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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schalteinrichtung für ein stufenlos
steuerbares Wechsel- und Wendegetriebe mit einem Schwenkrollengetriebe, das eine
Betätigungsvorrichtung zur Aufnahme der Drehmomentreaktionskräfte an den Schwenkachsen
der Schwenkrollen aufweist, und mit einem Planetengetriebe mit verschiedenen Radsätzen,
von dem ein Element mit der Hauptantriebswelle des Gesamtgetriebes bzw. der Antriebswelle
des Schwenkrollengetriebes fest verbunden ist sowie ein zweites Element mit der
Abtriebswelle des Schwenkrollengetriebes und ein drittes Element mit der Abtriebswelle
des Gesamtgetriebes verbindbar sind, wobei das Schwenkrollengetriebe auf ein Übersetzungsverhältnis
(mit sogenannter »Nullübersetzung«) einstellbar ist, bei dem die Abtriebswelle des
Gesamtgetriebes stillsteht (und das auch als »Leerlaufübersetzung« bezeichnet werden
kann). Ein stufenlos steuerbares Wechsel- und Wendegetriebe der angegebenen Art,
wie es z. B. durch die USA.-Patentschrift 2 716 357 bekannt ist, steilt ein Getriebe
mit Kraftrückflußbetrieb dar, weil bei der Null- bzw. Leerlaufübersetzung die in
das Getriebe eingeleitete Kraft durch das Planetengetriebe zur Hauptantriebswelle
zurückgeführt wird und dann in dem Getriebe zirkuliert, ohne in die Abtriebswelle
weitergeleitet zu werden. Ein solches Getriebe kann aus dem Stillstand ruhig, glatt
und ruckfrei angefahren werden, ohne daß eine Reibungskupplung zur Verbindung der
Kraftmaschine mit dem Getriebe oder zur Verbindung des Getriebes mit der Arbeitsmaschine
notwendig ist. Auch wird bei einer von der Nullübersetzung ausgehenden Änderung
des übersetzungsverhältnisses in der einen Richtung die Abtriebswelle des Gesamtgetriebes
bzw. die Hauptabtriebswelle in der »Vorwärts«-Richtung angetrieben, während bei
einer Änderung des Übersetzungsverhältnisses des Schwenkrollengetriebes von der
Nullübersetzung aus in der anderen Richtung die Hauptabtriebswelle in der »Rückwärts«-Richtung
angetrieben wird. In jedem Falle läuft die Hauptabtriebswelle aus dem Stillstand
glatt und ruhig an. Es besteht jedoch die Schwierigkeit, daß das Schwenkrollengetriebe
bei Übersetzungsverhältnissen in der Nähe der Null- bzw. Leerlaufübersetzung nahezu
unendlich großen Drehmomenten ausgesetzt ist und hierdurch zerstört werden kann.
Es wurde festgestellt, daß ein Schwenkrollengetriebe derart große Drehmomente zwar
für einige Sekunden aufnehmen kann, weil zwischen den in Berührung befindlichen
Reibungsflächen des Getriebes ein gawisser Schlupf stattfindet. Darüber hinaus treten
jedoch nachhaltige Schäden insbesondere an den R s:bungsflächen auf, die das Getriebe
unbrauchbar machen. Wenn an Stelle eines Schwenkrollengetriebes ein stufenlos steuerbares
Wechselgetriebe anderer Art, wie z. B. ein Riemengetriebe, verwendet würde, so könnte
dieses voraussichtlich längere Zeit als das `)chwenkrollengetriebe betrieben werden,
ohne daß Schäden auftreten. Indessen stellt es bei stufenlos steuerbaren Reibungsgetrieben
jeder Art einen groben Mißbrauch dar, die Reibungsflächen des Getriebes solchen
Überlastungen auszusetzen.
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Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, unzulässig hohe
Drehmomente im Schwenkrollengetriebe, die bei Betrieb im Bereich der Nullübersetzung
auftreten können, auch bei voller Eingangsleistung zu verhindern. Diese Aufgabe
wird dadurch gelöst, daß der Betätigungsvorrichtung eine Kraftbegrenzungsvorrichtung
zugeordnet ist, mittels der die Drehmomentreaktion ohne Unterbrechung des Kraftflusses
im Gesamtgetriebe auf einen bestimmten Höchstwert begrenzt ist.
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Drehmomentbegrenzungsvorrichtungen sind bekannt. Es ist weiterhin
bekannt, daß Reibungsgetriebe von Natur aus bei Überlast wie Rutschkupplungen ohne
Unterbrechung des Kraftflusses wirken können. Reibungsgetriebe erfordern jedoch,
wenn Drehmomente erheblicher Größe übertragen werden sollen, sehr große Abmessungen,
wenn die Reibungsflächen nicht zu stark überlastet und zerstört werden sollen. Auch
sind solche Reibungsgetriebe schwer steuerbar.
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Bei einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Schalteinrichtung geht
das Übersetzungsverhältnis des Schwenkrollengetriebes zur Vermeidung von unzulässig
großen Drehmomenten in Richtung auf die Nullübersetzung zurück, wobei jedoch an
der Hauptabtriebswelle noch ein wesentliches Abtriebsdrehmoment zur Verfügung steht,
weil die Drehmomentreaktion in dem Schwenkrollengetriebe konstant bleibt. Denn wenn
diese unter den begrenzenden Maximalwert des Übersetzungsverhältnisses fallen würde,
so würde das Übersetzungsverhältnis ansteigen und die Drehmomentreaktion auf diesen
Wert bringen. Es ergibt sich somit, daß das an der Hauptabtriebswelle verfügbare
Drehmoment während der Zeit, in der die Drehmomentreaktion begrenzt wird, sich in
einem begrenzten Bereich ändert und eine Wirkung erreicht wird, die einem Getriebe
mit festem Übersetzungsverhältnis im ersten Gang ähnlich ist, wobei jedoch der Vorteil
besteht, daß die mit der Hauptantriebswelle verbundene Kraftmaschine weiterlaufen
kann und nicht abgewürgt wird, wenn das von der Arbeitsmaschine benötigte Drehmoment
größer ist als das an der Hauptabtriebswelle verfügbare Drehmoment und die Arbeitsmaschine
stehenbleibt. Dieser Zustand kann unbegrenzt beibehalten werden, weil die an der
Kraftbegrenzungsvorrichtung entweichende Energie der Größe nach nur einer Steuerkraft
entspricht, z. B. der hydraulischen Kraft zur Betätigung der Betätigungsvorrichtung
des Schwenkrollengetriebes, die, obwohl sie mit den Bewegungskräften des Wechsel-
und Wendegetriebes vergleichbare Kräfte liefert, mit einer kleinen Hochdruckpumpe
geringer Fördermenge gespeist werden kann. Übliche Überlastungsschutzvorrichtungen,
wie z. B. Rutschkupplungen, müssen dagegen eine mit der Gesamtbewegungskraft vergleichbare
Kraft aufnehmen und erzeugen hierbei schädliche Hitze, wenn sie längere Zeit in
Betrieb bleiben.
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Bei der Schalteinrichtung nach der Erfindung kann ferner das aus dem
Schwenkrollengetriebe und dem Planetengetriebe bestehende Gesamtgetriebe, wie an
sich durch die USA.-Patentschrift 2 933 952 und die britische Patentschrift 959
763 für mit einem Planetengetriebe kombinierte Riemengetriebe bekannt, mit zwei
Betriebsweisen betrieben werden. Hierbei wird das Gesamtgetriebe als Getriebe mit
Kraftrückflußausbildung nur für die erste Betriebsweise verwendet und liefert ein
höchstes »Vorwärts«-übersetzungsverhältnis, das beträchtlich hinter dem höchsten
Gesamtübersetzungsverhältnis zurückbleibt, das von dem Gesamtgetriebe gefordert
wird. Wenn dieses höchste Übersetzungsverhältnis bei der ersten Betriebsweise
erreicht
ist, erfolgt ein Wechsel auf die zweite Betriebsweise, bei der das Schwenkrollengetriebe
in einem einfachen Kraftflußweg zwischen der Hauptantriebswelle und der Hauptabtriebswelle
ohne Kraftrückfluß liegt und die einen Bereich von »Vorwärts«-übersetzungsverhältnissen
liefert, die das höchste Übersetzungsverhältnis der ersten Betriebsweise einschließen
und von diesem aufwärts gehen.
