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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Nutzfahrzeug-Getriebe mit zwei
hydrostatischen Steuer- bzw. Regelmotoren.
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Nutzfahrzeug-Getriebe,
die durch zwei hydrostatische Motoren gesteuert werden, sind bekannt,
wobei die beiden Motoren, parallel angeordnet, mittels relevanter,
in Eingangswellen eingreifender Zahnräder auf ein Steuerzahnrad der
gesamten Eingangssteuerungsanordnung wirken, und zwar zu mindestens
einer Maschinenachse hin oder zu einem Universalgelenk hin, welches
diese mit einem Eingangsflansch mindestens einer Maschinenachse verbindet,
die nicht von dem Getriebe umfasst wird. Speziell ist zu bemerken,
dass ein erster Motor im Allgemeinen ein höheres maximales Drehmoment
hat als der zweite Motor, und dass diese unterschiedliche Hubräume aufweisen.
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Während des
normalen Betriebes der beiden parallelen Motoren gestattet es das Öl, das beiden zugeführt wird,
diesen beiden mittels des Steuerzahnrads auf welches sie wirken,
ein maximales gesamtes Drehmoment bereitzustellen, das für die Arbeitstätigkeit
des Fahrzeugs notwendig ist und welches in seiner maximalen Umfassung
die Summe der maximalen Arbeitsdrehmomente jedes Motors umfasst.
Dabei ist festzustellen dass die Drehzahl der Ausgangswelle bei
relativ niedrigen Drehzahlen liegt, in jedem Fall aber brauchbar
ist und ausreicht, um allen Betriebsanforderungen des Fahrzeugs
zu genügen.
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Wenn
andererseits das Nutzfahrzeug von einem Arbeitsumfeld zu einem anderen
verbracht werden soll, muss es möglich
sein, eine hohe Drehzahl der Ausgangswelle mit einem minimalen Drehmoment
bereitzustellen. Zu diesem Zweck wird einer der Motoren, nämlich derjenige
mit dem höheren
Drehmoment, deaktiviert, so dass das Getriebe nur durch den Motor
mit dem geringeren Drehmoment betrieben wird und dann, da es eine
größere Ölmenge erhält, mit
höheren
Drehzahlen drehen kann, was die schnellere Bewegung unterstützt.
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Wenn
der hydrostatische Motor mit dem höheren Drehmoment aus dem Eingriff
genommen wird, wird bei existierenden Getrieben dieses Typs im Betrieb
der Motor mit dem geringeren Drehmoment in den Leerlauf gesetzt,
und das Öl
spritzt, was den Betrieb des gesamten Getriebes verschlechtert.
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Dies
bewirkt einen geringen mechanischen Wirkungsgrad mit der Folge der Überhitzung
des Öls.
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Ein
erster Versuch zur Lösung
war es, das Entkoppeln von dem Motor mit dem höheren Drehmoment mittels einer Ölbadkupplung
zu erzielen, welche, wenn sie zwischen die Teile gesetzt wurde, dann,
wenn der Motor ausgeklinkt war, einem hohen Energieverlust unterzogen
wurde, und zwar durch die Widerstände und Reibungen, die durch
das Öl bewirkt
werden, die sogenannten "Ventilations-Widerstände oder
-Verluste". All
dies stört
den Betrieb, da es, obwohl es höhere
Drehzahlen als die erforderlichen gestattet, das Problem der Überhitzung
aufgrund der Energiedissipation zwischen stationären Scheiben und gegendrehenden
Scheiben der gelösten
Kupplung nicht löst,
und zwar bei einer hohen relativen Änderung in der Anzahl der Umdrehungen.
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Eine
weitere Lösung
wurde in der allgemeinen
US 4813234 bereitgestellt,
welche eine Kupplung offenbart, die eine Trommelscheibe in Kombination
mit einem Wellenflansch aufweist, der integral an der Antriebswelle
angeformt ist. Die Trommelscheibe ist schwenkbar mit einem Zylinder
im Eingriff, mittels einer Vielzahl von hydraulisch aktivierten
Kolben. Die Kraft zum Ein- bzw. Auskoppeln wird nur durch die hydraulischen
Kräfte
erzeugt, die auf die Kolben wirken.
