DE102015223249A1 - Method for controlling a continuously variable transmission - Google Patents
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- F16H61/40—Control of exclusively fluid gearing hydrostatic
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- F16H61/20—Preventing gear creeping ; Transmission control during standstill, e.g. hill hold control
- F16H2061/205—Hill hold control, e.g. with torque converter or a friction device slightly engaged to keep vehicle stationary
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- F16H61/20—Preventing gear creeping ; Transmission control during standstill, e.g. hill hold control
- F16H2061/207—Preventing gear creeping ; Transmission control during standstill, e.g. hill hold control by neutral control
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- F16H2312/04—Holding or hillholding
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines stufenlosen Getriebes, das ein Kerngetriebe (3) mit einer hydrostatisch-mechanischen Leistungsverzweigung, ein dem Kerngetriebe (3) vorgeschaltetes Wendegetriebe (2) mit zwei Fahrtrichtungskupplungen (KV, KR) zur Schaltung von zwei Fahrtrichtungen, und ein dem Kerngetriebe (3) nachgeschaltetes Bereichsgetriebe (4.1) mit mindestens zwei Bereichskupplungen (K1, K2) zur Schaltung unterschiedlicher Fahrgeschwindigkeitsbereiche aufweist, wobei bei Fahrzeugstillstand automatisch in Teilneutral geschaltet wird, wobei alle Fahrtrichtungskupplungen (KV, KR) geöffnet werden und eine Bereichskupplung (K1, K2) geschlossen wird.The invention relates to a method for controlling a continuously variable transmission, comprising a core transmission (3) with a hydrostatic-mechanical power split, a reversing gear (2) with two direction-of-travel clutches (KV, KR) upstream of the core transmission (3) for switching two directions of travel, and a range gearbox (4.1) connected downstream of the core gearbox (4.1) with at least two range couplings (K1, K2) for switching different vehicle speed ranges, automatically switched to partially neutral when the vehicle is stationary, all range couplings (KV, KR) being opened and an area clutch (K1 , K2) is closed.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines stufenlosen Getriebes, das ein Kerngetriebe mit einer hydrostatisch-mechanischen Leistungsverzweigung, ein dem Kerngetriebe vorgeschaltetes Wendegetriebe mit zwei Fahrtrichtungskupplungen zur Schaltung von einer Fahrtrichtung Vorwärtsfahrt und einer Fahrtrichtung Rückwärtsfahrt, und ein dem Kerngetriebe nachgeschaltetes Bereichsgetriebe mit mindestens zwei Bereichskupplungen zur Schaltung unterschiedlicher Fahrgeschwindigkeitsbereiche aufweist, wobei dieses Getriebe auch als hydrostatisch-mechanisches Leistungsverzweigungsgetriebe mit sekundärer Koppelung bezeichnet wird. The invention relates to a method for controlling a continuously variable transmission comprising a core transmission with a hydrostatic-mechanical power split, a reversing gear with two directional couplings upstream of the core transmission for shifting from one direction of forward travel and one direction of reverse travel, and a range transmission connected downstream of the core transmission with at least two range clutches for switching different driving speed ranges, said transmission is also referred to as a hydrostatic-mechanical power split transmission with secondary coupling.
Stufenlose Getriebe mit hydrostatisch-mechanischer Leistungsverzweigung kommen bevorzugt bei Baumaschinen zur Anwendung, beispielsweise bei Radladern und Agrarmaschinen, wie Ackerschleppern und Erntemaschinen. Bei derartigen Getrieben wird die stufenlos verstellbare Übersetzung eines hydrostatischen Kraftübertragungszweiges mit dem hohen Wirkungsgrad eines mechanischen Kraftübertragungszweiges kombiniert, was bei entsprechend abgestimmten Übersetzungen der beiden Kraftübertragungszweige des Kerngetriebes und der Übersetzungsstufen des Bereichsgetriebes ein Gesamtgetriebe mit über den gesamten Fahrgeschwindigkeitsbereich stufenlos verstellbarer Übersetzung und mit relativ hohem Wirkungsgrad ergibt. Infinitely variable transmissions with hydrostatic-mechanical power split are preferably used in construction machines, for example in wheel loaders and agricultural machines, such as agricultural tractors and harvesters. In such transmissions, the continuously variable transmission of a hydrostatic power transmission branch is combined with the high efficiency of a mechanical power transmission branch, which at correspondingly tuned translations of the two power transmission branches of the core gear and the gear ratios of the range gearbox a total transmission with over the entire vehicle speed range infinitely variable transmission and relatively high efficiency results.
