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Die Erfindung betrifft ein stufenlos einstellbares, hydrostatisch-mechanisches
Verbundgetriebe, bestehend aus mehreren Umlaufräder-Differentialgetrieben, deren
gemeinsamer Planetenradträger mit der Getriebeeingangswelle und deren Zentralräder
mit den Wellen des hydrostatischen Getriebeteiles über lösbare Kupplungen in Verbindung
stehen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem derartigen Verbundgetriebe
mit Leistungsverzweigung einen Getriebeaufbau zu schaffen, bei dem das hydrostatische
Getriebe nur einen geringen Teil der Gesamtleistung übertragen und nicht auf die
volle Last ausgelegt werden muß, so daß kleine Abmessungen möglich sind und ein
kompakter Getriebcaufbau erreicht wird. Ferner soll eine Umschaltung der in der
Getriebeanordnung verwendeten Reibelemente unter Last vermieden und eine hydrostatische
Leistungsrückkopplung im Rückwärtslauf verhindert werden.
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Diese Aufgabe wird durch die Kombination folgender für sich bekannter
Merkmale gelöst: a) Die Getriebeausgangswelle steht mit einem den beiden Umlaufräder-Differentialgetrieben
gemeinsamen Zahnkranz in Verbindung; b) die Verbindung zwischen dem Zentralrad
des einen Umlaufräder-Differentialgetriebes und einer Welle des aus zwei Verdrängereinheiten
bestehenden hydrostatischen Getriebeteiles ist mittels einer Kupplung trennbar;
c) diese Welle des hydrostatischen Getriebeteiles ist über ein Hilfsgetriebe mit
der Getriebeausgangswelle wahlweise verbindbar; d) es ist eine Steuereinrichtung
vorgesehen, die für niedrige Getriebeausgangsdrehzahlen die Kupplung ausrückt und
die Verbindung über das Hilfsgetriebe schließt, wobei die erste Verdrängereinheit
auf maximalen Verdrängerhub einaestellt ist und der Verdrängerhub der zweiten Einheit
mit zunehmender Ausgangsdrehzahl bis zu seinem Maximalwert vergrößert (Betriebspunkt
C) und dann konstant gehalten wird, wobei dann der Verdrängerhub der ersten
Verdrängereinheit bis auf Null verringert wird (Betriebspunkt B), bei weiterer Übersetzungsänderung
wird die Kupplung eingerückt und gleichzeitig die Verbindung über das Hilfsgetriebe
getrennt, wobei anschließend gemeinsam der Verdrängerhub der zweiten Einheit bis
auf über Null verringert und der Verdrängerhub der Verdränaereinheit bis auf seinen
Maximalwert erhöht wird (Betriebspunkt A).
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Es ist bereits ein hydrostatisch-mechanisches Verbundgetriebe mit
Leistungsverzweigung bekannt, bei dem drei miteinander verbundene Planetengetriebe
mit der Getriebeausgangs- und Getriebeeingangswelle gekoppelt sind und außerdem
einen Leistungszweig aufweisen, in dem ein stufenlos einstellbares hydrostatisches
Getriebe eingebaut ist. Bei diesem Getriebe können die Eingangs- und Ausgangswellen
mittels Klauenkupplungen mit verschiedenen Gliedern der Planetengetriebe wahlweise
verbunden bzw. davon getrennt werden. Dieses Verbundgetriebe enthält drei gekoppelte
Planetengetriebe mit fünf freien Wellen und ist daher sehr aufwendig.
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Es ist auch bereits bekannt, an Stelle der in dein vorausgehend genannten
Verbundgetriebe verwendeten K-Iauenkupplungen Bremsen bzw. Scheibenkupplungen zu
verwenden. Schließlich ist auch schon die Anordnung der hydrostatischen Getriebe
an Stelle einer axialen Anordnung hintereinander in einer beiderseits der Abtriebswelle
vorgesehenen Anordnung bekannt. Dadurch ist es möglich, jede hydrostatische Verdrängereinheit
aus zwei Elementen aufzubauen.
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Ein nach den Merkmalen der Erfindung aufgebautes Verbundgetriebe bietet
den Vorteil eines sehr günstigen Momentenflusses, wobei für ein bestimmtes Übersetzungsverhältnis
das antriebsseitige Planetengetriebe mechanisch direkt mit der Getriebeabtriebswelle
verbunden ist. Bei einem übersetzungsverhältnis mit eingeschaltetem hydrostatischem
Getriebeteil wird die von diesem abgegebene Leistung zurück zu dem antriebsseitigen
Planetengetriebe und von dort zur Getriebeabtriebswelle geführt. Ein weiterer Ausgang
des hydrostatischen Getriebeteiles führt über ein drehmomentvervielfachendes Hilfs-"etriebe,
das mit der Abtriebswelle verbunden ist. Es sind ferner wahlweise ein- und ausrückbare
Kupplungen oder Bremsen vorgesehen, die auf Grund der Steuerung des Verbundgetriebes
im unbelasteten Zustand ein- und ausgerückt werden können. Dadurch wird in vorteilhafter
Weise der Verschleiß der Schaltkupplungen herabgesetzt und deren Lebensdauer beträchtlich
erhöht. Auf Grund der besonderen Steuerung des Verbundgetriebes, das dafür sorgt,
daß die Glieder der Kupplungen beim Schalten automatisch synchronisiert werden,
treten keine merklichen Drehmomentstöße auf, so daß ein glatter Lauf im gesamten
Übersetzungsbereich des Verbundgetriebes gewährleistet ist. Da der hydrostatische
Getriebeteil im wesentlichen unter konstantem Druck und ohne Drehmomentvervielfachung
arbeitet, kann dieser Teil des Getriebes klein und verhältnismäßig leicht ausgeführt
werden, was zu einem wirtschaftlicheren und kompakteren Getriebeaufbau führt. Weiterhin
wird die hydraulisch übertragene Leistung in einem bestimmten Betriebsbereich herabgesetzt,
damit im ganzen Arbeitsbereich ein möglichst hoher Wirkungsgrad gewährleistet und
eine überdrehzahl der hydrostatischen Elemente vermieden wird, wenn diese koaxial
zu einem antriebsseitigen Umlaufrädergetriebe angeordnet sind. Außerdem ist bei
einem Übersetzungsverhältnis von 1 : 1
eine rein mechanische Leistungsübertragung
möglich.
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Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung
dargestellt.
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F i g. 1 zeigt im Längsschnitt eine Ausführungsform des Getriebes
nach der Erfindung und F i g. 2 schematisch ein Planetengetriebe des Getriebes
nach F i 1, im wesentlichen nach der Linie 2-2 der F i g. 1 in Pfeilrichtung
gesehen; F i g. 3 zeigt im Längsschnitt eine abgeänderte Ausführungsform
des Getriebes und F i a. 4 schematisch das Planetengetriebe des Getriebes nach F
i 'g. 3, im wesentlichen nach der Linie 4-4 der F i 0'. 3 in Pfeilrichtung
gesehen; C C
F i g. 5 zeigt einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform
und F i g. 6 schematisch eine Steuerung, insbesondere für das Getriebe nach
F i g. 3;
F i g. 7, 8, 9 und 10 zeigen verschiedene Kennlinien
der Getriebeanordnungen nach F i g. 1 und 3.
In allen Figuren sind
mit gleichen Bezugszeichen entsprechende Teile bezeichnet. F i g. 1 zeigt
eine erste Ausführungsform der Erfindung. Das antriebsseitige Planetengetriebe,
das Flüssigkeitsgetriebe und
das abtriebsseitige Hilfsgetriebe sind
koaxial zueinander tandemartig angeordnet. Diese Ausführungsform besitzt ein Gehäuse
20, das Wände 21 und 22 sowie im Inneren eine tragende Zwischenwand 23
besitzt,
ferner eine Verteilerplatte 25, die sich quer über einen zwischen den Enden
des Gehäuses 20 angeordneten Teil desselben erstreckt.
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Die Stirnwand 21 besitzt einen in der Längsrichtun angeordneten ringförmigen
Teil 27, auf dem 9 C
ein Hohlgehäuse 28 gelagert ist. Dieses
ist mit Antriebszapfen29 ausgebildet und dient als Antriebs--lied des Getriebes.
Die Antriebszapfen 29 sind mit einer geeigneten Kraftmaschine od. dgl. verbunden.
Auf der Innenfläche des Gehäuses28 ist einstückig mit ihm ein Zahnkranz
30 ausgebildet, der zum Antrieb des antriebsseitigen Getriebes dient.