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Nachstehend ist die Erfindung an Hand der Zeichnung beispielsweise
beschrieben. Es zeigt F i g. 1 einen axialen Längsschnitt einer ersten Ausführungsform
der Erfindung mit synchroner Ausbildung, F i g. 2 eine graphische Darstellung der
Übersetzungsverhältnisse bei der Ausführungsform nach F i g. 1 für die erste Betriebsweise,
F i g. 3 eine graphische Darstellung der Drehmomente bei der Ausführungsform nach
F i g. 1 für beide Betriebsweisen, F i g. 4 eine schematische Darstellung der gesamten
hydraulischen Steuereinrichtung bei der Ausführungsform nach F i g. 1, F i g. 5
eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung mit asynchroner
Ausbildung, F i g. 6 eine graphische Darstellung der Übersetzungsverhältnisse bei
der Ausführungsform nach F i g. 5.
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Bei der in F i g. 1 gezeigten ersten Ausführungsform sind die niedrigeren
Übersetzungsverhältnisse des Schwenkrollengetriebes für die »Vorwärts«-Richtung
gewählt, während bei der zweiten Ausführungsform.nach F i g. 5 die hohen Übersetzungsverhältnisse
für die »Vorwärts«-Richtung gewählt sind. Da das Schwenkrollengetriebe selbst eine
zur Drehrichtung seiner Antriebswelle umgekehrte Drehrichtung herbeiführt, entspricht
bei der ersten Ausführungsform die Drehrichtung des Abtriebselementes des Gesamtgetriebes
derjenigen der Antriebswelle beim »Vorwärts«-Betrieb des Getriebes in der ersten
Betriebsweise. Daher kann für die Fahrzeugräder ein üblicher Endantrieb verwendet
werden.
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Das Umschalten von der ersten Betriebsweise zur zweiten Betriebsweise
findet vorzugsweise statt, wenn das Übersetzungsverhältnis des Schwenkrollengetriebes
an oder nahe bei dem einen äußersten Ende des Übersetzungsbereiches beim Vorwärtsbetrieb
in der ersten Betriebsweise liegt. Dieses Übersetzungsverhältnis ist nachstehend
als »Umschalt«-Übersetzung des Schwenkrollengetriebes bezeichnet.
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Die Ausführungsform nach F i g. 1 weist eine synchrone Ausbildung
auf, d. h. eine Ausbildung, bei der die Übersetzungen des Schwenkrollengetriebes
und des Planetengetriebes so gewählt sind, daß die Übersetzung des Gesamtgetriebes
bei den Betriebsweisen die gleiche ist, wenn das Schwenkrollengetriebe auf die Umschaltübersetzung
eingestellt ist.
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Außerdem ist bei dieser Ausführungsform der Übergang zwischen der
ersten und der zweiten Betriebsweise von einer Änderung des Vorzeichens der Drehmomentreaktion
an dem Schwenkrollengetriebe und unter sonst gleichen Bedingungen von einer Änderung
der Größe dieser Drehmomentreaktion begleitet.
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Bei der in F i g. 1 gezeigten Ausführungsform der Erfindung mit synchroner
Ausbildung ist das Gesamtgetriebe in einem Gehäuse untergebracht, das aus drei miteinander
verschraubten Gehäuseteilen 1, 2 und 3 zusammengesetzt ist. Das Schwenkrollengetriebe
ist in den Gehäuseteilen 1 und 2 angeordnet und weist zwei Antriebsseheiben
4 und 5 auf, die auf der Getriebewelle 6 drehfest angebracht sind. Zwischen
den Antriebsscheiben 4, 5 ist eine Abtriebsscheibe 7 angeordnet. Das Schwenkrollengetriebe
ist mit zwei Gruppen von Schwenkrollen 11 und 12 versehen, die in einem Rollenträger
14 gelagert sind und durch Schwenkhebel 15 mit einem gemeinsamen Druckaufnahmeglied
19 (für die in F i g. 1 linke Rollengruppe) verbunden sind. Wenn das Schwenkrollengetriebe
ein Drehmoment überträgt, so werden die Drehmomentreaktionen an den Schwenkrollen
über das jeweils gemeinsame Druckaufnahmeglied 19 und einen Hebel 21 auf
eine noch zu beschreibende Betätigungsvorrichtung für das Schwenkrollengetriebe
übertragen, die durch eine hydraulische Zylinder-und Kolbenvorrichtung gebildet
ist.
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Mit dem für die in F i g. 1 linke Rollengruppe gemeinsamen Druckaufnahmeglied
19 ist eine Hülse 20
fest verbunden, die bis in den Bereich zwischen
den Torusscheiben 5 und 7 reicht und für die in F i g. 1 rechte Rollengruppe
ebenfalls ein gemeinsames Druckaufnahmeglied trägt, das dem Druckaufnahmeglied 19
entspricht.
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Die Torusscheiben 4, 7 und 5 werden mit den Schwenkrollen
11, 12 in Reibungsberührung durch eine hydraulische Zylinder-Kolben-Vorrichtung
36, 37 gehalten, der die Druckflüssigkeit durch die in F i g. 4 gezeigte Steuereinrichtung
zugeführt wird.
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Das Abtriebsdrehmoment des SchwenkrollenfTetriebes wird von der Abtriebsscheibe
7 über eine Trommel 45 und ein Planetengetriebe an die Abtriebswelle 64 weitergeleitet.
Der Aufbau des Planetengetriebes geht aus F i g. 1 hervor.
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Die Zähnezahlen des Sonnenrades 61, des Planetenrades 58, des Planetenrades
59 und des Sonnenrades 62 betragen 25, 35, 25 und 35, so daß zwischen dem ersten
und dem letzten Zahnrad eine Übersetzung von etwa 2:1 vorhanden ist, wenn der Planetenradträger
56 festgehalten wird. Wenn die Buchw 70 nach links bewegt und in Eingriff
mit den Ausschnitten der Scheibe 69 gebracht wird, so wird hierdurch das Sonnenrad
62 mit der Abtriebswelle 64 fest verbunden. In diesem Fall arbeitet das Gesamtgetriebe
in der ersten Betriebsweise. Wenn dem Zylinder 83 Druckflüssigkeit zugeführt
wird, so werden die Reibungsringe 79 und damit das Sonnenrad 77 fest mit dem Gehäuse
verbunden. In diesem Fall arbeitet das Gesamtgetriebe in der zweiten Betriebsweise,
wenn die Buchse 70 durch den Stellzylinder 74 nach rechts verschoben
wird. Wird das Sonnenrad 77 festgehalten, so dreht sich der Arm 52 des Planetenradträgers
zusammen mit der mittleren Torusscheibe 7 und mit der gleichen Drehzahl wie diese.
Das Sonnenrad 85 wird hierbei zusammen mit der AbtriebswelIe 64 annähernd
mit der gleichen Drehzahl angetrieben wie die Scheibe 7, jedoch in der entgegengesetzten
Richtung. Wenn diese beiden Drehzahlen genau gleich sein sollen, müßte das Verhältnis
zwischen den Zähnezahlen des Planetenrades 53 und des Sonnenrades 77 sowie
des Sonnenrades 85 und des Planetenrades 54 gleich 1: 1/2 sein. Es ist jedoch schwierig,
dieses Verhältnis bei Zahnrädern genau zu erreichen; eine etwaige Abweichung ist
jedoch nur gering und ohne praktische Bedeutung.
