DE19627407A1 - Getriebe - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Getriebe mit einem stufenlos regelbaren Leistungszweig und mit einem Summierungsgetriebe, das hydraulisch betätigbare kraft­ schlüssige Schaltelemente aufweist, wobei ein Primärkegel­ scheibenpaar eines Variators mit der Eingangswelle für das Getriebe in Verbindung steht und ein Sekundärkegelscheiben­ paar mit dem Primärkegelscheibenpaar über ein Umschlin­ gungsorgan verbunden ist.

Bei Getrieben mit einem Leistungszweig mit stufenlos regelbarer Drehzahl und mit einem Leistungszweig mit kon­ stanter Drehzahl summiert ein Summierungsgetriebe die Lei­ stung der beiden Leistungszweige und leitet sie gegebenen­ falls über ein mechanisches Schaltgetriebe zu einem Fahr­ zeugantrieb, beispielsweise zum Antrieb eines Traktors.

Es sind zahlreiche Getriebe bekannt, bei denen ein Hydrostat mit einer Pumpe und mit einem Hydromotor den stu­ fenlos regelbaren Leistungszweig bildet. Ist der mechani­ sche Leistungszweig durch eine Kupplung unterbrochen, so überträgt der hydraulische Leistungszweig die gesamte Lei­ stung. Ist der Hydrostat auf Null gestellt, so überträgt der mechanische Leistungszweig die gesamte Leistung. Zwi­ schen diesen beiden Betriebspunkten wird die Leistungsauf­ teilung von der Ansteuerung des Hydrostaten bestimmt und somit die Abtriebsdrehzahl stufenlos geregelt. Derartige Getriebe werden u. a. für Traktoren und Arbeitsmaschinen verwendet.

Bei anderen Getrieben der eingangs genannten Art bil­ det ein mechanisch stufenloses Getriebe, z. B. ein Variator als Umschlingungsgetriebe den stufenlos regelbaren Lei­ stungszweig. Da diese Getriebe nicht auf die Drehzahl Null verstellt werden können, eigenen sie sich nur mit einer Anfahrkupplung für einen Fahrantrieb mit Brennkraftmaschi­ ne.

Grundsätzlich gilt für beide Getriebearten, daß der Aufwand und die Größe des stufenlos regelbaren Leistungs­ zweigs um so größer ist je höher das zu übertragende Drehmoment und je größer der Wandlungsbereich ist. Um den Variator klein zu halten, wird der Gesamtübersetzungsbe­ reich des Getriebes durch schaltbare Getriebestufen in meh­ rere Vorwärts- und Rückwärtsfahrbereiche unterteilt. In jedem Fahrbereich durchfährt der Variator seinen gesamten Verstellbereich vom Maximum zum Minimum oder umgekehrt. In den Endstellungen erreichen die zu schaltenden Schaltele­ mente des Getriebes Synchrondrehzahlen, so daß ruckfrei und ohne Lastunterbrechung geschaltet werden kann.

Der Schaltungsaufwand wächst jedoch mit der Anzahl der Schaltstufen, da hiermit auch die Anzahl der Schaltelemente zunimmt. In der Regel verwendet man kraftschlüssige Schal­ telemente in Form von nassen Lamellenkupplungen oder Lamel­ lenbremsen, die von hydraulischen Betätigungseinrichtungen mit Kolben und zahlreichen Dichtelementen geschaltet wer­ den. Ihre Leerlaufverluste sind relativ groß, weil das Öl zwischen den Lamellen Schleppmomente verursacht.

In der älteren deutschen Patentanmeldung 196 21 200.6 vom 25.05.96 der Anmelderin wurde bereits ein Getriebe mit einem stufenlos regelbaren Leistungszweig und einem Summie­ rungsgetriebe sowie Schaltelementen vorgeschlagen, wobei das Primärkegelscheibenpaar eines Variators auf einer Vor­ gelegewelle angeordnet ist und über eine ins Schnelle über­ setzende Eingangskonstante mit einer Antriebswelle ange­ trieben wird, während das Sekundärkegelscheibenpaar des Variators mit einem Sonnenrad eines ersten Planetensatzes des Summierungsgetriebes in trieblicher Verbindung steht; das Summierungsgetriebe weist dabei vier Planetenträger auf, über die ein mechanisches leistungsverzweigtes Getrie­ be mit vier Vorwärts-Fahrbereichen und zwei Rückwärts- Fahrbereichen bei gleichzeitig kleinem Variator geschaffen wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein derar­ tiges Getriebe mit einem stufenlos regelbaren Leistungs­ zweig weiter zu vereinfachen und dadurch die Herstellungs­ kosten zu senken.