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Es
ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Nutzfahrzeug-Getriebe
mit zwei hydrostatischen Steuermotoren von dem Typ zu schaffen,
der oben beschrieben wurde, wobei die Probleme, die oben angedeutet
wurden, eliminiert werden.
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Ein
weiteres Ziel ist es, ein Nutzfahrzeug-Getriebe mit zwei hydrostatischen
Steuermotoren zu schaffen, bei dem der alleinige Betrieb des Motors mit
dem höheren
Drehmoment nicht negativ durch das Vorhandensein des zweiten Motors
mit dem höheren
Drehmoment beeinflusst wird.
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Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Nutzfahrzeug-Getriebe
mit zwei hydrostatischen Steuermotoren zu schaffen, welches eine Fahrzeuggeschwindigkeit
des Fahrzeugs an welchem es angebracht ist, bei den höchstmöglichen Geschwindigkeiten
gestattet, ohne Reibung und Öl-Spritzen.
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Diese
Ziele der vorliegenden Erfindung werden erreicht durch die Schaffung
eines Nutzfahrzeug-Getriebes mit zwei hydrostatischen Steuermotoren
wie im Anspruch 1 beschrieben. Weitere Eigenschaften der Erfindung
sind in den danach folgenden Ansprüchen aufgezeigt.
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Die
Eigenschaften und Vorteile eines Nutzfahrzeug-Getriebes mit zwei
hydrostatischen Steuermotoren gemäß der vorliegenden Erfindung
werden durch die folgende Beschreibung besser ersichtlich, die lediglich
ein nicht einschränkendes
Beispiel gibt, wobei auf die beiliegenden schematischen Zeichnungen
Bezug genommen wird. Es zeigen:
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1 eine schematische Vorderansicht
eines Getriebes gemäß der Erfindung,
die durch Linien und Punkte die beiden Steuermotoren der Zentralwelle
darstellt, um das Nutzfahrzeug mit einer zentralen Steuerwelle zu
betreiben;
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2 eine vergrößerte Querschnittsansicht durch
das Getriebe in 1 entlang
der Linie II-II in 1,
einschließlich
einer Getriebeanordnung zwischen dem Motor mit dem höheren Drehmoment
und dem relevanten Zahnrad;
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3 einen ähnlichen Querschnitt wie in 2, mit einem vergrößerten Detail
de Zone, in welcher eine Trockenkupplung angeordnet ist, um den Motor
mit dem größeren Drehmoment
außer
Eingriff zu bringen; und
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4 eine Aufsicht des Kupplungsgehäuses, wobei
dessen Querschnitt in den 2 und 3 dargestellt ist.
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Wie
zunächst
aus der 1 hervorgeht,
ist schematisch eine Vorderansicht gezeigt, mit einem Teilquerschnitt,
und zwar für
das Nutzfahrzeug-Getriebe mit zwei hydrostatischen Steuermotoren
gemäß der vorliegenden
Erfindung. Speziell ist zu bemerken, dass eine lasttragende Struktur 11 zentral mit
Hilfe von Lagern 12 eine Abtriebswelle 13 trägt, und
die gesamte Antriebsanordnung zu mindestens einer Maschinenachse
hin zu steuern, oder zu einem Universalgelenk hin, welches diese
mit dem Eingangsflansch mindestens einer Maschinenachse verbindet,
die nicht von dem Getriebe umfasst wird.
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Mit
dem zentralen Zahnrad 14 sind zwei Zahnräder 15 und 16 im
Eingriff, welche an Wellen 17 verankert sind, die durch
die Lage 18 gelagert werden, die in Sitzen 19 untergebracht
sind, welche aus der lasttragenden Struktur 11 hervorkommen.
Diese Wellen 17 und die relevanten Zahnräder 15 und 16 werden
während
der Drehung durch jeweilige hydrostatische Motoren 20 und 21 gesteuert.
