DE2410342A1

DE2410342A1 - Getriebe

Info

Publication number: DE2410342A1
Application number: DE2410342A
Authority: DE
Inventors: Johann Widak
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-09-14
Filing date: 1974-03-05
Publication date: 1975-03-27
Also published as: ATA798573A

Description

Getriebe Die Erfindung bezieht sich auf ein Getriebe zur Anordnung zwischen einer Antriebs- und einer Abtriebswelle, zum Beispiel bei F£lr-, Hebezeug-, Werkzeugmaschinen- oder sonstigen Antrieben.
Es sind schon verschiedene Ausführungen von automatischen Getrieben bekannt geworden, bei denen jedoch immer noch ein Schaltvorgang durchgeführt werden muß auch wenn dieser automatisch erfolgt. Es ist also ein Getriebe mit verschiedenen Ubersetzungen erforderlich.
Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, ein Getriebe zu schaffen, welche keine Schaltstufen in einem solchen Sinne besitzt, wobei jedoch trotzdem ein entsprechend hohes Anfahrdrehmoment auf die Abtriebswelle jibertragen werden kann, welche sich mit zunehmender Abtriebsdrehzahl stufenlos abschwächt.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß zwischen der Antriebs- und der Abtriebswelle mindestens ein Umlaufgetriebe vorgesehen ist und daß wenigstens eine Hydraulikpumpe mit einem Element des Umlaufgetriebes in Wirkverbindung steht, daß die Hydraulikpumpe über Leitungen und steuerbare Ventile mit einer hydraulischen Antriebseinrichtung, zum Beispiel einer Turbine, einem Hydraulikmotor oder dgl. in Wirkverbindung steht, wobei die - gegebenenfalls von einem Fliehkraftregler beeinflußbare - hydraulische Antriebseinrichtung direkt oder indirekt mit der Abtriebswelle verbunden ist, Ein derartiges Getriebe kann insbesondere bei Fahr-, Hebeieug-> Werkzeugmaschinen- und sonstigen Antrieben eingesetzt werden, bei denen das Ahtriebsdrehmoment und die Drehzahl automatisch und stufenlos den Betriebsverhältnissen angepaßt werden sollen.
Durch diese erfindungsgemäßen Maßnahmen wird erreicht, daß einerseits bei einer Getriebeausgestaltung mit einer einzigen Einstellmöglichkeit eine große Variationsmöglichkeit in der lrehzahltibersetzung gegeben ist und daß andererseits trotzdem ein entsprechendes Drehmoment von der Antriebswelle auf die Abtriebswelle Ubertragen werden kann. Dem von der Antriebswelle Uber ein Umlaufgetriebe zugefUhrten Drehmoment wird zusätzlich ein Drehmoment überlagert, welches von der Hydraulikpumpe bzw. den Hydraulikpumpen über die Leitungen und steuerbaren Ventile sowie eine Turbine bzw. einen Hydraulikniotor der Abtriebswelle zugeführt wird.
Anhand der in den Fig. 1 bis 6 dargestellten jusführungsbeispiele werden weitere Merkmale der Erfindung sowie besondere Vorteile näher erläutert. Es wird hierzu bemerkt, daß diese Darstellungen zwecks besserer Übersichtlichkeit rein schematisch sind.
Sowohl der Antriebswelle 1 als auch der Abtriebswelle 2 sind Umlaufgetriebe 3 bzw. 4 zugeordnet, wobei die Zehnräder 5 und 6 fest auf den Wellen 1 bzw, 2 sitzen. Die Umlaufräder 7 bzw. 8 sind an einem gemeinsamen Steg 9 drehbar gelagert, wobei es in konstruktiver Hinsicht zweckmäßig ist, wenn die Lagerung der Umlaufräder 7 und 8 gleichachsig erfolgt.
Die Umlaufräder 7 bzw. 8 greifen in die Verzahnung je eines mit einer Innen- bzw. Außenverzahnung versehenen Ringrades 10 bzw. 71 ein. Auch hier ist ersichtlich, daß diese Ringräder lediglich schematisch dargestellt sind, da diese ja umlaufend ausgeführt sein müssen, und zwar mit einer Drehachse, welche der Drehachse der Antriebswelle bzw. der Ahtriebswelle entspricht.
In die Außenverzahnung dieser Ringräder 10 bzw. il greifen Antriebsritzel 12 bzw 13 je einer Hydraulikpumpe 14 bzw.
15 ein. Die Hydraulikpumpen 14, 15 sind über Leitungen und steuerbare Ventile 16, 17 mit einer hydraulischen Antriebseinrichtung 18 verbunden. Diese Antriebseinrichtung 18 kann zum Beispiel eine Turbine 19 oder ein entsprechender Hydraulikmotor sein. Die hydraulische Antriebseinrichtung 18 ist direkt oder indirekt mit der Abtriebswelle 2 verbunden, wobei dies zum Beispiel durch ein Winkelgetriebe 20 erfolgen kann.
Bezüglich der Hydraulikpumpen 14 und 15 ist zu bemerken, daß diese parallel zueinander geschaltet sind, wobei jeweils entsprechende Ansaugleitungen und Druckleitungen Je nach der Drehrichtung der Hydraulikpumpen vorhanden sind.
