DE2145991A1

DE2145991A1 - Hydraulische Verbund-Transmissionseinrichtung

Info

Publication number: DE2145991A1
Application number: DE19712145991
Authority: DE
Inventors: Sanford Charlton Wyoming Ohio; Dorgan Robert John Elnora N.Y.; Cockrell (V.StA.)
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1970-09-25
Filing date: 1971-09-15
Publication date: 1972-03-30
Also published as: GB1360399A; US3650159A

Description

Dr. rer. nat. Horst Schüler PATENTANWALT

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6 Frankfurt/Main 1, den ¹^ · Sept. 71

Niddastraße 52 WK/di

Telefon (0611) 237220 Postscheck-Konto: 282 420 Frankfurt/M. Bank-Konto: 225/0389 Deutsche Bank AG, Frankfurt/M.

185M-55-OR-499

GENERAL ELECTRIC COMPANY

1 River Road
Schenectady, N.Y./U.S.A.

Hydraulische Verbund-Transmissionseinrichtung

Ein traktorähnliches Fahrzeug besitzt kontinuierliche Gliederketten (treads, tracks) auf jeder Seite des Fahrzeuges. Sie
werden bei Bewegung des Fahrzeuges in einer geraden Linie mit gleichen Geschwindigkeiten angetrieben. Wenn es erwünscht ist, das Fahrzeug zu wenden, werden sie mit verschiedenen Geschwindigkeiten angetrieben, und das Fahrzeug wendet dann um die Seite mit der geringeren Geschwindigkeit. Wenn ein extrem hoher

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Grad der Beweglichkeit für das Fahrzeug erwünscht ist, muß das Transmissionssystem für den Antrieb eine Vielzahl variabler Geschwindigkeiten bei der geraden Bewegung und beim Wenden ebenfalls eine Vielzahl von Antriebsgeschwindigkeiten oder Drehzahlen erzeugen, welche dann auf beiden Seiten verschieden weitergegeben werden. Bei solchen Fahrzeugen muß diese Fähigkeit erreicht werden neben der Erfüllung der richtigen Bedingungen für das Drehmoment und die Drehzahl entsprechend der Belastung. Die Drehzahlumwandlung (transmission) zur Erzeugung der variablen Drehzahl sollte dabei so durchgeführt werden, daß der Last ein kontinuierlicher Antrieb erteilt wird. Diese Forderung wird nicht erfüllt bei Verwendung eines Übertragungssystems mit Schaltgetriebe und unter Verwendung von Kupplungen, da bei einer solchen Drehζah!übertragung während des Schaltvorganges die Antriebsleistung an die Last unterbrochen wird. Bei extrem schweren Fahrzeugen verursacht eine solche Unterbrechung eine rauhe Betriebsweise für das Fahrzeug und kann einen extrem hohen Verschleiß in dem übertragungssystem und anderen Teilen des Fahrzeuges bewirken.

Andere Arten von Übertragungssystemen versuchen die Nachteile des Schaltvorganges eines Getriebes durch hydrostatisch gesteuerte Planetengetriebe zu vermeiden. Diese Getriebearten entwickeln jedoch nicht die richtige Drehmomentvervielfachung und den extrem breiten Dreh ζ ah Ib ere ich zur befriedigenden Steuerung des Antriebs solcher Fahrzeuge.

Es ist daher ein Ziel der Erfindung, ein übertragungssystem oder Transmission zu schaffen, das eine größere Drehmomentvervielfachung und einen größeren Bereich der variierbaren Drehzahl liefert ohne eine Unterbrechung der Zuführung der Antriebsleistung zur Last. Dies wird erreicht durch Hinzufügen eines Getriebes zur Dreh Zahlsteigerung zu einem Steuergetriebe und dadurch, daß diese Transmission für die Drehzahlsteigerung der Steuertransmission einen zweifachen Antrieb vermittelt.

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Die Eingangs leistung zur Transmission für die Drehzahlsteigerung wird einer Welle zugeführt, die den Zylinderblock ihrer Pumpe und auch das Sonnenrad eines Planetengetriebes antreibt, indem die hydraulische Flüssigkeit der Pumpe an einen Strömungsmotor weitergegeben wird, welcher das Ringzahnrad des Planetengetriebes antreibt. Die Pumpe hat dabei die Fähigkeit, die Menge des von der Pumpe abgegebenen Strömungsmittels zu variieren und auf diese Weise die Drehzahl des Motors und des damit verbundenen Ringzahnrades des Planetengetriebes zu variieren zur Regelung der Drehzahländerungen an der Planetenradhalterung (planet gear support) jedes Planetenrades. Die Steuertransmission ist ebenfalls mit einem Zahnrad ausgestattet, das an der Eingangsantriebswelle befestigt ist, sowie mit einem Zahnrad, das mit der Halterung der P lane ten ζ ahn räder verbunden ist und einer Bremse, die an der Kombination von Zahnrad und Halterung für das Planetenzahnrad angreift.

