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Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für ein durch eine Brennkraftrnaschine
angetriebenes hydrostatisch--mechanisches Uberlagerungsgctriebefür Fahrzeuge, wobei
das Uberlcigerung`sgetriebe aus einem Umlaufrädergetriebe als mechanischem Getriebeteil
und einem parallel zur Hauptkrafttlußrichtung angeordneten regelbaren Axialkolbengetriebe
als hydrostatischem Getriebeteil besteht.
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Das Eingangsglied des Umlaufrädergetriebes ist mit der Antriebswelle
und sein Ausgangsglied mit der Abtriebswelle verbunden.
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Das Axialkolbengetriebe besteht aus einer Primär-und einer Sekundäreinheit
1 und I1, die mit verstellbaren Schiefscheiben ausgestattet sind und ein veränderbares
Hubvolumen haben. Die Primäreinheit 1 ist immer mit dem Reaktionsteil des Utnlaufrädergetriebes
verbunden. Die Sekundäreinheit Il kann verschieden angeschlossen sein. Je nach diesem
Anschluß ergeben sich öberlagerungsgetriebe von ganz verschiedener Funktion und
Eigenschaften.
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Es sind folgende drei Anordnungsmöglichkeiten zu unterscheiden, die
an Hand der F i g. 1 bis 6 erläutert werden sollen.
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F i g. 1 und 3 Sekundäreinheit 11 mit der Abtriebswelle verbunden,
F i g. 3 und 4 Sekundäreinheit II mit der Antriebswelle verbunden, F i g. 5 und
6 Sekundäreinheit 11 wechselweise mit der Abtriebswelle oder Antriebswelle verbindbar.
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F i g. 1 zeigt ein hydrostatisch-inechanisches Uberlagerungsgetriebe,
dessen Urnlaufrädcrgetriebe aus einem Sonnenrad 1, einem Utnlaufrädcrträger
3 mit Umlaufrädern 2 und einem Hohlrad 4 besteht Lind dessen hydrostatischer Getriebeteil
von den als Axialkolbenaggregate mit veränderbarem Hubvolutnen ausgebildeten Primär-
und Sekundäreinheiten 1 und 11 gebildet wird. Die Primäreinheit I ist über
ein durch Zahnräder 5 und 6 gebildetes Vorgelege an das Hohlrad 4 und die
Sekundäreinheit 11 über ein
durch Zahnräder 7 und B gebildetes Vorgelege an
die Abtriebswelle ah angeschlossen. Die Abtriebswelle ist auch mit dem Umlaufräderträger
3 verbunden, während die Antriebswelle mit dem Sonnenrad 1 in Verbindung steht.
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Durch stufenloses Verstellen des Fiubvoluinens der Axialkolbenaggregate
von Primär- und Sekundäreinheit lassen sich die Drehzahl und das Drehmoment zwischen
der Antriebs- und der Abtriebswelle des Uberlagerungsgetriebcs stufenlos verändern.
Bei auf Hubvolumen Null eingestellter Sekundäreinheit 11, d. h. wenn die Schiefscheibe
14 senkrecht zur Zylinder--Whse liegt, steht die Primäreinheit I, wenn sie
auf ein Hubvolumen eingestellt ist, still. Sie wirkt dann als Abstützung des Reaktionsgliedes.
In diesem Zustand kann sich nämlich das Vorgelege 5, 6 nicht drehen, so daß das
über das Vorgelege 5, 6 verbundene Hohlrad festgehalten wird. Die Abtriebsdrehzahl
des Uberlagerungsgetriebes entspricht dann der Antriebsdrehzahl multipliziert mit
dem t5bersetzungsverhältnis des Umlaufrädergetriebes. Diese Abtriebsdrehzahl wird
die Grunddrehzahl ii"b@@ genannt.
