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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf Differentialgetriebe. Das Differentialgetriebe kann in
einem Antriebsgetriebe eingesetzt werden. Eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung besteht darin, ein neues und verbessertes Differentialgetriebe
bereitzustellen. Das Differentialgetriebe kann in einem Antriebsgetriebe
eingesetzt werden. In einem Fahrzeug wie beispielsweise einem landwirtschaftlich
eingesetzten Zugfahrzeug oder einem Baufahrzeug wie beispielsweise
einem Vorderladerfahrzeug ist es wünschenswert, ein hohes Drehmoment
für die
Antriebsräder
oder -ketten des Fahrzeugs bereitzustellen, wenn das Fahrzeug steht
oder sich langsam bewegt, um beispielsweise Pflug- oder Ladeschaufelfüllvorgänge zu erleichtern.
Bisher wurde diese Möglichkeit
durch Anordnung eines hydrokinetischen Drehmomentwandlers in dem
Getriebe zwischen einem Primärantrieb
und den Antriebsrädern
oder -ketten des Fahrzeugs geschaffen. Die Verwendung eines hydrokinetischen
Drehmomentwandlers führt
allerdings zu einem Verlust an Leistung.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung
besteht darin, ein neues und verbessertes Differentialgetriebe bereitzustellen,
das in einem stufenlos veränderbaren
Getriebe eingesetzt werden kann, wobei die vorstehend genannten
Nachteile ganz oder teilweise eliminiert werden.
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Die WO 87 06316 A offenbart ein steuerbares,
vierfach verzweigtes Differentialgetriebe, mit einem Träger, der
als ein erstes Element wirkt, einer Anzahl von ersten Planetenrädern, einer
Anzahl von zweiten Planetenrädern,
wobei der Träger
die zweiten Planetenräder
trägt,
einem Ringelement, das als ein zweites Element wirkt, einem ersten
Sonnenrad, das als ein drittes Element wirkt, im Eingriff mit den
ersten Planetenrädern,
wobei jedes zweite Planetenrad im Eingriff mit einem ersten Planetenrad
und mit dem Ringelement steht, und einem zweiten Sonnenrad, das
als ein viertes Element wirkt und in Eingriff mit den zweiten Planetenrädern steht.
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In der WO 87 06316 A trägt der Planetenträger sowohl
die ersten als auch die zweiten Planetenräder.
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Die vorliegende Erfindung zeichnet
sich dadurch aus, daß der
Planetenträger
lediglich die zweiten Planetenräder
trägt,
wobei jedes erste Planetenrad dadurch in Eingriff mit zwei benachbarten
zweiten Planetenrädern
und dem ersten Sonnenrad gehalten wird, daß es mit diesen in Eingriff
steht.
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Die ersten Planetenräder können näher an dem
ersten Sonnenrad angeordnet sein als die zweiten Planetenräder.
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Die ersten und zweiten Planetenräder können zur
Drehung um entsprechende Achsen angebracht sein, die parallel zur
Drehachse des Trägers
sind und in einer gemeinsamen Ebene liegen, die radial zu der Drehachse
des Trägers
ist und diese enthält.
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Alternativ können die ersten und zweiten
Planetenräder
zur Drehung um Achsen angebracht sein, die in unterschiedlichen
Ebenen radial zu der Drehachse des Trägers liegen.
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Dadurch, daß die ersten und zweiten Planetenräder auf
dem Planetenträger
gehalten sind, wird ein größerer Bereich
von Verhältnissen
verfügbar
gemacht als in dem Fall, daß die
ersten Planetenräder
nicht durch den Träger
gehalten sind, und in dem sie lediglich aufgrund ihres Eingriffs
mit dem ersten Sonnenrad und den zweiten Planetenrädern gehalten
werden. Ein noch größerer Bereich
von Verhältnissen
wird durch die folgenden Merkmale zur Verfügung gestellt. Die ersten Planetenräder und/oder
die zweiten Planetenräder
sind abgestuft und weisen zwei in Eingriff kommende Teile mit unterschiedlichem
Durchmesser auf.
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Jedes erste Planetenrad kann einen
ersten in Eingriff kommenden Teil im Eingriff mit dem ersten Sonnenrad
und einen zweiten in Eingriff kommenden Teil in Eingriff mit einem
zweiten Planetenrad aufweisen, wobei die ersten und zweiten in Eingriff
kommenden Teile einen unterschiedlichen Durchmesser aufweisen können.
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Vorzugsweise weist der erste in Eingriff
kommende Teil einen größeren Durchmesser
als der zweite in Eingriff kommende Teil auf, wobei aber, wenn dies
zweckmäßig ist,
der erste in Eingriff kommende Teil einen kleineren Durchmesser
als der zweite in Eingriff kommende Teil aufweisen kann.
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Alternativ oder zusätzlich kann
jedes zweites Planetenrad einen ersten in Eingriff kommenden Teil
im Eingriff mit dem ersten Planetenrad aufweisen, einen zweiten
in Eingriff kommenden Teil in Eingriff mit dem Ringelement und einen
dritten in Eingriff kommenden Teil im Eingriff mit dem zweiten Sonnenrad,
wobei zumindest einer der genannten in Eingriff kommenden Teile
einen unterschiedlichen Durchmesser als der andere in Eingriff kommende
Teil oder die anderen in Eingriff kommenden Teile aufweisen kann.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
weisen allerdings die ersten und zweiten Planetenräder einen konstanten
Durchmesser auf, wobei die zweiten Planetenräder den gleichen Durchmesser
wie das erste Sonnenrad aufweisen.
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Die ersten, zweiten, dritten und
vierten Elemente des Differentialgetriebes können um eine gemeinsame Achse
drehbar sein.
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Das Differentialgetriebe kann aus
einem stufenlos veränderbaren
Antriebsgetriebe bestehen, mit einem Eingangsteil, dem Differentialgetriebe,
einem Regelgetriebe, das ein Eingangselement aufweist, das durch
das genannte Eingangsteil antreibbar ist, und ein Ausgangselement;
wobei das Ausgangselement des Regelgetriebes mit einem Element des
Differentialgetriebes verbindbar ist, wodurch ein erster Zweig zwischen dem
Eingangsteil und dem Differentialgetriebe gebildet wird, wobei das
Eingangsteil mit einem weiteren Element des Differentialgetriebes
verbindbar ist, wodurch ein zweiter Zweig zwischen dem Eingangsteil
und dem Differentialgetriebe gebildet wird, wobei das Differentialgetriebe
ein angetriebenes Teil aufweist, das durch zumindest ein weiteres
Element des Differentialgetriebes antreibbar ist, und ein die Antriebskraft übertragendes Mittel,
das zwischen dem Ausgangselement des Regelgetriebes und dem weiteren
Element des Differentialgetriebes einschaltbar ist.
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Das die Antriebskraft übertragende
Mittel kann eine Drehung des einen und des weiteren Elements in der
gleichen Richtung bewirken.
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Das die Antriebskraft übertragende
Mittel kann eine Drehung des einen und weiteren Elements in entgegengesetzten
Richtungen bewirken.
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Das die Antriebskraft übertragende
Mittel kann ein Umkehrzahnradsatz sein, der zwischen dem Ausgangselement
des Summierungszahnradsatzes und dem einen oder weiteren Element
des Differentialgetriebes einschaltbar ist.
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Dadurch daß dem die Antriebskraft übertragenden
Mittel die Drehrichtung erteilt wird, die dem weiteren Element durch
das Ausgangselement des Regelgetriebes erteilt wird, welches die
gleiche Richtung wie die dem weiteren Element durch das Eingangsteil
erteilte Drehrichtung ist, kann diese in der gleichen oder entgegengesetzten
Richtung zur Drehrichtung des einen Elements sein, wie dies für ein spezielles
Getriebe zweckmäßig ist.
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Das Getriebe umfaßt vorzugsweise eine erste
Kupplung zum Verbinden des Ausgangselements des Regelgetriebes mit
dem weiteren Element des Summierungszahnradsatzes über das
die Antriebskraft übertragende
Mittel, und eine zweite Kupplung zum Verbinden des Eingangsteils
mit dem weiteren Element des Summierungszahnradsatzes.
