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Hydraulischer Fahrzeugantrieb Es sind Schaltgetrieheanordnungen für
Fahrzeuge bekannt, bei welchen ein vorgeschalteter hydrodynamischer Wandler die
Umschaltung der einzelnen Schaltstufen mit Klauenkupplungen, auch solchen mit gerundeten
oder abgeschrägten Klauen gestattet, ohne daß man wie bei einem gewöhnlichen Kraftfahrzeug
auch nocheineReibungskupplung hinzunehmen müßte.
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Bei diesen Anordnungen wird in der Regel zwischen Antriebsmotor und
Schaltgetriebe der Wandler eingeschaltet, manchmal allerdings auch das Schaltgetriebe
zwischen Wandler und Antriebsmotor. Dadurch, daß man den Wandler unwirksam macht,
entweder durch Entleerung oder durch Längsverschiebung eines seiner Teile, ist es
möglich, die Kraftübertragung zwischen dem weiterlaufendenAntriebsmotor und dem
Fahrzeug zum Zwecke der Getriebeumschaltung zu unterbrechen, gegebenenfalls sogar
die noch mit Schwung mitlaufenden Getriebeteile nach Lösen der ersten Klaue abzubremsen,
um das Kuppeln mittels der zweiten Klaue zu erleichtern.
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Es zeigt sich hierbei die Schwierigkeit, daß ein solcher hydrodynamischer
Wandler nicht ohne weiteres auf ein bestimmtes Ühersetzungsverhältnis eingestellt
werden kann, so daß besondere Vorkehrungen nötig sind, um bei diesen Kuppelvorgängen
Beschädigungen der Klauen zu vermeiden. Außerdem bedingt der während des Betriebes
dauernd eingeschaltete Wandler Energieverluste von etwa 20°/o. Mit diesen wird im
Vergleich zu der Anwendung einer gewöhnlichen Kupplung, auch einer hydrodynamischen
Kupplung, der Vorteil erkauft, daß Drehmomentänderungen von 15 bis 20°/o nach oben
oder unten vom mittleren Ubersetzungszustand des Wandlers, der etwa dem fIöchstwerte
seines Wirkungsgrades entspricht, erreicht werden können.
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Es sind ferner bereits Getriebeanordnungen bekannt, bei denen hydrostatische
oder elektrische Antriebselemente dazu benutzt werden, um Schaltklauen auf eine
bestimmte Relativgeschwindigkeit zu bringen, so daß sie leicht eingeschaltet werden
können. Im normalen Betrieb, also bei eingeschalteten Klauen bzw. eingerückten Zahnrädern,
sind diese hydrostatischen oder elektrischen Antriebselemente aber nutzlos, weil
deren beide Getriebewellen einfach unmittelbar mit den beiden zusammenzuschaltenden
Wellen des Getriebes zusammenhängen, wenn auch vielleicht über zwischengeschaltete
feste tSbersetzungen, wie Zahnräder oder Ketten oder auch Riemen, und infolgedessen
überhaupt keinen Einfluß auf den Übersetzungsgrad des Gesamtgetriebes ausüben können.
Derartige Anordnungen geben daher zwar auch eine Schalthilfe, sie gestatten es aber
nicht, im normalen Betrieb den Übersetzungszustand des Getriebes zu ändern. Die
Aufgabe der Erfindung ist es, durch
hydrostatische Antriebselemente eine Schalthilfe
bzw.
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Schalterleichterung durch Herabsetzung der Relativgeschwindigkeit
einzuschaltender Schaltklauen oder eine Beschränkung der Druckentwicklung auszuschaltender
Schaltklauen zu erreichen und dazu noch dieselbe Regelgetriebeanordnung hinzuzuziehen,
um die Gesamtübersetzung des Antriebs im normalen Betrieb zu ändern. Zur Lösung
dieser Aufgabe geht die Erfindung von einem bekannten mehrgängigen Zahnräderwechselgetriebe
aus, dessen die zu schaltenden Zahnräder tragendeGetriebewelle über ein Differential
teils durch die treibende Welle, teils durch den Motor eines hydrostatischen Triebwerks
antreibbar ist, wobei die treibende Welle die Pumpe des hydrostatischen Triebwerkes
treibt.
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Die Erfindung besteht in der Verwendung des Motors des hydrostatischen
T'riebwerkes oder eines weiteren, zusätzlichen hydrostatischen Motors zur Angleichung
der Drehzahl der die zu schaltenden Zahnräder tragenden Getriebewelle an die Drehzahl
des mit dieser Welle zu kuppelnden Zahnrades bzw. zur Drehmomententlastung dieser
Teile beim Entkuppeln.
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Die der Erfindung zugrunde liegende neue Methode der Heranziehung
eines Überlagerungsgetriebes zur Schalterleichterung stellt eine sehr weitgehende
Bereicherung der Getriebetechnik dar.