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Mit den Bezeichnungen M = Drehmoment, 11 = Drehzahl, N = Leistung
und mit den Indizes der in F i g. 1 verwendeten Bezeichnungen ergeben sich für die
Abtriebswelle nachstehende Gleichungen: M"1, = M3 + h18 , Mal, - 11"1,
= M3 » 11"1, + MH * 11,h . Unter Vernachlässigung des Wirkungsgrades gilt
Somit wird
Unter Vernachlässigung des Wirkungsgrades folgt daraus. wobei Ng = N, im
hydrostatischen Getriebeteil ist:
In F i g. 2 ist Gleichung (I) graphisch dargestellt. wobei die auf die Abtriebslcistung
N"1; bezogene hydrostatische Leistung N, in Abhängigkeit von der auf die Grunddrehzahl
n",," bezogene Abtriebsdrehzahl n"1, aufgetragen ist. Das Verhältnis
ist für
< 1 positiv, für größere Werte negativ. F i g. 3 zeigt ein hydrostatisch-mechanisches
Uberlagcrungsgetriebe vorn selben Aufbau wie in F i g. I, wobei jedoch die Sekundäreinheit
11 über die Zahnräder 7 und 8 an die Antriebswelle an angeschlossen ist.
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Es ergeben sich mit den bereits definierten Bezeichnungen folgende
Beziehungen: Ar" n = All + 11-T, -M "t4 ' 11,t41 = n11 11t4"
+ Als il"n Unter Vernachlässigung des Wirkungsgrades ist
Es folgt:
F i g. 4. zeigt graphisch den Verlauf der auf die Abtriebsleistung Nt4,, bezogenen
Leistung Ni itn hydrostatischen Getriebeteil abhängig von der auf die Grunddrehzahl
rl"1* bezogenen Abtriebsdrehzahl Das Verhältnis ist hier für
> 1 Positiv und niihert sich asymptotisch
dein Wert + 1: für kleinere
ist es negativ und nähert sich asymptotisch dein Wert -- i .
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Ein negatives Verhältnis
iln hydrostatischen
Getriebeteil bedeutet, daß die Leistung in Richtung
vom Abtrieb zum Antrieb fließt, d. h., daß dann die Primäreinheit I als Pumpe und
die Sekundäreinheit l l als hydrostatischer Motor arbeitet. Die Leistung im hydrostatischen
Getriebeteil kreist in diesem Falle als reine Blindleistung iin öberlagerungsgetriebe.
Diese Blindleistung ist unerwünscht; sie verschlechtert den Wirkungsgrad und beansprucht
die Bauteile unnötig.
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Aus einem Vergleich von F i g. ? und 4 geht hervor, daß in
der Grunddrehzahl 11"i, = 11"1, in beiden Füllen die Leistung iln hydrostatischen
tetriebetcil N, = 0 ist.
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Die Nachteile des Auftretens einer negativen Leistung werden bei dein
hydrostatisch-inechanischen Uberlagerungsgetriebe nach F i g. 5 vermieden, welches
-zwar grundsätzlich denselben Aufbau wie die Ubcrlagerungsgetriebc gemäß F i g.
1 und 3 aufweist, jedoch durch Anordnung von Kupplungen ein wahlweises Anschließen
der Sekundäreinheit 11 -in die Abtriebswelle oder an die Antriebswelle ermöglicht
(vgl. dazu auch USA.-Patente ? 830 468 und 2 808 737).
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Die Sekundäreinheit 11 ist hier an eine Welle angeschlossen,
die zwei Zahnräder 7 und 7' trügt. Das Zahnrad 7 steht mit dein Zahnrad 8 auf der
Abtriebswelle ab und das Zahnrad 7' mit dein Zahnrad 8' auf der Antriebswelle an
in Verbindung. wobei die Zahnräder 8 und 8' jeweils mit ihrer zugehörigen Welle
kuppelbar sind. Unterhalb der Grunddrehzahl, d. h. wenn 11"i, < 1i"1," ist, läuft
das Zahnrad 8' leer finit, und das Zahnrad 8 ist mit der Abtriebswelle ab verbunden.
Oberhalb der Grunddrehzahl, d. h. wenn 11a1, > 11"1,,, ist, läuft das Zahnrad
8 leer finit, und das Zahnrad 8' ist mit der Antriebswelle ein gekuppelt.
Die Sekundäreinheit 11 ist also unterhalb der Grunddrehzahl an die Abtriebswelle
und oberhalb der Grunddrehzahl an die Antriebswelle angeschlossen.