Damit diese Hydraulikpumpen in verschiedenen Drehrichtungen einen Druck aufbauen können, sind entsprechende Rückschlagventile in diesen Leitungen eingesetzt.
Die Umschaltung bzw. Steuerung der Ventile 16, 17 erfolgt direkt oder indirekt durch einen Betätigungshebel 30 (Pedal).
Zu der direkt oder indirekt mit der Abtrietswelle 2 verbundenen Turbine 19 ist auszuführen, daß dieser zwei in entgegengesetzter Richtung auf diese einwirkende Düsen 21 22 zugeordnet sind, wobei die Druckleitung 69 umschaltbar an der einen oder der anderen Düse angeschlossen ist. Die Umschaltung erfolgt dabei über das Ventil 17. Bei Beaufschlagung der einen Düse 21 wird die Turbine 19 in ihrem Drehsiiin noch weiter unterstützt, wogegen bei Beaufschlagen durch die Düse 22 eine Gegenkraft entgegen der Drehrichtung der Turbine 19 einwirkt und als Flüssigeitsbremse zur Schonung der mechanischen Bremse in Punktion tritt.
Die Düsen 21 und 22 können als Nadeldüsen oder mit anderen Durchflußquerschnitten ausgebildet werden. Ihre Aufgabe ist es, den Durchflußstrom dem Leistungsbedarf der Turbine anzupassen und somit die hydraulische Teilleistung zu regeln und im Bedarfs falle zu unterbinden. Die Anzahl der Düsen ist vom System unabhängig. Die Durchflußmenge wird durch diese Düsen und die Durchflußrichtung durch die Ventile 16 und 17 gesteuert. Es ist daher durchaus denkbar, mehrere Düsen 21 oder 22 vorzusehen.
Auf der Abtriebswelle 2 ist ein Fliehkraftregler 23 angeordnet, welcher direkt oder indirekt auf den Düsen 21 22 zugeordnete Verschlußstifte einwirkt. Das Ventil 24 ist ein Überdruckventil und hat die Aufgabe, das vom Zylinder 38 verdrängte und von den Düsen 21, 22 nicht aufgenommene Volumen in die Gegenkammer des Zylinders zu leiten. Wenn für diese Aufgabe (wie dies in Fig. 3 ersichtlich ist) ein norma ler Hauptbremszylinder aus dem Kraftfahrzeugbau verwendet wird, dann ist das Überdruckventil 24 überflüssig.
An die Druckleitung 69 ist ferner über ein steuerbares Ventil 25 eine Rücklaufleitung 26 angeschlossen, so daß bei Öffnung des Ventile 25 ein Druckabfall im System hervorgerufen wird und die mechanische Bremsung in Aktion treten kann. In der Zeichnung ist ferner ersichtlich, daß an der Druckleitung 69 zu den Bremszylindern 27 führende Leitungen 28 angeschlossen sind, wobei in die Zuleitung 28 ein Drosselventil 29 eingeschaltet ist.
Die Steuerung des Getriebesystems wird von zwei unabhängig arbeitenden Steuerungskreisen gebildet. Der eine Kreis steuert immer die Richtung der hydraulischen Energie und wird durch die Betätigungsrichtung der Kraft 33 bestimmt und ausgelöst. Der zweite Kreis wird durch den Fliehkraftregler 23 bestimmt und gesteuert. Alle Steuerunfselemente können wie auch die Hydroventile und andere Getriebeelemente ergänzt, erweitert und #uf den neuesten Stand der Getriebetechnik Jeweils gebracht werden. Die Betätigungsart ist nicht an ein bestimmtes System gebunden, so daß die Betätigung durchaus mechanisch, elektrisch oder auch auf andere Weise erfolgen könnte.
Anhand der schematisch dargestellten Zeichnung werden nun nachstehend die einzelnen Bewegungsabläufe bei dem erfindungsgemäßen Getriebe geschildert.
Es wird von einem Zustand ausgegangen, bei dem sich die Antriebswelle dreht, wobei jedoch die Abtriebswelle still steht. Wenn dies auf ein entsprechendes Fahrzeug bezogen wird, so heißt dies, daß der Rotor sich im Leerlauf dreht und das aJirzeug jedoch im Stillstand ist. B#ei dieser Situation ist der Hebel 30 in einer Ausgangsstellung. Die ventile 16 und 25 sind geöffnet, das Ventil 17 ist geschlossen und die Bremsen 31 gesperrt. Die Antriebswelle 1 dreht sich dabei ohne Belastung (Leerlauf) und die Abtriebswelle 2 steht still. Es wird somit die Hydraulikpumpe 14 angetrieben und fördert drucklos die #lussigkeit über die Ventile 16 und 25 zum Flüssig##itsbehälter 32 zurück. Die Pumpe 15 fördert nur geringfütig, weil ihre Antriebskraft vom Widerstand der Hydraulikpumpe 14 abhängt (Stützmoment).
