DE1952966B2

DE1952966B2 - Stufenlos steuerbare getriebeanordnung

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Publication number: DE1952966B2
Application number: DE19691952966
Authority: DE
Priority date: 1968-10-21
Filing date: 1969-10-21
Publication date: 1972-06-22
Also published as: GB1265223A; CA929766A; DE1952966A1; FR2021172A1; BE740528A; JPS5039224B1; US3580107A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine stufenlos steuerbare Getriebeanordnung mit Leistungsverzweigung über ein Planetengetriebe in einen mechanischen und einen hydrostatischen Zweig, der zwei abwechselnd als Pumpe und Motor arbeitende hydraulische Einheiten aufweist, während in dem mechanischen Zweig durch mehrere Schaltradsätze, die den Zentralrädern des Planetengetriebes zugeordnet sind und die für den Antrieb der Hauptabtriebswelle der Getriebeanordnung in einem Gesamt-Drehzahlbereich nacheinander formschlüssig schaltbar sind, sich übergreifende Übersetzungsverhältnisse erzielbar sind.

Durch die deutsche Patentschrift 1 113 621 ist ein derartiges Umlaufrädergetriebe mit Leistungsverzweigung in mechanische und hydrostatische Zweige bekannt, bei dem vier voneinander getrennte Planetenrädersätze angeordnet sind. Diese Planetenradsätze haben zwar einen gemeinsamen Planetenradträger, jedoch stehen die Planetenräder nicht in gegenseitigem Eingriff. Bei dem Getriebe nach dieser Patentschrift ist ein Wechsel bzw. eine Umschaltung von einem Planetenabtrieb zum anderen und dann zurück zu dem ersten nicht möglich. Vielmehr ist für jeden Umlaufrädersatz nur eine Schaltung möglich, so daß so viele getrennte Umlaufrädersätze erforderlich sind als Schaltungen gemacht werden sollen. Jede Schaltung ergibt dabei ein anderes Übersetzungsverhältnis. Bei dem bekannten Getriebe besteht außerdem die Schwierigkeit, daß der Umlaufrädersatz der jeweils vorhergehenden Schaltung nach seiner Abschaltung im Übermaß beschleunigt wird.

Weiterhin ist durch die österreichische Patentschrift 254 642 ein dem Getriebe nach der deutschen Patentschrift 1 113 621 grundsätzlich ähnliches Getriebe bekannt, das jedoch drei Planetenrädersätze mit einem gemeinsamen Träger aufweist. Auch hierbei stehen die Planetenräder nicht im gegenseitigen Eingriff, und es kann nicht zwischen zwei Planetenrädersätzen gewechselt werden, so daß für jede Schaltung ein gesonderter Planetenrädersatz notwendig ist.

Der Gesamtdrehzahlbtireich ist ebenso wie bei der vorgenannten deutschen Patentschrift, bei der er etwa 1: 6 beträgt, sehr kurz und betrügt nur etwa 1:4.

Schließlich ist durch die S, 55 und 56 in dem Buch von J. Thoma, »Hydrostatische Getriebe«, Müneben 1964, bekannt, einen Drehzahlbereich unterhalb einer bestimmten Drehzahl insgesamt durch mechanische Mittel zu liefern, während der Drehzahlbereich über dieser bestimmten Drehzahl insgesamt durch die hydraulischen Mittel geliefert wird. Das bedeutet, xo daß durch die hydraulischen Mittel ein großer Anteil geliefert werden muß und daß hierfür sehr große hydraulische Einheiten notwendig sind.

Bei Getrieben mit Leistungsverzweigung in einen mechanischen und einen hydrostatischen Zweig, die mit veränderlicher Drehzahl arbeiten und deren Antriebswelle mit konstanter Drehzahl umläuft, ändert sich die Beziehung zwischen der Drehzahl und dem Drehmoment, mit der auf hydraulischem Wege zu übertragende Leistung entsprechend dem Verhältnis ao zwischen der höchsten und der niedrigsten Drehzahl der Abtriebswelle. Je größer der Wert dieses Verhältnisses ist, desto größer müssen die Abmessungen der hydraulischen Einheiten sein. Zum Beispiel muß bei einem Getriebe zum Übertragen einer Eingangsleistung von 1000 PS mit einem Untersetzungsverhältnis von 10: 1 die Scheinleistung jeder hydraulischen Einheit 900 PS, d. h. das Neunfache der Eingangsleistung, betragen, während z. B. bei einer Untersetzung von 4:1 die Scheinleistung jeder hydraulischen Einheit dem Dreifachen und bei einer Untersetzung von 18:1 die Scheinleistung der hydraulischen Einheiten dem 17fachen der Eingangsleistung entsprechen muß. Hydraulische Einheiten mit einer Scheinleistung von 9000 oder 17 000 PS sind jedoch schwierig zu realisieren und würden, selbst wenn sie zu beschaffbar wären, kostspielig sein und eine erhebliche Baugröße beanspruchen.

Durch die bereits erwähnte deutsche Patentschi if t 1 113 621 ist außerdem bekannt, in dem hydrostati- 4" sehen Zweig zwei abwechselnd als Pumpe und Motor arbeitende hydraulische Einheiten anzuordnen, die jeweils in einem Teilbereich gegenläufig arbeiten. Weiterhin zeigen diese Patentschriften und die genannte österreichische Patentschrift als bekannt, die Zentralräder der Planetengetriebe den Schaltradsätzen zuzuordnen. Bei beiden bekannten Getrieben soll ferner der Wirkungsgrad verbessert und die Baugröße du- hydraulischen Einheiten gering gehalten werden.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugründe, den Gesamtwirkungsgrad einer Getriebeanordnung der eingangs angegebenen Art weiter zu erhöhen und die hydraulischen Einheiten noch kleiner zu halten.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der Erfindung darin, daß das Planetengetriebe zum Umschalten von einem Schaltradsatz auf den nächsten zwei Sätze von miteinander in Zahneingriff stehenden Doppelplanetenrädern aufweist, die jeweils mit einem von zwei mit den hydraulischen Einheiten verbündenen inneren Zentralrädern als Reaktionselemente und jeweils mit einem von zwei äußeren Zentralrädern als Antriebselemente des Planetengetriebes kämmen, und daß die äußeren Zentralräder jeweils zwei Schaltradsätzen zugeordnet sind, mittels derer die Übersetzung für die Hauptabtriebswelle in sich wiederholenden Arbeitsspielen bzw. Teilbereichen veränderbar ist, in denen bei jeweiliger Erhöhung der

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Drehzahl des einen äußeren Zentmlrudes und gleichzeitiger Verringerung der Drehzahl des anderen äußeren Zentralmdes jeweils das gleiche Verhältnis der Maximaldrehzahl zu der Minimaldrehzulil besteht.

Bei einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Getriebeanordnung besteht bei jedem Teilbereich, der durch eine neue Schaltung zur Wirkung kommi, das gleiche Verhältnis der Maximaldrehzahl dieses Bereiches zu der Minimaldrehzahl in diesem Bereich, wie es in jedem anderen Teilbereich vorhanden ist. Das heißt, daß, wenn z. B. ein Zahnradsatz Nr. 1 benutzt wird und dann eine Schaltung auf einen Zahnradsatz Nr. 2 erfolgt, das Verhältnis der Maximaldrehzahl zu der Minimaldrehzahl bei dem Zahnradsatz Nr. 1 genau dasselbe ist, als wenn auf den Schaltradsatz Nr. 2 geschaltet wird. Dies gilt ebenso für den dritten und vierten Schaltradsatz, wenn solche vorhanden sind. Dabei ist jedoch in jedem Teil- bzw. Schakbereich die Drehzahl selbst verschieden. Die angegebene Ausbildung des Getriebes mit einem für alle Drehzahlbereiche konstant bleibenden Verhältnis der Maximaldrehzahl zu der Minimaldrehzahl ermöglicht die Anwendung kleinster hydraulischer Einheiten bzw. kleinster Scheinleistungen. Das bedeutet einen erheblichen Fortschritt, da hierdurch der beste Wirkungsgrad der Elemente des Getriebes bei kleinstem Aufwand gewährleistet ist. Dabei ist das Getriebe in eine Reihe von Stufen aufgeteilt, wobei in jedem Fall am Beginn der Stufe ein ganzer Anteil durch den mechanischen Zweig geliefert wird und der hydraulische Bereich kurz und nicht sehr hoch und für alle Stufen im wesentlichen gleich ist, so daß entsprechend kleine hydraulische Einheiten in der Lage sind, in mehreren Stufen das zu erreichen, wozu sonst ohne Unterteilung in Stufen entsprechend große hydraulische Einheiten notwendig waren.

Die hydraulischen Einheiten können so betrieben werden, daß die eine als Pumpe und die andere als Motor arbeiten kann oder umgekehrt. Es ist auch ein Betriebszustand möglich, bei dem die eine Einheit einen Kolbenhub ausgeführt hat und stillsteht, während die andere mit Nullhub läuft, ohne dem zugehörigen inneren Zenttalrad Widerstand zu bieten.