Eine Mittelwelle einer Steuertransmission wird durch das Zahnrad angetrieben, das an der Krafteingangswelle der Steuertransmission befestigt ist. Diese Mittelwelle treibt eine linke und eine rechte hydraulische Pumpeneinheit und ein rechtes und linkes Sonnenzahnrad eines rechten und linken Planetengetriebes an. Die rechte und linke Motoreinheit treibt die Ringzahnräder des rechten und linken Planetengetriebes in der gleichen zuvor beschriebenen Weise an. Ein zweites rechtes und linkes Planetengetriebe besitzen Sonnenzahnräder, die jeweils durch die Planetenzahnräder des zuerst genannten rechten und linken Planetengetriebes angetrieben werden. Eine Planetenzahnradhalterung des zweiten Planetengetriebes ist jeweils mit der rechten und linken Ausgangswelle verbunden. Das Zahnrad, das an der Planeten—eahnradhalterung der Transmission für Dreh zahlsteige rung befestigt ist, treibt ein Zahnrad an, welches seinerseits an einer Welle befestigt ist, die über die Steuertransmission verläuft und die Ringzahnräder des zweiten Planetengetriebes zum Antrieb mit hoher Drehzahl antreibt oder die Ringzahnräder im Stillstand hält, wenn ein Antrieb mit geringer Drehzahl erwünscht ist.

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Die drei Sätze von aus Pumpe und Motor bestehenden Einheiten können ihre zugeordneten Ringzahnräder entweder in Vorwärtsoder Rückwärtsrichtung antreiben. Dabei ergibt sich eine beträchtliche Variierbarke it der Drehzahl oder des Drehmomentes. Zusammen mit dem direkten und dem Planetenantrieb für die Steuertransmission ergibt sich noch eine größere Variierbarkeit in der Drehzahl und dem Drehmoment der Gesamttransmission. Dies folgt daraus, daß der Planetenantrieb von der Transmission für die Drehzahlsteigerung auf die Steuertransmission die Ringzahnräder der zweiten Planetengetriebeeinheit einerseits mit verschiedenen Drehzahlen in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung antreibt und andererseits auch in der Lage ist, beide Ringzahnräder der sekundären Planetengetriebe abzubremsen.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, den Bereich für die Drehzahl und das Drehmoment einer Steuertransmission, welche besonders brauchbar ist für schwere Fahrzeuge, in starkem Maße zu erhöhen.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein integriertes Steuer- und Antriebskraftsystem zu schaffen, bei dem die Steuerung erreicht wird durch Änderung der relativen Drehzahlen der Traktionseinrichtung auf entgegengesetzten Seiten des Fahrzeuges.

Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden veranschaulicht durch die folgende ausführliche Beschreibung einer bevorzugten beispielhaften Ausführungs form im Zusammenhang mit den Abbildungen.

Fig. 1 ist eine Schnittansicht des Transmissionsteils des Antriebssystems gemäß der Erfindung.

Fig. 2 ist ein Schnitt durch eine in der Kraftübertragung verwendete variable Pumpeneinheit.

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Pig. 3 ist eine schematische Darstellung einer Kombination von hydraulischer und Servosteuerung zur Ausführung der Steuerfunktionen in einem integralen Steuer- und Antriebssystem gemäß der Erfindung.

Das übertragungssystem nach der Erfindung erhält seine Antriebsleistung über die Welle 1 der Transmission 2 für die Drehzahlsteigerung. Diese Transmission 2 treibt die Steuertransmission 3 an, um die richtige Drehzahl und Drehmoment für die rechte Ausgangswelle 4 und die linke Ausgangswelle einzustellen, um dadurch die rechte und linke Laufkette des Fahrzeuges richtig zu betätigen. Da beide Transmissionssysteme umkehrbare Motor- und Pumpeneinheiten enthalten, werden diese zunächst im einzelnen beschrieben.

Gemäß Fig. 2 enthält die Pumpeneinheit einen drehbaren Zylinderblock 6 mit einer Vielzahl von Zylinderbohrungen 7, die radial angeordnet sind, sich von der Peripherie des Blockes aus nach außen öffnen und die Kugelkolben 8 aufnehmen. Wenn der Zylinderblock gedreht wird, werden die Kugelkolben 8 durch Zentrifugalkraft nach außen und gegen den Kugellaufring 9 der Pumpe gepreßt. Dabei dreht sich der Kugellaufring 9 der Pumpe um den Zapfen 10 zum Gehäuse 11. Es ist ersichtlich, daß beim Drehen des Zylinderblocks 6 die Kugeln 8 gegen den Kugellaufring der Pumpe 9 gedrückt werden und dadurch Flüssigkeit in den Kanal 13 gesaugt wird. Dadurch werden dann die Kugeln in der rechten Stellung der Drehung durch die Exzentrizität des Laufrings 9 nach innen gezwungen und verdichten die Flüssigkeit in den Zylindern, welche in den Kanal 12 gepreßt wird, der in dem Zapfen 14 ausgebildet ist, um den sich die Zylinderblöcke 6 drehen. Eine Motoreinheit ist ähnlich aufgebaut wie die Pumpeneinheit und die Kanäle 12 und 13 setzen sich fort in ähnlichen Kanäen in der Motoreinheit. Infolge der Gleichartigkeit der Einheiten können sie entweder als Pumpeneinheit oder als Motoreinheit betrieben werden. Es ist ersichtlich, daß durch Änderung der Exzentrizität des Kugellaufringes 9 der Pumpe der Hubweg der Kugeln in ihren Zylin-

