CH618245A5

CH618245A5 -

Info

Publication number: CH618245A5
Application number: CH104877A
Authority: CH
Inventors: Hemmo Hermannes Johanne Ludoph; Petrus Henricus Van Deursen
Original assignee: Doorne S Transmissie Bv Van
Priority date: 1976-02-09
Filing date: 1977-01-28
Publication date: 1980-07-15
Also published as: DK53977A; PL115160B1; JPS5298862A; FR2340487B1; SE432137B; DD128039A5; AR212874A1; NL162183B; US4094203A; LU76715A1; BE851192A; FR2340487A1; NL7601287A; SE7701366L; DE2703488C2; JPS5818547B2; IE45088L; IT1072741B; ATA83777A; SU686639A3

Description

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PATENTANSPRÜCHE

1. Antrieb mit einem Antriebsmotor und einem stufenlosen Getriebe mit einem über mindestens zwei Keilriemenscheiben laufenden Keilriemen, wobei die gegenseitigen Abstände der konischen Scheiben der Keilriemenscheiben hydraulisch einstellbar sind, und mit einer Pumpe zur Förderung der das Übersetzungsverhältnis regelnden, hydraulischen Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (20) vom Antriebsmotor angetrieben wird, und dass eine Kupplung (9) zwischen dem Antriebsmotor und dem Getriebe mittels der von der Pumpe (20) geförderten Flüssigkeit betätigbar ist, die über ein Reduzierventil (39) und ein in Abhängigkeit vom geförderten Flüssigkeitsdruck regelbares Steuerventil (37) zur Kupplung (9) geführt wird.

2. Antrieb nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Überlaufventil (31), das den Druck der von der Pumpe (20) geförderten Flüssigkeit regelt, wobei die Abfuhrleitung (32) des Überlaufventils (31) mit dem Steuerventil (37) verbunden ist, welches sich oberhalb eines bestimmten Flüssigkeitsdruckes in der Abfuhrleitung (32) des Überlaufventils (31) öffnet.

3. Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Überlaufventil (31) in Abhängigkeit vom Übersetzungsverhältnis einstellt.

4. Verfahren zum Betrieb des Antriebs nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhr der Flüssigkeit zur Kupplung (9) durch das Reduzierventil (39) geregelt und durch das Steuerventil (37) in Abhängigkeit vom Druck der von der Pumpe (20) geförderten Flüssigkeit so gesteuert wird, dass die Kupplung (9) nur erregt wird, wenn der Flüssigkeitsdruck für das Funktionieren des Getriebes ausreicht.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck der von der Pumpe (20) geförderten Flüssigkeit durch ein Überlaufventil (31) geregelt wird, und dass das Steuerventil (37) geöffnet wird, wenn Flüssigkeit durch das Überlaufventil (31) in einem gewissen Mass abgeführt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Überlaufventil (31) in Abhängigkeit vom Übersetzungsverhältnis gesteuert wird.

Die Erfindungen beziehen sich auf einen Antrieb gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zum Betrieb des Antriebs.

Bei einem solchen Antrieb ist es notwendig, dass genügend hydraulische Flüssigkeit unter Druck zur Regelung des Getriebes vorhanden ist, bevor das Getriebe mechanisch belastet wird. Würde das Getriebe mechanisch belastet, bevor die konischen Scheiben der Riemenscheiben durch Flüssigkeitsdruck zueinander hin geschoben werden, so würde es beschädigt.

Um einen Flüssigkeitsdruck aufzubauen, bevor das Getriebe vom Antriebsmotor belastet wird, ist es möglich, die Pumpe, welche die hydraulische Flüssigkeit zur Regelung des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes fördert, mit einem gesonderten Motor anzutreiben, der eher als der Antriebsmotor eingeschaltet wird und später als der Antriebsmotor ausgeschaltet wird.

Ein Nachteil des gesonderten Motors zum Antrieb der Pumpe ist die dabei vorhandene Gefahr, dass dieser Motor vorzeitig ausser Betrieb gerät, z.B. durch einen Defekt, wodurch das Getriebe beschädigt werden kann. Sogar wenn beim Wegfallen des Flüssigkeitsdruckes der Antriebsmotor ausgeschaltet wird, wird das Getriebe noch einige Zeit durch das Auslaufen des Antriebsmotors bzw. der angetriebenen Vorrichtung infolge der Massenträgheit belastet.

