Leistunqsverzweiqunqsαetriebe

Die Erfindung betrifft ein Leistungsverzweigungsgetriebe nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.

Die DE 10 2004 021 071 A1 offenbart ein Leistungsverzweigungsgetriebe mit einem mechanischen und einem hydraulischen Leistungszweig, wobei ein Antrieb ein Planetengetriebe antreibt, welches die Antriebsleistung an den mechanischen Leistungszweig und den hydraulischen Leistungszweig aufteilt, wobei der hydraulische Leistungszweig aus einer hydraulischen Pumpe und zwei hydraulischen Motoren besteht, wobei ein hydraulischer Motor permanent mit dem Abtrieb verbunden ist und ein anderer hydraulischer Motor über eine Kupplung mit dem Abtrieb verbindbar oder trennbar ist. Um den Abtrieb des Leistungsverzweigungsgethebes von einer Drehrichtung für Vorwärtsfahrt in eine Drehrichtung für Rückwärtsfahrt umzusteuern, ist eine Pumpe zu verwenden, welche bei gleicher Eingangsdrehrichtung so umsteuerbar ist, dass der geförderte Volumenstrom umkehrbar ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Leistungsverzweigungsgetriebe zu schaffen, bei welchem eine einfach aufgebaute hydraulische Pumpe oder ein einfach aufgebauter elektrischer Generator verwendet werden kann.

Die Aufgabe wird mit einem, auch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs aufweisenden, gattungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebe gelöst.

Das erfindungsgemäße Leistungsverzweigungsgetriebe weist einen Antrieb auf, welcher beispielsweise von einem Verbrennungsmotor angetrieben

wird. Dem Antrieb nachgeschaltet ist ein Reversiergetriebe angeordnet, welches ein Planetengetriebe entweder in einer ersten Drehrichtung oder beim Umschalten des Reversiergethebes in einer zweiten Drehrichtung antreibt. Das Planetengetriebe teilt die vom Reversiergetriebe abgegebene Leistung in einen mechanischen Leistungszweig und einen hydraulischen oder elektrischen Leistungszweig auf. Somit treibt das Planetengetriebe einerseits den Abtrieb und andererseits eine hydraulische Pumpe oder einen elektrischen Generator an, welcher wiederum mindestens zwei hydraulische oder elektrische Motoren antreibt. Dadurch, dass das Reversiergetriebe dem Planetengetriebe vorgeschaltet angeordnet ist, kann die hydraulische Pumpe oder der elektrische Generator einfach aufgebaut sein, da zur Umsteuerung der Drehrichtung des Abtriebs der Förderstrom der Pumpe nicht intern umgesteuert werden muß, sondern sich die Eingangsdrehrichtung an der Pumpe oder dem Generator ändert. Dadurch ist es möglich, die hydraulische Pumpe als Radialkolbenpumpe oder Schrägachsen-Axialkolbenpumpe auszuführen. Ein erster Motor ist permanent mit dem Abtrieb verbunden und ein zweiter Motor ist schaltbar, entweder über eine erste Untersetzungsstufe oder eine zweite Untersetzungsstufe, mit dem Abtrieb verbindbar. Vorzugsweise ist die Gesamtübersetzung, bestehend aus Hubvolumen des Motors und Untersetzungsgetriebe, über welche der permanent mit dem Abtrieb verbundene Motor mit dem Abtrieb in Verbindung steht, die mittlere (zweitgrößte) übersetzung, und der Motor, welcher schaltbar über zwei unterschiedliche übersetzungen mit dem Abtrieb verbindbar ist, ist einerseits mit der größten Gesamtübersetzung mit dem Abtrieb und andererseits mit der kleinsten Gesamtübersetzung mit dem Abtrieb verbindbar. Dadurch ist es möglich, beim Anfahren das Drehmoment des permanent mit dem Abtrieb verbundenen Motors und das Drehmoment des anderen Motors, welcher über die größte Gesamtübersetzung mit dem Abtrieb verbunden ist, zu verwenden. Zum Umschalten in einen zweiten Fahrbereich wird der mit verschiedenen übersetzungen schaltbare Motor auf sein Hubvolumen Null verstellt, und der pemanent mit dem Abtrieb verbundene Motor auf das Hubvolumen verstellt, welches dem zuvor vorhandenen Hubvolumen aus dem ersten