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Das Getriebe kann eine dritte Kupplung
aufweisen, um das Eingangsteil in der umgekehrten Richtung bezogen
auf die durch die zweite Kupplung bereitgestellte Drehrichtung des
Eingangsteils mit dem genannten weiteren Element zu verbinden.
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Wenn die erste Kupplung in Eingriff
steht und die zweite und dritte Kupplung gelöst ist, erfolgt der Antrieb
ausschließlich
durch das Regelgetriebe. Wenn die zweite Kupplung in Eingriff steht
und die erste und dritte Kupplung gelöst sind, wird ein „zusammengesetzter" Vorwärtsantrieb
erzielt, wobei das Getriebeverhältnis einstellbar
ist in Abhängigkeit
von der Drehzahl des Ausgangselements des Regelgetriebes.
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Wenn die erste und zweite Kupplung
gelöst
sind und die dritte Kupplung in Eingriff steht, wird ein „zusammengesetzter" Antrieb in umgekehrter
Richtung der Antriebselemente erzeugt, wobei die Drehzahl von der Drehzahl
des Ausgangselements des Regelgetriebes abhängt.
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Das die Antriebskraft übertragende
Mittel wirkt somit als Betriebsartenwähleinrichtung, die eine Auswahl
lediglich des Regelgetriebes, mit Antrieb vorwärts oder rückwärts, oder eines „zusammengesetzten" Antriebs, d. h.
eines hydromechanischen Antriebs, vorwärts oder rückwärts ermöglicht.
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Das Eingangsteil kann sich um eine
erste Drehachse drehen, und das eine und das weitere Element des
Summierungszahnradsatzes können
sich um eine zweite Drehachse parallel zu der und beabstandet von der
ersten Drehachse drehen.
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Das Regelgetriebe kann ein hydrostatisches
Getriebe sein.
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Das hydrostatische Getriebe kann
eine Pumpe aufweisen, die hydraulisch mit einem Motor verbunden ist.
Die Pumpe und/oder der Motor kann eine variable Verdrängung aufweisen,
bevorzugt die Pumpe.
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Das erste und dritte Element des
Differentialgetriebes kann das weitere und das eine Element des
Differentialgetriebes bilden, und das zweite und vierte Element
davon kann die weiteren Elemente des Differentialgetriebes bilden,
und diese können
alternativ mit dem angetriebenen Teil verbindbar sein.
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Das Getriebe kann eine erste Ausgangskupplung
aufweisen, um das zweite Element mit dem angetriebenen Teil zu verbinden,
und eine zweite Ausgangskupplung, um das vierte Element mit dem
angetriebenen Teil zu verbinden.
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Das Getriebe kann einen Bereichswechselzahnradsatz
aufweisen, wobei eine Bereichswechselkupplung vorhanden ist, um
das Differentialgetriebe über
den Bereichswechselzahnradsatz mit dem Antriebsteil zu verbinden.
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Das Getriebe kann einen Bereichswechselzahnradsatz
aufweisen, der aus einer Vorgelegewelle besteht, einen ersten Vorgelegewellenzahnrad,
das zur Drehung mit der Vorgelegewelle fixiert ist, und einen zweiten
Vorgelegewellenzahnrad, das zur Drehung mit der Vorgelegewelle über eine
Bereichswechselkupplung verbindbar ist. Das erste Vorgelegewellenzahnrad
kann antriebsmäßig mit
dem Ausgangsteil verbunden sein, und das zweite Vorgelegewellenzahnrad
kann antriebsmäßig mit
dem vierten Element verbunden sein.
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Das Übersetzungsverhältnis der
Vorgelegewelle kann gleich oder im wesentlichen gleich dem Verhältnis der
Drehzahlen des zweiten und des vierten Elements sein.
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Der Bereichswechselzahnradsatz kann
das Ausgangselement von dem vierten Element mit der gleichen oder
im wesentlichen der gleichen Drehzahl antreiben, wie das Ausgangselement
durch das zweite Element mit einer vorbestimmten Drehzahl zwischen
dem zweiten und dem vierten Element angetrieben sein kann. Beispielsweise
dann, wenn sich das zweite und vierte Element mit ihrem maximalen
Drehzahlunterschied drehen.
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Das Getriebe kam ein erstes Zahnrad
aufweisen, um das genannte eine Element des Differentialgetriebes
anzutreiben, ein zweites Zahnrad, um das genannte weitere Element
des Differentialgetriebes anzutreiben, ein drittes Zahnrad, das
durch das genannte Ausgangselement angetrieben ist, um das zweite
Zahnrad anzutreiben, wobei das erste Zahnrad von dem zweiten Zahnrad
in der entgegengesetzten oder der gleichen Richtung wie das zweite
Zahnrad angetrieben ist.
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Das Eingangsteil kann das erste Eingangsleerlaufzahnrad
antreiben, das durch eine Kupplung mit dem genanten weiteren Element
verbindbar ist, und das Eingangsteil kann ein zweites Eingangsleerlaufzahnrad
antreiben, das durch eine Kupplung mit einem Zwischenzahnrad verbindbar
ist, um das weitere Element in der umgekehrten Richtung bezogen
auf die, in der es durch das erste Eingangsleerlaufzahnrad angetrieben ist,
anzutreiben.
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Das zweite Eingangsleerlaufzahnrad
kann koaxial mit einer Welle sein, mit der das zweite Zahnrad verbunden
ist, wobei diese Welle über
eine Kupplung mit dem genannten Zwischenzahnrad verbindbar ist.
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Das Eingangselement des Regelgetriebes
kann über
das zweite Eingangsleerlaufzahnrad angetrieben sein.
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Das Getriebe kann ferner ein Leerlaufzahnrad
aufweisen, das zwischen dem ersten Zahnrad und dem zweiten Zahnrad
angeordnet ist, um diese zur Drehung in gleichen Richtungen zu veranlassen.
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Das Getriebe kann in einem Fahrzeug
angeordnet sein, wobei das angetriebene Element des Getriebes so
verbindbar ist, daß eine
Antriebskraft für
das Fahrzeug und/oder eine Eingangsantriebskraft für eine Vorrichtung
des Fahrzeugs bereitgestellt wird.
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Das Fahrzeug kann eine Baumaschine
sein, die mit einer Vorrichtung zur Erdbewegung versehen ist.
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Die Erfindung wird nachfolgend und
unter Bezugnahme auf die beigefügte
Zeichnung erläutert,
wobei
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1 eine
schematische Darstellung eines die Erfindung verkörpernden
Antriebsgetriebes zeigt,
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2 eine
schematische Darstellung, im Schnitt entlang der Linie 2-2 in 3, eines epizyklischen Zahnradsatzes
zur Verwendung in dem Getriebe nach 1 zeigt,
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3 eine
ausschnittsweise stirnseitige Ansicht des in 2 dargestellten Zahnradsatzes zeigt,
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3a eine
ausschnittsweise stirnseitige Ansicht einer modifizierten Anordnung
des in 3 dargestellten
Zahnradsatzes zeigt,
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4 eine
schematische Darstellung ähnlich
der gemäß 2 zeigt, wobei ein alternativer
Zahnradsatz entlang Linie 4-4 in 5 dargestellt
ist,
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5 eine
ausschnittsweise stirnseitige Ansicht des in 4 dargestellten Zahnradsatzes zeigt,
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5a eine
ausschnittsweise stirnseitige Ansicht einer modifizierten Ausführung des
in 4 dargestellten Zahnradsatzes
zeigt,
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6 eine
schematische Darstellung, ähnlich
der nach 2, eines die
Erfindung verkörpernden Zahnradsatzes
zur Verwendung in dem Getriebe nach 1 zeigt,
entlang der Linie 6-6 in 7,
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7 eine
teilweise stirnseitige Darstellung des Zahnradsatzes nach 6 zeigt,
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8 eine
schematische Darstellung eines weiteren, die Erfindung verkörpernden
Antriebsgetriebes zeigt,
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8a eine
schematische Darstellung eines epizyklischen Zahnradsatzes zur Verwendung
bei dem Getriebe nach 8 zeigt,
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8b eine
teilweise stirnseitige Darstellung des Vorgelegezahnradsatzes nach 8a zeigt,
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9 eine
schematische Darstellung des Getriebes nach 8 zeigt, wobei Übersetzungsverhältnisse
dargestellt sind,
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10 eine
schematische Darstellung eines weiteren Antriebsgetriebes ist,
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11 eine
teilweise Seitenansicht eines die Erfindung verkörpernden Baufahrzeugs zeigt,
und
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12 eine
teilweise Draufsicht zeigt, in der das Antriebsgetriebe des Fahrzeugs
nach 11 dargestellt
ist.