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F i g. 6 zeigt den Verlauf der Leistung im hydrostatischen Getriebeteil
für diesen Fall. Iin gesainten Wandelbereich ist nunmehr die Leistung im hydrostatischen
Getriebeteil positiv.
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Das hydrostatisch-mechanische Uberlagerungsgetriebe nach F i g. 5
eignet sich besonders gut für die Drehzahl- und Drehinomentwandlung bei konstanter
Leistungsübertragung, wie sie z. B. bei Fahrzeugen erforderlich ist. Die Umschaltung
der Sekundäreinheit bei Durchfahren der Grunddrehzahl bietet ferner die Möglichkeit,
daß die Sekundäreinheit durch entsprechende Vergrößerung der Ubersetzung der Zahnräder?
und 8 auch unterhalb der Grunddrehzahl verhältnismäßig schnell laufen kann. Die
Sekundäreinheit 11 kann ihre maximal zulässige Drehzahl bereits in der Grunddrehzahl
erreichen, während sie diese bei der Anordnung nach F i g. 1 erst bei maximaler
Abtriebsdrehzahl haben darf. Auf diese Weise baut die Sekundäreinheit verhältnismäßig
klein.
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Die Anordnung nach F, i g. 5 wird dabei zweckmäßigerweise so ausgelegt,
daß in der Grunddrehzahl das Zahnrad 8' synchron mit der Antriebswelle an und das
Zanrad 8 synchron mit der Abtriebswelle ab
läuft. Da in der Grunddrehzahl
die Schiefscheibe der Sekundäreinheit 11 senkrecht zur Achse steht, sind die Ziihnr:iclei-
7 und 7' drehmolnentfrei, wenn man Reibungs- und Leckverluste vernachlässigt.
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Bei den beschriebenen hydrostatisch-inechanischen CIberlagerungsgetrieben
können selbstverständlich die einzelnen Glieder der Ulnlaufrädergetriebe gegebenen
-fa.lls auch gegeneinander vertauscht werden. Ferner ist es z. B. auch möglich,
beim Umlaufrädergetriebe das Hohlrad durch ein zweites Sonnenrad zu ersetzen.
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1)aß hydrostatisch-mechanische öberlagerungsgetriebe gemäß F i g.
5, oder wie sie die USA.-Patent-;chriften 2 830 468 und 2 808 737 in praktischer
Ausführung -zeigen, trotz ihrer Vorteile für Fahrzeuge noch nicht in der Praxis
Eiergang gefunden haben, lag im wesentlichen daran, daß keine geeignete Regeleinrichtung
vorhanden war, die folgende Funktionen ermöglicht 1. eine selbsttätige Verstellung
der Schiefsclaeiben des Uberlagerungsgetriebes über den gesamten Wandelbereich,
so daß sich das Brennkraftinaschinendrehmoment in Abhängigkeit von der Brennkraftmaschinendrehzahl
auf einer gewünschten Linie, in Sonderheit der Linie :.fies niedrigsten Brennstoffverbrauches
bewegt, und ?. gleichzeitig eine selbsttätige, exakte Umschaltung des Uberlagerungsgetriebes
in der Grunddreizahl, d. h. dann, wenn das Reaktionsglied morncntan stillsteht bzw.
seine Drehrichtung ändert.
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Diesen Anforderungen genügt z. B. die Steuerung gemäß der USA.-Patentschrift
2 808 737 nicht. Dort ist zwar eine Kopplung der Verstellung der hydrostatischen
Einheiten vorhanden, die von einer durch ein Handrad zu betätigenden Steuerwelle
aus über Doppelkegelkörper mit Gleitkulissen geschwenkt werden, wobei außerdem eine
Steuerpumpe zur Speisung eines Steuerkreislaufes vorgesehen ist, durch den ein Stellmotor
für die Betätigung der Kupplungen zum zum Umschalten der Sekundäreinheit von der
Antriebswelle auf die Abtriebswelle und umgekehrt beaufschlagt wird.
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Diese Steuerung der Doppelkegelkörper, die zudem nicht je für sich
einstellbar und einem erheblichen Verschleiß unterworfen sind, wird nach Belieben
von Hand und nicht in irgendeiner bestimmten Abhängigkeit von der Brennkraftrnaschinencharakteristik
vorgenommen, wie dies für den Fahrzeugbetrieb notwendig wäre, um die Brennkraftmaschine
optimal auszunutzen.