und dem zweiten Motor entspricht. Somit bleibt während dieser Schaltphase das Abtriebsdrehmoment gleich. Der sich nun auf Hubvolumen Null befindliche Motor wird über die mechanische Schalteinrichtung auf die andere kleinste Gesamtübersetzung umgeschaltet, und bei anschließendem Vergrößern des Hubvolumens des nun umgeschalteten Motors wird das Hubvolumen des permanent mit dem Abtrieb verbundenen Motors bis auf Hubvolumen Null verringert. Anschließend wird der über die mechanische Schalteinrichtung verbundene Motor in Richtung minimaleres Hubvolumen verstellt, bis das Leistungsver- zweigungsgetriebe ausschließlich über den mechanischen Leistungszweig den Abtrieb antreibt. Dadurch, dass beim Umschalten der mechanischen Schalteinrichtung das Hubvolumen des mit diesem in Verbindung stehenden hydraulischen Motors Null ist, kann durch Verändern des Hubvolumens des permanent mit dem Abtrieb verbundenen Motors auf das geförderte Drehmoment bzw. die geförderte Abtriebsdrehzahl reagiert werden, wodurch permanentes Schaltpendeln verhindert wird.

In einer weiteren Ausgestaltungsform der Erfindung steht mit dem Antrieb eine erste hydraulische Versorgungspumpe in Verbindung, welche den geschlossenen Kreislauf der hydraulischen Pumpe und der hydraulischen Motoren im Sinne einer Speisepumpe mit Druckflüssigkeit versorgt und gleichzeitig wird ein Teil der Druckflüssigkeit aus dem geschlossenen Kreis ausgespeist, um eine überhitzung zu verhindern, und welche hydraulischen Druck für die Schaltelemente des Reversiergetriebes und die Schaltelemente der unterschiedlichen übersetzung des Motors bereitstellt. Zusätzlich kann der hydraulische Druck dieser Pumpe auch zur Schmier- und Kühlversorgung des Leis- tungsverzweigungsgethebes verwendet werden. Das Leistungsverzweigungs- getriebe weist koaxial zum Antrieb einen Abtrieb auf, an welchem eine weitere hydraulische Pumpe zur Druckmittelversorgung weiterer Verbraucher angetrieben werden kann. Das Leistungsverzweigungsgethebe kann bei Arbeitsmaschinen, wie beispielsweise Radlader, verwendet werden. Da bei Arbeitsma-

schinen die Regelung des Drehmoments notwendig ist, besteht die Möglichkeit, das Abtriebsdrehmoment entweder über ein im Druckniveau verstellbares überdruckventil zu regeln, welches ermöglicht, das Fahrzeug so zu betreiben, dass beispielsweise die Räder nicht durchdrehen, wobei die Fördermenge der Pumpe so nachgeregelt wird, dass eine überhitzung des Antriebs vermieden wird, oder es besteht die Möglichkeit, das Ausschwenken der Pumpe derart auszuführen, dass der Arbeitsdruck über eine geeignete Steuereinrichtung den Druck zur Verstellung der Pumpe limitiert und damit das maximal erreichbare Abtriebsmoment limitiert.

In einer weiteren Möglichkeit wird durch Regelung der Schluckvolumina mindestens eines Motors, beispielsweise des mit schaltbarer übersetzung im Antriebsstrang befindlichen Motors, das Drehmoment reduziert bzw. geregelt. Die Regelungen des Drehmoments können in Abhängigkeit der Fahrpedalstellung erfolgen. Da der mit schaltbarer übersetzung mit dem Abtrieb verbundene Motor die größte Gesamtübersetzung aufweist, wird durch die Hubvolumenregelung dieses Motors bei Reduzierung des Hubvolumens der größte Drehmomentabfall am Abtrieb verwirklicht.

Weitere Merkmale sind der Figuren-Beschreibung zu entnehmen. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schema des Leistungsverzweigungsgetriebes mit einem Reversiergethebe mit Zwischenrad und einem Planenetengetriebe mit Doppelplaneten;

Fig. 2 ein Schema eines Leistungsverzweigungsgetriebes mit einem Reversiergethebe ohne Zwischenrad und einem PIa- tengetriebe mit Doppelplaneten;

Fig. 3 ein Schema eines Leistungsverzweigungsgetriebes mit einem einfachen Planetengetriebe mit dem Antrieb der Pumpe über das Hohlrad;

Fig. 4 ein Schema eines Leistungsverzweigungsgetriebes mit einem einfachen Planetengetriebe mit dem Antrieb der

Pumpe über das Sonnenrad und Fig. 5 ein Schema eines Leistungsverzweigungsgetriebes mit einem einfachen Planetengetriebe mit dem Antrieb der

Pumpe über das Sonnenrad.