Es folgt nun der Bewegungsablauf, bei dem sich die Antrieüswelle 1 dreht und die Abtriebswelle 2 beschleunigt werden soll. In diesem Falle wird der Hebel 30 in Pfeilrichtung 33 betätigt, worauf das Ventil 25 allmählich geschlossen wird. Gleichtzeitig wird die Eraftstoffzufuhr über das Ventil 34 erhöht. Der Zylinder 35 gibt einen Impuls zum Umschalten des Ventiles 17, wobei die Leitung zu der Düse 21 geöffnet wird. Die Düse 21 muß dabei so weit geöffnet sein, daß sich im gesamten System schnell ein notwendiger Betriebsdruck einstellen kann. Die Bremse 31 wird dabei entlüftet, da sich ein Druck in den jederspeicherzylindern aufbaut.
In dieser Situation bildet der Steg 9 des Getriebes ein mechanisches Zwischenglied und hat die Aufgabe, die über das Rad 5 eingeleitete Leistung so zu verteilen, daß ein Teil über die Hydrowelle und die Rastleistung über das Rad 6 zur Abtriebswelle 2 geleitet wird. Die Teilleitungen sind von der Widerstandskraft des jeweiligen :Leistungszweiges abhängig. Die Abstützung des Steges an den Ringradern 10 bzw. 11 wird entweder als statische Stütze oder als Antriebskraft für die Hydraulikpumpen 14 bzw. 15 angewandt.
Diese Hydraulikpumpen erzeugen den notwendigen Betriebsdruck und halten ihn auch dann konstant, wenn die Pumpen bei völligem oder teilweisem cließen der Düse 21 bzw. 22 ganz oder teilweise abgebremst werden. Sie fördern die l?lüssigkeit bei geöffneten Ventilen 16 und 17 und bei geschlossenen Ventil 25 über die gesteuerte Düse 21 zur Turbine 19, wo der Austrittsstrahl seine kinetische Energie an das Turbinenrad abgibt und ein Drehmoment erzeugt, welches über das Getriebe 20 und das kegelrad 36 den Drehmoment der Abtriebswelle 2 überlagert wird. Beide blomente zuzammen bilden dann das Abtriebsmoment.
Die geförderte Flüssiskeit wird auch Hydraowelle genannt.
Ihre Steuerung besorgt dar flieraftregler 23, wissen Funktion von der Drehzahl der Abtriebswelle 2 bestimmt wird. Da aber in diesem System das Produkt aus dem Drehmoment mal der Drehzahl immer konstant bleiben muß, wird sich die Drehzahl dem Drehmoment automatisch und stufenlos anpassen, d.h. wenn das Drehmoment groß ist, wird die Drehzahl klein und umgekehrt. 3eim größten Ahtriebsmoment muß auch das Moment am rYurbinenrad am größten sein und damit auch die maximale F-lüssigkeitsförderung der Hydraulikpumpen. Hit zunehmender Drehzahl der Abtriebswelle schließt der Fliehkraftregler 23 über den Hebel 37 und den Zylinder 38 die Düse 21, 22 allmählich. Die Durchflußmenge wird dadurch geringer und somit die Sumpendrehzahl kleiner. Bei völligem Schließen der Düse 21 und 22 werden die Ringräder 10, 11 bzw.
die Hydraulikpumpen 14, 15 ganz abgebremst und stehen still.
In dieser Lage hat die Abtriebswelle 2 die größte Drehzahl und das kleinste Drehmoment. Das Drehmoment vom Turbinenrad ist damit ausgeschaltet und das Abtriebsnioment wird nunmehr direkt von der Antriebswelle 1 über die Umlaufgetriebe 3, 4 auf die Abtriebswelle 2 übertragen.
Ein weiterer Bewe£;un0'sablauf liegt darin, wenn sich die Antriebswelle dreht, die Abtriebswelle jedoch gebremst werden soll. Der Hebel 30 wird dabei entgegen der Pfeilrichtung 33 betätigt. Die raftstoffeuuhr wird langsam über das Ventil 34 gedrosselt. Der Zylinder 35 gibt den Impuls zum Umschalten der Ventile 16 und 17, wobei in diesem Falle die Leitung zu der Düse 22 geöffnet wird. Diese Düse 22 muß dabei so weit geöffnet sein, daß ein Betriebsdruck erhalten bleibt. In einem solchen Stadium wir-kt die Abtriebswelle 2 als Antriebswelle, da die kraft von den Antriebsrädern zum Motor fließt (Bergabfahrt). Mit dieser kraft werden die Pumpen 15 und 14 angetrieben, so daß ein hydraulischer Strom erzeugt wird, der über die Düse 22 auf das Turbinenrad 19 gelangt, ihm entgegenwikt und somit bremsend die Abtriebswelle 2 beeinflußt. Durch die Umkehrung der Antriebskraft erfahren auch die Pumpen 15, 14 und der Steg 9 eine Umkehrung ihrer Drehzahl. Die Nielle 2 behält ihre Drehrichtung und die Antriebswelle 1 übernimmt die Stützung des Systems. Die Hydraulikpumpen 14, 15 und die hydraulische Kraft, die über die Düse 22 dem Drehsinn der Turbine 19 entgegenwirken, üben eine Flüssigkeit'sbremsung auf das ganze Getriebesystem aus.
