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Die
Erfindung betrifft eine stufenlose Getriebevorrichtung für
ein Fahrzeug mit einem Variator gemäß der im Oberbegriff
des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
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Ein
hydrostatisch-mechanisches Traktorengetriebe mit einem stufenlosen
hydrostatischen Antrieb ist aus der
DE 10 2006 025 348 A1 bekannt.
Der hydrostatische Antrieb weist eine von einem Verbrennungsmotor
angetriebene hydrostatische Pumpe und einen von der Pumpe angetriebenen
Hydromotor auf. Die Pumpe und der Hydromotor sind über
ein einziges, gemeinsames Schwenkteil zwangsgekoppelt und derart
verstellbar, dass die Pumpe zwischen einem minimalen Winkel und
einem maximalen Winkel verschwenkbar ist, während zugleich
der Motor synchron von einem maximalen Schwenkwinkel zu einem minimalen
Winkel verschwenkt. Die Pumpe ist für eine einzige Förderrichtung
des Volumenstroms ausgelegt. Ein mechanisches Bereichsgetriebe mit mehreren
Schaltstufen, die über eine Kupplung schaltbar sind, ist
nachgeschaltet.
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Darüber
hinaus ist aus der
DE
19 52 966 A eine Getriebevorrichtung mit Leistungsverzweigung bekannt,
welche einen Variator, einen Doppelplanetenradsatz und eine Schaltgetriebeeinrichtung
zur Darstellung mehrerer Fahrbereiche umfasst. Die Pumpen- und die
Motoreinrichtung des als Hydrostateinrichtung ausgeführten
Variators sind über ein gemeinsames Joch verstellbar.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand
der Technik bekannten Getriebevorrichtungen derart weiterzubilden,
dass der Variator und die Planetengetriebeeinrichtung während
einer Montage der Getriebevorrichtungen einfach einbaubar und zu
Servicezwecken mit geringem Aufwand demontierbar sind.
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Erfindungsgemäß wird
diese Aufgabe mit einer stufenlosen Getriebevorrichtung gemäß den Merkmalen
des Patentanspruches 1 gelöst.
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Die
erfindungsgemäße stufenlose Getriebevorrichtung
für ein Fahrzeug ist mit einem Variator, einer Planetengetriebeeinrichtung
und einer Schaltgetriebeeinrichtung ausgebildet, die in einem Getriebegehäuse
angeordnet sind, wobei der Variator im Bereich einer ersten Welle
und im Bereich einer zweiten Welle mit der Planetengetriebeeinrichtung
und der Schaltgetriebeeinrichtung wirkverbunden ist.
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Erfindungsgemäß bilden
der Variator und die Planetengetriebeeinrichtung ein Modul aus und
sind auf einer gemeinsamen Trägerplatte angeordnet.
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Damit
sind der Variator und die damit zusammenwirkende Planetengetriebeeinrichtung
während der Montage der Getriebevorrichtung als vormontiertes
Modul mit geringem Aufwand einbaubar und beim Auftreten von Verschleiß auf
einfache Art und Weise demontierbar und durch ein funktionierendes,
vorgeprüftes Modul ersetzbar. Das das demontierte Modul ersetzende
Modul ist im Servicefall kostengünstig als geprüfte
Einheit vor Ort am Fahrzeug tauschbar.
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Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung der Getriebevorrichtung nach der
Erfindung steht eine Welle der Planetengetriebeeinrichtung mit einer
Getriebeeingangswelle in Wirkverbindung, die mit einer Antriebsmaschine
eines Fahrzeugantriebsstranges verbindbar ist, wobei die beiden
Wellen des Variators jeweils mit weiteren Wellen der Planetengetriebeeinrichtung
wirkverbunden sind. Damit wird erreicht, dass der nur begrenzt einstellbaren
Drehzahl der Getriebeantriebswelle die stufenlose Drehzahlverstellbarkeit
des Variators überlagert ist und im Bereich der Planetengetriebeeinrichtung
wenigstens zwei Wellen mit stufenlos veränderbarer Drehzahl
zur Verfügung stehen.