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Das antriebsseitige Getriebe besteht in dieser Anordnung aus einem
Verbund-Planetengetriebe mit einem angetriebenen Umlaufradträger 33. Dieser
Träger besitzt eine erste Platte 34, die auf dem Län sfortsatz 27 der Stirnwand
21 drehbar gelagert 9 C
ist, und eine zweite Platte 35, die auf einer
in der Längsrichtung angeordneten zentralen Welle 36
drehbar gelagert ist.
Die Platten 34 und 35 tragen einen ersten Satz von beispielsweise drei Wellen
37
und einen zweiten Satz von beispielsweise ebenfalls drei Wellen
38. Die Anordnun- dieser Wellen acht aus der F i 2 deutlicher hervor.
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Es ist ein Satz von Umlaufrädern 40 vorgesehen, die auf
je einer der Wellen 37 gelagert sind und mit dem Zalinkranz
30 des Gehäuses 28 kämmen. Ferner kämmen die Umlaufräder 40 mit einer
festen Verzahnung 41 auf der Außenfläche des Längsfortsatzes 27 der Gehäusewand
21.
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Es ist ein zweiter Satz von Umlaufrädern 43 vorgesehen, die auf
je einer der Wellen 37 drehbar gelagert sind und mit einem Zahnkranz
45 kämmen, der durch eine Keilverzahnung 46 mit dem Endteil der zentralen Welle
36 verbunden ist. Die Umlaufd äder 43 kämmen ferner mit einem rückwirkenden
Zentralrad 47, das am einen Ende einer in der Längsrichtung angeordneten Hohlwelle
48 ausgebil-det ist.
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Ein Stufen-Umlaufrad 50 ist auf der Welle 38
drehbar
gelagert und besitzt ein Zahnrad 51 und ein Zahnrad 52. Das Zahnrad
51 kämmt mit dem Umlaufrad 43, das Zahnrad 52 mit einem rückwirkenden
Zentralrad 54, das am äußeren Ende einer sich in der Längsrichtung erstreckenden
Hohlwelle 55 ausgebildet ist. Die Beziehung und Verbindungen zwisehen den
verschiedenen Elementen des antriebsseitigen Planetengetriebes gehen am besten aus
der F i g. 2 hervor.
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Die sich in der Längsrichtung erstreckende zentrale Getriebeausgangswelle
36 erstreckt sich über die aanze Länge der Getriebeanordnung bis in die
b lb Nähe der Stirnwand 22 und ist durch eine Keilverzahnung mit dem
Innenumfang einer Hohlwelle 57 verbunden. Mit deren Außenumfang ist ebenfalls
durch eine Keilverzahnuna ein Abtriebsflansch 58'
verbunden, der das Abtriebsglied
der Getriebeanordnung darstellt. Die Hohlwelle 57 besitzt ferner einen Radialflansch
58, von dem sich Wellen 59 auswärts erstrecken, die nachstehend beschrieben
werden. Die Hohlwelle 55 ist in dem in der Läna-srichtung angeordneten Teil
27 der Gehäusestirnwand 21 und die Hohlwelle 48 ist in der Hohlwelle
55 drehbar gelagert. Das Flüssigkeitsgetriebe besteht aus einem hydrostatischen
Getriebe. Ein erstes hydrostatisches Element 60 (Verdrängereinheit) ist bei
61 mit dem Außenumiang der Hohlwelle 55 so verkeilt, daß es ständig
mit dem Zentralrad 54 drehfest verbunden ist. Das hydrostatische Element
60 ist wie üblich ausgebildet und mit mehreren Zylindern 62 versehen,
in denen sich die üblichen Kolben 63 hin- und herbewegen. Das hydrostatische
Element 60 liegt dichtend an der benachbarten Fläche 65 der Platte
25
an. Jeder Zylinder 6-1 ist an seinem vorderen Ende in üblicher Weise
mit einer öffnung 66 versehen.
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Jeder Kolben 63 greift mit seinem abgerundeten hinteren Endteil
67 an einer drehbar gelagerten Taumeischeibe 68 an, die in dem Gehäuse
20 um eine Achse 70 schwenkbar -elaaert ist. Die Bewe-C C
9
un- des Taumelscheiben-chäuses 69 wird durch C C
einen rückwärts gerichteten
Steuerarm 71 gesteuert, von dem sich ein Zapfen 72 seitwärts erstreckt.
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Ein zweites hydrostatisches Element 75 (Verdrängereinheit)
ist bei 76 mit der Außenfläche einer Hohlwelle 77 verkeilt, die in
der Platte 25 und der Zwischenwand 23 drehbar gelagert ist. Das hydrostatische
Element 75 ist ähnlich ausaebildet wie das hydrostatische Element
60 und besitzt mehrere Zy-
linder 80, in denen übliche Kolben
81 verschiebbar "ela-ert sind. Am vorderen Ende jedes Zylinders
80
ist in üblicher Weise eine öffnung 83 vorgesehen.
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Jeder Kolben 81 greift mit seiner abgerundeten hinteren Stirnfläche
85 an der Taumeischeibe 86 an, die in dem Taumelscheibengehäuse
87 drehbar gela-eit ist. Dieses ist um eine Achse 89 schwenkbar in
dem Gehäuse 20 gelagert.
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Die Beweauna des Taumelscheiben-ehäuses 87
wird durch einen
Steuerarm 90 gesteuert, der an seinem vorderen Ende einen seitwärts gerichteten
Zapfen 91 besitzt.
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Die Verteilerplatte 25 ist von üblichen Öffnungen
95 durchsetzt, die in an sich bekannter Weise eine hydraulische Verbindung
zwischen den hydrostatischen Verdränaereinheiten 60 und 75 herstellen.
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Mit dem Außenumfang der Hohlwelle 48 ist im Bereich seines rechten
Endes durch eine Keilverzahnung ein inneres Kupplungsglied 100 verbunden,
das über eine Lamellenkupplung 101 mit einem äußeren Kupplungsglied 102 verbunden
werden kann, das seinerseits mit der Hohlwelle 77 verbunden ist.
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Eine Feder 104 versucht einen Kupplungsbetäti--ückstellung zu bewegen.
"ungskolben 103 in die Ausi C
Zur Betätigung der Kupplung
101 kann der Kolben 103 von rechts mit einem Druckmittel beaufschlagt
werden.
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Im Betrieb wird bei hohen Abtriebsdrehzahlen die Lamellenkupplung
101 eingerückt. Sie wird daher als Schnellaufkupplung bezeichnet.
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Einstückig mit dem äußeren Kupplungsglied 102 ist ein Zentralrad
106 ausgebildet. Auf den von der Hohlwelle 57 getragenen Wellen
59 ist je ein Umlaufrad 110 an-eordnet. Diese Umlaufräder kämmen
mit einem Zentralrad 106, das mit dem äußeren Ku plungs-lied 102 einstückig
ist. Die Umlaufräder p C, 110 kämmen ferner mit einem Zahnkranz 112, der
mit einer sieh auswärts erstreckenden Bremsscheibe 113 verbunden ist. Diese
Bremsscheibe ist zwischen einem ortsfesten, einwärts gerichteten Wandteil 114, der
an dem Gehäuse 20 befestigt ist, und einem be-
weglichen Betätigungskolben
115 angeordnet. Eine
Druckfeder 116 versucht diesen
Kolben in die Ausrückstellung zu bewegen. Durch eine Druckmittelbeaufschlagung des
Kolbens 115 von rechts kann er in die Einrückstellung bewegt werden, in der
die Bremsscheibe 113 gegenüber dem Gehäuse 20 festliegt. Diese Bremse ist
im Betrieb bei niedrigen Abtriebsdrehzahlen wirksam und wird daher als Langsamlaufbremse
bezeichnet.
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Die Wirkungsweise der in Fig. 1 gezeigten Getriebeanordnung
geht aus den in den F i g. 7 bis 10
gezeigten Kennlinien deutlicher
hervor. Dabei wird der Einfachheit halber das hydrostatische Element 75 als
Element I und das andere hydrostatische Element als ElementlI bezeichnet.
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In einer Schaltstellung, die auf den Diagrammen durch die LinieA dargestellt
ist und in dieser Ausführungsform einem übersetzungsverhältnis von 1 : 1
entspricht,
ist nach F i g. 7 die Taumelscheibe des Elements I voll ausgelenkt, während
die Taumelscheibe des Elements 11 nicht ausgelenkt ist. In dieser Stellung
der Taumelscheiben ist die Schnelllaufkupplung eingerückt und die Langsamlaufbremse
gelüftet. Infolgedessen kann das ElementI kein Druckmittel in das ElementII verdrängen,
so daß das Elementl hydrostatisch verriegelt ist, eine Drehung der Schnellaufkupplung
verhindert wird und die Hohlwelle 48 und das Zentralrad 47 gegen eine Drehung gehalten
werden.
