätzliche mechanische Gang darstellbar ist.

Für die Regelung und Steuerung der Antriebseinrichtung ist eine rechnergestützt arbeitende Elektronik 49 vorgesehen, der sensormäßig erfaßte Istwerte bestimm ter Betriebsgrößen wie Drehzahlen n₁ (Welle 22), n₂ (Ausgangswelle 5); n₃ (Wel le 36 H2), n₄ (Welle 30 H1), E-Gas (Fahrpedalbetätigung) und weiterer Daten, ins besondere des Antriebsmotors 1 zugeführt und in ihr anhand abgespeicherter Kennfeld- und sonstiger Sollwertdaten per Programm mittels Mikroprozessor verglichen werden, mit dem Ergebnis der Ausgabe entsprechender Befehle zur Ein- bzw. Verstellung der Einspritzpumpe EP des Antriebsmotors 1, der zweiten Hydrostatmaschine H2 sowie zum Schalten der Kupplungen S1 bis S5 und - soweit vorhanden - der Bremseinrichtung 42, Schaltventile SV1, SV2 und Kupplung 45.

Nachstehend ist auf die Betriebsmöglichkeiten/Funktion der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung näher eingegangen. Hierzu sei ein Anfahren und Beschleuni gen des Fahrzeugs aus dem Stillstand angenommen. In dieser Ausgangssituation

- dreht der Antriebsmotor 1 mit Leerlaufdrehzahl,
- erhält die erste Hydrostatmaschine H1 Antriebsleistung vom Antriebsmotor 1 über die Zentralwelle 21, die Teile 31, 33, 27, 26 des Planetendifferentials 23 und den Getriebezug 28, 29 zugeführt, dreht rückwärts und wirkt als Pumpe auf die als Motor wirkende zweite Hydrostatmaschine H2,
- sind alle Gangschalt-Zahnräder 13, 14 bis 17 bzw. 14′ bis 17′ von ihren Wel len 5, 7, 8 im Lastschaltgetriebe 2 über die Kupplungen S1 bis S5 entkuppelt.

Die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung läßt für den Fahrbetrieb zwei, wenn auch die Bremseinrichtung 42 oder Schaltventile SV1, SV2 und die Kupplung 45 vorgesehen sind, drei verschiedene Fahrbetriebsweisen zu, nämlich

a) eine rein mechanische Beschleunigung des Fahrzeugs über Leistungs- und Drehzahländerung des Antriebsmotors 1 und Schaltung der Gänge über die Zahnräder 14, 15, 16, 17 auf der ersten Nebenwelle 7 des Lastschaltgetriebes 2 mit ausschließlicher Kraftübertragung von der ersten Nebenwelle 7 auf die Ausgangswelle 5, in welchem Fall beide Hydrostatmaschinen H1, H2 - sofern keine Gangschaltung vorgenommen wird - drucklos geschaltet sind, oder
b) eine stufenlose hydrostatisch-mechanische Beschleunigung des Fahrzeugs mit tels der Hydrostatmaschinen H1, H2 und des Planetendifferentials 23 des Vor schaltgetriebes 3 mit Schaltung der Gänge über die Zahnräder 14′, 15′, 16′, 17′ auf der zweiten Nebenwelle 8 des Lastschaltgetriebes 2 mit ausschließlicher Kraftübertragung von der zweiten Nebenwelle 8 auf die Ausgangswelle 5, in welchem Fall die Zahnräder 14 bis 17 - sofern keine Gangschaltung vorgenom men wird - über die Kupplungen S1, S2 von der ersten Nebenwelle 7 entkup pelt sind, oder
c) falls die Bremseinrichtung 42 oder Schaltventile SV1, SV2 und die Kupplung 45 im Vorschaltgetriebe 3 vorhanden sind, eine Beschleunigung und Betrieb des Fahrzeugs ähnlich wie im Fall gemäß b), wobei jedoch zwischen jeweils zwei mechanisch auf der zweiten Nebenwelle 8 schaltbaren Gangstufen zwei wei tere mechanische Gangstufen über das Vorschaltgetriebe 3 möglich sind, näm lich
- ein erster zusätzlicher Gang durch Aktivieren der Bremse 42 oder Absper rung der Druckleitungen 24, 25 nach Null-Einstellung der Hydrostatmaschi ne H2 mit der Folge einer dann hydrostatisch festgehaltenen Hydrostatma schine H1, wodurch in beiden Alternativen das Sonnenrad 27 des Planeten differentials 23 festgesetzt wird, so daß dann Leistung vom Antriebsmotor 1 über die Zentralwelle 21 und die Organe 31, 33, 32, 39 des Planetendifferen tials 23 auf die zweite Nebenwelle 8 und von dieser über das jeweils ange kuppelte Zahnrad auf die Ausgangswelle 5 übertragen wird (die Zahnräder 14 bis 16 sind dabei von erster Nebenwelle 7 abgekuppelt), und
- ein zweiter zusätzlicher Gang durch Schließen der Kupplung 45 nach vor hergehendem Lösen der Bremseinrichtung 42 bzw. nach Aufhebung der hy drostatischen Blockierung der Hydrostatmaschine H1, wodurch das Plane tendifferential 23 dann mit der Zentralwelle 21 verblockt synchron umläuft und so die Motorleistung über die Zentralwelle 21 direkt auf die zweite Ne benwelle 8 des Lastschaltgetriebes 2 und von dieser über das jeweils ange kuppelte Zahnrad auf die Ausgangswelle 5 übertragen wird.

