DE4442139A1

DE4442139A1 - Stufenloses hydrostatisch-mechanisches Leistungsverzweigungsgetriebe

Info

Publication number: DE4442139A1
Application number: DE4442139A
Authority: DE
Inventors: Michael Meyerle
Original assignee: Individual
Current assignee: Meyerle Hannelore 88074 Meckenbeuren De Meyerle
Priority date: 1993-10-21
Filing date: 1994-10-21
Publication date: 1995-07-13

Description

Die Erfindung betrifft ein hydrostatisch-mechanisches Leistungsverzweigungsgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Die Erfindung stellt eine Verbesserung des Getriebes bzw. dessen Einrichtungen gemäß DE 41 26 650 dar.

Ein bekanntes Getriebe dieser Art nach DE 38 38 767 berücksichtigt zur Verbesserung der Schaltqualität ebenfalls eine Volumenkorrektur beim Schaltablauf. Die Korrekturgrößenverhältnisse sind bei diesem bekannten Getriebe bei allen Bereichsschaltungen gleich groß. Beim Erfindungsgegenstand hingegen ist eine den unterschiedlichen mechanischen Übersetzungsverhältnissen bzw. den unterschiedlichen Bereichsgrößen angepaßte Volumenkorrektur vorgesehen.

Bei stufenlosen hydrostatisch-mechanischen Verzweigungsgetrieben ist es charakteristisch, daß nach jedem Bereichswechsel bzw. nach jeder Bereichsschaltung sich die Hydrostateinheiten A und B in ihrer Funktion als Pumpe und Motor vertauschen. Der lastabhängige Drehzahlschlupf des Hydrostatgetriebes bzw. der mit der Hydrostateinheit B verbundenen Welle 5 hat nach jeder Bereichsschaltung umgekehrte Auswirkung, die durch die Verstelleinrichtung innerhalb der Schaltphase korrigiert werden muß, um eine ruckfreie Schaltung zu gewährleisten.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schalteinrichtung, bevorzugt für automatische schaltbare Getriebe, insbesondere für stufenlose Verzweigungsgetriebe oben genannter Art mit formschlüssigen Kupplungen mit oder ohne Abweisverzahnung oder Reibkupplungen mit Konus-Reibflächen, wie aus DE 41 62 650 bekannt, oder auch mit bekannten Lamellenkupplungen zu schaffen, die hohe Schaltqualität ohne Lastunterbrechung gewährleistet.

Die Aufgabe wird durch die in den Hauptansprüchen aufgeführten Merkmale gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus den Unteransprüchen und der Beschreibung hervor. Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltschema;

Fig. 1a ein weiteres Schaltschema;

Fig. 2 die Verstell- und Drehzahlcharakteristik über einem Schaltablauf;

Fig. 2a Druckverlauf des Hydrostatgetriebes und Drehmomentverlauf zweier Kupplungen innerhalb eines Schaltablaufes;

Fig. 2b Schaltschema einer hydraulisch-mechanischen Teileinrichtung bezogen auf den Öffnungsvorgang einer geschalteten Bereichskupplung;

Fig. 3 eine form- plus kraftschlüssige oder rein formschlüssige Kupplungseinrichtung als Doppelkupplung;

Fig. 3a eine Ausführungsform des Kupplungsprofils;

Fig. 3b eine Kupplungsausführung, bei der der Kupplungsring und der Kolben getrennete Bauteile darstellen;

Fig. 3c eine weitere Ausführungsform einer Kupplung mit hydraulischer Rückführung des Druckkolbens;

Fig. 3d eine weitere Ausführungsform des Kupplungsprofils; und 3e

Fig. 4 und 5 eine Schaltkupplung mit Synchronisiereinrichtung;

Fig. 6 und 6a eine Kupplungsausführung als Reibkupplung mit konischen Reibflächen, ausgeführt als Doppelkupplung;

Fig. 6b eine Reibkupplung mit zusätzlicher Schaltverzahnung;

Fig. 7 bis 7c verschiedene Ausführungsformen des Kupplungsprofiles mit axialer drehmomentabhängiger Kraftkomponente durch schräge Mitnahmeflächen.

In Fig. 1 ist das Hydrostatgetriebe mit 1 gekennzeichnet, der mechanische Getriebeteil, der die Bereichskupplungen K1, K2, K3 mit den Steuerleitungen 11, 12, 13 enthält, mit 2 und das Steuergerät bzw. die Steuerlogik mit 6 gekennzeichnet. Das Hydrostatgetriebe 1 und der mechanische Getriebeteil sind zum Beispiel über Planetengetriebeeinheiten, Wellen und Zahnräder, z. B. wie in Fig. 8 dargestellt, miteinander verbunden.

Die Leckölverluste des Hydrostatgetriebes bewirken, wie eingangs erwähnt, einen zwangsläufigen Drehzahlschlupf einer Hydrostatwelle 5. Dieser Drehzahlschlupf wirkt sich in Verbindung mit einem stufenlosen Leistungsverzweigungsgetriebe mit mehreren Fahrbereichen innerhalb der Bereichsschaltung, wie in Fig. 2 dargestellt, so aus, daß zum Beispiel bei Zugbetrieb zum Erreichen des Synchronzustandes der zu schaltenden Kupplungsglieder die Verstellgröße V alt um das Maß X am Schaltpunkt größer sein muß als der theoretische Wert, um am Schaltpunkt S den Synchronpunkt der zu schaltenden Kupplungsglieder zu erreichen. Die Verstellgröße bzw. das maximale Verstellvolumen ist bei der Getriebeauslegung entsprechend groß zu dimensionieren. Aufgrund der erwähnten Funktionsumkehrung von Pumpe zu Motor und umgekehrt nach erfolgter Schaltung in den nächsten Schaltbereich, wirkt sich der Drehzahlschlupf ebenfalls umgekehrt aus, was einer Verstellkorrekturgröße um das Maß Y und damit der Verstellgröße V neu entspricht. In der Regel haben die Korrekturgrößen X und Y unterschiedliche Größen, bedingt durch die jeweilige Getriebeauslegung und Bereichsgrößen entsprechend den unterschiedlichen Größen der Hydrostatdrücke Δp1 und p2 bzw. Δp alt und Δp neu am Ende des alten und Beginn des neuen Schaltbereiches. Inerhalb der Schaltphase ist das Hydrostatgetriebes in seiner Verstellung in Abhängigkeit zum Lastzustand um das Korrekturmaß X+Y=Z zu korrigieren. Nach einem wie in Fig. 2 dargestellten Schaltbeispiel, wobei B1 Bereich 1 und B2 Bereich 2 bedeutet, ist der Funktionsablauf wie folgt:

Bei einer Hochschaltung unter Last von B1 in B2 wird das Schaltsignal zum Schließen der neuen bzw. zweiten Bereichskupplung ausgelöst, sobald das mit der zweiten Hydrostateinheit B in Triebverbindung stehende Kupplungsglied mit den zu schaltenden Kupplungsgliedern am Schaltpunkt S Synchronlauf erreicht hat. Die Hydrostat-Verstellgröße "V alt" ist hierbei um das Maß X größer als der theoretische Wert V th. Nun erfolgt die Schaltung in den neuen bzw. zweiten Bereich bzw. das Schließen der zweiten Bereichskupplung nach erfolgtem Synchronimpuls, wobei die alte bzw. erste Bereichskupplung geschlossen bleibt. Die Hydrostatverstellung wird nun um das Maß Z zurückgeregelt innerhalb beider geschlossener Kupplungen bis der Stellpunkt SK1 erreicht ist, wonach das Signal zum Öffnen der alten bzw. ersten Bereichskupplung erfolgt. Erst danach wird die Getriebeübersetzung bei weiterer Hydrostatverstellung weiter verändert, um den neuen bzw. zweiten Bereich zu durchfahren.

Um den unterschiedlichen Drehzahlschlupf-Größen des Hydrostatgetriebes am Ende des alten und zu Beginn des neuen Schaltbereiches mit den entsprechend unterschiedlichen Einzel-Verstellkorrekturgrößen X und Y zur Schaltoptimierung Rechnung zu tragen, sieht die Erfindung eine, den jeweiligen Auslegungsverhältnissen angepaßte Verstellregelung vor, wonach für die Verstellgröße bzw. das Verdrängungsvolumen V neu der verstellbaren Hydrostateinheit A eine Verstell- bzw. Volumenkorrektur bewirkt wird und zwar größenmäßig nach der Beziehung

Der Korrekturfaktor fZ stellt einen Vergrößerungsfaktor in Bezug auf die Einzelkorrekturgröße X bzw. Y des alten Schaltbereiches dar, woraus sich die Gesamtkorrekturgröße Z errechnet. Der Korrekturfaktor fz ist ein fester Wert, der durch die jeweilige mechanische Getriebeübersetzung bestimmt wird und für jeden der Übersetzungsfestpunkte der einzelnen Bereichsschaltungen unterschieliche Größe haben kann. Das heißt, daß z. B. bei einem Vierbereichs-Getriebe, wie in Fig. 8 schematisch dargestellt, mit einer bestimmten Gang- bzw. Bereichsabstufung, für eine Hochschaltung von Bereich 1 in Bereich 2 (Bereichsschaltung 1/2) der Korrekturfaktor fz=1,85, für die Schaltung 2/3=3,04 und für die Schaltung 3/4=2,75 betragen kann. "fz" wird also durch das jeweils festgelegte Größenverhältnis der einzelnen Schaltbereiche zueinander bzw., wie bereits erwähnt, durch die festgelegten mechanischen Übersetzungen bestimmt, wodurch die unterschiedlichen Druckverhältnisse des Hydrostatgetriebes am Ende des alten und zu Beginn des neuen Schaltbereiches bei gleichbleibendem Lastzustand definiert sind. Oben genannte Beziehung 1) ist gültig für alle Schaltzustände, ob Zug- oder Schubschaltung oder Hoch- und Rückschaltung, wobei jedoch bei Rückschaltungen sich die Gesamtkorrekturgröße Z nicht aus X sondern aus Y errechnet, was die Formel 2) deutlich macht. Für die Rückschaltungen besitzt z. B. das oben erwähnte Vierbereichs-Getriebe nach Fig. 8 bei gleicher vorerwähnter Übersetzungsauslegung feste Korrekturfaktoren fz beispielsweise für die Bereichsschaltung 2/1=2,17, für die Bereichsschaltung 3/2=1,49 und für die Bereichsschaltung 4/2=1,57.

Nachdem die Korrekturfaktoren fz sowohl für die Hochschaltung als auch für die Rückschaltungen jeweils eine feste Verhältniszahl darstellen, können diese in das Steuergerät bzw. den Prozessor als konstante Faktoren einprogrammiert werden, wobei auf die zusätzlichen kostenaufwendigen Einrichtungen für die Drucksignale für Δp alt und Δp neu für den Rechenprozeß verzichtet werden kann. Werden zur Ermittlung des Korrekturfaktors fz die Hydrostatdrücke Δp alt und Δp neu benutzt, so können diese mit ausreichender Genauigkeit sowohl aus den Differenz-Drücken als auch aus den absoluten Hydrostat-Drücken errechnet werden. Die oben erwähnte Beziehung für die Schaltkorrektur geht von der ausreichenden Genauigkeit aus, daß der Drehzahlschlupf des Hydrostatgetriebes sich annähernd proportional zum Hydrostatdruck verhält. Sollten hier jedoch nennenswerte, nichtproportionale Unterschiede vorliegen, so kann dies entsprechend berücksichtigt werden, z. B. durch eine weitere Anpassung des Faktors fz oder einer Anpassung in einem weiteren, später beschriebenen Faktor fk.

Unter Berücksichtigung verschiedener Betriebsverhältnisse sieht die Erfindung des weiteren einen Korrekturfaktor fk vor, der verschiedene Einflußgrößen wie Art der Kupplung, Lamellen-, Konus-, Zahnkupplung oder allgemein Reibkupplungen oder/und Öltemperatur oder/und Verstellgeschwindigkeit oder/und weitere Betriebseinflüsse berücksichtigt. Die Volumen- bzw. Verstellkorrektur wird hier nach folgender Beziehung ermittelt:

V neu = V alt - (V alt - V theor.) . fz . fk

Die Gesamtkorrekturgröße Z wird hierbei um einen festgelegten konstanten oder variablen Faktor fk entsprechend den vorgenannten Einflußgrößen verkleinert. Dies bedeutet z. B., daß das Öffnungssignal für die alte Kupplung abhängig von der Art der Kupplung früher oder später ausgelöst wird.

Die beschriebene Schaltkorrektur eignet sich besonders für stufenlose Leistungsverzweigungsgetriebe wie z. B. in den europäischen Patentschriften 0 222 108 oder 0 386 214 oder 0 238 521, deren Inhalt Mitbestandteil dieser Erfindung sind, näher beschrieben.

In den Schaltplänen Fig. 1, Fig. 1a, Fig. 1b wird die Steuer- und Regelung des Getriebes dargestellt und später genauer beschrieben.

Der Schaltplan gemäß Fig. 1b zeigt den schematischen Aufbau eines stufenlosen Leistungsverzweigungsgetriebes mit dem hydrostatischen Wandler 232 sowie eine Darstellung der Steuerung/Regelung mit den Ansteuerventilen für die Bereichskupplungen. Das Getriebe besitzt hierbei vier hydrostatisch-mechanische Vorwärts- und zwei hydrostatisch-mechanische Rückwärtsbereiche. Das Getriebe besitzt zusätzlich eine Arretiereinrichtung FH in Form einer Brems- oder formschlüssigen Einrichtung, um die Abtriebsglieder des Getriebes bei Neutralschaltung, das heißt bei Fahrzeugstillstand bei nichteingelegtem Gang vor unkontrolliertem Rotieren zu sichern. In diesem Fall wird z. B. ein Hohlrad eines Planetengetriebes festgehalten, z. B. durch ein federbelastetes Getriebeglied, das nach Einlegen eines Schaltbereiches bzw. nach Vorwahl der Fahrgeschwindigkeit über die Wähleinrichtung 108 automatisch über einen Öldruck gegen den Druck der Feder ausgeschaltet wird, sobald der erste Vorwärts- bzw. Rückwärtsbereich bzw. die entsprechende Fahrtrichtung vorgewählt ist.