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Die Gesichtspunkte, welche die Wahl der Übersetzungsverhältnisse beeinflussen,
gehen aus der graphisehen
Darstellung der F i g. 2 hervor, in der
auf der senkrechten Koordinate die Drehzahlenverhältnisse innerhalb des Schwenkrollengetriebes
und in Beziehung hierzu auf der waagerechten Koordinate die übersetzungsvcrhältnisse
des Gesamtgetriebes aufgetra_gen sind.
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Die senkrechte Linie, die durch den Nullpunkt auf der waagerechten
Koordinate verläuft, wird an verschiedenen Punkten durch eine Schar schräger Linien
geschnitten, von denen jede ein anderes Gesamtübersetzungsverhältnis E der Zahnräder
61, 58, 59,
62 darstellt, die bei der ersten Betriebsweise eingeschaltet sind.
Die beiden waagerechten strichpunktierten Linien geben die Grenzen des übersetzungsbereichs
des Schwenkrollengetriebes an, der zu beiden Seiten des Verhältnisses 1 :1 liegt
und bis zu einer hohen Übersetzung von 1,5: 1 an dem einen Ende und bis zu einer
niedrigen Übersetzung von 0.35: t an dem anderen Ende reicht. Es ist erforderlich.
einen Wert von E zu wählen, der innerhalb des Übersetzungsbereichs des Schwenkrollengetriebes
die waagerechte strichpunktierte Linie für die höchste Übersetzung des Schwcnkrollengetriebes
an einem Punkt schneidet. der an der waagerechten Koordinate einem Drehzahlverhältnis
entspricht, das geeignet ist, einen brauchbaren Bereich von Übersetzungen im Rückwärtsgang
zu liefern, wobei gleichzeitig am Schnittpunkt mit der unteren waagerechten strichpunktierten
Linie, die dem niedrigsten übersetzungsverhältnis des Schwenkrollengetriebes entspricht,
eine Vorwärtsübersetzung des Gesamtgetriebes zur Verfügung steht, die im wesentlichen
gleich dem niedrigsten Verhältnis ist, das mit Hilfe des Schwenkrollengetriebes
erzielt werden kann. Bei der Ausführ ungsform nach F i g. 1 ist das Verhältnis E
= 2 gewählt. so daß Übersetzungsverhältnisse für den Rückwärtsgang bis zu einem
Maximum von 0,25: 1 und für den Vorwärtsgang bis zu 0,35 :1 in der ersten
Betriebsweise ermöglicht sind. Das letztgenannte Übersetzungsverhältnis ist genau
gleich der niedrigsten Übersetzung des Schwenkrollengetriebes bei der zweiten Betriebsweise.
Die geringen Unterschiede zwischen den tatsächlichen Übersetzungen der Zahnräder
für die erste Betriebsweise und den Zahnrädern für die zweite Betriebsweise und
das theoretische Übersetzungsverhältnis von 2: 1 gleichen sich aus, so daß die Umschaltübersetzung
etwas höher ist als 0.33:1.
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Einige der Gesichtspunkte, nach denen sich die Wahl der Übersetzung
E bei den Zahnrädern für die erste Betriebsweise richtet, lassen sich an Hand von
F i g. 3 erläutern, die für die Ausführungsform nach F i g. 1 die Beziehung zwischen
dem Drehzahl- bzw. übersetzungsverhältnis des Gesamtgetriebes, das auf der waagerechten
Koordinate aufgetragen ist, und der Drehmomentreaktion des Schwenkrollengetriebes,
bezogen auf das Antriebsdrehmoment der Kraftmaschine, wiedergibt, das auf der senkrechten
Koordinate aufgetragen ist.
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Bei der zweiten Betriebsweise bildet das Schwenkrollengetriebe das
einzige Drehmomentreaktionsglied zwischen der Kraftmaschine und der Arbeitsmaschine,
und seine Drehmomentreaktion folgt der normalen Charakteristik für solche
Schwenkrollengetriebe, d. h., sie ist gleich der Summe des Antriebsdrehmomentes
und des Abtriebsdrehmomentes, so daß bei der niedrigsten Übersetzung von
0,35: 1 für eine Einheit des Antriebsdrehmomentes drei Einheiten des Abtriebsdrehmomentes
vorhanden sind, und die Summe nämlich das 4fache des Antriebsdrehmomentes die Drehmomentreaktion
wiedergibt. Bei der höchsten Übersetzung des Schwenkrollengetriebes, d. h. bei
1,5: 1 sind für eine Einheit des Antriebsdrehmoments zwei Drittel einer Einheit
des Abtriebsdrehmoments vorhanden, so daß die Drehmoment, reaktion gleich dem 1,66fachen
des Eingangsdrehmoments ist. Zwischen diesen Grenzpunkten ist die Kennlinie nach
unten gekrümmt. Bei jeder Ausführungsform eines Schwenkrollengetriebes ist der wichtigste
Faktor, der die Lebensdauer bestimmt, die zu erwartende maximale Drehmomentreaktion,
weil die Axialkraft, welche die Antriebsverbindung zwischen den Torusscheiben und
den Schwenkrollen gewährleistet, proportional zur Drehmomentreaktion sein muß und
die Lebensdauer des Schwenkrollengetriebes weitgehend durch die maximal aufgebrachte
Axialkraft bestimmt wird. Wenn die Abmessungen und die Werkstoffe für das Schwenkrollengetriebe
so gewählt sind, daß das maximale Drehmoment bei der niedrigsten Übersetzung aufgenommen
werden kann, so ergeben sich hieraus die Grenzen für die Drehmomentbelastungen,
die bei der ersten Betriebsweise vorkommen dürfen. Bei der Ausführungsform nach
F i g. 1 kann das 4fache des maximalen Ausgangsdrehmoments der Kraftmaschine aufgenommen
werden. Für die Drehmomentreaktion bei den verschiedenen Übersetzungen in der ersten
Betriebsweise ist die gestrichelte Kurve in F i g. 3 maßgeblich, die bei Annäherung
an die Nullübersetzung sehr steil gegen unendlich ansteigt. Gegen diese unzulässig
hohe Belastung wird das Schwenkrollengetriebe durch Begrenzung des maximalen Druckes
geschützt, der mit der Welle 22 (F i g. 1) der Betätigungsvorrichtung des
Schwenkrollengetriebes zugeführt werden kann. Wenn die Drehmomentreaktion dazu neigt,
über die Kraft hinaus anzusteigen, die dem begrenzten Betätigungsdruck entspricht,
so steuern sich die Schwenkrollen des Schwenkrollengetriebes selbst auf die Nullübersetzung
zu, wodurch sie sich selbst von der Drehmomentreaktion entlasten. Wenn die Zufuhr
von Kraftstoff zu der Kraftmaschine unter diesen Bedingungen aufrechterhalten würde,
so würde das Schwenkrollengetriebe auf die Null- bzw. Leerlaufübersetzung zurückgehen
und die Kraftmaschine durchgehen. Hierbei würde der Fahrer den Eindruck haben, daß
eine Rutschkupplung vorhanden ist, die durchrutscht. Vorausgesetzt, daß das Fahrzeug
nicht gegen eine Vorwärtsbewegung gesichert ist, würde sich das Fahrzeug jedoch
trotzdem beschleunigen. Dies ist in F i g. 3 durch die gestrichelte Kurve veranschaulicht,
die das gesamte Abtriebsdrehmoment wiedergibt. Es liegt auf der Hand, daß bei übersetzungsverhältnissen
des Gesamtgetriebes über 0.2:1 beim Vorwärtsantrieb das Abtriebsdrehmoment gleich
dem Antriebsdrehmoment multipliziert mit der Gesamtübersetzung ist und das volle
Ausgangsdrehmoment der Kraftmaschine ausgenutzt werden kann. Die in F i g. 3 wiedergegebene
Drehmomentreaktionskurve hat für jedes Antriebsdrehmoment innerhalb dieses Übersetzungsbereichs
Geltung. Bei übersetzungsverhältnissen unter 0,2:1 in der Vorwärtsrichtung gilt
die Drchmomentreaktionskurve nur für das maximale Antriebsdrehmoment, und die Abflachung