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Eine
weitere Ausführungsform der stufenlosen Getriebevorrichtung
nach der Erfindung ist mit einem als Hydrostateinrichtung in Schrägachsenbauweise
mit wenigstens einer Verstelleinheit ausgeführt, um möglichst
viel Leistung bei gleichzeitig geringem Bauraumbedarf der Getriebevorrichtung
von einer Antriebsmaschine eines Fahrzeuges über die Getriebevorrichtung
zu einem Abtrieb des Fahrzeuges führen zu können.
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Über
den Variator, die Planetengetriebeeinrichtung und die Schaltgetriebeeinrichtung
darstellbare Übersetzungsbereiche der stufenlosen Getriebevorrichtung,
deren Übersetzungen jeweils stufenlos variierbar sind,
sind bei einer weiteren Ausführungsform der Getriebevorrichtung
nach der Erfindung, bei der die Hydrostateinrichtung wenigstens eine
verstellbare Pumpeneinrichtung und mindestens eine verstellbare
Motoreinrichtung aufweist, die gemeinsam verstellbar ausgeführt
sind, mit einer großen Spreizung zur Verfügung
stellbar.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen
stufenlosen Getriebevorrichtung ist der Variator länger
als breit und tief ausgebildet und in seiner Längserstreckung
in Einbaulage im Fahrzeug wenigstens annähernd vertikal
ausgerichtet, womit aus stoßartigen Belastungen, die beispielsweise
beim Überfahren von Fahrbahnunebenheiten, Schlaglöchern
und dergleichen auftreten, resultierende und am Variator angreifende
Stellkräfte, die ein unerwünschtes, selbstständiges
Verstellen des Variators zumindest kurzzeitig auslösen
können, reduziert bzw. vermieden sind, wobei dieser Vorteil besonders
bei einer Ausführung des Variators als Hydrostateinrichtung
in Schrägachsenbauweise mit gemeinsamer Verstellung der
Pumpen- und Motoreinrichtung erreicht wird.
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Das
den Variator und die Planetengetriebeeinrichtung umfassende Modul
ist bei einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Getriebevorrichtung, bei der das Modul in Einbaulage in Vorwärtsfahrtrichtung
und in Bezug auf eine Antriebsmaschine eines Fahrzeuges auf einer
rechten oder einer linken Fahrzeugseite angeordnet ist, auf einfache
Art und Weise von einer Fahrzeugseite ausgehend in seitlicher Richtung
demontierbar.
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Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung der stufenlosen Getriebevorrichtung
nach der Erfindung ist der Variator in Einbaulage im Fahrzeug zwischen
einer Antriebsmaschine des Fahrzeugs und der Planetengetriebeeinrichtung
positioniert. Damit ist das den Variator und die Planetengetriebeeinrichtung
umfassende Modul auf einfache Art und Weise durch Abziehen der Trägerplatte
in Vorwärtsfahrtrichtung aus einem Fahrzeug ausbaubar,
wenn seitlich keine Zugänglichkeit zum Getriebegehäuse
besteht. Darüber hinaus ist das Modul auch einfach ausgehend
von der Unterseite des Fahrzeuges bei entsprechender Zugänglichkeit
ohne zusätzliches Demontieren von Fahrzeugteilen ausbaubar.
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Ist
der Variator in Einbaulage zwischen der Planetengetriebeeinrichtung
und einer Fahrzeughinterachse des Fahrzeuges angeordnet, ist das
Modul in einfacher Weise durch Abziehen der Trägerplatte in
Rückwärtsfahrtrichtung aus einem Fahrzeug entnehmbar,
wobei auch hier das Modul ausgehend von der Unterseite des Fahrzeuges
bei entsprechender Zugänglichkeit ohne zusätzliches
Montieren von Fahrzeugen oder ausgehend von einer Oberseite des
Fahrzeuges durch Kippen einer Fahrzeugkabine ausbaubar ist.