Fig. 1 :

Ein Verbrennungsmotor 1 treibt einen Antrieb 2 des Leistungsverzweigungsgetriebes an. Der Antrieb 2 treibt eine Versorgungspumpe 3 und eine weitere Pumpe 4 zur Versorgung weiterer Verbraucher an. Der Antrieb 2 treibt über eine Kupplung 5 ein Stirnrad 6 an, wobei die Kupplung 5 und das Stirnrad 6 koaxial zum Antrieb 2 angeordnet sind. Der Antrieb 2 treibt gleichzeitig über das Stirnrad 7 ein Stirnrad 8 an, welches über eine Kupplung 9 mit einem Stirnrad 10 verbindbar ist, wobei das Stirnrad 10 über das Stirnrad 1 1 mit dem Stirnrad 6 in Wirkverbindung steht. Das Stirnrad 6 treibt den Planetenträger 12 eines Planetengetriebes 13 an. Werden die Kupplung 5 im Schließsinne und die Kupplung 9 im öffnungssinne betätigt, so wird der Planetenträger 12 in einer ersten Drehrichtung angetrieben. Werden die Kupplung 5 im öffnungssinne und die Kupplung 9 im Schließsinne betätigt, so wird der Planetenträger 12 in einer zweiten Drehrichtung angetrieben. Der Planetenträger 12 treibt ein Doppelplanetenrad 14, welches auf dem Planetenträger 12 gelagert ist, an, welches einerseits mit einem Sonnenrad 15 und andererseits mit dem Sonnenrad 16 in Wirkverbindung steht. Das Sonnenrad 15 treibt eine hydraulische Pumpe 17 an. Die hydraulische Pumpe 17 kann auch als elektrischer Generator ausgeführt sein. Da die Drehrichtung der Pumpe vom Reversiergethebe 18 vorgegeben wird, kann die Pumpe 17 als Radialkolbenpumpe oder als Schrägachsenpumpe ausgeführt sein. Das Sonnenrad 16 treibt über ein Stirnrad 19 ein Stirnrad 20, ein Stirnrad 21 und das Stirnrad 22 an, welches drehfest mit dem Abtrieb 23 verbunden ist. Das Planetengetriebe 13 teilt somit die Leistung vom Reversiergetriebe 18, welche über den Planetenträger 12 eingeleitet wird,

in einen mechanischen Leistungszweig über das Stirnrad 19 und einen hydraulischen Leistungszweig über das Sonnenrad 15 bzw. die Pumpe 17 auf. Die Pumpe 17 treibt einen ersten Motor 24 und einen zweiten Motor 25 hydraulisch an. Wenn die Pumpe 17 als elektrischer Generator ausgeführt ist, sind der Motor 24 und der Motor 25 als elektrische Motoren ausgeführt. Der zweite Motor 25 ist über das Stirnad 21 und das Stirnrad 22 permanent mit dem Abtrieb 23 verbunden. Der erste Motor 24 ist über die Schalteinrichtung 26, welche als Synchronisierung ausgeführt sein kann, in einer ersten Schaltstellung über das Stirnrad 27 und das Stirnrad 28 und das Stirnrad 29 mit dem Stirnrad 30 und über dieses mit dem Abtrieb 23 verbunden. Das Stirnrad 28 und das Stirnrad 29 sind koaxial zueinander angeordnet und das Stirnrad 30 ist drehfest mit dem Abtrieb 23 verbunden. Das abgegebene Drehmoment des zweiten Motors 25 bei maximalem Hubvolumen in Verbindung mit der übersetzung des Stirnrades 21 und des Stirnrades 22 ist kleiner als das abgegebene Drehmoment des ersten Motors 24 in Verbindung mit der übersetzung des Stirnrades 27 mit dem Stirnrad 28 und dem Stirnrad 29 mit dem Stirnrad 30. Das abgegebene Drehmoment des ersten Motors 24 bei seinem maximalen Hubvolumen in Verbindung mit dem Stirnrad 27, dem Stirnrad 28, dem Stirnrad 29 und dem Stirnrad 30 ist größer als das abgegebene Drehmoment des ersten Motors 24 bei seinem maximalen Hubvolumen in Verbindung mit dem Stirnrad 20, dem Stirnrad 21 und dem Stirnrad 22. Um mit dem Leistungsverzwei- gungsgetriebe anzufahren, ist die Schalteinrichtung 26 so geschaltet, dass der erste Motor 24 über das Stirnrad 27, das Stirnrad 28, das Stirnrad 29 und das Stirnrad 30 mit dem Abtrieb 23 verbunden sind, und die Hubvolumina des ersten Motors 24 und des zweiten Motors 25 sind auf maximales Hubvolumen verstellt. Wird die Pumpe 17 nun so verstellt, dass diese Druckmittel fördert, so wird am Abtrieb 23 das maximale Drehmoment erreicht. Durch Reduzieren der Hubvolumina des ersten Motors 24 und des zweiten Motors 25 wird die Drehzahl des Abtriebs 23 erhöht. Soll über die Schalteinrichtung 26 in die nächste Schaltstellung gewechselt werden, wird der erste Motor 24 auf ein Hubvolumen Null verstellt und der zweite Motor 25 in seinem Hubvolumen so verstellt, dass