Nachstehend ist die Erfindung an Hand der in der Zeichnung als Beispiele dargestellten Ausführungsformen beschrieben. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Getriebeanordnung im Längschnitt entlang der Linie 1-1 der Fig. 2,

F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 in F i g. 1, F i g. 3 einen Schnitt läng·; der Linie 3-3 in F i g. 1, Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 in Fig. 1, Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie 5-5 in Fig. 1, F i g. 6 einen der F i g. 1 entsprechenden Längsschnitt einer abgeänderten Ausführungsforrn der Erfindung,

Fig.7 und 8 zusammen eine der Fig, 1 entspre chende Darstellung einer v/eiteren abgeänderten Aus führungsform der Erfindung,

Fig 9 einen Sclinitt längs der Linie 11-11 ii F i g. 7 und 8,
Fig. 10 einen Schnitt längs der Linie 12-12 h

F i g. 7 und 8,

Fig. 11 einen der Fig. 1 entsprechenden Längs schnitt durch eine vierte Ausführungsform der Erfiri dung,

F i g. 12 ein Schaubild der Beziehung zwischen de

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Drehzahlen der Planetenelemente und der Drehzahl der Hauptabtriebswelle bei der Ausführungsform nach F i g. 1 in einem Arbeitsspiel,

Fig. 13 ein Schaubild der Drehzahl-Beziehungen entsprechend Fig. 12 für den gesamten Drehzahlbe- S reich der Oetriebeanordnung nach F i g. 1 imd 6 mit dem Umschalten für die verschiedenen Gänge, wobei die senkrechte Ordinate die Drehzahlen der Planetenelemente als Vielfaches von 1000 U/min angibt.

Fig. 14 ein Schaubild der Gesamtleistung der der Getriebeanordnung nach F i g. 1 und 6 sowie des Abtriebsdrehmomentes derselben und der durch den hydrostatischen Zweig übertragenen Leistung, wobei auf der linken senkrechten Ordinate das Drehmoment jeweils als das 40 000- bis 200 000fache von 1.152 cm/kg aufgetragen ist.

Fig. 15 ein der Fig. 13 entsprechendes Schaubild für die in F i g. 7 und 8 gezeigte Ausführungsform der Getriebeanordnung mit den Drehzahlbereichen I a, I, II. III. IV und V. ao

Fig. 16 ein der Fig. 14 entsprechendes Schaubild für die Getriebeanordnung nach F i g. 7 und 8.

Fig. 17 ein der Fig. 13 entsprechendes Schaubild der Drehzahl-Beziehungen für die Getriebeanordnung nach Fig. 11 und »S

Fig. 18 ein der Fig. 14 entsprechendes Schaubild zu Fig. 11.

Bei der in F i g. 1 dargestellten Getriebeanordnung 10 ist die Antriebswelle 11 durch einen Keilverzahnungsabschnitt 12 mit dem Planetenradträger 13 verbunden. der das Antriebselement eines Planetengetriebes 14 bildet. An dem Planetenradträger sind zwei Sät7e von miteinander im Zahneingriff stehenden Doppelplanetenrädern gelagert, von denen der eine Satz durch drei Doppelplanetenräder 15 und der andere Satz durch drei Doppelplanetenräder 16 gebildet ist. Jedes Doppelplanetenrad 15 und 16 weist zwei mit axialem Abstand voneinander angeordnete Verzahnungen 17 und 19 bzw. 18 und 20 auf. die gegebenenfalls jeweils auch durch nur eine auf die axiale «o Länge jedes Doppelplanetenrades durchgehende Verzahnung ersetzt sein könnten. Die Doppelplanetenräder 15 stehen mit ihren Verzahnungen 17 gemäß F i g. 3 jeweils mit einem äußeren Zahnkranz bzw. Zentralrad 21 in Zahneingriff und kämmen außerdem gemäß F i g. I mit einem inneren Zentralrad 22 des Planetengetriebes, das ein Reaktionselement darstellt. Ebenso stehen die Doppelplaneten räder 16 mit ihrer Verzahnung 18 gemäß F i g. 4 in Zahneingriff mit einem zweiten äußeren Zentralrad 23. einem Zahnkranz, und kämmen außerdem gemäß Fig. 1 mit einem zweiten inneren Zentralrad 24 des Planetengetriebes, das ein zweites Reaktionselement bildet. Die inneren Zentralräder 22 und 24 sind jeweils an den einander zugekehrten Enden von zwei Hohlwellen 25 und 26 befestigt, die gleichachsig zueinander und zu der Antriebswelle 11 angeordnet sind. Die beiden äußeren Zentralräder 21 und 23 bilden zwei Abtriebselemente des Planetengetriebes und sind an Hohlwellen 27 und 28 befestigt, die die Hohlwellen 25 und 26 konzentrisch umgeben.

Weiterhin sind die inneren Zentralräder 22. 24 des Planetengetriebes über die Hohlwellen 25. 26 und mit diesen verbundene Zahnräder 30, 31 bzw. 33, 34 jeweils mit einer hydraulischen Einheit 32 bzw. 35 veränderlicher Förderleistung in Verbindung. Diese Einheiten sind untereinander durch Leitungen 36 und 37 verbunden.

Auf den mit den beiden äußeren Zentralrädern 21, 23 verbundenen Hohlwellen 27, 28 sind jeweils mehrere Zahnräder 40, 41 bzw. 42, 43 befestigt, denen eine entsprechende Anzahl, bei der dargestellten Ausführungsform insgesamt vier Schalträder 44, 45 und 46, 47 zugeordnet sind, die zusammen mit den Zahnrädern 40 bis 43 vier Schaltradsätze 40, 44; 41, 45: 42. 46 und 43. 47 bilden. Die Schalträdef 44 bis 47 dieser Schaltradsätze sind frei drehbar auf der Hauptabtriebswelle 50 der Getriebeanordnung gelagert und können mit dieser jeweils durch eins von vier Kupplungsrädern 51. 52. 53 und 54 verbunden werden, die auf der Hauptabtriebswelle 50 axial verschiebbar, aber undrehbar angeordnet sind und mit Kupplungszähnen 55 bis 58 der Schalträder zusammenarbeiten.

Die beschriebene Oetriebeanordnung weist eine Leistungsverzweigung in einen mechanischen Zweig und einen hydrostatischen Zweig auf. der die beiden wechselweise als Pumpe und Motor arbeitenden hydraulischen Einheiten 32 und 35 enthält. In dem mechanischer Zweig sind die den inneren Zentralrädern 22. 24 und den äußeren Zentralrädern 21. 23 des Planetengetriebes zugeordneten Schaltradsätze 40 bis 47 angewdnet. die für den Antrieb der Hauptabtriebswelle 50 in einem Gesamtdrehzahlbereich der Getriebtanordming nacheinander schaltbar sind.

Bei der beschriebenen Getriebeanordnung ist der Gesamtuntersetzunes- bzw. Drehzahlbereich in mehrere Stufen unterteilt, die jeweils ein gesondertes Ganzes bilden, derart, daß die hydraulische Einheit 32 oder 35 bei einer bestimmten Drehzahl der Abtriebswelle eine Stufe durchläuft, z. B. beim Fingriff des Zahnrades 40 mit dem Schaltrad 44. Nach dem Durchlaufen dieses Teils des I ^Tntersetzungs- bzw. Drehzahlbereirhs können dann die Zahnräder 42 und 46 in Eingriff gebracht und die Zahnräder 40 und 44 außer Eingriff gebracht werden, um die Drehzahl der Abtriebswelle entsprechend zu ändern. Danach können die Zahnräder 41 und 45 in Eingriff und die Zahnräder 42 und 46 außer Eingriff gebracht werden, so daß eine dritte Stufe bzw. ein drittes Teilarbeitsspiel durchfahren wird. Schließlich können die Zahnräder 43 und 47 in Eingriff und die Zahnräder 41 und 45 außer Eingriff gebracht werden, so daß die Getriebeanordnung 10 mit der maximalen Abtriebsdrehzahl arbeitet.