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1 zeigt
ein steuerbares Vierelement-Differentialgetriebe 500, das
in ein Antriebsgetriebe 510 eingegliedert ist, welches
in dem dargestellten Beispiel einen Primärantrieb, beispielsweise einen
Dieselmotor 511 eines Fahrzeugs wie beispielsweise eines
landwirtschaftlichen Zugfahrzeugs oder eines Baufahrzeugs wie etwa
eines Vorderladers, mit dessen Antriebsrädern verbindet, die durch ein
erstes Antriebselement 512 angetrieben sind. Das Antriebselement 512 kann
auch Antriebskraft an eine Vorrichtung des Fahrzeugs liefern, wie
beispielsweise eine Hydraulikpumpe.
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Wenn zweckmäßig, kann das Antriebsgetriebe
für einen
beliebigen anderen gewünschten
Zweck eingesetzt werden, und das steuerbare Vierelement-Differentialgetriebe 500 kann
in einer beliebigen anderen gewünschten
Anwendung verwendet werden.
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Das Getriebe 510 weist ein
Eingangselement 513 auf, das dazu bestimmt ist, durch den
Primärantrieb 511 angetrieben
zu werden. Das Eingangselement 513 trägt ein Zahnrad 514,
das mit einem Eingangszahnrad 517 in Eingriff steht, das
durch ein Eingangselement 518 einer Pumpe 519 mit
variabler Verdrängung
eines veränderbaren
hydrostatischen Getriebes 520 getragen ist. Die Pumpe 519 führt Fluid
in herkömmlicher
Weise an einen Motor 521 zu, der ein Ausgangselement 522 aufweist,
das ein Ausgangszahnrad 523 trägt, welches mit dem Zahnrad 524,
das auf der Welle 525 getragen ist, in Eingriff steht.
Das Eingangsteil 513 und die Welle 525 sind zur
Drehung um eine erste Achse X-X gehalten, das Eingangselement 518 und
das Ausgangselement 522 sind zur Drehung um eine dritte
Achse Z1-Z1 bzw. eine vierte Achse Z2-Z2 gehalten, wobei die Achsen Z1-Z1
und Z2-Z2 zusammenfallen und parallel zu der und beabstandet von
der Achse X-X sind.
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Das hydrostatische Getriebe 520 kann
in einer beliebigen geeigneten Bauart ausgeführt sein und kann beispielsweise
eine Taumelscheibenpumpe und einen Taumelscheibenmotor aufweisen,
von denen einer oder beide eine einstellbare Leistungsfähigkeit
aufweisen kann, um die Drehzahl oder Drehrichtung des Ausgangselements 522 des
Motors relativ zu der des Eingangselements 518 der Pumpe
zu verändern.
Wenn gewünscht,
kann eine beliebige andere Art eines (kontinuierlich) verstellbaren
Getriebes vorgesehen sein.
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Das Zahnrad 514, das von
dem Eingangsteil 513 getragen ist, steht mit einem weiteren
Zahnrad 526 in Eingriff, welches über eine zweite Kupplung 5F mit
einem Antriebselement 529 verbindbar ist. Das zweite Antriebselement 529 besteht
in dem vorliegenden Beispiel aus einem antreibenden Teil, während das
erste Antriebsteil 512 aus einem angetriebenen Teil besteht.
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Nachfolgend sei auf 2 bis 3a Bezug
genommen.
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Die Antriebswelle 529 ist
mit einem Planetenträger 530 des
Getriebes 500 verbunden. Der Träger trägt im vorliegenden Beispiel
zwei erste Planetenräder 531 und
zwei zweite Planetenräder 532.
Diese Planetenräder
sind in einer herkömmlichen
Art und Weise auf Wellen 533 angebracht, die auf dem Träger 530 fixiert
sind. Die ersten Planetenräder 531 weisen
einen ersten in Eingriff kommenden Teil 534 und einen zweiten
in Eingriff kommenden Teil 535 mit kleinerem Durchmesser
als der erste in Eingriff kommende Teil 534 auf. Die Planetenräder 532 haben
einen konstanten Durchmesser. Der erste in Eingriff kommende Teil 534 der
ersten Planetenräder 531 steht
mit einem ersten, als Stirnzahnrad ausgeführten Sonnenrad 536 in
Eingriff das auf einer Welle 537 fixiert ist, die aus einem
dritten angetriebenen Element besteht. Die Welle 529, der
Planetenträger 530 und
die Welle
537 drehen sich um eine Achse Y-Y, die parallel
zu und beabstandet von der vorstehend beschriebenen Achse X-X ist.
Die Welle 537 erstreckt sich durch das steuerbare Vierelement-Differentialgetriebe 500 und
trägt an
ihrem Ende, das demjenigen, welches das Sonnenrad 536 trägt, gegenüberliegt,
ein Stirnzahnrad 538, das mit dem auf der Welle 525 fixierten
Zahnrad 524 in Eingriff steht. Die zweiten in Eingriff kommenden
Teile 535 der ersten Planetenräder 531 stehen mit
einem Teil der zweiten Planetenräder 532 in Eingriff.
Ein in Längsrichtung
benachbarter Abschnitt der Oberfläche der zweiten Planetenräder 532 steht
mit einem zweiten, als Stirnzahnrad ausgebildeten Sonnenrad 539 in
Eingriff, das ebenfalls zur Drehung um die Achse Y-Y angebracht
ist.
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Die zweiten Planetenräder 532 stehen
ebenfalls mit einem Ringelement 540 in Eingriff, das zur
Drehung um die Achse Y-Y gehalten ist.
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Der Träger 530 wirkt als
ein erstes Element des steuerbaren Vierelement-Differentialgetriebes 500, während das
Ringelement 540 als ein zweites Element wirkt, das erste
Sonnenrad 536 wirkt als ein drittes Element, und das zweite
Sonnenrad 539 wirkt als ein viertes Element.
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Das zweite Element 540 und
das vierte Element 539 des steuerbaren Vierelement-Differentialgetriebes 500 sind
alternativ mittels Kupplungen mit dem ersten Antriebselement 512 verbindbar,
was nachfolgend beschrieben wird.
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Das Ringelement 540 ist
mit einem Zahnrad 541 verbunden, das mit dem Zahnrad 542 in
Eingriff steht, welches über
eine Kupplung, auf die nachfolgend als eine vierte Kupplung 543 Bezug
genommen wird, mit dem ersten Antriebselement 512 verbindbar
ist. Das Zahnrad 541 ist alternativ über eine fünfte Kupplung 544 mit
einem weiteren Zahnrad 545 verbindbar, das mit einem Zahnrad 546 in
Eingriff steht, das um die gleiche Achse wie das erste Antriebselement 512 dreht
und das mit einem Sonnenrad 547 eines weiteren epizyklischen
Zahnradsatzes 548 verbunden ist, welches einen Bereichswechselzahnradsatz
bildet, der eine Anzahl von Planetenrädern 549 aufweist,
die mit dem Sonnenrad 547 und mit einem feststehenden Ringelement 550 in
Eingriff stehen. Die Planetenräder 549 werden
von einem Planetenträger 551 getragen,
der mit dem Element 512 verbunden ist, so daß eine Drehung
des Zahnrads 546 durch das Zahnrad 544 als Ergebnis
der Drehung des Planetenträgers 551 durch
den epizyklischen Zahnradsatz 548 an das Teil 512 übertragen
wird.
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Das vierte Element des steuerbaren
Vierelement-Differentialgetriebes 500, das durch das zweite
Sonnenrad 539 gebildet wird, kann mittels einer sechsten
Kupplung 552 mit dem Zahnrad 545 verbunden werden.
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Der Planetenträger 530 des steuerbaren
Vierelement-Differentialgetriebes 500 ist mit einem Zahnrad 555 versehen,
das mit einem Leerlaufrad 556 in Eingriff steht, welches
mit einem Zahnrad 557 in Eingriff steht, das mittels einer
Kupplung, auf die nachfolgend als eine zweite Kupplung 558 Bezug
genommen wird, mit dem Element 525 verbunden werden kann.