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Die Abb. 1 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung. Vom Motor M,
der sowohl ein Verbrennungsmotor als auch ein Elektromotor sein kann, wird über
die Welle W 1 das Zahnrad ei angetrieben, falls die Klauenkupplung K1 nach rechts
geschoben ist, wie dies im normalen Fahrbetrieb der Fall ist. Das Zahnrad Z 1 nimmt
sodann das auf einer Hohlwelle H 2 gelagerte Zahnrad Z2 mit. Dieses Zahnrad steht
in Verbindung mit dem Innenzahnrad I. Mit diesem kämmen in der Regel mehrere Planetenräder
P. Der Planetenträger PT ist auf der Welle W2 fest angeordnet,
welche
die Hohlwelle H2 durchsetzt Ulld die mit Klauenkupplungen versehenen Schaltzahnräder
S1 und S3 auf sich drehbar trägt. Wird die Klauenkupplung K2, welche auf der Welle
W2 verschiebbar, aber nicht drehbar angeordnet ist, nach links oder rechts verschoben,
so wird nach Art eines bekannten Zweigangtriebwerks die Welle W3 mit größerer oder
kleinerer Übersetzung angetrieben. Die Welle W3 ist z. B. unmittelbar eineAbtriebswelle
für das Fahrzeug, wobei dann allerdings noch an dieser oder an anderer Stelle ein
Wendegetriebe anzubringen ist, welches beispielsweise in bekannter Weise aus den
Wendegetrieberädern WG1 bis WOG 4 und Klauenkupplungen oder dem verschiebbaren Rad
WG3 besteht und zwei weiteren Wellen W4 und W5.
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Zum Überlagerungsgetriebe, bestehend aus Innenzahnkranz I und Planetenrädern
P, ist ferner noch das Sonnenrad S erforderlich, welches mit einem Getriebeelement
Hgl (Pumpe oder Olmotor) eines hydrostatischen Getriebes gekuppelt wird. Mindestens
ein weiteres derartiges Getriebeelement hydrostatischer Art ist erforderlich, z.
B. Hg2, welches mit der Welle W 1 gekuppelt ist, oder ein Getriebeelement Hg 3.
welches mit der Welle W2 gekuppelt wird. Es ist auch möglich, gleichzeitig alle
drei hydrostatischen Getriebeelemente Hgl bis Hg3 auszuführen und in der im hydrostatischen
Getriebebau üblichen Weise mit Rohrleitungen, Ölbehältern, Speisepumpen und Ventilen
verschiedener Art in Verbindung zu bringen.
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Die Wirkungsweise dieses in Abb. 1 dargestellten Triebwerkes ist
die folgende: Vom Motor M wird über die eingerückte Klauenkupplung K1 ein Teil der
Leistung über den Innenzahnkranz I unmittelbar auf den Planetenträger PT und über
die Schaltgetrieberäder S1 und S2 oderS3 und S4, je nachdem ob die Klauenkupplung
K2 nach links oder rechts gerückt ist, auf die Abtriebswelle W3 iibertragen. Auf
das Sonnenrad S wird dabei ebenfalls ein bestimmtes Drehmoment übertragen, und je
nachdem ob dieses Sonnenrad nun vor- oder rückwärts läuft oder auch gegebenenfalls
hydraulisch durch den Getriebeteil Hgl festgehalten wird, ergibt sich eine variable
Übersetzung zwischen den Wellen W1 und W2. Bei entsprechender Wahl der Räderübersetzungen
und der Einstellung der Getriebeelemente Hg ist es ohne weiteres durchführbar, in
an sich bekannter Weise auf hydraulischem Wege in Verbindung mit demtfberlagerungsgetriebe
die Gesamtübersetzung so zu variieren, daß die Größe der Schaltgetriebestufen S1-S2
bzw. S3-S4 mindestens erreicht, besser sogar etwas überschritten wird, womit eine
stoßfreie Umschaltung der Klauenkupplungen möglich wird zum Zwecke der Einschaltung
eines anderen Ganges wie sich aus folgender Überlegung ergibt: Wenn z. B. das Fahrzeug
mit dem kleinen GangS1 und S2 betrieben wird, so wird man, bevor man auf den nächsthöheren
Gang S3-S4 umschaltet, es zunächst durch möglichst schnellen Vorwärtslauf der Sonne
S beschleunigen. Beispielsweise geschieht dies bei unveränderter Stellung von Hgl
dadurch, daß man Hg2 von der Ausgangslage 1. die etwa dem Rücklauf der Sonne S entspricht,
über die Stellung 2, welche den Stillstand derselben bewirkt, in die Stellung 3
bringt, welche etwa der größten Hubeinstellung von Hg2 für schnellen Vorwärtslauf
der Sonne S entspricht.