Qei einer weiteren Situation bei dem erfindungsgemäßen Getriebe wird davon ausgegangen, daß sich die Antriebswelle dreht, wobei die,Abtriebswelle mechanisch abgebremst werden soll. In diesem Falle, wird der Hebel 30 in die Ausgangsstellung gebracht, so daX das Ventil 25 allmählich geöffnet wird. Der hydraulische Druck im System bricht zusammen. Die Federspeicherzylinder 27 treten in Aktion und betätigen die mechanische Bremse 31 und bremsen somit das Fahrzeug ab. Es ergeben sich sodann wiederum gleiche Zustände wie beim Leerlauf. In der vorliegenden Beschreibung sind Bewegungsabläufe des erfindungsgemäßen Systems beschrieben worden, wobei jedoch hier nicht alle Bewegungsabläufe geschildert werden konnten. Spontane Veränderungen im System kibt es außer bei einer Vollbremsung nicht, allerdings werden diese Veränderungen mit Hilfe der Drossel 29 so gehalten, daß ein Blockieren der Räder unmöglich ist. Alle Vorgänge erfolgen allmählich, automatisch und stufenlos. Ergänzend wird noch erwähnt, daß das erfindungsgemäße Getriebe sowohl für Fahrantriebe, zum Beispiel bei kraftfahrzeugen, als auch bei Hebezeugantrieben angewendet werden kann.
Das Ventil 17 kann entsprechend anders gestaltet werden, so daß in der Ruhestellung beispielsweise alle Durchgänge des Ventils geöffnet wären. Der Vorteil dieser Ausführung ist, daß die Querschnitte des Ventiles 25 kleiner sein könnten, weil ein Teil der geförderten Flüssigkeit im Leerlauf über die Düsen 21 und 22 abgeleitet werden könnte. Auch ist es denkbar, das Ventil 17 als 4/2 Wege-Ventil auszuführen, auszugführunen, wobei im Leerlauf die Leitung zur Düse 21 geöffnet wäre. Bei einer solchen Ausgestaltung wäre die u-egenleitung des Zylinders 35 überflüssig. Soll bei derartigen Ausführungen des Ventiles 17 die Abtriebswelle beschlelmigt werden, so wird eine Leitung zur Düse 22 geschlossen und die Leitung zur Düse 21 bleibt weiterhin geöffnet. Bei einer Ausführung als 4/2 Wege-Ventil ist diese Umschaltung nicht erforderlich, weil ohnehin die Leitung zu der Düse 21 geöffnet und zu der Düse 22 geschlossen ist. Bei einer völligen Abbremsung wirkt sich dies beim anderen Ventil 17 so aus, daß bei Zusammenbruch des zetriebsdruckes die Leitungen zu den Düsen 21, 22 wieder frei werden und die geförderte Flüssigkeit kann auch über die Düsen neben dem Ventil 25 in den Flüssigkeitsbehälter 32 zurückgeführt werden.
Bei der Ausführung gemäß Fig. 2 sind wiederum zwei Uml&ufgetriebe 3 und 4 vorhanden, welchen ebenfalls wiederum Ringräder 10 und 11 zugeordnet sind. Bei dieser Ausgestaltung ist jedoch nur eine einzige Hydraulikpumpe 14 vorhanden, welche über entsprechende Steuerungsanlagen 41, wie Be auch anhand der Fig. 1 beschrieben wurden, mit der hydraulischen Antriebseinrichtung zusammenwirkt.
Für diesen Zweck sind die beiden Antriebsritzel 12 und 13 miteinander gekuppelt und führen gleichzeitig zu der Hydraulikpumpe 14. Zur Überbrückung der Bewegungsumkehr zwischen den Umlaufgetrieben 3 und 4 ist ein Zwischenrad 40 erforderlich. Sei einer derartigen Ausgestaltung steht der Steg bei Leerlauf der Antriebswelle 1 nicht still, sondern bewegt sich in einer entsprechenden Umdrehungszahl. Die Hydraulikpumpe 14 wirkt sowohl beim Beschleunigen als auch beim Abbremsen in die entsprechenden Richtungen und übernimmt daher die Aufgaben der Pumpen 14 und 15, wie sie in Fig. 1 beschrieben sind. Die Steuerungen sowie die Regelung ist auch bei dieser Ausgestaltung ähnlich derjenigen nach Fig. 1, so daß darauf nicht naher eingegangen wird.
Getriebearten mit höheren Ansprüchen werden mit zusätzlichen Bau- und Steuerungselementen ausgestattet. Fig. 3 zeigt ein solches Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Aufbau ist im wesentlichen ähnlich der Ausgestaltung nach Fig. 1, wobei jedoch verschiedene Änderungen im Steuerungsteil und der Einbau des Drehmomentwandlers 50 sowie der kupplung 56 notwendig geworden sind. So wird zum Beispiel das Ventil 17 in diesem Falle nicht mehr direkt vom Zylinder 35 betätigt, sondern mit Hilfe des Ventils 59, welches wiederum vom Zylinder 35 aus beeinflußt wird.
Um das hohe Drehmoment bei der Besschleunigung des Fahrzeuges leichter bewältigen zu können, ist der Einbau eines Drehmomentwandlers 50 besonders vorteilhaft. Dieser soll eine Vorkammer 50' besitzen, die mit Öl gefüllt oder entleert werden kann.