Die Welle 525 ist ebenfalls über eine Kupplung, auf die
nachfolgend als eine dritte Kupplung 559 Bezug genommen
wird, mit dem Zahnrad 14 und somit mit dem Eingangsteil 513 verbindbar.
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3a zeigt
eine alternative Anordnung der Planetenräder, in der anders als in 3 die Planetenräder nicht
um Achsen drehbar sind, die in einer gemeinsamen Ebene radial zu
der Drehachse des Trägers
liegen.
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Unter der Annahme, daß das Fahrzeug
anfänglich
steht, so daß die
Antriebswelle 512 steht, sind im Gebrauch die zweite und
dritte Kupplung 5F und 5R gelöst, während die erste Kupplung 5H in
Eingriff steht, die fünfte
oder erste Ausgangskupplung 544 steht in Eingriff, und
die vierte und sechste Kupplung 554 und 552 sind
gelöst.
Der Motor 511 dreht das Eingangsteil 513, welches über die
Zahnräder 514 und 517 das
Eingangselement 518 des hydrostatischen Getriebes 520 dreht.
In diesem Zustand ist der Winkel der Taumelscheibe gleich null,
und daher steht das Ausgangselement 522 des hydrostatischen
Getriebes still. Es wird keine Antriebskraft an die angetriebene
Welle 512 übertragen.
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Wenn es gewünscht ist, das Fahrzeug vorwärts anzutreiben,
wird der Winkel der Taumelscheibe in einer vorwärts gerichteten Antriebsrichtung
vergrößert, um
das Ausgangselement 522 des Motors 521 dazu zu veranlassen,
sich in der Vorwärtsrichtung
zu drehen, so daß die
Welle 525 durch die Zahnräder 523 und 524 gedreht
wird. Die Welle 525 veranlaßt, daß sich das Zahnrad 557 dreht
und damit, daß sich
das Zahnrad 555 aufgrund der Anordnung des Leerlaufzahnrads 556 dazwischen
in der umgekehrten Richtung dreht. Als Folge davon wird der Planetenträger 530 in
der gleichen Richtung wie die Welle 525 gedreht. Gleichzeitig
treibt das Zahnrad 524 das Zahnrad 538 und damit
die Welle 537 an, und somit wird das erste Sonnenrad 536 in
der entgegengesetzten Richtung zu dem Planetenträger 530 gedreht. Als
Folge davon wird das Ringelement 540, das das zweite Element
des Getriebes 500 bildet, veranlaßt, sich in der entgegengesetzten
Richtung zur Drehrichtung von dessen drittem Element 536 zu
drehen. Diese Vorwärtsbewegung
des zweiten Elements 540 wird durch die fünfte Kupplung 544 an
das Zahnrad 545 übertragen,
welches das erste Antriebselement 512 durch den epizyklischen
Zahnradsatz 548 antreibt, um einen ausschließlich hydrostatischen
Antrieb zu bilden. Wenn der Winkel der Taumelscheibe vergrößert wird,
vergrößert sich
die Drehzahl, wobei damit eine entsprechende Abnahme des Drehmoments
einhergeht. Das Getriebe liefert ein maximales Drehmoment, wenn
das Fahrzeug anfährt,
um sich aus dem Stillstand heraus wegzubewegen.
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Wenn der Winkel der Taumelscheibe
nahezu maximal ist, dreht sich das Ausgangselement 522 des hydrostatischen
Getriebes mit der gleichen Drehzahl wie dessen Eingangselement 518 und
somit mit der gleichen Drehzahl wie der Planetenträger 530.
Daher ist die Drehzahl des Zahnrads 526 in diesem Zustand
synchron mit der Drehzahl der Welle 529, die durch das
Zahnrad 557 angetrieben ist, so daß die zweite Kupplung 5F in
Eingriff gebracht werden kann, und tatsächlich können die erste und zweite Kupplung 5H und 5F gleichzeitig
in Eingriff gebracht werden, so daß die Antriebskraft konstant übertragen
wird.
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Sobald die zweite Kupplung 5F in
Eingriff gebracht ist, kann der Winkel der Taumelscheibe reduziert werden,
und kurz danach wird die erste Kupplung 5H automatisch
gelöst.
Bei einer weiteren Verringerung des Winkels der Taumelscheibe nimmt
die Drehzahl des Ausgangselements 522 des hydrostatischen
Getriebes ab, womit die Drehzahl des ersten Sonnenrades 536 des
steuerbaren Vierelement-Differentialgetriebes 500 ebenfalls
abnimmt, während
das zweite Element des Getriebes 500, das durch den Träger 530 gebildet
wird, weiterhin mit Motordrehzahl gedreht wird. Die langsamere Drehzahl
des Sonnenrades 536, verglichen mit der Drehzahl des zweiten
Elements 530, veranlaßt
eine schnellere Drehung des zweiten Elements 540 und somit eine
weiterhin schnellere Drehung des Ausgangsteils 512.
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Wenn der Winkel der Taumelscheibe
auf null reduziert worden ist, steht das Sonnenrad 536 still,
während
sich der Träger 530 weiterhin
mit der gleichen Drehzahl dreht, die durch den Primärantrieb 511 bereitgestellt
wird, so daß sich
das zweite Element 540 weiterhin schneller dreht.
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Wenn der Winkel der Taumelscheibe
umgekehrt wird, dreht sich das Sonnenrad 526 in der umgekehrten
Richtung mit zunehmender Drehzahl, während sich der Träger 530 weiterhin
mit konstanter Drehzahl dreht, so daß die Drehzahl des zweiten
Elements 540 weiter gesteigert wird. In diesem Zustand
wird die fünfte
oder erste Ausgangskupplung 544 gelöst, und die sechste oder zweite
Ausgangskupplung 552 wird in Eingriff gebracht, so daß die Antriebskraft
nunmehr über
das vierte Element, d. h. das zweite Sonnenrad 539, und
die sechste Kupplung 552 an das Zahnrad 545 und
dann über
das epizyklische Getriebe 548 an die Antriebswelle 512 übertragen
wird.
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Wiederum können, wenn gewünscht, die
fünfte
und sechste Kupplung gleichzeitig während einer Zeitspanne während des
Wechsels in Eingriff gebracht werden, aufgrund der Synchronizität der Drehzahlen
des Ringelements 540 und des zweiten Sonnenrades 539,
um jegliche Unterbrechung der Antriebsübertragung zu vermeiden.
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Beim Verändern des Winkels der Taumelscheibe
in Richtung auf null wird die Drehzahl des Ausgangsteils 532 des
hydrostatischen Getriebes reduziert, so daß die Drehzahl des Sonnenrades 536 abnimmt,
während
sich der Träger 530 weiterhin
mit konstanter Drehzahl dreht und somit das Sonnenrad 539 veranlaßt wird, sich
mit einer größeren Drehzahl
zu drehen, die über
die sechste Kupplung 552 an das Antriebsteil 512 übertragen
wird.
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Wenn der Winkel der Taumelscheibe
in der entgegengesetzen Richtung vergrößert wird, dreht sich das Ausgangselement 522 in
der entgegengesetzten Richtung mit einer zunehmenden Drehzahl, so
daß das Sonnenrad 536 mit
zunehmender Drehzahl in der entgegengesetzten Richtung gedreht wird,
während
der Träger 530 mit
der gleichen Drehzahl gedreht wird, wodurch eine noch schnellere
Drehung des zweiten Sonnenrades 539 und somit des Teils 512 veranlaßt wird.
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Wenn der Winkel der Taumelscheibe
in der genannten entgegensetzten Richtung bis zu seinem maximalen
Wert vergrößert worden
ist, wird die vierte Kupplung oder dritte Ausgangskupplung 553 in
Eingriff gebracht und die sechste Kupplung 552 gelöst, so daß das Ringelement 540 wiederum
die Antriebskraft überträgt, aber
in diesem Fall über
das Zahnrad 541 an das Zahnrad 542, welches durch
die vierte Kupplung 543 mit dem Antriebsteil 512 verbunden
ist, so daß bei
einer Umkehr der Richtung der Bewegung der Taumelscheibe die Antriebswelle 512 mit
zunehmender Drehzahl angetrieben wird.