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Nun ist es nötig, um zunächst die Klauen2 voll links in die Mittelstellung
zu bringen, die Klauenzähne vom Drehmoment zu entlasten. Zu diesem Zweck wird man
Hg 2 von der Stellung 3 wieder etwas zurück
gegen 2 führen. Hierdurch werden die
Klauen der Kupplung K2 vom Drehmoment entlastet, und diese läßt sich leicht in dieMittellage
führen, vorausgesetzt, daß der Antriebsmotor M bei Entlastung keine oder nur eine
geringfügige Drebzahlerhöhmig zeigt, wie z. B. bei den für elektrische Fahrzeuge
in Frage kommenden Synchron- oder Asynchronmotoren oder auch bei einem Dieselmotor,
welcher einen Drehzahlregler besitzt. Fehlt letzterer etwa, oder handelt es sich
überhaupt um einen Motor mit nicht genügend drehzahlunabhängiger Drehmomententwicklung,
so muß ohnedies bei dieser Gelegenheit von Hand eingegriffen werden, z. B. mit elektrischer
Abschaltung oder Brennstoffabschaltung, um das Durchgehen des Motors dieser Art
bei der für das Auskuppeln der Klauen notwendigen Entlastung zu verhüten.
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Nachdem die Klaue K2 in die Mittelstellung gebracht ist, besteht
nunmehr die Aufgabe, diese stoßfrei zur Einschaltung des zweiten Ganges S3-5t4 zu
verwenden. Laufen der Motor und das Fahrzeug unterdessen mit ungefähr gleicher Geschwindigkeit
weiter, so haben in diesem Zustand die rechten Klauenzähne der Kupplung K2 eine
große Relativgeschwindigkeit gegenüber ihren am Zahnrad S3 hefindlichen Gegenzähnen,
wie sich dies aus der Unterschiedlichkeit des Übersetzungsverhältnisses 51-52 und
53-54 ergibt.
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Es ist aber ohne weiteres möglich, diese Relativgeschwindigkeit der
rechten Klauenzähne bei K 2 zum Verschwinden zu bringen, und zwar einfach dadurch,
daß man nunmehr den hydraulischen Getriebeteil Hg2 über die Stellung 2 hinaus wieder
in die Gegend der Nusgangsstellung 1 zurückführt. Dabei ergibt sich als ganz besonderer
Vorteil des hydrostatischen Getriebes die Tatsache, daß, unveränderten Weiterlauf
des Antriebsmotors und des Fahrzeugs mit gleicher Geschwindigkeit vorausgesetzt,
eine ganz bestimmte Stellung des hydraulischen Getriebeteils Hg2 - fixe Lage von
Hgl vorausgesetzt - die Relativgeschwindigkeit der rechten Klauenzähne an der Kupplung
K2 beseitigt, vielleicht bis auf einen ganz geringen Schlupf von der Größenordnung
von 1 oder 2°/o wie er einem guten hydraulischen Getriebe eigen ist und wie er gerade
wünschenswert ist. um die Zähne der Kupplung K2 2 einzuschalten. Es wird auf diese
Weise eine Drehzahlangleichung bewirkt, die ein leichtes und störutlgsfreies Einschalten
der Kupplungsteile ermöglicht.
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Der geschilderte Vorgang kann in genau gleicher Weise reproduziert
werden, um bei einem mehr als zweigängigen Sdlaltgetriebe die stoßfreieUmschaltung
auf höhere Stufe zu bewerkstelligen. Dabei ist es ganz gleichgültig. ob die Umschaltung
mit gewöhnlichen Klauen, mit Klauen mit gerundeten oder abgeschrägten Zähnen oder
mit verschiebbaren Rädern vorgenommen wird.
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Schließlich ist es auch möglich, den gleichen Vorgang rückwärts abzuwickeln.
um von einer höheren Schaltstufe auf eine niedrigere zu gelangen, wozu man nur bei
der Beschreibung des obigen Vorganges bei dem hydraulischen Getriebe Hg2 die Stellungen
1 und 3 miteinander zu vertauschen braucht.
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Die Einführung eines h-drostatischen Getriebes in der an sich bekannten
lDlxerlagerungsscllaltung gestattet es dabei. außer der Drehzahlangleichung der
einzuschaltenden Klauen in der angegebenen Weise auch die Entlastung der auszurückenden
Klauen mit großer Genauigkeit zu verwirklichen. Zu diesem Zwecke braucht man nur
mit Hilfe des 8lanometers lla die Oldruckentwiclilung im hydrostatischen Getriebekreislauf
zu kontrollieren. Falls Rückwärtsdrehmomente hei dem betreffenden Fahrzeugantrieb
in
Frage kommen, sind zwei derartige Manometer, für jedes Druckrohr
ein eigenes, erforderlich oder aber ein umschaltbares Instrument gleicher Art.
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Die einfache Regelbarkeit der hydrostatischen Getriebe gestattet
es dabei, diese Handhabungen der Entlastung der Klauen vor ihrer Ausschaltung und
zur Drehzahlangleichung mit einfachsten Hilfsmitteln zu automatisieren, wie nachstehend
gezeigt wird.