der Drehmomentreaktionskurve wird dadurch herbeigeführt, daß der Druck für die zur
Steuerung der Übersetzung des Schwenkrollengetriebes dienende Betätigungsvorrichteng
so
begrenzt wird, daß die durch die Betätigungsvorrichtung aufgebrachte Kraft zum Ausgleichen
der Drehmomentreaktion nicht den Wert überschreiten kann, bei dem gerade die Drehmomentreaktion
ausgeglichen wird, die bei der Umschaltübersetzung in der zweiten Betriebsweise
auftritt, wenn das volle Antriebsdrehmoment zugeführt wird. Für die Ausführungsform
nach F i g. 1 entspricht dies dem 1: 0,2-, d. h. dem 5fachen des Antriebsdrehmoments
bei einer Gesamtübersetzung von 0,2: 1 in der ersten Betriebsweise. Dies ist das
größte erzielbare Abtriebsdrehmoment. Die Gesamtübersetzung, die dem gekrümmten
Teil der Drehmomentreaktionskurve entspricht, wo der waagerechte Abschnitt die theoretische
Drehmomentreaktionskurve für die erste Betriebsweise schneidet, entspricht praktisch
dem kleinsten Gang eines normalen Wechselgetriebes. Wenn bei den Werten nach F i
g. ä der Bewegungswiderstand des Fahrzeuges ein Abtriebsmoment erfordert, das größer
ist als das 5fache des vorgesehenen maximalen Antriebsdrehmoments, so kommt das
Fahrzeug; wenn es auf einer Strecke mit zunehmender Steigung bergauf fährt, zum
Stillstand. Für eine Bewegung- aus dem Stillstand verhindert ein geringerer Bewegungswiderstand
das Anfahren- des Fährzeuges. Es ist ersichtlich, daß-das zum Anfahren aus dem Stand
verfügbare Drehmoment gleich dem 4fachen des vorgesehenen maximalen Antriebsdrehmoments
ist. Wenn, wie schon erläutert, die Drehmoriientreaktion in dem Schwenkrollengetriebe-bei
der ersten Betriebsweise gleich dem Antriebsdrehinornent multipliziert nüt der Gesamtübersetzung
y und abzüglich des Antriebsdrehmoments ist, so ist das maximal ausnutzbare Antriebsdrehmoment
gleich
wenn die Drehmomentreaktion auf das 4fache des Antriebsdrehmonients durch die erwähnte
Begrenzung des maximalen Drucks der Betätigungsvorrichtung des Schwenkrollengetriebes
begrenzt ist. Somit gilt - die Gleichung: Abtriebsdrehmoment
Wenn dies für- Übersetzungen y unter 1 : 0,2 aufgetragen wird (wobei y das- gesamte
Drehmomentvervielfachungsverhältnis und gleich - dem- reziproken Wert des Gesamtdrehzahlverhältnisses
ist), ergibt sich, daß das maximal verfügbare Abtriebsdrehmoment -linear vom Machen
des maximalen Antriebsdrehmoments bei der Gesamtübersetzung 0J auf das 4fache des
maximalen Antriebsdrehmoments bei der Leerlaufübersetzung (Null) abfällt.
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Theoretisch kann bei der Null- bzw. Leerlaufübersetzung kein Abtriebsdrehmoment
vorhanden sein, jedoch kann dieser Fall nicht eintreten, solange die Antriebsdrehzahl
genügend hoch ist, um die Druckflüssigkeitspumpe, die die Betätigungsvorrichtung
des Schwenkrollengetriebes beliefert, -mit einer- solchen Drehzahl anzutreiben,
daß der Förderdruck dieser Pumpe den erwähnten Höchstdruck erreicht. Der Grund hierfür
besteht darin, daß ein Abtriebsdrehmoment Null von einer Drehmomentreaktion Null
im Schwenkrollengetriebe begleitet ist und daß, wenn der Betätigungsvorrichtung
der Grenzdruck zugeführt wird, die -resultierende Kraft; der keine Drehmomentreaktion
von entsprechender Größe entgegenwirkt, die Rollen des Schwenkrollengetriebes in
einem solchen Sinne verstellt, daß die Gesamtübersetzung über die Übersetzung Null
hinaus erhöht wird. Praktisch kann daher die Kurve der Abtriebsdrehmomente als gerade
Linie angesehen werden, die vom 5fachen Wert des Antriebsdrehmoments bei der Gesamtübersetzung
0,2 zum 4fachen Wert des Antriebsdrehmoments bei der Übersetzung Null verläuft.
Ähnliche Überlegungen zeigen, daß sich diese Linie mit der gleichen Steigung jenseits
der Übersetzung Null bis in den Bereich der Rückwärtsfahrt fortsetzt.
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Beim Übergang von der ersten Betriebsweise auf die zweite Betriebsweise
und umgekehrt finden die nachstehenden Vorgänge statt.
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Wenn die Gesamtübersetzung bei der ersten Betriebsweise ansteigt,
arbeitet das Sonnenrad 77 im Leerlauf, wobei es durch das Planetenrad 53 angetrieben
wird, dessen Gegenstück, d. h. das Planetenrad 54; mit dem Sonnenrad 85 kämmt, das
fest mit der Abtriebswelle 64 verbunden ist. Der Planetenradträger läuft dabei zusammen
mit der Abtriebshülse 47 des Schwenkrollengetriebes um. Wenn eine Annäherung an
die Umschaltübersetzung erfolgt, läuft das Bremsscheibenaggregat 78, 79 mit allmählich
abnehmbarer Drehzahl um, und wenn die Umschaltübersetzung erreicht ist, kommt dieses
Aggregat zum Stillstand. Das Übersetzungsverhältnis (Abtrieb zu Antrieb) des Schwenkrollengetriebes
selbst geht während dieser Zeit allmählich zurück, wobei es sich bei der Umschaltübersetzung
dem äußersten Ende seines Bereiches nähert oder es erreicht. Wenn jetzt dem -Bremszylinder
83 Druckflüssigkeit zugeführt wird, so wird eine Zahnradverbindung von der Antriebswelle
zur Abtriebswelle über die Zahnräder 61, 58, 59 und 62 hergestellt, wobei der Arm
56 des Planetenradträgers als Reaktionsglied wirkt, das seinerseits über die Zahnräder
85, 54, 53 und 77 mit der Abtriebswelle 64 gekuppelt ist. Letztere wird durch die
Bremse 78 bis 84 festgehalten.
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Das Schwenkröllengetriebe wird über einen Teil dieser Zahnradverbindung
überbrückt. Wenn die Übersetzung -des Schwenkrollengetriebes selbst bis unter die
Umschaltübersetzung zurückgehen würde, so würde eine »umgekehrte Belastung« des
Rückwärtsganggetriebes eintreten, und wenn diese übersetzung bis über die Umschaltübersetzung
ansteigen würde; so würde- das Planetengetriebe entlastet bzw. in umgekehrter Richtung
belastet.' Im ersten Fall würde die Drehmomentreaktion in der normalen Richtung
für die erste Betriebsweise auftreten und beim weiteren Rückgang der übersetzung
des Schwenkrollengetriebes - größer werden. Hierdurch würde eine Änderung der Übersetzung
in der Rückwärtsrichtung auf die Umschaltübersetzung zu eingeleitet. Im letzten
Fall würde die Drehmomentreaktion im umgekehrten Sinne auftreten, und dies würde
ebenfalls -zu einer Änderung der übersetzung in Richtung auf die Umschaltübersetzung
führen.
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Wenn jetzt die Betätigungsvorrichtung des Schwenkrollengetriebes vom
'Steuerdruck entlastet wird,- so werden die Schwenkrollen ausschließlich durch die
Drehmomentreaktion gesteuert. Bei der Ausführungsform nach F i g. 1 werden hierdurch
die Schwenkrollen so verstellt, daß eine Änderung der Übersetzung im Sinne einer
Verringerung der Drehmomentreaktion eingeleitet wird. Daher stellen sich die Schwenkrollen
automatisch auf die Umschaltübersetzung- ein, bei der das Schwenkrollengetriebe
entlastet ist.
