DE2724965A1

DE2724965A1 - Lastschaltgetriebe

Info

Publication number: DE2724965A1
Application number: DE19772724965
Authority: DE
Inventors: George A Schauer
Original assignee: Sundstrand Corp
Current assignee: Sundstrand Corp
Priority date: 1977-06-02
Filing date: 1977-06-02
Publication date: 1978-12-07

Description

lastschaltgetriebe
Die Erfindung bezieht sich auf ein Lastschaltgetriebe für Fahrzeuge, z. B. landwirtschaftliche Zugmaschinen, mit drei von einem einfachen Umlaufräderausgleichsgetriebe abgeleiteten Arbeitsbereichen, wobei ein Langsam- und ein Schnellaufbereich durch einen geschwindigkeitsverstellbaren hydraulischen Antrieb des Ausgleichsgetriebes und ein Zwischengeschwindigkeits-Arbeitsbereich durch hydromechanischen Betrieb, bei dem das Ausgleichsgetriebe vom hydraulischen Antrieb und einem mechanischen Antrieb getrieben wird, erhalten werden. Insbesondere umfaßt der hydraulische Antrieb ein geschwindigkeitsverstellbares hydrostatisches Getriebe.
Ein mit zwei Betriebsarten arbeitendes Lastschaltgetriebe mit einem hydraulischen Langsamlaufbereich und einem hydromechanischen Schnellaufbereich ist bereits bekannt (vgl.
die US-Patentschriften 3 427 899 und 3 626 787). Ferner ist es bekannt, ein Getriebe in einem hydromechanischen Langsamlaufbereich und einem Schnellaufbereich, der von einem das Ausgleichsgetriebs treibenden geschwindigkeitsverstellbaren hydraulischen Getriebe erzeugt wird, zu betreiben. Diese bekannten Anordnungen nutzen Jedoch nicht ein einfaches Umlaufräderausgleichsgetriebe dazu aus, einen hydrostatischen Antrieb mit hohem Drehmoment im Langsamlaufbereich, einen hydromechanischen Antrieb in einem Zwischengeschwindigkeitsbereich für normalen Arbeitsbetrieb des Fahrzeugs und einen für die Beweglichkeit des Fahrzeugs bestimmten hydrostatischen Antrieb im Schnellaufbereich zu erhalten0 Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Lastschaltgetriebes für landwirtschaftliche und industrielle Zugmaschinen sowie andere langsamlaufende Fahrzeuge, die ein hohes Drehmoment, eine leistungsfähige KraftUbertragung und gute Manövrierfähigkeit des Fahrzeugs erfordern.
Hohe Leistungsfähigkeit wird dadurch erhalten, daß aufeinanderfolgende Bereiche verwendet werden, die kleine hydraulische Einheiten erfordern und während des Arbeitens mit hoher Last weniger hydraulische Kraft benötigen. Bei diesem System aufeinanderfolgender Bereiche ergibt sich eine unmittelbare hydraulische KraftUbertragung für den Langsamlauf- und den Schnellaufbetrieb, eo daS dae Fahrzeug leicht manövrierbar ist, wenn Tippbetrieb gewünscht oder das Fahrzeug transportiert wird. Ferner werden die Elemente des Ausgleichsgetriebes mehrfach genutzt, wodurch ihre Anzahl und die Herstellungskosten verringert werden.
Ferner soll ein Lastschaltgetriebe geschaffen werden, bei dem eine zusätzliche Rückwärtsbewegungsmöglichkeit dadurch vorgesehen ist, daß eine zusätzliche oder Hilfsantriebswelle parallel zur Hauptantriebswelle vorgesehen ist, die in das Getriebe einkuppelbar ist und gegensinnig zur Hauptantriebswelle umläuft, so daß im hydromechanischen Zwischengeschwindigkeitsbereich eine Vorwärts- oder eine Rückwärtsbewegung des Fahrzeugs möglich ist.
Ferner ist vorgesehen, daß die Bauteile des Iastschaltgetriebes so angeordnet und in bezug aufeinander vorgesehen sind, daß sie in einem Verteilerkasten angeordnet werden können; dieser ist ein bekanntes Gehäuse, das zum Verringern der Hohe einer Abtriebswelle bei einem Fahrzeug mit Allradantrieb verwendet wird. Bei dem Xastschaltgetriebe nach der Erfindung soll es möglich sein, die Antriebsvorrichtung im Verteilerkasten anzuordnen, eo daß kein zusätzliches Getriebegehäuse erforderlich ist.
Die Erfindung sieht ein geschwindigkeitsverstellbares last-Schaltgetriebe mit einem einfachen Umlaurräderauaglichsgetriebe vor, wobei zwei fraftllbertragumgewege zum Ausgleichsgetriebe fUhren, deren einer mechanisch ist und deren anderer ein geschwindigkeitsver.tellbares hydrostatisohes Getriebe aufweist, sowie wahlweise betätigbare Kupplungen liii Erhalt von drei verschiedenen Antriebsgeschwindigkeiten vom Ausgleichsgetriebe zu einer Abtriebswelle, und zwar mit hydrostatischem Antrieb im Langsamlaufbereich, mit hydromeohanisohem Antrieb in einem Zwischengeschwindigkeitsbereich und mit hydrostatischem Antrieb im Schnellaufbereich.