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Unabhängig davon ist eine Steuervorrichtung zum Schalten der Kupplung
eines hydrodynamisch-mechanischen Kraftfahrzeuggetriebes bekannt, bei der die Schaltung
in Abhängigkeit von der Brennkraftinaschine dadurch erfolgt, daß eine Membran auf
der einen Seite durch den Wildruck einer von der Brennkraftmaschine angetriebenen
Pumpe und auf der anderen Seite durch den durch eine Drossel reduzierten Öldruck
dieser Pumpe beaufschlagt wird, wobei der verbleibenden, von der Brennkraftinaschinendrehzahl
abhängigen Restkraft durch eine an der Kolbenstange der Membran angreifende Feder
das' Gleichgewicht gehalten wird und die Vorspannung dieser Feder abhängig von der
Betätigung des Brennstoffpedals ist, dessen Stellung gleichzeitig das Drehmoment
der Brennkraftmaschine bestimmt (deutsche Patentschrift 933 973).
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Die Erfindung geht von dein hydrostatisch-mechanischen Uberlagerungsgetriebe
gemäß F i g. 5 aus, also einem Getriebe, bei (lern das Uberlagerungsgetriebe aus
einem Uinlaufrädergetriebe besteht, von dein das Eingangsglied mit der Antriebswelle,
das Ausgangsglied mit der Abtriebswelle und das Reaktionsglied mit der Primäreinheit
oder den Primäreinheften
des mit Axialkolbenaggregaten mit verstellbaren
Schiefscheiben ausgestatteten hydrostatischen Getriebeteils verbunden sind und dessen
Sekundäreinheit oder -einheilen mittels Vorgelege und schaltbaren Kupplungen mit
der Antriebswelle oder At?-triebswelle verbindbar sind und eine Steuerpurnpc vorgesehen
ist. die einen Steuerkreislauf speist, in dem ein Stellmotor für die Betätigungen
der Kupplungen vorgesehen ist. der wechselseitig und je nach Grüße der Abtriebsdrehzahl
beaufschlagbar ist und abhängig von der. Abtriebsdrehzahl die Kupplungen schaltet,
wobei die Verstellung der Primär- und Sekundäreinficit oder -einheilen über ein
Gestänge gegenseitig gekoppelt ist.
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Sie hat sich zur Aufgabe gestellt., die Nachteile und Unvollkommenheiten
dieses Getriebes zu beseitigen und eine Regeleinrichtung. zu schaffen, die die vorstehend
unter 1. - und ?. genannten Forderungen erfüllt. welche ein solches Getriebe erst
für einen Fahrzeugantrieb mit Brennkraftniaschine geeignet machen. nämlich: 1. eine
selbsttätige Verstellung der Schiefscheiben des Uberlagerungsgetriebes über den
gesamten Wandelbereich. so daß sich das Brennkraftniaschinendrehrnoment in Abhängigkeit
von zier Brennkraftinaschinendrelizahl auf einer gewünschten Linie. in Sonderheit
der Linie des niedrigsten Brennstoffverbrauches bewegt. und ?. gleichzeitig eine
selbsttätige Umschaltung de, tJberlagcrungsgetriebes in der Grunddreh/ahl. d.h.
darin. wenn das Reaktionsglied momentan stillsteht bzw seine Drehrichtung ändert.
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Dabei kommt es ferner darauf an, daß diese Regeleinrichtung in ihrer
konstruktiven Gestaltung eilifich ist und ihr Baucoluinen den Forderungen von Fahrzeugantrieben
nach einer leichten und gedriingten Bauweise entspricht.
