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Patent Searching and Data


Title:
POWER SPLIT TRANSMISSION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/035238
Kind Code:
A1
Abstract:
The power split transmission has an input shaft (3), which drives the countershaft (7) via the gear (4), which countershaft is operatively connected to the variator (11) and to the auxiliary output shaft (14). It is thus possible to couple the variator (11) and the auxiliary output shaft (14) to the input shaft (3) by means of few cylindrical gears and shafts.

Inventors:
RECHENBACH PHILIPP (DE)
REICK BENEDIKT (DE)
HIMMELSBACH RAPHAEL (DE)
MURO GIUSEPPE (DE)
GÖTZ FELIX (DE)
Application Number:
PCT/EP2019/068930
Publication Date:
February 20, 2020
Filing Date:
July 15, 2019
Export Citation:
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Assignee:
ZAHNRADFABRIK FRIEDRICHSHAFEN (DE)
International Classes:
F16H37/04
Domestic Patent References:
WO2017049049A12017-03-23
Foreign References:
US20170284517A12017-10-05
DE102012204477A12013-09-26
DE19749074A11999-05-20
DE10304917A12004-08-19
EP0889260A21999-01-07
DE10128076A12002-12-12
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Claims:
Patentansprüche

1. Leistungsverzweigungsgetriebe mit einer Eingangswelle (3), welche mit einer An- triebsmaschine (1 ) verbindbar ist, mit mehreren koaxial zur Eingangswelle (3) ange- ordneten Planetenstufen (P1 , P2, P3) und mit Kupplungen (K1 , K2, K3, K4), mittels welchen mehrere Fahrbereiche schaltbar sind und mit einer Kupplung für Vorwärts- fahrt (KV) und einer Kupplung für Rückwärtsfahrt (KR), wobei die Eingangswelle (3) durch das Leistungsverzweigungsgetriebe hindurchgeführt ist und am Ende der Ein- gangswelle (3), welches der Antriebsmaschine (1 ) gegenüberliegt, die Eingangswelle (3) mit einem Zahnrad (4) eines Stirnradgetriebes (5) verbunden ist und ein erster Variator (11 ) mit diesem Stirnradgetriebe (5) in Wirkverbindung steht und ein zweiter Variator (15) mit einer Planetenstufe (P1 ) in Wirkverbindung steht, dadurch gekenn- zeichnet, dass entlang der Erstreckung der Eingangswelle (3) die Kupplung für Vor- wärtsfahrt (KV) und die Kupplung für Rückwärtsfahrt (KR) zwischen den Variatoren (11 , 15) und dem Zahnrad (4) des Stirnradgetriebes (5), welches mit der Eingangs- welle (3) verbunden ist, angeordnet ist.

2. Leistungsverzweigungsgetriebe mit einer Eingangswelle (3), welche mit einer An- triebsmaschine (1 ) verbindbar ist, mit mehreren koaxial zur Eingangswelle (3) ange- ordneten Planetenstufen (P1 , P2, P3) und mit Kupplungen (K1 , K2, K3, K4), mittels welchen mehrere Fahrbereiche schaltbar sind und mit einer Kupplung für Vorwärts- fahrt (KV) und einer Kupplung für Rückwärtsfahrt (KR), wobei die Eingangswelle (3) durch das Leistungsverzweigungsgetriebe hindurchgeführt ist und am Ende der Ein- gangswelle (3), welches der Antriebsmaschine (1 ) gegenüberliegt, die Eingangswelle (3) mit einem Zahnrad (4) eines Stirnradgetriebes (5) verbunden ist und ein erster Variator (11 ) mit diesem Stirnradgetriebe (5) in Wirkverbindung steht und ein zweiter Variator (15) mit einer Planetenstufe (P1 ) in Wirkverbindung steht, dadurch gekenn- zeichnet, dass der erste Variator (11 ) mit der Eingangswelle (3) über eine Vorgelege- welle (7) und vier Stirnräder (4, 8, 6, 9) gekoppelt ist.