Ein stufenloses Getriebe der eingangs genannten Bauart ist beispielsweise aus der
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zur Steuerung eines stufenlosen Getriebes zu schaffen, bei welchem die Teilneutral-Funktion weiter verbessert ist. The present invention has for its object to provide a method for controlling a continuously variable transmission in which the partial neutral function is further improved.
Die Aufgabe wird mit einem, auch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs aufweisenden Verfahren gelöst. The object is achieved with a, even the characterizing features of the main claim having method.
Erfindungsgemäß wird die Teilneutral-Funktion, welche auch als Teilneutral oder Hillholder-Funktion bezeichnet wird, automatisch immer dann eingeschaltet, wenn sich das Fahrzeug im Stillstand befindet und somit die Ausgangswelle des Getriebes still steht. Vorzugsweise ist dabei gleichzeitig eine Bereichskupplung zur Schaltung eines Fahrgeschwindigkeitsbereiches geschlossen. In Teilneutral werden automatisch die zwei Fahrtrichtungskupplungen im Öffnungssinne angesteuert und im Öffnungssinne gehalten, so dass diese kein Drehmoment mehr übertragen können. Zusätzlich sind in diesem Zustand die Förder- und Schluckvolumina der Hydrostatmaschinen eines hydrostatischen Kraftübertragungszweiges des Kerngetriebes auf ihre Stillstandswerte eingestellt und werden dort gehalten. In diesem Zustand ist die Energieaufnahme des Getriebes reduziert. Dabei sind die beiden Fahrtrichtungskupplungen dann in jedem Fall geöffnet, wodurch das Kerngetriebe von der Triebwelle des Antriebsmotors entkoppelt ist. Dadurch können Arbeitsgeräte, die an die mit der Eingangswelle des stufenlosen Getriebes in Triebverbindung stehenden Nebenabtriebe angeschlossen sind, verlustarm von dem Antriebsmotor angetrieben werden. According to the invention, the partial neutral function, which is also referred to as a neutral or hillholder function, automatically switched on whenever the vehicle is at a standstill and thus the output shaft of the transmission is stationary. Preferably, at the same time an area clutch for switching a driving speed range is closed. In partially neutral, the two directional control clutches are automatically controlled in the opening direction and held in the opening direction, so that they can no longer transmit torque. In addition, in this state, the delivery and absorption volumes of the hydrostatic machines of a hydrostatic power transmission branch of the core transmission are set to their standstill values and are held there. In this state, the power consumption of the transmission is reduced. The two directional control clutches are then open in any case, whereby the core gearbox is decoupled from the drive shaft of the drive motor. As a result, implements that are connected to the power take-offs that are in drive connection with the input shaft of the continuously variable transmission can be driven by the drive motor with little loss.
