DE102017106907A1

DE102017106907A1 - Leistungsverzweigter Antriebsstrang für eine mobile Arbeitsmaschine und Verfahren zum leistungsverzweigten Antrieb einer mobilen Arbeitsmaschine

Info

Publication number: DE102017106907A1
Application number: DE102017106907.0A
Authority: DE
Inventors: Heinz Schneider; Christian Pelger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-03-28
Filing date: 2017-03-30
Publication date: 2018-10-04
Also published as: DE112018001639A5; WO2018177464A1

Abstract

Ein leistungsverzweigter Antriebsstrang für eine mobile Arbeitsmaschine mit einer Eingangswelle, mit einer der Eingangswelle folgenden Leistungsverzweigung in einen Variatorzweig und einen den Variatorzweig passierenden Nebenzweig, mit einer den Variatorzweig und den Nebenzweig wieder summierenden Leistungssummierung und mit einer Ausgangswelle, wobei in dem Variatorzweig ein Kegelreibringgetriebe vorgesehen ist und wobei die Leistungssummierung ein Summengetriebe und wenigstens eine die Leistungsanteile des Variatorzweigs und des Nebenzweigs verändernde, lösbare Kupplung umfasst, welcher Antriebsstrang sich dadurch auszeichnet, dass die wenigstens eine lösbare Kupplung eine kraftschlüssige Kupplung ist, ermöglicht eine Veränderung der Leistungsanteile in möglichst elastischer Weise sowie einen entsprechend elastischen Antriebsstrang. Auch ein Verfahren zum leistungsverzweigten Antrieb einer mobilen Arbeitsmaschinen, bei welchem die an einer Ausgangswelle mittels einer Leistungssummierung bereitgestellten Leistungsanteile aus einem Variatorzweig mit einem Kegelreibringgetriebe, welches einen Eingangskegel, einen Ausgangskegel und einen mit dem Eingangskegel und dem Ausgangskegel wechselwirkenden Reibring umfasst, und aus einem den Variatorzweig passierenden Nebenzweig mittels einer lösbaren Kupplung verändert werden, ermöglicht eine elastische Veränderung der Leistungsanteile und auch ein insgesamt elastischen Antriebsstrang, wenn die wenigstens eine lösbare Kupplung eine kraftschlüssige Kupplung ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen leistungsverzweigter Antriebsstrang für eine mobile Arbeitsmaschine mit einer Eingangswelle, mit einer der Eingangswelle folgenden Leistungsverzweigung in einen Variatorzweig und einen den Variatorzweig passierenden Nebenzweig, mit einer den Variatorzweig und den Nebenzweig wieder summierenden Leistungssummierung und mit einer Ausgangswelle, wobei in dem Variatorzweig ein Kegelreibringgetriebe, welches einen Eingangskegel, einen Ausgangskegel und einen mit dem Eingangskegel und dem Ausgangskegel wechselwirkenden Reibring umfasst, vorgesehen ist und wobei die Leistungssummierung ein Summengetriebe und wenigstens eine die Leistungsanteile des Variatorzweigs und des Nebenzweigs verändernde, lösbare Kupplung umfasst. Auch betrifft die Erfindung ein Verfahren zum leistungsverzweigten Antrieb einer mobile Arbeitsmaschine, bei welchem die an einer Ausgangwelle mittels einer Leistungssummierung bereitgestellten Leistungsanteile aus einem Variatorzweig mit einem Kegelreibringgetriebe, welches einen Eingangskegel, einen Ausgangskegel und einen mit dem Eingangskegel und dem Ausgangskegel wechselwirkenden Reibring umfasst, und aus einem den Variatorzweig passierenden Nebenzweig mittels einer lösbaren Kupplung verändert werden.
Derartige Antriebsstränge oder Antriebsverfahren sind beispielsweise aus der US 7,048,667 B2 bekannt.
Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung, einen leistungsverzweigten Antriebsstrang für eine mobile Arbeitsmaschine und ein Verfahren zum leistungsverzweigten Antrieb einer mobilen Arbeitsmaschine bereitzustellen, die eine Veränderung der Leistungsanteile und auch den gesamten Antriebsstrang möglichst elastisch ermöglicht.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch einen leistungsverzweigten Antriebsstrang für eine mobile Arbeitsmaschine und ein Verfahren zum leistungsverzweigten Antrieb einer mobilen Arbeitsmaschine mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere, ggf. auch unabhängig hiervon, vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung.