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Die Zahnkränze 30 und 45 haben dieselbe Größe, die Umlaufräder
40 und 43 haben dieselbe Größe, und die Zentralräder 41 und 47 haben dieselbe Größe.
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Da das Zentralrad 41 dauernd festgelegt ist und das Zentralrad 47
in dieser Schaltstellung drehfest gehalten wird, erfolgt ein Antrieb des Zahnkranzes
45 mit der Drehzahl des Zahnkranzes30. Da der Zahnkranz45 mit der zentralen Welle
46 und diese mit dem Abtriebsglied verkeilt ist, dreht sich in dieser SchaItstellung
das Abtriebsglied mit der Drehzahl des Antriebsgliedes, d. h., daß ein übersetzungsverhältnis
von 1 : 1 vorhanden ist.
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Gemäß F i g. 10 rotieren in dieser Schaltstellung das Antriebs-
und Abtriebsglied und das Element 11
mit derselben Drehzahl, während das Element
1 stillsteht. F i g. 9 zeigt, daß in der Schaltstellung
A
(Übersetzungsverhältnis 1 : 1) kein Druckmittel fließt und die volle
Leistung mechanisch direkt von dem Antriebs- zu dem Abtriebsglied übertragen wird.
Dadurch erzielt man den maximalen Wirkungsgrad.
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Wenn es jetzt erwünscht ist, zur Erzielung eines höheren Drehmoments
von dem übersetzungsverhältnis A auf ein übersetzungsverhältnis herunterzuschalten,
das in den Diagrammen der F i g. 7
bis 10 zwischen den Linien
A und B liegt, wird der Winkel der Taumelscheibe des Elements 1 verkleinert
und der Winkel der Taumelscheibe des Elements II vergrößert. Das Element I arbeitet
jetzt als eine Pumpe, die Druckmittel in das Element II verdrängt, das als ein Motor
arbeitet, dessen Leistung -über das Zentralrad 54 an das antriebsseitige Planetengetriebe
abgegeben wird und dadurch das auf den Zahnkranz 45 abgegebene Drehmoment erhöht.
Die Diagramme nach den F i g. 7 bis 10 gelten natürlich für eine konstante
Antriebsleistung und Antriebsdrehzahl, so daß die Abtriebsdrehzahl dem Abtriebsdrehmoment
umgekehrt proportional ist.
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Beim Erreichen der in den Diagrammen mit B bezeichneten Schaltstellung,
die in dieser Ausführungsform einem übersetzungsverhältnis von 1,66: 1
entspricht,
ist die Taumelscheibe des Elements II ganz ausgelenkt und hydraulisch verriegelt,
weil die Taumelscheibe des Elements 1 nicht ausgelenkt ist. Infolge der Verriegelung
des Elements II ist auch das Zentralrad 54 verriegelt, so daß das Stufenrad
51 und 52 ein Abtriebsdrehmoment an die Umlaufräder 43 abgibt, die
den Zahnkranz 45 und das Abtriebsglied mit einer weiter herabgesetzten Drehzahl
und einem noch höheren Drehmoment antreiben.
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In der Schaltstellung B überträgt das Element I kein Drehmoment, so
daß weder die Schnellaufkupplung noch die Langsamlaufbremse belastet sind. Im unbelasteten
Zustand wird jetzt die Schnellaufkupplung ausgerückt und die Langsamlaufbremse eingerückt,
was die vorstehend angegebenen Vorteile hat. Ferner geht aus dem Diagramm in F i
g. 10 hervor, daß das abtriebsseitige Hilfsgetriebe dem antriebsseitigen
Planetengetriebe so angepaßt ist, daß in der Schaltstellung B die Drehzahl oder
Drehrichtung des Elements I nicht verändert wird. Alle Elemente der wahlweise ein-
und ausrückbaren Glieder laufen synchron. Das heißt, daß die Glieder 100
und
102 der Schnellaufkupplung mit derselben Drehzahl rotieren und die Bremsscheibe
113 der Langsamlaufbremse stillsteht.
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Die Anpassung des abtriebsseitigen Hilfsgetriebes ist an Hand des
Diagramms in F i g. 10 verständlich. In der. SchaltstellungB, die in dieser
Ausführungsform einem übersetzungsverhältnis von 1,66: 1 entspricht, läuft
die Abtriebswelle bei den in dem Diagramm angegebenen Drehzahlen etwa mit
3000/1,66
oder 1800 U/min. Ferner ist in dieser Schaltstellung das
antriebsseitige Planetengetriebe so angeordnet, daß das Element 1 mit
3000 U/min in derselben Richtung wie die Antriebswelle rotiert, so daß auch
die Schnellgangkupplung, die mit dem Zentralrad 106 des Hilfsplanetengetriebes
verbunden ist, mit 3000 U/min rotiert. Das I-Elfsgetriebe ist so ausgelegt,
daß es bei stillstehendem Zahnkranz 112 eine Untersetzung von 1,66: 1 von
dem Zentralrad 106 zu dem Planetenradträger 58 bewirkt. Infolge dieser
Anordnung treibt das Abtriebsglied 57 ferner den Zahnkranz 106 mit
1800 - 1,66 oder 3000 U/min an, wenn der Zahnkranz 112 ortsfest ist.
Die Getriebeanordnung ist daher so ausgebildet, daß unabhängig davon, ob die Kupplung
oder Bremse ein- oder ausgerückt ist, in der Schaltstellung B alle Elemente der
Schnellaufkupplung mit derselben Drehzahl rotieren und der Zahnkranz 112 und die
Bremsscheibe 113 stillstehen.
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Diese Anordnung führt zu einem sehr glatten und vollkommen automatisch
synchronisierten Übergang von einer Schaltstellung in die andere. Ein schnelleres
Schalten ist möglich, wenn man auf die vollkommene Synchronisierung verzichtet.
Schon bei einer automatischen Synchronisierung auf die Hälfte der Arbeitsdrehzahl
werden die Massenträgheit und der Verschleiß der Reibelemente auf etwa ein Viertel
herabgesetzt.
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Ferner erkennt man aus der F i g. 10, daß in der SchaltstellungB
das Elementll stillsteht und das Abtriebsglied langsamer und mit einem höheren
g
Drehmoment läuft als das Antriebsglied. Aus der F i g. 9 geht hervor,
daß an das Flüssigkeitsgetriebe keine Leistung abgegeben und das ganze Drehmoment
mechanisch übertragen wird.
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Jetzt sei ein Herunterschalten auf ein noch kleineres
übersetzungsverhältnis
zwischen dem Abtrieb und dem Antrieb erwünscht, wie dies in den F i g. 7
bis
10 durch die Linien C angedeutet ist. Dabei bleibt die Taumelscheibe
des Elements 11 in der voll ausgelenkten Stellung, während die Auslenkung
der Taumelscheibe des Elements 1 vergrößert wird. Infolgedessen erfolgt eine
hydraulische Kraftübertragung oder Druckmittelströmung von dem Element
11
zu dem Element I, das jetzt als Motor arbeitet und dessen Drehmoment durch
das abtriebsseitige Hilfsaetriebe vervielfacht wird, so daß das Abtriebsglied mit
höherem Drehmoment und geringerer Drehzahl angetrieben wird.
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In Fig. 10 bezeichnet die gestrichelte Linie, die sich aufwärts
über der Drehzahl des Antriebsgliedes erstreckt, jene Drehzahl des Elements
1, die in einer normalen Anordnung ohne Schaltmöglichkeit erhalten werden
würde. Beim Umschalten zwischen den Schaltstellungen B und C wird die Drehzahl
des Elements I herabgesetzt. Dadurch wird die Möglichkeit der Begrenzung der Geschwindigkeit
der hydrostatischen Elemente auf praktisch brauchbare Werte beträchtlich verbessert.
In der Schaltstellung C sind beide Elemente 1 und II voll ausgelenkt.
Zur weiteren Untersetzung wird die Auslenkung der Taumelscheibe des Elements
11 herabgesetzt, so daß die Druckbeaufschlagung des als Motor arbeitenden
Elements I und das über das abtriebsseitige Hilfsgetriebe an den Abtrieb abgegebene
Drehmoment vergrößert werden.
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Ein höheres übersetzungsverhältnis als in der Schaltstellung
A kann erzielt werden, wenn man das Element II über den Nullpunkt verschwenkt,
so daß das Element II Druckmittel in das Element 1 verdrängen kann, das jetzt
das Zentralrad 47 in einer solchen Richtung treibt, daß der Zahnkranz 45 mit einer
höheren Drehzahl angetrieben wird als der Zahnkranz 30.