Bei im Öffnungssinne betätigten Fahrtrichtungskupplungen werden die mit der Sekundärseite dieser Kupplungen verbundenen Massen wie beispielsweise der Stirnradstufen, Planetenträger, Planetenräder, der Sonne und der hydrostatischen Pumpe nicht mehr angetrieben und benötigen somit keine Energie mehr. Da im Stillstand die hydrostatische Pumpe, auch erste Hydrostatmaschine genannt, ohnehin auf einem Winkel von Null Grad steht und somit das geförderte Volumen Null ist, ergibt sich dadurch keine weitere Auswirkung auf den Antriebsstrang. Da jedoch eine Bereichskupplung zur Schaltung eines Fahrgeschwindigkeitsbereiches geschlossen ist, wird der Kraftschluss der Fahrzeugräder zum Getriebe aufrechterhalten. Vorzugsweise ist der hydrostatische Motor, auch zweite Hydrostatmaschine genannt, auf 44° Schwenkwinkel und die hydrostatische Pumpe auf Null Grad Schwenkwinkel eingestellt. Durch die, bis auf die systemübliche Leckage, hydraulisch dichte Verbindung der beiden hydrostatischen Einheiten besteht eine nahezu unendlich kleine Übersetzung. Das Fahrzeug bleibt dadurch auch in steilen Steigungen stehen trotz der geöffneten Fahrtrichtungskupplungen. When operated in the opening sense direction clutches connected to the secondary side of these couplings masses such as the spur gear, planet carrier, planetary gears, the sun and the hydrostatic pump are no longer driven and thus need no more energy. Since at standstill the hydrostatic pump, also called the first hydrostatic machine, is in any case at an angle of zero degrees and thus the delivered volume is zero, this results in no further effect on the drive train. However, since an area clutch for switching a vehicle speed range is closed, the adhesion of the vehicle wheels to the transmission is maintained. The hydrostatic motor, also called the second hydrostatic machine, is preferably set to a 44 ° swivel angle and the hydrostatic pump to a zero-degree swivel angle. Due to the hydraulically sealed connection of the two hydrostatic units, apart from the usual system leakage, there is an almost infinitely small ratio. The vehicle thus remains in steep climbs despite the open direction of travel couplings.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Zustand Teilneutral und hier insbesondere das Öffnen der Fahrtrichtungskupplungen nach Ablauf einer Stillstandsdauer oder nach Anforderung eines Energiesparmodus automatisch ohne weiteren Eingriff vom Fahrer eingeschaltet. In a further embodiment of the invention, the state becomes partially neutral and in particular the opening of the direction-of-travel couplings after the expiration of a standstill period or as required an energy-saving mode automatically switched on without further intervention by the driver.
Das Verfahren gemäß der Erfindung bezieht sich auf ein an sich bekanntes stufenloses Getriebe eines Fahrzeugs, das ein Kerngetriebe mit einer hydrostatisch-mechanischen Leistungsverzweigung, ein dem Kerngetriebe vorgeschaltetes Wendegetriebe mit zwei Fahrtrichtungskupplungen zur Schaltung von zwei Fahrtrichtungen, und ein dem Kerngetriebe nachgeschaltetes Bereichsgetriebe mit mindestens zwei Bereichskupplungen zur Schaltung unterschiedlicher Fahrgeschwindigkeitsbereiche aufweist, welches auch als hydrostatisch-mechanisches Leistungsverzweigungsgetriebe mit sekundärer Koppelung bezeichnet wird. The method according to the invention relates to a per se known continuously variable transmission of a vehicle comprising a core transmission with a hydrostatic-mechanical power split, a nuclear transmission upstream reversing gear with two directional couplings for switching two directions of travel, and a downstream of the core transmission range transmission with at least two Area clutches for switching different driving speed ranges, which is also referred to as hydrostatic-mechanical power split transmission with secondary coupling.
Bei eingeschalteter Teilneutral-Funktion wird das Fahrzeug aufgrund der über die geschlossene Bereichskupplung, vorzugsweise zur Schaltung des niedrigen Fahrgeschwindigkeitsbereichs hergestellte Triebverbindung der Ausgangswelle mit dem Kerngetriebe sowie der Einstellung der Förder- und Schluckvolumina der Hydrostatmaschinen des hydrostatischen Kraftübertragungszweiges des Kerngetriebes auf die Stillstandswerte getriebeintern über den hydraulisch blockierten hydrostatischen Kraftübertragungszweig an einem Wegrollen gehindert. With the sub-neutral function switched on, the vehicle is geared to the standstill values via the hydraulic via the output shaft connected to the core gear and the adjustment of the delivery and absorption volumes of the hydrostatic machines of the hydrostatic power transmission branch of the core transmission via the closed range clutch, preferably for switching the low speed range Blocked hydrostatic power transmission branch prevented from rolling away.
Falls die Förder- und Schluckvolumina der Hydrostatmaschinen des hydrostatischen Kraftübertragungszweiges ihre Stillstandswerte innerhalb einer Neutralfunktion noch nicht erreicht haben, werden diese Stillstandswerte nach dem Einschalten der Teilneutral-Funktion eingestellt. Zugleich wird dann die Bereichskupplung zur Schaltung des niedrigen Fahrgeschwindigkeitsbereichs geschlossen. If the delivery and intake volumes of the hydrostatic machines of the hydrostatic power transmission branch have not yet reached their standstill values within a neutral function, these standstill values are set after the partial neutral function has been switched on. At the same time, the range clutch is then closed to switch the low vehicle speed range.