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dem sich ändert und dadurch eine Änderung des Flüssigkeitsstroms durch die Pumpeneinheit zur Motoreinheit bewirkt wird. Auf diese Weise wird die Pumpeneinheit die Drehzahl der Motoreinheit variieren. Zur Änderung der Exzentrizität des Kugellauf ringes 9 der Pumpe sind geeignete Vorrichtungen vorgesehen, bei spielsweise ein Strömungsmittelmotor 15, der mit einem Stab 17 verbunden ist, welcher bei 16 drehbar gelagert an dem Laufring 9 für die Kugeln der Pumpe angebracht ist. Der Motor 15 wird dabei durch Ventilvorrichtungen 19 in geeigneter Weise gesteuert. Die gleichmäßig veränderliche Wirkung der Pumpen-Motoreinheit wird gesteuert durch die Exzentrizität des Kugellaufrings 9 der Pumpe und außerdem durch deren Fähigkeit zur Bewegung im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn im Hinblick auf die beiden unabhängigen Kanäle 12 und 13. Ein weiteres Verständnis der Arbeitsweise einer solchen Pumpen-Motoreinheit mit Kugeln und Umkehrbarkeit des Betriebes ergibt sich aus dem US-Patent 3 368

In der Transmission 2 für Geschwindigkeitssteigerung wird die Leistung an der Welle 1 zugeführt, welche den integral verbundenen Halterungsteil 19a für den Pumpenzy linderb lock 6 antreibt, der seinerseits, wie obenstehend beschrieben, die Kugelkolben 8 mit Steuerung durch den Kugellaufring 9 antreibt. Die Flüssigkeit aus der Pumpeneinheit wird zum Motorblock 20 weitergeleitet und betätigt die Kugeln 21 unter Steuerung durch den Kugellaufring 22 der Pumpe und dreht dadurch das Ringzahnrad 23, welches mit dem Motorblock 20 verbunden ist. Die Antriebswelle 1 läuft weiterhin zu dem Sonnenzahnrad 24 und treibt dieses an. Dieses eteuert zusammen mit dem Ringzahnrad 23 die Bewegung der Planetenzahnräder 25 und dadurch der Halterung 26 für das Planetengetriebe und der Welle 27. Aus dem vorstehenden ist ersichtlich, daß die Drehzahl der PlanetenZahnräder 25 gegeben ist durch die Drehzahl der Welle 1 und die Drehzahl des Ringzahnrades 23 in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung. Die Welle 27 trägt ein Antriebszahnrad 2 8 zur Steuertransmission und besitzt außerdem eine Bremse 29. Die Welle 1 besitzt ebenfalls ein Antriebszahnrad 30 zur Steuertransmission.

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Das Zahnrad 30 treibt das Zahnrad 31 an, welches das Zahnrad antreibt und damit die rechte Pumpeneinheit 33 und die linke Pumpeneinheit 34. Diese fördern Flüssigkeit, welche die rechte Motoreinheit 35 bzw. die linke Motoreinheit antreibt, so daß diese ihrerseits die Ringzahnräder des rechten Planetengetriebes 37 bzw. des linken Planetengetriebes 38 antreiben. Das Zahnrad 32 treibt auch die Welle 39, welche nach rechts verläuft und das Sonnenzahnrad 40 des ersten rechten Planetengetriebes 37 antreibt und nach links verläuft und das Sonnengetriebe 4l des ersten linken Planetengetriebes 38 antreibt. Es ist ersichtlich, daß die Drehzahl der Planetenzahnräder 42 des rechten ersten Planetengetriebes 37 gegeben ist durch die Drehzahl des von dem Motor 35 angetriebenen linken Zahnrades und durch die Drehzahl des unmittelbar durch die Eingangswelle 1 angetriebenen Sonnenzahnrades. Die Drehzahl der Planetenzahnräder 43 ist gegeben durch die Drehzahl des Ringzahnrades 38, welche durch den Motor 36 gesteuert ist, und durch die Drehzahl des Sonnenzahnrades, das durch die Leistungseingangswelle 1 angetrieben wird. Die Planetenzahnräder 32 treiben die Halterung für die Planetenzahnräder an, welche integral ist mit dem Sonnenzahnrad 44 des rechten zweiten Planetengetriebes. Dieses treibt die Planetenzahnräder 45 um das Ringzahnrad 46. Die Halterung 47 für das Planetengetriebe und die Planetenzahnräder 45 treibt die Ausgangswelle 4 an. Die Drehzahl der Planetenzahnräder 45 wird gesteuert durch das Sonnenzahnrad 44 und das Ringzahnrad 46. In ähnlicher Weise treibt die Halterung für die Planetenzahnräder 43 das Sonnenzahnrad 49 des linken zweiten Planetengetriebes an, welches die Planetenzahnräder 48 zum Umlauf an dem Ringzahnrad 50 antreibt zur Steuerung der Drehzahl der Planetenzahnradhalterung 51, welche die linke Ausgangswelle 5 antreibt. Das Zahnrad 28 wird entweder abgebremst durch die Bremse 29 oder in Vorwärtsrichtung oder Rückwärtsrichtung durch die Pumpen-Motoreinheit der Transmission für Drehzahlsteigerung angetrieben und treibt seinerseits das Zahnrad 52 an, welches auf der Welle 53 befestigt ist. Diese Welle 53 treibt ihrerseits das Zahnrad 54 an, welches über das Zahnrad 55 das Ringzahnrad 46 des rechten zweiten Planetengetriebes

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antreibt. Das Zahnrad 52 dient über das Zahnrad 56 zum Antrieb des Ringzahnrades 50 des linken zweiten Planetengetriebes.