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Die hydrostatischen Elemente bewirken selbst keine Vervielfachung
des Drehmoments. Infolgedessen bleibt der Druck in dem normalen Arbeitsbereich im
wesentlichen konstant, wie aus F i g. 8
hervorgeht, so daß die einzelnen Elemente
optimal und mit geringerem Gewicht ausgelegt werden können. Dadurch werden die Baumaße
herabgesetzt und der Wirkungsgrad und die Ausbildung der mechanischen Elemente,
beispielsweise der Axiallager der Taumelscheibe u. dgl., verbessert.
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Die Kraftübertragung erfolgt in den Schaltstellungen A
und B vollkommen mechanisch, und der Anteil der hydraulisch übertragenen Leistung
an der Gesamtleistung nimmt bei der Annäherung an die Schaltstellung C zu.
Diese Stellung wird vor allem beim Anfahren verwendet. Der Normalbetrieb erfolgt
im allgemeinen in dem Bereich zwischen den Schaltstellungen A und
B oder sogar etwas jenseits der Schaltstellung A, d. h. im Schnellgang.
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Bei einem Gesamtdrehzahlbereich von etwa 3,5: 1
beträgt in der
dargestellten Anordnung der Anteil der hydraulisch übertragenen Kraft zwischen den
Schaltstellungen A und B nicht mehr als 16% und bei der niedrigsten Abtriebsdrehzahl
nicht mehr als 50'%. Das Getriebe führt daher in dem ganzen Betriebsbereich zu einem
äußerst hohen Wirkungsgrad, der im Betrieb zwischen den Schaltstellungen
A
und B annähernd ebenso hoch ist wie bei rein mechanischen Getrieben. Durch
die Herabsetzung des hydraulisch übertragenen Leistungsanteils und durch Verwendung
einer Ausbildung, in der auf die hydrostatischen Mittel nur minimale Gegendrehmomente
ausgeübt werden, wird die Größe der hydrostatischen Elemente beträchtlich herabgesetzt,
so daß die Gesamtanordnung viel leichter und kleiner ausgebildet werden kann.
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In Fig. 3 ist eine zweite Ausführungsform der Erfindung dargestellt,
in der die hydrostatischen Elemente des Flüssigkeitsgetriebes beiderseits der Getriebeabtriebswelle
angeordnet sind. In ihrer Wirkungsweise ähnelt diese Ausführungsform der vorstehend
beschriebenen, und sie hat auch alle Vorteile derselben. Die vorliegende Ausführungsform
hat je-
doch mehrere zusätzliche Merkmale. Zu diesen gehört eine Anordnung,
die besonders für die Verwendung als Achsgetriebe geeignet ist. Diese Anordnung
eignet sich besonders für Fahrzeuge mit Heckmotor oder Vorderradantrieb sowie für
bestimmte andere Fahrzeuge, in denen der Motor vorn und das Getriebe hinten angeordnet
ist.
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Diese Ausführungsform besitzt ein Gehäusel20 mit einer Vorderwand
121 und einer Hinterwand 122. An der Wand 122 ist ein zweites Gehäuse
123 befestigt, das eine geschlossene Stirnwand 124 dei Getriebeanordnung
besitzt. In dem Hauptgehäuse 120 ist eine zentrale Innenwand 125 vorgesehen.
Zwei Wandteile 126 und 127 erstrecken sich nur über einen Teil des
Gehäuses 120.
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Das antriebsseitige Planetengetriebe besitzt ein Antriebsgehäuse
130 mit einem mit dem Antriebsgehäuse 130 drehfest verbundenen Zahnkranz
132.
Das angetriebene Glied besteht aus dem Umlaufradträger 135, der
durch eine Keilverzahnung mit einer Längswelle 136 verbunden ist und mehrere
seitlich angeordnete Wellen 137 und 138 trägt. Das Antriebs-1(Yehäuse
130 ist in der Stirnwand 121 des Gehäuses 120 und das vordere Ende der Welle
136 ist in dem zentralen Teil des Antriebsgehäuses drehbar gelagert.
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Auf den Wellen 137 ist je ein Umlaufrad 140 drehbar
gelagert, das mit dem Zahnkranz 132 und mit einem rückwirkenden Zentralrad
141 kämmt, das am äußeren Ende einer in der Längsrichtung angeordneten Hohlwelle
142 angeordnet ist.
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Auf den Wellen 138 ist je ein leerlaufendes Umlaufrad
144 drehbar gelagert, das mit einem der Umlaufräder 140 und mit dem Zentralrad 145
kämmt, das mit dem vorderen Ende einer Hohlwelle 146 verbunden ist, die auf der
Hohlwelle 142 drehbar gelagert ist und an ihrem rechten Ende einstückig ein Zahnrad
147 trägt.
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Das Flüssigkeitsgetriebe besitzt in dieser Ausführungsform ein erstes
hydrostatisches Element 150
und ein zweites hydrostatisches Element
151. Die Zylinder der hydrostatischen Elemente liegen dichtend an der benachbarten
Fläche der Verteilerplatte 128 an. Die Taumelscheibe 155 ist in dem Gehäuse
120 um eine Achse 157 schwenkbar gelagert.
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Die Taumelscheibe 160 ist ebenfalls in dem Gehäuse 120 um eine
Achse 162 schwenkbar gelagert. Das hydrostatische Element 151 ist
durch eine Keilverzahnung 167 mit dem Außenumfang einer Hohlwelle
168 verbunden, die an ihren entgegengesetzten Enden in der Stirnwand 121
des Gehäuses 120 bzw. der Platte 128 drehbar gelagert ist. Ein mit der Hohlwelle
168 einstückiges Zahnrad 170 kämmt mit einem Zahnrad 171, das
durch eine Keilverzahnun- 172 mit dem Außenumfang der Hohlwelle 142 verbunden
ist. Zwischen dem rückwirkenden Zentralrad
141 und dem hydrostatischen
Element 151 ist daher ständig eine mechanische Antriebsverbindung vorhanden.
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Die entgegengesetzten Enden einer Welle 175 sind in der Stirnwand
121 und der Wand 127 des Gehäuses 120 drehbar gelagert. Im Bereich des linken
Endes des Gehäuses ist ein Zahnrad 175 vorgesehen, das mit dem Zahnrad 147
kämmt, das seinerseits mit dem rückwirkenden Zentralrad 145 in Antriebsverbindung
steht.
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Eine Lamellenkupplung 177 dient zur Herstellung einer Antriebsverbindung
zwischen einem inneren Kupplungsglied 178 und einem äußeren Kupplungsglied
179, das mit einer langgestreckten Hohlwelle 182 einstückig drehbar
gelagert ist. Zur Betätigung der Kupplung 177 ist ein Kolben 183 vorgesehen,
der gegen eine Feder 184 wirkt.
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Das hydrostatische Element 150 ist mit dem Außenumfang der
Hohlwelle 182 verbunden. Bei eingerückter Lamellenkupplung177 ist eine Antriebsverbindung
zwischen dem hydrostatischen Element 150 und dem Zentralrad 145 vorhanden.
Da die Kupplungsglieder 178 und 179 eingerückt sind, wenn die Getriebeanordnung
mit hoher Drehzahl läuft, wird die Kupplung als Schnellaufkupplung bezeichnet. Ein
Zahnrad 188 ist mit dem Außenumfang der Hohlwelle 182 verbunden und
kämmt mit einem Zahnrad 189, das mit einer Hohlwelle 192 verbunden
ist. Diese ist am einen Ende drehbar gelagert und am entgegengesetzten Ende mit
einem Zentralrad 193 versehen.
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Das rechte, Ende der zentralen Längswelle 136 ist in der Stimwand
124 des Gehäuses 123 drehbar gelagert und einstückig mit einem Zentralrad
195 ausgebildet. Eine Lamellenkupplung 197 dient zur Herstellung einer
Antriebsverbindung zwischen der Welle 136 und der Hohlwelle 207, wenn
eine direkte Kraftübertragung von dem Antriebs- zu dem Abtriebsglied erwünscht ist.
Daher wird diese Kupplung als Direktantriebskupplung bezeichnet. An dem Abtriebsglied
der Kupplung sind mehrere Wellen 204 und 205 befestigt. Die inneren Enden
dieser Wellen sind an den radial angeordneten Teilen 206 der Hohlwelle
207 befestigt, die in den Wänden 122 und 125 drehbar gelagert ist.
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Der Teil 206 und die Wellen 204 und 205 bilden einen
Umlaufradträger. Mit dem Außenumfang der Hohlwelle 207 ist ein Kegelrad
209 verkeilt, das mit einem gestrichelt angedeuteten Kegelrad 212 kämmen
kann, das über ein in an sich bekannter Weise arbeitendes Differential zwei gestrichelt
angedeutete Abtriebswellen treiben kann.