Dies ist notwendig, da der Drehmomentwandler nur für die niedrigen Antriebsdrehzahlen benötigt wird. Die Funktion dieses Drehmomentwandlers ist nun wie folgt: Wenn das Ventil 25 geschlossen wird und sich der Druck in der Druckleitung 69 allmählich aufbaut, fließt das Öl sofort üer das Ventil 51 in die Vorkammer 50' des Drehmomentwandlers 50 und füllt diese schnell an. Damit ist der Drehmomentwandler 50 einsatzbereit und das über die Welle 64 zugeleitete Drehmoment wird verstärktaif die Welle 65 übertragen. Allerdings ist dies nur bei großen Drehzahlunterschieden der beiden Wellen 64, 65 möglich, denn mit zunehmender Drehzahlangleichung nimmt die Drehmomentumwandlung ab. Bei höheren Ahtriebsdrehzahlen wird der Drehmomentwandler 50 abgeschaltet, indem der elektrische Schalter 52 den elektrischen Stromkreis schließt und einen Impuls zum Umschalten des Ventils 51 gibt. Durch das Umschalten des Ventils 51 kann das Öl aus der Vorkammer 50' des Drehmomentwandlers 50 abfließen, so daß der Drehmomentwandler praktisch außer Betrieb gesetzt wird. Der eine, mit der Welle 64 verbundene Teil des Drehmomentwandlers wird sich weiterhin mitdrehen, da jedoch keine Flüssigkeit mehr im jrehmomentwandler enthalten ist, erfolgt auch keine weitere Beeinflussung. Der Drehmomentwandler ist ein zusät#licher Verteilungszweig im Getriebesystem und ergänzt die Leistungsvertqilung nach den Fig. 1 und 2 usw. Er überträgt nur den Teil der Motorenleistungs die infolge des hohen Anfahrdrehmomentes der Abtriebswelle 2 nicht direkt über das Rad 5 fließen kann. Mit zunehmender Drehzahl derselben Welle sinkt die Teilleistung über den Wandler zur Abtriebswelle 2 automatisch und stufenlos ab.
Der Drehmomentwandler wird dann abgeschaltet, wenn die Drehzahlen der Wellen 64 und 65 fast ausgeglichen sind, denn dann wird die Drehzahl der Welle 65 gleich oder höher als die der Welle 64 sein. Eine weitere Beschleunigung der Abtriebswelle 2 bewirkt über den Fliehkraftregler ein Schließen des elektrischen Schalters 53, Damit werden dem Ventil 54 elektrische Impulse zum Umschalten zugeleitet, so daß der Weg für die Steuerölzufuhr zu einem Federspeicherzylinder 58 freigegeben wird. Dabei löst sich die Kupplung 56, welche eine Verbindung zwischen dem Getriebe 20 und der Abtriebswelle 2 darstellt. Diese Umschaltung findet statt, wenn die Hydraulikpumpe 14 bis zum Stillstand abgebremst ist. Dadurch ist ein direkter Leistungsfluß von der Antriebswelle 1 zur Abtriebswelle 2 hergestellt. Ein Drucklager-57 hat die Aufgabe, die Mitnahme des Kolbens des Federspeicherzylinders 58 zu verhindern. Die Vorkammer 50', das Ventil 51, die elektrischen Schalter 52 und 53, die Kupplung 56, das Drucklager 57 und der Federspeicherzylinder 58 können wegfallen, wenn der Turbine 19 und dem Drehmomentwandler 50 im Leerlauf höhere Drehzahlen zugemutet werden können.
Bei der Verzögerung des Fahrzeuges treten dieselben Teile in umgekehrter Reihenfolge in Aktion und sind lediglich von der Drehzahl des Fliehkraftreglers 23 abhängig.
Auch die Steuerung der Antriebsdüse 21 und der Bremsdüse 22 wird vom Fliehkraftregler 23 beeinflußt. Nimmt die Drehzahl der Abtriebswelle 2 zu, so wird die im Zylinder 38 verdrängte Steuerflüssigkeit in der Lage sein, das Ventil 55 allähnlich zu öffnen und den Durchfluß der Betriebsflüssigkeit zu den Düsen 21 und 22 ermöglichen. Dabei schließt die Antriebsdüse 21 allmählich und regelt den Zufluß der Betriesflüssigkeit zur Turbine 19. Die Bremsdüse wird dabei geöffnet.
Dieser Vorgang ist bei Beschleunigung des Fahrzeuges unwichtig, weil die Druckleitung der Düse 22 dabei drucklos ist, Erst bei Betätigung des Hebels 30 entgegen der Pfeilrichtung 33 schaltet das Ventil 17 mit Hilfe des Steuerventils 59 um und leitet die Betriebsflüssigkeit zur Bremsdüse 22, die Je nach Abtriebsdrehzahl der Welle 2 geöffnet ist und die Flüssigkeitsbremsung einleitet. Mit dieser Düsenausführung und deren Flüssigkeitszufuhr kann erreicht werden, daß der Betriebsdruck bis zur Öffnung des Ventils 25 konstant gehalten werden kann.
Die Steuerung der Flußrichtung der Betriebsflüssigkeit wird anhand der Fig. 3 nachstehend beschrieben: Beim Betätigen des Hebels 30 in Pfeilrichtung 33 wird die direkte Verbindung zwischen einem Öldruckspeicher 63 und dem Ventil 25 mit Hilfe des Ventils 62 unterbrochen. Durch Umschalten des Ventiles 62 wird der Abfluß der Flüssigkeit aus dem Ventil 25 ermöglicht. Die Druckleitung 69 wird dabei geschlossen und der Betriebsdruck baut sich auf. Gleichzeitig wird das Gasventil 34 geöffnet und der Zylinder 35 gibt einen Impuls zum Ventil 59 weiter, welches umgeschaltet wird und den Durchgang der Steuerflüssigkeit zum Ventil 17 freigibt, Damit ist ein freier Durchfluß der Betriebsflüssigkeit zu der Antriebsdüse 21 hergestellt.