Im Fall b) wird nach Ankuppeln des Zahnrades für den Anfahrgang an die zweite Nebenwelle 8 (zum Beispiel 14′ über S3) zum Anfahren des Fahrzeugs die Dreh zahl n₁ des Antriebsmotors 1 erhöht und die zweite Hydrostatmaschine H2 von ihrer Ausgangseinstellung in Gegenrichtung verstellt, wobei sich beim Null- Winkel-Durchlauf eine Richtungsumkehr in der ersten Hydrostatmaschine H1 er gibt, diese demnach dann vorwärts dreht und als Motor wirkt, der seine Antriebs leistung von der dann als Pumpe betriebenen Hydrostatmaschine H2 erhält. Durch weiteres Verstellen der zweiten Hydrostatmaschine H2 in gleicher Rich tung wie vorher, wird eine stufenlose Drehzahlerhöhung der zweiten Nebenwel le 8 und damit auch der Ausgangswelle 5 bewirkt. Sobald die Drehzahl n₄ der er sten Hydrostatmaschine H1 gegen max geht, kann ein Gangwechsel zur nächsten Gangschaltstufe erfolgen, verbunden mit einem Synchronisierungsvorgang, der wie folgt abläuft. Vor einem Öffnen der Kupplung S1 bzw. S2 wird die ihr an der ersten Nebenwelle 7 gegenüberliegende, die gleiche Übersetzung herstellende Kupplung S1 bzw. S2 geschlossen. Dann wird für einen kurzen Zeitraum die Kupplung S3 bzw. S4 geöffnet und durch Verstellen der Hydrostatmaschine H2 stufenlos so lange eine Drehzahländerung der zweiten Nebenwelle 8 gewirkt, bis Drehzahl-Synchronität zwischen dieser und der Ausgangswelle 5 gegeben ist, in welchem Moment der Gangwechsel auf der zweiten Nebenwelle 8 erfolgt und die Verbindung des vorher zur Stützung dienenden Zahnrades mit der ersten Ne benwelle 7 wieder geöffnet wird.