3. Leistungsverzweigungsgetriebe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Variatoren (11 , 15) entlang der Erstreckung der Eingangswelle (3) im Bereich der Planetenstufen (P1 , P2, P3) und der Kupplungen (K1 , K2, K3, K4), mit welchen die Fahrbereiche schaltbar sind, angeordnet ist.

4. Leistungsverzweigungsgetriebe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Variatoren (11 , 15) entlang der Erstreckung der Eingangswelle (3) zwischen der Antriebsmaschine (1 ) und der Planetenstufe (P1 ) angeordnet ist.

5. Leistungsverzweigungsgetriebe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Leistungsverzweigungsgetriebe einen Getriebegehäuseabschnitt aufweist, in welchem die Variatoren (11 , 15) angeordnet sind und einen von diesem getrennten Gehäuseabschnitt aufweist, in welchem die Planetenstufen (P1 , P2, P3) angeordnet sind.

6. Leistungsverzweigungsgetriebe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Variator (11 ), welcher mit der Eingangswelle (3) in Wirkverbindung steht, an der Außenseite der Planetenstufen (P1 , P2, P3) angeordnet ist und der Variator (15), welcher mit der Planetenstufe (P1 ) in Wirkverbindung steht, entlang der Erstreckung der Eingangswelle (3) zwischen dem Ende der Eingangswelle (3), welches mit der Antriebsmaschine (1 ) verbindbar ist und den Planetenstufen (P1 , P2, P3) angeordnet ist.

7. Leistungsverzweigungsgetriebe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Variator (11 ), welcher mit der Eingangswelle (3) in Wirkverbindung steht, eine Antriebswelle (10) aufweist, welche mit dem Stirnrad (9) verbunden ist, welches mit dem Stirnrad (8) einer Vorgelegewelle (7) im Eingriff steht, wobei die Vorgelegewelle (7) mit einem weiteren Stirnrad (6) verbunden ist, welches mit dem Zahnrad (4) des Stirnradgetriebes (5) kämmt, welches mit der Eingangswelle (3) verbunden ist.

8. Leistungsverzweigungsgetriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Nebenabtriebswelle (14) zum Antrieb von Nebenverbrauchern mit einem Stirn- rad (13) verbunden ist, welches über ein weiteres Stirnrad (12) mit dem Stirnrad (8) der Vorgelegewelle (7) kämmt.

9. Leistungsverzweigungsgetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Stirnrad (9), welches mit der Antriebswelle des Variators (11 ) verbunden ist, mit einem Stirnrad (8) der Vorgelegewelle (7) kämmt, welche über das weitere Stirnrad (12) mit dem Stirnrad (13) der Nebenabtriebswelle (14) kämmt.

10. Leistungsverzweigungsgetriebe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Variatoren (11 , 15) als elektrische Maschinen ausgebildet sind.

11. Leistungsverzweigungsgetriebe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Variatoren (11 , 15) koaxial zur Eingangswelle (3) angeordnet sind.

12. Leistungsverzweigungsgetriebe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Variatoren (11 , 15) an entgegengesetzten Stellen außerhalb der Planetenstufen (P1 , P2, P3) angeordnet sind.

13. Leistungsverzweigungsgetriebe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Variatoren (11 , 15) nahezu die gleiche Größe aufweisen.

14. Leistungsverzweigungsgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stirnrad (9) mit dem ersten Variator (11 ) drehfest verbunden ist, zwei Stirnräder (8, 6) mit der Vorgelegewelle (7) drehfest verbunden sind und ein Stirnrad (4) mit der Eingangswelle (3) drehfest verbunden ist.

Description:
Leistunqsverzweiqunqsqetriebe

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

Gattungsgemäße Leistungsverzweigungsgetriebe werden insbesondere für landwirt- schaftliche oder kommunale Nutzfahrzeuge verwendet. Ein derartiges landwirtschaft- liches Nutzfahrzeug ist beispielsweise ein Traktor.