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Die Erfindung ist gekennzeichnet durch die Konibination der folgenden
Merkmale: a) Die Verstellung sämtlicher Schirfscheiben der Primär- und Sekundäreinheit
oder -cinheiten erfolgt durch einen Stellmotor über einen Kurbeltrieb. 'dessen Schubstangen
Schwenkhebel %(1n Steileinrichtungen der Schiefscheiben lirt;itigrn. wobei die Beaufschlagting
des Stellmotors in bekannter Weise durch ein Steuerventil gesteuert wird. dessen
Kolben auf der einen Seite durch den Oldruck der %(1n der Brennkraftinaschine angetriebenen
Steuerplempe und auf der anderen Seite durch den durch eine Blende reduzierten Uldruck
dieser Stelerputnpe beaufchlagt wird. wobei der @erbleilietideti, von der Brennkraftmaschinendrelizahl
abhängigen Kolbenkraft durch eine .in der Kolbelist;tnge angreifende Feder das Gleichgewicht
gehalten wird und die Vorspannung dieser Feder abhängig vcin der Betätigung des
Brennstoffpedals %er:in(lerbai- ist. und b) rum Umschalten der Sekundäreinheit oder
-einheften von der Abtriebs%%elle auf die Antriebswelle und urneckehrt beim Durchfahren
der Crrunddrellatlil' des Uberlagerungsgetriches ist eine Vorrichtung % orgeschen:
die das das Reaktionsglied(Ilolilr:id)dLs t'tnl,tufr;idergetriebe,mit der Priniäreinlicit
oder den Primäreinheiten gierbindcride Vorgelege bezüglich einer Drehrichtungsutnkehr
abtastet und bei Drehrichtungsunikehr desselben einen Steuerschieber verschiebt,
wodurch die Beaufschlagung des Stellmotors für die Umschaltung der Kupplung bei
synchroner Drehzahl gewechselt wird.
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Eine besondere Ausgestaltung des Merkmales b) besteht crfindungsgelniiß
:darin, daß als Abtastvorriehtung zur Feststellung der Drehrichtungsunikehr ein
Tastliebel vorgesehen ist, der in die Verzahnung des Vorgeleges eingreift.
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Die Anwendung eines Kurbeltriebes für die Verstellung sämtlicher Schiefscheiben
gemäß Merkmal a) hat neben dem Vorteil der einfacheren Herstellung und Abnutzungssicherheit
den besonderen Vorteil, daß die Angriffsstellen der voll ihm zu den Verstellcinrichtungen
der Schiefscheiben ausgehenden Schuhstangen auf der Scheibe des Kurbeltriebes leicht
iln Abstand zur Mitte und im Winkel zueinander ge--indert werden können, wodurch
seinerseits das Maß der Verstellung der Schiefsclieibeii in einttchster «'eise beeinflußt
werden kann.
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Dadurch: daß gemü(.l dein Merkmal b) des Reaktionsglied des Unilaufnidergetriebes
abgetastet wird und unmittelbar dort die Drehrichtungsunikehr festgestellt wird.
ist die Möglichkeit einer exakten (!niscbaltüng des Getriebes in der Grunddrehzahl
gegeben. so daß besondere Synchronisierungscinrichtungen in den Schaltelementen
eingespart werden.
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Durch das Zusammenwirken der Merkmale a) und b) wird eine selbsttätige
Regelung geschaffen, die es ermöglicht, die Brennkraftinaschine gelniili einer vorgegebenen
Linie .11"" _ f01 ". vorzugsweise gemäß der Linie des geringsten Brennstoffverbrauchs.
zu fahren.
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In den weiteren "Zeichnungen ist ein in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutertes AusUilirungsheispiel des hydrost.tti,cli-meclitinisclien Uberlagerungsgetriebes
nach der Erfindung dargestellt.
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1= i _L. 7 zeigt das li%drost@itisclr-niecli;inisclie Getriebe
irn Längsschnitt.
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1= i L. t einen Querschnitt durch dasselbe: 1: i g. 9 zeIL1 die Stellung
der Schiefscheiben der A\i.tlkolbrntiggreg.tte in den verschiedenen Betriebs-Zuständen
(Fahrbereichen): 1= i g. 10 zeigt die Regeleinrichtung cle" Uberlagerungsgetriebes
in schematischer Dar>tellung; 1` i g. 11 zeigt die Kennlinien einer Brennkraftinaschine
mit den Arbeitskennlinien des Uberlagerun,@sgrtriebes.