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Sodann wird der durch eine doppeltwirkende Zylinder= und Kolbenvorrichtung
- gebildeten Betätigungsvorrichtung
des Schwenkröllengetriebes
Steuerdruck auf ihrer anderen Seite, d. h. in dem Sinne zugeführt, daß die Betätigungsvorrichtung
bestrebt ist, die Übersetzung des Schwenkrollengetriebes zu vergrößern. Wenn hierbei
die Buchse 70 durch den Stehzylinder 74 nach rechts (F i g. 1) verschoben wird,
so wird die erste Betriebsweise abgeschaltet.
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Abgesehen von dem Fall, daß das Fahrzeug auf Wunsch des Fahrers zum
Stillstand kommt, wobei für diesen Fall besondere Vorkehrungen getroffen sind, muß
die Rückumschaltung von der zweiten in die erste Betriebsweise in Abhängigkeit von
einer erzwungenen Verkleinerung der Gesamtübersetzung unter dem vollen Antriebsdrehmoment
und bei zunehmendem Drehmoment der Arbeitsmaschine erfolgen, z. B. wenn das Fahrzeug
beginnt, eine starke Steigung zu überwinden. Die Schalteinrichtung ist so ausgebildet,
daß nur unter diesen Bedingungen die Übersetzung bei der zweiten Betriebsweise auf
die Umschaltübersetzung zurückgeht. Wenn dies geschieht, laufen die Umschaltvorgänge
in ähnlicher Weise ab wie beim Übergang von der ersten zur zweiten Betriebsweise.
In diesem Fall drehen sich jedoch die Kupplungsklauen 69 und 71, und
zwar mit unterschiedlicher Drehzahl. Bei Annäherung an die Umschaltübersetzung gleichen
sich diese Drehzahlen einander an.
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Die Ausbildung der Schalteinrichtung ist aus F i g. 4 ersichtlich.
In dem dargestellten hydraulischen Steuerstromkreis sind diejenigen Stellen, bei
denen hoher Druck zugeführt wird, durch einen in einem Kreis angedeuteten Punkt
kenntlich gemacht. Der Steuerstromkreis enthält ein Stellventi1101, das mit einem
von der Kraftmaschine angetriebenen Fliehkraftregler 104 und einem durch ein Fahrpedal
106 gebildeten Stellhebel verbunden ist. Das Stellventil 101 ist ferner mit einer
Nockenbetätigungsvorrichtung 127 verbunden, die ihrerseits zum Einstellen des Schwenkrollengetriebes
auf das Übersetzungsverhältnis dient, das für die geforderte Drehzahl der Kraftmaschine
unter Berücksichtigung des jeweils für die Arbeitsmaschine notwendigen Drehmomentes
erforderlich ist. Die Nockenbetätigungsvorrichtung 127
ist durch einen doppeltwirkenden
Stellzylinder gebildet, dessen Kolbenstange 129 einen Übersetzungsnocken 130 und
einen Umschaltnocken 131 trägt. Der Übersetzungsnocken 130 ist mit einer schräg
nach oben geneigten Steuerkante 132 versehen, an der zwei Nockenrollen 133 anliegen.
Diese sitzen an einer Schubstange 134, die das Eingangsglied eines ; Servosystems
zur Steuerung der Übersetzung des Schwenkrollengetriebes bildet. Dieses Servosystem
weist ein übersetzungs-Servoventil 135 und die Betätigungsvorrichtung 136 des Schwenkrollengetriebes
auf, das die Drehmomentreaktionskräfte der ; Schwenkrollen aufnimmt und deren Kolbenstange
138 mit dem Steuergestänge des Schwenkrollengetriebes verbunden ist. Bei der Verschiebung
der Kolbenstange 138 nach rechts (in F i g. 4) wird das Übersetzungsverhältnis erhöht;
während es bei einer Verschiebung der Kolbenstange nach links verkleinert wird.
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Das Übersetzungs-Servoventil 135 ist als Schieberventil mit einem
Steuerschieber 147 und einem Schiebergehäuse 139 ausgebildet, das entsprechend der
Übersetzung des Schwenkrollengetriebes z. B. über eine mit einem der Schwenkrollenträger
verbundene mechanische Verbindung axial verschiebbar ist, so daß sich das Schiebergehäuse
verschiebt, wenn die betreffende Schwenkrolle zur Änderung der Übersetzung verstellt
wird.
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Der Betätiguigsvorrichtung ist eine Kraftbegrenzungsvorrichtung
140 zugeordnet. Diese ist durch ein Druckentlastungsventil gebildet, das
zwischen der Druckflüssigkeitsquelle 177 und/oder 178 und dem Übersetzungs-Servoventil
135 mit der zu dieser führenden Zuleitung für die Druckflüssigkeit verbunden ist.
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Beim Betrieb führt eine Bewegung der Schubstange 134 zu einer entsprechenden
Bewegung der Kolbenstange 138. Dabei wird durch die folgende Änderung des Übersetzungsverhältnisses
und die hierdurch herbeigeführte axiale Verschiebung des Gehäuses 139 die Relativbewegung
zwischen dem Steuerschieber 147 und dem Gehäuse 139 ausgeglichen und ein neuer Gleichgewichtszustand
für eine Übersetzung herbeigeführt, die der anfänglichen Bewegung der Schubstange
134 entspricht.
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Die Kolbenstange 138 nimmt die Drehmomentreaktionskräfte des Schwenkrollengetriebes
auf, die durch den Flüssigkeitsdruck in der Betätigungsvorrichtung 136 ausgeglichen
werden. Wenn dieser Ausgleich z. B. durch eine Änderung der Drehmomentreaktion so
gestört wird, daß sich die Übersetzung ohne Bewegung der Schubstange 134 ändert,
so wird das Schiebergehäuse 139 relativ zu dem Steuerschieber 147 in einem solchen
Richtungssinn verschoben, daß die Betätigungsvorrichtung 136 die vor dieser Störung
vorhandene Übersetzung des Schwenkrollengetriebes wiederherstellt.
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Solange die Druckflüssigkeit über das übersetzungs-Servoventil 135
zur Wirkung kommt, folgt daher das Übersetzungsverhältnis des Schwenkrollengetriebes
der Stellung der Schubstange 134.
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In F i g. 4 ist der Übersetzungsnocken 130 in einer Stellung gezeigt,
die der Nullübersetzung bzw. Leerlaufübersetzung des Schwenkrollengetriebes entspricht
und in der ein Umschaltventil 141 die Zuführung der Druckflüssigkeit zu dem übersetzungs-Servoventil
135 unterbricht. Hierdurch wird die Betätigungsvorrichtung 136 wirkungslos gemacht,
so daß die Schwenkrollen des Schwenkrollengetriebes sich frei auf die richtige Nullübersetzung
einstellen können, was, wie bereits erwähnt, selbsttätig erfolgt.
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Wenn zum Anfahren aus dem Stand das Pedal 106 rasch niedergedrückt
wird, so liefert das Stellventil 101 Druckflüssigkeit, die infolge der Anordnung
des Rückwärtsgang-Schutzventils 120 zwischen dem Stellventil 101 und der Nockenbetätigungsvorrichtung
127 dem in F i g. 4 oberen Zylinderraum derselben zugeführt wird, so daß der Übersetzungsnocken
130 aus der der Leerlaufübersetzung entsprechenden Stellung nach unten verschoben
wird. Hierdurch wird die Schubstange 134 in der eine Erhöhung der Übersetzung des
Schwenkrollengetriebes herbeiführenden Richtung verschoben und die erste Betriebsweise
eingeschaltet, bei der bei dieser Ausführungsform eine Erhöhung der Übersetzung
des Schwenkrollengetriebes einer Verringerung der Gesamtübersetzung entspricht.