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Für die Entlastung der Klauen dient beispielsweise der Öldruckzylinder
Z, dessen Kolben IC an das Stellzeug des Getriebeteils Hg2 angehängt wird. Sobald
durch Verstellung des Vierwegehahns V in die gezeichneteStellung der Abb. 3 der
Öldruck in die beiden Druckrohre D 1 und D2 des hydrostatischen Triebwerkes eingelassen
wird, setzt sich der Kolben K in Bewegung, falls ein nennenswerter Differenz-Betriebs
druck und damit ein nennenswertes Drehmoment an den hydraulischen Getriebeteilen,
insbesondere am Sonnenrad S, auftreten sollte. Bei richtiger Wahl der Rohrverbindungen
läßt sich somit erreichen, daß das Drehmoment am Sonnenrad S und damit am Gesamtantrieb
verschwindet, sobald der Vierwegehahn V in die Stellung der Abb. 3 gebracht wird.
Etwaige sich auf das Drehmoment an den Klauen auswirkende Verlust- oder Reibungsmomente
lassen sich durch zusätzliche Belastung des Kolbens K durch geeignete Ventilanordnungen
bekannter Art, welche den Öldruck im Zylinder Z beeinflussen, berücksichtigen. Für
den normalen Betrieb wird der Vierwegehahn V oder ein anderes an dessen Stelle tretendes
Steuerorgan, wie z. B. ein Umsteuerschieber, in eine solche Lage gebracht, daß der
Zylinder Z drucklos ist oder aber anderen Druckimpulsen gehorcht. Man kann also
denselben Zylinder auch als Servomotor für die Betriebsbeeinflussung des Getriebes
während der Anfahrt oder des Bremsens benutzen, z. B. auch zum Anfahren oder Bremsen
mit bestimmten Beschleunigungs- oder Verzögerungswerten usw.
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Eine selbsttätige Drehzahl angleichung einzuschaltender Klauen, das
ist die zweite bei einer Gangumschaltung vorzunehmende Operation, läßt sich damit
erzielen, daß man die verlangte Solldrehzahl der Welle W2 mit der tatsächlich gerade
vorliegenden vergleicht, z. B. durch ein Differentialgetriebe.
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In Abb. 2 ist eine derartige mechanische Steuerung dargestellt. Sie
besteht aus einem kleinen, von den Wellen W2 und. W3 angetriebenen Schaltgetriebe.
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Man wählt bei diesem auf Grund der geringen erforderlichen Kräfte
in der Regel mit einfacher Klauen- oder Reibungsschaltung versehenen Getriebe das
der neuen Gangstufe zugehörige Übersetzungsverhältnis aus und vergleicht dann mit
Hilfe des Differentialgetriebes DG die Solldrehzahl der einen Welle mit der für
die Klauenschaltung erforderlichen.
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WIittels einer Reibungskupplung RIC treibt man sodann den hydraulischen
Getriebeteil Hg2 so lange an, bis dasDifferentialgetriebe bzw. dessen dritterWellenstumpf
stehenbleibt oder auch langsam rückwärts zu laufen beginnt. Damit ist die gewünschte
Drehzahlangleichung der einzuschaltenden Klauen erreicht.
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Offenbar noch einfacher läßt sich die Drehzahlangleichung einzuschaltender
Klauen auf hydraulischem Wege erreichen.
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In Abb. 3 stehen mit den beiden Wellen W2 und W3 deren Drehzahlen
zum Zwecke der Einschaltung nach der Höhe der Gangstufen anzugleichen sind, die
beiden kleinen hydraulischen Getriebeteile HG' und HG" in Verbindung. Mindestens
einer derselben ist verstellbar, um diese Gangstufen zu verwirklichen.
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Dies würde etwa den Stellungen 81/2 und S3/4 ent-
sprechen; bei mehr
als zwei Gängen ist eine entsprechend größere Zahl von Stufen erforderlich.
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Anstatt eines verstellbaren Getriebeteils HG' können auch mehrere,
einzeln abschaltbare Getriebeteile, mit anderen Worten Pumpen oder Ölmotoren, vorgesehen
werden, welche man je nach Bedarf zusammenschaltet, daß die jeweils ausgeführten
Zahnradstufen S wiedergegeben werden können. Bei einem zweistufigen Getriebe sind
beispielsweise insgesamt drei Ölpumpen oder Ölmotoren, bei drei und vier Stufen
vier und fünf Ölmotoren oder mindestens Ölmotorenkombinationen mit Vor- und Rückspeisung
erforderlich.
