DE4238991C1 - Antrieb für Landmaschinen, Baumaschinen oder dergleichen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Antrieb mit einem Motor, einem diesem nachgeschalteten Kegelscheibengetriebe mit stufenloser Übersetzungseinstellung sowie einer schaltba­ ren, dem Motor oder dem Getriebe nachgeordneten Reibungs­ kupplung, wobei das Kegelscheibengetriebe zur Erzeugung axialer Anpreßkräfte der Kegelscheiben auf ein zwischen diesen umlaufendes Zugmittel über hydraulische Spannmit­ tel verfügt, die auf den Getriebewellen angeordnet axial auf je eine auf der jeweiligen Getriebewelle verschieb­ bare Kegelscheibe wirken, wozu die Spannmittel über ein Steuerventil sowie daran anschließende Druckmittelleitun­ gen mit von einer Pumpe geliefertem Druckmittel beauf­ schlagbar sind, in dessen vom Steuerventil ausgehendem Rückfluß sich ein Drehmomentfühler befindet, der durch drehmomentabhängige Relativbewegung mindestens zweier Ventilteile zueinander lastabhängig den Druckmittelrück­ fluß drosselt und damit den Basisdruck des Systems be­ stimmt.

Ein derartiger (gattungsgemäßer) Antrieb war aus der DE 28 28 347 A1 bekannt.

Aus der DE-PS 6 95 921 war ein hydraulisches Gestänge zur Bedienung einer Hauptkupplung eines Fahrzeuges bekannt, bei dem in der Verbindungslei­ tung vom Geber- zum Nehmerzylinder ein Rückschlagventil mit einer Drosselstelle so angeordnet ist, daß die Kupp­ lung schnell aus-, aber nur mäßig schnell (gedrosselt) wieder eingerückt werden kann. Eine Beeinflussung der Drosselstelle während des Einrückvorganges - insbesonde­ re eine Beeinflussung durch den Basisdruck des Getriebes - geht aus dieser Druckschrift nicht hervor.

Aus der DE-OS 19 08 640 war ein ähnliches hydraulisches Gestänge für die Betätigung einer Hauptkupplung bekannt, bei dem sich der Durchlaßquerschnitt der Drosselstelle mit zunehmender Drehzahl der Kupplungsantriebswelle er­ weitert, wodurch mit zunehmender Motordrehzahl ein zuneh­ mend schnelleres Einrücken der Kupplung ermöglicht wird. Auch hier ist aber eine Beeinflussung des Drosselquer­ schnittes durch Getriebesignale - insbesondere durch den Basisdruck des Getriebes - nicht offenbart.

Aus der DE 39 39 660 A1 schließlich ist eine Vorrichtung zum Steuern des Kupplungsdruckes einer Hauptkupplung im Zusammenhang mit einem stufenlosen Kegelscheibengetriebe bekannt.

Es handelt sich bei diesem Stand der Technik um eine über eine elektronische Steuereinheit automatisch gesteuerte Kupplung, bei der die Bedienperson keinen direkten Ein­ fluß auf das Aus- oder Einrücken hat. Zwar werden zur Steuerung dieser Kupplung Motor- und Getriebesignale herangezogen und der Basisdruck des Getriebes ist gleich­ zeitig der Hauptdruck für die Betätigung der Kupplung, jedoch ist hier weder ein von der Bedienungsperson zu be­ tätigendes hydraulisches Gestänge noch ein Rückschlag- oder Drosselventil zur Verminderung der Einrückgeschwin­ digkeit der Kupplung offenbart.

Werden solche Antriebe in landwirtschaftlichen Schlep­ pern, bei Baumaschinen oder dergleichen eingesetzt, so müssen deren Kupplungen für rauhen Betrieb ausgelegt sein. Insbesondere müssen die Kupplungen das bei solchen Anwendungsfällen häufig übliche und mitunter auch unver­ meidliche schnelle Einkuppeln bei schnell laufendem An­ trieb aushalten können. Die dabei anfallende Verlustwär­ memenge ist um so größer, je kleiner das von der Kraft der in die Kupplung eingebauten Federn abhängige Rutsch­ moment der Kupplung ist.