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Eine
Montage des Moduls ist bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform
der erfindungsgemäßen stufenlosen Getriebevorrichtung
dadurch vereinfacht, dass die Trägerplatte lösbar
mit dem Getriebegehäuse verbunden und ein Teil des Getriebegehäuses
ist, da während der Demontage des den Variator und die
Planetengetriebeeinrichtung umfassenden Moduls lediglich die Trägerplatte
vom Getriebegehäuse zu lösen ist und das Modul,
ohne einen Getriebegehäusedeckel oder dergleichen demontieren zu
müssen, entnehmbar ist.
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Weitere
Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben
sich aus den Patentansprüchen und den unter Bezugnahme
auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispielen,
wobei zugunsten der Übersichtlichkeit in der Beschreibung
der Ausführungsbeispiele für bau- und funktionsgleiche
Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
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Es
zeigt:
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1 ein
Räderschema der erfindungsgemäßen stufenlosen
Getriebevorrichtung mit einem einen Variator und eine Planetengetriebeeinrichtung umfassenden
Modul;
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2 das
Modul der Getriebevorrichtung 1 gemäß 1 in
einer dreidimensionalen Einzeldarstellung;
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3 eine
schematisierte dreidimensionale Seitenansicht der Getriebevorrichtung
gemäß 1, wobei das Modul in Bezug
auf eine Antriebsmaschine in Vorwärtsfahrtrichtung auf
einer rechten Fahrzeugseite angeordnet ist;
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4 eine 3 entsprechende
Darstellung der Getriebevorrichtung gemäß 1,
wobei das Modul in Vorwärtsfahrtrichtung auf einer linken
Fahrzeugseite angeordnet ist;
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5 eine 3 entsprechende
Darstellung, wobei das Modul auf einer rechten Fahrzeugseite vor
einer Fahrzeughinterachse angeordnet ist; und
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6 eine 5 entsprechende
Darstellung, wobei das Modul vor der Fahrzeughinterachse auf der
linken Fahrzeugseite positioniert ist.
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1 zeigt
ein Räderschema einer Getriebevorrichtung 1 mit
stufenloser Übersetzungsverstellung, welches beispielsweise
in landwirtschaftlichen Fahrzeugen einsetzbar ist. Über
die Getriebevorrichtung 1 sind vorliegend drei Übersetzungsbereiche bzw.
Fahrbereiche für Vorwärtsfahrt und ein Übersetzungsbereich
für Rückwärtsfahrt darstellbar, innerhalb
welchen die Übersetzung der Getriebevorrichtung stufenlos
verstellbar ist.
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Die
stufenlose Verstellung der Getriebeübersetzung der Getriebevorrichtung 1 wird über
einen stufenlosen Antriebssatz bzw. ein Modul 2 ermöglicht,
der einen Variator 3 und eine Planetengetriebeeinrichtung 4 umfasst.
Mittels der Planetengetriebeeinrichtung 4 wird der nur
begrenzt einstellbaren Drehzahl einer Getriebeantriebswelle 5,
die mit einer Antriebsmaschine eines Fahrzeugs gekoppelt ist, die stufenlose
Drehzahlverstellbarkeit des Variators 3 überlagert.
Als Ergebnis dieser Überlagerung stehen im Bereich der
Planetengetriebeeinrichtung 4 zwei Wellen 6, 7 der
Planetengetriebeeinrichtung 4 mit stufenlos veränderbarer
Drehzahl zur Verfügung, wobei die erste Welle 6 als
Planetenträger der Planetengetriebeeinrichtung 4 ausgeführt
ist und mit einer verstellbaren Pumpeneinrichtung 3A des
Variators 3 gekoppelt ist. Die zweite Welle 7 ist
ein Sonnenrad der Planetengetriebeeinrichtung 4, welche über
eine Stirnradverzahnung 8 mit einer verstellbaren Motoreinrichtung 3B des
Variators 3 in Wirkverbindung steht. Die Pumpeneinrichtung 3A und
die Motoreinrichtung 3B des als Hydrostateinrichtung ausgeführten
Variators 3 sind jeweils in Schrägachsenbauweise
ausgebildet und im Bereich einer Schwenkachse 11 über
ein gemeinsames Joch 12 verschwenkbar.