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Gleichgültig, wie nun dieses hydraulische Hilfstriebwerk HG' im einzelnen
aus bekannten Teilen zusammengesetzt wird, läßt es sich erreichen, daß in den gemeinsamen
Druckrohren größere Öldrücke entstehen, sobald das gewünschte Übersetzungsverhältnis
zwischen den Wellen W2 und W3 nicht vorliegt. Man braucht dann diese hydraulische
Druckentwicklung mittels eines entsprechend ausgestalteten Umschaltorgans V nur
in den Druckzylinder Z einzuführen, um damit durch Beeinflussung des Getriebeteils
Hg2 die Drebzahlangleichung der einzuschaltenden Klauen zu erreichen. Sobald diese
vorliegt, dürfen die Klauen eingeschaltet werden; eine zu früheEinschaltung kann
man in einfachster Weise vermeiden, indem man die Strömungsgeschwindigkeit in den
Anschlußleitungen des Zylinders Z mißt oder auch, wie in Analogie mit der Reibungskupplung
nach Abb. 2 naheliegt, die Strömungsumkehr an dieser Stelle ermittelt.
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Vor den bekannten hydrodynamischen Wandlern. die zur Überbrückung
der Schaltstufe eines Schaltgetriebes dienen, hat die geschilderte Einrichtung den
Vorteil, daß der Umschaltprozeß sehr viel einfacher und genauer und unter Vermeidung
komplizierter Einrichtungen an den Schaltklauen, wie z. B. der sogenannten Sperrklauen,
möglich ist. Ferner ist der Wirkungsgrad sehr hoch, nicht nur deswegen, weil ein
gutes hydrostatisches Getriebe einen besseren Wirkungsgrad hat als ein hydrodynamisches,
sondern weil nur ein kleiner Teil der Gesamtleistung hydraulisch umzuformen ist,
was mit Hilfe der Überlagerungsschaltung in der gezeigten Weise gelingt, weil die
hydrostatischen Getriebe im Gegensatz zu den hydrodynamischen Wandlern unter Last
nicht nur stillstehen, sondern sogar auch rückwärts laufen können.
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Das Ergebnis aus der Kombination eines hydrostatischen Getriebes
mit einem Überlagerungsgetriehe gilt auch für die ebenfalls schon bekannteKombinatioii
einer hydrostatischen Kupplung mit einem oder mehreren hydrostatischen Getriebeteilen.
Hydrostatische Kupplungen sind hydrostatische Getriebeelemente. bei welchen außer
dem Rotor auch das gewöhnlich feststehende Gehäuse mit den damit zusammenhängenden
Teilen rotieren kann. In größerem Umfang bekanntgeworden sind diese in Form von
Zahnradpumpen mit rotierbarem Gehäuse undDruckölzuführung über zwei Ölleitungen
mit dazwischenliegenden öldichten Drehgelenken. Das mechanische Überlagerungsgetriebe
der Abb. 1. einschließlich dem Sonnenrad S und dem dazugehörigen hydrostatischen
Getriebeteil Hg 1, kann daher auch ohne weiteres durch eine hydrostatische Kupplung
bekannter Art ersetzt werden, um so mehr. als sich diese in der Hauptsache für niedrige
Drehzahldifferenzen eignet. An dem Wesen der Erfindung, nämlich der Einführung eines
hydrostatischen Triebwerks, dessen einer Teil mit seiner Ölförderung von der Differenz-Drehzahl
zweier Wellen abhängt, wird hierdurch nichts geändert.
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Das Triebwerk, das in Abb. 1 beschrieben ist, leidet noch an der
Schwierigkeit, daß der Stillstand des Fahrzeuges und ganz niedrige Schleichgeschwindigkeiten
nicht ohne weiteres möglich sind, wenn man die hydraulischen Getriebeteile Hg 1
und Hg2 insbesondere so klein bemißt, wie dies bei einem mehrstufigen Schaltgetriebe
möglich ist.
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Dieser Mangel kann dadurch beseitigt werden, daß man an Stelle oder
neben dem Schaltgetriebe mit den Stufenrädern 81 bis S4 eine andere Umschaltung
einführt, wie sie in Abb. 1 mit Hilfe der Klauenkupplung K1 vorgesehen ist. Rückt
man diese Klauenkupplung K1 aus - was übrigens mit den gleichen Entlastungshilfsmitteln,
wie bei der Klauenkupplung K2 beschrieben, möglich ist so wird der Leerlaufzustand
hergestellt, da dann offenbar der Innenzahnkranz 1 völlig frei ist. Rückt man dann
aber noch die Sperrverzahnung 8P ein, so wird der Innenzahnkranz -je nach Lage dieser
Verzahnung direkt oder indirekt - festgehalten. Der hydrostatische Getriebeteil
Hg 1 kann dann über das Überlagerungsgetriebe, welches jetzt als reines Vorgelege
wirkt, und über die Schaltstufen S1 bis S4 die Abtriebswelle W3 antreiben Stillstand
dieser Abtriebswelle wird bei der Lage 2 des Getriebeteiles Hg2 erreicht, Vorlauf
mit kleiner Geschwindigkeit bei 3, ebenso langsamer Rücklauf bei 1. Hiermit kann
man sehr gut ein Vor- und Rück wärtslaufen des Fahrzeuges bei kleinen Geschwindigkeiten
erzielen, was nicht nur für Rangierbewegungen äußerst hequem ist, sondern auch den
obenerwähnten Mangel des Fehlens kleiner Geschwindigkeiten bei einer im übrigen
für ein mehrstufiges Schaltgetriebe abgestimmten Anordnung beseitigt.