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Auf den Wellen 205 ist ein erster Satz von Umlaufrädem220 drehbar
gelagert, die mit dem Zentralrad 193, das auf der Hohlwelle 192 ausgebildet
is4 sowie mit einem Zahnkranz 221 kämmen. Eine Lamellenbremse222 dient zur Verbindung
des Zahnkranzes 221 mit dem Gehäuse 120. Zum Einrücken der Bremse dient ein Kolben
223.
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Auf den Wellen 205 ist ferner ein zweiter Satz von Umlaufrädern
226 drehbar gelagert, die mit je einem leerlaufenden Umlaufrad
227 kämmen, das auf einer der Wellen 204 drehbar gelagert ist und mit dem
Zahnkranz 228 kämmt. Eine Lamellenbremse 230
dient zum wahlweisen Festhalten
des Zahnkranzes 228. Zum wahlweisen Einrücken der Lamellenbremse
230 dient ein Kolben 231.
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Die Lamellenbremse 222 ist normalerweise bei niedrigen Abtriebsdrehzahlen
wirksam und wird daher als Langsamlaufbremse bezeichnet. Bei betätigter Lamellenbremse
230 läuft das Abtriebsglied gegensinnig zu dem Antriebsglied, so daß diese
Bremse als Rückwärtslaufbremse bezeichnet wird.
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Die Wirkungsweise der Ausführungsform nach F i g. 3 geht ebenfalls
aus den F i g. 7 bis 10 der Zeichnungen hervor. In. der Schaltstellung
A, d. h. bei einer hohen Abtriebsdrehzahl, ist die Taumelscheibe des
Elements I ganz ausgelenkt und die Taumelscheibe des Elements II nicht ausgelenkt.
In dieser Schaltstellung sind die Schnellaufkupplung und die Direktantriebskupplung
eingerückt und die Langsamlaufbremse und die Rückwärtslaufbremse gelüftet. In dieser
Stellung der Taumelscheiben besteht eine Verriegelung zwischen dem Element I und
der Platte 128. Infolge des Einrückens der Schnellaufkupplung wird das rückwirkende
Zentralrad 145 ebenfalls gegen eine Drehung gehalten und erzeugt ein Gegendrehmoment
für den Antrieb des Umlaufradträgers 135 und der zentralen Welle
136. Die Direktantriebskupplung ist ebenfalls eingerückt, so daß eine direkte
Antriebsverbindung von der Welle 136 zu der Hohlwelle 207 vorhanden
ist. Von dieser wird der Antrieb auf die Abtriebswellen übertragen. In dieser Schaltstellung
fließt kein Druckmittel, und die Drehmomentübertragung erfolgt rein mechanisch.
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Wenn eine Umschaltung auf ein niedrigeres Verhältnis von Abtrieb zu
Abtrieb und ein höheres Drehmoment erwünscht ist, werden die Taumelscheiben in die
Schaltstellung bewegt, die in den Diagrammen mit B bezeichnet ist, so daß die Taumelscheibe
des Elements 1 nicht ausgelenkt und die Taumelscheibe des Elements II ganz
ausgelenkt ist. In dieser Schaltstelluno, ist das Element II hydrostatisch verriegelt
und das"Element I frei drehbar. Mit dem Element II ist auch das Zentralrad 141 verriegelt.
Daher üben die von dem Zahnkranz 132 an-etriebenen Umlaufräder 140 ein Gegendrehmoment
auf das verriegelte Zentralrad 141 aus, so daß der Umlaufradträger 135, die
Welle 136 und die Hohlwelle 207 mit geringerer Drehzahl und höherem
Drehmoment angetrieben werden.
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Bei einer weiteren Umschaltung in die Schaltstellung C wird die Schnellaufkupplung
im unbelasteten Zustand, da das Element frei drehbar ist, ausgerückt und gleichzeitig
die Langsamlaufbremse im unbelasteten Zustand betätigt.
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Wie in der vorher beschriebenen Ausführungsform sind das antriebsseitige
Planetengetriebe, das Hilfsgetriebe zur Vervielfachung des Drehmoments und die übersetzungsverhältnisse
so aneinander angepaßt und kombiniert, daß in der SchaltstellungB die Reibelemente
der Schaltkupplung und Bremse ein- bzw. ausgerückt, werden, während sie synchron
laufen.
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Beim übergang von der Schaltstellung B in die Schaltstellung
C bleibt die Taumelscheibe des Elements II ganz ausgelenkt und wird die Auslenkung
der Taumelscheibe des Elements I vergrößert. Infolgedessen arbeitet das Element
I als Motor. Das von dem Element I abgegebene Antriebsdrehmoment wird von dem Hilfsgetriebe,
das aus dem Umlauf 220 und dem Zahnkranz 221 besteht, vervielfacht, so daß ein höheres
Drehmoment an die Hohlwelle 207 abgegeben wird.
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In üblichen Getrieben, in denen ein Planetengetriebe mit hydrostatischen
Elementen zur Kraftübertragung in Fahrzeugen kombiniert ist, muß eine Umsteuerungseinrichtung
vorgesehen sein, mit der an C
der Abtriebswelle die volle
Leistung und das volle Drehmoment in der entgegengesetzten Richtung erzielbar sind.
Da in solchen Fällen die Kraftmaschine nur in einer Richtung läuft, hat auch der
Drehinomentausgang des zugeordneten Planetenradgetriebes nur eine Richtung. In diesen
bekannten Getriebeanordnungen muß daher das Rückwärtsdrehmoment in der hydrostatischen
Einrichtung erzeugt werden und muß die hydrostatische Einrichtung dabei auch das
Vorwärtsdrehmoment überwinden, das normalerweise von dem Planetengetriebe erzeugt
wird. Im Rückwärtslauf müssen die hydrostatischen Elemente daher das volle Rückwärtsdrehmoment
erzeug, en sowie ein zusätzliches Drehmoment zur überwindun g des Vorwätrsdrehmoments
des Planetenaetriebes Im Rückwärtslauf muß das hydrostatische System somit mehr
als 100,1h, der Abtriebsleistung erzeugen. Dieser Betriebszustand wird als Rückkopplung
bezeichnet und erfordert überdimensionierte hydrostatische Elemente, damit diese
für eine höhere hydrostatische Leistung und einen wesentlich höheren hydrostatischen
Druck geeignet sind.
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In der vorliegenden Ausführungsform der Erfinduna wird nun eine Rückkopplung
dadurch vermieden, daß eine mechanische Umsteuerung des für nur eine Antriebsrichtung
eingerichteten Planetengetriebes vorgesehen wird. Für den Rückwärtslauf wird die
Direktantriebskupplung ausgerückt und gleichzeitig die Rückwärtslaufbremse betätigt.
Die von dem antriebsseitigen Planetengetriebe angetriebene Welle 136
dreht
über das Zahnrad 195 und die Umlaufräder 226 die Leerlauftimlaufräder
227, die sich gegen den verriegelten Zahnkranz 228 abstützen und den
Umlaufradträger 226 und die Hohlwelle 207 im Gegensinn antreiben.
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Gleichzeitig mit dem Einrücken der Rückwärtslaufbremse des Planetengetriebes
wird die Taumelscheibe des Elements 1 über ihre Nullstellung hinaus voll
ausgelenkt. Infolgedessen arbeitet das Element 1
als ein Motor, der ein Rückwärtsdrehmoment
erzeugt, das über das Hilfsgetriebe übertragen wird und die Hohlwelle
207 im Gegensinn dreht. In dieser und in der vorher beschriebenen Ausführungsform
wird über die Kupplungen und die Hilfsgetriebeelemente im rechten Teil der Getriebeanordnung
nie das volle Abtriebsdrehmoment übertragen. Das Abtriebsdrehmoment ist größer als
das von diesen Elementen übertragene Drehmoment, so daß diese Elemente nur so ausgelegt
zu sein brauchen, daß sie den entsprechenden Anteil des vollen Drehmoments übertragen.
Infolgedessen können diese Bauteile beträchtlich leichter und raumsparender ausgeführt
werden, was zur Wirtschaftlichkeit der Anordnung beiträgt.
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F i g. 6 zeigt eine Steuerung, die besonders für die in F i
g. 3 gezeigte Ausführungsform geeignet ist. Die Steuerung kann jedoch auch
für die Ausführungsformen nach F i g. 1 und 5 angewendet werden, wenn
bestimmte Elemente weggelassen werden. Die verschiedenen Kupplungen und Bremsen
der Ausführungsform nach F i g. 3 sind schematisch angedeutet und mit ähnlichen
Bezugszeichen versehen. Strichliert sind ferner die Taumelscheibenoehäuse
156 und 161 der hydrostatischen Elemente 1 und 11 dargestellt,
die in bekannter Weise auf kreisförmigen Tra-zapfen schwenkbar gelagert sind.