Im Interesse einer möglichst hohen Lebensdauer der Kupp­ lung möchte man daher ein hohes Rutschmoment wählen. Dies steht aber im Gegensatz zu dem Wunsch, die Stoßbelastung des Triebwerkes möglichst niedrig zu halten. Erschwerend kommt hier hinzu, daß das Rutschmoment der Kupplung nicht konstant ist, sondern gerade bei grober Bedienung Dreh­ momentschwingungen mit beachtlichen Spitzenwerten auftre­ ten. Noch problematischer ist die Situation dann, wenn die Kupplung nicht direkt hinter dem Motor, sondern im Triebwerk angeordnet ist, und das von der Kupplung zu übertragende Drehmoment sich mit der Übersetzung ändert.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Antrieb der eingangs genannten Art derart auszugestalten, daß einer­ seits für die Kupplung ein ausreichend hohes Rutschmoment gewählt werden kann, andererseits aber auch eine weit­ gehende Schonung des Triebwerkes sichergestellt ist.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kupplung hydraulisch über ein erstes Zylinder-Kolben- Aggregat betätigbar ist, daß dem ersten Zylinder-Kolben- Aggregat von einem Vorrat bezogenes Druckmittel mittels eines zweiten Zylinder-Kolben-Aggregates und einer dieses betätigenden Handhabe über ein dabei öffnendes Rück­ schlagventil im Sinne eines Ausrückens der Kupplung zu­ führbar ist, daß der Druckmittelrückfluß vom ersten Zylinder-Kolben-Aggregat zum zweiten Zylinder-Kolben- Aggregat zwecks Einrückens der Kupplung über ein ein­ stellbares Drosselventil erfolgt, und daß der Ventilkör­ per des Drosselventils gegen die Wirkung einer ortsfest abgestützten Feder durch den im Druckmittelrückfluß des Steuerventils herrschenden Basisdruck hinsichtlich seiner Drosselwirkung einstellbar ist derart, daß sich die Dros­ selwirkung proportional mit dem Basisdruck erhöht oder erniedrigt.

Durch diese erfindungsgemäßen Maßnahmen wird der vom Drehmomentfühler des Kegelscheibengetriebes in Abhängig­ keit von der Getriebebelastung gelieferte Basisdruck dazu genutzt, den Einrückvorgang der Kupplung zu unterbrechen bzw. das Kupplungsmoment zu begrenzen, sobald das Dreh­ moment eine vorbestimmte Grenze erreicht hat. Erst nach Unterschreitung dieser Grenze kann der Einkuppelvorgang seine Fortsetzung erfahren. Damit geht eine Schonung des Triebwerkes einher auch dann, wenn die Kupplung ein hohes Rutschmoment aufweist, also leistungsfähig ausgebildet ist.

Um je nach Schließverhalten der Kupplung eine minimale Schließgeschwindigkeit bzw. eine auszureichende Einkup­ pelgeschwindigkeit aufrechtzuerhalten, kann es zweckmäßig sein, daß zum Drosselventil parallel eine Umgehungslei­ tung mit einer festen Drossel vorgesehen ist.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des Erfindungsgegenstan­ des ist unter Anwendung der Gestaltung gemäß Anspruch 3 gegeben.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungs­ formen, die auf der Zeichnung dargestellt sind. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Antrieb mit Drosselung des Einrückvorgan­ ges einer dem Kegelscheibengetriebe vorgeschal­ teten Kupplung;

Fig. 2 eine Variante des Drosselventils gemäß Fig. 1 und

Fig. 3 einen Antrieb mit Drosselung des Einrückvorgan­ ges einer dem Kegelscheibengetriebe nachgeschal­ teten Reibungskupplung.