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Der
stufenlose Antriebssatz 2 ist mit einer Schaltgetriebeeinrichtung 9 gekoppelt,
die in Abhängigkeit der Leistungsfähigkeit des
Variators 5 und auch in Abhängigkeit der konstruktiven
Ausgestaltung der Planetengetriebeeinrichtung 4 ausgebildet ist. Über
die Schaltgetriebeeinrichtung 9 erfolgt die Leistungsübertragung
vom stufenlosen Antriebssatz 2 in Richtung einer Getriebeabtriebswelle 10.
Darüber hinaus werden im Bereich der Schaltgetriebeeinrich tung 9 die
geforderten Abtriebsdrehzahlen in den verschiedenen Übersetzungsbereichen
dargestellt.
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Die
Schaltgetriebeeinrichtung 9 ist mit vier reibschlüssigen
Schaltelementen S1 bis S4 ausgestaltet, wobei bei geschlossenem
ersten Schaltelement S1 der Fahrbereich für Rückwärtsfahrt
in der Getriebevorrichtung 1 eingelegt ist. Die Schaltelemente
S2 bis S4 sind zur Darstellung der drei Fahrbereiche für
Vorwärtsfahrt vorgesehen.
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Ein
zweites Sonnenrad 13 der Planetengetriebeeinrichtung 4 ist
mit der Getriebeantriebswelle 5 verbunden. Die Variatorwellen 14 und 15 sind
somit jeweils an eine Welle 6, 7 der Planetengetriebeeinrichtung 4 gekoppelt,
die keine direkte Verbindung mit der Getriebeantriebswelle 5 aufweisen.
Darüber hinaus sind die Variatorwellen 14 und 15 achsparallel zu
den Wellen 6, 7 der Planetengetriebeeinrichtung 4 angeordnet,
wobei die Variatorwelle 14 koaxial zu den Wellen 6, 7 positioniert
ist.
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Der
stufenlose Antriebssatz bzw. das Modul 2 ist in 2 in
Alleindarstellung gezeigt. Aus der Darstellung gemäß 2 geht
hervor, dass sowohl der Variator 3 als auch die Planetengetriebeeinrichtung 4 sowie
alle notwendigen Koppelwellen zwischen dem Variator 3 und
der Planetengetriebeeinrichtung 4 auf einer gemeinsamen
Trägerplatte 19 montiert sind, die vorliegend
einen Teil des Getriebegehäuses der Getriebevorrichtung 1 bildet.
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Um
den Variator 3 zumindest kurzzeitig selbstständig
verstellende und an dem die Pumpeneinrichtung 3A und die
Motoreinrichtung 3B starr miteinander verbindenden Joch 12 des
Variators 3 angreifende Stellkräfte zu vermeiden,
die durch stoßartige Belastungen, wie beispielsweise beim Überfahren
von Fahrbahnunebenheiten, Schlaglöchern und dergleichen
verursacht werden, entspricht eine Orientierung der Schwenkachse 11 des
Variators 3 in der in 3 dargestellten
Einbaulage im Fahrzeug wenigstens annähernd der Orientie rung
einer Fahrzeughochachse 16. Damit ist die Wirkrichtung
der betriebsbedingt am Variator 3 angreifenden Kräfte
im Wesentlichen senkrecht zur Schwenkachse 11 des Variators 3 ausgerichtet,
weshalb die Kräfte den Variator 3 bzw. dessen
Pumpeneinrichtung 3A bzw. dessen Motoreinrichtung 3B nicht
verstellen.