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Die Zapfen 159 und 165 der mit den Taumelscheiben-ehäusen
verbundenen Steuerarme erstrecken C
sich durch Kulissen 240 und 241 in Kulissenscheiben
242 und 243. Diese Kulissenscheiben sind verschiebbar in geeigneten Büchsen gelagert,
die in dem Gehäuse 120 vorgesehen sind, und durch die Platten 245 miteinander verbunden,
so daß sie sich gemeinsam hin- und herbewegen. Die Platte 245 ist mit dem äußeren
Ende einer Stange 246 verbunden, die ihrerseits mit einem Stellkolben 247 verbunden
ist, der in einer Hülse 248 hin- und herbewegbar montiert ist. Diese ist in einem
Gehäuse 250 verschiebbar montiert.
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Mittels einer Stange 253 ist ein Kurvenstück 252
mit
dem oberen Teil der Platte 242 verbunden. Das Kurvenstück 252 besitzt einen
Zeiger 254, der die Schaltstelluna der Kulissenscheiben und der ihnen zugeordneten
Taumelscheiben anzeigt. Das Kurvenstück wird bei seiner hin- und hergehenden Bewegung
mit zwei Zapfen 255 geführt, die einen Schlitz 256
durchsetzen, der
in dem Kurvenstück ausgebildet ist. Die mit Buchstaben versehenen Punkte
A, B und C
entsprechen den in den Diagrammen der F i
g. 7
bis 10 mit A, B und C bezeichneten
Schaltstellungen. Die Stellung Rev. in F i g. 6 entspricht einer Schaltstellung
für den Rückwärtslauf. Die Kulissen 240 und 241 in den Kulissenscheiben 242 und
243 sind so ausgebildet, daß in den verschiedenen Schaltstellungen die entsprechenden
Taumelscheibenwinkel erhalten werden, wie dies in F i g. 7 angedeutet ist.
Die Kulisse 241 hat einen schrägen Teil 241'" mit dessen Hilfe die Taumelscheibe
des Elements 1 so ausgelenkt für den Rückwärtslauf ausgelenkt werden kann.
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Die Bewegung des Stellkolbens wird durch einen Drelizahlregler
260 gesteuert. Dieser besitzt eine drehbare Hohlwelle 261, die mit
dem Antriebsgehäuse 130 in Antriebsverbindune, steht, wie durch die strichlierte
Linie 262 schematisch angedeutet ist. Infolgedessen dreht sich die Hohlwelle
261 proportional mit der Antriebsdrehzahl der Getriebeanordnung Auf dem Umfangsflansch
263 am einen Ende der Hohlwelle261 sind zwei drehzahlabhän(Yice Gewichte
265 montiert, die an einem Lager 266 angreifen, das auf einer hin-
und her-ehenden Stange 267 montiert ist. Die Axialstellung der Stange
267 gegenüber der Hohlwelle 261 ist von der Stellung der Gewichte
265
und damit von der Drehzahl der Hohlwelle 261 abhängig. Die Stange
267 ist mit zwei abstehenden Ringen 270 und 271 versehen, welche
die Strömung des Druckmittels von einer Zuleitung 272 zu zwei Austrittsleitungen
273 und 274 steuern.
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Es ist strichpunktiert angedeutet, daß die Austrittsleituno,
273 mit einer Eintrittsöffnuno, 275 am einen Ende des Gehäuses
250 und die Austrittsleitung 274 mit einer Eintrittsöffnung 276 des
Gehäuses 250 verbunden ist. Die Zuleitung 272 ist mit der Austrittsöffnung
einer Venturidüse 280 verbunden, was schematisch durch die Linie
278 angedeutet ist. Eine ölpumpe 281 wird von der Antriebswelle angetrieben,
wie schematisch durch die strichlierte Linie 282 an-"edeutet ist, und gibt
öl kontinuierlich an die Zu leituno, 272 ab. Die Pumpe 281
ist mit der Venturidüse 280 verbunden.
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Der Regler ist durch eine Feder 285 vorbelastet, weleile die
Stange 267 in F i g. 6 nach links drückt. Die Feder 285 greift
ferner an einem erweiterten Flansch eines kleinen hin- und hergehenden Stößels
286 an, der einen abgerundeten äußeren Endteil 287
hat, an dem zwei
ähnliche Kurvenstücke angreifen, die an dem unteren Ende der Schwinghebel
288 und 289 angeordnet sind. Von diesen Kurvenstücken ist C,
in
der F i g. 6 nur eines gezeigt. Die Kurvenhebel 288 und
289 wirken unabhängig voneinander auf den Stößel 286 ein. Dadurch
wird der auf die Welle 267 ausgeübte Federdruck verändert. Der Hebel
289
ist durch ein geeignetes Gestänge, das durch eine strichlierte Linie
290 angedeutet ist, mit dem Drosselventil 291 des Motors verbunden.
Der andere Kurvenhebel 288 ist ebenfalls durch ein geeignetes Gestänge, das
schematisch durch die strichlierte Linie 293 angedeutet ist, mit einem Teil
des Steuerschiebers 295 für die Getriebeanordnung verbunden. Die Stellungen
D, N und R des Steuerschiebers sind die Stellungen für Vorwärtslauf,
die neutrale Stellung und die Stellung für Rückwärtslauf. In der Zeichnung ist der
Steuerschieber in der Stellung für Vorwärtslauf dargestellt.
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Ein Kupplungs- und Bremsschieber 300 besitzt einen Schieberkolben
301, dessen abgerundeter unterer Endteil auf der oberen Fläche des Kurvenstücks
252 läuft. Diese obere Fläche besitzt einen erhöhten Teil 303 und
einen unteren Teil 304. Die Teile 303 und 304 sind durch einen steilen Teil
305
miteinander verbunden. Eine durch die strichpunktierte Linie
307 schematisch angedeutete Druckmittelleitung stellt eine Verbindung zwischen
dein Schieber 300 und der Schnellaufkupplung her. Eine durch eine strichpunktierte
Linie 308 schematisch angedeutete Druckmittelleitung stellt eine Verbindung
zwischen dem Schieber 300 und einem Kolbenschieber 309 her, der über
eine Leitung 310 mit der Langsamlaufbremse verbunden ist. Eine durch die
strichpunktierte Linie 311 schematisch angedeutete Druckmittelleitung verbindet
den Kolbenschieber 309 mit einer Druckmittelleitung 315, die nachstehend
beschrieben wird.
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Eine Druckmittelleitung, die durch die strichpunktierte Leitung
312 schematisch dargestellt ist, stellt eine Verbindung zwischen dem Steuerschieber
295
und einem Einrückschieber 313 her. Eine durch eine strichpunktierte
Linie 314 schematisch angedeutete Druckmittelleitung verbindet das entgegengesetzte
Ende des Einrückschiebers mit der engsten Stelle der Venturidüse 280. Eine
durch die strichpunktierte Linie 315 schematisch angedeutete Druckmittelleitung
verbindet den Steuerschieber 295 mit der Rückwärtslaufbremse. Durch die strichpunktierten
Linien 316,
317 und 318 schematisch angedeutete Druckmittelleitungen
verbinden den Steuerschieber mit der Direktantriebskupplung, dem Schieber
300 und dem Gehäuse 250. Die zuletzt genannte Verbindung führt zu
dem äußeren Ende der in dem Gehäuse angeordneten Hülse 248.
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Die Durchlässe 153 der Platte 128 sind in F i
g. 6
mit den Bezugszeichen 153' und 153" bezeichnet. Diese gebohrten
Kanäle führen zu dem Gehäuse 320
des Einrückschiebers und stehen mit diesem
Gehäuse in Verbindung. In dem Gehäuse 320 ist ein Schieberkolben
321 hin- und herbewegbar montiert, der drei ringförmige Teile 322, 323
und 324 von abnehmendem Durchmesser besitzt. Eine in dem Gehäuse 320 angeordnete
Feder 325 trachtet den Schieberkolben 321 in F i g. 6 nach
links, d. h. in die Offenstellung zu bewegen. Eine kleine Drosselöffnung
326 dient zum Abziehen von Druckmittel aus dem Raum links von dem Teil
322 des Schieberkolbens.