Fig. 1 zeigt in vereinfachter bzw. schematisierter Dar­ stellung einen Antriebsmotor 1 mit nachgeschalteter Rei­ bungskupplung 2 auf der Antriebswelle 3 eines Kegelschei­ bengetriebes 4, an dessen Abtriebswelle 5 sich die anzu­ treibenden Teile einer landwirtschaftlichen Maschine, einer Baumaschine oder dergleichen anschließen.

Das Kegelscheibengetriebe 4 hat einen Antriebsscheiben­ satz 6 und einen Abtriebsscheibensatz 7, bei denen je­ weils eine drehfest mit der zugeordneten Welle 3, 5 ver­ bundene, auf diese aber axial verschiebbare Kegelscheibe 8, 9 durch hydraulische Spannmittel 10, 11 zur Einstel­ lung und Aufrechterhaltung der Getriebeübersetzung be­ tätigbar ist, während die anderen Kegelscheiben 12, 13 wellenfest sind.

Die Beaufschlagung der hydraulischen Spannmittel 10, 11 geschieht durch ein Steuerventil 14, beispielsweise einen sogenannten Vierkantensteuerschieber, der das von einer Pumpe 15 aus einem Vorrat 16 bezogene Druckmittel den Spannmitteln 10, 11 über Druckleitungen 17, 18 zuteilt. Vom Steuerventil 14 abfließendes, überschüssiges Druck­ mittel gelangt über eine Leitung 19 zu einem Drehmoment­ fühler 20, der den Druckmittelrückfluß lastabhängig dros­ selt und damit für das beschriebene hydraulische System einen lastabhängigen Basisdruck erzeugt. Vom Drehmoment­ fühler 20 fließt das Druckmittel über eine Leitung 21 wieder in den Vorrat 16 zurück. Bezüglich der Einzelhei­ ten hinsichtlich der Funktion eines solchen Kegelschei­ bengetriebes einschließlich Steuerventil 14 und Dreh­ momentfühler 20 wird auf den Inhalt beispielsweise der DE-PS 28 28 347 verwiesen.

Bei der dem Kegelscheibengetriebe 4 vorgeschalteten Reibungskupplung 2 sind im eingerückten Zustand die Reib­ beläge durch Federmittel 22 aneinandergepreßt. Das Ein- und Ausrücken der Kupplung 2 geschieht über einen bei 23 ortsfest schwenkbar gelagerten Doppelhebel 24, der mit seinem einen Ende 25 am axial verschiebbaren Teil der Kupplung 2 angreift, während er über sein anderes Ende 26 durch ein Zylinder-Kolben-Aggregat 27 hydraulisch be­ tätigbar ist. Dem Zylinder-Kolben-Aggregat 27 wird zum Ausrücken der Kupplung 2 Druckmittel durch ein zweites Zylinder-Kolben-Aggregat 28 zugeführt, dessen Kolben 29 durch ein Betätigungsorgan 30, im vorliegenden Falle ein Kupplungspedal, gegen die Wirkung einer Rückstellfeder 31 verschiebbar ist so, daß von einem eigenen Vorrat 32 be­ zogenes Druckmittel unter Öffnung eines Rückschlagventils 33 zum Zylinder-Kolben-Aggregat 27 gelangen kann.

Wird das Pedal 30 zum Einrücken der Kupplung 2 losgelas­ sen, so schiebt der Kolben 34 des Zylinder-Kolben-Aggre­ gates 27 durch Wirkung der Federn 22 das genannte Druck­ mittel wieder zum Zylinder-Kolben-Aggregat 28 zurück, wobei dieser Rückfluß über ein Drosselventil 35 geht, da nunmehr das Rückschlagventil 33 geschlossen ist.

