Stufenlosgetriebe

Konfiguration nach Maß - Stichwort: Variable Twin Planet. Kurz VTP.

 

Allgemein


Auf dem Königsweg

Das Motiv. Auf der Suche nach der idealen Konfiguration von mechanischen Komponenten und Variatoren hat VDS das modulare Getriebesystem VTP entworfen.

Das Prinzip. Das VTP Getriebesystem arbeitet mit hydrostatisch-mechanischer Leistungsverzweigung: Im rein hydrostatischen Leistungsbereich und je nach Ausführung mit bis zu drei Überlagerungsbereichen.

Das Kernelement. Kernelement ist ein Doppelplanetensatz am Getriebeausgang. Der Umkehrplanetensatz ist  nur bei geringen Geschwindigkeiten im rein hydrostatischen Betrieb aktiv, im zweiten Planetensatz findet die Überlagerung von mechanisch und hydrostatisch übertragener Leistung statt.

Die Vorteile. Die Anordnung und Übersetzungsverhältnisse bewirken auch bei kleinen Hydrostat-Einheiten hohe Zugkraft und große Getriebespreizung bei geringem mechanischen Aufwand.

VTP transmission schema H1F

VTP transmission schema 1RH1F

VTP transmission schema 1RH2F




In Nischensegmenten

Vielfalt für Kleinauflagen. Dank modularem Aufbau, Verfügbarkeit in mehreren Baugrößen und Kombinierbarkeit mit unterschiedlichen Variatoren können VTP Getriebe auch für geringe Stückzahlen mit vertretbaren Kosten angeboten werden.

Das große Los für kleine Losgrößen.


Abbildung: VTP modular set up

Anwendungen

Sicher fahren, Funktion bewahren. Stichwort Praxis.

Preisgekrönt

AEBI. Als erstes Fahrzeug mit VTP Getriebe wurde 2012 von der AEBI Schmidt Gruppe  der hochgeländegängige Transporter AEBI VT450 Vario auf der Agrama-Messe in Bern vorgestellt. Die einfache Bedienung und Funktionalität des innovativen VTP-Antriebssystems überzeugt auch in extremen Einsatzbedingungen.

Der AEBI Transporter konnte in Folge den Titel „Tractor of the Year 2014“ in der Klasse der Spezialtraktoren gewinnen.

Offenbarung Off-Road

Test im Gelände. VDS hat einen Land Rover Defender mit dem VTP450 Stufenlosgetriebe ausgerüstet. Das Projekt „Geländefahrzeug“ demonstriert höchste Funktionalität, Mobilität und Sicherheit in herausfordernden Fahrsituationen.

Eine Offenbarung für die Testfahrer: 
„Ich war beeindruckt von der einfachen Bedienung im extremen Gelände. Vom Gas gehen und das Fahrzeug bleibt stehen, ganz gleich, ob bergauf oder bergab. Gleichzeitiges Kuppeln, Bremsen und Schalten gehören der Vergangenheit an.“

Power-voll

Landini/McCormick. Auf der EIMA 2014 in Bologna wurde der Traktor Power Mondial von Landini/McCormick mit VTP Getriebe vorgestellt.

Anwendungsbereiche


Defender

Municipal vehicle

Agric tractor

Municipal vehicle - (direct mount)

Municipal vehicle (remote mount)

Agric tractor

Telehandler





Technische Beschreibung

Stufenloser Einstieg. Stufenloses Fahrvergnügen.


VTP in allen Varianten.

Ausführungen. Als hydrostatische Variatoren können ins Gehäuse integrierte Kompakteinheiten in back-to-back Ausführung oder separate Hydropumpen und Hydromotoren im geschlossenen Kreis verwendet werden. In allen Fällen sind Hydropumpen in Schwenkscheibenausführung in Kombination mit Konstant- oder Verstellmotoren in Schrägscheiben-  oder in Schrägachsenbauweise vorgesehen.

Anmerkungen. Zur Erreichung bester Getriebefunktion und Schaltqualität müssen Anforderungen an Regelungseigenschaften, Ansprechverhalten etc. erfüllt werden. Kompakteinheiten sind mit Verdrängungsvolumina von 28 cc bis 175 cc auf dem Markt. In Abhängigkeit von Anwendung und Einsatzprofil sind Differenzdrücke bis 480 bar zulässig.