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Wenn sich die Steuerung im neutralen Zustand befindet, wird der Druckmitteldruck
von dem Steuerschieber 295 an die Leitungen 316, 317 und
318 abgegeben. Infolgedessen wird die Direktantriebskupplung eingerückt,
der Schieber 300 mit Druckmittel beaufschlagt und das Gehäuse 250
mit Druckmittel beaufschlagt, so daß die Hülse 248 in ihre rechte Endstellung bewegt
wird. Der Beaufschlagungsdruck des Schiebers 300 wird über die Leitung
308 und den Kolbenschieber 309 übertragen und bewirkt eine Betätigung
der Langsamlaufbremse. Gleichzeitig wird die Leitung 312 über die Drosselöffnung
326 druckentlastet, so daß die Feder 325 das Verschlußstück
321 des Einrückschiebers nach links in die Umgehungsstellung bewegt, in welcher,der
Schieber gan:k geöffnet ist.
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Wenn sich das Verschlußstück 321 des Einrückschiebers in der
Offenstellung befindet, wird das hydraulische Druckmittel, das sich in den Durchlässen
153' und 153"' befindet, umgeleitet, so daß die hydrostatischen Elemente
frei drehbar sind und das Gesamtabtriebsdrehmoment den Wert Null hat.
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Wenn sich der Steuerschieber 295 in seiner neutralen Stellung
befindet, bewegt das Gestänge, welches den Steuerschieber mit dem Kurvenhebel
288 verbindet, diesen in die gezeigte neutrale Stellung. Dadurch wird unabhängig
von dem mit dem Drosselventil verbundenen Hebel 289 die Vorbelastung des
Reglers erhöht, so daß die Kraft des Gegengewichts überwunden und das Verschlußstück
267 in der Zeichnung nach links bewegt wird. Das Verschlußstück
267 gelangt auf diese Weise in eine Stellung, in der es dem Druckmittel gestattet,
zu der Öffnung 275 des Gehäuses 250 zu fließen, während Druckmittel aus der
öffnung 276 des Gehäuses abgelassen wird. Infolgedessen wird der Betätigungskolben
247 nach links bis zu der Stelle 254 bewegt, die der Schaltstellung C entspricht,
bei der das größte Drehmoment erhalten wird. Die Steuerung ist so angeordnet, daß
in ihrer neutralen Stellung das Betätigungssystem die Taumelscheiben und die wahlweise
ein- und ausrückbaren Mittel in eine Stellung bewegt, die einem niedrigen übersetzungsverhältnis
entspricht, wie dies für die Beschleunigung des Fahrzeuges aus dem Stand erforderlich
ist. Wenn der Steuerschieber 295 in die in F i g. 6 gezeigte Stellung
für Vorwärtslauf verschoben wird, bleiben die Kupplungen und Bremsen in demselben
Zustand wie in der neutralen Stellung. In dieser Stellung des Steuerschiebers wird
Druck von der Rückwärtslaufbremse über die Leitung 315 und den Durchlaß
330 abgelassen, der mit einem geeigneten Sumpf od. dgl. verbunden ist. Gleichzeitig
wird Druckmittel über einen Kanal 332
des Steuerschiebergehäuses und eine
Leitung 312 an den Einrückschieber abgegeben, der somit druckbeaufschlagt
und in sei- rechte oder Schließstellung bewegt wird, in der ciie hydrostatischen
Elemente wirksam sind.
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Im Vorwärtslauf regelt der Regler die Druckmittelbeaufschlugung zu
den entgegengesetzten Seiten des Betätigungskolbens 247 und damit die Bewegung der
Taumelscheiben für die Elemente I und II. Die Bewegung des Verschlußstücks
267 wird durch die Stellung des Kurvenhebels 289 beeinflußt,
der die Drehzahleinstellung in Abhängigkeit von der Stellung des Drosselventils
verändert. Bei jeder gegebenen Stellung des Drosselventils steuern daher der Regler
und der ihm zugeordnete- Schieber kontinuierlich die Stellung des Betätigungskälbens
247 derart, daß durch Veränderung des Übersetzungsverhältnisses eine bestimmte Motordrehzahl
aufrechterhalten wird.
Bei der Beschleunigung aus dem Stand, läuft
der Schieberkolben301 auf der oberen Fläche303 des Kurvenstücks 252, so daß
Druckmittel über die Leitung 308 und den Kolbenschieber 309 zugeführt
und die Langsainlaufbreinse betätigt wird. Wenn durch eine Verstellung von der Schaltstellung
A zur Schaltstellung B die AbtriebsdTelizahl des Getriebes erhöht wird, bewegt
sich der Schieberkolben 301 abwärts auf die untere Fläche 304 des Kurvenstücks
252. In der ausgefahrenen, Stellung des Schieberkelbens 301
wird der
Druck aus der Leitung 308 üb#er einen Kanal 335 abgelassen-, der zu
einem geeigneten Sumpf od. dgl. führen kann. Dadurch wird die Langsamlaufbremse
gelüftet. Bei ausgefahrenem Schieberkälben 301 wird ferner über die Leitung
307 die Schnelllaufkupplung mit Druckmittel beaufchlagt und da-
durch
eingerückt. Wenn die Abtriebsdrehzahl weiter abnimmt und die Getriebeanordnung sich
in der Schaltstellung B befindet, hebt das Kurvenstück 252
den Schieberkolben
301 in die gezeigte obere Stellung, in der die Leitung 307 mit dem
Kanal 335 verbunden ist. Dadurch wird die Schnellaufkupplung ausgerückt und
gleichzeitig Druckmittel in die Leitung 308 eingeleitet, so daß die Langsamlaufbremse
erneut betätigt wird. Bei dieser Umschaltung befinden sich die Schniellaufkupplung
und die Langsamlaufbremse im unbelasteten Zustand, und die Synchronisation führt
zu einem stoßfreien Betrieb und zu einem geringen Verschleiß der Reibelemente.
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Vor der Umschaltung auf Rückwärtslauf muß die Getriebeanordnung natürlich
vom Vorwärtslauf in den Neutralzustand gebracht werden. Dann muß der Steuerschieber
295 in seine untere Stellung für Rückwärtslauf bewegt werden. In dieser Stellung
stehen die Leitungen 316, 317 und 318 mit dem Kanal 330
in Verbindung,
so daß die Direktantriebskupplung ausgerückt, der Schieber 330 druckentlastet
und das Gehäuse 250 auf der linken Seite der Hülse 248 druckentlastet wird.
Gleichzeitig wird über die Leitung 315 ein Druck zugeführt, so daß die Rückwärtslaufbremse
betätigt wird. Druckmittel gelangt ferner von der Leitung 315 in die Leitung
311, so daß der Kolbenschieber betätigt und eine Verbindung zwischen der
Leitung 311 und der Langsamlaufbremse hergestellt wird.
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Das Gestänge, welches den Steuerschieber 295 und den Kurvenhehel
288 verbindet, bewegt den Hebel 288 in die Stellung für Rückwärtslauf,
die in F i g. 6
mit R bezeichnet ist. Dadurch wird das Verschlußstück
267 nach links bewegt, so daß Druckmittel über die Öffnung 275 des
Gehäuses eingeleitet wird und den Kolben 247 nach lirks und die Hülse 248 nach links
bewegt, da die lir' '.'-'Wand der Hülse 248 druckentlastet ist.
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Der zusätzliche Hub der Kulissenplatte 243, der auf die Bewegung der
Hülse 248 und des Stellkolbens 247 nach links zurückzuführen ist, veranlaßt eine
Bewegung des mit dem Taumelseheibengehäuse verbundenen Zapfens 165 in den
Teil 241' der Kulisse, so daß die Taumelscheibe des Elements II unter eineem, negativen
Winkel angeordnet ist, wenn ein Rückwärtsabtri#eb erwünscht ist. Dies wurde bei
der Beschreibung der Wirkungsweise der Ausführungsform nach F i g. 3 erläutert.
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Wenn sich der Steuerschileber in seine untere Stellung für Rückwärtslauf
bewegt hat, wird Druckmittel durch den Kanal 337 in dem Steuerschiebergehäuse
und die Leitung 312 an den Einrücksch#ieber abgegeben, so daß dieser nach
rechts in seine Schließstellung gelangt -und das hydrostatische Getriebe wirksam
wird.
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Bei dieser Steuerung wird der Einrückschieber in erster Linie beim
Anfahren und Stehenbleiben im Vorwärts- oder Rückwärtslauf verwendet. Dies ist ein
Übergangszustand. Daher wurde die Wirkungsweise der Steuerung ohne besondere Bezugnahme
auf die Funktion. des Einruckschiebers beschrieben.
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Der Einrückschieber schließt an einem bestimmten Punkt nicht sofort,
sondern die Gesamtsteuerung ist so eingerichtet, daß das Schließen und Öffnen in
einem modulierten, glatten und stetigen Vorgang erfolgt.