Ein leistungsverzweigter Antriebsstrang für eine mobile Arbeitsmaschine mit einer Eingangswelle, mit einer der Eingangswelle folgenden Leistungsverzweigung in einen Variatorzweig und einen den Variatorzweig passierenden Nebenzweig, mit einer den Variatorzweig und den Nebenzweig wieder summierenden Leistungssummierung und mit einer Ausgangswelle, wobei in dem Variatorzweig ein Kegelreibringgetriebe, welches einen Eingangskegel, einen Ausgangskegel und einen mit dem Eingangskegel und dem Ausgangskegel wechselwirkenden Reibring umfasst, vorgesehen ist und wobei die Leistungssummierung ein Summengetriebe und wenigstens eine die Leistungsanteile des Variatorzweigs und des Nebenzweigs verändernde, lösbare Kupplung umfasst, welcher Antriebsstrang sich dadurch auszeichnet, dass die wenigstens eine lösbare Kupplung eine kraftschlüssige Kupplung ist, ermöglicht eine Veränderung der Leistungsanteile in möglichst elastischer Weise sowie einen entsprechend elastischen Antriebsstrang.
Auch ein Verfahren zum leistungsverzweigten Antrieb einer mobilen Arbeitsmaschine, bei welchem die an einer Ausgangswelle mittels einer Leistungssummierung bereitgestellten Leistungsanteile aus einem Variatorzweig mit einem Kegelreibringgetriebe, welches einen Eingangskegel, einen Ausgangskegel und einen mit dem Eingangskegel und dem Ausgangskegel wechselwirkenden Reibring umfasst, und aus einem den Variatorzweig passierenden Nebenzweig mittels einer lösbaren Kupplung verändert werden, ermöglicht eine elastische Veränderung der Leistungsanteile und auch ein insgesamt elastischen Antriebsstrang, wenn die wenigstens eine lösbare Kupplung eine kraftschlüssige Kupplung ist.
Hierbei ermöglicht die kraftschlüssige Kupplung schon durch ihre ihr eigene Elastizität eine entsprechende Elastizität des gesamten Antriebsstranges und auch die Veränderung der Leistungsanteile. Gerade die in der US 7,048,667 B2 offenbarten Klauenkupplung oder synchronisierte Schaltungen, die jeweils mithin formschlüssige Kupplungen als Kupplungen, mit denen die Leistungsanteile verändert werden, darstellen bedingten eine hohe Inelastizität, die einerseits in dem Schalt- bzw. Kupplungsvorgang und andererseits in der Struktur derartiger formschlüssiger Kupplungen zu finden sind.
Als kraftschlüssige Kupplungen kommen insbesondere Reibscheibenkupplungen oder Lamellenkupplungen in Frage. Auch sind insbesondere Doppelkupplungen entsprechend vorteilhaft, da diese am Markt als kraftschlüssige Kupplungen, insbesondere mit Reibscheiben bzw. -lamellen, zu finden sind und dementsprechende Elastizitäten bereitstellen.
Wegen des Variatorzweigs erscheinen kraftschlüssige Kupplungen an sich nicht nötig, da bei der Kopplung der Variatorzweig naturgemäß hinsichtlich seiner Drehzahl synchronisiert werden kann, so dass an sich eine kraftschlüssige Kupplung als unnötiger Aufwand erscheint. Wegen der Elastizität der kraftschlüssigen Kupplung in sich und wegen der Elastizität der jeweiligen Kupplungsvorgänge erscheinen derartige kraftschlüssige Kupplungen jedoch unerwartet vorteilhaft zur Lösung der gestellten Aufgabe.
Mittels der lösbaren Kupplung kann vorzugsweise ein erster Fahrbereich für langsame Vorwärtsfahrt und Rückwärtsfahrt und ein zweiter Fahrbereich für schnelle Vorwärtsfahrt gewählt werden. Insbesondere aus der US 7,048,667 B2 ist ein Wechsel zwischen zwei Fahrbereichen, der mittels der lösbaren Kupplung wählbar sind, bereits bekannt, wobei auch bei der dort dargestellten Anordnung zwei Klauenkupplungen bzw. synchronisierte Schaltungen offenbart ist und der Wechsel zwischen dem ersten Fahrbereich und dem zweiten Fahrbereich jeweils durch Schließen der einen Kupplung und Öffnen der anderen Kupplung realisiert ist. Es versteht sich, dass auch bei vorliegender Lösung die Verwendung einer kraftschlüssigen Kupplung für die lösbare Kupplung nicht ausschließt, dass weitere Kupplungen für einen Wechsel zwischen den beiden Fahrbereichen zur Anwendung kommen.
Wie bereits vorstehend angedeutet, kann die lösbare Kupplung jeweils in einer Doppelkupplung realisiert sein.