Im Hinblick auf eine optimal kurze Schaltzeit wird die Hydrostatverstelleinrichtung unmittelbar nach geschlossener neuer Bereichskupplung in die Gegenrichtung umgesteuert. Diese, wie alle oben genannten Funktionen können auf elektronischem Weg in der Steuerlogik auf bekannte Weise einprogrammiert werden. Die vorgenannte Hydrostatumsteuerung kann auch durch ein entsprechendes, nicht dargestelltes Wechselventil, das zum Beispiel in Abhängigkeit des Steuerdruckes pK2 für die zweite Bereichskupplung umgesteuert wird, realisiert werden.

Die in Fig. 3 dargetellte Kupplung entspricht der Kupplungsausführung wie aus DE 39 03 010 bekannt. Sie besitzt eine Kupplungsverzahnung 27, die axiale Abweisflächen, wie in Fig. 7 bis 7c dargestellt, aufweist, so daß abhängig vom Drehmoment eine axiale Kraftkomponente zum Ausschalten der Kupplung erzeugt wird, sobald die Kupplung 21 bzw. 25 durch das Ausschaltsignal bzw. Öffnungssignal drucklos gesetzt wird. Im eingeschalteten Zustand ist das Getriebeglied 19 über Kupplungsring 23 und die Kupplungsverzahnung 27 mit dem mit dem Kupplungsträger 20 drehfesten und axial verschiebbaren Kupplungsglied 24, das gleichzeitig den Druckkolben darstellt, unter Druckbeaufschlagung mit dem Kupplungsträger 20, der gleichzeitig die Abtriebswelle bildet, verbunden. Die Kupplung 22 ist hier vorzugsweise z. B. als zweite Bereichskupplung geöffnet und somit lastlos.

Das Kupplungsprofil 27 ist auch gemäß der Erfindung sehr vorteilhaft als formschlüssige Kupplungsverzahnung, wie in Fig. 3a, 3e, 3d dargestellt und später genauer beschrieben, ausführbar. Der in Anspruch 1 beschriebene Kupplungsträger ist in der Regel als rotierendes Bauteil oder nichtrotierendes Bauteil bei Verbindung eines Getriebeteiles (z. B. Hohlrad eines Planetengetriebes) beispielsweise mit dem Gehäuse, ausführbar (nicht dargestellt), kann vorzugsweise auch in der Elektronik einprogrammiert oder in einem hydraulischen oder/und mechanischen Gerät, z. B. einem bekannten Dämpfungsventil festgelegt werden, wobei als Steuersignale die oben beschriebenen Signale dienen können. Die Sperrfunktion wird hierbei durch ein entsprechendes Ventil 170, das die Hydrostatverstellung regelt, realisiert. Auch ein zwischen den Zuflußleitungen 116, 117 zur Hydrostatverstellung geschaltetes Wechselventil 44, das über Steuersignale der alten und neuen Kupplung oder dem Synchronsignal e angesteuert wird, ist als Sperrventil geeignet (nicht dargestellt).

Das Druckventil 16; 122 kann ein Zweistufenventil sein, d. h. mit zwei Druckstufen, wobei die niedrigere Druckstufe für den Normalbetrieb und die hohe Druckstufe zum Schalten der neuen Kupplung kurzzeitig angesteuert wird. Das Synchronsignal e kann gleichzeitig auch zum Ansteuern der zweiten Druckstufe benutzt werden.

Zur Wirkungsgradoptimierung ist in einem weiteren Ausführungsbeispiel bevorzugt die erste Druckstufe lastabhängig, z. B. durch den Arbeitsdruck Δp1 bzw. Δp2 veränderbar bzw. modulierbar, wie an anderer Stelle genauer beschrieben wird. Für ausreichende Ölmenge für die zweite Druckstufe sorgt erfindungsgemäß ein alternativ vorgesehener Hydrospeicher 45, der immer mit dem höheren Druck der zweiten Druckstufe nach einem Schaltvorgang aufgefüllt wird. Ein Ventil 46 verschließt den Ausgang des Hydrospeichers 45, so daß der Druck bis zur nächsten Schaltung aufrechterhalten bleibt. Mit Ansteuerung der neuen Kupplung wird auch dieses Ventil angesteuert und geöffnet. Bei Druckabfall außerhalb der Schaltung wird der Hydrospeicher nachgefüllt, indem durch ein entsprechendes Druckabfallsignal das Hauptdruckventil 16; 122 auf die zweite bzw. hohe Druckstufe angesteuert wird, wodurch der Hydrospeicher 45 bei gleichzeitig geöffnetem Ventil 46 aufgefüllt wird. Dieser Hydrospeicher 45 ist bevorzugt für Getriebe mit lastabhängiger oder/und drehzahlabhängiger Druckmodulierung oder/und bei Getrieben mit kleiner Speise- bzw. Versorgungspumpe aus Wirkungsgradgründen anwendbar. Der Hydrospeicher 45 kann auch zur Steigerung der Verstellgeschwindigkeit dienen, um insbesondere die hohe Rückstellforderung, z. B. bei einem PKW-Getriebe in einem extremen Beschleunigungsvorgang oder auch beim Bremsvorgang zu erfüllen. Der Hydrospeicher wird immer dann dazugeschaltet, mit den bekannten Mitteln, wenn die Speisepumpe eine ausreichende Versorgung nicht aufrechterhalten kann, um die genannten kurzzeitigen Spitzenanforderungen zu erfüllen.

Bei einer elektronischen Steuereinrichtung kann z. B. ein Potensiometer die Druckgröße Δp signalisieren und den Verstellwinkel α dem druckabhängigen Leckölverlust bzw. dem Drehzahlschlupf anpassen und dementsprechend den Schaltpunkt S_K2 gegenüber dem theoretischen Schaltpunkt S um das entsprechende Korrekturmaß X verschieben.

In einer weiteren Ausführungsform für die Schaltkorrekturgröße kann auch ein auf ein Wechselventil oder Sperrventil 17 einwirkender Korrekturmechanismus verwendet werden, der in Abhängigkeit zu dem jeweiligen Lastzustand den Einschaltpunkt für die Folgekupplung lastabhängig bestimmt, z. B. durch das Hydrostatdrucksignal und ein Stellungssignal der Hydrostatverstellung. Die Sperrstellung bewirkt spontan eine Blockierung der Hydrostatverstellung, bis die neue Kupplung geschlossen ist.

Bei einer elektrischen bzw. elektronischen Hydrostatverstellung, z. B. durch ein Potentiometer, kann die Verstellspannung durch die lastabhängige Korrektur-Spannung übersteuert bzw. überlagert werden. Die effektive Verstellspannungsgröße entspricht der Verstellgröße des Hydrostaten bzw. dem Verstellwinkel α, der in der Schaltphase lastabhängig durch die vorgenannten Korrekturgrößen X und Y, wie in Fig. 2 dargestellt, korrigiert wird.

Zum Erreichen des Synchronzustandes der zu schaltenden Kupplungsglieder im Schaltpunkt, kann ein in der Steuerlogik verwendeter Drehzahlvergleich zweier oder mehrerer Getriebeglieder, zum Beispiel der Vergleich eines Antriebsdrehzahlsignals a mit einem Abtriebsdrehzahlsignal c, verwendet werden, um das Synchronsignal und damit verbundene Steuersignal zum Schließen der entsprechenden Kupplung K1 bzw. K2 bzw. K3 zu signalisieren. Auch ein mit einem Verstellorgan verbundenes Verstellsignal d ist als Steuersignal für die Kupplungsansteuerung geeignet, wobei eine entsprechende Verstellgröße den Synchronpunkt der betreffenden Kupplungsglieder signalisiert und in Abhängigkeit, zum Beispiel durch ein lastabhängiges Signal aus dem Arbeitsdruck 7; Δp1 des Hydrostatgetriebes 1 eine dem Drehzahlschlupf entsprechende Verstellkorrektur im Steuergerät bzw. in der Steuerlogik berücksichtigt wird. Das Drucksignal Δp1 bewirkt eine leckölbedingte Korrektur des Verstellorganes.

In Fig. 2 ist anhand eines Diagrammes das charakteristische Verhalten der Hydrostatverstellung - Verstelleinheit A - in Bezug auf die Hydrostatdrehzahl n_B der Hydrostateinheit B im Lastzustand, z. B. als Zughochschaltung über einen Bereichswechsel B1/B2, dargestellt.

Die Korrektur der Verstellgröße X des Verstellwinkels α resultiert aus einem Belastungszustand, der zum Beispiel bei einer Zughochschaltung von einem ersten Bereich B1 in einen zweiten Bereich B2 auftritt. Diese Korrekturgröße kann auf elektronischem oder auch auf hydraulisch-mechanischem Weg verarbeitet werden, indem der Druck Δp1 der Arbeitsdruckleitung in der Steuerlogik einen entsprechend größeren Verstellwinkel signalisiert bis zum Auslösen des Schaltsignals zum Schließen der zweiten Bereichskupplung K2. Wird diese Verstellwinkel-Korrektur auf hydraulischem bzw. hydraulisch-mechanischem Weg realisiert, so dient hierzu eine entsprechende Verstelleinrichtung 15, die vorzugsweise den Arbeitsdruck Δp1 oder Δp2 gegen einen federelastisch wirkendes Glied drückt und in Abhängigkeit zu dem entsprechenden Federweg eine gegenüber dem theoretischen Verstellwinkel αth den Verstellwinkel α um das Maß X vergrößert, bis das Schaltsignal zum Schließen der zweiten Bereichskupplung ausgelöst wird. Die Arbeitsdrücke Δp1 und Δp2 haben sinngemäß entgegengesetzte Auswirkung auf die Verstellwegrichtung des Verstellorgans 14, wodurch das jeweilige Betriebsverhalten - Zug- oder Schubbetrieb - berücksichtigt wird. Dynamische Betriebsveränderungen unmittelbar vor oder innerhalb der Schaltphase werden hierdurch gezielt und spontan angepaßt. Die vorgesehenen Kupplungsausführungen erlaauben problemlos geringfügige Synchronlaufabweichungen, ohne die Schaltqualität merklich zu beeinflussen. Dies können z. B. Abweichungen sein, die aus unterschiedlichen Öltemperaturen, Ölviskosität, Fertigungstoleranzen oder/und Verschleiß resultieren. Die Erfindung sieht für alle Ausführungsformen der Kupplungen mit Kupplungsprofil des weiteren eine Synchronisiereinrichtung, wie in Fig. 4 dargestellt, vor, um Synchronfehler auszugleichen und allen Forderungen hinsichtlich Komfort, Sicherheit und Standfestigkeit gerecht zu werden.

Einen Einfluß auf die Schaltqualität hat auch die Änderungsgeschwindigkeit der Hydrostatverstellung bzw. der Getriebeübersetzung. Eine entsprechende Einflußgröße kann zum Beispiel durch eine Motorbetriebsgröße, wie Drosselklappenstellung, Gaspedalweg, Größe einer Bremskraft, als Steuersignal über eine Steuerleitung 57 auf die Schaltsteuerung erzeugt werden. Der Ausschaltpunkt Sk1 kann hierbei variiert werden in Abhängigkeit zu diesen vorgenannten Betriebswerten, die je nach Anwendungsfall bzw. Art des Kraftfahrzeuges vorteilhafte Auswirkungen haben können.

Fig. 2a zeigt den Druckverlauf Δp1 und Δp2 sowie das Drehmomentverhalten Tk1 und Tk2 innerhalb der Schaltzeit ts. Das Drehmoment Tk2 der zweiten Bereichskupplung K2 steigt, sobald diese geschlossen ist, kontinuierlich an, wobei automatisch das Drehmoment Tk1 der ersten Bereichskupplung K1 abfällt, was ausgelöst wird durch die Hydrostatrückstellung um die Verstellgröße Z innerhalb beider geschlossener Kupplungen K1 und K2. Der Arbeitsdruck Δp1 fällt in einem größeren Maße ab als das Kupplungsmoment TK1 und hat bei einer zwischenliegenden Stellgröße "S" drucklosen Zustand, in dem die volle Leistung rein mechanisch bzw. ohne Mitwirkung des stufenlosen Wandlers über beide geschlossenen Kupplungen K1 und K2 bzw. K2 und K3 übertragen wird. An diesem Punkt beginnt Δp2 anzusteigen.

In Fig. 2b wird eine Steuereinrichtung dargestellt, die über eine hydraulische bzw. hydraulisch-mechanische Einrichtung den günstigsten Öffnungspunkt der im vorangegangenen Schaltbereich B1 geschalteten Bereichskupplung K1 bestimmt. Die Einrichtung besteht aus einem Kupplungsschaltventil 51 und einem weiteren Ventil 52, das den Hydrostatdruck Δp1 innerhalb dem ersten Teil der Schaltphase über eine Steuerleitung 53 freigibt, um das Kupplungsschaltventil 51 vor vorzeitigem Öffnen zu schützen.