Insbesondere umfaßt der hydraulische Kraftübertragungsweg ein geschwindigkeitsverstellbares hydrostatisches Getriebe, dessen Abtriebswelle treibend mit einem Zahnrad des Ausgleichsgetriebes verbunden ist, wobei entweder das geschwindigkeitsverstellbare hydrostatische Getriebe oder der mechanische Antrieb wahlweise mit einem anderen Zahnrad des Ausgleichsgetriebes verbindbar sind zum Erhalt des Langsamlauf- bzw. des Zwischengeschwindigkeitsbereichs und wobei das Umlaufräderausgleichsgetriebe sperrbar ist zum Erhalt des Schnellaufbereichs durch Treiben des einen Zahnrads des Ausgleichsgetriebes.
Zum Erhalten der drei aufeinanderfolgenden Geschwindigkeitsbereiche bei möglichem synchronem Schalten und Anfahren mit laufender Antriebsmaschine und stillstehendem Getriebe muß das Anfahren hydrostatisch erfolgen, wobei die Umsteuerbarkeit und die Drehkraftverstärkung durch gegensinniges Umlaufen von zwei Zahnrädern des Umlaufräderausgleichsgetriebes mit Ubersetzungsverhältnissen erhalten werden, die einen positiven oder negativen Abtrieb im Langsamlauf bewirken. Der Zwischengeschwindigkeitsbereich wird dadurch erhalten, daß der Antrieb eines der Umlaufräder vom Antrieb durch das geschwindigkeitsverstellbare hydrostatische Getriebe zum mechanischen Antrieb durch die Antriebswelle umgeschaltet und das geschwindigkeitaverstellbare hydrostatische Getriebe verlangsamt wird, so daß das hydraulisch getriebene Element des Ausgleichsgetriebes, das treibend mit dem geschwindigkeitsverstellbaren Getriebe verbunden ist, bis zum Nullumlauf verlangsamt wird und damit effektiv stillsteht. In diesem Zwischenbereich kann die Geschwindigkeit weiter erhöht werden, indem dann das letztgenannte Ausgleichsgetriebe-Element in Gegenrichtung getrieben wird. Der Schnellaufbetrieb wird erhalten, wenn das mit dem geschwindigkeitsverstellbaren hydrostatischen Getriebe treibend verbundene Element des Ausgleichsgetriebes die Vorwärtsumlaufgeschwindigkeit der beiden anderen Elemente des Ausgleichsgetriebes erreicht.
An diesem Punkt kann das Umlaufräderausgleichsgetriebe gesperrt werden, wobei der mechanische Antrieb durch die Antriebswelle zum Erhalt des hydrostatischen Antriebs für hohe Fahrzeuggeschwindigkeiten freigegeben wird.
Dabei kann das geschwindigkeitsverstellbare hydrostatische Getriebe treibend entweder mit dem Zentralrad oder dem Hohlrad des Umlaufräderausgleichsgetriebes verbunden sein, und abwechselnd ist entweder das hydrostatische Getriebe oder die Antriebswelle mit dem jeweils anderen der beiden Zahnräder verbunden.
Bei dem Lastschaltgetriebe nach der Erfindung kann das Fahrzeug mit jedem der drei Geschwindigkeitsbereiche angefahren werden; bei einem Ausführungsbeispiel wird hierfür eine Freilaufkupplung verwendet, die ein Überdrehen des hydraulischen Getriebes während der kurzen Zeit, in der das Fahrzeug beschleunigt, wenn es direkt im hydromechanischen Zwischengeschwindigkeitsbereich angefahren wird, verhindert.
Durch die Erfindung wird also ein Lastschaltgetriebe angegeben, das einen mechanischen und einen hydraulischen Kraftübertragungsweg zu einem einfachen Umlaufräderausgieichsgetriebe hat, so daß ein Hydro- und hydromechanisches Doppelgetriebe erhalten wird, mit einem hydrostatischen Antriebsbereich im Langsamlauf bei hohem Drehmoment, indem gegensinniges Umlaufen von zwei Elementen des Ausgleichsgetriebes erfolgt, mit einem hydromechanischen Antrieb in einem Zwischengeschwindigkeitsbereich, wobei das Ausgleichsgetriebe von beiden Rraftübertragungswegen getrieben wird, und mit einem hydrostatischen Antriebsbereich im Schnellauf.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine teilweise schematische Ansicht des Lastschaltgetriebes nach der Erfindung; Fig. 2 eine schematische Ansicht des Lastschaltgetriebes nach Fig. 1; Fig. 3 eine Grafik der Fahrzeug- und der Elementengeschwindigkeit des Lastschaltgetriebes nach den Fig. 1 und 2; Fig. 4 ein Nomogramm der Geschwindigkeiten und der Umlaufrichtung der Elemente des Umlaufräderausgleichsgetriebes; Fig. 5 eine Ansicht des Lastschaltgetriebes entsprechend Fig. 1 und 2; Fig. 6 eine Ansicht eines anderen AusfUhrungsbeispiels des Lastschaltgetriebes; Fig. 7 eine Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung; und Fig. 8 eine schematische Ansicht eines vierten Ausfuhungsbeispiels der Erfindung.