Den Erfindungen liegt die Aufgabe zugrunde, einen Antrieb zu schaffen, bei dem dieser Nachteil vermieden und mit einer verhältnismässig einfachen Ausbildung, in zuverlässiger Weise immer Flüssigkeitsdruck zur Regelung des Getriebes vorhanden ist, solange dieses mechanisch belastet wird.

Die erfindungsgemässen Lösungen dieser Aufgabe sind Gegenstand der Patentansprüche 1 und 4. Damit wird erreicht, dass nach dem Einschalten des Antriebsmotors anfangs nur die Pumpe angetrieben wird, während das Getriebe vom Antriebsmotor entkuppelt ist. Sobald dann ein genügend grosser Flüssigkeitsdruck im hydraulischen System zur Regelung des Getriebes aufgebaut ist, wird die Kupplung mittels des Steuerventils mit von der Pumpe geförderter Flüssigkeit gespeist, die mittels des Reduzierventils genau auf einem vorbestimmten optimalen Druck für die Kupplung gehalten wird. Wenn der Antriebsmotor ausgeschaltet wird, fördert die Pumpe keine Flüssigkeit mehr, wodurch der Flüssigkeitsdruck im Regelmechanismus für das Getriebe zu fallen anfängt. Dabei wird der Antrieb mittels des Steuerventils entkuppelt, während noch einige Zeit ein gewisser Flüssigkeitsdruck vorhanden bleibt, was während des Auslaufens der vom Antrieb angetriebenen Vorrichtung notwendig ist.

Vorzugsweise wird der Druck der von der Pumpe geförderten Flüssigkeit durch ein Überlaufventil geregelt und das Steuerventil geöffnet, wenn Flüssigkeit durch das Überlaufventil in einem gewissen Mass abgeführt wird. Wenn das Überlaufventil sich zu öffnen anfängt, d. h., wenn genügend Flüssigkeitsdruck von der Pumpe aufgebaut ist, wird durch das Überlaufventil Flüssigkeit abgeführt, worin ein bestimmter, verhältnismässig niedriger Druck aufgebaut werden kann. Dieser Flüssigkeitsdruck kann zum Öffnen eines Steuerventils benutzt werden, so dass Flüssigkeitsdruck zur Kupplung geführt werden kann. Die durch das Überlaufventil abgeführte Flüssigkeit kann auch zum Schmieren des Antriebes benutzt werden, so dass diese Schmierung erfolgt, bevor Flüssigkeit zur Kupplung geführt wird, während diese Schmierung keinen Einfluss auf den von der Pumpe aufgebauten Druck hat. Beim Ausschalten des Antriebsmotors wird der Förderdruck abfallen, wodurch keine Flüssigkeit mehr durch das Überlaufventil abgeführt wird, während über einige Zeit Flüssigkeitsdruck zur Regelung des Getriebes vorhanden bleibt. In der Abfuhrleitung des Überlaufventils wird jedoch der Flüssigkeitsdruck schnell dadurch abfallen, dass eine Öffnung z.B. zum Schmieren in dieser Leitung vorhanden ist. Infolge dieses Druckabfalls wird mittels des Steuerventils die Kupplung entkuppelt.

Zweckmässig wird der Druck der Regelflüssigkeit für das Getriebe in Abhängigkeit vom Übersetzungsverhältnis gesteuert. Die Variation des Förderdrucks der Pumpe, die davon die Folge ist, hat durch die Anwesenheit des Reduzierventils keinen nachteiligen Einfluss auf die Wirkung der hydraulisch betätigten Kupplung.

Weiter kann der Druck der von der Pumpe geförderten Flüssigkeit mittels eines Überlaufventils geregelt werden,

wobei die Abfuhrleitung des Überlaufventils mit dem Steuerventil verbunden ist, welches Steuerventil sich oberhalb eines bestimmten Flüssigkeitsdruckes in der Abfuhrleitung des Überlaufventils öffnen kann.

Das Überlaufventil kann einstellbar sein, und zwar in Abhängigkeit vom Übersetzungsverhältnis des Getriebes,

wobei die Einstellung des Flüssigkeitsdrucks des Getriebes keinen Einfluss auf den Betätigungsdruck für die Kupplung durch das Vorhandensein des Reduzierventils hat.