Die beschriebene Getriebeanordnung arbeitet mit vier sich wiederholenden Teilarbeitsspielen bzw. Stufen, und zwar in der Weise, daß bei jedem Drehzahlbereich der durch eine neue Schaltung geschaltet wird, das gleiche Verhältnis der Maximaldrehzahl zur Minimaldrehzahl dieses Bereiches besteht, wie es in jedem anderen Drehzahlbereich vorhanden ist. Dabei kann das Planetengetriebe 14 mit den beiden äußeren Zentralrädem 21 und 23 und den beiden inneren Zentralrädern 22 und 24 jeweils mit einem Betriebszustand beginnen, bei dem das Zentralrad 21 mit seiner niedrigsten Drehzahl umläuft, während das andere Zentralrad 23 mit seiner höchsten Drehzahl umläuft, worauf die Drehzahl des Zentralrades 21 zunimmt, während diejenige des Zentralrades 23 abnimmt Wenn angenommen wird, daß das Zentralrad 21 als ein Abtriebselement des Planetengetriebes anfangs mit der Hauptabtriebswelle 50 durch die Zahnräder 40 und 44 des einen Schaltradsatzes verbunden ist. so wird sich die Drehzahl der Hauptabtriebswelle bis auf die maximale Drehzahl des ZentralraH»« 21

erhöhen. Zu diesem Zeitpunkt hat das Zentralrad 23 seine niedrigste Drehzahl erreicht Es können daher durch entsprechende Verstellung der Kupplungsrädef S3 und 51 die Zahnräder 42 und 46 des anderen Sehaltradsatzes in Eingriff und die Zahnräder 40 und

44 auße; Eingriff gebracht werden. Hierdurch wird, da die Minimaldrehzahl des Zahnrades 46 infolge der Übersetzung zwischen den Zahnrädern 42 und 46 gleich der Maximaldrehzahl des Zahnrades 44 ist, die Drehzahl der Hauptabtriebswelle infolge des Ansteiger.s der Drehzahl des Zentralrades 23 von ihrem niedrigsten Wert auf ihren Höchstwert weiter erhöht. Sobald das Zentralrad 23 seine höchste Drehzahl erreicht, erfolgt ein weiterer Schaltvorgang, der es ermöglicht, die durch die Welle 11 eingeleitete Antriebskraft über das Zentral rad 21 als Abtriebselement des Planetengetriebes auf die Zahnräder 41 und

45 zu übertragen, wobei das Zentralrad 21 mit seiner niedrigsten Drehzahl umläuft und die Drehzahl der Hauptabtriebswelle 50 bis zum Erreichen der »o Höchstdrehzahl des Zentralrades 21 weiter erhöht wird. Diese Vorgänge sind in Fig. 12 graphisch dargestellt. Das durch den Planetenradträger 13 gebildete Antriebselement des Planetengetriebes läuft dabei mit konstanter Drehzahl um. ag

Das Drehzahlverhältnis der inneren Zentralräder 22 und 24 und der äußeren Zentralräder 21 und 23 für dt)i Gesamidrehzahlbereich der Getriebeanordnuni! ist aus Fig. 13 ersichtlich. Die Linien 61. 62. 63 und 64 zeigen dabei an. wo und in wekhem Drehzahlbereich jedes /.entralrad 21 und 23 bei dem auf ihn entfallenden Teil eine«; Arbeitsspiel zur Wirkung kommt. Gemäß F ig. 13 erhöht sich zuerst die Drehzahl de«, einen Zentralrades 21. während sich diejenige des anderen Zentralrades 23 verringert. Dann wird das Zentralrad 23. dessen Drehzahl sich verringert hat. mit der Hauptabtriebswelle verbunden und bringt diese auf eine höhere Drehzahl, während die Drehzahl des vorher schnell umlaufenden Zentralrades 21 zurückgeht, bis ein Punkt erreicht wird, an dem dieses die Kraft emeut übertragen und eine weitere Steigerung der Drehzahl der Hauptabtriebswelle herbeiführen kann. Somit durchlaufen die Zentralräder 21 und 23 immer wieder das gleiche Arbeitsspiel. Damit die Drehzahl der Hauptabtriebswelle 50 während dieser sich wiederholenden Arbeitsspiele zunehmen kann, sind die Übersetzungsverhältnisse bei allen Schaltradsätzen 40, 44 bzw. 41, 45 bzw. 42. 46 bzw. 43. 47 unterschiedlich, so daß bei jedem der aufeinanderfolgenden Arbeitsspiele der Elemente des Pianetengetriebes 14 die Drehzahl der Ausgangswelle 50 ständig erhöht wird.

Die Wiederholung der Arbeitsspiele wird durch das Zusammenwirken der hydraulischen Einheiten 32 und 35 mit dem Planetengetriebe 14 herbeigeführt. In dem Zeitpunkt, in dem das Zentralrad 21 mit der kleinsten Drehzahl und das Zentralrad 23 mit der größten Drehzahl umläuft, befindet sich gemäß Fig. 12 das eine innere Zentralrad 24 im Stillstand, da es durch die hydraulische Einheit 35 festgehalten wird, die in diesem Zeitpunkt mit ihrem vollen Kolbenhub arbeitet. Das andere innere Zentralrad kann frei umlaufen, da die mit ihm verbundene hydraulische Einheit 32 zu diesem Zeitpunkt mit dem Kolbenhub Null arbeitet. Der Leistungszustand der hydraulischen Einheiten 32 und 35 ist durch die Stellung von zwei durch einen Lenker 120 verbundenen Schwenkplatten 65 und 66 angedeutet, von denen jeweils die eine Schwenkplatte eine senkrechte und die andere Schwenkplatte eine schräge Stellung einnimmt. Wenn die eine oder andere Schwenkplatte die mit gestrichelten oder ausgezogenen Linien dargestellte senkrechte Stellung gemäß Fig. 1 einnimmt, so bedeutet dies, daß die zugehörige hydraulische Einheit, z. B. die Einheit 32, mit Nullhub arbeitet, während die Schrägstellung der jeweils anderen Schwenkplatte. z.B. der Winkelplatte 66 in Fig. 1 zeigt, daß die zugehörige Einheit 35 mit maximalem Hub arbeitet.

Wenn bei dem in F i g. 1 mit ausgezogenen Linien gezeigten Betriebszustand der hydraulischen Einheiten die hydraulische Einheit 32 beginnt, ihren Kolbenhub zu vergrößern, so daß die Schwenkplatte 65 aus ihrer mit ausgezogenen Linien gezeigten Stellung für den Hub Null in Richtung auf ihre mit gestrichelten linien angedeutete Stellung bei vollem Hub der Einheit 32 bewegt wird, so wird die Drehzahl des Zahnkranzes 21 erhöht. Dabei wird die Leistung der Einheit 35 allmählich verkleinert und die Schwenkplatte 66 aus ihrer mit ausgezogenen Linien gezeigten Stellung auf die mit gestrichelten Linien angedeutete senkrechte Stellung mit dem Hub Null zu bewegt. Wenn dann der in F i g. 1 mit gestrichelten Linien gezeigte Betriebszustand erreicht ist. so läuft das äußere Zentralrad 21 mit seiner höchsten Drehzahl und das äußere Zentralrad 23 mit seiner niedrigsten Drehzahl um. Im untersten Antriebsbereich der Getriebeanordnung nach F i g. 1 wird die Hauptabtriebswelle 50 über das Schaltradpaar 40 und 44 angetrieben, wobei dns Kupphingsrad 51 mit den Kupplungs7ähncn 55 des Schaltrades 44 in Eingriff steht. Sobald das Zentralrad 21 seine höchste Drehzah erreicht, kommt das Kuppliingsrad 53 in Eingriff mit den Kupplnngszähnen 57 des Schalttades 46. das in diesem Zeitpunkt wegen des Cbcrsetzungsunterschiedes mit der gleichen Drehzahl umläuft wie die Hauptabtriebswelle 50. Nach dem Eindrücken diener Kupplung beginnt die Kraftübertragung von dem Zahnrad 40 aul das Schaltrad 42 zu wechseln, so daß die Hauptabtriebswelle 50 dann übet das Schaltradpaar 42. 4i und die Kupplung 53. 57 angetrieben wird. Für noch höhere Drehzahlen der Hauptabtriertswelle werder Schaltvorgänge durchgeführt, bei denen die Antriebskraft zunächst über das Schaltradpaar 41 und 45 unc schließlich über das Schaltradpaar 43 und 47 übertragen wird. Auf diese Weise wird der gesamte Dreh zahlbereich durchlaufen, der in Fi g. 13 durch die Li nien 61. 62. 63 und 64 bezeichnet ist und sich be dem dargestellten Beispiel von 800 bis +7200 er streckt.

Ein volles Arbeitsspiel in diesem Gesamtdrehzahl bereich reicht jeweils vom Auftreten der niedrisstei Drehzahl des Zentralrades 21 bzw. der höchster Drehzahl des Zentralrades 23 bis zum Vorhandenseil der höchsten Drehzahl des Zentralrades 21 bzw. de niedrigsten Drehzahl des Zentralrades 23 und voi dort wieder zurück, bis erneut das Zentralrad 21 wie der mit seiner niedrigsten Drehzahl und das Zentral rad 23 wieder mit seiner höchsten Drehzahl umläuft Die beschriebenen Schaltvorgänge können so of durchgeführt werden, wie es der Zahl der für jedei Schaltradsatz vorhandenen Schaltradpaare 40. 4- und 41, 45 bzw. 42, 46 und 43, 47 usw. entspricht.

Da die jeweilige Erhöhung und Verringerung de Drehzahl der äußeren Zentralräder 21 und 23 durcl Veränderung des Kolbenhubes und der Verdrängen

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der hydraulischen Einheiten 32 und 35 bewirkt wird, übertragen diese Einheiten im Verlauf ihres Arbeitsspiels jeweils eine variable Leistung. Wenn z. B. der Kolbenhub der hydraulischen Einheit 32 Null ist, wie es der in F⁴ g. 1 mit ausgezogenen Linien wiedergegebenen senkfechten Stellung der Schwenkplatte 65 entspricht und der Kolbenhub der hydraulischen Einhei 35 seine maximale Größe hat. wie e* der mit aus-Iezogenen Linien wiedergegebenen Stellung der chwenkplatte 66 entspricht, nimmt die Einheit 35 das volle Reaktionsdrehmoment auf und hält die Hohlwelle 26 mit dem inneren Zentralrad 24 im Stillstand, während die Einheit 32 frei läuft. Die übertragene Leistung ist dabei gleich Null, weil sich die Einheit 35 nicht dreht, sondern das Drehmoment kn Ruhezustand aufnimmt. Die übertragene Leistung ist ebenfalls gleich Null, wenn die Einheit 32 ihren maximalen Hub und die Einheit 35 den Hub Null lufweist.