Nach den Fig. 1-5 umfaßt ein Umlaufräderausgleichagetriebe 10 Zahnräder 11 auf einem Träger 12, der mit einer Abtriebswelle 15 verbunden ist. Die Umlaufräder 11 kämmen mit einem Zentralrad 16 und einem sie umschließenden Hohlrad 17.
Eine Maschine 20, z. B. die Antriebsmaschine eines Fahrzeugs, hat eine Antriebswelle 21, die eine Verlängerung 22 aufweist, die als Antriebswelle des Lastschaltgetriebes dient und eine Abtriebswelle für das Fahrzeug bilden kann.
Ein auf der Antriebswelle angeordnetes Zahnrad 23 kämmt mit einem Zahnrad 24 auf der Antriebswelle einer Verstellpumpe 25 eines geschwindigkeitsverstellbaren Hydrogetriebes, das insbesondere ein geschwindigkeitsverstellbares hydrostatieches Getriebe Ublicher Bauart ist. Die Verstellpumpe 25 ist an einen Motor 26 des Hydrogetriebes angeschlossen.
Die Verstellpumpe 25 weist eine Schräg- oder Taumelscheibe auf, die nach beiden Seiten einer Nullverschiebungslage bewegbar ist und Druckmittel in einer von zwei Richtungen zum Motor leitet, so daß dieser entweder in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung umläuft. Eine motorgetriebene Welle 27 weist ein Zahnrad 28 auf, das mit zwei Zahnrädern 29 und 30 kämmt.
Das Zahnrad 30 ist rohrförmig und drehbar auf einer rohrförmigen Buchse 31 angeordnet, die ihrerseits drehbar auf der Antriebswelle 22 mittels Lagern 31a angeordnet ist.
Die rohrförmige Buchse 31 hat eine Außenverzahnung 32, die mit dem Hohlrad 17 des Umlaufräderausgleichsgetriebes kämmt und entweder einen mechanischen oder einen hydraulischen Antrieb des Ausgleichsgetriebes durch die vom Zahnrad 32 auf das Hohlrad 17 übertragene Antriebskraft ermöglicht.
Ein hydraulischer, insbesondere hydrostatischer, Langsamlaufantrieb wird durch den Motor 26 erreicht, der das Zentralrad 16 und über die Zahnräder 28 und 30 auch die rohrförmige Buchse 31 und das Außenzahnrad 32 treibt, so daß das Hohlrad 17 umläuft. Diese letztere Antriebsverbindung wird durch Betätigen einer schaltbaren Kupplung 33 vervollständigt, die mit dem Zahnrad 30 zusammenwirkende Kupplungselemente aufweist und das rohrförmige Zahnrad 30 mit der rohrförmigen Buchse 31 kuppelt.
Wie noch näher erläutert wird, wird ein Schalten vom Langsamlaufbereich in einen hydromechanisch getriebenen Zwischengeschwindigkeitsbereich durch Lösen der Kupplung 33 und Einrücken einer Kupplung 34 erreicht, die mit dem rohrförmigen Zahnrad 32 zusammenwirkende Teile aufweist und dieses Zahnrad 32 mit der Antriebswelle 22 kuppelt, wodurch die Antriebsmaschine anstelle des Motors 26 das Hohlrad 17 des Umlaufräderausgleichsgetriebes treibt. Umschalten in den hydraulischen Antriebsbereich mit Schnellauf wird durch Lösen der Xupplung 34 und Einrücken der Kupplung 35 erreicht, die mit dem Zentralrad zusammenwirkende Elemente aufweist und die Antriebswelle 37 des Zentralrads mit einem Teil 36 des Umlaufräderträgers kuppelt.
Dadurch wird das Ausgleichsgetriebe gesperrt, und es erfolgt ein direkter Antrieb von der Motorwelle 27 des Hydrogetriebes zu der Abtriebswelle 15.
Die Arbeitsweise des Lastschaltgetriebes nach den Fig.
1 und 2 ist deutlich aus dem Geschwindigkeitsdiagramm nach Fig. 3 und dem Geschwindigkeitsnomogramm nach Fig. 4 ersichtlich. In bezug auf Fig. 3 ist zu beachten, daß die darin angegebenen Geschwindigkeiten und Geschwindigkeitsbereiche nur der Veranschaulichung dienen und daß das Lastschaltgetriebe nicht auf die in der Figur angegebenen Werte beschränkt ist. Die Grundlinie gibt Fahrzeuggeschwindigkeiten von 0-20 an. Die Geraden 40, 41, 42 bedeuten die Umlaufgeschwindigkeit N des Zentralrads Ns, des Hohlrads NR und des Trägers NC des Umlaufräderausgleichsgetriebes beim hydrostatischen Betrieb im Langsamlauf.
Die Höchstumlaufgeschwindigkeiten des Zentralrads 16 in entgegengesetzte Richtungen sind an den Punkten 43 und 44 angegeben. Diese Geschwindigkeiten entsprechen den Punkten 45 und 46 im Geschwindigkeitsnomogramm nach Fig. 4. In Fig. 4 ist der Geschwindigkeitsbereich 16 durch eine Gerade 50, der des Trägers durch eine Gerade 51 und der des Hohlrads durch eine Gerade 52 angegeben. Diese Bereiche verlaufen ferner zu beiden Seiten einer Nullgeschwindigkeitsgeraden 53 zur Veranschaulichung des Vorwärts- und des Rückwärtsumlaufs. Der Abstand K ist gleich dem Durchmesser des Hohlrads 17, dividiert durch den Durchmesser des Zentralrads 16. Dies ist das effektive Übersetzungsverhältnis des Ausgleichsgetriebes 10.