Für den Einsatz von Hydropumpe und –motor  in aufgelöster Bauweise existiert ein breites Angebot an serienmäßig verfügbaren hydrostatischen Einheiten für unterschiedlichste Anwendungen.

Funktionsbeschreibung. Bei geringen Geschwindigkeiten bzw. Abtriebsdrehzahlen erfolgt die Leistungsübertragung nur über den Variator. Über die Verbindung des Hohlrades H2 mit dem Gehäuse im Planetensatz 2 wird der Kraftfluss vom Hydromotor über das Sonnenrad S2 und den Planetenträger zu den Antriebsrädern geschlossen. Die Getriebekomponenten im mechanischen Leistungspfad über­tragen in diesem Betriebsbereich keine Last. Deren Drehzahlen auf Abtriebsseite sind durch die kinematische Koppelung im Planetensatz 1 und auf Eingangsseite durch die Koppelung an die Getriebeeingangswelle definiert. Im Planetensatz 2 ist eine hohe Übersetzung gewählt, um hohe Zugkräfte mit kleinen Hydrostateinheiten zu erreichen.
 
Umschaltung ohne Zugkraftverlust. Die Drehbewegung an den Sonnenrädern S1 und S2  bzw. am Planeten­träger zwingt dem Hohlrad H1 eine Drehzahl auf, die bei ausreichend hoher Drehzahl an den Sonnenrädern an den Kupplungen  K1 bei Vorwärtsfahrt bzw. an der Kupplung KR bei Rückwärtsfahrt zu Synchrondrehzahlen führt.

Bei Erreichen der Synchrondrehzahl wird vom reinen hydrostatischen Antrieb in den angrenzenden leistungsverzweigten Bereich ohne Unterbrechung der Zug­kraft geschaltet. Die Umschaltung erfolgt durch überlappendes Schließen der entsprechenden Kupplung und nachfolgendes Öffnen der Hohlradbremse. Die Kupplungen bzw. Bremsen sind als Lamellenkupplungen vorgesehen. Eine Verwendung von Klauenkupplungen ist ebenfalls denkbar, erfordert jedoch spezielle Regeleigenschaften im Variator.

Leistungszweig 1. Nach der Umschaltung wird die mechanische Antriebsleistung über das Hohlrad H1 übertragen, das an die Getriebeeingangswelle gekoppelt ist und mit konstanter Drehzahl rotiert. Durch kontinuierliche Veränderung der Drehzahl im hydro­statischen  Zweig wird die Getriebeübersetzung stufenlos angepasst. Unmittelbar nach der Umschaltung in den leistungsverzweigten Bereich rotiert das Sonnenrad im Planetensatz 1 entgegen der Drehrichtung des Hohlrades und reduziert somit die Drehzahl des Steges. In diesem Betriebsbereich arbeitet das Getriebe mit Blindleistung, das bedeutet, dass der Hydromotor als Pumpe arbeitet und über den hydrostatischen Kreis zurück in den mechanischen Pfad liefert. Mit Veränderung des Schwenkwinkels in der Hydropumpe wird die Drehzahl des Hydromotors von maximaler Drehzahl entgegen der Drehrichtung des Hohlrades über Schwenkwinkel Null auf maximale Drehzahl in gleicher Drehrichtung wie das Hohlrad H1 angepasst. Bei Schwenkwinkel Null arbeitet das Getriebe mit maximalem Wirkungsgrad, weil die gesamte Antriebsleistung rein mechanisch übertragen wird. Über den Hydromotor muss lediglich die Verlustleistung zur Abstützung des Momentes am Sonnenrad S1 eingebracht werden.

Bei weiterem Verstellen der Schwenkscheibe wird die Drehzahl des Sonnenrades S1 gleichgerichtet zum Hohlrad H1 gesteigert, bis maximale Fahrgeschwindigkeit im ersten leistungsverzweigten Bereich erreicht wird.