Hierbei kann der erste Fahrbereich unter Ausnutzung des Variatorzweigs und des Nebenzweigs bei einer mittleren Stellung des Reibringes des Kegelreibringgetriebes einen Stillstand der Ausgangswelle beinhalten. Dieses kann beispielsweise dadurch realisiert sein, dass bei der entsprechenden mittleren Stellung des Reibrings die Leistungsanteile, welche über den Variatorzweig einerseits und den Nebenzweig andererseits laufen, derart durch das Summengetriebe summiert werden, dass sie sich gegenseitig aufheben. Eine entsprechend angetriebene Arbeitsmaschine bleibt dann entsprechend still stehen.
Eine Verlagerung des Reibrings entlang der Mantelfläche der Kegel bedingt dann eine Variation des Übersetzungsverhältnisses des Kegelreibringgetriebes und mithin eine Variation des Übersetzungsverhältnisses in dem Variatorzweig, sodass die Arbeitsmaschine in eine Richtung angetrieben wird. Wird der Reibring hingegen auf die andere Seite in Bezug auf die vorstehend erläuterte mittlere Stellung verlagert, so findet eine Drehrichtungsumkehr in der Ausgangswelle und mithin auch der Arbeitsmaschine statt. Durch diese Ausgestaltung kann ein Anfahren sowie ein Richtungswechsel der Antriebsmaschine stufenlos realisiert werden.
Darüber hinaus ermöglicht die kraftschlüssige Kupplung insbesondere bei Startvorgängen weiche Kupplungsvorgänge beim Anfahren bzw. beim Starten der Arbeitsmaschine, auch wenn von der vorstehenden Anordnung des Reibrings in einer mittleren Stellung bzw. von einer entsprechend abgestimmten Ausgestaltung des Nebenzweigs, des Variatorzweigs und des Summengetriebes nicht Gebrauch gemacht wird.
Wie bereits vorstehend erläutert, kann die lösbare Kupplung in einer Doppelkupplung realisiert sein, zumal entsprechende Doppelkupplungen bereits am Markt erhältlich und hinreichend bekannt sind. Bekannte Doppelkupplungen finden hierbei im Bereich der Kraftfahrzeuge bzw. Arbeitsmaschinen insbesondere in Doppelkupplungsgetrieben Anwendung, bei welchem eine Antriebsleistung wahlweise auf verschiedene Teilwellen eines Doppelkupplungsgetriebe gelegt werden können, sodass die Anwendung einer Doppelkupplung im vorliegenden Fall vorzugsweise in umgekehrte Richtung erfolgt, da vorzugsweise der Abtrieb des Variatorzweigs und des Nebenzweigs in unterschiedlichen Ausgestaltungen auf die Ausgangswelle, also auf lediglich eine Welle, gebracht werden soll.
Da in der Regel Doppelkupplungen als kraftschlüssigen Kupplungen ausgestaltet sind und insbesondere in der Regel Reibscheiben bzw. Reiblamellen umfassen, kann auf diese Weise baulich einfach eine Umsetzung von zwei kraftschlüssigen Kupplungen, welche zur Wahl zwischen dem ersten Fahrbereich und dem zweiten Fahrbereich genutzt werden sollen, bereitgestellt werden.
Vorzugsweise umfasst die Leistungssummierung ein Summengetriebe mit zwei Eingängen und einem Ausgang, was baulich einfach eine Möglichkeit der Kombination der Leistungsanteile aus dem Variatorzweig und dem Nebenzweig ermöglicht. Hierbei ist dementsprechend vorzugsweise einer der beiden Eingänge mit dem Nebenzweig, der andere der beiden Eingänge mit dem Ausgangskegel oder dem Ausgang des Variatorzweigs und der Ausgang mit der Ausgangswelle wirkverbunden. Hierbei versteht es sich, dass diese Wirkverbindung nicht unmittelbar vorliegen muss, sondern dass hier noch weitere Getriebestufen und insbesondere Kupplungen je nach Erfordernissen vorgesehen sein können. Andererseits versteht es sich, dass die Wirkverbindung nicht rückwärtsgerichtet derart indirekt vorgesehen sein soll, dass jeweils weitere Baugruppen aus der Gruppe aus Variatorzweig, Nebenzweig und Antriebswelle hieran beteiligt wären; insofern soll die Wirkrichtung in Richtung des Antriebsstranges von dessen Eingangswelle zu dessen Ausgangswelle gerichtet sein. Ebenso versteht es sich, dass ggf. noch ergänzende Zweige, wie beispielsweise eine Wirkverbindung zwischen dem Variatorzweig und der Abtriebswelle oder auch zwischen dem Nebenzweig und der Abtriebswelle je nach konkreter Auslegung des Antriebsstrangs bzw. des Antriebsverfahren vorgesehen sein können. Auch versteht es sich, dass je nach konkreter Auslegung des Antriebsstrangs bzw. des Antriebsverfahren Kupplungen vor oder hinter dem Summengetriebe angeordnet sein können.