In der Zwischenzeit jedoch, während die eine hy- ao draulische Einheit vom Hub Null auf ihren maximalen Hub und die andere hydraulische Einheit von ihfem maximalen Hub auf den Hub Null übergeht, ändert sich die hydraulische Leistung in der aus Fig. 14 ersichtlichen Weise. Wegen des Verlaufs der diese Leistungsänderung wiedersehenden Kurve 68 kann jede solche Änderung als Leistungskuppel beleichnet werden, wobei jeweils eine Leistungskuppel für jedes Schaltradpaar besteht. In Fig. 14 sind demgemäß vier Leistungskuppeln 61.4. 62 A, 63.4 und %AA gezeigt, die den die Drehzahlen wiedergebenden I inien 61. 62. 63 und 64 in F i g. 13 entsprechen. Je größer der geforderte l^Tntersetzungsbereich der Getriebeanordnung ist. desto größer ist die Zahl der benötigte .1 Schaltradpaare. Innerhalb des Drehzahlbereiche«. jeder I eistungskuppel in Fig. 14 kann die hydraulisch übertragene Leistung gering sein, weil das Verhältnis zwischen der höchsten und der niedrigsten Drehzahl bei jeder Leistungskuppel klein ist. Bei dem Beispiel von Fig. 13 und 14 beträgt dieses Verhältnis innerhalb jeder Leistungskuppel nur 1.73. Die vier I^eistuneskuppeln 61 A bis 64 A überdecken dabei einen Gesamtbereich der Drehmoment' ervielfachung von *): 1 längs der Kurve 69 zwischen den Abtrie'.isdrehzahlen von 800 und 7200 U min. Fs kann jedoch, wie noch bei der Beschreibung der Anfahrbedingungen erläutert wird, auch ein Gesamtbereich von 18 : 1 erreicht werden. Aus Fig. 14 und dem Verlauf der Kurve 68 und der Kurve 68 a, die die übertragene Leistung darstellt, ist zu erkennen. daß nur ein sehr kleiner Teil der übertragenen Leistung während der sich wiederholenden Arbeitsspiele durch die hydraulische Einheit übertragen wird.

Die von den hydraulischen Einheiten 32 und 35 aufgenommenen Drehmomente sind in Fig. 15 dargestellt, rtus dieser ist ersichtlich, daß diese Drehmomente nicht entsprechend dem Drehmoment der Hauptabtriebswelle gemäß der Kurve 69 in Fig. 14 ansteigen, sondern sich mit relativ kleiner Größe mit den Arbeitsspielen wiederholen. Die scharfen Äuderangen des Drehmomentes werden jeweils durch die Umschaltung nach einem Arbeitsspiel herbeigeführt. Auch die in F i g. 16 wiedergegebene Druckkurve der in den Leitungen 36 und 37 auftretenden hydraulischen Drücke zeigt wiederum Wiederholungen bei relativ niedrigen Werten und läßt den Wechsel der Wirkungsweise der hydraulischen Einheiten 32 und 35 bei den verschiedenen Arbeitsspielen abwechselnd als Pumpe oder als Motor erkennen. In Fig. 16 ist dei niedrige Druck mit LP und der hohe Druck mit HP bezeichnet.

Die Umschaltung von einer Übersetzung auf eine andere Übersetzung erfolgt durch die in F i g. 1 gezeigten hydraulischen Betätigungsvorrichtungen 71, 72, 73 und 74, durch die die Kupplungen 51, 52, 53 und 54 nacheinander eingerückt werden.

Die Zuführung der Druckflüssigkeit zu diesen Betätigungsvorrichtungen wird durch eine nicht dargestellte Steuereinrichtung gesteuert, die erstens bestimmt, welche Schaltradpaare in Fingriff zu bringen sind und zweitens, welche Stellungen die hydraulischen Einheiten 32 und 35 einnehmen. Hierzu werden von der Steuereinrichtung Signale zur Änderung des Hubes der hydraulischen Einheiten und zui Durchführung der aufeinanderfolgenden Schaltvorgänge erzeugt. Die Steuereinrichtung kann zur Änderung des Übersetzungsverhältnisses, d. h. zur Änderung des Verhältnisses zwischen der Drehzahl dei Antriebswelle 11 und der Abtriebswelle 50 der Getriebeanordnung durch eine Bedienungsperson von Hand oder durch eine Fühlvorrichtung beeinflußt werden, die Änderungen der Antriebsdrehzahl und der Abtriebsdrehzahl sowie des die Belastung anzeigenden Drucks des hydraulischen Mittels erfaßt.

Bei jedem mit einer Drehmomentunterteilung arbeitenden Planetengetriebe bestehen ohne Rücksicht darauf, ob sich bestimmte Arbeitsspiele wiederholer oder nicht, gewisse Schwierigkeiten beim Anfahrer und Rückwärtsfahren. Bei der Getriebeanordnunt 150 nach Fig. 6 können solche Schwierigkeiten vermieden werden. Diese Arsfiihrungsform berücksichtigt, daß die äußeren Zentralräder 21 und 23 die die sich wiederholenden Arbeitsspiele durchlaufi .1. beirr Betrieb die Drehzahl Null praktisch nicht erreichen Trotzdem ist das Anfahren ohne Zuhilfenahme einei Reibungskupplung ermöglicht, da die die Reaktions elemente bildenden inneren Zentralrädcr 22. 24 tat sächlich die Drehzahl Null erreichen, wie die F i g. 11 und 13 zeigen. Wenn die Getriebeanordnung im Ver lauf der sich wiederholenden Arbeitsspiele gemäC Fig. 14 ihre niedrigste Abtriebsdrehzahi erreicht hai und angenommen wird, daß die Drehzahl stetig vorr Maximum auf das Minimum herabgesetzt wird, dai gemäß Fig. 13 und 14 an dem Punkt P erreicht wird ist sie so geschaltet, daß die Hauptabtriebswelle 5f mit einem inneren Zentralrad 22 verbunden ist. wie in Fi g. 13 durch die Linie 67 angedeutet ist. An die sem Schaltpunkt läuft das Zentralrad 22 frei um.

Wenn bei der Ausfühmngsform nach Fig. 6 da; Schaltradpaar 40 und 44 in Eingriff steht und da; Kupplungsrad 51 über die Kupplungszähne 55 de; Schaltrades 44 dieses Schaltrad mit der Hauptab triebswelle 50 gekuppelt hat. kann sich die Drehzah der Getriebeanordnung 150 noch weiter verringen und den Wert Null erreichen, wenn ein Kupplunssrat 151. das auf einer Verlängerung 152 der Hauptab triebswerte 50 axial verschiebbar, aber drehfest an geordnet ist mit Kupplungszähnen 153 eines mit den Zahnrad 30 kämmenden Zahnrades 154 zum Eingrif gebracht wird. Anschließend !vann dann das Kupp lungsrad 51 ausgerückt werden, worauf die Kraft übertragung der Linie 67 in Fig. 13 von den Punkt P zu einem Punkt Q folgt, an dem die Ab triebsdrehzahl wegen des Übersetzungsverhältnisse! zwischen dem Zahnrad 30 und dem Zahnrad 154 dei Wert Null erreicht.

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Wenn in den Rückwärtsgang geschaltet werden soll, wird ein weiteres Kupplungsrad 155 in Eingriff mit Kupplungszähnen 156 eines weiteten Zahnrades 157 gebracht, das durch ein zusammen mit dem Zahnrad 30 und dem inneren Zentralrad 22 umlaufendes Zahnrad 158 angetrieben wird. Jedoch erfolgt die Kraftübertragung hierbei unter Vermittlung eines Zwischenzahnrades 159, das bewirkt, daß das Zahnrad 157 in einer Richtung umläuft, die der Richtung entgegengesetzt ist, in der sich das Zahnrad 158 dreht, so daß jetzt die Drehrichtung der Hauptabtriebswelle 50 umgekehrt wird. Die Getriebeanoidnung 150 arbeitet jetzt im Rückwärtsgang und erreicht hierbei eine zunehmende Drehzahl, die durch die mögliche Drehzahl des Zentralrades 22 begrenzt ist. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung kann eine bestimmte maximale Drehzahl in der Vorwärtsrichtunj* erzielt werden, die erheblich höher ist als die maximale Drehzahl im Rückwärtsgang. Eine solche Betriebsweise ist z. B. bei Lastkraftwagen, Personenwagen usw. üblich. Wenn gleich hohe Drehzahlen sowohl im Vorwärtsgang als auch im Rückwärtsgang erforderlich sind, z. B. bei Bulldozern. Lokomotiven od. dgl., können weitere Schaltpaare für entsprechende Übersetzungsverhältnisse vorgesehen werden, oder es kann eine Ausfuhrungsform verwendet werden, wie sie in F i g. 11 gezeigt ist.