Die Teilneutral-Funktion kann durch die manuelle Betätigung eines speziellen Bedienungselementes, wie beispielsweise eines Kipphebels oder eines Kippschalters, in eine Aus-Position abgeschaltet werden. Alternativ wird die Teilneutral-Funktion immer dann abgeschaltet, wenn sich der Fahrerwunsch auf eine Abtriebsdrehzahl am Getriebe ungleich Null ändert. Dies kann beispielsweise auch dadurch erkannt werden, dass eine Gegenrichtung mit dem Fahrschalter oder einem richtungsabhängigen Fahrpedal angewählt wird. Nach dem Erkennen wird eine der Fahrtrichtungskupplungen im Schließsinne betätigt, wodurch anschließend automatisch angefahren werden kann. Es besteht auch die Möglichkeit, dass der Fahrer erst mit dem Fahrschalter über neutral den Zustand quittiert und eine gewünschte Fahrtrichtung neu anwählt. Es besteht auch die Möglichkeit, dass durch ein einmaliges Betätigen des Bremspedals oder weiterer Bedienelemente die Teilneutralfunktion wieder ausgeschaltet wird. Ebenso besteht die Möglichkeit, dass die Teilneutralfunktion ausgeschaltet wird durch eine Aktivierung der Fahrzeugbetriebsbremse wie zum Beispiel einer Achsbremse oder einer Parkbremse zur Absicherung des Fahrzeuges, damit der Fahrer den Zustand zur Kenntnis nimmt. Der Übergang von Neutral nach Teilneutral kann auch automatisch nach einer zuvor definierten Wartezeit erfolgen. The partial neutral function can be switched off by the manual operation of a special operating element, such as a rocker arm or a toggle switch, in an off position. Alternatively, the part-neutral function is always switched off when the driver's request changes to an output speed on the transmission not equal to zero. This can also be recognized, for example, by selecting an opposite direction with the travel switch or a direction-dependent accelerator pedal. After detection, one of the directional control clutches is actuated in the closing direction, which can then be approached automatically. There is also the possibility that the driver only acknowledges the condition with the travel switch via neutral and re-selects a desired travel direction. There is also the possibility that the partial neutral function is switched off again by a single actuation of the brake pedal or other operating elements. It is also possible that the partial neutral function is turned off by activating the vehicle service brake such as an axle brake or a parking brake to protect the vehicle so that the driver notes the condition. The transition from neutral to partially neutral can also take place automatically after a predefined waiting time.
Es wird angemerkt, dass auch vorgesehen sein kann, die Teilneutral-Funktion automatisch auszuschalten, sobald der Fahrer durch entsprechende Betätigung des Fahrtrichtungs-Bedienungselementes die Neutralfunktion deaktiviert. It is noted that it may also be provided to automatically switch off the part-neutral function as soon as the driver deactivates the neutral function by corresponding actuation of the direction-control operating element.
Zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung mit zwei Ausführungsbeispielen beigefügt. In dieser zeigt To further illustrate the invention, the description is a drawing attached to two embodiments. In this shows
In
Das stufenlose Getriebe
Die Eingangswelle
Die erste Vorgelegewelle
Eine zum Ausgleich von Leckageverlusten eines hydrostatischen Kraftübertragungszweiges
Das eingangsseitige Losrad
Der hydrostatische Kraftübertragungszweig
Die Hydrostatwelle
Ein weiteres drehfest auf der Hydrostatwelle
Das Festrad
Die Drehmomentverteilung und Drehmomentsummierung innerhalb des Kerngetriebes
Der Drehmomentanteil des Hohlrades
Die weitere Kraftübertragung in die Ausgangswelle
Bei geschlossener zweiter Bereichskupplung K2 erfolgt die Drehmomentverteilung und Drehmomentsummierung derart innerhalb des Stufenritzel-Planetengetriebes
In
Die zweite Ausführungsform des stufenlosen Getriebes
Bei geschlossener dritter Bereichskupplung K3 erfolgt die Drehmomentverteilung und Drehmomentsummierung innerhalb des Kerngetriebes
Das Steuerungsverfahren gemäß der Erfindung sieht nun eine Teilneutral-Funktion vor, die automatisch selbstständig eingeschaltet wird, wenn sich das Fahrzeug im Stillstand befindet. Bei eingeschalteter Teilneutral-Funktion ist vorgesehen, dass alle Fahrtrichtungskupplungen KV, KR geöffnet werden und/oder geöffnet gehalten werden, dass die Förder- und Schluckvolumina der Hydrostatmaschinen
Bei aktivierter Neutralfunktion des Getriebes sind alle Bereichskupplungen K1, K2; K1, K2, K3 geöffnet, so dass keine Antriebsverbindung zwischen dem Kerngetriebe
Damit der Fahrer sich einerseits auf die Bedienung der an die Nebenabtriebe PTO1, PTO2 angeschlossenen Arbeitsgeräte konzentrieren kann und zugleich eine selbsttätige sowie verbrauchsgünstige Arretierung des Arbeitsfahrzeugs wünscht, wird im Stillstand des Fahrzeugs automatisch die erfindungsgemäße Teilneutral-Funktion eingeschaltet. Nach dem Einschalten der Teilneutral-Funktion werden die Fahrtrichtungskupplungen KV, KR geöffnet gehalten, wenn sie bei aktivierter Neutralfunktion schon geöffnet sind, und die Bereichskupplung K1 zur Schaltung des niedrigen Fahrgeschwindigkeitsbereichs wird geschlossen. Wenn bei aktivierter Neutralfunktion eine der Fahrtrichtungskupplungen (KV oder KR) geschlossen ist, wird die betreffende Fahrtrichtungskupplung (KV oder KR) zunächst geöffnet. So that the driver can concentrate on the one hand on the operation of the power take-offs PTO1, PTO2 connected implements and at the same time wants an automatic and low-consumption locking of the work vehicle, the inventive part-neutral function is automatically switched on when the vehicle is stationary. After the partial neutral function has been switched on, the direction-of-travel clutches KV, KR are kept open when they are already open when the neutral function is activated, and the range clutch K1 for switching the low vehicle speed range is closed. If one of the directional control clutches (KV or KR) is closed when the neutral function is activated, the relevant direction-of-travel clutch (KV or KR) is first opened.
Da die Ausgangswelle
Wenn sich das Arbeitsfahrzeug an einem steilen Gefälle befindet, kann sich dennoch leckagebedingt ein langsames Bergabkriechen des Arbeitsfahrzeugs einstellen. Da das Kerngetriebe
Nach dem Ausschalten der Teilneutral-Funktion, beispielsweise indem der Fahrer durch eine entsprechende Betätigung eines Fahrtrichtungs-Bedienungselementes einen Fahrerwunsch eingibt, werden die der vorgegebenen Fahrtrichtung entsprechende Fahrtrichtungskupplung (KV oder KR) und die zum Fahrzeugzustand passende Bereichskupplung K1, K2; K1, K2, K3 zur Schaltung des jeweiligen Fahrgeschwindigkeitsbereichs geschlossen. Der Fahrzeugzustand wird hierbei anhand des Quotienten aus Abtriebsdrehzahl des Getriebes
