CH395757A - Stufenlos regelbares hydrostatisch-mechanisches Getriebe, insbesondere für Fahrzeuge - Google Patents

Description

  Stufenlos regelbares     hydrostatisch-mechanisches    Getriebe, insbesondere für Fahrzeuge    Die Erfindung betrifft ein stufenlos regelbares       hydrostatisch-mechanisches    Getriebe, insbesondere  für Kraftfahrzeuge, dessen hydrostatischer Getriebe  teil aus einer regelbaren Ölpumpe und einem regel  baren     öhnotor    besteht und dessen mechanischer  Teil ein     Umlaufrädergetriebe    aufweist, wobei der       Umlaufradträger    mit der Antriebswelle, die Ölpumpe  mit dem Sonnenrad und der Ölmotor mit dem Ring  rad in Antriebsverbindung steht.  



  Es sind bereits     hydrostatisch-mechanische    Ge  triebe dieser Art bekannt, bei denen durch ein oder  mehrere     Umlaufrädergetriebe    eine Leistungsteilung  erreicht wird. Bei den meisten dieser Getriebe befin  det sich jedoch der hydrostatische Teil ständig oder  wenigstens überwiegend in Betrieb, was sich sehr  nachteilig auf den Wirkungsgrad des Getriebes aus  wirkt. Eine andere unerwünschte Eigenschaft ist die  Regeneration hydraulischer Arbeit, z. B. dadurch,  dass umgekehrt der Ölmotor Arbeit an die Ölpumpe  abgibt. Dies führt zu Schwierigkeiten in der Beherr  schung des Kraftflusses und der Regelung der An  lage.  



  Bei einem weiteren bekannten     hydrostatisch-me-          chanischen    Getriebe, bei dem durch ein oder meh  rere     Umlaufrädergetriebe    eine Leistungsteilung er  folgt, kann die mit dem Sonnenrad des Umlaufräder  getriebes verbundene Pumpe abgebremst werden. Es  wird damit erreicht, dass ein Antriebszweig abge  schaltet wird und die Leistung dann auf dem anderen  Antriebszweig übertragen wird. Auch bei diesem be  kannten Getriebe ist der Ölmotor nicht     abkuppelbar,     so dass dieser Arbeit an die     Ölpumpe    abgibt.  



       Ferner    ist bereits Gegenstand eines älteren Pa  tentes ein     hydrostatisch-mechanisches    Getriebe, bei  dem einer von zwei Ölmotoren an- und     abkuppelbar     mit der     Abtriebswelle    verbunden ist. Die Ölpumpe ist    bei dem bekannten Getriebe nicht ab- und     festbrems-          bar.     



  Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass  die Ölpumpe und das damit verbundene Sonnenrad  mittels einer Reibungsbremse ab- und     festbremsbar     sind und zwischen dem     Ölmotor    und der Abtriebs  welle eine schaltbare Kupplung angeordnet ist.  



  Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde,  ein     hydrostatisch-mechanisches    Getriebe zu schaffen,  bei dem hydrostatische Leistungen nur bei gewissen  Fahrzuständen, im wesentlichen für Beschleuni  gung und für Bergsteigen übertragen werden.  



  Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen an  hand der Zeichnungen näher erläutert werden. Es  zeigen       Fig.    1 einen Längsschnitt durch ein Getriebe     ge-          mäss    der Erfindung,       Fig.    2 und     Fig.    3 zwei Getriebe mit verschiede  nen Anordnungsmöglichkeiten der Einzelelemente,       Fig.    4 und     Fig.    5 zwei Getriebe für quer zur  Fahrzeuglängsachse eingebaute Motoren.  