Die Wirkungsweise der Getriebeanordnung nach Fig. 6 ergibt sich aus den graphischen Darstellungen in F i g. 13 und 14 wie folgt:

1. Gemäß Fig. 13 beginnt bei einem Stillstands-Abtriebsdrehmoment 141 (Fig. 14) ein erster Anfahrbereich 140. innerhalb dessen bei zunehmender Leistung ein konstantes Drehmoment entwickelt wird. In diesem Bereich 140 beginnt die Abtriebsleistung bei Null (vgl. Kurve 68« in Fig. 14) und erhöht sich dann entsprechend der Linie 142 bis auf die Voll-Leistung. Wie in Fig. 16 durch den Kurvenabschnitt 143 dargegestelit, kann der Druck in den hydraulischen Einheiten 32 und 35 über dem Nennwert für den kontinuierlichen Betrieb liegen.

2. Gemäß Fig. 13 kann die Getriebeanordnung dann in einem zweiten Bereich 67 bei der Übertragung einer konstanten Leistung arbeiten, wie es dem waagerechten Teil der Kurve 68« in Fig. 18 entspricht. Während dieser Zeitspanne nimmt das Abtriebsdrehmoment entsprechend der Kurve 69 in F i g. 14 ab. während sich die Abtriebsdrehzahl entsprechend der Linie 67 in Fig. 13 erhöht.

3. In einem dritten Betriebsbereich, innerhalb dessen eine Wiederholung der Arbeitsspiele stattfindet und der gemäß Fig. 14 die Leistungskuppeln 61A bis 64/4 umfaßt, arbeitet die Getriebeanordnung gemäß der Linie 68α in Fig. 14 mit einer konstanten übertragenen Leistung, einem konstanten mittleren hydraulischen Druck entsprechend der Linie 144 in Fig. 16 und bei sich gemäß Fig. 14 ändernden Werten des Abtriebsdrehmoments und der Abtriebsdrehzahl.

Die beiden ersten Bereiche 140 und 67 (Fig. 13) entsprechen den Bedingungen beim Anfahren, während der dritte Bereich den normalen Betriebsbereich darstellt, innerhalb dessen sich die Arbeitsspiele in der beschriebenen Weise wiederholen.

Aus Fig. 14 und 16 sind weitere Merkmale der Wirkungsweise der Getriebeanordnung nach F i g. 6 ersichtlich. In der Fig. 14 sind die übertragene Leistung und das Abtriebsdrehmoment mit der durch die hydraulischen Einheiten 32 und 35 übertragenen Leistung verglichen. Wie ersichtlich, ist die Leistung des hydrostatischen Zweiges im Bereich der Leistungskuppeln 61A bis 64 A gering. Sie steigt dann entsprechend dem Verlauf der Linie 145 an, erreicht einen Höchstwert bei der Abtriebsdrehzahl Null im Punkt Q und verringert sich beim Betrieb im Rückwärtsgang entsprechend der Linie 146.

Das Abtriebsmoment der Getriebeanordnune entspricht bei der Drehzahl Null und niedrigen Abtriebsdrehzahlen dem hochliegenden Linienbereich 141 und geht danach längs der Kurve 69 (Vorwärtsfahrt) bzw. einer Kurve 147 (Rückwärtsfahrt) zurück. Die übertragene Leistung nimmt gemäß der Kurve 68« von Null bei der Abtriebsdrehzahl Null längs der Linie 142 bis auf ihren Höchstwert zu, der nach dem Erreichen einer Drehzahl von etwa 400 Il/min sowohl bei der Vorwärtsfahrt als auch der Rückwärtsfahrt erhalten bleibt.

Gemäß Fig. 15 treten sowohl positive als auch negative Drehmomente auf, was sich gemäß Fig. 16 jeweils danach richtet, welche der hydraulischen Einheiten 32 und 35 jeweils als Pumpe bzw. als Motor arbeitet.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 7 bis 10 ist das Planetengetriebe 14 wiederum mit zwei Sätzen von miteinander im Zahneingriff stehenden Doppelplanetenrädern 15 und 16 versehen, die hierbei jeweils durch eine außen verzahnte Hülse mit auf dere" Länge durchgehender Verzahnung von gleichem Durchmesser gebildet sind. Das äußere Zentralrad 21 des Planetengetriebes 14 ist starr mit dem Zahnrad 40 verbunden, das mit dem Schaltrad 44 wiederum den durch das Kupplungsrad 51 mit der Hauptabtriebswelle 50 kuppeiharen Schaltradsatz 40. 44 bildet. Ebenso ist das äußere Zentralrad 23 starr mil dem Zahnrad 42 des Schaltradsatzes 42. 46 verbunden, dessen Schaltrad 46 mittels de-. Kupplungsrades 52 mit der Hauptabtriebswelle 50 kuppelbar ist.

Insoweit entspricht die Getriebeanordnung 200 nach F i g. 7 und 8 etwa derjenigen nach F i g. 1 und 6. Beim Betrieb kann daher auch für den einen Gang zunächst der Schaltradsatz 40. 44 durch das Kupplungsrad 51 mit der Hauptabtriebswelle 50 gekuppelt und dann für den nächsten Gang der Schaltradsatz 42. 46 geschaltet werden, wobei das Kupplungsrad 51 wieder ausgerückt wird. Bei der Ausführungsform nach ig. 7 und 8 wird jedoch die Reaktionskraft der inneren Zentralräder 22, 24 des Planetengetriebes 14 auf die hydraulischen Einheiten 32 und 35 in etwas anderer Weise übertragen, die ermöglicht, daß die hydraulischen Einheiten noch kleiner gehalten werden können als bei der vorher beschriebenen Ausführungsform. Hierzu ist das innere Zentralrad 22 über die Hohlwelle 25 mit einem Zahnrad 230 und dieses über ein Zwischenrad 201 mit einem Zahnrad 202 in Eingriff, das mit dem inneren Zentralrad 203 eines zur Drehmomentunterteilung dienenden zusätzlichen Planetengetriebes 204 starr verbunden ist. Das Zentralrad 203 kämmt mit in einem Träger 206 gelagerten Planetenrädern 205. Der Planetenträger 206 weist auf seiner Außenseite eine Verzahnung ^uf. die ein mit einem Zahnrad 208 kämmendes Zahnrad 207 bildet. Das Zahnrad 208 kann mit der hydraulischen Einheit 32 durch Einrücken einer Kupplung 209 verbunden werden. Außerdem kämmt mit denPlaneten-

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rädern 205 ein äußeres Zenlrulrad 210, das durch eine Welle 253 und ein Zahnrad 254 mit einem Zahnrad 255 kämmt, das auf der das zweite innere Zentralrad bzw. Reaktionszahnrad 24 des Planetengetriebes 14 tragenden Welle 26 sitzt.

Die hydraulische Einheit 35 wird abwechselnd durch ein Zahnrad 256 und eine Kupplung 257 mit d.-m Zahnrad 254 oder durch ein Zwischenzahnrad 260, ein Zahnrad 261 und eine Kupplung 262 mit dem Zahnrad 202 verbunden. Ohne Drehmomentunterteilung durch das zusätzliche Planetengetriebe 204 würde der Betrieb des Getriebes, wenn das Schaltrad 44 mit der Hauptabtriebswelle 50 gekuppelt ist, entsprechend der in Fig. 16 gestrichelt eingezeichneten Leistungskuppel 280 und wenn das Schaltrad 46 mit der Hauptabtriebswelle 50 gekuppelt ist, entsprechend der ebenfalls gestrichelt gezeichneten Leistungskuppel 280 a erfolgen. Die Drehmomentunterteilung bewirkt, daß jede der Leistungskuppeln 280 und 280 α in zwei kleinere Kuppeln 287 und 288 b :w. 289 und 290 unterteilt wird, von denen keine die durch die hydraulische Einheiten übertragene maximale Leistung erreicht, die bei den Leistungskuppeln 280 und 280 α erreicht wird. Bei der Ausführungsforrr. pich Fig. 7 und 8 wird diese vorteilhafte Betriebsweise durch das Planetengetriebe 204 ermöglicht. Dabei ergibt sich gemäß Fig. 15 und 16 folgende Wirkungsweise der Getriebeanordnung 200 beim Durchlaufen der sich wiederholenden Arbeitsspiele. Am Punkt 281 ist der Schaltradsatz 40, 44 durch die Kupplung 51 mit der Hauptabtriebswelle 50 verbunden, wobei das äußere Zentralrad 21 mit seiner niedrigsten Drehzahl umläuft und das innere Zentralrad 22. die zugehörige Welle 25 und daher auch die Zahnräder 230, 201, 202 und 203 frei umlaufen. Die Reaktionskraft bei dem Planetengetriebe 14 wird dabei durch das andere innere Zentralrad 24 aufgebracht, das sich an dem Punkt 281 im Stillstand befindet. Daher müssen die Zahnräder 269, 255, 254 und das äußere Zentralrad 210 des Planetcngctriebes 204 am Punkt 281 ebenfalls stillstehen. Die mit ihrem vollen Hub arbeitende hydraulische Hinheit 35 liefert die Reaktionskraft, die erforderlich ist, um diese Zahnräder über ein gemäß Fig. 9 eingerücktes Kupplungsrad 270 festzuhalten, das ein mit dem Zahnrad 269 kämmendes Zahnrad 268 trägt. An dem Punkt 281 wird die hydraulische Einheit 32 mit dem Planclenlräger 206 durch das Einrücken der Kupplung 209 in das Zahnrad 208 verbunden. Da die hydraulische Einheit 32 jedoch mit dem Hub Null arbeitet, setzt sie der Drehung des Planetenlrägcrs 206 keinen Widerstand entgegen, so daß dieser Planetenträger mit der für den Punkt 281 in Fig. 15 angegebenen Drehzahl frei umläuft.