Vorzugsweise ist die wenigstens eine lösbare Kupplung zwischen dem Ausgang des Summengetriebes und der Ausgangswelle angeordnet. Hierdurch kann auf baulich einfache Weise sichergestellt sein, dass die Leistung über die Kupplung auf die Ausgangswelle gebracht wird, sodass die Vorteile der Elastizität, wie sie eingangs erläutert wurden, auch in möglichst großem Maße ausgenutzt werden können. Dieses gilt insbesondere dann, wenn bei der Verwendung zweier lösbarer Kupplungen beide lösbare Kupplungen derart angeordnet sind, dass in den jeweiligen Fahrbereichen, in denen diese Kupplungen geschlossen sind, sämtliche Leistungsanteile, die auf die Ausgangswelle gebracht werden, auch über diese Kupplungen laufen. Letzteres ist bei der Anordnung nach der US 7, 048,667 nicht der Fall, da im Falle einer verzweigten Leistung keine Kupplung zwischen dem dort zur Anwendung kommenden Kegelreibringgetriebe und der Ausgangswelle zu finden ist.
Dementsprechend ist es von Vorteil, wenn zwischen dem Ausgangskegel und der Ausgangswelle die wenigstens eine lösbare Kupplung bzw. wenigstens eine lösbare Kupplung, angeordnet ist.
Wie bereits vorstehend angedeutet, ist es von Vorteil, wenn die Leistungssummierung zwei die Leistungsanteile des Variatorzweigs und des Nebenzweigs verändernde, lösbare Kupplungen umfasst. Durch zwei die Leistungsanteile des Variatorzweigs und des Nebenzweigs verändernde Kupplungen können zwei Fahrbereiche auf baulich einfacher Weise präzise zu und abgeschaltet werden.
Vorzugsweise sind beide dieser lösbaren Kupplungen kraftschlüssige Kupplungen, was dementsprechend hinsichtlich der Elastizität insgesamt von Vorteil ist. Auch lässt sich der Einsatz zweier kraftschlüssiger Kupplungen durch eine Doppelkupplung baulich einfach realisieren, wie bereits vorstehend dargelegt.
Eine Ausgestaltung des Nebenzweigs als starrer Zweig ist in der Regel ausreichend, um die Leistungsverzweigung und deren Vorteile nutzen zu können, wobei die Ausgestaltung eines starrer Zweig in der Regel durch sehr wenige Getriebeglieder realisiert werden kann, was dementsprechend kostengünstig und auch energiesparend sein kann.
In dem Nebenzweig kann eine Stirnradstufe vorgesehen sein, welche ansich entsprechend eine Drehrichtungsumkehr bewirkt, was im Zusammenspiel mit einem Kegelreibringgetriebe im Variatorzweig entsprechend vorteilhaft, da dann die Drehrichtungen passen. Darüber hinaus ermöglicht eine Stirnradstufe eine höhere Flexibilität bei der Auswahl der Übersetzungsverhältnisse unter gegebenen räumlichen Bedingungen, da hier das Stirnrad einen geometrischen Ausgleich schaffen kann, obgleich unterschiedliche Durchmesser der mit dem Stirnrad in Eingriff stehenden Getriebeglieder zu Übersetzungszwecken vorgesehen sein können. Kumulativ bzw. alternativ hierzu kann zwischen dem Ausgang des Summengetriebes und der Ausgangswelle eine Stirnradstufe vorgesehen sein, welche dementsprechend eine Drehrichtungsumkehr bedingen bzw. eine größere Anpassungsmöglichkeit hinsichtlich der Übersetzungsverhältnisse zwischen dem Ausgang des Summengetriebes und der Ausgangswelle ermöglichen kann. In diesem Zusammenhang sei betont, dass ergänzend zu mit der Stirnradstufe gegebene Wälzkörpern auch weitere Getriebeglieder, wie weitere Zahnräder oder Kupplungen oder ähnliches, in den entsprechenden Getriebezweigen vorgesehen seien können.
Es versteht sich, dass die Merkmale der vorstehend bzw. in den Ansprüchen beschriebenen Lösungen gegebenenfalls auch kombiniert werden können, um die Vorteile entsprechend kumuliert umsetzen zu können.