  In einem Gehäuse 35 sind eine Ölpumpe 24, ein       Öhnotor    26 und ein     Dreiwellenumlaufgetriebe    21  angeordnet. Der     Planetenradträger    36 des Umlauf  getriebes ist über eine Welle 20, mit einem nicht dar  gestellten Antriebsmotor eines Kraftfahrzeuges ver  bunden. Das Aussen- oder Ringrad 22 des Umlauf  getriebes ist     mit    einer Hohlwelle 29, durch die die  Antriebswelle 20 geführt ist, verbunden. Die Hohl  welle 29 trägt an ihrem dem Aussenrad abgewandten  Ende ein mit einem Tellerrad 31 eines Ausgleichs  getriebes in     Eingriff    stehendes     Ritzel    30. Das Son  nenrad 23 des     Umlaufgetriebes    ist mit der Ölpumpe  24 gekuppelt.

   Koaxial zur Hohlwelle 29 ist der     Öl-          motor    26 angeordnet und mit dieser gekuppelt.  Schrägscheiben 27 bzw. 25 zur Regelung der Kol  benhübe von Ölmotor 26 bzw. Ölpumpe 24 stehen      mit     ihren        Anstellwinkel    verändernden Servomitteln  38 bzw. 39 in Verbindung. An dem Gehäuse 35 ist  eingangsseitig eine     Hilfsölpurnpe    33, z. B. eine Zahn  radpumpe, die von der Welle 20 angetrieben wird,  angeflanscht. Eine Trennkupplung 37 ist hinter der       Hilfsölpumpe    in der Antriebswelle 20 vorgesehen,  um den     Kraftfluss    zwischen Antriebsmotor und Ge  triebe unterbrechen zu können.  



  Der Ölmotor 26 ist durch eine Kupplung 28 mit  der Hohlwelle 29 gekuppelt. Zweckmässig ist diese  Kupplung als eine mechanisch, hydraulisch, elektro  magnetisch oder dergleichen schaltbare Reibungs  kupplung ausgebildet. In     ausgekuppeltem    Zustand  wirkt die Kupplung 28 als Freilauf.  



  Die Ölpumpe 24 wird von dem Sonnenrad 23  unmittelbar oder über ein als     Vorgelege    41 oder  Umlaufgetriebe ausgebildetes     Untersetzungsgetriebe     angetrieben. Die Ölpumpe 24 und damit das Sonnen  rad 23 sind mittels einer mechanisch, hydraulisch  oder elektrisch schaltbaren Bremse 34     abbremsbar     und blockierbar.  



  Das Getriebe arbeitet in den einzelnen Fahrzeug  zuständen wie folgt    <I>1. Leerlauf</I>    Welle 20 treibt den     Planetenradträger    36 an. Da  der Widerstand des Aussenrades 22 grösser ist als  der des Sonnenrades 23, wird die Pumpe 24 ange  trieben. Die Schrägscheibe 25 ist nicht angestellt, so  mit findet keine Ölförderung statt, dabei wird vom  Getriebe     keine    Kraft     übertragen.       <I>2. Anfahren und Beschleunigen</I>    Durch Beschleunigen des Motors wird die Welle  20 auf höhere Drehzahl gebracht. Durch einen Reg  ler wird die Schrägscheibe 25 angestellt, dabei findet  sofort     Ölförderung    statt, der Ölmotor 26 setzt sich in  Bewegung bei starker Anstellung der Schrägscheibe  27 (kleine Drehzahl, hohes Drehmoment).

   Dabei  wird die     Freilaufkupplung    28 gesperrt und die Ab  triebswelle 29 mitgenommen.  



  Durch die relative Verstellung der Schrägschei  ben 25 und 27 zueinander mittels eines Reglers wird  die Welle 29 auf eine Drehzahl kommen, bei wel  cher das Aussenrad 22 schneller wird als der Plane  tenradträger 36. Das Sonnenrad wird zunächst still  stehen und dann versuchen,     rückwärts    zu laufen.  Hierbei wird aber die Kupplung 34 die Pumpe fest  hatten, also ist das Sonnenrad     blockiert.    Dies hat zur  Folge, dass die Planetenräder 40 des vom Antriebs  motor angetriebenen     Planetenradträgers    36 sich auf  dem Sonnenrad 33 abstützen und das Aussenrad 22  mit     Schnellgangwirkung    antreiben.  