Wenn das Zahnrad 28 abgebremst wird, werden die Zahnräder 52 und 54 void, die Welle 53 abgebremst und dadurch werden die Ringzahnräder des rechten und linken sekundären Planetengetriebes stationär gehalten. Unter diesen Bedingungen drehen sich die rechten sekundären Planetenzahnräder 4"5 und die linken P lane ten ζ ahn räder 48 um ihre jeweiligen Ringzahnräder und bewirken eine geringe Drehzahl und eine hohe DrehmomentVervielfachung an den Ausgangswellen 4 und 5· Andererseits kann das Zahnrad 28 mit fein-variablen Geschwindigkeiten in Vorwärts- oder Rückwärts richtung gedreht werden und dann entsprechend die Ringzahnräder des zweiten Planetengetriebes drehen. Diese können zusammen mit den Motor- und Pumpeneinheiten und dem zwischengefügten ersten Planetengetriebe der Steuertransmission gewünschtenf alls die Drehzahl der AusgangsweIlen 4 und 5 über einen breiten Bereich variieren. Es ist ersichtlich, daß die Leistungseingangswelle 1 konstant die Pumpeneinheit der Transmission für Drehzahlsteigerung antreibt, welche infolge der exzentrischen Steuerung des Kugellaufrings der Pumpe den Antrieb zu der Motoreinheit und damit den Antrieb zum ersten Planetengetriebe und von dort zu dem zweiten Planetengetriebe variieren kann. Das Zahnrad 28 hingegen kann die Ringzahnräder des zweiten Planetengetriebes antreiben oder stationär halten. Dadurch können durch Beeinflussung der Exzentrizität der Pumpen-Motoreinheiten und Steuerung des Zahnrades 2 8 die Ausgangswellen stationär gehalten werden oder mit niedriger Drehzahl und hohem Drehmoment oder mit hoher Drehzahl mit geringerem Drehmoment angetrieben werden, und zwar jeweils mit Möglichkeit zur kontinuierlichen Drehzahlverstellung. Bei dieser Verbundtransmission erfolgt daher kein Schalten von Zahnrädern oder Betätigen einer Kupplung und daher kein Stoß in der Leistungszufuhr in dem Übertragungsgetriebe oder in dem Fahrzeug selbst. Es ist ersichtlich, daß mit fast ähnlichen Ergebnissen andere variable Antriebseinheiten anstelle der

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Motor- und Pumpeneinheiten für die Transmission verwendet werden können. Weiterhin iat ersichtlich, daß die Transmission dazu verwendet werden kann, um eine Ausgangsleistung für andere Zwecke als den Antrieb des Steuermechanismus eines Fahrzeuges zu erhalten.

Weiterhin ist es OffensichtIich₃ daß andere Planetengetriebe, beispielsweise ein drittes und viertes Planetengetriebe usw. gewünschtenfalls verwendet werden können, und es können auch andere Getriebeeinheiten ähnlich einem Planetengetriebe statt dessen eingefügt werden.

Bei diesem Verbundtransmissionssystem gibt es neben der Möglichkeit zur Einstellung der Eingangsleistung mindestens vier Einstellmöglichkeiten. Dies sind die drei Einstellungen der Exzentrizitäten der drei Pumpen und die Bremsung oder das Antreiben der Ringzahnräder der rechten und linken letzten Planetengetriebe. Gewünschtenfalls können drei weitere Einstellparameter hinzugefügt werden, indem eine selektive Einstellung der Exzentrizitäten der drei Motoren anstelle der verwendeten stationären Einstellung angewandt wird.Es ist offensichtlich, daß für den Betrieb einer solchen Transmission die verschiedensten Arten von Antriebssteuerungen verwendbar sind. In dem erwähnten US-Patent 3 368 425 wird beispielsweise eine geeignete servohydraulische Steuerung beschrieben, welche kontinuierlich die Drehzahl des Motors an einem Bezugswert in dem Steuerteil entsprechend der Einstellung der Drossel durch den Bedienenden nachführt. Es ist weiterhin ersichtlich, daß die Einstellung und Steuerung der Verbundtransmission auf verschiedenste Weise durchgeführt werden kann. Zur Veranschaulichung; wird nachstehend ein Beispiel für den Betrieb einer solchen Verbundtransmission erläutert.

Startstellung

Bei konstant zugeführter Eingangs leistung kann das Fahrzeug zum Stillstand gebracht und im Stand gehalten werden. Dies

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geschieht durch richtige Einstellung der Exzentrizität der Pumpen-Motoreinheiten, so daß die effektive Drehzahl des Ringzahnrades 2 3 die richtige Größe besitzt, um die effektive Drehzahl des Sonnenzahnrades 34 aufzuheben. Dabei wird die Bremse 29 betätigt, um die Drehmomentbelastung aufzunehmen, welche die Welle 27, Zahnrad 28, Zahnrad 52, Welle 53_S Zahnrad 54, Zahnräder 52 und 54 anhält und auch die letzten Ringzahnräder 55 und 56 anhält, so daß die Ausgangswellen 4 und 5 jetzt allein von den Sonneηζahnrädern der letzten Planetengetriebe angetrieben.werden. Da ständig Eingangs leistung zugeführt wird, werden die Sonnenζahnräder des ersten Planetengetriebesatzes ständig angetrieben, und es ist daher notwendig, die Drehung der Halterung der Planetenzahnräder aufzuheben, um die Sonnenzahnräder des zweiten Planetengetriebes anzuhalten. Dies wird dadurch erreicht, daß die Exzentrizität an den Pumpeneinheiten 33 und 34 geeignet abgeändert wird. Sie treiben dann die Motoreinheiten und die dort befestigten Ringzahnräder des ersten Planetengetriebesatzes so an, daß die effektive Drehzahl der Ringzahnräder auf den Planetenzahnrädern des ersten Planetengetriebesatzes gleich groß ist, um die effektive Drehzahl der SonneηZahnräder des ersten Planetengetriebesatzes aufzuheben. Daher drehen sich diese Planetenzahnräder um ihre eigenen Achsen, diese Achsen werden stationär gehalten und halten dadurch die Sonnenzahnräder des zweiten Satzes von Planetengetrieben stationär, so daß die Ausgangswellen 4 und 5 in der Haltestellung sind.