Wenn das Fahrzeug steht, der Motor läuft und das Getriebe nicht umläuft, da die Verstellpumpe 25 keine Verdrängung bewirkt, sind das Zentralrad 16, der Träger 12 und das Hohlrad 17 sämtlich ortsfest. Durch Einrücken der Kupplung 33 wird der hydraulische Kraftübertragungsweg mit dem Hohlrad 17 verbunden. Dann wird die Verstellpumpe 25 eingeschaltet und beginnt die Beschleunigung des Zentralrads 16 zu dem Punkt 46 von Fig. 4, der in Fig. 3 durch die Gerade 40 bezeichnet ist. Die Gerade 40 zeigt, daß das Fahrzeug auf eine Geschwindigkeit von ca. 4,8 km/h beschleunigt, wenn das Zentralrad eine durch den Punkt 44 in Fig. 3 bezeichnete Geschwindigkeit erreicht. Gleichzeitig mit der Zunahme der Geschwindigkeit des Zentralrads 16 in Umlaufrichtung zum Punkt 46 von Fig. 4 läuft das hohlrad 17 in Gegenrichtung um, und seine Geschwindigkeit nähert sich einem Punkt 55 auf der Geraden 52 von Fig. 4. Dies ist der Drehpunkt des Hohlrads und entspricht der Geschwindigkeit des Hohlrads beim Antrieb durch die Antriebsmaschine über die Antriebswelle 22 bei eingerückter Kupplung 34. Dieser Drehpunkt ist auch in Fig. 3 bei 56 angegeben. Die Umlaufbewegungen des Zentral-und des Hohlrads auf Höchstumlaufgeschwindigkeiten im Langsamlaufbereich bringen den Träger 12 auf eine Geschwindigkeit, die durch einen Punkt 57 auf der Geraden 51 von Fig. 4 und einen Punkt 58 auf der Geraden 42 von Fig0 3 angegeben ist und die Fahrzeughöchstgeschwindigkeit im Langsamlaufbereich bedeutet. Wie bei der Anwendung des Geschwindigkeitsnomogramms nach Fig. 4 bekannt ist, wird dieser Zustand des Umlaufräderausgleichsgetriebes durch die Punkte 46, 55 und 57 verlaufende Gerade 59 angegeben. Diese Punkte bezeichnen die Geschwindigkeiten und die Umlaufrichtungen der drei Elemente in bezug auf die "O"-Linie 53. Das Oberende des Langsamlaufbereichs ist durch eine Gerade 60 angegeben, die mit Abstand über einer Grundlinie in Fig. 3 verläuft. Beim Anfahren kann ein Rückwärtsbetrieb des Lastschaltgetriebes im Langsamlaufbereich stattfinden, wie aus der Umlaufbewegung des Zentralrads 16 in eine Richtung zum Punkt 43 in Fig. 3 (Punkt 45 in Fig. 4) ersichtlich ist, wobei die resultierende Bewegung des Hohlrads und des Trägers durch Verlängerung der Geraden 41 und 42 links von der "O"-Linie in Fig. 3 angegeben ist. Dies wird durch Fluidverdrängung der Verstellpumpe 25 in Gegenrichtung erreicht.
Die Kupplungsverschiebung in den Zwischengeschwindigkeitsbereich kann synchron erfolgen, da am Oberende des Langsamlaufbereichs das Hohlrad 17 an seinem Drehpunkt 55 umläuft. Durch Lösen der Kupplung 33 wird die Verbindung zwischen dem hydraulischen Kraftübertragungsweg und dem Hohlrad gelöst, und durch Betätigen der Kupplung 34 wird der mechanische Kraftübertragungsweg über die Antriebswelle 22 mit dem Hohlrad 17 verbunden. Die Geschwindigkeit und die Umlaufrichtung des Hohlrads am Drehpunkt 55 sind die gleichen wie die dem Hohlrad 17 durch das Zahnrad 32 erteilte Geschwindigkeit und Umlaufrichtung, so daß die Verschiebung synchron ist. Im Zwischengeschwindigkeitsbereich ist die Geschwindigkeit des Hohlrads gleichbleibend, wie durch eine horizontale Verlängerung 41a der Geraden 41 in Fig. 3 angegeben ist. Eine Geschwindigkeitserhöhung resultiert aus einer Abnahme der Verdrängung der hydrostatischen Verstellpumpe 25 auf Null, wodurch die Umlaufgeschwindigkeit des Zentralrads 16 auf Null reduziert wird. Dies ist durch eine Gerade in Fig. 6 angegeben, wobei die Geschwindigkeitsänderung vom Punkt 44 zum Punkt 65 erfolgt. Zu diesem Zeitpunkt läuft der die Abtriebswelle 15 treibende Planetenträger 12 um (Nc), so daß eine Fahrzeuggeschwindigkeit von ca. 11 km/h erhalten wird.