Das Drosselventil 35 weist einen Ventilkörper 36 auf, der den Druckmittelfluß über die Verbindungsleitung 37 zwi­ schen den Zylinder-Kolben-Aggregaten 27 und 28 parallel zu der das Rückschlagventil 33 aufweisenden Leitung 38 drosselt. Die Einstellung des Ventilkörpers 36 geschieht in Abhängigkeit der Drehmomentbelastung des Kegelschei­ bengetriebes 4 und damit der angetriebenen Teile durch Hinzuziehung des durch den Drehmomentfühler 20 in der Leitung 19 aufrechterhaltenen Basisdruckes, indem dieser Basisdruck über einen Leitungsanschluß 39 auf den als Kolben ausgebildeten Ventilkörper 36 geht und diesen gegen die Wirkung einer ortsfesten Rückstellfeder 40 ver­ schiebt und damit proportional zur über den Antrieb über­ tragenen Leistung einstellt.

Auf diese Weise beginnt zunächst der durch Loslassen des Pedals 30 initiierte Einrückvorgang für die Kupplung 2, kommt dann aber an einem durch die Dimensionierung der Feder 40 bestimmbaren Punkt zum Stillstand, wenn das zwi­ schen Antrieb 1 und Getriebe 4 übertragene Drehmoment entsprechend hoch ist und über den Drehmomentfühler 20 zu einem entsprechend hohen Basisdruck führt. Erst dann, wenn danach eine entsprechende Beschleunigung des Getrie­ bes 4 und der daran hängenden Massen erfolgt ist sowie entsprechend die Drosselwirkung am Drehmomentfühler 20 nachläßt, kann auch der Einkuppelvorgang durch Nachlassen der Drosselwirkung des Ventils 35 seinen Fortgang finden.

Auf diese Weise geschieht ein schonendes Herstellen der Antriebsverbindung zwischen Motor 1 und Getriebe 4, wobei andererseits aber die Kupplung 2 leistungsstark ausgelegt werden kann.

Je nach dem Schließverhalten der Kupplung 2 kann es zweckmäßig sein, eine minimale Schließgeschwindigkeit aufrechtzuerhalten, bzw. zu erlauben. Zu diesem Zweck kann für das Drosselventil 35 eine Umgehungsleitung 41 vorgesehen sein, in der eine in ihrer Wirkung fest einge­ richtete Drossel 42 sitzt.

Fig. 2 zeigt ein gegenüber dem Drosselventil 35 abge­ ändertes Drosselventil 43, das ebenso wie das Ventil 35 bezüglich seines Ventilkörpers 44 gegen die Wirkung einer ortsfest abgestützten Rückstellfeder 45 durch den vom Drehmomentfühler 20 gelieferten Basisdruck beaufschlagt ist. Hier ist jedoch vorgesehen, daß der Ventilkörper 44 zusätzlich mit dem in der Leitung 37 herrschenden Druck entgegen dem in der Leitung 19 herrschenden Basisdruck beaufschlagt ist. Dadurch ist die Möglichkeit gegeben, daß das Drosselventil 43 über seine Sperrfunktion beim Kuppeln hinaus die Möglichkeit bietet, im Falle von Dreh­ momentspitzen dem Einrücken der Kupplung 2 aktiv entge­ genzuwirken bzw. das Kupplungsmoment zu senken. Denn es ergibt sich, daß der Ventilkörper 44 nach Vollendung des Sperrvorganges sich darüber hinausbewegend noch zusätz­ lich aktiv in Richtung auf das Zylinder-Kolben-Aggregat 27 pumpen kann. Diese Ausführung eines Drosselventils 43 eignet sich besonders für die Bekämpfung von Drehmoment­ spitzen, die nicht nur durch Einkuppeln verursacht werden können, sondern zum Beispiel auch durch Systemschwingun­ gen, Auswirkungen von Bodenwellen oder Traktionsstörun­ gen durch "Eisplattenfahrt", worunter man versteht, daß bei Glatteis die Antriebsräder mal rutschen, mal wieder Fuß fassen durch Wegkratzen des Eises oder Erreichen einer trockenen Stelle.

Fig. 3 zeigt noch eine Variante, die sich von der anhand der Fig. 1 und 2 geschilderten Ausführungsform nur da­ durch unterscheidet, daß die Kupplung 2 hinter dem Kegel­ scheibengetriebe 4 angeordnet ist. Zur Vermeidung von Wiederholungen sind daher in Fig. 3 die aus den Fig. 1 und 2 bekannten Bezugszeichen verwendet und es wird insoweit auf die vorstehende Beschreibung verwiesen.

