Modulares CVT Konzept für Nischenanwendungen

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Cornelius Grosser
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1 Modulares CVT Konzept für Nischenanwendungen Gerhard Hörmann VDS Getriebe GmbH Gewerbepark 6, A-4493 Wolfern Tel.: Fax: VDS Getriebe GmbH Gewerbepark Wolfern Tel. +43 (0) Fax +43 (0) Mail: office@vds-getriebe.at

2 Übersicht Einleitung Funktionsweise VTP Getriebe Aktueller Stand der Entwicklung VTP Getriebe Getriebemodul für Nischenfahrzeuge Beispiele von Fahrzeugen Zusammenfassung 2

Einleitung Marktsituation: Es gibt viele Hersteller von Fahrzeugen mit Eingangsleistung 100kW im Off-Highway Bereich, welche stufenlose Antriebe verwenden würden.

3 Einleitung Marktsituation: Es gibt viele Hersteller von Fahrzeugen mit Eingangsleistung 100kW im Off-Highway Bereich, welche stufenlose Antriebe verwenden würden. Herausforderung sind meist eine geringe Jahresstückzahl und die unterschiedlichsten Anforderungen wie verfügbarer Bauraum, Einbaulage des Dieselmotors, Allradantrieb, Längsausgleich, etc. Zielsetzung: VDS entwickelt ein Getriebemodul für diese Nischenanwendungen Das Modul ist für unterschiedliche Fahrzeuge im Leistungsbereich 100kW verwendbar. Das derzeit bei VDS entwickelte VTP Getriebe 1RH2F ist die Basis für diese Modulentwicklung 3

Funktionsweise VTP Getriebe Stufenlosgetriebe VTP mit hydrostatisch-mechanischer Leistungsverzweigung mit einem rein hydrostatischem Antrieb bei geringen Geschwindigkeiten einem, zwei oder drei

4 Funktionsweise VTP Getriebe Stufenlosgetriebe VTP mit hydrostatisch-mechanischer Leistungsverzweigung mit einem rein hydrostatischem Antrieb bei geringen Geschwindigkeiten einem, zwei oder drei Überlagerungsbereichen Kernelement ist ein Doppelplanetensatz am Getriebeausgang Verwendung von Axialkolbeneinheiten in Kompaktbauweise oder aufgelöster Bauweise Umschaltung von hydrostatischen in die leistungsverzweigten Bereiche Vorwärts und Retour bei Synchrondrehzahl Umschaltung vom 1. Bereich in den 2. Bereich vorwärts bei schleifender Kupplung und Kompensation des Stufensprungs durch die Hydrostateinheit 4

VTP Getriebe Komponenten Doppelplanetensatz Abtrieb über Planetenträger Sonnenräder S1 und S2 Miteinander gekoppelt und angetrieben über Hydromotor Hydrostateinheit Verstellpumpe + Konstantmotor back

5 VTP Getriebe Komponenten Doppelplanetensatz Abtrieb über Planetenträger Sonnenräder S1 und S2 Miteinander gekoppelt und angetrieben über Hydromotor Hydrostateinheit Verstellpumpe + Konstantmotor back to back Antrieb Hydropumpe Retourgang, Kupplung KR Eingangswelle Planetensatz 2 Drehrichtungsumkehr durch Doppelplaneten, Hohlrad H2 gegen Gehäuse blockierbar Gang 1, Kupplung K1 Stirnrad kämmt mit Planetensatz 1 Antriebsrad auf Hohlwelle Hohlrad H1 ist mit Hohlwelle verbunden und wird über Stirnradstufen angetrieben Gang 2, Kupplung K2 Stirnrad kämmt mit Antriebsrad auf Hohlwelle

6 Animation VTP Getriebe 1RH2F

7 Drehzahlplan 1RH2F Umschaltung Shifting done at bei Synchrondrehzahlen synchronous speeds Umschaltung Shifting doneüber by friction schleifende clutches with Kupplungen shifting gapmit Kompensation compensation n Leistungsverzweigter Power split gear reverse Bereich retour Hydrostatischer Hydrostatic gear Bereich 1. leistungsverzweigter 1st powersplit gear Bereich forward vorwärts 2. leistungsverzweigter 2nd powersplit gear Bereich forward vorwärts

8 Vorteile VTP Getriebe Hohe Übersetzung im Planetensatz 2 (nur aktiv bei rein hydrostatischem Antrieb) Hohe Zugkraft mit kleinen Hydrostateinheiten Geringe Übersetzung im Planetensatz 1 (nur aktiv bei leistungsverzweigtem Antrieb) Hohe Getriebe- Gesamtspreizung Keine Zugkraftunterbrechung Umschaltung vom hydrostatischen in die Leistungsverzweigten Bereiche bei Synchrondrehzahl Hoher Wirkungsgrad aufgrund kleiner Hydrostateinheitenund geringer Differenzdrehzahlen an den offenen Kupplungen Robuste kosteneffiziente Konstruktion Unterschiedliche Getriebekonzepte sind mit dem modularen Aufbau darstellbar 8