Zu diesem Zeitpunkt steht das Zentralrad 16 effektiv still, und dann wird seine Umlaufrichtung umgekehrt, so daß es mit zunehmender Geschwindigkeit in die durch die Gerade 50 von Fig. 4 angegebene Richtung zum Punkt 45 und zum Punkt 65 in Fig. 3 umläuft. Die im Zwischengeschwindigkeits bereich erzielbare Höchstgeschwindigkeit beträgt ca. 16 km/h, wie durch den Punkt 63 auf der Geraden 66 von Fig. 3 angegeben ist, und wird erreicht, wenn das Zentralrad 16 mit einer durch den Punkt 45 auf der Geraden 50 von Fig. 4 angegebenen Geschwindigkeit umläuft.
Eine Kraftübertragung zum Schnellaufbetrieb wird üblicherweise bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit von ca. 13-16 km/h erreicht, wenn das Zentralrad mit irgendeiner Geschwindigkeit zwischen den Punkten 62 und 63 auf der Geraden 66 von Fig.
3 umläuft. Beim Punkt 62 ist zu beachten, daß die Gerade 66 die Verlängerung 41a, die die Geschwindigkeit des Hohlrads angibt, und die Gerade 42, die die Geschwindigkeit des Planetenträgers angibt, schneidet. Die gemeinsame Geschwindigkeit aller drei Elemente des Ausgleichsgetriebes ist durch die Strichlinie 70 in Fig. 4 angegeben, die die Geraden 50, 51 und 52 auf gleicher Höhe schneidet. In diesem Zustand kann die Kupplung 34 ausgerückt und die Kupplung 35 eingerückt werden, um das Ausgleichsgetriebe zu sperren und den Antrieb der Abtriebswelle 15 unmittelbar durch die Einstellung der Verstellpumpe 25 des hydrostatischen Getriebes steuern zu lassen. Die Umlaufgeschwindigkeit des Zentralrads 16 kann dann auf den Punkt 45 auf der Geraden 50 von Fig. 4 erhöht werden, wodurch das Hohlrad 17 und der Träger 12 auf die gleiche Geschwindigkeit gebracht werden, wie durch eine Vollinie 71 angegeben ist, die über das Oberende von Fig. 4 verläuft.
Das Schalten in den Schnellaufbereich kann also erfolgen, wenn das Zentralrad mit einer durch den Punkt 45 angegebenen Geschwindigkeit umläuft. Beim Schalten beschleunigen das Hohlrad und der Träger auf die durch die Gerade 71 bezeichnete Geschwindigkeit.
Mit dem erläuterten Lastschaltgetriebe ist es möglich, das Fahrzeug anfänglich in jedem der drei angegebenen Geschwindigkeitebereiche zu starten. Das Anfahren im Langsamlaufbereich wurde vorstehend erläutert. Es ist auch möglich, im Schnellaufbereich zu starten, da keines der Elemente des Umlaufräderausgleichsgetriebes umläuft und in diesem Zustand die kupplung 35 eingerückt ist und das Ausgleichsgetriebe sperrt. Die Geschwindigkeit des Trägers und der Abtriebswelle 15 nehmen am Punkt 75 auf eine Höchstgeschwindigkeit zu, wobei sich die Elemente des Ausgleichsgetriebes gleichförmig entsprechend der Strichlinie 76 in Fig. 3 bewegen. In diesem Betriebszustand ist die Verdrängung der Verstellpumpe 25 so gesteuert, daß das Zentralrad von Null auf eine durch den Punkt 45 bestimmte Geschwindigkeit bewegt wird.
Beim Anfahren des Fahrzeugs im hydromechanischen Zwischengeschwindigkeitsbereich erfolgt ein "Sprung"-Start, da das stationäre Hohlrad 17 durch Einrücken der Kupplung 34 sofort mit der Antriebskraft der Motordrehzahl beaufschlagt wird. Dadurch wird das Hohlrad zum Drehpunkt angetrieben (vgl. Punkt 55 von Fig. 4). Wenn der Träger anfangs eine Umlaufgeschwindigkeit lqull hat, da das Fahrzeug steht, sind die im wesentlichen momentanen Geschwindigkeitszustände des Hohlrads und des Trägers durch eine Strichlinie 77 in Fig. 4 angegeben. Die Gerade 77 zeigt auch, daß das Zentralrad 16 sofort mit einer am Punkt 78 angegebenen Geschwindigkeit umlaufen sollte, die etwa die doppelte normale Höchstgeschwindigkeit des Zentralrads ist. Es sind geeignete Steuervorrichtungen für den Bediener vorgesehen, um diesen Sprungstart zu vermeiden; nach den Fig. 1 und 2 ist zwischen die rohrförmige Hülse 31 und das rohrförmige Zahnrad 30 eine Freilaufkupplung 80 geschaltet, wodurch beim Auftreten eines Sprungstarts das Zahnrad 30 mit der Hülse 31 und der Antriebswelle 22 gesperrt wird, so daß das Zahnrad 28, das mit der Abtriebswelle 27 des Getriebemotors 26 verbunden ist, nur mit einer Geschwindigkeit wirksam werden kann, die geringer als die von der Umlaufbewegung des Zentralrads 16 am Punkt 78 abgeleitete Geschwindigkeit ist. Es erfolgt eine Verzögerung der Motorendrehzahl, wodurch die Geschwindigkeit des Zentralrads 16 und des Hohlrads 17 vermindert wird. Die Freilaufkupplung 80 verhindert auch ein Überdrehen, wenn das Lastschaltgetriebe von Hand auf hydromechanischen Zwischengeschwindigkeits-Betrieb umgeschaltet wird, während es im hydrostatischen Fluidkraftübertragungsbereich arbeitet.