Wenn die Drehzahl der Hauptabtriebswelle 50 gcmöß Fig. 15 im Sinne der Linie 282 erhöht wird, vergrößert sich der Hub der hydraulischen ßinheit 32, wodurch der Planetenradträger 206 abgebremst und eine Reaktionskraft für das Planetengetriebe 204 und damit auch für das innere Zentralrad 203 und die zugehörigen Zahnräder 202, 201, 230 und das innere Zentralrad 22 erzeugt wird, so daß ein zusätzlicher Reaktionskraft-Leitungsweg für das äußere Zentralrad 21 und daher auch für die Hauptabtriebswelle zur Verfugung steht. Gleichzeitig beginnt die hydraulische Einheit 32 als Pumpe zu arbeiten und die hydraulische Einheit 35 über die Leitungen 36 und 37 hydraulisch anzutreiben. Hierbei verkleinert sich der Hub der hydraulischen Einheit 35, deren aufgenommene Reaktionskraft ebenfalls verringert wird. Auch wird die Summe der auf die Hauptabtriebswelle aufgebrachten Drehmomente verkleinert, so daft sich ein kleineres Abtriebsdrehmoment ergibt. Zugleich mit dem Abbremsen des inneren Zentralradcs 22 wird die Drehzahl des anderen inneren Zcntri-Irades 24 erhöht, so daß die Drehzahl der Hauptabtriebswellc 50 entsprechend der Linie 282 in Fig. 15 zunimmt. Dieser Vorgang setzt sich fort, bis die hydraulische Einheit 32 bei der Drehzahl Null mit ihrem vollen Hub arbeitet, um so den Planelenträger 206 im Stillstand zu halten und es dem durch die Zahnräder 255, 254 und 210 auf das innere Zentralrad 24 aufgebrachten mechanischen Drehmoment zu ermöglichen, das mechanische Drehmoment auszugleichen, das durch die Zahnräder 230, 201, 202 und 203 auf das innere Zentralrad 22 aufgebracht wird. An dem Punkt 284 in F i g. 15 arbeitet die hydraulische Einheit 35 mit dem Hub Null, so daß sie keine Reaktionskraft erzeugt und durch Ausrücken des Kupplungsradcs 270 aus dem Zahnrad 268 auf das innere Zentralrad 203 umgeschaltet werden kann, wobei annähernd gleichzeitig die Kupplung 262 in das Zahnrad 261 eingerückt wird, das mit dem Zentralrad 203 durch die Zahnräder 260 und 202 verbunden ist.

Am Punkt 284 beginnt die hydraulische Einheit 35 als Pumpe und die hydraulische Einheit 32 als Motor zu arbeiten. Wenn sich der Hub der Einheit 35 vergrößert, treibt diese Einheit die Einheit 32 entgegengesetzt zu der vorherigen Drehrichtung derselben an, wodurch das innere Zentralrad 203 allmählich auf die Drehzahl Null gebracht und das äußere Zentralrad 210 schneller angetrieben wird. Hierbei nimmt die von dem inneren Zentralrad 24 aus über die Zahnräder 255, 254 und 210 übertragene Reaktionskraft ab, da sich die durch die hydraulische Einheit 32 erzeugte Reaktionskraft verringert, bis sie bei der maximalen Betriebsdrehzahl des äußeren Zentralrades 210 gleich Null ist. An dem Punkt 283 wird das gesamte Reaktionsdrehmoment erneut durch die hydraulische Einheit 35 aufgebracht, jedoch in diesem Falle über die Zahnräder 261, 260. 202. 201 und 230 auf das innere Zentralrad 22.

Bei dem Arbeitsspiel zwischen den Punkten 281 und 283 der Fig. 15 werden somit die Drehzahlen der Elemente des Planctengetricbes 14 in der gleichen Weise geändert wie bei den in F i g. 1 und 6 gezeigten Ausführungsbeispielen der Erfindung, d. h., die Drehzahl des äußeren Zentralrades 23 nimmt von ihrer maximalen Betriebsdrehzahl bis auf ihre niedrigste Betriebsdrehzahl ab, während sich die Drehzahl des äußeren Zentralrades 21 von ihrem niedrigsten Wert auf ihren höchsten Wert erhöht. An dem Betriebspunkt 283 nach Fig. 15 kann dann die Abtriebsleistung von dem Schaltradsatz 40, 44 auf den Schaltradsatz 42, 46 umgeschaltet werden, indem das Kupplungsrad 52 einrückt und sofort danach das Kupplungsrad 51 ausgerückt wird.

Wenn sich die Drehzahl der Getriebeanordnung von dem Punkt 283 aus erhöht, wird die hydraulische ßinheit 35, die jetzt durch die Zahnräder 261, 260 und 202 mit dem inneren Zentralrad 203 des Planetengetriebes 204 und durch die Zahnräder 201 und 230 mit dem inneren Zentralrad 22 des Planetengetriebes 14 verbunden ist, durch die jetzt als Pumpe arbeitende hydraulische Einheit 32 hydraulisch angetrieben. Hierbei wird durch das Planetengetriebe 204

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cine ständig größer werdende ^eaktionskrafl über die aufnehmen und ihr Drehmoment Über die Zahnräder Zahnräder 210, 254 und 255 auf das innere Zentral- 260, 202, 2OX und 230 auf das Schaltrad 266 und die rad 24 des Planetengetriebes 14 aufgebracht. Beim Hauptabtriebswelle 50 übertragen. Es ist erforder-Erreichen des arithmetischen Mittels der Drehzahlen lieh, die Verbindung zwischen der hydraulischen Eman dem Punkt 285 der Fi g. 15 und 16 im Bereich der 5 heit 35 und den Zahnrädern 268 und 269 zu unter-Leistungskuppel 280 α ist der Planetenträper 206 zum brechen und diese Einheit mit den Zahnrädern 256, Stillstand gekommen, so daß er wiederum die durch 254 und 255 zu kuppeln. Zu diesem Zweck wird das die inneren Zentralräder 22 und 24 des Planetenge- Kupplungsrad 270 nach dem Einrücken des Kupptriebes 14 über die zugehörigen Zahnräder aufge- lungsrades 257 ausgerückt. Dies geschieht, während brachte Reaktionskraft ausgleicht. Da die hydraulische io sich die hydraulische Einheit 35 bei ihrem maximalen Einheit 35 jetzt keine Reaktionskraft erzeugt, kann Hub im Stillstand befindet. Gemäß Fig. 15 nimmt an sie von dem Zahnrad 261 und den dem inneren Zen- dem Punkt 281 die Drehzahl des inneren Zentralratrnlrad 203 des Planetengetriebes bzw. Drehmoment- des 24 zu, so daß die hydraulische Einheit 35 mit unterteilers 204 zugeordneten Zahnrädern getrennt einer sich erhöhenden Drehzahl arbeitet und ständig und wieder mit dem Zahnrad 268 verbunden werden. 15 mehr Flüssigkeit zu der hydraulischen Einher 32 för-Nunmehr arbeitet die hydraulische Einheit 35 als dert, deren Hub sich vergrößert. Dieser Betriebszu-Pumpe und treibt die hydraulische Einheit 32 erneut stand bleibt erhalten, bis die Drehzahl auf einen dem im entgegengesetzten Drehsinn an. Dabei wird das Punkt 292 in Fig. 15 und 16 entsprechenden Wert äußere Zentralrad 210 allmählich auf die Drehzahl absinkt, wobei an diesem Punkt der in der Zwischen-NuIl gebracht, der Hub der hydraulischen Einheit 35 20 zeit zunehmende Druck einen maximalen Wert erentsprechend vergrößert, der Hub der hydraulischen reicht hat.