Das Fahrzeug würde hierdurch nach rückwärts statt vorwärts bewegt. Das Rückwärtsgang-Schutzventil
120 verhindert dies. Wenn die Drehzahl der Kraftmaschine zunimmt, so liefert das
Stehventil 101 Druckflüssigkeit zur Erhöhung der Gesamtübersetzung. Der Übersetzungsnocken
130 wird dann nach oben verschoben, wodurch das Umschaltventil
141
der Druckflüssigkeit den Weg zu dem übersetzungs-Servoventil 135 freigibt. Durch
das Anheben des Übersetzungsnockens 130 wird die Schubstange 134 etwas nach links
verschoben, und sobald in dem Servoventil 135 Flüssigkeitsdruck vorhanden
ist, beginnt die Übersetzung des Schwenkrollengetriebes selbst zu fallen. Hierdurch
wird die Übersetzung des Gesamtgetriebes erhöht, weil es in der ersten Betriebsweise
arbeitet.
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Die erste Betriebsweise ist geschaltet, weil der Stellzylinder 74
(F i g. 1) über ein für diese Betriebsweise vorgesehenes Ventil 152 im linken Zylinderraum
unter Druck steht und der Bremszylinder 83 durch ein der zweiten Betriebsweise zugeordnetes
Ventil 153 von der Druckflüssigkeitszuführung abgesperrt ist.
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Die Wirkungsweise der Schalteinrichtung ist kurz zusammengefaßt derart,
daß durch die Stellung des Gaspedals eine bestimmte Drehzahl der Kraftmaschine gewählt
und das Stellventil 101 betätigt wird, wodurch die Nockenbetätigungsvorrichtung
127 sowie der Übersetzungsnocken 130 zur Einstellung der Übersetzung des Schwenkrollengetriebes
auf eine solche Gesamtübersetzung verstellt werden, daß die Kraftmaschine die gewählte
Drehzahl unter Berücksichtigung des Bewegungswiderstandes des Fahrzeugs und des
durch die Kraftmaschine gelieferten Drehmomentes erreicht und beibehält.
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Wenn der Bewegungswiderstand des Fahrzeugs bis zu dem Zeitpunkt, in
dem die Gesamtübersetzung bis zum oberen Ende des Bereichs angestiegen ist, der
bei der ersten Betriebsweise verfügbar ist, nicht das Gleichgewicht mit dem Drehmoment
der Kraftmaschine erreicht, wird durch das Stehventil 101 weiterhin Druckflüssigkeit
in den unteren Zylinderraum der Nockenbetätigungsvorrichtung 127 zugeführt, so daß
sich der Übersetzungsnocken 130 weiter nach oben bewegt, bis die Nockenrollen
133
einen geraden mittleren Abschnitt 154 der Steuerkante 132 erreichen. Gleichzeitig
bringt der Umschaltnocken 131 eine Schrägstufe 155 in den Weg der Nockenrolle des
Ventils 153 für die zweite Betriebsweise, woraufhin der Bremszylinder 83 über dieses
Ventil mit Druck beaufschlagt wird, so daß beide Betriebsweisen zusammenarbeiten.
Nach einer geringen weiteren Aufwärtsbewegung des Nockens 130 wird durch diesen
das Umstellventil141 so verstellt, daß es erneut die Zufuhr von Druckflüssigkeit
zu dem Übersetzungs-Servoventil 135 unterbricht und das Schwenkrollengetriebe die
richtige synchrone Umschaltübersetzung ohne Rücksicht auf die genaue Stellung der
Schubstange 134 erreichen kann.
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Kurz danach bringt der Umschaltnocken 131 eine Stufe 147 in den Weg
der Nockenrolle des Ventils 152 für die erste Betriebsweise, wodurch die Zuführung
von Druckflüssigkeit von der linken Seite auf die rechte Seite des Stehzylinders
74 umgeschaltet und die erste Betriebsweise verlassen wird. Annähernd gleichzeitig
mit dem Umschalten der Hülse 70, gegebenenfalls sogar etwas früher, wird das Umstellventil
141 zurückgestellt, so daß dem Übersetzungs-Servoventi1135 erneut Druckflüssigkeit
zugeführt wird. Vor diesem Zeitpunkt arbeitet das Schwenkrollengetriebe unter geringer
Belastung und nimmt beim Umschalten der Hülse 70 bei der zweiten Betriebsweise die
volle Drehmomentreaktion auf, die bestrebt ist, die Kolbenstange 138 nach links
zu bewegen. Gleichzeitig oder etwas davor wird dem übersetzungs-Servoventil 135
Druckflüssigkeit zugeführt.
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Die Drehzahl der Kraftmaschine steigt weiter an, wenn das Drehmoment
an den Antriebsrädern den Bewegungswiderstand des Fahrzeuges überschreitet, so daß
der untere Zylinderraum der Nockenbetätigungsvorrichtung 127 weiter mit Druck beaufschlagt
und der Übersetzungsnocken 130 weiter nach oben bewegt wird. Durch die umgekehrte
Neigung des unteren Abschnittes der Steuerkante 132 wird daher das übersetzungs-Servoventil
135 im Sinne einer Erhöhung der Übersetzung des Schwenkrollengetriebes gegenüber
der Umschaltübersetzung verstellt.
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Überschreitet das Drehmoment an den Antriebsrädern weiterhin den Bewegungswiderstand,
so wird der Übersetzungsnocken 130 weiter nach oben bewegt und die Übersetzung des
Gesamtgetriebes weiter erhöht.
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Wenn im Verlauf einer Erhöhung der Übersetzung bei der zweiten Betriebsweise
die Stufe 164 eine Betätigung des Ventils 162 herbeiführt, so wird der Kolbenschieber
des Folgeventils 120 entgegen der Kraft einer Feder 165 nach oben gedrückt, wodurch
die Signale des Stellventils 101 umgekehrt werden, bevor sie der Nockenbetätigungsvorrichtung
127 zugeführt werden. Die Übersetzung beginnt daher zurückzugehen, und zwar bei
Betriebszuständen des Stellventils, die sonst zu einer Vergrößerung der Übersetzung
führen würden. Diese Verkleinerung der Übersetzung setzt sich fort, bis sich die
Stufe 164 von der Nockenrolle 163 abhebt, so daß das Ventil 162
wieder
geschlossen wird und der Kolbenschieber in seine normale Stellung nach F i g. 4
zurückkehrt. Zwischen dem Umschaltnocken 131, dem Ventil 162 und dem Ventil 120
spielt sich ein Pendelvorgang ab, mit dem Bestreben, eine Erhöhung der Übersetzung
über einen Wert hinaus zu verhindern, der der Stellung des Hebels 158 innerhalb
des Bereichs L entspricht.
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Bei weiterer Bewegung des Wählhebels 158 bis in die Stellung R kommt
der Leerlaufhebel 185 außer Eingriff und bringt die Nockenrolle 163 bei allen Stellungen
des -Übersetzungsnockens jenseits der Stufe 164, so daß das Ventil 162 offen gehalten
und der Kolbenschieber des Ventils 120 seine obere Stellung einnimmt. Die Wirkung
des Stellventils 101 auf die Nockenbetätigungsvorrichtung 127 wird hierdurch im
Vergleich zu der in Verbindung mit dem Antrieb in der Vorwärtsrichtung erläuterten
Wirkung umgekehrt, so daß das Fahrzeug nun beim Niederdrücken des Pedals 106 in
der Rückwärtsrichtung in Bewegung gesetzt wird. Bei der geänderten Einstellung des
Ventils 120 verhindert das Rückwärtsgang-Schutzventil 121 jetzt eine anfängliche
Aufwärtsbewegung der Kolbenstange 129 der Nockenbetätigungsvorrichtung
127, so daß jede Vorwärtsbewegung des Fahrzeuges verhindert wird, wenn der
Hebel 158 die Stellung R einnimmt. Dabei ist das Schwenkrollengetriebe bei den unteren
Gesamtübersetzungsverhältnissen im Vorwärts- oder Rückwärtsgang der ersten Betriebsweise
gegen Überlastung mit Hilfe des Drehmomentbegrenzungsventils 140 geschützt, das
die dem übersetzungs-Servoventil 135 zugeführte Druckflüssigkeit entweichen läßt,
wenn der Druck einen bestimmten Höchstwert überschreitet. Wenn dies geschieht, kann
das übersetzungs-Servoventil 135 nicht mehr die Übersetzung des Schwenkrollengetriebes
regeln, das sich in eine Gleichgewichtsstelhing
zwischen der Drehmomentreaktion
an den Schwenkrollen und dem festgelegten Höchstdruck einzustellen versucht, der
an der Betätigungsvorrichtung 136 verfügbar ist.