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Wenn z. B. bei der Überlagerungsgetricheanordnung nach Abb. 1 das
Sonnenrad S mit doppelt so großem Durchmesser als die Planetenräder und somit mit
der Hälfte des Durchmessers des Innenzahnkranzes I ausgeführt wird, so ergibt sich
bei Stillstand des Sonnenrades S die Drehzahl des Planetenradträgers PT und der
Welle W2 zu zwei Dritteln der Drehzahl des Innenzahnkranzes I; bei Rückwärtslauf
des Sonnenrades S mit gleicher Geschwindigkeit, wie der Innenzahnkranz I vorwärts
läuft, ist dann offenbar die Geschwindigkeit des Planetenträgers PT und der Welle
W2 gleich einem Drittel der Drehzahl des innenzahnkranzes I. Wird dann andererseits
mit dem Sperrzahn 8P der Innenzahnkranz 1 festgehalten, so kann man offenbar die
Welle W2 mit einem Drittel derselben Geschwindigkeit vorwärts laufen lassen, mit
welcher der Getriebeteil Hgl ebenfalls vorwärts läuft. Es ist also mit dieser Anordnung
eine lückenlose Überbrückung des gesamten Geschwindigkeitsbereiches möglich, auch
wenn der Regelbereich und damit die Leistungsfähigkeit des hydrostatischen Getriebes
nur ein Drittel der Gesamtdrehzahl erreicht.
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Eine weitere Verbesserung oder auch ein Ersatz dieser Erweiterung
des Regelbereiches durch die soeben beschriebene Schaltvorkehrung am Uberlagerungsgetriebe
läßt sich auch dadurch erreichen, daß man bei der Ausführung nach Abb. 1 den hydrostatischen
Getriebeteil Hg 1 recht schnell, insbesondere auch recht schnell rückwärts laufen
läßt. Zu diesem Zwecke würde es genügen, auch diesen hydrostatischen Getriebeteil
in bekannter Weise mit einer Hubeinstellvorrichtung zu versehen. Vergleichsweise
zu den übrigen Drehzahlen hohe Drehzahlen sind dann insbesondere möglich, wenn der
Motor M z. B. als Dieselmotor für die Anfahrt auf niedere Drehzahlen eingestellt
werden kann, womit eine Erweiterung des Regelbereiches der beschriebenenAnordnung
gerade bei den
Anfahrten ermöglicht wird. Diese Hubverminderung des Getriebeteiles
Hgl ist aber gerade bei derAnfahrt nachteilig, weil er in diesem Zustand für starke
Drehmomententwicklung ungeeignet ist. Mit einem weiteren Getriebeteil Hg3, welcher
mit der Planetenträgerwelle W2 zusammenhängt. Iäßt sich wohl eine solche Drdimomentsteigerung
erzielen, aber dies erfordert den Aufwand eines weiteren hydrostatischen Getriebeteiles.
In manchen Fällen ist es daher einfacher, zu einem anderen Hilfsmittel zu greifen,
und zwar zu der Bremse B (Abh. 1). in welchem dem rückwärts laufenden Getriebeteil
Hgl bei der Anfahrt durch einfaches Ahbremsen im Antriebssinne zusätzliche Drehmomente
zugeführt werden können. Diesem Zwecke dient z. B. der Bremsklotz BK, welcher durch
den Öldruckzylinder ÖB gegen die Bremsscheibe B gepreßt wird, sobald der Betriebsöldruck
bei Hg 1 so groß wird, daß sich das Sicherheitsventil SV öffnet und damit Drucköl
in den Bremszvlinder <)B einläßt.
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Durch geeignete Schaltmaßnahmen ist dafür zu sorgen, daß diese Rremsvorrichtung
nur in Tätigkeit tritt bei dem während der Anfahrt rückwärts laufenden Getriebeteil
Hgl und nicht etwa am oberen Ende des Regelbereiches des hydrostatischen Getriebes,
wenn dieses also im Vorwärtssinne arbeitet. Diesem Zwecke dient eine mit dem Stellhebel
von Hg2 verbundene Umschaltventilanordnung V. welche das Drucköl des Sicherlieitsventils
8V im Zustand des Vorwärtsbetriebes aus dem Ölbremszylinder ÖB entweichen läßt.