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Wenn es gewünscht ist, das Fahrzeug in
einer umgekehrten Richtung anzutreiben, wird anfänglich der Winkel der Taumelscheibe
in der entgegengesetzten Richtung zu der vorstehend beschriebenen
Richtung für Vorwärtsantrieb
eingestellt, so daß das
Ausgangselement 522 in der umgekehrten Richtung gedreht
wird und somit erneut ausschließlich
ein hydrostatischer Antrieb erfolgt, ähnlich wie in dem vorstehend
beschriebenen Fall, aber in der umgekehrten Richtung. Wenn der Winkel
der Taumelscheibe. vergrößert worden
ist, so daß sich
das Ausgangselement 522 mit der gleichen Drehzahl wie das
Eingangselement 518, aber in der umgekehrten Richtung dreht,
wird die erste Kupplung 5H gelöst und die dritte Kupplung 5R wird
in Eingriff gebracht, während
die zweite Kupplung 5F gelöst bleibt. Wiederum können die
erste und dritte Kupplung 5H und 5R während des
Wechselvorgangs gleichzeitig in Eingriff sein.
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Insoweit als die fünfte Kupplung
oder erste Ausgangskupplung 544 und die sechste Kupplung
oder zweite Ausgangskupplung 552 den Antrieb durch den
Bereichwechselzahnradsatz 548 leiten, bilden sie Bereichswechselkupplungen.
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Wenn der Winkel der Taumelscheibe
in Richtung auf null verkleinert wird, wird das Ringelement 540 in
der umgekehrten Richtung zu der vorstehend beschriebenen angetrieben,
aufgrund der Tatsache, daß es über den
Träger 530 und
das erste Sonnenrad 536 angetrieben wird, aber in der entgegengesetzten
Richtung zu der, in der es durch das Leerlaufzahnrad 556 angetrieben
worden war. Ansonsten arbeitet das Getriebe in genau gleicher Weise,
allerdings in der umgekehrten Richtung, wie die, die vorstehend
für den
Vorwärtsantrieb beschrieben
wurde. Das vorstehend beschriebene Getriebe stellt somit einen Vorwärts- oder
Rückwärtsantrieb bis
zu der gleichen maximalen Drehzahl durch einen hydrostatischen Bereich
und drei Verbundbereiche bereit, wodurch ein maximales Drehmoment
bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit von null bereitgestellt wird,
wenn sich das Fahrzeug entweder in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung zu bewegen beginnt.
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Der vorstehend beschriebene Zahnradsatz,
der in 2 bis 3a dargestellt ist, ergibt
einen weiten Bereich von Verhältnissen.
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Wenn allerdings ein kleinerer Bereich
von Verhältnissen
akzeptabel ist, kann ein alternativer epizyklischer Zahnradsatz
anstelle des steuerbaren Vierelement-Differentialgetriebes 500,
das in 2 bis 3a dargestellt ist, vorhanden
sein.
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Nunmehr auf 4 bis 5a bezugnehmend,
ist eine solche alternative Form eines steuerbaren Vierelement-Differentialgetriebes
dargestellt und mit 600 bezeichnet. In 4 bis 5a sind
die gleichen Bezugszeichen verwendet worden, um entsprechende Teile
zu bezeichnen, wie sie in 2 bis 3a verwendet werden, wobei
allerdings die erste Ziffer „5" durch eine „6" ersetzt wurde.
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Das steuerbare Vierelement-Differentialgetriebe 600 unterscheidet
sich von dem Getriebe 500 nur dadurch, daß die ersten
Planetenräder 631 einen
konstanten Durchmesser aufweisen, anstelle der abgestuften Form
des Getriebes 500. Das Fehlen der Abstufung begrenzt die
verfügbaren
Verhältnisse.
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6 und 7 zeigen eine weitere alternative
Ausführungsform
eines steuerbaren Vierelement-Differentialgetriebes,
das die Erfindung verkörpert,
das in 6 und 7 mit 700 bezeichnet
ist. In 6 und 7 sind die gleichen Bezugszeichen
wie in 2 bis 3a für entsprechende Teile verwendet
worden, wobei allerdings die Anfangsziffer 5 durch eine Anfangsziffer
7 ersetzt wurde. Der in 6 und 7 dargestellte Zahnradsatz
unterscheidet sich von den vorstehend beschriebenen Zahnradsätzen und
insbesondere von dem Zahnradsatz nach 2 bis 3a dadurch, daß die ersten
Planetenräder 731 nicht
auf dem Träger 630 gehalten
sind. Statt dessen „schwimmen" die ersten Planetenräder 731.
Dies bedeutet, daß jedes
erste Planetenrad 731 im Eingriff mit zwei benachbarten
zweiten Planetenrädern 732 und
mit dem ersten Sonnenrad 736 ausschießlich aufgrund der Tatsache,
daß es
mit diesen in Eingriff steht, gehalten wird, wie sich am besten
aus 7 ergibt.
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Diese Anordnung des Zahnradsatzes
ergibt noch weiter begrenzte Verhältnisse als die vorstehend
beschriebenen Zahnradsätze.
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Obwohl die steuerbaren Vierelement-Differentialgetriebe 500 bis 700 und
zugehörige
Getriebe vorstehend in einer speziellen Anwendungsform beschrieben
worden sind, können
sie auch in anderen Anwendungen eingesetzt werden, und die steuerbaren
Vierelement-Differentialgetriebe 500 bis 700 können insbesondere
in Anwendungen eingesetzt werden, bei denen das erste Antriebsteil,
d. h. dasjenige Teil, mit dem das Ringelement 540, 640, 740 und
zweite Sonnenrad 539, 639, 739 alternativ
verbunden werden kann, entweder eine angetriebene Welle ist, wie
in dem vorstehend erläuterten
Getriebe, oder eine Antriebswelle, während das zweite Element 529, 629, 729 und
das dritte Element 537, 637, 737 aus angetriebenen
Wellen anstelle aus Antriebswellen des vorstehend beschriebenen
Getriebes bestehen können.
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Obwohl vorstehend spezielle Getriebe
beschrieben worden sind, bei denen unterschiedliche Formen von epizyklischen
Getrieben verwendet werden, kann die Erfindung, wenn zweckmäßig, auf
andere Formen von Summier- und Umkehrgetrieben angewendet werden.
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Wenn zweckmäßig, kann der Antriebsweg durch
irgendein bestimmtes Getriebe bzw. einen bestimmten Zahnradsatz
umgekehrt werden.
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Darüber hinaus kann ein Getriebe,
das die Erfindung verkörpert,
in einer beliebigen gewünschten
Anwendung eingesetzt werden, sei es in einem Fahrzeug oder einer
sonstigen Anwendung.
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Unter Bezugnahme auf 8 und 8b ist
ein weiteres Getriebe dargestellt, ähnlich wie das unter Bezugnahme
auf 1 beschriebene,
und daher werden die gleichen Bezugszeichen verwendet, wie sie in 6 für entsprechende Teile verwendet
worden sind, allerdings mit einer Anfangsziffer 8.
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Das Getriebe nach 8 beinhaltet ein vierfach verzweigtes
Differentialgetriebe 800, das ähnlich ist wie das, welches
unter Bezugnahme auf 2 bis 3a beschrieben worden ist,
und weist einen Planetenträger 830 auf,
der die drei ersten Planetenräder 831 und
drei zweite Planetenräder 832 trägt. Die
ersten Planetenräder
weisen bei diesem Getriebe einen konstanten Durchmesser auf und
stehen mit einem ersten Sonnenrad 836 und mit einem Teil
der zweiten Planetenräder 832 in
Eingriff. Ein in Längsrichtung
benachbarter Abschnitt der zweiten Planetenräder 832 steht mit
einem zweiten Sonnenrad 839 in Eingriff. Die zweiten Planetenräder 832 stehen
ferner mit einem Ringelement 840 in Eingriff.
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Der Träger 830 wirkt als
eine erste Welle des steuerbaren, vierfach verzweigten Differentialgetriebes 800,
während
das Ringelement 840 als eine zweite Welle wirkt, das erste
Sonnenrad 836 als eine dritte Welle wirkt und das zweite
Sonnenrad 839 als eine vierte Welle wirkt.