Ausgehend von einem Getriebe der eingangs näher ge­ nannten Art erfolgt die Lösung dieser Aufgabe mit dem im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen; vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, wobei in den beiden Figuren zwei vorteil­ hafte Ausführungsbeispiele eines stufenlosen Getriebes mit einem Variator dargestellt sind; dabei sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Das stufenlose Getriebe weist eine Antriebswelle 12 auf, die mit einer (nicht dargestellten) Antriebsmaschine, z. B. einer Brennkraftmaschine in Verbindung steht und die über ein Zahnradpaar 6, 7 ein Primärkegelscheibenpaar 8 eines Variators antreibt, der ferner ein Sekundärkegel­ scheibenpaar 9 aufweist, wobei die beiden Kegelscheibenpaa­ re über ein Umschlingungsorgan 10, z. B. eine Kette, einen Riemen oder ein Schubgliederband in Wirkverbindung stehen und wobei die Übersetzung des Variators stufenlos verstell­ bar ist, indem die Primärkegelscheiben 8 und/oder die Se­ kundärkegelscheiben 9 entsprechend verstellt werden.

Hierzu dienen in der Regel hydraulische Stellorgane, die elektronisch von einem Mikroprozessor angesteuert wer­ den und zwar in Abhängigkeit von Motor-, Fahrzeug- oder Betriebsparametern unter Verwendung von geeigneten Kenngrö­ ßen, Kennfeldern oder Fuzzy-Regeln. Einzelheiten sind hier nicht dargestellt. Der Variator ist dabei der Hauptbestand­ teil des stufenlos regelbaren Leistungszweiges. Die Ein­ gangswelle 12 steht über das Primärkegelscheibenpaar 8 mit der Zapfwelle 2 in Verbindung, die wiederum über ein erstes Schaltelement K1 mit dem Summierungsgetriebe 18 in Wirkein­ griff bringbar ist. Ferner ist die Abtriebswelle 20 des Sekundärkegelscheibenpaars 9 über ein zweites Schaltele­ ment K2 ebenfalls mit dem Summierungsgetriebe 18 in Wir­ keingriff bringbar.

Das Summierungsgetriebe 18, das von herkömmlichem Auf­ bau ist und daher hier nicht näher beschrieben wird, weist einen oder mehrere Planetensätze mit Sonnenräder, Planeten, Hohlrädern und Planetenträgern auf, auf denen die Planeten drehbar gelagert sind, wobei letztere mit den Sonnenrädern und den Hohlrädern in an und für sich bekannter Weise käm­ men. Das Summierungsgetriebe 18 steht über seine Abtriebs­ welle 3 mit dem Fahrantrieb des Traktors z. B. über ein Differential 17 in Verbindung; ein Summierungsgetriebe mit vier Planetensätzen, vier Kupplungen und zwei Bremsen ist ausführlich in der eingangs erwähnten, älteren deutschen Patentanmeldung der Anmelderin beschrieben.

Erfindungsgemäß enthält das stufenlose Getriebe nur einen Summierungsplanetensatz, der den ersten verzweigten Drehzahlbereich über das Schaltelement K1 und den zweiten, direkt vom Variator angetriebenen Drehzahlbereich über das Schaltelement K2 erzeugt. Diese zwei Bereiche werden nun über ein Vorgelege 1 im "L"-Bereich untersetzt und mit der Abtriebswelle 3 über eine dem stufenlosen Getriebe zugeord­ nete herkömmliche Synchronisieranordnung 19 verbunden, um so eine Vorwärtsfahrt V bzw. eine Rückwärtsfahrt R des da­ zugehörigen Traktors zu ermöglichen.