Im Hinblick auf Wirkungsgradoptimierung ist das Hydrostatgetriebe 1 mit einem variablen Speisedruck 10 versehen, der in Abhängigkeit zum Arbeitsdruck Δp1 bzw. Δp2 variiert. Der Speisedruck 10 dient auch als Kupplungsdruck für die Bereichskupplungen K1, K2, K3 usw. Entsprechend variabel ist auch der Steuerdruck 56 für das voranbeschriebene Ventil 52, das den Öffnungszeitpunkt der jeweils zuvor geschlossenen Kupplung bestimmt. Bei entsprechend niedrigen Belastungszuständen ist also das Steuerventil 52 infolge der konstanten Federkraft der Ventilfeder 55 sinngemäß auf einen sehr frühen Öffnungspunkt programmiert, wodurch trotz niedrigen Kupplungsdrücken bei niedrigen Belastungszuständen ein schneller Schaltablauf stattfinden kann.

Der Funktionsablauf ist wie folgt: Nach Synchronlauf der zu schaltenden zweiten Bereichskupplung bzw. der Folgekupplung K2 wird sofort über eine Steuerleitung 11a das Öffnungssignal erteilt. Da die Kupplung K1 aber noch nicht öffnen darf, wird der Hydrostatdruck Δp1 über die Steuerleitung 53, das Kupplungsventil 51 so lange in der Schaltstellung gehalten, bis Δp1 auf einen günstigen Ausschaltpunkt abgefallen ist, wodurch das Ventil 52 durch Nachlassen des Hydrostatdruckes Δp1 in der Steuerleitung 54 und über die Druckfeder 55 in Ausschaltstellung gebracht wird und damit auch der Druck in der Steuerleitung 53 abfällt, wodurch das Kupplungsschaltventil 51 in Öffnungsstellung gehen kann. Über eine Ventilfeder 55 kann der günstige Ausschaltpunkt bestimmt werden, der in Abhängigkeit zu der Art der Schaltkupplung bzw. dem Schaltweg der Kupplung steht. Anstelle des Arbeitsdruckes Δp1 kann auch hier der Arbeitsdruck Δp2 der anderen Druckseite 8 des Hydrostatkreislaufes verwendet werden, indem auf nicht dargestellte Weise das Kupplungsschaltventil 51 erst nach Einwirkung von Δp2 auf Öffnungsstellung gehen kann.

Zur Optimierung der Bereichsschaltung wird als weiteres Erfindungsmerkmal, insbesondere bei elektronischer Steuereinrichtung, der vor Schaltbeginn wirkende Hydrostatdruckwert Δp1 gespeichert und danach der Öffnungspunkt für die erste Kupplung K1 festgelegt, z. B. durch entsprechend großen Druckwert von Δp2. Dies kann auch hydraulisch-mechanisch gelöst werden, indem ein Steuerglied last- bzw. druckabhängig von Δp1 über eine Steuerweggröße auf einen Steuerpunkt geschoben wird, der nach einer Winkelstellung α eines Stellgliedes des Hydrostaten bei entsprechendem Druck Δp das Öffnungssignal für die Kupplung auslöst.

Anstelle der schaltpunktbestimmenden Hydrostatdruckwerte Δp1 oder/und Δp2 kann auch, wie bereits erwähnt, ein vom Hydrostatdruck Δp modulierter Steuerdruck, z. B. der Speisedruck 10 verwendet werden.

Um einen Schalt-Ruck zu verhindern, ist es wichtig, wie bereits beschrieben, daß das Öffnungssignal nach einer Hydrostatrückstellung innerhalb einer Korrekturgröße "Z" und zwar zwischen den Stellpunkten "S" und "SK1" ausgelöst wird. Dieses Signal erfolgt erfindungsgemäß aus einem Drucksignal Δp1 in der Hydrostatdruckseite 7 des Hydrostatkreislaufes derart, daß nach zugeschalteter zweiter Bereichskupplung K2 und erfolgter Rückstellung um ein Korrekturmaß "X" der Hydrostat drehmomententlastet und der Druck Δp1 nahezu auf Null abgefallen ist, was dem Verstellpunkt "S" entspricht. Bei weiterer Rücknahme der Hydrostatverstellung bzw. des Stellwinkels α innerhalb der Verstellgröße "Y" kann die Kupplung nach erfolgtem Öffnungssignal infolge des Druckabfalles Δp1 öffnen. Bei Anwendung einer form- plus kraftschlüssigen Kupplung, wie eingangs beschrieben und in den Fig. 3, 4 und 5 dargestellt, ist bei gleichzeitiger Hydrostatverstellung ein sicherer Öffnungsvorgang gewährleistet, da diese Kupplung drehmomentabhängig aufgedrückt werden kann. Dies hat den Vorteil, daß in allen Betriebssituationen, sowohl bei Schub oder Zug und Hoch- oder Rückschaltung und bei allen Lastsituationen ein sehr schnellere und ruckfreier Schaltablauf sichergestellt ist. Mit Rücksicht darauf, daß die zu öffnende Bereichskupplung einer gewissen Schaltzeit bzw. Öffnungszeit unterliegt, ist es sinnvoll, das Öffnungssignal etwas vorzuverlegen. Dies kann derart beeinflußt werden, daß die abfallende Drucklinie Δp1 auf einen entsprechend größeren Druckwert angesetzt bzw. programmiert werden kann. Die form- plus kraftschlüssige Kupplung, wie in Fig. 3 dargestellt, bietet hier den Vorteil, daß nach ausgelöstem Öffnungssignal und danach erfolgtem Steuerdruckabfall in der entsprechenden ersten Bereichskupplung 21 der Druckkolben 24 über die drehmomentabhängige Abweisverzahnung bzw. Verzahnungsschräge in Neutrallage mit zusätzlicher Rückstellkraft der Feder 29 zurückgedrückt wird. Je nach Ausbildung der Kupplungsverzahnung 27 und dem gegebenen Ausschaltweg kann das Öffnungssignal bei entsprechend unterschiedlichen Druckgrößen angesetzt werden. Zum Auslösen des Öffnungssignales kann auch das Drucksignal Δp2 der anderen Druckseite 8 des Hydrostatkreislaufes dienen, wobei durch den Druckanstieg von Δp2 nach erreichtem mittleren Verstellpunkt "S" die zuvor geschlossene BEreichskupplung K1 zum Öffnen angesteuert und in drucklosen Zustand gebracht wird. Das Öffnungssignal wird bei dieser Ausführungsform also auf umgekehrte Weise gegenüber der vorbeschriebenen Ausführung durch Druckaufbau in einer der Arbeitsdruckleitungen des Hydrostatgetriebes ausgelöst. Diese Steuerungsart kann sehr vorteilhaft für bestimmte Anwendungen, z. B. in Arbeitsmaschinen wie Traktoren zur Wirkungsgradverbesserung genutzt werden, wenn dieser Punkt in den Hauptbetriebsbereich gelegt wird, da in diesem Übersetzungspunkt der Hydrostat entlastet und die Hydrostatverlustwerte entsprechend gering sind.

Das erste Ausführungsbeispiel zur Bildung des Öffnungssignals der Kupplung hat den Vorteil einer weitgehenden Unabhängigkeit von dem jeweiligen Lastzustand, da der Druckabfall von Δp1 auf Null einen definierten, relativ frühen Öffnungszeitpunkt bildet und bei Anwendung einer form- plus kraftschlüssigen Kupplung eine gewisse Öffnungszeit zum Ausrücken der zu öffnenden Kupplung nach erfolgtem Öffnungssignal unter gleichzeitiger Zuhilfenahme des abfallenden Kupplungsdrehmomentes dieser Kupplung gegeben ist. Bei Anwendung der zweiten Ausführungsalternative unter Zuhilfenahme des Arbeitsdruckes Δp2 der anderen Druckseite 8 findet der Ausrückvorgang nach dem Schaltpunkt S statt, wodurch eine kürzere Ausrückzeit entsprechend einem kürzeren Ausrückweg der zu öffnenden Kupplung angepaßt ist. Hier ist eine einfache Anpassung, insbesondere an die Ausführungsform bzw. die Zahnhöhe der Schaltverzahnung 27, Fig. 4 möglich.

Um in allen Betriebssituationen ein sicheres Ausschalten der alten Kupplung zu gewährleisten, insbesondere bei Kupplungsausführungen, die im geschlossenen Zustand keine axiale Kraftkomponente erzeugen, wie in Fig. 3a dargestellt, sieht die Erfindung vor, daß in der Schaltstellung S_K1 eine kurzzeitige Verstellsperre festgelegt bzw. einprogrammiert wird, um innerhalb dieser Zeitspanne im lastlosen Zustand der alten Kupplung eine gewisse Öffnungszeit einzuräumen, um einen Drehmomentaufbau innerhalb einer Öffnungszeit, die einem Öffnungsweg T entspricht, zu unterbinden. Diese Verstellsperre kann über das Sperrventil 17 oder Hauptregelventil 180 oder durch eine festeinprogrammierte Funktion in der Elektronik bzw. der Steuerlogik realisiert werden. Bei vielen Anwendungsfällen kann vorteilhaft sehr großes Zahnspiel SV gewählt werden. Das Signal zum Auslösen dieser Funktion kann zweckmäßigerweise über die Drucksignale Δp1 und Δp2 oder auch ein Drehmomentensignal an einem der Getriebeglieder, das den lastlosen Zustand der alten Kupplung signalisiert, ausgelöst werden.

Für den Schubbetrieb gelten die gleichen Schaltfunktionen, jedoch mit dem Unterschied, daß die Korrektur der Verstellgrößen sich umgekehrt verhalten. Dies gilt auch zum Beispiel bei einer Schubhochschaltung oder Schubrückschaltung.

Die Korrektur des Verstell-∡ α bzw. der Verstellgrößen wird in diesen Betriebsfällen sinngemäß durch den Druck Δp2 der jeweils anderen Druckseite 8 bewirkt.

Für Fahrzeuge, die feste Übersetzungseinstellungen, wie z. B. bei Arbeitsmaschinen erforderlich, benötigen, sieht die Erfindung eine Einrichtung vor, bei der der Übersetzungspunkt an zwei Bereichsgrenzen für einen Dauerbetrieb oder auch für Betriebszustände mit längerer Verweildauer an diesem Übersetzungspunkt festgehalten wird. Hierfür kann die bereits beschriebene Einrichtung dienen, wobei nach geschlossener neuer Kupplung die alte Kupplung geschlossen bleibt und die Verstelleinrichtung des Getriebes bzw. der Verstellwinkel α des Hydrostatgetriebes sich innerhalb des Korrekturbereiches Y und X bzw. Z in Abhängigkeit des Lastzustandes bewegen kann. Mit Rücksicht auf Wirkungsgradoptimierung sieht die Erfindung alternativ ein nicht dargestelltes Bypassventil zwischen den beiden Arbeitsdruckleitungen 7 und 8 des Hydrostatgetriebes vor, das in diesem Betriebszustand bzw. Übersetzungszustand bei geschlossenen beiden Kupplungen geöffnet werden kann, um Hydrostatdruckverluste zu verringern. Vor Öffnen der alten Kupplung bzw. einer der beiden Kupplungen wird das Bypassventil in Abhängigkeit zu einer oder mehreren Betriebsgrößen wieder geschlossen, um den hydrostatischen Druckkreislauf zu aktivieren. Der Schließvorgang des Bypassventiles erfolgt zweckmäßigerweise in Abhängigkeit des Verstellwinkels α des stufenlosen Getriebeteiles, wobei vorzugsweise der Bypassventil-Schließvorgang allmählich, z. B. über entsprechende Drosseleinrichtungen erfolgt, um einen kontinuierlichen stoßfreien Zustand zu gewährleisten. Das Bypassventil kann hierbei verschiedenartig ausgebildet werden, z. B. auch in der Form, daß ein gewisser Differenzdruck zwischen den beiden Arbeitsdruckleitungen 7 und 8 aufrechterhalten bleibt und in Abhängigkeit der Größe des Korrekturwertes X oder Y unterschiedliche Druckgröße Δp aufweist. Dieser Differenzdruck Δp kann auch als Steuerdruck bzw. als Signal für das Schließen des Bypassventiles dienen, wodurch signalisiert wird, ob der Übersetzungspunkt bei beiden geschlossenen Bereichskupplungen verlassen werden soll. Ausgehend von dieser Signalgröße kann dann auch das Signal zum Öffnen einer der beiden Kupplungen gegeben werden. Welche der beiden Kupplungen geöffnet wird, hängt von dem gewünschten bzw. neu zu betreibenden Bereich B1 oder B2 ab. Bei Ausführung ohne Bypassventil kann das Öffnungssignal für die alte Bereichskupplung wie bereits beschrieben, eine oder beide der Betriebsdrücke Δp1; Δp2 oder/und Δp benutzt werden, die aus ihren jeweiligen Druckgrößen signalisieren, ob der Zustand bei beiden geschlossenen Kupplungen bzw. dieser Übersetzungszustand verlassen werden soll. Als Öffnungssignal der alten Kupplung kann auch die innerhalb des Korrekturbereiches X, Y bzw. Z auftretende Winkelveränderung des Verstellwinkels α oder die Gaspedal-Wegänderung oder andere Betriebsgrößen, die geeignet sind, eine Übersetzungsänderung zu bewirken bzw. zu signalisieren, benutzt werden. Eine feste Übersetzungseinstellung innerhalb beider geschlossener Kupplungen K1 und K2; K2, 3 kann auch über eine entsprechende Wähleinrichtung 108 vorgegeben werden, die über eine mechanische oder/und elektrische oder/und hydraulische Einrichtung vorgegeben werden kann.