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Das Ringelement 840 ist
mit einer hohlen Welle 860 verbunden, während das zweite Sonnenrad 839 von
einer weiteren hohlen Welle 861 getragen ist. Das erste
Sonnenrad 836 ist mit einer Welle 837 verbunden, während der
Träger 830 mit
einer hohlen Welle 829 verbunden ist. Der Träger 830 ist
mit einem Außenrad 855 versehen.
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Die innere hohle Welle 861 ist
mit einem Zahnrad 862 versehen, das mit einem zweiten Zahnrad 863 eines
Bereichswechselzahnradsatzes 864 in Eingriff steht. Das
Zahnrad 863 ist durch eine vierte Kupplung oder erste Ausgangs-/Bereichswechselkupplung 865 mit
einer Vorgelegewelle 866 verbindbar, an der ein erstes
Vorgelegewellenzahnrad 867 befestigt ist, welches mit einem
Zahnrad 868 in Eingriff steht, das an der hohlen Welle 869 befestigt
ist, die zur koaxialen Drehung mit der Welle 861 gehalten
ist. Die Welle 869 ist durch das Zahnrad 882 und
die Zahnräder 880 und 991 mit
Vorwärts-
und Rückwärts-Ausgangsteilen 812F und 82R verbunden.
Die äußere rohrförmige Welle 860,
die mit dem Ringelement 840 verbunden ist, kann mittels
einer fünften
Kupplung oder einer zweiten Ausgangskupplung 871 mit der
rohrförmigen
Welle 856 verbunden werden, während die innere Welle 861 mittels
einer sechsten Kupplung oder einer dritten Ausgangskupplung 870 mit
einer rohrförmigen
Welle 869 verbunden werden kann.
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Der Motor 811 ist mittels
eines Eingangselements 813 mit dem Getriebe verbunden.
Das Eingangselement 813 ist mit einem Eingangszahnrad 872 verbunden,
das mit einem ersten Eingangsleerlaufrad 873 und mit einem
zweiten Eingangsleerlaufrad 874 in Eingriff steht. Das
zweite Leerlaufrad 874 steht mit einem Zahnrad 876 in
Eingriff, welches ein Eingangselement 877 eines hydrostatischen
Reglergetriebes 820 der vorstehend beschriebenen Art antreibt.
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Die Welle 837, die mit dem
ersten Sonnenrad 836 verbunden ist, ist mit einem ersten
Zahnrad 878 verbunden, welches mit einem zweiten Zahnrad 879 in
Eingriff steht, das durch ein drittes Zahnrad 878a angetrieben
wird, das mit dem Ausgangselement 822 des Getriebes 820 verbunden
ist. Das zweite Zahnrad 879 ist mittels einer ersten Kupplung
oder hydrostatischen Kupplung 8H mit einem Zwischenzahnrad 857 verbunden,
das mit dem Zahnrad 855 des Trägers 830 in Eingriff
steht. Der Träger 830 ist
mittels einer zweiten Kupplung oder Vorwärtskupplung mit einer hohlen
Welle verbindbar, die mit dem ersten Eingangsleerlaufrad 873 verbunden
ist, während
das zweite Eingangsleerlaufrad 874 mittels einer dritten
Kupplung oder Umkehrkupplung 8R mit dem Zwischenrad 875 verbunden
werden kann.
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Im Gebrauch wird unter der Annahme,
daß das
Fahrzeug anfangs stillsteht, so daß die Vorwärts- und Rückwärtsausgangselemente 812R, F stillstehen,
die erste Kupplung 8H in Eingriff gebracht, und die zweite und
dritte Kupplung 8F und 8R sind gelöst, während die
erste Ausgangslupplung, die durch die Bereichswechselkupplung 865 gebildet
wird, in Eingriff steht, während
die zweite und dritte Ausgangskupplung 871, 870 gelöst sind.
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Der Motor 811 treibt das
Eingangselement 877 des hydrostatischen Getriebes 820 über die
Zahnräder 872, 874 und 876 an.
Keinerlei Antriebskraft wird von dem Motor unmittelbar an das vierfach
verzweigte Differentialgetriebe übertragen,
da die Kupplungen 8F und 8R gelöst sind.
Das Ausgangselement 822 des hydrostatischen Getriebes ist über die
Zahnräder 878, 879 und 878a mit
dem ersten Sonnenrad 836 und durch die Zahnräder 878, 879,
die Kupplung 8H und Zahnräder 875 und 855 mit
dem Träger 830 verbunden
und daher werden der Träger
und das Sonnenrad in der gleichen Richtung mit der gleichen Geschwindigkeit
gedreht. Am Anfang erfolgt keine Bewegung des Ausgangselements 822,
da der Winkel der Taumelscheibe gleich null ist, und das Fahrzeug
verbleibt im Stillstand. Wenn es gewünscht ist, vorwärts zu fahren,
wird der Winkel der Taumelscheibe in einer Vorwärtsantriebsrichtung vergrößert, um
zu veranlassen, daß sich
das Ausgangselement 822 in der Vorwärtsrichtung dreht, so daß das erste
Sonnenrad 836 und der Träger 855 in der gleichen
Richtung und mit der gleichen Drehzahl gedreht werden, so daß das Differentialgetriebe 800 sich
als eine „verriegelte" Einheit dreht und
sich somit die beiden Ausgangswellen 860, 867 ebenfalls jeweils
mit der gleichen Drehzahl drehen und auch mit der gleichen Drehzahl
wie die beiden Eingangswellen 837, 829 drehen.
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Die Antriebskraft wird von der inneren
Welle 861 über
die Zahnräder 862 und 863 und
die erste Ausgangskupplung 865 zu der Vorgelegewelle 866 und über die
Zahnräder 867 und 868 an
die Welle 869 und von dort über die Zahnräder 882 und 880, 881 an
die Ausgangselemente 812F und 812R übertragen.
Bei einem maximalen Winkel der Taumelscheibe sind die Zahnäder des
Zahnradsatzes 800 so eingerichtet, daß sie mit der Drehzahl der
Drehung des Eingangsteils 813 angetrieben werden, aber
in der umgekehrten Richtung dazu, so daß die zweite Kupplung 8F in
Eingriff gebracht werden kann und dann die erste Kupplung 8H gelöst werden kann,
in einer ähnlichen
Weise wie bei den vorstehend beschriebenen Getrieben.
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Sobald die zweite Kupplung 8F in
Eingriff gebracht worden ist, kann der Winkel der Taumelscheibe
reduziert werden und damit die Drehzal des Sonnenrades 836 verringert
werden, während
die Drehzahl des Trägers 830 bei
der gleichen „Motor"-Drelzahl gehalten
wird und als Ergebnis davon die Drehzahl des Sonnenrades 839 ansteigt
und dieser Anstieg der Drehzahl an die Ausgangsteile 812F und 812R durch
erste Ausgangskupplung bzw. Vorgelegewellenkupplung 865 so
wie bei einem rein hydrostatischen Antrieb übertragen wird.
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Eine fortwährend schnellere Drehung der
Ausgangsteile 812F und R setzt sich fort, wenn
der Winkel der Taumelscheibe auf null reduziert wird und dann in
der umgekehrten Richtung vergrößert wird
um zu veranlassen, daß das
erste Sonnenrad 836 zunächst
zum Stillstand kommt, wenn der Winkel der Taumelscheibe gleich null
ist, und dann mit zunehmender Drehzahl in der umgekehrten Richtung
dreht.
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Bei einem maximalen Winkel der Taumelscheibe
in der umgekehrten Richtung dreht sich das Ringelement 840 mit
seiner langsamsten Drehzahl, während
sich das zweite Sonnenrad 839 mit seiner größten Drelzahl
dreht. Das Verhältnis
dieser beiden Drehzahlen ist R1.
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Das Untersetzungsverhältnis der
Vorgelegewelle ist im wesentlichen ebenfalls gleich R1, so daß an diesem
Punkt die Drehzahl des Zahnrads 868 und somit die der Welle 869 im
wesentlichen gleich der Drehzahl des Ringelements 840 ist
und somit die zweite Ausgangskupplung 871 in Eingriff gebracht
werden kann und dann die erste Ausgangs- bzw. die Bereichswechselkupplung 865 gelöst werden
kann.