Bei der Betätigung des Hebels 30 entgegen der Pfeilrichtung 33 wird eine Verzögerung des Fahrzeuges eingeleitet.
Der Zylinder 35 schaltet das Ventil 59 um, welches wiederum das Ventil 17 umschaltet und den Durchfluß der Betriebsflüssigkeit zur Bremsdüse 22 ermöglicht und somit die Flüssigkeitsbremsung einleitet.
Erst wenn der Hebel 30 die Endlage erreicht hat, wird das Ventil 62 umgeschaltet. Dabei kommt die Steuerflüssigkeit zum Ventil 25, öffnet es und verursacht einen völligen Druckzusammenbruch in der Druckleitung 69. Die mechanische Bremsung 31 tritt in Aktion und das Fahrzeug kommt zum Stillstand.
Das Ventil 61 ist als Sicherheitsventil vorgesehen und hat die Aufgabe, die Anlage vor überhöhtem Druck zu schützen.
Bei dieser Ausführung sei noch darauf hingewiesen, daß die Federkräfte des Gasventils 34 und des Zylinders 35 etwas größer sind als die Federkraft des Ventils 62. Dies ist erforderlich, damit das Ventil 6 in jedem Fall beim Loslassen tes Hebels 30 geöffnet wird, muß aber so gehalten werden, daß die Betätigungskraft 33 nicht unnötig erhöht wird.
In der sig. 4 wird ebenfalls die Steuerung und die Funktion des Getriebes nachstehend beschrieben: Der Betatigungsvorgang des hebels 30 ist genau entgeengesetzt dargestellt als in Fig. 3. Dies hat zur Folge, daß der Hebel 30 nur bei beabsichtigter Verzögerung des Fahrzeuges mit Kraft betätigt werden kann. Beim "Gasgeben" muß er losgelassen werden.
Der Vorteil einer solchen Ausführung ist die Einführung eines verstellbaren Anschlages 70, der stufenlos eingestellt werden könnte. Durch die Einstellung des Anschlages 70 kann der Fahrer zeitweise vom dauernden Festhalten des Gashebels befreit werden, so daß eine Setätigung des Hebels 30 nur bei beabsichtigter Verzögerung und im Notfall notwendig wird.
Es wa#re auch denkbar, den Anschlag 70 mit einer elektronischen Befehlsanlage zu ergänzen. Diese Anlage müßte in der Lage sein, die Fahrtrichtung des Fahrzeuges nach Hindernissen automatisch und ohne Beeinflussung durch den Fahrer abzusuchen und je nach Gefahr die notwendigen Impulse an ein elelitromagnetisches Steuerventil weiterzugeben. Das Ventil, das in Teil des Anschlages 70 ist, könnte somit auotmatisch die'Bremsung einleiten und ihre Bremsintensität bestimmen.
illit der Automatisierung des Anschlages 70 könnte ein Sicherheitsfahrzeug geschaffen werden, welches sowohl dem lehrer als auch den übrigen Straßenverkehrs teilnehmern wesentlich mehr Sicherheit bieten surde, als dies beispielsweise mit einer verstärkten karosserie möglich ist, die ohnehin nur den fahrer, nicht aber die Straßeverehrsteilnehmer vor Gefahr schützen kann und aufgrund des erhöhten Gewichtes auch mehr Kraftstoff verbrauchen wird, Die Federkröfte der zeile 34, 35 und 62 müssen die gegenteilige Wirkung als in Fig. 3 beschrieben erzielen. Die Federiffaft des Ventiles 62 muß also immer größer sein als die Federkräfte des Gasventiles 34 und des Zylinders 35 zusammen.
In Fig. 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Der Antrieb des Hauptgetriebes 3 erfolgt z.B.
über das Ringrad, wobei die Hydraulikpumpe 14 sowohl am Ritzel als auch am Steg 9 angeschlossen werden Löv te. Diese Teile können untereinander ausgetauscht und kombiniert werden.
Es ist auch möglich, die Antriebswelle mit der Pumpenwelle, wie hier dargestellt, zu vertauschen. Die Steuerungsmöglichkreiten sind auch in diesem Falle vielfältig.
Bei der Ausgestaltung nach Fig. 6 ist vorgesehen, den Zylinder 35 durch ein Ventil 43 zu ersetzen und direkt mit dem Hebel 30 zu betätigen. Es ist auch möglich, wie gerade bei diesem Ausführungsbeispiel, daß der Hebel 30 einen doppelarmigen weiteren Hebel 30' zu diesem Zweck trägt. Bei einer solchen Kombination ist das "Druchtreten" des Hebels 30 beim Anfahren unbedingt notwendig, um damit die Druckleitung 69 zu der Antriebsdüse 21 teilweise oder ganz zu öffnen. Bei der Verzögerung der Abtriebswelle kann allmählich der Hebel 30 losgelassen werden. Dieses System ist vom Kolbenweg des Ventils 43 mehr abhängig als bei Zwischenschaltung des Zylinders 35.