  Dieser Vorgang ist stufenlos. Dazu kommt die  Differentialwirkung des Umlaufgetriebes, welches be  wirkt, dass mit abnehmender hydrostatischer Lei  stung die mechanisch     übertragene    Leistung im glei  chen Mass,     d.h.    progressiv und stufenlos, zunimmt,  bis vollständiger mechanischer Kraftschluss erreicht  ist.    <I>3. Verzögerung</I>  Durch     Gaswegnehmen    geht die Drehzahl des  Motors zurück. Die Welle 29 bzw. das Aussenrad 22  laufen noch mit fast unveränderter Drehzahl ; das  Sonnenrad 23 bleibt gesperrt. Dadurch wird der       Planetenradträger    36 über die sich an dem Sonnen  rad 23 abstützenden Planetenräder 40 vom Aussen  rad 22 angetrieben.

   Da der     Planetenradträger    über  die Welle<B>20'</B> unmittelbar mit dem Antriebsmotor  verbunden ist, wirkt dieser als Bremse.  



  Will man eine starke Bremswirkung durch den  Motor erreichen, so wird die     Freilaufkupplung    28  eingerückt ; damit wird der Ölmotor 26 durch ent  sprechende Anstellung der Schrägscheiben 27 bzw.  25 zur Pumpe, und die Pumpe 24 wird zum Motor,  und sie treibt über den     Planetenradträger    36 den An  triebsmotor mit erhöhter Drehzahl an und bewirkt  damit eine grössere Bremswirkung.    <I>4. Anschieben des Fahrzeuges</I>    Die     Freilaufkupplung    28 wird gesperrt.

   Der     Öl-          motor    26 treibt die Ölpumpe an, die über     _    das Son  nenrad 23 und die sich an dem langsam umlaufenden  Aussenrad 22 abstützenden Planetenräder 40 dem       Planetenradträger    36 und den damit unmittelbar ver  bundenen Antriebsmotor mit grösserer Drehzahl an  treibt.  



  Es ist auch möglich, den Antriebsmotor allein  über das Umlaufgetriebe durch Anschieben des  Fahrzeugs anzuwerfen. In diesem Fall ist das Son  nenrad 23 gesperrt. Die Kupplung 28 ist gelöst. Das  Aussenrad 22 läuft um und treibt über die sich am  Sonnenrad 23 abstützenden Planetenräder 40 den       Planetenradträger    36 an und damit den Antriebs  motor.    <I>5. Rückwärtsfahren</I>    Die Welle 20 treibt die Pumpe 24 an, die  Schrägscheibe 25 wird umgekehrt angestellt, der  Ölstrom fliesst in entgegengesetzter Richtung, was  zur Folge hat, dass der Motor 26 auch eine umge  kehrte     Drehrichtung    erhält. Die     Freilaufkupplung    28  wird     gesperrt,    die Welle 29 wird in entgegengesetzter  Richtung angetrieben.  



  Bei dem beschriebenen Getriebe wird, wie schon  erwähnt, hydrostatische Leistung nur bei gewissen  Fahrzuständen, im     wesentlichen    für Beschleunigung  und für Bergsteigen, übertragen. In allen anderen  Fahrbereichen, insbesondere bei mehr oder weniger  konstanter Geschwindigkeit in der Ebene wird die  Antriebsleistung rein mechanisch auf die Antriebs  räder     übertragen.    Damit ergibt sich eine Verbesse  rung des durchschnittlichen Wirkungsgrades, bezo  gen auf die gesamte Fahrstrecke, da     erfahrungs-          gemäss    Beschleunigungen und Bergsteigen nur gele  gentlich erforderlich sind.  