Bei Fahrzeugen, z. B. PKW's, die kurzzeitige Lastunterbrechungen erlauben, kann das Bypassventil zwischen den Arbeitsdruckleitungen 7 und 8 ebenfalls vorteilhaft eingesetzt werden, wobei bei gleichzeitiger automatischer Gasrücknahme in der Schaltphase das Bypassventil geöffnet wird, um beispielsweise die Synchronisierleistung bei Kupplungsausführung 21, Fig. 21 oder Ausführung 80, Fig. 6 mit Reibelementen zu minimieren.

Alle für die Schaltfunktionen erforderlichen Signale können hydraulisch oder/und mechanisch, elektrisch oder auf elektronischem Weg übertragen werden. Für Signalgrößen für Verstellwinkel, Drücke, Drosselklappenstellung, Gaspedalweg können sehr vorteilhaft, wie an sich bekannt, Potentiometer eingesetzt werden. Ein Beispiel für hydraulische Schaltfunktion ist in Fig. 2b dargestellt, und an anderer Stelle näher beschrieben.

Eine erfindungsgemäß vorgesehene Schalt-Hysterese-Einrichtung sorgt dafür, daß ein zu häufiges Auf- und Abschalten bei Übersetzung im Schaltbereich verhindert wird. Diese Einrichtung kann angesteuert werden durch ein Signal, das resultiert aus einer bestimmten Zeitgröße oder/und einer Differenz der Lastgröße, z. B. Arbeitsdruck Δp1 und Δp2 oder/und einer Verstellgröße/Verstellwinkel α oder/und Änderungsgeschwindigkeit einer Betriebsgröße, z. B. Drehzahländerungen, Gaspedal-Wegänderungen oder/und anderen Betriebsgrößen. Auf hydraulischem Weg ist z. B. eine Rückschaltung in den vorhergehenden Bereich so lange unterbunden, bis ein bestimmter Kolben bzw. ein bestimmtes Ventilglied in einem Drosselventil eine festgelegte begrenzte Wegstrecke zurückgelegt hat (nicht dargestellt). Bei einer elektronischen Steuereinrichtung werden die Information für die Schalt-Hysterese aus vorgenannten Betriebsgrößen in den Mikroprozessor eingegeben und entsprechend verarbeitet.

Nach Fig. 3a ist eine Ausführungsform 71 des Kupplungsprofils 27 dargestellt, das nichtabweisende Mitnehmerflächen 74 besitzt, denen abweisende Mitnehmerflächen 72 zugeordnet sind. Die nichtabweisenden Mitnehmerflächen 74 mit einer tragenden Höhe T besitzen keinen oder nur einen sehr kleinen Neigungswinkel γ, der innerhalb des Reibungswinkels aller Kupplungselemente liegt. Dieser Winkel γ kann auch unter Umständen negativ ausgebildet werden, so daß hier ein Ineinanderziehen der Kupplungsringe im geschlossenen Zustand bewirkt wird. Die Rückholfedern 28; 29 sind bei dieser Ausführungsform zweckmäßigerweise so bemessen, daß auch im Lastzustand nach Wegnahme des Schaltdruckes die Kupplungsglieder außer Eingriff gebracht werden können. Dies gilt auch bei Ausführung nach Fig. 3 für die hydraulische Rückführung, die entsprechend hohe Rückstellkräfte in den Kolben bzw. Kolbenflächen 217; 219 aufweist.

Der Schrägungswinkel γb bzw. γa der Schrägflächen 72 (bzw. 404, Fig. 3a, 3d) sowie die Kolbenflächen des Kolbens 24; 25 und der Schaltdruck sind erfindungsgemäß so ausgelegt, daß in der Schaltphase über diese abweisenden Mitnehmerflächen 72; 404 gegen das maximale Kupplungsmoment die neue Kupplung schließen, d. h. die Schaltverzahnung 27; 401 ineinandergreifen kann. Der Schaltdruck kann hierzu erfindungsgemäß kurzzeitig zum Ineinandergreifen der Schaltzähne 27; 401; . . . angehoben werden, bis die Kupplung geschlossen ist. Dies gilt auch für die Kupplungsausführung mit Abweisverzahnung, die im geschlossenen Zustand eine drehmomentabhängige axiale Kraftkomponente aufweist, wobei die axialen Abweiskräfte, resultierend aus den Schrägflächen 522; 521; 313; 318 unter einem Winkel γ (siehe Fig. 7 bis 7c) durch ausreichende Kolben-Schaltkraft überwunden wird.

Bei Anwendung der Kupplungsverzahnung 71, die im geschlossenen Zustand keine axiale drehmomentabhängige Kraftkomponente erzeugt, ist ein Öffnungsvorgang nur möglich, wenn die Kupplung nahezu drehmomentfrei ist. Dies bedeutet, daß in der Schaltphase nach geschlossener neuer Kupplung die alte Kupplung erst öffnet, nachdem das Drehmoment so weit abgefallen ist, bis die Feder kraft der Rückholfeder 29; 28 zum Aufdrücken der Kupplung ausreicht.

Die tragende Zahnhöhe T des Kupplungsprofils kann auf ein sehr niedriges Maß von z. B. kleiner als 1 mm, je nach Größe des Drehmomentes und der baulichen Verhältnisse, bemessen werden, so daß der Öffnungsweg sehr kurz gehalten werden kann. Das Zahnspiel SV kann in den meisten Anwendungsfällen relativ groß ausgeführt werden, was den Einschaltvorgang sowie den Ausschaltvorgang der Kupplung begünstigt.

Die Abweisflächen 72 dienen auch zum raschen Entkuppeln und Zurückschieben des Kupplungsringes in Neutrallage, nachdem der erste Öffnungsweg entsprechend dem Maß T über die Federkraft der Rückholfeder 28; 29 oder eine hydraulische Rückführung über Druckkolben 217; 219 erfolgt ist.

Das Kupplungsprofil 71 besitzt unter anderem den Vorteil, daß das Verdrehspiel SV sehr klein gehalten werden kann und trotzdem in der Schaltphase innerhalb der abweisenden Mitnehmerflächen 72 beider Kupplungsringe großes Verdrehspiel bei Eingriffsbeginn gegeben ist, um ein sicheres Ineinandergreifen der Kupplungsverzahnung zu gewährleisten.

Der Winkel γ kann, wie erwähnt, auch in negative Richtung - nicht dargestellt - ausgelegt werden, so daß in Abhängigkeit zum Drehmoment ein Ineinanderziehen des Kupplungsprofils bewirkt wird. Auch ein Hinterschneiden der Kupplungsverzahnung, wie aus Fig. 3d ersichtlich, ist möglich, so daß gezielt ein Verhaken gegen das Ausklinken im Drehmomentzustand erreicht wird. Damit ist es möglich, daß nach erfolgtem Öffnungssignal bei drucklosem Zustand die Kupplung erst in drehmomentlosem Zustand öffnen kann. Bei ausreichendem Zahnspiel 403 in Umfangsrichtung kann diese Ausführung eine sinnvolle Lösung darstellen. Die Rückholfeder 29; 28; 63 kann hierbei auf relativ hohe Federkraft zugunsten eines sehr schnellen Öffnungsvorganges ausgelegt werden, da sie bei dieser Ausführungsform nicht bestimmend für den Öffnungszeitpunkt bzw. für eine von einem Reibungswinkel abhängige Drehmomentgröße der alten Kupplung ist.

Das Kupplungsprofil kann nach spanabhebendem Fertigungsverfahren oder für größere Serienfertigung bei nahezu allen Ausführungsformen auch spanlos durch Anwendung der Schmiedetechnik, Sintertechnik, Blechpräge-Technik, Fließpreßtechnik sehr vorteilhaft hergestellt werden. Auch das nach Fig. 3d dargestellte Kupplungsprofil mit Verhakungseffekt oder mit negativem Winkel kann spanlos hergestellt werden. Dazu wird bevorzugt im Kaltpreßverfahren der entsprechende negative Winkel γ oder der Verhakungsüberstand 406 durch eine Einprägung 402 erzielt. Die Anschrägungen der tragenden Profilflächen 404 und 405 unter einem Winkel γa und Schrägen bzw. Rundungen 407 am Zahnnkopf sorgen für ein müheloses und schonendes Ineinandergreifen beim Schließvorgang sowie beim Öffnungsvorgang als Unterstützung zum schnellen Zurückführen des Kupplungsringes 408 und des drucklosen Kolbens in Neutrallage.

Der Vorteil dieser Kupplungsverzahnung liegt darin, daß nur sehr geringe Schaltkräfte und somit sehr kleine Kolbenflächen und Kupplungsdrücke erforderlich sind. Entsprechend niedrig sind auch die Befüllzeiten des Kolbenraumes innerhalb des Schließvorganges. Zur Beschleunigung des Öffnungsvorganges ist der Kolbenraum für den Druckkolben 24 mit einem Entleerungsventil 75 versehen, das den Vorteil bildet, daß nach erfolgtem Öffnungssignal, das bei dieser Kupplungsausführung spontan nach Schließen der neuen Kupplung ausgelöst wird, der Kolbenraum sofort entleeren kann durch die Rotationskräfte, so daß nach ausreichendem Drehmomentabfall der Druckkolben bzw. das Kupplungsglied 24 spontan über die Federkräfte 29 rückführbar ist. In einer weiteren Ausführungsform nach Fig. 3b und 3c ist der Kupplungsring 70, 69 vom Kolben 61; 62 getrennt, so daß nach dem erfolgten Öffnungssignal über eigene Federn 65; 63 der Druckkolben 65; 62 spontan zurückgeführt werden kann. Der Kupplungsring 69; 70 wird über die Federelemente 29 bzw. 64 nach ausreichendem Drehmomentabfall spontan zurückgeführt.

Bei Ausführung nach Fig. 3c besitzt die Kupplung separate Rückführkolbenflächen 217; 219, die eine gezielte Rückführung des Kolbens 215 über ein entsprechendes Drucksignal nach erfolgtem Öffnungssignal innerhalb dem Kolbenraum 219 gewährleisten.

Die Kupplungsausführung nach Fig. 6 ist eine Reibkupplung mit konischen Reibflächen. Auf einen Kupplungsträger 90 sind drehfest aber axial verschiebbare Kupplungsglieder 81 bzw. 88 gelagert, die über mit Druckmedium beaufschlagbare Druckkolben axial gegen den Druck der Rückholfedern 29 bzw. 28 axial verschiebbar sind und mit seinen konischen Reibflächen 82 bzw. 84 gegen die ebenfalls konisch ausgebildeten Gegenreibflächen 83 und 85 der zu kuppelnden Kupplungsglieder 86 und 87 zum Schließen der Kupplung angedrückt werden. Der dem Druckkolben 81 bzw. 88 gegenüberliegende Kupplungsring 86 bzw. 87 wird gegen eine auf dem Kupplungsträger 90 gelagerte und axialfeste Druckscheibe 91 bzw. 92 abgestützt. Bei Ausbildung als Doppelkupplung kann vorteilhaft für beide Kupplungen eine gemeinsame Druckscheibe 91 dienen, wie in Fig. 6 dargestellt. Die Kupplung ist als Mehrfachkupplung ausführbar, wobei zwei oder mehrere Kupplungen übereinander oder nebeneinander anzuordnen sind.

Die Kupplungsausführung 80 nach Fig. 6 kann durch die konische Ausführung in Abhängigkeit zur Kolbenfläche ein relativ hohes Reibmoment bzw. Kupplungsmoment aufnehmen. Voraussetzung ist, daß die Reibleistung niedrig gehalten wird. Dies ist bei der erfindungsgemäßen Schalt- und Steuereinrichtung dadurch möglich, daß die Schaltung im Synchronzustand erfolgt und das Öffnungssignal zum Öffnen der geschlossenen Kupplung erst nach Abfall des Drehmomentes durch die innerhalb beider geschlossener Kupplungen erfolgten Hydrostatrückführung um das entsprechende Korrekturmaß Z bzw. X plus Y erfolgt. Aufgrund der nahezu reibleistungsfreien Schaltung, kann die Kupplung auf relativ hohe Flächenpressung innerhalb der konischen Reibflächen und somit auf ein relativ hohes Drehmoment ausgelegt werden. Das Schleppmoment dieser Reibkupplung entfällt im Gegensatz zu den bekannten Lamellenreibkupplungen, da die Reibflächen 82, 83 bzw. 85, 84 im geöffneten Zustand gezielt voneinander im getrennten Zustand gehalten werden. Darüber hinaus können Bauraum und Kosten gegenüber einer Lamellenkupplung wesentlich reduziert werden.

Bei Anwendung stufenloser mechanischer Getriebe deren lastabhängiger Drehzahlschlupf gering und deren Getriebeelemente sehr schlupfempfindlich sind, ist diese Konuskupplung vorteilhaft.