Anfahren und Fahrbetrieb

Zum Anfahren werden jetzt mit der zuvor beschriebenen Ausgangsstellung die Exzentrizitäten der Pumpeneinheiten 34 und 33 so geändert, daß sie die Drehzahl der Ringzahnräder erhöhen oder verringern, je nach dem, ob das Fahrzeug in Vorwärtsoder Rückwärtsrichtung angetrieben werden soll. Mit der Erhöhung der Drehzahl der Ringzahnräder der Planetengetriebe 38 und 37 in Vorwärts richtung werden diese eine Drehbewegung der Planetenzahnräder im ersten Planetengetriebesatz um ihre

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Sonnenzahnräder in Gang setzen. Dadurch werden die Sonnenzahnräder des zweiten Planetengetrxebesatzes gedreht und treiben die Planetenzahnräder des zweiten Planetengetrxebesatzes an zu einem Umlauf um die stationären Ringzahnräder mit geringer Drehzahl und hohem Drehmoment und setzen dadurch die Ausgangswellen in Bewegung. Bei einer geeigneten Drehzahl wird dieBremse 29 gelöst und gestattet den Antrieb des Motors 22 durch die Pumpe 9· Hierdurch erfolgt ein Antrieb der Ringzahnräder des zweiten Planetengetrxebesatzes durch das Planetengetriebe der Transmission für Drehzahlerhöhung. Daher wird jetzt das Planetengetriebe des zweiten Satzes sowohl durch das Ringzahnrad als auch durch das Sonnenzahnrad angetrieben. Die Drehzahlen dieser beiden Zahnräder können aber gemäß der Einstellung der Exzentrizität der drei Pumpeneinheiten eingestellt werden. Gewünschtenfalls können sie auch noch durch die Einstellung der Exzentrizität der drei Motoreinheiten eingestellt werden. Auf diese Weise kann das Fahrzeug gegebenenfalls in Verbindung mit einer Erhöhung der Eingangsleistung mit beliebig wählbaren Geschwindigkeiten angetrieben werden. Die Änderung von der Haltestellung zu den verschiedensten Geschwindigkeiten und zu einer erneuten Haltestellung wird erreicht mit konstanter Eingangsleistung und ohne Unterbrechung oder Stoß in der Zufuhr der Eingangsleistung zu der Last. Bei einem Wendemanöver ist es nur notwendig, die Stellungen der Exzentrizität der beiden Pumpeneinheiten der Steuertransmission so zu ändern, daß die Ausgangswellen mit verschiedenen Drehzahlen laufen. Die Umkehr der Drehrichtung wird erreicht durch Vergrößerung der Drehzahl des Ringzahnrades in der umgekehrten Richtung.

Vorstehend wurde eine bestimmte Ausführungsform einer hydromechanischen Transmission beschrieben. Es ist jedoch offensichtlieh, daß Änderungen und Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne den Umfang der dadurch gegebenen technischen Lehre zu verlassen.

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Ein geeigneter hydraulischer Servosteuerteil der allgemeinen Art entsprechend dem US-Patent 3 368 425 kann in geeigneter Weise angepaßt werden für die automatische Steuerung des vorbeschriebenen Steuer- und Antriebssystems. Dadurch wird während geringer Drehzahl bei hoher Traktionsleistung die Steuertransmission durch Abbremsen der Welle 27 von der Transmission 3 für Drehzahlerhöhung abgebremst, Bei höherer Fahrzeuggeschwindigkeit wird die Welle 27 freigegeben. Die Steuertransmission kann dann arbeiten und liefert einen beträchtlichen Anteil des Gesamtdrehzahlbereiehs. Die Steuerung des Fahrzeuges wrid erreicht mit Hilfe eines konventionellen Steuerrades, welches ein Signal unmittelbar an den Steuerteil gibt, um einen Sollwert für das Drehzahlverhältnis in den rechten und linken Pumpen-Motoreinheiten 33 und 3h zu erhalten und eine verschiedene Drehzahl an die Laufketten auf jeder Seite des Fahrzeuges zu vermitteln. Der Bedienende wählt dabei eine Betriebsart für das Antriebssystem aus, indem er Vorrichtungen zur Erzeugung eines Signals in dem Steuerteil verwendet, das die gewünschte Fahrtrichtung des Fahrzeuges vriedergibt. Nach der Auswahl dieses Fahrtsignals erzeugt der Bedienende ein Drosselsignal in dem Steuerteil entsprechend der erwünschten Drehzahl des Motors, beispielsweise durch Niederdrücken eines Gaspedals. Daraufhin stellt der Steuerteil kontinuierlich die Motordrehzahl auf einen Bezugswert ein, derjdurch die vom Bedienenden gewählte Drosselstellung gegeben ist. Ein Regelabweichungssignal zwischen der Bezugsdrehzahl und der Motordrehzahl stellt dann automatisch das übersetzungsverhältnis in der Transmission so nach, daß an den Laufketten des Fahrzeuges eine erwünschte PS-Leistung aufrecht erhalten wird. Die Ausgangsleistung bei jeder Motordrehzahl ist vorgegeben anhand der Kurven für Leistung, Drehzahl und Brennstoffverbrauch für einen bestimmten verwendeten Motor. Wenn das erste rechte Planetengetriebe 37 und das erste linke Planetengetriebe 38 den oberen Grenzwert ihres Drehzahlbereichs erreicht, wird die Bremse 29 gelöst. Dadurch wird ermöglicht, daß die Steuertransmission arbeitet und weiterhin die Ausgangsdrehzahl der hydrostatischen Ver-

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- 13 bundtransmission ermöglicht.