Auch im Fall des rein mechanischen Fahr- und Schaltbetriebes gemäß Fall a) wird das hydrostatisch-mechanische Vorschaltgetriebe 3 in Verbindung mit der zwei ten Nebenwelle 8 des Lastschaltgetriebes 2 zur Synchronisierung der Drehzahlen zwischen Ausgangswelle 5 und erster Nebenwelle 7 für darauf erfolgende Gang wechsel herangezogen. Hierzu wird die zweite Hydrostatmaschine H2 zunächst kurzzeitig so verstellt, bis sich über das Planetendifferential 23 eine Drehzahl- Synchronität zwischen beiden Nebenwellen 7 und 8 des Lastschaltgetriebes 2 er gibt, in welchem Moment an die zweite Nebenwelle 8 jenes Zahnrad angekop pelt wird, das jenem der momentan noch wirksamen Gangschaltstufe an der er sten Nebenwelle 7 identisch ist. Gleichzeitig oder mit kurzer zeitlicher Nacheilung wird die momentan wirksame Gangschaltverbindung durch Öffnen von S1 bzw. S2 mit der ersten Nebenwelle 7 unterbrochen und die Hydrostatmaschine H2 er neut so verstellt, bis über die zweite Nebenwelle 8 Drehzahl-Synchronität zwi schen Ausgangswelle 5 und erster Nebenwelle 7 gegeben ist, in welchem Mo ment der Gangwechsel auf letzterer durch Schalten der betreffenden Kupplung S1 bzw. S2 erfolgt, gleichzeitig die vorherige Zahnradverbindung an der zweiten Nebenwelle 8 durch Schalten der betreffenden Kupplung S3 bzw. S4 wieder ge löst und die beiden Hydrostatmaschinen H1, H2 wieder auf drucklosen Zustand eingestellt werden.

Mit besonderem Vorteil ermöglicht die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung im Fahrbetrieb auch die Realisierung einer Retarderfunktion mit unterschiedli chen Bremsweisen. Bei rein mechanischem Fahrbetrieb gemäß Fall a) wirkt der Achsantriebsstrang 6 zum Abbremsen des Fahrzeugs über die Ausgangswelle 5, die erste Nebenwelle 7 und die Zentralwelle 21 auf die Hydrostatmaschine H2 zu rück, die - auf Maximalwinkel eingestellt - als Pumpe auf ein in der Zeichnung nicht dargestelltes Drosselventil wirkt, wobei das Öl anschließend einen Ölkühler passiert und über eine den Ölkreislauf der beiden Hydrostatmaschinen H1, H2 versorgende Speiseleitung wieder in letzteren rückgeleitet wird. Bei einem Fahr betrieb gemäß b) wirkt der Achsantriebsstrang 6 zum Abbremsen des Fahrzeugs über die Ausgangswelle 5, die zweite Nebenwelle 8, das Planetendifferential 23 und die Zentralwelle 21 auf beide Hydrostatmaschinen H1, H2 zurück, wobei die Hydrostatmaschine H2 auf Maximalwinkel eingestellt ist und beide Hydrostatma schinen H1, H2 als Pumpen wie vorstehend auf das besagte Drosselventil wirken.

Im Retarderbetrieb ergibt sich dabei grundsätzlich in jeder Gangschaltstufe eine spezifische, konstante Bremsleistung mit entsprechend hohem Wirkungsgrad.

Die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung ermöglicht es zudem, durch Anzap fen des Ölkreislaufes der beiden Hydrostatmaschinen H1, H2 oder der diesen ver sorgenden Speiseleitung Nebenaggregate oder Arbeitsgerätschaften mit hydrau lischer Leistung zu versorgen.