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lach f= i g. 7 und H besteht das Umflaufräder-Letriebe in Anlehnung
an F i g. -i aus (fein mit der Antrichswelle an %erbundenen Sonnenrad
1. drei Umlaufrädern 2. dem finit der Abtriebsw-elle uh verbundenen
Unilaufriiderträger3 sowie dein als Reaktionsglicd dienenden Hohlrad 4. welches
über Zahnräder-5 und 6 mit der Primäreinheit 1 verbunden ist.
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Urn kleiner zu bauen. ist die Priniireinheit 1 und I' und ebenso die
Sekundäreinheit II und 1I' unterteilt. Die Primär- und Sekund;ireinlieiten sind
als Axialkolbenaggregate mit Scliicf,clicifie ausgebildet und uni da, U mlaufrädergetriebe
herum auf einer Quersclitiittsebene des @etriebe@eh ;iusc, änucordnet.
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Die Sekundäreinheiten 1I und 1I' treiben je zwei Zahnräder 7 und 7"
ein. Diese stehen firn Eingriff finit den mit ihren zugehörigen «'eilen kuppelb,tren
"Lahnrädern 8 und 8 . %(1n denen da,. Z.ihnrad 8 auf der Abtrieb:wellc all und d.i,
Zahnrad 8` au! der Antriebswelle
an drehbar gelagert ist.
Mittels Kupplungsmuffen 9 bzw. 10 sind sie mit drehfest auf der Abtriebswelle
ab bzw. auf der Antriebswelle an sitzenden Kupplungskörpern
11 und 12 verbandbar.
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Die Zylinderkörper der Axialkolbenaggregate der Primär- und Sekundäreinheiten
1, 1' und 11, 1I' sind mit mindestens einem Querlager 13 im Getriebegehäuse gelagert.
Ihre Schiefscheiben 14, auf denen sich Axialkolben 15 abstützen, liegen
in Schwenkkörpern 16, die ebenfalls im Getriebegehäuse gelagert sind. Eine
Gehäusezwischenwand 17 des Getriebegehäuses trägt den Steuerspiegel für die Axialkolhenaggregate
und enthält in Form von Bohrungen und Ausnehmungen alle notwendigen Ulkanälc und
Ventile.
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Die Schwenkachsen der Schiefscheiben der beiden Primäreinheiten I
und I' und diejenigen der beiden Sekundäreinheiten 11 und 1I' liegen jeweils auf
einer Achse und sind durch Kupplungen miteinander verbunden, so daß sie von je einem
gemeinsamen Schwenkhebel 18 betätigt werden können.
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Die Einstellung der Schiefscheiben 14 muß nach dem in F i g.
9 dargestellten Schema erfolgen, welches die Stellung der Schiefscheiben in den
verschiedenen Betriebszuständen (Fahrbereichen) zeigt, und zwar a) Leerlauf, b)
Vorwärtsfahrt unterhalb der Grunddrehzahl, c) Vorwärtsfahrt bei Grunddrehzahl, d)
Vorwärtsfahrt oberhalb der Grunddrehzahl, e) Rückwärtsfahrt. In der Maximalgeschwindigkeit
werden die Schiefscheiben der Primär- und Sekundäreinheiten ohne Veränderung des
Wandelverhältnisses synchron auf kleinere Schwenkwinkel zurückgenommen. Dadurch
erhöht sich der in diesem Betriebspunkt verhältnismäßig niedrige Hochdruck im hydrostatischen
Kreislauf und verringern sich die Kolbengeschwindigkeiten der Axialkolbenaggregate,
was eine Wirkungsgradverbesserung zur Folge hat. Ferner ist es durch diese Maßnahme
möglich. die maximal zulässigen Drehzahlen der Axialkolbenaggregate zu erhöhen,
wodurch sich ihre Baugrößen entsprechend verringern.
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Die Einstellung der Schwenkung der Schiefscheiben 14 für die
einzelnen Betriebszustände, und zwar der Rückwärtsfahrt über den Leerlauf zur maximalen
Vorwärtsfahrt wird durch die kontinuierliche Drehbewegung eines Kurbeltriebes hervorgerufen.