Der erfindungsgemässe Antrieb kann beispielsweise mit einem Elektromotor als Antriebsmotor verwendet werden.

Eine Verwendung mit einem Antriebsmotor anderer Art ist aber selbstverständlich ebensogut möglich.

Im folgenden wird, unter Hinweis auf die Zeichnung, ein s

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Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Antriebes und des Betriebsverfahrens näher beschrieben.

Die Figur zeigt schematisch ein stufenloses Getriebe, versehen mit Riemenscheiben 1 und 2. Die Riemenscheibe 1 ist versehen mit einer fest auf der Eingangswelle 5 des Getriebes befestigten konischen Scheibe 3 und einer konischen Scheibe 4, die axial verschiebbar über diese Welle 5 angeordnet ist. Zur Steuerung der axial verschiebbaren konischen Scheibe 4 ist diese Scheibe als Kolben in einem fest mit der Welle 5 verbundenen Zylinder 6 ausgebildet. Über die Leitung 7 kann Flüssigkeit zu dem Zylinderraum 8 zugeführt und von diesem weggeführt werden, um die konische Scheibe 4 axial zu verschieben. Die Welle 5 ist über eine mechanische Kupplung 9 mit einer Welle 10 kuppelbar, die mit dem in der Figur nicht dargestellten Antriebsmotor verbunden ist. Zur hydraulischen Betätigung der Kupplung 9 ist eine Zufuhrleitung 11 vorhanden.

Die Riemenscheibe 2 besteht aus einer fest mit der Ausgangswelle 12 verbundenen konischen Scheibe 13 und einer axial über diese Welle verschiebbaren konischen Scheibe 14, welche konische Scheibe integral mit einem Zylinder 15 ausgebildet ist, der mittels eines fest mit der Welle 12 verbundenen Kolbens 16 einen Zylinderraum 17 umschliesst, in dem zum axialen Verschieben bzw. Ausüben einer axialen Kraft auf die konische Scheibe 14 ein Druck aufgebaut werden kann. Dazu ist eine Flüssigkeitsleitung 18 mit dem Zylinderraum 17 verbunden.

Über die beiden Riemenscheiben 1 und 2 läuft ein Keilriemen 19.

Der Antrieb ist ferner mit einer Pumpe 20 versehen, die unmittelbar von dem nicht dargestellten Antriebsmotor, der mit der Welle 10 verbunden ist, angetrieben wird. Die von der Pumpe 20 geförderte Flüssigkeit steht über die Leitungen 21 und 18 unmittelbar mit dem Zylinderraum 17 in Verbindung, so dass in Abhängigkeit von dem geförderten Druck auf den Keilriemen 19 eine Kneifkraft durch die konischen Scheiben 13 und 14 ausgeübt wird. Zum Einstellen des Übersetzungsverhältnisses wird mittels eines Regelventils 22 Flüssigkeit zum Zylinderraum 8 geführt bzw. aus dem Zylinderraum 8 abgeführt.

Das Regelventil 22 weist einen Schieber 51 auf, der verschiebbar ist zwischen einer Stellung, in der Flüssigkeit aus der Leitung 21 zur Leitung 7 geführt wird und einer Stellung, in der Flüssigkeit aus der Leitung 7 zur Flüssigkeitsabfuhrleitung 52 geführt wird und über diese Leitung 52 zum Behälter 44. Auf der einen Seite ist der Schieber 51 durch die Schraubenfeder 53 belastet und auf der anderen Seite wird von dem Hebel 24 eine Kraft ausgeübt.

Die wirksame Fläche der Zylinder-Kolbeneinheit 4, 6 ist grösser als die wirksame Fläche der Zylinder-Kolbeneinheit 15,16, so dass bei gleichem Flüssigkeitsdruck in den Zylinderräumen 8 und 17 die Kneif kraft der konischen Scheiben 3, 4 der Riemenscheibe 1 grösser als die Kneifkraft der konischen Scheiben 13, 14 der Riemenscheibe 2 ist. Der Keilriemen 19 wird dadurch mit grossem Laufdurchmesser über die Riemenscheibe 1 bzw. mit kleinem Laufdurchmesser über die Riemenscheibe 2 laufen. Wenn die Stellung des Schiebers 51 derart ist, dass die Flüssigkeit aus dem Zylinderraum 8 über die Leitungen 7 und 52 abgeführt wird, wird wegen des beibehaltenen Flüssigkeitsdruckes im Raum 17 der Laufdurchmesser des Keilriemens 19 über die Riemenscheibe 2 zunehmen und über die Riemenscheibe 1 abnehmen. Durch Beibehaltung des Regelventils 22 in einer bestimmten Gleichgewichtslage kann ein bestimmtes Übersetzungsverhältnis zwischen der primären Welle 5 und der sekundären Welle 12 eingestellt werden.