Die DE 101 28 076 A1 offenbart ein Leistungsverzweigungsgetriebe, bei welchem eine Eingangswelle durch das Getriebe hindurchgeführt ist und über ein Stirnradge- triebe einen Variator antreibt und die Eingangswelle mit einem Nebenabtrieb, bei- spielsweise mit Pumpen für die Arbeitshydraulik, in Wirkverbindung steht. Der Antrieb weist mehrere Planetenstufen und Kupplungen auf, mit welchen Fahrbereiche schalt- bar sind sowie eine Kupplung für Vorwärtsfahrt und eine Kupplung für Rückwärts- fahrt, mit welcher sich die Fahrtrichtung auswählen lässt. Diese Art von Getriebe wird auch als primär gekoppeltes leistungsverzweigtes Getriebe bezeichnet.

Der Begriff Variator bezeichnet eine Variatormaschine in einem Leistungsverzwei- gungsgetriebe.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein leistungsverzweigtes Ge- triebe zu schaffen, mittels welchem die Arbeitshydraulikpumpen und die Variatoren auf einfache Weise antreibbar sind und das Getriebe bezüglich der Variatoren modu- lar aufgebaut sein kann.

Die Aufgabe wird mit einem auch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptan- spruchs aufweisenden gattungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebe gelöst.

Erfindungsgemäß weist das Leistungsverzweigungsgetriebe eine Eingangswelle auf, welche mit einem Antriebsmotor, beispielsweise einem Verbrennungsmotor, verbind- bar ist und welche durch das gesamte Leistungsverzweigungsgetriebe hindurchge- führt ist. Koaxial zu dieser Eingangswelle sind mehrere Planetenstufen angeordnet, welche mit Kupplungen so angesteuert werden können, dass mehrere Fahrbereiche schaltbar sind. Auch die Kupplungen sind koaxial zur Eingangswelle angeordnet.

Des Weiteren weist das Leistungsverzweigungsgetriebe eine Kupplung für Vorwärts- fahrt und eine Kupplung für Rückwärtsfahrt auf, welche den Planetenstufen nachge- ordnet angeordnet ist. Auf der, dem Antriebsmotor entgegengesetzten Ende der Ein- gangswelle, ist ein Zahnrad mit der Antriebswelle verbunden. Über dieses Zahnrad wird ein Variator und ein Nebenabtrieb, beispielsweise für die Arbeitshydraulik und/o- der die Lenkpumpen, angetrieben.

In einer Ausgestaltungsform der Erfindung ist das Zahnrad, welches mit der Ein- gangswelle verbunden ist, in Wirkverbindung mit einem Stirnrad einer Vorgelege- welle, deren weiteres Stirnrad mit dem Stirnrad der Antriebswelle des Variators kämmt. Zusätzlich kämmt dieses Stirnrad über ein Zwischenrad mit einem Stirnrad, welches die Welle des Nebenabtriebs antreibt. Dadurch ist es möglich, die Variatoren entweder seitlich außerhalb der Planetenstufen oder zwischen dem Antriebsmotor und den Planetenstufen anzuordnen. Vorzugsweise sind die Variatoren als elektri- sche Maschinen ausgebildet, welche durch diese Erfindung in einem separaten Ge- triebegehäuse gelagert sein können. Sind die Variatoren außerhalb der Planetenstu- fen angeordnet, so sind die Variatoren parallel zur Eingangswelle angeordnet.

Sind die Variatoren nicht neben den Planetenstufen angeordnet, sondern koaxial zu der Eingangswelle, so kann der Raum neben den Planetenstufen genutzt werden um die Leistungselektronik für die Variatoren, welche als elektrische Maschinen ausge- bildet sind, anzuordnen. Die Leistungselektronik kann hierbei innerhalb des Getrie- begehäuses oder außerhalb des Getriebegehäuses angeordnet und am Getriebege- häuse befestigt sein.