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Wenn der Winkel der Taumelscheibe
auf null reduziert wird, nimmt die Drehzahl des Sonnenrades in der
umgekehrten Richtung ab, kommt dann zum Stillstand und vergrößert sich
anschließend
erneut in der Vorwärtsrichtung,
wenn der Winkel der Taumelscheibe in der positiven Richtung vergrößert wird,
so daß die
Drehzahl des Ringelements 840 und somit die der Welle 869 und
daher die der Ausgangsteile 812F und R über die Zahnräder 882, 880 und 881 zunimmt.
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Wenn der Winkel der Taumelscheibe
seinen maximalen Wert in einer Vorwärtsrichtung erreicht hat, drehen
sich das Ringelement 840 und das zweite Sonnenrad 839 mit
gleicher Drehzahl, so daß die
dritte Ausgangskupplung 870 in Eingriff gebracht werden
kann und anschließend
die zweite Ausgangskupplung 871 gelöst wird. Wenn der Winkel der
Taumelscheibe zunächst
auf null reduziert und dann auf den maximalen Wert in der umgekehrten
Richtung gebracht wird, tritt eine Zunahme der Drehzahl des zweiten
Sonnenrades 839 auf. In diesem Fall wird die Antriebskraft über die
Kupplung 870 an die Welle 869 und von dort über die
Zahnräder 882, 880 und 881 an
die Ausgangselemente 812F und R übertragen.
-
Wenn es gewünscht wird, in der umgekehrten
Richtung zu arbeiten, dann bewirkt eine Bewegung der Taumelscheibe
in der umgekehrten Richtung, wobei die erste Kupplung 8H in
Eingriff steht und zweite und dritte Kupplung 8F und 8R gelöst sind,
eine Drehung des Zahnradsatzes 800 in umgekehrter Richtung,
und somit wird ein Rückwärtsantrieb
an die Ausgangsteile 81F und R übertragen.
Wenn der Winkel der Taumelscheibe seinen maximalen Wert in der umgekehrten
Richtung erreicht, dreht sich der Träger 830 mit der gleichen Drehzahl
wie das Eingangsteil 813, aber in der gleichen Richtung
wie dieses, und somit dreht sich auch das Zahnrad 874 mit
gleichen Drelzahl und in der gleichen Richtung wie das Zahnrad 875,
so daß die
Umkehrkupplung 8R in Eingriff gebracht werden kann und
anschließend
die hydrostatische Antriebskupplung 8H gelöst werden kann.
Danach arbeitet das Getriebe in einer genau gleichen Weise, aber
in der umgekehrten Richtung wie die, die vorstehend für Vorwärtsantrieb
beschrieben worden ist.
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Das vorstehend beschriebene Getriebe
stellt somit Vorwärts-
oder Rückwärtsantrieb
mit bis zu einem hydrostatischen Bereich und drei Verbundbereichen
bereit, so daß ein
maximales Drehmoment bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit von null
zur Verfügung
steht, wenn sich das Fahrzeug entweder vorwärts oder rückwärts in Bewegung zu setzen beginnt.
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Selbstverständlich kann, wenn gewünscht, der
höchste
Bereich in Rückwärtsrichtung
weggelassen werden, wenn es nicht erforderlich ist, ein Fahrzeug
rückwärts in dem
Geschwindigkeitsbereich zu fahren, der durch den höchsten Drehzahlbereich
gebildet wird. Dies erfolgt einfach dadurch, daß in der Steuereinrichtung des
Getriebes ein Eingreifen der dritten Kupplung 870 gesperrt
wird und ein Lösen
der Kupplung 871 verhindert wird, wenn die Kupplung 8R im
Eingriff steht.
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9 zeigt
die Anzahl von Zähnen,
die auf den unterschiedlichen Zahnrädern des in 13 dargestellten
Getriebes vorhanden sind. In diesem Beispiel beträgt bei einem
maximalen vorwärts
gerichteten Winkel der Taumelscheibe die niedrigste Drehzahl des
Ringelements 840 0,448 A Umin, wobei AU/min die Drehzahl
des Eingangsteils 813 ist, während die Drehzahl des zweiten
Sonnenrades 839 dann am größten ist, nämlich 2,234 A. Das Verhältnis der
beiden Drehzahlen beträgt
4,99.
-
Das Vorgelegewellenverhältnis beträgt
-
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Da 5,01 nicht gleich 4,99 ist, tritt
eine Synchronizität
nicht bei genau minus 100% Taumelscheibenwinkel auf, wobei die beiden
Werte allerdings für
praktische Zwecke ausreichend nah beieinander liegen.
-
Nachfolgend werden die in den unterschiedlichen,
vorstehend beschriebenen Bereichen zur Verfügung gestellten Verhältnisbereiche
angegeben. In dem erläuterten
Beispiel ist kein vierter Rückwärtsbereich vorhanden,
und die niedrigsten Vorwärts-
und Rückwärtsbereiche
werden als Bereich 2 bezeichnet, da in dem Getriebe, das nachfolgend
beschrieben wird, ist ein Zwischenbereich vorhanden ist, der niedriger
ist als Bereich 2, und weil in diesem Getriebe die Bereiche 2, 3
und 4 die gleichen sind wie bei dem vorliegenden Getriebe, ist zwecks
Konsistenz die vorstehend genannte Bezeichnungsweise für die Nummern
der Bereiche verwendet worden.
| Rückwärtsbereich
3 Verhältnis: | –3,31 :
1 → –1,48 :
1 |
| Rückwärtsbereich
2: | –7,42 :
1 → –3,31 :
1 |
| Hydrostatisch | –7,42 :
1 → +7,42
: 1 |
| Vorwärtsbereich
2 | +7,42
: 1 → +3,31
: 1 |
| Vorwärtsbereich
3 | +3,31
: 1 → +1,48
: 1 |
| Vorwärtsbereich
4 | +1,48
: 1 → +0,66
: 1 |
-
Nachfolgend sei auf 10 Bezug genommen, in der eine modifizierte
Ausführungsform
des unter Bezugnahme auf 8 bis 9 beschriebenen Getriebes
dargestellt ist. In 10 sind
die gleichen Bezugszeichen wie in 8 verwendet
worden, um auf entsprechende Teile zu verweisen, wobei unterschiedliche
Teile mit einer Anfangsziffer 9 versehen sind. Dieses Getriebe unterscheidet
sich von dem gemäß 8 lediglich durch die Hinzufügung eines
Leerlaufrads 900, das zwischen dem ersten Zahnrad 878 und
dem zweiten Zahnrad 879 eingefügt worden ist, so daß das Zahnrad 878 von
dem Zahnrad 879 in der gleichen Richtung wie die Drehrichtung
des Zahnrads 879 angetrieben ist. Folglich dreht sich bei
diesem Getriebe das erste Sonnenrad 836 in der entgegengesetzten
Richtung zu dem Träger 830.
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Im hydrostatischen Bereich, d. h.
wenn die Kupplung 8H in Eingriff steht und die Vorwärts- und Rückwärtskupplungen 8F und 8R gelöst sind,
drehen sich folglich das Snnenrad 836 und der Träger 830 in
entgegengesetzten Richtungen, und das Ringelement 840 wird
relativ langsam in Vorwärtsrichtung
und das zweite Sonnenrad 831 relativ schnell angetrieben,
und die absolute Drehzahl steigt ausgehend von 0 an, wenn der Winkel
der Taumelscheibe vergrößert wird.
Das Ringelement wird mittels einer ersten Ausgangskupplung 971 mit
der Welle 869 und dadurch mit dem Ausgangselement 812F und R verbunden.
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Bei maximalem Winkel der Taumelscheibe
in der Vorwärtsrichtung
dreht sich das erste Sonnenrad 836 in einer „Rückwärts"-Richtung mit der
Drehzahl A des Eingangsteils 872, während sich der Träger 830 in
einer „Vorwärts"-Richtung mit der
Drehzahl A dreht, d. h. synchron mit dem ersten Eingangsleerlaufrad 873.
Als Folge hiervon kann die Vorwärtskupplung 8F in
Eingriff gebracht werden und dann die Kupplung 8H gelöst werden.
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Bei dem genannten maximalen Vorwärtswinkel
der Taumelscheibe, weil sich das erste Sonnenrad 836 und
der Träger 830 mit
maximalem Drehzahlunterschied in entgegengesetzten Richtungen drehen,
dreht sich das Ringelement 840 bei minimaler Drehzahl,
und die erste Ausgangskupplung 971 verbleibt im Eingriff,
um weiterhin eine Antriebskraft von dem Ringelement 840 über die
Welle 869 an die Ausgangsteile 812F und 812R zu übertragen,
wie dies bei dem hydrostatischen Antrieb der Fall ist.