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Zusätzlich
ist der Variator 3 in Vorwärtsfahrtrichtung des
Fahrzeuges, die durch den Pfeil X in 3 näher
gekennzeichnet ist zwischen einer in der Figur nicht näher
dargestellten Antriebsmaschine des Fahrzeuges und der Planetengetriebeeinrichtung 4 sowie
der Schaltgetriebereinrichtung 9 angeordnet. Die Getriebevorrichtung 1 ist
einerseits in radialer Richtung durch einen geringeren Bauraumbedarf
und andererseits durch eine größere axiale Länge
gekennzeichnet. Damit ist das Modul 2 aufgrund der in Vorwärtsfahrtrichtung
X vorderen Anordnung des Variators 3 durch Lösen
der Trägerplatte 19 vom Getriebegehäuse
einfach zu demontieren, wobei der Variator 3 und die Planetengetriebeeinrichtung 4 gemeinsam
mit der Trägerplatte 19 in Abhängigkeit
der jeweiligen Ausführung des Fahrzeuges in Bezug auf eine
Fahrzeugvorderachse nach vorne, in Bezug auf eine Fahrzeugoberseite
nach unten oder in Richtung der Fahrzeughochachse 16 nach
oben aus einem Fahrzeugrahmen 17 entnehmbar ist, der neben
weiteren Fahrzeugkomponenten den für die Getriebevorrichtung
zur Verfügung stehenden Bauraum im Fahrzeug begrenzt.
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Ist
der Variator 3 wie im vorliegenden Fall zumindest bereichsweise
unterhalb eines Ölstandes 18 der Getriebevorrichtung 1 angeordnet,
ist der Variator 3 durch geeignete Schotteinrichtungen
von dem in einem nicht näher dargestellten Ölsumpf
der Getriebevorrichtung 1 angeordneten Hydraulikfluid abzuschotten,
um im Betrieb der Getriebevorrichtung 1 sogenannte Planschverluste
und somit eine Beeinträchtigung des Gesamtwirkungsgrades
der Getriebevorrichtung 1 auf einfache Art und Weise zu
vermeiden.
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Die
Montage des Variators 3 und der Planetengetriebeeinrichtung 4 auf
der Trägerplatte 19 bietet auf konstruktiv einfache
Art und Weise die Möglichkeit, die zur Darstellung der
stufenlosen Übersetzungsveränderung vorgesehenen
Getriebekomponenten im Servicefall mit geringem Montageaufwand zu
demontieren und durch ein funktionsfähiges Modul zu ersetzen,
wobei das defekte Modul 2 im Servicefall durch eine vorgeprüfte
Einheit vor Ort am Fahrzeug ersetzbar ist.
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Bei
der in 4 dargestellten Ausführungsform der Getriebevorrichtung 1 ist
der stufenlose Antriebssatz bzw. das Modul 2 in Vorwärtsfahrtrichtung X
des Fahrzeuges 1 auf der linken Fahrzeugseite in einem
der Antriebsmaschine des Fahrzeuges zugewandten Bereich der Getriebevorrichtung 1 angeordnet.
Bei den in 5 und 6 gezeigten
weiteren Ausführungsformen der Getriebevorrichtung 1 ist
das Modul 2 jeweils vor einer Fahrzeughinterachse in Bezug
auf die Vorwärtsfahrtrichtung X des Fahrzeuges rechten
bzw. linken Fahrzeugseite angeordnet und somit bevorzugt in seitlicher
Richtung aus dem Getriebegehäuse der Getriebevorrichtung 1 nach
dem Lösen der Trägerplatte 19 vom Getriebegehäuse
entnehmbar.
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- 1
- Getriebevorrichtung
- 2
- stufenloser
Antriebssatz
- 3
- Variator
- 3A
- Pumpeneinrichtung
- 3B
- Motoreinrichtung
- 4
- Planetengetriebeeinrichtung
- 5
- Getriebeantriebswelle
- 6
- Welle,
Planetenträger
- 7
- Welle,
Sonnenrad
- 8
- Stirnradverzahnung
- 9
- Schaltgetriebeeinrichtung
- 10
- Getriebeantriebswelle
- 11
- Schwenkachse
- 12
- Joch
- 13
- zweites
Sonnenrad
- 14,
15
- Variatorwelle
- 16
- Fahrzeughochachse
- 17
- Fahrzeugrahmen
- 18
- Ölstand
- 19
- Trägerplatte
- S1
bis S4
- Schaltelement
- X
- Vorwärtsfahrtrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102006025348
A1 [0002]
- - DE 1952966 A [0003]