Ein Ventil 44 wird dazu gebraucht, um die Flüssigkeit für die Steuerung der Düsen von der Hauptleitung zu entnehmen bzw. beim Umsahalten die Steuerflüssigkeit abzulassen. Das Ventil 44 wird vom i'leihkraftregler 23 betätigt.
Das Ventil 16 gemäß Fig. 1 kann durch zwei Rückschlagventile 16', wie in Fig. 6 gezeigt, ersetzt werden. Der Nachteil dieser Einsparung ist, daß die Druckleitung 69 der Pumpen offen ist und beim Stillstand des Fahrzeuges keine Stützung der Motorbremse beim Versagen der mechanischen Bremse zu erwarten wäre. Aus Sicherheitsgründen kann ein Überdruckventil 49 vorgesehen werden.
Im Rahmen der erfindung ist es möglich, zusätzliche Steuerung elemente vorzusehen, damit mit der Betriebsflüssigkeit zusatzliche Steuerungsaufgaben (beispielsweise beim Schwergetriebebau) übernommen werden können. Dadurch könnte die Bedienung allgemein und die Umschaltung der Bewegungsabläufe wesentlich erleichtert werden.
Das Getriebe 20 zwischen der hydraulischen Antriebsvorrichtung (Turbine) und der Abtriebswelle kann als Kegelradgetriebe oder als Stirnradgetriebe ausgestaltet werden. Im Rahmen der Erfindung ist es auch möglich, die Getriebesysteme mit mehreren Planetenstufen auszugestalten.
Das wichtigste bei allen Antriebsarten ist das zwischen Antriebs- und Abtriebswelle angeordnete Glied, welche die Funktion eines Differentials im Drehzahlbereich ausübt und die eingeleitete Leistung je nach Größe des Drehmomentes der Abtriebswelle verteilt. Die Teilleistungen werden im Steg 9 so verteilt, daß ein Teil über die Hydrowelle und der andere direkt über das Rad 6 zum Getriebe 20 fließt und sich zu der Abtriebsleistung vereinigen. Sie sind daher sehr vom Drehmoment ihres Zweiges abhängig, d.h., wenn zum Beispiel das Rad 6 gemäß Fig. 1 dem Zwischenglied ein größeres Drehmoment entgegensetzt als die Hydraulikpumpen 14 und 15, dann wird die eilleistung, die über den hydraulischen Teil des Getriebesystems zur Abtriebswelle gelangt, größer als diejenige welche das Rad 6 auf dieselbe Welle übertragen kann. Die Summe der Teilleistungen ist also konstant, wenn man vom Wir ungsgrad absieht.
Durch die besondere Ausgestaltung des Hydraulikkreislaufes beim Antrieb und für die Bremsen ist es außerdem möglich, daß beispielsweise ein Fahrzeug mit einem einzigen Pedal betrieben werden kann. Durch die besondere Anordnung ist es überhaupt nicht erforderlich, eine kupplung vorzusehen, da ja beim Leerlauf lediglich die Pumpe 14 angetrieben wird, die drucklos die Hydraulikflüssigkeit fördert. Es fällt daher auf jeden Fall das Kupplungspedal weg. Wenn nun, wie bereits oben beschrieben, auch die Bremszylinder an das Drucksystem der Hydraulikpumpen 14, 15 bzw. der Hydraulik pumpe angeschlossen sind, so entfällt ferner auch das Bremspedal, da automatisch oeim Loslassen des Hebels 30 der Bremsvorgang nach den Ausgestaltungen der Fig. 1, 2, 3, 5 und 6 eingeleitet wird. Bei der Ausgestaltung nach Fig. 4 ist der Betätigungsvorgang des Hebels 30 beim Bremsen umgekehrt. Es ist also durch diese Maßnahme auch möglich, die Reaktionszeit beim Bremsen herabzusetzen, da kein Wechsel des Pedales mit dem Fuß erforderlich ist. Sollte also beispielsweise eine Bremsung oder eine Schnellbremsung erfolgen, so muß lediglich das Gaspedal allmählich bzw. plötzlich entlastet bzw. nach Fig. 4 belastet werden. Durch die Einführung der Düse 22 und deren Funktion in diesem System ist eine wirksame und dauerhafte Flüssigkeitsbremsung gegeben, wobei durch diese haßnalime die Bremsbeläge und auch andere Teile der mechanischen Bremse geschont werden können. Es ist daher eine besondere vZirtschaftlichkeit dieses Bremssystems zu erwarten.
Die pumpen 14, 15 bzw. die Pumpe 14 ermöglichen, daß die Antriebsdrehzahl des Motors annähernd konstant gehalten werden kann. Dadurch können die Verbrennungsmotoren so eingestellt werden, daß sie immer die Höchstleistung abgeben und die Verbrennung des kraftstoifes vollkommen wird. Dadurch wird der Ausstoß an CO-Gasen gering und somit ist neben den wirtschaftlichen Aspekten auch besonders auf die Umweltfremidlichkeit hinzuweisen.