Eine Drosselstelle DS an der gleichen Stelle sorgt dafür, daß der Bremsklotz BK
zurückgezogen wird, wenn noch im Zustand der Anfahrt bei rückwärts laufendem Getriebeteil
Hg 1 derBetriebsöldruck auf niedrige Werte absinkt und dadurch der Schluß des druckmessenden
Sicherheitsventils 8£ bewirkt wird.
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Die mechanische Bremse B kann auch durch irgendeine andere Bremse
ersetzt werden, z. B. durch eine hydrodynamische Bremse nach der Art der Föttinger
Kupplung, die aus dem Aböl des Sicherheitsventils kSV gefüllt wird, sobald bei der
Anfahrt der Betrid)sdruck zu hoch wird. Irgendeine Vorrichtung, auch z. B. eine
vom Betriebsdruck gesteuerte Auslaßöffnung, sorgt für rechtzeitige Entleerung dieser
hydrodynamischen Bremse, wofür eine einfache Auslaßöffnung wegen der hier erforderlichen
größeren Ölmengen weniger geeignet wäre als bei dem Betätiguiigszylinder einer mechanischen
Bremse OB in Abb. 1 mit seinem geringen Ölinhalt. Auch eine elektromagnetische oder
Wirbelstrombremse mit analogen Ab- und Znschaltvorrichtungen wäre an dieser Stelle
durchaus verwendbar.
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Insbesondere mit den geschilderten Anfahrhremsvorrichtungen ist ein
derartiger Antrieb auch verwendbar, wenn man bei mäßigen Anforderungen an die Drehmomentsteigerung
bei derAnfahrt das SchaltgetriebeS1 bis 84 in Abb. 1 wegläßt und nur die Schaltung
mit der Kupplung K 1 und der Sperrvorrichtung SP beibehält. Auch hierbei handelt
es sich um eine Art Klauenschaltung, bei welcher, im Anfangsbetriebszustand wenigstens,
das Überl agerungsgetriebe wie ein Stufenschaltgetriehe ausgenutzt wird, und auch
hierbei erweist sich die erfindunf-,sgemäße Kombination des an sich bekannten UIBerlagerungsantriebes
mit der Schaltvorrichtung als äußerst vorteilhaft, weil damit sowohl die Entlastung
der Schaltklauen oder Schaltzähne zum Zwecke ihrer Lösung möglich ist als auch die
Drehzahlangleichullg zum Zwecke ihrer Einschaltung. Auch hierbei lassen sich die
selbsttätigen, für das Schaltgetriebe 81 bis
S4 angegebenen Maßnahmen
für die Entlastung der Klauen oder ohne Drehzahlangleichung insinngemäßer Weise
und genau wie für das Schaltgetriebe anwenden.
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Bei Beschränkung auf Drehzahlangleichung der Klaue K 1 und auf die
SperrzähneSP in Abb. 1 genügen dabei zwei feste Pumpwerke bzw. Hilfsgetri ebeteile,
da hierfür einmal nur die Drehzahl angleichung der Klauen K1, 1, im anderen Falle
der Stillstand der Zahnräder Z 1, Z 2 oder des Innenzahnkranzes I festgestellt werden
muß, womit sich die entsprechende Einrichtung etwas vereinfacht.
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An Stelle der Axialkolbengetriel)e können auch andere hydrostatische
Getriebeeinheiten, wie z. B.
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Radialkolhentriebwerke. treten. Soveit sie nicht regelbar sein müssen,
können auch Zahnradpumpen oder nicht regelbare Kapseltriebwerke Anwendung finden.
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An Stelle des Innenzahnkranzüherlagerungsgetriebes können auch ähnliche
Üherlagerungsgetriel)e treten. welche Kegelräder verwenden. Ebenso kann das mechanische
Überlagerungsgetriebe mit daran gehängtem hydrostatischem Getriebeteil durch eine
hydrostatische Kupplung bekannter Art ersetzt werden. Schließlich kann das dargestellte
Zweigallggetriebe durch irgendeine andere Schaltgetrieheanordnung ersetzt werden.
Die Erfindung läßt sich dabei auch anwenden für eine Schaltanordnung, bei welcher
vom rein hydrostatischen Betrieb bei Anfahrt oder für Manövrierzwecke durch entsprechende
Kupplungsumschaltung auf den Überlagerungsbetrieh für normal schnelle Fahrt übergegangen
wird.
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Durch die Einrichtungen der Erfindung wird insbesondere auch manuell
oder selbsttätig die Beseitigung des Drehmoments heim Lösen von Kupplungen bekannter
Art sowie die Drehzahlangleichung von durch Kupplungen zusammenzuschaltender Getriebeteile
erzielt. Damit entfallen die bekannten Störungen oder Schwierigkeiten, die entstehen,
wenn man derartige Kupplungen unter Last öffnen will oder sie nicht im Zustand der
Drehzahlangleichung zusammenschaltet.