Leistungszweig 2. Die Umschaltung vom ersten in den zweiten leistungsverzweigten Bereich erfolgt mittels einer Lastschaltung mit Kompensation des Stufensprunges durch die Variatoreinheit. Bei dieser speziellen Umschaltfunktion wird dem Hohlrad H1 über eine überlappende Schaltung der Kupplungen K1 und K2 eine kontinuierliche Drehzahlerhöhung aufgezwungen und während der Beschleunigung des Hohlrades durch Anpassung der Drehzahl des Sonnenrades die Gesamtübersetzung konstant gehalten bzw. an die jeweiligen Fahrbedingungen angepasst. Nach Abschluss der Umschaltung ist die Getriebeübersetzung im zweiten Überlagerungsbereich annähernd gleich der Übersetzung  vor der Umschaltung im ersten Überlagerungsbereich. Diese Vorgangsweise bewirkt, dass eine stufenlose
Verstellung der Getriebeübersetzung in zwei Überlagerungsbereichen mit hoher Gesamtspreizung erfolgen kann.

Die Übersetzung im Planetensatz 1 ist deutlich kleiner gewählt als im Planetensatz 2, um einerseits eine hohe Getriebespreizung in den leistungs­verzweigten Bereichen zu erreichen und andererseits das Druckniveau im hydrostatischen Kreis  in Bereiche zu legen, in denen die Hydropumpe und der Hydromotor mit guten Wirkungsgraden arbeiten.

Drehzahl und Wirkungsgrad. Bild (Drehzahldiagramm) zeigt die Drehzahlverhältnisse in einem VTP Getriebe mit einem Überlagerungsbereich für Retourfahrt, einem rein hydrostatischen Fahrbereich bei geringen Geschwindigkeiten und zwei Überlagerungsbereichen für Vorwärtsfahrt.

Im Bild (Getriebewirkungsgrad) ist der Wirkungsgradverlauf in Abhängigkeit der Fahrgeschwindigkeit bei konstanter Eingangsdrehzahl gezeigt. Auffällig sind die charakteristischen Kamelbuckel in der Mitte der Überlagerungsbereiche, wo die gesamte Antriebsleistung rein mechanisch übertragen wird und das Getriebe die besten Wirkungsgrade aufweist.

Drehzahldiagramm

Getriebewirkungsgrad




Baugrößen. Das VTP Getriebesystem umfasst 2 Baugrößen. In allen Baugrößen sind die für die Erreichung der stufenlosen Getriebeverstellung erforderlichen mechanischen, hydraulischen und elektronischen Komponenten in einem „Basismodul“ integriert. Jeweils vor- und nachgeschaltet befinden sich Eingangs- und Abtriebsmodule, mit denen die vorgesehenen Variatoren und Abtriebsstufen angepasst werden können.

Getriebeauslegung. Die angegebenen Kennzahlen definieren die Nenn-Eingangsmomente in Nm.

VTP450 Module

   
Rated input speed 3600 rpm
Maximum input torque 450 Nm
Maximum output torque 1700 Nm
Rated input power 110 kW
T/M Ratios      H2F
                     1RH1F
-3,17 to 0,47
-1,75 to 1,79
Hydropump A4VG28, A4VG45, A4VG65 
Hydromotor A2FM28, A2FM45, A6VM55 
Engine Flange tbd 


VTP1750 - Technical Data

Transmission
configuration
H2F SI
hydrostatic drive,
2 powersplit gears
forward
1RH1F SI
1 powersplit gear rev.,
hydrostatic drive,
1 powersplit gear fwd
Rated input speed 2000 to 2300 rpm
Maximum input torque 1750 Nm / 1300 ft-lbs
Maximum output torque 8800 Nm / 6500 ft-lbs
Rated input power 300kW (408 HP)
Transmission Ratios -3,95 rev to
0,787 fwd
-1,42 rev to
1,42 fwd
Hydropump / Hydromotor A4VG110 / A6VM115
Engine Flange SAE 1
Option: PTOs 1 and 2 i = 0,694 / 950 Nm (700ft-lbs) / 300 kW


Abbildung: Twin planetary set

GET IN TOUCH

Rufen Sie uns an +43 7253 880 800 oder   Kontakt