Weitere Vorteile, Ziele und Eigenschaften vorliegender Erfindung werden anhand nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen erläutert, die insbesondere auch in anliegender Zeichnung dargestellt sind. In der Zeichnung zeigt die einzige:

Figur einen leistungsverzweigten Antriebsstrang in schematischer Darstellung.

Der in der Figur dargestellte Antriebsstrang 10 umfasst eine Eingangswelle 20 mit einer Leistungsverzweigung 30 in einen Variatorzweig 40 und einen Nebenzweig 50, und eine Leistungssummierung 30, in welcher der Variatorzweig 40 und der Nebenzweig 50 über eine Doppelkupplung 69 auf eine Ausgangswelle 70 wahlweise aktiv geschaltet werden können.
Die bei diesem Ausführungsbeispiel zur Anwendung kommende Doppelkupplung 69 umfasst jeweils zwei kraftschlüssige Kupplungen, welche mit Reiblamellen in an sich bekannter Weise öffnen und schließen können. Dementsprechend handelt es sich um jeweils kraftschlüssige Kupplungen, wobei es sich versteht, dass in abweichenden Ausführungsformen auch getrennte Kupplungen, von denen wenigstens eine kraftschlüssig, vorzugsweise beide, kraftschlüssig ausgebildet sein können, vorgesehen sein können.
Der Antriebsstrang dient dazu, Antriebsräder 12 einer mobilen Arbeitsmaschine anzutreiben, welche auf einer Antriebsachse 16 sitzen, welche ihrerseits in an sich bekannter Weise durch ein Differenzialgetriebe 14 geteilt ist. Es versteht sich, dass in abweichenden Ausführungsformen auch andere Antriebsachsenkonstruktionen zur Anwendung kommen können. Dieses betrifft, je nach Anwendungsfall, ggf. sogar starre Antriebsachsen oder jeweilige Einzelachsen, die dann entsprechend mit der Ausgangswelle 70 des Antriebsstrangs 10 drehantriebsverbunden sind.
Der Antriebsstrang 10 seinerseits wird mittels einer Antriebswelle 18 angetrieben, welche beispielsweise die Abtriebswelle eines herkömmlichen Motors darstellen oder mit dieser drehantriebsverbunden sein kann.
Auf dieser Antriebswelle 18 sitzt ein Antriebsritzel 24, welches mit einem Stirnradantrieb 22 kämmt, der seinerseits drehfest mit der Eingangswelle 20 verbunden ist.
Der Variatorzweig 40 umfasst an sich ein bekanntes Kegelreibringgetriebe 41, welches einen Eingangskegel 42 und einen Ausgangskegel 43 umfasst, die auf parallelen Wellen, einer Kegeleingangswelle 46 und einer Kegelabtriebswelle 47, mit gleichem Kegelwinkel um einen Spalt 45 voneinander beabstandet angeordnet sind. Einer der beiden Kegel 42, 43, bei vorliegendem Ausführungsbeispiel der Eingangskegel 42, wobei in abweichenden Ausführungsformen hier ohne weiteres auch der Ausgangskegel 43 vorgesehen sein kann, wird von einem Reibring 44 umgeben, der mithin durch den Spalt 45 umläuft. Es versteht sich, dass in abweichenden Ausführungsformen auch andere Anordnungen der Kegel zueinander und in Bezug auf den Reibring vorgesehen sein können.
Durch die Stellung des Reibrings 44 in axialer Position bzgl. der Kegelwellen 46, 47 bzw. des Spalts 45kann in sich bekannter Weise das Übersetzungsverhältnis zwischen den beiden Kegeln 42, 43 variiert werden, sodass in dem Variatorzweig 40 über die Stellung des Reibrings 44 ein variierendes Übersetzungsverhältnis bereitgestellt ist.
Die Leistungsverzweigung 30 ist bei diesem Ausführungsbeispiel durch einen Antrieb 32 des Nebenzweigs 50 realisiert, welcher auf der Eingangswelle 20 sitzt, die ihrerseits einstückig mit der Kegeleingangswelle 46 bzw. dem Eingangskegel 42 ausgebildet ist. Es versteht sich, dass in abweichenden Ausführungsformen die Leistungsverzweigung auch auf andere Weise realisiert sein kann. Beispielsweise kann diese über den Stirnradantrieb 22 oder auch über das Antriebsritzel 24 erfolgen, wenn dieses sachgerecht erscheint. Ebenso ist es denkbar, dass der Variatorzweig 40 über ein Zahnrad von einer Welle, welche unmittelbar in dem Nebenzweig 50 mündet abgezweigt wird.
Die Leistungssummierung 60 umfasst ein Summengetriebe 61 mit einem Eingang 49, welcher starr mit der Kegelabtriebswelle 47 verbunden ist, und einen Eingang 59, welcher mit einer Stirnradstufe 57 des Nebenzweigs 50 kämmt.
