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Hydraulisch gesteuertes, automatisches und stufenloses Keilriemengetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge
Die Erfindung'betrifft ein hydraulisch gesteuertes, automatisches und stufenloses Keilriemengetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bestehend aus je einem antreibenden und einem angetriebenen Keilriemenscheibenpaar, von welchem je eine Scheibenhälfte an der Welle unverdrehbar und axial unverrückbar befestigt und je eine Scheibenhälfte an der Welle unverdrehbar, jedoch axial verschiebbar angeordnet ist, wobei eine Feder vorgesehen ist, die die verschiebbare Scheibenhälfte gegen die unverrückbare Scheibenhälfte drückt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Steuerung des Abstandes zwischen den Scheibenhälften in einem automatisch wirkenden Keilrie- mengetriebe entsprechend zwei Faktoren, u. zw. der jeweils vorhandenen Motorleistung und dem gleichzeitig vorherrschenden Fahrwiderstand zu gestalten.
Es sind Lösungen bekannt, bei welchen zur Erzeugung und Regelung des zur Steuerung dienenden Flüssigkeitsdruckes eine Förderpumpe verwendet wird, in deren Umlaufleitung eine Drosselstelle oder ein Überströmventil eingebaut ist, dessen Querschnitt bzw. Belastung verändert wird, u. zw. z. B. über einen doppelarmigen Hebel, auf dessen einen Hebelarm ein mit der als Steuerfaktor gewählten Drehzahl synchron bewegter Fliehkraftregler wirkt und dessen Drehpunkt mit der Hand oder durch einen auf der Treibradwelle angebrachten Drehmomentfühler verstellt wird.
Um diese Einrichtung noch einfacher, billiger und betriebssicherer zu gestalten, wird gemäss der Erfindung vorgeschlagen, statt der Anwendung eines Fliehkraftreglers den Faktor der Motorleistung, der in einem festen Verhältnis zur Drehzahl steht, zur Druckregelung in der Weise heranzuziehen, dass in der Druckleitung der Förderpumpe ein konstanter Drosse'querschnitt angeordnet wird, mit dessen Hilfe ein Druck entsteht, der bei gleichbleibendem Drosselquerschnitt von der in der Zeiteinheit durcha-eDressten Flüssig- keitsmenge abhängt. Nachdem die Fördermenge der Flüssigkeitspumpe zu deren Drehzahl im Verhältnis steht, wird der Flüssigkeitsdruck bei gleichbleibendem Drosselquerschnitt mit der Dreh- zahl, d. h. mit der Motorleistung verhältnismä- ssig steigen oder sinken.
Die Korrektur dieses Druckes durch Verminderung der Drosselung entsprechend dem vorherrschenden Fahrwiderstand kann am einfachsten von Hand aus oder automatisch durch einen auf das Abtriebsdrehmoment ansprechenden Drehmomentfühler erfolgen.
Hiezu ist erfindungsgemäss zur Erzeugung und Regelung des zur Steuerung-verwendeten Flüssigkeitsdruckes, entsprechend der Antriebsdrehzahl oder dem Antriebsdrehmoment und dem vorherrschenden Fahrwiderstand, eine mit dem Antriebsmotor bzw. mit der antreibenden Keilriemenscheibenwelle oder mit der angetriebenen Keilrie- menscheibe synchron bewegte Flussigkeltsförder- pumpe vorgesehen, die sowohl mit ihrer Saugleitung als auch mit ihrer Druckleitung mit dem Arbeitsmittelbehälter verbunden ist, wobei jedoch in der Druckleitung der freie Flüssigkeits- rückfluss zum Zwecke der Druckerzeugung mittels einer Querschnittsverengung gedrosselt ist,
welche Drosselung entsprechend dem jeweiligen Fahrwiderstand entweder von Hand aus oder durch einen auf das Abtriebsdrehmoment ansprechenden Drehmomentfühler beeinflussbar ist, in der Weise, dass zur Steuerung des Kolbens, der zur Verstellung des Keilriemengetriebes dient, der Oldruck mittels einer Querschnittsveränderung des Flüssigkeitsrückflusses verändert wird, und hiedurch eine Veränderung des Obersetzungsver- hältnisses im Keilriemengetriebe eintritt.