Die Kupplungsausführung 89, Fig. 6 mit konischen Reibflächen 85, 84 kann auch mit einem Mitnahmeprofil 27; Fig. 3a ausgebildet werden. Der erfindungsgemäße Vorteil dieser Ausführung beruht darauf, daß größere Synchronabweichungen in der Schaltphase bei hoher Schaltqualität überbrückt werden können, derart, daß bis Erreichen des Synchronzustandes über die konischen Reibflächen 85, 84 vor Einrasten der Kupplungsverzahnung der Synchronlauf hergestellt werden kann. Das Mitnahme- bzw. Kupplungsprofil 27 ist hierbei zweckmäßigerweise mit in Umfangsrichtung geneigten Schrägflächen oder Rundungen 73 versehen, um insbesondere bei höheren Relativ-Drehzahlen zwischen den beiden Kupplungsringen 87, 88 nach bereits eingeleitetem Schaltvorgang den Synchronisiereffekt über die konischen Reibflächen 85, 84 vor dem Einrasten bzw. Ineinandergreifen der Kupplungsverzahnung zu ermöglichen. Die Mitnahmeflächen der Kupplungsverzahnung bzw. des Kupplungsprofils können hierbei als Abweisverzahnung oder als Geradverzahnung ohne axialem Abweiseffekt ausgebildet werden. Je nach Anforderung an Schaltqualität, Schaltzeit, Kupplungsmomente und anderem kann eine weitgehend genaue Anpassung durch die Abstimmung über Kolbengeschwindigkeit, Schrägungswinkel der Schrägflächen bzw. Rundungen 73, Konuswinkel der Reibflächen erzielt werden. Die Kolbenfläche des Druckkolbens 88 kann zugunsten höherer Kolbengeschwindigkeit relativ klein ausgelegt werden, da die Haltekräfte durch die formschlüssige Kupplungsart entsprechend klein ist. Das Kupplungsprofil ist hierbei verschiedenartig ausführbar, wie zum Beispiel in den Fig. 3a; 6a, 6b und 7 bis 7c dargestellt. Bei sorgfältiger Auslegung des Konuswinkels der Reibflächen 82, 83; 85, 84 und der Kupplungsverzahnung ist unter Berücksichtigung des Reibwinkels die Gefahr einer Selbsthemmung ausgeschlossen.

Auch bei Ausbildung des Kupplungsprofiles als axiale Stirnverzahnung 27, wie in Fig. 3 und 3b dargestellt, kann ein wirksamer Synchronisierungseffekt dadurch erzielt werden, daß die Schrägflächen 97 und Rundungen 73, Fig. 3a; 6b in Umfangsrichtung entsprechend flach ausgebildet sind, so daß ein Einrasten der Kupplungsverzahnung erst stattfinden kann, nachdem die Relativdrehzahl zwischen den beiden Kupplungsringen auf entsprechend niedriges Maß gesenkt worden ist durch den Synchronisiereffekt infolge des Aufeinandergleitens der Stirnflächen 94 der Kupplungsverzahnung 27. Der Synchronisiereffekt kann weiter erhöht werden dadurch, daß gemäß der Erfindung die axiale Anlagefläche für den Kupplungsring 23a Fig. 6b als konische Reibfläche 83a, 98.

Dies gilt ebenfalls für die reine Reibkupplung nach Ausführung Fig. 6a, bei der der Kupplungsring 86a zwei konische Reibflächen 83 und 83a besitzt, wobei eine Reibfläche gegen den axial verschiebbaren Kupplungsring 81 und die andere Reibfläche gegen die Druckplatte 91a angepreßt wird. Der Kupplungsring 86a ist hierbei axial gegen ein Federelement 99 verschiebbar, so daß bei Neutralstellung die Rückführung des Kupplungsringes 86a möglich ist, um die Reibflächen 83a, 98 berührungsfrei und schleppverlustfrei zu halten. Die doppelseitige Reibflächenausbildung nach Reibkupplungsausführung Fig. 6c kann das Kupplungsmoment nahezu verdoppeln.

Da die Schaltungen bei Anwendung in stufenlosen Verzweigungsgetrieben im Synchronbereich stattfinden, ist die Kupplungsleistung bzw. Reibleistung oder Synchronisierleistung relativ niedrig, so daß die spezifische Flächenpressung relativ hoch angesetzt werden kann für alle Reib- bzw. Synchronisierflächen. Eine vorteilhafte Unterstützung wird auch durch entsprechende Motordrehzahlsteuerung innerhalb des Schaltvorganges bewirkt, indem der Kraftstoffzufluß kurzzeitig unterbrochen bzw. verringert wird.

Als Synchronisiereinrichtung kann außer den in Fig. 5 und 6 darggestellten Lösungen jede bekannte Art, z. B. zwischengelagerte Reibringe als federnde oder nichtfedernde Elemente Verwendung finden, wie bei bekannten Synchronisierungen bereits üblich.

Die Kupplungseinrichtung nach Fig. 4 und 5 ist, im Unterschied zu Ausführung nach Fig. 3, mit einer Synchronisiereinrichtung 40 ausgestattet, die dazu dient, evtl. auftretende Synchronfehler auszugleichen. Auch für Stufenschaltgetriebe mit oder ohne automatischer Schaltung bietet diese Kupplung eine sinnvolle Anwendung. Je nach den Anforderungen kann die Synchronisierung als Normalsynchronisierung oder als Sperrsynchronisierung ausgebildet werden. Der Synchronring 31 ist auf dem drehfest auf einem Kupplungsträger 30 gelagerten Kupplungsring bzw. dem Kolben 24 axial in Schaltrichtung fixiert und in die Gegenrichtung gegen Federelemente 38 unter Federkraft verschiebbar. Mitnehmerlappen bzw. Mitnehmer 32 sichern den Synchronring 31 gegen Verdrehung gegenüber dem Kupplungsring bzw. Kolben 24. Die Mitnehmer 32 des Synchronringes greifen in Ausnehmungen 37 des Kupplungsringes bzw. des Kolbens ein und werden über Mitnehmerflächen 35, 36 verdrehgesichert. Die Mitnehmerflächen 35, 36 sind in Axialrichtung entweder gerade oder schräg unter einem gewissen Winkel β ausgebildet. Bei Verdrehung wird entsprechend der Größe des Schrägungswinkels β eine axiale Kraftkomponente, die so groß ist, daß ein Durchschalten und Ineinandergreifen der Kupplungsverzahnung 27 so lange verhindert wird, bis der Synchronlauf hergestellt ist. Bei Anwendung in einem stufenlosen leistungsverzweigten Getriebe ist es sinnvoll, den Winkel β kleiner auszulegen, so daß die Sperrfunktion nicht erreichbar ist. Dies kann in diesem Fall als Unterstützung der Komponente so groß ist durch entsprechende Ausbildung des Winkels β, daß ein Durchschalten und Ineinandergreifen der Kupplungsverzahnung 27 so lange verhindert wird bis der Synchronlauf hergestellt ist. Bei Anwendung in einem stufenlosen leistungsverzweigten Getriebe ist es sinnvoll, den Winkel β kleiner auszulegen, so daß die Sperrfunktion nicht erreichbar wird. Sie kann in diesem Fall als Unterstützung der Federkraft 38 dienen, die somit auf kleinere Druckkräfte ausgelegt werden kann. Sobald der Synchronlauf erreicht ist, wird bei der Sperrsynchronisierung infolge Nachlassens des Drehmomentes der Kolben bzw. Kupplungsring 24 gegen den Druck der Federn 38 zum Ineinandereingreifen der Kupplungsverzahnung 27 axial bis zu seinem Anschlag durchgedrückt. Bei Ausbildung als Normalsynchronisierung wird innerhalb dem Schaltweg, sobald die Anlage der beiden Reibflächen 34 des Kupplungsringes und des Synchronringes das Reibmoment bzw. Synchronisiermoment erzeugt, das in Abhängigkeit zur Größe der Federkraft der Federelemente 38 und der aus dem kleineren Schrägungswinkel β resultierenden Axialkomponente ist. Ist der Winkel β gleich Null, so wird die gesamte axiale Synchronisierkraft über die Federelemente 38 bewirkt. Die Mitnehmerverzahnung 27 ist zweckmäßigerweise bei dieser Kupplungsausführung gemäß Fig. 3, 4 und 5 vorteilhaft als Abweisverzahnung, das heißt mit in Axialrichtung angeschrägten Mitnehmerflächen, die ein drehmomentabhängiges Aufdrücken der Kupplung bewirken, sobald der Schaltdruck ausgeschaltet wird. Es ist aber auch möglich, diese Mitnehmerverzahnung 27 als Geradverzahnung oder mit einem verhältnismäßig kleinem Winkel, zum Beispiel unter 5 Grad, auszubilden, um im lastlosen Zustand bzw. drehmomentlosen Zustand ein sicheres Ausschalten zu gewährleisten. Die Kolbenfläche des Druckkolbens 24 kann dementsprechend kleiner ausgebildet werden. Für manche Einsatzfälle ist eine Anzeige der Schaltstellung der Kupplung mittels eines mit dem Kolben 24 in Verbindung stehenden Kupplungsgliedes 30 möglich.

Der Hydrostat bzw. der stufenlose Wandler wird spontan nach Schließen der neuen Kupplung bzw. der Folgekupplung in die Gegenrichtung umgesteuert. Das nach Schließen der neuen Kupplung erfolgte Öffnungssignal zum Öffnen der alten Kupplung erfolgt nach einer gezielten Rückführung der Hydrostatverstellung bzw. des stufenlosen Wandlers um das Maß Z, um das Drehmoment von der alten auf die neue Kupplung innerhalb beider geschlossener Kupplungen auf die neue Kupplung zu verlagern.

Das nach der neu zu schließenden Bereichskupplung erfolgte Öffnungssignal zum Öffnen der zuvor geschalteten Kupplung kann auf verschiedene Weise bzw. mit verschiedenen Einrichtungen erzeugt werden. Die Wahl der jeweiligen Einrichtungsart ist abhängig von der jeweils geforderten Schaltqualität oder der vorgesehenen Art der Steuereinrichtung, die elektronisch oder/und hydraulisch-mechanisch ausführbar ist. Nach einer relativ einfachen Steuerungsart ist es möglich, das Öffnungssignal sofort nach Schließen der Folgekupplung auszulösen, wobei der Schließdruck der Folgekupplung als Öffnungssignal dienen kann. Die Öffnungszeit ist hierbei abhängig von dem Öffnungsweg und dem auftretenden Drehmoment der zu öffnenden Kupplung innerhalb der Rückführzeit des Druckkolbens 24. Diese Öffnungszeit kann auch beeinflußt werden durch einen gezielten Druck-Abbau der zu öffnenden Kupplung, der nicht spontan, sondern durch einen eingebauten Drosseleffekt erzielt werden kann. Der Drosseleffekt kann auch verstellbar in Abhängigkeit geeigneter Betriebswerte, z. B. des Hydrostatdruckes vor Schaltbeginn, signalisiert werden, woraus das Maß für die Verstell-Korrekturgröße X+Y resultiert.

Eine weitere Möglichkeit für das Öffnungssignal sieht eine fest einprogrammierte Zeitgröße nach erfolgtem Schließvorgang der Folgekupplung vor, die je nach Anwendungsart, z. B. die Größe von 0,05 Sekunden haben kann. Bei Anwendung einer hydraulisch-mechanischen Steuerungsart kann hier ein Dämpfungsventil dienen, das nach einem bestimmten Ventil-Weg das Öffnungssignal auslöst.

Eine andere Lösungsmöglichkeit sieht eine fest einprogrammierte Zeitgröße von z. B. 0,1 Sekunden vor, die übersteuert werden kann durch eine oder mehrere Betriebsgrößen, z. B. eine oder beide Arbeitsdruckgrößen Δp1 und Δp2 oder/und eine Änderungsgeschwindigkeit der Getriebeübersetzung, des Gaspedals bzw. der Drosselklappe oder/und eines Bremsorgans bzw. Bremsgröße. Diese zuletzt genannte Möglichkeit ist sinnvoll, um innerhalb der Schaltphase auftretende Betriebsveränderungen, die z. B. durch spontan sich ändernde Lastzustände, Zugbetrieb, Schubbetrieb oder durch Einfluß von Nebenaggregaten, beispielsweise durch einen Zapfwellenantrieb bei Arbeitsmaschinen, Hubvorrichtungen usw. auftreten können. Im Hinblick auf eine hohe Verstellgeschwindigkeit, insbesondere innerhalb eines Bremsvorganges, wird durch den Einfluß einer Bremsgröße, z. B. Bremskraftgröße, hydraulischer Bremsdruck, der Schaltablauf dadurch beschleunigt, daß nach Schließen der Folgekupplung spontan das Öffnungssignal der anderen Kupplung erteilt wird. Eine, z. B. vorgegebene bzw. vorprogrammierte Einschaltzeitgröße kann hier durch den Einfluß der Bremse übersteuert werden. Das Bremssignal löst in der Steuerlogik automatisch das entsprechende Signal nach geschlossener Folgekupplung aus. Bei hydraulisch-mechanischer Steuereinrichtung wird ein entsprechendes Ventil angesteuert. Zu der möglichen Verstellgeschwindigkeit innerhalb der Schaltphase ist somit gezielt der Zeitpunkt bzw. die Hydrostat-Verstellgröße zum Öffnen der Kupplung bestimmbar.

Im Hinblick auf ausreichende Schaltsicherheit ist die Schalteinrichtung so ausgelegt, daß bei Nichtöffnen der alten Kupplung durch den Druckaufbau im Hydrostatsystem automatisch die Hydrostatverstellung wieder zurückgeführt wird, um den drehmomentlosen Zustand der zu öffnenden Kupplung zu finden. Des weiteren ist eine Schaltsperre innerhalb der nicht schaltbaren Verstellbereiche des stufenlosen Wandlers vorgesehen.

Bei Anwendung von Reibkupplungen, Lamellenkupplungen oder insbesondere Konuskupplungen bietet die erfindungsgemäße Kupplungssteuerung den Vorteil, daß die Reibarkeit nahezu auf Null gesenkt werden kann.

Eine weitere Verbesserung der erfindungsgemäßen Schalteinrichtung sieht vor, daß innerhalb der Schaltphase vor Beginn der Bereichsschaltung über die Steuereinrichtung automatisch eine Drehmomentabsenkung durch ein Signal ausgelöst wird, das die Motorregelung derart beeinflußt, daß kurzzeitig die Kraftstoffzufuhr verringert bzw. unterbrochen wird. Die lastabhängige Verstellweg-Korrektur Z bzw. X, Y wird hierbei reduziert bzw. nahezu auf Null gesenkt, wodurch die im Schaltvorgang belasteten Glieder entsprechend geringen Anforderungen unterliegen. Diese Lösung ist sinnvoll z. B. bei einem PKW zur Erzielung absolut nahtloser und nicht wahrnehmbarer Bereichsschaltungen.