Claims

Patentansprüche:

1.)Getriebe zur Anordnung zwischen einer Antriebs- und einer Abtriebswelle, zum Beispiel bei Fahr-, Hebezeug-, Werkzeugmaschinen- oder sonstigen Antrieben, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Antriebs- und der Abtriebswelle (1 bzw. 2) mindestens ein Umlaufgetriebe (3, 4) vorgesehen ist und daß wenigstens eine Hydraulikpumpe (14, 15) mit einem Element des Umlaufgetriebes (3, 4) in Wirkverbindung steht, daß die Hydraulikpumpe (14, 15) über Leitungen und steuerbare Ventile (16, 17, 16') mit einer hydraulischen Antriebseinrichtung (18) z.3. einer Turbine (19), einem Hydraulikmotor oder dgl. in Wirkverbindung steht, wobei die - gegebenenfalls von einem Fliehkraftregler (23) beeinflußbare -hydraulische Antriebseinrichtung (18) direkt oder indirekt mit der Abtriebswelle (2) verbunden ist.

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch ge#ennzeichnet, daß sowohl der Antriebs- als auch der Abtriebswelle (1, 2) ein Umlaufgetriebe (3, 4) zugeordnet sind, wobei die Umlaufräder (7, 8) vorzugsweise gleichachsig auf einem gemeinsamen Steg (9) gelagert sind, daß die Umlaufräder (7, 8) beider Umlaufgetriebe (3, 4) in der Verzahnung Je eines mit einer Innen undloder Außenverzahnung versehenen Ringrades (10) 11) eingreifen und mit diesen Ringrädern (10, 11) Antriebsritzel (12, 13) direkt oder unter Zwischenschaltung weiterer Zahnräder (40) mindestens einer Hydraulikpumpe (14, 15) kämmen, daß die Hydtaulikpumpe bzw.

-pumpen (14, 15) über Leitungen und steuerbare Ventile (16, 17) mit einer hydraulischen Antriebseinrichtung (18) zum Beispiel einer Turbine (19), einem Hydraulikmotor oder dgl., in Wirkverbindung stehen, wobei die - gegebenenfalls von einem Fliehkraftregler (23) beeinflußbare - hydraulische Antriebseinrichtung (18) direkt oder indirekt mit der Abtriebswelle (2) verbunden ist.

3. Getriebe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß beiden Umlaufgetrieben (3, 4) je eine Hydraulikpumpe (14, 15) zugeordnet ist und diese beiden Hydraulikpumpen parallel geschaltet sind.

4. Getriebe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine gemeinsame Hydraulikpumpe für beide Umlaufgetriebe vorgesehen ist, wobei in beide Ringräder (10, 11) starr miteinander verbundene Ritzel (12, 13) direkt oder indirekt eingreifen.

5. Getriebe nach den Ansprechen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung bzw. Steuerung der Ventile (16, 17, 25) direkt oder indirekt durch einen Betätigungshebel (Pedal) erfolgt.

6. Getriebe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Druckleitung der Hydraulikpumpe bzw.

-pumpen (14, 15) zu den Bremszylindern (27) führende Leitungen (28) angeschlossen sind.

7. Getriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in die Zuleitung (28) zu den Bremszylindern (27) ein Drosselventil (29) eingeschaltet ist.

8. Getriebe nach Anspruch 1 und einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckleitung über ein steuerbares Ventil (25) mit einer Rücklauf-Zeitung (26) verbunden ist.

9. Getriebe nach den Ansprüchen 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die direkt oder indirekt mit der Abtriebswelle (2) verbundene Turbine (19) zwei in entgegengesetzter Richtung auf diese einwirkende Düsen (21, 22) besitzt, wobei die Druckleitung der Hydraulikpumpe bzw.

-pumpen (14, 15) umschaltbar an der einen oder der anderen Düse (21, 22) angeschlossen ist.

10. Getriebe nach den Ansprüchen 1, 2 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein auf der Abtriebswelle (2) angeordneter Fliehkraftregler (23) direkt oder indirekt auf den Düsen (21, 22) zugeordnete Veuschlußstifte einwirkt.

11. Getriebe nach den Ansprüchen 1, 2 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbine (19) über einen Kegelrad- oder einen Stirnradantrieb (20) mit der Abtriebswelle (2) verbunden ist.

12. Getriebe nach den Ansprüchen 1, ~2, 9 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbine mit mehr als zwei Düsen (#1, 22) ausgestattet ist.

13. Getriebe nach den Ansprüchen 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Antriebsvoibichtung (18) direkt oder indirekt mit einem Drehmomentwandler der Antriebswelle (1) verbunden werden kann.

14. Getriebe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß.

die 3etriebsflüssigkeit (Öl) des Drehmomentwandlers (50) durch Ventile steuerbar zu- und ableitbar ist.

15. Getriebe nach den Ansprüchen 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehmomentwandler (50) einerseits über Zahmräder mit der Antriebswelle (1) und andererseits über eine lösbare kupplung (56) mit der Abtriebswelle (2) und/oder der turbine (19) verbunden ist.

16. Getriebe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Fliehkraftregler (23) mindestens ein Schalter (52, 53) zur elektrischen Steuerung der Ventile zugeordnet ist.

17. Getriebe nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch die Anordnun eines Druckspeichers (63) mit Rückschlagventil im Steuersystem.

18. Getriebe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß einem Hebel (30) zur Begrenzung seines Drehwinkels ein verstellbarer Anschlag (70) zugeordnet ist.

19. Getriebe nach den Ansprüchen 1, 2 und/oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß zur direkten Steuerung des Hauptzylinders (35) bzw. eines entsprechenden Ventiles (43) ein Betätigungshebel (30) bzw. ein mit diesem verbundener doppelarmiger Hebel (30') vorgesehen ist.

20. Getriebe nach den Ansprüchen 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikpurnpe b. -pumpen (14, 15) mit dem Steg bzw. dem Ritzel eines Umlaufgetriebes (3, 4) -verbunden sind.

21. Getriebe nach den Ansprüchen 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebswelle (2) mit dem Steg bzw. dem Ritzel des Umlaufgetriebes verbunden ist.

22. Getriebe nach den Ansprüchen 1, 2 und einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der hydraulischen Antriebsvorrichtung (18) (Turbine oder Hydraulikmotor) und der Abtriebswelle (2) eine lösbare Kupplung eingeschaltet ist.

23. Getriebe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den Hydraulikpumpen (14, 15) und den Steuerventilen (17, 29) für die Turbinen (19) bzw. die Bremsen (31) vorgesehenen Ventile (16) als Rückschlagventil (16') ausgeführt sind,