Mit dem Lastschaltgetriebe nach den Fig. 1-4 ist es möglich, gute Manövrierfähigkeit des Fahrzeugs zu erhalten durch die Steuerung des hydrostatischen Getriebes im Langsam-und im Schnellauf, wobei im Langsamlaufbereich ein hohes Ausgangsdrehmoment erzielt wird. Es ist auch möglich, daß ein hydromechanischer Antrieb in einem Arbeitsgeschwindigkeitsbereich arbeitet und die Ist-Geschwindigkeit in diesem Bereich durch die Verdrängung der Pumpe 25 des hydrostatischen Getriebes bestimmt wird.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1-4 besteht eine permanente Antriebsverbindung zwischen dem Hydrogetriebe und dem Zentralrad sowie eine wahlweise Verbindung des Hydrogetriebes mit dem Hohlrad über die Kupplung 33.
Es ist möglich, daß die permanente Antriebsverbindung zum Hohlrad 17, die wahlweise Verbindung des Hydrogetriebes mit dem Zentralrad über die Kupplung 33 sowie die wahlweise Verbindung der Antriebswelle damit über die Kupplung 34 besteht. Fig. 5 zeigt diese äquivalenten Anordnungen, wobei das Umlaufräderausgleichsgetriebe 10 allgemein angegeben ist und die alternativen Möglichkeiten durch Bezeichnung der Verbindungen des Zahnrads 32 und der Welle 37 mit dem Ausgleichsgetriebe angegeben sind.
Bei dem AusfUhrungsbeispiel nach den Fig. 1-4 wurde der Umkehrbetrieb im Langsamlaufbereich erläutert, wobei sich das Zentralrad 16 zum Punkt 43 in Fig. 3 bewegt.
Es ist auch möglich, einen Umkehrbetrieb im hydrostatischen Schnellaufbereich zu erhalten, wobei die Kupplung 35 eingerückt wird, um das Umlaufräderausgleichsgetriebe festzulegen, eo daß die Umlaufbewegung des Zentralrads 16 zum Punkt 44 von Fig. 3 (Punkt 46 von Fig. 4) mit daran festgelegtem Träger und Hohlrad den Träger und das Hohlrad auf eine Eöchst-RUckwärtsgeschwindigkeit 82 von Fig. 4 bringt.
Bei bestimmten Anwendungen des Lastschaltgetriebes, z. B.
für eine industriell verwendete Zugmaschine, ist voller Rückwärtsbetrieb in sämtlichen Arbeitsbereichen erwUnscht; um dies zu erreichen, ist ein zusätzlicher mechanischer Kraftübertragungsweg zum Umlaufräderausgleichsgetriebe vorgesehen (vgl. Fig. 6), wobei gleiche Teile wie in den Fig. 1-4 gleiche, einfach gestrichene Bezugszeichen haben.
Der mechanische Kraftübertragungsweg ist durch eine zur Antriebswelle 22' parallele Hilfs-Antriebswelle 100 gebildet, die eine vierte Kupplung 101 und einen Rückwärtsgetriebekasten 102 aufweist. Wenn Rückwärtsbetrieb im hydromechanischen Zwischengeschwindigkeitsbereich erwünscht ist, wird anstelle der Kupplung 34' die Kupplung 101 eingerückt, so daß das Hohlrad in eine Richtung umläuft, die der durch die Antriebswelle 22' bei eingerückter Kupplung 34t bewirkten Umlaufrichtung entgegengesetzt ist.
Wie in Verbindung mit Fig. 5 erläutert wurde, kann die mechanische Lastbeaufschlagung entweder zum Hohlrad 17' oder zum Zentralrad 16' erfolgen.
Bei dem Ausftilirungsbeispiel nach Fig. 7 sind die gleichen drei Betriebsgeschwindigkeiten wie bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1-4 vorgesehen, und gleiche Teile sind mit gleichen, doppelt gestrichenen Bezugszeichen bezeichnet. Dabei ergibt sich der hydrostatische Langsamlaufbereich durch gegensinniges Umlaufen des Zentralrads 16" und des Hohlrads 17" durch Einrücken einer Kupplung 11O, deren Funktion im wesentlichen derjenigen der Kupplung 33 entspricht und die die Motorabtriebswelle 27" mit einem Zahnrad 111 kuppelt, das mit einem Zahnrad 112 kämmt. Das Hohlrad 17" weist zwei Gruppen von Zähnen auf, die nicht nur mit dem Zahnrad 11 des Ausgleichsgetriebes entsprechend den Fig. 1-4, sondern auch mit dem Zahnrad 112 kämmen, so daß der hydrostatische Antrieb sowohl das Zentralrad als auch das Hohlrad im Langsamlaufbereich treibt.