Die Stirnradstufe 57 des Nebenzweigs 50 ihrerseits kämmt mit dem Antrieb 32 des Nebenzweigs 50 und ermöglicht einerseits eine Drehrichtungsumkehr zu dem Eingang 59 des Summengetriebes 61 und andererseits eine hohe Variabilität in Bezug auf die Auslegung des Übersetzungsverhältnisses zwischen dem Nebenzweig und dem Eingang 59 des Summengetriebes 61.
Bei vorliegendem Ausführungsbeispiel ist das Summengetriebe 61 durch ein Planetengetriebe 62 dargestellt, wobei in abweichenden Ausführungsformen hier sicherlich auch andere bekannte Arten an Summengetrieben vorteilhaft zur Anwendung kommen können.
Das Planetengetriebe 62 umfasst ein Sonnenrad 63, Planetenräder 64, welche auf einem Planetenträger 65 angeordnet sind und mit dem Planetenträger 65 um das Sonnenrad 63 umlaufen können, sowie ein Hohlrad 66, welches mit den Planeten 64 an deren Außenseite kämmt.
Bei vorliegendem Ausführungsbeispiel stellt das Hohlrad 66 den Eingang 59 des Summengetriebes 61 dar, während der Eingang 49 des Summengetriebes 61 durch das Sonnenrad 63 dargestellt ist, dessen Sonnenradwelle 68 bei vorliegendem Ausführungsbeispiel einstückig mit der Kegeleingangswelle 46 ausgebildet ist, wobei hier durchaus auch eine Mehrstückigkeit vorgesehen sein kann, was beispielsweise zu Montagezwecken sinnvoll sein könnte; letztlich kommt es hier lediglich auf eine drehfeste Verbindung an.
Der Planetenträger 65 seinerseits stellt den Ausgang 79 des Summengetriebes dar, und ist mit einem Abtriebsritzel 78 aus dem Summengetriebe 61 drehfest verbunden.
Es versteht sich, dass in einer abweichenden Ausgestaltung die aktiven Getriebeglieder des Planetengetriebe 62 auch in anderen Funktionalität als die Eingänge 49, 59, des Summengetriebes 61 bzw. als Ausgang 79 des Summengetriebes 61 genutzt werden können. Hierbei ist jeweils den Drehrichtungen und den Übersetzungsverhältnissen, die konkret zur Anwendung kommen sollen, Rechnung zu tragen.
Die Doppelkupplung 69 weist zwei Kupplungen auf, die jeweils als kraftschlüssige Kupplungen ausgebildet sind, wie vorstehend bereits erläutert, wobei eine erste dieser Kupplungen in der Lage ist, eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Ausgangswelle 70 und einem Eingang 85 der Doppelkupplung 69 zu schaffen, welcher seinerseits über eine Stirnradstufe 67 mit dem Abtriebsritzel 78 aus dem Summengetriebe 61 kämmt bzw. mit dem Ausgang 79 des Summengetriebes 61 verbunden ist. Durch diese erste Kupplung der Doppelkupplung 69 ann der erste Fahrbereich des Antriebsstrangs 10 ausgewählt werden, in dem diese geschlossen wird.
Die zweite Kupplung der Doppelkupplung 69 ist in der Lage, einen Eingang 84 der Doppelkupplung 69 kraftschlüssig mit der Ausgangswelle 70 zu kuppeln, welcher seinerseits mit einem Abtrieb 48 des Variatorzweigs 40 kämmt, der starr auf der Kegelabtriebswelle 47 des Ausgangskegels 43 bzw. auf der Sonnenradwelle 68 angeordnet ist. Durch diese zweite Kupplung der Doppelkupplung 69 lässt sich der zweite Fahrbereich entsprechend einkuppeln.
Die Stirnradstufe 67 ermöglicht einerseits eine Drehrichtungsumkehr, sodass in dem ersten Fahrbereich eine gewünschte Drehrichtung an der Doppelkupplung 69 gewährleistet werden kann, auch wenn dieses möglicherweise bei geeigneter Ausgestaltung des ersten Fahrbereichs nicht zwingend notwendig ist. Andererseits gestattet die Stirnradstufe 67 eine höhere Variabilität hinsichtlich der Übersetzungsverhältnisse in dem Getriebezweig zwischen dem Summengetriebe 61 und dem Doppelkupplungsgetriebe 69. Auch die räumliche Anordnung der Getriebeglieder zueinander ist auf Grund der Stirnradstufe 67 an konkrete Erfordernisse leichter anpassbar.