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Der Winkel der Taumelscheibe wird
dann auf null reduziert und anschließend auf den vollen negativen Winkel
der Taumelscheibe vergrößert, wodurch
eine Verlangsamung des ersten Sonnenrades 836 und dann eine
Umkehr von dessen Drehungsrichtung veranlaßt wird, während der Träger 830 weiterhin
bei der Eingangsdrehzahl A gedreht wird. Bei vollem negativen Winkel
der Taumelscheibe wird dann auch das erste Sonnenrad 836 mit
einer Drehzahl A in einer „Vorwärts"-Richtung gedreht,
so daß sowohl
der Träger 830 als
auch das Sonnenrad 836 in der gleichen Richtung mit der
gleichen Drehzahl A gedreht werden. Daher werden die beiden Ausgangsteile 860 und 861 des
Getriebes in ähnlicher
Weise mit der Drehzahl A gedreht. Diese Situation ist die gleiche
wie die, die in dem hydrostatischen Bereich des Getriebes, das in 13 dargestellt ist, erhalten wird. Demgemäß kann eine
zweite Ausgangskupplung 965, die auch eine Bereichswechselkupplung bildet,
dann in Eingriff gebracht werden, und die erste Ausgangskupplung 971 wird
gelöst.
Die Antriebskraft wird dann in einer exakt ähnlichen Art und Weise zu der
im Vorwärtsbereich
2 des Getriebes nach 8 übertragen,
und die weitere Arbeitsweise des Getriebes über die Bereiche 3 und 4 ist
genau wie vorstehend in Verbindung mit dem Getriebe nach 8 beschrieben.
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Wenn ein Betrieb in umgekehrter bzw.
Rückwärtsrichtung
gewünscht
ist, wird der Winkel der Taumelscheibe der Pumpe 819 in
der umgekehrten Richtung vergrößert, um
eine Drehung des Ringelements 840 in der umgekehrten Richtung
zu veranlassen, so daß eine
Antriebskraft in umgekehrter Richtung über die Kupplung 971 an
die Ausgangselemente 812F und R übertragen
wird. Wenn der maximale umgekehrte Winkel der Taumelscheibe erreicht
worden ist, dreht sich das Sonnenrad 836 mit der Drehzahl
A, allerdings in der umgekehrten Richtung, so daß die Umkehrkupplung 8R in
Eingriff gebracht werden kann und kurz danach die Kupplung 8S gelöst werden
kann. Der Betrieb setzt sich dann fort wie in der Vorwärtsrichtung,
außer
daß sich
selbstverständlich
die Elemente des Getriebes in umgekehrter Richtung bewegen. Wiederum,
wenn gewünscht, kann
der vierte Bereich für
die umgekehrte Richtung weggelassen werden, wenn es nicht gewünscht ist,
daß das
Fahrzeug in der Lage ist, in umgekehrter Richtung in diesem Geschwindigkeitsbereich
zu arbeiten.
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Das unter Bezugnahme auf 10 beschriebene Getriebe
ist daher hinsichtlich seiner Funktion das gleiche wie das unter
Bezugnahme auf 8 beschriebene,
mit der Ausnahme, daß der
hydrostatische Bereich verkürzt
ist und ein erster Bereich zwischen dem verkürzten hydrostatischen Bereich
und den zweiten Bereichen eingefügt
ist, sowohl in Vorwärts-
als auch in Rückwärtsrichtung.
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Ein unter Bezugnahme auf 8 bis 10 beschriebenes Getriebe kann einen
Differentialgetriebesatz 500, 800 aufweisen, wie
er unter Bezugnahme auf eine der 2 bis 10
beschrieben ist, wenn dies zweckmäßig ist. Die Differentialgetriebesätze 500, 800 nach 1 bis 10 können,
wenn gewünscht,
in anderen Anwendungen eingesetzt werden.
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Ein Getriebe, wie es vorstehend beschrieben
ist, kann in einer beliebigen Anwendung eingesetzt werden, ist allerdings
speziell zur Verwendung in einem Baufahrzeug der Bauart vorgesehen,
bei der ein bewegbares Anbauteil vorhanden ist. Ein solches Fahrzeug
ist in 11 und 12 dargestellt, wobei ein
Fahrzeug 1001 mit einer vorderen Ladeeinrichtung 1002 und
einer hinteren Hack- und Baggereinrichtung 1003 versehen
ist, die jeweils in herkömmlicher
Weise ausgeführt
sind. Die vordere Ladeeinrichtung 1002 weist eine Schaufel 1003 auf,
die schwenkbar an einem Paar von beabstandeten parallelen Hubarmen 1004 gehalten
ist, die über hydraulische
Stößel 1005 zur
anhebenden und absenkenden Bewegung schwenkbar an dem Fahrzeug gehalten
sind. Außerdem
sind die Arme mit einem Paar Vorschubstößel 1006 versehen,
um eine Vorschubbewegung der Schaufel 1003 um ihre schwenkbare
Verbindung mit den Armen 1004 über ein Vorschubgestänge 1007 zu
veranlassen.
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Die hintere Hack- und Baggereinrichtung 1003 weist
eine Schaufel 1008 auf, die schwenkbar mit einem Löffelarm 1009 verbunden
ist und zur Vorschubbewegung relativ dazu mittels eines Vorschubstößels 1010 und
eines Vorschubgestänges 1011 bewegbar
ist. Der Löffelarm 1009 ist
am oberen Ende eines Auslegers 1012 unter der Steuerung
eines Löffelarmstößels 1013 schwenkbar
beweglich, wobei der Ausleger seinerseits mittels eines Anhebe-
und Absenkstößels 1014 auf
und ab bewegbar ist. Der Ausleger 1012 ist ferner um eine
vertikale Achse schwenkbar und kann auch quer zur Rückseite
des Zugfahrzeugs verschoben werden.
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Das Fahrzeug 1001 weist
einen Motor 1014 auf, der Antriebskraft über das
Fahrzeug bereitstellt und auch Hydraulikfluid zur Betätigung der
vorderen Ladeeinrichtung und der hinteren Hack- und Baggereinrichtung
unter Druck setzt. Außerdem
weist das Fahrzeug vier mit dem Boden in Eingriff kommende Räder 1015 auf.
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Die Räder 1015 werden durch
den Motor 1014 über
ein Getriebe T angetrieben, das so wie eines der vorstehend beschriebenen
Getriebe und Ausführungen
ausgeführt
ist, wobei das Eingangsteil des Getriebes T von dem Motor 1014 über eine
Welle 1016 angetrieben ist und ein hinteres Ausgangselement
des Getriebes mit einer hinteren Antriebswelle 1017 verbunden
ist, die über
ein Differentialgetriebe 1018 und Antriebswellen 1019 mit
den hinteren Rädern
des Fahrzeugs verbunden ist. Ein vorderes Ausgangsteil ist über eine
Welle 1020 angeschlossen, um die vorderen Räder über ein
Differentialgetriebe 1021 und Antriebswellen 1022 anzutreiben.
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Wenn gewünscht, können lediglich die hinteren
Räder des
Fahrzeugs angetrieben sein, wobei dann in diesem Fall das vordere
Antriebselement und die zugehörige
Welle 1020, das Differentialgetriebe 1021 und die
Antriebswellen 1022 weggelassen werden können.
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Die Merkmale, die in der vorangehenden
Beschreibung oder in den folgenden Ansprüchen oder in den beigefügten Zeichnungen
offenbart und in ihren speziellen Formen oder in Form einer Einrichtung
zum Ausführen
der offenbarten Funktion dargestellt sind, oder ein Verfahren oder
eine Vorgehensweise zum Erzielen eines offenbarten Ergebnisses,
oder eine Klasse oder Gruppe von Stoffen oder Zusammensetzungen,
je nach dem, kann getrennt oder in beliebiger Kombination solcher
Merkmale zur Realisierung der Erfindung in unterschiedlichen Formen
verwendet werden. Weitere Merkmale des beschriebenen stufenlos verstellbaren
Antriebsgetriebes sind in der EP-A-0663048 beansprucht.