Bei manchen bereits vorhandenen Fahrzeugen, z. B. bei Fahrzeugen mit Allradantrieb, ist ein Getriebegehäuse und auch ein "Verteilerkasten" vorgesehen, der ein Getriebekasten ist und dazu dient, die Höhe einer Abtriebswelle, die vom Getriebe Kraft auf die Räder überträgt, geringer zu machen. Bei Verwendung des einfachen Umlaufräderausgleichsgetriebes und der kleinen Hydraulikkomponenten, die bei der Erfindung möglich sind, kann die Kraftübertragung im wesentlichen im Verteilerkasten erfolgen, so daß keine Notwendigkeit für zwei Gehäuse besteht.
Dieses Ausführungsbeispiel ist in Fig. 8 gezeigt, wobei die Umrisse des Verteilerkastens in Strichlinien dargestellt sind. Dieses Ausführungsbeispiel ist, soweit es den Fig. 1-4 entspricht, mit gleichen, dreifach gestrichenen Bezugszeichen bezeichnet. Die Antriebswelle 22"' ist in bezug auf die Motorwelle 21"' versetzt und wird somit über kämmende Zahnräder 120 und 121 auf beiden Wellen getrieben. Die Verstellpumpe 25"' ist direkt mit der Antriebswelle 22"' verbunden, und die Kupplungen 33"' und 34"' sind der Antriebswelle 22kl1 zugeordnet entsprechend den Kupplungen 33 und 34 sowie der Antriebswelle 22 nach Fig. 1. Das Hohlrad 17"' wird entweder mechanisch oder hydraulisch durch Einrücken der einen oder der anderen Kupplung 33"' oder 34"' getrieben. Das Zentralrad 16"' weist zwei Gruppen von Zähnen unterschiedlichen Durchmessers auf, so daß es sowohl mit den Zahnelementen des Trägers 12"' des Umlaufräderausgleichsgetriebes als auch mit dem Abtriebszahnrad 28"', das dem Motor 26"' des Hydrogetriebes zugeordnet ist, kämmt. Dabei verläuft die Abtriebswelle 15"' vom Umlaufräderausgleichegetriebe in beiden Richtungen nach außen, so daß sie sich unterhalb des Niveaus der Motorwelle 21"' zu einem Räderpaar eines Fahrzeugs erstreckt. Die nichtfluchtende Anordnung der Verstellpumpe 25"' und des Motors 26"' sowie die Beziehung der anderen Teile zueinander ermöglicht es, daß die Welle, die Getriebe- und die Kupplungsteile des Lastschaltgetriebes in dem üblichen Verteilerkasten angeordnet werden und die Funktionen der Vorrichtungen ausüben können, die normalerweise im Verteilergetriebekasten vorhanden sind, so daß ein weiterer Getriebekasten unnötig ist.
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Claims

Patentansprüche 1. Stufenlos verstellbares Lastschaltgetriebe, gekennzeichnet durch ein Ausgleichsgetriebe (10) mit einem ersten Zahnrad (16), einem zweiten Zahnrad (17) und einem dritten, mit dem Abtriebsglied (15) des Getriebes verbundenen Zahnrad (12), eine Hauptantriebswelle (22>, ein geschwindigkeitsverstellbares hydrostatisches Getriebe, das von der Hauptantriebswelle (22) getrieben und drehbar auf dem ersten Zahnrad (16) angeordnet ist, und Einheiten (33, 34, 35) zum Steuern der Antriebsbeziehung zwischen dem ersten und dem zweiten Zahnrad (16, 17) des Ausgleichsgetriebes, umfassend eine Einheit (33) zum wahlweisen Verbinden des hydrostatischen Getriebes mit dem zweiten Zahnrad (17) des Ausgleichsgetriebes für hydrostatischen Antrieb im Langsamlaufbereich, eine Einheit (34) zum wahlweisen Verbinden der Hauptantriebswelle (22) mit dem zweiten Zahnrad (17) des Ausgleichsgetriebes (10) für hydromechanischen Antrieb in einem Zwischengeschwindigkeitsbereich, und eine Einheit (35) zum wahlweisen Sperren des Ausgleichsgetriebes (10) für hydrostatischen Antrieb im Schnellaufbereich.
2. Lastschaltgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheiten drei Kupplungen (33, 34, 35) sind.
3. Lastschaltgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Kupplungen aus einer ersten Kupplung (33) zum wahlweisen Verbinden der Hauptantriebswelle (22) mit dem zweiten Zahnrad (17), einer zweiten Kupplung(34) zum Verbinden des hydrostatischen Getriebes mit dem zweiten Zahnrad (17) und einer dritten Kupplung (35) zum Verbinden des ersten und des dritten Zahnrads (16, 12) bestehen.
4. Lastschaltgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Zahnrad ein Zentralrad (16) und das zweite Zahnrad ein Hohlrad (17) ist.
5. Iastschaltgetriebe nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Freilaufkupplung (80), die ein Überdrehen des hydrostatischen Getriebes verhindert, wenn die erste Kupplung (33) bei nichtumlaufendem Zahnträger (12) eingerückt ist.
6. Lastschaltgetriebe nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Hilfsantriebswelle (100), die gegensinnig zur Hauptantriebswelle (22') umläuft, und durch eine vierte Kupplung (101) zum wahlweisen Verbinden der Hilfsantriebswelle (100) mit dem Hohlrad (17').