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Da jede Seite der Betätigungsvorrichtung 136 den Steuerdruck aufnehmen
kann, von dem der zur Erzeugung der Axialkraft dienende Druck in der Zylinder- und
Kolbenvorrichtung 36, 37 (F i g. 1) abgeleitet wird, ist es erforderlich, dieser
Vorrichtung die Druckflüssigkeit über ein Axialkraft-Pendelventi1176 zuzuführen,
das an seinen Enden öffnungen aufweist, die mit den beiden Enden der Betätigungsvorrichtung
136 und einer mittleren öffnung des Zylinders 36 verbunden sind. In dem Gehäuse
des Pendelventils 176 ist eine Ventilkugel zwischen den stirnseitigen öffnungen
bewegbar, die jeweils diejenige öffnung verschließt, die mit dem den niedrigeren
Druck aufweisenden Zylinderraum der Betätigungsvorrichtung 136 verbunden ist, und
den anderen Zylinderraum der Betätigungsvorrichtung 136, in dem ein zum Ausgleich
der Drehmomentreaktion im Schwenkrollengetriebe genügender Druck herrscht, mit dem
Zylinder 36 zum Aufbringen der Axialkraft verbindet: Wenn das Umstellventil 141
die Zuführung von Druckflüssigkeit zu dem übersetzungs-Servoventil 135 unterbricht,
steht kein Druck für den Belastungszylinder 36 zur Verfügung. Hierbei wird die -Axialkraft
durch die Tellerfeder 44 aufgebracht.
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Es sind zwei Pumpen 177 und 178 zur Lieferung der Druckflüssigkeit
vorgesehen.
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Die der Ausgangsseite zugeordnete Pumpe 178 kann ihren vollen Druck
bei niedriger Drehzahl erzeugen, doch wird der höchste Förderdruck dieser Pumpe
auf einen Wert begrenzt, -der unter dem normalen Förderdruck der Pumpe 177 der Eingangsseite
liegt. Diese Begrenzung erfolgt mit Hilfe eines Überbrückungsventils 181, das die
Förderleistung der Pumpe 178 während des normalen Betriebs umleitet, so daß die
Pumpe 178 nur wenig Energie verbraucht. Das Pumpenpendelventil 179 sperrt die Pumpe
178 4 unter diesen Bedingungen gegenüber den Zuführungsstellen 180 der Schalteinrichtung
ab, so daß das Überbrückungsventil 181 den Förderdruck der Pumpe 177 der Eingangsseite
nicht begrenzt. Der Hauptzweck der Pumpe 178 der Ausgangsseite be- 4 steht darin,
der Schalteinrichtung Druckflüssigkeit zuzuführen, wenn die Kraftmaschine stillgesetzt
ist oder so langsam läuft, daß die Pumpe 177 der Eingangsseite keinen ausreichenden
Steuerdruck erzeugen kann. Dies ist unter anderem erwünscht, um zu gewährleisten,
daß die Kraftmaschine als Bremse zur Verfügung steht; wenn das Fahrzeug bei der
Bergabfahrt wieder in Bewegung gesetzt werden soll, nachdem es angehalten wurde
und wobei sich hierbei die Drehzahl der Kraftmaschine verringern oder die Kraftmaschine
zum Stillstand kommen könnte, ohne daß es erforderlich ist, die Kraftmaschine zu
beschleunigen oder erneut anzulassen, um die Bremse für die erste oder die zweite
Betriebsweise zu betätigen, die beide bei der Herabsetzung der Drehzahl der Kraftmaschine
und der Pumpe 177 der Eingangsseite gelöst werden.
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Bei der in F i g. 5 und 6 gezeigten Ausführungsform der Erfindung
mit asynchroner Ausbildung ist gemäß der schematischen Darstellung der F i g. 5
die Antriebswelle 200 mit der Kraftmaschine verbunden. Das Schwenkrollengetriebe
201 ist wiederum mit zwei Antriebsscheiben 202 und 203 und einer Antriebsscheibe
204 versehen, die mit der Abtriebswelle 205 des Schwenkrollengetriebes fest verbunden
ist. Die Abtriebswelle 205 ist mit dem Außenrad 206 des Planetengetriebes 213 verbunden,
das ein Sonnenrad 207 und ein Planetenrad 208 aufweist.
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Die Abtriebswelle 205 ist ferner über eine Kupplung 209 mit dem Planetenradträger
210 gekuppelt, der durch den Punkt in der Mitte des Planetenrades 208 veranschaulicht
ist und in fester Verbindung mit der Abtriebswelle 211 des Gesamtgetriebes angeordnet
ist. Die Antriebswelle 200 ist mit dem einen durch einen Kreisbogen symbolisierten
Element einer Überholkupplung 212 verbunden, deren anderes durch eine Klinke angedeutetes
Element mit dem Sonnenrad 207 verbunden ist.
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Die Kraftmaschine läuft nur in einer Richtung um, und zwar entgegen
dem Uhrzeigersinn. Die Antriebswelle 200, die Antriebsscheiben 202 und 203 des Schwenkrollengetriebes
201 und das eine Element einer durch zwei parallele Striche angedeuteten Kupplung
215 sind ständig mit der Welle der Kraftmaschine verbunden und drehen sich daher
zusammen mit dieser.
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Die Abtriebsscheibe 204 des Schwenkrollengetriebes 201 dreht sich
in der zu den Antriebsscheiben 202 und 203 entgegengesetzten Richtung, d. h. im
Uhrzeigersinn, so daß auch das mit ihr verbundene Augenrad 206 im Uhrzeigersinn
umläuft, wie es in F i g. 5 mit gekrümmten Pfeilen angedeutet ist. Wenn sich die
Schalteinrichtung die z. B. durch ein Fahrzeug gebildete Arbeitsmaschine in »Vorwärts«-Richtung
antreibt, drehen sich die Abtriebswelle 211 und der Planetenradträger 210 entsprechend
den gestrichelten Pfeilen im Uhrzeigersinn.