Claims

1. Antriebseinrichtung eines Fahrzeuges, mit

- einem Antriebsmotor (1),
- einem automatisiert schaltbaren Lastschaltgetriebe (2) mit
- - einer Ausgangswelle (5) mit Zahnrädern (9, 10, 11, 12, 13) unterschiedli chen Durchmessers für die einzelnen Vorwärtsgänge und einen über ei ne Kupplung (55) schaltbaren Rückwärtsgang,
- - zwei Nebenwellen (7, 8) mit vorzugsweise identischer Bestückung mit Zahnrädern (14, 15, 16, 17, 18 bzw. 14′, 15′, 16′, 17′, 18′) unterschiedli chen Durchmessers für die einzelnen Vorwärtsgänge und den Rückwärts gang, jeweils kämmend bzw. getrieblich verbunden mit dem der betref fenden Getriebeübersetzung zugehörigen Zahnrad auf der Ausgangs welle (5), und mit Schalt- und Synchronisierungsorganen (S1, S2 bzw. S3, S4) für die Gangwechsel,
- einem zwischen Antriebsmotor (1) und Lastschaltgetriebe (2) gegebenen hydrostatisch-mechanischen Vorschaltgetriebe (3) mit
- - zwei hydraulisch über Druckleitungen (24, 25) gekoppelten, als Motor oder Pumpe betreibbaren Hydrostatmaschinen (H1, H2), und
- - einem mechanischen Getriebeteil mit einer mit der Welle (22) des An triebsmotors (1) verbundenen Zentralwelle (21) und anderen Getriebe zügen, von denen einer die Verbindung von der einen Hydrostatmaschi ne zu einer Lastschaltgetriebe-Nebenwelle, ein anderer die Verbindung von der Zentralwelle zur zweiten Lastschaltgetriebe-Nebenwelle und ein weiterer die Verbindung zwischen Zentralwelle und zweiter Hydrostat maschine herstellt,

dadurch gekennzeichnet, daß das Vorschaltgetriebe (3) außer der Zentral welle (21) ein einziges Planetendifferential (23) aufweist, dessen

- erste Welle (26, 27) über einen Getriebezug (28, 29) mit der ersten, nicht verstellbaren Hydrostatmaschine (H1) verbunden ist,
- zweite Welle (31) mit der Zentralwelle (21) verbunden ist,
- dritte Welle (32, 39) in das Lastschaltgetriebe (2) hineinverlängert und dort über einen Getriebezug (40, 41) antriebsmäßig mit der zweiten Nebenwel le (8) verbunden ist,

und daß die Zentralwelle (21) über einen Getriebezug (34, 35) mit der zwei ten, zwischen - über 0 nach + und zurück - verstellbare Hydrostatmaschine (H2) verbunden, ferner ebenfalls in das Lastschaltgetriebe (2) hineinverlän gert und dort über einen weiteren Getriebezug (37, 38) antriebsmäßig mit der ersten Nebenwelle (7) verbunden ist.

2. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Pla netendifferential (23) dessen

- erste Welle durch eine koaxial auf der Zentralwelle (21) gelagerte Hohl welle (26) mit dem hieran befestigten Sonnenrad (27),
- zweite Welle durch ein Hohlrad (31), und
- dessen dritte Welle durch eine koaxial auf der Zentralwelle (21) gelagerte Hohlwelle (39) mit dem hieran befestigten Steg (32) gebildet ist, wobei am Steg (32) wenigstens ein Planetenrad (33) gelagert ist, das mit den Verzahnungen des Sonnenrades (27) und Hohlrades (31) kämmt.

3. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Verbindung zwischen erster Welle (26, 27) und erster Hydrostatmaschine (H1) herstellende Getriebezug aus zwei miteinander kämmenden, eine be stimmte Übersetzung definierenden Zahnrädern (28, 29) besteht, wobei das an der Hohlwelle (26) befestigte (28) einen vergleichsweise großen Durch messer und das mit der Welle (30) der Hydrostatmaschine (H1) verbundene (29) einen vergleichsweise kleinen Durchmesser hat.

4. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Verbindung zwischen Zentralwelle (21) und zweiter Hydrostatmaschine (H2) herstellende Getriebezug aus zwei miteinander kämmenden, eine bestimm te Übersetzung definierenden Zahnrädern (34, 35) besteht, wobei das an der Zentralwelle (21) befestigte (34) einen vergleichsweise kleinen Durchmesser und das mit der Welle (36) der Hydrostatmaschine (H2) verbundene (35) ei nen vergleichsweise großen Durchmesser hat.

5. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Verbindung zwischen Zentralwelle (21) und erster Nebenwelle (7) im Last schaltgetriebe (2) herstellende Getriebezug aus zwei miteinander kämmen den, eine bestimmte Übersetzung definierenden Zahnrädern (37, 38) be steht, wobei das an der Zentralwelle (21) befestigte (37) im Durchmesser klei ner als das an der ersten Nebenwelle (7) befestigte (38) ist.

6. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Verbindung zwischen dritter Welle (32, 39) des Planetendifferentials (23) und zweiter Nebenwelle (8) im Lastschaltgetriebe (2) herstellende Getriebezug aus zwei miteinander kämmenden, eine bestimmte Übersetzung definieren den Zahnrädern (40,41) besteht, wobei das an der Hohlwelle (39) befestig te (40) im Durchmesser erheblich, z. B. um Faktor 2, kleiner als das an der Ne benwelle (8) befestigte (41) ist.

7. Antriebseinrichtung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnrad (40) endseitig an der Hohlwelle (39) befestigt ist, ferner das Zahnrad (37) räumlich nach dem Zahnrad (40) am Ende der Zentralwelle (21) befestigt ist und die Zentralwelle (21) endseitig außerdem als Lagerorgan für das innere Ende der zu ihr in koaxialer Verlängerung gegebenen Ausgangs welle (5) des Lastschaltgetriebes (2) ausgebildet ist.

8. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel (42, 45), mit denen zwischen jeweils zwei Gangschaltstufen zwei weitere mechani sche Gänge darstellbar sind.

9. Antriebseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Rea lisierung des ersten zusätzlichen Ganges eine Bremseinrichtung (42; 43, 44), mit der bei Aktivierung die erste Welle (26, 27) des Planetendifferentials (23) und damit auch die erste Hydrostatmaschine (H1) festsetzbar sind, vorgese hen ist.

10. Antriebseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Rea lisierung des ersten zusätzlichen Ganges die Hydrostatmaschine (H1) hydro statisch, insbesondere durch Null-Einstellung der Hydrostatmaschine (H2) und Absperrung des Druckölkreislaufes (24, 25) über geeignete Schaltventile (SV1, SV2) festsetzbar und damit auch die erste Welle (26, 27) des Planeten differential (23) festhaltbar ist.

11. Antriebseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Rea lisierung des zweiten zusätzlichen Ganges eine Kupplung (45; 46, 47, 48), mit der bei Schließung das Planetendifferential (23) mit der Zentralwelle (21) ver blockbar und dann mit dieser synchron umlaufend einen direkten Kraft durchtrieb bildet, vorgesehen ist.

12. Antriebseinrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch ge kennzeichnet, daß ihr für Regelungs- und Steuerungszwecke eine rechnerge stützt arbeitende Elektronik (49) zugeordnet ist, mit der mehrere verschiede ne Betriebsweisen initiierbar und geregelt steuerbar sind, nämlich

- ein rein mechanischer Fahrbetrieb mit Gangschaltung auf der ersten Ne benwelle (7) des Lastschaltgetriebes (2) und ausschließlicher Kraftübertra gung von dieser auf die Ausgangswelle (5),
- ein stufenloser hydrostatisch-mechanischer Fahrbetrieb mit entsprechen der Betriebssteuerung der Hydrostatmaschinen (H2, H1) und Gangschal tung auf der zweiten Nebenwelle (8) des Lastschaltgetriebes (2) verbunden mit ausschließlicher Kraftübertragung von dieser auf die Ausgangswel le (5),
- eine hydrostatisch-mechanische Drehzahl-Synchronisierung für Gangwech sel sowohl im rein mechanischen als auch hydrostatisch-mechanischen Fahrbetrieb, und
- ein Retarderbetrieb, wobei wenigstens eine der beiden Hydrostatmaschi nen (H2, H1) als Pumpe betrieben gegen ein Drosselventil wirkt.