Die Anordnung der Kupplung 2 in der aus Fig. 3 ersicht­ lichen Weise hat den Vorteil, daß auch bei ausgerückter Kupplung das Kegelscheibengetriebe 4 ohne Schwierigkeiten verstellt werden kann. Gleichzeitig ergibt sich jedoch auch der Nachteil, daß die Kupplung der größten Getriebe­ übersetzung entsprechend ausgelegt werden muß und ihre von der Kraft der eingebauten Federn 22 bestimmte Über­ tragungsfähigkeit somit bei allen anderen Getriebeüber­ setzungen überhöht ist.

Hiervon lassen sich jedoch schädliche Auswirkungen mit Hilfe der erfindungsgemäßen Kupplungssteuerung verhin­ dern, da der Drehmomentanstieg an der abtriebsseitigen Kupplung immer dann unterbrochen wird, wenn am Antrieb das festgelegte Grenzdrehmoment erreicht ist, der Dreh­ momentfühler also den höchsten Basisdruck liefert. Das bedeutet, daß das am Abtrieb sich ergebende Grenzdreh­ moment abhängig von der Getriebeübersetzung ist, aber in keinem Fall überhöht ist.

Claims (3)

1. Antrieb mit einem Motor, einem diesem nachgeschalteten Kegelscheibengetriebe mit stufenloser Übersetzungsein­ stellung sowie einer schaltbaren, dem Motor oder dem Ge­ triebe nachgeordneten Reibungskupplung, wobei das Kegel­ scheibengetriebe zur Erzeugung axialer Anpreßkräfte der Kegelscheiben auf ein zwischen diesen umlaufendes Zugmit­ tel über hydraulische Spannmittel verfügt, die auf den Getriebewellen angeordnet axial auf je eine auf der je­ weiligen Getriebewelle verschiebbare Kegelscheibe wirken, wozu die Spannmittel über ein Steuerventil sowie daran anschließende Druckmittelleitungen mit von einer Pumpe geliefertem Druckmittel beaufschlagbar sind, in dessen vom Steuerventil ausgehendem Rückfluß sich ein Dreh­ momentfühler befindet, der durch drehmomentabhängige Re­ lativbewegung mindestens zweier Ventilteile zueinander lastabhängig den Druckmittelrückfluß drosselt und damit den Basisdruck des Systems bestimmt, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (2) hydraulisch über ein erstes Zylin­ der-Kolben-Aggregat (27) betätigbar ist, daß dem ersten Zylinder-Kolben-Aggregat von einem Vorrat (32) bezogenes Druckmittel mittels eines zweiten Zylinder-Kolben-Aggre­ gates (28) und einer dieses betätigenden Handhabe (30) über ein dabei öffnendes Rückschlagventil (33) im Sinne eines Ausrückens der Kupplung (2) zuführbar ist, daß der Druckmittelrückfluß vom ersten Zylinder-Kolben-Aggregat (27) zum zweiten Zylinder-Kolben-Aggregat (28) zwecks Ein­ rückens der Kupplung (2) über ein einstellbares Drossel­ ventil (35, 43) erfolgt, und daß der Ventilkörper (36, 44) des Drosselventils gegen die Wirkung einer ortsfest abgestützten Feder (40, 45) durch den im Druckmittelrück­ fluß (19) des Steuerventils (14) herrschenden Basisdruck erfolgt, derart, daß sich die Drosselwirkung proportional mit dem Basisdruck erhöht oder erniedrigt.

2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Drosselventil (35, 43) parallel eine Umgehungs­ leitung (41) mit einer festen Drossel (42) vorgesehen ist.

3. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (44) von im Hydrauliksystem der Zylinder-Kolben-Aggregate (27, 28) und ihrer Verbindungs­ leitung (37) herrschenden hydraulischen Druck gegen die Wirkung des Basisdruckes beaufschlagt ist.