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1.1, 1.2 1.1, 1.2
- Stufenloses Getriebe Stepless transmission
- 2 2
- Wendegetriebe Reverse gear
- 3 3
- Kerngetriebe core gear
- 4.1, 4.2 4.1, 4.2
- Bereichsgetriebe range transmission
- 5 5
- Antriebsmotor, Verbrennungsmotor Drive motor, internal combustion engine
- 6 6
- Triebwelle drive shaft
- 7 7
- Drehschwingungsdämpfer torsional vibration dampers
- 8 8th
- Eingangswelle input shaft
- 9 9
-
Festrad an der Eingangswelle
8 Fixed wheel on the input shaft8th - 10 10
-
Losrad auf der Eingangswelle
8 Idler gear on the input shaft8th - 11 11
- Speisepumpe feed pump
- 12 12
-
Erste Vorgelegewelle des Wendegetriebes
2 First countershaft of the reversinggearbox 2 - 13 13
-
Festrad an Vorgelegewelle
12 Fixed gear tocountershaft 12 - 14 14
-
Losrad auf Vorgelegewelle
12 Idler gear oncountershaft 12 - 15 15
-
Zweite Vorgelegewelle des Wendegetriebes
2 Second countershaft of the reversinggearbox 2 - 16 16
-
Festrad an Vorgelegewelle
15 Fixed gear tocountershaft 15 - 17 17
-
Eingangsseitiges Losrad im Kerngetriebe
3 Input side idler gear in thecore gearbox 3 - 18 18
- Stufenritzel-Planetengetriebe Step-pinion planetary gear
- 19 19
- Erstes Sonnenrad First sun wheel
- 20 20
- Zweites Sonnenrad Second sun wheel
- 21 21
- Planetenträger planet carrier
- 22 22
- Planetenrad, Stufenritzel Planetary gear, stepped pinion
- 23 23
- Hohlrad ring gear
- 24 24
- Hydrostatischer Kraftübertragungszweig Hydrostatic power transmission branch
- 25 25
- Erste Hydrostatmaschine First hydrostatic machine
- 26 26
-
Erste Hydrostatwelle, Hydrostatwelle von Hydrostatmaschine
25 First hydrostat wave, hydrostat wave ofhydrostatic machine 25 - 27 27
- Zweite Hydrostatmaschine Second hydrostatic machine
- 28 28
-
Zweite Hydrostatwelle, Hydrostatwelle von Hydrostatmaschine
27 Second hydrostat wave, hydrostat wave ofhydrostatic machine 27 - 29 29
- Stellelement actuator
- 30 30
-
Ausgangsseitiges Losrad im Kerngetriebe
3 Output side idler gear in thecore gearbox 3 - 31 31
-
Koaxiale Getriebewelle des Kerngetriebes
3 Coaxial transmission shaft of thecore gearbox 3 - 32 32
-
Festrad an Getriebewelle
31 Fixed gear to gearshaft 31 - 33 33
-
Festrad an Hydrostatwelle
28 Fixed wheel onHydrostatwelle 28 - 34 34
-
Festrad an Hydrostatwelle
28 Fixed wheel onHydrostatwelle 28 - 35 35
-
Erste Vorgelegewelle von Bereichsgetriebe
4.1 ,4.2 First countershaft of range gearbox4.1 .4.2 - 36 36
-
Losrad auf Vorgelegewelle
35 Idler gear oncountershaft 35 - 37 37
-
Festrad an Vorgelegewelle
35 Fixed gear tocountershaft 35 - 38 38
-
Zweite Vorgelegewelle von Bereichsgetriebe
4.1 ,4.2 Second countershaft of range gearbox4.1 .4.2 - 39 39
-
Losrad auf Vorgelegewelle
38 Idler gear oncountershaft 38 - 40 40
-
Festrad an Vorgelegewelle
38 Fixed gear tocountershaft 38 - 41 41
-
Dritte Vorgelegewelle von Bereichsgetriebe
4.2 Third countershaft of gearbox4.2 - 42 42
-
Losrad der dritten Vorgelegewelle
41 Idler gear of thethird countershaft 41 - 43 43
-
Festrad der dritten Vorgelegewelle
41 Fixed gear of thethird countershaft 41 - 44 44
- Ausgangswelle output shaft
- 45 45
-
Festrad an Ausgangswelle
44 Fixed wheel tooutput shaft 44 - K1 K1
- Erste Bereichskupplung First range clutch
- K2 K2
- Zweite Bereichkupplung Second range clutch
- K3 K3
- Dritte Bereichskupplung Third range clutch
- KR KR
- Fahrtrichtungskupplung für Rückwärtsfahrt Directional clutch for reversing
- KV KV
- Fahrtrichtungskupplung für Vorwärtsfahrt Travel direction clutch for forward travel
- PTO1 PTO1
- Erster Nebenabtrieb First power take-off
- PTO2 PTO2
- Zweiter Nebenabtrieb Second power take-off
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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Legal Events
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