Unter der Bezeichnung "Synchronlauf, Synchronpunkt" wird der Synchronbereich mit geringen Drehzahlabweichungen verstanden, der im Rahmen eines allgemeinen Toleranzfeldes liegt.

Im Schließvorgang der Kupplungen ist gemäß der Erfindung die Steuereinrichtung so ausgelegt, daß kurzzeitig der Steuerdruck angehoben wird, bis die Kupplung geschlossen ist. Damit wird der erhöhten Abweiskräften der Kupplungsverzahnung beim Ineinandergleiten entgegengewirkt. Die Steuerdrücke können zugunsten des Wirkungsgrades lastabhängig, z. B. über ein Hydrostatdrucksignal, moduliert werden.

Die in der Beschreibung nicht näher beschriebenen hydraulisch-mechanischen Einrichtungen, z. B. Ventile oder hydraulische, mechanische, elektrische oder elektronische Einzelfunktionen beruhen auf bekannten Einzelelementen bzw. auf für den Durchschnittsfachmann bekannten Maßnahmen.

Die gemäß der Erfindung ausgebildeten Kupplungen nach Fig. 3 bis 6 sind vorteilhaft in automatisch schaltbaren Stufengetrieben einsetzbar. Die Schalteinrichtung ist hierfür so ausgelegt, daß die neue Kupplung erst nach geöffneter alter Kupplung schließt und der Synchronzustand der Kupplungsglieder der neuen Kupplung entweder durch Gaswegnahme innerhalb der Schaltphase auf manuellem oder automatischem Weg erfolgt oder/und durch eine entsprechende Synchroneinrichtung, wie in Fig. 4 und 5 dargestellt, der Synchronzustand bei geöffneter Trennkupplung und geöffneter alter Kupplung hergestellt wird. die Motorführung bzw. die erwähnte Gaswegnahme kann, wie an sich bekannt, durch eine gezielte vorprogrammierte, insbesondere elektronische Steuereinrichtung realisiert werden, wobei vorzugsweise über einen Drehzahlvergleich zweier oder mehrerer Getriebeglieder der Synchronpunkt für die Schaltung automatisch ermittelt und danach das Schaltsignal wie bei den bereits beschriebenen stufenlosen Getriebeausführungen zum Schließen der neuen Kupplung erteilt wird. Um mögliche Schaltstöße infolge möglicher Synchronfehler zu vermeiden, ist es zweckmäßig, die am Getriebeeingang oder im Getriebe alternativ vorgesehene als Reibkupplung ausgebildete Trennkupplung kurzzeitig zu öffnen. Auch die in der Kupplungsausführung nach Fig. 4 und 5 dargestellten Synchroneinrichtung ist geeignet, geringfügige Synchronfehler auszugleichen, wodurch bei bestimmten Anwendungsfällen die erwähnte Trennkupplung eingespart werden kann.

Die Kupplungsausführungen nach Fig. 3 bis 6 eignen sich auch besonders in automatischen Stufengetrieben, die wie an sich bekannt, als Doppelkupplungs-Getriebe ausgebildet sind. Das Doppelkupplungs-Getriebe unterscheidet sich vom üblichen Stufengetriebe dadurch, daß wenigstens zwei lastschaltbare Trennkupplungen vorgesehen sind, die nach einem im lastlosen Zustand vorgewählten Gang wechselweise die Leistungsübertragung übernehmen. Innerhalb eines bereits geschalteten Ganges wird hierbei der nächste Gang vorgewählt in der Art, daß bei geöffneter zweiter Trennkupplung für den nächsten Gang über eine Synchroneinrichtung der lose Triebstrang in seiner Drehzahl an die Drehzahl der neuen Kupplung bevorzugt automatisch angeglichen und geschaltet wird. Mit der gemäß der Erfindung ausgebildeten Kupplungsausführung 21 nach Fig. 4 wird der lose Triebstrang über eine Synchronisiereinrichtung 31; 40 an der neuen Kupplung 21 in Gleichlauf gebracht und danach die Kupplung in lastlosem Zustand geschlossen. Nach Abschluß dieser Kupplungsschaltung kann nun die Schaltung in den nächsten Gang eingeleitet werden durch Öffnen der alten und gleichzeitig Schließen der neuen als Reibkupplung ausgebildeten (nicht dargestellten) Trennkupplung.

Die Schalteinrichtung gemäß dieser Erfindung bietet bei Anwendung in den beschriebenen automatischen Stufengetrieben den weiteren Vorteil, daß keine Schaltgestänge und mechanischen Schalteinrichtungen, wie bei Stufengetrieben allgemein bekannt, nötig sind, wodurch eine sehr kompakte und fahrzeugfreundliche Bauweise realisierbar ist. Die Kupplungseinrichtung nach Fig. 4 und 5 ist gegenüber dem bekannten mechanisch schaltbaren Synchronisier-Schalteinrichtungen kostengünstiger und auch bauraumgünstiger herstellbar. Des weiteren ist die Modulbauweise durch Wegfall des Schaltgestänges und der Schaltzylinder einfacher realisierbar und das Gehäuse kann einfacher und kostengünstiger hergestellt werden.

Die Kupplung nach Fig. 3 bis 7 kann als Mehrfachkupplung ausgebildet werden, wobei wenigstens zwei Kupplungen übereinander oder/und nebeneinander in kompakter und insbesondere kurzer und montagefreundlicher Bauweise zusammengefaßt werden. Das Drucköl kann auf einfache Aart zentral von einer Welle her zugeleitet werden.

Das Kupplungsprofil 76 nach Fig. 3e ist erfindungsgemäß mit hohen Schaaltzähnen 79 und niedrigen Schaltzähnen 77 ausgerüstet. Der Vorteil dieser Kupplungsverzahnung beruht darauf, daß sehr hohe Synchronlaufabweichungen überbrückt werden können, das heißt, daß noch bei hohen Relativdrehzahlen zwischen den beiden Kupplungsringen 23 und 24 eine sichere Kupplungsschaltung möglich ist, was bei gleichhohen Schaltzähnen meist nicht mehr gewährleistet ist, da die axiale Kolbengeschwindigkeit nicht ausreicht, um die Schaltzähne in Eingriff zu bringen, es sei denn, es wird ein hohes Verdrehspiel SV vorgesehen, was zu den bekannten Nachteilen des Kupplungsverdrehspieles im Schub/Zug-Verhalten des Fahrzeugs führt. Die Kupplungsverzahnung 76 verbindet somit die Schaltvorteile eines großen Zahnspieles SV mit den Vorteilen einer spielfreien bzw. einer weitgehend spielfreien Schaltverzahnung. Das Zahnspiel SV kann bei dieser Kupplungsverzahnung absolut spielfrei ausgelegt werden. Gegenüber der Kupplungsverzahnung nach Fig. 7c, die ebenfalls hohes Verdrehspiel im Schaltvorgang gewährleistet, hat die Ausführung 76 den Vorteil, daß sofort nach dem Schaltvorgang Spielfreiheit gegeben ist und darüberhinaus das mehrere, in der Regel doppelt so viele Zähne in Eingriff gebracht werden können zugunsten niedriger spezifischer Belastungsverhältnisse bzw. kleinerer Zahnhöhe, kleinerer Schaltwege, niedriger Zahnhöhen u. a. Zweckmäßigerweise ist bei der Kupplungsverzahnung 76 jeder zweite Zahn 77 um ein entsprechendes Maß S1 zurückgenommen, so daß bei hohem Synchronlauffehler im Schaltvorgang der hohe Zahn 79 nicht in die nächste Zahnlücke sondern in die übernächste Zahnlücke greifen kann, indem dieser über den Zahnkopf 78 des niedrigeren Zahnes 77 gleiten kann. Bei einem Kolbenweg bzw. Schaltweg entsprechend der Zahnrücknahme um das Maß S1 treffen die schrägen Mitnehmerflächen 72 der Schaltzähne 79 - je nach Auslegung - bereits aufeinander, so daß in diesem Zustand durch ausreichenden Schaltdruck bereits ein sicheres Einrasten möglich ist. Die tragende Zahnflanke 74 kann beliebig als abweisende oder nichtabweisende Mitnahmefläche ausgebildet werden, wobei bei einer abweisenden Mitnahmefläche ein höherer dauernder Schaltdruck und bei nichtabweisender Mitnahmefläche ein niedriger Dauerschaltdruck vorausgesetzt ist, um die Kupplung im geschlossenen Zustand zu halten.

Die Schaltverzahnung 76 kann bei allen bereits beschriebenen Kupplungsausführungen als Mitnahmeverzahnung Verwendung finden. Darüber hinaus erlaubt diese Kupplungsausführung auch die Anwendbarkeit externer Schaltbetätigungseinrichtungen, d. h. z. B. Schalteinrichtungen mittels einer Schaltgabel und einem externen Schaltzylinder anstelle der Druckkolben 81, 88. Hierbei ist jedoch zweckmäßigerweise die Schaltverzahnung mit einem nichtabweisenden Mitnahmeprofil 74 auszulegen. Die Mitnahmeflächen 74 können hierbei auch hinterschnitten werden, das heißt mit einem negativen Winkel γ, um mögliche Axialschübe gegen die Schaltbetätigungseinrichtung auszuschließen. Auch die Schrägflächen 72 können entweder mit einem sehr kleinen Schrägungswinkel oder geraden, nicht-abweisenden Mitnehmerflächen oder auch mit Mitnehmerflächen ausgebildet sein, die nach anfänglichen Einführungsphase 97 oder Einführungs-Rundungen 73 in Schaltrichtung ein Ineinanderziehen der Kupplungsverzahnung bewirken durch entsprechende, an sich bekannte negative Zahnflankenform.

Die verschiedenen Ausführungsformen der Kupplungsverzahnungen, insbesondere der Ausführungsformen, die keine abweisende Kraftkomponente im geschalteten Zustand aufweisen, sind auch vorteilhaft anwendbar bei Getrieben mit externen, nicht zentral zur Kupplungsachse angeordneten Druckkolben. Zum Beispiel ein zur Kupplungsachse versetzt angeordneter Schaltzylinder kann hier vorteilhaft in Verbindung mit einer Schaltgabel den Kupplungsring, gegebenenfalls für zwei Kupplungen, betätigen, wie bei Stufengetrieben oder auch stufenlosen Lastschaltgetrieben bereits bekannt.

Die Schalteinrichtung nach Fig. 3f unterscheidet sich von der Ausführung nach Fig. 3 dadurch, daß der Zahnkupplungsring 23 nicht axial starr sondern federnd nachgiebig gegen eine Druckplatte 91b und eine entsprechende Feder 50 gelagert ist. Der damit verbundene Vorteil besteht darin, daß im Schaltvorgang auch bei größeren Synchronlaufabweichungen ein Ineinandergreifen der Kupplungsverzahnung möglich ist. Die Kolbengeschwindigkeit des Druckkolbens 24 kann bei dieser Ausführung niedriger sein als bei Ausführung nach Fig. 3 zugunsten niedriger Schaltleistungen bzw. niedriger Steuerölmenge. Im Schaltvorgang kann also bei relativ niedriger Kolbengeschwindigkeit des Druckkolbens 24 und relativ hoher Differenzdrehzahl zwischen den beiden Kupplungsgliedern 23 und 24 der Zahnkupplungsring 23 um den Federweg F zurückgedrückt werden, wobei dann über die Feder 50 und die Feder-Geschwindigkeit die Schaltzähne 76; 71 zum Eingriff gebracht werden und nicht wie bei Ausführung Fig. 3 notwendig über die Kolbengeschwindigkeit. Die Schaltverzahnung ist hierbei vorzugsweise als Geradverzahnung, d. h. als nichtabweisende Verzahnung ausgebildet. Vorteilhaft können auch Zahnausführungen, wie in Fig. 3a und 3e dargestellt, verwendet weren, die im ersten Eingriffsbereich über Schrägflächen 72 ein Zurückschieben des Zahnkupplungsringes 23 ermöglichen und nach ausreichendem Schaltweg ein Einrasten über die Feder 50 ermöglichen. Als besonders zweckmäßige Zahnform ist die Ausführung nach Fig. 3e anzusehen, die wie bereits beschrieben hohe Schaltzähne 79 und niedrige Schaltzähne 77 besitzt und als Einführphase können Zahnschrägungen 97, 72 oder Rundungen 73 dienen, die auch im Hinblick auf Zahnabnützung verschiedenartig ausführbar sind. Auch bei Geradverzahnung ist vorteilhaft die Ausführung mit hohen und niedrigen Zähnen, ähnlich Fig. 3e, anwendbar, wobei die abweisenden Zahnschrägen 72 entfallen. Der Druckring 91b wird zweckmäßigerweise über eine Tellerfeder 50 gegen einen Sicherungsring 49 abgestützt. In die Gegenrichtung wird der Druckring 91b und mit ihm der Zahnkupplungsring 23 in Neutrallage, z. B. durch einen Sicherungsring 48 axial fixiert.