Einheit 32 verkleinert und der Schaltradsatz 42, 46 Für den Rückwärtsgang sind ein Schaltrad 271, ein auf seine höchste Betriebsdrehzahl gebracht. An dem Kupplungsrad 272 und ein Zwischenzahnrad 273 Punkt 286, der der höchsten Betriebsdrehzahl dieser vorgesehen. Die Wirkungsweise ist gemäß Fig. 15 Zahnräder und einer Drehzahl der Hauptantriebs- 35 und 16 die gleiche wie zwischen den Punkten 291 welle 50 von 72(K] U/min entspricht, arbeitet das au- und 281, wobei jedoch durch das Zwischenzahnrad ßere Zentralrad 21 mit seiner niedrigsten Betriebs- 273 eine Umkehrung der Drehrichtung der Hauptabdrehzahl. Gegebenenfalls könnte die Getriebeanord- triebswelle 50 herbeigeführt wird,
luing 200 außer den in F i g. 7 gezeigten Schaltradsät- Die Getriebeanordnung 200 kann in ähnlicher zen 40, 44 und 42, 46 noch weitere Schaltradsätze 30 Weise wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1 bis enthalten, um die Hauptabtriebswelle 50 auf eine 6 mittels hydraulischer Betätigungsvorrichtungen noch höhere Drehzahl als 7200 U/min ?u bringen. 301, 71. 73 und 309 (Fig. 7) und 304 bis 308 Beim Umschalten auf einen solchen weiteren Schalt- (F i g. 8) betätigt werden, die den Kupplungsrädern radsatz wurden sich dann die Arbeitsspiele ab Punkt 265, 51, 52, 272 (Fig. 7) und 267, 257, 270, 209 und 281 der Fig. 15 wiederholen. 35 262 (Fig. 8) zugeordnet sind und denen die Druck· Die Arbeitsweise der in F i g. 7 bis 10 gezeigten flüssigkeit über eine nicht dargestellte Steuereinrich-Ausführungsform der Getriebeanordnung beim An- tung zugeführt wird, die auch die Einstellung der hyfahren unterscheidet sich von der Wirkungsweise im draulischen Einheiten 32 und 35 herbeiführt.
Bereich der Leistungskuppeln 287 bis 290 und ist in Bei der in F i g. 11 dargestellten Ausführungsform Fig. 15 und 16 von dem Punkt 281 aus in Richtung 40 der insgesamt mit 400 bezeichneten Getrtebeanordaui einen der Abtriebsdrehzahl Null entsprechenden nung, bei der die auch bei den bereits beschriebenen Punkt 291 dargestellt. Der Punkt 292 ist in Fig. 16 Ausführungsformen vorhandenen Teile mit den gleials der Punkt eingetragen, an dem das maximale chen Bezugszeichen wie in F i g. 1 und 6 bis 8 beDrehmoment auftritt, während der Punkt 291 einem zeichnet sind, können die hydraulischen Einheiten 32 gleich großen Drehmoment, jedoch bei der Drehzahl 45 und 35 ebenfalls eine kleinere Scheh'leistung haben, Null, entspricht. In Fig. 15 bezeichnet der Punkt281 wobei jedoch zur Drehmomentunterteilung kein zudas untere Ende der letzten Leistungskuppel 287. Der sätzliches Planetengetriebe erforderlich ist. Gemäß Anfahrvorgang beginnt mit der diesem Punkt ent- Fig. il weist das Planetengetriebe 14 wiederum zwei sprechenden Drehzahl von 800 U/min und «schreitet Sätze von miteinander im Zahneingriff stehenden in Richtung auf die Drehzahl Null fort. Am unteren 50 Doppelplanetenrädern 15 und 16 auf, die ebenso wie Ende der Leistungskuppel 287 läuft das äußere Zen- bei der Ausführungsform nach F i g. 7 und 8 jeweils tralrad 21 mit der aus Fig. 15 ersichtlichen Drehzahl durch eine durchgehende Verzahnung gebildet sein von 1000U/min um, bei der gemäß Fig.7 ein Kupp- können und jeweils mit einem der beiden inneren lungsrad 265 in ein Schaltrad 266 eingerückt wird, Zentralräder 22 bzw. 24 als Reaktionselcmente und das mit dem Zahnrad 230 kämmt, woraufhin das 55 mit einem der beiden äußeren Zentralräder 21 bzw. Ktipplungsrad 51 ausgerückt wird. Die Antriebskraft 23 als Abtriebselemente de» Planetengetriebes kamwird daher von dem inneren Zentralrad 22 des Plane- men. An Stelle der Zahnräder 41 und 42 der Fi g. 1 tengetriebes 14 über das Zahnrad 230 und das ist auf der das eine äußere Zentralrad mit dem Zahn-Schaltrad 266 auf die Hauptabtriebswelle 50 Ubertra- rad 40 verbindenden Hohlwelle 27 ein Zahnrad 540 gen. Außerdem wird die hydraulische Einheit 32 60 und auf der das andere äußere Zentralrad 23 mit dem (F i g. 8) von dem Planetenträger 206 durch AusrUk- Zahnrad 42 verbindenden Hohlwelle 28 ein Zahnrad ken des Kupplungsrades 209 getrennt und durch ein 542 angeordnet Das Zahnrad 540 ist mit einem auf Kupplungsrad 267 mit dem Zahnrad 260 gekuppelt. der Hauptabtriebswelle 50 sitzenden Schaltrad £44, Die hydraulische Einheit 35 arbeitet mit vollem Hub, das durch das Kupplungsrad 453 mit der Hauptan· während die hydraulische Einh&h 32 mit dem Hub 6s triebswelle kuppelbar ist, über ein Zwischenrad 501 Null umläuft. Wenn der Hub der hydraulischen Ein· verbunden, während das Zahnrad 542 über ein Zwiheit 32 von Null vergrößert wird, kann diese Einheit schenrad 502 mit einem Schaltrad 546 verbunden ist, Druckflüssigkeit aus der hydraulischen Einheit 35 das mittels des Kupplungsrades 454 mit der Hauptab-

triebswelle SO kuppelbar ist. Das mit dem Zahnrad 30 der Hohlwelle 25 kämmende Zahnrad 31 ist durch eine Weile 504 mit der hydraulischen Einheit 32 verbunden und läuft entgegengesetzt zu der von der Antriebsmaschine über die Keilverzahnung 508 in Drehung versetzten Antriebswelle Il um. Die hydraulische Einheit 35 ist durch eine Welle 506 mit einem Zahnrad 505 verbunden, das mit einem auf der Antriebswelle 11 lest angebrachten Zahnrad 507 kämmt. Auf der mit dem äußeren Zentralrad 23 verbundenen Hohlwelle 26 sitzt ein Zahnrad 522, das mit einem Zahnrad 521 kämmt. Den Zahnrädern 31 und 521 ist jeweils eine Kupplung 503 bzw. 520 zrgeordnet.

Bei dieser Ausführungsform der Getriebeanordnung wird die hydraulische Einheit 32 von dem inneren Zentralrad bzw. Reaktionselement 24 auf das andere innere Zentralrad bzw. Reaktionselement 22 ebenfalls an einem Punkt, der gleichen Drehzahlen entspricht, umgeschaltet. Die andere hydraulische Einheit 35 ist ständig mit der Antriebswelle 11 verbunden. Die Scheinleistungen der hydraulischen Einheiten 32 und 35 sind dabei verschieden. Die Scheinleislung der Einheit 32 ergib¹, sich als das Produkt aus der Antriebsleistung und der Größe (R — 1 )/2, während die Scheinleistung der Einheit 35 oberhalb des Anfahrbereichs bei einem Leistungskupplungsverhältnis von 3 : ' einem Viertel der Antriebsleistung entspricht. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Einheit 35 mit einer konstanten Drehzahl arbeitet und eine Scheinleistang aufweist, die gleich der übertragenen maximalen Leistung i«t. Wegen der sich beim Anfahren ergebenden Bedingungen kann jedoch die Scheinleistung der Einheit 35 gleich derjenigen der Einheit 32 sein.

Die Beizehungen zwischen den Drehzahlen der Elemente des Planetengetriebes 14 und der Hauptabtriebswelle 50 für den gesamten Drehzahlbereich derselben ergeben sich aus Fig. 17, während du* Beziehungen zwischen dem Drehmoment und der Leistung aus Fig. 18 ersichtlich sind.

Die Beziehungen zwischen den Drehzahien der Vorwärtsrichtung zwei Haupt-Leistungskuppeln 550 und 551, die nacheinander zuerst durch den Schaltradsatz 40, 44 und dann durch die Zahnräder 42 und 46 hervorgerufen werden, die durch die Kupplungsräder 51 und 54 mit der Hauptabtriebswelle 50 gekuppelt werden können. Da zwischen den Zahnrädern 540 und 544 das Zwischenzahnrad 501 und zwischen den Zahnrädern 542 und 546 durch das Zwischenzahnrad 502 angeordnet ist, wird ein Betrieb mit der entgegengesetzten Drehrichtung innerhalb des vollen Drehzahlbereichs ermöglicht, so daß die Getriebeanordnung voll umsteuerbar ist. Wenn die Umsteuerbarkeit nicht über den ganzen Drehzahlbereich erforderlich ist, z. B. bei Lastkraftwagen für den Überlandverkehr, können die Zahnräder 502,542 und 546 fortgelassen werden,