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Speziell
steuert der Motor 20 direkt das Zahnrad 16, während es
starr mit der Welle verbunden ist, die es trägt. Der zweite Motor 21 ist
wiederum mit der Welle 17 mittels einer dazwischengeschalteten
Getriebeanordnung verbunden, angedeutet insgesamt mit 22 und
dargestellt im Detail in den Querschnitten der 2 und 3.
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Speziell
ist der Motor 20 ein hydrostatischer Motor und er ist derjenige
mit einem geringeren maximalen Drehmoment, während der Motor 21 derjenige
mit dem höheren
Drehmoment ist. Die Getriebeanordnung, die in den 2 und 3 dargestellt
ist, ist diejenige, die gemäß der vorliegenden
Erfindung zwischen dem Motor 21 mit dem höheren Betriebsdrehmoment
und der Welle 17 mit dem Zahnrad 15 gesetzt ist.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist eine Getriebeanordnung 22, die mit einer
Trocken-Reibungskupplung ausgestattet und zwischen den Motor 21 und
die Welle 17 mit dem relevanten Zahnrad 15 gesetzt
ist.
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Tatsächlich geht
aus den 2 und 3 hervor, dass sich an einem
verzahnten Vorsprung 23 der Welle 17, welche der
Abtriebswelle 24 des Motors 21 zugewandt ist,
ein Kupplungsgehäuse
befindet, mit einem Loch in der Mitte 26 und ausgestattet
mit Verzahnungen 27, welche zu denjenigen passen, die an dem
verzahnten Vorsprung 23 vorhanden sind. Die zusammengesetzte
Betriebs-Ausgestaltung wird mittels einer Ringmutter 28 erzeugt,
die das Kupplungsgehäuse 25 fest
gegen den Vorsprung 23 der Welle 17 blockiert.
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Innerhalb
des Kupplungsgehäuses 25,
in dessen zentralem Gehäuse
oder der Nabe 35, kommen eine Reihe von Blindsitzen 29 hervor,
um elastische Komponenten zu halten, wie z.B. Federn 30, welche
auf einen Zahnring 31 wirken. Der Zahnring 31 sitzt
wiederum auf einem Federring 32, der in einer ringförmigen Ausnehmung 33 positioniert
ist, die in einer zylindrischen inneren Oberfläche 34 des Kupplungsgehäuses 25 erzeugt
wird. Der Federring 32 ist lose in der ringförmigen Ausnehmung 33 angeordnet,
und somit können
die Federn 30 die unten beschriebenen Teile der Kupplung
lösen.
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Koaxial
an dem Kupplungsgehäuse 25 ist eine
erste Drehbuchse 36 angesetzt, die mittig mit einem gezahnten
Abschnitt 37 ausgestattet ist, welcher mit einem Endabschnitt 38 der
Welle 24 des Motors 21 in Eingriff kommt, der
sie so in Drehung versetzt. Das Ende der ersten Drehbuchse 36,
welches dem Kupplungsgehäuse 25 zugewandt
ist, hat einen radialen Ringvorsprung, der nach außen gewandt
ist, 39, mit einer konischen Oberfläche, welche mit einer Reihe
von konischen Reibungssektoren 40 eingreift. Diese Sektoren
sind zwischen dem radialen Ringvorsprung 39 und einem Ende
einer zweiten Buchse 41 positioniert, die koaxial mit der
ersten Buchse 36 liegt. Es ist zu bemerken, dass die zweite
Buchse 41 so positioniert ist, dass sie axial außerhalb
der ersten Buchse 36 gleitet, obwohl sie sich frei in Bezug
auf diese drehen kann, da sie mittels einer verzahnten Stangenverbindung 42 im
Eingriff ist, die in 3 gezeigt
ist.
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Die
zweite Buchse 41 wird so bereitgestellt, dass ihr keilförmiges Ende 43 mit
den konischen Sektoren 40 mittels der Federn 44 in
Eingriff kommt, die in Sitzen 45 angesetzt sind, welche
im entgegengesetzten Ende der zweiten Buchse 41 ausgebildet sind.