In einer weiteren Ausgestaltungsform der Erfindung sind die beiden Variatoren als elektrische Maschinen nahezu gleicher Größe ausgebildet, wodurch der Variator, welcher mit der Planetenstufe in Wirkverbindung steht, eine niedrigere Drehzahl auf- weisen kann. Dadurch besteht die Möglichkeit, eine verhältnismäßig lange Welle, welche über die gesamte Getriebebaulänge reichen kann, zum Antrieb des Variators, welcher über das Stirnradgetriebe mit der Eingangswelle angetrieben wird, zu ver- wenden. Weitere Merkmale sind der Figurenbeschreibung zu entnehmen.

Es zeigen

Fig. 1 eine Ausgestaltung des Getriebes mit parallel zur Eingangswelle angeordne- ten Variatoren

Fig. 2 ein Leistungsverzweigungsgetriebe mit den elektrischen Variatoren zwischen der Antriebsmaschine und den Planetenstufen

Fig. 3 ein Leistungsverzweigungsgetriebe mit den Variatoren in einem separaten Ge- triebegehäuse und

Fig. 4 ein Leistungsverzweigungsgetriebe mit einem Variator zwischen der Antriebs- maschine und den Planetenstufen und einem Variator parallel zur Eingangs- welle im Bereich der Planetenstufen.

Figur 1 :

Eine Antriebsmaschine 1 , beispielsweise ein Verbrennungsmotor oder ein Elektromo- tor, treibt über einen Schwingungsdämpfer 2 eine Eingangswelle 3 an. Die Eingangs- welle 3 erstreckt sich durch das gesamte Getriebe und treibt das Zahnrad 4 an, mit welchem die Eingangswelle 3 wirkverbunden ist. Die Eingangswelle 3 kann einstü- ckig oder mehrstückig ausgebildet sein. Das Zahnrad 4 des Stirnradgetriebes 5 treibt das Stirnrad 6 an. Das Stirnrad 6 ist mit der Vorgelegewelle 7 verbunden und treibt das Stirnrad 8 an. Über das Zwischenrad 12 wird das Stirnrad 13 angetrieben, wel- ches die Welle für den Nebenabtrieb 14 antreibt. Mit dieser Welle 14 können hydrau- lische Pumpen, beispielsweise der Arbeitshydraulik, der Lenkpumpen oder Getriebe- pumpe angetrieben werden. Mit dem Stirnrad 9 ist die Antriebswelle 10 verbunden, welche den Variator 11 antreibt. Der Variator 11 kann als elektrische Maschine aus- gebildet sein. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, den Variator 11 als hydrauli sche Maschine auszubilden. Das Sonnenrad 20 der ersten Planetenstufe P1 ist mit dem Stirnrad 17 in Wirkverbindung, welches mit dem Stirnrad 21 kämmt. Das Stirn- rad 21 ist mit der Antriebswelle 16 verbunden, welche mit dem Variator 15 in Wirkver- bindung steht. Der Variator 15 kann als elektrische Maschine ausgebildet sein. Es besteht jedoch die Möglichkeit, dass der Variator 15 als hydraulische Maschine aus- gebildet ist. Über die Kupplungen K1 , K2, K3 und K4 sowie der Bremse B lassen sich die Planetenstufe P1 , Planetenstufe P2, Planetenstufe P3 und Planetenstufe P4 so schalten, dass vier Fahrbereiche schaltbar sind. Diese vier Fahrbereiche lassen sich über die Fahrtrichtungskupplungen KV und KR in Vorwärtsfahrtrichtung oder Rück- wärtsfahrtrichtung schalten. Entlang der Eingangswelle 3 ist der Variator 11 und der Variator 15 außerhalb der Planetenstufen P1 , P2 und P3 angeordnet. Vorzugsweise ist der Variator 11 und der Variator 15 nicht koaxial zueinander angeordnet, sondern verteilt am Umfang der Planetenstufen P1 , P2 und P3 angeordnet. Dadurch ist es möglich, die Antriebswelle 10 und die Antriebswelle 16 als kürzere Antriebswelle aus- zubilden. Die Sonnenräder der Planetenstufe P2 und P3 sind miteinander verbun- den. Das Flohlrad der Planetenstufe P2 und der Planetenträger der Planetenstufe P1 und P3 sind miteinander verbunden. Das Flohlrad der Planetenstufe P1 ist mit dem Planetenträger der Planetenstufe P2 verbunden.