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Die Erfindung bezieht sich vorzugsweise auf Schaltgetriebe mit Klauen-
oder Räderschaltung, um so mehr als für Getriebe mit Schaltungen durch leistungsfähige
Reibungskupplungen für die Schaltung selbst die beschriebenen Einrichtungen nicht
nötig sind und die Verwendung des hydrostatischen Üherlagerungstriebwerkes in diesem
Falle nur der Überbrückung der Schaltstufen und der Vermeidung von Stößen dienen
kann. Zur Vermeidung von Stößen und Überlastungen sowie zur hesseren Ausnutzung
eines Antriebsmotors läßt sich aber die Erfindung auch hei Getrieben mit leistungsfähiger
Friktionsschaltung verwenden.
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Andererseits gibt es Friktionsschaltgetriebe. hei welchen die Friktionen
so knapp bemessen sind, daß sie nur im Zustand der Drehzahlangleichung eingeschaltet
werden dürfen, weil sie sonst nicht greifen oder auch zerstört werden. Bei diesen
ist die Erfindung bei der Einschaltung von gleichem Nutzen wie bei den meistgebrauchten
Klauen- oder Riiderschaltungen.
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Bei den bisher beschriebenen Ausführungen ist das Schaltgetriebe
zwischen Überlagerungsantrieb und Abtriebswelle angeordnet. wie dies hei Antrieben,
welche Drehmomentsteigerungen erfordern. im allgemeinden zweckmäßig ist. Es ist
jedoch statt dessen oder zusätzlich auch möglich, ein Schaltgetriebe zwischen Antriebsmotor
ill und Uherlagerungsgetriel)e zu schalten.
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In Abb. 4 werden die möglichen Übersetzungen durch wahlweise Schaltung
der Klaue K 1 in Ver-
bindung mit den Schalträdern S5 bis S8, welche zwischen Motor
M und Überlagerungsgetriebe liegen. hergestellt. Sonst ist noch der Sperrzahn SP
vorhanden, der dann allerdings nur bei der neutralen Mittellage der Klauen1 eingeschaltet
werden sollte.
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Die übrigen Teile sind unverändert der Ausführung nach Abb. 1 entnommen
und ebenso wie dort bezeichnet. Die Einrichtungen für das Lösen der Klauen oder
etwa vorhandener Schieberäder oder ihre Wiedereinschaltungen können sinngemäß wie
bei Abb. 1 bis 3 ausgeführt werden. In diesem Falle ist es jedoch im allgemeinen
noch zweckmäßig, auch die Welle W1 für die Drehzahlangleichung mit heranzuzielhen.
gegebenenfalls mit den übrigen. schon in Abb. 2 und 3 fiir diese Zwecke benutzten
Wellen W2 und W3. Falls einmal die Welle W2 mit den damit zusammenhängenden Teilen
beiderseits, also von W1 und W3, abgekuppelt sein sollte, müßte man hierfür allerdings
zwei Differentialgetriebe usw. benutzen. die gleichzeitig noch mit einer Triebeinrichtung
zur Drehzahleinstellung der Welle W2 zu kombinieren wären, wenn alle Möglichkeiten
einer selbsttätigen Schaltung. namentlich einer gleichzeitigen Umschaltung der Klauen
K1, K 2 und gegebenenfalls auch noch des Sperrzahnes SP ins Auge gefaßt werden sollten.
Wenn dann beide Differentialantriebe etwa gegeneinander auf den Getriebeteil Hg2
arbeiten sollten. so führt dies selbsttätig zu einer richtigen Drehzahleinstellung
der Welle W2. Friktionsgleitkupplungen oder Sicherheitsventile bei dem hydraulischen
Differential sind dann allerdings zweckmäßig. um Zerstörungen zu vermeiden. wenn
vorübergehend. z. B. beim Umstellen der Gangschaltung. diese Differentialgetriebe
bei noch angekuppelter Welle W2 gegeneinander wirken sollten. Die übrigen Einrichtungen
können ohne wesentliche Veränderungen auch für diesen Fall benutzt werden.
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PTETASPCE: 1. Hydraulischer Fahrzeugantrieb mit einem mehr gängigen
Zahnräderwechselgetriebe. dessen die zu schaltenden Zahnräder tragende Getriebewelle
iiber ein Differential teils durch die treibende Welle. teils durch den Motor eines
hydrostatischen Triebwerkes antreibbar ist, wobei die treibende Welle die Pumpe
des hydrostatischen Triebwerkes treibt, gekennzeichnet durch die Verwendung des
Motors des hydrostatischen Triebwerkes oder eines weite ren zusätzlichen hydrostatischen
Motors zur Angleichung der Drehzahl der die zu schaltenden Zahnräder tragenden Getriebewelle
an die Drehzahl des mit dieser Welle zu kuppelnden Zahnrades bzw. zur Drehmomententlastung
dieser Teile heim Entkuppeln.