Das Regelventil 22 wird mittels eines Hebels 24 betätigt, der an einem Ende mechanisch mit der konischen Scheibe 14 verbunden ist, und zwar derart, dass bei axialer Verschiebung der konischen Scheibe 14 das Ende 25 des Hebels 24 verschoben wird. Dazu ist ein Stangenmechanismus 26, 27, 28 vorgesehen, wobei die Stange 26 mit einem Aufnehmer 29 versehen ist, der mit einer Nut 50 zusammenwirkt, die an dem integral mit der konischen Scheibe 14 verbundenen Zylinder 15 gebildet ist. Bei Verschiebung der konischen Scheibe 14 wird die Stange 26 sich verschieben, ebenso wie ein Hebel 27, der über eine Stange 28 das Ende 25 des Hebels 24 verschiebt. Durch Verschiebung des anderen Endes 30 des Hebels 24 kann das Übersetzungsverhältnis des Getriebes eingestellt werden.

Wenn dieses Ende 30 in eine bestimmte Stellung gebracht ist, wird mittels des Ventils 22 Flüssigkeit zu dem Zylinderraum 8 zugebührt bzw. aus diesem abgeführt werden, bis eine stabile Gleichgewichtslage erhalten ist, bei der durch die Leitung 7 keine Flüssigkeit gefördert wird und daher der Inhalt des Zylinderraumes 8 konstant bleibt.

Zur Regelung des Druckes der von der Pumpe 20 geförderten Flüssigkeit ist ein Regelventil 31 vorhanden, das als Überlaufventil ausgebildet ist. Das Ventil 31 weist einen Steuerschieber 54 auf, der auf der einen Seite (in der Figur die Unterseite) durch den Flüssigkeitsdruck in der Leitung 21 und auf der anderen Seite durch die Schraubenfeder 34 belastet wird. Wenn in der Leitung 21 genügend Druck vorhanden ist, wird das Überlaufventil 31 Flüssigkeit über die Leitung 32 abführen. Der in der Leitung 21 vorhandene Flüssigkeitsdruck ist von dem Übersetzungsverhältnis abhängig, und zwar dadurch, dass das Überlaufventil 31 über den Stangenmechanismus 26, 27, 33 und die Schraubenfeder 34 abhängig von der axialen Stellung der konischen Scheibe 14 der Riemenscheibe 2 eingestellt wird. In der Abfuhrleitung 32 des Überlaufventils 31 wird ein Druck aufgebaut, der selbstverständlich niedriger als der Druck in der Leitung 21 ist. Dadurch ist es möglich, das Getriebe über die Leitung 35 zu schmieren und über die Leitung 36 ein Steuerventil 37 zu steuern, das Flüssigkeit über die Leitung 11 zur Kupplung 9 zuführen kann. Bei genügendem Flüssigkeitsdruck in der Leitung 36 wird das Steuerventil 37 eine Verbindung zwischen der Leitung 11 und der Leitung 38 herstellen, in welcher letztgenannten Leitung der genau bestimmte, mittels des Reduzierventils 39 geregelte Druck vorhanden ist, welcher Druck zur Betätigung der Kupplung 9 optimal ist. Das Steuerventil 37 ist mit einem Schieber 55 versehen, der auf einer Seite durch eine Schraubenfeder 56 und auf der anderen Seite durch den Flüssigkeitsdruck in der Leitung 36 belastet ist. Das Reduzierventil 39 wird über die Leitung 40 mit Flüssigkeit aus der Leitung 21 gespeist, welche Flüssigkeit auf einen für die Betätigung der Kupplung 9 optimalen Druck gebracht wird. Das Reduzierventil 39 und das Steuerventil 37 sind mit einer Flüssigkeitsabfuhrleitung 57 versehen, durch die Flüssigkeit zum Behälter 44 abgeführt werden kann. Ausserdem ist eine Leitung 41 vorhanden, durch die Flüssigkeit von der Leitung 32 zur Zufuhrleitung 42 der Pumpe 20 abgeführt werden kann. Im Kanal 41 ist ein federbelastetes Rückschlagventil 43 vorgesehen. Der Druck, bei dem das Rückschlagventil 43 sich öffnet, muss selbstverständlich grösser sein als der Druck, der nötig ist, um das Steuerventil 37 zu betätigen.