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Gemäß F i g. 10. welche die gesamte Regeleinrichtung des Uherlagerungsgetriebes
in schematischer Darstellung zeigt. sind die Schiefscheiben 14 der Primär-
und Sekundäreinheiten 1. 1' und 11. I1' über die Schwenkhebel 18 unter
Zwischenschaltung von Steileinrichtungen 19 durch Schuhstangen
20 mit einem Kurbeltrieb 21 verbunden, dessen Drehbewegung über eine
Zahnstange durch einen Stellmotor 22 verursacht wird, dessen Beaufschlagung
über ein Steuerventil 23 gesteuert wird. Die Steileinrichtung 19,
die vom hydraulischen Kreislauf der Axialkolbenaggregate beatifschlagt wird. ist
nochmals im vergrößerten Maßstab dargestellt.
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Ein Kolben 24 des Steuerventils 23 wird auf beiden Seiten
durch Drucköl beaufschlagt. welches von einer von der Brennkraftmaschine angetriebenen
Steuerpumpe 25 kommt. Die Steuerpumpe liefert auch Drucköl über eine Leitung
26 in den hydraulischen Kreislauf des hydrostatischen Getriebeteiles zum
Ausgleich der Leckverluste und über eine Leitung 27 zur Betätigung des Stellmotors
22 sowie eines Stellmotors 39.
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Die eine Seite des Kolbens 24 des Steuerventils 23
wird
über eine Leitung 28 vom vollen Uldruck der Steuerpumpe beaufschlagt, während die
andere Seite über eine Leitung 29 von einem durch die Blende 30 reduzierten Uldruck
beaufschlagt wird. Die Differenzkraft am Kolben ist proportional der Brennkraftmaschinendrehzahl.
Der nach rechts gerichteten Differenzkraft des Kolbens wird durch eine Feder
31
das Gleichgewicht gehalten, die an einer Kolbenstange 32 angreift. Bei
diesem Gleichgewichtszustand verhindern mit dem Kolben 24 verbundene Steuerkolbenabschnitte
33 und 33' des Steuerventils 23 den Durchfluß des durch die Leitung 27 von der Steuerpumpe
25 kommenden Drucköls zum Stellmotor 22;
die vorgegebene Obersetzung
ist dann eingeregelt.
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Die Kolbenstange 22 des Steuerventils 23 ist ferner noch mit dem Brennstoffpedal
34 der Brennkraftinaschine verbunden, durch weiches ein zusätzlicher Druck auf die
Feder 31 ausgeübt werden kann, und zwar ein Druck, welcher etwa proportional dem
Brennkraftmaschinendrehmoinent ist. Durch diesen Druck wird das Gleichgewicht im
Steuerventil 23
gestört, so daß die Steuerkolbenabschnitte 33 und 33' dem
aus der Leitung 27 kommenden Drucköl den Weg zum Stellmotor 22 über Leitungen 35
oder 35' freigeben, wodurch eine Verstellung der Schiefscheiben 14 erfolgt,
welche eine Ubersetzungsänderung des Uberlagerungsgetriebes zur Folge hat. Diese
Ubersetzungsänderung erfolgt selbsttätig so lange, bis wieder Gleichgewicht im Steuerventil
23 hergestellt ist.
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Zwischen das Steuerventil 23 und den Stellmotor 22 ist in den
Weg des Drucköls noch ein Umsteuerventil 36 eingeschaltet, durch das die Anschlüsse
der Leitungen 35 und 35' vertauscht werden, so daß die Bcaufschlagungsrichtung des
Stellmotors 22 und dainit auch die Stellung der Schiefscheiben z. B. von der Stellung
d) Vorwärtsfahrt in die Stellung e) Rückwärtsfahrt geändert wird.
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Die selbsttätige Umschaltung der Sekundäreinheiten 11 und Il' von
der Abtriebswelle ah auf die Antriebswelle an und umgekehrt beim Durchfahren
der Grunddrehzahl des Uberlagerungsgetridbes wird durch einen Tasthebel37 gesteuert,
der in die Verzahnung des das als Reaktionsglied dienende Hohlrad 4 des Umlaufrädergetriebes
mit den Primäreinliciten I oder I' verbindenden Zahnrades 6 eingreift und bei Drehrichtungsumkehr
desselben einen Steuerschieber 38 betätigt, welcher seinerseits die Beaufschlagung
eines Stellmotors 39 Cür die Umschaltung steuert. Die Kolbenstange 40 des
Stellmotors 39 ist mit Schaltgabeln 41 versehen, die in die Kupplungsmuffen
9 und 10 der kuppelbaren Zahnräder 8 und 8'
eingreifen. Unterhalb
der Grunddrehzahl wird das Zahnrad 8 der Sekundäreinheit 11 mit der Abtriebswelle
ab gekuppelt, während das Zahnrad 8' leerläuft. und oberhalb der Grunddrehzahl
das Zahnrad 8' mit der Antriebswelle an gekuppelt, während das Zahnrad
8 leerläuft.