Pig. 3 ist eine schematische Darstellung eines hydraulischen Servosteuerteils, der so aufgebaut ist, daß er die oben beschriebenen Steuerfunktionen ergibt, Dieser Aufbau beinhaltet eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Drosselsignals, welches die gewünschte Drosseleinstellung der Kraftmaschine oder des Motors in dem Antriebssystem anzeigt. Weiterhin ist eine Vorrichtung enthalten zur Erzeugung eines Signals entsprechend einer gewünschten Fahrtrichtung des Fahrzeuges. Außerdem ist eine Vorrichtung vorgesehen, die auf das Drosselsignal und das Fahrtrichtungssignal anspricht und ein erstes und zweites Übersetzungsverhältnissignal in dem Antriebssystem erzeugt. Eine weitere Vorrichtung spricht auf dieses erste und zweite Drehzahlverhältnissignal an und stellt getrennt die Einstellung in der ersten und zweiten Pumpenmotoreinheit des Antriebssystems so nach, daß auf den gegenüberliegenden Seiten des Fahrzeuges an den Traktionseinrichtungen verschiedene Antriebsleistungen und Drehmomente zur Verfügung stehen. Fig. 3 zeigt, daß ein Drehzahlbezugssignal oder Drosseleingangssignal einem Steuerteil 60 über ein mechanisches Gestänge von einem Beschleunigungspedal zugeführt wird. Ein Niederdrükken des nicht gezeigten Beschleunigungspedals bewirkt eine Drehung eines Beschleunigungseingangsarms 6l in dem Steuerteil im Uhrzeigersinne, welcher mit einer Eingangswelle 62 verbunden ist. Die Eingangswelle 62 wird von dem Anschlag 63 abgezogen und durch eine Feder 6H gegen die Hemmung eines Ausgleichtopfes 65 (dash pot) bewegt, welcher in Reihe mit der Feder liegt. Die Aufgaben dieses Topfes 65 bestehen darin, vorübergehende Stöße in dem System zu verringern, die sich ergeben würden, wenn der Bedienende das Beschleunigungspedal plötzlich durchtreten oder loslassen würde. Die gegenläufige Bewegung der Eingangswelle 62 zurück zur Leerlaufstellung wird erreicht durch eine außen angebrachte nicht gezeigte Feder für das Besenleunigungspedal. Die Bewegung der Eingangswelle 62 wird an ein Ende einer Summierungestänge 66 weitergegeben. Dieses Ende ist entgegengesetzt dem Ende,

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welches das nachstehend erörterte Drehzahlmeßsignal erhält. Ein Drehzahlmeßsignal wird in dem Steuerteil erzeugt durch Betätigung eines Spulenventils 67. Eine hydraulische Druckverbindung 68 zu dem Steuerteil gestattet den Zutritt zu dem Zylinder 69 für die hydraulische Flüssigkeit von einer äußeren Pumpe mit positiver Auslenkung (positive displacement) (nicht gezeigt), deren Ausgangsströmung proportional der Drehzahl der Kraftmaschine ist. Ein erhöhter Zustrom der hydraulischen Flüssigkeit vergrößert den Druck auf das Spulenventil 67 und bewirkt, daß es sich gegen die Kraft einer Bezugsfeder 70 bewegt und eine Ausgangsgröße der Bewegung dem Ende der Summierungsstange 66 vermittelt, das entgegengesetzt dem Ende liegt, welches das Drosseleingangssignal erhält. Der Kolben 71 (pilot piston) erhält zwei Signale durch die Summierungsstange 66. Ein Signal ist proportional der gewünschten Motordrehzahl (Drosseleingangssignal entsprechend der Stellung des Beschleunigungspedals) und ein Signal ist proportional der Ist-Drehzahl des Motors. Die Differenz zwischen diesen beiden Signalen oder das Drehzahlfehlersignal bewirkt über einen Verbindungshebel 67' eine entsprechende Einstellung des Kolbens 71· Das unter Druck stehende öl von der Transmission tritt in den Steuerteil 60 über die Verbindung 72 ein und wird durch das dünnere Ende eines Leistungskolbens 73 (power piston) an den Kolben 71 entsprechend der schematischen Darstellung weitergegeben. Der Kolben 73 besitzt Bereiche mit verschiedenem Querschnitt und das kleinere Ende steht ständig unter dem Öldruck der Transmission. Aus dem schematisch dargestellten Verlauf des ölflusses ist ersichtlich, daß der Kolben 71 am großen Ende des Leistungskolbens 73 entweder öl zuführt oder entnimmt. Die Zufuhr von öl zu dem großen Ende des Leistungskolbens 73 bewegt den Kolben nach rechts. Die Entnahme von öl am großen Ende des Leistungskolbens 73 verschiebt den Kolben nach links. Bei Abwesenheit eines Drehzahlfehlersignals blockiert der Steuerkolben 71 den ölstrom zu beiden Enden des Leistungskolbens 73 und es erfolgt keine Änderung des Drehzahlverhältnisses oder Übersetzungsverhältnisses in der hydrostatischen Verbundtransmission. Wenn jedoch das Beschleu-