Nach Durchlaufen des zweiten Drehzahlbereiches, der dem zweiten Fahrbereich entspricht, sind die Drehzahlen der Welle des Vorgeleges 1 und der durchgehenden Zapfwelle 2 gleich, so daß das Schaltelement K3 das als Überbrückungs­ kupplung ausgestaltet ist, geschlossen werden und das Schaltelement K2 geöffnet werden kann. Dies bedeutet, daß die Abtriebswelle 3 mit der Zapfwelle 2 über die Synchroni­ sierstufe V der Synchronisieranordnung 19 in starrer Ver­ bindung steht und daß nunmehr der unbelastete Variator 8, 9, 10 zur Grundübersetzung zurückgefahren werden kann. An­ schließend wird der Variator über das Schaltelement K2 und die Synchronisierstufe S direkt mit der Abtriebswelle 3 verbunden, so daß nunmehr der dritte Drehzahlbereich er­ reicht wird und damit der dritte Fahrbereich gefahren wer­ den kann.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel wird das erste Schaltelement K1, welches der ersten Be­ reichskupplung in Fig. 1 entspricht durch einen Freilauf F ersetzt, so daß der Antrieb im ersten Drehzahlbereich ent­ sprechend dem ersten Fahrbereich über diesen Freilauf F erfolgt. Wird das Ende dieses Fahrbereichs erreicht, so wird das Schaltelement K2 eingeschaltet, wonach sich die innere Welle 4 ständig schneller als das zugehörige Hohl­ rad 5 des Summierungsgetriebes dreht. Die übrigen Drehzahl­ bereiche entsprechend den Fahrbereichen werden gemäß Fig. 1 geschaltet.

Eine Verflachung der Beschleunigungsrate während der Rücklaufzeit des Variators kann in der Steuerung über eine entsprechende Anpassung der Motordrehzahl der Brennkraftma­ schine korrigiert werden. Da alle Zahnräder, die mit der Welle des Vorgeleges 1 verbunden sind, im dritten Fahrbe­ reich leer laufen, kann das Schaltelement K3 in Form einer Überbrückungskupplung geschlossen bleiben. Dies bedeutet, daß die unbestimmten und möglichen hohen Drehzahlunter­ schiede zwischen Vorgelege 1 und Zapfwelle 2 vermieden wer­ den.

Eine Kupplung 11 kann die Zapfwelle 2 über eine Unter­ setzungsstufe mit Zahnrädern 13, 14 mit einem motordreh­ zahlabhängigen Zapfwellenausgang 15 verbinden zum Antrieb eines Hilfsaggregates 16.

Mit der Erfindung wird also der Vorteil erzielt, daß die Anzahl der benötigten Planetensätze bzw. Kupplungen erheblich reduziert ist und daß das Summierungsgetriebe auf eine vereinfachte Vorgelegebauweise mit Synchronisierungen beschränkt ist.

Claims (7)

1. Getriebe mit einem stufenlos regelbaren Leistungs­ zweig und mit einem Summierungsgetriebe, das hydraulisch betätigbare kraftschlüssige Schaltelemente aufweist, wobei ein Primärkegelscheibenpaar eines Variators mit der Ein­ gangswelle für das Getriebe in Verbindung steht und ein Sekundärkegelscheibenpaar mit dem Primärkegelscheibenpaar über ein Umschlingungsorgan verbunden ist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine mit der Eingangswel­ le (12) in Verbindung stehende Zapfwelle (2) über ein er­ stes Schaltelement (K1) mit dem Summierungsgetriebe (18) in Wirkeingriff bringbar ist, und daß die Abtriebswelle (20) des Sekundärkegelscheibenpaars (9) über ein zweites Schal­ telement (K2) mit dem Summierungsgetriebe (18) in Wirkein­ griff bringbar ist.

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß es ein Vorgelege (1) aufweist, wel­ ches über eine Synchronisieranordnung (19) mit der Ab­ triebswelle (3) in Verbindung steht und wahlweise eine Vor­ wärts- oder Rückwärtsfahrt ermöglicht.

3. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfwel­ le (2) mit dem Summierungsgetriebe (18) über ein drittes Schaltelement (K3) verbindbar ist.

4. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Schaltelement ein Freilauf (F) ist.

5. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Schaltelement eine Überbrückungskupplung (K3) ist.

6. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Summie­ rungsgetriebe (18) nur einen Planetensatz aufweist.

7. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfwel­ le (2) über eine zuschaltbare Kupplung (11) mit einem Zapf­ wellenausgang (15) zum Antrieb eines drehzahlabhängigen Hilfsaggregates (16) in Verbindung steht.