Die Fig. 1-3 stellen einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dar, u. zw. zeigen Fig. 1 schematisch den Flüssigkeitskreislauf mit einer starren Drosselstelle und mit einem Kurzschlussventil, Fig. 2 im Schnitt ein Drosselventil mit veränderbarem Durchlassquerschnitt, das gleichzeitig auch als Druckbegrenzung wirkt und Fig. 3 ein Keilriemengetriebe, in welchem die Förderpumpe zum Antriebsmotor synchron angetrieben wird und deren Drosselventil mit einem Drehma- mentfühler und hievon unabhängig mit dem Bremspedal verstellt wird.
Wie der zur Steuerung des Keilriemengetriebes verwendete Druck erfindungsgemäss erzeugt und
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schematisch.leitung 2 als auch mit ihrer Druckleitung 3 mit dem Arbeitsmittelbehälter 4 verbunden. Die
Druckleitung ist auch mit dem Servozylinder 5 verbunden, dessen Kolben 6 gegen eine Feder 7 wirkt.
In der Druckleitung 3 vor dem Arbeitsmittel- behälter 4 ist eine den freien Rückfluss hemmende starre Querschnittsverengung 8 vorgesehen und zwischen der Saug-und Druckleitung der För- derpumpe sind zwei Rückflussleitungen 9 und
10 als Kurzschlussleitungen vorhanden, wobei in der Rückflussleitung 10 ein verstellbares Durch- flussventil 11 angeordnet ist, mit dem der Durch- fluss ganz abgesperrt bzw. mehr oder weniger freigegeben werden kann, während in der andern
Rückflussleitung 9 ein auf den gewünschten ma- ximalen Druck einstellbares, federbelastetes über- strömventil 12 angeordnet ist.
Durch die konstante Drosselung 8 in der
Druckleitung wird, wenn die Pumpe fördert, oel geschlossenem Durchflussventil 11 ein Druck ent- stehen, der, nachdem der wirksame Drosselquer- schnitt konstant ist, von der in der Zeiteinheit durch die Drosselstelle durchgepressten Flüssig- keitsmenge abhängen, d. h. in stetem Verhältnis zur Drehzahl der Förderpumpe bzw. zur Dreh- zahl der die Förderpumpe antreibenden Welle stehen wird. Durch diese Anordnung ist also die automatische Druckregelung entsprechend der
Drehzahl gesichert. Die Korrektur dieses Druckes durch Druckminderung entsprechend dem Fahr- widerstand kann durch mehr oder weniger weites öffnen des Durchlassquerschnittes des Durch- lassventiles 11 erreicht werden.
Erfindungsgemäss können zur Druckbeeinflus- sung zwei oder mehr Kurzschlussleitungen mit eingebauten, verstellbaren Durchlassventilen ver- wendet werden, die voneinander unabhängig entsprechend verschiedenen Regelfaktoren bett- tigt werden können, u. zw. das eine nur mit der Hand und das andere durch einen Drehmomentfühler. Auch können die einzelnen Bauteile 8, 11 bzw. 12 miteinander vereinigt werden, u. zw. zu einem im Sinne der Durchflussquerschn ; ttsver- grösserung verstellbaren, im Sinne der Durchflussquerschnittsverminderung begrenzten Drosselventil, oder können, wie in Fig. 2 als weiteres Beispiel gezeigt ist, auch so ausgeführt werden, dass sie mehrere Aufgaben, wie Drosselung, Druckkorrektur und Druckbegrenzung gleichzeitig erfüllen können.