9 Versionen und Anwendungen VTP Getriebe H1F 1RH1F 1RH2F H2F

10 Stand der Entwicklung VTP Getriebe Getriebe in Ausführung 1RH2F für 100kW Eingangsleistung wurde entwickelt und ist in Serienüberleitung Pumpenmodul mit Versorgungs-, Schmier und Absaugpumpen vorhanden 10

11 Stand der Entwicklung VTP Getriebe Ergebnisse der Funktions- und Dauerlauferprobung am Prüfstand zeigen beste Funktionalität Hoher Wirkungsgrad aufgrund Trockensumpf VTP Getriebe in der Ausführung 1RH2F laufen in Fahrzeugen 11

Getriebemodul für Nischenfahrzeuge 70-100kW Alle diese Fahrzeuge haben folgendes gemeinsam: Antriebsleistung

12 Getriebemodul für Nischenfahrzeuge kW Alle diese Fahrzeuge haben folgendes gemeinsam: Antriebsleistung kW Motordrehzahl rpm Stufenloser Antrieb wäre wünschenswert Jahresstückzahlen zwischen 25 und

Getriebemodul für Nischenfahrzeuge 70-100kW Getriebeeingangsbereich angepasst an die verschiedenen Fahrzeuge Drehzahlanpassung am Getriebeeingang Zusätzliche Nebenabtriebe Achsabstände können

13 Getriebemodul für Nischenfahrzeuge kW Getriebeeingangsbereich angepasst an die verschiedenen Fahrzeuge Drehzahlanpassung am Getriebeeingang Zusätzliche Nebenabtriebe Achsabstände können angepasst werden Änderungen der Abtriebsposition ist durch Drehen des Abtriebsgehäuses leicht darstellbar VTP- Basismodul Antrieb des Moduls von hinten ebenso möglich Abtriebsbereich Anpassung des Abtriebes entsprechend Kundenanforderung, Abtriebsposition 2WD, 4WD, Längsausgleich Komponenten wie z.b. ein Längsdifferenzial können aus Serientriebsträngen verwendet werden Sperrbares Differenzial

Getriebemodul Aufbau des Getriebemoduls H2F, 1RH1F: Kupplungswelle mit 2 Kupplungen (Versionen H1F, 1RH1F, H2F) Vorgelegewelle zum Planetensatz P1 Hohlradbremse am Planetensatz P2 Anbau von externem

14 Getriebemodul Aufbau des Getriebemoduls H2F, 1RH1F: Kupplungswelle mit 2 Kupplungen (Versionen H1F, 1RH1F, H2F) Vorgelegewelle zum Planetensatz P1 Hohlradbremse am Planetensatz P2 Anbau von externem Axialkolbenmotor zu den Sonnen des Doppelplaneten Integration Proportionalventile zur Steuerung der Kupplungen Variation der Übersetzungen der 2 Bereiche Einschub für eventuellen Retourgang Anpassung der Abtriebsstufe je nach Übersetzung und Einsatzfall 14

15 Abmessungen VTP Getriebemodul Gear type Input torque Output torque Range o f ratio Hydrostatic concept Gear Mod ule VTP450 max 450 Nm max 1700 Nm to 0,4 (CVT) External single un its 15

16 Gesamtgetriebe Schwingungsdämpfer Motorflansch Axialkolbenmotor VTP Getriebemodul Dropbox mit Längsdifferential Antrieb eines Nebenabtriebs Axialkolbenpumpe Axialkolbenmotor Getriebeeingangsgehäuse 16

17 Getriebevarianten Kommunalfahrzeug Kommunalfahrzeug Flughafenschlepper Flughafenschlepper Geländefahrzeug Geländefahrzeug

Beispiel: Gestreckte Version mit Durchtriebspumpe Anwendung: Geländefahrzeug Eckdaten: Motor Nennleistung: 104kW Nenndrehzahl: 3300 U/min Nennmoment: 300Nm max.

18 Beispiel: Gestreckte Version mit Durchtriebspumpe Anwendung: Geländefahrzeug Eckdaten: Motor Nennleistung: 104kW Nenndrehzahl: 3300 U/min Nennmoment: 300Nm max. Moment: 1350 U/min Fahrzeug zul.gg.: Zugkraft: vmax. Vorwärts: vmax. Rückwärts: 6500kg 25kN (35% Steigfähigkeit) 85 km/h 15km/h Ausführung: Getriebemodul VTP H2F Axialkolbenpumpe mit Durchtrieb 45 cc Axialkolbenmotor verstellbar 45cc Getriebeabtrieb mit Längsdifferential 18

19 Zusammenfassung Das VTP Getriebein der Ausführung 1RH2F mit Kompakteinheiten ist in der Phase der Serienumsetzung. Die Versuchsergebnisse zeigen beste Funktionalität, Belastbarkeit und Zuverlässigkeit. Dieses Getriebeist die Grundlage für die Umsetzung des Getriebemoduls mit extern aufgebauten Axialkolbeneinheiten. DasVTP Modul beinhaltet alle mechanischen und elektrischen Komponenten, welche für die CVT Funktion notwendig sind. Aufgrund des modularen Aufbaus und der Verwendung von Standardkomponenten aus Großserien kann mit geringen Aufwand die unterschiedlichen Anforderungen betreffend Einbauraum und Funktion erreicht werden. 19

20 Danke für ihre Aufmerksamkeit! 20

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