Die Schaltkupplung nach Fig. 6c stellt eine Reibkupplung mit konischen Reibflächen dar. Mit dieser Kupplung verbindet sich gegenüber der üblichen Lamellenkupplung der Vorteil geringer Schleppverluste im ausgeschalteten Zustand trotz hoher Drehmomentübertragungsfähigkeit. Gegenüber der Lamellenkupplung ist mit dieser Kupplung nur geringe Reib- bzw. Kupplungsarbeit möglich aufgrund der geringen Reibfläche. Diese Kupplung entspricht den Anforderungen, insbesondere stufenloser leistungsverzweigter Getriebe, deren Schaltablauf im Synchron-Bereich der zu schaltenden Kupplungsglieder stattfindet. Da die Reibarbeit bei diesen Getriebeausführungen nahezu Null sind, können hohe Flächenpressungen in Kauf genommen werden, die bei der erfindungsgemäßen Kupplungsausführungen nach Fig. 6c infolge der konischen Kupplungselemente 334 auf kostengünstige und bauraumsparende Weise möglich sind. Auch für Stufengetriebe, insbesondere mit automatischer Schalteinrichtung, ist diese Kupplung vorteilhaft als Schaltkupplung anwendbar. Durch den Wegfall von Schaltgestänge, Schaltgabeln, Schaltzylinder sind sehr kompakte und bauraumgünstige Getriebekonstruktionen möglich.

Die Kupplung nach Fig. 6c besteht aus einem auf einen Kupplungsträger 331 gelagerten drehfesten aber axial verschiebbaren mit einer konischen Reibfläche 337 versehenen Kupplungsring 345. Auf demselben Kupplungsträger 331 ist ein weiterer Kupplungskörper 341 mit parallel zum anderen Kupplungsring 345 verlaufenden konischen Reibfläche 339 versehen. Zwischen diesen beiden konischen Reibflächen der beiden auf dem Kupplungsträger drehfest gelagerten Kupplungsringe ist ein entsprechend mit konischen Reibflächen 338 und 336 ausgebildeter Kupplungskörper 334 angeordnet, der mit der zweiten Kupplungshälfte bzw. mit dem zu kuppelnden Kupplungsglied 19 in Drehverbindung steht. Der Kupplungskörper 334 der zweiten Kupplungshälfte ist axial beweglich. Beim Schließen der Kupplung wird der Kupplungskörper 334 zwischen die beiden konischen Reibflächen 339 und 337 der beiden Kupplungskörper 345 und 341 gepreßt. Der Kupplungsring 345 wird hierbei vorzugsweise durch ein Druckmedium in Axialrichtung über den Kolben 332 beaufschlagt. Durch Federelemente 343; 344 werden die beiden konischen Reibflächen in Neutralstellung auseinandergehalten. Der Reibkörper 334 der zweiten Kupplungshälfte wird zweckmäßigerweise als Blechprägeteil ausgebildet. Er besitzt, je nach Ausführungsform und dem anschließenden Getriebeglied 19, Mitnehmerlappen 347, die vorzugsweise in gestanzter und in beliebig angepaßter geprägter Form so ausgebildet sind, daß eine hohe Mitnahmefläche gegenüber dem anderen Getriebeglied 19 möglich ist. Die Mitnehmerlappen 347 sind hier in gekrümmter Form längs einer Mitnahmeverzahnung so gestaltet, daß eine geringe bzw. ausreichende Flächenpressung und eine weitgehend widerstandsfreie axiale Verschiebung und Anpassung an die betreffenden Schaltelemente 341, 345 möglich ist. Der Druckkörper 341 mit konischer Reibfläche 339 ist ebenfalls als Blechprägeteil auf kostengünstige Weise herstellbar. Er kann als gemeinsames Bauteil auch den Druckkörper 342 einer weiteren Kupplung 340 bilden. Hierbei wird in sehr vorteilhafter Weise der gemeinsame Druckkörper 341, 342 auf den gemeinsamen Kupplungsträger so gelagert, daß zur axialen Fixierung nur ein einziger Sicherungsring 352 nötig ist, wobei die Drehverbindung über Ausnehmungen 349 des Kupplungsträgers und 348 des Druckkörpers erfolgt. Die zweite Kupplung 340 ist hierbei als innenliegende Kupplung ausgebildet, wobei der Reibring 335 deren zweiten Kupplungshälfte mit einer innenliegenden Welle bzw. Zahnrad 353 über ein verdrehfestes aber axial verschiebbares Verbindungsglied 354 verbunden ist.

Die Konuskupplung nach Fig. 6c kann auch mit zwei oder mehreren Reibkörpern 334; 335 (nicht dargestellte) ausgebildet werden, wobei der Druckkörper 341; 342 axial zumindest begrenzt beweglich ausgeführt wird und eine weitere auf den Kupplungsträger axial und drehfest verbundene Druckplatte als Enddruckkörper vorgesehen ist. Hierbei wird die Reibflächenzahl um die Anzahl der Reibkörper 234; 335 vervielfacht und das Reibmoment bei gleichen Schaltdrücken entsprechend erhöht.

Der wesentliche Vorteil dieser Konusreibkupplung nach Fig. 6c ist, wie oben bereits erwähnt, daß sehr hohe Drehmomente durch den Konuseffekt erzielt werden, der durch die Verdoppelung bzw. Vermehrfachung der Reibflächen weiter steigerbar ist. Darüber hinaus besteht der Vorteil, daß die Schleppmomente gegenüber der Lamellenkupplung nahezu Null sind, da die Fliehkraftwirkung das Öl nicht zwischen den Reibflächen sondern an der jeweils äußeren konischen Reibfläche so führt, daß die Gegenreibfläche ölfrei und somit schleppverlustfrei bleibt.

Zur Schmierung der Reibflächen sind Einprägungen in den als Blechprägeteile oder auch als Sinterteile ausführbaren Kupplungselemente vorgesehen, die in den Zeichnungen nicht dargestellt sind. Da die Reibarbeit sehr gering oder nahezu Null ist, ist es auch nicht erforderlich, diese Kupplung bei Anwendung in stufenlosen Verzweigungsgetrieben mit besonderen kostenaufwendigen Reibbelägen zu versehen. In den meisten Anwendungsfällen erübrigt sich eine Nachbehandlung der Reibflächen an den als Blechprägeteile ausgebildeten Kupplungselementen.

Die einzelnen Bauteile dieser Kupplung nach Fig. 6c, insbesondere die mit den konischen Reibflächen versehenen Bauteile, eignen sich besonders für die Anwendung der modernen spanlosen Fertigung, wie Schmiedetechnik, Sintertechnik, Blechtechnik.

Die Schalt-Konuskupplung nach Fig. 6d eignet sich besonders für am Getriebegehäuse zu kuppelnde Getriebeglieder 368. In dieser Kupplungsausführung wird beispielsweise ein Hohlrad 368 eines Planetengetriebes am Getriebegehäuse gekoppelt. Das Getriebegehäuse stellt gleichzeitig den Kupplungsträger 360 der Konus-Schaltkupplung dar. Das Getriebeglied bzw. Hohlrad 368 besitzt eine oder zwei gegenüberliegende konische Reibflächen 364 und 366, die mit entsprechenden konischen Reibflächen 365 am Gehäuse und 361 eines mit einem Druckkolben 369 beaufschlagbaren Kupplungsring 363 zusammenwirken. Der Doppelkonus 364 und 366 haben den Vorteil einer Verdoppelung des Reibmomentes zugunsten kleinerer Kolbenkräfte und deren damit verbundenen Schaltdrücke und Schaltleistungen. Kupplungsring 363 und Kolben 369 werden durch eine nicht dargestellte Federeinrichtung im ausgeschalteten Zustand in Neutralstellung zurückgeführt.

Im Hinblick auf hohe Schaltqualität und geringe Reibleistung kann bei Anwendung der Reibkupplung in stufenlosen Leistungsverzweigungsgetrieben ein verbesserter Schaltablauf festgelegt werden, derart, daß nach erfolgtem Synchronlauf die neue Kupplung geschlossen und darauffolgend die alte Kupplung geöffnet wird. Innerhalb beider geschlossener Kupplungen wird nun der lastabhängige Drehzahlschlupf des stufenlosen Wandlers ausgeglichen, indem eine Anpassung an den Lastzustand im neuen Schaltbereich erfolgt, wobei der stufenlose Wandler bei noch geschlossener alter Kupplung in seiner Verstellgröße korrigiert wird um das Maß X und Y bzw. Z wie in Fig. 2 und 2a dargestellt und bereits bei Anwendung von Zahnkupplungen und anderen Reibkupplungen näher beschrieben. Die Korrekturgröße Z kann aus einem Drucksignal, z. B. des hydrostatischen Wandlers oder anderen Betriebsgrößen, wie bereits beschrieben, festgelegt bzw. einprogrammiert werden. Das Öffnungssignal nach erfolgter Verstellkorrektur Z erfolgt zweckmäßigerweise bei dieser Kupplung nach vollständiger Entlastung der alten Kupplung, das heißt, nachdem die neue Kupplung das volle Drehmoment übernommen hat, was dem Schaltpunkt SK1 (siehe Fig. 2 und 2a) entspricht. Das Verstell-Korrekturmaß Y ist in der Regel größer als das Korrekturmaß X. Ausgehend von konstanten Lastverhältnissen bzw. Zugkraftverhältnissen entspricht in der Relation X dem Hydrostatdruck vor der Schaltung innerhalb des alten Schaltbereiches und Y dem Hydrostatdruck zu Beginn des neuen Schaltbereiches. Somit beträgt annäherungsweise Y=X · Δp2/Δp1. Ihre Größenverhältnisse sind von der Getriebeauslegung und im wesentlichen von ihren Bereichsgrößen-Verhältnissen abhängig. Korrekturmaß X wird aus der tatsächlichen Stellgröße αSK2 bei Synchronlauf der Kupplungselemente der neuen Kupplung und der theoretischen Stellgröße αs entsprechend dem lastlosen Zustand ermittelt. Das Synchronsignal wird vorzugsweise aus einem Drehzahlvergleich, wie bekannt und eingangs beschrieben, ermittelt. Korrekturgröße X stellt die Differenz zwischen tatsächlicher Stellgröße αSK2 des stufenlosen Wandlers und theoretischer Stellgröße αS dar. Das Öffnungssignal bestimmende Korrekturmaß Z=X+Y kann somit aus der Stellgrößendifferenz αSK2 und αS oder durch den Hydrostatdruck vor Beginn der Schaltung ermittelt und entsprechend vorgegeben bzw. einprogrammiert werden. Dies gilt sowohl für die Zahnkupplung als auch für Reibkupplungen. Bei Zahnkupplungen kann unter Berücksichtigung des Öffnungsweges zum Ausrasten der Schaltverzahnung und der damit bedingten Öffnungszeit ein entsprechend früher einsetzendes Öffnungssignal, d. h. eine entsprechende Verkleinerung des Korrekturmaßes Y berücksichtigt werden.

Lastschwankungen innerhalb der Schaltphase, d. h. nach bereits eingeleitetem Schaltvorgang erfordern eine Änderung des Korrekturmaßes Z, da auch das Kupplungsdrehmoment TK2 gegenüber TK1 vor und nach der Bereichsschaltung sich entsprechend ändert. Eine optimale Anpassung dieser betriebsverändernden Verhältnisse innerhalb der Schaltphase ist durch ein Drehmomentensignal aus dem Drehmoment der alten zu öffnenden Kupplung gegeben, wobei das Öffnungssignal aus dem drehmomentlosen Zustand der alten Kupplung signalisiert wird. Eine annähernde Anpassung kann auch, wie in der Hauptanmeldung bzw. eingangs bereits beschrieben, durch den beginnenden Arbeitsdruck Δp2 für den neuen Schaltbereich B2 sein. Bei Anwendung einer Zahnkupplung ist in den meisten Anwendungsfällen der Öffnungszeitraum, der sich zwischen dem Schaltpunkt S und dem tatsächlichen geöffneten Zustand bis SK1 ausreichend zum Erzielen einer guten Schaltqualität. Bei Anwendung einer Reibkupplung kann auch ein geringfügiger Verzögerungseffekt im Öffnungsvorgang der Kupplung, z. B. durch einen gezielten Drosseleffekt im Kupplungsschaltventil erzielt werden, um den idealen Ausschaltpunkt SK1 zu erreichen bzw. nahezukommen.

Das vorprogrammierte aus X ermittelte Korrekturmaß Y kann durch äußere Betriebseinflüsse, wie Gaspedaländerungen, Bremsbetätigung oder auch äußere Laständerungen, beeinflußt bzw. übersteuert werden. Hierzu dienen die entsprechenden Signale aus Gaspedal bzw. Signal zur Änderung der Kraftstoffzufuhr, Bremssignal, Lastsignal, z. B. aus dem Hydrostatdruck oder/und weitere Signale, die den kontinuierlichen Verlauf innerhalb der Schaltphase bei gleichbleibendem Lastzustand beeinflussen.

Bei Gaswegnahme während der Schaltphase, d. h. bei bereits geschlossener neuer Kupplung wird z. B. das Öffnungssignal für die alte Kupplung sofort oder nach entsprechend kleinerem Korrekturmaß ausgelöst, wobei andere beschriebene Korrekturfunktionen übersteuerbar oder entsprechend anpaßbar sind durch das Betätigungssignal oder ein aus der Gaspedalbetätigung resultierendes Signal. Gaswegnahme kann alternativ in Steuerlogik einprogrammiert und automatisiert werden, wobei nach geschlossener neuer Kupplung die Kraftstoffzufuhr unterbrochen bzw. verringert wird durch entsprechendes Steuersignal. Die Korrekturgröße ist somit entsprechend der Größe der Gaspedalbewegung unterschiedlich dosierbar durch gleichzeitige Beeinflussung vorgegebener Korrekturfunktion.