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Die Umschaltung ermöglicht mit einfachen konstruktiven Mitteln ein
exaktes Umschalten in der Grunddrehzahl und erübrigt besondere Synchronisierungseinrichtungen
in den Schaltelementen.
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Die Auslegung der Regeleinrichtung erfolgt so, daß sich das Ubersetzungsverhältnis
des Uberlagerungsgetriebes bei vorgegebenem Brennkraftmaschinendrehmoment,
welchem
eine. bestimmte Stellung des Brennstoffpedals entspricht, so einstellt, daß die
Funktion Brennkraftmaschinendrehmoment M"" abhängig von der BrennkraftmaschinendrehzahT
neine bestimmte Linie im Brcnnkraftmaschinenkennfeld darstellt gemäß F i g.
11.
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F i g. 11 zeigt -das Kennfeld einer Brennkraftmaschine, in dem das
Brennkraftmaschinendrehmoment Muh, in Abhängigkeit von der Brennkraftmaschinendrehzahl
n"" dargestellt ist. In diesem Kennfeld sind die Hyperbeln konstanter abgegebener
Brennkraftmaschinenleistung N sowie die spezifischen Kraftstoffverbrauchskurven
he (Muschelkurven) eingetragen.
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Während beim Einsatz eines konventionellen Schaltgetriebes die Brennkraftmaschne
jeden Betriebszustand im gesamten Brennkraftmaschinenkennfeld einnehmen kann und
während bei hydrodynamischen Wandlern das Brennkraftmaschinendrehmoment durch die
Eigenart des hydrodynamischen Wandlers nur parabelf`ormig verlaufen kann, ist -
bei Uberlagerungsgetrieben mit einem hydrostatischen Getriebeteil ein Fahren der
Brennkraftmaschine nach einer beliebigen vorgegebenen Linie möglich. Zum Beispiel
kann es zweckmäßig sein, hierfdr die Linie des maximalen Drehmömentverlaufes oder
des minimalen Kraftstoffverbrauches zu wählen. Dem letzteren Fall entspricht der
Linienzug a, h in F i g. 11. Im unteren Drehmomentbereich ist - dies eine
Senkrechte n und im oberen Drehmomentbereich eine schräg geneigte Gerade b, die
durch den Punkt hc",;" geht.
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Die Auslegung des Uberlagerungsgetriebes für ein Arbeiten nach diesen
Geraden erfolgt durch entsprechende Bemessung der das Steuerventil beeinflussenden
Größen wie Drossel und Feder sowie der Stellorgane der Schiefscheiben. Die Senkrechte
n wird dabei dadurch erreicht, daß sich die Feder 31 nach Zurücknehmen des Brennstoffpedalcs
34 an einem Anschlag 42 abstützt und eine konstante Kraft auf die Kolbenstange 32
des Steuerventils 23 ausübt, der bei Gleichgewicht eine gleich große Kraft am Kolben
24 entgegenwirkt, was einer konstanten Drehzahl entspricht. Die Neigung der Geraden
h wird durch eine entsprechende Wahl der Federkonstanten der Feder 31 erzielt.
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Die Regelung erfolgt dann lediglich durch das Brennstoffpedal der
Brennkraftmaschine.
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Das erfindungsgemäße Getriebe baut im Vergleich zu den bekannten öberlägerungsgetrieben
kleiner, leichter und kompakter. und' liegt relativ niedrig in den Gestehungskosten.
Es ist auf Grund seiner selbsttätigen Regelung einfach zu handhaben und g 'ihrleistet
bei gutem Wirkungsgrad eine wirteM schaftliche Ausnutzung der Brennkraftmaschine.