Die den Durchfluss drosselnde Querschnittsverengung wird mit der Bohrung 13 und mit der sich darin befindlichen konischen Düsennadel 14 erreicht. Die Düsennadel 14 ist in dem axial beweglichen Düsenträger 15 gelagert und kann mit ihrem Gewinde 16 aus diesem mehr oder wenger herausgeschraubt werden. Der Düsenträger 15
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wünschen maximalen Druck entsprechend eingestellt werden kann, axial belastet und seinc axiale Bewegung in Richtung der Wirkung der
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durch denso dass der Düsenträger 15 gegen die Wirkung der Feder 17 im Sinne der Durchflussquerschnitts- vergrösserung sowohl mit Hilfe der Hebel 19 uni
20 als auch, von diesen unabhängig, durch den auf die Düsennadel 14 wirkenden Flüssig druck verschoben werden kann.
Der Hebel 19 kann entweder mit der Hand oder gleichzeitig auch zwangsläufig mit einem Steuerorgan ver- stellt werden und der Hebel 20 kann auch durch ein an und für sich bekanntes temperaturempfindliches Organ, einen Thermostaten, beeinflusst werden, um den durch die Drosselung bedingten Druck auch dann konstant zu halten, wenn s ch die Viskosität des Druckmittels bei grösseren Tem peraturschwankungen verändert.
In Fig. 3 ist eine Anordnung als Beispiel für das erfindungsgemässe Keilriemengetriebe gezeigt.
Der Motor 21 treibt über die lösbare Kupplung 22 die Welle 23 der antre : Senden Riemensche. - ben an, von welchen die eine Scheibenhäfte 24 auf der Welle unverdrehbar und unverrückbar befestigt ist, wogegen die andere Scheibenhälft' 25 auf der Welle mittels des Bolzens 26 und des Schlitzes 27 unverdrehbar, jedoch axial verschiebbar und in Richtung der fixen Scheibenhälfte durch die Feder 28 konstant belastet ist. Zwischen bei den Scheibenhälften liegt der Keilriemen 29.
Die angetriebene Welle 30 ist auf zwei Kugellagern 31, 32 gelagert und trägt ebenfalls eine auf der Welle 30 unverdrehbar und unverrückbar befestigte Scheibenhälfte 33 und eine unverdrehbare, aber axial verschiebbare Scheibenhälfte 34. die in Richtung der fixen Scheibenhälfte ebenfalls durch eine Feder 35 belastet ist. Diese Sekundärfeder 35 überwiegt die Primärfeder 28, so dass
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angetriebenen Keilriemenscheiben auf dem grössten, und zwischen den antreibenden Scheiben auf dem kleinsten Laufradius zu laufen, wodurch die grösste Untersetzung gesichert ist.
In der Bohrung 36 der Hohlwelle 30 ist ein Servo kolben 37 angeordnet, der mit der verschiebbaren Scheibenhälfte 34 durch den Bolzen 38 verbunden ist, so dass bei Oldruckwirkung auf den Kolben, sobald dieser die Spannung der Feder 35 überschreitet, die Scheibenhälfte 34 ge-
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derbzw. von der Fixscheibe 33 entfernt wird, wodurch der Keilriemen mit Hilfe der nunmehr wirksam gewordenen Primär feder 28 seinen Laufradius zwischen den Sekundärscheiben verringert und zwischen den antreibenden Scheiben vergrö- ssert, wodurch entsprechend dem Öldruck das Untersetzungsverhältnis verringert wird. Das das Fahrzeug bewegende Rad 39 wird von der Sekundärwelle 30 über die Kettenzahnräder 40 und 41 und die Kette 42 angetrieben.
Die Flüssigkeitsförderpumpe 43 wird über die Zahnräder 44, 45 von der Motorwelle angetrie-
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hälter 48 in Verbindung steht, ist ein Drosselventil 49 nach Fig. 2 angeordnet, das gleichzeitig auch als Druckbegrenzung wirkt. Vor dem Drosselventil ist die Druckleitung über die Rohrleitung 51 mit dem Druckraum 52 der Hohlwelle 30 verbunden.