7. Lastschaltgetriebe, gekennzeichnet durch eine Antriebswelle (22"'), eine Abtriebswelle (15"'), ein Ausgleichsgetriebe mit einem ersten und einem zweiten Zahnrad (16"', 17"') sowie einem dritten, treibend mit der Abtriebswelle (15"') verbundenen Zahnrad (12"'), zwei Kraftübertragungswege zwischen der Antriebswelle (22"') und dem Ausgleichsgetriebe, wobei der eine eine erste Kupplung (33"') zwischen der Antriebswelle (22"') und dem Ausgleichsgetriebe zum wahlweisen Verbinden der Antriebswelle (22"') mit dem zweiten Zahnrad (17"') und der andere ein geschwindigkeitsregelbares hydrostatisches Getriebe, das mit der Antriebswelle (22"') verbunden ist, eine mit dem ersten Zahnrad (16"') treibend verbundene Abtriebswelle und eine das Jlydrogetriebe wahlweise mit dem zweiten Zahnrad (17"') verbindende zweite Kupplung (34"') aufweist, eine dritte Kupplung (35"') zum wahlweisen Verbinden des dritten Zahnrads (12"') mit dem ersten (16"') oder dem zweiten (17"') Zahnrad zum Sperren des Ausgleichsgetriebes, wobei das Ausgleichsgetriebe ein derartiges wirksames Übersetzungsverhältnis hat, daß dadurch ein Hydroantrieb im Langsamlaufbereich durch Einrücken der zweiten Kupplung (34"') erhalten wird, wodurch das erste und das zweite Zahnrad (16"' und 17"') gegensinnig umlaufen und das Hydrogetriebe die Abtriebsgeschwindigkeit in die eine Richtung steigert, und daß ein hydromechanischer Antrieb in einem Zwischengeschwindigkeitsbereich durch Einrücken der ersten Kupplung (33"') erhalten wird, wobei die Geschwindigkeit zunimmt, wenn die Geschwindigkeit des Hydrogetriebes in die eine Richtung auf Null abnimmt und in Gegenrichtung erhöht wird, und daß ein hydraulischer Antrieb im Schnellaufbereich durch Einrücken der dritten Kupplung (35"') erhalten wird, wobei das erste und das zweite Zahnrad (16"' und 17"') gleiche Geschwindigkeit haben und mit zunehmender Geschwindigkeit umlaufen, wenn die Geschwindigkeit des Hydrogetriebes in Gegenrichtung erhöht wird.
8. Lastschaltgetriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Hydrogetriebe aufweist: eine Verstellpumpe (25"') und einen Motor (26"'), eine vom Motor (26"') wegführende und mit dem ersten Zahnrad (16"') treibend verbundene Abtriebswelle (27"'), eine auf der Antriebswelle (22"') angeordnete Antriebsbuchse (31"'), die mit dem zweiten Zahnrad (17"') kämmt, wobei die erste Kupplung (33"') zwischen der Antriebswelle (22"') und der Antriebsbuchse (31"') zur Bildung des ersten Kraftübertragungswegs wirksam ist, und eine zusätzliche Antriebsverbindung zwischen der Motorabtriebswelle (27"') und dem zweiten Zahnrad (17"'), umfassend die zweite Kupplung (34"'), so daß bei eingerückter zweiter Kupplung (34"') das erste (16"') und das zweite (17"') Zahnrad gegensinnig umlaufen.
9. Lastschaltgetriebe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (22"') in bezug auf eine Antriebsmaschinenwelle (21"2) versetzt ist und mit dieser in Antriebsverbindung (120, 121) steht, und daß die Abtriebswelle (15"') vom Ausgleichsgetriebe beidseitig nach außen verläuft.
10. Lastschaltgetriebe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Zahnrad das Zentralrad (16"') des Ausgleichsgetriebes ist, einen rohrförmigen Körper mit diesen durchsetzender Abtriebswelle (15"') und zwei Gruppen von Zähnen aufweist, deren eine mit dem dritten Zahnrad (12"') des Au gleichagetriebes kämmt und dessen andere ein leil der Antriebsverbindung von der Abtriebswelle des Motors (26"') ist.
11. Mastschaltgetriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmaschinenwelle (21"') und die Abtriebswelle (15"') des Lastschaltgetriebes versetzt und parallel zueinander angeordnet sind, daß die Antriebswelle (22"') zwischen beiden verläuft und treibend (120, 121) mit der Antriebsmaschinenwelle (21"') verbunden ist, daß das Hydrogetriebe einen Motor (26"') mit einer ein Abtriebszahnrad (28"') treibenden Welle aufweist, und daß das erste (16"') der Ausgleichsgetriebe-Zahnräder ein Zentralrad ist, das rohrförmig ist und die Abtriebswelle (15"') umschließt, wobei auf dem Zentralrad (16"') ausgebildete Außenverzahnungen mit dem dritten Ausgleichsgetriebe-Zahnrad (12"') und mit dem von der Motorwelle getriebenen Abtriebszahnrad (28"') kämmen.
12. Lastschaltgetriebe nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Hilfsantriebswelle (100), die gegensinnig zur Hauptantriebswelle (22') umläuft, und durch eine vierte Kupplung (101) anstelle der ersten Kupplung (33) zum gegensinnigen Treiben des zweiten Zahnrads (17') zum Erhalt eines Rückwärtsantriebs im hydromechanischen Antrieb.