Durch die starre Ausgestaltung des Getriebezweigs von dem Ausgangskegel 43 zu dem Eingang 84 der Doppelkupplung 69 bestimmt das Kegelreibringgetriebe 41 das Übersetzungsverhältnis des Antriebsstrang 10 in der zweiten Fahrstufe unmittelbar, sodass die Übersetzungsverhältnisse derart gewählt sind, dass in dem zweiten Fahrbereich eine schnelle Vorwärtsfahrt der mobilen Arbeitsmaschine mit der gewünschten Spreizung realisiert ist. Bei vorliegendem Ausführungsbeispiel wird mithin das Fahrverhalten im zweiten Fahrbereich unmittelbar durch den Variatorzweig 40 bestimmt.
Ist hingegen die erste Kupplung geschlossen, so wird die Leistung von dem Summengetriebe 61 auf die Ausgangswelle 70 übertragen.
Hierbei sind die Übersetzungsverhältnisse des Nebenzweigs 50 und des Variatorzweigs 40 unter Berücksichtigung der Drehrichtungsumkehr auf Grund der Stirnradstufe 57 derart aufeinander abgestimmt, dass die Ausgangswelle 70 bei einer mittleren Stellung des Reibringes 44 stillsteht. Bei vorliegendem Ausführungsbeispiel ist dieses die in der Figur dargestellte Stellung, wobei es sich versteht, dass je nach konkreter Auslegung des Antriebsstrang 10 diese mittlere Stellung auch an anderer Stelle liegen kann, wobei dann die Übersetzungsverhältnisse in der Leistungssummierung 60, dem Variatorzweig 40 und dem Nebenzweig 50 entsprechend etwas abweichend gewählt werden sollten.
Wandert nunmehr der Reibring 44 aus seiner mittleren Stellung entlang des Spalts 45, so beginnt die Ausgangswelle 70 eine Rotation, wobei die Drehrichtung dieser Rotation davon abhängt, in welche Richtung der Reibring 44 von der mittleren Stellung aus bewegt wird. Auf diese Weise können stufenlose Übergänge zwischen Rückwärtsfahrt, Vorwärtsfahrt und Stillstand realisiert werden.
Die Übersetzungsverhältnisse sind insgesamt hierbei derart gewählt, dass in dem ersten Fahrbereich lediglich eine langsame Fahrt, also eine langsame Vorwärtsfahrt und eine langsame Rückwärtsfahrt, möglich ist.
Die Doppelkupplung 69 ermöglicht ebenfalls in jeder Hinsicht ein sehr elastisches Ein- und Auskuppeln sowie entsprechend elastische Übergänge zwischen den beiden Fahrbereichen. Auf Grund der Eigenelastizität der Doppelkupplung 69 selbst bei geschlossenen Kupplungen ist auch der Antriebsstrang 10 insgesamt entsprechend elastisch.
An dem Eingang 84 der Doppelkupplung 69 kann in einer optionalen Ausführungsvariante ein E-Motor/Generator 80 über ein Antriebsritzel 82 drehfest angesetzt sein, der beispielsweise als Hybridantrieb genutzt werden kann. Ebenso ist es denkbar, den E-Motor-Generator 80 lediglich als Generator zu nutzen bzw. auszugestalten, um hier elektrische Energie für andere Zwecke der mobilen Arbeitsmaschine bereitzustellen.
Es versteht sich, dass je nach konkreter Ausgestaltung der Arbeitsmaschine auch an anderer Stelle des Antriebsstrangs 10 noch Abgriffe von Leistung für irgendwelche Aggregate der mobilen Arbeitsmaschine vorgesehen sein können.