das Abtriebsdrehmoment am Abtrieb 23 erhalten bleibt. Da in diesem Zustand des Hubvolumen des zweiten Motors ebenfalls verändert werden kann, kann, je nach Anforderung, das Drehmoment oder die Drehzahl am Abtrieb 23 noch verändert werden, wodurch Schaltpendeln verhindert wird. Soll die Schalteinrichtung 26 in die zweite Schaltstellung verstellt werden, so ist dies ohne Veränderung des Abtriebsdrehmoments am Abtrieb 23 möglich, da das Hubvolumen des ersten Motors 24 Null ist. Nach Umschalten der Schalteinrichtung 26 ist das Stirnrad 20 mit dem ersten Motor 24 verbunden und das Hubvolumen des ersten Motors 24 kann bei gleichzeitiger Reduzierung des Hubvolumens des zweiten Motors 25 ausgeschwenkt werden, wodurch das Abtriebsdrehmoment am Abtrieb 23 konstant bleibt. Um die Abtriebsdrehzahl zu erhöhen, wird der zweite Motor 25 nun in seinem Hubvolumen so weit reduziert, dass er ein Hubvolumen Null aufweist. Durch weiteres Reduzieren des Hubvolumens des ersten Motors 24 erhöht sich die Drehzahl des Abtriebs 23 weiter. Das Hubvolumen des ersten Motors 24 wird nun auf Null reduziert, bis die volle Leistung über den mechanischen Leistungszweig über das Stirnrad 19 abgegeben wird. Dadurch, dass das Planetengetriebe 13 dem Reversiergethebe 18 nachgeschaltet angeordnet ist, wird ein Leistungsverzweigungsgethebe geschaffen, welches den gleichen Wirkungsgrad in einer Vorwärtsfahrtrichtung und einer Rückwärtsfahrtrichtung gewährleistet. Zusätzlich können die Kupplungen 5 und 9 in ihrer Dimensionierung kleiner ausgebildet werden, da nur das Antriebsdrehmoment des Verbrennungsmotors 1 übertragen werden muß.

Fig. 2:

Diese unterscheidet sich von der Fig. 1 dadurch, dass das Reversiergethebe 18 einfacher aufgebaut ist. Das Stirnrad 10 und das Stirnrad 6 stehen in direkter Wirkverbindung mit dem Planetenträger 12, wodurch das Zwischenrad 1 1 in der Fig. 1 entfallen kann. Die weiteren Funktionen können der Beschreibung der Fig. 1 entnommen werden.

Fig. 3:

Diese unterscheidet sich von der Fig. 2 dadurch, dass das Planetengetriebe 13 als Einfachplanetengetriebe aufgebaut ist, wobei der Planetenträger 12 das Planetenrad 31 antreibt, welches einerseits mit dem Sonnenrad 16 und andererseits mit dem Hohlrad 32 in Wirkverbindung steht. Das Hohlrad 32 treibt ein Stirnrad 33 an, welches die Pumpe 17 antreibt. Die weiteren Funktionen sind mit der Beschreibung der Fig. 2 identisch.

Fig. 4:

Diese unterscheidet sich von der Fig. 3 dadurch, dass das Hohlrad 32 das Stirnrad 19 antreibt und das Sonnenrad 16 über das Stirnrad 33 die Pumpe 17 antreibt. Die weiteren Funktionen der Beschreibung sind der Fig. 3 zu entnehmen.

Fig. 5:

Das Leistungsverzweigungsgethebe dieser Figur unterscheidet sich vom Leistungsverzweigungsgethebe nach der Fig. 4 dadurch, dass die Pumpe 17 direkt mit dem Sonnenrad 16 verbunden und somit koaxial zum Planetengetriebe 13 angeordnet ist. Die weiteren Funktionen der Beschreibung sind der Fig. 4 zu entnehmen.

Bezuqszeichen

1 Verbrennungsmotor

2 Antrieb

3 Versorgungspumpe

4 Versorgungspumpe

5 Kupplung

6 Stirnrad

7 Stirnrad

8 Stirnrad

9 Kupplung

10 Stirnrad

11 Stirnrad

12 Planetenträger

13 Planetengetriebe

14 Doppelplanetenrad

15 Sonnenrad

16 Sonnenrad

17 Pumpe

18 Reversiergetriebe

19 Stirnrad

20 Stirnrad

21 Stirnrad

22 Stirnrad

23 Abtrieb

24 erster Motor

25 zweiter Motor

26 Schalteinrichtung

27 Stirnrad

Stirnrad

Stirnrad

Stirnrad

Planetenrad

Hohlrad

Stirnrad