  Die Erfindung lässt verschiedene Anordnungen  der Hauptteile des Getriebes zu, ohne an der Wir  kungsweise etwas zu ändern. So kann das Umlauf  getriebe 21, statt zwischen Ölpumpe 24 und Ölmotor      26 angeordnet zu sein, auch vor oder hinter diesen  beiden Elementen oder neben diesen liegen, insbe  sondere dann, wenn diese beiden eine besonders  kompakte Einheit bilden sollen     (Fig.    2). Antrieb und  Abtrieb können entweder auf einer Seite angeordnet  sein     (Fig.    1 und 2), wie es für bestimmte Blockbau  weisen (z. B. Vorderradantrieb bzw. Heckmotor) not  wendig ist, oder es kann ein durchgehender An- und  Abtrieb gewählt werden     (Fig.    3), wie es für Fahr  zeuge konventioneller Bauart üblich ist.  



  Das Getriebe ist auch für Kraftfahrzeuge ge  eignet, bei denen der Antriebsmotor quer zur Fahrt  richtung eingebaut ist     (Fig.    4 und 5). In diesem  Falle ist das Umlaufgetriebe 21     zweckmässigerweise     zwischen Antriebsmotor und hydrostatischem Teil  mit deren Achsen fluchtend parallel zu der Antriebs  achse des Kraftfahrzeuges angeordnet. Der Abtrieb  von dem Aussenrad des Umlaufgetriebes auf das  Ausgleichsgetriebe der Antriebsachse erfolgt ent  weder über stirnverzahnte Räder oder andere form  schlüssige     Kraftübertragungselemente.    Das Umlauf  getriebe kann auch bei dieser Bauweise zwischen     Öl-          pumpe    und Ölmotor angeordnet sein.  



  Bei der vorgeschlagenen Konstruktion sind ko  axiale Kolbenpumpen bzw. Motoren bekannter Bau  art vorgesehen, deren Hubvolumen mittels verstell  barer Schrägscheiben von Null bis zu einem Maxi  mum veränderlich ist. Es können aber auch andere  Bauarten Verwendung finden, sofern sie eine stu  fenlose Regelung des     Förder-    bzw. Schluckstromes  zulassen.  



  Im Prinzip wird die wechselseitige Volumenrege  lung der hydrostatischen Pumpe bzw. des Motors  nach bekannten Gesetzen     erfolgen,    im wesentlichen  aber so, dass eine Anpassung der Drehzahl der An  triebsmaschine an den jeweiligen Leistungsbedarf zur    Erzielung grösster Wirtschaftlichkeit erfolgt. Denn im  Gegensatz zu den hydrodynamischen Getrieben, de  ren     hydraulischer    Teil ein festes Übersetzungsver  hältnis aufweist, kann beim hydrostatischen Ge  triebe dieses Verhältnis manuell oder automatisch  (mit     Hilfe    von Reglern     etc.)    je nach den Erforder  nissen des augenblicklichen Drehzahl- oder Lei  stungsbedarfes ausgewählt werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Stufenlos regelbares hydrostatisch-mechanisches Getriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, dessen hydrostatischer Getriebeteil aus einer regelbaren Öl- pumpe und einem regelbaren Ölmotor besteht und dessen mechanischer Teil ein Umlaufrädergetriebe aufweist, wobei der Umlaufradträger mit der An triebswelle, die Ölpumpe mit dem Sonnenrad und der Ölmotor mit dem Ringrad in Antriebsverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölpumpe (24) und das damit verbundene Sonnenrad (23) mit tels einer Reibungsbremse (34)

   ab- und festbrems- bar sind und zwischen dem Ölmotor (26) und der Abtriebswelle (29) eine schaltbare Kupplung (28) angeordnet ist. UNTERANSPRUCH Stufenlos regelbares hydrostatisch-mechanisches Getriebe nach Patentanspruch, mit einer vom hydro statischen Getriebeteil unabhängigen Ölquelle, da durch gekennzeichnet, dass die Ölpumpe (24) durch Beaufschlagen mit Drucköl aus der unabhängigen Quelle einer Hilfsölpumpe (33) abbremsbar und blockierbar ist.