Diese Sitze 45 sind offen zum Motor 21, so dass die
Federn 44 gegen einen Abstandhalter 46 wirken, der
an der äußeren Oberfläche der
ersten Buchse 36 angesetzt ist und durch einen Führungsring 48 in
Position gehalten wird, welcher innerhalb eines ausgenommenen Ringsitzes 47 dieser äußeren Oberfläche positioniert
ist.
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Unterhalb
des Führungsringes 48 ist
ein Lager 49 angesetzt, welches die Drehbuchse 36 gegenüber einem
Gehäuse 50 der
dazwischen angeordneten Getriebeanordnung 22 lagert.
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Gemäß der Erfindung
hat auch der Bereich 50a des Gehäuses 50 eine Leitung 51,
die nach außen
geht, um eine Innenkammer 52 mit variabler Abmessung zu
versorgen, die zwischen einem Unterschnitt 54 des Gehäuses 50 und
einem Kolben 53 gezeigt ist. Der Kolben 53 ist
koaxial auf die Außenseite der
zweiten Buchse 41 gesetzt und kann gegenüber dieser
in axialer Richtung bewegt werden, obwohl er stationär ist und
sich nicht dreht.
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In
Sitzen an äußeren Oberflächen 55 des Kolbens 53 sind
Dichtungen 57 und Gummitüllen 56 eingesetzt,
welche mit dem ringförmigen
Unterschnitt 54 in dem Gehäuse 50 zusammenwirken,
um eine Abdichtung zu schalten. Darüber hinaus hält ein Ende
des Kolbens 53, das dem Motor 21 zugewandt ist,
Stifte 58, die in Sitze 59 in dem Gehäuse 50 passen,
um eine Drehung zu verhindern und die Bewegung des Kolbens 53 zu
führen,
mit einer Wirkung gegen die Federn 60. Der Kolben 53 ist
innen hohl und koaxial zur zweiten Buchse 41 gesetzt, und
hält in
einem ringförmigen
Unterschnitt einen Reibring 61. Dieser Reibring 61 tritt
mit einer Oberfläche 62 in
Eingriff, die in einem geflanschten Abschnitt 63 ausgebildet
ist, welcher an einem Ende des zweiten Flansches 41 geschaffen
wird, das dem Motor 21 zugewandt ist. Diese Oberfläche 62 kann
ebenfalls einen Reibring 64 umfassen, wenn dies für notwendig
gehalten wird.
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Die
Funktion des Getriebes der vorliegenden Erfindung wird im Weiteren
beschrieben.
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Wenn
das Getriebe normal genutzt wird, arbeiten beide Motoren 20 und 21,
um das Gesamtdrehmoment bereitzustellen, das für den Arbeitsbetrieb des Nutzfahrzeuges
benötigt
wird.
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In
diesem Fall ist die Getriebeanordnung 22 in der Position,
die in den Figuren dargestellt ist, wobei die Trockenreibungskupplung
sich in der eingekuppelten Position zwischen der Welle 24 des
Motors 21 und der Welle 17 mit dem Zahnrad 15 befindet. Deshalb
arbeiten beide Motoren 20 und 21, der erste 20 direkt
und der zweite 21 mittels der eingekuppelten Position der
Kupplung.
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Wenn
die Arbeit erledigt ist, muss das Fahrzeug in der kürzest möglichen
Zeit zu einem anderen Standort bewegt werden.
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Zu
diesem Zweck muss der Motor 21 mit dem höchsten Drehmoment
entkoppelt werden, um Probleme zu vermeiden, die, durch Überhitzung
und Öl-Spritzen
entstehen und welche bei bekannten Getrieben mit zwei hydrostatischen
Motoren auftreten.
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Deshalb
wird der Kammer 52 Öl
durch die Leitung 51 zugeführt, um ein Auskuppeln des
Kupplungsgehäuses 25 von
der ersten Innenbuchse 36 zu bewirken, oder ein Auskuppeln
zwischen dem radialen Vorsprung 39, den konischen Reibungssektoren 40 und
dem keilförmigen
Ende 43 der zweiten Buchse 41.