In dieser Anordnung werden der Arbeitsmit- teldruck stets verhältnismässig zu der Motordrehzahl und das Übersetzungsverhältnis im Keilriemengetriebe durch den Druck des Mediums bestimmt sein.
Nachdem beim Fahren mit derselben Drehzahl auf Steigung eine grössere Untersetzung erforderlich ist als beim Fahren mit derselben Drehzahl auf der Ebene, ist es im praktischen Fahrbetrieb notwendig, diese noch entsprechend der Enderung des Fahrwiderstandes durch Druckverminderung zu korrigieren. Zu dieser Korrektur des Druckes wird der wirksame Ventilquerschnitt des Drosselventils 49 mittels des Drosselventilhebels 50 entweder durch den Fahrer mit der Hand"ver- stellt, oder durch einen auf das Antriebsdrehmoment ansprechenden Drehmomentfühler 53 automatisch beeinflusst.
Hiebei kann die Verbindung' zwischen dem Gestänge 54 und dem Drosselventilhebel 50 so ausgebildet werden, dass das Drosselventil auch mit der Hand unabhängig vom Drehmomentfühler verstellt werden kann, welche Möglichkeit besonders im Fahrbetrieb beim überholen von Fahrzeugen grossen praktischen Nutzen aufweist.
Nachdem in dieser Anordnung das überset- zungsverhältnis im Keilriemengetriebe eine Funktion der Motordrehzahl in dem Sinne ist, dass eine Motordrehzahlerhöhung Untersetzungsverminderung und umgekehrt zur Folge hat, wird bei Auffahrt des Fahrzeuges von der Ebene auf eine Steigung durch den erhöhten Fahrwiderstand die Motordrehzahl bei gleicher Drosselklappenstellung abnehmen und durch den hiedurch bedingten Druckabfall das Untersetzungsverhältnis im Getriebe erhöht, so dass die Motordrehzahl sich hiedurch wieder erhöhen kann.
Wenn umgekehrt der Fahrwiderstand abnimmt, wird die Drehzahl des Motors bei gleicher Drosselklappenstellung zunehmen, wodurch die Verminderung des Untersetzungsverhältnisses gesteuert wird.
Wenn jedoch der Fahrwiderstand soweit anwächst, dass das bei der hiedurch verminderten Motordrehzahl vorhandene Motordrehmoment nicht mehr ausreichen würde, wie z. B. beim Befahren von starken Steigungen oder beim Anfahren auf Steigungen, muss das Verhältnis zwischen Motordrehzahl und Obersetzungsverhält- nis entsprechend geändert werden, was entweder mit der Hand oder automatisch durch einen Drehmomentfühler durchgeführt werden kann.
Nachdem bei Verminderung der Drehzahl der Abbau des Druckes nur durch den Drosselquerschnitt erfolgen kann, wird diese wenn auch geringe Verzögerung beim schnellen Abbremsen des Fahrzeuges verhindern können, dass der Keilriemen während des kurzen Ausrollens bereits in die zum Anfahren notwendige Untersetzungslage gebracht wird.
Um dies auch im angeführten Fall zu sichern, kann das Drosselventil 49 durch das Bremspedal 56 über die Welle 19 (bzw. Hebel 19) und die mittels des Düsenträgers 15 verschiebbare Düsennadel 14 verstellt werden, so dass beim Bremsen der Druckabbau in der Druckleitung 47 durch Vergrösserung des Drosselquerschnittes beschleu- nigt wird. Hiedurch wird die Keilriemenuntersetzung in rascher Weise auf den gewünschten höheren Gesamtübersetzungsbetrag gebracht, da. ja eine Verschiebung des Kolbens 37 unter den Federkräften der Feder 35 eine derartige Verän-
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In der Fig. 3 ist ein Keilriemengetriebe für den Antrieb eines Rades mit einem Keilriemen gezeigt.
Die Erfindung kann aber ebenso in Keilriemengetrieben für Mehrradantrieb mit mehreren Keilriemen verwendet werden.
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