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Der Überdruck zum Schließen des Einrückschiebers wird der Leitung
312 über den Kanal 332 oder 337 in dem Gehäuse des Steuerschiebers
zugeführt. Der Kanal 322 steht mit den Leitungen 316, 317 und
318 und der Kanal 337 mit der Leitung 315 in Verbindung. Der
Einrückschieber wird üb#er den Kanal 332 druckbeaufschlagt, wenn sich der
Steuerschieber in der Stellung für Vorwärtslauf befindet, und über den Kanal
337, wenn sich der Steuerschieber in der Stellung für Rückwärtslauf befindet.
Daher wird- der Einrückschieber nur dann druckbeaufschlagt, wenn sich der Steuerschieber
in einer Stellung befindet, in der die Kupplungs- und Bremsmittel in der Stellung
für Vorwärts- oder Rückwärtslauf ein- oder ausgerückt werden, und kann üb#er die
Leitung 312 eine Druckbeaufschlagutig zum Schließen des Einrückschiebers
nur erfolgen, wenn auch die entsprechenden Kupplungs- und Breinseleinente druckbeaufschlagt
sind. Infolgedessen wird der Einrückschieber 313 erst geschlossen und ein
Abtriebsdrehmoment erst abgegeben, wenn durch eine Druckbeaufschlagung die entsprechende
Kupplung oder Bremse eingerückt worden ist, so daß ein Ein- oder Ausrücken der Kupplung
und Bremse für den Vorwärts- bzw. Rückwärtslauf im belasteten Zustand dieser Kupplung
oder Bremse nicht erfolgen kann.
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Im praktischen Betrieb wird bei der Umsteuerung vom Vorwärts- zum
Rückwärtslauf oder umgekehrt das Verschlußstück 321 des Einrückschiebers
kurzfristig in die Offenstellung bewegt, wärend die Kupplung oder Bremse umgeschaltet.
wird. Sofort danach gelangt das Verschlußstück 321 wieder in seine Schließstellung,
so daß die Leistungsabgabe von dem Antriebs- zum Abtriebsglied nur äußerst kurz
unterbrochen wird. Dies gilt natürlich für eine Umsteuerung, während eine Antriebsleistung
übertragen wird.
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Die dargestellte Steuerung arbeitet automatisch, doch kann der Regler
gegebenenfalls durch eine vollkommen handbetätigte Steuerung ersetzt werden. Die
dargestellte Steuerung ist besonders für die Getriebeanordnung nach F i
g. 3 bestimmt. Sie kann jedoch auch für die Ausführungsformen nach F i
g. 1 und 5,
wie nachstehend beschrieben, eingerichtet werden. Dazu
brauchen, nur die Leitungen 315 und 316 sowie der Kolbenschieber
309 entfernt zu werden, da das in F i g. 1 und 5 gezeigte Getriebe
keine Direktantriebskupplung und keine Rückwärtslaufbreinse besitzt.
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F i g. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der GetriebeanoTdnung.
In dieser Ausführungsform ist das antriebsseitige Planetengetriebe ähnlich wie in
F i g. 3 ausgebildet und an das Flüssigkeitsgetriebe mit zwei Sätzen von
je zwei identisch ausgebildeten hydrostatischen Eleinenten angeschlossen-.
Jeder
Satz der hydrostatischen Elemente besitzt zwei Verdrängereinheiten,
deren Kolben von je zwei Taumelscheiben gesteuert werden. Die Taumelscheiben
für jeden Satz von zwei hydrostatischen Verdrängereinheiten werden gemeinsam bewegt.
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Die hydrostatischen Elemente II des untren Satzes stehen über die
Zahnräder 378 und 380 ständig in mechanischer Antriebsverbindung mit
dem rückwirkenden Zentralrad 371, das über das antriebsseitige Planetengetriebe
mit der Getriebeabtriebswelle in Verbindung steht.
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Die Hohlwelle 377 ist mit der Schnellaufkupplung 403 verbunden,
die über eine Verzahnung 410 mit einem Zahnrad 411 kämmt, das einstückig mit einer
Hohlwelle 412 ausgebildet ist. Die Hohlwelle 412 wirkt auf die hydrestatischen Elemente
1 des oberen Satzes, die über die Lamell:enkupplung 403 mit dem Zentralrad
376 in Antriebsverbindung stehen.
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Der rechte Endteil der zentralen Welle 366 ist mit einer Lagsamlaufkupplung
424 verbunden, die über ein, Zahnrad 428, das mit einem Zahnrad 429 kämmt, mit einer
Welle 430 verbunden ist. Daher kann die Kupplung 424,eine Antriebsverbindung zwischen
den Elementen 1 des Flüssigkeitsgetriebes und dem Abtrieb herstellen.
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In ihrer Wirkungsweise ähnelt die Ausführungsform nach F i
g. 5 den Ausführungsformen nach den F i g. 1 und 3. Der Hauptuntersch#ied
in der Ausführungsform nach F i g. 5 liegt darin, daß zwei Sätze von
je zwei hydrostatischen Elementen vorgesehen sind und daß zur Vervielfachung
des Drehmoments kein abtriebsseitiges Planetenradgetriebe, sondern ein Vorgelege
vorgesehen ist. Die Verwendung der doppelt vorgesehenen hydrostatischen Elemente
errnäglicht eine Herabsetzung der Größe derselben und deren Betrieb mit höherer
Geschwindigkeit. Ferner ist das in F i g. 5 gezeigte, Vorgelege in manchen
Nutzfahrzeugen vorteilhaft, weil es einfacher und wirtschaftlicher ist als die Konstruktionen
nach Fi g. 1 und 3.
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Die in den F i g. 7 bis 10 gezeigten Kennlinien gelten
auch für das in F i g. 5 dargestellte Ausführungsbeispiel. Während jedoch
nach F i g. 7 je eine TaumeIscheibe führ das einzelne Element I und das einzelne
Element II vorgesehen sind, besitzt die Ausführungsform, nach F i g. 5 zwei
Taumelscheiben für Elemente 1 und zwei Taumelscheiben für Elemente II. Die
Taumelscheiben werden, gemeinsam bewegt.
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Eines der rückwirkenden Zentralräder ist mit ,dem einen hydrostatischen
Element dauernd mechanisch verbunden. Das andere rückwirkende Zentralrad kann über
eine wahlweise ein- und ausrückbare Schnellaufkupplung mit dem anderen Satz der
hydrostatischen Elemente verbunden werden. In der Ausführungsform nach F i
g. 5 dient die Lagsamlaufkupplung zur Verbindung dieses zweiten Satzes der
hydrostatischen Elemente über das die Zahnräder 428 und 429 aufweisende Getriebe
zur Drehmomentvervielfachung mit dem Abtrieb. Infolgedessen hat die Langsamlaufkupplung
in der Ausführungsform nach F i g. 5 denselben Zweck wie die LangsamIaufbremse
in, der Ausführungsforrn nach F! g. 3. Diese Bremse dient zur Verbindung
des hydrostatischen Elements I über das drehmomentvervielfachende Planetengetriebe
mit dem Abtriebsglied.
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Es versteht sich daher, daß die Schnellaufkupplung in derselben Weise
und in demselben Zeitpunkt eingerückt wird wie die Schnellaufkupplung der Ausführungsform
nach F i g. 3 und daß die Langsam laufkupplung der Ausführungsform nach F
i g. 5 i derselben Weise und in demselben Zeitpunkt betätig wird wie die
Langsamlaufbremse der Ausführung, form nach F i g. 3.
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Aus Fi g. 7 geht hervor, daß im Betrieb der Au5 führungsform
nach F i g. 5 mit einem höheren Übei setzungsverhältnis als in der Schaltstellung
B di Schnellaufkupplungeingerückt ist und daß bei eineu niedrigen übersetzungsverhältnis
als in der Schalt stellung B die Lagsamlaufkupplung eingerückt Ü; und einen drehmomentvervielfachenden
Antrieb voi den hydrostatischen Elementen zu der Abtriebswell, bewirkt.
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Die Schnellauf- und die Langsamlaufkupplung de Ausführungsform nach
F i g. 5 werden im unbelaste ten Zustand und bei synchronem Lauf ihrer Reib
eIemente ein- und ausgerückt, damit der Verschleil dieser Elemente auf ein Minimum
herabgesetzt wird Die in den F i g. 1, 3 und 5 dargestellten Ausfüh
rungsformen sind natürlich nicht auf Reibungskupp lungen und/oder Bremsen eingeschränkt.
Da dii Konstruktion so gewählt ist, daß diese Elemente, in wesentlichen im unbelasteten
Zustand und im Gleich lauf ein- und ausgerückt werden, können auch form sch,lüssige
Kupplungen oder kombinierte form- un( reibungsschlüssige Kupplungen verwendet werden.
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