Der Abtrieb zur Vorderachse 23 ist als Stirnrad ausgebildet. Indem der Abtrieb zur Vorderachse 23 zwischen dem Abtrieb zur Flinterachse 19 und dem Zahnrad 4 ange- ordnet ist, ist es möglich das Zahnrad 4 mit einem großen Durchmesser auszubilden und die Vorgelegewelle 7 ohne Zwischenrad mit der Eingangswelle 3 zu verbinden.

Figur 2:

Die Ausführung der Fig. 2 unterscheidet sich von der Ausführung der Fig. 1 im We- sentlichen dadurch, dass die Antriebswelle 10 länger ausgeführt ist und der Variator 11 und der Variator 15 zwischen der Antriebsmaschine 1 und der Planetenstufe P1 angeordnet ist und dass die Planetenstufe P1 , P2, P3 der Figur 1 durch einen Stu- fenplanetensatz ersetzt wurden und die Kupplung K3 jetzt den Planetenträger des Stufenplanetensatzes mit dem Flohlrad der Planetenstufe P4 koppelt, und nicht wie in Figur 1 den Planetenträger der Planetenstufe P4 koppelt. Indem der Variator 11 und der Variator 15 nahe an die Eingangswelle 3 angeordnet sein können, reicht eine Stirnradstufe aus, um den Variator 15 hochzutreiben. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, dass der Variator 11 und der Variator 15 in einem separaten Gehäuse angeordnet sein können. Des Weiteren kann durch diese Lösung ein schmal bauen- des leistungsverzweigtes Getriebe geschaffen werden. Die Planetenstufen P1 und P2 weisen einen gemeinsamen Planetenträger auf, auf dem die Stufenplaneten gela- gert sind. Das Sonnenrad der Planetenstufe P1 ist mit der Eingangswelle 3 verbun- den.

Figur 3:

Der Aufbau entspricht im Wesentlichen dem Aufbau der Fig. 2, wobei die Variatoren 11 und 15 in einem separaten Getriebegehäuse gelagert sind und die Antriebswelle 10 mehrstückig ausgeführt ist. Werden zwei gleich große elektrische Variatoren 11 und 15 verwendet, so kann die Drehzahl des Variators 11 verringert werden, da das im Betrieb maximal erforderliche Drehmoment des Variators 11 kleiner ist als das des Variators 15.

Figur 4:

Die Ausführung der Fig. 4 weist einen Variator 15 auf, welcher zwischen der An- triebsmaschine 1 und der Planetenstufe P1 angeordnet ist, wobei der Variator 11 au- ßerhalb der Planetenstufe angeordnet ist und somit parallel im Bereich der Schalt- walze 22 sich befindet. Die Schaltwalze 22 ist symbolhaft für die Planetenstufen und Kupplungen dargestellt, welche die Schaltwalze 22 beinhaltet. Die Arbeitshydraulik soll wie in den Figuren 1 bis 3 ausgebildet sein.

Bezuqszeichen Antriebsmaschine

Schwingungsdämpfer

Eingangswelle

Zahnrad

Stirnradgetriebe

Stirnrad

Vorgelegewelle

Stirnrad

Stirnrad

10 Antriebswelle

11 Variator

12 Zwischenrad

13 Stirnrad

14 Welle für den Nebenabtrieb

15 Variator

16 Antriebswelle

17 Stirnrad

18 Stirnrad

19 Abtrieb zur Hinterachse

20 Sonnenrad

21 Stirnrad

22 Schaltwalze

23 Abtrieb zur Vorderachse

K1 Kupplung

K2 Kupplung

K3 Kupplung

K4 Kupplung

B Bremse

P1 Planetenstufe

P2 Planetenstufe

P3 Planetenstufe P4 Planetenstufe

KV Fahrtrichtungskupplung

KR Fahrtrichtungskupplung