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nigungspedal niedergedrückt wird, um eine erhöhte Motordrehzahl zu erzwingen, bewegt die Summierungsstange 66 den Steuerkolben 71 nach rechts und führt dem großen Ende des Leistungskolbens 73 öl zu und bewegt ihn nach rechts. Dadurch wird momentan das Übersetzungsverhältnis erhöht. Bei erhöhtem Übersetzungsverhältnis und vergrößerter Drosselöffnung erhöht sich die Motordrehzahl. Dies bewirkt eine Bewegung des Spulenventils 67 nach links und eine Bewegung des Steuerkolbens 71 in der gleichen Richtung. Wenn sich der Steuerkolben 71 nach links bewegt, blockiert er zunächst den ölzufluß zur linken Seite des Leistungskolbens 73 und unterbricht damit eine weitere Erhöhung des Übersetzungsverhältnisses. Mit der weitergehenden Bewegung des Steuerkolbens 71 nach links wird der Abfluß an dem großen Ende des Leistungskolbens 73 geöffnet und diesem gestattet, sich nach links zu bewegen und das Übersetzungsverhältnis zu verringern. Es sei angenommen, daß der Leistungsbedarf des Fahrzeuges sich nicht verändert hat. Dann wird die Transmission wieder einen stationären Zustand herstellen mit erhöhter Geschwindigkeit des Motors und des Fahrzeuges und mit einem verringerten Übersetzungsverhältnis.

Der Leistungskolben 73 des Steuerteils erteilt einer Steuerplatte 74 eine lineare Bewegung in Abhängigkeit von der Motordrehzahl und der Stellung des BeschIeunigungspedals. Die Funktion der Steuerplatte 7^ besteht darin, eine einfache lineare Beziehung zwischen dem Ausgangssignal des Steuerteils und der Vielzahl von Betätigungsventilen 19 herzustellen, welche das Übersetzungsverhältnis in jeder der drei variablen hydrostatischen Einheiten in der Verbundtransmission einstellen. Die Steuerplatte 7¹J kann unmittelbar zwischen den Steuerteil und die hydrostatischen Einheiten eingefügt werden, um die Bewegung der Betätigungsventile 19 für jede Einheit mittels Kurvenscheibenelementen 75 bis 77 zu synchronisieren, welche zusammenwirken mit einzelnen Steuerstäben, die zu jeder dieser Einheiten führen. Insbesondere regelt das Kurvenscheibenelement 75 die Bewegung eines Steuerstabes 78. Dieser ist durch

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ein Gestänge mit Federspannung mit einem Steuerarmteil 79 verbunden zur Betätigung der Yenti!vorrichtung 19 in den Pumpeneinheiten 33 und 3^ der Steuertransmission 3. In entsprechender Weise wirkt der Kurvenscheibenteil 76 zusammen mit dem Steuerstab 80 zur Betätigung der Ventilvorrichtung 19 in der Pumpeneinheit 9 der Transmission 2 zur Erhöhung der Drehzahl. Der Kurvenscheibenteil 77 regelt die Bewegung des Steuerstabes 8l zur Betätigung der nicht-gezeigten hydraulischen Ventilvorrichtung, welche die Bremse 29 in der Transmission zur Erhöhung der Drehzahl betätigt. Da in der Kurvenscheibendrehung der Steuerplatte 7^ alle Kombinationen der Drehzahlen und der Drehrichtungen enthalten sind, ist an dem Steuerteil eine Antriebswahlvorrichtung 82 vorgesehen, welche den Bedienenden befähigt, die verschiedenen Bereiche für Vorwärtsbewegung, Leerlauf oder Rückwärtsbewegung auszuwählen. Zur Veranschaulichung sind in dieser Ausführungsform sechs Wahlmöglichkeiten vorgesehen und mit "Hohe Geschwindigkeit rückwärts (WR), rückwärts (R), Leerlauf (N), vorwärts (F), Schieben-Anfahren (PS) und Ziehen (T)" bezeichnet. Das lineare Ausgangssignal des Leistungskolbens 73 wird in Abhängigkeit von der Stellung eines Bereichs-Steuergestänges 83 in dem Steuerteil in Richtung und Größe umgewandelt. In den Geschwindigkeitsbereichen für Vorwärtsfahrt oder Rückwärtsfahrt befindet sich die hydrostatische Verbundtransmission solange im Leerlauf, wie sich der Leistungskolben 73 ganz rechts befindet. Wenn sich der von Hand von dem Bedienenden eingestellte Bereichwähler 84 in der Stellung für die Vorwärtsfahrt befindet, wird durch den Hub des Lelstungskolbens 73 eine Bewegung der Oberfläche der Kurvenscheibe 85 bewirkt, die zu einer Bewegung des Ausgangs des Steuerteils von N nach F führt. Wenn Rückwärtsfahrt oder Rückwärtsfahrt mit hoher Geschwindigkeit gewählt wird, bewegt sich der Ausgang des Steuerteils zwischen N und R oder WR. In der Betriebsart Leerlauf oder Schieben-Anfahren betätigt die Kurvenscheibe 85 auf dem Bereichs-übertragungsgestänge 83 einen ümleitungskolben 86, der zwischen dem Leistungskolben 73 und dem Steuerkolben 71 angeordnet ist. Im Leerlauf wird der Leistungskolben hydraulisch rechts gehal-