Bezugszeichenliste

10: Antriebstrang
12: Antriebsrad
14: Differentialgetriebe
16: Antriebsachse
18: Antriebswelle
20: Eingangswelle
22: Stirnradantrieb
24: Antriebsritzel
30: Leistungsverzweigung
32: Antrieb des Nebenzweigs 50
40: Variatorzweig
41: Kegelreibringgetriebe
42: Eingangskegel
43: Ausgangskegel
44: Reibring
45: Spalt
46: Kegeleingangswelle
47: Kegelabtriebswelle
48: Abtrieb des Variatorzweigs 40
49: Eingang des Summengetriebes 61
50: Nebenzweig
57: Stirnradstufe
59: Eingang des Summengetriebes 61
60: Leistungssummierung
61: Summengetriebe
62: Planetengetriebe
63: Sonnenrad
64: Planetenrad
65: Planetenträger
66: Hohlrad
67: Stirnradstufe
68: Sonnenradwelle
69: Doppelkupplung
70: Ausgangswelle
78: Abtriebsritzel aus Summengetriebe 61
79: Ausgang des Summengetriebes 61
80: optionaler E-Motor/Generator
82: Antriebsritzel des optionalen E-Motors 80
84: Eingang der Doppelkupplung 69
85: Eingang der Doppelkupplung 69

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 7048667 B2 [0002, 0007, 0010]
US 7048667 [0018]

Claims

Leistungsverzweigter Antriebsstrang (10) für eine mobile Arbeitsmaschine mit einer Eingangswelle (20), mit einer der Eingangswelle (20) folgenden Leistungsverzweigung (30) in einen Variatorzweig (40) und einen den Variatorzweig (40) passierenden Nebenzweig (50), mit einer den Variatorzweig (40) und den Nebenzweig (50) wieder summierenden Leistungssummierung (60) und mit einer Ausgangswelle (70), wobei in dem Variatorzweig (40) ein Kegelreibringgetriebe (41), welches einen Eingangskegel (42), einen Ausgangskegel (43) und einen mit dem Eingangskegel (42) und dem Ausgangskegel (43) wechselwirkenden Reibring (44) umfasst, vorgesehen ist und wobei die Leistungssummierung (60) ein Summengetriebe (61) und wenigstens eine die Leistungsanteile des Variatorzweigs (40) und des Nebenzweigs (50) verändernde, lösbare Kupplung umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine lösbare Kupplung eine kraftschlüssige Kupplung ist.
Verfahren zum leistungsverzweigten Antrieb einer mobilen Arbeitsmaschine, bei welchem die an einer Ausgangwelle (70) mittels einer Leistungssummierung (60) bereitgestellten Leistungsanteile aus einem Variatorzweig (40) mit einem Kegelreibringgetriebe (41), welches einen Eingangskegel (42), einen Ausgangskegel (43) und einen mit dem Eingangskegel (42) und dem Ausgangskegel (43) wechselwirkenden Reibring (44) umfasst, und aus einem den Variatorzweig (40) passierenden Nebenzweig (50) mittels einer lösbaren Kupplung verändert werden, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine lösbare Kupplung eine kraftschlüssige Kupplung ist.
Antriebsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der lösbaren Kupplung ein erster Fahrbereich für langsame Vorwärtsfahrt und Rückwärtsfahrt und ein zweiter Fahrbereich für schnelle Vorwärtsfahrt gewählt werden kann.
Antriebsverfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Fahrbereich unter Ausnutzung des Variatorzweig (40) und des Nebenzweigs (50) bei einer mittleren Stellung des Reibringes (44) des Kegelreibringgetriebes (41) einen Stillstand der Ausgangswelle (70) beinhaltet.
Antriebsstrang (10) nach Anspruch 1 oder Antriebsverfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die lösbare Kupplung in einer Doppelkupplung (69) realisiert ist.
Antriebsstrang (10) nach Anspruch 1 oder 5 oder Antriebsverfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungssummierung ein Summengetriebe (61) mit zwei Eingängen (49, 59) und einem Ausgang (79) umfasst, wobei einer der beiden Eingänge (59) mit dem Nebenzweig (50), der andere der beiden Eingänge (49) mit dem Ausgangskegel (43) und der Ausgang (79) mit der Ausgangswelle (70) wirkverbunden ist.
Antriebsstrang (10) oder Antriebsverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Ausgang (79) des Summengetriebes (61) und der Ausgangswelle (70) die wenigstens eine lösbare Kupplung angeordnet ist.
Antriebsstrang (10) nach einem der Ansprüche 1 und 5 bis 7 oder Antriebsverfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Ausgangskegel (43) und der Ausgangswelle (70) die wenigstens eine lösbare Kupplung angeordnet ist.
Antriebsstrang (10) nach einem der Ansprüche 1 und 5 bis 8 oder Antriebsverfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungssummierung (60) zwei die Leistungsanteile des Variatorzweigs (40) und des Nebenzweigs (50) verändernde, lösbare Kupplungen umfasst, welche vorzugsweise beide kraftschlüssige Kupplungen sind.
Antriebsstrang (10) oder Antriebsverfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass beide lösbare Kupplungen in einer Doppelkupplung (69) realisiert sind.
Antriebsstrang (10) nach einem der Ansprüche 1 und 5 bis 10 oder Antriebsverfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Nebenzweig (50) ein starrer Zweig ist.
Antriebsstrang (10) nach einem der Ansprüche 1 und 5 bis 11 oder Antriebsverfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Nebenzweig (50) und/oder zwischen dem Ausgang des Summengetriebes (61) und der Ausgangswelle (70) eine Stirnradstufe (57, 67) vorgesehen ist.