Ausserdem ist ein Flüssigkeitsbehälter 44 vorhanden, in den verschiedene Abfuhrleitungen münden und aus denen über das Filter 45 Flüssigkeit mittels der Pumpe 20 angesaugt wird.

Die Wirkung der Vorrichtung ist wie folgt. Wenn der in der Zeichnung nicht dargestellte Antriebsmotor gestartet wird,

wird dieser sowohl die Welle 10 als auch die Pumpe 20 antreiben. Die Kupplung 9 befindet sich dabei im entkuppelten Zustand. Durch die Pumpe 20 wird in der Leitung 21 ein Druck aufgebaut, der ebenfalls im Zylinderraum 17 vorhanden ist und abhängig von der Stellung des Schiebers 51 des Regelventils 22 im Zylinderraum 8. Durch den Flüssigkeitsdruck im Zylinderraum 17 wird die konische Scheibe 14 zur Scheibe 13

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der Riemenscheibe 2 geschoben, wodurch der Keilriemen 19 auf Spannung gebracht wird.

Sobald der Keilriemen 19 auf die erforderliche Spannung gebracht ist, hat der Flüssigkeitsdruck in der Leitung 21 die gewünschte Höhe erreicht und das Überlaufventil 31 beginnt Flüssigkeit über die Leitung 32 abzuführen. Die erforderliche Kneifkraft, die die konischen Scheiben 13,14 der Riemenscheibe 2 ausüben müssen, um die erforderliche Spannung des Keilriemens 19 zu erwirken, ist abhängig von der Grösse des Berührungsbogens zwischen der Riemenscheibe 2 und dem Keilriemen 19 und folglich von dem jeweiligen Übersetzungsverhältnis des Getriebes. Dieses Übersetzungsverhältnis wird über den Aufnehmer 29 und den Stangenmechanismus 26,27, 33 in eine bestimmte Vorspannung der Feder 34 des Überlaufventils 31 umgesetzt.

Nachdem der erforderliche Flüssigkeitsdruck in der Leitung 21 vorhanden ist, wird - wie erwähnt - über das Überlaufventil 31 Flüssigkeit zur Leitung 32 geführt. Dadurch wird zunächst über die Leitung 35 das Getriebe an den gewünschten Stellen mit Flüssigkeit zum Schmieren versehen. Bei genügender Flüssigkeitszufuhr zur Leitung 32 wird sodann in dieser

Leitung 32 ein Druck aufgebaut, der bei gewisser Höhe das Steuerventil 37 öffnet. Das Steuerventil 37 wird also erst geöffnet, nachdem sowohl der Flüssigkeitsdruck für die hydraulische Einstellung der Riemenscheiben ausreicht als s auch die Schmierflüssigkeit an den gewünschten Stellen zugeführt wird.

Im beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Betätigung des Schiebers 51 des Regelventils 22 derart, dass abhängig von der Stellung des Endes 30 des Hebels 24 ein bestimmtes Übersetzungsverhältnis eingestellt wird. Die Betätigung des Schiebers 51 kann jedoch auf jede gewünschte Weise erfolgen. Die Stellung des Schiebers 51 kann sowohl von dem Vergleich eines gewünschten (eingestellten) Wertes mit einem in der Vorrichtung gemessenen Wert, wie das Übersetzungsverhältnis (im Ausführungsbeispiel), die Ausgangsdrehzahl (der Welle 12), usw., als auch von dem Vergleich eines gewünschten Wertes mit einem ausserhalb der Vorrichtung gemessenen Wert, wie eine von der angetriebenen Vorrichtung verrichtete Leistung, abhängig sein. Der Schieber 51 kann dabei auch elektromagnetisch betätigt werden, z.B. durch ein elektronisch berechnetes Signal.

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1 Blatt Zeichnungen