Bei der Getriebeanordnung 400 werden keine zu· sätzliche Schaltvorrichtung für das Anfahren und kein besonderer Anfahr-Radsatz benötigt. Wenn ein mit dieser Getriebeanordnung versehenes Fahrzeug bei mit einer eingeregelten Drehzahl laufender Antriebsmaschine stillsteht und zur Erläuterung angenommen wird, daß die Drehzahl der Antriebsmaschtae konstant ist, so läuft die Antriebswelle 11 mit der Drehzahl der Antriebsmaschine um, und die Hauptabtriebswelle 50 steht still. Dabei ist das Kupplungsrad 51 in das Schaltrad 44 eingerückt, so, cluß das Zahnrad 40 und duher auch das äußere Zentralrad 21 stillsteht. Der Pkmetenrudtrüger 13 läuft dagegen mit der Drehzahl der Antriebswelle 11 um, und dreht das Zentralrad 23 mit den zugehörigen Zahnrädern, ohne daß jedoch diese Drehbewegung auf die Hauptabtriebswelle 50 übertragen wird. Das innere Zentralrad 22 als Reaktionselemeiiv ist in diesem Zeitpunkt durch das Zahnrad 30, das Zahnrad 31, die Kupplung 503 und die Welle 504 mit der hydraulischen Einheit 32 verbunden und läuft entgegengesetzt zur Antriebswelle 11 um, wie dies in F i g. 17 an dem Punkt Q dargestellt ist, an dem die Drehzahl der Hauptabtriebswelle Null ist. Die hydraulische Einheit 32 mit ihrer Schwenkplatte 65 arbeitet dann mit vollem Hub und ihrer maximalen zwangläufigen Verdrängung, während die hydraulische Einheit 35 mit ihrer Schwenkplatte 66 ebenfalls mit ihrer maximalen zwangläufigen Verdrängung arbeitet. Die Getriebeanordnung arbeitet hierbei mit einem statischen Drehmoment als regeneratives Getriebe, bei dem die der Einheit 32 zugeführte Leistung zu der Einheit 35 zurückgeleitet und über die Welle 506 und das Zahnrad 505 dem auf der Antriebswelle 11 sitzenden Zahnrad 507 zugeführt wird. Die von der Antriebsmaschine abgegebene äußere Leistung, die an der Keilverzahnung 508 aufgenommen wird, ist daher nur auf die in den hydraulischen und mechanischen Vorrichtungen auftretenden Verluste begrenzt.

Wenn der Hub der hydraulischen Einheit 35 verringert wird, wird die hydraulische Einheit 32 abgebremst, da ihre Ausgangsleistung duich die Verkleinerung des Hubes der Einheit 35 begrenzt ist, und das Fahrzeug setzt sich in Bewegung. Die Drehzahl des äußeren Zentralrades 21 des Planetengetriebes 14 nimmt entsprechend der Linie 510 in Fig. 17 zu. Wenn die hydraulische Einheit 35 den Hub Null erreicht, steht die hydraulische Einheit 32 still, was gemäß Fig. 17 an dem Punkt 511 eintritt. Danach arbeitet die hydraulische Einheit 32 in der entgegengesetzten Richtung, während sich die Einheit 35 vom Hub Null in Richtung auf den vollen negativen Hub verstellt und ein Teil der Leistung von der Antriebswelle 11 auf die hydraulische Einheit 35, von letzterer auf die hydraulische Einheit 32, von dieser auf das Zahnrad 31 und auf das Planetengetriebe 14 übertragen wird. Der restliche Teil der Leistung wird durch die Antriebswelle 11 dem Planetenradträger 13 zugeführt und über das äußere Zentralrad 21 auf den Schallradsatz 40, 44 übertragen.

In der Zwischenzeit verbleibt die hydraulische Einheit 32 in ihrer Stellung für die volle positive Verdrängung, wenn diese Einheit mit fester Verdrängung arbeitet. Es ist möglich, die hydraulische Einheit 32 verstellbar auszubilden, um den Druck jeweils auf einen optimalen Wert bringen zu können. Dies ist jedoch nicht unbedingt erforderlich. Auch ist eine hydraulische Einheit mit fester Verdrängung wegen ihres geringeren Aufwandes wirtschaftlicher.

Wenn sich die Einheit 35 von ihrem vollen Hub bis auf den Hub Null verstellt hat und beim Hub Null umläuft, muß die Einheit 32 stillstehen. Wenn sich die Einheit 35 auf ihren vollen negativen Hub eingestellt hat, arbeitet die Einheit 32 mit einer Drehzahl, die dem Umschaltpunkt 512 in Fig. 17 und 18 entspricht. An diesem Punkt wird das Kupplungsrad 520 in das Zahnrad 521 eingerückt, worauf das Kupplungsrad 503 aus dem Zahnrad 31 ausgerückt wird.

Pie hydraulische Einheit 32 ist daher nunmehr über die Zahnräder 521 und 522 sowie die Welle 26 mit dem Sonnenrad bzw. inneren Zentralrad 24 verbunden. Im weiteren Verlauf des Arbeitsspiels verringert sieh die Drehzahl der hydraulischen Einheit 32, da die hydraulische Einheit 35 wieder in ihre Stellung

für den Hub Null zurückkehrt, die sie gemäß Fi g. J 7 «n dem Punkt 513 erreicht, so daß die Einheit 32 an diesem Punkt wieder stillgesetzt wird. Dieses Arbeitsspiel wiederholt sich für die zweite Haupt-Leistiingskuppel 551, wobei gemäß Fig. 17 und J8 ein Schaltvorgang an einem Punkt 514 durchgeführt wird.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Stufenlos steuerbare Getriebeanordnung mit Leistungsverzweigung über ein Planetengetriebe in einen mechanischen und einen hydrostatischen Zweig, der zwei abwechselnd als Pumpe und Motor arbeitende hydraulische Einheiten aufweist, während in dem mechanischen Zweig durch mehrere Schaltradsätze, die den Zentralrädern des Planetengetriebes zugeordnet sind und die für den Antrieb der Hauptabtriebswelle der Getriebeanordnung in einem Gesamt-Drehzahlbereich nacheinander formschlüssig schaltbar sind, sich übergreifende Übersetzungsverhältnisse erzielbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Planetengetriebe (14) zum Umschalten von einem Schaltradsau auf den nächsten zwei Sätze von miteinander in Zahneingriff siehenden Doppelplanetenrädern (15, 16) aufweist, die jeweils mit einem von zwei mit den hydraulischen Einheiten (32, 35) verbundenen inneren Zentralrädern (22 bzw. 24) als Reaktionselemente und jeweils mit einem von zwei äußeren Ze.itralrädern (21 bzw. 23) als Abtriebselemente des Planetengetriebes kämmen, und daß die äußeren Zentralräder (21 bzw. 23) jeweils zwei Schaltradsätzen (40, 44; 41, 45; 42, 46; <il, 47) zugeordnet sind, mittels derer die Übersetzung für die Hauptabtriebswelle (50) in sich wiederholenden Arbeitsspielen bzw. Teilbereichen veränderbar ist, in denen bei jeweiliger Erhöhung der Drehzahl des einen äußeren Zentrairades und gleichzeitiger Verringerung der Drehzahl des anderen äußeren Zentralrades jeweils das gleiche Verhältnis der Maximaldrehzahl zu der Minimaldrehzahl besteht.

2. Getriebeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltradsätze jeweils aus einem auf einer eine Abtriebswelle c'es Planetengetriebes bildenden Hohlwelle (27, 28) befestigten Zahneingriff (40, 41, 42, 43) und einem mit diesem in Zahneingriff stehenden Schaltrad (44, 45, 46, 47) bestehen, das auf der Hauptabtriebswelle (50) lose drehbar gelagert ist und mit dieser jeweils für sich durch eine Kupplung (55, 51; 56, 52; 57, 53; 58, 54) kuppelbar ist.

3. Getriebeanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Zentralräder (22. 24) des Planetengetriebes (14) an den inneren Enden von innerhalb der Hohl- bzw. Abtriebswelle (27, 28) angeordneten Wellen (25, 26) befestigt sind, die an ihren äußeren Enden mit den gegenseitig miteinander verbundenen hydraulischen Einheiten (32, 35) mechanisch verbunden sind.

4. Getriebeanordnung nach Anspruch 3, bei der jeder der beiden Hohl- bzw. Abtriebswellen des Planetengetriebes nur ein Schaltradsatz zu* geordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Drehmomentunterteilung ein zusätzliches Planetengetriebe (204) mit drei Elementen (203; 210; 206, 207) angeordnet ist, dessen eines Element (203) mit der das eine innere Zentralfad (22) des Planetengetriebes (14) tragenden Well*" (25) und dessen zweites Element (210) mit der das andere innere Zentralrad (24) tragenden Welle (26) in Antriebsverbindung steht und dessen drittes Element (206, 207) mit der einen hydraulischen Einheit (32) mittels einer Kupplung (208, 209) kuppelbar ist (F ig, 7 und 8).

5. Getriebeanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die inneren Zentralräder (22, 24) tragenden Wellen (25, 26) an ihren äußeren Enden jeweils mit einem Zahnrad (30 bzw. 522) fest verbunden sind, von denen das eine Zahnrad (30) mit einem auf der Welle (504) der hydraulischen Einheit (32) sitzenden und mit dieser durch eine Kupplung (503) kuppelbaren Zahnrad (31) und das andere Zahnrad (522) mit einem ebenfalls auf der Welle (504) der hydraulischen Einheit (32) sitzenden und mit dieser durch eine mit der Kupplung (503) wechselweise zu betätigende Kupplung (520) kuppelbaren Zahnrad (251) kämmt, und daß außerdem das mit dem inneren Zentralrad (22) über die Welle (25) verbundene Zahnrad (30) über ein auf der Antriebswelle (11) des Planetengetriebes (14) fest angebrachtes Zahnrad (507) mit einem Zahnrad (505) kämmt, das auf der Welle (506) der hydraulischen Einheit (35) fest angeordnet ist (Fig. 11).