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ten und wird nicht beeinflußt durch die Stellung des Beschleunigungspedals oder durch die Motordrehzahl. In ähnlicher Weise wird beim Schieben-Anfahren der Leistungskolben links gehalten und für das Anfahren wird das übersetzungsverhältnis auf seinen Mindestwert herabgesetzt. Bei dem Betrieb in gerader Vorwärtsfahrt oder gerader Rückwärtsfahrt bewegt sich der Steuerarm 79 vor und zurück, um die Pumpeneinheiten 33 und3¹^ in gleicher Weise so zu betätigen, wie es durch das Signal des Steuerteils und den Ausgang der Steuerplatte gegeben ist. Wenn der Bedienende jedoch das Steuerrad dreht, wird an die Steuerplatte ein Steuersignal gegeben. Dies bewirkt ein Schwenken des Steuerarms, welcher dann eine größere Verschiebung an der einen Betätigungsventilvorrichtung 19 als an der anderen bewirkt. Dadurch werden die Übersetzungsverhältnisse auf entgegengesetzten Seiten des Fahrzeuges variiert. Bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten wird es möglich, ein Steuersignal einzuführen, das groß genug ist, um zu bewirken, daß eine Traktionseinrichtung ihre Richtung relativ zu der anderen umkehrt. Dadurch kann das Fahrzeug eine Schwenkung um seine vertikale Achse auf der Stelle ausführen.

Im vorstehenden ist eine bestimmte Ausführungsform einer hydromechanischen Transmission und ihre Arbeitsweise in einem Kraftübertragungssystem beschrieben. Es ist jedoch offensichtlich, daß im Rahmen der gegebenen technischen Lehre Abänderungen und Modifikationen vorgenommen werden können.

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Claims

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- 18 Patentansprüche

\ 1. Verbundtrans mis s ion, dadurch gekennzeich- ^—'n et, daß sie eine erste Transmission (2) mit steuerbarer Eingangsleistung und einer steuerbaren beliebig variierbaren und umkehrbaren Ausgangsleistung besitzt und eine zweite Transmission (3) aufweist mit einer steuerbaren rechten und linken Vorrichtung, die ebenfalls beliebig variierbar und umkehrbar ist, sowie rechte und linke durch diese Ausgangsleistung angetriebene Getriebe, rechte und linke Planetengetriebe, Vorrichtungen zum Antrieb der Sonnenräder durch diese rechten und linken Getriebe mit steuerbarer Änderung durch die rechte und linke Kraftvorrichtung, eine Vorrichtung zum Antrieb der Ringzahnräder durch die beliebig variierbare und umkehrbare Ausgangsleistung und angeschlossene rechte und linke Planetengetriebe zum Antrieb rechter und linker AusgangsweIlen (4, 5).

2. Transmission nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß sie eine Vorrichtung zum selektiven Bremsen des Ringzahnrades des Planetengetriebes oder zum Antrieb des Ringzahnrades bei steuerbaren beliebig variierbaren Drehzahlen besitzt.

3. Transmission nach Anspruch 2, dadurch gekennz ei c h η et, daß die beliebig variierbare und steuerbare Transmission (2) fluidische Pumpen- und Motoreinheiten besitzt, wobei die Pumpe und der Motor durch geschlossene fluidische Kreise verbunden sind, Pumpe und Motor umkehrbar sind und mindestens die Pumpe Vorrichtungen (9) zur Veränderung der Abgabe von Strömungsmittel an den Motor, besitzt.

¹J. Transmission nach Anspruch 3, dadurch g e k e η η zeichnet , daß da3 Planetengetriebe enthält: ein erstes Planetengetriebe mit einem Sonnenrad (40, ¹Il), das mit der Antriebsvorrichtung (1), (31), (32) verbunden ist,

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und dessen Ringzahnrad (37, 38) zum Antrieb durch eine Motoreinheit (35j 36) verbunden ist und ein zweites Planetengetriebe, dessen Sonnenrad (44, 49) durch die Planetenzahnräder (42, ^3) des ersten Planetengetriebes angetrieben ist und wobei die Planetenzahnräder (45, 48) dieses zweiten Planetengetriebes jeweils zum Antrieb der Ausgangswelle (4, 5) verbunden sind und die Vorrichtung zur Abbremsung oder zum Antrieb des Ringzahnrades das Ringzahnrad (46, 50) des zweiten Planetengetriebes antreibt.

5. Transmission nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Antrieb des Ringzahnrades mit steuerbaren Drehzahlen eine beliebig variierbare und steuerbare Pumpen- und Motoreinheit (20) enthält, die mit der Antriebsvorrichtung (1) verbunden ist.

6. Transmission nach Anspruch 2, dadurch gekennzei chnet , daß die zweite Transmission (3) einen doppelten Antrieb von der ersten Transmission besitzt mit einer steuerbaren beliebig variierbaren Transmiesionsvorrichtung zwischen dem doppelten Antrieb, wobei einer der Antriebe mit der Eingangswelle und der andere Antrieb mit der Welle für beliebig variierbare Ausgangsdrehzahl verbunden ist.

7. Transmission nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die steuerbaren und beliebig variierbaren Vorrichtungen der ersten Transmission (2) und der zweiten Transmission (3) eine durch einen fluidischen Kreis miteinander verbundene fluidische Pumpen* und Motoreinheit (9, 33» 3*0 besitzen, wobei «indestens die Puepeneinheit so steuerbar ist, daß ihre Abgabe von Strömungsmittel zu ihrer Motoreinheit variiert werden kann.

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