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Das Öl, das in
die Kammer 52 eintritt, bewirkt, dass sich der Kolben 53 nach
hinten bewegt und somit den keilförmigen Vorsprung 43 von
den konischen Sektoren 40 löst. Der radiale Vorsprung 39 der
ersten Buchse 36 und die konischen Sektoren 40 würden dazu
neigen, verkeilt und im Eingriff an dem Kupplungsgehäuse 25 zu
bleiben, beides aufgrund der Reibung zwischen den Teilen und aufgrund
der Reibung, die durch die Zentrifugalkraft erzeugt wird, welche
durch die Drehung der Sektoren und der Buchse 36 erzeugt
wird, die damit im Eingriff ist.
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Wenn
der Kolben 53 sich zurückbewegt,
bewirkt er einen Reibungseingriff zwischen dem Reibring 61 in
dem Kolben 53 und der Oberfläche 62, die an dem
Flanschabschnitt 63 der zweiten Buchse 41 ausgebildet
ist. Es findet eine Abbremsung der Buchsen statt, mit einem Bremsen
beider Buchsen 41 und 36, bis die Drehung angehalten
ist.
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Das
Vorhandensein der Federn 30, die in den Blindsitzen 29 eingesetzt
sind, bestimmt einen Schub auf den Zahnrand 31, der den
Federring 32 so schiebt, dass er sich in die Ringvertiefung 33 hinein bewegt
und dort lose positioniert wird.
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Auf
diese Weise müssen
die konischen Reibungssektoren sich von dem ringförmigen Radialvorsprung 39 des
konischen Abschnittes der Buchse 36 lösen, und die Teile werden unmittelbar
voneinander gelöst.
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Der
Motor 21 überträgt somit
keine Drehbewegung auf die Welle 17 und auf das relevante
Zahnrad 15, und er wird durch die Reibkomponenten gebremst.
In dieser entkoppelten Position besteht kein Kontakt und keine relevante
Reibung zwischen den Teilen, und deshalb werden die Widerstände der Reibkupplung
vollständig
eliminiert. Deshalb verbleibt nur der Motor 20 im Getriebe in der
direkten Übertragung.
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Die
gesamte Strömungsrate
des Öls
kann somit dem Motor 20 aufgegeben werden, welcher bei einer
höheren
Drehzahl dreht, und es ist somit möglich, die höchstmögliche Betriebsgeschwindigkeit
für die
Bewegung des Nutzfahrzeugs zu erzielen.
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Die
Deaktivierung der Ölversorgung
in der Leitung 51 und die Kompression der Federn 44 bringen
den Kolben 53 nahe gegen den Unterschnitt 54 des
Abschnittes 50a des Gehäuses 50.
Die Kammer 52 leert sich und die zweite Buchse 41 geht
wieder nach vorne, um mit ihrem keilförmigen Ende 43 mit den
Sektoren 40 in Eingriff zu treten, welche wiederum mit
dem Vorsprung 39 des Kupplungsgehäuses 35 in Eingriff
treten. All dies überwindet
die elastische Kraft der Federn 30, welche wiederum in
den Sitzen 29 durch die Wirkung des Federrings 32 und
des Zahnrandes 31 komprimiert werden. Es ist dann möglich, wieder
den Betrieb mit beiden aktiven Motoren 20 und 21 zu
beginnen.
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Auf
diese Weise ist das technische Problem gelöst worden, das Getriebe mit
zwei hydrostatischen Motoren betrifft, wie sie derzeit bekannt sind, wobei
die Fahrgeschwindigkeit durch die Eingangskapazität beschränkt war,
welche zwischen den beiden Motoren aufgeteilt wird, und durch die
Widerstände,
die durch das Vorhandensein von Öl
bei jedweder Entkopplungs-Reibung bewirkt werden, oder durch die
Widerstände,
die durch ein Leerlauf-Mitnehmen in der Leerlaufposition des Motors
mit dem höchsten
Maximaldrehmoment entstehen.