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Bei der ersten Betriebsweise ist die Kupplung 209 ausgerückt, und
das Außenrad 206 wird im Uhrzeigersinn angetrieben. Die mit der Welle 211 verbundene
Last ist bestrebt, den Planetenradträger 210 in Ruhe zu halten. Wenn sich der Träger
tatsächlich nicht bewegen würde, so würde das Sonnenrad 207
entgegen dem Uhrzeigersinn
mit einer Drehzahl angetrieben, die gleich der Drehzahl des Außenrades 206 multipliziert
mit dem Übersetzungsverhältnis zwischen dem Außenrad 206 und dem Sonnenrad 207,
d. h. dem Übersetzungsverhältnis E des Planetengetriebes 213 ist. Die Richtung der
Drehmomentübertragung würde derart sein, daß die Überholkupplung 212 eingerückt
ist, solange sich die Antriebswelle 200 nicht schneller dreht als das Sonnenrad
207. Wenn das Schwenkrollengetriebe 201 auf ein Übersetzungsverhältnis (Abtrieb-Antrieb)
eingestellt ist, das gleich dem reziproken Wert der Übersetzung E des Planetengetriebes
213 ist, wird kein Drehmoment auf den Planetenradträger 210 oder die Abtriebswelle
211 aufgebracht, d. h., die Schalteinrichtung arbeitet im Leerlauf. Dies entspricht
der Null- bzw. Leerlaufübersetzung. Wird die übersetzung des Schwenkrollengetriebes
vergrößert, so nimmt die Drehzahl des Außenrades 206 zu, und das Sonnenrad 207 ist
bestrebt, über die Überholkupplung 212 die Welle 200 mit einer Drehzahl anzutreiben,
die höher ist als diejenige der Antriebsscheiben 202 und 203. Dies kann jedoch nicht
geschehen, ohne daß die Abtriebsscheibe 204 und das Außenrad 206 über die Schwenkrollen
214 des Schwenkrollengetriebes 201 noch schneller angetrieben werden. Dies hat zur
Folge, daß der Planetenradträger 210 und die Abtriebswelle 211 im Uhrzeigersinn
mit
einer Gesamtübersetzung der Schalteinrichtung angetrieben werden,
die zunimmt, wenn die übersetzung des Schwenkrollengetrzebes weiter in der gleichen
Richtung verstellt wird. Wenn das Ende des Übersetzungsbereichs des Schwenkrollengetriebes
in dieser Richtung erreicht wird, ist die Gesamtübersetzung der Schalteinrichtung
zwischen der Antriebswelle 200 und der Abtriebswelle 211 erheblich kleiner als diejenige
des Schwenkrollengetriebes, da sich die Antriebswelle 200 und das Sonnenrad 207
entgegengesetzt zu dem Außenrad 206 drehen.
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Wenn hierbei die Kupplung 209 eingerückt wird, so wird der Planetenradträger
210 gegenüber dem Außenrad 206 festgelegt, und das ganze Planetengetriebe läuft
als Einheit um, so daß die Drehrichtung des Sonnenrades 207 in den Uhrzeigersinn
umgekehrt und die Überholkupplung 212 ausgerückt wird.
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Die beschriebene Ausführungsform ist als asynchrone Ausführungsform
bezeichnet, weil sich die Übersetzung des Schwenkrollengetriebes beim übergang von
einer auf die andere Betriebsweise in erheblichem Maß ändern muß, anstatt bei einem
solchen Übergang für jede Betriebsweise gleich zu sein.
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Die Steuereinrichtung für die Ausführungsform nach F i g. 5 kann in
ähnlicher Weise wie die hydraulische Steuereinrichtung nach F i g. 4 ausgebildet
sein. Jedoch besteht der grundsätzliche Unterschied, daß der Übersetzungsnocken
130 mit dem mittleren Abschnitt 154 der Steuerkante der F i g. 4 durch einen zweiarmigen
Hebel ersetzt ist, der die Kolbenstange 129 der Nockenbetätigungsvorrichtung 127
unmittelbar mit der Schubstange des übersetzungs-Servoventils 135 verbindet und
um einen Drehzapfen drehbar ist, der mittels einer Schaltvorrichtung von einer Stellung
für die erste Betriebsweise in eine Stellung für die zweite Betriebsweise bewegt
werden kann. Diese Änderung der Drehzapfenstellung ist erforderlich, weil die gegenseitige
Lage der Nockenbetätigungsvorrichtung 127 und des Servoventils 135 in einem einen
wesentlichen Teil des übersetzungsbereichs des Schwenkrollengetriebes darstellenden
Umfang geändert werden muß, während der Richtungssinn der Übersetzungsänderung des
Schwenkrollengetriebes beim Übergang von einer auf die andere Betriebsweise nicht
geändert zu werden braucht.
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Ein anderer Unterschied gegenüber der Steuereinrichtung nach F i g.
4 besteht darin, daß beim übergang von der einen auf die andere Betriebsweise nur
die Kupplung 209 ein- oder ausgerückt zu werden braucht, so daß hierdurch einige
einfache Änderungen für das Ventil 152 der ersten Betriebsweise und das Ventil
153 der zweiten Betriebsweise sowie der hydraulischen Verbindungen derselben getroffen
werden müssen. Eine dem Drehmoment-Begrenzungsventil 140 der F i g. 4 entsprechende
Kraftbegrenzungsvorrichtung, die gemäß der Erfindung angeordnet sein muß, wirkt
in der gleichen Weise, wie es im linken Teil der Drehmoment-Reaktionskurve (erste
Betriebsweise) der F i g. 3 dargestellt ist.
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Die graphische Darstellung nach F i g. 6 zeigt die Übersetzungsverhältnisse
des Schwenkrollengetriebes 201 und des Planetengetriebes 213. Die Abtriebs-Antriebs-Übersetzungen
des Schwenkrollengetriebes sind auf der senkrechten Achse und die Gesamt-Abtriebs-Antriebs-Übersetzungen
für das Gesamtgetriebe auf der waagerechten Achse aufgetragen. Die volle Linie 305
zeigt die in der ersten Betriebsweise erreichbaren Übersetzungen, während die volle
Linie 306 die in der zweiten Betriebsweise erreichbaren Übersetzungen zeigt.
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Die Gesamtübersetzung Null bzw. die Leerlaufübersetzung wird bei einer
Übersetzung des Schwenkrollengetriebes von 0,6 erreicht, wobei die übersetzung E
des Planetengetriebes 213 gleich 1,66 ist. Das Schwenkrollengetriebe hat einen übersetzungsbereich,
der von 0,34 am unteren Ende bis zu der höheren Übersetzung 1,5 am oberen Ende reicht.
Die Übersetzung 0,34 liefert eine maximale Übersetzung im Rückwärtsgang von -0,16
(Untersetzung von etwa 6,15:1), während die Übersetzung 1,5 bei der ersten Betriebsweise
in der Vorwärtsrichtung eine maximale Übersetzung von 0,56 (Untersetzung von etwa
1,75) liefert. Bevor der Übergang zur zweiten Betriebsweise stattfindet, wird das
Schwenkrollengetriebe auf seine maximale Übersetzung von 1,5 gebracht, so daß sich
eine Gesamtübersetzung von 0,56 ergibt. Um eine Synchronisation bei der zweiten
Betriebsweise zu erzielen, muß die Übersetzung des Schwenkrollengetriebes auf 0,56
verkleinert werden, wie es durch die gestrichelte Linie 307 angedeutet ist. Dieser
Wert liegt erheblich über dem unteren Ende des Übersetzungsbereichs des Schwenkrollengetriebes
und nur wenig unter der Leerlaufübersetzung bei der ersten Betriebsweise. Bei der
zweiten Betriebsweise kann die Gesamtübersetzung von der Synchronisationsübersetzung
von 0,56 beim Aufwärtsschalten auf die höchste Übersetzung des Verstellgetriebes
von 1,5 erhöht werden.
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Wenn sich die Übersetzung bei der zweiten Betriebsweise verkleinert,
findet das Umschalten erst statt, wenn das untere Ende des Übersetzungsbereichs
des Schwenkrollengetriebes bei 0;34 erreicht wird. Dieser Wert liegt im Rückwärtsgangbereich
der ersten Betriebsweise, doch spielt dies keine Rolle, da die Überholkupplung 212
unter diesen Bedingungen ausgerückt ist. Um die Synchronisationsübersetzung beim
Abwärtsschalten zu erreichen, muß die Übersetzung des Schwenkrollengetriebes entsprechend
der gestrichelten Linie 308 auf 1,125 erhöht werden; dieser Wert liegt erheblich
unter dem oberen Ende des Übersetzungsbereichs des Schwenkrollengetriebes.
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Die Synchronisations-Übersetzungsverhältnisse beim Aufwärts- und Abwärtsschalten
könnten durch entsprechende Änderung der Stellung der Ventile 152 und 153 für die
erste bzw. die zweite Betriebsweise gegenüber dem Umschaltnocken 131 verkleinert
bzw. vergrößert werden, um die Hysteresis zu verkleinern.
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Die gestrichelte Linie 309 zeigt die Wirkung einer Änderung des Übersetzungsverhältnisses
E des Planetengetriebes.