Zur Erhöhung der Schaltsichereheit bei Einleiten des Schaltvorganges kann die Verstellrichtungsumkehr für den stufenlosen Wandler nach einer gewissen Charakteristik erfolgen, die insbesondere von Vorteil für Schalt-Zahnkupplungen ist. Hierfür ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß die Umstellung der Verstellrichtung nicht spontan sondern einen weichen, allmählichen Geschwindigkeitsverlauf hat, so daß auch bei Berücksichtigung einer geringen Kolbengeschwindigkeit des Druckkolbens 24 ein sicheres Ineinandergreifen der Schaltverzahnung gewährleistet ist. Dies kann durch einen entsprechend vorgesehenen Drosseleffekt bzw. Verzögerungseffekt in der Verstelleinrichtung des stufenlosen Wandlers bewirkt werden.

Eine weitere Möglichkeit zur Schaltsicherung sieht ein zwischen die beiden Hochdruckleitungen eines hydrostatischen Getriebes vorgesehenes Bypassventil vor, das innerhalb der Schaltphase kurzzeitig geöffnet wird, wobei die Bypassleitung mit oder ohne einer zusätzlichen Drossel oder/und ein Druckbegrenzungsventil besitzt, das auf einen relativ niedrigen Druck eingestellt wird, so daß in der Schaltphase auch höhere Differenzdrehzahlen bzw. Synchronfehler, insbesondere beim Schalten mit einer Zahnkupplung schadlos überbrückt werden können.

Bei stufenlosen Leistungsverzweigungsgetrieben, wie z. B. in Fig. 8 dargestellt, fließt die in einem Summierungsplanetengetriebe 251 aufsummierte Leistung wechselweise über zwei oder mehrere Ausgangswellen 240, 242 oder 243 und wird über Zwischenglieder 245; 250; 249 bei einer oder mehreren geschlossenen weiteren Kupplungen 236, 237; 246; 248 auf die Antriebswelle 233 übertragen. Bei bestimmten Schaltbereichen, je nach geschalteter Kupplung, rotiert eines oder mehrere der vorgenannten Getriebeglieder im lastlosen, d. h. im drehmomentfreien Zustand. Um ein unkontrolliertes Mitrotieren dieser Getriebeglieder zu vermeiden im Hinblick darauf, daß für den Schaltvorgang Synchronlauf der zu kuppelnden Glieder gewährleistet ist, wird z. B. eines oder beide der Kupplungsglieder 236, 237 am Gehäuse festgehalten. Dies geschieht durch eine nicht dargestellte Arretiereinrichtung, die von der als Zahnnkupplung ausgebildeten Schaltkupplung 236, 237 unabhängig sein kann. Beim dargestellten Getriebeschema nach Fig. 8 ist die Kupplung 237 im ersten und zweiten Vorwärtsfahrbereich und die Kupplung 236 im ersten und zweiten Rückwärtsfahrbereich geschlossen. Bei Starten des Motors oder bei Leerlauf, d. h. bei Schalt-Neutralstellung würden durch innere Reib- bzw. Schleppwiderstände die jeweiligen Kupplungsglieder 250, 249 lastlos in Drehbewegung kommen und bei Schließen der jeweiligen Kupplung möglicherweise zur Beschädigung der Schaltzähne führen. Die nicht dargestellte Arretiereinrichtung kann eine von der Schaltkupplung abhängige oder unabhängige Einrichtung sein, die durch Federkraft das betreffende Getriebeglied 250 oder 237 in Form einer Bremseinrichtung oder einer formschlüssigen Einrichtung, z. B. als Zahnelement, arretiert, wobei dieses in ein entsprechendes Profil der vorgenannten Getriebeglieder eingreift, oder als Reibelement das Getriebeglied - Hohlrad 249, Steg 250 - durch Federkraft bei Starten des Motors oder/und bei Schaltneutralstellung gegenüber dem Getriebegehäuse abbremst bzw. verriegelt. Nach Starten des Motors bzw. nach Vorwahl der Fahrrichtung wird hydraulisch das entsprechende Getriebeglied entriegelt bzw. gelöst. Die Arretiereinrichtung kann eine einfache von außen auf das betreffende Getriebeglied andrückendes oder einrastendes separates Bauelement sein.

Die Erfindung sieht des weiteren zur Verbesserung der Schaltqualität und des Schaltablaufes als weitere Alternative die Kombination einer Reibkupplung 234; 235 mit einer Zahnkupplung 236, 237; 246 vor. In der Schaltphase wird hierbei nach Auslösen des Synchronsignales bzw. des Schaltsignales zuerst die Zahnkupplung 246 bzw. 237 geschaltet und danach die betreffende Reibkupplung 235 bzw. 234. Die Drehmomentbelastung trotz eines relativ hohen Synchronfehlers der zu schließenden Glieder der Zahnkupplung ist bei dieser Schalt- bzw. Kupplungskombination sehr gering, da das betreffende Zwischenglied 245 bei Schaltbeginn nur mit geringem Drehmoment oder im nahezu drehmomentfreien Zustand mit der betreffenden Ausgangswelle 240, 242 des Summierungsplanetengetriebes 251 mitrotiert und der besagte Synchronfehler durch mögliches Durchrutschen der betreffenden Reibkupplung ausgeglichen wird. Das Getriebezwischenglied, Welle 245, ist hierbei, wie erwähnt, mit einer der beiden Ausgangswellen 240, 243 weitgehend drehmomentfrei, d. h. mit geringem Schaltdruck angekoppelt oder die betreffende Reibkupplung wird bei Schaltbeginn vor Einrasten der Zahnkupplung spontan geöffnet und danach, z. B. durch das Schließsignal über den Öldruck der geschlossenen Zahnkupplung sofort wieder geschlossen. Das im neuen Schaltbereich an der Leistungsübertragung beteiligte Getriebezwischenglied 245 wird im alten Schaltbereich drehmomentfrei mit der betreffenden Kupplung 235 und der betreffenden Ausgangswelle 242 bzw. 240 des Summierungsplanetengetriebes 251 lastlos mitgeführt, um bei Schließen der neuen Kupplung (Zahnkupplung 246) Synchronlauf der Kupplungselemente zu gewährleisten und unkontrolliertes Drehverhalten des Getriebezwischengliedes 245 zu vermeiden. Die Bereichskupplung 234 bzw. 235 ist alternativ als Konuskupplung, wie in Fig. 6c dargestellt, ausgeführt.

Die Erfindung sieht eine Sicherheitseinrichtung vor für den Fall, daß durch Ausfall einer Steuerfunktion oder zu hohen Synchronlaufabweichung in der Schaltphase das Schließen einer Zahnkupplung nicht möglich ist. Diese Sicherheitseinrichtung beruht darauf, daß durch Vergleich zweier oder mehrerer rotierender Getriebeglieder der Sollwert der Getriebeübersetzung in der Steuereinrichtung, insbesondere der elektronischen Einrichtung mit dem Sollwert der Verstellgröße des stufenlosen Wandlers verglichen wird. Stimmt der Verstellwert des stufenlosen Getriebes 232 nicht mit dem Sollwert überein, so wird bei Abweichung über ein zulässiges Maß automatisch ein Sicherheitssignal ausgelöst, das ein Öffnen einer oder mehrerer der Kupplungen bewirkt, um das Fahrzeug in drehmomentfreien Zustand zu versetzen oder/und daß das Verstellorgan des stufenlosen Wandlers automatisch so eingeregelt wird, daß bei der gegebenen Getriebeübersetzung ein Schließen der Kupplung wieder möglich ist.

Eine weitere Sicherheitseinrichtung gemäß der Erfindung sieht vor, daß z. B. bei zu starker Verzögerung bzw. Abbremsung des Getriebes und nicht ausreichender Verstellgeschwindigkeit der stufenlosen Regelung eine oder mehrere der Kupplungen öffnen und einen lastlosen Zustand der Getriebeglieder herstellen, wobei entweder nach diesem Vorgang das Fahrzeug auf Stillstand abgebremst werden muß oder daß nach erfolgter Änderung dieses Betriebszustandes über eine automatische Nachregelung eine Übereinstimmung der Verstellgröße des Verstellorgans des stufenlosen Wandlers mit dem Istwert der Getriebeübersetzung gesucht wird, wonach der Synchronpunkt der betreffenden Bereichskupplung hergestellt und diese Kupplung automatisch geschlossen wird.

Eine genaue Beschreibung des Getriebesystems nach Fig. 8 ist in der DE 39 29 209 A1 enthalten.

Claims

1. Hydrostatisch-mechanisches Leistungsverzweigungsgetriebe mit zwei oder mehreren Schaltbereichen mit einer ersten Hydrostat-Einheit (A) verstellbaren Volumens und einer zweiten Hydrostat-Einheit (B) vorzugsweise konstanten Volumens mit einem Summierungsplanetengetriebe zum Aufsummieren der hydraulisch-mechanischen Leistung und zwei oder mehreren Schaltkupplungen mit einer Steuer- und Regeleinrichtung, die so ausgelegt ist, daß der hydrostatische Wandler beim Anfahren auf Fördervolumen, vorzugsweise auf den Endpunkt der Hydrostatverstellung ausgestellt ist, was der Anfahrstellung des Fahrzeugs entspricht, daß der hydrostatische Wandler eine Verstelleinrichtung besitzt, die beim Starten des Motors das Hydrostatgetriebe in Neutralstellung, das heißt bei Fördervolumen "Null" oder bei kleinem Fördervolumen hält, wobei die Bereichskupplungen geöffnet sind und daß vor Schließen der entsprechenden Bereichskupplung für den ersten Schaltbereich das Hydrostatgetriebe durch ein entsprechendes Signal auf Anfahrstellung ausgeschwenkt wird, die je nach Getriebeauslegung dem Endpunkt der Hydrostatverstellung entsprechen kann, dadurch gekennzeichnet, daß eine Arretier-Einrichtung (FH) vorgesehen ist, die vor dem Schalten des ersten Fahrbereiches Kupplungsglieder festhält oder/und daß eine Park-Sperr-Einrichtung vorgesehen ist, die die Getriebeabtriebswelle (233) bei stillstehendem Fahrzeug festhält und daß nach gestartetem Motor nach Vorwahl der Fahrtrichtung der Hydrostat auf seine Anfahrstellung ausschwenkt, wonach die erste Bereichskupplung schließt und die Arretier-Einrichtung (FH) oder/und die Park-Sperr-Einrichtung öffnet.

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung (FH) oder/und die Park-Sperr-Einrichtung so ausgebildet ist/sind, daß der Festhalte- bzw. Arretierungs-Effekt über ein oder mehrere Federelemente bzw. eine Federspeichereinrichtung erfolgt und der Öffnungsvorgang über ein Druckmedium, bevorzugt über Öldruck, nach Schließen der ersten Bereichskupplung realisiert wird.

3. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Starten des Motors das Verstellvolumen des Hydrostatgetriebes auf "Null" oder auf ein kleines Fördervolumen eingestellt ist, das die Starteinrichtung des Motors nicht behindert.

4. Getriebe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach gestartetem Motor die Hydrostat-Verstelleinrichtung in Anfahrstellung ausschwenkt, wobei die Ausschwenk-Geschwindigkeit in Abhängigkeit zu einem oder mehreren Betriebsparametern steht, wobei als Betriebsparameter ein Motordrehzahl-Signal oder/und ein Temperatur-Signal oder/und ein Last-Signal sein kann.

5. Getriebe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Starten des Motors eine Federspeicher-Bremse wirksam sein kann, die ihre Wirkfunktion nach gestartetem Motor in Abhängigkeit zu einem Drehzahl-Signal oder/und einem elektronisch gespeicherten Funktions-Signal nach betätigter Fahrtrichtungsvorwahl oder/und einem Drehzahl-Signal aufgehoben wird.

6. Getriebe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer- und Regeleinrichtung so ausgelegt ist, daß bei Starten des Motors die Ausstell-Geschwindigkeit des Hydrostatgetriebes auf Anfahrstellung über ein Motordrehzahl-Signal geregelt wird, derart daß eine konstante oder variable Mindest-Motordrehzahl aufrechterhalten bleibt bei gleichzeitiger konstanter oder veränderlicher Motorfüllung bzw. Motorregelung.

7. Hydrostatisch-mechanisches Leistungsverzweigungsgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge mit zwei oder mehreren Schaltbereichen mit einer ersten Hydrostateinheit (A) verstellbaren Volumens und einer zweiten Hydrostateinheit (B), vorzugsweise konstanten Volumens, mit einem Summierungsplanetengetriebe zum Aufsummieren der hydraulischen und mechanischen Leistung und zwei oder mehrere Schaltkupplungen zum Schalten ohne Lastunterbrechung der oben genannten Schaltbereiche, wobei der Bereichswechsel bei Synchrondrehzahl der zu schaltenden Kupplungsglieder erfolgt und die Hydrostateinheiten (A und B) bei jedem Bereichswechsel ihre Funktionen als Pumpe und Motor vertauschen und wobei innerhalb der Schaltphase eine Verstellkorrektur des Hydrostatgetriebes erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellkorrektur eine Funktion der Hydrostatbelastung am Ende des alten und zu Beginn des neuen Schaltbereiches darstellt und sich größenmäßig verhält nach der Beziehung v neu = v alt - (v alt - v theor.) · fzwobei fz ein Korrekturfaktor ist nach der Beziehung

8. Getriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Verstellkorrektur zusätzlich durch einen Faktor fk veränderbar ist in Abhängigkeit verschiedener Einflußfaktoren wie Öffnungszeitraum der Schaltkupplung oder/und Öltemperatur oder/und Verstellgeschwindigkeit oder/und weitere Betriebsfaktoren, wobei folgende Beziehung Gültigkeit hat: v neu = V alt - (V alt - V theor.) · fz · fk

9. Getriebe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der einzelnen Bereichsschalt-Stellen ein bestimmter Korrektur-Faktor (fz) zugeordnet ist, der als Multiplikator die Gesamt-Korrekturgröße (Z) bestimmt nach der Funktion Z = x · fz